JP7053191B2 - オゾン生成装置および紫外線照射装置 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成２９年４月５日に東京ビックサイトにおいて開催された第２７回ファインテックジャパンにおいて、オゾン発生装置を公開した。

本発明は、エキシマランプなどの光源から放射される紫外線によってオゾンを生成するオゾン生成装置に関する。

エキシマランプなどによって紫外線を照射することによってオゾンを生成するオゾン生成装置が知られている。オゾンは除菌、殺菌作用をもつことから、オゾン生成装置は脱臭機、除菌器として構成することが可能である。

例えば、円筒状のケーシング内にオゾナイザを配置し、その下方に空気ファンを設置する脱臭機が知られている。外気が空気ファンによってケーシング内部に吸入されると、放電によってオゾンがケーシング内で発生する。発生したオゾンは、ケース上部に設けられた放出口から放出され、これによって臭気成分が分解される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－２９７９５号公報

脱臭機などのオゾン生成装置が動作している間、ランプ点灯中であってもケース内部に収容されているため、ケース外側からその動作状態を確認することができない。したがって、オゾン生成装置に点灯インジケータを設けてユーザがそれを確認するか、装置の傍まで行って動作中であるか否かを確認する必要がある。

しかしながら、オゾン自体が人体に影響するため、ユーザがオゾン生成装置の傍に近寄るのは好ましくなく、ある程度離れた場所でオゾン生成装置の動作状態を確認する必要がある。その場合、インジケータなどを設けても、照明環境などによって動作中であるか否かを確認することが難しい。

したがって、オゾン生成装置の動作状態を、離れた場所でも容易に確認できることが求められる。

本発明のオゾン生成装置は、放電によって紫外線を放射するエキシマランプと、エキシマランプを収容し、オゾン生成のための紫外線を照射する内部空間を区画する筐体とを備え、筐体において、紫外線とともに前記エキシマランプから放射される可視光を透過する窓が、形成されている。

ここでの「内部空間」は、筐体によって装置外と装置内とに区画されたときの装置内の少なくとも一部空間であって、殺菌、脱臭などに利用されるオゾンを生成する空間を示す。例えば脱臭機などの場合、エキシマランプを内部空間で生成されたオゾンの流れる方向に沿って配置し、生成されたオゾンが筐体から外部に放出されるように構成すればよい。

窓の形成位置、形状、大きさなどは任意に形成することができる。例えば、放電発生領域から可視光が放射される場合、放電発生領域を視認可能な位置に形成すればよい。エキシマランプが筐体内部の装着状態に合わせて窓を形成することで視認性を向上させることを考慮すると、筐体の鉛直方向に沿った表面に形成すればよい。例えば、両端部を鉛直方向に沿って設置する筒状筐体の場合、筐体側面に形成することができる。

鉛直方向に沿って配置されたエキシマランプの放電発生領域全体を視認できるようにすることを考慮すると、窓の鉛直方向長さを、筐体鉛直方向長さの半分以上の長さにすることが可能である。エキシマランプが水平方向に設置されている場合、窓の水平方向長さを、筐体水平方向長さの半分以上の長さにすることができる。

窓については、ランプ消灯時における美観性などの観点から、筐体外部からの可視光の少なくとも一部を反射する光学部材を備えるように構成することが可能である。

エキシマランプは、局所的放電によって紫外線を放射するように構成することが可能である。また、エキシマランプは、紫外線よりもスペクトル強度の小さい可視光を、紫外線とともに放射することができる。

エキシマランプから放射される可視光の波長域は、４００ｎｍ～４５０ｎｍおよび５００ｎｍ～６５０ｎｍの少なくともいずれかの波長域を含むようにすることが可能である。例えば、５４５ｎｍ付近の波長を含む可視光を放射することが可能である。

本発明の他の態様における紫外線照射装置は、エキシマランプによって紫外線を照射する内部空間を区画する筐体を備え、筐体において、エキシマランプに生じた局所的放電を視認可能な位置にエキシマランプから放射される可視光を透過する窓が、形成されている。

本発明によれば、オゾン生成装置などの動作状態を、容易な構成で確実に確認することができる。

オゾン生成装置の概略的斜視図である。 オゾン生成装置の概略的平面図である。 エキシマランプの局所的放電を示した図である。 第２の実施形態におけるオゾン生成装置の概略的斜視図である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、オゾン生成装置の概略的斜視図である。図２は、オゾン生成装置の概略的平面図である。

オゾン生成装置１００は、ここでは脱臭機として構成されており、筐体１０内部に紫外線を照射するエキシマランプ３０、４０を配置した構成となっている。筐体１０は、筒状側面１０Ｓと、側面１０Ｓの上方端部を覆う円板状の天井面１０Ｕとを備え、側面１０Ｓには、外部空気を吸入するためのスリット状開口部１０Ｋが水平方向に沿って周方向全体に渡って形成される一方、オゾン放出用の環状開口部１０Ｔが、側面１０Ｓと天井面１０Ｕとの隙間に形成されている。

筐体１０内部には、エキシマランプ３０、４０とともに、ランプ電源部５０、送風ファン（軸流ファン）６０が筐体１０の中心軸Ｘに沿ってエキシマランプ３０、４０の下方に設けられている。開口部１０Ｋから筐体１０内の内部空間１０Ｒに入り込んだ空気は、送風ファン６０によって天井面１０Ｕの方向へ上昇していく。

エキシマランプ３０、４０が紫外線を照射すると、内部空間１０Ｒを流れる空気に紫外線が当たり、これによってオゾンが生成される。生成されたオゾンは、送風ファン６０によって開口部１０Ｔから装置外部に放出される（図２の矢印参照）。放出されたオゾンにより、オゾン生成装置１００の周囲に対し、臭いの元となる臭気成分が分解される。

エキシマランプ３０、４０は、石英ガラスから成る石英管３２、４２を備え、石英管３２、４２の内部には、管軸に沿って延びる内側電極（図示せず）が配置されている。内側電極は、柱状の誘電体（石英ガラス）によって被覆されており、放電空間に露出せずに誘電体内に埋設されている。石英管３２、４２の外面に配設された外側電極（図示せず）は、管軸に沿って配置されている。内側電極の端部に接続される給電線（図示せず）は、ランプ電源部５０と接続しており、給電線を介してエキシマランプ３０、４０に電力が供給される。内側電極と外側電極との間で誘電体バリヤ放電が生じ、所定スペクトル（例えば、１７２ｎｍ）の紫外線が放射される。

エキシマランプ３０、４０は、筐体中心軸Ｘに沿って配置され、その両側に配置されたカバー３４、４４をそれぞれ備え、カバー３４、４４内には給電線（図示せず）が設けられている。エキシマランプ３０、４０は、筐体中心軸Ｘに対して回転対称的な位置に配置されており、中心軸Ｘに沿った配置位置も同じである。

側面１０Ｓには、タイマースイッチボタン２０Ｓ１、オゾン濃度調整ダイヤル２０Ｓ２、電源ボタン２０Ｓ３を設けた操作面１０Ｍが設けられており、操作面１０Ｍを挟んで、２つの窓１０Ｗ１、１０Ｗ２が設けられている。窓１０Ｗ１、１０Ｗ２は、操作面１０Ｍの反対側にある同じサイズの面にまで渡って側面１０Ｓの一部を形成し、その周方向幅は同じであり、中心軸Ｘに関して対称的な配置となっている。

窓１０Ｗ１、１０Ｗ２は、それぞれエキシマランプ３０、４０と向かい、中心軸Ｘ（鉛直方向）に沿った長さは、エキシマランプ３０、４０の石英管３２、４２よりも長い。また、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２の水平方向（周方向）長さは、筐体１０の水平方向（周方向）長さの半分以上の長さに定められている。窓１０Ｗ１、１０Ｗ２は、ここではアクリル樹脂で成形されており、可視光を透過する光透過特性をもつ。例えば、４００ｎｍ以上の可視光を８０％以上透過する光透過特性をもたせることができる。

一方、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２を介してオゾン生成装置１００の外部に紫外線を放射するのを抑制することを考慮し、４００ｎｍより短波長（紫外線領域）の光に対しては透過性を低くするのがよい。なお、１７２ｎｍに代表されるような強い紫外線を放射するエキシマランプ３０、４０を使用する場合、１７２ｎｍの波長が酸素に強く吸収されて放射距離が短くなるため、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２まで到達しない。したがって、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２の材料は特に限定されず、高価な合成石英ガラスなどにする必要は無い。

また、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２の内面には、ビームスプリッタ（ミラーガラス）が形成されている。これによって、可視光がオゾン生成装置１００の内部空間１０Ｒから窓１０Ｗ１、１０Ｗ２を通って外部に進行することができる一方、オゾン生成装置１００外部（筐体１０外部）の可視光は、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２で反射する。

本実施形態のエキシマランプ３０、４０は、局所的放電を生じ、紫外線と可視光とをほぼ同時に放射する。具体的には、１７２ｎｍの紫外線とともに、４００ｎｍ～８００ｎｍの波長域の可視光が放射される。以下、これについて説明する。

図３は、エキシマランプ３０の局所的放電の一例を示した図である。局所的放電の一例として、エキシマランプ３０の石英管３２内で誘電体バリヤ放電を生じるとき、放電空間の径方向に沿って微細な放電が局所的に生じる（微細放電）。局所的放電では、瞬間的に発生・消滅を繰り返すような放電状態となり、放電ガスがエキシマ発光することによって１７２ｎｍの紫外線が放射される。石英管、電極、放電空間圧（封入ガス圧）、印加電圧の周波数などは、局所的放電を生じるように定められている。

それとともに、エキシマランプ３０、４０では、可視光が放射される。可視光の放射は、石英管３２、４２などによって放電管を構成し、その石英管の種類や熱処理の条件、封入する放電ガスの種類、放射する紫外線の波長などを適宜調整することによって実現される。また、これらの調整によって、異なる波長域の可視光を放射することができる。

例えばエキシマランプ３０、４０は、４００ｎｍ～４５０ｎｍの波長域、５００ｎｍ～６５０ｎｍの波長域の可視光を放射することが可能であり、青色および緑～赤色の波長域の光によって赤紫色系の光が放射される。またエキシマランプ３０、４０は、５４５ｎｍ付近の波長をもつ緑色系の光を放射することも可能である。なお、紫外線の発光効率を落とさないためにも、可視光線の最大スペクトル強度は、１７２ｎｍの紫外線の発光スペクトル強度のおよそ２０パーセント以下に抑えられている。

図３は、局所的放電の様子を示す一例であり、放電形状を限定するものではない。図３のように微細放電と偏った放電ＤＬが併存するような構成にしてもよい。例えば、局所的放電を生じさせる構成として、平板状の電極を石英管３２、４２の外周面に線接触させた構成を採ることもできる。この構成では、局所的放電の一例として、エキシマランプ３０の石英管３２内で誘電体バリヤ放電を生じるとき、石英管３２に沿って配置された電極（図示せず）の傍に偏った放電ＤＬが生じる。

図１、２で示したように、筐体１０は、オゾン生成のためエキシマランプ３０、４０によって紫外線を照射する空間である内部空間１０Ｒを形成する一方、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２を設けていることによって、エキシマランプ３０、４０から放射される可視光が窓１０Ｗ１、１０Ｗ２を通って装置外部に照射される。

これにより、ユーザはエキシマランプ３０、４０の放電を視認することができ、エキシマランプ３０、４０が点灯状態である、すなわちオゾン生成装置１００が動作していることを、オゾン生成装置１００の周囲から離れた場所で視認することができる。

また、エキシマランプ３０、４０から放射される可視光は、筐体１０の側面１０Ｓにあって半分以上の表面領域をもつ窓１０Ｗ１、１０Ｗ２から照射されるため、ユーザは、エキシマランプ３０、４０それぞれの点灯状態をどの方向からも確認することができる。特に、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２が石英管３２、４２のサイズよりも大きなサイズを持つことから、ユーザはエキシマランプ３０、４０の放電領域全体を視認することができる。

オゾン生成装置１００に近づくことなく点灯状態を確認できるため、ユーザはオゾンの影響を受けなくて済む。また、点灯状態を示すインジケータなどを別途設けるような、視認性が悪くコストがかかる構造にする必要がなくなる。

上述したように、エキシマランプ３０、４０は、青色に応じた短波長域、緑色～赤色の長波長域の光を照射するように構成することができる。そのため、オゾン生成装置１００の設置された室内照明が比較的明るく、スペクトル強度が比較的小さい可視光が放射される状況であっても、ユーザは点灯状態を視認することができる。特に、視覚的に感度の高い緑色に応じた光を照射することで視認性を高めることができる。

また、エキシマランプ３０、４０が局所的放電するため、コントラストが高く、視認性がよい。特に、瞬間的な発生・消滅を繰り返すような微細放電は目立ちやすく、さらに視認性を高める。一方で、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２の内側面にはビームスプリッタが形成されているため、オゾン生成装置１００周囲の照明が強い場合でも、ランプ点灯状態を確認することができる。逆に、エキシマランプ３０、４０が点灯していない状態では、装置外部からエキシマランプ３０、４０（内部空間１０Ｒ）を視認できない（視認しにくい）。そのため、エキシマランプ３０、４０の消灯時において、オゾン生成装置１００の美観を損ねることがない。

このように本実施形態によれば、筒状筐体１０内にエキシマランプ３０、４０を配置し、その下方に送風ファン６０を設けたオゾン生成装置１００において、筐体１０の側面１０Ｓに窓１０Ｗ１、１０Ｗ２を設ける。エキシマランプ３０、４０が放電によって紫外線を照射することで、筐体１０の内部空間１０Ｒにオゾンを生成するとともに、エキシマランプ３０、４０から紫外線とともに放射される可視光が、窓１０Ｗ１、１０Ｗ２を透過する。

次に、図４を用いて、第２の実施形態であるオゾン生成装置について説明する。第２の実施形態では、窓のサイズがエキシマランプサイズに応じている。

図４は、第２の実施形態におけるオゾン生成装置の概略的斜視図である。

オゾン生成装置１０００は、側面１００Ｓ、天井面１００Ｕを備えた筐体１００と、エキシマランプ１３０とを備えている。側面１００Ｓには、外部空気を吸入するためのスリット状開口部１００Ｋが水平方向に沿って周方向全体に渡って形成される一方、オゾン放出用の環状開口部１００Ｔが、側面１００Ｓと天井面１００Ｕとの間に形成されている。筐体１００の側面１００Ｓには、操作面１００Ｍを挟んで２つの窓１００Ｗ（図４では１つのみ図示）が設けられている。窓１００Ｗの軸方向（鉛直方向）長さは、筐体１００の側面（鉛直方向）長さの半分以上の長さを有する。

窓１００Ｗは、その周方向幅がエキシマランプ１３０のサイズに応じた幅であり、ユーザが筐体１００の操作面１００Ｍを見る方向から見たときに点灯状態を確認することができるように、窓１００Ｗは操作面１００Ｍの傍に形成されている。このような窓１００Ｗを形成することによっても、ランプ点灯中、すなわちオゾン生成装置１０００の動作中であることを確認することができる。

なお、オゾン生成装置内のエキシマランプ配置に関しては、オゾンの流れる方向に合わせて設置すればよく、例えば、筐体を矩形状に構成し、エキシマランプを水平方向に沿って配置してもよい。この場合、窓の周方向長さが筐体の周方向長さの半分以上の長さに定めるのがよい。側面以外の天井面に窓を設けることも可能であり、窓のサイズ、数なども任意である。また、ランプ本数に応じた窓の数にしてもよい。放電発生領域が視認できるような窓を筐体表面に設ければよい。

オゾン生成装置としては、脱臭機以外の除菌器、殺菌器などとして構成することも可能であり、紫外線照射装置として構成することも可能である。また、１７２ｎｍ以外の紫外線の波長を放射するエキシマランプでもよく、エキシマランプ以外の紫外線とともに可視光を放射可能な放電ランプを使用してもよい。

１０ 筐体
１０Ｒ 内部空間
１０Ｓ 側面
１０Ｗ１ 窓
１０Ｗ２ 窓
３０ エキシマランプ
４０ エキシマランプ
１００ オゾン生成装置

Claims (12)

1. 放電によって紫外線を放射するエキシマランプと、
   前記エキシマランプを収容し、装置外と装置内とに区画するケーシングであって、紫外線を照射してオゾンを生成する内部空間を装置内に形成する筐体とを備え、
   前記筐体において、紫外線とともに前記エキシマランプから放射される可視光を透過する窓が、形成されていることを特徴とするオゾン生成装置。
2. 放電によって紫外線を放射するエキシマランプと、
   前記エキシマランプを収容し、紫外線を照射してオゾンを生成する内部空間を区画する筐体とを備え、
   前記筐体において、紫外線とともに前記エキシマランプから放射される可視光を透過する窓が、放電発生領域を視認可能なように、装置設置状態における前記筐体の側面および／または天井面に形成されていることを特徴とするオゾン生成装置。
3. 前記窓が、前記筐体の鉛直方向に沿った表面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン生成装置。
4. 前記窓の鉛直方向長さが、筐体鉛直方向長さの半分以上の長さであることを特徴とする請求項３に記載のオゾン生成装置。
5. 前記窓の水平方向長さが、筐体水平方向長さの半分以上の長さであることを特徴とする請求項３に記載のオゾン生成装置。
6. 前記窓が、筐体外部からの可視光の少なくとも一部を反射する光学部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のオゾン生成装置。
7. 前記エキシマランプが、局所的放電によって紫外線を放射することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のオゾン生成装置。
8. 前記エキシマランプが、紫外線よりもスペクトル強度の小さい可視光を、紫外線とともに放射することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のオゾン生成装置。
9. 前記エキシマランプから放射される可視光の波長域が、４００ｎｍ～４５０ｎｍおよび５００ｎｍ～６５０ｎｍの少なくともいずれかの波長域を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のオゾン生成装置。
10. 前記エキシマランプから放射される可視光の波長が、５４５ｎｍ付近の波長を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のオゾン生成装置。
11. 前記エキシマランプが、前記内部空間で生成されたオゾンの流れる方向に沿って配置され、
    生成されたオゾンが前記筐体から外部に放出されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のオゾン生成装置。
12. 装置外と装置内とに区画するケーシングであって、エキシマランプによる紫外線照射により除菌、殺菌を行う内部空間を装置内に形成する筐体を備え、
    前記筐体において、前記エキシマランプに生じた局所的放電を視認可能な位置に、前記エキシマランプから放射される可視光を透過する窓が、形成されていることを特徴とする紫外線照射装置。
    
    
    
    
    

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