JP2022119199A

JP2022119199A - 光線照射装置

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Publication number: JP2022119199A
Application number: JP2022011438A
Authority: JP
Inventors: 元貴前川; Mototaka Maekawa; 亮佑宇佐美; Ryosuke Usami; 正博杁江; Masahiro Irie; 陽平石津; Yohei Ishizu; 慎貴酒向; Shinki Sako
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2022-08-16
Also published as: CN114848864A; US20220242235A1; CN114848864B

Abstract

【課題】薄型であり、かつ、冷却効率に優れる光線照射装置を提供する。【解決手段】乗物の天井に取り付けられる光線照射装置１０であって、基板４１と、基板４１の下面に搭載された少なくとも１つの照射素子４２と、を有する照射部４０と、照射部４０を冷却するための冷却ファン３０と、吸気口２２および排気口２４を有して照射部４０および冷却ファン３０を収容するハウジング１１と、を備え、照射部４０および冷却ファン３０は、冷却ファン３０が基板４１の側方に横並びとなる状態でハウジング１１内に収容されており、基板４１の上面が、冷却ファン３０から排気口２４までの排気路２８の一部を構成している。【選択図】図４

Description

本明細書に開示される技術は、光線照射装置に関する。

従来より、光を照射する機能を有する車載用の装置１として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このものは、図８に示すように、光触媒作用を有する物質を含む構造体２と、構造体２へ紫外線を含む光を照射する照射手段３と、蓄熱した熱を構造体２の光触媒へ供給する蓄熱材４と、構造体２へ送風する送風手段５と、が順に重畳された構成となっている。送風手段５から送り出された気流は、蓄熱材４を通して照射手段３および構造体２へ供給されるようになっている。

特開２００６－２１０９８号公報

照射手段において発生する熱を送風手段により放散させる装置において、上述した特許文献１の構成のように、照射手段３と送風手段５とが重畳した状態で配置される構成では、重畳方向における装置の寸法が大きくなる。このため、装置を例えば乗物の天井等の乗物室内に取り付ける場合には、これを配置するために、取付面から突出する方向のスペースを要することとなるが、乗物にそのようなスペースを確保することは容易ではない。また、装置を取付面から突出するように取り付ける場合には、できるだけ突出寸法を小さくすることが望まれる。つまり、装置を薄型化することが要望されている。

一方、最近では、様々な箇所で除菌ニーズが高まっている。従来、紫外線の中でも短い波長を有する深紫外線（１００～２８０ｎｍ）は、除菌効果があることが知られており、この深紫外線を例えば使用後の乗物に照射することが考えられる。このような深紫外線の照射装置は、従来の可視光照射装置や長波長の紫外線照射装置と比較して高出力とされるため、従来以上に冷却効率を高めることが望まれる。

本明細書に開示される技術は上記事情に鑑みてなされたものであって、薄型であり、かつ、冷却効率に優れる光線照射装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本明細書に開示の技術は、乗物の室内の取付面に取り付けられる光線照射装置であって、前記取付面と対向して配される第１面および前記第１面と反対側の第２面を有する基板と、前記基板の前記第２面に搭載された少なくとも１つの照射素子と、を有する照射部と、前記照射部を冷却するための冷却ファンと、吸気口および排気口を有して前記照射部および前記冷却ファンを収容するハウジングと、を備え、前記照射部および前記冷却ファンは、当該光線照射装置が前記取付面に取り付けられた状態において、前記冷却ファンが前記基板に対して前記取付面に沿う方向に横並びとなる状態で前記ハウジング内に収容されており、前記基板の前記第１面が、前記冷却ファンから前記排気口までの排気路の一部を構成している。

このような構成によれば、照射部と冷却ファンとが横並びとされているから、照射部と冷却ファンとが重畳した配置とされた従来の構成と比較して、光線照射装置の薄型化が実現可能である。また、照射部の基板の第１面は排気路の一部を構成しているから、基板を効率的に冷却することが可能である。

前記照射部は第１および第２の前記照射素子を備え、前記基板は、前記第１の照射素子を搭載する第１部分および前記第２の照射素子を搭載する第２部分を備え、前記第１部分および前記第２部分は互いに交差する方向に延在していてもよい。

第１部分および第２部分が交差する方向に延在することにより、第１の照射素子と第２の照射素子とは異なる方向を向くように配される。このような構成によれば、２つの照射素子が一方向だけを向いている構成と比較して、高さ方向に対する照射範囲が広がるから、乗物室内の広い範囲を照射可能である。

前記第１部分および前記第２部分は前記排気路の延び方向と交差する方向に並んでいてもよい。

このような構成によれば、第１部分および第２部分が排気路の延び方向に沿って並ぶ構成と比較して、排気路を通過する気流の流れが直線的になり、気流が安定するとともに、流速も安定する。すなわち、冷却効率が向上する。また、第１部分および第２部分を均等に冷却可能である。

車両の天井に取り付け可能とされ、前記第１部分および前記第２部分が車幅方向に並んでいてもよい。

このような構成によれば、乗員が触れる可能性が高いドアトリムの上端まで深紫外線を照射して、除菌を行うことができる。

前記基板の前記第１面と対向して配される前記排気路の対向面は、前記基板の前記第１面と平行に延在していてもよい。

このような構成によれば、基板の第１面から排気路の対向面までの距離がどの位置においても一定になるから、冷却効率がさらに良好になる。また、基板を均等に冷却可能である。

本明細書に開示される技術によれば、薄型であり、かつ、冷却効率に優れる光線照射装置を得ることができる。

一実施形態の深紫外線照射装置の排気路に沿った方向の断面図深紫外線照射装置の水平方向の断面図（図１のＩ－Ｉ断面図）深紫外線照射装置の正面図深紫外線照射装置の排気路と交差する方向の断面図（図１のII－II断面図）深紫外線照射装置を取り付けた車両の前後方向の概略図深紫外線照射装置を取り付けた車両の左右方向の概略図他の実施形態の深紫外線照射装置の排気路と交差する方向の断面図従来の光照射機能を有する装置を示す断面図

本明細書に開示の光線照射装置を、車両室内を除菌可能な深紫外線照射装置１０に適用した一実施形態を図１から図６によって説明する。各図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図で共通した方向となるように描かれている。Ｘ軸方向を右方向、Ｙ軸方向を前方、Ｚ軸方向を上方とする。また、複数の同一部材については、一の部材に符号を付して他の部材の符号は省略することがある。

図１に示すように、深紫外線照射装置１０は、全体として扁平な箱状をなすハウジング１１を有する。ハウジング１１のうち、図１の上方に配される天井壁１２は、前方側に位置する前天井壁１３と、後方側に位置し、前天井壁１３よりやや高い位置に配された後天井壁１５と、前天井壁１３と後天井壁１５とを連結するように前方から後方に向けて斜めに立ち上がる連結壁１４と、により構成されている。連結壁１４の傾斜角度は、水平方向から３５度傾いた角度に設定されている。また、ハウジング１１のうち、図１下方に配される底壁１８には、後述するＬＥＤ４２に対向する部分に、開口１９が設けられている。あるいは底壁１８は、例えば石英等の深紫外線を透過可能な透明または半透明の素材で形成されていてもよい。

図１および図２に示すように、ハウジング１１の後壁２１には吸気口２２が貫通形成されており、前壁２３には排気口２４が貫通形成されている。吸気口２２は、底壁１８や側壁に跨って形成されていてもよい。吸気口２２および排気口２４は、ハウジング１１の内部に異物等が容易に入り込まないように、多数の縦スリット状に形成されている（図３参照）。なお、図１および図２については、便宜上、スリットを省略している。

図１および図２に示すように、ハウジング１１には、ハウジング１１内部の空間を前方部分と後方部分に仕切る仕切壁２５が設けられている。仕切壁２５は、後天井壁１５と連結壁１４との境界部に位置している。以下、ハウジング１１の内部空間のうち、仕切壁２５より前方の空間を前方空間Ｒ１、仕切壁２５より後方の空間を後方空間Ｒ２とする。

上述したハウジング１１の後方空間Ｒ２には、冷却ファン３０および制御回路基板（図示せず）が収容されている。また、ハウジング１１の前方空間Ｒ１には、照射部４０が収容されている。

冷却ファン３０は全体として扁平な略円柱型とされており、一対の底面が上下方向を向くように後方空間Ｒ２内に収容されている。冷却ファン３０は、後方空間Ｒ２内において、下方から空気を吸い上げて前方に向けて送風する構成とされている。上述したハウジング１１の吸気口２２は、冷却ファン３０がハウジング１１の後方空間Ｒ２内の所定位置に設置された状態において、冷却ファン３０の下端よりも下方に位置するように形成されている。

一方、ハウジング１１の前方空間Ｒ１内に収容される照射部４０は、図２および図４に示すように、２枚の平坦な板状の第１基板４１１（第１部分の一例）、および、第２基板４１２（第２部分の一例）と、第１基板４１１の下面（第２面の一例）４１１Ｌに搭載された第１ＬＥＤ４２１（照射素子の一例）と、第２基板４１２の下面（第２面の一例）４１２Ｌに搭載された第２ＬＥＤ４２２（照射素子の一例）と、を備える。以下、図２および図４に示す左側の基板を第１基板４１１、右側の基板を第２基板４１２とし、２枚の基板を区別しない場合は基板４１とし、２つのＬＥＤを区別しない場合には、ＬＥＤ４２として説明する。

上述した本実施形態のＬＥＤ４２は、紫外線の中でも波長が短い深紫外線（１００～２８０ｎｍ）を照射する深紫外線ＬＥＤである。これらのＬＥＤ４２が照射する深紫外線の波長は、２００～２８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。なお、第１基板４１１および第２基板４１２には、深紫外線ＬＥＤ４２と併せて、可視光を発光する可視光ＬＥＤを搭載してもよい。

本実施形態のＬＥＤ４２は、基板４１に実装した際に、基板４１と反対側の端面（頂面）から照射を行う頂面照射型ＬＥＤを採用している。これらＬＥＤ４２の指向角は、頂面に対して垂直な軸を中心とした１２０度の範囲内とされている（図５参照）。

第１基板４１１および第２基板４１２はアルミニウム製であり、図４に示すように、正面視扁平なＶ字形状となるように互いに交差した状態で、左右方向（後述する排気路２８の延び方向と交差する方向）に並んで配されている。より詳細には、第１基板４１１および第２基板４１２は、水平方向から左右方向における中央に向けてそれぞれ約１５度下方に傾いた状態で隣り合って配されている。これにより、第１基板４１１の下面４１１Ｌに搭載された第１ＬＥＤ４２１と、第２基板４１２の下面４１２Ｌに搭載された第２ＬＥＤ４２２とは、それぞれ頂面が下方からやや外側（左右方向）を向いた状態とされる。

第１基板４１１および第２基板４１２が左右方向にＶ字形状に並んだ状態における第１基板４１１および第２基板４１２の左右方向の幅寸法Ｌ１は、ハウジング１１の左右方向における幅寸法の１／２程度とされている。また、第１基板４１１および第２基板４１２は、前後方向において、ハウジング１１に形成された前方空間Ｒ１内にぴったり嵌まり込む長さ寸法に設定されている（図１および図２参照）。なお、上述した排気口２４の幅寸法は、第１基板４１１および第２基板４１２の左右方向の幅寸法Ｌ１と同等あるいはやや大きい寸法とされている。

上述した前天井壁１３には、図４に示すように、その下面１３Ｌ（天井面（対向面の一例）１２Ｌの一部）が第１基板４１１の上面（第１面の一例）４１１Ｕおよび第２基板４１２の上面（第１面の一例）４１２Ｕと平行に対向するように、左右方向における中央部分が断面扁平なＶ字形状に窪む窪み部１６が形成されている。前天井壁１３のうち窪み部１６の左右両側は、水平方向に延在する水平部１７とされている。

また、窪み部１６と水平部１７との境界部には、下方に向けて突出するリブ２６が設けられている。これら一対のリブ２６は、図１示すように、後方に向けて直線状に延びて、連結壁１４の下方まで連なっている。これら一対のリブ２６の先端（下端）は、前後方向の全体にわたって同一面状に配されている。つまり、リブ２６のうち連結壁１４から突出する部分は、後方に向けて突出寸法が徐々に長くなっている。これら一対のリブ２６の先端（下端）は、第１基板４１１の上面４１１Ｕの左端、および、第２基板４１２の上面４１２Ｕの右端に当接するように設定されている（図４参照）。また、これら一対のリブ２６の後端は、仕切壁２５の前面に一体に連なっている。

なお、上述した排気口２４の高さ方向の寸法は、前壁２３の上端から、第１基板４１１の上面４１１Ｕおよび第２基板４１２の上面４１２Ｕを前方側に露出可能な寸法、すなわち、リブ２６の前天井壁１３からの突出寸法と同等あるいはやや大きい寸法とされている。

上述した仕切壁２５には、第１基板４１１および第２基板４１２と、一対のリブ２６と、一対の水平部１７を繋ぐ線とで囲まれた領域を含むように、前後方向に貫通する通気孔２７が設けられている（図１および図４参照）。通気孔２７により、ハウジング１１の前方空間Ｒ１と後方空間Ｒ２とが連通した状態とされている。通気孔２７は、冷却ファン３０の出口３１の内側に含まれる大きさに設定されている。

吸気口２２からハウジング１１の後方空間Ｒ２の下部（冷却ファン３０の下方）に吸い込まれた空気は、冷却ファン３０を通過するとともに当該冷却ファン３０の出口３１から前方に向けて放出され、通気孔２７からハウジング１１の前方空間Ｒ１に流れ込む。そして、図４に示すように、第１基板４１１の上面４１１Ｕおよび第２基板４１２の上面４１２Ｕと、一対のリブ２６の対向する内側面２６Ｉと、天井壁１２（連結壁１４および前天井壁１３）の下面（天井面１２Ｌ）とで囲まれた領域Ｓを通過して、排気口２４からハウジング１１の外部に排気される。すなわち、冷却ファン３０の出口３１から通気孔２７、領域Ｓ、および、排気口２４は、気流の排気路２８とされている。

また、上述したように、排気口２４の幅寸法は、第１基板４１１および第２基板４１２の左右方向の幅寸法Ｌ１と同等あるいはやや大きい寸法とされ、高さ寸法は、前壁２３の上端から前天井壁１３からのリブ２６の突出寸法と同等あるいはやや大きい寸法（第１基板４１１および第２基板４１２の上面４１１Ｕ、４１２Ｕを露出可能寸法）とされている。すなわち、排気口２４は排気路２８のうち前天井壁１３の下方部分（前方領域Ｓ１とする）の断面を含む構成とされており、排気路２８を通過した気流は前壁２３に突き当たることなく、滞りなく排気口２４から高い流速のまま速やかに排出されるようになっている。このことによっても、排気路２８を構成する基板４１１、４１２の上面４１１Ｕ、４１２Ｕを効率的に冷却することができる。

なお、排気路２８のうち前方領域Ｓ１の断面積は、通気孔２７の面積の０．１～１．５倍の範囲内であることが好ましい。０．１倍以下になると、通気孔２７から前方領域Ｓ１にむけて連結壁１４の下面により圧縮された気流の空気抵抗が大きくなり過ぎ、一部気流の逆流が生じる虞がある。一方、１．５倍以上になると、前方領域Ｓ１において気流が十分に圧縮されず、気流の流速を高める効果が得られ難くなる。

本実施形態の深紫外線照射装置１０は上述した通りであって、次に、使用方法について説明する。深紫外線照射装置１０は、例えば、タクシー等の車両５０（乗物の一例）の客室（室内の一例）の除菌を目的として使用することができる。図５および図６は、深紫外線照射装置１０をタクシー等の車両５０の客室（後部座席）の天井（取付面の一例）５１に取り付けた状態を示す概念図である。深紫外線照射装置１０は、冷却ファン３０が後方に配され、照射部４０が前方に配される向きで、車両５０の天井５１に対して取り付けられている。すなわち、第１基板４１１および第２基板４１２が車幅方向に並んだ状態で、車両５０の天井５１に対して取り付けられている。深紫外線照射装置１０の車両５０の天井５１に対する取り付けは、車両製造時に予め設置する（固定型）ように設計してもよいし、後付け（着脱式）としてもよい。

深紫外線照射装置１０を使用する場合には、上述したように、ＬＥＤ４２の頂面から１２０度の指向角で座席および側面（ドアトリム）に対して深紫外線が照射される。この時、図６に示すように、車両幅方向において、第１ＬＥＤ４２１および第２ＬＥＤ４２２は互いに水平方向から外側に向けて１５度の傾斜角度で傾いた状態とされているから、これらのＬＥＤ４２が下方に向けて真っ直ぐ照射される場合と比較して、車室側面の高い位置まで照射して、除菌を行うことができるようになっている。つまり、乗員が触れる可能性が高いドアトリムの上端部分まで除菌できるようになっている。このような深紫外線の照射は、例えば、運航後に格納庫で行ったり、前部座席と後部座席の間に深紫外線カットフィルム付きセパレータ５２等が設けられている場合であれば、運航中、客待ち時間や回送時間に行うことができる。

次に、作用効果について説明する。本実施形態の深紫外線照射装置１０は、車両５０の天井５１に取り付けられるものであって、天井５１と対向して配される第１基板４１１および第２基板４１２と、第１基板４１１の下面４１１Ｌに搭載された第１ＬＥＤ４２１および第２基板４１２の下面４１２Ｌに搭載された第２ＬＥＤ４２２と、を有する照射部４０と、照射部４０を冷却するための冷却ファン３０と、吸気口２２および排気口２４を有して照射部４０および冷却ファン３０を収容するハウジング１１と、を備え、照射部４０および冷却ファン３０は、当該深紫外線照射装置１０が天井５１に取り付けられた状態において、冷却ファン３０が照射部４０の側方（天井５１に沿う方向）に横並びとなる状態でハウジング１１内に収容されており、第１基板４１１の上面４１１Ｕおよび第２基板４１２の上面４１２Ｕが、冷却ファン３０の出口３１から排気口２４までの排気路２８の一部を構成している。

このような構成によれば、照射部４０と冷却ファン３０とが横並びとされているから、照射部と冷却ファンとが重畳した配置とされた従来の構成と比較して、深紫外線照射装置１０の薄型化が実現可能である。また、照射部４０の基板４１の上面４１Ｕは排気路２８の一部を構成しているから、基板４１を効率的に冷却することが可能である。

第１基板４１１および第２基板４１２は互いに交差する方向に延在している。このような構成とすることにより、第１ＬＥＤ４２１と第２ＬＥＤ４２２とはそれらの照射面である頂面が異なる方向を向くように配される。このような構成によれば、２つのＬＥＤ４２が一方向だけを向いている構成と比較して、高さ方向に対する照射範囲が広がるから、車両室内の広い範囲を照射可能である。

また、第１基板４１１および第２基板４１２は、排気路２８の延び方向（車両前後方向）と交差する方向（車両幅方向）に並んでいる。このような構成によれば、第１基板４１１および第２基板４１２が排気路２８の延び方向に沿って並ぶ構成と比較して、排気路２８を通過する気流の流れが直線的になり、気流が安定するとともに、流速も安定する。すなわち、冷却効率が向上する。また、第１基板４１１および第２基板４１２を均等に冷却可能である。

車両５０の天井５１に取り付けられた状態において、第１基板４１１および第２基板４１２は、車幅方向に並んでいる。このような構成によれば、乗員が触れる可能性が高いドアトリムの上端まで深紫外線を照射して、除菌を行うことができる。

基板４１の上面４１Ｕと対向して配される排気路２８の天井面１２Ｌ（天井壁１２の下面）は、基板４１の上面４１Ｕと平行に延在している。このような構成によれば、基板４１の上面４１Ｕから排気路２８の天井面１２Ｌまでの距離がどの位置においても一定になるから、気流の流れが安定し、冷却効率がさらに良好になる。また、第１基板４１１および第２基板４１２をより均等に冷却可能である。

＜他の実施形態＞
本明細書に開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、２枚の第１基板４１１および第２基板４１２を互いに交差するように並べて配置する構成を示したが、１枚の基板を屈曲させ、第１ＬＥＤを搭載する第１部分と、第２ＬＥＤを搭載する第２部分とを１枚の基板で構成してもよい。

（２）上記実施形態では、第１基板４１１（第１部分）と第２基板４１２（第２部分）とを、左右方向における中央部が下方に窪む方向に傾けて並べる構成を示したが、第１基板（第１部分）と第２基板（第２部分）とは、左右方向における中央部が上方に突出する方向に傾ける構成としてもよい。このような場合も、高さ方向に対する第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤの照射範囲を広げることができる。

（３）上記実施形態では、照射部４０として２枚の基板４１を交差するように配置する構成を示したが、照射部は、１枚の平坦な基板を使用したり、例えば図７に示すように、３枚以上の基板４１を互いに交差するように配置した深紫外線照射装置１０１としてもよい。

（４）上記実施形態では、第１基板４１１および第２基板４１２を、排気路２８の延び方向と交差する方向（左右方向）に並べる構成を示したが、第１基板および第２基板を、排気路の延び方向（前後方向）に沿って並べる構成も本開示の技術範囲に含まれる。

（５）上記実施形態では、深紫外線ＬＥＤ４２の指向角が１２０度である例を示したが、ＬＥＤの指向角は上記実施形態に限るものでなく、任意に設定可能である。また、指向角を可変とする装置を使用することもできる。

（６）上記実施形態では、ハウジングの前方部分の高さを後方部分の高さよりも低くする形態を示したが、ハウジングの高さは全体的に同等であってもよい。

（７）排気路２８の天井面１２Ｌは、必ずしも基板４１の上面４１Ｕと平行に配されていなくてもよい。

（８）上記実施形態では、深紫外線照射装置１０は、冷却ファン３０が後方に配され、照射部４０が前方に配される向きで、車両５０の天井５１に対して取り付けられる構成を示したが、深紫外線照射装置１０を取り付ける向きは上記実施形態に限るものではない。

（９）深紫外線照射装置１０は、乗物の天井に限らず、例えば側壁や床上等、乗物室内の天井以外の部分にも設置することができる。

１０、１０１：深紫外線照射装置（光線照射装置）、１１：ハウジング、１２：天井壁、１２Ｌ：天井面（対向面）、２２：吸気口、２４：排気口、２５：仕切壁、２６：リブ、２７：通気孔、２８：排気路、３０：冷却ファン、３１：出口、４０：照射部、４１：基板、４２：ＬＥＤ（照射素子）、５０：車両（乗物）、５１：天井（室内の取付面）、４１１：第１基板（第１部分）、４１１Ｌ：下面（第２面）、４１１Ｕ：上面（第１面）、４１２：第２基板（第２部分）、４１２Ｌ：下面（第２面）、４１２Ｕ：上面（第１面）、４２１：第１ＬＥＤ（照射素子）、４２２：第２ＬＥＤ（照射素子）

Claims

乗物の室内の取付面に取り付けられる光線照射装置であって、
前記取付面と対向して配される第１面および前記第１面と反対側の第２面を有する基板と、
前記基板の前記第２面に搭載された少なくとも１つの照射素子と、を有する照射部と、
前記照射部を冷却するための冷却ファンと、
吸気口および排気口を有して前記照射部および前記冷却ファンを収容するハウジングと、を備え、
前記照射部および前記冷却ファンは、当該光線照射装置が前記取付面に取り付けられた状態において、前記冷却ファンが前記基板に対して前記取付面に沿う方向に横並びとなる状態で前記ハウジング内に収容されており、
前記基板の前記第１面が、前記冷却ファンから前記排気口までの排気路の一部を構成している光線照射装置。
前記照射部は第１および第２の前記照射素子を備え、
前記基板は、前記第１の照射素子を搭載する第１部分および前記第２の照射素子を搭載する第２部分を備え、
前記第１部分および前記第２部分は互いに交差する方向に延在している請求項１に記載の光線照射装置。
前記第１部分および前記第２部分は前記排気路の延び方向と交差する方向に並んでいる請求項２に記載の光線照射装置。
車両の天井に取り付け可能とされ、前記第１部分および前記第２部分が車幅方向に並んでいる請求項２または請求項３に記載の光線照射装置。
前記基板の前記第１面と対向して配される前記排気路の対向面は、前記基板の前記第１面と平行に延在している請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光線照射装置。