(57)【要約】【課題】安価で、かつ、小型の機能水濃度センサユニットを提供する。【解決手段】機能水濃度センサユニット１は、固有の吸収スペクトルを有する機能水２が入れられる容器部１０と、吸収スペクトルに含まれる波長の光を出射する光源部３０と、容器部１０の内部に設けられた、光源部３０から出射された光を反射する反射部２０と、受光した光に応じた受光信号を出力する受光部４０と、光源部３０及び受光部４０を支持する支持部５０と、受光部４０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信号処理部７０とを備え、支持部５０は、光源部３０が出射した光が、機能水２の開放された液面３から入射し、反射部２０によって反射された後、液面３から出射されて受光部４０に到達するように、光源部３０及び受光部４０を液面３の上方で支持する。【選択図】図１
2017219497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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部と、
前記吸収スペクトルに含まれる波長の光を出射する光源部と、
前記容器部の内部に設けられた、前記光源部から出射された光を反射する反射部と、
受光した光に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記光源部及び前記受光部を支持する支持部と、
前記受光部から出力された受光信号に基づいて、前記機能水の成分濃度を算出する信号処理部とを備え、
前記支持部は、前記光源部が出射した光が、前記機能水の開放された液面から入射し、前記反射部によって反射された後、前記液面から出射されて前記受光部に到達するように、前記光源部及び前記受光部を前記液面の上方で支持する
機能水濃度センサユニット。
【請求項２】
さらに、
前記液面と前記受光部との間に位置し、入射する光の波長を可視光帯域の波長に変換して出力する波長変換部を備え、
前記受光部は、前記光源部から出射され、前記機能水を通過した後、前記波長変換部を通過した光を受光する
請求項１に記載の機能水濃度センサユニット。
【請求項３】
前記反射部は、可動式である
請求項１又は２に記載の機能水濃度センサユニット。
【請求項４】
前記支持部は、前記容器部に着脱自在に固定されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能水濃度センサユニット。
【請求項５】
前記反射部は、凹面形状の反射面を有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の機能水濃度センサユニット。
【請求項６】
前記反射部は、
前記機能水に浸される反射面を有する底部と、
前記底部から立設され、前記機能水から少なくとも一部が露出する側面部とを有し、
前記側面部には、前記液面に交差するスリットが形成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の機能水濃度センサユニット。
【請求項７】
前記容器部の底面は、前記液面に対して平行な平坦面ではなく、
前記反射部は、前記底面の一部であり、他の部分より前記液面から深い部分である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能水濃度センサユニット。
【請求項８】
前記支持部は、前記光源部及び前記受光部の少なくとも一方の位置及び姿勢の少なくとも一方を可変に支持する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の機能水濃度センサユニット。
【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ユニットに関する。
【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、近紫外光の吸収を利用した光吸収式オゾン濃度計が使われている（特許文献１を参照）。このような光吸収式オゾン濃度計は、紫外線を発光する紫外線光源と、試料を収納する試料セルと、試料セルを透過した紫外線の強度を検出する検出器とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のオゾン濃度計では、紫外線を透過させるための窓を試料セルに設ける必要がある。窓には、機能水が漏れ出ることを防ぐために紫外線を透過させる部材を嵌める必要がある。
【０００７】
窓に嵌める部材として、セロファンなどの比較的安価なプラスチックフィルムを用いた場合、紫外線をある程度は透過させることができる。しかしながら、機能水の漏出を防ぐためにはフィルムの厚みが必要になり、その分、紫外線の透過率が減少する。このため、フィルムの代わりに、紫外線の透過率が高い石英ガラスなどの高価な部材が必要となり、低コスト化が難しい。
【０００８】
また、オゾン濃度計を民生用に用いるためには、小型化も望まれる。
【０００９】
そこで、本発明は、安価で、かつ、小型の機能水濃度センサユニット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】
【００１０】
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ユニットは、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部と、前記吸収スペクトルに含まれる波長の光を出射する光源部と、前記容器部の内部に設けられた、前記光源部から出射された光を反射する反射部と、受光した光に応じた受光信号を出力する受光部と、前記光源部及び前記受光部を支持する支持部と、前記受光部から出力された受光信号に基づいて、前記機能水の成分濃度を算出する信号処理部とを備え、前記支持部は、前記光源部が出射した光が、前記機能水の開放された液面から入射し、前記反射部によって反射された後、前記液面から出射されて前記受光部に到達するように、前記光源部及び前記受光部を前記液面の上方で支持する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価で、かつ、小型の機能水濃度センサユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る機能水濃度センサユニットの模式的な斜視図である。
【図３Ａ】実施の形態１に係る次亜塩素酸水の成分濃度毎の吸収スペクトルを示す図である。
【図３Ｂ】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線の透過度を示す図である。
【図４Ａ】実施の形態１に係るオゾン水の成分濃度毎の吸収スペクトルを示す図である。
【図４Ｂ】実施の形態１に係るオゾン水の成分濃度に対する紫外線の透過度を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図６Ａ】実施の形態２に係る蛍光部が含む蛍光体の一例による蛍光のスペクトルを示す図である。
【図６Ｂ】実施の形態２に係る蛍光部が含む蛍光体の別の一例による蛍光のスペクトルを示す図である。
【図７】実施の形態３に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図８】実施の形態３の変形例１に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す図である。
【図９】実施の形態３の変形例２に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す図である。
【図１０】実施の形態３の変形例２に係る反射部の模式的な斜視図である。
【図１１】実施の形態４に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図１２】実施の形態４の変形例に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図１３】実施の形態５に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】実施の形態６に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図１５】実施の形態６に係る機能水濃度センサユニットにおける光源部と受光部との可変な位置関係を模式的に示す断面図である。
【図１６】実施の形態６に係る機能水濃度センサユニットにおける光路長毎のオゾン水の成分濃度に対する紫外線の透過度を示す図である。
【図１７】実施の形態７に係る機能水濃度センサユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施の形態に係る機能水濃度センサユニットについて、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。
【００１４】
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。
【００１５】
（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ユニットの概要について、図１及び図２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ユニット１の構成を模式的に示す断面図である。図２は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット１の模式的な斜視図である。図１は、図２のＩ−Ｉ線における断面を示している。
【００１６】
機能水濃度センサユニット１は、容器部１０に入れられた機能水２の成分濃度を測定するセンサユニットである。具体的には、機能水濃度センサユニット１は、機能水２に紫外線を照射し、機能水２を透過中に吸収された後の紫外線を受光することで、受光した紫外線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、実線及び破線の矢印で紫外線の経路を示している。
【００１７】
機能水２は、固有の吸収スペクトルを有する液体である。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。機能水２の液面３は開放されている。液面３は、容器部１０に入れられた機能水２の上表面であり、空気などの気体と直接接触している。
【００１８】
図１に示すように、機能水濃度センサユニット１は、容器部１０と、反射部２０と、光源部３０と、受光部４０と、支持部５０と、制御部６０と、信号処理部７０とを備える。なお、図１には示していないが、機能水濃度センサユニット１は、外光が受光部４０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、光源部３０が出射した紫外線のうち液面３などで反射された光（迷光）を吸収するように、筐体の内面は、紫外線を吸収する材料から形成されてもよい。機能水濃度センサユニット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。
【００１９】
以下では、機能水濃度センサユニット１が備える各構成要素について詳細に説明する。
【００２０】
［容器部］
容器部１０は、機能水２が入れられる容器部である。本実施の形態では、容器部１０は密封されておらず、機能水２の液面３の上方部分が開放されている。具体的には、図２に示すように、容器部１０は、上面が開放された略直方体状の容器（セル）である。図２では、容器部１０が水平方向（具体的には、水平面においてＩ−Ｉ線に直交する方向）に長尺な例を示しているが、これに限らない。容器部１０の上面視形状は、正方形又は円形などでもよい。容器部１０の容量は、例えば、横５ｃｍ×縦２０ｃｍ×高さ５ｃｍであるが、これに限らない。
【００２１】
容器部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。容器部１０は、例えば、配管（流路）の一部でもよく、機能水２が流れていてもよい。
【００２２】
本実施の形態では、容器部１０の底部に反射部２０が設けられている。具体的には、容器部１０の内側の底面が、紫外線を反射する反射面２１である。
【００２３】
容器部１０は、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂材料、又は、金属材料などから形成される。
【００２４】
［反射部］
反射部２０は、容器部１０の内部に設けられ、光源部３０から出射された紫外線を反射する。具体的には、図１に示すように、反射部２０は、反射面２１を有し、反射面２１が容器部１０の内部に設けられている。なお、容器部１０の内部とは、機能水２が入れられる空間である。反射面２１は、容器部１０の底面の一部であり、容器部１０の内部に露出している。反射面２１は、機能水２に浸されて接触している。
【００２５】
反射面２１は、光源部３０から出射されて、液面３から機能水２内に入射した紫外線を反射する。反射面２１は、例えば、紫外線を鏡面反射する。反射面２１の形状は、例えば、円形又は四角形などであるが、これらに限定されない。
【００２６】
反射面２１は、例えば、アルミニウムなどの高反射性材料を用いて形成される。例えば、反射面２１は、容器部１０の内側の底面に、アルミニウム膜などの金属蒸着膜などを形成することにより形成される。なお、容器部１０が金属材料から形成されている場合、反射面２１は、容器部１０の内側の底面を研磨することにより鏡面化することで形成されてもよい。
【００２７】
［光源部］
光源部３０は、機能水２の吸収スペクトルに含まれる波長の光を出射する。本実施の形態では、機能水２の吸収スペクトルが紫外領域に含まれるので、光源部３０は、紫外線を出射する。紫外線は、例えば、ピーク波長が３５０ｎｍ以下の光である。なお、紫外線、及び、機能水２の吸収スペクトルの詳細については、図３Ａ及び図３Ｂを用いて後で説明する。
【００２８】
光源部３０は、図１に示すように、紫外線を機能水２の液面３に直接照射する。具体的には、紫外線は、光源部３０から出射された後、他の部材を通過することなく、液面３に入射する。
【００２９】
光源部３０は、紫外線のピーク波長を変更可能であってもよい。具体的には、光源部３０は、測定対象である機能水２に応じて異なるピーク波長を有する紫外線を出射してもよい。
【００３０】
光源部３０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子などの固体発光素子であるが、これに限定されない。光源部３０は、半導体レーザ、小型の水銀ランプなどでもよい。
【００３１】
［受光部］
受光部４０は、受光した光に応じた受光信号を出力する。本実施の形態では、受光部４０は、紫外線を受光し、受光した紫外線を光電変換することで、紫外線の受光量（すなわち、強度）に応じた電気信号である受光信号を生成する。受光部４０は、生成した受光信号を信号処理部７０に出力する。
【００３２】
本実施の形態では、図１の実線及び破線の矢印に示すように、受光部４０は、光源部３０から出射されて液面３から機能水２内に入射し、反射部２０（反射面２１）によって反射されて液面３から出射された紫外線を受光する。すなわち、受光部４０は、機能水２によって減衰した紫外線を受光する。この減衰量を算出することで、機能水２の成分濃度を測定することができる。
【００３３】
受光部４０は、図１に示すように、機能水２の液面３から出射された紫外線を直接受光する。具体的には、紫外線は、液面３から出射された後、他の部材を通過することなく、受光部４０によって受光される。
【００３４】
受光部４０は、所定の波長領域に高い感度を有する。本実施の形態では、受光部４０は、紫外領域（例えば、３８０ｎｍ以下の波長領域）に対して高い感度を有する。受光部４０は、可視光領域及び赤外領域などには感度を有さなくてもよい。
【００３５】
受光部４０は、例えば、フォトダイオードなどの光電変換素子であるが、これに限定されない。受光部４０は、例えば、フォトトランジスタなどでもよい。
【００３６】
［支持部］
支持部５０は、光源部３０及び受光部４０を支持する。図１に示すように、支持部５０は、光源部３０から出射した光が、機能水２の開放された液面３から入射し、反射部２０によって反射された後、液面３から出射されて受光部４０に到達するように、光源部３０及び受光部４０を液面３の上方で支持する。
【００３７】
支持部５０には、光源部３０及び受光部４０が固定されている。例えば、光源部３０及び受光部４０の各々は、粘着シートなどを介して支持部５０に接着されている。あるいは、支持部５０には、光源部３０及び受光部４０の各々を嵌め入れる溝などが設けられていてもよい。支持部５０に対する光源部３０及び受光部４０の固定の態様は、特に限定されない。
【００３８】
本実施の形態では、図２に示すように、支持部５０は、容器部１０の短手方向に亘ってアーチ状に形成されている。具体的には、支持部５０は、断面視形状が略逆Ｕ字状の板である。支持部５０は、例えば、容器部１０と同様に、樹脂材料又は金属材料を用いて形成される。
【００３９】
支持部５０は、例えば、光源部３０と受光部４０とが線対称になるように光源部３０と受光部４０とを支持する。線対称の対称軸は、光源部３０から出射した光のうち最も強度が強い光（例えば、光軸上の光）が反射面２１に当たる部分（図１における破線の折れ曲がり点）における反射面２１の法線である。
【００４０】
なお、図１では、機能水２の液面３での紫外線の屈折を考慮せずに紫外線の経路（光路）を示している。支持部５０は、液面３での紫外線の屈折を考慮して設計された位置及び姿勢で光源部３０及び受光部４０を支持してもよい。具体的には、機能水２の深さ（液面３から反射面２１までの距離）と、液面３からの光源部３０及び受光部４０の高さと、機能水２による紫外線の屈折率とに基づいて、光源部３０及び受光部４０の位置及び姿勢が設計される。
【００４１】
［制御部］
制御部６０は、光源部３０の動作を制御するコントローラである。制御部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。制御部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。
【００４２】
制御部６０は、光源部３０の点灯及び消灯を制御する。制御部６０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強度及び波長の紫外線を、光源部３０に出射させる。制御部６０は、光源部３０が出射する紫外線の強度及び波長の少なくとも一方を変更してもよい。例えば、制御部６０は、機能水２の種類に基づいて紫外線の強度及び波長を変更してもよい。
【００４３】
また、制御部６０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光源部３０を制御してもよい。例えば、制御部６０は、受光部４０によって受光された紫外線の強度が低すぎる場合（すなわち、機能水２の成分濃度が大きすぎる場合）、光源部３０が出射する紫外線の強度を強くしてもよい。制御部６０は、受光部４０によって受光された紫外線の強度が高すぎる場合（すなわち、機能水２の成分濃度が小さすぎる場合）、光源部３０が出射する紫外線の強度を低くしてもよい。
【００４４】
［信号処理部］
信号処理部７０は、受光部４０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。信号処理部７０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。信号処理部７０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、信号処理部７０は、メモリなどのハードウェア資源を制御部６０と共用してもよい。
【００４５】
信号処理部７０は、受光信号に基づいて紫外線の強度を算出し、算出した強度に基づいて機能水２の吸光度を算出する。信号処理部７０は、後述するランベルト・ベールの法則に基づいて、算出した吸光度から機能水２の成分濃度を算出する。なお、信号処理部７０は、紫外線の強度と機能水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り、当該テーブルを参照することで、機能水２の成分濃度を決定してもよい。
【００４６】
［紫外線］
続いて、本実施の形態に係る光源部３０が出射する紫外線の詳細について説明する。
【００４７】
光源部３０が出射する紫外線（液面３に入射する前の紫外線）は、機能水２に固有の吸収スペクトルを含んでいる。例えば、紫外線のピーク波長は、機能水２に固有の吸収ピークを含む所定の範囲内に存在する。吸収ピークは、機能水２が有する吸光スペクトルにおいて、吸光度の極大値を示す波長である。言い換えると、吸収ピークは、機能水２による吸収量が極大となる光の波長である。
【００４８】
本実施の形態では、光源部３０は、機能水２の種別に応じた光を出射する。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。
【００４９】
＜次亜塩素酸水＞
図３Ａ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３Ａにおいて、横軸は、機能水２（次亜塩素酸水）に照射する光（紫外線）の波長を示し、縦軸は、機能水２の吸光度を示している。
【００５０】
図３Ａに示すように、次亜塩素酸水は、その成分濃度（次亜塩素酸の濃度）に依存せずに、約２９２ｎｍが吸収ピークであり、当該吸収ピークを含む所定の範囲の光を多く吸収している。所定の範囲は、吸収ピークにおける吸光度の所定の割合以上の吸光度を有する範囲である。所定の割合は、例えば、５％〜２０％である。例えば、次亜塩素酸水が吸収可能な紫外線の所定の範囲は、２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。したがって、本実施の形態では、機能水２が次亜塩素酸水である場合、光源部３０は、ピーク波長が２５０ｎｍ以上３５０ｎｍの範囲にある紫外線を出射する。
【００５１】
吸収ピークを含む所定の範囲内では、所定の波長の光に対する吸光度は、次亜塩素酸水の成分濃度が高い程、大きく、成分濃度が低い程、小さい。図３Ａに示すように、吸収ピークである約２９２ｎｍの近傍では、この傾向が顕著に現れている。
【００５２】
図３Ｂ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線の透過度を示す図である。図３Ｂ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線に対する透過度を示している。
【００５３】
図３Ｂにおいて、黒丸は実測値であり、実線及び破線は（式１）に基づき、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。
【００５４】
また、波長が２９２ｎｍの光の方が、波長が２７５ｎｍの光に比べて、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、紫外線が、吸光スペクトルにおける吸収ピークに近い光である程、透過度に基づいて機能水２の成分濃度を算出しやすい。
【００５５】
＜オゾン水＞
図４Ａ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４Ａにおいて、横軸は、機能水２（オゾン水）に照射する光（紫外線）の波長を示し、縦軸は、機能水２の吸光度を示している。
【００５６】
図４Ａに示すように、オゾン水は、その成分濃度（オゾン濃度）に依存せずに、約２６０ｎｍが吸収ピークであり、当該吸収ピークを含む所定の範囲の光を多く吸収している。例えば、オゾン水が吸収可能な紫外線の所定の範囲は、２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。したがって、本実施の形態では、機能水２がオゾン水である場合、光源部３０は、ピーク波長が２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲にある紫外線を出射する。
【００５７】
次亜塩素酸水の場合と同様に、吸収ピークを含む所定の範囲内では、所定の波長に対する吸光度は、オゾン水の成分濃度が高い程、大きく、成分濃度が低い程、小さい。図４Ａに示すように、吸収ピークである約２６０ｎｍの近傍では、この傾向が顕著に現れている。
【００５８】
図４Ｂ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線の透過度を示す図である。図４Ｂにおいて、横軸は、オゾン水の成分濃度であり、縦軸は、オゾン水の紫外線に対する透過度を示している。なお、黒丸は実測値であり、実線は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。
【００５９】
図４Ｂでは、波長が２６０ｎｍの光を照射したときのオゾン濃度に対する透過度を示している。図４Ｂに示すように、オゾン濃度が高い程、透過度が小さくなっている。
【００６０】
図３Ｂ及び図４Ｂに示したように、透過度と機能水２の成分濃度とは、ランベルト・ベールの法則に基づいて、互いに依存関係を有する。したがって、機能水２を透過する前の入射光の強度と、機能水２を透過した後の透過光（出射光）の強度とを取得することで、（式１）に基づいて、機能水２による吸光度（又は透過度）を算出することができる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態では、機能水２が次亜塩素酸水である場合、光源部３０は、ピーク波長が２５０ｎｍ以上３５０ｎｍの範囲に存在する光を出射する。例えば、光源部３０は、ピーク波長が２７５ｎｍの光を出射する。
【００６２】
また、機能水２がオゾン水である場合、光源部３０は、ピーク波長が２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲に存在する光を出射する。例えば、光源部３０は、ピーク波長が２６０ｎｍの光を出射する。
【００６３】
［成分濃度の算出］
続いて、信号処理部７０が行う成分濃度の算出方法について説明する。
【００６４】
まず、機能水２の成分濃度と、機能水２による紫外線の吸光度との関係について示す。一般的に、ランベルト・ベールの法則により、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。
【００６５】
【数１】
2017219497.tif 000003
【００６６】
ここで、“ａ”は吸光係数であり、“Ｃ”は媒質のモル濃度である。“Ｌ”は、紫外線が透過する媒質（すなわち、機能水２）の長さ（すなわち、光路長）であり、本実施の形態では、液面３から反射面２１までの紫外線の経路の長さの２倍（図１における破線の距離）に相当する。
【００６７】
吸光度は、機能水２による紫外線の吸収率を示しており、値が大きい程、機能水２による吸収が盛んであることを示している。例えば、吸光度が「１」であれば、紫外線の全てが吸収され、吸光度が「０」であれば、紫外線は全く吸収されないことを示している。なお、透過度は、機能水２による紫外線の透過率を示している。
【００６８】
図１に示す構成では、入射光は、光源部３０が出射して液面３に入射する前の光である。入射光の強度Ｉ０は、光源部３０が出射した紫外線の強度であるので、制御部６０によって制御された既知の値である。透過光は、液面３から出射されて受光部４０によって受光される光である。透過光の強度Ｉは、受光部４０から出力される受光信号の信号強度に対応する。
【００６９】
（式１）において、吸光係数ａは、機能水２の種別に応じて定められる値である。また、容器部１０内に入れられた機能水２の量に基づいて液面３から反射面２１までの距離が定まるため、長さＬは、紫外線の液面３への入射角（及び屈折角）に基づいて定められる。
【００７０】
以上のことから、信号処理部７０は、（式１）に基づいて、機能水２の成分濃度として、モル濃度Ｃを算出することができる。なお、機能水２の成分濃度は、例えば、質量パーセント濃度などでもよく、モル濃度Ｃに基づいて算出することができる。
【００７１】
［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ユニット１は、固有の吸収スペクトルを有する機能水２が入れられる容器部１０と、吸収スペクトルに含まれる波長の光を出射する光源部３０と、容器部１０の内部に設けられた、光源部３０から出射された光を反射する反射部２０と、受光した光に応じた受光信号を出力する受光部４０と、光源部３０及び受光部４０を支持する支持部５０と、受光部４０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信号処理部７０とを備え、支持部５０は、光源部３０が出射した光が、機能水２の開放された液面３から入射し、反射部２０によって反射された後、液面３から出射されて受光部４０に到達するように、光源部３０及び受光部４０を液面３の上方で支持する。
【００７２】
これにより、光源部３０が出射した光は、機能水２の液面３に直接入射させることができる。つまり、容器部１０は、液面３が開放されていればよく、側面に窓を設けるなどの特殊な構造を設ける必要がない。また、光源部３０と機能水２との間には、石英ガラスなどの紫外線を透過させるための高価な部材が必要ではない。
【００７３】
また、機能水濃度センサユニット１では、反射部２０によって反射させた紫外線を利用するので、光源部３０と受光部４０とを機能水２に対して同じ側（具体的には、液面３の上方）に配置させることができる。これにより、光源部３０と受光部４０との間に機能水２（容器部１０）が配置される場合に比べて、機能水濃度センサユニット１を小型化することができる。
【００７４】
以上のことから、本実施の形態によれば、安価で、かつ、小型の機能水濃度センサユニット１を提供することができる。
【００７５】
また、反射部２０の形状及び位置などを適宜調整することで、光源部３０及び受光部４０の配置の自由度を高めることができ、一層の低コスト化及び小型化を実現することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、容器部１０の上部が開放されている。このため、通常の使用の態様においては、容器部１０を水平に近い状態で保つことで、機能水２の漏出を抑えることができる。また、容器部１０内に入れる機能水２の量に対して十分に容器部１０の高さを確保しておくことで、容器部１０に振動が発生した場合でも機能水２の漏出を抑えることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
以下では、実施の形態２について説明する。
【００７８】
図５は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット１０１の構成を模式的に示す断面図である。図５に示すように、機能水濃度センサユニット１０１は、図１に示す実施の形態１に係る機能水濃度センサユニット１と比較して、受光部４０の代わりに受光部１４０を備える点と、新たに蛍光部１８０を備える点とが相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【００７９】
［蛍光部］
蛍光部１８０は、液面３と受光部１４０との間に位置し、入射する光の波長を可視光帯域の波長に変換して出力する波長変換部の一例である。本実施の形態では、蛍光部１８０は、紫外線を可視光に変換する。具体的には、蛍光部１８０は、光源部３０から出射され、機能水２を通過した紫外線を可視光に変換して出力する。
【００８０】
蛍光部１８０は、例えば、受光部１４０の受光面に塗布された蛍光体含有樹脂である。蛍光体含有樹脂は、複数の蛍光体粒子を含有する樹脂材料である。蛍光体粒子は、紫外線が照射された場合に、紫外線によって励起されて可視光帯域の蛍光を発する。蛍光部１８０が発する蛍光（可視光）の波長は、蛍光体粒子に依存する。
【００８１】
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施の形態に係る蛍光部１８０が含む蛍光体の一例による蛍光のスペクトルを示す図である。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、破線が、励起光である紫外線のスペクトルを示し、実線が、可視光である蛍光を示している。
【００８２】
図６Ａ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６Ａに示すように、３５０ｎｍ以下の紫外線を受けた場合に、約６２０ｎｍにピーク波長を有する蛍光（赤色光）を発する。
【００８３】
図６Ｂ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６Ｂ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。
【００８４】
なお、蛍光部１８０は、受光部１４０と離れて配置されてもよい。例えば、蛍光部１８０は、液面３と受光部１４０との間に位置するガラス板であって、可視光を透過させる透明なガラス板と、当該ガラス板の表面に塗布された蛍光体含有樹脂とから構成されてもよい。あるいは、ガラス板の内部に複数の蛍光体粒子が分散されていてもよい。また、蛍光部１８０は、複数の蛍光体粒子と複数のセラミック粒子（例えば、アルミナなど）とが混合されて焼結された板材でもよい。これらの場合、蛍光部１８０は、例えば、支持部５０に支持される。
【００８５】
［受光部］
受光部１４０は、実施の形態１に係る受光部４０と比較して、感度を有する波長帯域が相違する。具体的には、受光部１４０は、可視光帯域に感度を有する。例えば、蛍光部１８０がＹＰＶ蛍光体を含有する場合には、受光部１４０は、６２０ｎｍを含む範囲に感度を有する。蛍光部１８０がＬＡＰ蛍光体を含有する場合には、受光部１４０は、５５０ｎｍを含む範囲に感度を有する。本実施の形態では、受光部１４０は、紫外線を受光しないので、紫外領域に感度を有しなくてもよい。
【００８６】
受光部１４０は、光源部３０から出射され、機能水２を通過した後、蛍光部１８０を通過した光を受光する。受光部１４０が出力する受光信号は、蛍光部１８０が発する蛍光（可視光）に基づいた電気信号である。蛍光部１８０が発する蛍光の強度は、励起光として蛍光部１８０に入射する紫外線の強度と比例関係を有する。したがって、受光部１４０からの受光信号を用いて、実施の形態１と同様にして、機能水２の成分濃度を算出することができる。
【００８７】
［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ユニット１０１は、さらに、液面３と受光部１４０との間に位置し、入射する光の波長を可視光帯域の波長に変換して出力する蛍光部１８０を備え、受光部１４０は、光源部３０から出射され、機能水２を通過した後、蛍光部１８０を通過した光を受光する。
【００８８】
これにより、受光部１４０に汎用性の高い安価なフォトダイオードなどを利用することができるので、一層安価な機能水濃度センサユニット１０１を提供することができる。
【００８９】
なお、本実施の形態では、波長変換部の一例として蛍光部１８０を利用したが、これに限らない。機能水濃度センサユニット１０１は、蛍光部１８０の代わりに、波長変換フィルムなどを備えてもよい。
【００９０】
（実施の形態３）
以下では、実施の形態３について説明する。
【００９１】
図７は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット２０１の構成を模式的に示す断面図である。図７に示すように、機能水濃度センサユニット２０１は、図１に示す実施の形態１に係る機能水濃度センサユニット１と比較して、反射部２０の代わりに反射部２２０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、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【００９２】
［反射部］
反射部２２０は、実施の形態１に係る反射部２０と比較して、容器部１０とは別体で構成されている点が相違する。本実施の形態では、反射部２２０は、上面が開放された直方体又は円柱状の容器である。図７に示すように、反射部２２０は、反射面２２１と、底部２２２と、側面部２２３とを有する。
【００９３】
反射面２２１は、底部２２２の上面であり、光源部３０から出射された紫外線を反射する。反射面２２１は、例えば、紫外線を鏡面反射する。反射面２２１の形状は、例えば、円形又は四角形などであるが、これらに限定されない。反射面２２１は、機能水２に浸されている。
【００９４】
底部２２２は、反射部２２０の底に相当する。底部２２２の上面視形状は、例えば、長方形若しくは正方形又は円形などである。
【００９５】
側面部２２３は、底部２２２の外周に沿って立設されている。側面部２２３の少なくとも一部は、機能水２から露出している。側面部２２３には、複数の貫通孔２２４が形成されている。複数の貫通孔２２４は、反射部２２０の内部に機能水２を入れるための孔である。本実施の形態では、側面部２２３は、底部２２２の外周の全周に亘って設けられているが、これに限らない。側面部２２３が底部２２２の外周の全周に亘って設けられていない場合、貫通孔２２４は形成されていなくてもよい。
【００９６】
図７に示す例では、側面部２２３の上端に鍔部２２５が形成されており、鍔部２２５が容器部１０の開口の端部に載置されている。側面部２２３の高さ方向における鍔部２２５の位置によって反射面２２１の深さが決定される。
【００９７】
本実施の形態では、反射部２２０は、可動式である。具体的には、反射部２２０は、容器部１０に対して着脱自在である。反射部２２０は、機能水２内での反射面２２１の深さを変更することができる。例えば、側面部２２３の高さ方向における任意の箇所で、又は、複数の箇所から選択された箇所で、側面部２２３の上端部を折り曲げることによって、鍔部２２５は形成される。折り曲げ箇所を調整することにより、反射面２２１の位置を変更することができる。
【００９８】
反射部２２０は、例えば、アルミニウムなどの金属製の板金をプレス加工することで、一体的に形成されている。反射面２２１は、底部２２２の上面を研磨することにより鏡面加工された面である。あるいは、反射部２２０は、透光性の樹脂材料を用いた射出成形により形成されてもよい。この場合、反射面２２１は、例えば、底部２２２の上面にアルミニウムなどの金属材料を蒸着などにより成膜することで形成される。
【００９９】
［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ユニット２０１では、反射部２２０は、可動式である。
【０１００】
これにより、反射部２２０の位置を変更することができるので、機能水２内を通過する紫外線の光路長を変更することができる。例えば、機能水２の成分濃度に応じて光路長を可変にすることができるので、成分濃度の測定範囲を変更することができる。
【０１０１】
例えば、機能水２の成分濃度が高い場合には、紫外線が機能水２によって吸収され過ぎて、受光部４０で十分な強度の紫外線が受光できなくなる恐れがある。この場合に、例えば、反射面２２１の位置を液面３に近い位置（浅い位置）にすることで、光路長を短くすることができる。光路長が短くなることにより紫外線の減衰が抑えられるので、高感度の受光素子を受光部４０として用いなくても十分な強度の紫外線を受光することができる。
【０１０２】
また逆に、機能水２の成分濃度が低い場合には、紫外線が機能水２によってほとんど吸収されずに、受光信号に基づいて吸収量を精度良く算出できなくなる恐れがある。この場合、例えば、反射面２２１の位置を液面３から離れた位置（深い位置）にすることで、光路長を長くすることができる。光路長が長くなることにより紫外線を吸収させることができるので、分解能に優れた受光素子を受光部４０として用いなくても、吸収量を算出することができる。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット２０１によれば、高感度又は高分解能な受光素子を受光部４０として用いなくても、機能水２の成分濃度の測定を行うことができる。つまり、機能水濃度センサユニット２０１によれば、成分濃度の測定範囲を広げることができる。
【０１０４】
なお、反射部２２０を可動式にする手段は、特に限定されない。反射部２２０の側面部２２３が伸縮自在でもよい。あるいは、容器部１０の側壁の複数箇所に爪部が設けられ、当該複数の爪部から選択的に反射部２２０を係止させることで、反射面２２１の位置を可変にしてもよい。
【０１０５】
また、側面部２２３の少なくとも一部が機能水２から露出しているが、反射部２２０の全体が機能水２の中に浸されていてもよい。例えば、反射部２２０は、容器部１０の底に載置されていてもよい。
【０１０６】
［変形例１］
続いて、実施の形態３の変形例１について説明する。
【０１０７】
図８は、本変形例に係る機能水濃度センサユニット２０１ａの構成を模式的に示す断面図である。以下では、実施の形態３との相違点を中心に説明し、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１０８】
図８に示すように、反射部２２０ａは、凹面形状の反射面２２１ａを有する。具体的には、反射部２２０ａの底部２２２ａには、凹部２２６が設けられている。凹部２２６は、例えば、底部２２２ａの略中央に設けられているが、これに限定されない。凹部２２６の凹面が反射面２２１ａである。
【０１０９】
反射面２２１ａは、光源部３０から出射されて液面３から機能水２へ入射した紫外線を、受光部４０に向けて効率良く反射させる。すなわち、反射面２２１ａは、集光機能を果たす形状を有する。反射面２２１ａの形状は、例えば、球面、回転楕円面、回転放物面などであるが、これに限定されない。
【０１１０】
このように、本変形例に係る機能水濃度センサユニット２０１ａでは、反射部２２０ａは、凹面形状の反射面２２１ａを有する。
【０１１１】
これにより、光源部３０から出射されて液面３から機能水２へ入射した紫外線を、効率良く受光部４０に向けて反射させることができるので、受光部４０による受光量を増やすことができる。したがって、機能水濃度センサユニット２０１ａを高感度化することができる。
【０１１２】
［変形例２］
続いて、実施の形態３の変形例２について説明する。
【０１１３】
図９は、本変形例に係る機能水濃度センサユニット２０１ｂの構成を模式的に示す断面図である。以下では、実施の形態３との相違点を中心に説明し、同じ点については説明を省略又は簡略化する。
【０１１４】
図９に示すように、反射部２２０ｂは、側面部２２３ｂにスリット２２４ｂが形成されている。側面部２２３ｂの少なくとも一部は、機能水２から露出している。スリット２２４ｂは、機能水２の液面３に交差している。すなわち、スリット２２４ｂ内に機能水２の液面３が位置している。
【０１１５】
図１０は、本変形例に係る反射部２２０ｂの模式的な斜視図である。図１０に示すように、反射部２２０ｂは、例えば、有底円筒状の容器であり、側面部２２３ｂには、複数のスリット２２４ｂが形成されている。複数のスリット２２４ｂの各々は、上下方向に長尺の略矩形の貫通孔（縦スリット）である。
【０１１６】
スリット２２４ｂは、側面部２２３ｂの上端から側面部２２３ｂを下方向に切り欠くように形成されていてもよい。例えば、スリット２２４ｂは、側面部２２３ｂの上端から下端まで延在していてもよい。これにより、底部２２２が機能水２内に浸されている場合には、容器部１０内に入れられる機能水２の量によらず、スリット２２４ｂ内に液面３を位置させることができる。
【０１１７】
このように、本変形例に係る機能水濃度センサユニット２０１ｂでは、反射部２２０ｂは、機能水２に浸される反射面２２１を有する底部２２２と、底部２２２から立設され、機能水２から少なくとも一部が露出する側面部２２３ｂとを有し、側面部２２３ｂには、液面３に交差するスリット２２４ｂが形成されている。
【０１１８】
これにより、機能水２の液面３の揺らぎ（波）をスリット２２４ｂによって吸収することができるので、液面３の波で発生する光の乱反射を抑制することができる。その結果、受光部４０の受光量を安定化させることができるので、受光信号のばらつきを抑制することができる。
【０１１９】
本実施の形態及び各変形例では、反射部２２０〜２２０ｂの形状が有底略円筒形状である例について示したが、反射部２２０〜２２０ｂの形状は、有底略角筒形状でもよく、断面が略Ｕ字状でもよい。
【０１２０】
（実施の形態４）
以下では、実施の形態４について説明する。
【０１２１】
図１１は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット３０１の構成を模式的に示す断面図である。図１１に示すように、機能水濃度センサユニット３０１は、図１に示す実施の形態１に係る機能水濃度センサユニット１と比較して、容器部１０及び反射部２０の代わりに容器部３１０及び反射部３２０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、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１２２】
［容器部］
容器部３１０は、実施の形態１に係る容器部１０と比較して、その形状が相違する。容器部３１０の底面は、機能水２の液面３に対して平行な平坦面ではない。図１１に示すように、容器部３１０は、段差を形成する第１底面３１１及び第２底面３１２を有する。第１底面３１１は、第２底面３１２より浅い底面である。第１底面３１１及び第２底面３１２の各々は、機能水２の液面３に対して平行な平坦面（水平面）である。
【０１２３】
［反射部］
反射部３２０は、容器部３１０の底面の一部であり、他の部分より機能水２の液面３から深い部分である。具体的には、図１１に示すように、反射部３２０は、反射面３２１を有し、反射面３２１は、第２底面３１２である。つまり、本実施の形態では、容器部３１０の、他より深い部分に反射面３２１が設けられている。
【０１２４】
反射面３２１の形状、大きさ及び液面３からの深さなどは、特に限定されない。例えば、反射面３２１（第２底面３１２）の上面視形状は、円形又は正方形などである。図２に示したような長尺な容器部１０の底部の一部のみに、上面視形状が円形又は正方形の凹部を設けることで、他の部分より深い反射面３２１を形成することができる。
【０１２５】
［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ユニット３０１では、容器部３１０の底面は、液面３に対して平行な平坦面ではなく、反射部３２０は、容器部３１０底面の一部であり、他の部分より液面３から深い部分である。
【０１２６】
これにより、容器部１０の全体を大型化することなく、反射部３２０として機能する一部のみを深くすることで、光路長を長くすることができる。その結果、機能水２の成分濃度が低い場合であっても、成分濃度の測定精度を高めることができる。
【０１２７】
なお、図１１に示す例では、容器部１０の底面が２段になっている例について示したが、これに限らない。容器部１０の底面は、３段以上の複数段から形成されており、各々の段差面が反射面３２１であってもよい。例えば、機能水２の成分濃度に応じて紫外線を照射する段差面（照射位置）を変更することで、光路長を適宜変更することができる。これにより、成分濃度の測定範囲を変更することができる。
【０１２８】
［変形例］
続いて、実施の形態４の変形例について説明する。
【０１２９】
図１２は、本変形例に係る機能水濃度センサユニット３０１ａの構成を模式的に示す断面図である。以下では、実施の形態４との相違点を中心に説明し、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１３０】
図１２に示すように、容器部３１０ａの底面は、機能水２の液面３に対して傾斜している。言い換えると、容器部３１０ａには、液面３からの距離が短い浅部３１１ａと、液面３からの距離が遠い深部３１２ａとを有する。なお、容器部３１０ａの底面は、傾斜した平坦面であるが、これに限らない。容器部３１０ａの底面は曲面でもよい。
【０１３１】
本変形例では、深部３１２ａが反射部３２０ａである。すなわち、深部３１２ａの表面（機能水２に浸される上面）が反射部３２０ａの反射面３２１ａである。深部３１２ａの表面、すなわち、反射面３２１ａが液面３に対して傾斜しているので、機能水２の成分濃度に応じて紫外線の照射位置を変更することで、光路長を微細に変更することができる。これにより、成分濃度の測定範囲を変更することができる。
【０１３２】
（実施の形態５）
以下では、実施の形態５について説明する。
【０１３３】
図１３は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット４０１の構成を模式的に示す断面図である。図１３に示すように、機能水濃度センサユニット４０１は、図１に示す実施の形態１に係る機能水濃度センサユニット１と比較して、容器部１０及び支持部５０の代わりに容器部４１０及び支持部４５０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、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１３４】
［容器部］
容器部４１０は、実施の形態１に係る容器部１０と比較して、被係止部４１５を有する点が相違する。被係止部４１５は、容器部４１０の側壁の上端部に設けられている。被係止部４１５は、容器部４１０の側壁の上端に設けられた段差であり、被係止部４１５上に支持部４５０が載置される。これにより、容器部４１０に支持部４５０が取り付けられる。
【０１３５】
［支持部］
支持部４５０は、実施の形態１に係る支持部５０と比較して、容器部１０に着脱自在に固定されている点が相違する。支持部４５０は、容器部４１０の被係止部４１５の形状に合った係止部４５１を有する。係止部４５１が被係止部４１５に係止することで、支持部４５０は、容器部１０に固定される。
【０１３６】
支持部４５０は、図１３に示すように、断面が略逆Ｕ字状の板である。したがって、支持部４５０を弾性変形させることで、容易に容器部４１０から取り外すことができる。
【０１３７】
なお、本実施の形態では、容器部４１０上に支持部４５０を載置することで、容器部４１０に支持部４５０を取り付けたが、取り付けの態様については特に限定されない。例えば、容器部４１０に凹部が設けられ、当該凹部に係止する爪部が支持部４５０に設けられていてもよい。あるいは、容器部４１０と支持部４５０との各々に、互いに螺合する雄ネジ及び雌ネジが設けられていてもよい。あるいは、容器部４１０と支持部４５０とは、ネジ（又は、ボルト及びナット）などの固定部材を用いて固定されてもよい。
【０１３８】
［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ユニット４０１では、支持部４５０は、容器部４１０に着脱自在に固定されている。
【０１３９】
これにより、機能水２の種別などに応じて、当該種別に適した光源部３０及び受光部４０に簡単に交換することができる。すなわち、支持部４５０を含めて光源部３０及び受光部４０を一体的に交換することができるので、光源部３０と受光部４０との位置関係などの調整を行う必要がなく、機能水２の成分濃度の測定を精度良く行うことができる。
【０１４０】
（実施の形態６）
以下では、実施の形態６について説明する。
【０１４１】
図１４は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット５０１を模式的に示す断面図である。図１４に示すように、機能水濃度センサユニット５０１は、図１に示す実施の形態１に係る機能水濃度センサユニット１と比較して、支持部５０の代わりに支持部５５０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、同じ点については、説明を省略又は簡略化する。
【０１４２】
［支持部］
支持部５５０は、実施の形態１に係る支持部５０と比較して、光源部３０及び受光部４０の少なくとも一方の位置及び姿勢の少なくとも一方を可変に支持する。具体的には、図１４に示すように、支持部５５０は、光源部３０を支持する第１支持部５５１と、受光部４０を支持する第２支持部５５２とを備える。第１支持部５５１及び第２支持部５５２はそれぞれ、図２に示す支持部５０を略中央で分割した形状を有する。
【０１４３】
第１支持部５５１は、光源部３０の位置及び姿勢を変更する第１駆動部５５３を有する。第２支持部５５２は、受光部４０の位置及び姿勢を変更する第２駆動部５５４を有する。第１駆動部５５３及び第２駆動部５５４は、例えば、アクチュエータなどである。第１駆動部５５３及び第２駆動部５５４はそれぞれ、例えば、制御部６０からの指示に基づいて、光源部３０及び受光部４０の位置及び姿勢を動的に変更する。
【０１４４】
［成分濃度と光源部及び受光部の位置及び姿勢との関係］
図１５は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット５０１における光源部３０と受光部４０との可変な位置関係を模式的に示す断面図である。なお、図１５には、支持部５５０、制御部６０及び信号処理部７０を図示していない。
【０１４５】
図１５の（ａ）では、容器部１０に機能水２ａが入れられている。図１５の（ｂ）では、容器部１０に、機能水２ａより成分濃度が高い機能水２ｂが入れられている。
【０１４６】
図１５の（ａ）に示すように、機能水２ａの成分濃度が低い程、液面３に対する紫外線の入射角が大きくなるように、光源部３０と受光部４０とが互いに離れて配置される。これにより、機能水２ａ内を通過する紫外線の光路長を長くすることができる。光路長が長くなることにより、機能水２ａによる紫外線の吸収量が大きくなるので、分解能に優れた受光素子を受光部４０として用いなくても、吸収量を算出することができる。
【０１４７】
図１５の（ｂ）に示すように、機能水２ｂの成分濃度が高い程、液面３に対する紫外線の入射角が小さくなるように、光源部３０と受光部４０とが互いに接近して配置される。これにより、機能水２ｂ内を通過する紫外線の光路長を短くすることができる。光路長が短くなることにより、機能水２ｂによる紫外線の吸収量を抑えることができるので、高感度の受光素子を受光部４０として用いなくても十分な強度の紫外線を受光することができる。
【０１４８】
支持部５５０は、例えば、光源部３０と受光部４０とが線対称な位置及び姿勢になるように光源部３０と受光部４０とを支持する。線対称の対称軸は、光源部３０から出射した光のうち最も強度が強い光（例えば、光軸上の光）が反射面２１に当たる部分（図１５における破線の折れ曲がり点）における反射面２１の法線である。
【０１４９】
本実施の形態では、信号処理部７０は、光源部３０及び受光部４０の位置に応じた光路長を予め記憶している。あるいは、信号処理部７０は、光源部３０及び受光部４０の初期位置からの移動量などに応じて、変化後の位置に応じた光路長を算出する。これにより、光源部３０及び受光部４０の位置及び姿勢が変更されて光路長が変わった場合でも、信号処理部７０は、上述した（式１）に基づいて機能水２の成分濃度を算出することができる。
【０１５０】
［光路長と成分濃度との関係］
ここで、機能水２がオゾン水である場合において、その成分濃度と透過度との関係を光路長毎に測定した結果について、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット５０１における光路長毎のオゾン水の成分濃度に対する紫外線の透過度を示す図である。
【０１５１】
図１６の（ａ）及び（ｂ）において、横軸はオゾン水（機能水２）の成分濃度であり、縦軸は紫外線の透過度を示している。図１６の（ｂ）は、オゾン濃度が０〜０．０５ｍｇ／Ｌで、かつ、透過度が、０．９６〜１の範囲（図１６の（ａ）の破線の枠）を拡大した図である。
【０１５２】
図１６に示すように、光路長Ｌが長い程、透過度が小さくなっていることが分かる。光路長Ｌが長い程、紫外線が機能水２内を通過する時間が長くなり、機能水２と接触する時間が長くなる。このため、機能水２によって吸収される紫外線の光量（すなわち、吸収量）も多くなり、透過度が小さくなる。
【０１５３】
この傾向は、オゾン水の濃度が低い場合でも現れている。図１６の（ｂ）に示すように、オゾン水の成分濃度が低くても透過度の変化量が大きくなるので、透過度の変化を検出しやすくなる。すなわち、検出分解能が高くなるので、透過度に基づいて精度良くオゾン水の成分濃度を測定することができる。
【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ユニット５０１では、支持部５５０は、光源部３０及び受光部４０の少なくとも一方の位置及び姿勢の少なくとも一方を可変に支持する。
【０１５５】
これにより、光路長を簡単に変更することができるので、成分濃度の測定範囲を容易に切り替えることができる。例えば、予測される成分濃度に応じて予め光路長を変化させることで、高感度又は高分解能の受光素子を受光部４０として用いることなく、測定範囲を拡大することができる。また、予測される成分濃度ではなく、検知結果をフィードバックして光源部３０及び受光部４０の位置及び姿勢を変更してもよい。
【０１５６】
なお、本実施の形態では、光源部３０及び受光部４０の位置及び姿勢を動的に変更する例について示したが、これに限らない。例えば、第１支持部５５１には、光源部３０の取り付け箇所が複数設けられており、ユーザが複数の取り付け箇所の中から１つを選択し、光源部３０を選択した箇所に取り付けてもよい。
【０１５７】
また、本実施の形態では、光源部３０と受光部４０との両方の位置及び姿勢を変更したが、いずれか一方のみの位置又は姿勢を変更してもよい。
【０１５８】
（実施の形態７）
以下では、実施の形態７について説明する。
【０１５９】
図１７は、本実施の形態に係る機能水濃度センサユニット６０１の構成を模式的に示す断面図である。図１７に示すように、機能水濃度センサユニット６０１は、図１に示す実施の形態１に係る機能水濃度センサユニット１と比較して、支持部５０の代わりに支持部６５０を備える点と、新たにレンズ６９０及び６９１を備える点とが相違する。以下では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、同じ点については説明を省略又は簡略化する。
【０１６０】
［支持部］
支持部６５０は、光源部３０及び受光部４０だけでなく、レンズ６９０及び６９１を支持する。具体的には、支持部６５０は、光源部３０と液面３との間にレンズ６９０を支持し、液面３と受光部４０との間にレンズ６９１を支持する。例えば、レンズ６９０及び６９１は、支持部６５０に接着剤などを介して接着されている。あるいは、支持部６５０には、レンズ６９０及び６９１の各々を嵌め入れる溝などが形成されていてもよい。
【０１６１】
［レンズ］
レンズ６９０は、光源部３０から出射された光を反射面２１に集光するためのレンズである。レンズ６９０は、光源部３０と反射面２１とを結ぶ、紫外線の光路上に位置している。
【０１６２】
レンズ６９１は、機能水２を通過した光を受光部４０の受光面に集光するためのレンズである。レンズ６９１は、反射面２１と受光部４０とを結ぶ、紫外線の光路上に位置している。
【０１６３】
レンズ６９０及び６９１は、例えば、樹脂製又はガラス製の凸レンズであるが、これに限らない。また、レンズ６９０及び６９１は、コリメートレンズなどの平行光を形成するレンズでもよい。
【０１６４】
なお、本実施の形態では、レンズ６９０及び６９１を支持部６５０が支持する例について示したが、これに限らない。レンズ６９０及び６９１は、例えば、容器部１０に固定されていてもよい。
【０１６５】
［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ユニット６０１は、光源部３０と液面３との間に設けられたレンズ６９０と、受光部４０と液面３との間に設けられたレンズ６９１とを備える。
【０１６６】
これにより、例えば、光源部３０が発した紫外線を所望の方向に進行させることができるので、受光部４０における紫外線の受光量を増やすことができる。したがって、機能水濃度センサユニット６０１を高感度化することができる。
【０１６７】
なお、機能水濃度センサユニット６０１は、レンズ６９０及び６９１の少なくとも一方のみを備えてもよい。また、レンズ６９０及び６９１の代わりに、所望の方向に光を反射する反射鏡を備えてもよい。
【０１６８】
（その他）
以上、本発明に係る機能水濃度センサユニットについて、複数の実施の形態及びその変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではない。
【０１６９】
例えば、上記の各実施の形態では、光源部３０が紫外線を出射する例について示したが、これに限らない。光源部３０は、機能水２の吸収スペクトルに含まれる波長の光を出射すればよい。したがって、機能水２の吸収スペクトルが可視光領域又は赤外領域である場合は、光源部３０は、紫外線の代わりに、可視光又は赤外光を出射する。光源部３０は、機能水２の種別に応じて適切な波長の光を出射する光源に取り替えることができてもよい。
【０１７０】
また、例えば、上記の各実施の形態では、容器部１０と支持部５０とが別体で構成されている例について示したが、容器部１０と支持部５０とは、一体に構成されていてもよい。具体的には、支持部５０は、容器部１０の一部であってもよい。
【０１７１】
また、例えば、上記の実施の形態では、容器部１０の上面が開放された例について示したが、容器部１０は密閉されていてもよい。すなわち、容器部１０の上面に相当する開口が、支持部５０によって閉塞されていてもよい。これにより、機能水２の漏出を防止することができる。あるいは、例えば、密閉された容器部１０の天面（支持部５０に相当する）に光源部３０及び受光部４０が固定されていてもよい。
【０１７２】
また、上記の各実施の形態において、制御部６０又は信号処理部７０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。
【０１７３】
なお、本発明は、機能水濃度センサユニットとして実現できるだけでなく、機能水濃度センサユニットの制御部６０又は信号処理部７０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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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】
【０１７６】
１、１０１、２０１、２０１ａ、２０１ｂ、３０１、３０１ａ、４０１、５０１、６０１  機能水濃度センサユニット
２、２ａ、２ｂ  機能水
３  液面
１０、３１０、３１０ａ、４１０  容器部
２０、２２０、２２０ａ、２２０ｂ、３２０、３２０ａ  反射部
２１、２２１、２２１ａ、３２１、３２１ａ  反射面
３０  光源部
４０、１４０  受光部
５０、４５０、５５０、６５０  支持部
７０  信号処理部
１８０  蛍光部（波長変換部）
２２２、２２２ａ  底部
２２３、２２３ｂ  側面部
２２４ｂ  スリット
３１１ａ  浅部
３１２ａ  深部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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