CN115885365B - 紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种安全且除菌效果好的深紫外线照射装置。该紫外线照射装置在与形成有以228nm为峰值波长、至少具有210nm‑250nm的波长宽度的宽的发光光谱的荧光体层的气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件的发光面相对的方向上，配置有阻止荧光体发出的240nm以上的紫外光的透射的光学滤波器。来自光源器件的放射光在光学滤波器的透明基体上改变入射角度而入射到光学滤波器膜上。在表面发光紫外光源器件和光学滤波器之间可以形成臭氧发生空间。

Description

紫外线照射装置

技术领域

本发明涉及紫外线照射装置，特别涉及用于对病毒、各种细菌进行除菌(包括杀菌、灭菌)和除臭的深紫外线照射装置。此外，在本发明中，深紫外线是指波长在200nm-300nm范围的紫外区域的放射线，其中，将在228nm附近具有峰值波长的深紫外线称为UVC1，另外，将在260nm附近具有峰值波长的深紫外线称为UVC2。另外，真空紫外线(VUV)意味着由稀有气体放电产生的波长在200nm以下的紫外线。

背景技术

一直以来，利用紫外线的除菌和除臭效果是众所周知的，利用紫外线照射的各种除菌或杀菌装置也是众所周知的(参照专利文献1-4)。另外，在下述专利文献1中，提出了波长200-230nm作为有利于病毒灭活且对人体细胞没有影响的紫外线是最合适的。而且，在专利文献1所公开的装置中，作为放射上述波长范围的深紫外光的光源，作为代表例举出了在波长222nm处具有宽度窄的峰值波长的准分子灯。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本发明专利公表公报2014-58612号

专利文献2：国际公开第2016/125708号

专利文献3：日本发明专利公开公报2015-193521号

专利文献4：国际公开第2018/235723号

发明内容

本发明要解决的问题

但是，放射波长为222nm的深紫外线的准分子灯使用毒性强的氯化氪(KrCl)作为放电气体，在破损时无法避免环境上的问题。另外，KrCl准分子还存在发光波长宽度窄、可灭活的细菌或病毒有限的问题。即，该准分子灯的发光由于波长集中于大致222nm处，因此尽管在比其短的波长区域可期待更有效的灭活能力，但也不能被利用。

此外，在专利文献2中公开的常规的杀菌用表面发光紫外光源器件中，由于构成气体放电管的玻璃材料(旧材料)的限制和荧光体材料的限制，只有在260nm附近具有峰值波长的UVC2光源器件成为产品化的极限。在UVC2光源器件中使用的玻璃材料中，由于构成管外壳的玻璃材料吸收了240nm附近的短波长的光，因此比起开发一种对病毒和细菌具有更好的杀菌效果的新型玻璃材料，更需要开发一种能够透射波长更短的深紫外线的新型玻璃材料。另外，也需要开发用于从新型荧光体以适当的发光效率发出更短波长的深紫外光的新工艺。

因此，本发明为了解决上述问题，提供一种对多种的病毒、细菌具有广泛的除菌效果，并且对人体影响小的安全的深紫外线照射装置。

解决问题的手段

用于解决上述问题的本发明的紫外线照射装置，与从准分子灯放射有利于细菌灭活的222nm附近的波长的以往方式不同，基本上是将利用深紫外荧光体的气体放电管阵列型的表面发光光源器件用作深紫外光源。在上述专利文献2等中已知以往的气体放电管阵列型的表面发光深紫外光源器件本身。但是，在本发明中，其特征在于，利用通过氙气(Xe)的放电而被激发、以228nm附近的波长为峰值、具有至少210-250nm的波长范围的宽发光光谱(UVC1)的深紫外荧光体层，并且根据需要与发光面(由排列的各气体放电管的发光面构成的排列面)相对地配置实质上阻止所述荧光体发光光谱内240nm以上的波长区域的紫外线的透射的光学滤波器。

本发明中组合的光学滤波器，具有在紫外线透射基板的表面上形成的电介质多层膜滤波器的结构，并且所述紫外线透射基板配置在相对于表面发光紫外光源器件的发光面的方向。该紫外线透射基板用于调节从所述发光面射向所述电介质多层膜滤波器的放射光的入射角度。

本发明的另一个方面是利用由气体放电管阵列组成的表面发光紫外光源器件，通过选择能从外部获得真空紫外线的新型透射紫外线玻璃作为构成气体放电管的外壳的玻璃材料，能有效地放射由172nm的Xe发出的真空紫外线VUV，同时也能有效地放射UVC1。因此，本发明的另一个方面的特征在于紫外线照射装置的结构，其中在同时放射VUV和UVC1的表面发光光源器件的发光面与所述光学滤波器之间形成臭氧发生空间，并且将在该空间中产生的臭氧释放到环境空间中。

本发明的又一方面是提供一种紫外线照射装置，通过调整构成气体放电管的外壳的玻璃管的厚度，限制内部产生的紫外线的短波长侧的放射，另一方面，通过在与发光面相对地配置光学滤波器限制长波长侧的放射。根据这样的构成，能够实现如下器件设计，即，广泛覆盖能够期待对杀菌、除菌最有效的200nm至250nm的波长范围，且防止放射对人体有害的真空紫外区域的紫外线或波长为240nm以上的深紫外区域的紫外线的器件。

下面，对作为本发明基础的气体放电管用玻璃外壳的设计思路进行说明。以往，本发明人等将在260nm附近具有峰值的UVC2的表面发光光源器件进行实用化，但是，在将在228nm附近具有峰值的新的深紫外荧光体应用于UVC2发光用管的外壳所使用的旧硼硅酸系玻璃(BS1)的细管来试制紫外光源器件时，如参照图9在后面叙述的那样，旧玻璃BS1的透射率在250nm以下的波长区域急剧变小，因此只能够得到弱的发光强度。

另一方面，在使用根据各种实验结果试制的新硼硅酸系玻璃(BS2)时，短波长区域的紫外线透射率得到大幅改善，如图9的曲线G所示，能够得到250nm以下的紫外线也以充分的强度透射的发光光谱。然而，在紫外线的透射率过度提高时，在管内部通过气体放电产生的真空紫外线透射过玻璃外壳，同时放射具有180nm附近波长的紫外线。通过气体放电而产生的真空紫外区域的放射将分解环境空气而有助于臭氧的产生，能够期待所产生的臭氧带来的空气净化的效果，但另一方面，根据使用环境来看，具有毒性的臭氧的产生未必是优选的。

因此，为了得到最佳的除菌效果，需要实现250nm以下的紫外线能够充分通过，且能够阻止伴随臭氧产生的真空紫外线的放射的玻璃管外壳。因此，本发明人等对构成气体放电管的外壳的紫外线透射玻璃的材料、厚度与透射率的关系进行了各种实验，其结果，入手了作为比旧玻璃更容易使紫外线通过的硼硅酸系紫外线透射玻璃的、可在市场上买到的壁厚为0.6mm的玻璃管，并对其透射率进行了分析。图9中虚线F所示的新硼硅酸系玻璃(BS2)的原管的透射率在228nm附近的透射率低至70％左右，并且，随着波长进一步缩短，透射率急剧变差，在210nm处，其透射率为50％以下。与此相对，调整制作细管的条件，使用与原管相同的玻璃制作壁厚薄至90μm左右的玻璃管外壳的气体放电管。其结果发现，只能观测到极为受限的真空紫外线向管外的放射，并且在228nm下能够实现90％以上的紫外线的透射。即，确认了通过使用新的硼硅酸系玻璃作为新的玻璃外壳材料并控制管的厚度，能够选择所放射的紫外线的短波长侧的透射率。

本发明的效果

根据本发明，作为对病毒灭活有益的波长(222nm)的深紫外线的发生光源，利用以不使用毒性强的KrCl气体或存在环境问题的水银为特征的气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件，能够得到整体上操作安全的紫外线照射装置。另外，所使用的深紫外荧光体的发光在不仅对单一的病毒具有高敏感性而且对多种细菌也具有高敏感性的240nm以下的波长区域中也具有较宽的发光光谱，因此能够得到更高效且广泛的除菌、杀菌效果。

此外，根据本发明中使用的表面发光紫外光源器件，可以在放射深紫外线1(UVC1)的同时放射真空紫外线(VUV)。因此，在发光面和光学滤波器之间构成臭氧发生空间，利用真空紫外线VUV分解在其间流通的空气而产生臭氧，能够同时利用该臭氧的除菌和除臭效果。

附图说明

图1是表示气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件的结构的示意图。

图2是表示形成在气体放电管上的荧光体的发光光谱的曲线图。

图3是表示病毒、细菌的紫外线波长敏感性的曲线图。

图4是表示本发明的紫外线照射装置的第一实施方式的剖面结构图。

图5是表示光学滤波器的透射特性和入射角依赖性的曲线图。

图6是表示第一实施方式的紫外线照射装置的组装结构的示意图。

图7是表示本发明的紫外线照射装置的第二实施方式的结构示意图。

图8是表示第二实施方式的包括表面发光紫外光源器件的VUV和UVC的发光光谱的曲线图。

图9是表示气体放电管的发光特性和玻璃管的紫外线透射特性之间的关系的曲线图。

图10是表示根据本发明的紫外光源器件的发光波长特性与紫外线对细菌的灭活曲线和相对有害作用特性之间的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，将通过附图进一步详细说明本发明。应当理解的是，以下说明为对所有方面的示例说明，并不限制本发明。

[表面发光紫外光源器件的基本结构和驱动原理]

在本发明中，作为表面发光紫外光源器件使用的气体放电管阵列，除了所使用的荧光体和玻璃管的材料之外，与上述专利文献2中公开的结构基本上没有变化。

(气体放电管)

图1(a)是作为深紫外线发光元件的气体放电管的横剖面图。气体放电管1，作为一个例子，以具有长径尺寸2mm、短径尺寸1mm左右的扁平椭圆截面的玻璃细管2为主体，在其背面侧内表面具有深紫外的荧光体层3。与此同时，具有在内部封入放电气体4并密封两端的结构，该放电气体4包含放射真空紫外线的氖(Ne)和氙(Xe)的混合气体或He和Xe、或Ar和Xe等的稀有气体。

作为玻璃细管2的材料，在仅产生UVC时使用价格低廉的硼硅酸系玻璃，在同时产生VUV和UVC时使用添加微量的氟等而改良了紫外线透射率的硼硅酸系的玻璃。具体地，优选如专利文献3所公开的具有硼硅酸系组成的紫外线透射玻璃。当然也可以使用价格高，但紫外线透射性优异的石英玻璃。通过将所述硼硅酸系的玻璃管拉制(再拉)到壁厚为200μm以下、优选为100μm左右而使壁厚变薄，能够得到从波长140nm左右的真空紫外区域到波长280nm左右的深紫外区域以80％以上的透射率透射的玻璃细管2。但是，在壁厚为50μm以下时，强度不足，存在破损的危险，因此不作为优选。

另外，作为本发明中新采用的深紫外的荧光体层3，使用例如上述专利文献4中公开的由在波长228nm附近具有发光光谱的峰值的镥和钪的磷酸盐构成的荧光体。本发明中使用的荧光体的发光光谱，其中一个例子如图2所示，以228nm为峰值，具有200nm-260nm的连续的宽的波长宽度，至少在210nm-250nm的范围内放射有效的深紫外光。

[表面发光紫外光源器件]

如图1(b)所示，作为紫外线发光元件的气体放电管1在具有电极对12(电极12X和电极12Y的电极对)的电极基板11上平行排列多个，制作气体放电阵列型的表面发光紫外光源器件10。电极基板11例如以聚酰亚胺系的绝缘基板13为基体，在其上面用粘接层支撑气体放电管1的排列，在与其相对方向的下面具有电极对12。作为另一种结构，可以在绝缘基板13的上表面上形成电极对12，并且可以在电极对12上用还起绝缘层作用的粘接层支撑气体放电管的排列。电极对12由与各气体放电管1的底部背面相对、夹着共同的电极狭缝(电极间隙G)向两侧扩展的图案的电极12X和电极12Y构成。

如果作为电极基板11的基体的绝缘基板13由聚酰亚胺系树脂的绝缘膜构成，各气体放电管相互间隔开间隙排列，则能够构成整体上在管排列方向上可弯曲的、具有柔性的表面发光紫外光源器件10。另外，如果在电极基板11上形成贯通正反面的通气孔或通气狭缝，使各气体放电管的底面部分露出，则有利于各气体放电管的散热。

[驱动原理]

图1(c)是用于说明驱动原理的示意图。逆变器电路15对构成电极对12的电极X和电极12Y施加峰值间电压(P-P电压)为1000-2000V且频率为30-40KHz的交变驱动电压。在由逆变器电路15施加的交变驱动电压的上升过程中，在与电极12X和电极12Y之间的电极间隙G相对应的气体放电管1内的放电间隙中发生初始放电。接着，随着交变驱动波电压的上升，放电向气体放电管1的长度方向扩展。

通过施加交变驱动电压，在对应于电极12X、12Y的气体放电管1内的区域，一边交替蓄积电荷的极性一边交替反复产生放电。当封入气体放电管的气体为氖(Ne)和氙(Xe)的混合气体时，在低于其它气体的放电电压下，产生伴随包括143nm和172nm的真空紫外线(VUV)放射的放电。通过该VUV的激发，从荧光层3放射中心波长为228nm的深紫外线(UVC1)。该驱动原理和具体的驱动电路在上述专利文献2中有详细叙述。

[实施方式一]

以下，参照附图对本发明的第一实施方式进行详细说明。

图2是表示来自上述气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件10的深紫外的荧光体层3的发光光谱的曲线图。纵轴是作为发光强度的发光光子数(光子计数)，横轴表示波长。从该发光光谱可知，在215-245nm的连续波长范围内，可得到峰值波长228nm的70％以上的发光强度。

另一方面，图3是2011年1月由日本紫外线水处理技术协会发行的新闻信(Newsletter)第4号(No.4)中揭示的各种病毒和大肠杆菌的波长敏感性的曲线图。从该曲线图可以看出，在波长为230nm以下的短波长侧，各种病毒和细菌的紫外线敏感性提高。即，通过照射来自上述紫外荧光体层3的宽范围的深紫外线，与来自KrCl准分子灯的222nm的单一波长的照射相比，能够得到对更多种的细菌、病毒的更好的杀菌效果。

图4是表示根据本发明的紫外线照射装置的基本剖面结构的图，其中光学滤波器20与具有图2那样的发光光谱的表面发光紫外光源器件10组合。光学滤波器20具有在紫外线透射基板、优选厚度为1mm左右的合成石英基板21上形成的由HfO₂/SiO₂构成的电介质多层膜滤波器22的结构，具有图5所示的实线A的透射特性。即，具有能够透过包含荧光体层3的峰值波长为228nm的230nm以下的深紫外线，阻止对人体组织产生不良影响的可能性高的240nm以上的紫外线的透射的特性。

但是，在本发明中来自作为光源使用的气体放电管阵列10的深紫外光具有宽的放射角度。另一方面，与表面发光紫外光源器件10组合的电介质多层滤光器22具有如图5所示的入射角依赖性。在图5中，从与电介质多层膜滤波器22的表面垂直的方向的入射是角度的基准。与实线A所示的入射角0(零)度的透射特性相比，对于入射角为10度的放射线，成为如虚线B所示的透射特性。此外，对于入射角为20度的放射光，如虚线C所示，存在入射角越大，透射曲线越向短波长侧偏移的倾向。即，在来自表面发光紫外光源器件10的放射光直接入射于电介质多层膜滤波器22的结构中，以广角放射的紫外光的周围部分的光不能充分透射滤波器。

在本发明中，为了使来自表面发光紫外光源器件10的深紫外辐射光尽可能高效地透过电介质多层膜滤波器22，以石英基板21位于该滤波器的入射面侧的位置关系，将两者组合配置。即，在该配置结构中，石英基板21在电介质多层膜滤波器22前，作为对从各气体放电管1以广角放射的深紫外光中，辐射角度大的部分的光的光学滤波器20的入射角光进行变换的光学元件发挥作用。在图4中，用箭头线23表示从气体放电管1的放射面到达电介质多层膜滤波器22的放射光的折射情况。来自构成表面发光紫外光源器件10的气体放电管1的发光面的放射光，在其辐射角被校正到使得入射角由于在石英基板21和其之间的空间的折射率(空气n≈1)与该石英基板的折射率(n＝1.5)之间的差而变窄的方向之后，进入电介质多层膜滤波器22。其结果发现，能够抑制透过光学滤波器而放射的以228nm为中心的深紫外光的放射强度的衰减。

此外，为了进一步减少从表面发光紫外光源器件10广角地放射的深紫外的放射光23向电介质多层膜滤波器22的入射损失，也可以在构成光学滤波器20的石英基板21的入射面侧设置作为衍射光栅发挥功能的条纹或者格子图案的肋材。通过与气体放电管1的排列间距对应的条形肋材，能够使从表面发光紫外光源器件10的各气体放电管以广角放射的深紫外线向电介质多层膜滤波器22的入射角度变窄。

图6(a)是表示作为实施方式一的紫外线照射装置的组装结构的立体示意图。驱动电路板40配置在具有空气导入孔(未图示)的基底基板30上，并且送风扇50、表面发光紫外光源器件60和光学滤波器20由四个支柱31组装并支撑在驱动电路板40上方。另外，整体收纳在上方具有紫外线照射窗(开口)的虚线图示的箱体中。在图6中，为了方便，表面发光紫外光源器件60的发光面被配置为基本水平的方向，并且紫外线的照射方向被配置为向上的方向，但是照射方向可以任意选择。

这里，作为上述表面发光紫外光源器件60，使用图6(b)所示的带狭缝的电极基板61。即，与先前参照上述图1(b)说明的电极基板11不同，图6(b)所示的电极基板61形成有与放电间隙用的间隙G大致平行地贯通电极基板61的多个贯通狭缝64。在这种带狭缝电极基板61上，排列的气体放电管1的底面(背面)中有一部分向下方露出，同时在相邻的气体放电管相互间的间隙与贯通狭缝64的交叉部形成通气孔。因此，从送风扇50通过通风孔的冷却空气流可以有效地冷却表面发光紫外光源器件60。另外，设置在电极基板上的通气孔不限于上述那样的狭缝形状，也可以是分散配置有多个小孔以使放电管的背面中有一部分露出的形状。

[实施方式二]

图7是表示作为本发明的第二实施方式的伴随臭氧产生的紫外线照射装置的结构的示意图。在具有通气孔(未图示)的基底基板30上支撑组件，该组件中，光学滤波器20和驱动电路基板40被配置成从左右两侧夹着气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件10。在表面发光紫外光源器件10和光学滤波器20之间形成有作为臭氧发生空间51发挥作用的空间。此外，在表面发光紫外光源器件10和驱动电路基板40之间形成有作为散热路径52发挥功能的空间。与臭氧发生空间51和散热路径52的端面相对地设置有送风扇50，利用该送风扇50的送风，从臭氧发生空间51排出臭氧，同时，从散热路径52放出气体放电管阵列10和驱动电路基板40的发热。

在这样的结构中，构成表面发光紫外光源器件10的各气体放电管1，如前面参照图1所说明的那样，在玻璃细管2是紫外线透射性高的石英玻璃或薄的硼硅酸系玻璃的情况下，在放射具有以荧光体层3的228nm附近为峰值波长的至少具有210nm-250nm的波长宽度的深紫外发光光谱(UVC1)的同时，放射172nm的真空紫外线(VUV)。图8表示来自上述实施方式中使用的气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件的UVC和VUV的发射光谱。

驱动电路基板40搭载有包括用于向表面发光紫外光源器件提供交变驱动电压的逆变器电路15的驱动电路，除此以外还搭载有控制照射时间的计时器和控制整个装置的控制电路。当通过驱动电路对表面发光紫外光源器件10进行驱动时，透过光学滤波器20照射以波长228nm附近为峰值波长的240nm以下的深紫外线，进行对照射空间的空气、对象物的除菌、杀菌。

另一方面，在气体放电管1中产生的真空紫外线中，被具有紫外线反射功能的荧光体层3反射而从发光面放射出的、来自氙气的波长为172nm的真空紫外线，将存在于构成表面发光紫外光源器件10的各气体放电管1的发光面与光学滤波器20之间的臭氧发生空间51中的空气分解而产生臭氧。所产生的臭氧与来自送风扇50的空气一起被排出到上方，起到对环境空气的除菌作用。当然，臭氧本身具有强的氧化作用和毒性，因此在无人的封闭空间中无论浓度如何，对除菌、杀菌都极为有效，但相反地必须限制向有人环境空间的过量排放。即，低浓度的臭氧对人体无害，且对空间除菌极为有益。

因此，需要控制向有人空间释放的臭氧，以使臭氧浓度不超过确定的基准值0.1ppm。顺便提及，在排列有12个长度为8cm的气体放电管的发光面积8×3cm的表面发光紫外光源器件10中，每小时可产生20mg的臭氧。通过间歇地施加交变驱动电压并改变交变驱动电压的占空比，可以适当地控制使用表面发光紫外光源器件的臭氧产生量，并且可以通过反馈环境空间中的臭氧浓度的监测值来控制开/关驱动。

[实施方式三]

在上述实施方式二中，说明了与深紫外区域的放射的同时放射真空紫外线来生成臭氧，并利用臭氧和UVC1这两者的装置结构，但根据使用环境的不同，也存在不希望生成臭氧的情况。本发明人等已经确认，通过管外壳的玻璃厚度可以控制由于氙(Xe)气的放电而产生的真空紫外线向外部的放射。即，在由合成石英构成的玻璃管的情况下，虽然无法通过玻璃的厚度来调整紫外线透射率，但是在使用了硼硅酸系的紫外线透射玻璃的管中，如果减小厚度，则对于同一波长，紫外线的透射率提高，同时向短波长侧偏移。

图9是表示市场上可以得到的硼硅酸系紫外线透射玻璃管的紫外线透射率与紫外线发射光谱的关系的曲线图。曲线D是以往发出260nm紫外线的旧的硼硅酸玻璃(BS1)管的紫外线透射率特性。当通过该玻璃使用228nm的荧光体制造器件时，获得曲线E的发光波形。这样，在210-250nm的范围内不能得到充分的紫外线发光。另一方面，曲线F是作为硼硅酸系紫外线透射玻璃管(BS2)的在市场上购买的直径为15.7mm、厚度为0.6mm的玻璃母材管的透射率曲线，在220nm的波长下，透射率约为70％，向短波长侧移动紫外线的透射率下降，并且截止波长约为205nm。在将该母材管拉制(再拉)成长径为2.5mm、短径为1mm且厚度为90μm的扁平椭圆截面的管的情况下，得到了曲线G的透射率特性。

在图9中，曲线H是前面图8所示的真空紫外线和来自荧光体层的深紫外线的发射光谱，该特性可以通过由石英玻璃管或前面所述的将容易透射真空紫外线的硼硅酸系玻璃管(BS2)的厚度减薄到70μm以下的管构成的气体放电器件来得到。另一方面，曲线I表示来自具有上述曲线G的透射率特性的厚度为90μm的硼硅酸玻璃管(BS2)构成的具有相同的深紫外荧光体层的气体放电管的发光特性。可以看出，在具有这种配置的光源器件中，在在178nm附近出现峰值的真空紫外区域中的放射被切断，并且获得从200nm-260nm范围内的宽带紫外发光。

图10是表示在与来自以228nm为峰值波长的深紫外荧光体层的图2所示的宽带发光特性曲线相同的特性(与图9的曲线I同等)的基础上，重叠了针对细菌的灭活曲线J和相对分光有害特性曲线K的曲线图。对细菌的灭活曲线J与图3所示的表示大肠杆菌等的波长敏感性的曲线图出处相同，相对分光有害特性K是日本工业标准JIS(Z8812-1987)中规定的公知特性。从该曲线图可知，对细菌的灭活作用从约240nm的波长到短波长侧提高，另一方面，对人体的有害作用有从270nm的波长向短波长侧减少的倾向。根据该关系，可以很好地理解波长为200nm-240nm范围的宽波长宽度的深紫外线将有害作用抑制得较低，并广泛地发挥杀菌作用。另外，曲线L表示用于比较的专利文献1中公开的KrCl气体的准分子灯的222nm单一波长特性，其细菌灭活作用有限。

[其他变形例]

以上是本发明的代表性结构例，但也可以进行其他各种变形。例如，气体放电管阵列型的表面发光紫外光源器件的特征在于，除了无汞之外，通过电极基板为柔性结构，电极基板可以在管的排列方向上弯曲。因此，通过将表面发光紫外光源器件10的发光面弯曲成凹面状的结构，同时光学滤波器20也成为入射面侧为凹面的结构，能够汇聚对照射对象的照射光而提高照射强度。或者，也可以在弯曲成凹面状的光源器件之前，代替上述光学滤波器而配置由紫外线透射材料构成的凸透镜那样的光学元件，进一步汇聚照射光。

此外，如实施方式二那样，在照射深紫外线的同时产生臭氧，并用臭氧进行空气的除菌的情况下，构成表面发光紫外光源器件10的多根气体放电管不一定需要具有相同的发光光谱。也可以代替荧光体层3，构成为混合阵列，该混合阵列在深紫外线放射用的气体放电管之间混存排列形成有氧化镁(MgO)或氧化铝(Al₂O₃)等紫外线反射层的真空紫外线放射专用的气体放电管。或者，作为深紫外荧光体层3的材料，除了使用上述在228nm具有峰值波长的宽带发光荧光体的气体放电管之外，如果规则地混合配置例如专利文献4中公开的使用在191nm或209nm具有峰值波长的荧光体的气体放电管，则能够构成超宽带，且发光强度平稳的气体放电管阵列型的光源器件，通过将该器件与截止240nm以上的波长的光学滤波器组合，能够得到有害作用低、对病毒或细菌发挥广泛的灭活效果的紫外线照射装置。

在使用实质上不具有240nm以上的发光光谱成分在228nm具有中心波长的宽带深紫外荧光体材料作为荧光体层3的情况下，或者即使发光波长光谱超过240nm但构成用于无人环境中的照射装置的情况下，可以省略光学滤波器20。或者，可以配置简单的紫外线透射材料的保护板来代替电介质多层滤光器22，以在其与表面发光紫外光源器件10之间形成臭氧发生空间。

作为本发明的进一步发展系统，可以利用如上所述的同时产生VUV光和荧光体产生的UVC光的表面发光紫外光源器件来构成空气除菌装置。即，与图6(a)或图7的结构相同，通过在具有从周围环境导入要除菌的空气的导入开口和除菌后空气的排出开口的除菌盒中，配置驱动电路基板40、送风扇50、VUV+UVC表面发光光源器件60，可以得到空气除菌装置。在该情况下，来自荧光体的深紫外光不向外部放出，而是起到对在除菌盒中与由VUV产生的臭氧、以及由臭氧与UVC的反应产生的发生期的活性氧一起导入的空气进行除菌、除臭的作用，从除菌盒向环境放出清洁的空气和剩余的臭氧。荧光体层可以适当使用涂覆面具有紫外线反射功能的深紫外区域发光的荧光体，但优选在260nm具有峰值的UVC2发光荧光体。不需要光学滤波器20可以省略，或者取而代之配置具有空气排出孔的盖。

此外，通过在电极基板上配置多个长气体放电管，该电极基板设置有多个电极对，在该电极对中，在与气体放电管的纵向交叉的方向上，放电用电极间隙被夹在电极对之间，可以构成具有大型放射面的紫外线照射装置。放射面的尺寸可以由气体放电管的长度和排列根数以及分割的电极对的配置图案决定。此外，可以通过平铺多个小尺寸的表面发光紫外光源器件来构造大型放射面的照射装置。

另外，表面发光紫外光源器件也可以为以下构成，在紫外线透射性的扁平的玻璃外壳中封入深紫外荧光体层和激发该荧光体层而产生深紫外线的紫外线或电子束激发源。作为电子束激发源，可以使用根据场致放射原理放射电子的结构。

[总结]

总之，根据本发明，能够得到以将紫外线对人体的不良影响抑制为最小限度的形式，且具有对病毒、细菌的除菌、杀菌效果的安全的紫外线照射装置。

本发明的方式包括上述多个方式的任何组合。

除了上述实施例之外，本发明还可以有各种变形。这些变形不应被解释为不属于本发明的范围。本发明应该包括与权利要求书同等的含义以及在所述范围内的所有变形。

符号说明

1：气体放电管，2：玻璃细管，3：荧光体层，4：放电气体，G：电极间隙，10、60：表面发光紫外光源器件、气体放电管阵列，11、61：电极基板，12：电极对，12X、12Y：电极，13：绝缘基板，15：逆变器电路，20：光学滤波器，21：石英基板、合成石英基板，22：电介质多层膜滤波器，23：放射光、箭头线，30：基底基板，31：支柱，40：驱动电路基板，50：送风扇，51：臭氧发生空间，52：散热路径，64：贯通狭缝。

Claims (17)

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，在共用的电极对上平行地排列多根紫外发光用的气体放电管，在产生至少210-250nm的波长范围的深紫外区域的紫外线的光源器件的发光面的前面，配置有实质上阻止所述紫外线内240nm以上的紫外线的透射的光学滤波器，

构成所述气体放电管的玻璃外壳的前面侧具有限制所述紫外线的短波长侧的放射而选择的厚度，

构成所述气体放电管的玻璃管具有由紫外线透射玻璃母材制造的前面侧的厚度为70μm以上的细管结构，所述紫外线透射玻璃母材具有壁厚为0.6mm时的220nm波长的紫外线透射率为70±15%，紫外线的截止波长为205±5nm的特性；

或者，构成所述气体放电管的玻璃管具有由紫外线透射玻璃构成的前面侧的壁厚为70μm以上的细管结构，所述紫外线透射玻璃具有壁厚为0.07mm时的220nm的波长的紫外线透射率为90±10%，紫外线的截止波长为200±10nm的特性。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光源器件具有：气体放电管，其以具有成为发光面的前面侧和相对的背面侧、由紫外线透过玻璃构成的玻璃外壳为主体，在所述玻璃外壳的背面侧的内面设置发出至少210-250nm的波长范围的深紫外区域的紫外线的荧光体层，在内部封入了发出真空紫外线的放电气体；以及电极对，其与该气体放电管的背面侧相对，夹着构成放电间隙的间隙向两侧扩展地配置。

3.根据权利要求2所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述荧光体层具有以228nm附近为峰值波长的宽带的发光光谱。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光学滤波器具有形成在紫外线透射基板的表面上的电介质多层膜滤波器的结构，所述紫外线透射基板与构成所述光源器件的各气体放电管的发光面相对地配置，利用所述发光面与该紫外线透射基板之间的空间的折射率与所述紫外线透射基板的折射率之差来调节放射光从所述发光面向所述电介质多层膜滤波器的入射角度。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光学滤波器具备：在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构；以及在所述石英基板的紫外线入射面侧设置的衍射光栅。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光学滤波器具备：在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构；以及条纹图案的肋，其设置在所述石英基板的紫外线入射面侧，以使来自所述气体放电管的放射光向该电介质多层膜滤波器的入射角度变窄。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光学滤波器具备：在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构；以及光栅图案的肋，其设置在所述石英基板的紫外线入射面侧，以使来自所述气体放电管的放射光向该电介质多层膜滤波器的入射角度变窄。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光学滤波器具备：在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构；以及多个肋，其具有条纹图案或格子图案，与所述气体放电管的排列相对应地设置在所述石英基板的紫外线入射面侧，以使来自所述气体放电管的放射光向该电介质多层膜滤波器的入射角度变窄。

9.一种紫外线照射装置，其特征在于，以紫外光源器件为主体，该紫外光源器件包括：玻璃外壳，具有成为发光面的前面侧和相对的背面侧，在内部具备放射深紫外区域的紫外线的荧光体层，封入了产生用于激发该荧光体层的真空紫外线的放电气体；以及与该玻璃外壳的背面侧相对地配置，夹着构成放电间隙的间隙向两侧扩展的图案的电极对，

在该紫外光源器件的所述发光面的前面配置限制所述荧光体层的发光光谱内的长波长侧的放射波长的光学滤波器，

并且，所述玻璃外壳由前面侧的厚度为70μm以上的硼硅酸系紫外线透射玻璃构成，通过所述前面侧的厚度选择性地控制在该紫外光源器件内产生的包含真空紫外线的短波长侧的放射，

进而，所述玻璃外壳具有由硼硅酸系紫外线透射玻璃母材制造的前面侧的厚度为70μm以上的细管结构，所述硼硅酸系紫外线透射玻璃母材具有壁厚为0.6mm时的220nm波长的紫外线透射率为70±15%，紫外线的截止波长为205±5nm的特性；

或者，所述玻璃外壳具有由硼硅酸系紫外线透射玻璃构成的前面侧的壁厚为70μm以上的细管结构，所述硼硅酸系紫外线透射玻璃具有壁厚为0.07mm时的220nm的波长的紫外线透射率为90±10%，紫外线的截止波长为200±10nm的特性。

10.根据权利要求9所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述荧光体层具有以228nm附近为峰值波长的宽带的发光光谱。

11.根据权利要求9所述的紫外线照射装置，其特征在于，在所述紫外光源器件的发光面的前面，配置有用于阻止波长为240nm以上的紫外线的放射的光学滤波器。

12.根据权利要求9-11中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述光学滤波器构成为：具有形成在具有比空气的折射率大的折射率的石英基板的表面上的电介质多层膜滤波器的结构，所述石英基板与构成所述紫外光源器件的各气体放电管的发光面相对地配置，利用该石英基板的折射率与所述发光面和石英基板之间的空间的折射率之差来调节紫外线放射光向所述电介质多层膜滤波器的入射角度。

13.一种紫外线照射装置，其特征在于，其具备：气体放电管阵列，其以具有成为发光面的前面侧和相对的背面侧的玻璃细管为主体，在所述玻璃细管的背面侧的内表面上设置有深紫外的荧光体层，并且，将在内部封入放电气体而构成的气体放电管多根并列地排列而构成；电极对，其与所述气体放电管阵列的背面侧相对，夹着在各气体放电管上构成共同的放电间隙的电极狭缝向两侧扩展，在各气体放电管的前面侧排列面的前面，为了实质上阻止所述荧光体层的发光光谱内240nm以上的紫外线的透过，配置有光学滤波器，所述光学滤波器在入射面侧具有衍射光栅，并且，由具有70μm以上的壁厚的玻璃构成所述玻璃细管，

进而，所述玻璃细管具有由紫外线透射玻璃母材制造的前面侧的厚度为70μm以上的细管结构，所述紫外线透射玻璃母材具有壁厚为0.6mm时的220nm波长的紫外线透射率为70±15%，紫外线的截止波长为205±5nm的特性；

或者，所述玻璃细管具有由紫外线透射玻璃构成的前面侧的壁厚为70μm以上的细管结构，所述紫外线透射玻璃具有壁厚为0.07mm时的220nm的波长的紫外线透射率为90±10%，紫外线的截止波长为200±10nm的特性。

14.根据权利要求13所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述荧光体层具有以228nm附近为峰值波长的宽带的发光光谱。

15.根据权利要求13或14所述的紫外线照射装置，其特征在于，具备所述衍射光栅的光学滤波器由在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构、以及在所述石英基板的紫外线入射面侧设置的衍射光栅构成，该衍射光栅为条纹图案的肋。

16.根据权利要求13或14所述的紫外线照射装置，其特征在于，具备所述衍射光栅的光学滤波器由在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构、以及在所述石英基板的紫外线入射面侧设置的衍射光栅构成，该衍射光栅为格子图案的肋。

17.根据权利要求13或14所述的紫外线照射装置，其特征在于，具备所述衍射光栅的光学滤波器由在石英基板的紫外线出射面侧形成的电介质多层膜滤波器的结构、以及在所述石英基板的紫外线入射面侧设置的衍射光栅构成，该衍射光栅为与所述气体放电管的排列间距对应的条纹图案或格子图案的多个肋。