JP2020123690A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発光素子の動作のモニタを容易化する。【解決手段】光照射装置３０は、それぞれが直列接続される複数の発光素子３２で構成される複数の発光素子群３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを備える。複数の発光素子群３１ａ〜３１ｄのそれぞれは、第１発光素子３２ａａ，３２ａｃ，３２ｃａ，３２ｃｃと、第１発光素子に隣接する第２発光素子３２ａｂ，３２ａｄ，３２ｃｂ，３２ｃｄ、第３発光素子３２ｂａ，３２ｂｃ，３２ｄａ，３２ｄｃおよび第４発光素子３２ｂｂ，３２ｂｄ，３２ｄｂ，３２ｄｄとを含むように構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の発光素子を備える光照射装置に関する。

紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光照射装置が用いられる。例えば、直管内を通過する流体の流れに沿う方向に紫外光ＬＥＤ（Light Emitting Diode）から出力される紫外光を照射する構成が知られている。殺菌処理能力を高めるため、例えば基板上に複数の発光素子を配列した光源が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−６９１６６号公報

基板上に配列される複数の発光素子の動作のモニタが容易となることが好ましい。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、複数の発光素子の動作のモニタが容易となる光照射装置を提供することにある。

本発明のある態様の光照射装置は、それぞれが直列接続される複数の発光素子で構成される複数の発光素子群を備える。複数の発光素子群のそれぞれは、第１発光素子と、第１発光素子に隣接する第２発光素子、第３発光素子および第４発光素子とを含むように構成される。

この態様によると、いずれかの発光素子群に含まれるいずれかの発光素子が故障し、発光素子群内で直列接続される複数の発光素子が不点灯となる場合に、第１発光素子と、第１発光素子に隣接する三つの発光素子とが同時に不点灯となる。その結果、同時に不点灯となる領域の範囲を縦方向および横方向の双方について広げることができ、直列接続される複数の発光素子が直線的に配置される場合に比べて、不点灯となる領域を視認しやすくできる。これにより、複数の発光素子の動作のモニタを容易化できる。

複数の発光素子群の少なくとも一つの発光素子群に含まれる第２発光素子は、第１発光素子と第１方向に隣接してもよい。少なくとも一つの発光素子群に含まれる第３発光素子は、第１発光素子と第１方向に交差する第２方向に隣接してもよい。

少なくとも一つの発光素子群に含まれる第４発光素子は、第１発光素子と第１方向および第２方向の双方に交差する第３方向に隣接してもよい。

少なくとも一つの発光素子群に含まれる第４発光素子は、第１発光素子を挟んで第２発光素子または第３発光素子の反対側に配置されてもよい。

複数の発光素子群のそれぞれは、複数の発光素子群が設けられる実装領域の外周に沿って隣接する二以上の発光素子を含むように構成されてもよい。

複数の発光素子群のそれぞれは、実装領域の外周に隣接しない発光素子を含むように構成されてもよい。

複数の発光素子群を撮像する撮像装置をさらに備えてもよい。

撮像装置が撮像する画像を解析し、複数の発光素子群のいずれが不点灯であるかを検出する制御装置をさらに備えてもよい。

複数の発光素子群は、処理容器内の流体に向けて紫外光を出力してもよい。撮像装置は、処理容器を挟んで複数の発光素子群の反対側に配置され、処理容器ごしに複数の発光素子群を撮像してもよい。

本発明によれば、複数の発光素子の動作のモニタを容易化できる。

実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態に係る光照射装置の構成を示す平面図である。 図２の光照射装置の電気的な接続構成を概略的に示す図である。 比較例に係る光照射装置の照度分布を模式的に示す図である。 実施の形態に係る光照射装置の照度分布を模式的に示す図である。 変形例に係る光照射装置の電気的な接続構成を概略的に示す図である。 別の変形例に係る光照射装置の電気的な接続構成を概略的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

本実施の形態は、複数の発光素子を備える光照射装置であり、例えば紫外光を出力するよう構成される。この光照射装置は、水などの流体に紫外光を照射して殺菌処理をするために用いることができる。光照射装置の構成を詳述する前に、光照射装置の応用例の一つである流体殺菌装置の構成について説明する。

図１は、実施の形態に係る流体殺菌装置１０の構成を概略的に示す図である。流体殺菌装置１０は、矢印Ａで示されるように流路１２内を通過する流体に対して紫外光Ｂを照射して殺菌処理を施す。流体殺菌装置１０は、直管２０と、第１筐体２３と、第２筐体２４と、光照射装置３０と、撮像装置３６と、第１窓部材３７と、第２窓部材３８と、制御装置４０とを備える。

直管２０は、流路１２を区画する。直管２０は、第１端部２１および第２端部２２を有する。第１端部２１には第１筐体２３が設けられ、第２端部２２には第２筐体２４が設けられる。直管２０の材質は特に問わないが、少なくとも直管２０の内面が紫外光に対する耐久性および反射率が高い材料であることが好ましい。直管２０の内面は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂やアルミニウム（Ａｌ）などの金属材料で構成されることが好ましい。

図面の理解を助けるため、直管２０の第１端部２１から第２端部２２に向かう方向を「軸方向」ともいう。また、直管２０の中心軸から離れる方向を「径方向」ともいい、直管２０の中心軸周りの方向を「周方向」ともいう。

第１筐体２３は、直管２０の外側に設けられる第１整流室１３および光源室１７を区画する。第１整流室１３と光源室１７の間は、第１窓部材３７により仕切られる。第１筐体２３には第１流通口２５が設けられ、第１流通口２５から第１流通管２７が径方向に延びる。第１整流室１３は、流路１２と第１流通口２５の間をつなぐ。第１整流室１３は、直管２０の第１端部２１と、第１端部２１に対向する第１窓部材３７との間の第１隙間１５を通じて流路１２と連通する。第１整流室１３は、例えば、直管２０の全周にわたって設けられる。

第２筐体２４は、直管２０の外側に設けられる第２整流室１４および撮像室１８を区画する。第２整流室１４と撮像室１８の間は、第２窓部材３８により仕切られる。第２筐体２４には第２流通口２６が設けられ、第２流通口２６から第２流通管２８が径方向に延びる。第２整流室１４は、流路１２と第２流通口２６の間をつなぐ。第２整流室１４は、直管２０の第２端部２２と、第２端部２２に対向する第２窓部材３８との間の第２隙間１６を通じて流路１２と連通する。第２整流室１４は、例えば、直管２０の全周にわたって設けられる。

図１の構成では、光源室１７が設けられる第１筐体２３を流体の流出側とし、撮像室１８が設けられる第２筐体２４を流体の流入側としている。つまり、第１流通口２５を流出口とし、第１流通管２７を流出管とし、第２流通口２６を流入口とし、第２流通管２８を流入管としている。変形例においては、流入側と流出側を逆にしてもよい。つまり、第１流通口２５を流入口とし、第１流通管２７を流入管とし、第２流通口２６を流出口とし、第２流通管２８を流出管としてもよい。

光照射装置３０は、光源室１７に設けられる。光照射装置３０は、複数の発光素子３２と、基板３３と、ヒートシンク３４とを含む。光照射装置３０は、第１窓部材３７を介して第１端部２１から直管２０の内部に向けて軸方向に紫外光を照射するよう構成される。つまり、光照射装置３０は、第１端部２１から第２端部２２に向けて直管の内部に紫外光を照射する。

発光素子３２は、いわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。発光素子３２は、発光のピーク波長が３００ｎｍ以下であり、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ付近の紫外光を発する。また、発光素子３２は、波長４００ｎｍ以上の可視光をわずかに出力するよう構成される。例えば、発光素子３２の可視光域の発光強度は、例えばピーク波長の発光強度の１％未満または０．１％未満である。

複数の発光素子３２は、基板３３の実装面上にアレイ状に並べられ、軸方向に紫外光Ｂを照射するように配置される。複数の発光素子３２は、例えば円形や矩形状の基板３３の実装面上に等間隔となるように二次元アレイ状に配置される。複数の発光素子３２は、第１窓部材３７を介して流路１２の内部に紫外光を照射する。基板３３の実装面の裏側にはヒートシンク３４が設けられる。基板３３は、第１ケーブル４２を介して制御装置４０と電気的に接続される。

撮像装置３６は、撮像室１８に設けられる。撮像装置３６は、第２窓部材３８を介して第２端部２２から直管２０の内部を軸方向に撮像するよう構成される。撮像装置３６は、第２端部２２において直管２０の内部を流れる流体ごしに光照射装置３０の照度分布を撮像する。撮像装置３６は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を含み、可視光を撮像するよう構成される。撮像装置３６は、光照射装置３０のピーク波長付近の紫外光（例えば３００ｎｍ以下）を撮像せず、波長４００ｎｍ以上の可視光を撮像する。撮像装置３６は、第２ケーブル４４を介して制御装置４０と電気的に接続される。

第１窓部材３７は、光照射装置３０と第１端部２１の間に配置される。第１窓部材３７は、光照射装置３０のピーク波長付近の紫外光（例えば３００ｎｍ以下）の透過率が高い材料で構成され、例えば石英ガラス（ＳｉＯ_２）やサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）などで構成される。第１窓部材３７は、波長２６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外光の透過率が５０％以上となるように構成され、波長２６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外光の透過率が７０％以上または８０％以上となることが好ましい。第１窓部材３７は、可視光の透過率が高いことが好ましく、少なくとも波長４００ｎｍ程度の可視光の透過率が５０％以上となるよう構成される。

第２窓部材３８は、撮像装置３６と第２端部２２の間に配置される。第２窓部材３８は、光照射装置３０のピーク波長付近の紫外光（例えば３００ｎｍ以下）の透過率が低く、波長４００ｎｍ以上の可視光の透過率が高い材料で構成される。第２窓部材３８は、波長２６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外光の透過率が１％未満となり、波長４００ｎｍ以上の可視光の透過率が５０％以上となるよう構成される。第２窓部材３８は、波長３００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の中紫外光から近紫外光の透過率についても１％未満であることが好ましい。第２窓部材３８は、例えば、ソーダ石灰ガラスなどの一般的なガラスや、紫外光を吸収する材料が分散されたガラス、紫外光が遮蔽可能な特殊なアクリル樹脂（いわゆるＵＶカットアクリル）などで構成することができる。

第２窓部材３８は、波長２６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外光を反射し、波長４００ｎｍ以上の可視光を透過させるダイクロイックミラーであってもよい。第２窓部材３８として、例えば、波長４００ｎｍ付近をカットオフ波長とする誘電体多層膜ミラーなどを用いることができる。

第２窓部材３８は、第１窓部材３７に比べて光照射装置３０が出力する紫外光の透過率が低くなるように構成される。つまり、第１窓部材３７は光照射装置３０が出力する紫外光を透過させ、第２窓部材３８は光照射装置３０が出力する紫外光をカットするように構成される。一方、第１窓部材３７および第２窓部材３８はいずれも、光照射装置３０が出力する波長４００ｎｍ程度の可視光を透過させるよう構成される。

制御装置４０は、複数の発光素子３２のそれぞれを駆動するための電力を供給する。制御装置４０は、撮像装置３６が撮像する画像を解析し、複数の発光素子３２のそれぞれの発光強度を推定する。制御装置４０は、例えば、撮像画像における複数の発光素子３２のそれぞれの位置に対応する画素値から各発光素子の発光強度を推定し、劣化による発光強度の低下や故障による不点灯が生じた発光素子を特定する。

制御装置４０は、発光強度が低下している発光素子を特定した場合、その発光素子の駆動電流を増やして発光強度が既定値となるようにフィードバック制御してもよい。制御装置４０は、発光強度の低下や不点灯といった異常のある発光素子を特定した場合、正常な発光素子の駆動電流を増やして、光照射装置３０の全体としての照度が既定値となるようにフィードバック制御してもよい。制御装置４０は、発光強度の低下や不点灯といった異常のある発光素子を特定した場合、外部にアラート信号を出力してもよい。

つづいて、流体殺菌装置１０の動作について説明する。殺菌処理の対象となる水などの流体は、第２流通管２８、第２流通口２６、第２整流室１４、第２隙間１６、流路１２、第１隙間１５、第１整流室１３、第１流通口２５および第１流通管２７の順に通過する。流路１２内の流体の流れは、第１整流室１３および第２整流室１４を設けることで整流されて層流状態となる。特に、第１隙間１５および第２隙間１６を狭くして流路１２の内部に比べて通水断面積を小さくすることで、整流効果が高められる。このような層流状態の流体に対して、流れの方向Ａに沿って紫外光Ｂを軸方向に照射することにより、流体に対して紫外光を効果的に作用させることができ、殺菌効果を高めることができる。

撮像装置３６は、流路１２を挟んで光照射装置３０が設けられる第１端部２１とは反対側の第２端部２２から直管２０の内部を撮像する。これにより、流路１２を流れる流体に対する紫外光の照射Ｂを阻害することなく、光照射装置３０の照度分布を撮像して光照射装置３０の動作をモニタできる。光照射装置３０から出力される可視光の照度分布を撮像することにより、紫外光の照度分布を撮像する場合に比べて流路１２の内部の流体の流れの変動に起因する擾乱の影響を軽減できる。これにより、流路１２を流れる流体の変動によらずに光照射装置３０の動作を適切にモニタできる。

撮像装置３６は、紫外光ではなく、可視光を撮像するよう構成されるため、一般的な可視光用のＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを用いることができる。また、高エネルギーかつ高強度の紫外光を直接撮像しないようにすることで、紫外光による撮像素子の劣化を軽減することができる。これにより、撮像装置３６によるモニタの信頼性を高めることができる。

なお、変形例においては、撮像装置３６が紫外光を撮像するよう構成されてもよい。つまり、光照射装置３０から出力される紫外光の照度分布を撮像装置３６が画像化し、紫外光の照度分布の画像を制御装置４０が解析してもよい。

つづいて、光照射装置３０の構成について詳述する。図２は、実施の形態に係る光照射装置３０の構成を示す平面図である。光照射装置３０は、複数の発光素子３２ａａ〜３２ｄｄ（総称して発光素子３２ともいう）を備える。複数の発光素子３２ａａ〜３２ｄｄは、基板３３の実装面上に正方格子状に並べられており、図示する例では４×４＝１６個の発光素子３２が設けられる。

複数の発光素子３２ａａ〜３２ｄｄは、Ｘ方向に延びる四本の直線Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄと、Ｙ方向に延びる四本の直線Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｙｄとのそれぞれの交点に配置されている。具体的には、Ｘ方向に延びる第１直線Ｘａに沿って４個の発光素子３２ａａ，３２ａｂ，３２ａｃ，３２ａｄが等間隔で並んでおり、Ｘ方向に延びる第２直線Ｘｂに沿って４個の発光素子３２ｂａ，３２ｂｂ，３２ｂｃ，３２ｂｄが等間隔で並んでいる。また、Ｘ方向に延びる第３直線Ｘａに沿って４個の発光素子３２ｃａ，３２ｃｂ，３２ｃｃ，３２ｃｄが等間隔で並んでおり、Ｘ方向に延びる第４直線Ｘｂに沿って４個の発光素子３２ｄａ，３２ｄｂ，３２ｄｃ，３２ｄｄが等間隔で並んでいる。Ｘ方向に延びる４本の直線Ｘａ〜Ｘｄは、Ｙ方向に等間隔で並んでいる。

複数の発光素子３２ａａ〜３２ｄｄは、複数の発光素子群にグループ化され、同じ発光素子群に含まれる発光素子が電気的に直列接続される。本実施の形態では、Ｘ方向の直線Ｘａ〜ＸｄまたはＹ方向の直線Ｙａ〜Ｙｄに沿って直線的に並べられる複数の発光素子を同じ発光素子群にグループ化するのではなく、特定の発光素子（第１発光素子ともいう）と、特定の発光素子に隣接する三つの発光素子（第２発光素子、第３発光素子および第４発光素子ともいう）とが同じ発光素子群に含まれるようにグループ化する。

図３は、図２の光照射装置３０の電気的な接続構成を概略的に示す図である。複数の発光素子３２ａａ〜３２ｄｄは、四つの発光素子群３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにグループ化されており、各発光素子群３１ａ〜３１ｄが２行２列（２×２）で配置される４個の発光素子３２を含む。四つの発光素子群３１ａ〜３１ｄのそれぞれに含まれる発光素子３２は、制御装置４０に含まれる電源（例えば定電流回路）６１，６２，６３，６４により駆動される。

第１発光素子群３１ａは、第１発光素子３２ａａと、第１発光素子３２ａａに隣接する第２発光素子３２ａｂ、第３発光素子３２ｂａおよび第４発光素子３２ｂｂとを含む。第２発光素子３２ａｂは、第１発光素子３２ａａと第１方向（Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子３２ｂａは、第１発光素子３２ａａと第１方向（Ｘ方向）と交差する第２方向（Ｙ方向）に隣接する。第４発光素子３２ｂｂは、第１発光素子３２ａａと第１方向（Ｘ方向）および第２方向（Ｙ方向）の双方に交差する第３方向（Ｃ方向）に隣接する。

第１発光素子群３１ａに含まれる４個の発光素子３２ａａ，３２ａｂ，３２ｂａ，３２ｂｂは、基板３３上で第１配線５１により直列接続される。第１発光素子群３１ａに含まれる４個の発光素子３２ａａ〜３２ｂｂは、制御装置４０に含まれる第１電源６１により駆動される。第１発光素子群３１ａに含まれる４個の発光素子３２ａａ〜３２ｂｂの直列接続の順序は特に問わず、図示する例とは異なる順序で４個の発光素子３２ａａ〜３２ｂｂが直列接続されてもよい。

同様に、第２発光素子群３１ｂは、第１発光素子３２ａｃと、第１発光素子３２ａｃに隣接する第２発光素子３２ａｄ、第３発光素子３２ｂｃおよび第４発光素子３２ｂｄとを含む。第２発光素子３２ａｄは、第１発光素子３２ａｃと第１方向（Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子３２ｂｃは、第１発光素子３２ａｃと第２方向（Ｙ方向）に隣接する。第４発光素子３２ｂｄは、第１発光素子３２ａｃと第３方向（Ｃ方向）に隣接する。第２発光素子群３１ｂに含まれる４個の発光素子３２ａｃ〜３２ｂｄは、基板３３上で第２配線５２により直列接続され、制御装置４０に含まれる第２電源６２により駆動される。

第３発光素子群３１ｃは、第１発光素子３２ｃａと、第１発光素子３２ｃａに隣接する第２発光素子３２ｃｂ、第３発光素子３２ｄａおよび第４発光素子３２ｄｂとを含む。第２発光素子３２ｃｂは、第１発光素子３２ｃａと第１方向（Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子３２ｄａは、第１発光素子３２ｃａと第２方向（Ｙ方向）に隣接する。第４発光素子３２ｄｂは、第１発光素子３２ｃａと第３方向（Ｃ方向）に隣接する。第３発光素子群３１ｃに含まれる４個の発光素子３２ｃａ〜３２ｄｂは、基板３３上で第３配線５３により直列接続され、制御装置４０に含まれる第３電源６３により駆動される。

第４発光素子群３１ｄは、第１発光素子３２ｃｃと、第１発光素子３２ｃｃに隣接する第２発光素子３２ｃｄ、第３発光素子３２ｄｃおよび第４発光素子３２ｄｄとを含む。第２発光素子３２ｃｄは、第１発光素子３２ｃｃと第１方向（Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子３２ｄｃは、第１発光素子３２ｃｃと第２方向（Ｙ方向）に隣接する。第４発光素子３２ｄｄは、第１発光素子３２ｃｃと第３方向（Ｃ方向）に隣接する。第４発光素子群３１ｃに含まれる４個の発光素子３２ｃｃ〜３２ｄｄは、基板３３上で第４配線５４により直列接続され、制御装置４０に含まれる第４電源６４により駆動される。

つづいて、光照射装置３０が奏する効果について、比較例を参照しながら説明する。図４は、比較例に係る光照射装置１３０の照度分布を模式的に示す図である。比較例は、基板３３上の複数の発光素子３２の配置が実施の形態と同じであるが、複数の発光素子３２が実施の形態とは異なる態様でグループ化されている。比較例では、複数の発光素子群１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄのそれぞれがＸ方向に直線的に並ぶ４個の発光素子３２を含むように構成される。

比較例において、例えば第２発光素子群１３１ｂに含まれる発光素子が故障した場合、第２発光素子群１３１ｂに含まれる全ての発光素子が不点灯となる。その結果、図４に示されるように、第２発光素子群１３１ｂが設けられる領域（不点灯領域ともいう）において照度が低下する。このとき、第２発光素子群１３１ｂに隣接する第１発光素子群１３１ａおよび第３発光素子群１３１ｃに含まれる発光素子は点灯しているため、第２発光素子群１３１ｂが位置する不点灯領域の照度はそれほど低下しないかもしれない。例えば、第２発光素子群１３１ｂの中央に位置する特定の発光素子３２ｂｂに着目すると、この発光素子３２ｂｂには８個の発光素子が隣接し、そのうちのＸ方向（紙面の左右）に隣接する２個の発光素子３２ｂａ，３２ｂｃのみが不点灯であり、その他の６個の発光素子は点灯している。特に、特定の発光素子３２ｂｂとＹ方向（紙面の上下）に隣接する２個の発光素子３２ａｂ，３２ｃｂは特定の発光素子３２ｂｂの近くに配置されるため、隣接して点灯する発光素子３２ａｂ，３２ｃｂの照明光が特定の発光素子３２ｂｂの位置で重なり合うように見える。そのため、不点灯である特定の発光素子３２ｂｂの位置の照度がそれほど低下しないという状況が生じる。そうすると、撮像装置３６を用いて不点灯領域を検出するためには、高解像度の撮像素子や高性能の画像処理部などが必要となり、コストの増加につながりうる。

図５は、実施の形態に係る光照射装置の照度分布を模式的に示す図である。図５に示す実施の形態においても、上述の比較例と同様、第２発光素子群３１ｂに含まれる全て（４個）の発光素子３２ａｃ，３２ａｄ，３２ｂｃ，３２ｂｄが不点灯となっている。このとき、第２発光素子群３１ｂの第１発光素子３２ａｃは、Ｘ方向またはＹ方向に隣接して点灯する発光素子が１個（発光素子３２ａｂ）しかないため、上述の比較例における不点灯領域よりも照度が低くなる。また、第２発光素子群３１ｂの第２発光素子３２ａｄは、隣接する３個の発光素子３２ａｃ，３２ｂｃ，３２ｂｄの全てが不点灯であるため、上述の比較例における不点灯領域よりも照度がさらに低下する。その結果、撮像装置３６を用いた不点灯領域の検出が容易となる。仮にコスト削減のために低解像度の撮像素子や低性能の画像処理部を用いる場合であっても、不点灯領域を適切に検出できる。

また、複数の発光素子群３１ａ〜３１ｄのそれぞれは、複数の発光素子３２が設けられる実装領域の外周Ｓに沿って隣接する二以上の発光素子を含むように構成される。図５に示されるように、第２発光素子群３１ｂは、実装領域の外周Ｓに沿って第１方向（ｘ方向）に隣接する第１発光素子３２ａｃおよび第２発光素子３２ａｄを含む。第２発光素子群３１ｂは、実装領域の外周Ｓに沿って第２方向（Ｙ方向）に隣接する第２発光素子３２ａｄおよび第４発光素子３２ｂｄを含む。実装領域の外周Ｓに隣接する発光素子（例えば第１発光素子３２ａｃ）は、実装領域の外周Ｓに隣接しない発光素子（例えば第３発光素子３２ｂｃ）に比べて隣接する発光素子数が少ないため、不点灯時の画像検出が容易である。このような不点灯時の画像検出が容易となる外周Ｓに隣接する複数の発光素子を同じ発光素子群に含めて直列接続することで、不点灯領域の検出をさらに容易化できる。

また、複数の発光素子群３１ａ〜３１ｄのそれぞれは、実装領域の外周Ｓに隣接しない発光素子を含むように構成される。これにより、画像解析による不点灯が検出しにくい基板３３の中央付近に配置される発光素子が故障する場合であっても、同時に実装領域の外周Ｓに隣接する発光素子が不点灯となるため、画像解析による不点灯の検出が容易化できる。

図６は、変形例に係る光照射装置７０の電気的な接続構成を概略的に示す図である。本変形例は、基板７３の上に４×４＝１６個の発光素子７２が配置され、複数の発光素子群７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄのそれぞれが４個の発光素子７２を含む点で上述の実施の形態と共通する。一方で、本変形例では、上述の実施の形態とは異なる態様で各発光素子群７１ａ〜７１ｄに含まれる発光素子がグループ化されている。以下、本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。

第１発光素子群７１ａは、第１発光素子７２ａａと、第１発光素子７２ａａに隣接する第２発光素子７２ａｂ、第３発光素子７２ａｃおよび第４発光素子７２ａｄとを含む。第２発光素子７２ａｂは、第１発光素子７２ａａと第１方向（＋Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子７２ａｃは、第１発光素子７２ａａと第１方向（Ｘ方向）と交差する第２方向（Ｙ方向）に隣接する。第４発光素子７２ａｄは、第１発光素子７２ａａを挟んで第２発光素子７２ａｂの反対側（−Ｘ方向）に隣接する。第１発光素子群７１ａに含まれる４個の発光素子７２ａａ〜７２ａｄは、電気的に直列接続されている。

第２発光素子群７１ｂは、第１発光素子７２ｂａと、第１発光素子７２ｂａに隣接する第２発光素子７２ｂｂ、第３発光素子７２ｂｃおよび第４発光素子７２ｂｄとを含む。第２発光素子７２ｂｂは、第１発光素子７２ｂａと第１方向（−Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子７２ｂｃは、第１発光素子７２ｂａと第１方向（Ｘ方向）と交差する第２方向（＋Ｙ方向）に隣接する。第４発光素子７２ｂｄは、第１発光素子７２ｂａを挟んで第３発光素子７２ｂｃの反対側（−Ｙ方向）に隣接する。第２発光素子群７１ｂに含まれる４個の発光素子７２ｂａ〜７２ｂｄは、電気的に直列接続されている。

第３発光素子群７１ｃは、第２発光素子群７１ｂと同様に構成され、第２発光素子群７１ｂとＸ方向に対称な配置となるように構成される。第４発光素子群７１ｄは、第１発光素子群７１ａと同様に構成され、第１発光素子群７１ａとＹ方向に対称な配置となるように構成される。

本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。例えば、第１発光素子群７１ａに含まれる発光素子７２のいずれかが故障する場合、第１発光素子７２ａａと、第１発光素子７２ａａに隣接する三個の発光素子７２ａｂ，７２ａｃ，７２ａｄとが同時に不点灯となるため、第１発光素子７２ａａが設けられる位置の照度を顕著に低下させることができる。また、不点灯時に照度が顕著に低下する位置にある第１発光素子７２ａａが実装領域の外周Ｓに隣接して配置されるため、不点灯領域の検出をさらに容易化できる。

図７は、別の変形例に係る光照射装置８０の電気的な接続構成を概略的に示す図である。本変形例では、基板８３の上に複数の発光素子８２が三角格子状に配置される点で上述の実施の形態と相違する。

複数の発光素子８２は、複数の発光素子群８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄにグループ化されている。第１発光素子群８１ａは電気的に直列接続される５個の発光素子８２ａａ〜８２ａｅを含む。第２発光素子群８１ｂは電気的に直列接続される４個の発光素子を含み、第３発光素子群８１ｃは電気的に直列接続される５個の発光素子を含み、第４発光素子群８１ｄは電気的に直列接続される５個の発光素子を含む。光照射装置８０は、全部で１９個の発光素子８２を含む。

第１発光素子群８１ａは、第１発光素子８２ａａと、第１発光素子８２ａａに隣接する第２発光素子８２ａｂ、第３発光素子８２ａｃ、第４発光素子８２ａｄおよび第５発光素子８２ａｅとを含む。第２発光素子８２ａｂは、第１発光素子８２ａａと第１方向（＋Ｘ方向）に隣接する。第３発光素子８２ａｃは、第１発光素子８２ａａと第１方向に交差する第２方向（Ｄ方向）に隣接する。第４発光素子８２ａｄは、第１発光素子８２ａａと第１方向および第２方向の双方に交差する第３方向（Ｅ方向）に隣接する。第５発光素子８２ａｅは、第１発光素子８２ａａを挟んで第２発光素子８２ａｂの反対側（−Ｘ方向）に隣接する。

第２発光素子群８１ｂ、第３発光素子群８１ｃおよび第４発光素子群８１ｄのそれぞれは、第１発光素子群８１ａと同様に構成され、第１発光素子と、第１発光素子に隣接する第２発光素子、第３発光素子および第４発光素子８２とを含む。第２発光素子は第１発光素子と第１方向（例えばＸ方向）に隣接し、第３発光素子は第１発光素子と第２方向（例えばＤ方向）に隣接し、第４発光素子は第１発光素子と第３方向（例えばＥ方向）に隣接する。第３発光素子群８１ｃおよび第４発光素子群８１ｄのそれぞれは、第１発光素子に隣接する第５発光素子を含む。本変形例においても、上述の実施の形態および変形例と同様の効果を奏することができる。

上述の実施の形態および変形例に係る光照射装置３０，７０，８０を上述の流体殺菌装置１０に適用した場合、光照射装置から出力される紫外光または可視光の照度分布は、直管２０を流れる流体ごしに撮像される。その結果、撮像装置３６が撮像する照度分布は、直管２０を流れる流体や直管２０の内壁面によって反射および散乱されたものとなり、光照射装置の近傍の照射分布に比べてぼやけた分布となりうる。そのため、光照射装置の近傍を撮像する場合に比べて、画像解析による不点灯箇所の特定が難しくなるかもしれない。しかしながら、上述の実施の形態および変形例に係る光照射装置３０，７０，８０によれば、不点灯の発生時には二次元方向（例えばＸ方向およびＹ方向）に範囲の広い不点灯領域が生じるため、ぼやけた分布を撮像する場合であっても不点灯箇所の検出精度を高めることができる。特に、発光素子の劣化などにより一部箇所の発光強度が低下する場合であっても、強度低下による照度低下と不点灯による照度低下とを高精度で識別できる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態および変形例では、発光素子が紫外光を出力する場合について説明した。変形例においては、複数の発光素子が可視光や赤外光を出力するよう構成されてもよい。

上述の光照射装置は、流体殺菌装置以外の任意の用途に適用されてもよい。また、光照射装置の照度分布は、撮像装置により画像化して解析するのではなく、目視で確認されてもよい。

１０…流体殺菌装置、３０…光照射装置、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…発光素子群、３２…発光素子、３２ａａ，３２ａｃ，３２ｃａ，３２ｃｃ…第１発光素子、３２ａｂ，３２ａｄ，３２ｃｂ，３２ｃｄ…第２発光素子、３２ｂａ，３２ｂｃ，３２ｄａ，３２ｄｃ…第３発光素子、３２ｂｂ，３２ｂｄ，３２ｄｂ，３２ｄｄ…第４発光素子、３３…基板、３６…撮像装置、４０…制御装置。

Claims (9)

1. それぞれが直列接続される複数の発光素子で構成される複数の発光素子群を備える光照射装置であって、
   前記複数の発光素子群のそれぞれは、第１発光素子と、前記第１発光素子に隣接する第２発光素子、第３発光素子および第４発光素子とを含むように構成されることを特徴とする光照射装置。
2. 前記複数の発光素子群の少なくとも一つの発光素子群に含まれる前記第２発光素子は、前記第１発光素子と第１方向に隣接し、
   前記少なくとも一つの発光素子群に含まれる前記第３発光素子は、前記第１発光素子と前記第１方向に交差する第２方向に隣接することを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記少なくとも一つの発光素子群に含まれる前記第４発光素子は、前記第１発光素子と前記第１方向および前記第２方向の双方に交差する第３方向に隣接することを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記少なくとも一つの発光素子群に含まれる前記第４発光素子は、前記第１発光素子を挟んで前記第２発光素子または前記第３発光素子の反対側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
5. 前記複数の発光素子群のそれぞれは、前記複数の発光素子群が設けられる実装領域の外周に沿って隣接する二以上の発光素子を含むように構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光照射装置。
6. 前記複数の発光素子群のそれぞれは、前記実装領域の外周に隣接しない発光素子を含むように構成されることを特徴とする請求項５に記載の光照射装置。
7. 前記複数の発光素子群を撮像する撮像装置をさらに備えることを特徴とする請求項１かまたは６のいずれか一項に記載の光照射装置。
8. 前記撮像装置が撮像する画像を解析し、前記複数の発光素子群のいずれが不点灯であるかを検出する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光照射装置。
9. 前記複数の発光素子群は、処理容器内の流体に向けて紫外光を出力し、
   前記撮像装置は、前記処理容器を挟んで前記複数の発光素子群の反対側に配置され、前記処理容器ごしに前記複数の発光素子群を撮像することを特徴とする請求項７または８に記載の光照射装置。

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