(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線を含む光を放射する紫外線光源、およびこの紫外線光源から離間して当該紫外線光源を包囲するように配置され当該紫外線光源との間に紫外線を吸収してオゾンを発生する気体によるオゾン発生層を形成するためのオゾン発生層形成部材を備えており、
前記紫外線光源と前記オゾン発生層形成部材との間の、前記オゾン発生層が形成されるオゾン発生層形成空間が閉塞空間とされており、
前記紫外線光源がエキシマランプよりなり、
反射面が当該紫外線光源と対向して配置された反射部材を備えており、
前記紫外線光源からの光が、その一部が直接的に前記オゾン発生層形成部材を介して出射されると共に他の一部が前記反射部材によって反射されて前記オゾン発生層形成部材を介して出射されることを特徴とする紫外線放射装置。
【請求項２】
前記オゾン発生層形成部材が外套管を構成していることを特徴とする請求項１に記載の紫外線放射装置。
【請求項３】
前記オゾン発生層が空気層よりなり、当該空気層の厚みが２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線放射装置。
【請求項４】
前記オゾン発生層の厚みが０．１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の紫外線放射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線放射装置に関し、更に詳しくは皮膚等の殺菌処理、および脱臭処理などに好適に用いられる紫外線放射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、皮膚等の殺菌処理、脱臭処理、および有機汚染物の除去処理などに紫外線が好適に利用されている。また、紫外線光源としては、エキシマランプが広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
エキシマランプの或る種のものとしては、図６に示すように、円筒状の外側管２２と、この外側管２２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管２２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管２３とを有する合成石英ガラス製の二重管構造の発光管２１を備えている。この発光管２１においては、外側管２２および内側管２３の各々の両端部が封止壁部材２４Ａ，２４Ｂによって接合され、外側管２２と内側管２３との間に円環状の内部空間Ｓ１が形成されている。この内部空間Ｓ１には、放電用ガスが封入されている。また、発光管２１には、外側管２２の外周面に網状の外側電極２５が設けられ、内側管２３の内周面に膜状の内側電極２６が設けられており、外側電極２５および内側電極２６は、それぞれ高周波電源１９に接続されている。
このエキシマランプ２０においては、高周波電源１９によって外側電極２５と内側電極２６との間に高周波高電圧が印加されることにより、内部空間Ｓ１においてエキシマ放電が発生し、エキシマ光が放射される。
【０００３】
紫外線による殺菌処理（具体的には、皮膚の殺菌処理）においては、波長２００ｎｍ付近の紫外線、具体的には、概ね波長２００〜２５０ｎｍの範囲の紫外線が使用される。
而して、エキシマランプは、放電用ガスの種類によって放射される光の波長特性（波長範囲）を調整できるものであることから、放電用ガスとして適宜のガスを用いることにより、波長２００ｎｍ付近に中心波長を有する放射光（紫外線）を得ることができる。具体的に、波長２００ｎｍ付近に中心波長を有する放射光を得るための放電用ガス（以下、「特定放電用ガス」ともいう。）としては、例えば、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長１９３ｎｍ）、臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）ガス（得られる放射光の中心波長２０７ｎｍ）、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）ガス（得られる放射光の中心波長２２２ｎｍ）、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長２４８ｎｍ）、ヨウ化キセノン（ＸｅＩ）ガス（得られる放射光の中心波長２５３ｎｍ）、および塩素（Ｃｌ2 ）ガス（得られる放射光の中心波長２５９ｎｍ）などが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−９２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エキシマランプの放射光は、実用上単色光とみなすことのできるものであり、そのスペクトル（放射スペクトル）は、線スペクトルであるが、ある程度のスペクトル線幅を有するものである。そのため、エキシマランプの放射光には、中心波長の光と共に、中心波長よりも長波長側の光および中心波長よりも短波長側の光も含まれる。
それ故、特定放電用ガスが封入されたエキシマランプ（以下、「特定エキシマランプ」ともいう。）において、放射光に波長１９０ｎｍ未満の紫外線が含まれている場合には、オゾン（Ｏ3 ）が発生する。その理由は、波長１９０ｎｍ未満の紫外線が、酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線（以下、「オゾン発生紫外線」ともいう。）だからである。ここに、酸素存在雰囲気下において、オゾン発生紫外線を放射することによれば、オゾンが効率的に生成される。よって、大気雰囲気中において特定エキシマランプを点灯した場合には、大気中の酸素にオゾン発生紫外線が吸収されることによってオゾンが発生することとなる。
而して、高濃度のオゾンは、人体に悪影響を及ぼすものであることから、特に居住空間などにおいて特定エキシマランプを用いる場合、具体的には、例えば皮膚の殺菌処理にエキシマランプを用いる場合には、オゾンの発生を抑制する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明の発明者らは、特定エキシマランプの発光管の構成材料として、真空紫外線カット部材として用いられているガラス管やコーティング剤を利用することを検討した。
具体的には、特定エキシマランプの発光管の構成材料として、真空紫外線カット部材として一般的に使用されている、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）をドープしたガラス管を用いることを検討した。しかしながら、酸化チタンが、オゾン発生紫外線だけでなく、波長２００ｎｍの紫外線も吸収する特性を有するものであることから、発光管の内部空間において発生した波長２００ｎｍの紫外線が当該発光管（酸化チタン）によって吸収され、よって、特定エキシマランプの放射光における波長２００ｎｍの紫外線の発光強度が著しく低下することが明らかとなった。
また、特定エキシマランプの発光管の構成材料として、真空紫外線カット部材として用いられている各種のガラス管やコーティング剤を使用することも検討したが、波長２００ｎｍ付近の紫外線の発光強度を大きく低下させることなく、オゾンの発生を抑制することのできる方策を見出すことができなかった。
【０００７】
本発明は、本発明の発明者らが、大気雰囲気下において好適に用いることのできる紫外線放射手段について研究を重ねた結果、見出されたものであって、その目的は、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、波長２００ｎｍ付近の紫外線を高い発光強度で出射することのできる紫外線放射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の紫外線放射装置は、酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線を含む光を放射する紫外線光源、およびこの紫外線光源から離間して当該紫外線光源を包囲するように配置され当該紫外線光源との間に紫外線を吸収してオゾンを発生する気体によるオゾン発生層を形成するためのオゾン発生層形成部材を備えており、
前記紫外線光源と前記オゾン発生層形成部材との間の、前記オゾン発生層が形成されるオゾン発生層形成空間が閉塞空間とされており、
前記紫外線光源がエキシマランプよりなり、
反射面が当該紫外線光源と対向して配置された反射部材を備えており、
前記紫外線光源からの光が、その一部が直接的に前記オゾン発生層形成部材を介して出射されると共に他の一部が前記反射部材によって反射されて前記オゾン発生層形成部材を介して出射されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の紫外線放射装置においては、前記オゾン発生層形成部材が外套管を構成していることが好ましい。
【００１２】
本発明の紫外線放射装置においては、前記オゾン発生層が空気層よりなり、当該空気層の厚みが２０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、０．１〜２ｍｍである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の紫外線放射装置においては、紫外線を吸収してオゾンを発生する気体によるオゾン発生層が、酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線（オゾン発生紫外線）を含む光を放射する紫外線光源とオゾン発生層形成部材との間に設けられており、当該紫外線光源からの光が、当該オゾン発生層形成部材を介して出射される。そのため、紫外線光源からの光に含まれるオゾン発生紫外線が、オゾン発生層において選択的に吸収される。その結果、本発明の紫外線放射装置からの出射光において、オゾン発生紫外線以外の紫外線の発光強度を大きく低下させることなく、オゾン発生紫外線の発光強度を低下させることができる。
従って、本発明の紫外線放射装置によれば、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、波長２００ｎｍ付近の紫外線を高い発光強度で放射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】本発明の第２の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図３】本発明の第３の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図４】本発明の第４の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図５】実施例において用いた測定機構の構成を示す説明図である。
【図６】エキシマランプの構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
（第１の紫外線放射装置）
図１は、本発明の第１の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この第１の紫外線放射装置１０は、直管状のエキシマランプ２０よりなる紫外線光源と、このエキシマランプ２０を囲むように配置された長尺な筒状の外套部材３０とを備えている。外套部材３０は、エキシマランプ２０のランプ中心軸に沿って伸びるように配設されており、当該外套部材３０の内部には、エキシマランプ２０と共に、当該エキシマランプ２０のランプ中心軸に沿って伸びるように反射部材１８が配設されている。
この図の例において、反射部材１８は、エキシマランプ２０の全長よりも長尺な全長を有し、エキシマランプ２０の周方向に沿って半円形状に湾曲した矩形曲板状のアルミニウム製の凹平面鏡よりなるものである。そして、反射部材１８は、当該反射部材１８の反射面（内周面）がエキシマランプ２０と対向するように配置されている。ここに、反射部材１８は、外套部材３０の内周面（具体的には、外套管３１の内周面）、または、エキシマランプ２０の外周面（具体的には、外側管２２の外周面）に設けられたアルミニウムの蒸着膜よりなるものであってもよい。
【００１７】
エキシマランプ２０は、例えば合成石英ガラスおよび溶融石英ガラスなどの紫外線を透過する誘電体材料よりなる発光管２１を備えている。発光管２１は、円筒状の外側管２２と、この外側管２２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管２２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管２３とを有する二重管構造のものである。この発光管２１において、外側管２２と内側管２３とは、外側管２２の管軸と内側管２３の管軸とが一致するように配置されており、これらの外側管２２の管軸および内側管の管軸２３が、ランプ中心軸とされている。また、発光管２１においては、外側管２２および内側管２３の各々の両端部が封止壁部材２４Ａ，２４Ｂによって接合され、外側管２２と内側管２３との間に円環状の内部空間Ｓ１が形成されている。この内部空間Ｓ１には、放電用ガスが封入されている。また、発光管２１には、外側管２２の外周面に密接して、例えばステンレス鋼などよりなる網状の外側電極２５が設けられており、また内側管２３の内周面には、当該内周面に密接して、例えばアルミニウムよりなる膜状の内側電極２６が設けられている。これらの外側電極２５と内側電極２６とよりなる一対の電極は、互いに対向するように配置されており、この外側電極２５および内側電極２６と、内部空間Ｓ１との境界には、各々、発光管２１の管壁（誘電体材料）が介在した状態とされている。そして、発光管２１の内部空間Ｓ１においては、一対の電極が、発光管２１の管壁（誘電体材料）および内部空間Ｓ１を介して対向する領域において、放電領域が形成されている。
この図の例において、外側電極２５および内側電極２６は、各々、リード線（図示省略）を介して高周波電源（図示省略）に接続されている。また、漏電防止のため、外側電極２５を接地電極（低電圧側電極）とし、内側電極２６を高電圧供給電極としている。
【００１８】
エキシマランプ２０としては、波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するものが好適に用いられる。このエキシマランプ２０として用いられる、波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するエキシマランプにおいては、オゾン発生紫外線を含む光が放射される。
エキシマランプ２０に用いられる放電用ガスの具体例としては、例えば、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長１９３ｎｍ）、臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）ガス（得られる放射光の中心波長２０７ｎｍ）、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）ガス（得られる放射光の中心波長２２２ｎｍ）、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）ガス（得られる放射光の中心波長２４８ｎｍ）、ヨウ化キセノン（ＸｅＩ）ガス（得られる放射光の中心波長２５３ｎｍ）、および塩素（Ｃｌ2 ）ガス（得られる放射光の中心波長２５９ｎｍ）などが挙げられる。これらのうちでは、フッ化アルゴンガス、臭化クリプトンガスおよび塩化クリプトンガスが好ましく、更に好ましくは臭化クリプトンガスおよび塩化クリプトンガスであり、特に好ましくは塩化クリプトンガスである。
また、エキシマランプ２０としては、波長２００〜２５０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する紫外線発光蛍光体を、発光管２１の内周面に塗布した構成の紫外線エキシマ蛍光ランプを用いることができる。ここに、紫外線発光蛍光体からの蛍光は、エキシマランプの放射光と同様に、ある程度のスペクトル線幅を有するものであり、よってピーク波長の光と共に、ピーク波長よりも長波長側の光および中心波長よりも短波長側の光も含んでいる。そのため、波長２００〜２５０ｎｍの波長範囲にピーク波長を有する紫外線発光蛍光体が塗布されてなる紫外線エキシマ蛍光ランプは、オゾン発生紫外線を含む光を放射するものである。すなわち、紫外線エキシマ蛍光ランプを、大気雰囲気下において点灯した場合には、当該紫外線エキシマ蛍光ランプの放射光に含まれるオゾン発生紫外線が酸素に吸収されることによってオゾン（Ｏ3 ）が発生することとなる。
【００１９】
外套部材３０は、エキシマランプ２０からの放射光（紫外線）を透過する円筒状のオゾン発生層形成部材（以下、「外套管」ともいう。）３１と、この外套管３１の両端に配設されたベース部材３２Ａ，３２Ｂとを備えたものである。
外套管３１は、エキシマランプ２０の外径（具体的には、外側電極２５が設けられた外側管２２の外径）よりも大きな内径を有しており、エキシマランプ２０における内側電極２６が配置されている領域のランプ中心軸方向（図１における左右方向）の長さ、すなわち放電領域の長さよりも長尺な全長を有している。
また、ベース部材３２Ａ，３２Ｂは、外套管３１を支持固定すると共に、エキシマランプ２０および反射部材１８を支持固定している。
この図の例において、ベース部材３２Ａ，３２Ｂは、各々、エキシマランプ２０の内側管２３の内径よりも僅かに小径の内径を有し、外套管３１の外径よりも僅かに大径の外径を有する円環筒状のものである。ベース部材３２Ａ，３２Ｂが円環筒状のものであることにより、装置外部環境雰囲気の空気によってエキシマランプ２０を冷却することができる。
また、ベース部材３２Ａ，３２Ｂの内方面（エキシマランプ２０を臨む面）には、円環状の外套管支持用溝３３ａと、この外套管用支持用溝３３ａの内方側に設けられた円環状の反射部材支持用溝３３ｂと、この反射部材支持用溝３３ｂの内方側に設けられた円環状のランプ支持用溝３３ｃとが、同心円状に形成されている。
また、内側管２１の内周面は、その全面が内側電極２６およびベース部材３２Ａ，３２Ｂによって覆われている。そのため、内側管２３を介して光（紫外線）が放射されることがないことから、内側管２３から装置外部に光が照射されることに起因してオゾンが発生することがない。
【００２０】
この外套部材３０は、外套管３１が、エキシマランプ２０と離間した状態で当該エキシマランプ２０を包囲するように配置されている。すなわち、外套部材３０の内部において、エキシマランプ２０は、外套管３１と離間して配置されている。
この図の例において、外套管３１は、ベース部材３２Ａ，３２Ｂにより、当該外套管３１の管軸が、エキシマランプ２０のランプ中心軸と一致するように支持されている。すなわち、外套管３１は、当該外套管３１の内周面の全周にわたって、エキシマランプ２０の外周面（具体的には、外側電極２５が設けられた外側管２２の外周面）と離間した状態とされている。
【００２１】
そして、エキシマランプ２０と外套管３１との間の空間（以下、「オゾン発生層形成空間」ともいう。）Ｓ２には、紫外線を吸収してオゾンを発生する気体（以下、「オゾン生成ガス」ともいう。）が満たされることにより、当該オゾン生成ガスによるオゾン発生層が形成されている。
オゾン生成ガスとしては、酸素を含有するガス、具体的には空気（装置外部環境雰囲気の空気）が挙げられる。
この図の例において、エキシマランプ２０と外套管３１との間には、円環状のオゾン発生層形成空間Ｓ２が形成されており、この円環状のオゾン発生層形成空間Ｓ２内に、反射部材１８が位置されている。すなわち、反射部材１８は、外套部材３０の内部において、当該反射部材１８の反射面（内周面）が極めて僅かな間隙を介してエキシマランプ２０と対向し、当該反射部材１８の裏面（外周面）が極めて僅かな間隙を介して外套管３１と対向するように配置されている。そして、外套管３１における反射部材１８と対向していない領域によって紫外線出射領域が形成されている。また、オゾン発生層形成空間Ｓ２は、オゾン発生層において発生したオゾンが漏出することのない略気密な閉塞空間とされている。
【００２２】
オゾン発生層の厚み、すなわちエキシマランプ２０と外套管３１との離間距離は、オゾン生成ガスの種類に応じ、エキシマランプ２０の構成（具体的に、放電用ガスの種類等）およびエキシマランプ２０の点灯条件などを考慮して適宜に定められる。
具体的には、オゾン生成ガスが空気である場合、すなわちオゾン発生層が空気層よりなる場合においては、オゾン発生層の厚みは、０．１〜２０ｍｍであることが好ましく、更に好ましくは１〜２ｍｍである。
オゾン発生層の厚みが過小である場合には、当該オゾン発生層のオゾン発生紫外線吸収能が小さくなり、当該オゾン発生層におけるオゾンの発生量、すなわちオゾン発生層において吸収されるオゾン発生紫外線の量が小さくなる。そのため、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を十分に抑制することができなくなるおそれがある。
一方、オゾン発生層の厚みが過大である場合には、オゾン発生層による保温作用が大きくなるため、エキシマランプ２０が点灯されることによって生じる熱などにより当該エキシマランプ２０が過度に加熱されることに起因して、エキシマランプ２０の使用寿命が短くなるおそれがある。
【００２３】
この第１の紫外線放射装置１０においては、エキシマランプ２０の一対の電極に対して高周波電源によって高周波高電圧を印加することにより、内部空間Ｓ１においてエキシマ放電が発生し、放電用ガスの種類に応じたエキシマ光が放射光として、直接的に、または内側電極２６によって反射された後、外側管２２の外周面から放射される。そして、エキシマランプ２０の放射光は、その一部が直接的に、また他の一部が反射部材１８によって反射された後、外套管３１の紫外線出射領域から出射される。
【００２４】
而して、第１の紫外線放射装置１０においては、エキシマランプ２０と外套管３１との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２にオゾン発生層が形成されている。そのため、エキシマランプ２０の放射光に含まれるオゾン発生紫外線が、オゾン発生層において選択的に吸収される。その結果、第１の紫外線放射装置１０の出射光において、オゾン発生紫外線以外の紫外線の発光強度を低下させることなく、オゾン発生紫外線の発光強度を低下させることができる。
また、オゾン発生層が形成されるオゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていることから、オゾン発生層において、オゾン発生紫外線がオゾン生成ガスに吸収されることによって発生したオゾンが、装置外部に漏洩することがない。しかも、オゾン発生層形成空間Ｓ２においては、外側電極２５と外側管２２との間において放電（沿面放電）が生じることがあり、その放電が生じた場合には、当該放電に起因してオゾンが発生するが、そのオゾンが装置外部に漏洩することもない。
また、オゾン発生層がエキシマランプ２０からの熱などによって加熱されて温度が高い状態とされることから、オゾン発生層において発生したオゾンが加熱され、よって速やかに分解（熱分解）されて酸素が生成される。そのため、オゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていても、オゾン発生層のオゾン発生紫外線吸収能が経時的に低下することがない。
従って、第１の紫外線放射装置１０によれば、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、エキシマランプ２０において放電用ガスを選択して用いることによって波長２００ｎｍ付近の所望の波長範囲の紫外線を高い発光強度で放射することができる。しかも、第１の紫外線放射装置１０が、装置内部においてオゾンが発生するものであっても、そのオゾンが装置外部に漏出することがない。
【００２５】
（第２の紫外線放射装置）
図２は、本発明の第２の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この第２の紫外線処理装置１１は、外套部材３５の構成が異なること、および外套部材３５の内部に反射部材が設けられていないこと以外は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０と同様の構成を有するものである。また、第２の紫外線処理装置１１において、エキシマランプ２０は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０におけるエキシマランプ２０と同様の構成のものである。
【００２６】
第２の紫外線放射装置１１において、外套部材３５は、外套管３６が、エキシマランプ２０からの放射光（紫外線）を透過するオゾン発生層形成部材（以下、「窓形成湾曲板部材」ともいう。）３７と、エキシマランプ２０からの放射光（紫外線）を反射する反射面を有する反射ブロック部材３８とにより構成されていること以外は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０における外套管３１と基本的に同様の構成のものである。
具体的に説明すると、外套部材３５は、エキシマランプ２０の周方向に沿って半円形状に湾曲した矩形曲板状の窓形成湾曲板部材３７と、窓形成湾曲板部材３７の全長と同等の全長を有し、エキシマランプ２０の周方向に沿うように屈曲した略く字状の反射ブロック部材３８とよりなる外套管３６を備えている。この外套管３６は、反射ブロック部材３８の接続面に形成された嵌合溝３８ａに、窓形成湾曲板部材３７の嵌合縁部３７ａが嵌合されたものであり、エキシマランプ２０の外径（具体的には、外側電極２５が設けられた外側管２２の外径）よりも大きな内径を有しており、エキシマランプ２０における内側電極２６が配置されている領域のランプ中心軸方向（図２における紙面に垂直な方向）の長さ、すなわち放電領域の長さよりも長尺な全長を有している。そして、外套管３６の両端には、ベース部材（図示省略）が配設されている。このベース部材は、外套管３６を支持固定すると共に、エキシマランプ２０を支持固定している。
【００２７】
この外套部材３５は、外套管３６が、エキシマランプ２０と離間した状態で当該エキシマランプ２０を包囲するように配置されており、外套管３６とエキシマランプ２０との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２には、オゾン発生層が形成されている。
この図の例において、外套管３６は、ベース部材により、当該外套管３６の管軸が、エキシマランプ２０のランプ中心軸と一致するように支持されている。すなわち、外套管３６は、当該外套管３６の内周面の全周にわたって、エキシマランプ２０の外周面（具体的には、外側電極２５が設けられた外側管２２の外周面）と離間した状態とされている。
また、オゾン発生層形成空間Ｓ２は、オゾン発生層において発生したオゾンが漏出することのない略気密な閉塞空間とされている。
【００２８】
この第２の紫外線放射装置１１においては、エキシマランプ２０の一対の電極に対して高周波電源によって高周波高電圧を印加することにより、内部空間Ｓ１においてエキシマ放電が発生し、放電用ガスの種類に応じたエキシマ光が放射光として、直接的に、または内側電極２６によって反射された後、外側管２２の外周面から放射される。そして、エキシマランプ２０からの放射光は、その一部が直接的に、また他の一部が反射ブロック部材３８によって反射された後、窓形成湾曲板部材３７から出射される。
【００２９】
而して、第２の紫外線放射装置１１においては、エキシマランプ２０と外套管３６との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２にオゾン発生層が形成されている。そのため、エキシマランプ２０の放射光に含まれるオゾン発生紫外線が、オゾン発生層において選択的に吸収される。その結果、第２の紫外線放射装置１１の出射光において、オゾン発生紫外線以外の紫外線の発光強度を低下させることなく、オゾン発生紫外線の発光強度を低下させることができる。
また、オゾン発生層が形成されるオゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていることから、オゾン発生層において、オゾン発生紫外線がオゾン生成ガスに吸収されることによって発生したオゾンが、装置外部に漏洩することがない。しかも、オゾン発生層形成空間Ｓ２においては、外側電極２５と外側管２２との間において放電（沿面放電）が生じることがあり、その放電が生じた場合には、当該放電に起因してオゾンが発生するが、そのオゾンが装置外部に漏洩することもない。
また、オゾン発生層がエキシマランプ２０からの熱などによって加熱されて温度が高い状態とされることから、オゾン発生層において発生したオゾンが加熱され、よって速やかに分解（熱分解）されて酸素が生成される。そのため、オゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていても、オゾン発生層のオゾン発生紫外線吸収能が経時的に低下することがない。
従って、第２の紫外線放射装置１１によれば、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、エキシマランプ２０において放電用ガスを選択して用いることによって波長２００ｎｍ付近の所望の波長範囲の紫外線を高い発光強度で放射することができる。しかも、第２の紫外線放射装置１１が、装置内部においてオゾンが発生するものであっても、そのオゾンが装置外部に漏出することがない。
【００３０】
（第３の紫外線放射装置）
図３は、本発明の第３の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この第３の紫外線処理装置１２は、紫外線光源を構成するエキシマランプ４０の構成が異なること、および外套部材５０の内部に反射部材が設けられていないこと以外は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０と同様の構成を有するものである。また、第３の紫外線処理装置１２において、外套部材５０は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０における外套部材３０と基本的に同様の構成のものであり、具体的には、エキシマランプ４０からの放射光（紫外線）を透過する円筒状のオゾン発生層形成部材（外套管）３１と、この外套管３１の両端に配設されたベース部材５２Ａ，５２Ｂとを備えたものである。
【００３１】
第３の紫外線放射装置１２において、エキシマランプ４０は、一重管構造の発光管４１を備えたものである。
具体的に説明すると、エキシマランプ４０は、例えば合成石英ガラスおよび溶融石英ガラスなどの紫外線を透過する誘電体材料によって構成され、両端にピンチシール法によって形成された扁平状の封止部４２Ａ，４２Ｂが形成された長尺な円筒状の発光管４１を備えている。この発光管４１の内部には、放電用ガスが封入されていると共に、コイル状の内部電極４４が、発光管４１の管軸に沿って伸びるように配設されている。この内部電極４４は、内部リード４５Ａ，４５Ｂを介して封止部４２Ａ，４２Ｂに埋設された金属箔４６Ａ，４６Ｂに電気的に接続されており、金属箔４６Ａ，４６Ｂには、封止部４２Ａ，４２Ｂの外端面から外方に突出する内部電極用外部リード４７Ａ，４７Ｂの一端部が電気的に接続されている。また、発光管４１の外周面には、網状の外部電極４８が設けられおり、外部電極４８には、封止部４２Ａに沿って伸びる外部電極用外部リード４９の一端部が電気的に接続されている。そして、内部電極４４と外部電極４８とが、発光管４１の内部空間および発光管４１の管壁（誘電体材料）を介して対向する領域において、放電領域が形成されている。
また、エキシマランプ４０の封止部４２Ａ，４２Ｂには、各々、セラミック製のランプベース部材５５Ａ，５５Ｂが装着されている。このランプベース部材５５Ａ，５５Ｂは、円柱状の外観形状を有するものである。
この図の例において、外部電極用外部リード４９および内部電極用外部リード４７Ａ，４７Ｂは、各々、給電線（図示省略）を介して高周波電源（図示省略）に接続されている。また、漏電防止のため、外部電極４８を接地電極（低電圧側電極）とし、内部電極４４を高電圧供給電極としている。
【００３２】
エキシマランプ４０としては、第１の紫外線放射装置１０に係るエキシマランプ２０と同様に、波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するものが好適に用いられる。このエキシマランプ４０として用いられる、波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するエキシマランプにおいては、オゾン発生紫外線を含む光が放射される。
【００３３】
また、外套部材５０は、外套管３１が、エキシマランプ４０と離間した状態で当該エキシマランプ４０を包囲するように配置されており、外套管３１とエキシマランプ４０との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２には、オゾン発生層が形成されている。
この図の例において、ベース部材５２Ａ，５２Ｂは、各々、ランプベース部材５５Ａ，５５Ｂの外径と同等の内径を有し、外套管３１よりも僅かに大径の外径を有する円環筒状のものである。また、ベース部材５２Ａ，５２Ｂの内方面（エキシマランプ４０を臨む面）には、円環状の外套管支持用溝５３が形成されている。そして、エキシマランプ４０は、ベース部材５２Ａ，５３Ｂにより、封止部４２Ａ，４２Ｂにランプベース部材５５Ａ，５５Ｂが装着された状態で支持されている。一方、外套管３１は、ベース部材５２Ａ，５３Ｂにより、当該外套管３１の管軸が、発光管４１の管軸と一致するように支持されている。すなわち、外套管３１は、当該外套管３１の内周面の全周にわたって、エキシマランプ４０の外周面（具体的には、外部電極４８が設けられた発光管４１の外周面）と離間した状態とされている。
また、オゾン発生層形成空間Ｓ２は、オゾン発生層において発生したオゾンが漏出することのない略気密な閉塞空間とされている。
【００３４】
この第３の紫外線放射装置１２においては、エキシマランプ４０の内部電極４４および外部電極４８に対して高周波電源によって高周波高電圧を印加することにより、発光管４１の内部においてエキシマ放電が発生し、放電用ガスの種類に応じたエキシマ光が放射光として、当該発光管４１の外周面から放射される。そして、エキシマランプ４０からの放射光は、直接的に外套管３１から出射される。
【００３５】
而して、第３の紫外線放射装置１２おいては、エキシマランプ４０と外套管３１との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２にオゾン発生層が形成されている。そのため、エキシマランプ４０の放射光に含まれるオゾン発生紫外線が、オゾン発生層において選択的に吸収される。その結果、第３の紫外線放射装置１２の出射光において、オゾン発生紫外線以外の紫外線の発光強度を低下させることなく、オゾン発生紫外線の発光強度を低下させることができる。
また、オゾン発生層が形成されるオゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていることから、このオゾン発生層において、オゾン発生紫外線がオゾン生成ガスに吸収されることによって発生したオゾンが、装置外部に漏洩することがない。しかも、オゾン発生層形成空間Ｓ２においては、外部電極４８と発光管４１との間において放電（沿面放電）が生じることがあり、その放電が生じた場合には、当該放電に起因してオゾンが発生するが、そのオゾンが装置外部に漏洩することもない。
また、オゾン発生層がエキシマランプ４０からの熱などによって加熱されて温度が高い状態とされることから、オゾン発生層において発生したオゾンが加熱され、よって速やかに分解（熱分解）されて酸素が生成される。そのため、オゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていても、オゾン発生層のオゾン発生紫外線吸収能が経時的に低下することがない。
従って、第３の紫外線放射装置１２によれば、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、エキシマランプ４０において放電用ガスを選択して用いることによって波長２００ｎｍ付近の所望の波長範囲の紫外線を高い発光強度で放射することができる。しかも、第３の紫外線放射装置１２が、装置内部においてオゾンが発生するものであっても、そのオゾンが装置外部に漏出することがない。
【００３６】
（第４の紫外線放射装置）
図４は、本発明の第４の紫外線処理装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この第４の紫外線処理装置１３は、紫外線光源がＬＥＤ素子６２よりなること、外套部材６５の構成が異なること、および外套部材６５の内部に反射部材が設けられていないこと以外は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０と同様の構成を有するものである。
【００３７】
第４の紫外線放射装置１３は、ＬＥＤ素子６２よりなる複数（図の例においては、９個）の紫外線光源を備えたものである。
この図の例において、複数のＬＥＤ素子６２は、長尺な矩形平板状のＬＥＤ基板６１の表面（図４における下面）に、当該ＬＥＤ基板６１の長手方向（図４における左右方向）に一定の間隔（例えば等間隔）で並設されている。そして、複数のＬＥＤ素子６２とＬＥＤ基板６１とによって光源ユニット６０が構成されている。
【００３８】
ＬＥＤ素子６２としては、第４の紫外線放射装置１３の利用用途などに応じて、具体的には第４の紫外線放射装置１３において必要とされる紫外線の波長範囲に応じて、適宜のものが用いられる。例えば、波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するものが用いられる。このＬＥＤ素子６２として用いられる、波長１９０〜２５０ｎｍの波長範囲に中心波長を有するＬＥＤ素子においては、オゾン発生紫外線を含む光が放射される。
ここに、複数のＬＥＤ素子６２は、そのすべてが同一種類のものであってもよく、また一部または全部が異なる種類のものであってもよい。
【００３９】
また、外套部材６５は、ＬＥＤ基板６１と、複数のＬＥＤ素子６２からの紫外線を透過するオゾン発生層形成部材（以下、「窓形成平板部材」ともいう。）６６と、ＬＥＤ基板６１の周縁に沿って配設された枠部材６７とにより構成されていること以外は、図１に係る第１の紫外線放射装置１０における外套部材３０と基本的に同様の構成のものである。この外套部材６５においては、ＬＥＤ基板６１と窓形成平板部材６６と枠部材６７におけＬＥＤ基板６１の長手方向に伸びる側面部（図示省略）とにより、矩形筒状の外套管が構成されている。
具体的に説明すると、外套部材６５は、ＬＥＤ基板６１と、ＬＥＤ基板６１の表面（複数のＬＥＤ素子６２が配置されている面）を囲むよう、当該ＬＥＤ基板６１の周縁に沿って配置された矩形状の枠部材６７とを備えている。枠部材６７は、フッ素系樹脂、セラミックス、または金属などの耐紫外線性および耐オゾン性を有する材料よりなるものであり、ＬＥＤ基板６１に垂直な４つの平板状部によって構成されている。そして、枠部材６７の内周面における先端側（図４における下端側）には、当該内周面の全周にわたって断面矩形状の嵌合溝６８が形成されており、この嵌合溝６８には、ＬＥＤ基板６１の縦横寸法よりも大きな縦横寸法を有する矩形平板状の窓形成平板部材６６の嵌合縁部６６ａが嵌合されている。このようにして、複数のＬＥＤ素子６２は、外套部材６５の内部に配置されている。
この図の例において、窓形成平板部材６６は、枠部材６７により、ＬＥＤ基板６１に平行な状態に支持されている。
【００４０】
この外套部材６５は、窓形成平板部材６６が複数のＬＥＤ素子６２と離間した状態で複数のＬＥＤ素子６２を包囲するように配置されており、窓形成平板部材６６と光源ユニット６０（複数のＬＥＤ素子６２）との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２には、オゾン発生層が形成されている。
この図の例において、オゾン発生層形成空間Ｓ２は、オゾン発生層において発生したオゾンが漏出することのない略気密な閉塞空間とされている。
【００４１】
このオゾン発生層形成空間Ｓ２には、オゾン発生層において発生したオゾンを熱分解するための装置、すなわちオゾン発生層を加熱するための装置などよりなるオゾン分解手段が配置されていてもよい。オゾン分解手段の具体例としては、例えばヒータなどが挙げられる。
オゾン発生層形成空間Ｓ２にオゾン分解手段が配置されていることにより、光源ユニット６０からの熱量が、オゾン発生層を温度が高い状態とする、具体的にはオゾン分解温度にまで昇温させることが不十分な熱量である場合でも、オゾン発生層を温度が高い状態とすることができる。そのため、オゾン発生層において発生したオゾンが分解（熱分解）される。
【００４２】
この第４の紫外線放射装置１３においては、複数のＬＥＤ素子６２が一斉に点灯されることにより、これらの複数のＬＥＤ素子６２からの放射光（紫外線）が、その一部が直接的に、また他の一部が枠部材６７によって反射された後、窓形成平板部材６６から出射される。
【００４３】
而して、第４の紫外線放射装置１３においては、光源ユニット６０（複数のＬＥＤ素子６２）と窓形成平板部材６６との間のオゾン発生層形成空間Ｓ２にオゾン発生層が形成されている。そのため、光源ユニット６０の放射光に含まれるオゾン発生紫外線が、オゾン発生層において選択的に吸収される。その結果、第４の紫外線放射装置１３の出射光において、オゾン発生紫外線以外の紫外線の発光強度を低下させることなく、オゾン発生紫外線の発光強度を低下させることができる。
また、オゾン発生層が形成されるオゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていることから、オゾン発生層において、オゾン発生紫外線がオゾン生成ガスに吸収されることによって発生したオゾンが、装置外部に漏洩することがない。
また、オゾン発生層が光源ユニット６０からの熱、および必要に応じて配設されるヒータなどの加熱手段からの熱により、オゾン発生層が高い状態とされることから、オゾン発生層において発生したオゾンが加熱され、よって速やかに分解（熱分解）されて酸素が生成される。そのため、オゾン発生層形成空間Ｓ２が略気密な閉塞空間とされていても、オゾン発生層のオゾン発生紫外線吸収能が経時的に低下することがない。
従って、第４の紫外線放射装置１３によれば、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、用いる複数のＬＥＤ素子６２の種類を選択することによって波長２００ｎｍ付近の所望の波長範囲の紫外線を高い発光強度で放射することができる。しかも、第４の紫外線放射装置１３が、装置内部においてオゾンが発生するものであっても、そのオゾンが装置外部に漏出することがない。
【００４４】
このような本発明の紫外線放射装置は、居住空間において、波長１９０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の波長範囲の紫外線が必要とされる使用用途に好適に用いることができる。具体的には、例えば波長２３０ｎｍ以下の紫外線が利用される皮膚の殺菌処理などに好適に用いることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。
例えば、第１の紫外線放射装置、第２の紫外線放射装置および第３の紫外線放射装置においては、第４の紫外線放射装置と同様に、紫外線光源とオゾン発生層形成部材との間のオゾン発生層形成空間に、オゾン分解手段が配置されていてもよい。オゾン分解手段としては、オゾン発生層において発生したオゾンを熱分解するための装置、具体的には、例えばヒータなどを用いることができる。
また、第１の紫外線放射装置は、外套管の両端にベース部材が設けられておらず、外套管とエキシマランプの発光管とが、ガラス加工または接着剤によって接続されてなる構成のものであってもよい。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４７】
〔実施例１〕
図１に示される構成の紫外線放射装置（以下、「紫外線放射装置（１）」ともいう。）を作製した。
作製した紫外線放射装置（１）は、下記の仕様を有するものである。
【００４８】
（エキシマランプ）
外側管：材質；合成石英ガラス，外径；４０ｍｍ，内径；３６ｍｍ
内側管：材質；合成石英ガラス，外径；２６ｍｍ，内径；２４ｍｍ
放電用ガス：種類（封入ガス種類）；クリプトン（９９％）と塩素（1％）との混合ガス，封入圧；２０ｋＰａ
ランプ全長：１００ｍｍ
（外套部材）
外套管：材質；合成石英ガラス，外径；４６ｍｍ，内径４３ｍｍ，全長；９０ｍｍ
オゾン発生層：オゾン生成ガスの種類；空気，厚み；１．５ｍｍ
【００４９】
作製した紫外線放射装置（１）について、図５に示す測定機構を用いて、当該紫外線放射装置（１）の発光強度（紫外線出力）、および当該紫外線放射装置（１）の作動時における外部環境雰囲気中のオゾン濃度を測定した。結果を下記の表１に示す。
ここに、測定機構は、底面部に紫外線照射窓部材７３が設けられ、互いに対向する側面部のうちの一方の側面部に吸気口７２Ａが形成され、他方の側面部に排気口７２Ｂが形成された矩形箱状の筐体７２を備えている。吸気口７２Ａと排気口７２Ｂとは、対向配置されている。筐体７２の内部には、吸気口７２Ａを塞ぐように吸気ファン７４Ａが配設され、また排気口７２Ｂを塞ぐように排気ファン７４Ｂが配置されている。また、筐体の７２の外部には、紫外線照射窓部材７３と対向するように分光放射照度計７５（「ＵＳＲ−４５ＤＡ」（ウシオ電機株式会社製））が配置され、また排気口７２Ｂと対向するようにオゾン濃度計７６（「ＳＭ７０」（aeroqual社製））が配置されている。そして、筐体７２の内部における、吸気ファン７４Ａと排気ファン７４Ｂとの間の位置に、測定対象物７９、すなわち紫外線放射装置（１）を、外套管の紫外線出射領域が紫外線照射窓部材７３と対向するように配置した。
【００５０】
〔比較例１〕
実施例１に係る紫外線放射装置（１）を構成するエキシマランプと同様のエキシマランプ（以下、「エキシマランプ（１）」ともいう。）について、実施例１と同様の手法により、当該エキシマランプ（１）の発光強度（紫外線出力）、および当該エキシマランプ（１）の作動時における外部環境雰囲気のオゾン濃度を測定した。結果を下記の表１に示す。
【００５１】
【表１】
0006561881.tif 000002
【００５２】
表１において、実施例１に係る紫外線放射装置（１）の紫外線出力（発光強度）としては、比較例１に係るエキシマランプ（１）における波長２００〜２３０ｎｍの範囲の紫外線の積算発光強度を基準として１とした、紫外線放射装置（１）における波長２００〜２３０ｎｍの範囲の積算発光強度の相対値が示されている。また、紫外線放射装置（１）のオゾン濃度としては、エキシマランプ（１）の作動時における外部環境雰囲気中のオゾン濃度を基準として１とした、紫外線放射装置（１）の作動時における外部環境雰囲気中のオゾン濃度の相対値が示されている。
【００５３】
表１の結果から、本発明に係る紫外線放射装置（１）によれば、大気雰囲気下において用いた場合であっても、装置外部環境雰囲気中におけるオゾンの発生を抑制することができると共に、波長２００ｎｍ付近の紫外線を高い発光強度で出射できることが確認された。
具体的に説明すると、エキシマランプ（１）を包囲するように外套管（オゾン発生層形成部材）を配置することによって当該外套管とエキシマランプ（１）との間にオゾン発生層が設けられた構成の、紫外線放射装置（１）によれば、波長２００〜２３０ｎｍの範囲の紫外線の放射強度が僅かに５％低下するものの、装置外部環境雰囲気中のオゾン濃度を１／３以下に低下させることができることが明らかである。
【符号の説明】
【００５４】
１０    第１の紫外線放射装置
１１    第２の紫外線放射装置
１２    第３の紫外線放射装置
１３    第４の紫外線放射装置
１８    反射部材
１９    高周波電源
２０    エキシマランプ
２１    発光管
２２    外側管
２３    内側管
２４Ａ，２４Ｂ    封止壁部材
２５    外側電極
２６    内側電極
３０    外套部材
３１    オゾン発生層形成部材（外套管）
３２Ａ，３２Ｂ    ベース部材
３３ａ    外套管支持用溝
３３ｂ    反射部材支持用溝
３３ｃ    ランプ支持用溝
３５    外套部材
３６    外套管
３７    オゾン発生層形成部材（窓形成湾曲部材）
３７ａ    嵌合縁部
３８    反射ブロック部材
３８ａ    嵌合溝
４０    エキシマランプ
４１    発光管
４２Ａ，４２Ｂ    封止部
４４    内部電極
４５Ａ，４５Ｂ    内部リード
４６Ａ，４６Ｂ    金属箔
４７Ａ，４７Ｂ    内部電極用外部リード
４８    外部電極
４９    外部電極用外部リード
５０    外套部材
５２Ａ，５２Ｂ    ベース部材
５３    外套管支持用溝
５５Ａ，５５Ｂ    ランプベース部材
６０    光源ユニット
６１    ＬＥＤ基板
６２    ＬＥＤ素子
６５    外套部材
６６    オゾン発生層形成部材（窓形成平板部材）
６６ａ    嵌合縁部
６７    枠部材
６８    嵌合溝
７２    筐体
７２Ａ    吸気口
７２Ｂ    排気口
７３    紫外線照射窓部材
７４Ａ    吸気ファン
７４Ｂ    排気ファン
７５    分光放射照度計
７６    オゾン濃度計
７９    測定対象物
Ｓ１    内部空間
Ｓ２    オゾン発生層形成空間
【図１】
0006561881.tif 000003
【図２】
0006561881.tif 000004
【図３】
0006561881.tif 000005
【図４】
0006561881.tif 000006
【図５】
0006561881.tif 000007
【図６】
0006561881.tif 000008