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日本工業規格

JIS

 Z

8811

-1968

殺菌紫外線の測定方法

Measuring Methods of Ultra-violet Rays for Sterilization

1.

適用範囲  この規格は,主として紫外線殺菌燈(以下殺菌燈という。)から放射される殺菌紫外線の放

射照度を物理的に測定する方法について規定する。

2.

用語の意味  この規格で用いるおもな用語の意味は,つぎのとおりとする。

(1)

殺菌紫外線  紫外線のうち波長 260nm(

1

)

付近に最大殺菌効果を有する殺菌効果曲線の示す波長領域内

のもの(

図 参照)。

(

1

) nm

は10

9

m

で m

µ

と同じである。

(2)

殺菌パワー  殺菌紫外線の殺菌効果を評価する量であって,紫外線の分光放射パワーに図 および表

1

の効果値をかけて積分した形で求め,その強さを殺菌ワット (G-watt) で表わす。1G-watt は,波長

253.7nm

の紫外線の 1 ワットに相当する。

(3)

殺菌紫外線の放射照度  測定しようとする面において,入射する殺菌パワーの単位面積あたりの密度

で,単位を G-W/m

2

(または

µ

G-W/cm

2

)とする。ただし殺菌燈から放射される紫外線の殺菌パワーを

対象とする場合は,W/m

2

(または

µ

W/cm

2

)の単位を用いてもさしつかえない。

(4)

法線放射照度  放射照度を求める点において,その点と放射源の中央とを結ぶ直線に直角な平面上の

放射照度。

(5)

水平面放射照度  放射照度を求める点において,その点を含む水平面における放射照度。

(6)

鉛直面放射照度  放射照度を求める点において,その点を含む鉛直面における放射照度。


2

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図 1  紫外線の波長別殺菌効果

*

(等放射パワーに対する)

表 1  紫外線の波長別殺菌効果

*

(等放射パワーに対する)

波長

 (nm)

殺菌効果相対値

波長

 (nm)

殺菌効果相対値

220 0.25  225.9 0.33

230 0.40  235.3 0.50

240 0.63  239.9 0.62

250 0.91  244.6 0.73

260 0.99  248.3 0.84

270 0.87  253.7 1.00

280 0.60  257.5 1.00

290 0.30  275.3 0.72

300 0.06  280.4 0.57

310 0.013 289.4 0.31

320 0.004 292.5 0.23

340 0.0009

296.7 0.13

360 0.0003

302.2 0.045

400 0.0001

312.9 0.008

334.1

0.0013

365.4

0.00023

*  M. Luckiesh : Applications of Germicidal, Erythemal, and Infrared

Energy (1946) p.115

3.

殺菌紫外線の測定  殺菌紫外線の放射照度の測定には,直接または間接受光方式の殺菌紫外線用照度

計を使用する。これらの照度計は,

図 の殺菌効果曲線に近似した相対分光感度分布特性をもち,かつ規

定の検出感度条件を満足しなければならない。受光器の方向感度特性は余弦法則をほぼ満足する必要があ

り,そのために拡散透過特性をもたせた平板状もしくは特殊形状の溶融石英製または紫外線透過ガラス製

窓材を受光器の入射窓に常時装着することが望ましい。

なお,放射照度の時間的積分値を測定する場合は,殺菌紫外線用積算照度計を使用する。


3

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3.1

直接受光方式の殺菌紫外線用照度計  直接受光方式の殺菌紫外線用照度計は,波長 250nm 付近の紫

外線に対し感度をもつ特定の真空光電管や光電子増倍管(

2

)(

3

)(

4

)

と適当な紫外用光学フィルタとを組み合わ

せて,受光器の相対分光感度分布特性を

図 の殺菌効果曲線に近似させたもので,最小検出感度は,波長

253.7nm

の紫外線に対し 0.005W/m

2

 (

=0.5

µ

W/cm

2

)

またはこれよりよいものとする。

(

2

)

殺菌燈から放射される殺菌紫外線のほとんどは波長253.7nm の紫外線であるから,これを測定

の対象とする場合は,波長約300nm 以下の紫外線のみに感じるすず,クロム,カドミウムなど

を陰極とする光電管を使うのが適当である。

(

3

)

マグネシウムを陰極とする光電管は,注(

2

)

の光電管に比べて波長 253.7nm の紫外線の検出感度

が高いけれども,波長 300nm 以上の近紫外線も多少感じるから,測定箇所に殺菌燈以外の他の

放射源から強い近紫外線がいっしょに到来するような条件で測定する場合には,つぎの操作が

必要である。

波長約 300nm 以下の紫外線をしゃ断し,近紫外線および可視線に対し透明な紫外用光学フィ

ルタ(たとえば UV-31)を受光器の入射窓の直前にかけたときとかけないときの測定器指示値

の差を求め,その値にこのフィルタの分光透過率を勘案した補正を行なって正しい放射照度を

求める。

(

4

)

アンチモン・セシウムを陰極とする光電管(または光電子増倍管)は,

(

2

)(

3

)

の光電管に比べ

て波長 253.7nm の紫外線に対しはるかに高い感度をもつが,近紫外線および可視線もよく感じ

るので,これを使う場合には,波長 250nm 付近の紫外線を良好に透過し可視線をしゃ断する紫

外用光学フィルタ(たとえば UV-D25)を受光器の入射窓に常時装着し,かつ,

(

3

)

と同様の操

作をする必要がある。

3.2

間接受光方式の殺菌紫外線用照度計  間接受光方式の殺菌紫外線用照度計は,殺菌紫外線をけい光

(

5

)

に当てて可視光に変換し,可視光用検出器(

6

)

を用いて殺菌紫外線の放射照度を測定するものである。

一般に検出器の出力をそのまま指示計で読み取る方式(

7

)

であるから,直接受光方式に比べて機構が簡単で

ある。この測定器の最小検出感度は,波長 253.7nm の紫外線に対し 0.05W/m

2

  (

=5

µ

W/cm

2

)

またはそれよ

りよいものとする。

(

5

)

1の殺菌効果曲線に近似する励起波長特性を有し,かつ長期間使用しても変換効率が低下しに

くいけい光体の中から適当なけい光色のものを選んで,

2に示すように殺菌紫外線をよく透過

する基板ガラス(たとえば UV-25,溶融石英板または UV-D25)の上に適当な方法でけい光体(た

とえばけい酸亜鉛)を塗布し,その上を殺菌線をしゃ断する透明なガラス層(たとえば UV-31

または緑色ガラスフィルタ)でおおった構造のけい光板を使う。

受光器の方向感度特性を良好にするための手段として,上記基板ガラスを特殊形状にするこ

とはさしつかえない。

(

6

)

検出器にはセレン光電池または硫化カドミウム光導電セルなどを使う。

(

7

)

殺菌紫外線の変換光以外の光がけい光板を透過して検出器に入射する場合は,けい光板を

図 2

の位置にして測定し,つぎにけい光板を裏返しにして測定し,両者の指示値の差から殺菌紫外

線の放射照度を求める。ただし,UV-D25 と緑色ガラスフィルタとの間にけい酸亜鉛けい光体の

薄層をはさんだ構造のけい光板を使用する場合は,この差引測定の操作を行なわなくてもよい。


4

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図 2  間接受光方式の殺菌紫外線用照度計の受光器の構成例 

4.

殺菌紫外線の放射照度の測定方法

4.1

放射照度の種類  殺菌紫外線の放射照度は測定条件により,つぎの 3 種類とする。

(1)

法線放射照度

(2)

水平面放射照度

(3)

鉛直面放射照度

4.2

法線放射照度の測定  法線放射照度を測定するには,殺菌紫外線用照度計の受光窓または受光面を

測定箇所に置き,目的の殺菌紫外線放射源の中央に正しく対向させて放射源の放射が安定してから,各測

定器で決められた方法に従って測定する。

この場合,受光器の方向感度特性は,少なくとも目的の放射源を含む受光角内において余弦法則を正し

く満足することが必要である。もしその受光角度が狭い場合は,余弦法則を満足する受光角度内に放射源

がはいる位置で放射照度の測定を行ない,所要の位置の放射照度は計算により求める(

付属書 I  放射照度

の計算方法を参照)。

目的の放射源が複雑な大きさや形状をもつか,2 個以上存在するような条件のときは,測定すべき位置

の受光器はこれらの放射源を含む受光角内において,受光器の方向感度特性が余弦法則を正しく満足する

ことが必要であるが,場合によっては余弦法則を満足する角度範囲内の一部分または 1 個ずつに分けて測

定し,計算により求める(

付属書 I  放射照度の計算方法を参照)。

放射源の殺菌紫外線出力を測定する場合のように,目的の放射源(たとえば殺菌燈)からくる直射放射

束のみを測定対象とするときは,他の放射源からくる放射や周囲からの散乱放射が受光器へ入射しないよ

う,目的の放射源と受光器との間に適当な有孔しゃ光板を置く。

有孔しゃ光板は一般に複数個を使用し,孔の形状は受光器位置から見た放射源の正射影と相似であるこ

とがのぞましいが,丸形でもよい。受光器の視野が目的の放射源に限られるよう,各有孔しゃ光板の孔の

寸法,外形寸法および配置を選ぶ(

図 参照)。有孔しゃ光板の表面は,紫外線および可視光の反射率がき

わめて低い黒つや消し仕上げ(たとえば黒ビロード張)とし,孔のふちは刃状とする。もし有孔しゃ光板

の使用が困難な場合は,周囲からの散乱放射束を含めて測定したのち,放射源に近い位置に黒つや消し仕

上げのしゃ光板(たとえばこの放射源とほぼ同じ大きさのもの)をそう入して,受光器へ向かう直射放射

束をしゃ断する方法で散乱放射束だけを測定し,

前者から後者を差引いて直射放射束を求めるようにする。


5

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図 3  有孔しゃ光板の用い方

4.3

水平面または鉛直面放射照度の測定

4.3.1

直接に測定する方法  水平面または鉛直面放射照度を測定するには,殺菌紫外線用照度計の受光窓

または受光面を測定箇所で水平または鉛直に保ち,放射源の放射が安定してから各測定器で決められた方

法に従って測定する。この場合,受光器の方向感度特性は余弦法則を正しく満足することが必要であり,

散乱放射に対する注意は 4.2 に準ずる。

4.3.2

法線放射照度から計算で求める方法  4.2 の方法で測定した法線放射照度の値をもとに計算で求め

る(

付属書 放射照度の計算方法参照)。

4.4

変動する放射照度の測定  時間的に不規則な変動をする殺菌紫外線の放射照度の測定には,殺菌紫

外線用照度計の出力を記録計器に自記させて,必要な時間内の平均値を求めるか,または殺菌紫外線用積

算照度計で殺菌紫外線量(放射照度×時間)を測定してから,その時間内の平均値を計算する。殺菌紫外

線用照度計の指示値を直接読み取って測定する場合は,5 回以上の測定を行ない,その平均値を求める。

ただし変動の大きい場合は,最大値および最小値を併記する。

放射照度の瞬間的最大値を求める必要がある場合には,時定数の小さい測定器を使用する。

せん光の場合は,殺菌紫外線用積算照度計でせん光殺菌紫外線量(W・s/m

2

または

µ

W

・s/cm

2

)を測定す

る。

5.

測定器の校正

5.1

校正の準備  校正に際しては,放射源の殺菌燈以外からくる散乱紫外線の影響を除くため,周囲の

壁や器物を殺菌紫外線の反射率が低い材料で処理し,かつ,4.2 に示す有孔しゃ光板を使用して測定する。

なお,殺菌燈からの放射パワーは,周囲温度の変化の影響を受けやすいので,校正時の点燈条件は,で

きるだけ一定にする。たとえば,気温一定 (20℃)  無風の部屋において一定の電力値または電流値で水平

点燈する。

5.2

校正方法  校正方法には基準方法と簡易方法とがある。

5.2.1

基準方法  殺菌紫外線用照度計の検出感度を校正するには,まずあらかじめ放射照度絶対値に対し

感度を校正した熱形放射計と,分光透過特性の明らかな紫外線用シャープカットフィルタを用いて,殺菌

燈から一定距離における波長 253.7nm の紫外線の放射照度を測定する(

付属書 II 殺菌燈の殺菌紫外線出力

絶対値の測定方法参照)。つぎに熱形放射計の受光器を殺菌紫外線用照度計の受光器と置き換えて測定し,

目盛校正を行なう。

5.2.2

簡易方法  校正ずみの紫外線照度計のある場合には,任意の安定した殺菌燈を使って,それと比較

して校正する。


6

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5.3

校正の時期  殺菌紫外線用照度計の検出感度の校正は,少なくとも年 1 回以上行なわなければなら

ない。


7

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付属書 I  放射照度の計算方法

1.

点放射源の場合  放射源がある大きさをもっていても,放射源の長さまたは直径が放射照度を求める

点と放射源との距離の

1

/

10

以下であれば点放射源とみなす。放射源を完全拡散性とみなせば,点放射源か

ら距離 D (m)  の点の放射照度 H (W/m

2

)

(

)

2

2

m

/

W

D

NA

H

ここに

N

:  放射源の放射輝度 (W/sr・m

2

)

A

:  放射源の面積 (m

2

)

これを照度の逆二乗の法則といい,この関係を利用して,

図 1

における点放射源 S から SP 方向の放射

の強さを J

θ

 (W/sr)

とすると,P 点の放射照度はつぎのようになる。

法線放射照度

2

SP

θ

J

H

n

水平面放射照度

2

SP

cos

θ

θ

J

H

h

鉛直面放射照度

2

SP

cos

sin

ϕ

θ

θ

J

H

v

同上(

ϕ

=0 の場合)

2

0

SP

sin

θ

θ

J

H

v

ここに

θ

:ふ角,

ϕ

:方位角

図 1

2.

完全拡散性直線放射源の場合  図 において S は水平に置かれた円柱放射源で,長さ L (m)  に比べて

半径はきわめて小さいものと仮定する。

放射輝度を N (W/sr・m

2

)

,直径を D (m)  とすれば,単位長さあたりの放射の強さ は,つぎのとおりであ

る。

J

ND       (W/sr)

直線放射源 S の軸上の一端 A において S と直交する平面上に P 点があるとすれば,S による P 点の放射

照度は,つぎのとおりである。

法線放射照度

(

)

α

α

cos

sin

2

α+

l

J

H

n


8

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ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

2

2

1

2

2

2

2

2

tan

1

2

d

h

L

d

h

L

d

h

L

J

  水平面放射照度

δ

cos

n

z

H

H

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

tan

1

2

d

h

L

d

h

L

d

h

L

d

h

h

J

  鉛直面放射照度

δ

sin

n

x

H

H

ïþ

ï

ý

ü

ïî

ï

í

ì

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

tan

1

2

d

h

L

d

h

L

d

h

L

d

h

d

J

ここに

l

:P 点から S へおろした垂線の長さ (m)

h

:P 点を含む水平面に対する S の高さ (m)

d

:S の中心線 AB を含む鉛直面への P 点からの距離 (m)

α

:P 点が AB を見張る角度

δ

と とのなす角度

図 2

直線放射源 S に対する P 点の位置が

図 3(a)(b)のような場合には,P 点を含む平面が S の軸 AB に直交

する交点を C とする。直線放射源を C で分け,CA の長さを L

1

,CB の長さを L

2

とし,それぞれによる量

に添字 1 または 2 をつければ,つぎの式が得られる。

(a)

    H

z

H

z1

H

z2

H

x

H

x1

H

x2

H

y

H

y1

H

y2

 

(b)

    H

z

H

z1

H

z2

 

H

x

H

x1

H

x2

 

H

y

H

y1

H

y

'

H

y2

 


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図 3

このほかの完全拡散放射源の場合については,「照明のデータブック」(照明学会編集)を参照のこと。


10

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付属書 II  殺菌燈の殺菌紫外線出力絶対値の測定方法 

殺菌燈の殺菌紫外線出力絶対値を測定するには,入射パワー絶対値に対し感度を校正した熱形放射計(

1

)

と,分光透過特性が既知である特定の 2 種類の光学フィルタ(

2

)

とを組み合わせて使用する。

測定方法は 100 時間以上点燈して特性が安定した殺菌燈を用意し,その中央からランプ軸に垂直な方向

の所定の距離に感度校正をすませた熱形放射計の受光器を設置する。この測定距離は,少なくとも被測定

殺菌燈の管長の 2 倍以上にする必要がある。被測定殺菌燈を測定条件で点燈し(たとえば気温一定,無風,

周囲の殺菌紫外線反射率が低い状態において,管電流または入力を一定として水平点燈する)

,放射出力が

安定になった状態で(たとえば点燈後 15 分以上経過させる)

,熱形放射計の受光窓の直前に第 1 のフィル

タをかけて放射計の指示を読み,つぎにこのフィルタを第 2 のフィルタにかけかえて指示を読む。

二つの指示値の差にフィルタ特性による補正を行なえば,被測定殺菌燈による波長 253.7nm の紫外線の

放射照度絶対値が得られる。

被測定殺菌燈の配光特性および測定距離を考慮し,所定の係数をかけて被測定殺菌燈における波長

253.7nm

の紫外線の出力を求める。

(

1

)

熱形放射計の検出器には溶融石英またはふっ化カルシウムなどを入射窓に装着した熱電対列ま

たはボロメータを用いる。その方向感度特性は,受光角度内でほぼ余弦法則に従うものとする。

熱形放射計は,標準放射源(黒体炉または熱放射標準電球)によって感度を校正する。

(

2

)

特定の 2 種類の光学フィルタは,紫外領域で分光透過率曲線にけわしい立上りを示し,切目波

長から短波長側を吸収し,長波長側を一様によく透過するものである。第 1 のフィルタは,溶

融石英板または UV-25 ガラスフィルタのように波長 253.7nm 付近に切目波長をもち,第 2 のフ

ィルタは UV-31 ガラスフィルタのように波長 310nm 付近に切目波長をもつ。

参  考

図 1  殺菌燈の分光分布例


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図 2  紫外線用光電管の分光感度分布例

図 3  殺菌紫外線の測定に使用する光学フィルタの分光透過特性例

図 4  間接受光方式の殺菌紫外線用照度計の分光特性

<


12

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基本部会  殺菌紫外線測定方法専門委員会  構成表

氏名

所属

(委員会長)

東          堯

東京芝浦電気株式会社照明研究所

神  山  恵  三

気象庁気象研究所

河  端  俊  治

厚生省国立予防衛生研究所

小  柳      晃

日本国有鉄道鉄道技術研究所

志  賀  四  郎

社団法人日本保安用品協会

清  水  文  彦

東京医科歯科大学

白  石  啓  文

東京芝浦電気株式会社照明研究所

須  賀      蓊

東洋理化工業株式会社

須  藤  清  二

日本鋼管株式会社病院

関          亮

東京医科大学

外  村  正  治

厚生省国立衛生試験所

野  海  勝  視

厚生省薬務局

牧  野  太  彦

三菱電機株式会社大船製作所

三  浦  豊  彦

財団法人労働科学研究所

向  井      英

松下電子株式会社照明事業部

村  山  健  雄

新日本電気株式会社螢光灯部

山  本  徳太郎

日立ランプ株式会社

分  部  武  男

工業技術院標準部

(事務局)

石  井  清  次

工業技術院標準部材料規格課

八  田      勲

工業技術院標準部材料規格課