(57)【要約】【課題】表面温度の上昇を抑え無電極バルブの始動性を確保できる殺菌装置を提供する。【解決手段】所定の波長λのマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置の庫内で使用され、マイクロ波のエネルギーを受けて紫外線を放出する物質と希ガスを内部に収容した無電極バルブ２を少なくとも１個備えた殺菌装置であって、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けてバルブ内部で放電が発生する始動補助バルブ３を備え、始動補助バルブ３は内面に金属膜が形成され、かつ、少なくとも無電極バルブ２に封入された希ガスと同じ種類の希ガスを内部に封入し、始動補助バルブ３の内部で発生する放電の放射光が外部に透過される材料で形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長λのマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置の庫内で使用され、マイクロ波を透過させる材料で形成された容器の内部に被処理物を収納するとともに、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けて紫外線を放出する物質と希ガスを内部に収容した無電極バルブを少なくとも１個備え、紫外線を前記被処理物の被処理面に照射することにより被処理面の殺菌処理を行う殺菌装置であって、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けてバルブ内部で放電が発生する始動補助バルブを備え、前記始動補助バルブは、内面に金属膜が形成され、かつ、少なくとも前記無電極バルブに封入された希ガスと同じ種類の希ガスを内部に封入し、始動補助バルブの内部で発生する放電の放射光が外部に透過される材料で形成されたことを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、前記始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたとき、単位表面積当たりの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）は、
０．０７≦Ａ≦３
の範囲で表される請求項１記載の殺菌装置。
【請求項３】
前記始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたとき、前記最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐは、
０．９≦Ｂ＜１２０
の範囲で表される請求項１記載の殺菌装置。
【請求項４】
前記始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、前記始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたとき、単位表面積当たりの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）は、
０．０７≦Ａ≦３
の範囲で表され、かつ、前記始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたとき、前記最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐは、
０．９≦Ｂ＜１２０
の範囲で表される請求項１記載の殺菌装置。
【請求項５】
前記始動補助バルブの金属膜はバリウム、マグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムのいずれか、または、組合せを主成分としてなる金属膜である請求項１，２，３または４記載の殺菌装置。
【請求項６】
前記希ガスは、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムのいずれか、または、組合せである請求項１，２，３，４または５記載の殺菌装置。
【請求項７】
前記始動補助バルブの放射光が全ての前記無電極バルブに当たる位置関係に前記無電極バルブを配置した請求項１，２，３，４，５または６記載の殺菌装置。
【請求項８】
前記始動補助バルブの放射光が少なくとも１個の前記無電極バルブに当たる位置関係に配置され、かつ、前記始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された前記無電極バルブからの放射光が連鎖的に他の無電極バルブに当たる位置関係に配置した請求項１，２，３，４，５，６または７記載の殺菌装置。
【請求項９】
前記始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された前記無電極バルブからの放射光が他の無電極バルブに当たる放射光の連鎖が全ての前記無電極バルブに及ぶようにした請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の殺菌装置。
【請求項１０】
前記始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された前記無電極バルブの少なくとも１個は、前記始動補助バルブに近接して配置された請求項７，８または９記載の殺菌装置。
【請求項１１】
前記始動補助バルブの金属膜はゲッター作用を持つ請求項１，２，３，４または５記載の殺菌装置。
【請求項１２】
マイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を前記始動補助バルブの内部に封入した請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０または１１記載の殺菌装置。
【請求項１３】
前記始動補助バルブは前記マイクロ波発生装置の庫内の底面の中心付近または／およびこの中心より水平方向であって前記マイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような位置に配置した請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１または１２記載の殺菌装置。
【請求項１４】
前記始動補助バルブは殺菌装置下端より前記マイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような高さに配置した請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２または１３記載の殺菌装置。
【請求項１５】
前記マイクロ波発生装置は、２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波を発生するものである請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３または１４記載の殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般家庭にある電子レンジ等のマイクロ波発生装置を用いて、紫外線による被処理物の殺菌処理を行う殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から低圧水銀蒸気などにマイクロ波を照射して紫外線を放出させ、その紫外線を殺菌対象物に照射して殺菌処理を行う殺菌装置が提案されている。図１４は従来例１として、例えば医療器具などの殺菌方法を示しており、一般的には医療器具は金属で構成されているため、電子レンジ等のマイクロ波発生装置の内部に直接収容することはできない。そこで、水を満たした容器１５１中に低圧水銀蒸気を封入したガラス製のバルブ１５２と殺菌対象物１５３（医療器具）を配置し、容器１５１を電子レンジ１５０の内部に収容する。そして、電子レンジ１５０を起動してマイクロ波を発生させ、マイクロ波をバルブ１５２に照射する。すると、バルブ１５２中の水銀蒸気がマイクロ波のエネルギーによって励起され、バルブ１５２から所定の紫外線が放出されて、その紫外線によって殺菌対象物１５３が殺菌処理される。なお、電子レンジ１５０の側面には通気口１５４が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
次に図１５は従来例２として、ガラス瓶などの容器の殺菌方法を示す。低圧水銀蒸気を封入したガラス製の細長いバルブ１６１を殺菌対象物１６２（ガラス瓶などの容器）の内側に吊り下げた状態で、バルブ１６１と共に殺菌対象物１６２をマイクロ波発生装置１６０の内部に収容する。そして、マイクロ波発生装置１６０を起動してマイクロ波１６３を発生させ、バルブ１６１から紫外線１６４を放出させ、殺菌対象物１６２の内面を殺菌処理する（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また図１６は、従来例３として、コンタクトレンズの殺菌方法を示す。容器１７２ａ及び蓋１７２ａは各々ガラスなどで中空状に形成され、その内部に低圧水銀蒸気などが封入されている。殺菌対象物１７１（コンタクトレンズ）を容器１７２ａの内部に配置し、容器１７２ａに蓋１７２ａを被せた状態でマイクロ波発生装置１７０の内部に収容する。そして、マイクロ波発生装置１７０を起動してマイクロ波を発生させ、容器１７２ａ及び蓋１７２ａから内部の殺菌対象物１７１に対して紫外線を照射し、殺菌対象物１７１を殺菌処理する（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
更に図１７は、従来例４として、哺乳瓶の殺菌方法を示す。低圧水銀蒸気を封入した小径のガラス管１８１はホルダー１８２によって保持される。ホルダー１８２は、係止円板１８３と保持枠１８４とから構成され、係止円板１８３は哺乳瓶本体１８５の口部１８６周縁状に載置されて、ガラス管１８１を挿通する挿通孔（図示無し）が形成されている。保持枠１８４は線材を用いて製作された一対の脚１８７と、脚１８７の上方部分と下端に固定され、ガラス管１８１の外表面に抱きついてガラス管１８１の姿勢を保持する上下２つのリング１８８とから構成されている。そして、係止円板１８３を哺乳瓶本体１８５の口部１８６周縁上に載置することで、ガラス管１８１を哺乳瓶本体１８５の内部に吊り下げ、乳首１８９を哺乳瓶本体１８５の口部１８６に取り付ける。哺乳瓶を電子レンジ（図示無し）の内部に収容した後、電子レンジを起動してマイクロ波を発生させ、ガラス管１８１から紫外線を放出させ、哺乳瓶の内面を殺菌処理する（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１４５６８８号公報
【特許文献２】
特表平１０−５０２５６３号公報
【特許文献３】
特表２０００−５０７１４０号公報
【特許文献４】
特開２００２−１９１６７８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マイクロ波発生装置はその庫内においてどの場所でも均一なエネルギーのマイクロ波を放出することは難しく、一般的にマイクロ波の波長に応じた間隔でのエネルギー分布を有している。例えば、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの家庭用の電子レンジの場合は、まず中心付近に温めたいものを置くので中心部分のマイクロ波が強いものとなっている。そして、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合の波長は１２ｃｍのため、マイクロ波のエネルギー分布は、２分の１波長である６ｃｍ間隔となる。従って、家庭用の電子レンジの場合、庫内の底面の中心部分より６ｃｍ間隔で水平方向や上方向のマイクロ波エネルギーの強度が変わる傾向にある。さらに、底面より上方向を見た場合、温めたいものが置かれる可能性が高い底面の付近でマイクロ波エネルギーが強くなる傾向にある。
【０００８】
無電極バルブ（前述のバルブ１５２、バルブ１６１、容器１７２ａ、蓋１７２ａ、ガラス管１８１など）が比較的大きい場合、例えば、マイクロ波の波長の１／２よりも大きければマイクロ波のエネルギーを吸収しやすく動作開始すなわち放電の開始が容易である。なぜなら２分の１波長以上の大きさがあればマイクロ波の最大電界が印加される確率が高くなるからである。
【０００９】
しかしながら、この様な大きさにするとマイクロ波のエネルギーを吸収し易いために無電極バルブの表面温度が著しく上昇する。例えば、５００℃以上になり、照射体や被照射体が破損したり、安全上の問題が生じたりする。
【００１０】
これに対して、無電極バルブを小さくすると上記課題を解決することができる。しかし、無電極バルブを小さく、例えば使用するマイクロ波の波長の１／２以下の大きさにした場合には、マイクロ波の最大電界が必ずしも無電極バルブに印加されるとは限らない。マイクロ波のエネルギーが弱い箇所に無電極バルブが配置された場合、無電極バルブ内での放電開始に必要なエネルギーが得られず、その結果、始動が困難になるという問題が発生しやすい。マイクロ波発生装置の庫内で使用する無電極バルブの始動性確保は非常に大きな一般的課題となっている。
【００１１】
したがって、この発明の目的は、表面温度の上昇を抑え無電極バルブの始動性を確保できる殺菌装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の殺菌装置は、所定の波長λのマイクロ波を発生するマイクロ波発生装置の庫内で使用され、マイクロ波を透過させる材料で形成された容器の内部に被処理物を収納するとともに、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けて紫外線を放出する物質と希ガスを内部に収容した無電極バルブを少なくとも１個備え、紫外線を前記被処理物の被処理面に照射することにより被処理面の殺菌処理を行う殺菌装置であって、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けてバルブ内部で放電が発生する始動補助バルブを備え、前記始動補助バルブは、内面に金属膜が形成され、かつ、少なくとも前記無電極バルブに封入された希ガスと同じ種類の希ガスを内部に封入し、始動補助バルブの内部で発生する放電の放射光が外部に透過される材料で形成された。
【００１３】
このように、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けてバルブ内部で放電が発生する始動補助バルブを備え、始動補助バルブは、内面に金属膜が形成され、かつ、少なくとも無電極バルブに封入された希ガスと同じ種類の希ガスを内部に封入し、始動補助バルブの内部で発生する放電の放射光が外部に透過される材料で形成されたので、始動補助バルブは無電極バルブを絶縁破壊させるには足りないエネルギーしか供給されない場所に配置されても容易に放電を開始することができ、始動補助バルブが始動すると無電極バルブの始動が促進される。この際、金属膜から電子が十分に放電空間内に供給されて始動補助バルブの放電が開始し、同種のガスを封入することで無電極バルブのガスは始動補助バルブのガスから放射された光をエネルギーとして容易に受け取ることができる。このため、無電極バルブの始動を確実に行うことができ、確実に殺菌を行うことができる。
【００１４】
請求項２記載の殺菌装置は、請求項１記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、前記始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたとき、単位表面積当たりの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）は、０．０７≦Ａ≦３の範囲で表される。このような構成にすることで、マイクロ波のエネルギーを受け始動性を改善するに必要な電子を供給できる金属膜の量と、始動補助バルブの内面が生成された金属膜により過剰に被われない金属膜の量の範囲を、始動補助バルブの表面積と封入する金属の量の関係で規定することができ、始動特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【００１５】
請求項３記載の殺菌装置は、請求項１記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたとき、前記最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐは、０．９≦Ｂ＜１２０の範囲で表される。このような構成にすることで、寿命特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【００１６】
請求項４記載の殺菌装置は、請求項１記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、前記始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたとき、単位表面積当たりの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）は、０．０７≦Ａ≦３の範囲で表され、かつ、前記始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたとき、前記最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐは、０．９≦Ｂ＜１２０の範囲で表される。このような構成にすることで、マイクロ波のエネルギーを受け始動を改善するに必要な電子を供給でき、かつ、生成された金属膜により始動補助バルブの内面が過剰に被われない始動補助バルブを供給することができ、かつ、寿命特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【００１７】
請求項５記載の殺菌装置は、請求項１，２，３または４記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの金属膜はバリウム、マグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムのいずれか、または、組合せを主成分としてなる金属膜である。このような構成にすることで、金属膜の生成を容易に行うことができ、始動性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【００１８】
請求項６記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４または５記載の殺菌装置において、前記希ガスは、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムのいずれか、または、組合せである。このような構成にすることで、始動性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【００１９】
請求項７記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５または６記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの放射光が全ての前記無電極バルブに当たる位置関係に前記無電極バルブを配置した。このような構成にすることで、無電極バルブ内の希ガスが始動補助バルブからの放射光のエネルギーを受け取り励起や電離が盛んに生じるようになるため、マイクロ波のエネルギーが小さく始動が困難な場所に配置された無電極バルブでも放電空間に電子が供給され始動が容易になり、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２０】
請求項８記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５，６または７記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの放射光が少なくとも１個の前記無電極バルブに当たる位置関係に配置され、かつ、前記始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された前記無電極バルブからの放射光が連鎖的に他の無電極バルブに当たる位置関係に配置した。このような構成にすることで、始動補助バルブの放射光を受けられない場所に配置された無電極バルブでも、始動補助バルブの放射光を受け始動した無電極バルブからの放射光を受け励起や電離が盛んに生じるようになり始動が容易になる。更に連鎖的に他の無電極ランプの始動も改善される。このようにマイクロ波のエネルギーが小さく始動が困難な場所に配置された無電極バルブでも放電空間に電子が供給され始動が容易になるため、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２１】
請求項９記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７または８記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された前記無電極バルブからの放射光が他の無電極バルブに当たる放射光の連鎖が全ての前記無電極バルブに及ぶようにした。このような構成にすることで、始動補助バルブから開始される放射光の連鎖による始動性の改善が全ての無電極バルブに及ぶため、確実に全ての無電極バルブを始動することが可能となり、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２２】
請求項１０記載の殺菌装置は、請求項７，８または９記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された前記無電極バルブの少なくとも１個は、前記始動補助バルブに近接して配置された。このような構成にすることで、無電極バルブを確実に始動させ、始動した無電極バルブからの紫外線により他の無電極バルブを確実に始動させることが可能となり、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２３】
請求項１１記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４または５記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブの金属膜はゲッター作用を持つ。このような構成にすることで、始動補助バルブの内部に混入した不純物がゲッターに吸着され、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２４】
請求項１２記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０または１１記載の殺菌装置において、マイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を前記始動補助バルブの内部に封入した。このような構成にすることで、始動補助バルブからも紫外線を放射することができるので始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２５】
請求項１３記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１または１２記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブは前記マイクロ波発生装置の庫内の底面の中心付近または／およびこの中心より水平方向であって前記マイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような位置に配置した。このような構成にすることで、マイクロ波が強い領域に始動補助バルブを配置することができ、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２６】
請求項１４記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２または１３記載の殺菌装置において、前記始動補助バルブは殺菌装置下端より前記マイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような高さに配置した。このような構成にすることで、マイクロ波が強い領域に始動補助バルブを配置することができ、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【００２７】
請求項１５記載の殺菌装置は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３または１４記載の殺菌装置において、前記マイクロ波発生装置は、２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波を発生するものである。このような構成にすることで、一般家庭に普及している電子レンジを利用することが可能となり利便性が増すと共に、被照射面の間隔を約６（ｃｍ）間隔の比較的使いやすい殺菌装置を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態の殺菌装置の断面図、図２は本発明を説明するための前提となる参考例の殺菌装置の断面図である。
【００２９】
まず、本発明の前提となる参考例の殺菌装置について説明する。図２に示すように、この殺菌装置６は、開閉自在のケース５内に無電極バルブ２と被処理物４を収納するもので略卵形に成型されている。ここでケース５は透光性を持つ分割可能な２つのケース部材５ａ，５ｂにより構成され、ケース部材５ａの外面にはケース５の支持部材１１が配設されている。ケース部材５ａの内部には、略円筒形状の支持台１２に無電極バルブ２と被処理物４が設置され、略中空円柱状の無電極バルブ２の長手方向の面、すなわち紫外線放射面が、被処理物４に対向するように設置されている。支持台１２は被処理物４への紫外線照射を妨げないように、紫外線を透過する材料を用いている。
【００３０】
無電極バルブ２は気密で少なくとも一部が紫外線透過性の部材からなる。本実施形態では無電極バルブ２に直径が０．８ｃｍ、長手方向の長さ２ｃｍ、肉厚０．１ｃｍの石英を用いている。無電極バルブ２内部には紫外線発生材料として水銀とバッファガスとしてアルゴンが封入されている。図３は殺菌装置６を無電極バルブの径方向に切断した断面図である。
【００３１】
この様な構成において殺菌装置６をマイクロ波発生装置１（ここでは電子レンジ）の庫内に入れる。図４はその様子を示している。電子レンジ１を動作させると電子レンジ１内でマイクロ波が発生し殺菌装置６に照射される。無電極バルブ２はマイクロ波を受けるとマイクロ波により発生する電界により無電極バルブ２内部に偶発的に存在していた電子（以後、初期電子と呼ぶ）が加速され運動エネルギーを得、水銀原子にぶつかり電離させる。そしてある程度電子の数が増えると、マイクロ波により直接エネルギーを受け放電維持することが可能になる。放電が維持された状態では電子がマイクロ波による電界で加速され水銀原子に衝突し電離させたり励起させたりする。励起された水銀原子が基底状態に戻るときにその準位間のエネルギー差を光として放出する。水銀の一励起放射波長は２５４ｎｍであり、この紫外線は強い殺菌作用を持っている。この紫外線を被処理物４に照射することにより殺菌が行われる。今回電子レンジ１の出力は５００Ｗとした。
【００３２】
ところが、希にではあるがある状態に設定した殺菌装置において、電子レンジ１を動作させても無電極バルブ２の始動が遅れる事例が発生した。無電極バルブ２が電子レンジ１内の電界強度の弱い位置（一般に電子レンジは工業バンドである２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を用いている。この場合、波長は約１２ｃｍであり、波長の１／４である３ｃｍ間隔で電界強度が強い領域と弱い領域が存在する。）に配置され、かつ、外部から振動などの刺激が与えられず、加えて、周囲温度が０℃以下であり、更には、長時間光が全く当たらない状態に殺菌装置をおいた場合などである。先にも述べたように無電極バルブ２の放電は、無電極バルブ２内部に存在した初期電子を始まりとして開始される。しかし何らかの条件により元々無電極バルブ２内部に存在する初期電子数が少ないと、マイクロ波によるエネルギーを受けても十分に水銀原子を電離させることができず、その結果、放電が発生しにくいのである。この様な条件は通常の使用ではあり得ない条件ではあるが、万が一にでも発生した場合には殺菌が不足するという事態が生じる可能性があり、殺菌を目的とする本装置においてはあってはならない問題である。
【００３３】
この現象は発生確率が非常に低いため改善手段を施してもその効果を確認することが困難である。そこで、この現象の発生確率を上げ改善手段の効果を比較し易くするための条件を抽出した。抽出した条件は「事前に３００時間の点灯動作を行う。その後、殺菌装置を７２時間以上光が全く当たらず、外部からの振動を遮断し、周囲温度０℃の状態に保持した後、電子レンジ内の電界強度の弱い位置に無電極バルブを配置した状態でマイクロ波を照射する。電子レンジ出力は５００Ｗとする。」というものである。事前に点灯させる３００時間とは、現在想定されている殺菌装置の定格寿命である。すなわち３００時間の点灯を行うことにより殺菌装置を寿命末期の状態にすることができる。
【００３４】
この条件において、マイクロ波を照射してから無電極バルブが始動するまでの時間を測定した結果、無電極バルブがマイクロ波照射から１０秒以内に始動する確率は６３％であった。以後、この抽出した条件を用いて本発明の実施形態を説明する。
【００３５】
本発明の第１の実施の形態を図１を用いて説明する。本実施形態の殺菌装置７は参考例の殺菌装置６におけるケース部材５ａの支持台１２に始動補助バルブ３を加えて配設した構成となっており、その他基本的な構成は参考例で示した殺菌装置６と同様である。すなわち、所定の波長λのマイクロ波を発生する電子レンジ（マイクロ波発生装置）１の庫内で使用され、マイクロ波を透過させる材料で形成されたケース（容器）５の内部に被処理物４を収納するとともに、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けて紫外線を放出する物質と希ガスを内部に収容した無電極バルブ２を少なくとも１個備え、紫外線を被処理物４の被処理面に照射することにより被処理面の殺菌処理を行う。図１において電子レンジ１は図示していない。始動補助バルブ３は、気密で少なくとも一部が透光性の部材からなり、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けてバルブ内部で放電が発生する。また、始動補助バルブ３は内面に金属膜が形成され、かつ、少なくとも無電極バルブ２に封入された希ガスと同じ種類の希ガスを内部に封入し、始動補助バルブ３の内部で発生する放電の放射光が外部に透過される材料で形成されている。
【００３６】
本実施形態の始動補助バルブ３は石英製で、直径が０．６ｃｍ、長手方向の長さ１．５ｃｍ、肉厚０．１ｃｍの略中空円筒状に形成されている。始動補助バルブ３内面にはバリウムの金属膜が形成されておりアルゴンが１０ｔｏｒｒ封入されている。始動補助バルブ３はケース部材５ａの支持台１２に固定されており、始動補助バルブ３の放射光が無電極バルブ２に当たるような位置関係に置かれている。バリウムの金属膜は外部からエネルギーを加えることにより様々な方法で形成させることができるが、本実施形態では金属バリウムを始動補助バルブ３内に封入し電気炉で加熱することによりバリウムを蒸発させ成膜を行った。使用した金属バリウムの量は５ｍｇとした。
【００３７】
本発明の実施形態の効果を確認するために、殺菌装置７に対し先に抽出した条件で比較実験を行った。その結果、始動補助バルブ３はマイクロ波の照射から１０秒以内に始動し、無電極バルブ２も始動補助バルブ３に引き続き瞬時に始動した。始動の様子をみると、まず始動補助バルブ３が始動し、引き続いて無電極バルブ２が始動する様子が観察された。
【００３８】
始動補助バルブ３の始動性が高いメカニズムについては明確には判明していないが、以下のように推測している。
【００３９】
もともと無電極バルブは内部に偶発的に存在する初期電子から放電を開始しなければならないため、マイクロ波のエネルギーが与えられても水銀原子を電離させ放電を維持できるようになるまで電子を増やさなければならない。偶発的に存在する初期電子数が少なかったりマイクロ波のエネルギーが小さかったりすると、絶縁破壊が起こりにくかったり放電が維持できなかったりする。このため始動不良が発生する。
【００４０】
これに対して、始動補助バルブは始動補助バルブの内面に形成された金属膜に高周波電流が流れ、金属膜が局所的に急激に加熱される。すると加熱された金属膜から熱電子が放電空間内に放出される。放電空間内に電子が供給された結果、無電極バルブを絶縁破壊させるには足りないエネルギーしか供給されない箇所でも始動補助バルブは電子が十分に供給されるため無電極バルブと比較して容易に放電を開始することが可能となる。
【００４１】
このようにして始動補助バルブが始動すると、始動補助バルブからは封入した希ガスの放射光が発せられる。全ての物質は物質ごとにある決まったエネルギー準位を持っており、このエネルギー準位間の差に相当するエネルギーのみ授受することができ、電離が生じたり励起されたり緩和されたりする。放射光は、高い準位に持ち上げられた電子が低い準位に緩和されるときに準位間の差に相当するエネルギーを光として放出するものである。同じ物質同士であればエネルギー準位は同一であるため、一方が放出した放射光のエネルギーを他方は容易に吸収することができる。無電極バルブにも始動補助バルブと同種のガスが封入されているため、無電極バルブのガスは始動補助バルブのガスから放射された光をエネルギーとして容易に受け取ることができ、電離が活発に発生し、その結果、無電極バルブの始動が容易になる。
【００４２】
以上の推測は始動補助バルブが無電極バルブよりも早く始動する現象にも合致している。
【００４３】
以上に説明したとおり、本発明の実施形態により無電極バルブの始動を確実に行うことができ、確実に殺菌を行うことができる。
【００４４】
尚、本実施形態では始動補助バルブの金属膜の材料としてバリウムで説明したが、マグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムでも同様の効果が生じることを確認しており、これらの材料のいずれかまたは組み合わせを主成分としてなる金属膜でもよい。特に、仕事関数が低い金属が電子を取り出し易いために好ましい。また、始動補助バルブおよび無電極バルブの封入ガスはアルゴンで説明したが、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムから選択しても同様の効果が生じることを確認しており、これらの封入ガスのいずれかまたは組み合わせでもよい。更には、無電極バルブの封入物についても水銀で説明したが紫外線を発生するものであれば他の選択肢もある。
【００４５】
この発明の第２の実施の形態を図５に基づいて説明する。
【００４６】
ところで、始動補助バルブ内面に形成される金属膜の量についてであるが、バルブの仕様を変えて実験を行った結果、上下限値が存在することが判明した。下限はマイクロ波のエネルギーを受け始動性を改善するに必要な電子を供給できる金属膜の最低量であり、上限は始動補助バルブからの放射光が金属膜により遮られ始動補助バルブ外部に放射されなくならない量である。始動補助バルブの金属膜は、始動補助バルブに封入した金属に外部からエネルギーを加えることで始動補助バルブの内面に生成させる。すなわち金属膜の生成量は封入する金属の量と始動補助バルブの内面積に依存する。
【００４７】
実施形態１で抽出した条件で始動性改善効果の差が表せることが判明したので、これを用い、始動補助バルブの表面積と封入する金属の種類および金属の封入量による始動性への影響を調べた。その結果の一例を述べる。
【００４８】
用いた始動補助バルブの仕様は次の通りである。
【００４９】
金属膜の材料：バリウム
金属の封入量：０．１，０．２，０．３，０．５，０．７，５，１０，１２．５，１４，２５ｍｇの１０種類
始動補助バルブの表面積：１．２６〜１９．１ｃｍ２の範囲で１２種類
希ガス：アルゴン  １０ｔｏｒｒ
その他の基本的な構成は実施形態１で示した殺菌装置７と同様である。これらの始動補助バルブを組み込んだ殺菌装置を実施形態１で抽出した条件下におき始動性改善効果を確認した。得られた結果を表１に示した。表中のＡは単位表面積当たりの金属封入量であり、始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたときの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）である。また、“○”、“×”の定義は以下の通りである。
【００５０】
○：始動補助バルブおよび無電極バルブの全てがマイクロ波の照射から１０秒以内に始動した。
【００５１】
×：始動補助バルブおよび無電極バルブの全てがマイクロ波の照射から１０秒以内に始動しなかった。
【００５２】
【表１】
2004344551.tif 000003
【００５３】
表１をグラフに表すと図５となる。この結果より、始動補助バルブおよび無電極バルブの始動性には適切な範囲があることが分かる。
【００５４】
Ａ≧０．０７  …（式１）
（式１）で表される条件以外、すなわち、Ａ＜０．０７では、始動補助バルブの始動が起こりにくかった。これは封入した金属が少なく、従って金属膜が小さくなった結果、マイクロ波により加熱され放出される熱電子の量が少なく、始動するには電子の量が不足したためと考えている。
【００５５】
Ａ≦３  …（式２）
（式２）で表される条件以外、すなわち、Ａ＞３では、金属膜が始動補助バルブの内面を広く被ってしまい始動補助バルブが始動しても放射光が外に出にくくなる。このため、無電極バルブが放射光を十分に受け取ることができず、始動不良が発生する。
【００５６】
以上の結果から、図５に斜線で示した始動性が良好であった範囲を式で表すと単位表面積当たりの金属封入量Ａは（式３）で表せる。
【００５７】
０．０７≦Ａ≦３  …（式３）
この関係を成り立たせることにより、マイクロ波のエネルギーを受け始動性を改善するに必要な電子を供給できる金属膜の量と、始動補助バルブの内面が生成された金属膜により過剰に被われない金属膜の量の範囲を、始動補助バルブの表面積と封入する金属の量の関係で規定することができ、始動特性に優れた始動補助バルブを供給することができることが判明した。
【００５８】
ちなみに、バリウム以外にマグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムの４種類の金属についても同様の実験を行ったが、いずれも（式３）の範囲にあれば同様の効果が得られることが確認されており、これらの材料のいずれかまたは組み合わせを主成分としてなる金属膜でもよい。また、始動補助バルブおよび無電極バルブの封入ガスはアルゴンで説明したが、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムから選択しても同様の効果が得られることが確認されており、これらの封入ガスのいずれかまたは組み合わせでもよい。
【００５９】
この発明の第３の実施の形態を図６に基づいて説明する。
【００６０】
気体の絶縁破壊は、電子と気体分子の衝突電離によって発生し、絶縁破壊電圧は気体の種類、気体の圧力Ｐ、電極間の距離ｄによって決まる。仮に温度を一定とし、気体の圧力をＰ、電極の間隔をｄとすると、絶縁破壊電圧Ｖｓは、
Ｖｓ＝Ｆ（Ｐ×ｄ）
となる。Ｆは比例定数である。これはパッシェンの法則として良く知られている。無電極バルブの場合、電極がないため電極間長がない。その代わりに内表面に略垂直な直線の最短直線距離（図６を参照）によって同様の関係は成立される。
【００６１】
そこで、図６に示すように、始動補助バルブ３の内表面に略垂直な直線の最短直線距離Ｄと封入する希ガスの圧力による始動性への影響をバルブの仕様を変えて実験を行った結果、上下限値が存在することが判明した。その結果の一例を述べる。同図においてＤ′は最長直線距離である。
【００６２】
用いた始動補助バルブの仕様は次の通りである。
【００６３】
金属膜の材料：バリウム
金属の封入量：５ｍｇ
ガスの種類：アルゴン
始動補助バルブのガス圧：０．７５，１，１．５，５，１０，２０，１００，２００，３００，４００ｔｏｒｒ
始動補助バルブの直径：０．４，０．６，１，１．６ｃｍ、
始動補助バルブの長手方向の長さ：０．８，１．５，３ｃｍの略円筒形
その他の基本的な構成は実施形態１で示した殺菌装置７と同様である。これらの始動補助バルブを組み込んだ殺菌装置を実施形態１で抽出した条件で始動性改善効果を確認した。得られた結果を表２に示した。表中のＢは希ガスの圧力と内表面に略垂直な直線の最短直線距離の積であり、始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたときの最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐである。また、“○”、“×”の定義は以下の通りである。
【００６４】
○：始動補助バルブおよび無電極バルブの全てがマイクロ波の照射から１０秒以内に始動した。
【００６５】
×：始動補助バルブおよび無電極バルブの全てがマイクロ波の照射から１０秒以内に始動しなかった。
【００６６】
【表２】
2004344551.tif 000004
【００６７】
この結果より、始動補助バルブおよび無電極バルブの始動性には適切な範囲があることが分かる。
【００６８】
Ｂ＜１２０  …（式４）
および、
Ｂ≧０．９  …（式５）
で表される範囲である。つまり、
０．９≦Ｂ＜１２０  …（式６）
の関係を成り立たせることにより、全ての始動補助バルブと無電極バルブをマイクロ波の照射から１０秒以内に始動させることができることが判明した。（式６）を満足することにより寿命末期まで始動特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【００６９】
ちなみに、バリウム以外にマグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムの４種類の金属についても同様の実験を行ったが、いずれも（式６）の範囲にあれば同様の効果が得られることが確認されており、これらの材料のいずれかまたは組み合わせを主成分としてなる金属膜でもよい。また、始動補助バルブおよび無電極バルブの封入ガスはアルゴンで説明したが、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムから選択しても同様の効果が得られることが確認されており、これらの封入ガスのいずれかまたは組み合わせでもよい。
【００７０】
なお、第２、第３の実施形態を合わせた構成にしてもよい。
【００７１】
この発明の第４の実施の形態を図７に基づいて説明する。図７は本発明の第４の実施形態の殺菌装置の断面図である。
【００７２】
図７に示すように、殺菌装置８は分割可能な２つのケース部材５ａ，５ｂにより構成された開閉自在のケース５内に無電極バルブ２と始動補助バルブ３と被処理物４を配置した。一方のケース部材５ａの支持台１２に無電極バルブ２ａと始動補助バルブ３と被処理物４が配置され、他方のケース部材５ｂの底面にも無電極バルブ２ｂが配置されている。また、始動補助バルブ３の放射光が無電極バルブ２ａ，２ｂに当たる位置関係に保持されている。これ以外の構成は実施形態１の殺菌装置７と同様である。
【００７３】
このように構成した殺菌装置８を電子レンジ１（図４）の庫内に入れ電子レンジ１を動作させると、参考例で抽出した条件でも全ての無電極バルブがマイクロ波照射から１０秒以内に始動した。ちなみに、始動補助バルブ３と無電極バルブ２ａの間、および、始動補助バルブ３と無電極バルブ２ｂの間に不透明な材料で壁をつくり、始動補助バルブ３からの放射光が当たらない構造とすると、無電極バルブがマイクロ波照射から１０秒以内に始動する確率が６０％まで低下し、参考例で示した殺菌装置６とほぼ同じ程度の始動性しか得られなかった。
【００７４】
始動補助バルブ３から発せられた放射光が無電極バルブ２ａ，２ｂに当たることにより、無電極バルブ２ａ，２ｂは始動しやすくなり、無電極バルブ２ａ，２ｂの始動不良をなくすことができる。すなわち、確実に殺菌を行うことができることが確認された。
【００７５】
この発明の第５の実施の形態を図８に基づいて説明する。図８は本発明の第５の実施形態の殺菌装置の断面図である。
【００７６】
図８に示すように、本実施形態で示す殺菌装置は、マイクロ波発生装置である電子レンジ１内に、参考例で示した殺菌装置６と、実施形態４で示した殺菌装置８を並べて配置している。ここで重要なことは、始動補助バルブ３の放射光が無電極バルブ２，２ａ，２ｂに当たる位置関係に配置することである。また殺菌装置６のケース部材５および／または殺菌装置８のケース部材５ａ，５ｂが放射光（紫外線）を通す材質である。これ以外の構成は実施形態４と同様である。
【００７７】
このように構成して電子レンジ１（図４）を動作させると、参考例で抽出した条件でも始動補助バルブ３が始動し、始動補助バルブ３から発せられた放射光が無電極バルブ２，２ａ，２ｂに当たることにより、無電極バルブ２，２ａ，２ｂは始動しやすくなり、無電極バルブ２，２ａ，２ｂの始動不良をなくすことができる。
【００７８】
この発明の第６の実施の形態を図９に基づいて説明する。図９は本発明の第６の実施形態の殺菌装置の断面図である。
【００７９】
実施形態５において、殺菌装置６のケース部材５および／または殺菌装置８のケース部材５ａ，５ｂが放射光（紫外線）を通さない材質である場合には、図９に示すように無電極バルブ２と２ｂが対向する面に窓１４を設ける。窓１４は紫外線を透過する材質とするか、もしくはケース部材を切り欠いても良い。この様にすることにより、始動補助バルブ３から発せられた放射光が無電極バルブ２ａ，２ｂに当たり無電極バルブ２ａ，２ｂが始動し、無電極バルブ２ｂから放射される紫外線が窓１４を通って無電極バルブ２に照射されることにより、無電極バルブ２が始動する。
【００８０】
このように、始動補助バルブ３と複数個の無電極バルブ２を配置する場合には、始動補助バルブ３から出た放射光が少なくとも１個の無電極バルブ２ａ，２ｂに当たる位置関係に配置され、かつ、始動補助バルブ３から出た放射光が当たる位置関係に配置された無電極バルブ２ｂから出た放射光が連鎖的に他の無電極バルブ２に当たる位置関係に配置されることが望ましく、始動補助バルブ３から出た放射光が当たる位置関係に配置された無電極バルブ２ｂから出た放射光が他の無電極バルブ２に当たる放射光の連鎖が全ての無電極バルブ２に及ぶ位置関係に配置することが最も望ましい。
【００８１】
以上、本実施形態で述べた構成にすることにより、始動補助バルブ３から開始される放射光の連鎖による始動性の改善が全ての無電極バルブ２に及ぶため、確実に全ての無電極バルブ２を始動することが可能となり、確実に殺菌を行うことができる。
【００８２】
この発明の第７の実施の形態を図１０に基づいて説明する。図１０は本発明の第７の実施形態の殺菌装置の断面図である。
【００８３】
図１０に示すように、殺菌装置９は分割可能な２つのケース部材５ａ，５ｂにより構成された開閉自在のケース５内に無電極バルブ２と始動補助バルブ３と被処理物４を配置した。一方のケース部材５ａの支持台１２に無電極バルブ２ａと始動補助バルブ３と被処理物４が配置され、他方のケース部材５ｂの底面にも無電極バルブ２ｂが配置されている。また、始動補助バルブ３の放射光が無電極バルブ２ａ，２ｂに当たる位置関係に保持されている。ここで重要なことは、始動補助バルブ３は無電極バルブ２ａに近接して配置されていることである。これ以外の構成は実施形態４と同様である。
【００８４】
このように構成して電子レンジ１（図４）を動作させると、参考例で抽出した条件でも始動補助バルブ３が始動し、始動補助バルブ３から発せられた放射光が無電極バルブ２ａ，２ｂに当たることにより、無電極バルブ２ａ，２ｂは始動しやすくなり、無電極バルブ２ａ，２ｂの始動不良をなくすことができる。ここで、始動補助バルブ３と無電極バルブ２ａは近接して配置されているため、無電極バルブ２ａは始動補助バルブ３の放射光を減衰がほとんどない状態で受けることができるため、より確実に無電極バルブ２ａを始動させることができる。無電極バルブ２ａが始動すると、無電極バルブ２ａから放射される紫外線が他の無電極バルブに照射されることになり、始動補助バルブの効果と紫外線の効果が合わされるため、他の無電極バルブはより始動が容易になる。その結果、全ての無電極バルブを始動することが可能となり、確実に殺菌を行うことができる。なお、無電極バルブの少なくとも１個が始動補助バルブに近接して配置される構成であればよい。
【００８５】
この発明の第８の実施の形態について説明する。
【００８６】
第１の実施形態において説明した通り、始動補助バルブ３の金属膜は、バリウム、マグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムの金属を始動補助バルブ内に封入し、加熱することにより金属を蒸発させ金属膜を製膜していた。しかしこれらの金属は大気に触れると激しく反応を生じるものもあり、また製膜に必要な温度も高い温度が必要であるなど、取扱いに若干の不便があった。
【００８７】
そこで、本実施形態として、ランプ用として市販されているバリウムゲッター（例えば、ＳＡＥＳ  ＧＥＴＴＥＲＳ社（伊）製バリウムゲッターＳｔ１４シリーズなど）を用いて金属膜を形成した。バリウムゲッターを用いて金属膜を成形した以外はこれまで述べた始動補助バルブと同様の構成である。これらのバリウムゲッターは一般ランプでよく使用されており取扱いも簡単で、同種の金属と比較して製膜に必要な温度も低くて良い。例えば、バリウム金属で製膜を行う場合には電気炉で９５０℃１０分の加熱が必要であった。これに対してバリウムゲッターで製膜を行う場合には電気炉で８５０℃５分の加熱で済み、製造プロセスの簡略化が可能となった。
【００８８】
加えて金属膜をバリウムゲッターにより成形すると、バリウム金属面がゲッター効果を発揮し、始動補助バルブ内に含まれる不純ガスを吸着する。アルゴンのみ封入したバルブとバリウムゲッターによる金属膜を成形した始動補助バルブの内部に含まれる不純ガスを測定した結果、バリウムゲッターによる金属膜を成形した始動補助バルブでは不純ガスがほとんど検出されなかったのに対し、アルゴンのみを封入したバルブでは窒素と一酸化炭素の濃度が高いことが判明した（表３）。
【００８９】
【表３】
2004344551.tif 000005
【００９０】
また、第１の実施形態で抽出した条件では金属バリウムを用いて金属膜を成形した始動補助バルブの始動が１０秒以内であったのに対し、バリウムゲッターを用いて金属膜を成形した始動補助バルブは全て５秒以内で始動した。つまり、始動時間を短縮することが可能となった。マイクロ波発生装置の動作時間が一定の場合、始動時間が短縮されるということは殺菌時間が行われる時間の割合が増えることになり、より確実に殺菌を行うことが可能となる。
【００９１】
尚、始動補助バルブの封入ガスはアルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムから選択しても同様の効果が生じることを確認しており、これらの封入ガスのいずれかまたは組み合わせでもよい。
【００９２】
この発明の第９の実施の形態について説明する。
【００９３】
これまで説明してきた始動補助バルブ３は、気密で少なくとも一部が透光性の部材からなり、内面には金属膜が形成され、希ガスが封入された構成になっていた。このように構成された始動補助バルブ３はマイクロ波が照射されることにより放電が開始された場合、封入した希ガスが発する放射光しか放出されない。希ガスはアルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムから選択されるため、可視光から赤外光は発するが紫外光はほとんど得られなかった。
【００９４】
そこで本実施形態では、始動補助バルブ３の内部にマイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を封入した。具体的な例で説明する。始動補助バルブ３は直径が０．８ｃｍ、長手方向の長さ２ｃｍ、肉厚０．１ｃｍの略円筒形の石英製で、バルブ内面にはバリウムゲッターを用いた金属膜が形成されており、水銀と１ｍｇとアルゴンが１０ｔｏｒｒ封入されている。使用した金属バリウムの量は５ｍｇとした。バリウムゲッターによる金属膜形成前に水銀を封入すると、バリウム膜の成膜時に水銀を吸着してしまい、放電空間中に所望の水銀量が得られなくなる。そこで、まずバリウムを成膜し、その後に水銀を封入するプロセスを採用した。このようにして得られた始動補助バルブはこれまでに述べた実施の形態の始動補助バルブと同等の始動性能を持つ上に、始動後は始動補助バルブからも紫外線が放射されるために、被処理物４への紫外線照射量が増加し、その結果、より確実に殺菌を行うことが可能となる。
【００９５】
尚、本実施形態では始動補助バルブの金属膜の材料としてバリウムで説明したが、マグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムでも同様の効果が生じることを確認しており、これらの材料のいずれかまたは組み合わせを主成分としてなる金属膜でもよい。また、始動補助バルブの封入ガスはアルゴンで説明したが、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムから選択しても同様の効果が生じることを確認しており、これらの封入ガスのいずれかまたは組み合わせでもよい。更には、始動補助バルブの封入物についても水銀で説明したが紫外線を発生するものであれば他の選択肢も可能である。
【００９６】
この発明の第１０の実施の形態を図１１に基づいて説明する。図１１は本発明の第１０の実施形態の殺菌装置の断面図である。
【００９７】
図１１に示すように、殺菌装置９は分割可能な２つのケース部材５ａ，５ｂにより構成された開閉自在のケース５内に無電極バルブ２と始動補助バルブ３と被処理物４を配置した。一方のケース部材５ａの支持台１２に無電極バルブ２ａと始動補助バルブ３と被処理物４が配置され、他方のケース部材５ｂの底面にも無電極バルブ２ｂが配置されている。また、始動補助バルブ３の放射光が無電極バルブ２ａ，２ｂに当たる位置関係に保持されている。ここで重要なことは、ケース部材５ａの支持台１２に配置された始動補助バルブ３が殺菌装置９の垂直方向の中心線上に配置されていることである。また、無電極バルブ２ａは無電極バルブ２ａから被照射体に向けて放射される紫外線が始動補助バルブ３で遮られない位置に配置されている。これ以外の構成は実施形態４と同様である。尚、一般的な電子レンジは周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いており、底面の中央付近を中心にして水平方向および垂直方向共に２分の１波長となる約６ｃｍ毎にマイクロ波の電界強度が強く得られるように設計されている。
【００９８】
このように構成した殺菌装置９を電子レンジ１（図４）の庫内の底面の中心付近に配置する。ケース外形が略円筒形や略卵形など軸対象の形状であれば、殺菌装置を電子レンジ１の庫内中央付近に位置させることは容易である。電子レンジの庫内中央付近は先にも述べたとおり、マイクロ波が強くなるように設計されている。これにより始動補助バルブ３はマイクロ波の強い電界を得ることができるようになり、始動補助バルブ３の始動性を向上させることができる。
【００９９】
なお、始動補助バルブ３はマイクロ波発生装置の庫内の底面の中心付近または／およびこの中心より水平方向であってマイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような位置に配置してもよい。
【０１００】
この発明の第１１の実施の形態を図１２に基づいて説明する。図１２は本発明の第１１の実施形態の殺菌装置の断面図である。
【０１０１】
図１２に示すように、殺菌装置１０は、支持台１２に配置された始動補助バルブ３が殺菌装置１０の下端から６ｃｍの高さＬになるように構成されている。先にも述べたとおり、電子レンジの庫内では底面の中央付近を中心にして水平方向および垂直方向共に２分の１波長となる約６ｃｍ毎にマイクロ波の電界強度が強く得られる領域が存在する。このため、始動補助バルブ３の設置位置を庫内底面より６ｃｍの高さに設定することにより強い電界強度を始動補助バルブ３は受けることができる。これ以外の構成は実施形態４または１０と同様である。このような構成にすることにより、始動補助バルブ３をマイクロ波による電界強度の強い領域に配置することができるため、始動が容易で、かつ、殺菌能力も高いものになる。
【０１０２】
なお、始動補助バルブは殺菌装置下端よりマイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような高さに配置してもよい。
【０１０３】
この発明の第１２の実施の形態を図１３に基づいて説明する。図１３は本発明の第１２の実施形態の殺菌装置の一部破断斜視図である。
【０１０４】
図１３に示すように、殺菌装置１１は、略円筒形をしており、分割可能な２つのケース部材５ａ，５ｂにより構成された開閉自在のケース５内に無電極バルブ２と始動補助バルブ３と被処理物４を配置した。一方のケース部材５ａの底面に無電極バルブ２ａと始動補助バルブ３と被処理物４が配置され、他方のケース部材５ｂの底面にも無電極バルブ２ｂが配置されている。始動補助バルブ３はケース部材５ａの底面の端に配置し、始動補助バルブ３を配置した面に対向する外面には印１３が付けられている。印１３は例えば殺菌装置の品番などでも良いし、突起などの形状で表しても良い。印１３により始動補助バルブ３の位置が外見で判明できるものであればよい。これにより殺菌装置の外観を見て始動補助バルブ３の設置位置が容易に分かるため、この印１３が庫内中央になるように置けば、始動補助バルブ３は庫内底面中央近辺に配置されることになる。
【０１０５】
この場合、始動補助バルブ３をケース部材５ａの中央に設置する必要が無くなるため、無電極バルブ２ａをケース部材５ａの中央に設置することが可能となる。この様な配置にすると、被処理物４の各部位と無電極バルブ２ａの位置関係をほぼ均等にすることができるために、被処理物４への紫外線照射がむらなく行うことができる。望ましくはケース部材５ａの底面の端に配置した始動補助バルブ３と底面中央に配置した無電極バルブ２ａとの間隔がマイクロ波の２分の１波長である６ｃｍとなる構造を持つと、始動補助バルブ３および無電極バルブ２ａ共にマイクロ波による電界強度の強い領域に配置することができる。これ以外の構成は実施形態４または１０と同様である。これらにより、始動が容易で、かつ、殺菌能力も高いものになる。その結果、被処理物への紫外線の照射むらが少なくなり、より確実に殺菌を行うことができる。
【０１０６】
以上実施形態として挙げた構成とすることにより、無電極バルブの始動性能が改善され、より確実に殺菌を行うことが可能となる。
【０１０７】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の殺菌装置によれば、マイクロ波が照射されることによりこのマイクロ波のエネルギーを受けてバルブ内部で放電が発生する始動補助バルブを備え、始動補助バルブは、内面に金属膜が形成され、かつ、少なくとも無電極バルブに封入された希ガスと同じ種類の希ガスを内部に封入し、始動補助バルブの内部で発生する放電の放射光が外部に透過される材料で形成されたので、始動補助バルブは無電極バルブを絶縁破壊させるには足りないエネルギーしか供給されない場所に配置されても容易に放電を開始することができ、始動補助バルブが始動すると無電極バルブの始動が促進される。この際、金属膜から電子が十分に放電空間内に供給されて始動補助バルブの放電が開始し、同種のガスを封入することで無電極バルブのガスは始動補助バルブのガスから放射された光をエネルギーとして容易に受け取ることができる。このため、無電極バルブの始動を確実に行うことができ、確実に殺菌を行うことができる。
【０１０８】
請求項２では、始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたとき、単位表面積当たりの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）は、０．０７≦Ａ≦３の範囲で表されるので、マイクロ波のエネルギーを受け始動性を改善するに必要な電子を供給できる金属膜の量と、始動補助バルブの内面が生成された金属膜により過剰に被われない金属膜の量の範囲を、始動補助バルブの表面積と封入する金属の量の関係で規定することができ、始動特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【０１０９】
請求項３では、始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたとき、最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐは、０．９≦Ｂ＜１２０の範囲で表されるので、寿命特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【０１１０】
請求項４では、始動補助バルブの金属膜を形成する金属の封入量をＭ（ｍｇ）、始動補助バルブの内面の表面積をＳ（ｃｍ２）としたとき、単位表面積当たりの金属封入量Ａ＝Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ２）は、０．０７≦Ａ≦３の範囲で表され、かつ、始動補助バルブの内表面で囲まれる立体形状において、対向する内表面間を結ぶ内表面に略垂直な直線の最短直線距離をＤ（ｃｍ）、希ガスのガス圧をＰ（ｔｏｒｒ）としたとき、最短直線距離Ｄ（ｃｍ）と希ガスのガス圧Ｐ（ｔｏｒｒ）の積Ｂ＝Ｄ×Ｐは、０．９≦Ｂ＜１２０の範囲で表されるので、マイクロ波のエネルギーを受け始動を改善するに必要な電子を供給でき、かつ、生成された金属膜により始動補助バルブの内面が過剰に被われない始動補助バルブを供給することができ、かつ、寿命特性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【０１１１】
請求項５では、始動補助バルブの金属膜はバリウム、マグネシウム、セシウム、ナトリウム、アルミニウムのいずれか、または、組合せを主成分としてなる金属膜であるので、金属膜の生成を容易に行うことができ、始動性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【０１１２】
請求項６では、希ガスは、アルゴン、キセノン、クリプトン、ネオン、ヘリウムのいずれか、または、組合せであるので、始動性に優れた始動補助バルブを供給することができる。
【０１１３】
請求項７では、始動補助バルブの放射光が全ての無電極バルブに当たる位置関係に無電極バルブを配置したので、無電極バルブ内の希ガスが始動補助バルブからの放射光のエネルギーを受け取り励起や電離が盛んに生じるようになる。このため、マイクロ波のエネルギーが小さく始動が困難な場所に配置された無電極バルブでも放電空間に電子が供給され始動が容易になり、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１１４】
請求項８では、始動補助バルブの放射光が少なくとも１個の無電極バルブに当たる位置関係に配置され、かつ、始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された無電極バルブからの放射光が連鎖的に他の無電極バルブに当たる位置関係に配置したので、始動補助バルブの放射光を受けられない場所に配置された無電極バルブでも、始動補助バルブの放射光を受け始動した無電極バルブからの放射光を受け励起や電離が盛んに生じるようになり始動が容易になる。更に連鎖的に他の無電極ランプの始動も改善される。このようにマイクロ波のエネルギーが小さく始動が困難な場所に配置された無電極バルブでも放電空間に電子が供給され始動が容易になるため、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１１５】
請求項９では、始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された無電極バルブからの放射光が他の無電極バルブに当たる放射光の連鎖が全ての無電極バルブに及ぶようにしたので、始動補助バルブから開始される放射光の連鎖による始動性の改善が全ての無電極バルブに及ぶ。このため、確実に全ての無電極バルブを始動することが可能となり、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１１６】
請求項１０では、始動補助バルブの放射光が当たる位置関係に配置された無電極バルブの少なくとも１個は、始動補助バルブに近接して配置されたので、無電極バルブを確実に始動させ、始動した無電極バルブからの紫外線により他の無電極バルブを確実に始動させることが可能となり、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１１７】
請求項１１では、始動補助バルブの金属膜はゲッター作用を持つので、始動補助バルブの内部に混入した不純物がゲッターに吸着され、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１１８】
請求項１２では、マイクロ波が照射されることにより紫外線を放出する物質を始動補助バルブの内部に封入したので、始動補助バルブからも紫外線を放射することができるので始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１１９】
請求項１３では、始動補助バルブはマイクロ波発生装置の庫内の底面の中心付近または／およびこの中心より水平方向であってマイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような位置に配置したので、マイクロ波が強い領域に始動補助バルブを配置することができ、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１２０】
請求項１４では、始動補助バルブは殺菌装置下端よりマイクロ波の波長の２分の１波長の自然倍数になるような高さに配置したので、マイクロ波が強い領域に始動補助バルブを配置することができ、始動性に優れた殺菌装置を提供することができる。
【０１２１】
請求項１５では、マイクロ波発生装置は、２．４５（ＧＨｚ）のマイクロ波を発生するものであるので、一般家庭に普及している電子レンジを利用することが可能となり利便性が増すと共に、被照射面の間隔を約６（ｃｍ）間隔の比較的使いやすい殺菌装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図２】参考例の殺菌装置を示す概念図である。
【図３】参考例の殺菌装置を示す断面図である。
【図４】殺菌装置をマイクロ波発生装置に収容した状態を示す概念図である。
【図５】本発明の第２の実施形態により得られる結果を表す特性図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における無電極バルブの断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１０の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１１の実施形態の殺菌装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の第１２の実施形態の殺菌装置を示す概念図である。
【図１４】従来例１を示す概念図である。
【図１５】従来例２を示す概念図である。
【図１６】従来例３を示す概念図である。
【図１７】従来例４を示す概念図である。
【符号の説明】
１  電子レンジ
２，２ａ，２ｂ  無電極バルブ
３  始動補助バルブ
４  被処理物
５  ケース
５ａ，５ｂ  ケース部材
６，７，８，９，１０，１１  殺菌装置
１２  バルブ支持台
１３  印
１４  窓
【図１】
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【図２】
2004344551.tif 000007
【図３】
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【図４】
2004344551.tif 000009
【図５】
2004344551.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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