JP7315899B2 - 紫外線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

従来、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。また、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。このため、従来、低圧水銀ランプからの紫外線を照射して殺菌を行う技術が広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、波長２５４ｎｍ近傍の光は、人体に照射されると悪影響を及ぼすおそれがある。下記特許文献２には、医療現場において波長２０７ｎｍ以上、２２０ｎｍ以下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。

特開２０１１－０４８９６８号公報 特許第６０２５７５６号公報

しかし、上記特許文献２は、波長２０７ｎｍ以上、２２０ｎｍ以下の紫外線が医療現場における殺菌処理に利用可能であることを言及するのみであり、非医療現場において一般消費者や他業種の従業員が汎用的に殺菌処理を行うことについては想定されていない。例えば、自宅の居間、トイレ、台所、浴室、会議室、ホテルの客室などの空間殺菌の用途に、上記波長帯の紫外線を利用することを想定した場合、この紫外線を発する光源が一般消費者や一般企業の従業員が目にする場所に設置される可能性が高い。従って、このような紫外線光源としては、人体への影響が充分に抑制された光源であることが要求される。

本発明は、上記の課題に鑑み、人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明に係る紫外線照射装置は、
少なくとも１つの面に光取り出し面が形成された、閉塞空間としてのランプハウスと、
前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための電極と、
前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
前記ランプハウスの内側又は前記ランプハウスの壁面の測定対象箇所における温度を測定して、当該温度に係る情報を含む測定情報を出力する温度センサと、
前記温度センサから送られた前記測定情報に基づき、前記測定対象箇所における温度が、基準温度域よりも低いかどうかを検知する制御部とを備えたことを特徴とする。

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、ＫｒＢｒ、ＡｒＦを含む発光ガスが封入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（主たるピーク波長）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、光学フィルタが「紫外線を実質的に透過する」とは、光学フィルタを透過した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して６０％以上であることを意味する。また、本明細書において、「紫外線を実質的に透過しない」とは、光学フィルタを透過した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して２０％未満であることを意味する。

なお、光学フィルタは、波長２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射するものとしても構わない。ここで、本明細書において、「紫外線を実質的に反射する」とは、光学フィルタを反射した紫外線の強度が、光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して８０％以上であることを意味する。

なお、光学フィルタに対して入射される紫外線の入射角に応じて、光学フィルタにおける紫外線の透過率や反射率が変化する場合が想定される。ここで、エキシマランプから出射される紫外線は、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く、発散角が０°から離れるに連れて強度が低下する。このため、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して６０％以上の透過率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に透過するものとして取り扱って構わない。同様に、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して２０％未満の透過率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に透過しないものとして取り扱って構わない。同様に、入射角が２０°以内で光学フィルタに入射された紫外線の強度に対して８０％以上の反射率を示す光学フィルタは、前記紫外線を実質的に反射するものとして取り扱って構わない。

主たる発光波長が第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプにおいても、極めて小さい強度ではあるが、人体に影響を及ぼすおそれのある波長帯（波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下）の紫外線が出射され得る。図１は、発光ガスにＫｒＣｌを含んでなるエキシマランプ（主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍）の発光スペクトルの一例を示す図面である。

図１によれば、ごくわずかながら２４０ｎｍ以上の波長帯においても、光出力が確認される。なお、発光ガスとしてＫｒＣｌを含むエキシマランプに限らず、発光ガスとしてＫｒＢｒを含むエキシマランプ（主たるピーク波長が２０７ｎｍ）や、発光ガスとしてＡｒＦを含むエキシマランプ（主たるピーク波長が１９３ｎｍ）など、主たる発光波長が第一波長帯に属する紫外線を発する他のエキシマランプにおいても、同様に、強度としては極めて低いものの波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線が出射され得る。

前記のように、本発明に係る紫外線照射装置は、第一波長帯の紫外線を実質的に透過し、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に反射する光学フィルタが、光取り出し面に配置されている。このため、エキシマランプから出射された紫外線に含まれる、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の成分については、光学フィルタにおいて実質的に反射（又は吸収）され、紫外線照射装置の外部に取り出される量は著しく低下する。つまり、かかる光学フィルタを設けることで、（そもそも光出力の小さい波長帯の成分ではあるが）更に外部に取り出される光量が削減されるため、人体に対する影響が更に抑制される。

ところが、紫外線照射装置が殺菌対象となる空間内に設置されている間に、取り出し面側に外部要因としての物理的な衝撃が加えられる結果、光取り出し面に形成された光学フィルタが損傷したり破損するおそれがある。特に、紫外線照射装置が空間殺菌の用途に利用される場合、例えば天井面や壁面などに設置されることが想定されるところ、光学フィルタに対して損傷や破損が生じていることは、紫外線照射装置の利用者が気づかない場合があり得る。もし、光学フィルタに対して損傷や破損が生じている状態でエキシマランプが所定時間以上にわたって点灯されると、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線が、所定値以上の照射量で人体に照射されるリスクが生まれるため、好ましくない。

これに対し、本発明に係る紫外線照射装置は、ランプハウスの内側又はランプハウスの壁面の測定対象箇所における温度を測定する温度センサと、この温度センサから送られてくる測定情報に基づいて、測定対象箇所における温度が基準温度域よりも低いかどうかを検知する制御部を備えている。光取り出し面に対して損傷や破損（以下、「損傷等」という。）が生じていない場合には、ランプハウスは閉塞空間であるため、紫外線が照射されている間は、エキシマランプの発光に伴ってランプハウス内の温度は高温になる。しかし、エキシマランプの点灯中において、光取り出し面に損傷等が生じると、ランプハウスの外側の外気がランプハウス内に流入される。この結果、ランプハウス内及びランプハウスの壁面の温度が低下する。

よって、制御部において、温度センサの検出値が、ランプハウス内の空間が閉塞されている場合に実現すると想定される温度（基準温度域）よりも低い温度であるかどうかを確認することで、ランプハウス内の閉塞性が確保できているかを検知できる。これにより、光取り出し面に対する損傷等を検知できる。

なお、エキシマランプが点灯する前に（消灯中に）光取り出し面に損傷等が生じていた場合、ランプハウス内の空間が閉塞されている場合と比べて、エキシマランプの点灯を開始してからの、ランプハウス内又はランプハウスの壁面の温度の上昇速度は遅くなり、所定時間経過後の温度は低くなる。このため、制御部は、温度センサから送られてくる測定情報に基づいて、点灯を開始してから所定時間経過後に、ランプハウス内又はランプハウスの壁面の温度が、ランプハウス内の空間が閉塞されている場合に実現するであろう基準温度域よりも低いかどうかを確認することで、ランプハウス内の閉塞性が確保できているかを検知できる。これにより、光取り出し面に対して損傷等が生じていることを検知できる。

前記温度センサとしては、例えば、熱電対、サーミスタ、ＩＣ温度センサなどを採用することができる。なお、前記温度センサは、前記エキシマランプから出射される前記紫外線の照射範囲外の領域に設置されるものとするのが好適である。これにより、温度センサの長寿命化が実現できる。

前記制御部は、前記エキシマランプの点灯中において、前記測定対象箇所における温度が前記基準温度域より低いことを検知すると、前記電極に対する電圧供給を停止して前記エキシマランプを消灯する制御を行うものとしても構わない。

かかる構成によれば、光学フィルタが損傷等している場合には、自動的にエキシマランプが消灯されるため、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線が人体に照射されるリスクを更に低下できる。

前記制御部は、前記エキシマランプの点灯中において、前記測定対象箇所における温度が前記基準温度域より低いことを検知すると、警告を示す信号を出力する制御を行うものとしても構わない。

上記構成によれば、紫外線照射装置が設置されている空間と同じ空間に人間が存在していた場合には、この人間に対して光学フィルタが損傷等していることを報知できる。また、警告を示す信号を、音信号や、管理者が保有するスマートフォンなどの通信端末に対する通知信号とすることで、紫外線照射装置が設置されている空間に人間が存在しない場合であっても、離れた場所に存在する人間に対して光学フィルタが損傷等していることを報知できる。これにより、かかる信号を受けた人間は、よって、紫外線照射装置に対して消灯処理を行ったり、交換作業の手配を行うなど、必要な措置を施すことができる。

前記温度センサは、ランプハウス内の温度又はランプハウスの壁面の温度が検出可能な限りにおいて、設置位置は任意である。

一例として、前記温度センサは、前記ランプハウスの内側に設置されて前記ランプハウス内のガスの温度を検出するものとして構わない。

一例として、前記温度センサは、前記光学フィルタに接触して設置されているものとしても構わない。

一例として、前記温度センサは、前記ランプハウスの内壁面又は外壁面に接触して設置されているものとしても構わない。

また、前記紫外線照射装置が、始動補助用の光を前記エキシマランプに対して照射可能な位置に配置された始動補助光源が実装された始動補助光源基板を有し、
前記温度センサは、前記始動補助光源基板に搭載されているものとしても構わない。

また、前記電極は、前記発光管の管軸方向に離間した位置において、前記発光管の管壁に接触して設置された、一対の電極ブロックで構成され、
前記温度センサは、前記一対の電極ブロックのうち、低圧が印加される側の前記電極ブロックの壁面に設置されているものとしても構わない。

本発明によれば、人体に対して及ぼす影響の程度が抑制された、紫外線照射装置が実現される。

発光ガスにＫｒＣｌが含まれるエキシマランプの発光スペクトルの一例である。 紫外線照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。 図２から、紫外線照射装置のランプハウスの本体ケーシング部と蓋部とを分解した斜視図である。 紫外線照射装置が備える電極ブロック及びエキシマランプの構造を模式的に示す斜視図である。 図４から視点を変更した斜視図である。 電極ブロックの構造を模式的に示す斜視図である。 図４の斜視図を＋Ｚ方向に見たときの模式的な平面図である。 ランプハウスの蓋部の模式的な平面図の一例である。 紫外線照射装置の模式的な断面図である。 紫外線照射装置の機能的な構成を模式的に示すブロック図である。 正常時における、ランプハウス内の温度変化を模式的に示すグラフである。 エキシマランプの点灯中において、光取り出し面が損傷や破損した場合におけるランプハウス内の温度変化を模式的に示すグラフである。 エキシマランプの点灯中において、光取り出し面が損傷や破損した場合におけるランプハウス内の温度変化を模式的に示すグラフである。 紫外線照射装置の模式的な断面図である。 紫外線照射装置の模式的な断面図である。 紫外線照射装置の模式的な断面図である。 紫外線照射装置の模式的な断面図である。 紫外線照射装置の模式的な断面図である。 紫外線照射装置の機能的な構成を模式的に示す別のブロック図である。

本発明に係る紫外線照射装置の実施形態につき、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。

図２は、紫外線照射装置の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、図２から、紫外線照射装置１のランプハウス２の本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとを分解した斜視図である。

以下の各図では、紫外線Ｌ１の取り出し方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する平面をＹＺ平面とした、Ｘ-Ｙ-Ｚ座標系を参照して説明される。より詳細には、図３以下の図面を参照して後述されるように、エキシマランプ３の管軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。Ｘ方向が「第一方向」に対応する。

また、以下の説明では、方向を表現する際に正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。

図２及び図３に示すように、紫外線照射装置１は、一方の面に光取り出し面１０が形成されたランプハウス２を備える。ランプハウス２は、本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとを備え、本体ケーシング部２ａ内には、エキシマランプ３と、電極ブロック（１１，１２）とが収容されている。なお、本実施形態では、ランプハウス２内に４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が収容されている場合を例に挙げて説明するが（図４参照）、エキシマランプ３の本数は１本でも構わないし、２本、３本又は５本以上でも構わない。電極ブロック（１１，１２）は、給電線８と電気的に接続されており、各エキシマランプ３に対して給電するための電極を構成する。

本実施形態では、図３に示すように、ランプハウス２の一部を構成する蓋部２ｂの光取り出し面１０を構成する領域に、光学フィルタ２１が設けられている。この光学フィルタ２１の特性については、後述される。

図４及び図５は、図３からランプハウス２の一部を構成する本体ケーシング部２ａの図示を省略し、電極ブロック（１１，１２）、及びエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を抽出して図示した斜視図である。図４と図５は、見る方向が異なっている。なお、図５では、電極ブロック（１１，１２）とエキシマランプ３とを保持するための保持部材９についても図示されている。図４では、図示の都合上、保持部材９は省略されている。

また、図６は、図５から電極ブロック（１１，１２）のみを抽出して図示した斜視図である。

図３～図５に示すように、本実施形態の紫外線照射装置１は、Ｚ方向に離間して配置された４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を備える。また、それぞれのエキシマランプ３の発光管の外表面に接触するように、２つの電極ブロック（１１，１２）が配置されている。

電極ブロック（１１，１２）は、Ｙ方向に離間した位置に配置されている。図６に示す例では、電極ブロック１１は、エキシマランプ３の発光管の外表面の曲面に沿う形状を呈してエキシマランプ３が載置される載置領域１１ａを有している。電極ブロック１２についても、同様に、エキシマランプ３が載置される載置領域１２ａを有している。

電極ブロック（１１，１２）は、導電性の材料からなり、好ましくは、エキシマランプ３から出射される紫外線に対する反射性を示す材料からなる。一例として、電極ブロック（１１，１２）は、共に、Ａｌ、Ａｌ合金、ステンレスなどで構成される。

電極ブロック（１１，１２）は、いずれも各エキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）の発光管の外表面に接触しつつ、Ｚ方向に関して各エキシマランプ３に跨るように配置されている。

図７は、エキシマランプ３と、電極ブロック（１１，１２）との位置関係を模式的に示す図面であり、エキシマランプ３を＋Ｚ方向に見たときの模式的な平面図に対応する。なお、図７では、４本のエキシマランプ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）のうち、最も－Ｚ側に位置しているエキシマランプ３ａのみが図示されており、他のエキシマランプ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）の図示が省略されているが、上述したように、エキシマランプ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）についても＋Ｚ方向に並べられている。

エキシマランプ３はＹ方向を管軸方向とした発光管を有し、Ｙ方向に離間した位置において、エキシマランプ３の発光管の外表面が各電極ブロック（１１，１２）に対して接触している。エキシマランプ３の発光管には、発光ガス３Ｇが封入されている。各電極ブロック（１１，１２）の間に、給電線８（図１参照）を通じて、例えば１０ｋＨｚ～５ＭＨｚ程度の高周波の交流電圧が印加されると、エキシマランプ３の発光管を介して発光ガス３Ｇに対して前記電圧が印加される。このとき、発光ガス３Ｇ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３Ｇ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３Ｇは、エキシマ発光時に、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線Ｌ１を出射する材料からなる。一例として、発光ガス３Ｇとしては、ＫｒＣｌ、ＫｒＢｒ、ＡｒＦが含まれる。なお、前記のガス種に加えて、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。

例えば、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合には、エキシマランプ３から主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＢｒが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が２０７ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＡｒＦが含まれる場合には、エキシマランプ３からは、主たるピーク波長が１９３ｎｍ近傍の紫外線Ｌ１が出射される。発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のスペクトルについては、図１を参照して上述した通りである。

図１に示すように、発光ガス３ＧにＫｒＣｌが含まれる場合、紫外線Ｌ１のスペクトルには、ほぼ主たるピーク波長である２２２ｎｍ近傍に光出力が集中しているが、人体に対する影響が懸念される２４０ｎｍ以上の波長帯についても、ごくわずかながら光出力が認められる。このため、光取り出し面１０を構成する領域に、かかる波長帯の光成分を遮断する目的で光学フィルタ２１が設けられている。

光学フィルタ２１は、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１のうち、主たるピーク波長の近傍の波長域を透過しつつ、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しないように設計されている。例えば、エキシマランプ３の発光ガス３ＧとしてＫｒＣｌが含まれ、出射される紫外線Ｌ１の主たるピーク波長が２２２ｎｍ近傍である場合には、波長２２０ｎｍ～２２５ｎｍの波長域の紫外線を実質的に透過し、波長２４０ｎｍ以上を実質的に透過しないように設計するものとしても構わない。少なくとも、光学フィルタ２１は、１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の範囲内の少なくとも一部の波長域の紫外線を実質的に透過しつつ、２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の波長域の紫外線を実質的に透過しないように設計される。

このような光学フィルタ２１は、例えば屈折率の異なる複数の誘電体多層膜が積層されることで実現できる。ただし、本発明は、光学フィルタ２１の構成を限定するものではない。

上述したように、光学フィルタ２１は、光取り出し面１０を構成する領域に設けられている。光取り出し面１０は、ランプハウス２の一部が、紫外線Ｌ１を透過する材料（例えば石英ガラスなど）からなる窓部材によって構成されることで実現される。この窓部材に光学フィルタ２１が接触して配置されている。例えば、ガラス材料などからなる光取り出し面１０上に誘電体多層膜が蒸着されることで、光学フィルタ２１が光取り出し面１０に配置される。

本発明に係る紫外線照射装置１は、温度センサ３０を備えている（図８、図９参照）。この温度センサ３０は、光学フィルタ２１の損傷等を検知する目的で設けられている。以下、温度センサ３０について説明する。

図８は、紫外線照射装置１の一実施形態における、ランプハウス２の蓋部２ｂの模式的な平面図であって、ランプハウス２として組み立てられる際に本体ケーシング部２ａ側に位置する面を図示したものである。また、図９は、紫外線照射装置１の一実施形態を、所定のＹ座標の位置においてＸＺ平面に平行な面で切断したときの模式的な断面図である。

本実施形態では、温度センサ３０は蓋部２ｂに取り付けられている。より詳細には、温度センサ３０は光学フィルタ２１よりも外側の位置に取り付けられている。

本実施形態において、温度センサ３０はランプハウス２内のガスの温度を検出する。ランプハウス２は、本体ケーシング部２ａと蓋部２ｂとが組み合わせられ、ネジ留めなどがされることにより、閉塞空間を形成する。このため、エキシマランプ３が点灯中には、エキシマランプ３から発せられる熱により、ランプハウス２内の温度が上昇する。温度センサ３０は、このランプハウス２内の温度を検出する目的で設けられている。

図１０は、紫外線照射装置１の機能的な構成を模式的に示すブロック図である。紫外線照射装置１は、給電線８に対して電力を供給する電源３６と、電源３６を制御することでエキシマランプ３に対する点灯制御を行う制御部３５とを備える。

本実施形態の紫外線照射装置１において、制御部３５は、温度センサ３０から送られる、測定された温度情報を含む信号ｉ３０に基づき、エキシマランプ３への電力供給を停止する制御を行う。この制御内容について、図１１Ａ～図１１Ｃを参照して説明する。

図１１Ａは、光取り出し面１０が損傷等していない場合、すなわち正常時における、ランプハウス２内の温度変化を模式的に示すグラフである。時刻ｔ０においてエキシマランプ３の点灯が開始すると、エキシマランプ３の発光に伴って生じる熱により、閉塞空間で構成されたランプハウス２内のガス温度が上昇し始める。このガス温度は、ある時刻ｔａで上限値Ｐａに達し、その後は実質的に維持される。

図１１Ｂは、エキシマランプ３の点灯中において、光取り出し面１０が損傷や破損した場合におけるランプハウス２内の温度変化を模式的に示すグラフである。エキシマランプ３の発光によりランプハウス２内の温度が高温状態（温度Ｐａ）になっている場合において、ある時刻ｔｘで光取り出し面１０が損傷等すると、ランプハウス２の外側の外気がランプハウス２内に流入を開始する。温度Ｐａはおよそ７０℃～９０℃といった温度であり、少なくとも室温に比べて遥かに高温である。このため、ランプハウス２の外気がランプハウス２内に流入すると、ランプハウス２内の温度は低下を開始する。

制御部３５は、電源３６に対する制御を行うことから、エキシマランプ３が点灯中であるかどうかを検知できる。制御部３５は、例えば、検出開始基準値Ｐ１と下限閾値Ｐ２の値を記憶している。制御部３５は、エキシマランプ３の点灯中において、温度センサ３０からの信号ｉ３０に基づき、温度センサ３０によって検知された温度が検出開始基準値Ｐ１を超えたことを確認すると、この時刻以後で、検出された温度と下限閾値Ｐ２との比較を行う。そして、制御部３５は、温度センサ３０によって検知された検出された温度が下限閾値Ｐ２よりも低くなったことを検出すると（時刻ｔ２）、電源３６に対してエキシマランプ３に対する電力供給を停止する制御を行う。

この場合、下限閾値Ｐ２が「基準温度域」に対応する。なお、ここでは基準温度域として、下限閾値Ｐ２そのものの値が用いられているが、下限閾値Ｐ２を含む数℃の範囲内の幅をもって基準温度域に設定されていても構わない。

上記構成によれば、光取り出し面１０に対して損傷等が生じた場合、すなわち、光学フィルタ２１に対して損傷等が生じた場合には、自動的にエキシマランプ３が消灯される。これにより、光学フィルタ２１に対して損傷等が生じた場合であっても、エキシマランプ３から出射される紫外線Ｌ１に含まれる、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の成分が、ランプハウス２の外側に照射されることが抑制される。

エキシマランプ３は、正常時には点灯開始後にほぼ同じような温度上昇の傾向を示す。このため、温度センサ３０は、検出開始基準値Ｐ１に替えて、時間Ｔ０１に関する情報（例えば１０分）を記憶しているものとしても構わない。この場合、温度センサ３０は、エキシマランプ３の点灯が開始されてから時間Ｔ０１が経過すると、検出された温度と下限閾値Ｐ２との比較を行う。

なお、制御部３５は、下限閾値Ｐ２に替えて低下変化量閾値ｄＰに関する値を記憶しているものとしても構わない（図１１Ｃ参照）。例えば、制御部３５は、エキシマランプ３の点灯中において、温度センサ３０からの信号ｉ３０に基づき、所定の時間間隔（例えば５分ごと）で検出値の低下差分値（正の値であれば検出値が低下することを意味する。）を算出し、この差分値が低下変化量閾値ｄＰ（例えば２０℃）を上回ったことを検出すると、電源３６に対してエキシマランプ３に対する電力供給を停止する制御を行うものとしても構わない。この場合には、温度の低下速度が、前記ｄＰよりも遅い場合（温度が一定である場合を含む）に示すと想定されるランプハウス２内の温度が、「基準温度域」に対応する。

つまり、光取り出し面１０に損傷等が生じず、ランプハウス２が閉塞空間を実現している場合において示すであろう温度挙動を「基準温度域」とし、制御部３５は、この基準温度域に対応した１以上の値を比較用の閾値として保持している。制御部３５は、温度センサ３０からの信号ｉ３０に基づき、ランプハウス２内の温度が比較用の閾値よりも低温傾向にあることを検知することで、ランプハウス２内の閉塞性が確保されておらず、光学フィルタ２１に対して損傷等が生じている可能性があることを検知する。

図９に示した温度センサ３０の設置位置はあくまで一例である。紫外線照射装置１において、温度センサ３０の設置位置は、適宜選択することが可能である。以下、設置位置の例を、図１２～図１５を参照して説明する。図１２～図１５は、いずれも図９にならって図示された、紫外線照射装置１の断面図である。

〈１〉図１２に示すように、温度センサ３０は光学フィルタ２１の面上に設置されているものとしても構わない。この場合、エキシマランプ３の点灯中に光学フィルタ２１が損傷等すると、温度センサ３０の検出値が直ちに低下することが想定されるため、速い応答性が確保される。

〈２〉図１３に示すように、温度センサ３０は、ランプハウス２の内壁面であって、電極ブロック（１１，１２）の影になる箇所に配置されているものとしても構わない。これにより、エキシマランプ３（３ａ～３ｄ）から出射される紫外線Ｌ１が温度センサ３０に照射されることを防止できるため、温度センサ３０の劣化が抑制される。

〈３〉図１４に示すように、温度センサ３０は、ランプハウス２の外壁面に配置されていても構わない。この場合、図１４に示す紫外線照射装置１が備える温度センサ３０は、ランプハウス２の壁面の温度を検出する。エキシマランプ３の点灯中に光学フィルタ２１が損傷等すると、ランプハウス２の外側の外気がランプハウス２内に流入することで、ランプハウス２の壁自体の温度が低下される。よって、上記実施形態と同様に、制御部３５は、温度センサ３０の検出値が低下傾向を示すことをもって、光学フィルタ２１に対して損傷等が生じていることを検知できる。

また、図１４に示す例では、図１３に示す例と同様に、エキシマランプ３（３ａ～３ｄ）から出射された紫外線Ｌ１が温度センサ３０に対して照射されるのを防止できるため、温度センサ３０の劣化が抑制される。また、温度センサ３０がランプハウス２の外側に配置されているため、温度センサ３０の配線の取り回しが容易化される。

〈４〉図１５に示す紫外線照射装置１は、エキシマランプ３（３ａ～３ｄ）に対して始動性を高めるために、始動補助用のＬＥＤ光源が実装されたＬＥＤ光源基板４０を備える。かかる場合には、このＬＥＤ光源基板４０上に、温度センサ３０を搭載するものとしても構わない。この場合には、温度センサ３０の設置や配線の取り回しが容易化される。

なお、ここでは、始動補助用の光源がＬＥＤである場合を記載しているが、基板に実装された指導補助用の光源であれば、ＬＥＤには限定されない。例えば、ＬＤでも構わないし、有機ＥＬでも構わない。

〈５〉図１６に示す例では、温度センサ３０が電極ブロック１１の壁面に取り付けられている。この場合も、図１３に示す例と同様に、エキシマランプ３（３ａ～３ｄ）から出射された紫外線Ｌ１が温度センサ３０に対して照射されるのを防止できるため、温度センサ３０の劣化が抑制される。

なお、上述したように、紫外線照射装置１は、一対の電極ブロック（１１，１２）を備えているが、このうちの一方の電極ブロック（ここでは１１とする）は低圧側であり、他方の電極ブロック（ここでは１２とする）が高圧側となる。温度センサ３０が損傷することを防止する観点から、温度センサ３０は、低圧側の電極ブロック１１の壁面に取り付けられるのが好適である。

［別実施形態］
以下、別実施形態の態様について説明する。

〈１〉上記実施形態では、制御部３５が、温度センサ３０からの信号ｉ３０に基づいて、温度センサ３０で測定された温度が基準温度域よりも低温であることを検知すると、エキシマランプ３に対する消灯制御を行うものとして説明した。しかし、本発明は、自動的に消灯制御が行われない場合を排除しない。例えば、図１７に示すように、紫外線照射装置１が警報出力部３７を備え、制御部３５は、温度センサ３０で測定された温度が基準温度域よりも低温であることを検知すると、警報出力部３７に対して警報出力制御信号ｉ３５を出力するものとしても構わない。警報出力部３７は、この警報出力制御信号ｉ３５が入力されると、警告を示す信号を出力する。より詳細な例としては、警報出力部３７は、警報音を発する、警告用の照明灯を点灯させる、警告を示す内容が記載された情報を表示部に表示させる、又は、警告を示す内容が記載された情報を所定の端末に送信することができる。

〈２〉上述したように、エキシマランプ３は、正常時には点灯開始後にほぼ同じような温度上昇の傾向を示す。このため、制御部３５は、点灯を開始してから所定時間経過後における基準値を記憶しておき、この基準値に達していないときは、光学フィルタ２１に対して損傷や破損が生じている可能性があると判断するものとしても構わない。より詳細な一例としては、制御部３５は、図１１Ｂに示す検出開始基準値Ｐ１及び時間Ｔ０１に加えて、検出開始基準値よりも充分低い値である初期判定基準値（ここではＰ０と記載する。）に関する情報を記憶しておき、時間Ｔ０１経過後における検出値が初期判定基準値Ｐ０よりも低い場合に、エキシマランプ３に対する消灯制御を行ったり、警報出力部３７に対して警報出力制御を行うものとして構わない。

〈３〉上記実施形態における紫外線照射装置１は、エキシマランプ３（３ａ～３ｄ）が表面に載置される電極ブロック（１１，１２）を備えるものとして説明した。しかし、電極はブロック型である必要はない。例えば、エキシマランプ３の外表面に電極を構成する導電性部材が貼り付けられたものであっても構わない。

１ ：紫外線照射装置
２ ：ランプハウス
２ａ ：本体ケーシング部
２ｂ ：蓋部
３ ：エキシマランプ
３Ｇ ：発光ガス
３ａ ：エキシマランプ
８ ：給電線
９ ：保持部材
１０ ：光取り出し面
１１ ：電極ブロック
１１ａ ：載置領域
１２ ：電極ブロック
１２ａ ：載置領域
２１ ：光学フィルタ
３０ ：温度センサ
３５ ：制御部
３６ ：電源
３７ ：警報出力部
４０ ：ＬＥＤ光源基板
Ｌ１ ：紫外線

Claims (9)

1. 少なくとも１つの面に光取り出し面が形成された、閉塞空間としてのランプハウスと、
   前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
   前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための電極と、
   前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
   前記ランプハウスの内側又は前記ランプハウスの壁面の測定対象箇所における温度を測定して、当該温度に係る情報を含む測定情報を出力する温度センサと、
   前記温度センサから送られた前記測定情報に基づき、前記測定対象箇所における温度が、基準温度域よりも低いかどうかを検知する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記エキシマランプの点灯中において、前記測定対象箇所における温度が前記基準温度域より低いことを検知すると、前記電極に対する電圧供給を停止して前記エキシマランプを消灯する制御を行うことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 少なくとも１つの面に光取り出し面が形成された、閉塞空間としてのランプハウスと、
   前記ランプハウス内において前記光取り出し面に対して第一方向に離間した位置に収容され、主たる発光波長が１９０ｎｍ以上、２２５ｎｍ以下の第一波長帯に属する紫外線を発するエキシマランプと、
   前記エキシマランプの発光管に電圧を印加するための電極と、
   前記光取り出し面に配置され、前記第一波長帯の紫外線を実質的に透過する一方、波長２４０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下の紫外線を実質的に透過しない光学フィルタと、
   前記ランプハウスの内側又は前記ランプハウスの壁面の測定対象箇所における温度を測定して、当該温度に係る情報を含む測定情報を出力する温度センサと、
   前記温度センサから送られた前記測定情報に基づき、前記測定対象箇所における温度が、基準温度域よりも低いかどうかを検知する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記エキシマランプの点灯中において、前記測定対象箇所における温度が前記基準温度域より低いことを検知すると、警告を示す信号を出力する制御を行うことを特徴とする紫外線照射装置。
3. 前記温度センサは、前記ランプハウスの内側に設置されて前記ランプハウス内のガスの温度を検出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
4. 前記温度センサは、前記光学フィルタに接触して設置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
5. 前記温度センサは、前記ランプハウスの内壁面又は外壁面に接触して設置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
6. 始動補助用の光を前記エキシマランプに対して照射可能な位置に配置された始動補助光源が実装された始動補助光源基板を有し、
   前記温度センサは、前記始動補助光源基板に搭載されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
7. 前記電極は、前記発光管の管軸方向に離間した位置において、前記発光管の管壁に接触して設置された、一対の電極ブロックで構成され、
   前記温度センサは、前記一対の電極ブロックのうち、低圧が印加される側の前記電極ブロックの壁面に設置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の紫外線照射装置。
8. 前記温度センサは、前記エキシマランプから出射される前記紫外線の照射範囲外の領域に設置されることを特徴とする、請求項３～７のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。
9. 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１～８のいずれか１項に記載の紫外線照射装置。

Images