(57)【要約】【課題】小さい濁度や濁度の微小な変化を検知することが可能な濁度検知器を提供する。【解決手段】濁度センサ１は、容器１１０と、容器１１０の外部から第１の壁１１１を透過して第２の壁１１２に光を照射する発光部１２１と、発光部１２１によって照射され第２の壁１１２を透過する光を受光する散乱光受光部１２２とを備える。発光部１２１が照射する光が第１の壁１１１に入射する入射角Ａと、第１の壁１１１と第２の壁１１２の内壁面どうしがなす角度Ｄと、発光部１２１が照射する光についての、液体１４０の屈折率ｎと第１の壁１１１と第２の壁１１２を構成する材質の屈折率ｍと、第１の壁１１１の内外壁面がなす角度ｘと、第２の壁１１２の内外壁面がなす角度ｙとの間に、次の（式１）【数１】2011237191.tif 000008の関係が成り立つ。【選択図】図３
2011237191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の壁と第２の壁とを含んで液体を収容する容器と、
前記容器の外部から前記第１の壁を透過して前記第２の壁に光を照射する発光部と、
前記発光部によって照射されて前記第２の壁を透過する光を受光する受光部とを備え、
前記発光部によって照射される光が前記容器の外部から前記容器の第１の壁に入射する入射角Ａと、前記第１の壁の内壁面と前記第２の壁の内壁面とがなす角度Ｄ（０°≦Ｄ＜１８０°）と、前記発光部によって照射される光についての前記容器内に収容される液体の屈折率ｎと、前記発光部によって照射される光についての前記第１の壁と前記第２の壁とを構成する材質の屈折率ｍと、前記第１の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｘ（−９０°≦ｘ≦９０°）と、前記第２の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｙ（−９０°≦ｙ≦９０°）との間に、次の（式１）
【数１】
2011237191.tif 000007
の関係が成り立つ、濁度検知器。
【請求項２】
前記第１の壁と前記第２の壁は、前記発光部によって照射される光についての屈折率ｍが√２以上の材質によって構成され、
第１の壁の内壁面と第２の壁の内壁面とがなす角度Ｄが９０°であり、
前記第１の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｘと、前記第２の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｙとが０°であり、
前記屈折率ｍの大きさは、発光部によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎ以上の大きさである、請求項１に記載の濁度検知器。
【請求項３】
前記容器は第３の壁を含み、
前記第３の壁は、前記第１の壁を透過する光が前記第３の壁の内壁面で反射した後、前記第２の壁に照射されるように配置されている、請求項１または請求項２に記載の濁度検知器。
【請求項４】
前記容器には、前記容器内に液体を流入させるための流入口と前記容器内から液体を流出させるための流出口とが形成されている、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の濁度検知器。
【請求項５】
前記発光部によって照射される光は青色の光である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の濁度検知器。
【請求項６】
前記発光部によって照射される光はレーザー光である、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の濁度検知器。
【請求項７】
前記発光部によって照射されて前記第２の壁で全反射される光を受光する全反射光受光部を備える、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の濁度検知器。
【請求項８】
前記発光部は、第１の波長の光と第２の波長の光とを照射する、請求項７に記載の濁度検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は濁度検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、濁度検知器（濁度計）には、被濁度検知液体中に光を照射して、透過光や散乱光の強度から濁度を検知するものがある。散乱光の強度変化から濁度の微小な変化を測定するためには、散乱角の小さな領域で、散乱光の強度の変化を測定する必要がある。
【０００３】
図１１は、従来の濁度検知器の原理の一例を説明するために、被濁度検知液体が収容される容器の断面を示す図である。図１１には、濁度検知器の容器９１１を上方向から見たときの状態を示す。
【０００４】
図１１に示すように、従来の濁度検知器９０１においては、容器９１１内に被濁度検知液体が収容される。被濁度検知液体中には、濁質９３１が含まれている。矢印Ｐで示す方向に光が照射されると、照射された光は、濁質９３１によって角度θの散乱角で散乱され、矢印Ｒで示す方向に進む。矢印Ｒの方向に進行する散乱光は、受光部９２１で検知される。受光部９２１で検知される散乱光の強度に基づいて、容器９１１内に収容されている液体の濁度が検知される。
【０００５】
散乱角が小さいとき、すなわち、矢印Ｐで示される入射光の光軸と矢印Ｒで示される散乱光の光軸とのなす角度θが小さいときには、散乱光を受光するための受光部９２１は、散乱光だけでなく、強い入射光も受光してしまうことがある。受光部９２１が強い入射光をも受光すると、弱い散乱光の強度を正確に検知できなくなり、濁度を正確に検知することができなくなる。特に、濁度が小さい被濁度検知液体の濁度や、濁度の微小な変化を測定することが難しくなる。
【０００６】
一方、特開２００７−１１３９８７号公報（特許文献１）と特表２００３−５１５１２４号公報（特許文献２）には、入射光の光軸と垂直方向に散乱される散乱光を検知する濁度計が記載されている。
【０００７】
図１２は、入射光の光軸と垂直方向に散乱される散乱光を検知する従来の濁度検知器の別の例の原理を説明するために、被濁度検知液体が収容される容器の断面を示す図である。図１２には、濁度検知器の容器９１２を上方向から見たときの状態を示す。
【０００８】
図１２に示すように、従来の濁度検知器９０２においては、濁度検知器９０１（図１１）と同様に、容器９１２内に被濁度検知液体が収容され、被濁度検知液体中には濁質９３２が含まれている。容器９１２内には、矢印Ｐの方向に光が照射される。濁度検知器９０２では、受光部９２２は、入射光の光軸と垂直な方向に散乱される光を検知するように配置されている。矢印Ｐで示す方向に光が照射されると、照射された光は、濁質９３２によって角度θの散乱角で散乱され、矢印Ｒ1の方向に進行する。しかし、角度θが小さい場合には、矢印Ｒ1の方向に進行する散乱光は受光部９２２によって検知されない。
【０００９】
矢印Ｒ1の方向に進行する散乱光が、被濁度検知液体中において、再び濁質によって角度θの散乱角で散乱されると、散乱光は矢印Ｒ2の方向に進行する。矢印Ｐで示す入射光と矢印Ｒ2で示す散乱光とのなす角度は、２θである。その後、矢印Ｒ２で示す散乱光が、さらに何度も繰り返し濁質によって散乱されると、矢印Ｐで示す入射光と散乱光とのなす角度が次第に大きくなる。矢印Ｐで示す入射光と散乱光とのなす角度が９０°に近づくと、受光部９２２によって散乱光が検知される。
【００１０】
このように、入射光の光軸と垂直方向に散乱される散乱光を検知する場合には、被濁度検知液体中に含まれる濁質が多く、入射光が何度も散乱されなくてはならない。そのため、図１２に示すような従来の濁度検知器９０２でも、濁度が小さい被濁度検知液体の濁度や、濁度の微小な変化を測定することが難しい。
【００１１】
また、透過光の変化を測定することによって濁度を検知する濁度検知器でも、透過光を受光する受光部で散乱角の小さい散乱光も受光されてしまうので、濁度が小さい被濁度検知液体の濁度や、濁度の微小な変化を測定することが難しい。
【００１２】
そこで、散乱角が小さい散乱光の検知において、入射光によるノイズを低減してＳ／Ｎ比を改善するために、特開２００８−２４９３６３号公報（特許文献３）には、全反射を利用した濁度計が記載されている。
【００１３】
図１３は、全反射を利用した従来の濁度検知器の原理を説明するために、被濁度検知液体が収容される容器の断面を示す図である。図１３には、濁度検知器の容器９１３を水平方向から見たときの状態を示す。
【００１４】
図１３に示すように、従来の濁度検知器９０３においては、濁度検知器９０１（図１１）と同様に、容器９１３内に被濁度検知液体が収容され、被濁度検知液体中には濁質９３３が含まれている。容器９１３内においては、被濁度検知液体と容器９１３の上壁内面との間に空気が貯められている。容器９１３内の被濁度検知液体には、矢印Ｐで示す方向に、被濁度検知液体の液面よりも下方から、斜め上方向に向かって光が照射される。矢印Ｐで示す方向に照射された入射光は、濁質９３３によって散乱されなければ、被濁度検知液体の液面で全反射して、矢印Ｑで示す方向に進行する。被濁度検知液体の液面で全反射した光は、液面よりも上方向に進行しない。
【００１５】
一方、矢印Ｐで示す方向に照射された入射光が濁質９３３によって散乱されると、散乱光は、矢印Ｐの光軸から角度θの散乱角で散乱される。角度θの大きさによっては、散乱光は、液面で全反射せずに、液面よりも上方向に進行する。液面よりも上方向に進行した散乱光は、受光部９２３によって検知される。
【００１６】
入射光を被濁度検知液体の液面で全反射させることによって、入射光が受光部９２３に照射されないようにして、受光部９２３では散乱光だけを受光することができる。このようにして、入射光によるノイズを低減してＳ／Ｎ比を改善することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−１１３９８７号公報
【特許文献２】特表２００３−５１５１２４号公報
【特許文献３】特開２００８−２４９３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特開２００８−２４９３６３号公報（特許文献３）に記載の濁度計や図１３に示す濁度検知器９０３では、被濁度検知液体の液面が揺れると、入射光が被濁度検知液体の液面で全反射されないことがある。入射光が被濁度検知液体の液面で全反射されなければ、入射光が受光部９２３に受光されることがある。入射光が受光部９２３に受光されると、弱い散乱光を正確に検知することができなくなる。
【００１９】
また、被濁度検知液体の液面が揺れると、入射光が被濁度検知液体の液面で全反射するとしても、被濁度検知液体から空気中に出射する散乱光の進行方向がばらつき、濁度を正確に検知することができなくなる。
【００２０】
そこで、この発明の目的は、濁度が小さい被濁度検知液体の濁度や濁度の微小な変化を検知することが可能な濁度検知器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に従った濁度検知器は、容器と発光部と受光部とを備える。容器は、第１の壁と第２の壁とを含んで液体を収容する。発光部は、容器の外部から第１の壁を透過して第２の壁に光を照射する。受光部は、発光部によって照射されて第２の壁を透過する光を受光する。
【００２２】
この発明に従った濁度検知器においては、発光部によって照射される光が容器の外部から容器の第１の壁に入射する入射角Ａと、第１の壁の内壁面と第２の壁の内壁面とがなす角度Ｄ（０°≦Ｄ＜１８０°）と、発光部によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎと、発光部によって照射される光についての第１の壁と第２の壁とを構成する材質の屈折率ｍと、第１の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｘ（−９０°≦ｘ≦９０°）と、第２の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｙ（−９０°≦ｙ≦９０°）との間に、次の（式１）
【数１】
2011237191.tif 000003
の関係が成り立つ。
【００２３】
図１は、この発明に従った濁度検知器の原理を説明するために、液体を収容する容器の一部断面を示す部分断面図である。図１には、容器を上方向から見たときの状態を示す。
【００２４】
図１に示すように、濁度検知器１０１は、第１の壁１１と第２の壁１２とを含む容器と、発光部２１と、受光部２２とを備える。図１に示す第１の壁１１と第２の壁１２は、容器の壁の一部であり、容器は、第１の壁１１と第２の壁１２と、他の壁とによって構成される。容器の他の壁は図示を省略している。第１の壁１１と第２の壁１２とによって囲まれる領域Ｗには液体が収容される。第１の壁１１の内壁面と第２の壁１２の内壁面とがなす角度は角度Ｄ（０°≦Ｄ＜１８０°）である。第１の壁１１の内壁面と第２の壁１２の内壁面とが平行に配置されている場合には、Ｄ＝０°とする。なお、図１では、容器の内部を領域Ｗ、容器の外部を領域Ｚとする。領域Ｗには液体が満たされ、領域Ｚには空気が満たされているものとする。
【００２５】
第１の壁１１の外壁面と内壁面とがなす角度は角度ｘ（−９０°＜ｘ＜９０°）である。第２の壁１２の外壁面と内壁面とがなす角度は角度ｙ（−９０°＜ｙ＜９０°）である。角度ｘと角度ｙは、次のようにして決められる。図１に示すように、第１の壁１１の外壁面に沿った方向に延びる線が、第１の壁１１の内壁面に沿った方向に延びる線と交わる点を交点Ｋとする。第１の壁１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘは、交点Ｋを中心にして、第１の壁１１の内壁面から外壁面に向かって、交点Ｋを中心にして反時計回りの方向を正とし、時計回りの方向を負として決められる。第１の壁１１の内壁面と外壁面とが平行に配置されている場合には、ｘ＝０°とする。角度ｙも第２の壁１２について同様にして決められる。図１には、一例として、角度ｘが負の大きさを持つ角度であり、角度ｙが正の大きさを持つ角度であるときの状態を示す。
【００２６】
図１の（Ａ）に示すように、発光部２１が、容器の外部から矢印Ｐで示す方向に光を照射すると、照射された光は入射角Ａで第１の壁１１内に入射される。第１の壁１１を透過した光は、領域Ｗを通過して、第２の壁１２に入射される。
【００２７】
容器に収容される液体に濁質が含まれていない場合には、入射角Ａと、第１の壁１１の内壁面と第２の壁１２の内壁面とがなす角度Ｄと、発光部２１によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎと、発光部２１によって照射される光についての第１の壁１１と第２の壁１２とを構成する材質の屈折率ｍと、第１の壁１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘと、第２の壁１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙとの間に、（式１）の関係が成り立つ場合には、第２の壁１２に入射する光は、第２の壁１２でほぼ全反射される。全反射される光は矢印Ｑで示す方向に進行し、第２の壁１２を透過して第２の壁１２の外部に出射されない。したがって、発光部２１によって照射された光は、受光部２２によって受光されない。
【００２８】
なお、第１の壁１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘと、第２の壁１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙとがどちらも０°である場合、すなわち、第１の壁１１の外壁面と内壁面とが平行であり、第２の壁１２の外壁面と内壁面とが平行である場合には、入射角Ａと、第１の壁１１の内壁面と第２の壁１２の内壁面とがなす角度Ｄと、発光部２１によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎとの間に、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＞１の関係が成り立つ。
【００２９】
一方、図１の（Ｂ）に示すように、容器に収容される液体に濁質３０が含まれている場合には、発光部２１が照射した光は濁質３０で散乱される。散乱された光は、濁質３０に入射した光の光軸から角度θの散乱角で、矢印Ｒで示す方向に散乱される。
【００３０】
角度θの大きさによっては、濁質３０で散乱された散乱光は、第２の壁１２で全反射されずに第２の壁１２を透過する。第２の壁１２を透過する散乱光は、受光部２２によって受光される。発光部２１によって照射された光のうち、濁質３０によって散乱されない光は、第２の壁１２でほぼ全反射されて矢印Ｑで示す方向に進行するので、受光部２２によって受光されない。このようにして、受光部２２は、散乱角の角度θが小さく、散乱光の強度が弱くても、散乱光を感度よく検知することができる。
【００３１】
このようにすることにより、濁度が小さい被濁度検知液体の濁度や濁度の微小な変化を検知することが可能な濁度検知器を提供することができる。
【００３２】
この発明に従った濁度検知器においては、第１の壁と第２の壁は、発光部によって照射される光についての屈折率ｍが√２以上の材質によって構成され、第１の壁の内壁面と第２の壁の内壁面とがなす角度Ｄが９０°であり、第１の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｘと、第２の壁の外壁面と内壁面とがなす角度ｙとが０°であり、屈折率ｍの大きさは、発光部によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎ以上の大きさであることが好ましい。
【００３３】
なお、√２は、２の平方根を表すものとする。
【００３４】
図２は、この発明に従った濁度検知器の原理を説明するために、液体を収容する容器の一部断面を示す部分断面図である。図２には、容器を上方向から見たときの状態を示す。
【００３５】
図２に示すように、濁度検知器１０２は、第１の壁１１と第２の壁１２とを含む容器と、発光部２１と、受光部２２とを備える。図２に示す第１の壁１１と第２の壁１２は、容器の壁の一部であり、容器は、第１の壁１１と第２の壁１２と、他の壁とによって構成される。容器の他の壁は図示を省略している。第１の壁１１と第２の壁１２とによって囲まれる領域Ｗには液体が収容される。濁度検知器１０２の第１の壁１１と第２の壁１２とがなす角度Ｄは９０°である。第１の壁１１の外壁面と内壁面とは平行に形成されている。すなわち、角度ｘは０°である。また、第２の壁１２の外壁面と内壁面とは平行に形成されている。すなわち、角度ｙは０°である。発光部２１によって照射される光についての第１の壁１１と第２の壁１２の屈折率ｍは、例えば、√２であるとする。なお、第１の壁１１と第２の壁１２との間の領域Ｗには、液体が収容される。図２では、容器の内部を領域Ｗ、容器の外部を領域Ｚとする。領域Ｗには液体が満たされ、領域Ｚには空気が満たされているものとする。発光部２１によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎは√２であるとする。発光部２１によって照射される光についての空気の屈折率は、ほぼ１であるとする。
【００３６】
発光部２１が容器の外部から矢印Ｐで示す方向に光を照射すると、照射された光は入射角Ａで第１の壁１１内に入射される。第１の壁１１を透過した光は、領域Ｗを通過して、第２の壁１２に入射される。
【００３７】
入射角Ａの大きさは、０°から９０°までの大きさである。また、発光部２１によって照射される光についての第１の壁１１の屈折率ｍと発光部２１によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎはどちらも√２であるので、図２に示す、発光部２１によって照射された光が第１の壁１１から液体に入射するときの屈折角Ｂの大きさは４５°よりも小さくなる。
【００３８】
第１の壁１１の内壁面と第２の壁１２の内壁面とがなす角度Ｄが９０°であるから、発光部２１によって照射された光が第２の壁１２から空気中に入射するときの入射角Ｃの大きさは４５°よりも大きい。このとき、発光部２１によって照射された光が第２の壁１２から空気中に入射するときの屈折角Ｅの大きさは９０°よりも大きくなる。すなわち、発光部２１によって照射された光は、第２の壁１２から空気中に入射するときに全反射する。
【００３９】
このように、濁度検知器の第１の壁と第２の壁は、発光部によって照射される光についての屈折率ｍが√２以上の材質によって構成され、第１の壁の内壁面と第２の壁の内壁面とがなす角度Ｄが９０°であり、発光部によって照射される光についての容器内に収容される液体の屈折率ｎが√２以上であることにより、発光部によって照射され、濁質によって散乱されない光を第２の壁においてほぼ全反射させることができる。
【００４０】
この発明に従った濁度検知器においては、容器は第３の壁を含むことが好ましい。第３の壁は、第１の壁を透過する光が第３の壁の内壁面で反射した後、第２の壁に照射されるように配置されていることが好ましい。
【００４１】
このようにすることにより、発光部によって照射される光が濁質に照射される確率を高めて、散乱光の強度を高めることができる。
【００４２】
この発明に従った濁度検知器においては、容器には、容器内に液体を流入させるための流入口と容器内から液体を流出させるための流出口とが形成されていることが好ましい。
【００４３】
このようにすることにより、液体を容器内に流しながら液体の濁度を検知することができる。
【００４４】
この発明に従った濁度検知器においては、発光部によって照射される光は青色の光であることが好ましい。
【００４５】
このようにすることにより、散乱光の強度を高めることができる。
【００４６】
この発明に従った濁度検知器においては、発光部によって照射される光はレーザー光であることが好ましい。
【００４７】
このようにすることにより、散乱光の強度を高めることができる。また、より正確に濁度を検知することができる。
【００４８】
この発明に従った濁度検知器は、発光部によって照射されて第２の壁で全反射される光を受光する全反射光受光部を備えることが好ましい。
【００４９】
このように、散乱光だけでなく、第２の壁で全反射される光も受光することによって、容器の第１の壁または第２の壁が汚れていたり、液体に色がついていたりする場合であっても、全反射光の強度に基づいて、散乱光の強度を補正することができる。
【００５０】
この発明に従った濁度検知器においては、発光部は、第１の波長の光と第２の波長の光とを照射することが好ましい。
【００５１】
第１の壁や第２の壁が汚れていたり、液体に色がついていたりする場合には、実際に測定された散乱光の強度を、透過率が１００％であるとしたときの散乱光の強度に補正する必要がある。
【００５２】
補正の方法としては、例えば、第１の波長の光と第２の波長の光のうち、相対的に波長が短い光を、散乱光の強度を測定するために用い、相対的に波長が長い光を、透過光の強度を測定するために用いる。まず、容器内に液体が収容される前に、発光部から距離Ｌ離れた位置における透過光の強度を予め測定し、測定された強度を初期透過光強度とする。次に、容器内に被濁度検知液体を収容した後、発光部から距離Ｌ離れた位置における散乱光の強度と発光部から距離Ｌ離れた位置における透過光の強度を測定し、｛散乱光強度／（透過光強度／初期透過光強度）｝＝補正後散乱光強度として、補正後の散乱光強度を求めることができる。
【００５３】
このようにすることによって、容器の第１の壁または第２の壁が汚れていたり、液体に色がついていたりする場合であっても、透過光の強度に基づいて、散乱光の強度を補正することができる。
【発明の効果】
【００５４】
以上のように、この発明によれば、濁度の微小な変化を検知することが可能な濁度検知器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明に従った濁度検知器の原理を説明するために、液体を収容する容器の一部断面を示す部分断面図である。
【図２】この発明に従った濁度検知器の原理を説明するために、液体を収容する容器の一部断面を示す部分断面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る濁度センサの原理を説明するために、液体を収容する容器の断面を模式的に示す図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る濁度センサの原理を説明するために、液体を収容する容器の全体を模式的に示す斜視図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係る濁度センサの原理を説明するために、液体を収容する容器の断面を模式的に示す図である。
【図６】この発明の第３実施形態に係る濁度センサの原理を説明するために、液体を収容する容器の断面を模式的に示す図である。
【図７】この発明の第４実施形態に係る濁度センサの原理を説明するために、液体を収容する容器の断面を模式的に示す図である。
【図８】この発明の第５実施形態に係る濁度センサの原理を説明するために、液体を収容する容器の断面を模式的に示す図である。
【図９】この発明の第６実施形態に係る濁度センサの全体を模式的に示す斜視図である。
【図１０】この発明の第７実施形態に係る濁度センサの全体を模式的に示す斜視図である。
【図１１】従来の濁度検知器の原理の一例を説明するために、被濁度検知液体が収容される容器の断面を示す図である。
【図１２】入射光の光軸と垂直方向に散乱される散乱光を検知する従来の濁度検知器の別の例の原理を説明するために、被濁度検知液体が収容される容器の断面を示す図である。
【図１３】全反射を利用した従来の濁度検知器の原理を説明するために、被濁度検知液体が収容される容器の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００５７】
（第１実施形態）
図３には、この発明の第１実施形態の濁度検知器として濁度センサ１の容器１１０を上方向から見たときの状態を示す。図４には、濁度センサ１の容器１１０を斜め上方向から見たときの状態を示す。図３と図４に示すように、濁度センサ１は、容器１１０と発光部１２１と、受光部として散乱光受光部１２２と、全反射光受光部として透過光受光部１２３とを備える。容器１１０は、第１の壁１１１と第２の壁１１２とを含む。この実施形態においては、容器１１０は、直方体形状に形成されている。容器１１０の内部には液体１４０が収容されている。液体１４０中には濁質１３０が含まれている。
【００５８】
第１の壁１１１と第２の壁１１２は、この実施形態においては、例えば、どちらも平板状に形成されている。第１の壁１１１の外壁面と内壁面とは、ほぼ平行であり、第２の壁１１２の外壁面と内壁面とは、ほぼ平行である。第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とは角度Ｄ（０°≦Ｄ＜１８０°）をなすように配置されている。第１の壁１１１と第２の壁１１２を含む容器１１０の壁は、透明な材質、すなわち、可視光線を透過させることが可能な材質によって形成されている。第１の壁１１１と第２の壁１１２を形成する材質としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート、塩化ビニル、ガラス、石英、ポリエチレン樹脂、オレフィン系樹脂などが用いられる。
【００５９】
発光部１２１は、第１の壁１１１に向かって矢印Ｐで示す方向に光を照射する。発光部１２１が照射する光は可視光領域の光である。発光部１２１が照射する光としては、波長が短い方が好ましく、例えば、青色の光が好ましい。また発光部１２１が照射する光はレーザー光であることが好ましい。発光部１２１は、発光部１２１が照射する光が、入射角Ａで第１の壁１１１に入射するように、第１の壁１１１の外側に配置されている。
【００６０】
散乱光受光部１２２は、第２の壁１１２の外側に配置される。透過光受光部１２３は、第１の壁１１１に対向する壁の外側に配置される。散乱光受光部１２２と透過光受光部１２３は、光を受光して、演算部（図示しない）に信号を送信する。散乱光受光部１２２と透過光受光部１２３から信号を受信した演算部は、散乱光受光部１２２と透過光受光部１２３が受光した光の強度に基づいて、容器１１０内に収容されている液体１４０の濁度を検知する。
【００６１】
発光部１２１によって照射される光についての第１の壁１１１と第２の壁１１２の屈折率はｍであるとする。また、発光部１２１によって照射される光についての液体１４０の屈折率はｎであるとする。
【００６２】
発光部１２１によって照射される光が容器１１０の外部から第１の壁１１１に入射する入射角Ａと、第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とがなす角度Ｄと、発光部１２１によって照射される光についての容器１１０内に収容される液体１４０の屈折率ｎとの間には、次の（式１）の関係が成り立つ。
【数１】
2011237191.tif 000004
【００６３】
以上のように構成される濁度センサ１では、発光部１２１によって照射される光は、入射角Ａをもって第１の壁１１１に入射する。第１の壁１１１に入射した光は、第１の壁１１１内で屈折し、第１の壁１１１から液体１４０内に入射するときにも屈折する。こうして液体１４０内に入射した光は、液体１４０中において濁質１３０に照射されない場合には、そのまま直進し、第２の壁１１２に照射される。
【００６４】
発光部１２１によって照射される光が容器１１０の外部から第１の壁１１１に入射する入射角Ａと、第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とがなす角度Ｄと、発光部１２１によって照射される光についての容器１１０内に収容される液体１４０の屈折率ｎとの間に（式１）の関係が成り立つ場合、発光部１２１によって照射されて、濁質１３０によって散乱されない光は、第２の壁１１２の内壁面または外壁面でほぼ全反射される。全反射された光は、矢印Ｑで示す方向に進行する。
【００６５】
第２の壁１１２で全反射されて矢印Ｑの方向に進行する光は、第１の壁１１１に対向する壁を透過して、透過光受光部１２３によって受光される。
【００６６】
このように、透過光受光部１２３は、液体１４０内で濁質１３０によって散乱されない光を受光する。
【００６７】
一方、液体１４０中において、発光部１２１によって照射された光が濁質１３０に照射される場合がある。発光部１２１によって濁質１３０に照射された光は、濁質１３０によって散乱角θで散乱される。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒで示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒで示す方向に進行する散乱光は、第２の壁１１２で全反射されずに、第２の壁１１２を透過する。第２の壁１１２を透過した散乱光は、散乱光受光部１２２によって受光される。
【００６８】
このように、散乱光受光部１２２は、液体１４０内で濁質１３０によって散乱された光を受光する。
【００６９】
上述のように、濁質１３０で散乱されない光は、第２の壁１１２で全反射されるので、散乱光受光部１２２では受光されない。このようにして、散乱光受光部１２２では、濁質１３０で散乱された光だけを受光することができる。
【００７０】
また、発光部１２１は、複数の波長の光を照射することが好ましい。例えば、第１の波長の光として青色の光を照射し、第２の波長の光として赤色の光を照射する。このようにすることにより、容器１１０の第１の壁１１１または第２の壁１１２が汚れていたり、液体１４０に色がついていたりする場合であっても、透過光受光部１２３によって受光された透過光の強度に基づいて、散乱光受光部１２２によって受光された散乱光の強度を補正することができる。
【００７１】
複数の波長の光を照射して、透過光の強度に基づいて散乱光の強度を補正する方法としては、例えば、次の方法がある。まず、波長が４７０ｎｍの散乱用光源と、波長が６６０ｎｍの透過光用光源とを準備し、散乱用光源と散乱光受光部１２２との距離と、透過用光源と透過光受光部１２３との距離を同じにする。次に、初期の透過光の強度、現在の透過光の強度、散乱光の強度を測定する。これらを用いて、｛散乱光強度／（透過光強度／初期透過光強度）｝＝補正後散乱光強度として、補正後の散乱光強度を求める。ここで、（透過光強度／初期透過光強度）とは、第１の壁１１１や第２の壁１１２が汚れていたり、液体に色がついていたりすることによる透過強度低下後の透過率である。この値で散乱強度を割ることによって、透過率が１００％であった場合の値に補正することができる。
【００７２】
このようにして、第１の壁１１１や第２の壁１１２が汚れていたり、液体に色がついていたりする場合に散乱光の強度を補正することができる。
【００７３】
この実施形態においては、例えば、容器１１０の第１の壁１１１と第２の壁１１２をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器１１０の内部に収容される液体１４０としては、水を用いる。発光部１２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部１２１が発する光についての液体１４０の屈折率ｎは１．３３であり、発光部１２１が発する光についての第１の壁１１１と第２の壁１１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部１２１によって照射される光が入射角Ａとして、例えば６０°で第１の壁１１１に入射するように、発光部１２１を配置する。また、第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とのなす角度Ｄが９０°になるように容器１１０を形成する。容器１１０は空気中に配置され、発光部１２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。また、第１の壁１１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘを０°とし、第２の壁１１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙを０°とする。
【００７４】
このように構成された濁度センサ１では、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＝１．３３ｓｉｎ［９０°−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎ６０°）／１．３３｝］＝１．０１＞１の関係が成り立つ。
【００７５】
濁度センサ１が上述のように構成されている場合には、発光部１２１によって第１の壁１１１に入射角６０°で照射された光は、屈折角３５．５°で第１の壁１１１に入射する。第１の壁１１１に入射した光は、第１の壁１１１を透過し、液体１４０中を直進する。液体１４０中で濁質１３０によって散乱されない光は、第２の壁１１２に入射される。第２の壁１１２に入射された光は、第２の壁１１２から空気中に入射角４２．６°で入射する。ここで、発光部１２１によって照射される光についての第２の壁１１２の屈折率ｍが１．４９であるので、全反射角は４２．１６°である。そのため、第２の壁１１２内を進行する光は、第２の壁１１２から空気中に出て行かずに、第２の壁１１２の外壁面でほぼ全反射される。
【００７６】
以上のように、第１実施形態の濁度センサ１は、容器１１０と発光部１２１と散乱光受光部１２２とを備える。容器１１０は、第１の壁１１１と第２の壁１１２とを含んで液体１４０を収容する。発光部１２１は、容器１１０の外部から第１の壁１１１を透過して第２の壁１１２に光を照射する。散乱光受光部１２２は、発光部１２１によって照射されて第２の壁１１２を透過する光を受光する。
【００７７】
この発明に従った濁度センサ１においては、発光部１２１によって照射される光が容器１１０の外部から容器１１０の第１の壁１１１に入射する入射角Ａと、第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とがなす角度Ｄ（０°≦Ｄ＜１８０°）と、発光部１２１によって照射される光についての容器１１０内に収容される液体１４０の屈折率ｎと、発光部によって照射される光についての第１の壁１１１と第２の壁１１２とを構成する材質の屈折率ｍと、第１の壁１１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘ（−９０°＜ｘ＜９０°）と、第２の壁１１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙ（−９０°＜ｙ＜９０°）との間に、次の（式１）
【数１】
2011237191.tif 000005
の関係が成り立つ。
【００７８】
発光部１２１が、容器１１０の外部から矢印Ｐで示す方向に光を照射すると、照射された光は入射角Ａで第１の壁１１１内に入射される。第１の壁１１１を透過した光は、液体１４０を通過して、第２の壁１１２に入射される。
【００７９】
容器１１０に収容される液体１４０に濁質１３０が含まれていない場合には、入射角Ａと、第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とがなす角度Ｄと、発光部１２１によって照射される光についての容器１１０内に収容される液体１４０の屈折率ｎと、発光部２１によって照射される光についての第１の壁１１と第２の壁１２とを構成する材質の屈折率ｍと、第１の壁１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘと、第２の壁１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙとの間に、（式１）の関係が成り立つ場合には、第２の壁１１２に入射する光は、第２の壁１１２でほぼ全反射される。全反射される光は矢印Ｑで示す方向に進行し、第２の壁１１２を透過して第２の壁１１２の外部に出射されない。したがって、発光部１２１によって照射された光は、散乱光受光部１２２によって受光されない。
【００８０】
一方、容器１１０に収容される液体１４０に濁質１３０が含まれている場合には、発光部１２１が照射した光は濁質１３０で散乱される。散乱された光は、濁質１３０に入射した光の光軸から角度θの散乱角で、矢印Ｒで示す方向に散乱される。
【００８１】
角度θの大きさによっては、濁質１３０で散乱された散乱光は、第２の壁１１２で全反射されずに第２の壁１１２を透過する。第２の壁１１２を透過する散乱光は、散乱光受光部１２２によって受光される。発光部１２１によって照射された光のうち、濁質１３０によって散乱されない光は、第２の壁１１２でほぼ全反射されて矢印Ｑで示す方向に進行するので、散乱光受光部１２２によって受光されない。このようにして、散乱光受光部１２２は、散乱角の角度θが小さく、散乱光の強度が弱くても、散乱光を感度よく検知することができる。
【００８２】
このようにすることにより、濁度が小さい液体１４０の濁度や濁度の微小な変化を検知することが可能な濁度センサ１を提供することができる。
【００８３】
また、第１実施形態の濁度センサ１においては、第１の壁１１１と第２の壁１１２は、発光部１２１によって照射される光についての屈折率ｍが√２以上の材質によって構成され、第１の壁１１１の内壁面と第２の壁１１２の内壁面とがなす角度Ｄが９０°であり、第１の壁１１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘと、第２の壁１１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙとが０°であり、屈折率ｍの大きさは、発光部１２１によって照射される光についての容器１１０内に収容される液体１４０の屈折率ｎ以上の大きさである。
【００８４】
このようにすることにより、発光部１２１によって照射され、濁質１３０によって散乱されない光を第２の壁１１２においてほぼ全反射させることができる。
【００８５】
また、第１実施形態の濁度センサ１においては、発光部１２１によって照射される光は青色の光であることが好ましい。
【００８６】
このようにすることにより、散乱光の強度を高めることができる。
【００８７】
また、第１実施形態の濁度センサ１においては、発光部１２１によって照射される光はレーザー光であることが好ましい。
【００８８】
このようにすることにより、散乱光の強度を高めることができる。また、より正確に濁度を検知することができる。
【００８９】
また、第１実施形態の濁度センサ１は、発光部１２１によって照射されて第２の壁１１２で全反射される光を受光する透過光受光部１２３を備える。
【００９０】
このように、散乱光だけでなく、第２の壁１１２で全反射される光も受光することによって、容器１１０の第１の壁１１１または第２の壁１１２が汚れていたり、液体１４０に色がついていたりする場合であっても、全反射光の強度に基づいて、散乱光の強度を補正することができる。
【００９１】
また、第１実施形態の濁度センサ１においては、発光部１２１は、第１の波長の光と第２の波長の光とを照射することが好ましい。
【００９２】
第１の壁１１１や第２の壁１１２が汚れていたり、液体１４０に色がついていたりする場合には、実際に測定された散乱光の強度を、透過率が１００％であるとしたときの散乱光の強度に補正する必要がある。
【００９３】
補正の方法としては、例えば、第１の波長の光と第２の波長の光のうち、相対的に波長が短い光を、散乱光の強度を測定するために用い、相対的に波長が長い光を、透過光の強度を測定するために用いる。まず、容器１１０内に液体１４０が収容される前に、発光部１２１から距離Ｌ離れた位置における透過光の強度を予め測定し、測定された強度を初期透過光強度とする。次に、容器１１０内に液体１４０を収容した後、発光部１２１から距離Ｌ離れた位置における散乱光の強度と発光部１２１から距離Ｌ離れた位置における透過光の強度を測定し、｛散乱光強度／（透過光強度／初期透過光強度）｝＝補正後散乱光強度として、補正後の散乱光強度を求めることができる。
【００９４】
このようにすることによって、容器１１０の第１の壁１１１または第２の壁１１２が汚れていたり、液体１４０に色がついていたりする場合であっても、透過光の強度に基づいて、散乱光の強度を補正することができる。
【００９５】
（第２実施形態）
図５には、この発明の第２実施形態の濁度検知器として濁度センサ２の容器２１０を上方向から見たときの状態を示す。図５に示すように、濁度センサ２は、容器２１０と発光部２２１と、受光部として散乱光受光部２２２と、全反射光受光部として透過光受光部２２３とを備える。容器２１０は、第１の壁２１１と第２の壁２１２とを含む。容器２１０の内部には液体２４０が収容されている。液体２４０中には濁質２３０が含まれている。
【００９６】
第２実施形態の濁度センサ２では、容器２１０の壁面の厚みが一定ではない。第１の壁２１１は相対的に厚みが小さく、第２の壁２１２は相対的に厚みが大きく形成されている。この実施の形態においては、容器２１０は、第１の壁２１１の内壁面と第２の壁２１２の内壁面とがなす角度Ｄが１８０°であるように構成されている。また、第１の壁２１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘは０°であり、第２の壁２１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙは９０°である。
【００９７】
発光部２２１は、第１の壁２１１に向かって矢印Ｐで示す方向に光を照射する。散乱光受光部２２２は第２の壁２１２の一つの面の外側に配置され、透過光受光部２２３は第２の壁２１２において第１の壁２１１に対向する面の外側に配置されている。
【００９８】
この実施形態においては、例えば、容器２１０の第１の壁２１１と第２の壁２１２をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器２１０の内部に収容される液体２４０としては、水を用いる。発光部２２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部２２１が発する光についての液体２４０の屈折率ｎは１．３３であり、発光部２２１が発する光についての第１の壁２１１と第２の壁２１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部２２１によって照射される光が入射角Ａとして、例えば６０°で第１の壁２１１に入射するように、発光部２２１を配置する。また、第１の壁２１１の内壁面と第２の壁２１２の内壁面とのなす角度Ｄが１８０°になるように容器２１０を形成する。容器２１０は空気中に配置され、発光部２２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。
【００９９】
このように構成された濁度センサ２では、（式１）において、ｍ＝１．４９、ｎ＝１．３３、Ｄ＝０°、Ａ＝６０°、ｘ＝０°、ｙ＝９０°であるので、次の（式２）の関係が成り立つ。
【数２】
2011237191.tif 000006
【０１００】
濁度センサ２が上述のように構成されている場合には、発光部２２１によって第１の壁２１１に入射角６０°で照射された光は、屈折角３５．５°で第１の壁２１１に入射する。第１の壁２１１に入射した光は、第１の壁２１１を透過し、液体２４０中を直進する。液体２４０中で濁質２３０によって散乱されない光は、第２の壁２１２に入射される。第２の壁２１２に入射された光は、第２の壁２１２の点Ｓにおいて、第２の壁２１２から空気中に入射角５４．５°で入射する。ここで、発光部２２１によって照射される光についての第２の壁２１２の屈折率ｍが１．４９であるので、全反射角は４２．１６°である。そのため、第２の壁２１２内を進行する光は、点Ｓにおいては第２の壁２１２から空気中に出て行かずに、第２の壁２１２の外壁面でほぼ全反射される。
【０１０１】
第２の壁２１２で全反射されて矢印Ｑの方向に進行する光は、第１の壁２１１に対向する壁を透過して、透過光受光部２２３によって受光される。
【０１０２】
このように、透過光受光部２２３は、液体２４０内で濁質２３０によって散乱されない光を受光する。
【０１０３】
一方、液体２４０中において、発光部２２１によって照射された光が濁質２３０に照射される場合がある。発光部２２１によって濁質２３０に照射された光は、濁質２３０によって散乱角θで散乱される。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒで示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒで示す方向に進行する散乱光は、第２の壁２１２で全反射されずに、第２の壁２１２を透過する。第２の壁２１２を透過した散乱光は、散乱光受光部２２２によって受光される。
【０１０４】
このように、散乱光受光部２２２は、液体２４０内で濁質２３０によって散乱された光を受光する。
【０１０５】
上述のように、濁質２４０で散乱されない光は、第２の壁２１２で全反射されるので、散乱光受光部２２２では受光されない。このようにして、散乱光受光部２２２では、濁質２４０で散乱された光だけを受光することができる。
【０１０６】
第２実施形態の濁度センサ２のその他の構成と効果は、第１実施形態の濁度センサ１と同様である。
【０１０７】
（第３実施形態）
図６には、この発明の第３実施形態の濁度検知器として濁度センサ３の容器３１０を上方向から見たときの状態を示す。図６に示すように、濁度センサ３は、容器３１０と発光部３２１と、受光部として散乱光受光部３２２と、全反射光受光部として透過光受光部３２３とを備える。容器３１０は、第１の壁３１１と第２の壁３１２とを含む。容器３１０は、発光部３２１によって照射される光の光軸を含む断面が三角形状になるように構成されている。すなわち、容器３１０は、第１の壁３１１と第２の壁３１２と、他の１つの壁とによって構成されている。容器３１０の内部には液体３４０が収容されている。液体３４０中には濁質３３０が含まれている。
【０１０８】
発光部３２１は、第１の壁３１１に向かって矢印Ｐで示す方向に光を照射する。散乱光受光部３２２は第２の壁３１２の外側に配置され、透過光受光部３２３は他の壁の外側に配置されている。
【０１０９】
この実施形態においては、例えば、容器３１０の第１の壁３１１と第２の壁３１２をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器３１０の内部に収容される液体３４０としては、水を用いる。発光部３２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部３２１が発する光についての液体３４０の屈折率ｎは１．３３であり、発光部３２１が発する光についての第１の壁３１１と第２の壁３１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部３２１によって照射される光が入射角Ａとして０°で第１の壁３１１に入射するように、発光部３２１を配置する。また、第１の壁３１１の内壁面と第２の壁３１２の内壁面とのなす角度Ｄが、例えば６０°になるように容器３１０を形成する。容器３１０は空気中に配置され、発光部３２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。また、第１の壁３１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘは０°であり、第２の壁３１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙは０°である。
【０１１０】
このように構成された濁度センサ３では、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＝１．３３ｓｉｎ［６０°−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎ０°）／１．３３｝］＝１．１５＞１の関係が成り立つ。
【０１１１】
濁度センサ３が上述のように構成されている場合には、発光部３２１によって第１の壁３１１に入射角０°で照射された光は、屈折角０°で第１の壁３１１に入射する。第１の壁３１１に入射した光は、第１の壁３１１を透過し、液体３４０中を直進する。液体３４０中で濁質３３０によって散乱されない光は、第２の壁３１２に入射される。第２の壁３１２に入射された光は、第２の壁３１２から空気中に出て行かずに、第２の壁３１２の外壁面でほぼ全反射される。
【０１１２】
第２の壁３１２で全反射されて矢印Ｑの方向に進行する光は、容器３１０の外部に配置される透過光受光部３２３によって受光される。
【０１１３】
このように、透過光受光部３２３は、液体３４０内で濁質３３０によって散乱されない光を受光する。
【０１１４】
一方、液体３４０中において、発光部３２１によって照射された光が濁質３３０に照射される場合がある。発光部３２１によって濁質３３０に照射された光は、濁質３３０によって散乱角θで散乱される。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒで示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒで示す方向に進行する散乱光は、第２の壁３１２で全反射されずに、第２の壁３１２を透過する。第２の壁３１２を透過した散乱光は、散乱光受光部３２２によって受光される。
【０１１５】
このように、散乱光受光部３２２は、液体３４０内で濁質３３０によって散乱された光を受光する。
【０１１６】
上述のように、濁質３３０で散乱されない光は、第２の壁３１２で全反射されるので、散乱光受光部３２２では受光されない。このようにして、散乱光受光部３２２では、濁質３３０で散乱された光だけを受光することができる。
【０１１７】
第３実施形態の濁度センサ３のその他の構成と効果は、第１実施形態の濁度センサ１と同様である。
【０１１８】
（第４実施形態）
図７には、この発明の第４実施形態の濁度検知器として濁度センサ４の容器４１０を上方向から見たときの状態を示す。図７に示すように、濁度センサ４は、容器４１０と発光部４２１と、受光部として散乱光受光部４２２と、全反射光受光部として透過光受光部４２３とを備える。容器４１０は、第１の壁４１１と第２の壁４１２と第３の壁４１３とを含む。第１の壁４１１と第２の壁４１２とがなす角度は角度Ｄである。第１の壁４１１は、第２の壁４１２と第３の壁４１３との間に配置されている。第２の壁４１２と第３の壁４１３は、間に第１の壁４１１を挟んで、互いに平行に配置されている。容器４１０は、発光部４２１によって照射される光の光軸を含む断面が長方形状になるように構成されている。容器４１０の内部には液体４４０が収容されている。液体４４０中には濁質４３１，４３２が含まれている。
【０１１９】
発光部４２１は、第１の壁４１１に向かって矢印Ｐで示す方向に、すなわち、第３の壁４１３の方向に光を照射する。散乱光受光部４２２は第２の壁４１２の外側と第３の壁４１３のそれぞれの外側に配置されている。散乱光受光部４２２は、第２の壁４１２と第３の壁４１３のそれぞれの外壁面の全体を覆うように、容器４１０の外側に配置されている。透過光受光部４２３は第１の壁４１１に対向する壁の外側に配置されている。
【０１２０】
この実施形態においては、例えば、容器４１０の第１の壁４１１と第２の壁４１２と第３の壁４１３をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器４１０の内部に収容される液体４４０としては、水を用いる。発光部４２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部４２１が発する光についての液体４４０の屈折率ｎは１．３３であり、発光部４２１が発する光についての第１の壁４１１と第２の壁４１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部４２１によって照射される光が入射角Ａとして、例えば６０°で第１の壁４１１に入射するように、発光部４２１を配置する。また、第１の壁４１１の内壁面と第２の壁４１２の内壁面とのなす角度Ｄが、例えば９０°になるように容器４１０を形成する。容器４１０は空気中に配置され、発光部４２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。また、第１の壁４１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘを０°とし、第２の壁４１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙを０°とする。
【０１２１】
このように構成された濁度センサ４では、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＝１．３３ｓｉｎ［６０°−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎ９０°）／１．３３｝］＝１．０１＞１の関係が成り立つ。
【０１２２】
濁度センサ４においてこのような関係が成り立つ場合には、発光部４２１によって第１の壁４１１に入射角Ａで入射された光は、液体４４０中の濁質によって散乱されなければ、第１の壁４１１と角度Ｄをなす第２の壁４１２に入射しても、第２の壁４１２を通過せず、第２の壁４１２で全反射される。
【０１２３】
図７の（Ａ）に示すように、濁度センサ４が上述のように構成されている場合には、発光部４２１によって第１の壁４１１に入射角６０°で照射された光は、屈折角３５．５°で第１の壁４１１に入射する。第１の壁４１１に入射した光は、第１の壁４１１を透過し、液体４４０中を、第３の壁４１３に向かって直進する。液体４４０中で濁質によって散乱されない光は、第３の壁４１３でほぼ全反射された後、第２の壁４１２に入射される。第２の壁４１２に入射された光は、第２の壁４１２から空気中に出て行かずに、第２の壁４１２の外壁面でほぼ全反射される。
【０１２４】
第２の壁４１２で全反射されて矢印Ｑの方向に進行する光は、容器４１０の外部に配置される透過光受光部４２３によって受光される。
【０１２５】
一方、図７の（Ｂ）に示すように、液体４４０中において、発光部４２１によって照射された光が濁質４３１に照射される場合がある。発光部４２１によって濁質４３１に照射された光は、濁質４３１によって散乱角θで散乱される。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒ1で示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒ1で示す方向に進行する散乱光は、第２の壁４１２で全反射される。
【０１２６】
第２の壁４１２で全反射された散乱光は液体４４０中を進行し、再び、第２の壁４１２に平行に配置されている第３の壁４１３で反射される。第３の壁４１３で反射された散乱光は、第３の壁４１３に平行に配置されている第２の壁４１２に向かって、液体４４０中を直進する。このとき、散乱光が濁質４３２によって散乱角θで散乱される場合がある。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒ2で示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒ2で示す方向に進行する散乱光は、第２の壁４１２で全反射されずに、第２の壁４１２を透過する。第２の壁４１２を透過した散乱光は、散乱光受光部４２２によって受光される。
【０１２７】
このように、散乱光受光部４２２は、液体４４０内で濁質４３１，４３２によって散乱された光を受光する。
【０１２８】
上述のように、少なくとも濁質４３１，４３２で散乱されない光は、第２の壁４１２で全反射されるので、散乱光受光部４２２では受光されない。このようにして、散乱光受光部４２２では、濁質４３１，４３２で散乱された光だけを受光することができる。
【０１２９】
なお、この実施形態においては、第１の壁４１１と第３の壁４１３とがなす角度を角度Ｄとして、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＞１の関係が成り立つ場合には、第３の壁４１３も第２の壁４１２の一例として用いられることができる。すなわち、発光部４２１によって照射される光は、濁質４３１，４３２によって散乱されなければ第３の壁４１３でほぼ全反射され、第３の壁４１３の外側の散乱光受光部４２２によって受光されない。
【０１３０】
以上のように、第４実施形態の濁度センサ４においては、容器４１０は第３の壁４１３を含む。第３の壁４１３は、第１の壁４１１を透過する光が第３の壁４１３の内壁面で反射した後、第２の壁４１２に照射されるように配置されている。
【０１３１】
このようにすることにより、発光部４２１によって照射される光が濁質４３１，４３２に照射される確率を高めて、散乱光の強度を高めることができる。
【０１３２】
第４実施形態の濁度センサ４のその他の構成と効果は、第１実施形態の濁度センサ１と同様である。
【０１３３】
（第５実施形態）
図８には、この発明の第５実施形態の濁度検知器として濁度センサ５の容器５１０を上方向から見たときの状態を示す。図８に示すように、濁度センサ５は、容器５１０と発光部５２１と、受光部として散乱光受光部５２２と、全反射光受光部として透過光受光部５２３とを備える。容器５１０は、第１の壁５１１と第２の壁５１２と第３の壁５１３とを含む。容器５１０の内部には、複数の液体貯留部５０１が形成されている。第１の壁５１１と第２の壁５１２とがなす角度は角度Ｄである。第１の壁５１１は、第２の壁５１２と第３の壁５１３との間に配置されている。第２の壁５１２と第３の壁５１３は、間に第１の壁５１１を挟んで、互いに平行に配置されている。容器５１０は、発光部５２１によって照射される光の光軸を含む断面が長方形状になるように構成されている。容器５１０の液体貯留部５０１の内部には液体５４０が収容されている。液体５４０中には濁質５３１，５３２が含まれている。
【０１３４】
発光部５２１は、第１の壁５１１に向かって矢印Ｐで示す方向に、すなわち、第３の壁５１３の方向に光を照射する。散乱光受光部５２２は第２の壁５１２の外側と第３の壁５１３のそれぞれの外側に配置されている。散乱光受光部５２２は、第２の壁５１２と第３の壁５１３のそれぞれの外壁面の全体を覆うように、容器５１０の外側に配置されている。透過光受光部５２３は第１の壁５１１に対向する壁の外側に配置されている。
【０１３５】
この実施形態においては、例えば、容器５１０の第１の壁５１１と第２の壁５１２と第３の壁５１３をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器５１０の内部に収容される液体５４０としては、水を用いる。発光部５２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部５２１が発する光についての液体５４０の屈折率ｎは１．３３であり、発光部５２１が発する光についての第１の壁５１１と第２の壁５１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部５２１によって照射される光が入射角Ａとして、例えば６０°で第１の壁５１１に入射するように、発光部５２１を配置する。また、第１の壁５１１の内壁面と第２の壁５１２の内壁面とのなす角度Ｄが、例えば９０°になるように容器５１０を形成する。容器５１０は空気中に配置され、発光部５２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。また、第１の壁５１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘを０°とし、第２の壁５１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙを０°とする。
【０１３６】
このように構成された濁度センサ５では、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＝１．３３ｓｉｎ［６０°−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎ９０°）／１．３３｝］＝１．０１＞１の関係が成り立つ。
【０１３７】
濁度センサ５においてこのような関係が成り立つ場合には、発光部５２１によって第１の壁５１１に入射角Ａで入射された光は、液体５４０中の濁質によって散乱されなければ、第１の壁５１１と角度Ｄをなす第２の壁５１２に入射しても、第２の壁５１２を通過せず、第２の壁５１２で全反射される。
【０１３８】
図８の（Ａ）に示すように、濁度センサ５が上述のように構成されている場合には、発光部５２１によって第１の壁５１１に入射角６０°で照射された光は、屈折角３５．５°で第１の壁５１１に入射する。第１の壁５１１に入射した光は、第１の壁５１１を透過し、液体５４０中を、第３の壁５１３に向かって直進する。液体５４０中で濁質によって散乱されない光は、第３の壁５１３でほぼ全反射された後、第２の壁５１２に入射される。第２の壁５１２に入射された光は、第２の壁５１２から空気中に出て行かずに、第２の壁５１２の外壁面でほぼ全反射される。
【０１３９】
第２の壁５１２で全反射されて矢印Ｑの方向に進行する光は、容器５１０の外部に配置される透過光受光部５２３によって受光される。
【０１４０】
一方、図８の（Ｂ）に示すように、液体５４０中において、発光部５２１によって照射された光が濁質５３１に照射される場合がある。発光部５２１によって濁質５３１に照射された光は、濁質５３１によって散乱角θで散乱される。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒ1で示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒ1で示す方向に進行する散乱光は、第２の壁５１２で全反射される。
【０１４１】
第２の壁５１２で全反射された散乱光は液体５４０中を進行し、再び、第２の壁５１２に平行に配置されている第３の壁５１３で反射される。第３の壁５１３で反射された散乱光は、第３の壁５１３に平行に配置されている第２の壁５１２に向かって、液体５４０中を直進する。このとき、散乱光が濁質５３２によって散乱角θで散乱される場合がある。散乱角θで散乱された散乱光は、矢印Ｒ2で示す方向に進行する。散乱角θの大きさによっては、矢印Ｒ2で示す方向に進行する散乱光は、第２の壁５１２で全反射されずに、第２の壁５１２を透過する。第２の壁５１２を透過した散乱光は、散乱光受光部５２２によって受光される。
【０１４２】
このように、散乱光受光部５２２は、液体５４０内で濁質５３１，５３２によって散乱された光を受光する。
【０１４３】
上述のように、少なくとも濁質５３１，５３２で散乱されない光は、第２の壁５１２で全反射されるので、散乱光受光部５２２では受光されない。このようにして、散乱光受光部５２２では、濁質５３１，５３２で散乱された光だけを受光することができる。
【０１４４】
なお、この実施形態においては、第１の壁５１１と第３の壁５１３とがなす角度を角度Ｄとして、ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＞１の関係が成り立つ場合には、第３の壁５１３も第２の壁５１２の一例として用いられることができる。すなわち、発光部５２１によって照射される光は、濁質５３１，５３２によって散乱されなければ第３の壁５１３でほぼ全反射され、第３の壁５１３の外側の散乱光受光部５２２によって受光されない。
【０１４５】
第５実施形態の濁度センサ５のその他の構成と効果は、第４実施形態の濁度センサ４と同様である。
【０１４６】
（第６実施形態）
図９に示すように、この発明の第６実施形態の濁度検知器として濁度センサ６は、容器６１０と発光部６２１と、受光部として散乱光受光部６２２と、全反射光受光部として透過光受光部６２３とを備える。容器６１０は、第１の壁６１１と第２の壁６１２とを含む。第１の壁６１１と第２の壁６１２とがなす角度は角度Ｄである。容器６１０は、ほぼ直方体形状に構成され、水平方向の径が高さよりも小さいように形成されている。容器６１０の下部には、容器６１０の外部から容器６１０の内部に液体を流入させるための流入口６５１が形成されている。容器６１０の上部には、容器６１０の内部から容器６１０の外部に液体を流出されるための流出口６５２が形成されている。流入口６５１から容器６１０内に流入した液体は、流入口６５１と流出口６５２との間において、容器６１０の内部に収容される。液体中には濁質が含まれている。
【０１４７】
発光部６２１は、第１の壁６１１に向かって矢印Ｐで示す方向に、すなわち、第２の壁６１２の方向に光を照射する。散乱光受光部６２２は第２の壁６１２の外側に配置されている。透過光受光部６２３は第１の壁６１１に対向する壁の外側に配置されている。
【０１４８】
この実施形態においては、例えば、容器６１０の第１の壁６１１と第２の壁６１２とをポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器６１０の内部に収容される液体としては、水を用いる。発光部６２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部６２１が発する光についての液体の屈折率ｎは１．３３であり、発光部６２１が発する光についての第１の壁６１１と第２の壁６１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部６２１によって照射される光が、入射角Ａとして例えば６０°で第１の壁６１１に入射するように、発光部６２１を配置する。また、第１の壁６１１の内壁面と第２の壁６１２の内壁面とのなす角度Ｄが、例えば９０°になるように容器６１０を形成する。容器６１０は空気中に配置され、発光部６２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。また、第１の壁６１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘを０°とし、第２の壁６１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙを０°とする。
【０１４９】
このように構成された濁度センサ６では、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＝１．３３ｓｉｎ［６０°−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎ９０°）／１．３３｝］＝１．０１＞１の関係が成り立つ。
【０１５０】
濁度センサ６においてこのような関係が成り立つ場合には、発光部６２１によって第１の壁６１１に入射角Ａで入射された光は、液体中で濁質によって散乱されなければ、第１の壁６１１と角度Ｄをなす第２の壁６１２に入射しても、第２の壁６１２を通過せず、第２の壁６１２で全反射される。一方、液体中で濁質によって散乱された散乱光は、散乱角の大きさによっては、第２の壁６１２で全反射されずに第２の壁６１２を透過する。第２の壁６１２を透過した散乱光は、散乱光受光部６２２によって受光される。
【０１５１】
以上のように、第６実施形態の濁度センサ６においては、容器６１０には、容器６１０内に液体を流入させるための流入口６５１と容器６１０内から液体を流出させるための流出口６５２とが形成されている。
【０１５２】
このようにすることにより、液体を容器６１０内に流しながら液体の濁度を検知することができる。
【０１５３】
第６実施形態の濁度センサ６のその他の構成と効果は、第１実施形態の濁度センサ１と同様である。
【０１５４】
（第７実施形態）
図１０に示すように、この発明の第７実施形態の濁度検知器として濁度センサ７は、容器７１０と発光部７２１と、受光部として散乱光受光部７２２と、全反射光受光部として透過光受光部７２３とを備える。容器７１０は、第１の壁７１１と第２の壁７１２とを含む。第１の壁７１１と第２の壁７１２とがなす角度は角度Ｄである。容器７１０は、ほぼ直方体形状に構成され、水平方向の径が鉛直方向の高さよりも大きく形成されている。容器７１０の下部には、容器７１０の外部から容器７１０の内部に液体を流入させるための流入口７５１が形成されている。容器７１０の上部には、容器７１０の内部から容器７１０の外部に液体を流出されるための流出口７５２が形成されている。流入口７５１から容器７１０内に流入した液体は、流入口７５１と流出口７５２との間において、容器７１０の内部に収容される。液体中には濁質が含まれている。
【０１５５】
発光部７２１は、第１の壁７１１に向かって矢印Ｐで示す方向に、すなわち、第２の壁７１２の方向に光を照射する。散乱光受光部７２２は第２の壁７１２の外側に配置されている。透過光受光部７２３は第１の壁７１１に対向する壁の外側に配置されている。
【０１５６】
この実施形態においては、例えば、容器７１０の第１の壁７１１と第２の壁７１２とをポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）によって形成する。容器７１０の内部に収容される液体としては、水を用いる。発光部７２１が発する光は、例えば、ナトリウムのＤ線（波長５８９．３ｎｍ）であるとする。このとき、発光部７２１が発する光についての液体の屈折率ｎは１．３３であり、発光部７２１が発する光についての第１の壁７１１と第２の壁７１２の屈折率ｍは１．４９である。屈折率ｍ（＝１．４９）は屈折率ｎ（＝１．３３）以上の大きさである。発光部７２１によって照射される光が、入射角Ａとして例えば６０°で第１の壁７１１に入射するように、発光部７２１を配置する。また、第１の壁７１１の内壁面と第２の壁７１２の内壁面とのなす角度Ｄが、例えば９０°になるように容器７１０を形成する。容器７１０は空気中に配置され、発光部７２１が発する光についての空気の屈折率は１であるとする。また、第１の壁７１１の外壁面と内壁面とがなす角度ｘを０°とし、第２の壁７１２の外壁面と内壁面とがなす角度ｙを０°とする。
【０１５７】
このように構成された濁度センサ７では、（式１）においてｘ＝０°、ｙ＝０°であるので、（式１）＝ｎｓｉｎ［Ｄ−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎＡ）／ｎ｝］＝１．３３ｓｉｎ［６０°−ａｒｃｓｉｎ｛（ｓｉｎ９０°）／１．３３｝］＝１．０１＞１の関係が成り立つ。
【０１５８】
濁度センサ７においてこのような関係が成り立つ場合には、発光部７２１によって第１の壁７１１に入射角Ａで入射された光は、液体中で濁質によって散乱されなければ、第１の壁７１１と角度Ｄをなす第２の壁７１２に入射しても、第２の壁７１２を通過せず、第２の壁７１２で全反射される。一方、液体中で濁質によって散乱された散乱光は、散乱角の大きさによっては、第２の壁７１２で全反射されずに第２の壁７１２を透過する。第２の壁７１２を透過した散乱光は、散乱光受光部７２２によって受光される。
【０１５９】
以上のように、第７実施形態の濁度センサ７においては、容器７１０には、容器７１０内に液体を流入させるための流入口７５１と容器７１０内から液体を流出させるための流出口７５２とが形成されている。
【０１６０】
このようにすることにより、液体を容器７１０内に流しながら液体の濁度を検知することができる。
【０１６１】
なお、濁度センサ７の内部は、図７に示す第４実施形態の濁度センサ４の内部や、図８に示す第５実施形態の濁度センサ５の内部のように構成されていてもよい。
【０１６２】
第７実施形態の濁度センサ７のその他の構成と効果は、第１実施形態の濁度センサ１と同様である。
【０１６３】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【符号の説明】
【０１６４】
１，２，３，４，５，６，７：濁度センサ、１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０，７１０：容器、１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１，７１１：第１の壁１１１，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２，７１２：第２の壁、４１３，５１３：第３の壁、１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１，７２１：発光部、１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２，７２２：散乱光受光部、１２３，２２３，３２３，４２３，５２３，６２３，７２３：透過光受光部、６５１，７５１：流入口、６５２，７５２：流出口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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