JP2018113116A

JP2018113116A - 紫外線放射装置

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Publication number: JP2018113116A
Application number: JP2017001592A
Authority: JP
Inventors: 英昭柳生; Hideaki Yagyu; 良亮池野; Ryosuke Ikeno
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: JP6558376B2

Abstract

【課題】装置外部の大気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の提供。【解決手段】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と、当該紫外線光源を収納するランプ収納室と、前記紫外線光源からの光を導光する導光部とを有する紫外線放射装置であって、前記導光部は、紫外線透過性を有する照射窓によって閉塞されており、前記酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線吸収性を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

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。

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５に示すように、円筒状の外側管５２と、この外側管５２内においてその管軸に沿って配置された、当該外側管５２の内径より小さい外径を有する円筒状の内側管５３とを有する合成石英ガラス製の二重管構造の発光管５１を備えている。この発光管５１においては、外側管５２および内側管５３の各々の両端部が封止壁部材５４Ａ，５４Ｂによって接合され、外側管５２と内側管５３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５１には、外側管５２の外周面に網状の外側電極５５が設けられ、内側管５３の内周面に膜状の内側電極５６が設けられており、外側電極５５および内側電極５６は、それぞれ高周波電源５９に接続されている。
このエキシマランプ５０においては、高周波電源５９によって外側電極５５と内側電極５６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。

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。

特開平９−９２２２５号公報

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。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、装置外部の大気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。

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と、
当該紫外線光源を収納するランプ収納室と、
前記紫外線光源からの光を導光する導光部とを有する紫外線放射装置であって、
前記導光部は、紫外線透過性を有する照射窓によって閉塞されており、前記酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線吸収性を有することを特徴とする。

本発明の紫外線放射装置においては、前記導光部が紫外線透過性を有する導光窓を有し、当該導光窓と前記照射窓との間に酸素含有層が形成されている構成とすることができる。

本発明の紫外線放射装置においては、前記導光窓と前記照射窓との間に前記酸素含有層が気密に形成されていることが好ましい。

本発明の紫外線放射装置においては、前記照射窓が、皮膚に有害な波長域の紫外線をカットするフィルタ機能を有するものであることが好ましい。

本発明の紫外線放射装置においては、前記導光窓が、前記照射窓によってカットされる紫外線の波長域とは異なり、かつ、皮膚に有害な波長域の紫外線をカットするフィルタ機能を有するものであることが好ましい。

本発明の紫外線放射装置においては、前記ランプ収納室が筒状体を有し、
当該筒状体の一端および他端の少なくとも一方に、排気ファンおよび給気ファンの少なくとも一方を有するものであることが好ましい。

本発明の紫外線放射装置においては、前記排気ファンおよび給気ファンの少なくとも一方による排気路に、オゾンフィルタが設けられることが好ましい。

本発明の紫外線放射装置においては、紫外線透過性を有する照射窓によって閉塞された導光部内に酸素含有層が形成されており、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からの光が、当該酸素含有層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、この酸素含有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、装置外部の大気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。

また、紫外線光源からの光に含まれるオゾン発生紫外線が、ランプ収納室内の大気に吸収されてオゾンが発生するが、排気路にオゾンフィルタが設けられてなる紫外線放射装置によれば、オゾンが当該オゾンフィルタによって吸着される。その結果、装置外部に排出されるオゾンを低減させることができる。

本発明の紫外線放射装置の構成の一例を示す説明用断面図である。図１の紫外線放射装置におけるＡ−Ａ線断面図である。図１の紫外線放射装置の底面図である。本発明の紫外線放射装置の構成の別の一例における底面図である。エキシマランプの構成の一例を示す説明用断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の紫外線放射装置の構成の一例を示す説明用断面図である。図２は、図１の紫外線放射装置におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１の紫外線放射装置の底面図である。
本発明の紫外線放射装置１０は、紫外線を放射する例えばエキシマランプ２０よりなる紫外線光源を備える紫外線光源ユニット１１と、当該紫外線光源ユニット１１を収納するランプ収納室１２と、エキシマランプ２０からの光を導光する導光部１３とを有するものである。

〔紫外線光源ユニット〕
紫外線光源ユニット１１は、二重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のランプ中心軸に沿って伸びるように配設された反射部材２８とを備える。
反射部材２８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２８は、当該反射部材２８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２８は、エキシマランプ２０の外周面（具体的には、後述する外側管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。そして、エキシマランプ２０の外側管２２の外周面における反射部材２８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。

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などよりなる筒状の内側電極２６が設けられている。ここに、内側電極２６は、エキシマランプ２０の内側管２３の内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。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。

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。

エキシマランプ２０および反射部材２８は、当該エキシマランプ２０および反射部材２８の両端に配設されたベース部材３２Ａ，３２Ｂによって支持固定されている。
具体的には、ベース部材３２Ａ，３２Ｂは、各々、略円環筒状体よりなる。略円環筒状体の筒軸と垂直な断面は、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、反射部材２８の外径よりも僅かに大径の外径を有する円環体の一部が欠けた、外形が欠円形状のものとなる。ベース部材３２Ａ，３２Ｂが略円環筒状のものであることにより、後述する給気ファン１２Ｂからランプ収納室１２内に取り込まれた冷却風によってエキシマランプ２０を高い効率で冷却することができる。
ベース部材３２Ａ，３２Ｂの内方面（エキシマランプ２０を臨む面）からは、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外径を有する円環筒状の係合部３３Ａ，３３Ｂが、その環内部がベース部材３２Ａ，３２Ｂの環内部と連通する状態で突出するよう設けられている。また、ベース部材３２Ａ，３２Ｂの外方面からは、各々、円環筒状の係合部３４Ａ，３４Ｂが、その環内部がベース部材３２Ａ，３２Ｂの環内部と連通する状態で突出するよう設けられている。
ベース部材３２Ａ，３２Ｂにおいては、内方に突出した係合部３３Ａ，３３Ｂがエキシマランプ２０の内側管２３の内部に挿入されることにより、当該ベース部材３２Ａ，３２Ｂにエキシマランプ２０が保持されている。

〔ランプ収納室〕
紫外線光源ユニット１１が収納されるランプ収納室１２は、略四角筒状体よりなる周壁部１２Ａと、当該周壁部１２Ａの両端に設けられた、ランプ収納室１２内にエキシマランプ２０を冷却するための冷却風を循環させる給気ファン１２Ｂおよび排気ファン１２Ｃとよりなる。
このランプ収納室１２内には、周壁部１２Ａの筒軸とエキシマランプ２０の管軸とが同軸状に伸びるよう紫外線光源ユニット１１が配置されている。具体的には、ランプ収納室１２の周壁部１２Ａの内部に、当該周壁部１２Ａの軸方向と垂直な断面における内周形状と同じ外周形状の２つの紫外線光源ユニット支持部１４Ａ，１４Ｂが互いに離間して設けられており、この紫外線光源ユニット支持部１４Ａ，１４Ｂに設けられた係合孔１４Ｈ，１４Ｈに、紫外線光源ユニット１１のベース部材３２Ａ，３２Ｂの係合部３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ係合されることにより、ランプ収納室１２内に紫外線光源ユニット１１が支持固定されて収納されている。
周壁部１２Ａは、遮光性を有する材料、例えば黒アルマイト加工されたアルミニウムよりなる。また、周壁部１２Ａの内表面におけるエキシマランプ２０の発光部と対向する領域には、例えばアルミニウムからなる反射層が設けられていることが好ましい。
本発明の紫外線放射装置１０においては、周壁部１２Ａにおけるエキシマランプ２０の紫外線出射領域（具体的にはエキシマランプ２０の外側管２２の外周面における反射部材２８と反対側の外周面）を臨む領域には、四角形状の開口１２Ｄが形成されている。

給気ファン１２Ｂおよび／または排気ファン１２Ｃによる排気路には、エキシマランプ２０よりも下流側にオゾンフィルタが設けられることが好ましい。
この図の例の紫外線放射装置１０においては、オゾンフィルタ１６が、紫外線光源ユニット１１と排気ファン１２Ｃとの間に設けられている。
オゾンフィルタ１６は、オゾンを吸着・分解するものである。
給気ファン１２Ｂおよび／または排気ファン１２Ｃによる排気路にオゾンフィルタ１６が設けられていることにより、ランプ収納室１２内において発生し、装置外部に排出されるオゾンを低減させることができる。

〔導光部〕
エキシマランプ２０からの光を導光する導光部１３は、四角筒状の筒状部１５を有し、当該筒状部１５の基端部１５Ａ内に、当該基端部１５Ａの内周形状と同じ外周形状を有する紫外線透過性を有する導光窓１８が嵌合して固定されている。一方、筒状部１５の先端部１５Ｂは、紫外線透過性を有する照射窓１７によって閉塞されている。具体的には、筒状部１５の先端部１５Ｂ内に、当該先端部１５Ｂの内周形状と同じ外周形状を有する照射窓１７が嵌合して固定されている。
筒状部１５の内周面には、エキシマランプ２０からの光を反射する、例えば高輝アルミニウムの板やアルミニウムの蒸着膜などよりなる反射層１９が設けられている。
そして、導光部１３内の筒状部１５の内周面に設けられた反射層１９と導光窓１８と照射窓１７とによって区画された酸素含有層形成空間Ｓ２は、紫外線を吸収してオゾンを発生する気体によって満たされることにより、酸素含有層が形成されている。酸素含有層形成空間Ｓ２は、酸素含有層において発生したオゾンの外部への漏出が全くない気密な閉塞空間であってもよいが、酸素含有層において発生したオゾンの外部への自由な流通が妨げられて漏出が小さく抑制されていれば、高度な気密性が担保されていなくてもよい。
酸素含有層に満たされる紫外線を吸収してオゾンを発生する気体としては、酸素を含有するガスであればよく、具体的には大気（装置外部環境雰囲気の空気）が挙げられる。

導光部１３は、ランプ収納室１２から突出するよう配置される。具体的には、導光部１３の筒状部１５がエキシマランプ２０の管軸と垂直な方向に伸びる状態に、導光部１３の筒状部１５の基端部１５Ａが、ランプ収納室１２の周壁部１２Ａにおける開口１２Ｄに嵌合して固定されている。

酸素含有層の厚み、すなわち導光窓１８と照射窓１７との離間距離は、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、酸素含有層の厚みは、１０〜１００ｍｍであることが好ましく、更に好ましくは３０〜６０ｍｍである。
酸素含有層の厚みが過小である場合には、当該酸素含有層のオゾン発生紫外線吸収能が小さくなり、当該酸素含有層におけるオゾンの発生量、すなわち酸素含有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、装置外部の大気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、酸素含有層の厚みが過大である場合には、酸素含有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。

照射窓１７は、例えば石英ガラスなどの材料よりなるものとすることができる。
照射窓１７は、皮膚に有害な波長域の紫外線（以下、「有害紫外線Ａ」という。）をカットするフィルタ機能を有するものであることが好ましい。具体的には、照射窓１７の内表面または外表面に、有害紫外線Ａを遮断し、それ以外の波長の光を透過するフィルタ層を設けることにより、フィルタ機能を付与することができる。

導光窓１８は、例えば石英ガラスなどの材料よりなるものとすることができる。
導光窓１８は、照射窓１７によってカットされる紫外線（有害紫外線Ａ）の波長域とは異なり、かつ、皮膚に有害な波長域の紫外線（以下、「有害紫外線Ｂ」という。）をカットするフィルタ機能を有するものであることが好ましい。具体的には、導光窓１８の内表面または外表面に、有害紫外線Ｂを遮断し、それ以外の波長の光を透過するフィルタ層を設けることにより、フィルタ機能を付与することができる。

皮膚に有害な波長域の紫外線は、例えば波長域２３０〜３００ｎｍの紫外線とされ、その波長域が広いために単一のフィルタ層によっては十分にこの皮膚に有害な波長域の紫外線を遮断することが難しいところ、この皮膚に有害な波長域を有害紫外線Ａおよび有害紫外線Ｂに分割して２つのフィルタ層を設けることにより、当該皮膚に有害な波長域の紫外線を確実に遮断することができる。
有害紫外線Ａおよび有害紫外線Ｂは、それぞれ、波長域２３０〜２８０ｎｍの紫外線、および、波長域２８０〜３２０ｎｍの紫外線とされる。

この紫外線放射装置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外側管２２の外周面から放射される。エキシマランプ２０からの放射光は、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ものである。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２８によって反射された後、外側管２２の外周面における紫外線出射領域から出射される。エキシマランプ２０の外側管２２の紫外線出射領域から出射された光は、その一部が直接的に、また他の一部がランプ収納室１２の周壁部１２Ａの内表面に反射された後、導光部１３の導光窓１８に入射される。
導光窓１８に入射されたエキシマランプ２０の放射光のうち、有害紫外線Ｂ（波長域２８０〜３２０ｎｍの紫外線）は当該導光窓１８のフィルタ層によって選択的に遮断され、それ以外の波長域の光が透過される。
そして、導光窓１８を透過した光は、導光窓１８および照射窓１７によって閉塞された酸素含有層に入射され、この光に含まれるオゾン発生紫外線が、酸素含有層において選択的に吸収されてオゾンが発生し、オゾン発生紫外線が除去された光が照射窓１７に入射される。ここで、酸素含有層が形成される酸素含有層形成空間Ｓ２が閉塞空間とされていることから、酸素含有層において、オゾン発生紫外線が大気中の酸素に吸収されることによってオゾンが発生するが、このオゾンが装置外部に漏洩することは抑制されている。
さらに、照射窓１７に入射された光のうち、有害紫外線Ａ（波長域２３０〜２８０ｎｍの紫外線）は当該照射窓１７のフィルタ層によって選択的に遮断され、それ以外の波長域の光が透過される。
以上のように、紫外線放射装置１０の照射窓１７から、オゾン発生紫外線、並びに、有害紫外線Ａおよび有害紫外線Ｂの発光強度が低下された光が出射される。

ランプ収納室１２においては、給気ファン１２Ｂおよび排気ファン１２Ｃが作動されることにより、給気ファン１２Ｂが配置された一端側から、排気ファン１２Ｃが配置された他端側へと装置外部の大気が冷却風として流通される。
そして、エキシマランプ２０の外側管２２の紫外線出射領域から出射された光は、ランプ収納室１２内の酸素含有層においても吸収されてオゾンが発生する。このオゾンは、エキシマランプ２０からの熱などによって加熱されて速やかに分解（熱分解）されて酸素が生成される、あるいは、エキシマランプ２０と排気ファン１２Ｃとの間に設けられたオゾンフィルタ１６によって吸着されて除去される。従って、装置外部に排出されるオゾンを低減させることができる。
従って、紫外線放射装置１０によれば、装置外部の大気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、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を抑制することができる。

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紫外線殺菌装置などとして好適に使用することができる。

以上のような紫外線放射装置１０においては、紫外線透過性を有する照射窓１７によって閉塞された導光部１３内（酸素含有層形成空間Ｓ２）に酸素含有層が形成されており、オゾン発生紫外線を含む光を放射するエキシマランプ２０からの光が、当該酸素含有層を介して出射される。そのため、エキシマランプ２０からの光に含まれるオゾン発生紫外線が、この酸素含有層において選択的に吸収される。その結果、この紫外線放射装置１０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、この紫外線放射装置１０によれば、装置外部の大気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。
また、エキシマランプ２０からの光に含まれるオゾン発生紫外線が、ランプ収納室１２内の大気に吸収されてオゾンが発生するが、オゾンフィルタ１６が設けられていることにより、オゾンが当該オゾンフィルタ１６によって吸着される。その結果、装置外部に排出されるオゾンを低減させることができる。

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、酸素含有層形成空間は、閉塞空間である必要はなく、ランプ収納室内に開放された開放空間であってもよい。具体的には、導光部の導光窓が設けられておらずに照射窓のみが設けられている構成とすることができる。酸素含有層形成空間がランプ収納室内に開放された開放空間である場合であっても、酸素含有層が紫外線光源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、また当該酸素含有層を構成する大気が流動しにくいことから、当該酸素含有層において発生したオゾンは速やかに分解（熱分解）される、あるいは、紫外線光源と排気ファンとの間に設けられたオゾンフィルタによって吸着されて除去され、従って、装置外部に排出されるオゾンを低減させることができる。
また例えば、紫外線光源は、エキシマランプが外套管の内部に配設された構成のものであってもよい。
また例えば、紫外線光源としては、上述の構成の二重管タイプの発光管を備えたエキシマランプに限定されず、扁平管のような一重管タイプの発光管を備えたエキシマランプを用いることもできる。
また例えば、導光部の筒状部の形状は、四角筒状のものに限定されず、図４に示されるように、円筒状の筒状部１５Ｘであってもよい。図４において、図１の紫外線放射装置と同じ構成部材には同じ符号を付してある。また、図４において１９Ｘは反射層である。
また例えば、導光部内の酸素含有層形成空間に、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、酸素含有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。

以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

〔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。

（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（封入圧；２０ｋＰａ（１５０Ｔｏｒｒ）と塩素１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）との混合ガス（全封入圧；２０．１ｋＰａ（１５１Ｔｏｒｒ））
放射される紫外線：発光波長２２２ｎｍを中心とする光
ランプ全長：１００ｍｍ
放電空間の距離：５ｍｍ
（ランプ収納室）
周壁部：材質；アルミニウム，幅（図１において紙面と垂直な方向の長さ）；５０ｍｍ，高さ（図１において上下方向の長さ）；５０ｍｍ，全長；１３０ｍｍ
（導光部）
導光窓：材質；石英ガラス，縦（図１において紙面と垂直な方向の長さ）；５０ｍｍ，横（図１において左右方向の長さ）；５０ｍｍ，厚み；１．３ｍｍ
照射窓：材質；石英ガラス，縦（図１において紙面と垂直な方向の長さ）；５０ｍｍ，横（図１において左右方向の長さ）；５０ｍｍ，厚み；１ｍｍ
酸素含有層：厚み（図１において上下方向の長さ）；４０ｍｍ

作製した紫外線放射装置〔１〕について、給気ファンおよび排気ファンを回転させ、エキシマランプを点灯させた作動時における、装置外部の大気雰囲気中の照射窓の近傍、および、排気ファンの近傍の最大オゾン濃度を測定した。結果を下記の表１に示す。オゾン濃度は、オゾン濃度計「ＥＧ−３０００Ｆ」(荏原実業社製)を用いて測定した。

〔実施例２〕
実施例１に係る紫外線放射装置〔１〕において、導光窓が設けられていないこと以外は同様の紫外線放射装置〔２〕を作製した。
この紫外線放射装置〔２〕について、実施例１と同様の手法により、エキシマランプの作動時における装置外部の大気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。

〔比較例１〕
実施例１に係る紫外線放射装置〔１〕において、導光窓と照射窓とに挟まれた導光部が設けられておらず、ランプ収納室の開口に照射窓が直接嵌合されていること以外は同様の紫外線放射装置〔３〕を作製した。
この紫外線放射装置〔３〕について、実施例１と同様の手法により、エキシマランプの作動時における装置外部の大気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。

表１において、紫外線放射装置〔１〕〜〔３〕のオゾン濃度としては、紫外線放射装置〔１〕の外部における照射窓の近傍の装置外部の大気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〕〜〔３〕の作動時における装置外部の大気雰囲気中のオゾン濃度の相対値が示されている。

表１の結果から、本発明の実施例１に係る紫外線放射装置〔１〕によれば、装置外部の大気雰囲気中におけるオゾンの発生を極めて抑制することができることが確認された。
また、本発明の実施例２に係る紫外線放射装置〔２〕においては、装置外部の照射窓の近傍におけるオゾンの発生を極めて抑制することができることが確認された。これは、酸素含有層においてオゾン発生紫外線が十分吸収されることによって、照射窓から放射された光によるオゾンの発生が抑制されたものと考えられる。また、排気ファンの近傍におけるオゾン濃度もある程度抑制することができることが確認された。これは、ランプ収納室に開放された酸素含有層形成空間で発生したオゾンのうち、エキシマランプからの熱によって分解しなかったもののみが排気ファンによって排気されたためと考えられる。
また、比較例１に係る紫外線放射装置〔３〕においては、照射窓の近傍におけるオゾン濃度が高いことが判明した。これは、エキシマランプと照射窓との間隔が狭すぎて十分な酸素含有層の厚みが得られず、従って、オゾン発生紫外線を十分に吸収することができずに装置外部に放射されたためと考えられる。

１０紫外線放射装置
１１紫外線光源ユニット
１２ランプ収納室
１２Ａ周壁部
１２Ｂ給気ファン
１２Ｃ排気ファン
１２Ｄ開口
１３導光部
１４Ａ，１４Ｂ紫外線光源ユニット支持部
１４Ｈ係合孔
１５，１５Ｘ筒状部
１５Ａ基端部
１５Ｂ先端部
１６オゾンフィルタ
１７照射窓
１８導光窓
１９，１９Ｘ反射層
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
２８反射部材
３２Ａ，３２Ｂベース部材
３３Ａ，３３Ｂ係合部
３４Ａ，３４Ｂ係合部
５０エキシマランプ
５１発光管
５２外側管
５３内側管
５４Ａ，５４Ｂ封止壁部材
５５外側電極
５６内側電極
５９高周波電源
Ｓ１内部空間
Ｓ２酸素含有層形成空間

Claims

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と、
当該紫外線光源を収納するランプ収納室と、
前記紫外線光源からの光を導光する導光部とを有する紫外線放射装置であって、
前記導光部は、紫外線透過性を有する照射窓によって閉塞されており、前記酸素に吸収されてオゾンを発生する波長の紫外線吸収性を有することを特徴とする紫外線放射装置。
前記導光部が紫外線透過性を有する導光窓を有し、当該導光窓と前記照射窓との間に酸素含有層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線放射装置。
前記導光窓と前記照射窓との間に前記酸素含有層が気密に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線放射装置。
前記照射窓が、皮膚に有害な波長域の紫外線をカットするフィルタ機能を有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の紫外線放射装置。
前記導光窓が、前記照射窓によってカットされる紫外線の波長域とは異なり、かつ、皮膚に有害な波長域の紫外線をカットするフィルタ機能を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の紫外線放射装置。
前記ランプ収納室が筒状体を有し、
当該筒状体の一端および他端の少なくとも一方に、排気ファンおよび給気ファンの少なくとも一方を有するものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の紫外線放射装置。
前記排気ファンおよび給気ファンの少なくとも一方による排気路に、オゾンフィルタが設けられることを特徴とする請求項６に記載の紫外線放射装置。