(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第一電極ブロックと、
前記第一電極ブロックに対して前記エキシマランプの管軸に平行な第二方向に離間した位置において、前記エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第二電極ブロックと、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタとを備え、
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの少なくとも一方は、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に前記エキシマランプから離れた位置において、前記光取り出し面に対して傾斜したテーパ面を有し、
前記テーパ面は、前記第一波長帯の紫外線に対して反射性を示すことを特徴とする、紫外線照射装置。
【請求項２】
前記第三方向に離間して配置された複数の前記エキシマランプを有し、
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックは、複数の前記エキシマランプそれぞれの発光管の外表面に接触しつつ、複数の前記エキシマランプに跨るように配置され、
前記テーパ面は、前記第二方向から見たときに、少なくとも前記第三方向に隣接する複数の前記エキシマランプに挟まれた位置に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記テーパ面の一部分が、前記第一方向に関して、前記エキシマランプよりも前記光取り出し面側に位置していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
【請求項４】
前記テーパ面は、前記第二方向から見たときに、前記第一方向とのなす角度が１０°以上、５０°以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
【請求項５】
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの双方が前記テーパ面を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
【請求項６】
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックは、Ａｌ、Ａｌ合金、又はステンレスからなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
【請求項７】
前記エキシマランプは、ＫｒＣｌ又はＫｒＢｒを含む発光ガスが封入されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＮＡは、波長２６０ｎｍ付近に最も高い吸収特性を示すことが知られている。また、低圧水銀ランプは、波長２５４ｎｍ付近に高い発光スペクトルを示す。このため、従来、低圧水銀ランプからの紫外線を照射して殺菌を行う技術が広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
しかしながら、波長２５４ｎｍ近傍の光は、人体に照射されると悪影響を及ぼすおそれがある。下記特許文献２には、医療現場において波長２０７ｎｍ以上、２２０ｎｍ以下の紫外線を用いることで、人体へのリスクを回避しながら殺菌処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０４８９６８号公報
【特許文献２】特許第６０２５７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献２は、波長２０７ｎｍ以上、２２０ｎｍ以下の紫外線が医療現場における殺菌処理に利用可能であることを言及するのみであり、非医療現場において一般消費者が汎用的に殺菌処理を行うことについては想定されていない。例えば、一般消費者が、家庭内においてトイレ、台所、浴室、靴の中といった、比較的菌が繁殖しやすいと考えられる場所に対して殺菌処理を行うには、容易に持ち運びできる程度の大きさであることや、人体への影響が最小限に抑制されていることといった、条件が課せられる。【０００６】
しかし、現時点において、上記のような条件を充足する、殺菌用途に適した紫外線照射装置は提案されていないのが実情である。【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑み、人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、小型の紫外線照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る紫外線照射装置は、
少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下に属する第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第一電極と、
前記第一電極に対して前記エキシマランプの管軸に平行な第二方向に離間した位置において、前記エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第二電極と、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過し、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記第二方向から見て、前記エキシマランプの発光管の外側に位置すると共に前記光取り出し面に対して傾斜した面であって、前記第一波長帯の紫外線に対して反射性を示す反射面を備えることを特徴とする。【０００９】
本明細書において「主たる発光波長」とは、ある波長λに対して±１０ｎｍの波長域Ｚ（λ）を発光スペクトル上で規定した場合において、発光スペクトル内における全積分強度に対して４０％以上の積分強度を示す波長域Ｚ（λｉ）における、波長λｉを指す。例えばＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、ＡｒＦを含む発光ガスが封入されているエキシマランプなどのように、半値幅が極めて狭く、且つ、特定の波長においてのみ光強度を示す光源においては、通常は、相対強度が最も高い波長（主たるピーク波長）をもって、主たる発光波長として構わない。【００１０】
本明細書において、光学フィルタが「紫外線を実質的に透過する」とは、光学フィルタを透過した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して６０％以上であることを意味する。また、本明細書において、「紫外線を実質的に透過しない」とは、光学フィルタを透過した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して２０％未満であることを意味する。【００１１】
なお、光学フィルタは、波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射するものとしても構わない。ここで、本明細書において、「紫外線を実質的に反射する」とは、光学フィルタを反射した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して８０％以上であることを意味する。【００１２】
実際には、光学フィルタに対して入射される紫外線の入射角に応じて、光学フィルタにおける紫外線の透過率や反射率が変化する。ここで、エキシマランプから出射される紫外線は、一定の発散角を有して進行するものの、進行する全ての光線のうち光出射面に対して０°近傍の角度で進行する光線の強度が最も強く、発散角が０°から離れるに連れて強度が低下する。このため、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して６０％以上の透過率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に透過するものとして取り扱って構わない。同様に、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して２０％未満の透過率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に透過しないものとして取り扱って構わない。同様に、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して９０％以上の反射率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に反射するものとして取り扱って構わない。【００１３】
上記紫外線照射装置は、エキシマランプの発光管の外表面に接触した、第一電極と第二電極を備える。これらの電極は、それぞれ、エキシマランプの管軸方向に離間した位置において、エキシマランプの発光管の外表面と接触する。このため、エキシマランプは、単なる直管型の構造によって放電が可能となるため、従来のエキシマランプとして一般的に利用されていた、同心円状に管体が二重に設けられて内側管と外側管の間に発光ガスが封入される構造、いわゆる「二重管構造」の採用を必要としない。【００１４】
一例として、前記紫外線照射装置が備えるエキシマランプの発光管の大きさは、管軸方向（第二方向）に係る長さが１５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下であり、外径が２ｍｍ以上、１６ｍｍ以下である。【００１５】
主たる発光波長が第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプにおいても、極めて小さい強度ではあるが、人体に影響を及ぼすおそれのある波長帯（波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下）の紫外線が出射され得る。図１は、発光ガスにＫｒＣｌを含んでなるエキシマランプ（主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍）の発光スペクトルの一例を示す図面である。【００１６】
図１によれば、ごくわずかながら２４０ｎｍ以上の波長帯においても、光出力が確認される。なお、発光ガスとしてＫｒＣｌを含むエキシマランプに限らず、発光ガスとしてＫｒＢｒを含むエキシマランプ（主たるピーク波長が２０７ｎｍ）や、発光ガスとしてＡｒＦを含むエキシマランプ（主たるピーク波長が１９３ｎｍ）など、主たる発光波長が第一波長帯に属する紫外線を発する他のエキシマランプにおいても、同様に波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線が出射され得る。【００１７】
前記のように、本発明に係る紫外線照射装置は、第一波長帯の紫外線を実質的に透過し、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射する光学フィルタが、光取り出し面側に配置されている。このため、エキシマランプから出射された紫外線に含まれる、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の成分については、光学フィルタにおいて実質的に反射されるため、紫外線照射装置の外部に取り出される量は低下する。つまり、かかる光学フィルタを設けることで、（そもそも光出力の小さい波長帯の成分ではあるが）更に外部に取り出される光量が削減されるため、人体に対する影響が更に抑制される。【００１８】
ところで、上述したように、光学フィルタに対して入射される紫外線の入射角に応じて、光学フィルタにおける紫外線の透過率や反射率は変化する。紫外線照射装置から取り出されることが想定されている第一波長帯の紫外線においても、光学フィルタに対する入射角が極めて大きくなると、透過率が低下し反射率が増加する。このため、エキシマランプから出射された第一波長帯の紫外線のうち、光学フィルタに対して比較的大きな入射角（例えば３０°以上）で入射された紫外線については、その一部が光学フィルタで反射されてエキシマランプ側に戻される。この結果、紫外線照射装置の外部には取り出されず、光学フィルタを設けない場合に比べて、光取り出し効率が一定程度低下してしまう。【００１９】
また、反射光の一部がランプハウスの筐体（ケーシング）に照射されて、ランプハウスが劣化するおそれがある。【００２０】
これに対し、本発明に係る紫外線照射装置は、前記第二方向、すなわちエキシマランプの発光管の管軸方向から見て、当該発光管の外側に位置すると共に光取り出し面に対して傾斜した、紫外線に対する反射性を示す反射面を備える。エキシマランプから出射された紫外線は、所定の発散角を有して光学フィルタに向かって進行する。ここで、大きな発散角を有して進行した紫外線は、反射面に入射されると、反射面で反射されて進行方向が変換される。反射面は、光取り出し面に対して傾斜した面で構成されているため、反射面で反射された後、光学フィルタに入射される際の入射角が減少する。【００２１】
この結果、光学フィルタを透過する紫外線の割合が上昇し、紫外線照射装置から取り出される第一波長帯の紫外線の出力が増加すると共に、ランプハウスの劣化の程度を抑制する効果が得られる。【００２２】
なお、「光学フィルタが光取り出し面に配置される」とは、光学フィルタが光取り出し面に対して完全に一体化されて配置されている場合の他、光学フィルタが光取り出し面に対して第一方向に微小な距離（例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ）だけ離間した位置に配置されている場合を含む。【００２３】
前記第一電極を構成する第一電極ブロックと、前記第二電極を構成する第二電極ブロックとを備え、
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの少なくとも一方は、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に前記エキシマランプから離れた位置において、前記反射面を構成するテーパ面を有するものとしても構わない。【００２４】
すなわち、前記反射面を構成する前記テーパ面は、前記第一電極ブロック又は前記第二電極ブロックの一部分であるものとして構わない。この場合において、前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックは、共に第一波長帯の紫外線に対して反射性を示す材料（Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなど）からなるのが好ましい。更に、前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックの双方が、前記テーパ面を有するのがより好ましい。【００２５】
かかる構成によれば、エキシマランプから大きい発散角を有して進行した第一波長帯の紫外線を、双方の電極ブロックで反射できるため、光学フィルタに対する入射角を低下できる光量が増加する。これにより、光取り出し効率を更に向上させることができると共に、ランプハウスの劣化の程度を抑制する効果が高められる。【００２６】
前記紫外線照射装置は、
前記第三方向に離間して配置された複数の前記エキシマランプを有し、
前記第一電極ブロック及び前記第二電極ブロックは、複数の前記エキシマランプそれぞれの発光管の外表面に接触しつつ、複数の前記エキシマランプに跨るように配置され、
前記テーパ面は、前記第二方向から見たときに、少なくとも前記第三方向に隣接する複数の前記エキシマランプに挟まれた位置に形成されているものとしても構わない。【００２７】
前記テーパ面の一部分は、前記第一方向に関して、前記エキシマランプよりも前記光取り出し面側に位置しているものとしても構わない。かかる構成によれば、仮にテーパ面が存在しなければ光学フィルタを透過する割合（透過率）の低い入射角で光学フィルタに入射されるはずの紫外線を、テーパ面で反射させて光学フィルタを透過する割合の高い入射角で光学フィルタに入射できる光量を、より向上できる。【００２８】
前記テーパ面は、前記第二方向から見たときに、前記第一方向とのなす角度が１０°以上、５０°以下であるのが好ましく、２０°以上、４０°以下であるのがより好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、小型の紫外線照射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発光ガスにＫｒＣｌが含まれるエキシマランプの発光スペクトルの一例である。
【図２】紫外線照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【図３】図２から、紫外線照射装置のランプハウスの本体ケーシング部と蓋部とを分解した斜視図である。
【図４】紫外線照射装置が備える電極ブロックとエキシマランプの構造を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４から視点を変更した斜視図である。
【図６】図５からエキシマランプの図示を省略し、電極ブロックの構造を模式的に示す斜視図である。
【図７】エキシマランプをＺ方向に見たときの模式的な平面図である。
【図８】光学フィルタの透過スペクトルの一例を示すグラフである。
【図９】光学フィルタに対する紫外線の入射角を説明するための模式的な図面である。
【図１０】光学フィルタの反射スペクトルの一例を示すグラフである。
【図１１】テーパ面が形成されていない第一電極ブロックを紫外線照射装置が備えた場合の、紫外線の進行の様子を模式的に示す図面である。
【図１２】テーパ面が形成されている第一電極ブロックを紫外線照射装置が備えた場合の、紫外線の進行の様子を模式的に示す図面である。
【図１３】テーパ角を説明するための模式的な図面である。
【図１４】電極ブロックに設けられたテーパ面のテーパ角φと、紫外線照射装置から取り出される紫外線の照度との関係を示すグラフである。
【図１５】テーパ面のテーパ角φの大小による紫外線への影響を説明するための模式的な図面である。
【図１６Ａ】別実施形態の紫外線照射装置の模式的な構成を、図１２にならって表示した図面である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示す紫外線照射装置が備える反射部材の構造を模式的に示す斜視図である。
【図１７】別実施形態の紫外線照射装置の模式的な構成を、図１２にならって表示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明に係る紫外線照射装置の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比と実際の寸法比は必ずしも一致していない。また、各図面間においても、寸法比は必ずしも一致していない。
【００３２】
図２は、紫外線照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、図２から、紫外線照射装置１のランプハウス２の本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとを分解した斜視図である。
【００３３】
以下の各図では、紫外線Ｌ１の取り出し方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する平面をＹＺ平面とした、Ｘ-Ｙ-Ｚ座標系を参照して説明される。より詳細には、図３以下の図面を参照して後述されるように、エキシマランプ３の管軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。Ｘ方向が「第一方向」に対応し、Ｙ方向が「第二方向」に対応し、Ｚ方向が「第三方向」に対応する。
【００３４】
また、以下の説明では、方向を表現する際に正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「−Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「−Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。
【００３５】
図２及び図３に示すように、紫外線照射装置１は、一方の面に光取り出し面１０が形成されたランプハウス２を備える。ランプハウス２は、本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとを備え、本体ケーシング部２ａ内には、エキシマランプ３と、電極ブロック（１１，１２）とが収容されている。なお、本実施形態では、ランプハウス２内に４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が収容されている場合を例に挙げて説明するが（図４参照）、エキシマランプ３の本数は１本でも構わないし、２本、３本又は５本以上でも構わない。電極ブロック（１１，１２）は、各エキシマランプ３に対して給電するための電極を構成する。
【００３６】
本実施形態では、図３に示すように、蓋部２ｂの光取り出し面１０を構成する領域に、光学フィルタ２１が設けられている。光学フィルタ２１の特性については、後述される。
【００３７】
図４及び図５は、図３から本体ケーシング部２ａの図示を省略し、電極ブロック（１１，１２）とエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）のみを図示した斜視図である。図４と図５は、見る角度のみが異なっている。また、図６は、図５から更にエキシマランプ３の図示を省略した斜視図である。
【００３８】
図４及び図５に示すように、本実施形態の紫外線照射装置１は、Ｚ方向に離間して配置された４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を備える。また、それぞれのエキシマランプ３の発光管の外表面に接触するように、２つの電極ブロック（１１，１２）が配置されている。以下では、適宜、電極ブロック１１を「第一電極ブロック１１」と称し、電極ブロック１２を「第二電極ブロック１２」と称する。なお、第一電極ブロック１１は「第一電極」に対応し、第二電極ブロック１２は「第二電極」に対応する。
【００３９】
第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２とは、Ｙ方向に離間した位置に配置されている。図６に示すように、第一電極ブロック１１は、エキシマランプ３の発光管の外表面が呈する曲面に沿う形状を呈してエキシマランプ３が載置される載置領域１１ａと、エキシマランプ３に対してＺ方向に離れた位置に形成され、ＹＺ平面に対して傾斜したテーパ面１１ｂとを有して構成される。同様に、第二電極ブロック１２についても、載置領域１２ａとテーパ面１２ｂとを有する。
【００４０】
なお、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２は、導電性の材料からなり、好ましくは、第一波長帯の紫外線Ｌ１に対する反射性を示す材料からなる。一例として、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２は、共に、Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなどで構成される。
【００４１】
図７は、エキシマランプ３と、電極ブロック（１１，１２）との位置関係を模式的に示す図面であり、エキシマランプ３を＋Ｚ方向に見たときの模式的な平面図に対応する。なお、図７では、４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）のうち、最も−Ｚ側に位置しているエキシマランプ３ａのみが図示されており、他のエキシマランプ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）の図示が省略されているが、上述したように、エキシマランプ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）についても＋Ｚ方向に並べられている。
【００４２】
エキシマランプ３はＹ方向を管軸方向とした発光管を有し、Ｙ方向に離間した位置において、エキシマランプ３の発光管の外表面が各電極ブロック（１１，１２）に対して接触している。エキシマランプ３の発光管には、発光ガス３Ｇが封入されている。各電極ブロック（１１，１２）の間に、例えば１０ｋＨｚ〜５ＭＨｚ程度の高周波の交流電圧が印加されると、エキシマランプ３の発光管を介して発光ガス３Ｇに対して前記電圧が印加される。このとき、発光ガス３Ｇが封入されている放電空間内で放電プラズマが生じ、発光ガス３Ｇの原子が励起されてエキシマ状態となり、この原子が基底状態に移行する際にエキシマ発光を生じる。
【００４３】
発光ガス３Ｇは、エキシマ発光時に、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線Ｌ１を出射する材料からなる。一例として、発光ガス３Ｇとしては、ＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、ＡｒＦが含まれる。なお、前記のガス種に加えて、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）などの不活性ガスが混合されていても構わない。
【００４４】
例えば、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合には、エキシマランプ３から主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＢｒが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が２０７ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＡｒＦが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が１９３ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のスペクトルについては、図１を参照して上述した通りである。
【００４５】
図１に示すように、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合、紫外線Ｌ１のスペクトルには、ほぼ主たるピーク波長である２２２ｎｍ近傍に光出力が集中しているが、人体に対する影響が懸念される２４０ｎｍ以上の波長帯についても、ごくわずかながら光出力が認められる。このため、光取り出し面１０を構成する領域に、かかる波長帯の光成分を遮断する目的で光学フィルタ２１が設けられている。
【００４６】
図８は、光学フィルタ２１の透過スペクトルの一例を示すグラフであり、光学フィルタ２１に対して入射した光の強度と、光学フィルタ２１から出射された光の強度の比率を波長毎に測定したものである。なお、図８では、紫外線Ｌ１が光学フィルタ２１に対して入射するときの入射角θ別に、透過スペクトルが示されている。ここで、入射角θは、図９に示すように、光学フィルタ２１の入射面に対する法線２１Ｎと、光学フィルタ２１の入射面に入射される紫外線Ｌ１との角度で定義される。
【００４７】
図８に示す特性を有する光学フィルタ２１は、エキシマランプ３の発光ガス３ＧがＫｒＣｌを含む場合、すなわち、エキシマランプ３が主たるピーク波長２２２ｎｍの紫外線Ｌ１を発する場合を想定して設計されたものである。すなわち、この光学フィルタ２１は、図８に示すように、波長２２２ｎｍ近傍、より詳細には２１８ｎｍ以上、２２６ｎｍ以下の波長帯の紫外線Ｌ１を実質的に透過しつつ、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１を実質的に透過しない。光学フィルタ２１は、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうち、主たるピーク波長近傍の波長成分の紫外線Ｌ１を実質的に透過させつつ、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１を実質的に透過させないように設計されるものとして構わない。
【００４８】
図８に示す光学フィルタ２１によれば、２４０ｎｍ以上の３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１は入射角θが０°〜４０°の範囲内においては、５％以下の透過率を示し、入射角θが５０°の場合であっても１０％以下の透過率を示す。
【００４９】
このように、入射される紫外線Ｌ１の波長によって異なる透過率を示す光学フィルタ２１は、屈折率の異なる複数の誘電体多層膜で実現される。一方、このような屈折率の異なる複数の誘電体多層膜で光学フィルタ２１を構成した場合、光学フィルタ２１に対する紫外線Ｌ１の入射角θに応じて、透過率が不可避的に変化してしまう。この結果、図８に示すように、主たるピーク波長（この例では２２２ｎｍ）近傍の成分についても、紫外線Ｌ１の光学フィルタ２１に対する入射角θによっては、透過率が低下してしまう。例えば、図８によれば、入射角θが４０°以上の場合、２２２ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１に対する透過率は２０％を下回る。
【００５０】
なお、紫外線Ｌ１のうち、光学フィルタ２１を透過しなかった紫外線Ｌ１の一部は、光学フィルタ２１で反射される。図１０は、光学フィルタ２１の反射スペクトルの一例を示すグラフであり、光学フィルタ２１に対して入射した光の強度と、光学フィルタ２１で反射された光の強度の比率を波長毎に測定したものである。ただし、発光部と受光部を同じ光軸上に配置できないため、図１０のグラフにおいて入射角θが０°の場合のデータは図示されていない。
【００５１】
図１０に示す光学フィルタ２１によれば、２４０ｎｍ以上の３００ｎｍ以下の紫外線Ｌ１は入射角θが１０°以上、４０°以下の範囲内においては９５％以上の反射率を示し、入射角θが５０°の場合であっても９０％以上の反射率を示す。
【００５２】
次に、電極ブロック（１１，１２）がテーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を有する効果について、図面を参照して説明する。図１１は、第一電極ブロック１１に代えて、テーパ面が形成されていない第一電極ブロック１１１を備えた場合の、エキシマランプ３から出射されて光学フィルタ２１に向かう紫外線Ｌ１の進行の様子を模式的に示す図面である。図１１では、各エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうちの、エキシマランプ３ｃから出射される紫外線Ｌ１が、代表的に図示されている。
【００５３】
各エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１は、所定の発散角を有して光学フィルタ２１に向かって進行する。このため、紫外線Ｌ１のうち、光学フィルタ２１に対する入射角が比較的小さい紫外線（Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ）に関しては、主たるピーク波長近傍の成分が光学フィルタ２１を実質的に透過する。しかし、光学フィルタ２１に対する入射角が比較的大きい紫外線Ｌ１ａについては、主たるピーク波長近傍の成分であっても、一定程度の割合の紫外線Ｌ１ａが光学フィルタ２１で反射されてしまう。このため、各エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうち、取り出したい波長帯である主たるピーク波長近傍の成分の一部が、外部に取り出せないという現象が生じる。
【００５４】
これに対し、本実施形態のように、第一電極ブロック１１がテーパ面１１ｂを備えることで、図１２に示すように、比較的大きな発散角を有して進行した紫外線Ｌ１ａは、テーパ面１１ｂで反射されて進行方向を変更する。この結果、紫外線Ｌ１ａが光学フィルタ２１に入射するときの入射角が図１１の場合よりも小さくなり、光学フィルタ２１を透過する光量が増加する。この結果、各エキシマランプ３から出射された、主たるピーク波長近傍の紫外線Ｌ１が、紫外線照射装置１の外部に取り出させる光量が向上する。逆に、光学フィルタ２１で反射されてエキシマランプ３側に進行する戻り光の光量が減少し、ランプハウス２の劣化の進行が抑制される。
【００５５】
なお、図１２では、第一電極ブロック１１を例に挙げて説明したが、同様の理由により、第二電極ブロック１２についてもテーパ面１２ｂを有することで、主たるピーク波長近傍の紫外線Ｌ１を紫外線照射装置１の外部に取り出すことのできる光量が向上する。すなわち、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）が「反射面」に対応する。
【００５６】
［実施例］
電極ブロック（１１，１２）のテーパ面（１１ａ，１１ｂ）のテーパ角が、紫外線照射装置１から取り出される紫外線Ｌ１の照度に及ぼす影響を検証した。
【００５７】
（共通条件）
管軸方向（Ｙ方向）の長さ７０ｍｍ、外径φ６ｍｍの管体に、発光ガス３Ｇとして、Ｋｒ、Ｃｌ2、Ａｒ、及びＮｅの混合ガスを封入したエキシマランプ３を、４本準備した。そして、これら４本のエキシマランプ３を、Ｙ方向に７ｍｍ離間して配置された、Ａｌ製の電極ブロック（１１，１２）に接触させた。なお、各エキシマランプ３同士のＺ方向に係る離間距離は、１４ｍｍとされた。
【００５８】
上記条件の下で、ピークピーク値約４ｋＶ、周波数７０ｋＨｚの交流電圧を、電極ブロック（１１，１２）間に印加して、各エキシマランプ３に対して誘電体バリア放電を生じさせ、光取り出し面１０から＋Ｘ方向に２０ｍｍ離れた、４本のエキシマランプ３の中央の位置における照度を照度計で測定した。なお、光取り出し面１０には、図８に示した透過スペクトルを有する光学フィルタ２１が設置されていた。
【００５９】
電極ブロック（１１，１２）は、図１３に示すテーパ角φを異ならせた、複数の種類のものが準備され、それぞれの電極ブロック（１１，１２）を用いて同様に照度が測定された。なお、テーパ角φを異ならせる際には、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）のエキシマランプ３に対するＸ方向の突出距離を調整することで、各エキシマランプ３間の離間距離を７ｍｍで一定とした。
【００６０】
なお、比較のために、テーパ角φが０°、すなわち図１１に示す電極ブロック１１１と同様、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を備えない電極ブロックを、電極ブロック（１１，１２）に代えて配置した場合の照度も、同様の方法で測定された。
【００６１】
この結果を表１及び図１４に示す。なお、表１及び図１４では、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を備えない電極ブロックを用いた場合の照度に対する相対照度の値が、テーパ角φ毎に示されている。また、テーパ角φは、ＸＹ平面に対するテーパ面（１１ｂ，１２ｂ）の傾斜角度であり、表１及び図１４では、反時計回りに傾斜している場合（正のテーパ角）と、時計回りに傾斜している場合（負のテーパ角）を同じ値としている。
【００６２】
【表１】
0006940033.tif 000002
【００６３】
表１及び図１４によれば、テーパ角φが７０°以下の場合において、テーパ角φにかかわらず、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を備えた電極ブロック（１１，１２）を用いた方が、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を備えない電極ブロックを用いた場合よりも、高い照度が実現されていることが分かる。
【００６４】
特に、テーパ角φが１０°以上、５０°以下である場合には、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を備えない電極ブロックを用いた場合と比較して、３％以上の照度が実現されている。更に、テーパ角φが２０°以上、４０°以下である場合には、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を備えない電極ブロックを用いた場合と比較して、１０％以上の照度が実現されている。
【００６５】
図１５は、テーパ面１１ｂのテーパ角φの大小による紫外線Ｌ１への影響を説明するための模式的な図面であり、テーパ角φが２０°以上、４０°以下であるテーパ面１１ｂ１、テーパ角φが５０°以上であるテーパ面１１ｂ２、テーパ角φが１０°以下であるテーパ面１１ｂ３を全て同じ図面に併記したものである。
【００６６】
テーパ面１１ｂのテーパ角φが５０°以上である場合（テーパ面１１ｂ２）、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうち、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）で反射されて進行方向が変化する紫外線Ｌ１は、極めて発散角度の大きいものに限られる。すなわち、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）に入射されずに直進し、そのまま光学フィルタ２１に入射される紫外線Ｌ１のうち、入射角θが比較的大きい成分が依然として存在する結果（紫外線Ｌ１ａ）、この紫外線Ｌ１ａが光学フィルタ２１を透過せずに取り出せないことで、テーパ面１１ｂのテーパ角φが５０°以上である場合にはテーパ角φが５０°未満である場合と比べて、照度が充分に高められなかったものと考えられる。
【００６７】
図１５によれば、第一電極ブロック１１がテーパ面１１ｂ１を有していれば、紫外線Ｌ１ａはこのテーパ面１１ｂ１で反射されて進行方向が変化し、光学フィルタ２１に対して比較的小さな入射角θで入射される。これにより、紫外線Ｌ１ａは光学フィルタ２１を透過して外部に取り出される。これに対し、第一電極ブロック１１がテーパ面１１ｂ２を有していれば、紫外線Ｌ１ａはこのテーパ面１１ｂ２には入射されないため、そのまま直進する結果、光学フィルタ２１に対して比較的大きな入射角θで入射され、上述したように、光学フィルタ２１において反射されてしまう。
【００６８】
一方、テーパ面１１ｂのテーパ角φが１０°未満である場合（テーパ面１１ｂ３）、仮にテーパ面１１ｂ３が存在せずに直進していたとしても光学フィルタ２１を透過する程度の小さい入射角で光学フィルタ２１に対して入射していた紫外線Ｌ１ｂが、テーパ面１１ｂ３に入射される可能性がある。図１５によれば、第一電極ブロック１１がテーパ面１１ｂ１を有していれば、紫外線Ｌ１ｂはこのテーパ面１１ｂ１に入射されることなく直進し、そのまま光学フィルタ２１に対して比較的小さな入射角θで入射される。これに対し、第一電極ブロック１１がテーパ面１１ｂ３を有していれば、紫外線Ｌ１ｂはこのテーパ面１１ｂ３で反射して進行方向が変化する。この紫外線Ｌ１ｂは、光学フィルタ２１に対して比較的小さな入射角θで入射されるため、そのまま外部に取り出されるが、上述したように、もともとテーパ面１１ｂ１で反射する必要がない紫外線Ｌ１を反射してしまうことになる結果、テーパ面１１ｂ３で一部の紫外線Ｌ１が吸収される結果、テーパ面１１ｂ１を備える場合と比べて光取り出し効率が低下する。
【００６９】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
【００７０】
〈１〉上記実施形態では、第一電極ブロック１１は、ＸＹ平面に対して、反時計回りに傾斜しているテーパ面１１ｂと、時計回りに傾斜しているテーパ面１１ｂの双方を有している場合について説明した（図１３参照）。しかし、本発明は、第一電極ブロック１１が、ＸＹ平面に対して、反時計回りか時計回りのいずれか一方にのみ傾斜しているテーパ面１１ｂを有している場合を排除しない。第二電極ブロック１２についても同様である。
【００７１】
〈２〉紫外線照射装置１が複数本のエキシマランプ３を備える場合において、２本以上のエキシマランプ３のＸ方向に関する配置位置が変位していても構わない。
【００７２】
〈３〉上述した実施形態では、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２とは、Ｙ方向に離間して配置されているものとして説明した。しかし、第一電極ブロック１１と第二電極ブロック１２とが絶縁性部材を介在して連結されていても構わない。
【００７３】
〈４〉上記実施形態では、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）が、それぞれ電極ブロック（１１，１２）の一部分であるものとして説明した。しかし、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）が、電極ブロック（１１，１２）の構成材料とは別の、第一波長帯に属する紫外線Ｌ１に対する反射性を示す反射部材で構成されていても構わない。
【００７４】
〈５〉上記実施形態では、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）の一部がエキシマランプ３よりも＋Ｘ方向に突出している場合について説明した。しかし、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）の＋Ｘ方向に係る端部が、エキシマランプ３の＋Ｘ側に係る端部よりも、−Ｘ側に位置している場合であっても、テーパ面（１１ｂ，１２ｂ）を有しない電極ブロックと比べると、光取り出し効率を高めることができる。
【００７５】
〈６〉上記実施形態では、反射面を構成するテーパ面（１１ｂ，１２ｂ）が電極ブロック（１１，１２）の一部分である場合について説明した。しかし、図１２を参照して上述したように、反射面は、各エキシマランプ３から出射して比較的大きな発散角を有して進行した紫外線Ｌ１ａを反射させて、光学フィルタ２１に入射するときの入射角を小さくする機能を奏する限り、必ずしも電極ブロック（１１，１２）の一部分である必要はない。
【００７６】
例えば、図１６Ａに示すように、電極ブロック１１とは別体の反射部材３０を備え、この反射部材３０の一部の面が、反射面３１を構成するものとしても構わない。図１６Ｂは、反射部材３０の一例を模式的に示す斜視図である。反射部材３０は、一部に開口３２を有しており、その開口３２の−Ｘ側の位置に反射面３１が形成されている。開口３２に対して−Ｘ方向に対向する位置にエキシマランプ３が配置されることで、エキシマランプ３からの紫外線Ｌ１は、開口３２を通じて外部に取り出される。その際、発散角の比較的大きい紫外線Ｌ１ａについては、反射部材３０の反射面３１で反射されて進行方向が変更されることで、図１２を参照して上述したのと同様に、光学フィルタ２１に入射するときの入射角が小さくなる。
【００７７】
更にこの場合においては、各電極はブロック形状でなくても構わない。すなわち、図１７に示すように、エキシマランプ３の発光管の外側面に、スクリーン印刷等によって形成された金属膜によって電極（１１，１２）が形成されても構わない。なお、図１７では、図示の都合上、電極１１のみが図示されている。なお、各エキシマランプ（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）の発光管の外側面に設けられた電極１１同士、及び電極１２同士をそれぞれ電気的に接続するために、各電極１１同士、及び各電極１２同士が導電部材６１によって連絡されているものとして構わない。
【符号の説明】
【００７８】
１      ：    紫外線照射装置
２      ：    ランプハウス
２ａ    ：    本体ケーシング部
２ｂ    ：    蓋部
３      ：    エキシマランプ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ      ：    エキシマランプ
３Ｇ    ：    発光ガス
１０      ：    光取り出し面
１１      ：    第一電極ブロック
１１ａ    ：    載置領域
１１ｂ    ：    テーパ面
１２      ：    第二電極ブロック
１２ａ    ：    載置領域
１２ｂ    ：    テーパ面
２１      ：    光学フィルタ
３０      ：    反射部材
３１      ：    反射面
３２      ：    開口
６１      ：    導電部材
１１１    ：    テーパ面のない電極ブロック
Ｌ１      ：    紫外線
【要約】
人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、小型の紫外線照射装置を提供する。
紫外線照射装置は、少なくとも１つの面に光取り出し面が形成されたランプハウスと、ランプハウス内に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、エキシマランプの発光管の外表面に接触して配置された第一電極及び第二電極と、光取り出し面に配置され第一波長帯の紫外線を実質的に透過し波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射する光学フィルタと、エキシマランプの発光管の管軸方向から見て当該発光管の外側に位置すると共に光取り出し面に対して傾斜した面であって第一波長帯の紫外線に対して反射性を示す反射面を備える。【図１】
0006940033.tif 000003
【図２】
0006940033.tif 000004
【図３】
0006940033.tif 000005
【図４】
0006940033.tif 000006
【図５】
0006940033.tif 000007
【図６】
0006940033.tif 000008
【図７】
0006940033.tif 000009
【図８】
0006940033.tif 000010
【図９】
0006940033.tif 000011
【図１０】
0006940033.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
0006940033.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
0006940033.tif 000016
【図１５】
0006940033.tif 000017
【図１６Ａ】
0006940033.tif 000018
【図１６Ｂ】
0006940033.tif 000019
【図１７】
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