JP7401365B2 - 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。

紫外光には、殺菌能力があることから、水等の流体に紫外光を照射することで、流体を連続的に殺菌する紫外線照射装置が提案されている。このような紫外線照射装置においては、紫外線の光量を検出し、検出した光量に基づいて紫外線ＬＥＤの紫外線照射量が所望値となるように紫外線ＬＥＤの駆動量を調整するようにした装置が提案されている。例えば、照射された紫外線のうち、反射部を透過した一部の光量を測定することで、紫外線全体の光量を検出する方法（例えば、特許文献１参照。）、また、紫外線の照度、殺菌対象液の透過率及び流量を測定し、これらの測定結果に応じて紫外線の照度と殺菌対象液の流量の制御を行う方法（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。

特許第６５４９４５６号公報 特許第３９２０５０４号公報 特開２０１９－２０１８６１号公報 国際公開第２０１９／００９３４３号 特開２０１９－１８８１２８号公報

しかしながら、特許文献１の様に反射部を透過した光量を測定する方法にあっては、反射部の透過率が低く、光量を測定する方法としては検出感度が低く、Ｓ／Ｎ比が低下する。検出感度を上げる方法として反射材の透過光量を増加させることが考えられるが、そのためには、反射材の厚みを薄くする必要がある。反射材の厚みを薄くすると、反射材の反射率が低下し、流水への照射効率が低下し、殺菌性能が低下してしまう。
また、流体を殺菌する紫外線照射装置において、装置の殺菌性能に影響のある紫外線の照度、殺菌対象液の透過率や流量に基づいて光源の制御等を行う方法にあっては、特許文献２の様にこれら照度や透過率、流量を測定するための検出器をそれぞれ設ける必要があり、装置が煩雑となる。

そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、簡易な装置構成により、装置内の殺菌性能を検出する事が可能な紫外線照射装置を提供することを目的としている。

本発明の一実施形態に係る紫外線照射装置は、少なくとも一部に紫外線反射材を有し、対象物が一端側から他端側に通過する処理流路と、前記処理流路の前記一端又は前記他端の少なくとも一方に設けられ、前記処理流路を通過する前記対象物に向けて紫外光を照射する紫外線光源と、前記処理流路の、前記紫外線光源が設けられた側の端部に配置され、前記処理流路の前記紫外線反射材で反射された前記紫外光の光量を検出する第一検出器と、前記紫外線光源の発光面と前記第一検出器の受光面とを結ぶ直線上に配置される第一の紫外線遮蔽物と、を有することを特徴としている。

本発明の一態様によれば、簡易な構成で装置内の殺菌性能を検出する事ができる。

第１実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。 照射対象物の紫外線の透過率が異なる場合の、第一検出器の出力と、殺菌性能との対応の一例を示す特性図である。 第１実施形態に係る紫外線照射装置における処理流路内の照度分布を内部の透過率が異なる条件で解析した光学シミュレーション結果である。 照射対象物の紫外線の透過率が異なる場合の、第一検出器の出力と、殺菌性能との対応の一例を示す特性図である。 紫外線照射装置の比較例を示す縦断面図である。 第２実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。 第３実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。 第４実施形態に係る紫外線照射装置の構成の一例を示す縦断面図である。 第４実施形態に係る紫外線照射装置の照射部の構成の一例を示す縦断面図である。 第４実施形態に係る紫外線照射装置の管理回路の一例を示す概略構成図である。 第４実施形態に係る紫外線照射装置の目標値設定状態の動作波形の一例を示す図である。 第４実施形態に係る紫外線照射装置の目標値設定状態の動作波形の一例を示す図である。 第４実施形態に係る紫外線照射装置の目標値設定状態から動作状態に移行する際の動作波形の一例を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。
紫外線照射装置１－１は、照射対象物として流体の殺菌を行う流体殺菌装置である。
紫外線照射装置１－１は、図１に示すように、流入部２と、流出部３と、筐体４と、照射部５と、第一検出器６と、制御装置７と、遮蔽部材（第一の紫外線遮蔽物）８と、を備える。

筐体４は、側面に流入部２及び流出部３が間隔を空けて設けられている。筐体４は紫外線反射性材料で形成される。ここでいう紫外線反射性材料とは、紫外線領域における全反射率が６０〔％〕／１〔ｍｍ〕以上９９〔％〕／１〔ｍｍ〕以下となる材料である。紫外線反射性材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene ＰＴＦＥ)、シリコン樹脂、内部に０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の気泡を含む石英ガラス、内部に０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の結晶粒を含む部分結晶化石英ガラス、０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の結晶粒状のアルミナ焼結体、及び０．０５〔μｍ〕以上１０〔μｍ〕以下の結晶粒状のムライト焼結体等のうちの、少なくともいずれか一つを含む材料を挙げることができる。なお、筐体４は処理流路Ｌの壁面となる内周面の少なくとも一部に紫外線反射材が設けられていればよく、必ずしも紫外線反射性材料で形成されていなくともよい。筐体４の内部が処理流路Ｌとなり、照射対象物は、流入部２から筐体４の内部に導入され、処理流路Ｌを通って流出部３から排出される。照射対象物としては、流体に限るものではなく気体等であってもよいが、放熱性の観点から、流体が好ましく、特に、水、水溶液、水分散体等、水を含む流体が好ましい。

照射部５は、筐体４の開口端側に設けられる。照射部５は発光素子等の紫外線光源５１と、紫外線光源５１が実装された基板５２とを備える。例えば、筐体４の開口端に、石英ガラス等の紫外線透過性部材で形成される図示しない窓を挟んで、紫外線光源５１の照射面を筐体４の内部に向けて配置することにより、処理流路Ｌを通過する照射対象物に紫外光を照射する。

第一検出器６は、紫外光量を検出し、紫外光量に応じた電圧信号又は電流信号からなる検出信号を制御装置７に出力する。第一検出器６は、例えば基板５２上に設けられる。
制御装置７は、紫外線光源５１を駆動制御すると共に、第一検出器６の検出信号を受信する。また、制御装置７は、照射対象物に予め設定した光量の紫外光が照射されるように紫外線光源５１を駆動制御する。また、紫外線光源５１を一定電流で駆動し、予め設定した「検出信号の閾値」を下回った場合にアラームを発報したりすることもできる。

遮蔽部材８は、紫外線光源５１の発光面と第一検出器６の受光面とを結ぶ直線上に配置され、紫外線光源５１から第一検出器６へ直接入射される紫外光を遮蔽する。遮蔽部材８は、拡散透過率が０.５％以下の部材であればよく、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属、ＦＲ４等のＬＥＤ基板材を適用することができる。遮蔽部材８は、例えば板形状を有し、基板５２に設けられ、遮蔽部材８の先端が紫外線光源５１の先端と同等程度となるように配置される。これにより、紫外線光源５１が出射した紫外光が第一検出器６に直接入射されることを防止している。

なお、紫外線照射装置１－１は、筐体４の両端それぞれに紫外線光源５１を設け、処理流路Ｌを通過する照射対象物に対して処理流路Ｌの両端それぞれから紫外光を照射するようにしてもよい。また、紫外線照射装置１－１は、図１に示すように、照射対象物としての殺菌対象の流体を、処理流路Ｌの長手方向に沿って流し、処理流路Ｌの長手方向の一端から照射対象物に対して紫外光を照射するようにした装置であればよい。具体的には、例えば特許文献３に示すように、照射対象物を、筒体の軸方向に沿って流すようにした紫外線処理装置であってもよく、また、後述の図８に示すように、外筒と内筒とを有し、照射対象物を、外筒と内筒との間の隙間に導入し、内筒の一端側から内筒内の処理流路に導入するようにした紫外線処理装置であってもよい。

図２は、図１に示す紫外線照射装置１－１において、照射対象物の紫外光の透過率が異なる場合の、第一検出器６の出力〔ｍＶ〕と、バクテリオファージＭＳ２を指標菌として用いた菌液を３L/minの流量で装置内に流した場合の殺菌性能ＬＲＶとの対応を示したものである。横軸は第一検出器６の出力（検出器出力）、縦軸は、殺菌性能ＬＲＶである。また、図２中の記号「●」は透過率が１００％、記号「○」は透過率が９５．８％、記号「×」は透過率が８４．７％、であるときの対応を示す。図２に示すように、透過率に関係なく、第一検出器６の出力と殺菌性能ＬＲＶとの間に相関を見出すことができ、その相関関数は、ｙ＝０．００４４ｘで表すことができる。また、決定係数Ｒ^２（Ｒは相関係数）は、Ｒ^２＝０．９５７６であり、正の相関を見いだすことができる。

図３は、処理流路Ｌに拡散反射率８５％のＰＴＦＥを用い、処理流路Ｌ内部に透過率が９９％、９５％、８５％の流体が満たされた場合の処理流路Ｌ内の紫外線照度分布を示したものである。処理流路Ｌ内の流速分布が一定である場合、紫外線照射装置１－１の殺菌性能は処理流路Ｌ内の平均照度と相関があるが、図３に示すように処理流路Ｌ内部の流体の透過率が低いと、平均照度も低下し、その結果紫外線照射装置１－１の殺菌性能も低下する。第一検出器６は、処理流路Ｌ内の照度を検知しているため、第一検出器６の受光量は処理流路Ｌ内の平均照度と相関しており、図２の様に第一検出器６の出力と殺菌性能とが相関する。

図４は、図５に示すように、紫外線照射装置１－１において遮蔽部材８を設けない場合の、第一検出器６の出力〔ｍＶ〕と、バクテリオファージＭＳ２を指標菌として用いた菌液を３L/minの流量で装置内に流した場合の殺菌性能ＬＲＶとの対応を示したものである。横軸は第一検出器６の出力（検出器出力）、縦軸は、殺菌性能ＬＲＶである。また、図４中の記号「●」は透過率が１００％、記号「○」は透過率が９５．８％、記号「×」は透過率が８４．７％、であるときの対応を示す。図４から、照射対象物の透過率が同一である場合には第一検出器６の出力と殺菌性能ＬＲＶとの間に正の相関を見出すことができるが、透過率が異なる場合には、図２のような相関がとれないことがわかる。

このように、本発明の第１実施形態に係る紫外線照射装置１－１によれば、第一検出器６で検出される検出信号を利用して紫外線光源５１の発光量を調整するため、処理流路Ｌ内での紫外光の吸収率及び反射率の変化を加味した透過光量に基づき紫外線光源５１の発光量を調整することができる。その結果、紫外線照射装置１－１を稼働中に処理流路Ｌ内における紫外光の吸収特性、反射特性が変化しても所望とする殺菌性能を得ることができる。

ここで、流水に対して紫外光を照射する流体殺菌装置に適用した場合、流水の紫外光透過率や、処理流路Ｌをなす筐体材質の紫外光反射率等が装置の劣化や汚れ、流れる水の品質等によって変化する。第一実施形態に係る紫外線照射装置１－１によれば、このような時々刻々と変化する吸収率や反射率の変化に対しても追随して殺菌性能を維持することができる。また、検出量に合わせて光量を制御せず、一定電流で光源を駆動する場合においても、前記流水の紫外線透過率や反射材の反射率の変動だけでなく、光源の劣化による光量低下も検知可能であり、検出量がある閾値を下回った場合に、光源交換を促すアラームを発報することができる。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。第２実施形態に係る紫外線照射装置１－２は、第１実施形態における紫外線照射装置１－１において、第一検出器６の配置位置が異なる。第１実施形態における紫外線照射装置１－１と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
第２実施形態に係る紫外線照射装置１－２では、紫外線照射装置１－１において遮蔽部材８を設ける代りに、第一検出器６を、紫外線光源５１が実装された基板５３の、紫外線光源５１とは逆側の面に設けている。

具体的には、図６に示すように、基板５３には貫通孔５３ａが設けられている。貫通孔５３ａは、処理流路Ｌの反射材で反射した紫外光を受光可能な位置に形成される。
紫外線光源５１は照射面が貫通孔５３ａと対向するように設けられる。つまり、貫通孔５３ａには、処理流路Ｌからの反射光が入射され、貫通孔５３ａを通過した紫外光が第一検出器６に入射されるため、第一検出器６は、処理流路Ｌで反射された紫外光についてのみその光量を測定する。

このような構成とすることによって、上記第１実施形態における紫外線照射装置１－１と同等の作用効果を得ることができると共に、遮蔽部材８を設ける必要がないため、より簡単な構造で実現することができる。紫外線照射装置１－２の場合、紫外線光源５１の発光面と第一検出器６の受光面とを結ぶ直線上には、基板５３の一部が存在するため、基板５３が、紫外線光源５１から第一検出器６へ直接入射される紫外光を遮蔽する遮蔽部材としての役目を果たしている。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。第３実施形態に係る紫外線照射装置１－３は、第２実施形態に係る紫外線照射装置１－２において、さらに、光源から直接入射される紫外光の光量（直射光量）を計測する第二検出器９を設けたものである。第２実施形態における紫外線照射装置１－２と同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。

第３実施形態に係る紫外線照射装置１－３では、基板５３には、第一検出器６を設けるための貫通孔５３ａが設けられると共に、さらに、第二検出器９を設けるための貫通孔５３ｂが設けられている。
第二検出器９は、紫外線光源５１から直接入射される紫外光の光量を検出するための光量検出器である。処理流路Ｌ内に入射されない紫外光をできるだけ多く入力するため、第二検出器９は、紫外線光源５１の発光面と第二検出器９の受光面とができるだけ近接した位置に配置される。

さらに、筐体４の開口端と第二検出器９との間に、遮蔽部材（第二の紫外線遮蔽物）１０が設けられている。遮蔽部材１０は、例えば板形状を有し、基板５３側からみて第二検出器９の受光面と処理流路Ｌの端部とが重なる領域を含む部分に設けられている。遮蔽部材１０は、拡散透過率が０.５％以下の部材であればよく、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属、ＦＲ４等のＬＥＤ基板材を適用することができる。第二検出器９は、紫外線光量に応じた電圧信号又は電流信号を出力する。第二検出器９の検出信号は制御装置７に入力される。

第二検出器９は、第一検出器６と同等の性能を有する検出器であってもよく異なっていてもよい。また、第二検出器９は第一検出器６と共に紫外線光源５１の近傍に設けることができるため、図１１に示すように、第二検出器９を第一検出器６と共に紫外線光源５１が搭載された基板５３に搭載してもよく、異なる基板に搭載するようにしてもよい。
遮蔽部材１０は、第二検出器９を基板５３に取り付けたときに、処理流路Lで反射された紫外光が筐体４の端部から第二検出器９に入射されることを防止するために設けられるものである。遮蔽部材１０は、筐体４の開口部から出射される紫外光が第二検出器９に入射されることを防止できる形状であり配置位置であればよく、さらに、第一検出器６に入射される、処理流路Ｌから反射される紫外光の光量が、殺菌に十分な紫外線照射が行われているか否かを判断するために必要な光量となり得る形状及び配置位置であればよい。

制御装置７は、紫外線光源５１を駆動制御すると共に、第一検出器６の検出信号を受信する。照射対象物に予め設定した光量の紫外光が照射されるように光源を駆動制御する。また、紫外線光源５１を一定電流で駆動し、予め設定した検出信号の閾値を下回った場合にアラームを発報したりすることもできる。制御装置７は、第一検出器６の検出信号に基づき、殺菌性能が低下したと予測されるときには、第二検出器９の検出信号を利用して、殺菌性能の低下が生じた原因が、紫外線光源５１の発光量が低下したことによるものであるか否かを判定する。例えば、制御装置７は、紫外線光源５１が駆動信号に応じた光量を照射しているときに、第二検出器９で検出される光量により、紫外線光源５１の発光量が低下しているか否かを判定する。これにより、第一検出器６で検出される発光量の低下の原因が、紫外線光源５１の発光量が低下したことにより生じたものであるか否かを切り分ける。

このように、第３実施形態に係る紫外線照射装置１－３では、紫外線光源５１から直接入射される紫外線光量を第二検出器９で検出するため、第一検出器６で検出される光量の低下が、紫外線光源５１そのものの発光量の低下に起因するものであるのか否かを容易に切り分けることができ、上記第３実施形態における作用効果と同等の作用効果を得ることができると共に、さらに、殺菌性能の低下の要因を速やかに特定することができる。
また、紫外線光源５１と第一検出器６と第二検出器９とを一つの基板５３に実装することができるため、紫外線照射装置１－３全体の大幅な大型化を伴うことなく、実現することができる。

なお、図７では、紫外線光源５１と第一検出器６と第二検出器９とを一つの基板５３に実装しているが、これらを異なる基板に実装してもよい。また、図７では、第２実施形態における紫外線照射装置１－２において、第二検出器９を設け殺菌性能の低下の要因の切り分けを行う場合について説明したが、第１実施形態の紫外線照射装置１－１に適用することも可能である。

＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る紫外線照射装置の概略構成の一例を示す縦断面図である。第４実施形態に係る紫外線照射装置１－４は、第３実施形態に係る紫外線照射装置１－３における第一検出器６及び第二検出器９として、例えば特許文献４に開示されている紫外線発光装置のように、蛍光ガラス素子等からなる紫外光励起蛍光体と、紫外光励起蛍光体の発光強度を検出する光検出素子からなる光検出器とを有する蛍光検出器である光検出部７１ａ、７１ｂを用いる。光検出部７１ａ、７１ｂは、紫外光量相当値として蛍光の強度を検出し、検出された蛍光の強度と、後述の温度センサ１１５で検出した温度とに基づいて紫外線光源５１の発光状態を管理回路１１１で監視し、管理回路１１１により、紫外線光源５１の発光強度を維持しつつ、光検出部７１ａ、７１ｂに用いられる部品の劣化や他の電子部品などの後述の電子部品群１１００の劣化を抑制し長寿命化を図るように紫外線光源５１を駆動制御するようにしたものである。

図８に示すように、第４実施形態に係る紫外線照射装置１－４は、第３実施形態に係る紫外線照射装置１－３において、第一検出器６、第二検出器９に代えて、光検出部７１ａ、７１ｂを備える。また、紫外線照射装置１－４は、例えば特許文献５に開示されている紫外線照射装置のように、中空部が処理流路Ｌを形成する内筒２０１と内筒２０１を収容する外筒２０２と、内筒２０１の一端を塞ぐ蓋部２０３と、内筒２０１の他端に設けられた紫外線光源５１を含む照射部２０４と、内筒２０１の蓋部２０３側の開口端を塞ぐように設けられ、内筒２０１内に流入される流体を整流するための円盤状の整流板２０５と、を備えている。この紫外線照射装置１－４では、内筒２０１と外筒２０２との間に環状リング２０６が設けられ、内筒２０１と外筒２０２との隙間を二つの区画に区分している。そして、流入口２０７から流入された照射対象物が一方の区画２０２ａを通り、蓋部２０３と内筒２０１との間に形成される連通孔２０１ａを通って整流板２０５を介して内筒２０１内に導入される。蓋部２０３には図示しない凸部が形成され、凸部と内筒２０１の端部とが接することで、外筒２０２内における内筒２０１の位置決めを行っている。

照射対象物は処理流路Ｌを通り、内筒２０１の照射部２０４側の端部寄りに形成された連通孔２０１ｂを通って、内筒２０１と外筒２０２との間の他方の区画２０２ｂに導入され、出力口２０８から排出されるようになっている。なお、整流板２０５は必ずしも備えていなくてもよい。

図９は、照射部２０４の詳細を示した構成図であって、照射部２０４は、処理流路Ｌと紫外線光源５１とを区画する窓２１０を保持する窓部２０４ａと、紫外線光源５１及び光検出部７１ａ、７１ｂを保持する光源部２０４ｂとを備える。光検出部７１ａ、７１ｂの紫外光励起蛍光体７１ａａ、７１ｂａは、例えば球体形状を有し、入射される紫外光に励起されて蛍光を発する。光検出部７１ａ、７１ｂの光検出器７１ａｂ、７１ｂｂは、光検出素子として例えばフォトダイオード等で構成され、紫外光励起蛍光体７１ａａ、７１ｂａから発せられる蛍光を電流に変換して管理回路１１１に出力する。
光源部２０４ｂは、紫外線光源５１が実装された基板６１と、基板６１を収納する第一保持部６２と、第二保持部６３と、光検出部７１ａ、７１ｂの光検出器７１ａｂ、７１ｂｂが搭載される基板６４と、を備える。窓部２０４ａと第一保持部６２の外径は同一である。

基板６１には、中央に紫外線光源５１が配置されると共に、光検出部７１ａ用の処理流路L内で反射された紫外光を入射する貫通孔６１ａと、光検出部７１ｂの紫外光励起蛍光体７１ｂａが嵌め込まれる貫通孔６１ｂとが形成されている。貫通孔６１ａは、基板６１上の、処理流路Ｌ内で反射した紫外光は入射するが、紫外線光源５１で照射された紫外光は直接入射されない位置に形成される。
第一保持部６２は円環状であって、紫外線光源５１が実装された基板６１を格納することの可能な内径を有する。第一保持部６２の内周には、遮蔽部材６５が設けられている。
この遮蔽部材６５は、処理流路Ｌ内で反射した紫外光が貫通孔６１ｂに嵌め込まれた紫外光励起蛍光体７１ｂａに入射されることを防止可能な位置に設けられている。

第二保持部６３の第一保持部６２と対向する面には、紫外線光源５１側からみて、貫通孔６１ａと対向する位置に、光検出部７１ａの紫外光励起蛍光体７１ａａが嵌め込まれる凹部６３ａが形成され、第二保持部６３の、第一保持部６２とは逆側の面に、光検出部７１ａの光検出器７１ａｂを格納するための凹部６３ｂが形成されている。また、第二保持部６３の凹部６３ａと凹部６３ｂとの間に、紫外光励起蛍光体７１ａａと光検出器７１ａｂとの間の光路となる連通孔６３ｃが設けられている。
第二保持部６３の、紫外線光源５１側からみて、貫通孔６１ｂと対向する位置には、基板６１とは逆側の面に、光検出部７１ｂの光検出器７１ｂｂを格納すると共に光路となる凹部６３ｄが形成され、基板６１側の面には、紫外光励起蛍光体７１ｂａと光検出器７１ｂｂとの間の光路となる連通孔６３ｅが形成されている。

そして、窓部２０４ａと第一保持部６２と第二保持部６３とを、第二保持部６３側からボルトナットで固定することにより、これらを一体に固定している。この一体に固定された第二保持部６３の凹部６３ｂ及び６３ｄと、光検出器７１ａｂ及び７１ｂｂとが向かい合う状態で、基板６４を図示しないボルトナット等で第二保持部６３に固定することにより、窓部２０４ａと、第一保持部６２と、第二保持部６３と、基板６４とが、一体に固定される。さらに、外筒２０２の照射部２０４側の端部に形成されたフランジ部２０２ｃと窓部２０４ａと第一保持部６２とを、第一保持部６２側からボルトナットで固定することによって、照射部２０４を外筒２０２に固定している。

これによって、基板６１に形成された貫通孔６１ａに処理流路Ｌから反射された紫外光のみが入射されて紫外光励起蛍光体７１ａａに入射され、紫外光励起蛍光体７１ａａで発した蛍光が連通孔６３ｃを通って凹部６３ｂに入射され、蛍光の光強度が光検出器７１ａｂで検出される。また、基板６１に設けられた紫外光励起蛍光体７１ｂａには、紫外線光源５１で照射した紫外光のうち照射対象物を透過しない紫外光が入射され、処理流路Ｌからの反射光は遮蔽部材６５により遮蔽されるため紫外光励起蛍光体７１ｂａには入射されない。そして、紫外光励起蛍光体７１ｂａに入射された紫外光により、紫外光励起蛍光体７１ｂａが蛍光を発し、この発せられた蛍光が連通孔６３ｅを通って凹部６３ｄに入射され、蛍光の光強度が光検出器７１ｂｂで検出される。
紫外線照射装置１－４は、電子部品として、光検出器７１ａｂ、７１ｂｂ、管理回路１１１、温度センサ１１５を備えており、これら光検出器７１ａｂ、７１ｂｂ、管理回路１１１、温度センサ１１５が電子部品群１１００を構成している。

図１０に、管理回路１１１の回路構成の一例を示す。なお、管理回路１１１は、例えば、基板６４の、光検出器７１ａｂ、７１ｂｂが設けられた面とは逆側の面に設けられていてもよく、別体として設けられていてもよい。
図１０に示すように、管理回路１１１は、紫外線光源５１を所望の発光強度で発光するための目標値を設定する設定回路（設定部）１１１ａａ及び１１１ａｂと、紫外線光源５１を所望の発光強度に維持する自動パワー制御（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）回路（自動パワー制御部）１１１ｂとを有している。設定回路１１１ａａ及び１１１ａｂが設定する目標値は、紫外線光源５１の駆動電流の電流値である。さらに、管理回路１１１は、紫外線光源５１を駆動する発光素子駆動回路（駆動部）１１１ｃを有している。

設定回路１１１ａａは、光検出部７１ａの検出信号に基づき目標値を設定する回路であり、設定回路１１１ａｂは、光検出部７１ｂの検出信号に基づき目標値を設定する回路である。設定回路１１１ａａ及び１１１ａｂの機能構成は同一であるので、ここでは設定回路１１１ａａについて説明する。なお、設定回路１１１ａａには、光検出器７１ａｂの検出信号がＩＶ変換回路１１１４ａを介して入力され、設定回路１１１ａｂには、光検出器７１ｂｂの検出信号がＩＶ変換回路１１１４ｂを介して入力される。

設定回路１１１ａａは、光検出器７１ａｂの検出信号に基づく電圧を増幅する増幅部１１１０と、増幅部１１１０が出力する出力電圧の直流バイアスを調節するバイアス調節部１１１１と、増幅部１１１０が出力する出力電圧に含まれるオフセット電圧を調整するオフセット調節部１１１２とを有している。さらに、設定回路１１１ａａは、増幅部１１１０の出力電圧、バイアス調節部１１１１の出力電圧及びオフセット調節部１１１２の出力電圧を加算する加算部１１１３を有している。

増幅部１１１０の入力端子には、自動パワー制御回路１１１ｂに設けられた電流／電圧変換回路１１１４ａの出力端子が接続されている。増幅部１１１０の出力端子は加算部１１１３の３つの入力端子のうちの１つに接続されている。加算部１１１３の残余の端子の一方にはバイアス調節部１１１１の出力端子が接続され、加算部１１１３の残余の端子の他方にはオフセット調節部１１１２の出力端子が接続されている。加算部１１１３の出力端子は、自動パワー制御回路１１ｂに設けられたアナログ／デジタル変換部１１１５（詳細は後述）の入力端子に接続されている。バイアス調節部１１１１の入力ビット信号が入力される入力端子には、自動パワー制御回路１１１ｂに設けられたマイクロプロセッサ１１１６（詳細は後述する）の所定の出力端子が接続されている。オフセット調節部１１１２の入力ビット信号が入力される入力端子には、マイクロプロセッサ１１１６の所定の出力端子が接続されている。

増幅部１１１０は、例えばプログラマブルゲインアンプ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｉｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＰＧＡ）で構成されている。増幅部１１１０は、電流／電圧変換回路１１１４ａから入力される入力電圧を増幅して加算部１１１３に出力するようになっている。詳細は後述するが、増幅部１１１０の増幅率（ゲイン）は、紫外線光源５１を所望の発光強度で発光させるための目標駆動電流（以下、「紫外線光源５１の目標駆動電流」と略記する場合がある）の設定時及び紫外線光源５１の動作開始時に必要に応じて調整される。

バイアス調節部１１１１は、例えばデジタル／アナログ変換回路（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）で構成されている。本実施形態では、バイアス調節部１１１１は、上位８ビット用のＤＡＣと下位８ビット用のＤＡＣで構成されている。このため、バイアス調節部１１１１は、増幅部１１１０から出力される出力電圧を１６ビット相当でバイアス調節が可能になる。これにより、バイアス調節部１１１１は、処理流路Ｌからの反射光のみの光量を検出する光検出部７１ａの光検出器７１ａｂで検出される検出光の光量が小さくても十分な分解能でバイアス調節ができる。なお、バイアス調節部１１１１の入力のビット数は、１６ビットに限られず、光検出器７１ａｂで検出される検出光の光量に応じて適宜設定してもよい。詳細は後述するが、バイアス調節部１１１１の出力電圧（すなわち、入力ビット値）は、紫外線光源５１の動作開始時に必要に応じて調整される。

オフセット調節部１１１２は、例えばデジタル／アナログ変換回路（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＡＣ）で構成されている。本実施形態では、オフセット調節部１１１２は、上位８ビット用のＤＡＣと下位８ビット用のＤＡＣで構成されている。このため、オフセット調節部１１１２は、増幅部１１１０から出力される出力電圧を１６ビット相当でオフセット調節が可能になる。これにより、オフセット調節部１１１２は、光検出器７１ａｂで検出される検出光の光量が小さくても十分な分解能でオフセット調節ができる。なお、オフセット調節部１１１２の入力のビット数は、１６ビットに限られず、光検出器７１ａｂで検出される検出光の光量に応じて適宜設定してもよい。オフセット調節部１１１２は、紫外線照射装置１－４を構成する回路全体で生じるオフセット電圧を調節するために用いられる。詳細は後述するが、オフセット調節部１１１２の出力電圧（すなわち、入力ビット値）は、紫外線光源５１の目標駆動電流の設定時に必要に応じて調節される。

加算部１１１３は、増幅部１１１０の出力電圧、バイアス調節部１１１１の出力電圧及びオフセット調節部１１１２の出力電圧を加算した加算電圧を自動パワー制御回路１１１ｂに出力するように構成されている。つまり、加算部１１１３は、３入力１出力の構成を有している。加算部１１１３は、種々の回路構成を有することができる。例えば加算部１１１３は、２入力１出力のオペアンプを２個有し、一方のオペアンプでバイアス調節部１１１１の出力電圧及びオフセット調節部１１１２の出力電圧を加算し、他方のオペアンプで一方のオペアンプの出力電圧と増幅部１１１０の出力電圧を加算するように構成されていてもよい。加算部１１１３は、紫外線光源５１の目標駆動電流の設定時には、目標駆動電流で駆動された紫外線光源５１の発光強度に基づく電圧をフィードバック電圧Ｖｆｂとして最終的に出力する。また、加算部１１１３は、紫外線光源５１による殺菌対象物の殺菌動作時には、紫外線光源５１の発光強度に基づく電圧をフィードバック電圧Ｖｆｂとして出力する。

図１０に示すように、自動パワー制御回路１１１ｂは、光検出器７１ａｂの陽極に入力端子が接続された電流／電圧（以下、「ＩＶ」と称する場合がある）変換回路１１１４ａ、１１１４ｂを有している。詳細な回路構成の説明は省略するが、ＩＶ変換回路１１１４ａ、１１１４ｂは、例えば電流入力型のオペアンプを用いて構成されている。ＩＶ変換回路１１１４ａの出力端子は設定回路１１１ａａに設けられた増幅部１１１０の非反転入力端子に接続されている。ＩＶ変換回路１１１４ａは、光検出器７１ａｂから入力された電流を電圧に変換して設定回路１１１ａａの増幅部１１１０に出力するようになっている。ＩＶ変換回路１１１４ｂは、光検出器７１ｂｂから入力された電流を電圧に変換して設定回路１１１ａｂの増幅部１１１０に出力するようになっている。

自動パワー制御回路１１１ｂは、設定回路１１１ａａから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部（以下、「アナログ／デジタル」を「Ａ／Ｄ」と略記する場合がある）１１１５ａと、設定回路１１１ａｂから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部（以下、「アナログ／デジタル」を「Ａ／Ｄ」と略記する場合がある）１１１５ｂと、を有している。また、自動パワー制御回路１１１ｂは、Ａ／Ｄ変換部１１１５ａで変換されたデジタル信号に基づいて紫外線光源５１が所望の発光強度を維持しているか否かを判定するマイクロプロセッサ（判定部）１１１６を有している。さらに、自動パワー制御回路１１１ｂは、マイクロプロセッサ１１１６からの指示に基づいて発光素子駆動回路（駆動部）１１１ｃを制御するパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）信号（制御信号の一例）を生成するパルス幅変調信号生成部（生成部）１１１７を有している。なお、図１０では、マイクロプロセッサを「μＰ」と表している。また、以下、パルス幅変調を「ＰＷＭ」と略記する場合がある。詳細は後述するが、自動パワー制御回路１１１ｂは、殺菌動作時のフィードバック電圧Ｖｆｂに基づいて、紫外線光源５１が所望の発光強度で動作しているか否かを判定する。

Ａ／Ｄ変換部１１１５ａ及び１１１５ｂの出力端子はマイクロプロセッサ１１１６のビット信号が入力される所定の入力端子に接続されている。マイクロプロセッサ１１１６の所定の出力端子はＰＷＭ信号生成部１１１７の入力端子に接続されている。ＰＷＭ信号生成部１１１７の出力端子は発光素子駆動回路１１１ｃに設けられた制御部１１１８（詳細は後述）の入力端子に接続されている。

Ａ／Ｄ変換部（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）１１１５ａは、設定回路１１１ａａに設けられた加算部１１１３から入力されるアナログ信号のフィードバック電圧Ｖｆｂをデジタル信号に変換してマイクロプロセッサ１１１６に出力する。Ａ／Ｄ変換部１１１５ｂは、設定回路１１１ａｂに設けられた加算部１１１３から入力されるアナログ信号のフィードバック電圧Ｖｆｂをデジタル信号に変換してマイクロプロセッサ１１１６に出力する。

マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１の目標駆動電流の設定が完了した際にＡ／Ｄ変換部１１１５ａから入力されたデジタル信号を目標コードとして所定の記憶領域に記憶する。この目標コードは、紫外線光源５１を所望の発光強度で駆動するための駆動電流の条件となる。マイクロプロセッサ１１１６は、目標コードを記憶した後に紫外線光源５１の許容動作範囲を閾値コードとして所定の記憶領域に記憶する。マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１の許容動作範囲の上限を規定する上限閾値コード及び下限を規定する下限閾値コードを設定する。

マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１による殺菌対象物の殺菌動作時にＡ／Ｄ変換部１１１５ａから入力されるデジタル信号と目標コード及び閾値コードとを比較する。マイクロプロセッサ１１１６は、入力されたデジタル信号の値が目標コード及び閾値コードとの間に含まれる値である場合には、紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していると判定する。一方、マイクロプロセッサ１１１６は、入力されたデジタル信号の値が目標コード及び閾値コードとの間に含まれない値である場合には、紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していないと判定する。マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していると判定した場合には、ＰＷＭ信号生成部１１１７に特別な指示信号を出力しない。一方、マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していないと判定した場合には、ＰＷＭ信号生成部１１１７に駆動電流を変更することを指示する指示信号を出力する。マイクロプロセッサ１１１６は、入力されたデジタル信号の値が上限閾値コードよりも大きい場合には、駆動電流の電流量を小さくすることを指示する指示信号をＰＷＭ信号生成部１１１７に出力する。一方、マイクロプロセッサ１１１６は、入力されたデジタル信号の値が下限閾値コードよりも小さい場合には、駆動電流の電流量を大きくすることを指示する指示信号をＰＷＭ信号生成部１１１７に出力する。このように、紫外線照射装置１－４は、紫外線光源５１による殺菌対象物の殺菌動作時に紫外線光源５１の発光強度をフィードバックして紫外線光源５１が所望の発光強度を維持するように制御する。

図１０に示すように、マイクロプロセッサ１１１６には、状態識別信号Ｓｍｏｄｅが入力される。状態識別信号Ｓｍｏｄｅは、紫外線照射装置１－４の動作状態が、紫外線光源５１を前記フィードバック制御駆動するのか、紫外線光源５１を設置された一定電流で駆動するのかを識別するための信号である。マイクロプロセッサ１１１６は、状態識別信号Ｓｍｏｄｅが「０」の場合は例えば紫外線光源５１を前記フィードバック制御により駆動すると判定する。一方、マイクロプロセッサ１１１６は、状態識別信号Ｓｍｏｄｅが「１」の場合は例えば紫外線光源５１を設定電流で定電流駆動すると判定する。

つまり、マイクロプロセッサ１１１６は、状態識別信号Ｓｍｏｄｅの信号レベルに基づいて、紫外線光源５１の駆動方法を選択できる。ここで、外光が入射されたとき、光検出器７１ａｂには外光と紫外光励起蛍光体７１ａａが発する蛍光とが入射される。紫外光励起蛍光体７１ａａが発する蛍光は、外光に比較して数桁異なることから、例えば光検出器７１ａｂの出力が、光検出器７１ａｂの出力上限値を超えた場合に外光が入射したと判定することができる。このため、管理回路１１１は、殺菌対象物を殺菌可能な状態で紫外線光源５１を動作させている際に、何らかの要因により、光検出器７１ａｂに外光が入射されたと判定した場合には、紫外線光源５１の動作を停止する。管理回路１１１は、紫外線照射装置１－４が異常な使用を成された場合に、紫外線光源５１を即時停止する。これにより、紫外線照射装置１－４は、殺菌対象物を殺菌している場合に紫外線が外部に漏洩することを防止できる。

また、マイクロプロセッサ１１１６は、光検出器７１ａｂの出力が目標照射量に相当する発光量でない場合は、Ａ／Ｄ変換部１１１５ｂから入力される光検出器７１ｂｂの出力が、目標照射量に相当する発光量であるか否かを判定する。光検出器７１ｂｂの出力、すなわち、紫外線光源５１の実際の発光量が目標照射量に相当する発光量でないときには、光検出器７１ａｂの出力が目標照射量に相当する発光量とならない要因が、紫外線光源５１の発光量の低下により生じたものであると判定する。また、光検出器７１ｂｂの出力が目標照射量に相当する発光量であるときには、光検出器７１ａｂの出力が目標照射量に相当する発光量とならない要因が、処理流路Ｌ内の反射率の低下や、内部流体の透過率の変化によるものと判定し、例えば、判定結果を、図示しない表示装置等に表示する。この判定処理は、殺菌動作状態にあるときに定期的に実行するようにしてもよく、また、光検出器７１ａｂの出力と、目標照射量に相当する発光量との差が予め設定したしきい値より大きいときにのみ実行するようにしてもよい。

ＰＷＭ信号生成部１１１７は、マイクロプロセッサ１１１６から入力される指示信号に基づいてデューティ信号Ｓｄｕｔｙを発光素子駆動回路１１１ｃに出力する。ＰＷＭ信号生成部１１１７は、駆動電流を小さくすることを指示する指示信号がマイクロプロセッサ１１１６から入力された場合には、直前に出力していたデューティ信号Ｓｄｕｔｙよりもデューティ比の小さいデューティ信号Ｓｄｕｔｙを発光素子駆動回路１１１ｃに出力する。一方、ＰＷＭ信号生成部１１１７は、駆動電流を大きくすることを指示する指示信号がマイクロプロセッサ１１１６から入力された場合には、直前に出力していたデューティ信号Ｓｄｕｔｙよりもデューティ比の大きいデューティ信号Ｓｄｕｔｙを発光素子駆動回路１１１ｃに出力する。

紫外線照射装置１－４は、紫外線光源５１の温度を検出する温度センサ（温度検出部）１１５を備えている。温度センサ１１５は、例えば紫外線光源５１が実装された基板６１に搭載されている。 自動パワー制御回路１１１ｂは、温度センサ１１５が検出した温度に基づいて発光素子駆動回路１１１ｃを制御する。温度センサ１１５の出力端子は、マイクロプロセッサ１１１６の所定の入力端子に接続されている。

温度センサ１１５は、例えばアナログ電源及びアナログ基準電位（アナロググランド）との間で直列に接続されたサーミスタ及び抵抗を有している。また、温度センサ１１５は、サーミスタ及び抵抗の接続点の電圧と所定電圧とを比較する比較器（コンパレータ）を有している。この比較器の出力端子が温度センサ１１５の出力端子となる。また、この所定電圧は、紫外線光源５１の所定温度（例えば８０℃）に相当する電圧に設定される。サーミスタによって検出された紫外線光源５１の温度が所定温度よりも低い場合には、温度センサ１１５は、比較器から例えば低レベル（０Ｖ）の電圧をマイクロプロセッサ１１１６に出力する。一方、サーミスタによって検出された紫外線光源５１の温度が所定温度よりも高い場合には、温度センサ１１５は、比較器から例えば高レベルの電圧（マイクロプロセッサ１１１６で許容されている入力電圧の高レベルの電圧）をマイクロプロセッサ１１１６に出力する。

マイクロプロセッサ１１１６は、温度センサ１１５から入力される電圧の電圧レベルに応じて、デューティ信号Ｓｄｕｔｙのデューティ比を変更することをＰＷＭ信号生成部１１１７に指示する。マイクロプロセッサ１１１６は、温度センサ１１５から低レベルの電圧を入力した場合には、デューティ信号Ｓｄｕｔｙのデューティ比を変更することをＰＷＭ信号生成部１１１７に指示しない。一方、マイクロプロセッサ１１１６は、温度センサ１１５から高レベルの電圧が入力された場合には、デューティ信号Ｓｄｕｔｙのデューティ比を大きくすることをＰＷＭ信号生成部１１１７に指示する。これにより、紫外線光源５１に流れる駆動電流の電流量が増加するため、紫外線光源５１が高温になって低下した発光強度が補償される。このように、紫外線照射装置１－４は、紫外線光源５１の経時劣化による発光強度の低下（詳細は後述）とは別個に、紫外線光源５１の温度特性による発光強度の低下を補償できる。

また、マイクロプロセッサ１１１６は、バイアス調節部１１１１及びオフセット調節部１１１２の入力ビット値を必要に応じて変更するようになっている。また、マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１の目標駆動電流の設定状態のときに、増幅部１１１０の増幅率を必要に応じて変更するようになっている。

図１０に示すように、発光素子駆動回路１１１ｃは、制御部１１１８と定電流源１１１９とを有している。制御部１１１８は、ＰＷＭ信号生成部１１１７から入力されるデューティ信号Ｓｄｕｔｙに基づいて定電流源１１１９が出力する電流の電流量を制御するようになっている。制御部１１１８は、ＰＷＭ信号生成部１１１７から入力されるデューティ信号Ｓｄｕｔｙのデューティ比が小さくなった場合には、出力する電流の電流量が小さくなるように定電流源１１１９を駆動する。一方、制御部１１１８は、ＰＷＭ信号生成部１１１７から入力されるデューティ信号Ｓｄｕｔｙのデューティ比が大きくなった場合には、出力する電流の電流量が大きくなるように定電流源１１１９を駆動する。

定電流源１１１９には、紫外線光源５１が直列に接続されている。定電流源１１１９の正極は紫外線光源５１の陰極に接続され、定電流源１１１９の負極はアナログ基準電位（アナロググランド）に接続されている。定電流源１１１９は、制御部１１１８に制御されて所定の電流量の定電流をアナログ電源からアナロググランドに向かって出力するようになっている。紫外線光源５１は定電流源１１１９と直列に接続されているため、紫外線光源５１には定電流源１１１９が出力する電流量の定電流が流れる。紫外線光源５１の陽極に印加されるアナログ電源の電圧値は一定である。このため、紫外線光源５１が発光する紫外線の強度は、定電流源１１１９が出力する定電流の電流量で決定される。

次に、紫外線照射装置１－４の動作について図８から図１０を参照しつつ図１１から図１３を用いて説明する。図１１及び図１３、又は図１２及び図１３は、紫外線照射装置１－４の動作がこの順に時系列で表されている。なお、図１１から図１３に示す時間スケールは、実際のスケールとは異ならせて図示されている。また、図１１及び図１２では、フィードバック電圧Ｖｆｂの変動数は実際のビット数とは一致しておらず、またフィードバック電圧Ｖｆｂの一部が直線矢印で略記されている。

紫外線照射装置１－４は、紫外線光源５１の目標駆動電流を設定する目標値設定状態と、光検出器７１ａｂの出力が目標照射量に相当する発光量となる様に制御するフィードバック制御状態との２つの状態で動作するようになっている。目標値設定状態において、紫外線照射装置１－４は、４つのステップを実行して紫外線光源５１の目標値（本実施形態では、紫外線光源５１の駆動電流の電流量の目標値）を設定する。
まず、目標値設定状態では、増幅部１１１０の増幅率の初期値を最大値に設定する。また、バイアス調節部１１１１の出力電圧の初期値が最大電圧ＶＤＤの１／２となるように入力ビット値を設定する。また、オフセット調節部１１１２の出力電圧の初期値が最大電圧ＶＤＤの１／２となるように入力ビット値を設定する。さらに、状態識別信号Ｓｍｏｄｅを「１」に設定する。

以上の初期設定が終了した後に、図１１に示すように、時刻ｔ０において、紫外線光源５１を動作させずに設定回路１１１ａａ及び自動パワー制御回路１１１ｂの動作を開始する。紫外線光源５１は非動作状態であるため紫外光励起蛍光体７１ａａには蛍光が生じないものの、光検出器７１ａｂには例えば暗電流が流れるため、光検出器７１ａｂからＩＶ変換回路１１１４に電流が入力される。増幅部１１１０の増幅率が最大値に設定されているため、加算部１１１３からフィードバック電圧Ｖｆｂが出力される。時刻ｔ１において、フィードバック電圧Ｖｆｂは、最大電圧ＶＤＤよりも大きい値となる。

最大電圧ＶＤＤよりも大きい値のフィードバック電圧Ｖｆｂが加算部１１１３から出力されると、第１ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、増幅部１１１０の増幅率を１段階ずつ低減する。マイクロプロセッサ１１１６は、増幅部１１１０の増幅率を低減するたびにフィードバック電圧Ｖｆｂがマイクロプロセッサ１１１６の動作が補償されている高レベル側の入力電圧ＶＩＮ１まで低下したか否かを判定する。マイクロプロセッサ１１１６は、フィードバック電圧Ｖｆｂが入力電圧ＶＩＮ１まで低下したと判定するまで増幅部１１１０の増幅率を低減する。

例えば時刻ｔ２においてフィードバック電圧Ｖｆｂが入力電圧ＶＩＮ１よりも低くなると、次に、第２ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、オフセット調節部１１１２に設けられた上位ビット用ＤＡＣの出力電圧を低下させるために入力ビット値を１ビットずつ変更する。マイクロプロセッサ１１１６は、当該上位ビット用ＤＡＣの入力ビット値を１ビット変更するたびにフィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値が最大電圧ＶＤＤの１／２から誤差電圧（ＶＤＤ／２＋ΔＶ）までの範囲の値となったか否かを判定する。その後、マイクロプロセッサ１１１６は、例えば時刻ｔ３において、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値が最大電圧ＶＤＤの１／２から誤差電圧（ＶＤＤ／２＋ΔＶ）までの範囲の値となったと判定すると、オフセット調節部１１１２の上位ビット用ＤＡＣの入力ビット値の変更を終了する。

次に、紫外線照射装置１－４は、オフセット調節部１１１２に設けられた下位ビット用ＤＡＣによるオフセット電圧の調節を実行するために、再び第１ステップ及び第２ステップを実行する。時刻ｔ３において、管理回路１１１は、増幅部１１１０の増幅率を再び最大値に設定する。これにより、時刻ｔ４において、フィードバック電圧Ｖｆｂは、最大電圧ＶＤＤよりも大きい値となる。
最大電圧ＶＤＤよりも大きい値のフィードバック電圧Ｖｆｂが加算部１１１３から出力されると、第１ステップにおいて、管理回路１１１は、増幅部１１１０の増幅率を徐々に低減させ、フィードバック電圧Ｖｆｂをマイクロプロセッサ１１１６の動作が補償されている高レベル側の入力電圧ＶＩＮ１まで低下させる。

例えば時刻ｔ５においてフィードバック電圧Ｖｆｂが入力電圧ＶＩＮ１よりも低くなると、次に、第２ステップにおいて、管理回路１１１は、オフセット調節部１１１２に設けられた下位ビット用ＤＡＣの出力電圧が低下するように入力ビット値を変更する。その後、時刻ｔ６において、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値が最大電圧ＶＤＤの１／２から誤差電圧（ＶＤＤ／２＋ΔＶ）までの範囲の値となったら、管理回路１１１は、オフセット調節部１１１２の下位ビット用ＤＡＣの入力ビット値の変更を終了する。

図１１は、目標値設定状態において設定回路１１１ａ及び自動パワー制御回路１１１ｂの動作を開始した場合に、フィードバック電圧Ｖｆｂが最大電圧ＶＤＤより大きい電圧値になった例を示しているが、フィードバック電圧Ｖｆｂは最小電圧（０Ｖ）よりも小さい電圧値になる場合もある。
図１２に示すように、時刻ｔ０において、紫外線光源５１を動作させずに設定回路１１１ａ及び自動パワー制御回路１１１ｂの動作を開始する。紫外線光源５１は非動作状態であるため紫外光励起蛍光体７１ａａには蛍光が生じないものの、光検出器７１ａｂには例えば暗電流が流れるため、光検出器７１ａｂからＩＶ変換回路１１１４に電流が入力される。増幅部１１１０の増幅率が最大値に設定されているため、加算部１１１３からフィードバック電圧Ｖｆｂが出力される。時刻ｔ１において、フィードバック電圧Ｖｆｂは、最小電圧（０Ｖ）よりも小さい値となる。

最小電圧（０Ｖ）よりも小さい値のフィードバック電圧Ｖｆｂが加算部１１１３から出力されると、第１ステップにおいて、管理回路１１１は、増幅部１１１０の増幅率を徐々に低減させ、フィードバック電圧Ｖｆｂをマイクロプロセッサ１１１６の動作が補償されている低レベル側の入力電圧ＶＩＮ２まで上昇させる。
例えば時刻ｔ２においてフィードバック電圧Ｖｆｂが入力電圧ＶＩＮ２よりも高くなると、次に、第２ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、オフセット調節部１１１２に設けられた上位ビット用ＤＡＣの出力電圧を増加させるために入力ビット値を１ビットずつ変更する。その後、時刻ｔ３において、マイクロプロセッサ１１１６は、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値が最大電圧ＶＤＤの１／２から誤差電圧（ＶＤＤ／２－ΔＶ）までの範囲の値となったと判定すると、オフセット調節部１１１２の上位ビット用ＤＡＣの入力ビット値の変更を終了する。

次に、紫外線照射装置１－４は、オフセット調節部１１１２に設けられた下位ビット用ＤＡＣによるオフセット電圧の調節を実行するために、再び第１ステップ及び第２ステップを実行する。時刻ｔ３において、管理回路１１１は、増幅部１１１０の増幅率を再び最大値に設定する。これにより、時刻ｔ４において、フィードバック電圧Ｖｆｂは、最小電圧（０Ｖ）よりも小さい値となる。
最小電圧（０Ｖ）よりも小さい値のフィードバック電圧Ｖｆｂが加算部１１３から出力されると、第１ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、増幅部１１１０の増幅率を１段階ずつ低減させ、フィードバック電圧Ｖｆｂをマイクロプロセッサ１１１６の動作が補償されている低レベル側の入力電圧ＶＩＮ２まで上昇させる。

例えば時刻ｔ５においてフィードバック電圧Ｖｆｂが入力電圧ＶＩＮ２よりも高くなると、次に、第２ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、は、オフセット調節部１１１２に設けられた下位ビット用ＤＡＣの出力電圧を上昇させるために入力ビット値を１ビットずつ変更する。その後、時刻ｔ６において、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値が最大電圧ＶＤＤの１／２から誤差電圧（ＶＤＤ／２－ΔＶ）までの範囲の値となったら、オフセット調節部１１１２の下位ビット用ＤＡＣの入力ビット値の変更を終了する。
図１１及び図１２中に示す期間Ｐ１及び期間Ｐ３は、増幅部１１１０の増幅率を調節する第１ステップに相当する。図１１及び図１２中に示す期間Ｐ２及び期間Ｐ４は、オフセット調節部１１１２を用いて紫外線照射装置１－４を構成する回路全体に含まれるオフセット電圧を調節する第２ステップに相当する。

次に、目標値設定状態での増幅部１１１０の増幅率、バイアス調節部１１１１及びオフセット調節部１１１２のそれぞれの入力ビット値を２回目の第２ステップが終了した状態に維持したまま、時刻ｔ７において、紫外線光源５１に初期値としての電流を流す。これにより、紫外線光源５１が動作を開始して紫外光を照射する。紫外光励起蛍光体７１ａａは、紫外線光源５１から入射される紫外光で励起されて蛍光を生じるため、光検出器７１ａｂからＩＶ変換回路１１１４に電流が入力される。この場合に光検出器７１ａｂからＩＶ変換回路１１１４に流れる電流は、暗電流より数桁大きい電流量となる。このため、時刻ｔ８において、加算部１１１３から出力されるフィードバック電圧Ｖｆｂは、最大電圧ＶＤＤよりも大きい値となる。

最大電圧ＶＤＤよりも大きい値のフィードバック電圧Ｖｆｂが加算部１１１３から出力されると、第３ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、増幅部１１１０の増幅率を１段階ずつ低減させ、フィードバック電圧Ｖｆｂをマイクロプロセッサ１１１６の動作が補償されている高レベル側の入力電圧ＶＩＮ１まで低下させる。

例えば時刻ｔ９においてフィードバック電圧Ｖｆｂが入力電圧ＶＩＮ１よりも低くなると、次に、第４ステップにおいて、マイクロプロセッサ１１１６は、バイアス調節部１１１１に設けられたＤＡＣの出力電圧を低下させるために、入力ビット値を１ビットずつ変更する。その後、時刻ｔ１０において、フィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値が最大電圧ＶＤＤの１／２から誤差電圧（ＶＤＤ／２＋ΔＶ）までの範囲の値となったら、バイアス調節部１１１１のＤＡＣの入力ビット値の変更を終了する。マイクロプロセッサ１１１６は、時刻ｔ１０におけるフィードバック電圧ＶｆｂをＡ／Ｄ変換部１１１５でＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号を目標コードとして所定の記憶領域に記憶する。さらに、マイクロプロセッサ１１１６は、記憶した目標コードに基づいて上限閾値コード及び下限閾値コードを所定の記憶領域に設定する。これにより、紫外線照射装置１－４は、設定回路１１１ａａによる初期設定動作を完了する。マイクロプロセッサ１１１６は、同様の手順で、設定回路１１１ａｂによる初期設定動作を行う。

図１３中に示す期間Ｐ５は、紫外線光源５１に初期値としての電流を流した状態での増幅部１１１０の増幅率を調節する第３ステップに相当する。図１３中に示す期間Ｐ６は、紫外線光源５１に初期値としての電流を流した状態でフィードバック電圧Ｖｆｂに含まれる直流バイアスを調節する第４ステップに相当する。
紫外線照射装置１－４は、設定回路１１１ａａ及び１１１ａｂによる初期設定動作が完了すると、状態識別信号Ｓｍｏｄｅを「０」に設定する。その後の時刻ｔ１１において紫外線照射装置１－４が殺菌対象物の殺菌を開始し、紫外線光源５１が発光を継続すると、紫外線光源５１が経時劣化して電圧－電流特性が変化する。これにより、時刻ｔ１２において、フィードバック電圧Ｖｆｂが下限閾値コードに対応する下限閾値電圧ＶｔｈＬよりも低下する。

マイクロプロセッサ１１１６は、Ａ／Ｄ変換部１１１５から入力されるデジタル信号の値が下限閾値コードよりも小さくなり、紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していないと判定する。このため、マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１の駆動電流を大きくするための指示信号をＰＷＭ信号生成部１１１７に出力する。当該指示信号が入力されるとＰＷＭ信号生成部１１１７は、目標コードに対応するデューティ信号Ｓｄｕｔｙよりもデューティ比が大きくデューティ信号Ｓｄｕｔｙを生成して発光素子駆動回路１１１ｃに出力する。その結果、定電流源１１１９が出力する電流の電流量が大きくなるため、紫外線光源５１に流れる電流も大きくなる。

自動パワー制御回路１１１ｂにおけるデューティ信号Ｓｄｕｔｙのデューティ比を変更するための動作が繰り返されることにより、紫外線光源５１に流れる駆動電流の電流量が大きくなり、例えば時刻ｔ１３において、発光強度が所望の強さに戻る。これにより、フィードバック電圧Ｖｆｂが最大電圧ＶＤＤの１／２の電圧を越えるので、マイクロプロセッサ１１１６は、Ａ／Ｄ変換部１１１５から入力されるデジタル信号の値が上限閾値コート及び下限閾値コードの範囲であって紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していると判定する。そうすると、マイクロプロセッサ１１１６は、紫外線光源５１の駆動電流を大きくするための指示信号をＰＷＭ信号生成部１１１７に出力しなくなる。これにより、ＰＷＭ信号生成部１１１７は、直前に出力していたデューティ比のデューティ信号Ｓｄｕｔｙを継続して発光素子駆動回路１１１ｃに出力する。その結果、定電流源１１１９が出力する電流の電流量が維持され、紫外線光源５１に流れる電流の電流量も維持される。このため、紫外線光源５１は、所望の発光強度を維持する。このように、紫外線照射装置１－４は、マイクロプロセッサ１１１６が紫外線光源５１の経時劣化を検出して補償することができる。

時刻ｔ１３の後、紫外線照射装置１－４の動作が継続されることにより、例えば時刻ｔ１４においてフィードバック電圧Ｖｆｂが下限閾値電圧ＶｔｈＬよりも低下したとする。そうすると、紫外線照射装置１－４は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの動作と同様の動作を実行する。その結果、時刻ｔ１５において、フィードバック電圧Ｖｆｂが最大電圧ＶＤＤの１／２の電圧を越えて、紫外線光源５１が再び所望の発光強度で発光する。
紫外線照射装置１－４は、紫外線光源５１の最大の発光強度ではなく殺菌対象物の殺菌に必要最低限の発光強度となるように紫外線光源５１の動作点を初期設定する。このため、紫外線照射装置１－４は、紫外線光源５１に経時劣化が生じても、補償後の動作点が最大の発光強度の動作点となるまで、紫外線光源５１の動作補償を繰返し実行できる。

また、紫外線照射装置１－４は、目標値設定状態において紫外線照射装置１－４を構成する回路全体のオフセット電圧を調節してフィードバック電圧Ｖｆｂを最大電圧ＶＤＤの１／２の電圧に設定する。これにより、殺菌動作状態において電圧変動が生じても、フィードバック電圧Ｖｆｂが最大電圧ＶＤＤより大きくなったり最小電圧（０Ｖ）よりも小さくなったりする可能性が極めて低くなる。その結果、紫外線照射装置１－４は、殺菌動作の安定化を図ることができる。

図示は省略するが、紫外線光源５１の動作が開始された後（図１３では時刻ｔ１１の後）に、何らかの要因によって紫外線照射装置１－４の筐体内に外光が入射され、光検出器７１ａｂに紫外光励起蛍光体７１ａａが発する蛍光と共に外光が入射されると、外光の光量は、紫外光励起蛍光体７１ａａが発する蛍光の光量よりも数桁大きい。このため、フィードバック電圧Ｖｆｂは、最大電圧ＶＤＤよりも高くなる。紫外線光源５１の動作開始前に、マイクロプロセッサ１１１６には、値が「０」の状態識別信号Ｓｍｏｄｅが入力されている。このため、管理回路１１１は、例えばＡ／Ｄ変換部１１１５に入力されるフィードバック電圧Ｖｆｂの電圧値を強制的に０Ｖにしたり、あるいはデューティ比が０のデューティ信号Ｓｄｕｔｙを発光素子駆動回路１１１ｃの制御部１１１８に入力したりして、紫外線光源５１の動作を停止する。これにより、紫外線照射装置１－４は、紫外線が外部に漏洩することを防止できる。

このように、設定回路１１１ａａからのフィードバック電圧Ｖｆｂに基づき、紫外線光源５１を駆動制御している状態で、マイクロプロセッサ１１１６は、Ａ／Ｄ変換部１１１５ａから入力される光検出器７１ａｂの出力に基づき、紫外線光源５１が所望の発光強度を維持していないと判定したときには、Ａ／Ｄ変換部１１１５ｂから入力される光検出器７１ｂｂの出力が、所望の発光強度に相当する発光量であるか否かを判定し、所望の発光強度に相当する発光量でないとき、例えば、所望の発光強度に相当する発光量と光検出器７１ｂｂの検出信号に応じた発光量との差が予め設定した閾値以上であるときには、光検出器７１ａｂの出力が所望の発光強度に相当する発光量とならない要因が、紫外線光源５１の発光量の低下により生じたものであると判定する。一方、Ａ／Ｄ変換部１１１５ｂから入力される光検出器７１ｂｂの出力が、所望の発光強度に相当する発光量であるときには、光検出器７１ａｂの出力が所望の発光強度に相当する発光量とならない要因が、処理流路Ｌ内の反射率や、照射対象物の透過率の変化によるものと判定する。そして、判定結果を、例えば図示しない表示装置等に表示する。紫外線照射装置１－４の利用者は、表示装置等に表示された判定結果を参照することによって、紫外線光源５１の発光量の低下が、紫外線光源５１の発光量の低下に起因するものであるのか、それとも処理流路Ｌ内の反射率や照射対象物の透過率の変化によるものであるのかを容易に切り分けることができる。

以上説明したように、第４実施形態に係る紫外線照射装置１－４は、上記第３実施形態における紫外線照射装置１－３と同様に、処理流路から反射された紫外光を検出する光検出部７１ａと、照射対象物を透過しない光源から直接入射される紫外光の光量を検出する光検出部７１ｂとを備えている。したがって、この場合も上記第３実施形態と同等の作用効果を得ることができる。さらに、第４実施形態に係る紫外線照射装置１－４は、紫外光の励起によって可視光域に蛍光を発する紫外光励起蛍光体７１ａａ、７１ｂａと、紫外光励起蛍光体７１ａａ、ｂａが発する蛍光の強度を検出する光検出器７１ａｂ、７１ｂｂと、により各種光量を検出するため、照射部２０４の限られた空間内に、各種光量を検出するための検出器を設置することができる。

また、管理回路１１１により、紫外線光源５１の駆動電流の初期値を自動的に学習し、紫外線光源５１の経時劣化が想定範囲内であれば紫外線光源５１の発光強度（出力パワー）が一定になるように紫外線光源５１を駆動するため、紫外光の照射性能をより安定化させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

１－１、１－２、１－３、１－４ 紫外線照射装置
２ 流入部
３ 流出部
４ 筐体
５ 照射部
６ 第一検出器
７、７ａ 制御装置
８ 遮蔽部材
９ 第二検出器
１０ 遮蔽部材
５１ 紫外線光源
６５ 遮蔽部材
７１ａ、７１ｂ 光検出部
７１ａａ、７１ｂａ 紫外光励起蛍光体
７１ａｂ、７１ｂｂ 光検出器
１１１ 管理回路
１１５ 温度センサ
２０１ 内筒
２０２ 外筒
２０２ａ、２０２ｂ 区画
２０４ 照射部
２０５ 整流板
２０７ 流入口
２０８ 出力口
２１０ 窓
１１００ 電子部品群
Ｌ 処理流路

Claims (11)

1. 少なくとも一部に紫外線反射材を有し、対象物が通過する処理流路と、前記処理流路の一端又は他端の少なくとも一方に設けられ、前記処理流路を通過する前記対象物に向けて紫外光を照射する紫外線光源と、
   前記処理流路の、前記紫外線光源が設けられた側の端部に配置された紫外光量を検出する第一検出器を含む光量検出部と、
   前記紫外線光源の発光面と前記第一検出器の受光面とを結ぶ直線上に配置される第一の紫外線遮蔽物と、
   を有する紫外線照射装置。
2. 前記光量検出部は、前記紫外線光源の発光面と受光面との間に紫外線遮蔽物がなく、前記紫外線光源の紫外光量を検出する第二検出器を、さらに含む請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記処理流路と前記第二検出器との間に配置され、前記第二検出器に到ろうとする前記処理流路からの反射光を遮蔽する第二の紫外線遮蔽物を備える請求項２に記載の紫外線照射装置。
4. 前記光量検出部に含まれる検出器は、紫外光によって励起され可視光を発光する紫外光励起蛍光体と当該紫外光励起蛍光体が発する蛍光の強度を検出する光検出器とを有する蛍光検出器であり、前記蛍光の強度を前記紫外光量相当値として検出する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
5. 複数の電子部品を有する電子部品群を備え、
   前記電子部品群は、複数の前記電子部品の少なくとも一部で構成されて前記光量検出部に含まれる検出器が検出した紫外光量に基づいて前記紫外線光源を管理する管理回路を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
6. 前記管理回路は、
   前記紫外線光源を所望の発光強度で発光するための目標値を設定する設定部と、
   前記紫外線光源を前記所望の発光強度に維持する自動パワー制御部と、
   を有する請求項５に記載の紫外線照射装置。
7. 前記設定部は、
   前記光量検出部に含まれる検出器の検出信号に基づく電圧を増幅する増幅部と、
   前記増幅部が出力する出力電圧の直流バイアスを調節するバイアス調節部と、
   前記増幅部が出力する出力電圧に含まれるオフセット電圧を調節するオフセット調節部と、
   前記増幅部の出力電圧、前記バイアス調節部の出力電圧及び前記オフセット調節部の出力電圧を加算する加算部と
   を有する請求項６に記載の紫外線照射装置。
8. 前記管理回路は、前記紫外線光源を駆動する駆動部を有し、
   前記自動パワー制御部は、前記設定部から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、
   前記アナログ／デジタル変換部で変換されたデジタル信号に基づいて前記紫外線光源が前記所望の発光強度を維持しているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部からの指示に基づいて前記駆動部を制御する制御信号を生成する生成部と
   を有する請求項６又は請求項７に記載の紫外線照射装置。
9. 前記紫外線光源の温度を検出する温度検出部を備え、前記自動パワー制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて前記駆動部を制御する
   請求項８に記載の紫外線照射装置。
10. 前記管理回路は、
    前記光量検出部に含まれる検出器の出力が、予め設定した前記光量検出部に含まれる検出器の出力上限値を超えた場合、外光が入射したと判定し、前記紫外線光源の動作を停止する
    請求項５から請求項９のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。
11. 前記対象物としての流体に紫外線照射を行う、流体殺菌装置用の紫外線照射装置である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の紫外線照射装置。

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