JP2021010403A - 殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室内への設置に適した紫外線照射型の殺菌装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、処理空間内に空気を通流させて、前記空気に対して殺菌処理を行う殺菌装置であって、処理空間を内蔵する筐体と、筐体の面上の所定の箇所に開口され空気を処理空間内に導入する吸気口と、筐体の面上の吸気口とは異なる箇所に開口され処理空間内で処理された空気を排気する排気口と、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線を処理空間内に照射可能なエキシマランプと、エキシマランプの光出射面に対向又は接触して配置され、０°の入射角で入射された第一波長帯の光を実質的に透過し、０°の入射角で入射された２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の第二波長帯の光を実質的に遮断する光学フィルタとを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、殺菌装置に関し、特に空気に対して殺菌処理を行う殺菌装置に関する。

従来、紫外線光源を内蔵し、吸気口から取り込んだ空気に対して紫外線を照射することで空気を殺菌する殺菌装置が存在する（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−６７７１号公報 特許第６０２５７５６号公報

特許文献１には、波長２５４ｎｍの紫外線を放射する光源が用いられることが記載されている。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とが知られている。よって、特許文献１には直接的な記載はないものの、紫外線光源としてはこの低圧水銀ランプが想定されていると考えられる。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ため、波長２５４ｎｍの紫外線を出射する低圧水銀ランプは、殺菌用光源として一般的に利用される。

一方で、２５４ｎｍ近傍の波長の紫外線が人体に照射されると、人体に影響を及ぼすリスクがあることが知られている。皮膚は、表面に近い部分から表皮、真皮、その深部の皮下組織の３つの部分に分けられ、表皮は、更に表面に近い部分から順に、角質層、顆粒層、有棘層、基底層の４層に分けられる。波長２５４ｎｍの紫外線が人体に照射されると、角質層を透過して、顆粒層や有棘層、場合によっては基底層に達し、これらの層内に存在する細胞のＤＮＡに吸収される。この結果、皮膚がんのリスクが発生する。

空気清浄目的で用いられる殺菌装置においては、人間が存在する可能性が高い室内に設置されることが想定される。従って、特許文献１に開示された殺菌装置を室内に設置する場合には、安全性に鑑みて、人間が室内にいないタイミングで稼働させる必要があるなど、運転に留意する必要がある。このため、会議室、ホテルの客室、住居などの場所に設置される用途、すなわち非工業用途を想定した殺菌装置としては、未だ改良の余地が残されている。

本発明は、上記の課題に鑑み、特に室内への設置に適した紫外線照射型の殺菌装置を提供することを目的とする。

本発明は、処理空間内に空気を通流させて、前記空気に対して殺菌処理を行う殺菌装置であって、
前記処理空間を内蔵する筐体と、
前記筐体の面上の所定の箇所に開口され、前記空気を前記処理空間内に導入する吸気口と、
前記筐体の面上の、前記吸気口とは異なる箇所に開口され、前記処理空間内で処理された前記空気を排気する排気口と、
２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線を、前記処理空間内に照射可能なエキシマランプを含む光源と、
前記光源の光出射面に対向又は接触して配置され、０°の入射角で入射された前記第一波長帯の光を実質的に透過し、０°の入射角で入射された２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の第二波長帯の光を実質的に遮断する光学フィルタとを有することを特徴とする。

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やＫｒＢｒを含む発光ガスが充填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（主ピーク波長）をもって、主たる発光波長として構わない。

本明細書において、「光を実質的に透過する」とは、フィルタを透過した光の強度が、フィルタに入射された光の強度に対して６０％以上であることを意味する。また、本明細書において、「光を実質的に遮断する」とは、フィルタを透過した光の強度が、フィルタに入射された光の強度に対して１０％以下であることを意味する。

ところで、波長２２０ｎｍを初めとする、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線によっても、殺菌効果が得られることが確認されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、医療現場において波長２０７ｎｍ〜２２０ｎｍ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。

つまり、本発明に係る殺菌装置によれば、筐体に設けられた吸気口から処理空間内に導入された空気に対して、前記第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線を照射することで、当該空気に含まれる菌に対して殺菌処理が行われ、殺菌処理後の空気を排気口から筐体の外へ排出することができる。

また、第一波長帯の紫外線は、仮に人体の皮膚に対して照射されても、皮膚の角質層で吸収され、それよりも内側（基底層側）には進行しない。角質層に含まれる角質細胞は細胞としては死んだ状態であるため、波長２５４ｎｍの紫外線が照射される場合のように、有棘層、顆粒層、真皮など、生きた細胞に吸収されてＤＮＡが破壊されるというリスクがほとんど存在しない。

このことは、皮膚に限らず、眼に対して万一紫外線が照射された場合であっても同様である。すなわち、２５４ｎｍの紫外線が万一眼に照射されると、角膜の奥深くに吸収されて炎症などを引き起こす可能性がある。これに対し、第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線が仮に眼に照射されても角膜の上皮での吸収に留まるため、角膜の炎症が生じるリスクは低減される。

ところで、エキシマランプから出射される紫外線は、主たる発光波長の近傍に大きなピークを有する一方、裾の波長帯については、主たる発光波長の光強度に比べると極めて小さい強度を示す。一方で、このことは、第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線を出射可能なエキシマランプは、実質的にほとんどの光出力が第一波長帯に存在するものの、２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の第二波長帯にもわずかに光出力が含まれることを意味する。このため、筐体の吸気口や排気口から、強度は低いものの第二波長帯の紫外線が筐体外に放出される可能性がある。かかる場合には、殺菌装置が設置されている空間内に存在する人間に対して、第二波長帯の紫外線が照射され、人体に対して悪影響を及ぼす可能性は否定できない。かかる課題は、特許文献２のように、医療現場において、患者の手術部位などの限定的な場所に殺菌処理が行われることが想定されている場面では生じ得ないものである。

しかし、本発明に係る殺菌装置は、光源の光出射面に対向又は接触して配置された光学フィルタを備える。この光学フィルタは、０°の入射角で入射された第一波長帯の光を実質的に透過し、０°の入射角で入射された第二波長帯の光を実質的に遮断する機能を有する。これにより、処理空間内を通過する空気に対して殺菌目的の第一波長帯の紫外線を充分な照度で照射しつつも、筐体の外側に漏れ出る第二波長帯の紫外線の強度を低下させることができる。

光源（エキシマランプ）から出射される光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い。このため、光源の光出射面に対向又は接触して上記光学フィルタが配置されることで、０°近傍の高い角度成分を有した第二波長帯の紫外線（光線の強度が高い紫外線）については強度を低下させつつ、殺菌に用いられる第一波長帯の紫外線はそのまま処理空間内において空気の処理に利用することができる。

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ものとしても構わない。発光ガスにＫｒＣｌが含まれる場合、エキシマランプからは主たる発光波長（主ピーク波長）が２２２ｎｍの紫外線が出射される。発光ガスにＫｒＢｒが含まれる場合、エキシマランプからは主たる発光波長（主ピーク波長）が２０７ｎｍの紫外線が出射される。

特に、発光ガスにＫｒＣｌが含まれる場合、エキシマランプから出射される紫外線に含まれる、第二波長帯の光の強度の比率が極めて低くなるため、より好ましい。

前記殺菌装置において、
前記筐体は底面を有し、
前記底面に直交する第一方向に関して、前記排気口は前記吸気口よりも前記底面から離れる位置に配置され、
前記第一方向に関して、前記光源は前記排気口と前記吸気口の間の位置に配置されているものとしても構わない。

かかる構成によれば、筐体の底面を鉛直下方に位置させた状態で設置すると、排気口は吸気口よりも鉛直上方に位置する。これにより、光源（エキシマランプ）から生じる熱により、処理空間内近傍が筐体の外側よりも温度が高くなる結果、自然対流によって筐体外の空気が吸気口から取り込まれて処理空間内を通流して排気口へと導かれる。つまり、処理空間内を通流する空気の気流が、主として自然対流に起因したものとなるため、その風速が著しく速くなることはない。この結果、筐体の吸気口から取り込まれた空気は、処理空間内を通流中に、光源から出射される第一波長帯の紫外線が処理に充分な時間にわたって照射される。よって、筐体の排気口からは、殺菌処理が施された状態で空気が排気される。

光源は、駆動電力を供給するための電装部を備えている。上記において、エキシマランプからの発熱に加えて、この電装部からの発熱も、上記自然対流を生じさせる要因となるとしても構わない。

前記殺菌装置において、
前記筐体は筒形状を呈すると共に、前記底面に連絡される内側面を有し、
前記処理空間は、前記内側面に覆われてなり、
前記光源は、少なくとも１つの前記内側面に固定されているものとしても構わない。

この場合、前記光学フィルタは、４０°以上６０°以下の入射角で入射された前記第一波長帯の光を実質的に遮断する機能を有するものとしても構わない。

光源が内側面に固定されている場合、光源から出射される紫外線のうち、光出射面から０°の角度及びその近傍の発散角で出射された、第一波長帯の紫外線は、処理空間内を通流する空気に照射されて、殺菌処理が施される。一方で、光出射面から例えば４０°以上、６０°以下の大きな発散角で出射された、第一波長帯の紫外線については、そのまま排気口又は吸気口から筐体の外側に出射される可能性がある

上述したように、第一波長帯の紫外線は、人体への影響が極めて小さく、安全であるとされている。しかしながら、一般の消費者は、波長に限らず、一般的に「紫外線」が用いられていることに関して抵抗を感じる可能性がある。このため、特に、人間が出入りすることが予定されている室内への設置を想定した殺菌装置の実現化にあたっては、室内に極力紫外線が照射されないような工夫が求められる。

ここで、上記のように、前記光学フィルタが、４０°以上６０°以下の入射角で入射された前記第一波長帯の光を実質的に遮断する機能を有することで、排気口又は吸気口を介して第一波長帯の紫外線が筐体の外部に放射されることが抑制される。特に、殺菌装置の底面を床や机などの載置面の上に置いて利用される場合には、上記の作用は効果的である。

また、上記の構成において、複数の前記内側面のそれぞれに前記光源が固定されているものとしても構わない。かかる構成によれば、吸気口から排気口に向かって空気が通流する間に、照射される第一波長帯の紫外線の照度が高められるため、より高い殺菌効果が実現される。

また、前記殺菌装置が、前記第一方向に並べられた複数の前記光源を備えるものとしても構わない。かかる構成によれば、吸気口から排気口に向かって空気が通流する間に、光源から出射された紫外線が照射される時間を長く確保できるため、より殺菌効果が実現される。

前記殺菌装置において、
前記筐体は、前記吸気口が設けられた底面と、前記底面に対して第一方向に対向する天面と、前記底面及び前記天面を連絡する内側面を有し、
前記処理空間は、前記内側面に覆われてなり、
前記光源は、前記第一方向に関して、前記底面と前記天面との間の位置に配置され、
前記排気口の少なくとも一部が、前記第一方向に関して前記底面から離れる位置に配置されているものとしても構わない。

かかる構成によれば、筐体の天面を底面よりも鉛直上方に位置させた状態で設置すると、排気口は吸気口よりも鉛直上方に位置する。これにより、光源（エキシマランプ）から生じる熱により、処理空間内近傍が筐体の外側よりも温度が高くなる結果、自然対流によって筐体外の空気が吸気口から取り込まれて処理空間内を通流して排気口へと導かれる。つまり、処理空間内を通流する空気の気流が、主として自然対流に起因したものとなるため、その風速が著しく速くなることはない。この結果、筐体の吸気口から取り込まれた空気は、処理空間内を通流中に、光源から出射される第一波長帯の紫外線が処理に充分な時間にわたって照射される。よって、筐体の排気口からは、殺菌処理が施された状態で空気が排気される。

この場合においても、前記光学フィルタは、４０°以上６０°以下の入射角で入射された前記第一波長帯の光を実質的に遮断する機能を有するものとしても構わない。殺菌装置の天面が天井に吊り下げられることで利用される場合に、吸気口を介して下方に向けて進行する可能性のある、第一波長帯の紫外線の進行を抑制できるため、効果的である。

また、前記光源は、少なくとも１つの前記内側面に固定されているものとしても構わない。

本発明によれば、特に、人間の出入りが想定される室内への設置に適した紫外線照射型の殺菌装置が実現される。

本発明の殺菌装置の第一実施形態の一構成例を模式的に示す斜視図である。 図１に示す殺菌装置をＸＺ平面で切断したときの模式的な断面図である。 光源の一構造を模式的に示す平面図である。 光学フィルタを含めた状態で、＋Ｘ側から光源を見たときの模式的な平面図である。 ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプの発光スペクトルと、光学フィルタの透過スペクトルとを重ね合わせたグラフである。 光源から光学フィルタを介して紫外線が出射する様子を模式的に示す図面である。 ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプから出射された紫外線の殺菌能力を示すグラフである。 本発明の殺菌装置の第一実施形態の別の構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の殺菌装置の第一実施形態の更に別の構成例を模式的に示す斜視図である。 本発明の殺菌装置の第一実施形態の更に別の構成例を模式的に示す斜視図である。 本発明の殺菌装置の第一実施形態の更に別の構成例を模式的に示す断面図である。 本発明の殺菌装置の第二実施形態の一構成例を模式的に示す斜視図である。 図１２に示す殺菌装置をＸＺ平面で切断したときの模式的な断面図である。 本発明の殺菌装置の第二実施形態の別の構成例を模式的に示す断面図である。

本発明に係る殺菌装置の各実施形態につき、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。

［第一実施形態］
本発明に係る殺菌装置の第一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の殺菌装置の構成の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、殺菌装置１は中空の筒形状を呈した筐体３を有する。この筐体３の中空領域に処理対象となる空気Ｇ１が通流し、処理が施される。すなわち、筐体３には空気Ｇ１を処理するための処理空間１５が内蔵されている。

図１に示す例では、筐体３は底面３１を有しており、この底面３１が床、台、机などの載置面に載置されることで殺菌装置１が利用される場合が想定されている。なお、以下の説明では、この底面３１に平行な平面をＸＹ平面とし、底面３１に直交する方向をＺ方向とするＸＹＺ座標系を設定する。Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向については、図１以下の各図に示されている。

殺菌装置１は、処理空間１５内に紫外線を照射する光源２０を備える。筐体３には、処理対象となる空気Ｇ１を処理空間１５内に導入するための吸気口１１と、処理空間１５内で処理された後の空気Ｇ２を筐体３の外部に排気するための排気口１３とを備える。本実施形態では、光源２０は、Ｚ方向に関して排気口１３と吸気口１１との間の位置に配置されている。Ｚ方向が「第一方向」に対応する。

図２は、殺菌装置１をＸＺ平面で切断したときの模式的な断面図である。ただし、説明の便宜上、図２には吸気口１１についても図示されている。図２に示すように、本実施形態の殺菌装置１は、筐体３の内側面３２に設置された複数の光源２０を有する。複数の光源２０はＺ方向に並べられている。

図３は、光源２０の一構造を模式的に示す平面図である。図３に示す例では、光源２０は、複数本のエキシマランプ２１（２１ａ，２１ｂ）と、これらのエキシマランプ２１に対して電圧を印加するための通電ブロック（２５，２６）と、エキシマランプ２１及び通電ブロック（２５，２６）を収容するケーシング部材２３を有する。通電ブロック（２５，２６）は、Ｙ方向に離間した位置において、それぞれエキシマランプ２１の管体に接触して配置されている。

各エキシマランプ２１（２１ａ，２１ｂ）は、電圧が印加されると、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする光（紫外線）を発する、発光ガスが封入されている。一例として、発光ガスとしては、ＫｒＣｌ又はＫｒＢｒが含まれる。なお、ＫｒＣｌ又はＫｒＢｒ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。

不図示の電装部、又は図１１を参照して後述される電装部４１から、通電ブロック（２５，２６）に対して、例えば５０ｋＨｚ〜５ＭＨｚ程度の高周波の交流電圧が印加されると、上記発光ガスに対して、発光ガスを封入する管体（発光管）を介して前記電圧が印加される。このとき、発光ガス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。発光ガスとして、上述したＫｒＣｌを含むガスを用いた場合には、このエキシマ発光は、２２２ｎｍ近傍にピーク波長を有する紫外線Ｌ１となる。この発光スペクトルの例は、図５のグラフＩ（ａ）として描かれている。図５の説明は後述される。

図１〜図３に示す例では、各光源２０は、＋Ｘ方向に紫外線Ｌ１を出射することが想定されている。このため、光源２０は、エキシマランプ２１に対して−Ｘ側に位置する面に、紫外線Ｌ１を反射する部材を設けるものとしても構わない。また、別の例として、光源２０が設置されている筐体３の内側面３２を、紫外線Ｌ１に対して反射性を示す材料で構成しても構わない。これにより、光源２０から＋Ｘ側に出射される紫外線Ｌ１の照度が高められる。

なお、図２及び図４に示すように、本実施形態では、光源２０の光出射面側に光学フィルタ２９が設けられている。図４は、光学フィルタ２９を含めた状態で、＋Ｘ側から光源２０を見たときの模式的な平面図である。

図５は、ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプ２１の発光スペクトルと、光学フィルタ２９の透過スペクトルとを重ね合わせたグラフである。横軸は波長を示し、右縦軸は光強度（発光スペクトル用）を示し、左縦軸は透過率（透過スペクトル用）を示す。

この光学フィルタ２９は、エキシマランプ２１から出射される紫外線Ｌ１が０°の入射角で入射された場合において、紫外線Ｌ１の主たる発光波長、すなわち２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯の成分については実質的に透過する一方、２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の第二波長帯の成分については実質的に遮断するように設計されている。このような光学フィルタ２９は、屈折率の異なる複数の誘電体多層膜で実現される。

図５において、グラフＩ（ａ）で表された曲線は、ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプ２１の発光スペクトルに対応する。また、グラフｔｓ０で表された曲線は、光学フィルタ２９に対して入射角０°で入射された光に対する透過スペクトルに対応する。グラフＩ（ａ）とグラフｔｓ０との重なり合いを確認すれば、エキシマランプ２１から出射され、光学フィルタ２９に対して入射角０°で入射された紫外線Ｌ１のうち、主たる発光波長の成分については光学フィルタ２９を透過することが確認される。

また、図５に示す、グラフＩ（ａ）で表された曲線によれば、ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプ２１は、実質的に２２２ｎｍの近傍にのみ光出力を示すものの、２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の波長帯（第二波長帯）についても、極めてわずかながら光出力を示すことが分かる。しかし、光学フィルタ２９に対して入射角０°で入射された紫外線Ｌ１のうち、これらの波長帯の成分については、光学フィルタ２９によって実質的に遮断することが確認される。

ところで、上記のように誘電体多層膜で形成された光学フィルタ２９は、入射角に依存して光の透過率が変化する。図６は、光源２０から光学フィルタ２９を介して紫外線Ｌ１が出射する様子を模式的に示す図面である。光学フィルタ２９に対する入射角θとは、図６に示すように、光学フィルタ２９の面に直交する線（垂線）に対する角度で規定される。つまり、図６に示す紫外線Ｌ１（０）は、光源２０から出射された紫外線Ｌ１のうち、入射角０°で光学フィルタ２９に入射された紫外線に対応する。紫外線Ｌ１（θ）は、光源２０から出射された紫外線Ｌ１のうち、入射角θで光学フィルタ２９に入射された紫外線に対応する。

図５において、グラフｔｓ４０で表された曲線は、光学フィルタ２９に対して入射角４０°で入射された光に対する透過スペクトルに対応する。また、図５において、グラフｔｓ６０で表された曲線は、光学フィルタ２９に対して入射角６０°で入射された光に対する透過スペクトルに対応する。

図５のグラフによれば、光学フィルタ２９は、入射角４０°で入射された紫外線Ｌ１や、入射角６０°で入射された紫外線Ｌ１については、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯の成分を実質的に遮断する機能を示す。一方で、光学フィルタ２９は、入射角４０°で入射された波長２８０ｎｍ以上の光を５０％以上の透過率で透過し、入射角６０°で入射された波長２６０ｎｍ以上の光を５０％以上の透過率で透過する。

光源２０から出射される紫外線Ｌ１は、所定の発散角Φを有して発散しながら進行する。このうち、小さい発散角を有して進行する成分が最も光強度が強い。すなわち、光源２０から出射された紫外線Ｌ１は、光学フィルタ２９に対して入射角０°近傍で入射される領域に高い出力を示す。上述したように、この角度で光学フィルタ２９に対して入射された紫外線Ｌ１は、実質的にそのまま透過されるため、処理空間１５内に照射される。

吸気口１１から処理空間１５内に導入された空気Ｇ１は、光学フィルタ２９を通過して進行してきた、第一波長帯の紫外線Ｌ１が照射されると、殺菌処理が行われる。図７は、ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプ２１から出射された紫外線Ｌ１の殺菌能力を示すグラフであり、横軸は紫外線の照射量を示し、縦軸は紫外線の照射前後における菌体の生残率の比率の対数を示す。

具体的には、減菌されたプラスチックシャーレ（φ９０ｍｍ）内に寒天培地を準備し、この寒天培地上に黄色ブドウ球菌を含有する水を滴下することで、サンプルを準備した。そして、サンプルに対し、ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプ２１から紫外線Ｌ１を照射させることで、照射前後の菌体の生存数の比率を測定した。菌数の測定については、ＪＩＳ Ｋ ３７０３−１（コアグラーゼ陽性ブドウ球菌（黄色ブドウ球菌など）の菌数測定方法−第１部：ベアード・パーカー寒天培地）に準拠して行われた。

例えば、図７に示すように、ＫｒＣｌを含む発光ガスが封入されたエキシマランプ２１から出射された紫外線Ｌ１を１ｍＷ／ｃｍ²の照度で１秒間菌体に照射すると、菌数が１／１０に減少することが確認された。この結果からも、図５のグラフＩ（ａ）に示すような、波長２２２ｎｍの近傍に主たる発光波長を示す紫外線Ｌ１が殺菌能力を有することが確認される。なお、２２２ｎｍ近傍に限らず、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線によれば、殺菌能力が示される。

ここで、上述したように、底面３１を載置面として殺菌装置１が設置されると、＋Ｚ方向が鉛直上向きとして殺菌装置１が設置されることとなる。このとき、排気口１３は吸気口１１よりも鉛直上側に位置する。エキシマランプ２１が発光することで生じる熱により、光源２０の近傍を含む処理空間１５内は、殺菌装置１の外側の外気よりも温度が高くなる。この結果、自然対流によって吸気口１１から空気Ｇ１が処理空間１５内に取り込まれやすくなる。

自然対流によって取り込まれた空気Ｇ１は、処理空間１５内をゆっくりとした速度で＋Ｚ方向に上昇する。この結果、取り込まれた空気Ｇ１に対して光源２０からの紫外線Ｌ１が照射される時間が長くなる。このことは、吸気口１１から取り込まれ、排気口１３から排気されるまでの間に、空気Ｇ１に対して照射される紫外線Ｌ１の照射量（照射線量）が高くなることを意味し、このことは、より高い殺菌能力が実現されることを意味する。

ところで、上述したように、殺菌装置１を、底面３１を床、台、机といった載置面上に載置することで利用される場合、光源２０から出射された紫外線Ｌ１の一部が、載置面よりも鉛直上方に位置する排気口１３を介して上方に進行して、人間に照射される可能性が否定できない。

しかし、図５のグラフＩ（ａ）を参照して上述したように、そもそも第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線Ｌ１は、人体に影響があると考えられている２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の第二波長帯の成分については、ほとんど出力を示していない。しかも、光学フィルタ２９によって、光出力の高い入射角が０°近傍の成分については遮断されている。また、４０°〜６０°の入射角で光学フィルタ２９に対して入射された、紫外線Ｌ１に含まれる第二波長帯の成分については、確かに、５０％以上透過されるものが含まれる。しかし、上述したように、そもそも紫外線Ｌ１に含まれる第二波長帯の成分は第一波長帯の成分に比べて圧倒的に小さい上、発散角の大きい成分については更にその強度が小さい。

この結果、紫外線Ｌ１のうち第二波長帯の成分については、光学フィルタ２９を通過して筐体３の外側に進行するものは、実質的にほとんど存在しないといえる。

一方で、紫外線Ｌ１のうち、光出力の大半を示す第一波長帯の成分については、仮に光学フィルタ２９が存在しない場合には、大きな発散角で進行した紫外線Ｌ１の一部が、吸気口１１や排気口１３を介して筐体３の外側に出射されてしまう可能性が存在する。上述したように、第一波長帯の紫外線は、人体への影響が極めて小さく、安全であるとされている。しかしながら、一般の消費者は、波長に限らず一般的に「紫外線」が用いられていることに関して抵抗を感じる可能性がある。

しかし、図５のグラフｔｓ４０やグラフｔｓ６０に示すように、光学フィルタ２９によれば、入射角θが４０°〜６０°といった大きな角度で入射された、第一波長帯の紫外線Ｌ１を、実質的に遮断することができる。この結果、紫外線Ｌ１のうち第一波長帯の成分についても、光学フィルタ２９を通過して筐体３の外側に進行するものは、実質的にほとんど存在しないということができる。

以下、本実施形態の別構成例について説明する。

〈１〉図８に示すように、光源２０は、筐体３の複数の内側面３２に設置されていても構わない。この場合、処理空間１５内を通過する空気Ｇ１に対して照射される紫外線Ｌ１の照射線量を更に増加させることができる。

〈２〉上記実施形態の図面では、筐体３が略直方体形状を呈する場合が図示されていたが、筐体３の形状は任意である。例えば、図９に示すように、筐体３の底面３１が三角形状を呈していても構わない。なお、図９は、図８と同様に、複数の内側面３２に光源２０が設置されている場合が例示されている。

筐体３の他の形状として、底面３１と上面の大きさが異なる、錐台形状を呈していても構わない。また、処理空間１５がＬ字状やＴ字状に折れ曲がる領域を有していても構わない。

〈３〉図１０に示すように、筐体３は、排気口１３よりも上方に天面３５を有するものとしても構わない。この場合、天面３５が透光性部材で構成され、処理空間１５側の面にも光学フィルタ２９が配置されていても構わない。

なお、図１０に示す殺菌装置１は、天面３５には排気口１３が設けられていないが、天面３５の一部が開口されることで排気口１３が形成されていても構わない。

〈４〉図１１に示すように、光源２０（エキシマランプ２１）に対して電力を供給する電装部４１を備え、この電装部４１を冷却するための冷却風Ｇ３の通路（冷却用通風路１８）が、処理空間１５とは独立して筐体３内に設けられていても構わない。より詳細には、筐体３には、処理空間１５に空気Ｇ１を導入するための吸気口１１とは別に、冷却用通風路１８に冷却風Ｇ３を導入するための冷却風吸気口１８ａが設けられており、処理後の空気Ｇ２を筐体３の外部に排気するための排気口１３とは別に、冷却に利用された後の冷却風Ｇ３を筐体３の外部に排気するための冷却風排気口１８ｂが設けられているものとしても構わない。この場合、冷却風Ｇ３の冷却能力を高めるために、ファン４２が設けられていても構わない。このファン４２は、「送風部」に対応する。

これによれば、冷却用通風路１８を通流する冷却風Ｇ３については、ファン４２によって速い風速とすることができ、電装部４１に対する高い冷却能力が担保される。一方で、処理空間１５内にはファン４２が設けられていないため、処理空間１５内を通流する空気Ｇ１の風速は緩やかにすることができ、紫外線Ｌ１の照射時間が確保されるため、高い殺菌能力が担保される。

［第二実施形態］
本発明に係る殺菌装置の第二実施形態について、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

図１２は、本実施形態の殺菌装置１の構成の一例を模式的に示す斜視図である。また、図１３は、図１２に示す殺菌装置１を、ＸＺ平面で切断したときの模式的な断面図である。

図１２及び図１３に示す殺菌装置１では、筐体３の底面３１に吸気口１１が設けられている。筐体３は、天面３５を有し、この天面３５が殺菌装置１を設置する部屋の天井に吊り下げられることで殺菌装置１が利用される場合が想定されている。この場合、底面３１が天面３５に対して鉛直下方に位置する。

本実施形態において、光源２０は、Ｚ方向に関して、底面３１と天面３５との間の位置に配置される。図１２の例では、複数の光源２０が、筐体３の内側面３２上に、Ｙ方向に並べられて配置されている。また、筐体３は、光源２０に対してＸ方向に対向する側の端部が開口されており、この開口領域が排気口１３を構成する。

かかる構成であっても、光源２０から生じる熱によって自然対流が生じ、吸気口１１を介して空気Ｇ１が筐体３の内側である処理空間１５内に導入される。この処理空間１５内に導入された空気Ｇ１は、光源２０から出射された紫外線Ｌ１が照射されることで、殺菌処理が施される。そして、排気口１３からは、処理済の空気Ｇ２が排気される。

図１２の例では、排気口１３が光源２０の出射面とＸ方向に対向している。このため、光学フィルタ２９によって、第二波長帯の紫外線Ｌ１が完全に遮断されるため、排気口１３から紫外線Ｌ１に含まれる第二波長帯の成分は実質的に出射されない。ただし、この構成の場合、紫外線Ｌ１に含まれる第一波長帯の成分は、排気口１３から出射される。しかし、筐体３の天面３５が天井に吊り下げられて設置されることで、排気口１３を介してＸ方向に進行した紫外線Ｌ１が人体に照射される可能性は限りなく低い。更に、上述したように、この第一波長帯の成分は、人体への影響がない。

一方、仮に光学フィルタ２９が存在しない場合には、光源２０から出射された紫外線Ｌ１のうち、所定の発散角Φを有して進行した紫外線Ｌ１が、筐体３の底面３１に設けられた吸気口１１を介して、室内に向かって照射される可能性が考えられる。しかし、上述したように、光学フィルタ２９は、入射角θが大きい、第一波長帯の紫外線Ｌ１を実質的に遮断する機能を示す。このため、第一波長帯の紫外線Ｌ１が、天井に吊り下げられた殺菌装置１の底面３１に設けられた吸気口１１を介して、室内に進行する可能性が回避される。

なお、光学フィルタ２９は、入射角θが大きい、第二波長帯の紫外線Ｌ１については、一定の割合で透過する性質を有するが、第一実施形態において上述したように、そもそも第二波長帯の紫外線Ｌ１の強度は小さい上、角度が大きい成分は更に強度が小さいため、この波長帯の紫外線Ｌ１が吸気口１１を介して室内に進行する可能性は実質的に回避される。

なお、図１４の構成においては、筐体３に内蔵されている処理空間１５の、Ｘ方向に係る長さが、長い方が好ましい。これにより、紫外線Ｌ１が処理対象の空気Ｇ１に対して照射される時間が確保される。

以下、本実施形態の別構成例について説明する。

〈１〉第一実施形態と同様に、本実施形態の殺菌装置１においても、図１４に示すように、光源２０（エキシマランプ２１）に対して電力を供給する電装部４１を備え、この電装部４１を冷却するための冷却風Ｇ３の通路（冷却用通風路１８）が、処理空間１５とは独立して筐体３内に設けられているものとしても構わない。

〈２〉第一実施形態と同様に、本実施形態の殺菌装置１においても、複数の内側面３２に光源２０が配置されるものとしても構わない。特に、本実施形態の殺菌装置１では、天面３５の内側に対応する内側面３２にも光源２０を設置しても構わない。

〈３〉第一実施形態と同様に、本実施形態の殺菌装置１においても、天面３５の一部が開口されることで排気口１３が形成されていても構わない。この場合は、天面３５の内側に対応する内側面３２には光源２０が設置されないものとして構わない。

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

〈１〉上記実施形態では、自然対流によって室内の空気Ｇ１が吸気口１１から処理空間１５内に導入される場合について説明した。しかし、殺菌装置１は、吸気口１１から空気Ｇ１を処理空間１５内に導入するためのファンを備えているものとしても構わない。この場合、光源２０から出射される紫外線Ｌ１の照度に応じた、風速に設定されるものとしても構わない。

〈２〉上記各実施形態では、いずれも殺菌装置１は、筐体３の内側面３２上に光源２０が配置されている場合について説明した。しかし、筐体３の処理空間１５内において、内側面３２で覆われている箇所、すなわち処理空間１５の中央付近に光源２０が配置されているものとしても構わない。この場合、処理空間１５内を通流する空気Ｇ１の全体に対して紫外線Ｌ１を照射するために、殺菌装置１は、単一の光源２０から少なくとも２方向に対して紫外線Ｌ１が出射されるように構成されているか、光出射方向を異ならせた複数の光源２０を備えるのが好ましい。

〈３〉上記各実施形態では、光学フィルタ２９が光源２０の光出射面に接触して設けられている場合について図示されていたが、必ずしも光源２０の光出射面と光学フィルタ２９とは接触していなくても構わない。光学フィルタ２９は、光源２０の光出射面に対して光出射方向に関して対向する位置に配置されているものとしても構わない。

〈４〉図３を参照して上述した光源２０の構成はあくまで一例である。光源２０は、２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線Ｌ１を出射するエキシマランプ２１を備える限りにおいて、その構造は任意である。また、エキシマランプ２１についても、その構造は任意である。一例として、エキシマランプ２１は、同心円状に管体が二重に設けられ、内側管と外側管の間に発光ガスが封入される構造であっても構わない（二重管構造）。また、別の例として、エキシマランプ２１は、発光ガスが封入された単一の管体の内部と外側に電極が設けられた構造（一重管構造）であっても構わないし、発光ガスが封入された、矩形上の面を有する管体の向かい合う２面に電極が設けられた構造（扁平管構造）であっても構わない。

１ ： 殺菌装置
３ ： 筐体
１１ ： 吸気口
１３ ： 排気口
１５ ： 処理空間
１８ ： 冷却用通風路
１８ａ ： 冷却風吸気口
１８ｂ ： 冷却風排気口
２０ ： 光源
２１ ： エキシマランプ
２３ ： ケーシング部材
２５，２６ ： 通電ブロック
２９ ： 光学フィルタ
３１ ： 筐体の底面
３２ ： 筐体の内側面
３５ ： 筐体の天面
４１ ： 電装部
４２ ： 送風部
Ｇ１ ： 空気（処理対象空気）
Ｇ２ ： 空気（処理済空気）
Ｇ３ ： 冷却風

Claims (10)

1. 処理空間内に空気を通流させて、前記空気に対して殺菌処理を行う殺菌装置であって、
   前記処理空間を内蔵する筐体と、
   前記筐体の面上の所定の箇所に開口され、前記空気を前記処理空間内に導入する吸気口と、
   前記筐体の面上の、前記吸気口とは異なる箇所に開口され、前記処理空間内で処理された前記空気を排気する排気口と、
   ２００ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に属する第一波長帯を主たる発光波長とする紫外線を前記処理空間内に照射可能なエキシマランプを含む光源と、
   前記光源の光出射面に対向又は接触して配置され、０°の入射角で入射された前記第一波長帯の光を実質的に透過し、０°の入射角で入射された２３０ｎｍより長波長で２８０ｎｍ以下の第二波長帯の光を実質的に遮断する光学フィルタとを有することを特徴とする、殺菌装置。
2. 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に記載の殺菌装置。
3. 前記筐体は底面を有し、
   前記底面に直交する第一方向に関して、前記排気口は前記吸気口よりも前記底面から離れる位置に配置され、
   前記第一方向に関して、前記光源は前記排気口と前記吸気口の間の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の殺菌装置。
4. 前記筐体は筒形状を呈すると共に、前記底面に連絡される内側面を有し、
   前記処理空間は、前記内側面に覆われてなり、
   前記光源は、少なくとも１つの前記内側面に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載の殺菌装置。
5. 複数の前記内側面のそれぞれに前記光源が固定されていることを特徴とする、請求項４に記載の殺菌装置。
6. 前記第一方向に並べられた複数の前記光源を備えることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の殺菌装置。
7. 前記筐体は、前記吸気口が設けられた底面と、前記底面に対して第一方向に対向する天面と、前記底面及び前記天面を連絡する内側面を有し、
   前記処理空間は、前記内側面に覆われてなり、
   前記光源は、前記第一方向に関して、前記底面と前記天面との間の位置に配置され、
   前記排気口の少なくとも一部が、前記第一方向に関して前記底面から離れる位置に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の殺菌装置。
8. 前記光源は、少なくとも１つの前記内側面に固定されていることを特徴とする、請求項７に記載の殺菌装置。
9. 前記光学フィルタは、４０°以上６０°以下の入射角で入射された前記第一波長帯の光を実質的に遮断する機能を有することを特徴とする、請求項３〜８のいずれか１項に記載の殺菌装置。
10. 前記光源に対して電力を供給する電装部と、
    前記筐体内において前記処理空間とは独立して設けられ、前記電装部を冷却するための外気が通流する冷却用通風路と、
    前記冷却用通風路を通流する前記外気の風速を制御する送風部とを備え、
    前記処理空間内には前記送風部が設けられていないことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の殺菌装置。
    

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