(57)【要約】【課題】検知精度が高く、かつ、安価な機能水濃度センサを提供する。【解決手段】機能水濃度センサ１は、主光３ａと副光３ｂとを含む紫外光３を発する発光ダイオード２０と、主光３ａの光路上に配置された受光素子３０と、発光ダイオード２０と受光素子３０との間に配置された、紫外光３に固有の吸収スペクトルを有する機能水２が入れられる容器１０と、副光３ｂを機能水２に向けて反射する反射部４０とを備え、主光３ａは、発光ダイオード２０の光軸２１に沿って進行する光であり、反射部４０によって反射されることなく、機能水２を通って受光素子３０に到達し、副光３ｂは、発光ダイオード２０から受光素子３０に向かって進行しない光であり、少なくとも一部が反射部４０によって反射されることで機能水２を通って受光素子３０に到達し、主光３ａの放射照度は、副光３ｂの放射照度より大きい。【選択図】図１
2018017635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光と副光とを含む紫外光を発する光源部と、
前記主光の光路上に配置された受光部と、
前記光源部と前記受光部との間に配置された、前記紫外光に固有の吸収スペクトルを有する機能水が入れられる容器と、
前記副光を前記機能水に向けて反射する反射部とを備え、
前記主光は、前記光源部の光軸に沿って進行する光であり、前記反射部によって反射されることなく、前記機能水を通って前記受光部に到達し、
前記副光は、前記光源部から前記受光部に向かって進行しない光であり、少なくとも一部が前記反射部によって反射されることで前記機能水を通って前記受光部に到達し、
前記主光の放射照度は、前記副光の放射照度より大きい
機能水濃度センサ。
【請求項２】
前記光源部と前記容器との間には、前記紫外光を集光するためのレンズが設けられていない
請求項１に記載の機能水濃度センサ。
【請求項３】
前記反射部は、前記機能水を挟むように配置された一対の反射板を有する
請求項１又は２に記載の機能水濃度センサ。
【請求項４】
前記一対の反射板の各々の反射面は、互いに平行である
請求項３に記載の機能水濃度センサ。
【請求項５】
前記一対の反射板の各々の反射面は、前記光軸に平行である
請求項４に記載の機能水濃度センサ。
【請求項６】
前記一対の反射板の各々の反射面は、前記光軸から等距離に位置している
請求項５に記載の機能水濃度センサ。
【請求項７】
前記一対の反射板の各々の反射面は、回転楕円体の一部を構成する
請求項３に記載の機能水濃度センサ。
【請求項８】
前記光源部及び前記受光部の少なくとも一方は、前記回転楕円体の焦点に位置している
請求項７に記載の機能水濃度センサ。
【請求項９】
前記一対の反射板の各々の反射面は、互いに滑らかに接続されて一体化されている
請求項７又は８に記載の機能水濃度センサ。
【請求項１０】
前記一対の反射板の各々の反射面は、前記光源部から前記受光部までの間を覆っている
請求項３〜９のいずれか１項に記載の機能水濃度センサ。
【請求項１１】
前記反射部は、前記容器を挟むように配置されている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の機能水濃度センサ。
【請求項１２】
前記反射部は、前記容器の一部である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の機能水濃度センサ。
【請求項１３】
前記受光部は、前記紫外光に対して感度を有する受光素子を含み、
前記受光素子は、受光した紫外光の光量に応じた受光信号を生成する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の機能水濃度センサ。
【請求項１４】
前記受光部は、
前記紫外光によって励起されて蛍光を発する蛍光体と、
前記蛍光体が発する蛍光に対して感度を有する受光素子を含み、
前記受光素子は、受光した蛍光の光量に応じた受光信号を生成する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の機能水濃度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能水の成分濃度を測定する機能水濃度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、除菌、脱臭、脱色などにはオゾン、二酸化塩素、次亜塩素酸などの成分が使われている。具体的には、これらの成分を含む水、いわゆる機能水を用いて除菌などが行われる。
【０００３】
「機能水」とは、人為的な処理によって再現性のある有用な機能を付与された水溶液の中で、処理と機能に関して科学的根拠が明らかにされたもの、及び明らかにされようとしているものと定義付けられている。
【０００４】
機能水は、その目的とする効果を発揮するために、その濃度を制御する必要がある。例えば、オゾンを含む機能水の測定では、紫外光の吸収を利用したオゾン濃度計が使われている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１５−５１８１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のオゾン濃度計では、紫外光を放出する発光ダイオードが用いられている。発光ダイオードは、一般的に光を広範囲に拡散する性質を有する。このため、発光ダイオードが発する光を、レンズを用いて集光することで、検知精度を高めている。しかしながら、紫外光を透過させるレンズの材料としては、石英などの高価な材料が必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、検知精度が高く、かつ、安価な機能水濃度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る機能水濃度センサは、主光と副光とを含む紫外光を発する光源部と、前記主光の光路上に配置された受光部と、前記光源部と前記受光部との間に配置された、前記紫外光に固有の吸収スペクトルを有する機能水が入れられる容器と、前記副光を前記機能水に向けて反射する反射部とを備え、前記主光は、前記光源部の光軸に沿って進行する光であり、前記反射部によって反射されることなく、前記機能水を通って前記受光部に到達し、前記副光は、前記光源部から前記受光部に向かって進行しない光であり、少なくとも一部が前記反射部によって反射されることで前記機能水を通って前記受光部に到達し、前記主光の放射照度は、前記副光の放射照度より大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検知精度が高く、かつ、安価な機能水濃度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図２Ａ】実施の形態１に係る次亜塩素酸水の成分濃度毎の吸光スペクトルを示す図である。
【図２Ｂ】実施の形態１に係る次亜塩素酸水の成分濃度に対する紫外光の透過度を示す図である。
【図３Ａ】実施の形態１に係るオゾン水の成分濃度毎の吸光スペクトルを示す図である。
【図３Ｂ】実施の形態１に係るオゾン水の成分濃度に対する紫外光の透過度を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る機能水濃度センサが組み込まれた機能水生成装置を模式的に示す図である。
【図５】実施の形態１の変形例に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態２の変形例に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態３に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図９】実施の形態３の変形例に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図１０】実施の形態４に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【図１１Ａ】実施の形態４に係る蛍光体の一例による励起光及び蛍光のスペクトルを示す図である。
【図１１Ｂ】実施の形態４に係る蛍光体の別の一例による励起光及び蛍光のスペクトルを示す図である。
【図１２】実施の形態４の変形例に係る機能水濃度センサの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態に係る機能水濃度センサについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１３】
（実施の形態１）
［概要］
まず、本実施の形態に係る機能水濃度センサの概要について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る機能水濃度センサ１の構成を示す断面図である。
【００１４】
図１に示すように、機能水濃度センサ１は、容器１０と、発光ダイオード２０と、受光素子３０と、反射部４０と、制御回路５０と、信号処理回路６０とを備える。なお、図１では、制御回路５０及び信号処理回路６０を機能的なブロックとして示している。
【００１５】
機能水濃度センサ１は、容器１０に入れられた機能水２に含まれる機能出現成分の濃度（成分濃度）を測定するセンサである。機能水濃度センサ１は、機能水２の機能出現成分による紫外光の吸収量が成分濃度に依存することを利用して、成分濃度を測定する。
【００１６】
本実施の形態では、機能水濃度センサ１では、発光ダイオード２０が、機能出現成分によって吸収される波長の光を含む紫外光３を機能水２に照射し、機能水２を透過中に吸収された後の残りの紫外光３（透過光）を受光素子３０が受光する。機能水濃度センサ１は、受光素子３０が受光した光の強度に基づいて機能水２の成分濃度を測定する。なお、図１では、発光ダイオード２０から受光素子３０に至る紫外光３の光路を矢印で示している。
【００１７】
なお、図１には示していないが、機能水濃度センサ１は、外光が受光素子３０に入射するのを抑制するために、遮光性の筐体の内部に収納されている。このとき、発光ダイオード２０が発した紫外光のうち、機能水２を通過しなかった紫外光（迷光）などを吸収するように、筐体の内面は、紫外光を吸収する材料から形成されてもよい。機能水濃度センサ１は、例えば、次亜塩素酸水を利用した民生用の空気清浄機などに用いられる。
【００１８】
［機能水］
まず、機能水２について、図２Ａ〜図３Ａを用いて説明する。
【００１９】
機能水２は、紫外光に固有の吸光スペクトルを有する機能出現成分を含む水溶液である。機能水２は、例えば、次亜塩素酸水、又は、オゾン水などである。このとき、機能出現成分は、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）又はオゾン（Ｏ３）である。
【００２０】
以下では、機能水２が次亜塩素酸水である場合と、オゾン水である場合とについて説明するが、これらに限定されない。
【００２１】
＜次亜塩素酸水＞
図２Ａは、本実施の形態に係る次亜塩素酸水の成分濃度毎の吸光スペクトルを示す図である。図２Ａにおいて、横軸は、機能水２（次亜塩素酸水）に照射する紫外光の波長を示し、縦軸は、機能水２の吸光度を示している。
【００２２】
図２Ａに示すように、次亜塩素酸水の吸光スペクトルでは、その成分濃度（次亜塩素酸の濃度）に依存せずに、約２９２ｎｍに吸収ピーク（吸光度の極大値）が存在する。次亜塩素酸水は、吸収ピークにおける波長であるピーク波長（具体的には、約２９２ｎｍ）を含む所定の範囲の光を多く吸収する。
【００２３】
所定の範囲は、例えば、吸収ピークの所定の割合（例えば、５％〜２０％）以上の吸光度を有する範囲である。例えば、所定の範囲は、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍ以下であり、次亜塩素酸水は、当該範囲の紫外光を多く吸収する。
【００２４】
図２Ｂは、本実施の形態に係る次亜塩素酸水の成分濃度に対する紫外光の透過度を示す図である。図２Ｂにおいて、横軸は、次亜塩素酸水の成分濃度であり、縦軸は、次亜塩素酸水の紫外光に対する透過度を示している。
【００２５】
図２Ｂにおいて、黒丸は実測値であり、実線及び破線はランベルト・ベールの法則に基づいて、最小二乗法によって求めた実測値の指数近似曲線を示している。
【００２６】
ランベルト・ベールの法則では、媒質に入射する前の光の強度をＩ０、長さＬの媒質を透過した後の光の強度をＩとしたとき、以下の（式１）及び（式２）を満たす。
【００２７】
【数１】
2018017635.tif 000003
【００２８】
ここで、“α”は、機能出現成分の吸光係数である。“Ｃ”は、機能水２のモル濃度（成分濃度に相当）である。“Ｌ”は、紫外光が透過する機能水２の長さ（すなわち、光路長）である。“α”は、機能水２の種別によって決定される値（定数）である。“Ｌ”は、容器１０の大きさなどに基づいて決定される値（定数）である。
【００２９】
図２Ｂ及び（式１）に示すように、成分濃度が大きくなる程、紫外光の透過度が低下する、すなわち、機能水２による吸収量が増加することが分かる。したがって、機能水２による吸収量（あるいは、透過量）を検出することで、成分濃度を算出することができる。
【００３０】
また、図２Ｂに示すように、波長が２９２ｎｍ（ピーク波長）の紫外光の方が、波長が２７５ｎｍの紫外光に比べて、濃度変化に対する透過度の変化の割合が大きい。すなわち、紫外光がピーク波長に近い光である程、透過度に基づいて機能水２の成分濃度を算出しやすくなる。
【００３１】
＜オゾン水＞
図３Ａは、本実施の形態に係るオゾン水の成分濃度毎の吸光スペクトルを示す図である。図３Ａにおいて、横軸は、機能水２（オゾン水）に照射する紫外光の波長を示し、縦軸は、機能水２の吸光度を示している。
【００３２】
図３Ａに示すように、オゾン水の吸光スペクトルでは、その成分濃度（オゾンの濃度）に依存せずに、約２６０ｎｍに吸収ピークが存在する。オゾン水は、ピーク波長（約２６０ｎｍ）を含む所定の範囲の光を多く吸収する。所定の範囲は、例えば、２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、オゾン水は、当該範囲の紫外光を多く吸収する。
【００３３】
図３Ｂは、本実施の形態に係るオゾン水の成分濃度に対する紫外光の透過度を示す図である。図３Ｂにおいて、横軸は、オゾン水の成分濃度であり、縦軸は、オゾン水の紫外光に対する透過度を示している。
【００３４】
図３Ｂにおいて、黒丸は実測値であり、実線はランベルト・ベールの法則に基づいて、最小二乗法によって求めた実測値の指数近似曲線を示している。
【００３５】
図３Ｂに示すように、成分濃度が大きくなるほど、紫外光の透過度が低下する、すなわち、機能水２による吸収量が増加することが分かる。したがって、機能水２による吸収量を検出することで、成分濃度を算出することができる。
【００３６】
以上のように、機能水２が次亜塩素酸水である場合、及び、オゾン水である場合のいずれの場合も、機能水２による紫外光の吸収量（又は透過量）を検出することで、機能水２に含まれる機能出現成分の濃度（成分濃度）を算出することができる。
【００３７】
以下では、機能水濃度センサ１が備える、成分濃度を検出するための各構成要素について詳細に説明する。
【００３８】
［容器］
容器１０は、機能水２が入れられる容器である。容器１０は、例えば有底円筒又は有底角筒などの有底筒状の容器（セル）であるが、これに限らない。容器１０は、例えば、紫外光３に対して透光性を有する材料から形成されている。具体的には、容器１０は、石英ガラスなどを用いて形成されている。
【００３９】
容器１０は、発光ダイオード２０と受光素子３０との間に位置している。具体的には、容器１０は、発光ダイオード２０の光軸２１上に位置している。
【００４０】
容器１０には、機能水２が入れられて静止した状態が保たれるが、これに限らない。例えば、容器１０は、配管（流路）の一部でもよく、機能水２が内部を流れていてもよい。例えば、機能水２は、容器１０と別の容器（図示せず）との間で循環されてもよい。
【００４１】
別の容器は、例えば、機能水２の機能を発揮させるための反応槽、又は、機能水２を生成する生成槽などである。例えば、機能水２が除菌、脱臭などの機能を有する場合、機能水２は、反応槽内で対象物（例えば、空気などの気体）に接触することで、当該対象物の除菌、脱臭などを行う。この場合、機能水２が除菌、脱臭などを行いながら、機能水濃度センサ１が機能水２の濃度を測定することができる。つまり、機能水濃度センサ１を空気清浄機、脱臭装置などに組み込んで用いることができる。
【００４２】
［発光ダイオード（光源部）］
発光ダイオード２０は、紫外光３を発する光源部の一例である。紫外光３は、機能水２の機能出現成分による吸収量が大きい波長の光を含んでいる。具体的には、紫外光３の発光スペクトルにおいて、発光ピークのピーク波長を中心とする所定幅の波長領域に、機能水２の吸収ピークのピーク波長が含まれる。例えば、紫外光３の発光ピークのピーク波長は、機能水２の吸収ピークのピーク波長に一致している。
【００４３】
例えば、機能水２が次亜塩素酸水である場合、次亜塩素酸水の吸収ピークのピーク波長が約２９２ｎｍであるので、紫外光３は、約２９２ｎｍの光を含む。紫外光３は、約２９２ｎｍに発光ピークを有してもよい。
【００４４】
発光ダイオード２０は、例えば、砲弾型のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）である。発光ダイオード２０は、指向性を有し、光軸２１に沿って高い放射照度（Ｗ・ｍ−２）の紫外光３を発するが、紫外光３の一部は、光軸２１から離れるように拡がって進行する。具体的には、図１に示すように、紫外光３には、主光３ａと、副光３ｂとが含まれる。
【００４５】
主光３ａは、紫外光３のうち、最も放射照度が高い光を含んでいる。具体的には、主光３ａは、副光３ｂよりも放射照度が大きい光である。主光３ａは、発光ダイオード２０の光軸２１に沿って進行する光であり、反射部４０によって反射されることなく機能水２を通って受光素子３０に到達する。本実施の形態では、主光３ａは、容器１０に直接入射し、容器１０内の機能水２を通過した後、容器１０から出射されて、受光素子３０に到達する。
【００４６】
なお、本明細書において「直接」とは、光学レンズなどの有形の部材を透過することがなく、当該部材によって反射されることもないことを意味する。つまり、発光ダイオード２０から発せられた主光３ａは、空気（真空でもよい）のみを通過して容器１０に照射される。具体的には、図１に示すように、発光ダイオード２０と容器１０との間には、紫外光３を集光するためのレンズなどが設けられていない。
【００４７】
副光３ｂは、紫外光３のうち、主光３ａより放射照度（Ｗ・ｍ−２）が低い光を含んでいる。例えば、副光３ｂは、紫外光３のうち、最も放射照度が高い光の８０％以下の放射照度の光を含んでいる。副光３ｂは、発光ダイオード２０から受光素子３０に向かって進行しない光であり、少なくとも一部が反射部４０によって反射されることで、機能水２を通って受光素子３０に到達する。つまり、図１に示すように、副光３ｂの少なくとも一部の反射光である反射光３ｃが、受光素子３０に到達する。
【００４８】
本実施の形態では、副光３ｂは、光軸２１に沿って進行しない光である。図１に示す例では、副光３ｂは、容器１０に直接入射しない光である。あるいは、副光３ｂは、容器１０に直接入射するものの、機能水２を透過して容器１０から出射された場合に、受光素子３０に向かって進行しない光でもよい。
【００４９】
図１に示すように、副光３ｂの少なくとも一部は、反射部４０が設けられていない場合、機能水２に照射されることなく、迷光３ｄとなって受光素子３０には到達しない。迷光３ｄは、成分濃度の検知には用いられない光であるため、迷光３ｄを削減することで、エネルギー効率を高めることができる。
【００５０】
［受光素子（受光部）］
受光素子３０は、機能水濃度センサ１が備える受光部の一部であり、主光３ａの光路上に配置されている。本実施の形態では、図１に示すように、受光素子３０は、容器１０を挟んで発光ダイオード２０と対向している。具体的には、受光素子３０は、発光ダイオード２０の光軸２１と受光素子３０の光軸（図示せず）とが一致するように配置されている。
【００５１】
受光素子３０は、受光した光に応じた受光信号を出力する。具体的には、受光素子３０は、受光した光を光電変換することで、受光量に応じた電気信号である受光信号を生成する。
【００５２】
本実施の形態では、受光素子３０は、紫外光３に対して感度を有し、受光した紫外光３の光量に応じた受光信号を生成する。受光素子３０は、例えば、紫外領域に感度を有するフォトダイオード、フォトトランジスタなどの光電変換素子であるが、これらに限らない。
【００５３】
本実施の形態では、図１に示すように、受光素子３０には、容器１０及び機能水２を通過した主光３ａと、反射部４０によって反射されることで容器１０及び機能水２を通過した副光３ｂである反射光３ｃとが入射する。受光素子３０は、主光３ａの光量と反射光３ｃの光量との合計に応じた受光信号を生成する。生成した受光信号は、信号処理回路６０に出力される。
【００５４】
［反射部］
反射部４０は、副光３ｂを機能水２に向けて反射する。「反射」とは、例えば、入射光の少なくとも９０％以上を反射し、反射されずに透過する光の量が１０％より小さいことを意味する。なお、反射率（＝反射光／入射光）は、必ずしも９０％以上である必要はなく、８０％以上でもよく、５０％以上でもよい。例えば、反射部４０は、入射した副光３ｂの５０％以上の光を、反射光３ｃとして反射する。
【００５５】
本実施の形態では、図１に示すように、反射部４０は、容器１０を挟むように配置されている。すなわち、反射部４０は、容器１０の周りに配置され、容器１０とは別部材で構成されている。反射部４０は、容器１０に入射しなかった副光３ｂを容器１０内の機能水２に向けて反射する。また、反射部４０は、容器１０に入射したものの受光素子３０に向かわずに容器１０から出射された副光３ｂを受光素子３０に向けて反射する。
【００５６】
本実施の形態では、反射部４０は、機能水２を挟むように配置された一対の反射板４１及び４２を有する。図１に示すように、一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、反射面４１ａ及び４２ａを有する。
【００５７】
反射面４１ａ及び４２ａは、互いに平行である。具体的には、反射面４１ａ及び４２ａは、発光ダイオード２０の光軸２１に平行である。本実施の形態では、反射面４１ａ及び４２ａは、光軸２１から等距離に位置している。すなわち、一対の反射板４１及び４２は、光軸２１を対称の軸として線対称（面対称）に配置されている。
【００５８】
一対の反射板４１及び４２は、例えば、互いに同じ構成を有する。具体的には、一対の反射板４１及び４２の各々は、図１において、紙面直交方向に延びる板状の反射板である。例えば、一対の反射板４１及び４２は、平行平板であるが、これに限らない。一対の反射板４１及び４２の少なくとも一方は、湾曲していてもよい。反射面４１ａ及び４２ａの形状は、例えば正方形又は長方形であるが、これに限らず、円形などでもよい。
【００５９】
一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、例えば、アルミニウムなどの金属材料を用いて形成された金属製の反射板である。あるいは、一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、表面に金属蒸着膜が形成されたガラス板又は樹脂板でもよい。
【００６０】
これらの場合、一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、副光３ｂを鏡面反射することができる。これにより、一対の反射板４１及び４２は、反射光３ｃを効率良く受光素子３０に導くことができる。
【００６１】
あるいは、一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、ガラス材料を用いて形成されたすり板ガラス（くもりガラス）でもよい。具体的には、一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、透明な板ガラスの片面（反射面４１ａ又は反射面４２ａ）を、金剛砂と金属ブラシとを用いて加工することで形成される。
【００６２】
この場合、一対の反射板４１及び４２はそれぞれ、副光３ｂを散乱反射させる。散乱反射は、鏡面反射の場合に比べて受光素子３０に導くことができる反射光３ｃの光量が低下するものの、一対の反射板４１及び４２が設けられていない場合に比べて受光素子３０に導くことができる紫外光３の光量を増加させることができる。
【００６３】
なお、図１に示すように、反射部４０による副光３ｂの反射回数は、１回に限らない。副光３ｂは、反射面４１ａと反射面４２ａとで１回ずつ、又は、複数回反射（多重反射）されてもよい。反射部４０は、副光３ｂを多重反射することで、副光３ｂを効果的に受光素子３０まで導くことができる。
【００６４】
［制御回路］
制御回路５０は、発光ダイオード２０の動作を制御するコントローラである。制御回路５０は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。制御回路５０は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現される。
【００６５】
制御回路５０は、発光ダイオード２０の点灯及び消灯を制御する。制御回路５０は、例えば、ユーザ指示又はプログラムなどに基づいて所定のタイミングで所定の放射照度及び波長の紫外光３を、発光ダイオード２０に出射させる。制御回路５０は、発光ダイオード２０が発する紫外光３の放射照度及び波長の少なくとも一方を変更してもよい。例えば、制御回路５０は、機能水２の種類に基づいて紫外光３の放射照度及び波長を変更してもよい。
【００６６】
また、制御回路５０は、機能水２の成分濃度の測定結果をフィードバックして発光ダイオード２０を制御してもよい。例えば、制御回路５０は、受光素子３０によって受光された紫外光３の放射照度が低すぎる場合（すなわち、機能水２の成分濃度が大きすぎる場合）、発光ダイオード２０が発する紫外光３の放射照度を高くしてもよい。制御回路５０は、受光素子３０によって受光された紫外光３の放射照度が高すぎる場合（すなわち、機能水２の成分濃度が小さすぎる場合）、発光ダイオード２０が発する紫外光３の放射照度を低くしてもよい。
【００６７】
［信号処理回路］
信号処理回路６０は、受光素子３０から出力された受光信号に基づいて、機能水２の成分濃度を算出する。本実施の形態では、信号処理回路６０は、上述した（式１）に基づいて成分濃度を算出する。具体的には、（式１）において、Ｉは、実測値（具体的には、受光信号の信号強度）に基づいて算出され、Ｉ０、α及びＬは予め定められた定数である。したがって、信号処理回路６０は、（式１）と受光信号とに基づいて成分濃度を算出することができる。
【００６８】
なお、信号処理回路６０は、受光素子３０が受光した紫外光の放射照度（受光信号の信号強度）と機能水２の成分濃度とを対応付けたテーブルを予めメモリに記憶しておいてもよい。これにより、信号処理回路６０は、当該テーブルを参照することで、受光信号の信号強度から簡単に成分濃度を算出することができる。
【００６９】
信号処理回路６０は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサなどを有する。信号処理回路６０は、例えば、マイコン（マイクロコントローラ）などで実現される。なお、信号処理回路６０は、メモリなどのハードウェア資源を制御回路５０と共用してもよい。
【００７０】
［機能水生成装置への適用］
ここで、本実施の形態に係る機能水濃度センサ１を機能水生成装置に適用する例について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る機能水濃度センサ１が組み込まれた機能水生成装置９０を模式的に示す図である。
【００７１】
図４に示すように、機能水生成装置９０は、生成槽９１と、配管９２と、一対の電極９３及び９４と、電源９５と、機能水濃度センサ１とを備える。図４に示す機能水濃度センサ１は、図１に示す機能水濃度センサ１を模式的に示したものである。図４において、一対の反射板４１及び４２は図示していないが、容器１０を挟んで手前と奥とにそれぞれ位置している。
【００７２】
生成槽９１は、機能水２を生成するためのタンク（容器）である。ここでは、機能水２として次亜塩素酸水を生成する場合について説明する。生成槽９１には、例えば、食塩水が貯められている。
【００７３】
配管９２は、生成槽９１と反応槽（図示せず）とを接続し、生成槽９１で生成された機能水２を反応槽まで導くための管である。図４に示すように、配管９２の一部が容器１０に相当する。
【００７４】
一対の電極９３及び９４は、生成槽９１に貯められている食塩水を電気分解するための電極である。例えば、一対の電極９３及び９４は、プラチナを主成分とする金属電極であるが、これに限らない。
【００７５】
電源９５は、一対の電極９３及び９４間に電圧を印加する。電源９５が一対の電極９３及び９４間に電圧を印加することで、食塩水が電気分解されて、次亜塩素酸水が生成される。生成槽９１内で生成された次亜塩素酸水は、液体ポンプ（図示せず）などによって、配管９２を通って反応槽へ送られる。
【００７６】
本実施の形態では、配管９２の途中に機能水濃度センサ１が設けられているので、生成された次亜塩素酸水が適切な濃度であるかを検出することができる。検出結果は、電源９５の制御に用いることができる。例えば、次亜塩素酸水の濃度が低い場合には、電源９５を制御することで、食塩水の電気分解を促進し、次亜塩素酸水の生成量を増やすことで、濃度を高めることができる。また、次亜塩素酸水の濃度が高い場合には、電源９５を制御することで、食塩水の電気分解を停止又は抑制し、次亜塩素酸水の生成量を減らすことで、濃度を低くすることができる。
【００７７】
以上のように、本実施の形態に係る機能水濃度センサ１は、機能水生成装置９０に組み込まれることで、機能水２の生成量の制御などに利用することができる。あるいは、機能水濃度センサ１を、機能水２の利用の可否の判定に用いることもできる。例えば、次亜塩素酸水の濃度が高い場合に誤って使用することを防ぐため、反応槽の取水口に設けられたバルブ（図示せず）などを制御することで、機能水２が反応槽の外部に取り出されるのを防ぐこともできる。
【００７８】
なお、オゾン水などのその他の機能水の生成装置にも機能水濃度センサ１を適用することができる。
【００７９】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る機能水濃度センサ１は、主光３ａと副光３ｂとを含む紫外光３を発する発光ダイオード２０と、主光３ａの光路上に配置された受光素子３０と、発光ダイオード２０と受光素子３０との間に配置された、紫外光３に固有の吸収スペクトルを有する機能水２が入れられる容器１０と、副光３ｂを機能水２に向けて反射する反射部４０とを備え、主光３ａは、発光ダイオード２０の光軸２１に沿って進行する光であり、反射部４０によって反射されることなく、機能水２を通って受光素子３０に到達し、副光３ｂは、発光ダイオード２０から受光素子３０に向かって進行しない光であり、少なくとも一部が反射部４０によって反射されることで機能水２を通って受光素子３０に到達し、主光３ａの放射照度は、副光３ｂの放射照度より大きい。また、例えば、発光ダイオード２０と容器１０との間には、紫外光３を集光するためのレンズが設けられていない。
【００８０】
これにより、発光ダイオード２０が発する紫外光３のうち、受光素子３０に向かって進行しない副光３ｂの少なくとも一部は、反射部４０によって反射されて受光素子３０に到達する。このため、受光素子３０での紫外光３の受光量を大きくすることができるので、機能水２による紫外光３の吸収量を精度良く検出することができる。したがって、成分濃度の検知精度を高めることができる。また、高価なレンズなどを利用することなく、受光素子３０への集光効率を高めることができる。したがって、高い検知精度の機能水濃度センサ１を安価で実現することができる。
【００８１】
このように、本実施の形態に係る機能水濃度センサ１では、主光３ａの光路を長くするのではなく、本来では迷光３ｄとなって成分濃度の検出に用いられない副光３ｂを、反射部４０によって受光素子３０へ導くことができる。したがって、発光ダイオード２０が発した紫外光３を有効に利用することができるので、エネルギー効率が高められ、省電力化を実現することができる。また、光路長を長くしなくてよいので容器１０の大型化を抑制することができ、機能水濃度センサ１の小型化を実現することができる。
【００８２】
また、例えば、反射部４０は、機能水２を挟むように配置された一対の反射板４１及び４２を有する。
【００８３】
これにより、一対の反射板４１及び４２が機能水２を挟むように配置されているので、副光３ｂを多重反射させることができ、受光素子３０に向けて進行させることができる。例えば、反射板４１で反射された副光３ｂのうち、受光素子３０に向かって進行しない反射光３ｃを反射板４２が受光素子３０に向かって進行させることができる。したがって、受光素子３０への集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【００８４】
また、例えば、一対の反射板４１及び４２の各々の反射面４１ａ及び４２ａは、互いに平行である。
【００８５】
これにより、一対の反射板４１及び４２が平行平板であるので、副光３ｂを反射した場合に発光ダイオード２０側に戻らないように受光素子３０側へ進行させることができる。したがって、受光素子３０への集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【００８６】
また、例えば、一対の反射板４１及び４２の各々の反射面４１ａ及び４２ａは、光軸２１に平行である。
【００８７】
これにより、光軸２１に沿って進行する主光３ａが一対の反射面４１ａ及び４２ａによって反射されるのを抑制することができるので、主光３ａが反射板による反射の際に減衰するのを抑制することができる。したがって、受光素子３０への集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【００８８】
また、例えば、一対の反射板４１及び４２の各々の反射面４１ａ及び４２ａは、光軸２１から等距離に位置している。
【００８９】
これにより、発光ダイオード２０が発する紫外光３を偏りなく反射させることができるので、検知精度を一層高めることができる。
【００９０】
また、例えば、反射部４０は、容器１０を挟むように配置されている。
【００９１】
これにより、反射部４０が容器１０とは別体で構成されているので、例えば、反射部４０の配置を可変にした場合に、紫外光３の拡がり具合などに応じて、受光素子３０に向かう副光３ｂの光量を多くすることができる。したがって、受光素子３０への集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【００９２】
また、例えば、受光素子３０は、紫外光３に対して感度を有し、受光した紫外光３の光量に応じた受光信号を生成する。
【００９３】
これにより、受光素子３０に到達した紫外光３を受光するので、紫外光３の吸収量を精度良く検出することができる。したがって、機能水２の成分濃度の検知精度を高めることができる。
【００９４】
［変形例］
以下では、本実施の形態の変形例について説明する。
【００９５】
図５は、本変形例に係る機能水濃度センサ１０１の構成を示す断面図である。図５に示すように、機能水濃度センサ１０１は、図１に示す機能水濃度センサ１と比較して、反射部４０の代わりに反射部１４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【００９６】
なお、図５には示していないが、機能水濃度センサ１０１は、制御回路５０及び信号処理回路６０を備えている。後述する他の実施の形態及びその変形例についても同様である。
【００９７】
反射部１４０は、図５に示すように、一対の反射板１４１及び１４２を有する。一対の反射板１４１及び１４２はそれぞれ、反射面１４１ａ及び１４２ａを有する。
【００９８】
一対の反射板１４１及び１４２は、実施の形態１と同様に平行平板である。一対の反射板１４１及び１４２は、光軸２１に沿った長さが、一対の反射板４１及び４２より長い。具体的には、一対の反射板１４１及び１４２は、光軸２１に沿った方向において、少なくとも発光ダイオード２０の発光面から受光素子３０の受光面まで延在している。
【００９９】
本実施の形態では、反射面１４１ａ及び１４２ａは、発光ダイオード２０から受光素子３０までの間を覆っている。具体的には、発光ダイオード２０と受光素子３０との間において、光軸２１に直交する方向には、反射面１４１ａ及び１４２ａが位置している。
【０１００】
以上のように、本変形例に係る機能水濃度センサ１０１では、一対の反射板１４１及び１４２の各々の反射面１４１ａ及び１４２ａは、発光ダイオード２０から受光素子３０までの間を覆っている。
【０１０１】
これにより、発光ダイオード２０が広配光である場合においても、副光３ｂを略確実に反射することができ、受光素子３０における紫外光３の受光量を増やすことができる。したがって、受光素子３０への紫外光３の集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【０１０２】
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。
【０１０３】
上記の実施の形態１では、一対の反射板４１及び反射板４２が平行平板である例について示したが、反射板の形状は、これに限らない。本実施の形態では、実施の形態１とは形状が異なる反射板について説明する。
【０１０４】
図６は、本実施の形態に係る機能水濃度センサ２０１の構成を示す断面図である。図６に示すように、機能水濃度センサ２０１は、図１に示す機能水濃度センサ１と比較して、反射部４０の代わりに反射部２４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【０１０５】
反射部２４０は、図６に示すように、一対の反射板２４１及び２４２を有する。一対の反射板２４１及び２４２はそれぞれ、反射面２４１ａ及び２４２ａを有する。
【０１０６】
反射面２４１ａ及び２４２ａは、回転楕円体の一部を構成する。具体的には、反射面２４１ａ及び２４２ａは、共通の回転楕円体の一部である。言い換えると、所定の回転楕円体の一部が反射面２４１ａであり、当該一部とは異なる他の一部が反射面２４２ａである。図６では、当該共通の回転楕円体のうち、反射面２４１ａ及び２４２ａのいずれでもない部分を、湾曲した一点鎖線で示している。
【０１０７】
回転楕円体の長軸は、例えば、光軸２１に略一致する。回転楕円体の短軸は、例えば、発光ダイオード２０の光出射面と受光素子３０の受光面との各々からの距離が略等しくなる位置に位置する。例えば、容器１０の中心軸は、回転楕円体の短軸と長軸との交点を通過する。すなわち、本実施の形態では、回転楕円体の短軸及び長軸のいずれか一方を対称の軸として線対称の位置に、発光ダイオード２０及び受光素子３０が配置されている。
【０１０８】
例えば、発光ダイオード２０は、回転楕円体の焦点（第１焦点）に位置している。具体的には、発光ダイオード２０の光出射面が回転楕円体の第１焦点に位置している。これにより、発光ダイオード２０が発した紫外光３（副光３ｂ）は、反射面２４１ａ又は２４２ａによって反射されて、もう一方の焦点（第２焦点）に集光される。
【０１０９】
また、例えば、受光素子３０は、回転楕円体の焦点（第２焦点）に位置している。具体的には、受光素子３０の受光面が回転楕円体の第２焦点に位置している。これにより、発光ダイオード２０から発せられた紫外光３のうち、反射面２４１ａ又は２４２ａによって反射された副光３ｂは、効率良く受光素子３０に入射される。
【０１１０】
本実施の形態では、反射面２４１ａ及び２４２ａは、発光ダイオード２０から受光素子３０までの間を覆っている。具体的には、発光ダイオード２０から受光素子３０までの間において、光軸２１に直交する方向には、反射面２４１ａ及び２４２ａが位置している。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態に係る機能水濃度センサ２０１では、例えば、一対の反射板２４１及び２４２の各々の反射面２４１ａ及び２４２ａは、回転楕円体の一部を構成する。また、例えば、発光ダイオード２０及び受光素子３０の少なくとも一方は、回転楕円体の焦点に位置している。
【０１１２】
紫外光３などの短波長の光は、反射される際に減衰するので、多重反射される場合には、減衰量が大きくなる。本実施の形態に係る機能水濃度センサ２０１のように、反射面２４１ａ及び２４２ａが回転楕円体の一部を構成することで、発光ダイオード２０が発した副光３ｂを１回の反射で受光素子３０に向けて進行させることができる。これにより、受光素子３０への集光効率を高めることができる。
【０１１３】
また、例えば、一対の反射板２４１及び２４２の各々の反射面２４１ａ及び２４２ａは、発光ダイオード２０から受光素子３０までの間を覆っている。
【０１１４】
これにより、発光ダイオード２０が広配光である場合においても、副光３ｂを略確実に反射することができ、受光素子３０への紫外光３の集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【０１１５】
［変形例］
以下では、本実施の形態の変形例について説明する。
【０１１６】
図７は、本変形例に係る機能水濃度センサ３０１の構成を示す断面図である。図７に示すように、機能水濃度センサ３０１は、図６に示す機能水濃度センサ２０１と比較して、反射部２４０の代わりに反射部３４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態２との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【０１１７】
反射部３４０は、図７に示すように、一対の反射板３４１及び３４２を有する。一対の反射板３４１及び３４２はそれぞれ、反射面３４１ａ及び３４２ａを有する。
【０１１８】
反射面３４１ａ及び３４２ａは、互いに滑らかに接続されて一体化されている。具体的には、反射面３４１ａ及び３４２ａは、１つの回転楕円体を構成する。図７に示すように、反射面３４１ａ及び３４２ａは、容器１０、発光ダイオード２０及び受光素子３０を取り囲むように配置されている。なお、容器１０が図４で示す配管９２の一部である場合、容器１０（配管９２）は、反射面３４１ａ及び３４２ａ（回転楕円体）の一部を貫通するように設けられている。
【０１１９】
本実施の形態では、反射面３４１ａ及び３４２ａは、発光ダイオード２０の後方（光出射方向の反対側）、及び、受光素子３０の後方（受光面の反対側）まで全体的に覆っている。これにより、反射面３４１ａ及び３４２ａは、発光ダイオード２０が発した紫外光３の略全てを反射することができる。
【０１２０】
以上のように、本変形例に係る機能水濃度センサ３０１では、例えば、一対の反射板３４１及び３４２の各々の反射面３４１ａ及び３４２ａは、互いに滑らかに接続されて一体化されている。
【０１２１】
これにより、発光ダイオード２０が発した紫外光３のうち、いずれの方向に進む光であっても、すなわち、全方位の光を反射面３４１ａ及び３４２ａが反射することができる。したがって、受光素子３０への集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【０１２２】
（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。
【０１２３】
上記の実施の形態１では、反射部４０が容器１０とは別部材から構成されている例について示したが、これに限らない。本実施の形態では、反射部と容器とが一体に構成されている例について説明する。
【０１２４】
図８は、本実施の形態に係る機能水濃度センサ４０１の構成を示す断面図である。図８に示すように、機能水濃度センサ４０１は、図１に示す機能水濃度センサ１と比較して、容器１０及び反射部４０の代わりに、容器４１０及び反射部４４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【０１２５】
図８に示すように、容器４１０は、入射窓４１１と、出射窓４１２と、反射部４４０とを備える。反射部４４０は、容器４１０の一部であり、一対の反射板４４１及び４４２を備える。一対の反射板４４１及び４４２はそれぞれ、反射面４４１ａ及び４４２ａを備える。
【０１２６】
一対の反射板４４１及び４４２は、容器４１０の壁の一部として機能する。このため、反射面４４１ａ及び４４２ａの少なくとも一方と機能水２とが接触する。
【０１２７】
本実施の形態では、一対の反射板４４１及び４４２は、平行平板であるが、これに限らない。容器４１０の形状に応じて、一対の反射板４４１及び４４２は、湾曲していてもよい。
【０１２８】
入射窓４１１は、発光ダイオード２０が発した紫外光３が入射する窓である。入射窓４１１は、容器４１０に形成された開口に設けられた、紫外光３を透過させる透光部材から形成される。入射窓４１１（透光部材）は、例えば、石英ガラス、サファイアガラスなどから形成されている。具体的には、入射窓４１１は、入射面及び出射面が略平面である板状のガラスから形成される。
【０１２９】
入射窓４１１には、紫外光３のうち主光３ａが略垂直に入射する。具体的には、主光３ａは、板状のガラス（入射窓４１１）の厚み方向に沿って入射する。つまり、主光３ａは、入射面の法線方向に入射する。一方で、副光３ｂは、入射窓４１１に対して斜めに入射する。斜めに入射した副光３ｂは、実施の形態１と同様に、反射面４４１ａ及び４４２ａの少なくとも一方によって反射されて受光素子３０に導かれる。
【０１３０】
出射窓４１２は、容器４１０に入射した紫外光が受光素子３０に向けて出射する窓である。出射窓４１２は、容器４１０に形成された開口に設けられた、紫外光３を透過させる透光部材から形成される。出射窓４１２（透光部材）は、例えば、石英ガラス、サファイアガラスなどから形成されている。具体的には、出射窓４１２は、入射面及び出射面が略平面である板状のガラスから形成される。
【０１３１】
出射窓４１２からは、紫外光３のうち主光３ａが略垂直に出射される。具体的には、主光３ａは、板状のガラス（出射窓４１２）の厚み方向に沿って出射する。つまり、主光３ａは、出射面の法線方向に出射される。一方で、副光３ｂは、反射面４４１ａ及び４４２ａの少なくとも一方によって反射された後、斜めに出射窓４１２から出射される。
【０１３２】
本実施の形態では、発光ダイオード２０、入射窓４１１、出射窓４１２及び受光素子３０は、この順で略同一直線上（具体的には、発光ダイオード２０の光軸２１）に配置されている。これにより、主光３ａは、発光ダイオード２０から受光素子３０まで最短距離で進行するので、機能水２による吸収以外の要因による減衰を抑制することができる。
【０１３３】
また、発光ダイオード２０及び受光素子３０はそれぞれ、入射窓４１１及び４１２に近接して配置されている。例えば、発光ダイオード２０は、入射窓４１１との間の距離が５ｍｍ以内になるように配置されている。同様に、受光素子３０は、出射窓４１２との間の距離が５ｍｍ以内になるように配置されている。なお、これらの距離は一例に過ぎず、５ｍｍ以上でもよい。これにより、入射窓４１１に入射しない紫外光、及び、出射窓４１２から受光素子３０に向かって出射されない紫外光（すなわち、迷光）を抑制することができる。
【０１３４】
以上のように、本実施の形態に係る機能水濃度センサ４０１では、例えば、反射部４４０は、容器４１０の一部である。
【０１３５】
これにより、容器４１０と反射部４４０とを一体化することができるので、部品点数の削減により、機能水濃度センサ４０１の小型化、軽量化及び低コスト化を実現することができる。また、機能水２と反射面４４１ａ又は４４２ａとが接触しているので、副光３ｂ（及び反射光３ｃ）が、機能水２がない空間を通過するのを抑制することができる。したがって、機能水２以外の要因（ノイズ成分）による副光３ｂ及び反射光３ｃの減衰を抑制することができ、受光信号のＳ／Ｎ比を高めることができる。このため、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【０１３６】
［変形例］
以下では、本実施の形態の変形例について説明する。
【０１３７】
図９は、本変形例に係る機能水濃度センサ５０１の構成を示す断面図である。図９に示すように、機能水濃度センサ５０１は、図８に示す機能水濃度センサ４０１と比較して、容器４１０及び反射部４４０の代わりに容器５１０及び反射部５４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態３との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【０１３８】
容器５１０は、入射窓４１１と、出射窓４１２と、反射部５４０とを備える。反射部５４０は、容器５１０の一部であり、図９に示すように、一対の反射板５４１及び５４２を有する。一対の反射板５４１及び５４２はそれぞれ、反射面５４１ａ及び５４２ａを有する。
【０１３９】
反射面５４１ａ及び５４２ａは、回転楕円体の一部を構成する。具体的には、反射面５４１ａ及び５４２ａは、共通の回転楕円体の一部である。言い換えると、所定の回転楕円体の一部が反射面５４１ａであり、当該一部とは異なる他の一部が反射面５４２ａである。図９では、当該共通の回転楕円体のうち、反射面５４１ａ及び５４２ａのいずれでもない部分を、湾曲した一点鎖線で示している。
【０１４０】
以上のように、本変形例に係る機能水濃度センサ５０１は、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせた構成を有する。したがって、実施の形態２及び３と同等の効果を奏する。
【０１４１】
（実施の形態４）
続いて、実施の形態４について説明する。
【０１４２】
上記の実施の形態１では、受光素子３０が主光３ａ及び副光３ｂなどの紫外光を受光したが、これに限らない。本実施の形態では、蛍光体を用いて紫外光を波長変換し、波長変換後の光を受光素子が受光する。
【０１４３】
図１０は、本実施の形態に係る機能水濃度センサ６０１の構成を示す断面図である。図１０に示すように、機能水濃度センサ６０１は、図１に示す機能水濃度センサ１と比較して、受光素子３０の代わりに受光部６３０を備える点が相違する。受光部６３０は、蛍光体６３１と、受光素子６３２とを備える。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【０１４４】
［蛍光体］
蛍光体６３１は、紫外光３によって励起されて蛍光４を発する。具体的には、図１０に示すように、蛍光体６３１は、発光ダイオード２０が発した紫外光３のうち、機能水２を通過した主光３ａ、及び、反射面４１ａ又は４２ａによって反射され、機能水２を通過した副光３ｂである反射光３ｃによって励起されて蛍光４を発する。蛍光４は、紫外光３の波長より長波長の光である。
【０１４５】
蛍光体６３１は、主光３ａの光路上に配置されている。本実施の形態では、図１０に示すように、蛍光体６３１は、容器１０を挟んで発光ダイオード２０と対向している。具体的には、蛍光体６３１は、発光ダイオード２０の光軸２１上に位置している。
【０１４６】
蛍光体６３１は、例えば、紫外光及び可視光を透過する透明なガラス板の内部に分散された複数の蛍光体粒子である。蛍光体６３１は、図１０に示すように、容器１０と受光素子６３２との間に位置している。なお、蛍光体６３１は、当該ガラス板の表面に塗布された樹脂材料に含まれた複数の蛍光体粒子でもよい。あるいは、蛍光体６３１は、受光素子６３２の受光面に直接塗布されていてもよい。また、蛍光体６３１は、複数のセラミック粒子（例えば、アルミナなど）と混合されて板状に焼結された複数の蛍光体粒子でもよい。
【０１４７】
蛍光体６３１が発する蛍光の波長は、蛍光体６３１として用いる蛍光体粒子の蛍光特性に依存する。ここでは、一例として、２種類の蛍光体粒子について説明する。
【０１４８】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施の形態に係る蛍光体６３１の一例による励起光及び蛍光のスペクトルを示す図である。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、破線が、励起光である紫外光３のスペクトルを示し、実線が、可視光である蛍光４のスペクトルを示している。
【０１４９】
図１１Ａには、ＹＰＶ蛍光体（ユーロピウム賦活リン・バナジン酸イットリウム；  Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋）を示している。ＹＰＶ蛍光体は、図１１Ａに示すように、３５０ｎｍ以下の紫外光を受けた場合に、約６２０ｎｍにピーク波長を有する蛍光（赤色光）を発する。
【０１５０】
図１１Ｂには、ＬＡＰ蛍光体（セリウム、テルビウム賦活リン酸ランタン蛍光体；  ＬａＰＯ４：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋）を示している。ＬＡＰ蛍光体は、図１１Ｂに示すように、３００ｎｍ以下の紫外線を受けた場合に、約５５０ｎｍにピーク波長を有する蛍光（緑色光）を発する。
【０１５１】
［受光素子］
受光素子６３２は、蛍光体６３１が発する蛍光４に感度を有し、受光した蛍光４の光量に応じた受光信号を生成する。受光素子６３２は、例えば、可視光領域に感度を有するフォトダイオード、フォトトランジスタなどの光電変換素子であるが、これに限らない。
【０１５２】
本実施の形態では、受光素子６３２は、発光ダイオード２０の光軸２１と受光素子６３２の光軸（図示せず）とが一致するように配置されているが、これに限らない。受光素子６３２は、蛍光体６３１が発する蛍光４の放射照度が最も高くなる方向に位置していてもよい。
【０１５３】
蛍光４の光量は、蛍光体６３１に照射される紫外光３の光量に依存する。具体的には、蛍光体６３１に照射される主光３ａ及び反射光３ｃ（副光３ｂ）の光量が多い程、蛍光４の光量も大きくなる。したがって、受光素子６３２が生成する受光信号に基づいて、信号処理回路６０（図１０には示していない）は、実施の形態１と同様に成分濃度を算出することができる。
【０１５４】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る機能水濃度センサ６０１では、例えば、受光部６３０は、紫外光３によって励起されて蛍光４を発する蛍光体６３１と、蛍光体６３１が発する蛍光４に対して感度を有する受光素子６３２を含み、受光素子６３２は、受光した蛍光４の光量に応じた受光信号を生成する。
【０１５５】
これにより、蛍光体６３１を利用することで、受光素子６３２は、紫外光３に対して感度を有しなくてもよい。例えば、蛍光体６３１が可視光領域の蛍光４を発する場合には、受光素子６３２として、可視光領域に感度を有する汎用のフォトダイオードなどを利用することができる。したがって、機能水濃度センサ６０１を安価に実現することができる。
【０１５６】
［変形例］
以下では、実施の形態４の変形例について説明する。
【０１５７】
図１２は、本変形例に係る機能水濃度センサ７０１の構成を示す断面図である。図１２に示すように、機能水濃度センサ７０１は、図１０に示す機能水濃度センサ６０１と比較して、反射部４０の代わりに反射部１４０を備える点が相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明は省略又は簡略化する。
【０１５８】
反射部１４０は、実施の形態１の変形例と同様である。蛍光体６３１が発する蛍光４は、光軸２１に沿った方向だけでなく、広範囲に発せられる。一対の反射板１４１及び１４２の各々の反射面１４１ａ及び１４２ａは、蛍光４を反射する。これにより、蛍光４の受光素子６３２への集光率を高めることができる。
【０１５９】
以上のように、本変形例に係る機能水濃度センサ７０１によれば、受光素子６３２における蛍光４の受光量を増やすことができる。したがって、受光素子６３２への蛍光４の集光効率を高めることができ、成分濃度の検知精度を高めることができる。
【０１６０】
（その他）
以上、本発明に係る機能水濃度センサについて、上記の実施の形態などに基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１６１】
例えば、上記の実施の形態１では、反射部４０が一対の反射板４１及び４２を備える例について示したが、これに限らない。反射部４０は、一対の反射板４１及び４２の一方のみを備えていてもよい。これにより、反射部４０が設けられていない場合に比べて、受光素子３０への集光効率を高めることができる。また、一対の反射板４１及び４２の両方を備える場合に比べて、部品点数を削減することができるので、機能水濃度センサ１の小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
【０１６２】
また、例えば、一対の反射板４１及び４２は平行平板でなくてもよく、光軸２１に対して、一対の反射板４１及び４２の少なくとも一方が傾斜していてもよい。例えば、一対の反射板４１及び４２は、受光素子３０に近づく程、互いの距離が近づくように配置されていてもよい。これにより、一対の反射板４１及び４２の間で反射された副光３ｂは、受光素子３０に導かれやすくなるので、受光素子３０での集光効率を高めることができる。
【０１６３】
また、例えば、上記の実施の形態２では、発光ダイオード２０及び受光素子３０が回転楕円体の焦点に位置する例について示したが、これに限らない。発光ダイオード２０及び受光素子３０の少なくとも一方は、焦点とは異なる位置に配置されていてもよい。例えば、発光ダイオード２０が焦点の近傍に配置されている場合であっても、反射部２４０が設けられていない場合に比べて、検知精度を高めることができる。
【０１６４】
また、例えば、上記の実施の形態では、光源部の一例として発光ダイオード２０を示したが、これに限らない。各実施の形態に係る機能水濃度センサは、発光ダイオード２０の代わりに、放電ランプ、又は、レーザ素子などを光源部として備えてもよい。
【０１６５】
また、上記の各実施の形態において、制御回路５０又は信号処理回路６０などは、専用のハードウェアで構成されてもよく、あるいは、これらに適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。これらは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）又はプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１６６】
なお、本発明は、機能水濃度センサとして実現できるだけでなく、機能水濃度センサの制御回路５０又は信号処理回路６０などが行う処理をステップとして含むプログラム、及び、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体として実現することもできる。
【０１６７】
つまり、上述した包括的又は具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１６８】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１６９】
１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１  機能水濃度センサ
２  機能水
３  紫外光
３ａ  主光
３ｂ  副光
４  蛍光
１０、４１０、５１０  容器
２０  発光ダイオード（光源部）
２１  光軸
３０、６３２  受光素子
４０、１４０、２４０、３４０、４４０、５４０  反射部
４１、４２、１４１、１４２、２４１、２４２、３４１、３４２、４４１、４４２、５４１、５４２  反射板
４１ａ、４２ａ、１４１ａ、１４２ａ、２４１ａ、２４２ａ、３４１ａ、３４２ａ、４４１ａ、４４２ａ、５４１ａ、５４２ａ  反射面
６３０  受光部
６３１  蛍光体
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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