JP6678294B2 - UV sterilizer - Google Patents

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Description

本発明は、キセノン閃光放電管の発光にて対象物品の表面に対して紫外線を照射することで同対象物品の表面を殺菌する紫外線殺菌装置に関する。   The present invention relates to an ultraviolet sterilizer for sterilizing the surface of a target article by irradiating the surface of the target article with ultraviolet light by emitting light from a xenon flash discharge tube.

従来より、キセノン閃光放電管から紫外線を照射することにより対象物品を殺菌する紫外線殺菌装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an ultraviolet sterilizer that sterilizes a target article by irradiating ultraviolet rays from a xenon flash discharge tube is known.

例えば、極めて小型のキセノン封入放電管に、コンデンサーに蓄積した電荷エネルギーを高電流密度で供給することにより、強力な紫外線を瞬間的に発生させ、この紫外線によって強力な殺菌作用を得るようにしたことを特徴とする紫外線瞬間殺菌装置が知られている。なお、先の高電流密度は2000A/cm2以上、好ましくは3100A/cm2程度を意味している。(特許文献1)
また、300nm以下の波長域を含む分光特性の閃光パルスの1パルス当りの供給エネルギーを0.5〜20Jとし、1秒当りの閃光パルス数を10〜400個とし、フラッシュランプを移動させて被殺菌対象物に近づけ閃光パルスを被殺菌対象物に照射することを特徴とする殺菌方法及び殺菌装置も周知である。(特許文献2)。
For example, by supplying charge energy stored in a capacitor to a very small xenon-enclosed discharge tube at a high current density, powerful ultraviolet light is instantaneously generated, and this ultraviolet light has a strong sterilizing effect. An ultraviolet instant sterilization apparatus characterized by the following is known. The above high current density means 2000 A / cm 2 or more, preferably about 3100 A / cm 2. (Patent Document 1)
Further, the supply energy per pulse of the flash pulse having spectral characteristics including a wavelength range of 300 nm or less is set to 0.5 to 20 J, the number of flash pulses per second is set to 10 to 400, and the flash lamp is moved to move. A disinfection method and a disinfection device characterized by irradiating a flash pulse to the object to be sterilized by approaching the object to be sterilized are also known. (Patent Document 2).

このようなキセノン閃光放電管は、強力な紫外線を瞬間的に発生、照射できると共に対象物品に対して物理的な影響を与えることがなく、短時間、かつ非接触にて対象物品を殺菌するすることができ有用されている。   Such a xenon flash discharge tube can generate and irradiate powerful ultraviolet light instantaneously, has no physical effect on the target article, and sterilizes the target article in a short time and without contact. Can be helpful.

特公平6−77596号公報Japanese Patent Publication No. 6-77596 特開2005−143706号公報JP 2005-143706 A

上記特許文献1及び特許文献2の殺菌装置では、コンデンサーに蓄積した電荷エネルギーをキセノン封入放電管あるいは例えばキセノンフラッシュランプであるフラッシュランプ、いわゆるキセノン閃光放電管に供給して紫外線を含む分光特性を有する閃光を瞬間的に発生させている。   In the sterilizers of Patent Documents 1 and 2, the charge energy stored in the condenser is supplied to a xenon-enclosed discharge tube or a flash lamp, for example, a xenon flash lamp, so-called xenon flash discharge tube, and has a spectral characteristic including ultraviolet rays. A flash is generated instantaneously.

このため、実際のキセノン閃光放電管の発光動作について見てみると、まずコンデンサーの充電動作が必要となることは言うまでもなく、キセノン閃光放電管の発光による殺菌動作はコンデンサーの充電が完了した後に初めて実施できることになり、また繰返しての発光動作を行う場合には、上記充電動作が完了するまでは次回の発光動作を行うことができないことから発光動作の繰返し間隔が上記充電動作時間によって制限を受けることになる課題を有していた。   Therefore, looking at the actual light emission operation of the xenon flash tube, it is needless to say that the condenser must be charged first, and the sterilization operation by the xenon flash tube is only performed after the capacitor has been charged. In the case where the light emitting operation is repeatedly performed, the next light emitting operation cannot be performed until the charging operation is completed. Therefore, the repetition interval of the light emitting operation is limited by the charging operation time. Had a problem to be solved.

さらに、上記両文献にも示されているが、キセノン閃光放電管の分光特性は紫外線領域はもちろん可視光線領域も含み、確かにエネルギー量を大きくすると紫外線量を増やすことはできるものの紫外線に対するコンデンサーに蓄積された電荷エネルギーの利用効率という面では良い効率であるとは言えない課題を有していた。   Further, as shown in the above documents, the spectral characteristics of the xenon flash tube include not only the ultraviolet region but also the visible light region. Although it is possible to increase the amount of ultraviolet light by increasing the amount of energy, it is necessary to use a condenser for ultraviolet light. There was a problem that the efficiency of using the accumulated charge energy was not good.

本願発明は、紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率が高い、キセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an ultraviolet sterilizer using a xenon flash discharge tube, which has a high use efficiency of charge electric energy of a condenser with respect to ultraviolet rays.

また、本願発明は紫外線に対するエネルギーの利用効率を高くすることにより紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくし、これにより次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができたキセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供することを目的とする。   In addition, the present invention reduces the amount of energy used to generate ultraviolet light by increasing the efficiency of using energy with respect to ultraviolet light, thereby shortening the charging time of the amount of energy required for the next light emission. An object of the present invention is to provide an ultraviolet sterilizer using a xenon flash discharge tube, which can shorten a light emitting operation interval and reduce the charge / discharge energy amount of a capacitor to improve the durability performance of the capacitor.

本発明に係る紫外線殺菌装置は、コンデンサーの充電電荷を消費して発光するキセノン閃光放電管を光源とし、このキセノン閃光放電管から射出される紫外線領域の射出光にて対象物品の殺菌を行う紫外線殺菌装置であって、前記コンデンサーに前記キセノン閃光放電管が消費する電荷を充電する充電回路と、前記コンデンサーの前記キセノン閃光放電管を介しての前記充電電荷の放電ループ内に設けられ、オン・オフ動作することにより前記キセノン閃光放電管への前記充電電荷の供給状態を制御して前記キセノン閃光放電管の発光動作を制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段のオン時に動作することにより前記キセノン閃光放電管を励起して発光動作を開始させるトリガー回路と、前記スイッチ手段の前記オン・オフ動作を制御する手段であって、前記スイッチ手段をオン動作させるオン信号を出力すると共に発光波形のピーク値を含むピーク値近傍にて前記スイッチ手段をオフ動作させるオフ信号を出力し、かつ前記オン・オフ動作を少なくとも前記対象物品の十分な殺菌に必要となる紫外線量を得ることができる規定発光回数行うように制御する制御手段とを備え、前記キセノン閃光放電管の発光波形を前記ピーク値近傍で遮断された発光波形となるように制御することを特徴とする。   The ultraviolet disinfection device according to the present invention uses a xenon flash discharge tube that emits light by consuming the charge of the condenser and emits ultraviolet light emitted from the xenon flash tube to sterilize the target article. A sterilization apparatus, which is provided in a charge circuit for charging the capacitor with electric charge consumed by the xenon flash discharge tube, and provided in a discharge loop of the charged electric charge via the xenon flash tube of the capacitor; Switch means for controlling the supply state of the charged charges to the xenon flash discharge tube by turning off and controlling the light emitting operation of the xenon flash discharge tube; and operating the xenon flash light when the switch means is turned on. A trigger circuit for exciting a discharge tube to start a light emitting operation, and controlling the on / off operation of the switch means; Means for outputting an on signal for turning on the switch means, outputting an off signal for turning off the switch means near a peak value including a peak value of a light emission waveform, and performing the on / off operation. Control means for performing a specified number of times of light emission capable of obtaining at least the amount of ultraviolet light necessary for sufficient sterilization of the target article, wherein the light emission waveform of the xenon flash discharge tube was cut off near the peak value. It is characterized in that control is performed so as to obtain a light emission waveform.

この構成によれば、キセノン閃光放電管の発光動作は、その発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達した時点で終了するように制御される。換言すると、コンデンサーの充電電荷を消費してキセノン閃光放電管に流れるいわゆる管電流値がピークとなる時点を含む近傍時点において、上記管電流が遮断されることになる。   According to this configuration, the light emission operation of the xenon flash discharge tube is controlled so as to end when the light emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value. In other words, the tube current is cut off at a point near the time including the point at which the so-called tube current value flowing through the xenon flash discharge tube by consuming the charged charge of the capacitor becomes a peak.

このため、紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率を高めることができ、これにより紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくでき、よって次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができたキセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供することができる。   For this reason, it is possible to increase the efficiency of using the charge electric energy of the capacitor with respect to the ultraviolet rays, thereby reducing the amount of energy used to generate the ultraviolet rays, and thereby shortening the charging time of the energy amount required for the next light emission. It is possible to provide an ultraviolet sterilizer using a xenon flash discharge tube, which can shorten the interval between repeated light emission operations, and can reduce the charge / discharge energy of the capacitor to improve the durability performance of the capacitor.

上記制御手段を備える紫外線殺菌装置の一態様として、前記制御手段は、前記キセノン閃光放電管の前記射出光を受光する受光素子を含み、該受光素子の受光出力を用いて前記キセノン閃光放電管の発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達したことを検出してピーク到達情報を形成する波形検出手段と、前記ピーク到達情報にて前記オフ信号を形成することにより前記キセノン閃光放電管の発光開始から前記ピーク到達情報が形成されるまでの時間を、以降の前記キセノン閃光放電管の発光時間として設定する発光時間設定手段とを備えても良い。   As one mode of the ultraviolet sterilizer having the control means, the control means includes a light receiving element for receiving the emitted light of the xenon flash discharge tube, and using the light reception output of the light receiving element to control the xenon flash discharge tube. Waveform detection means for detecting that the emission waveform has reached the vicinity of the peak value including the peak value and forming peak arrival information; and forming the off signal based on the peak arrival information to emit light of the xenon flash discharge tube. An emission time setting means for setting a time from the start to the formation of the peak arrival information as an emission time of the xenon flash discharge tube thereafter.

この構成によれば、まずキセノン閃光放電管を発光させることにより、以降の発光時間が、その発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達した時点で終了するように設定されることになる。このため、以降の発光動作において、紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率を高めることができ、これにより紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくでき、よって次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができたキセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供することができる。   According to this configuration, first, the xenon flash discharge tube is caused to emit light, so that the subsequent light emission time is set to end when the light emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value. For this reason, in the subsequent light emission operation, it is possible to increase the utilization efficiency of the charge electric energy of the capacitor with respect to the ultraviolet light, thereby reducing the amount of energy used to generate the ultraviolet light, and thus required for the next light emission. An ultraviolet sterilizer using a xenon flash discharge tube that can shorten the charging time of energy amount, shorten the repetitive light emission operation interval, and reduce the charge and discharge energy amount of the capacitor and improve the durability performance of the capacitor. Can be provided.

上記制御手段を備える紫外線殺菌装置の一態様として、前記制御手段は、前記キセノン閃光放電管の発光開始からその発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達するまでの時間をあらかじめ測定して設定される発光時間情報が入力され、前記発光時間情報に基づいて前記キセノン閃光放電管の発光動作を制御するオン・オフ信号を出力する発光時間記憶手段を備えても良い。   As one mode of the ultraviolet sterilizer having the control means, the control means measures and sets in advance the time from the start of light emission of the xenon flash discharge tube until the light emission waveform reaches a peak value including a peak value. Light-emitting time information to be input, and a light-emitting time storage means for outputting an on / off signal for controlling a light-emitting operation of the xenon flash discharge tube based on the light-emitting time information.

この構成によれば、キセノン閃光放電管の発光時間は、あらかじめその発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達した時点で終了するように設定されることになる。このため、キセノン閃光放電管の発光動作において、紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率を高めることができ、これにより紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくでき、よって次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができたキセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供することができる。   According to this configuration, the light emission time of the xenon flash discharge tube is set in advance so as to end when the light emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value. For this reason, in the light emission operation of the xenon flash discharge tube, it is possible to increase the efficiency of using the charge electric energy of the condenser with respect to the ultraviolet light, thereby reducing the amount of energy used to generate the ultraviolet light, and thus for the next light emission. Ultraviolet light using a xenon flash discharge tube that can shorten the charging time of the required energy, shorten the repetitive light emission operation interval, and reduce the charge and discharge energy of the capacitor to improve the durability of the capacitor A sterilization device can be provided.

本発明によれば、紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率が高い、キセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供できるという優れた効果を奏する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists the outstanding effect that the utilization efficiency of the charge electric charge of a capacitor with respect to ultraviolet-rays can be provided and the ultraviolet-ray sterilization apparatus using a xenon flash discharge tube can be provided.

また、紫外線に対するエネルギーの利用効率を高くすることにより紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくし、これにより次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができたキセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供できるという優れた効果を奏する。   Also, by increasing the efficiency of energy utilization for ultraviolet light, the amount of energy used for generating ultraviolet light can be reduced, thereby shortening the charging time for the amount of energy required for the next light emission. In addition, it is possible to provide an ultraviolet sterilizer using a xenon flash discharge tube, which can shorten the charge and discharge energy of the condenser and improve the durability of the condenser.

本発明の第1の実施形態に係る紫外線殺菌装置の概略回路ブロック図Schematic circuit block diagram of the ultraviolet sterilizer according to the first embodiment of the present invention 同殺菌装置の概略動作フローチャートSchematic operation flowchart of the sterilizer 同殺菌装置の概略発光波形図Schematic light emission waveform diagram of the sterilizer 同殺菌装置の殺菌動作時におけるコンデンサーの概略充電電圧図Schematic charging voltage diagram of the condenser during sterilization operation of the sterilizer 表1中の割合数値の最大値を100とした時の他割合数値を示す概略グラフSchematic graph showing other ratio values when the maximum value of the ratio values in Table 1 is set to 100. 充電電圧が270V、300V時の概略発光波形図Schematic light emission waveform diagram when charging voltage is 270V, 300V 本発明の第2の実施形態に係る紫外線殺菌装置の概略回路ブロック図Schematic circuit block diagram of an ultraviolet sterilizer according to a second embodiment of the present invention

(第1の実施形態)
本発明に係る紫外線殺菌装置1の第1の実施形態について、図1乃至図4を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of an ultraviolet sterilizer 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本発明の第1の実施形態に係る紫外線殺菌装置1の概略回路ブロック図を示し、図1に示すように、コンデンサー3の充電電荷を消費して発光するキセノン閃光放電管4を紫外線源として備えている。   FIG. 1 is a schematic circuit block diagram of an ultraviolet sterilizer 1 according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. As a source.

充電回路2は、コンデンサー3にキセノン閃光放電管4が消費する電荷を充電する回路であり、例えば電池を電源とするDC−DCコンバータ回路や、商用電源を電源とするAC−DCコンバータ回路等が周知である。   The charging circuit 2 is a circuit for charging the capacitor 3 with electric charge consumed by the xenon flash tube 4, and includes, for example, a DC-DC converter circuit using a battery as a power supply, an AC-DC converter circuit using a commercial power supply as a power supply, and the like. It is well known.

コンデンサー3のキセノン閃光放電管4を介しての充電電荷の放電ループ内には、オン・オフ動作することによりキセノン閃光放電管4への充電電荷の供給状態を制御してキセノン閃光放電管4の発光動作を制御するスイッチ素子である例えばIGBTを含むスイッチ手段6が設けられている。   In the discharge loop of the charge via the xenon flash tube 4 of the condenser 3, the supply state of the charge to the xenon flash tube 4 is controlled by turning on and off to control the xenon flash tube 4. A switch means 6 including, for example, an IGBT which is a switch element for controlling a light emitting operation is provided.

トリガー回路5は、スイッチ手段6のオン時に動作することによりキセノン閃光放電管4を励起して発光動作を開始させる回路であり、例えばトリガーコンデンサ5a、トリガーコイル5b等にて構成される。   The trigger circuit 5 is a circuit that operates when the switch means 6 is turned on to excite the xenon flash discharge tube 4 to start a light emitting operation, and is composed of, for example, a trigger capacitor 5a, a trigger coil 5b, and the like.

制御手段7は、スイッチ手段6のオン・オフ動作を制御する手段であって、スイッチ手段6をオン動作させるオン信号を出力すると共に発光波形のピーク値を含むピーク値近傍にてスイッチ手段6をオフ動作させるオフ信号を出力することによりキセノン閃光放電管4の発光波形をピーク値を含むピーク値近傍で遮断された発光波形となるように制御し、かつオン・オフ動作を少なくとも図示していない殺菌対象物品の十分な殺菌に必要となる必要紫外線量を得ることができる規定発光回数の発光を行うように制御する。   The control means 7 is a means for controlling the on / off operation of the switch means 6, outputs an ON signal for turning on the switch means 6, and controls the switch means 6 in the vicinity of the peak value including the peak value of the emission waveform. By outputting an off signal for turning off the light, the light emission waveform of the xenon flash tube 4 is controlled to be a light emission waveform cut off near the peak value including the peak value, and at least the on / off operation is not shown. Control is performed such that light emission is performed at a prescribed number of times of light emission to obtain a necessary amount of ultraviolet light necessary for sufficient sterilization of the article to be sterilized.

例えば、キセノン閃光放電管4からの射出光を受光する受光素子7aと、この受光素子7aの受光出力を用いてキセノン閃光放電管4の発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達したことを検出して到達情報を形成・出力する波形検出手段7bと、一例としてコンデンサー3の充電完了に応答してスイッチ手段6のオン信号を出力すると共に上記到達情報にてスイッチ手段6のオフ信号を出力することによりキセノン閃光放電管4の発光開始から上記到達情報が形成されるまでの時間を、次回以降のキセノン閃光放電管4の発光時間として設定し、さらに上記オン・オフ信号の出力回数を必要紫外線量に基づいて設定する発光時間設定手段7cとを備えて構成できる。   For example, using the light receiving element 7a for receiving the light emitted from the xenon flash discharge tube 4 and using the light receiving output of the light receiving element 7a, the light emission waveform of the xenon flash discharge tube 4 reaches the vicinity of the peak value including the peak value. A waveform detecting means 7b for detecting and forming and outputting arrival information, and outputs an ON signal of the switch means 6 in response to the completion of charging of the capacitor 3 as an example, and outputs an OFF signal of the switch means 6 based on the arrival information. By doing so, the time from the start of light emission of the xenon flash discharge tube 4 to the formation of the arrival information is set as the light emission time of the xenon flash discharge tube 4 from the next time, and the number of times of output of the on / off signal is required. A light emission time setting means 7c for setting based on the amount of ultraviolet light.

以下、上記のような構成を有する本発明に係る紫外線殺菌装置1の第1の実施形態の動作について、図2に示した概略動作フローチャート、図3に示した概略発光波形図、図4に示した殺菌動作時におけるコンデンサー3の概略充電電圧図を参照しつつ説明するが、その前に、除菌、殺菌動作に必要・有益な波長範囲200〜300nmの紫外線の出力状態について確認した結果について述べておく。   Hereinafter, regarding the operation of the first embodiment of the ultraviolet sterilizer 1 according to the present invention having the above-described configuration, the schematic operation flowchart shown in FIG. 2, the schematic light emission waveform diagram shown in FIG. Prior to that, description will be given with reference to the schematic charging voltage diagram of the condenser 3 during the sterilization operation, but before that, the results of confirming the output state of ultraviolet rays in the wavelength range of 200 to 300 nm, which are necessary and beneficial for sterilization and sterilization operations, will be described. Keep it.

確認は、発光時間別の紫外線出力状態と、キセノン閃光放電管の放電エネルギー別の紫外線出力状態について行った。   The confirmation was performed on the ultraviolet output state according to the emission time and the ultraviolet output state according to the discharge energy of the xenon flash tube.

まず、発光時間別の紫外線出力状態については、同一発光部構成を用い、容量値200μFのコンデンサーの充電電圧値を270Vと300Vの二種に設定して発光させた場合の発光時間別の射出エネルギー量を二種の波長範囲別に測定することにより行った。   First, regarding the ultraviolet output state by light emission time, the emission energy by light emission time when the same light emitting portion configuration is used, and the capacitor having a capacitance value of 200 μF is set to two charging voltages of 270 V and 300 V to emit light. The quantity was determined by measuring the two wavelength ranges.

次に放電エネルギー別の紫外線出力状態については、第1条件(標準条件)と、その発光波形の面積が略等しくなる条件、すなわちキセノン閃光放電管の放電エネルギーがほぼ同等となる第2条件と、先の発光波形面積がほぼ2倍となる第3条件とについて、夫々の射出エネルギー量を測定することにより行った。   Next, regarding the ultraviolet output state for each discharge energy, the first condition (standard condition) and the second condition under which the area of the emission waveform is substantially equal, that is, the second condition under which the discharge energy of the xenon flash discharge tube is substantially equal, The third condition under which the light emission waveform area was almost doubled was measured by measuring the respective amount of emitted energy.

具体的には、標準条件は、図1のコンデンサー3の容量値を先の確認時とは異ならせた400μF、充電電圧を280V、発光時間を70μsとしている。   Specifically, the standard conditions are 400 μF, a charging voltage of 280 V, and a light emission time of 70 μs, in which the capacitance value of the capacitor 3 in FIG.

第2条件は、キセノン閃光放電管の放電エネルギーがほぼ同等となるように、上記標準条件と同じキセノン閃光放電管並びにコンデンサーを用い、充電電圧を230V、発光時間を110μsと長くした条件としている。   The second condition is such that the same xenon flash tube and capacitor as the above standard conditions are used, the charging voltage is 230 V, and the emission time is 110 μs, so that the discharge energy of the xenon flash tube is substantially equal.

第3条件は、キセノン閃光放電管の発光波形面積がほぼ2倍となるように、上記標準条件と同じキセノン閃光放電管並びにコンデンサーを用い、充電電圧を280V、発光時間を95μsと長くした条件としている。   The third condition is such that the same xenon flash tube and capacitor as in the above standard conditions were used, the charging voltage was increased to 280 V, and the emission time was increased to 95 μs so that the emission waveform area of the xenon flash tube was almost doubled. I have.

なお、射出エネルギーの測定は、いずれの確認も、マルチチャンネル分光器(MCPD−3000;大塚電子株式会社)を用い、またキセノン閃光放電管と測定器の距離は確認動作時に上記分光器の出力が飽和しない距離に夫々設定して実施した。   The emission energy was measured using a multi-channel spectrometer (MCPD-3000; Otsuka Electronics Co., Ltd.), and the distance between the xenon flash discharge tube and the measuring instrument was determined by the output of the spectroscope during the checking operation. The measurement was performed by setting each of the distances so as not to be saturated.

表1は、先の発光時間を50μs、100μs、200μs、400μs、1000μs、2000μs、5000μsとした場合に得られた射出エネルギー量(μW/cm2)の確認結果を示し、詳細には波長範囲200〜300nmの殺菌等に必要・有益な紫外線範囲と同紫外線範囲も含む200〜800nmの波長範囲における射出エネルギー量(μW/cm2)の測定結果、等を示している。   Table 1 shows the results of confirming the emission energy amount (μW / cm 2) obtained when the emission time was set to 50 μs, 100 μs, 200 μs, 400 μs, 1000 μs, 2000 μs, and 5000 μs. The measurement results of the emission energy amount (μW / cm 2) in the wavelength range of 200 to 800 nm including the ultraviolet range necessary and useful for sterilization of 300 nm and the same ultraviolet range are shown.

表1からも明らかなように、本確認構成例においては、コンデンサーの充電電圧値にかかわらず、発光時間が長くなるに連れていずれの波長範囲においても射出エネルギー量の累積絶対値は増大していることが確認できた。   As is clear from Table 1, in the present confirmation configuration example, regardless of the charging voltage value of the capacitor, the cumulative absolute value of the emission energy increases in any wavelength range as the emission time becomes longer. Was confirmed.

また、波長範囲200〜800nmの射出エネルギー量に対する波長範囲200〜300nm(紫外線)の射出エネルギー量の割合について見てみると、コンデンサーの充電電圧が270Vの場合、7.4%〜9.7%の範囲で変動し、また充電電圧が300Vの場合、7.8%〜12.1%の間において変動している。   Also, looking at the ratio of the emission energy amount in the wavelength range of 200 to 300 nm (ultraviolet light) to the emission energy amount in the wavelength range of 200 to 800 nm, when the charging voltage of the capacitor is 270 V, 7.4% to 9.7%. , And when the charging voltage is 300 V, it varies between 7.8% and 12.1%.

かかる波長範囲200〜300nm(紫外線)の射出エネルギー量の波長範囲200〜800nmの射出エネルギー量に対する割合について改めて考えてみると、一種の紫外線発生効率を示していることに他ならず、もちろん上記割合自体が高い状態でのエネルギー使用が望ましいことも詳述するまでも無い。   Considering again the ratio of the amount of emitted energy in the wavelength range of 200 to 300 nm (ultraviolet light) to the amount of emitted energy in the wavelength range of 200 to 800 nm, it shows that it exhibits a kind of ultraviolet light generation efficiency. Needless to say, it is desirable to use energy in a high state.

しかしながら、紫外線殺菌装置としての本来の動作を考えると、紫外線発生効率が高い状態での使用が好ましいことはもちろんではあるが、得られる紫外線量の絶対値も無視することはできず、すなわち紫外線発生効率が高くても得られる紫外線量が少ない場合、十分な殺菌性能を得られないことも考えられ、実際の装置としての使用の際には先の紫外線発生効率と得られる紫外線量の両者を考慮しての発光動作の設定が必要、かつ望まれる。   However, considering the original operation as an ultraviolet sterilizer, it is of course preferable to use the apparatus in a state where the ultraviolet ray generation efficiency is high, but the absolute value of the amount of ultraviolet rays obtained cannot be neglected. If the amount of ultraviolet light obtained is low even with high efficiency, it is possible that sufficient sterilization performance may not be obtained.When using it as an actual device, both the efficiency of ultraviolet light generation and the amount of ultraviolet light obtained should be considered. It is necessary and desirable to set such a light emitting operation.

図5は、表1における割合数値の最大値を100として他の割合数値をプロットし、同割合数値の変動を推測した概略グラフを示し、図5からも明らかなように、コンデンサーの充電電圧値の違いにより、上記紫外線発生効率自体並びに同効率が高くなる発光時間に差異が生じている。   FIG. 5 is a schematic graph in which other ratio values are plotted with the maximum value of the ratio values in Table 1 as 100, and fluctuations of the ratio values are estimated. As is clear from FIG. Due to the difference, the ultraviolet light generation efficiency itself and the light emission time at which the efficiency increases become different.

なお、紫外線発生効率だけについてその高さを実用面から考えると、図5における80以上が望ましく、90以上がより好ましい。すなわち、紫外線発生効率についてのみを考えると、得られる最大効率に対して80%以上の効率を実現できるような発光動作条件が実用上は望ましく、より好ましくは90%以上が望まれる。   Considering the height of only the ultraviolet ray generation efficiency from a practical point of view, 80 or more in FIG. 5 is desirable, and 90 or more is more desirable. That is, considering only the ultraviolet ray generation efficiency, it is practically desirable that the light emitting operation condition achieves an efficiency of 80% or more with respect to the obtained maximum efficiency, and more preferably 90% or more.

ここで、上述した紫外線発生効率とキセノン閃光放電管の発光時間との関係について見てみると、図5からも明らかではあるが、本確認例においては、コンデンサーの充電電圧にかかわらず発光時間が50μs〜100μsの間に紫外線発生効率のピークが存在し、さらにコンデンサーの充電電圧値が270Vの場合、約300μsを超えると90%以下となり、約400μsを越えると80%以下となり、さらにコンデンサーの充電電圧が300Vの場合、発光時間が約100μsを超えると上記効率は90%以下となり、また約150μsを超えると80%以下となっている。以上のことから、紫外線発光効率についてのみ考えると、ピークを超えたあとの紫外線発光効率はコンデンサーの充電電圧が高い場合ほどより短い発光時間で落ちていくことがわかる。   Here, the relationship between the above-mentioned ultraviolet generation efficiency and the light emission time of the xenon flash discharge tube is apparent from FIG. 5, but in this confirmation example, the light emission time is independent of the charging voltage of the capacitor. When the peak of the ultraviolet ray generation efficiency exists between 50 μs and 100 μs, and the charging voltage value of the capacitor is 270 V, it becomes 90% or less when it exceeds about 300 μs, and it becomes 80% or less when it exceeds about 400 μs. When the voltage is 300 V, the efficiency becomes 90% or less when the light emission time exceeds about 100 μs, and 80% or less when the light emission time exceeds about 150 μs. From the above, it can be seen that, when considering only the ultraviolet light emission efficiency, the ultraviolet light emission efficiency after exceeding the peak decreases in a shorter light emission time as the charging voltage of the capacitor is higher.

さらに、本確認例におけるキセノン閃光放電管の発光波形について見てみると、イメージとしては図6の概略発光波形図に示したように、急峻に立上ってピークに到達、その後徐々に下降する発光波形となり、具体的には270V時にはおよそ65μsで、また300V時にはおよそ55μsで発光波形はピークに到達し、その後、徐々に下降してゆく発光波形となった。   Further, looking at the emission waveform of the xenon flash discharge tube in this confirmation example, as shown in the schematic emission waveform diagram of FIG. 6, the image steeply rises and reaches a peak, and then gradually falls. Specifically, the emission waveform reached a peak in about 65 μs at 270 V and about 55 μs at 300 V, and then gradually decreased thereafter.

本発明は、上述したような特性を備えるキセノン閃光放電管を紫外線殺菌装置の紫外線源として有用するべく、その発光波形を、紫外線発生効率が高く、かつ得られる紫外線量も大きくなる発光波形となるように制御するものであり、例えば、本確認例において考えてみると、コンデンサーの充電電圧値を270Vとして動作させる場合には55μs〜400μsの間で、同充電電圧値を300Vとして動作させる場合には65μs〜150μsの発光時間として設定し、発光時間を設定するようにしている。   The present invention provides a xenon flash tube having the above-described characteristics to be useful as an ultraviolet light source of an ultraviolet sterilizer, in which the emission waveform has a high emission efficiency and a large emission amount. For example, in the present example, when the capacitor is operated at a charging voltage value of 270 V, the capacitor is operated at a charging voltage value of 300 V between 55 μs and 400 μs. Is set as a light emission time of 65 μs to 150 μs, and the light emission time is set.

このため、キセノン閃光放電管の実際の発光動作は、ピーク値を含むピーク値近傍の発光波形が得られた時点でその発光が停止させられる動作となる。   Therefore, the actual light emission operation of the xenon flash discharge tube is an operation in which light emission is stopped when a light emission waveform near the peak value including the peak value is obtained.

換言すると、発光波形がピーク値を含むピーク値近傍で遮断された波形となるようにキセノン閃光放電管の発光動作を制御することにより、効率が高く良好な紫外線発生効率を実現できるだけでなく、紫外線量の絶対値も良好な紫外線量を得られることになる。   In other words, by controlling the light emission operation of the xenon flash discharge tube so that the light emission waveform becomes a waveform cut off near the peak value including the peak value, not only high efficiency and good ultraviolet light generation efficiency can be realized, but also ultraviolet light emission efficiency can be realized. As for the absolute value of the amount, a good amount of ultraviolet light can be obtained.

なお、発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達するまでの時間領域においても紫外線発生効率だけを見れば高くなる領域も存在するが、かかる領域における紫外線量の絶対値は表1に示したように小さく、紫外線殺菌装置への適用は好ましいとは言えず、よって、本発明においては先に述べたように紫外線発生効率と、得られる紫外線量の両者を考慮して発光波形がピーク値を含むピーク値近傍で遮断される発光動作を実現している。   In the time region until the emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value, there is also a region where the efficiency of the ultraviolet ray generation is increased only by looking at the ultraviolet ray generation efficiency. As described above, application to an ultraviolet sterilizer is not preferable, and therefore, in the present invention, as described above, the emission waveform has a peak value in consideration of both the ultraviolet generation efficiency and the amount of ultraviolet light obtained. A light emitting operation that is cut off in the vicinity of the included peak value is realized.

表2は、前述した三条件にてキセノン閃光放電管を発光させた場合に得られた射出エネルギー量(μW/cm2)の確認結果を示し、詳細には波長範囲200〜300nmと波長範囲300〜800nmでの射出エネルギー量(μW/cm2)の測定結果を示している。   Table 2 shows the results of confirming the emission energy (μW / cm 2) obtained when the xenon flash tube was made to emit light under the above three conditions. Specifically, the wavelength range was 200 to 300 nm and the wavelength range was 300 to 300 μm. The measurement result of the emission energy amount (μW / cm 2) at 800 nm is shown.

表2からも明らかなように、標準条件に対し、充電電圧を下げつつ発光時間を長くして放電エネルギーをほぼ同等とした第2条件では、300〜800nmの範囲の射出エネルギー量は標準条件時に比して1.08倍とほぼ同等の射出エネルギーが得られているのに対し、殺菌等に有益な200〜300nmの範囲のエネルギー量は、放電エネルギー量がほぼ同等であるにもかかわらず0.79倍と射出エネルギー量は大きく低下していることが確認できた。   As is clear from Table 2, under the second condition, in which the light emission time is increased while the charging voltage is lowered and the discharge energy is substantially equal to the standard condition, the emission energy amount in the range of 300 to 800 nm is reduced under the standard condition. In contrast to the injection energy of about 1.08 times that obtained, the energy amount in the range of 200 to 300 nm useful for sterilization and the like is 0 even though the discharge energy amount is almost the same. It was confirmed that the injection energy amount was greatly reduced to .79 times.

また、標準条件に対してほぼ2倍の放電エネルギーとなるように発光時間を長くした第3条件の場合、300〜800nmの範囲の射出エネルギー量は2.08倍と放電エネルギー量に基づいていたが、200〜300nmの範囲の射出エネルギー量は、放電エネルギー量をほぼ2倍にしているにもかかわらず1.87倍と、先の第2条件の場合と同様射出エネルギー量は大きく低下していることが確認できた。   Further, in the case of the third condition in which the emission time was lengthened so that the discharge energy was almost double that of the standard condition, the emission energy in the range of 300 to 800 nm was 2.08 times, which was based on the discharge energy. However, the emission energy amount in the range of 200 to 300 nm is 1.87 times even though the discharge energy amount is almost doubled, and the emission energy amount is greatly reduced as in the case of the second condition. Was confirmed.

ここで、上記測定結果を、先の表1で述べた確認結果並びに図5に示した概略グラフと併せて波長範囲200〜300nmの殺菌等に必要・有益な紫外線を得る観点から見てみると、放電エネルギーを増大させると確かに絶対値的には紫外線を増やすことはできるが、放電エネルギーの増大に比例した紫外線の増大は期待できず、例えば本確認事例における標準条件の2倍の放電エネルギーを消費すると仮定した場合、一度に2倍の放電エネルギーを消費して標準条件の1.87倍の紫外線量を得る第3条件の発光動作より、標準条件の発光動作を2回実施して2倍の紫外線量を得る方が、結果として多くの紫外線量を得られることになる。   Here, when the above measurement results are viewed from the viewpoint of obtaining ultraviolet rays necessary and useful for sterilization in a wavelength range of 200 to 300 nm in combination with the confirmation results described in Table 1 above and the schematic graph shown in FIG. When the discharge energy is increased, the ultraviolet rays can be increased in absolute value, but the increase in the ultraviolet rays in proportion to the increase in the discharge energy cannot be expected. For example, the discharge energy is twice as large as the standard condition in this confirmation example. Is consumed, the light emission operation under the standard condition is performed twice from the light emission operation under the third condition, in which twice the discharge energy is consumed at a time and the amount of ultraviolet light is 1.87 times the standard condition. Obtaining twice the amount of ultraviolet light results in obtaining a larger amount of ultraviolet light.

すなわち、発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達した時点までの少ない放電エネルギーの発光動作を複数回行う方が、ピーク値近傍を越える大きな放電エネルギーによる発光動作を1回行う場合に比して、波長範囲200〜300nmの殺菌等に必要・有益な紫外線を得るためには有効となる。換言すると、発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達するまでの発光動作は紫外線発生効率を向上できていることに他ならない。   In other words, performing the light emission operation with a small discharge energy a plurality of times until the light emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value is performed more than performing the light emission operation with the large discharge energy exceeding the vicinity of the peak once. Therefore, it is effective for obtaining ultraviolet rays necessary and useful for sterilization in a wavelength range of 200 to 300 nm. In other words, the light emission operation until the light emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value is nothing but improvement in the ultraviolet ray generation efficiency.

なお、繰り返しになるが、紫外線殺菌装置への適用は、殺菌作用への寄与を考えると紫外線量の絶対値も考慮する必要があることはもちろんであり、よって本発明においては、紫外線量の絶対値を考慮しつつ発光波形がピーク値を含むピーク値近傍で遮断した波形となるようにキセノン閃光放電管の発光動作を制御していることは言うまでも無い。   It should be noted that it is needless to say that the application to the ultraviolet sterilizer needs to consider the absolute value of the amount of ultraviolet rays in consideration of the contribution to the sterilization action. Needless to say, the light emission operation of the xenon flash discharge tube is controlled so that the light emission waveform becomes a waveform cut off near the peak value including the peak value while taking the value into consideration.

以下、本発明に係る紫外線殺菌装置1の第1の実施形態の動作について述べる。   Hereinafter, the operation of the first embodiment of the ultraviolet sterilizer 1 according to the present invention will be described.

図2に示したように、紫外線殺菌装置1が殺菌を行うべくステップ201にて起動されると、装置1はまずステップ202にて内部カウンタをリセットし、次にステップ203にて充電回路2によるコンデンサー3の充電を開始し、ステップ204にてその充電が完了するとステップ205にて制御手段7からスイッチ手段6のオン信号を出力する。   As shown in FIG. 2, when the ultraviolet sterilizer 1 is started in step 201 to perform sterilization, the apparatus 1 first resets an internal counter in step 202, and then resets the internal counter in step 203 by the charging circuit 2. The charging of the capacitor 3 is started, and when the charging is completed in step 204, the control unit 7 outputs an ON signal of the switch unit 6 in step 205.

オン信号が出力されるとスイッチ手段6はオン動作を行い、これによりトリガー回路5も動作を開始し、キセノン閃光放電管4は上記コンデンサー3の充電電荷を消費して発光を開始することになる。なお、上記オン信号出力時、制御手段7は同時に内蔵するタイマーをオンして計時をスタートさせている。   When the ON signal is output, the switch means 6 performs an ON operation, whereby the trigger circuit 5 also starts operating, and the xenon flash discharge tube 4 consumes the charge of the capacitor 3 and starts emitting light. . At the time of the output of the ON signal, the control means 7 simultaneously turns on a built-in timer to start time measurement.

キセノン閃光放電管4の発光は、制御手段7の受光素子7aにて受光され、その受光出力が波形検出手段7bに入力されることになる。   The light emitted from the xenon flash discharge tube 4 is received by the light receiving element 7a of the control means 7, and the received light output is input to the waveform detection means 7b.

波形検出手段7bは、例えばキセノン閃光放電管4の発光動作中、受光素子7aの受光出力をステップ206にてAD変換し、さらにそのAD変換値が最大値を含む近傍値に達したか否かをステップ207にて判定、その判定結果を発光時間設定手段7cに出力する。   For example, during the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4, the waveform detecting means 7b AD-converts the light-receiving output of the light-receiving element 7a in step 206, and determines whether or not the AD-converted value has reached a nearby value including the maximum value. Is determined in step 207, and the determination result is output to the light emission time setting means 7c.

ここで、上記AD変換値が最大値を含む近傍値と判定されなかった場合、フローは再度AD変換を行うべく、ステップ209にて実行済のAD変換回数の内部カウンタによる計数を行い、次にステップ210にてその計数結果と先のAD変換値が確実にMax値を含む近傍値を越えるまでの時間に基づいてあらかじめ設定してある所定回数との比較判定を実施し、もちろん係る場合は所定回数に達していないことからフローはAD変換(ステップ206)に戻り、再度のAD変換を含む上述した動作を行うことになる。   If the A / D conversion value is not determined to be a neighborhood value including the maximum value, the flow counts the number of executed A / D conversions by the internal counter in step 209 in order to perform the A / D conversion again. In step 210, a comparison is made with a predetermined number of times set in advance based on the time until the count result and the preceding A / D conversion value surely exceed the nearby value including the Max value. Since the number of times has not been reached, the flow returns to AD conversion (step 206), and the above-described operation including AD conversion is performed again.

上記AD変換値が最大値を含む近傍値と判定された場合、フローは先のステップ205でスタートしていた計時を停止し、その計時時間を、次回以降のキセノン閃光放電管4の発光時間Tとしてステップ208にて設定する。具体的には、上記計時時間信号を発光時間設定手段7cに出力し、発光時間設定手段7cは上記計時時間信号を受けてスイッチ手段6にオフ信号を出力する時点を設定し、先のオン信号の出力から上記オフ信号を出力するまでの時間を次回以降のキセノン閃光放電管4の発光時間Tとして設定する。   If it is determined that the AD conversion value is a near value including the maximum value, the flow stops the time measurement started in step 205, and the time measurement is changed to the emission time T of the xenon flash discharge tube 4 from the next time. Is set in step 208. Specifically, it outputs the clock time signal to the light emission time setting means 7c, and the light emission time setting means 7c receives the clock time signal and sets a point in time at which the off signal is output to the switch means 6; Is set as the emission time T of the xenon flash discharge tube 4 from the next time until the off signal is output.

その後フローは先のステップ209,210を経て、先のAD変換回数が所定回数に達した時点でフロー211に示したように発光時間設定手段7cよりオフ信号を出力し、キセノン閃光放電管4の発光を停止する。なお、係る動作中、先のAD変換値は最大値を含む近傍値より低下していることは言うまでも無く、よってフローは上記ステップ208を介することなく実行されることになる。   Thereafter, the flow passes through the previous steps 209 and 210, and when the number of AD conversions reaches the predetermined number, an off signal is output from the light emission time setting means 7c as shown in the flow 211, and the xenon flash discharge tube 4 Stops emitting light. During this operation, it goes without saying that the preceding A / D conversion value is lower than the neighboring value including the maximum value, so that the flow is executed without going through the step 208.

装置1は、次いでキセノン閃光放電管4の次回の発光、すなわち本来の殺菌動作を開始するためにコンデンサー3の充電をステップ212にて再度開始し、このコンデンサー3の充電がステップ213にて完了すると制御手段7よりステップ214にてスイッチ手段6のオン信号を出力してスイッチ手段6をオンし、これによりトリガー回路5を動作させてキセノン閃光放電管4を発光させることになる。   Next, the apparatus 1 restarts charging of the condenser 3 at step 212 to start the next light emission of the xenon flash discharge tube 4, that is, the original sterilization operation, and when the charging of the condenser 3 is completed at step 213. At step 214, the control means 7 outputs an ON signal of the switch means 6 to turn on the switch means 6, thereby operating the trigger circuit 5 to cause the xenon flash discharge tube 4 to emit light.

発光を開始したキセノン閃光放電管4は、先のステップ208にて設定した発光時間Tの経過がステップ215にて確認されることで制御手段7が出力するスイッチ手段6のオフ信号によりステップ216にてその発光を停止する。   The xenon flash tube 4 that has started emitting light receives the off signal of the switch means 6 output from the control means 7 when the elapse of the light emission time T set in the previous step 208 is confirmed in step 215, and proceeds to step 216. To stop the light emission.

したがって、上述したキセノン閃光放電管4の発光動作について見てみると、図3に概略波形図を示したように、発光波形がピーク値を含む近傍値に到達した時点である先の発光時間Tが経過した時点で遮断された実線で示した波形となる発光動作となる。すなわち、図3において、一部破線で示したコンデンサー3の充電エネルギーを殆ど全てを消費する発光動作時の発光波形とは大きく異なる発光波形となることは詳述するまでもない。なお、発光波形がピーク値を含む近傍値に到達した発光時間Tが経過した時点で遮断された上記の発光動作は、キセノン閃光放電管4に流れるいわゆる管電流がピーク値を含む近傍値にて遮断された発光動作ということもできる。   Therefore, looking at the light emission operation of the above-described xenon flash discharge tube 4, as shown in the schematic waveform diagram in FIG. 3, the previous light emission time T when the light emission waveform reaches the vicinity value including the peak value is obtained. When the time elapses, the light emission operation becomes the interrupted waveform shown by the solid line. That is, in FIG. 3, it is needless to say that the light emission waveform is significantly different from the light emission waveform during the light emission operation in which almost all of the charging energy of the capacitor 3 is consumed, which is partially indicated by the broken line. Note that the above-described light emission operation, which is interrupted when the light emission time T when the light emission waveform reaches the vicinity value including the peak value, elapses when the so-called tube current flowing through the xenon flash discharge tube 4 has the vicinity value including the peak value. It can also be referred to as a blocked light emitting operation.

キセノン閃光放電管4の発光動作が上記発光時間Tの経過にて停止すると、フローは次にステップ217にて内部カウンタによるキセノン閃光放電管4の発光動作回数を計数し、次いでステップ218にてその計数結果と規定発光回数、すなわち殺菌対象を十分に殺菌することができる発光回数との比較判定を実施し、もちろん係る場合は殺菌動作としては1回目の発光であり上記規定発光回数に達していないことからフローはステップ212に戻り、コンデンサー3の充電から上述した動作が再度実施され、以降、係る動作は、ステップ217での計数結果が上記規定発光回数を越えるまで継続されることになる。   If the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4 is stopped after the elapse of the light emission time T, the flow then counts the number of light emission operations of the xenon flash discharge tube 4 by the internal counter in step 217, and then in step 218. A comparison is made between the counting result and the specified number of times of light emission, that is, the number of times of light emission that can sufficiently sterilize the sterilization target, and in such a case, the sterilization operation is the first light emission and the number of times of specified light emission has not been reached. Therefore, the flow returns to step 212, and the above-described operation is performed again from the charging of the capacitor 3. Thereafter, the operation is continued until the count result in step 217 exceeds the specified number of times of light emission.

発光波形がピーク値を含むピーク値近傍にて遮断された波形となる上述したキセノン閃光放電管4の発光動作回数が先の規定発光回数に到達すると、フローはステップ218にてその到達を判定してステップ219に進み、これにより今回の殺菌動作を終了する。   When the number of times of the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4 described above, in which the light emission waveform becomes a waveform cut off near the peak value including the peak value, reaches the above-mentioned specified number of light emission, the flow judges the arrival in step 218. To step 219, thereby ending the current sterilization operation.

ここで、上述したステップ212以降の殺菌動作時におけるコンデンサー3の充放電動作について、図4に示した充電電圧イメージ図を参照して見てみる。   Here, the charging / discharging operation of the capacitor 3 during the sterilization operation after step 212 described above will be described with reference to a charge voltage image diagram shown in FIG.

コンデンサー3は、ステップ212の時点である時点t0より充電が開始され、その充電電圧は図4に示したように徐々に上昇してゆくことになる。   The charging of the capacitor 3 is started at time t0, which is the time of step 212, and the charging voltage is gradually increased as shown in FIG.

コンデンサー3の充電電圧値が上昇して時点t1にて充電完了電圧値Vmaxに到達して充電が完了(ステップ213)すると、ステップ214にてオン信号が出力され、その充電電荷がキセノン閃光放電管4を介して放電されることになり、キセノン閃光放電管4は発光を開始し、もちろん同時にコンデンサー3の充電電圧は急峻に下降することになる。   When the charging voltage value of the capacitor 3 rises and reaches the charging completion voltage value Vmax at the time point t1 and charging is completed (step 213), an on signal is output in step 214, and the charged charge is transferred to the xenon flash discharge tube. 4, the xenon flash discharge tube 4 starts to emit light, and at the same time, the charging voltage of the capacitor 3 drops sharply.

キセノン閃光放電管4の発光動作でもある上記放電動作は、先の発光時間Tが経過した時点t2にて出力されるオフ信号にて停止され、すなわちキセノン閃光放電管4の発光動作が停止すると同時にコンデンサー3の充電電圧の下降も停止することになる。さらに今回の発光動作の累計発光回数が先の規定発光回数に達していない場合、ステップ218での判定を経て再度充電が開始(ステップ212)されることになりコンデンサー3の充電電圧は図4中の時点t2以降に示したように再び上昇していくことになる。   The discharge operation, which is also the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4, is stopped by the off signal output at time t2 when the previous light emission time T has elapsed, that is, at the same time as the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4 stops. The drop of the charging voltage of the capacitor 3 also stops. Further, when the total number of times of light emission of the current light emitting operation does not reach the above-mentioned specified number of times of light emission, the charging is started again after the determination in step 218 (step 212), and the charging voltage of the capacitor 3 is shown in FIG. Will rise again as shown after time t2.

以降、時点t3にて充電が完了するとオン信号によりキセノン閃光放電管4の発光動作が再度行われることからコンデンサー3の充電電圧は先の発光時間Tが経過するまで再度急峻に下降し、一方当該発光動作を加えた累積発光回数が規定発光回数に達していない場合、再びステップ212の充電動作から上述したような動作が繰返されることになる。   Thereafter, when the charging is completed at the time point t3, the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4 is performed again by the ON signal. Therefore, the charging voltage of the capacitor 3 drops sharply again until the previous light emission time T elapses. If the cumulative number of times of light emission including the light emitting operation has not reached the prescribed number of times of light emission, the above-described operation is repeated from the charging operation in step 212 again.

すなわち図4の時点t3以降に示したようにコンデンサー3は、キセノン閃光放電管4の発光時間Tの発光動作に基づき上述したような充電電圧の上昇と下降とからなるいわゆる充放電動作を繰返し行うことになる。   That is, as shown after the time point t3 in FIG. 4, the capacitor 3 repeatedly performs the so-called charge / discharge operation including the rise and fall of the charging voltage based on the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4 during the light emission time T. Will be.

ここで、上記充放電動作の繰返し時におけるコンデンサー3の充電電圧について図4を参照してあらためて見てみると、先の発光動作は管電流値がピーク値を含むピーク値近傍に到達した時点で遮断される発光動作でありコンデンサー3の充電電荷を全て放出する発光動作とは異なることから1回の発光動作にて消費するエネルギー量は少なく、したがって1回の発光動作で下降する電圧は充電完了電圧値Vmaxから発光が停止する電圧値Vsまでと小さくなる。   Here, the charge voltage of the capacitor 3 during the repetition of the charge / discharge operation is re-examined with reference to FIG. 4, and the light emission operation is performed when the tube current value approaches the peak value including the peak value. Since the light emitting operation is cut off and is different from the light emitting operation in which all the charge stored in the capacitor 3 is released, the amount of energy consumed in one light emitting operation is small. Therefore, the voltage that decreases in one light emitting operation is completely charged. It decreases from the voltage value Vmax to the voltage value Vs at which light emission stops.

この結果、次回の発光動作のための充電動作はこの電圧値Vsから開始されることになり、当然のことながら充電完了電圧値Vmaxに到達するまでの図4中にTbで示した上記繰返し発光動作中のいわゆる充電時間は、充電電荷を全て放出した時点t0から充電完了する時点t1までの充電時間Taより短くできることになり、殺菌動作である先の繰返し発光動作間隔を短くできることになる。   As a result, the charging operation for the next light emission operation is started from this voltage value Vs. Naturally, the repetitive light emission indicated by Tb in FIG. 4 until reaching the charge completion voltage value Vmax is reached. The so-called charging time during the operation can be made shorter than the charging time Ta from the time point t0 when all the charge has been released to the time point t1 when the charging is completed, and the interval of the preceding repeated light emission operation, which is the sterilization operation, can be shortened.

以上述べたように、本発明に係る紫外線殺菌装置1の第1実施形態によれば、キセノン閃光放電管の発光時間は、その発光波形がピーク値を含む近傍に到達した時点で終了するように設定されることからキセノン閃光放電管の発光動作において紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率を高めることができ、これにより紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくでき、よって次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができることになる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の紫外線殺菌装置に係る第2の実施形態について、図7を参照しつつ説明する。
As described above, according to the first embodiment of the ultraviolet sterilizer 1 according to the present invention, the light emission time of the xenon flash discharge tube is set to end when the light emission waveform reaches the vicinity including the peak value. The setting makes it possible to increase the use efficiency of the charge electric energy of the condenser with respect to the ultraviolet light in the light emission operation of the xenon flash discharge tube, thereby making it possible to reduce the amount of energy used to generate the ultraviolet light, and thus for the next light emission. In addition, the charging time for the energy required for the power supply can be shortened, the repetitive light emission operation interval can be shortened, and the charge / discharge energy of the capacitor can be reduced to improve the durability performance of the capacitor.
(Second embodiment)
Next, a second embodiment according to the ultraviolet sterilizer of the present invention will be described with reference to FIG.

図7は、本発明に係る第2の実施形態の紫外線殺菌装置8を示す概略ブロック図であり、本第2の実施形態の紫外線殺菌装置8は、図示したように、先の第1の実施形態の紫外線殺菌装置1とは異なる制御手段9を備えている。   FIG. 7 is a schematic block diagram showing an ultraviolet sterilizer 8 according to the second embodiment of the present invention. As shown, the ultraviolet sterilizer 8 according to the second embodiment, as shown in FIG. It has a control means 9 different from the ultraviolet sterilizer 1 of the embodiment.

すなわち、本第2の実施形態の紫外線殺菌装置8の制御手段9は、第1の実施形態の制御手段7と同様、スイッチ手段6のオン・オフ動作を制御する手段であり、スイッチ手段6をオン動作させるオン信号を出力すると共に発光波形のピーク値を含むピーク値近傍にてスイッチ手段6をオフ動作させるオフ信号を出力することによりキセノン閃光放電管4の発光波形をピーク値近傍で遮断された発光波形となるように制御し、かつオン・オフ動作を少なくとも図示していない殺菌対象物品の十分な殺菌に必要となる紫外線量を得ることができる規定回数行うように制御する手段である。   That is, the control means 9 of the ultraviolet sterilizer 8 of the second embodiment controls the on / off operation of the switch means 6 like the control means 7 of the first embodiment. The emission signal of the xenon flash discharge tube 4 is cut off near the peak value by outputting an ON signal for turning ON and outputting an OFF signal for turning OFF the switch means 6 near the peak value including the peak value of the emission waveform. This is a means for controlling the light emission waveform so as to have a predetermined number of times so as to obtain an amount of ultraviolet light necessary for sufficient sterilization of an article (not shown) to be sterilized at least.

しかしながら、図7からも明らかなように、図1に示した第1の実施形態において備えていた受光素子7a、波形検出手段7b等を備えておらず、このため、図2のステップ201からステップ211にて説明したキセノン閃光放電管4の発光動作による発光時間Tの設定動作を行うことはなく、本第2の実施形態においては、上記発光時間情報は、例えば装置8の製造工程において発光時間記憶手段9Aの入力端子9Xを介して供給され、これにより発光時間記憶手段9Aにてあらかじめ上記発光時間Tが設定されることになる。   However, as is apparent from FIG. 7, the light receiving element 7a, the waveform detecting means 7b, and the like provided in the first embodiment shown in FIG. 1 are not provided. The operation of setting the light emission time T by the light emission operation of the xenon flash discharge tube 4 described in 211 is not performed, and in the second embodiment, the light emission time information is used, for example, in the manufacturing process of the device 8. The light emission time T is supplied through the input terminal 9X of the storage means 9A, whereby the light emission time T is previously set in the light emission time storage means 9A.

換言すれば、本第2の実施形態に係る紫外線殺菌装置8は、スイッチ手段6の動作を制御する発光時間記憶手段9Aによる発光時間Tの設定を、動作開始後にキセノン閃光放電管の発光動作を行うことなくあらかじめ行うようにする点で第1の実施形態と相違する。   In other words, the ultraviolet sterilizer 8 according to the second embodiment sets the light emission time T by the light emission time storage means 9A that controls the operation of the switch means 6, and controls the light emission operation of the xenon flash discharge tube after the operation starts. This is different from the first embodiment in that the process is performed in advance without performing the process.

この構成によれば、キセノン閃光放電管4の発光時間Tは、あらかじめその発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達した時点で終了するように設定されることから、キセノン閃光放電管4の発光動作において、紫外線に対するコンデンサーの充電電荷エネルギーの利用効率を高めることができ、これにより先に述べた第1の実施形態と同様、紫外線を発生させるために使用するエネルギー量を小さくでき、よって次回発光のために必要となるエネルギー量の充電時間を短縮でき、繰返し発光動作間隔を短くできると共に、コンデンサーの充放電エネルギー量を小さくしてコンデンサーの耐久性能を向上させることができたキセノン閃光放電管を用いた紫外線殺菌装置を提供することができる。   According to this configuration, the light emission time T of the xenon flash discharge tube 4 is set in advance so as to end when the light emission waveform reaches the vicinity of the peak value including the peak value. In the light emitting operation, the use efficiency of the charge electric energy of the capacitor with respect to the ultraviolet rays can be increased, and thus, similarly to the first embodiment described above, the amount of energy used to generate the ultraviolet rays can be reduced, and thus the next time. A xenon flash discharge tube that can shorten the charging time of the amount of energy required for light emission, shorten the interval between repeated light emission operations, and reduce the amount of charge and discharge energy of the capacitor to improve the durability of the capacitor Can be provided.

なお、本発明に係る殺菌装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。   Note that the sterilizing apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. It goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、閃光放電管を用いて殺菌対象に対して紫外線を照射する紫外線殺菌装置に有効に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used for an ultraviolet sterilizer that irradiates an ultraviolet ray to a sterilization target using a flash discharge tube.

1 紫外線殺菌装置
2 充電回路
3 コンデンサー
4 キセノン閃光放電管
5 トリガー回路
5a トリガーコンデンサ
5b トリガーコイル
6 スイッチ手段
7 制御手段
7a 受光素子
7b 波形検出手段
7c 発光時間設定手段
8 紫外線殺菌装置
9 制御手段
9A 発光時間記憶手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultraviolet sterilizer 2 Charging circuit 3 Capacitor 4 Xenon flash discharge tube 5 Trigger circuit 5a Trigger capacitor 5b Trigger coil 6 Switching means 7 Control means 7a Light receiving element 7b Waveform detecting means 7c Emission time setting means 8 Ultraviolet sterilizer 9 Control means 9A Light emission Time storage means

Claims (3)

コンデンサーの充電電荷を消費して発光するキセノン閃光放電管を光源とし、このキセノン閃光放電管から射出される紫外線領域の射出光にて対象物品の殺菌を行う紫外線殺菌装置であって、前記コンデンサーに前記キセノン閃光放電管が消費する電荷を充電する充電回路と、前記コンデンサーの前記キセノン閃光放電管を介しての前記充電電荷の放電ループ内に設けられ、オン・オフ動作することにより前記キセノン閃光放電管への前記充電電荷の供給状態を制御して前記キセノン閃光放電管の発光動作を制御するスイッチ手段と、前記スイッチ手段のオン時に動作することにより前記キセノン閃光放電管を励起して発光動作を開始させるトリガー回路と、前記スイッチ手段の前記オン・オフ動作を制御する手段であって、前記スイッチ手段をオン動作させるオン信号を出力すると共に発光波形のピーク値を含むピーク値近傍にて前記スイッチ手段をオフ動作させるオフ信号を出力し、かつ前記オン・オフ動作を少なくとも前記対象物品の十分な殺菌に必要となる紫外線量を得ることができる規定発光回数行うように制御する制御手段とを備え、前記キセノン閃光放電管の発光波形を前記ピーク値近傍で遮断された発光波形となるように制御することを特徴とする紫外線殺菌装置。 A xenon flash discharge tube that emits light by consuming the charged charge of the condenser is a light source, and is an ultraviolet sterilization device that sterilizes a target article with emission light in an ultraviolet region emitted from the xenon flash discharge tube. A charging circuit for charging the electric charge consumed by the xenon flash discharge tube, and a charging circuit provided in a discharge loop of the charged electric charge via the xenon flash discharge tube of the condenser, and performing the on / off operation to perform the xenon flash discharge. Switch means for controlling the state of supply of the charged charges to the tube to control the light emission operation of the xenon flash discharge tube; and operating when the switch means is turned on to excite the xenon flash discharge tube to emit light. A trigger circuit for starting, and means for controlling the on / off operation of the switch means, wherein the switch means And an off signal for turning off the switch means near the peak value including the peak value of the light emission waveform, and performing the on / off operation at least sufficiently sterilizing the target article. And control means for performing a specified number of times of light emission capable of obtaining a necessary amount of ultraviolet light for controlling the light emission waveform of the xenon flash discharge tube to be a light emission waveform cut off near the peak value. An ultraviolet sterilizer characterized by the above-mentioned. 前記制御手段は、前記キセノン閃光放電管の前記射出光を受光する受光素子を含み、該受光素子の受光出力を用いて前記キセノン閃光放電管の発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達したことを検出してピーク到達情報を形成する波形検出手段と、前記ピーク到達情報にて前記オフ信号を形成することにより前記キセノン閃光放電管の発光開始から前記ピーク到達情報が形成されるまでの時間を、以降の前記キセノン閃光放電管の発光時間として設定する発光時間設定手段とを備えてなる請求項1に記載の紫外線殺菌装置。 The control means includes a light receiving element for receiving the emitted light of the xenon flash discharge tube, and the light emission waveform of the xenon flash discharge tube reaches near a peak value including a peak value using a light receiving output of the light receiving element. Waveform detection means for detecting the fact that the peak reaching information is formed, and the time from the start of light emission of the xenon flash discharge tube to the formation of the peak reaching information by forming the off signal based on the peak reaching information. The ultraviolet sterilization apparatus according to claim 1, further comprising: a light emission time setting means for setting the following as a light emission time of the xenon flash discharge tube. 前記制御手段は、前記キセノン閃光放電管の発光開始からその発光波形がピーク値を含むピーク値近傍に到達するまでの時間をあらかじめ測定して設定される発光時間情報が入力され、前記発光時間情報に基づいて前記キセノン閃光放電管の発光動作を制御するオン・オフ信号を出力する発光時間記憶手段を備えてなる請求項1に記載の紫外線殺菌装置。 The control means receives luminescence time information which is set by measuring in advance the time from the start of luminescence of the xenon flash discharge tube until the luminescence waveform reaches the vicinity of a peak value including a peak value, and the luminescence time information is input. 2. The ultraviolet sterilizer according to claim 1, further comprising: a light emission time storage unit that outputs an on / off signal for controlling a light emission operation of the xenon flash discharge tube based on the condition.
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