JP2022087780A - 紫外線照射装置および紫外線照射方法 - Google Patents

紫外線照射装置および紫外線照射方法 Download PDF

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Abstract

【課題】人体への悪影響が抑制された波長範囲の紫外線を用いた微生物および／またはウイルスの不活化を、効果的に、且つ、より適切に行うことができる紫外線照射装置および紫外線照射方法を提供する。【解決手段】紫外線照射装置は、波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を備えた光源部と、光源部の点灯を制御する制御部と、光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサと、を備える。制御部は、複数の点灯動作モードを備え、複数の点灯動作モードは、それぞれ光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められ、複数の点灯動作モードは、光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定されており、距離センサからの信号に基づき、点灯動作モードを切り替え制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線を照射して有害な微生物やウイルスを不活化する紫外線照射装置および紫外線照射方法に関する。
空間中または物体表面に存在する微生物（細菌や真菌等）やウイルスは、人や人以外の動物に対して感染症を引き起こすことがあり、感染症の拡大によって生活が脅かされることが懸念される。特に、医療施設、学校、役所等の施設や、自動車、電車、バス、飛行機、船等の乗物等、頻繁に人が集まる場所や、人の往来が激しい場所において、感染症が蔓延しやすい。
特許文献１には、人や動物の身体の細胞への危害を実質的に回避しつつ、バクテリアを不活化する技術について開示されている。この特許文献１には、紫外線殺菌照射を用いて食品、空気及び浄水中の微生物を分解でき、典型的にはＵＶＢ、又はＵＶＣの紫外線が用いられる点、またこれら紫外線が人間及び他の生物にとって危険である点が記載されている。さらに、波長２４０ｎｍを超える紫外線はヒトの細胞核中のＤＮＡにダメージを引き起こす点、紫外線は波長によって細胞の貫通力が異なり、短波長ほど放射線の貫通力が小さくなることでヒト細胞に対する有害性がなくなる点、が記載されている。
特許第６０２５７５６号公報
特許文献１に基づき、人や動物に対する有害性を抑制される紫外線として、波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの光を用いて、身体上又は身体内の少なくとも１つのバクテリアを殺菌することを検討した。
ＡＣＧＩＨ（American Conference of Governmental Industrial Hygienists：米国産業衛生専門家会議）やＪＩＳ Ｚ ８８１２（有害紫外放射の測定方法）によれば、人体への１日（８時間）あたりの紫外線照射量は、波長ごとに許容限界値（ＴＬＶ：Threshold Limit Value）が定められており、許容限界値を超えない程度に所定時間当たりに照射される紫外線の照度と照射量を決定することが求められている。この許容限界値は、今後は改定されてゆく可能性もあるが、何かしら紫外線照射量の上限値を定めておくことは、より安全な運用を行う上で好ましい。
一方で、波長１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線は大気中で拡散し、その照度は距離の二乗に反比例して減衰する。よって、光源からの離間距離の違いによって、照度値が大きく異なってしまう。そのため、所定の対象空間や対象物表面に対して、微生物やウイルスの不活化に適した紫外線照度を設定する場合は、それよりも高照度の紫外線を光源から放射する必要がある。
したがって、光源からの離間距離が異なる場合において、より効果的に不活化を行うためには、光源から不活化対象物までの離間距離に応じて、紫外線の積算放射量や照射強度を変えることが望ましい。特に、微生物やウイルスの不活化を企図する環境中で、人を含む物体が移動する場面において、その際に適切な制御を行うことが望ましい。
そこで、本発明は、人体への悪影響が抑制された波長範囲の紫外線を用いた微生物および／またはウイルスの不活化を、効果的に、且つ、より適切に行うことができる紫外線照射装置および紫外線照射方法を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る紫外線照射装置の一態様は、波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を備えた光源部と、前記光源部の点灯を制御する制御部と、前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサと、を備え、前記制御部は、複数の点灯動作モードを備え、前記複数の点灯動作モードは、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められ、前記複数の点灯動作モードは、前記光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定されており、前記距離センサからの信号に基づき、前記点灯動作モードを切り替え制御する。
このように、人や動物の細胞に悪影響の少ない１９０ｎｍ～２３５ｎｍの波長範囲にある紫外線を放射するので、人が居る空間においても、紫外線を照射して細菌やウイルスの不活化を行うことができる。また、光放射面からの離間距離で定められた区間に応じて、点灯動作モードを切り替え制御することで、離間距離の大小に応じて照射される紫外線量を適切な大きさに変更することができる。
また複数の点灯動作モードは、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められており、点灯動作モードの切り替えは、光放射面からの離間距離で定められた区間（距離幅）から外れる場合に実行される。
これにより、所定の区間（距離幅）の範囲内に物体が存在する場合は同じ点灯動作モードを実行することで、離間距離が僅かに変動する場合に点灯動作モードの切り替えが実行されることが無い。そのため、紫外線が照射される空間中で物体が移動する環境下であっても、点灯動作モードを適切に切り替えることができ、また装置の誤動作を防ぐことができる。
また、上記の紫外線照射装置において、前記複数の点灯動作モードは、前記光放射面からの離間距離が相対的に近い区間になると、前記光源部から放射される紫外線量が低くなるよう設定されていてもよい。
これにより、光源からの離間距離の大小に応じて、照射される紫外線量を適切に制御することができる。
また、上記の紫外線照射装置において、前記複数の点灯動作モードは、前記光放射面からの離間距離が相対的に近い区間になると、前記光源部から放射される紫外線の前記光放射面における照度が低くなるよう設定されていてもよい。具体的には、光放射面からの離間距離が相対的に近い区間Ａと、遠い区間Ｂとで比較した場合、区間Ａの点灯動作モードは、区間Ｂの点灯動作モードよりも、光源部から放射される紫外線の光放射面での照度を低減させている。
これにより、光源からの離間距離の大小に応じて、照射される紫外線量を適切に制御することができる。
また、上記の紫外線照射装置において、前記複数の点灯動作モードは、前記光放射面からの離間距離が相対的に近い区間になると、前記光源部の点灯デューティ比を低減するように、前記光源部の点灯を制御するようにしてもよい。
これにより、光源からの離間距離の大小に応じて、照射される紫外線量を適切に制御することができる。
さらに、上記の紫外線照射装置において、前記光放射面に対面する人の所在を検知する人感センサをさらに備え、前記制御部は、前記人感センサにより人の所在を検知している場合に、前記距離センサからの信号に基づき、前記点灯動作モードを切り替え制御してもよい。
この場合、紫外線が照射される空間中で人が移動する環境下であっても、点灯動作モードを適切に切り替えることができる。また、人が光放射面に近づくにつれて光源部から放射される紫外線量が低くなるよう設定すれば、光源に対して近い距離にいる人に対して高いエネルギー量の光が照射されることを適切に抑制することができる。
また、上記の紫外線照射装置において、前記制御部は、前記人感センサにより人の所在を検知していない場合、前記人感センサにより人の所在を検知している場合と比較して、前記光源部から放射される紫外線量が高くなるよう設定されていてもよい。
この場合、微生物やウイルスの不活化を効果的に行うことができる。
また、上記の紫外線照射装置において、前記光放射面の向きを変動させる駆動部を備え、前記距離センサは、前記光放射面の向きに対応して、前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定するようにしてもよい。
これにより、紫外線が放射される向きが変動する場合においても、光放射面と物体との離間距離を適切に測定し、適した点灯動作モードに切り替え制御することができる。
さらに、本発明に係る紫外線照射方法の一態様は、波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を有する光源部の点灯を制御する紫外線照射方法であって、前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサからの信号を受信するステップと、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められるとともに、前記光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定された複数の点灯動作モードを、前記距離センサからの信号に基づいて切り替えて、前記光源部の点灯を制御するステップと、を含む。
このように、人や動物の細胞に悪影響の少ない１９０ｎｍ～２３５ｎｍの波長範囲にある紫外線を放射するので、人が居る空間においても、紫外線を照射して細菌やウイルスの不活化を行うことができる。また、光放射面からの離間距離で定められた区間に応じて、点灯動作モードを切り替え制御することで、離間距離の大小に応じて照射される紫外線量を適切な大きさに変更することができる。
また複数の点灯動作モードは、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められており、点灯動作モードの切り替えは、光放射面からの離間距離で定められた区間（距離幅）から外れる場合に実行される。
これにより、所定の区間（距離幅）の範囲内に物体が存在する場合は同じ点灯動作モードを実行することで、離間距離が僅かに変動する場合に点灯動作モードの切り替えが実行されることが無い。そのため、紫外線が照射される空間中で物体が移動する環境下であっても、点灯動作モードを適切に切り替えることができ、また装置の誤動作を防ぐことができる。
本発明の一つの態様によれば、人体への悪影響が抑制された波長範囲の紫外線を用いた微生物および／またはウイルスの不活化を、効果的に、且つ、より適切に行うことができる。
本実施形態の紫外線照射装置の外観イメージ図である。 紫外線照射装置における離間距離の区間を示す概念図である。 消灯時間を変更して点灯デューティ比を低減する場合の動作例である。 点灯時間を変更して点灯デューティ比を低減する場合の動作例である。 間欠点灯の照度を低減する場合の動作例である。 連続点灯の照度を低減する場合の動作例である。 紫外線照射方向が可変な紫外線照射装置の模式図である。 紫外線照射方向を変更する場合の動作例である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における紫外線照射装置１００の外観イメージ図である。
紫外線照射装置１００は、人や動物が存在する空間内において紫外線照射を行い、当該空間や当該空間内の物体表面に存在する微生物やウイルスを不活化する装置である。
ここで、上記空間は、例えば、オフィス、商業施設、医療施設、駅施設、学校、役所、劇場、ホテル、飲食店等の施設内の空間や、自動車、電車、バス、タクシー、飛行機、船等の乗物内の空間を含む。なお、上記空間は、病室、会議室、トイレ、エレベータ内などの閉鎖された空間であってもよいし、閉鎖されていない空間であってもよい。
紫外線照射装置１００は、人や動物の細胞への悪影響が少ない波長１９０～２３５ｎｍの紫外線（より好ましくは、波長域２００ｎｍ～２３０ｎｍの紫外線）を、対象空間に対して照射して、当該対象空間内の物体表面や空間に存在する有害な微生物やウイルスを不活化するものである。ここで、上記物体は、人体、動物、物を含む。また、紫外線を照射する対象空間は、実際に人や動物がいる空間に限定されず、人や動物が出入りする空間であって人や動物がいない空間を含む。
なお、ここでいう「不活化」とは、微生物やウイルスを死滅させる（又は感染力や毒性を失わせる）ことを指すものである。
図１に示すように、紫外線照射装置１００は、紫外線を生成する光源部と、光源部の点灯を制御する制御部１６と、光源部と制御部１６を収容する筐体１１とを備える。筐体１１には、紫外線を放射する光放射面１２が形成されている。具体的には、紫外線を放射する光出射窓となる開口部１１ａが形成されている。この開口部１１ａには、例えば石英ガラスからなる窓部材が設けられており、窓部材から紫外線を放射する。また、この開口部１１ａには、不要な波長帯域の光を遮断する光学フィルタ等を設けることもできる。
また、紫外線照射装置１００には、人の存在を検知するための検知部３１と、光放射面１２に対面する物体との離間距離を測定する距離センサ３２とが設けられている。
筐体１１内部には、紫外線光源として、エキシマランプ２０が収容されている。エキシマランプ２０は、例えば中心波長２２２ｎｍの紫外線を放出するＫｒＣｌエキシマランプとすることができる。なお、紫外線光源は、ＫｒＣｌエキシマランプに限定されるものではなく、１９０ｎｍ～２３５ｎｍの波長範囲にある紫外線を放射する光源であればよい。なお、筐体１１と紫外線光源（エキシマランプ２０）とで光源部を構成している。
ＵＶ放射線は、波長によって細胞の貫通力が異なり、短波長ほど当該貫通力が小さい。例えば、約２００ｎｍといった短波長のＵＶ放射線は、非常に効率良く水を通過するものの、ヒト細胞の外側部分（細胞質）による吸収が大きく、ＵＶ放射線に敏感なＤＮＡを含む細胞核に到達するのに十分なエネルギーを有さない場合がある。そのため、上記の短波長のＵＶ放射は、ヒト細胞に対する悪影響が少ない。一方で、波長２４０ｎｍを超える紫外線は、ヒトの細胞核中のＤＮＡにダメージを与えうる。また、波長１９０ｎｍ未満の紫外線は、オゾンを発生させることが知られている。
そこで、本実施形態では、紫外線光源として、人体への悪影響が少なく、不活化効果が得られる波長域１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射し、それ以外のＵＶＣを実質的に放射しない紫外線光源を用いる。また、さらに安全性の高い波長帯域として、波長域２００ｎｍ～２３０ｎｍにピーク波長を有する紫外線光源を用いてもよい。
エキシマランプ２０は、両端が気密に封止された直管状の放電容器２１を備える。放電容器２１は、例えば石英ガラスにより構成することができる。また、放電容器２１の内部には、発光ガスとして希ガスとハロゲンとが封入されている。本実施形態では、発光ガスとして、塩化クリプトン（ＫｒＣｌ）ガスを用いる。この場合、得られる放射光のピーク波長は２２２ｎｍである。
なお、発光ガスは上記に限定されない。例えば、発光ガスとして臭化クリプトン（ＫｒＢｒ）ガス等を用いることもできる。ＫｒＢｒエキシマランプの場合、得られる放射光のピーク波長は２０７ｎｍである。
また、図１では、紫外線照射装置１００が複数（３本）の放電容器２１を備えているが、放電容器２１の数は特に限定されない。
放電容器２１の外表面には、一対の電極（第一電極２２、第二電極２３）が当接するように配置されている。第一電極２２および第二電極２３は、放電容器２１における光取出し面とは反対側の側面（－Ｚ方向の面）に、放電容器２１の管軸方向（Ｙ方向）に互いに離間して配置されている。
そして、放電容器２１は、これら２つの電極２２、２２に接触しながら跨るように配置されている。具体的には、２つの電極２２、２３には凹溝が形成されており、放電容器２１は、電極２２、２３の凹溝に嵌め込まれている。
この一対の電極のうち、一方の電極（例えば第一電極２２）が高圧側電極であり、他方の電極（例えば第二電極２３）が低圧側電極（接地電極）である。第一電極２２および第二電極２３の間に高周波電圧を印加することで、ランプが点灯される。
エキシマランプ２０の光取出し面は、光出射窓に対向して配置される。そのため、エキシマランプ２０から放射された光は、光出射窓を介して紫外線照射装置１００の光放射面１２から出射される。
ここで、電極２２、２３は、エキシマランプ２１から放射される光に対して反射性を有する金属部材により構成されていてもよい。この場合、放電容器２１から－Ｚ方向に放射された光を反射して＋Ｚ方向に進行させることができる。
光出射窓となる開口部１１ａには、上述したように光学フィルタを設けることができる。光学フィルタは、例えば、人体への悪影響の少ない波長域１９０ｎｍ～２３５ｎｍの光（より好ましくは、波長域２００ｎｍ～２３０ｎｍの光）を透過し、波長２３６ｎｍ～２８０ｎｍのＵＶＣ波長帯域をカットする波長選択フィルタとすることができる。具体的には、波長１９０ｎｍ～２３５ｎｍの波長帯域におけるピーク波長の紫外線照度に対して、波長２３６ｎｍ～２８０ｎｍの各紫外線照度を１％以下に低減する。波長選択フィルタとしては、例えば、ＨｆＯ２層およびＳｉＯ２層による誘電体多層膜を有する光学フィルタを用いることができる。
なお、波長選択フィルタとしては、ＳｉＯ２層およびＡｌ２Ｏ３層による誘電体多層膜を有する光学フィルタを用いることもできる。このように、光出射窓に光学フィルタを設けることで、エキシマランプ２０から人に有害な光が放射されている場合であっても、当該光が筐体１１の外に漏洩することをより確実に抑えることができる。
また、紫外線照射装置１００は、図１に示すように、電源部１５と、制御部１６と、を備える。
電源部１５は、電源からの電力が供給されるインバータ等の電源部材や、電源部材を冷却するためのヒートシンク等の冷却部材を含む。また、制御部１６は、光源部を構成するエキシマランプ２０の点灯を制御する。
検知部３１は、光放射面１２から放射される紫外線が照射される領域（照射領域）内に存在する人を検知する人感センサとすることができる。人感センサは、例えば、人体などから発する熱（赤外線）の変化を検知する焦電型赤外線センサとすることができる。検知部３１は、人の所在を検知している場合、検知信号を制御部１６に発信する。
距離センサ３２は、光放射面１２に対して直交する方向における光放射面１２から対象物体までの離間距離を検知する。ここで、当該物体は、人、動物、物を含む。
距離センサ３２は、例えば、赤外ＬＥＤなどの赤外線発光素子とフォトダイオードなどの受光素子とを有し、赤外線発光素子から放射され対象物によって反射された赤外線を受光素子により受光することで対象物までの距離を検知する赤外線センサとすることができる。距離センサ３２は、光放射面１２に対面する物体を検知している場合、検知信号を制御部１６に発信する。
なお、距離センサ３２は、光放射面１２に対面する物体との離間距離を測定できればよく、上記の赤外線センサに限定されるものではない。
制御部１６は、複数の点灯動作モードを備えている。各点灯動作モードは、それぞれ光放射面１２からの離間距離で定められた区間に対応して定められ、区間毎に光源部から放射される紫外線量（紫外線の放射量）がそれぞれ異なるよう設定されている。制御部１６は、距離センサ３２からの信号に基づき、上記点灯動作モードを切り替え制御する。
図２は、光放射面１２からの離間距離で定められた区間（距離幅）の概念図を示すものであり、一態様として区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃと、距離センサ３２で検知される物体２００との関係を図示したものである。
制御部１６が備える複数の点灯動作モードは、光照射面１２からの離間距離で定められた区間（区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃ）に対応して定められ、区間毎に異なる点灯動作モードが設定されている。これにより、物体２００がどの区間に存在するかによって光源部の点灯動作モードが切り替えられる。
また制御部１６は、光放射面１２からの離間距離が相対的に近い区間は、相対的に遠い区間と比較して、光源部から放射される紫外線量が低減する点灯動作モードが設定されている。例えば、物体２００が区間Ａに存在すると判定される場合は、区間Ｃに存在すると判定される場合と比較して、所定時間あたりの点灯時間が短く制御されたり、光放射面１２での紫外線照度が低減されていたり、周期的なＯＮ/ＯＦＦ点灯が行われる、いわゆる間欠点灯の場合は、その点灯デューティ比（点灯周期期間あたりの点灯時間）が小さくなるよう、点灯動作モードが設定されている。これにより、物体２００が区間Ａに存在する場合と、区間Ｃに存在する場合とで、物体２００に照射される紫外線量の差を小さく制御することができる。さらに物体２００が人である場合は、ＡＣＧＩＨの許容限界値を超えないように制御することができる。
また紫外線照射装置１００は、上述したように、検知部３１として人感センサを備えていてもよい。この場合、紫外線が照射される空間中に人が存在するかどうかを検出することができる。これにより、人が存在する場合と人が存在しない（不在時）の場合とで、点灯動作モードの動作パターンを可変させることができる。これにより、人が存在する場合はＡＣＧＩＨの許容限界値を想定した動作パターンに制御することができる。
本発明に係る紫外線照射装置の実施形態についていくつか例示する。
第一の実施形態は、距離センサ３２からの信号に基づき、光放射面１２と物体２００との離間距離を判定するものである。また光放射面１２からの離間距離として４つの区間が設定され、各区間にそれぞれ異なる点灯動作モード（動作モード１～４）が設定されている。表１に具体的な点灯動作が示されている。
Figure 2022087780000002
表１に示すように、物体２００が遠方に存在する場合は動作モード４となり、人を含む物体が光放射面１２に近い区間に存在する場合には、消灯時間が長くなるよう動作モード１～４が設定されている。相対的に近い区間に物体２００を検知した場合は、点灯デューティ比が小さくなるよう点灯動作パターンが変更される。例えば、光放射面１２との離間距離が１．４ｍの場所に物体２００が存在すると判定される場合は、動作モード２が選択され、１５秒点灯－２００秒消灯の点灯動作パターンが実行される。また物体２００が離間距離１．２ｍの場所に存在すると判定される場合は、動作モード１に切り替え制御され、１５秒点灯－３４５秒消灯の点灯動作パターンが実行される。
なお、光放射面１２に対面する物体２００が人であることも想定されるので、物体２００に照射される紫外線照射量が、ＡＣＧＩＨの許容限界値（ＴＬＶ）を超えないように点灯動作パターンを設定することが好ましい。
第二の実施形態は、検知部（人感センサ）３１と距離センサ３２とを併用し、点灯動作パターンを切り替え制御するものである。光放射面１２からの離間距離として４つの区間が設定され、各区間にそれぞれ異なる点灯動作モード（動作モード０～４）が設定されている。表２に具体的な点灯動作が示されている。
Figure 2022087780000003
第二の実施形態は、人感センサ３１により人の存在が検知できないと判定される場合（つまり不在時）は、動作モード０に設定されており、基本動作として所定の点灯動作パターンが持続される。
また人感センサ３１により人の存在を検知する場合は、動作モード１～４が設定されており、各動作モード１～４は光放射面１２からの離間距離に対応して定められた４つの区間にそれぞれ対応している。そして距離センサ３２からの信号に基づき、所定区間に物体２００が存在すると判定した場合に、その区間に対応する動作モードが選択される。例えば、光放射面１２との離間距離が１．４ｍの場所に物体２００が存在すると判定される場合は、動作モード２が選択され、１５秒点灯－２００秒消灯の点灯動作パターンが実行される。また物体２００が離間距離１．２ｍの場所に存在すると判定される場合は、動作モード１に切り替え制御され、１５秒点灯－３４５秒消灯の点灯動作パターンが実行される。
以上の各実施形態では、点灯動作パターンとして周期的な点灯／消灯サイクルにおける消灯時間を変化させるものである。
図３は、距離センサ３２からの信号に基づき、間欠点灯の消灯時間を変更することで点灯デューティ比を変更する場合の動作例を示すタイミングチャートである。なお、図３は概念図を示しており、点灯（ＯＮ）時間および消灯（ＯＦＦ）時間は上述した表１や表２に示す時間とは異なる。
紫外線が照射される空間中で人が移動している場合、紫外線照射装置１００の制御部１６は、距離センサ３２からの信号に基づき、人と光放射面１２との離間距離を測定する。そして、光放射面１２との離間距離が１．６ｍ－１．９９ｍの範囲内に人が存在する期間（時刻ｔ１～ｔ２）を、動作モード３を選択する期間Ｔ３とし、表２の動作モード３の点灯動作パターンを実行する。
人が１．３ｍ－１．５９ｍの範囲内に移動すると、制御部１６は、距離センサ３２からの信号に基づき、光放射面１２との離間距離が１．３ｍ－１．５９ｍの範囲内に人が存在すると判定している期間（時刻ｔ２～ｔ３）を、動作モード２を選択する期間Ｔ２とする。そして、この期間Ｔ２の間は、期間Ｔ３よりも消灯時間を長くして間欠点灯の点灯デューティ比を低減させる。つまり、光源部から放射される紫外線量を低くする。
また、人が１．０ｍ－１．２９ｍの範囲内に移動すると、制御部１６は、距離センサ３２からの信号に基づき、光放射面１２との離間距離が１．０ｍ－１．２９ｍの範囲内に人が存在すると判定している期間（時刻ｔ３～ｔ４）を、動作モード１を選択する期間Ｔ１とする。そして、この期間Ｔ１の間は、期間Ｔ２よりもさらに消灯時間を長くして間欠点灯の点灯デューティ比を低減させる。つまり、光源部から放射される紫外線量をさらに低くする。
なお、本発明に適用される動作パターンは上記に限られない。例えば、点灯時間を変化させることで点灯デューティ比を可変に制御してもよい。表３に、この場合の点灯動作を示す。
Figure 2022087780000004
図４は、距離センサ３２からの信号に基づき、間欠点灯の点灯時間を変更することで点灯デューティ比を変更する場合の動作例を示すタイミングチャートである。なお、図４は概念図を示しており、点灯（ＯＮ）時間および消灯（ＯＦＦ）時間は上述した表３に示す時間とは異なる。
この場合、紫外線照射装置１００の制御部１６は、期間Ｔ３（時刻ｔ１～ｔ２）においては、表３の動作モード３の点灯動作パターンを実行する。そして、制御部１６は、期間Ｔ２の間（時刻ｔ２～ｔ３）は、期間Ｔ３よりも点灯時間を短くして間欠点灯の点灯デューティ比を低減させる。さらに、制御部１６は、期間Ｔ１の間（時刻ｔ３～ｔ４）は、期間Ｔ２よりもさらに点灯時間を短くして間欠点灯の点灯デューティ比を低減させる。
また、上記においては、点灯時間および消灯時間のいずれか一方を変化させて点灯デューティ比を可変に制御する場合について説明したが、点灯時間と消灯時間の何れも変化させるものであってもよい。
またこれに限らず、光放射面１２における紫外線の照度を可変させることによって、所定の区間に応じて放射される紫外線量を制御するものであってもよい（表４）。光放射面１２における紫外線の照度を可変させる方法としては、光源部に設けられた発光体（エキシマランプ）への印加電圧を調整する、光源部に設けられた発光体（エキシマランプ）への印加電圧の周波数を調整する、などの方法がある。
Figure 2022087780000005
表４に示す照度は、光放射面１２に対して直交する方向において、光放射面１２から例えば２０ｍｍ離れた位置での紫外線の照度である。ここで、表４に示す照度は、各区間における紫外線の被照射面（紫外線を受ける面）での照度がほぼ同じになるように設定する。
図５は、距離センサ３２からの信号に基づき、間欠点灯の照度を変更することで紫外線量を変更する場合の動作例を示すタイミングチャートである。ここで、間欠点灯の点灯デューティ比は一定である。また、図５（ａ）の縦軸は、ＯＮ－ＯＦＦの点灯動作と、点灯（ＯＮ）時間における光放射面１２での照度とを示している。なお、図５は概念図を示しており、各モードにおける照度の値は上述した表４に示す照度の値とは異なる。
この場合、紫外線照射装置１００の制御部１６は、期間Ｔ３（時刻ｔ１～ｔ２）においては、表４の動作モード３の点灯動作を実行する。そして、制御部１６は、期間Ｔ２の間（時刻ｔ２～ｔ３）は、期間Ｔ３よりも間欠点灯を低照度とする。さらに、制御部１６は、期間Ｔ１の間（時刻ｔ３～ｔ４）は、期間Ｔ２よりもさらに間欠点灯を低照度とする。
なお、より紫外線量を抑えるために、図３や図４に示す点灯デューティ比の低減に併せて図５に示す照度の低減を行ってもよい。
また、上記においては、光源部による紫外線照射方式が間欠点灯方式である場合について説明したが、光源部による紫外線照射が連続的に行われる連続点灯方式を適用することもできる。この場合、紫外線照射装置１００の制御部１６は、距離センサ３２からの信号に基づき、光源部から放射される紫外線の光放射面１２での照度を変更する。
図６は、距離センサ３２からの信号に基づき、連続点灯の照度を変更することで紫外線量を変更する場合の動作例を示すタイミングチャートである。ここで、図６（ａ）の縦軸は、ＯＮ－ＯＦＦの点灯動作と、点灯（ＯＮ）時間における光放射面１２での照度とを示している。
この場合、紫外線照射装置１００の制御部１６は、期間Ｔ３（時刻ｔ１～ｔ２）においては、動作モード３の点灯動作を実行する。そして、制御部１６は、期間Ｔ２の間（時刻ｔ２～ｔ３）は、期間Ｔ３よりも連続点灯を低照度とする。さらに、制御部１６は、期間Ｔ１の間（時刻ｔ３～ｔ４）は、期間Ｔ２よりもさらに連続点灯を低照度とする。
上記実施形態においては、光放射面１２との離間距離で設定される区間（距離幅）は、所定の距離幅が設定されることで、空間中に動体（人、物を含む）が入ってきた場合に、動体の動きによって点灯動作モードが過敏に反応することを防ぐことが第一に想定される。例えば、人が椅子に立ち座りする動作や、背伸びをする動作、首を左右に動かす動作等によって、点灯動作モードが不必要に反応することを抑制することができる。この区間の距離幅は、使用される場所や利用シーンに応じて適宜設定されるものである。例えば、距離幅は１０ｃｍ～２ｍの範囲で適宜変更できる。
なお、上記実施形態においては、検知部３１として焦電型の人感センサを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、紫外線照射装置１００が配置された空間内の任意の位置（例えば、壁、床、机など）に反射板を設置しておき、検知部３１は、反射板に向けて光を放射し、当該反射板により反射された光を検出できたか否かによって、当該空間内の人の所在を検知する構成であってもよい。この場合、検知部３１は、反射板からの反射光が検出できない場合に、当該空間内に人が存在すると判定する。
さらに、上記実施形態においては、光放射面１２の向きが固定である場合について説明したが、紫外線照射装置１００は、光放射面１２の向きを変動させる駆動部を備えていてもよい。この場合、距離センサ３２は、光放射面１２の向きに対応して、光放射面１２に対面する物体との離間距離を測定する。
例えば、紫外線照射装置１００は、首振り機能付きの光源部を備え、予め決められたパターンで、もしくは、ユーザにより指示されたパターンで首振り角度を変化させ、紫外線の照射位置を変えながら広範囲に紫外線を照射する。
図７は、紫外線照射方向が可変な紫外線照射装置１００の一例を示す模式図である。
この図７に示すように、紫外線照射装置１００は、例えば天井等に取り付けられる取付部１１１に固定された支持部１１２によって支持される。ここで、支持部１１２は、回転軸１１３を中心として、取付部１１１に対して回動可能に固定されている。また、紫外線照射装置１００は、回転軸１１４を中心として、支持部１１２に対して回動可能に支持されている。
このような構成により、紫外線照射装置１００は、上下左右に首振りを行うことが可能である。なお、首振り機能を有する紫外線照射装置１００の構成は、図７に示す構成に限定されない。
図８（ａ）～図８（ｄ）は、首振り機能を有する紫外線照射装置１００が、上下方向に９０度の角度範囲で首振りを行った場合の模式図である。
紫外線照射装置１００は、壁２０１により区画された空間２１０内に設置されており、空間２１０内には、机２０２、２０３が配置され、人２０４が存在するものとする。
図８（ａ）に示すように、紫外線照射装置１００が光放射面１２（図８（ａ）では不図示）を水平方向に向けている場合、制御部１６は、距離センサ３２からの信号に基づき、光放射面１２に対面する物体が十分に離れていると判定し、光源部から比較的高い紫外線量の紫外線を放射する。これにより、空間２１０内の殺菌、不活化を強力に行うことができる。
その後、図８（ｂ）に示すように、紫外線照射装置１００が光放射面１２（図８（ｂ）では不図示）を水平方向からやや下方向に向けると、距離センサ３２によって、光放射面１２から比較的遠い区間Ｈにおいて机２０２が検知される。すると、光放射面１２から机２０２までの距離に応じた動作モードが選択され、図８（ａ）に示す状態よりも光源部から放射される紫外線量が低減される。
その後、図８（ｃ）に示すように、紫外線照射装置１００が光放射面１２（図８（ｃ）では不図示）をさらに下方向に向けると、距離センサ３２によって、光放射面１２から比較的近い区間Ｄにおいて机２０３が検知される。すると、光放射面１２から机２０３までの距離に応じた動作モードが選択され、図８（ｂ）に示す状態よりも光源部から放射される紫外線量が低減される。
物体（この場合、樹脂製の机２０３）が強い紫外線を受けると、机２０３の表面が紫外線により劣化するおそれがある。上記のように光源部から放射される紫外線量を低減することで、光放射面１２から比較的近い距離にある机２０３に強い紫外線が照射されることを抑制し、机２０３の表面の劣化を抑制することができる。
その後、図８（ｄ）に示すように、紫外線照射装置１００が光放射面１２（図８（ｄ）では不図示）を鉛直方向下向きに向けると、距離センサ３２によって、光放射面１２から最も近い区間Ａにおいて人２０４が検知される。すると、光放射面１２から人２０４までの距離に応じた動作モードが選択され、光源部から放射される紫外線量が最も低く設定される。
このように、光放射面１２の向きが変動する場合においても、光放射面１２と物体との離間距離を適切に測定し、適した点灯動作モードに切り替え制御することができる。
なお、ここでは、予め決められたパターンで、もしくは、ユーザにより指示されたパターンで首振り角度を変化させる場合について説明したが、ユーザにより指示された首振り角度で固定して紫外線照射を行ってもよい。例えば、ユーザは、リモコンやスマートフォン等を用いて、殺菌、不活化を集中的に行いたいエリアに紫外線が照射されるよう首振り角度を指示することができる。この場合にも、ユーザにより指示された首振り角度において光放射面１２と物体との離間距離を適切に測定し、適切な点灯動作モードで動作することができる。
なお、各点灯動作モードにおける紫外線量の大小は、「単位時間内における紫外線の積算放射量」が相対的に低いかどうかで判断することができる。ここで、光源部が、制御部１６によって周期的な点灯制御がされている場合には、各点灯周期（１周期）内における紫外線の積算放射量を、点灯周期の時間で除した値を指す。例えば、点灯時間（ＯＮ時間）と消灯時間（ＯＦＦ時間）とで１つの点灯周期を構成する場合、当該点灯周期の期間に放射される紫外線の積算放射量を、点灯時間と消灯時間との合計値で除した値とする。すなわち「単位時間あたりの紫外線の積算放射量」は、それぞれの点灯周期における積算放射量の平均値に対応する。
また、光源部が、制御部１６によって周期的に点灯制御がされていない場合であって、且つ、周期的な点灯制御ができないような構成である場合、例えば、点灯時には連続的な点灯制御のみが行われている場合には、任意に設定された時間（例えば５分間、１０分間等）内における紫外線の積算放射量を、設定された上記の時間（上の例であれば５分間、１０分間等）で除した値によって、「単位時間あたりの紫外線の積算放射量」が設定される。この場合、「単位時間あたりの紫外線の積算放射量」は、連続点灯動作中における積算放射量の平均値に対応する。
１１…筐体、１２…光放射面、１５…電源部、１６…制御部、２０…紫外線光源、２１…放電容器、２２…第一電極、２３…第二電極、３１…検知部、３２…距離センサ、１００…紫外線照射装置、２００…物体
上記課題を解決するために、本発明に係る紫外線照射装置の一態様は、波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を備えた光源部と、前記光源部の点灯を制御する制御部と、前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサと、を備え、前記制御部は、複数の点灯動作モードを備え、前記複数の点灯動作モードは、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められ、当該区間内においては、前記光源部から放射される紫外線量が同一となるよう設定されており、かつ、前記複数の点灯動作モードは、前記区間毎に、前記光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定されており、前記距離センサからの信号に基づき、前記点灯動作モードを切り替え制御する。
さらに、本発明に係る紫外線照射方法の一態様は、波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を有する光源部の点灯を制御する紫外線照射方法であって、前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサからの信号を受信するステップと、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められるとともに、当該区間内においては、前記光源部から放射される紫外線量が同一となるよう設定され、かつ、前記区間毎に、前記光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定された複数の点灯動作モードを、前記距離センサからの信号に基づいて切り替えて、前記光源部の点灯を制御するステップと、を含む。

Claims (8)

  1. 波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を備えた光源部と、
    前記光源部の点灯を制御する制御部と、
    前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサと、を備え、
    前記制御部は、
    複数の点灯動作モードを備え、前記複数の点灯動作モードは、それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められ、前記複数の点灯動作モードは、前記光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定されており、
    前記距離センサからの信号に基づき、前記点灯動作モードを切り替え制御することを特徴とする紫外線照射装置。
  2. 前記複数の点灯動作モードは、前記光放射面からの離間距離が相対的に近い区間になると、
    前記光源部から放射される紫外線量が低くなるよう設定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。
  3. 前記複数の点灯動作モードは、前記光放射面からの離間距離が相対的に近い区間になると、
    前記光源部から放射される紫外線の前記光放射面における照度が低くなるよう設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。
  4. 前記複数の点灯動作モードは、前記光放射面からの離間距離が相対的に近い区間になると、
    前記光源部の点灯デューティ比を低減するように、前記光源部の点灯を制御す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。
  5. 前記光放射面に対面する人の所在を検知する人感センサをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記人感センサにより人の所在を検知している場合に、前記距離センサからの信号に基づき、前記点灯動作モードを切り替え制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
  6. 前記制御部は、
    前記人感センサにより人の所在を検知していない場合、前記人感センサにより人の所在を検知している場合と比較して、前記光源部から放射される紫外線量が高くなるよう設定されていることを特徴とする請求項５に記載の紫外線照射装置。
  7. 前記光放射面の向きを変動させる駆動部を備え、
    前記距離センサは、前記光放射面の向きに対応して、前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定す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。
  8. 波長帯域が１９０ｎｍ～２３５ｎｍの紫外線を放射する光放射面を有する光源部の点灯を制御する紫外線照射方法であって、
    前記光放射面に対面する物体との離間距離を測定する距離センサからの信号を受信するステップと、
    それぞれ前記光放射面からの離間距離で定められた区間に対応して定められるとともに、前記光源部から放射される紫外線量がそれぞれ異なるよう設定された複数の点灯動作モードを、前記距離センサからの信号に基づいて切り替えて、前記光源部の点灯を制御するステップと、を含むことを特徴とする紫外線照射方法。
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