(57)【要約】      （修正有）【課題】潤滑油等のベース液体を希釈させる複数種類の希釈源流体に対して、希釈源流体別のベース液体の希釈率を算出可能とする。【解決手段】液体希釈率測定装置１０は、貯留容器１８、一対の放射線検出器２０Ａ，２０Ｂ、カウンタ、液体長可変機構（可動仕切り２４、仕切りアクチュエータ２６、仕切り制御部２７）、及び演算部３８を備える。貯留容器１８は、陽電子放出核種が含有され、第１及び第２流体により希釈され得るベース液体を貯留する。液体長可変機構は、第１及び第２流体のうちの一方によるベース液体の希釈率の変化に応じた、一対の放射線検出器２０Ａ，２０Ｂが同時に検出する消滅ガンマ線のカウントの変化が抑制される不感長に、軸線Ｃ１に沿ったベース液体長を調整する。演算部３８は、カウンタによるカウントに基づいて、第１及び第２流体のうちの他方による、ベース液体の希釈率を算出する。【選択図】図１
2018119793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽電子放出核種が含有され、第１及び第２流体により希釈され得るベース液体を貯留する貯留容器と、
前記貯留容器を挟むとともに前記ベース液体を通る軸線に沿って設けられた一対の放射線検出器と、
前記一対の放射線検出器が同時に検出する、前記陽電子放出核種の消滅ガンマ線を所定の検出時間に亘ってカウントするカウンタと、
前記第１及び第２流体のうちの一方による前記ベース液体の希釈率の変化に応じた、前記一対の放射線検出器が同時に検出する前記消滅ガンマ線のカウントの変化が抑制される不感長に、前記軸線に沿ったベース液体長さを調整する液体長可変機構と、
前記カウンタによるカウントに基づいて、前記第１及び第２流体のうちの他方による、前記ベース液体の希釈率を算出する演算部と、
を備える、液体希釈率測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体希釈率測定装置であって、
前記ベース液体はエンジンオイルであって、前記第１及び第２流体の一方は気体であり、他方は燃料である、液体希釈率測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体希釈率測定装置であって、
前記ベース液体は水であって、前記第１及び第２流体の一方は気体であり、他方は燃料である、液体希釈率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体希釈率測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体の希釈率測定装置として、例えば内燃機関内で循環される潤滑油の希釈率を監視する監視装置が知られている。例えば特許文献１及び非特許文献１では、潤滑油に放射性物質（放射性トレーサー）を含有させ、潤滑油中の電離放射線を測定することで、潤滑油の燃料希釈率を測定している。
【０００３】
具体的には、内燃機関のオイルパン等のオイルリザーバからオイルを抜き取るサンプリング流路を形成して、さらにその先に分析室を設ける。分析室には検出器が設けられており、分析室に導入された潤滑油の電離放射線が検出器にカウントされる。このカウント数に応じて潤滑油の燃料希釈率が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２２４４２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】デルタ  サーヴィスィズ  インダストリアルズ（DELTA SERVICES INDUSTRIALS）、”ディー−ルーブ、内燃機関における燃料希釈のリアルタイム測定 (D-LUBE REAL-TIME MEASUREMENT OF FUEL DILUTION ON I.C. ENCINES)”、［online］、２０１２年、［２０１７年１月１０日検索］、インターネット〈http://www.deltabeam.net/sites/default/files/pdfs/D-Lube_fuel-dilution_technical-brochure_DSi_june2012.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、潤滑油が希釈される原因として、燃料希釈の他に気泡混入が挙げられる。言い換えると潤滑油は燃料の他に、気泡によっても希釈され得る。しかしながら従来の液体希釈率監視装置では、この両者の区別が困難であり、潤滑油の希釈原因を専ら燃料希釈と推定して、測定された潤滑油の希釈率＝燃料希釈率として取り扱っている。このように、ベースとなる液体に希釈源として複数種類の流体が混合され得る場合に、従来は、希釈源別のベース液体の希釈率を求めることが困難となっている。そこで本発明は、潤滑油等のベース液体を希釈させる複数種類の希釈源流体に対して、希釈源流体別のベース液体の希釈率を算出可能な、液体希釈率測定装置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】
【０００７】
本発明は、液体希釈率測定装置に関する。当該装置は、貯留容器、一対の放射線検出器、カウンタ、液体長可変機構、及び演算部を備える。貯留容器は、陽電子放出核種が含有され第１及び第２流体により希釈され得るベース液体を貯留する。一対の放射線検出器は、貯留容器を挟むとともにベース液体を通る軸線に沿って設けられる。カウンタは、一対の放射線検出器が同時に検出する、陽電子放出核種の消滅ガンマ線を所定の検出時間に亘ってカウントする。液体長可変機構は、第１及び第２流体のうちの一方によるベース液体の希釈率の変化に応じた、一対の放射線検出器が同時に検出する消滅ガンマ線のカウントの変化が抑制される不感長に、軸線に沿ったベース液体長さを調整する。演算部は、カウンタによるカウントに基づいて、第１及び第２流体のうちの他方による、ベース液体の希釈率を算出する。
【０００８】
また、上記発明において、ベース液体はエンジンオイルであって、第１及び第２流体の一方は気体であり、他方は燃料であってもよい。
【０００９】
また、上記発明において、ベース液体は水であって、第１及び第２流体の一方は気体であり、他方は燃料であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ベース液体を希釈させる複数種類の希釈源流体に対して、希釈源流体別のベース液体の希釈率を算出可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る液体希釈率測定装置及びその周辺機器を例示する一部断面図である。
【図２】貯留容器周辺の拡大図である。
【図３】２２Ｎａのガンマ線スペクトルを例示する図である。
【図４】演算器の機能ブロックを例示する図である。
【図５】気泡不感長を説明するためのグラフである。
【図６】同時計数率の極値を示すグラフである。
【図７】気泡率が比較的高い場合の、同時計数率の極値を示すグラフである。
【図８】気泡不感帯の範囲を求めるためのグラフであって、視野内ベース液体長さ別の燃料希釈率と同時計数率比との関係を示すグラフである。
【図９】気泡不感帯の範囲を求めるためのグラフであって、視野内ベース液体長さと同時計数率比との関係を示すグラフである。
【図１０】幾何学的効率の座標依存性について説明するグラフである。
【図１１】幾何学的効率比と視野内ベース液体長さとの関係を示すグラフである。
【図１２】同時計数率比から燃料希釈率を求めるグラフである。
【図１３】燃料不感長を求めるためのグラフである。
【図１４】ベース液体が水であるときの、気泡不感長を求めるためのグラフである。
【図１５】ベース液体が水であるときの、燃料不感長を求めるためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、本実施形態に係る液体希釈率測定装置１０を例示する。矢印線は信号線を示す。液体希釈率測定装置１０は、例えば内燃機関１２のオイルパン１４からエンジンオイル１６を抜き取り、その希釈率を測定する。
【００１３】
なお、本実施形態に係る液体希釈率測定装置１０では、希釈率を求めるベース液体としてのエンジンオイル１６に、いわゆるトレーサーとして陽電子放出核種４０を含有させている。後述するように、エンジンオイル１６の燃料希釈率や気泡混入率を求める際に、陽電子放出核種４０由来の放射線がカウント（積算）されるが、このカウントは所定の期間に亘って（例えば３０分から１時間）行われる。エンジンオイル１６の燃料希釈率や気泡混入率の推移（変化）を求めるに当たり、上記所定期間に亘るカウントが数回行われる。
【００１４】
このため、エンジンオイル１６に含有させる陽電子放出核種４０の半減期は、少なくともカウント期間以上であることが好適である。具体的には、少なくとも１日以上の半減期を持つ陽電子放出核種４０をエンジンオイル１６に含有させることが好適である。陽電子放出核種４０は、例えば、２２Ｎａ（半減期２．６年）、５２Ｍｎ（半減期５．６日）、６５Ｚｎ（半減期２４４日）、１２４Ｉ（半減期４．２日）のいずれか一つの単体または化合物を含むことが好適である。
【００１５】
液体希釈率測定装置１０は、貯留容器１８、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂ、コリメータ２２Ａ，２２Ｂ、可動仕切り２４、仕切りアクチュエータ２６、仕切り制御部２７、電圧源２８Ａ，２８Ｂ、増幅器３０Ａ，３０Ｂ、シングルチャンネルアナライザー３２Ａ，３２Ｂ、遅延回路３４、温度センサ３６、及び演算部３８を備える。
【００１６】
貯留容器１８は、内燃機関１２を循環するエンジンオイル１６（ベース液体）の一部を抜き取ってこれを貯留する。例えば内燃機関１２のオイルパン１４の底壁には抜き取り孔４２及び戻り孔４４が設けられる。抜き取り孔４２に貯留容器１８の供給管４６が接続され、戻り孔４４に貯留容器１８の戻り管４８が接続される。供給管４６から貯留容器１８内にエンジンオイル１６が供給され、戻り管４８から内燃機関１２にエンジンオイル１６が戻される。貯留容器１８にはエンジンオイル１６を供給管４６から戻り管４８に送るオイルポンプ（図示せず）が設けられる。
【００１７】
貯留容器１８内には、エンジンオイル１６を貯留する容積を可変とする可動仕切り２４が設けられる。可動仕切り２４は、例えば放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの視野中心線Ｃ１（視野軸線）に沿って移動可能となっている。可動仕切り２４が移動することで、視野中心線Ｃ１に沿ったベース液体長ｄ（エンジンオイル長さ、図２参照）が可変となる。
【００１８】
なお以下では、視野中心線Ｃ１に沿ったベース液体長ｄを、適宜「視野内ベース液体長ｄ」と呼ぶ。
【００１９】
可動仕切り２４は、仕切りアクチュエータ２６によって移動可能となっている。仕切りアクチュエータ２６は、視野中心線Ｃ１に沿って可動仕切り２４を移動させることができる。仕切りアクチュエータ２６は、例えばリニアサーボモータから構成される。
【００２０】
仕切り制御部２７は、仕切りアクチュエータ２６を駆動制御する。例えば演算部３８の演算結果に応じて仕切りアクチュエータ２６に出力するパルス信号を生成する。これに応じて可動仕切り２４の移動量が定まり、その結果、視野内ベース液体長ｄが調整される。仕切り制御部２７は、例えばコンピュータから構成されてよい。例えば図１の一点鎖線に示すように、仕切り制御部２７は、演算部３８とともに一台のコンピュータから構成されてよい。
【００２１】
なお、図１に示す実施形態では、ベース液体（エンジンオイル１６）に対する液体長可変機構として、可動仕切り２４、仕切りアクチュエータ２６、及び仕切り制御部２７が設けられた例が示されているが、この形態に限らない。要するに視野内ベース液体長ｄを変更可能な機構であればよく、例えば貯留容器１８の外形が変形可能となるように可撓性の部材から構成してもよい。または、貯留容器１８の側壁（放射線検出器２０Ａ，２０Ｂと対向する壁部材）をスロープ上または階段状とした上で、貯留容器１８と放射線検出器２０Ａ，２０Ｂとの相対位置を変更させる（貯留容器１８内の視野中心線Ｃ１を移動させる）ことで、視野内ベース液体長ｄを変更させてもよい。
【００２２】
さらに液体長可変機構が内燃機関１２内に設置可能である場合は、オイルパン１４そのものを貯留容器１８として扱ってもよい。
【００２３】
放射線検出器２０Ａ，２０Ｂ（一対の放射線検出器）は、後述するように、陽電子放出核種４０の、ベータプラス崩壊に伴う１対の消滅ガンマ線を検出する。放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、貯留容器１８を挟んで視野中心線Ｃ１に沿って直線状に設けられる。例えば図１の例では貯留容器１８の長手方向両側面に、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂが配置される。放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、例えばシンチレーション検出器または半導体検出器から構成される。
【００２４】
放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、ともに、貯留容器１８に向けて検出面が配置されている。例えば放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの検出面同士は平行にされる。これら検出面に垂直な線が視野中心線Ｃ１として表わされる。この視野中心線Ｃ１が、貯留容器１８内のエンジンオイル１６（ベース液体）を通るように、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂが配置される。
【００２５】
放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの視野を貯留容器１８内に（エンジンオイル１６内に）限定するために、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの検出面上にコリメータ２２Ａ，２２Ｂが設けられる。例えばコリメータ２２Ａ，２２Ｂの開口は、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの検出面の中央にのみ設けられる。また、コリメータ２２Ａ，２２Ｂの開口軸は、視野中心線Ｃ１と平行であってよい。
【００２６】
なお、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、後述するように１対の消滅ガンマ線を同時検出するために設けられていることから、消滅ガンマ線が放出される貯留容器１８と放射線検出器２０Ａ，２０Ｂのそれぞれとの離間距離は等しいことが好適である。
【００２７】
放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、エンジンオイル１６（ベース液体）に含まれる陽電子放出核種４０の、ベータプラス崩壊に伴う１対の消滅ガンマ線を検出する。エンジンオイル１６に含まれる陽電子放出核種４０がベータプラス崩壊により陽電子が放出され、この放出された陽電子が、周囲の原子に含まれる電子と対消滅した場合に、１８０°方向に１対（２本）の消滅ガンマ線が放出される。この消滅ガンマ線のエネルギー（全エネルギーピーク）は５１１ｋｅＶであることが知られている。
【００２８】
図３には、陽電子放出核種４０として２２Ｎａを用いた場合の、エネルギー別の放射線のカウント数が示されている。なお図３のグラフでは、横軸にエネルギー［ｋｅＶ］、縦軸に当該エネルギー別の放射線のカウント数が示されている。なお、放射線検出器としてＣｅＢｒ３シンチレーション検出器を用いている。このグラフを参照して、消滅ガンマ線のエネルギーである５１１ｋｅＶと、２２Ｎａが放出するガンマ線のエネルギーである１２７４．５ｋｅＶにピーク（全エネルギーピーク、光電ピーク）が表れていることが理解される。
【００２９】
図１に戻り、貯留容器１８を挟んで対向配置された１対の放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、上述した１対の消滅ガンマ線を検出する。上述したように、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、コリメータ２２Ａ，２２Ｂにより視野が限定されており、当該限定された視野内の放射線を専ら検出する。言い換えると、視野に含まれない箇所からの放射線はコリメータ２２Ａ，２２Ｂによって排除される。典型的には、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは、視野中心線Ｃ１上に放出される放射線を検出する。ここで、視野中心線Ｃ１上で１８０°方向に１対の消滅ガンマ線が放出されると、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂは同時に放射線を検出することになる。このように、視野を視野中心線Ｃ１に沿った方向に絞り、かつ、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの同時検出の有無を判定することで、貯留容器１８内のエンジンオイル１６に含まれる陽電子放出核種４０由来の消滅ガンマ線を検出可能となる。
【００３０】
なお、視野中心線Ｃ１のうち、例えば放射線検出器２０Ａ寄りの位置で陽電子が電子と対消滅した場合、厳密には放射線検出器２０Ａが放射線検出器２０Ｂよりも早く消滅ガンマ線を検出することになる。しかしながらこのようなタイミングの差異（時間差）は、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの時間分解能（例えばμＳｅｃオーダー）よりも短いものであり、実質的に同時とみなせる。
【００３１】
放射線検出器２０Ａ，２０Ｂには、その内部に備える光電子増倍管の陰極−陽極間に電位差を与えるための電圧源２８Ａ，２８Ｂがそれぞれ接続されている。また、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂが検出した放射線（消滅ガンマ線を含む）の検出信号は、増幅器３０Ａ，３０Ｂにより増幅される。増幅後の検出信号は、シングルチャンネルアナライザー３２Ａ，３２Ｂに取り込まれて、後述する所定のエネルギー帯の信号が選択的に取得される。選択後の検出信号が演算部３８に送られる。演算部３８内のソフトウェア等により、検出信号がＡ／Ｄ変換されるようにしてもよい。
【００３２】
放射線検出器２０Ａ，２０Ｂが検出した放射線から、陽電子放出核種４０のベータプラス崩壊に伴う消滅ガンマ線を抽出するために、シングルチャンネルアナライザー３２Ａ，３２Ｂの取得エネルギー帯は、消滅ガンマ線のエネルギーである５１１ｋｅＶを含むエネルギー帯であることが好適である。例えば、５１１ｋｅＶから±５０ｅＶの、４６１ｋｅＶ以上５６１ｋｅＶ以下の範囲を抽出するエネルギー帯を、シングルチャンネルアナライザー３２Ａ，３２Ｂが抽出するエネルギー帯と設定してもよい。
【００３３】
なお、シングルチャンネルアナライザー３２Ａ，３２Ｂに代えて、より広範囲のエネルギー帯を取り込むマルチチャンネルアナライザーと、マルチチャンネルアナライザーが取り込んだエネルギー帯から所定のエネルギー帯を抽出するフィルタ手段とを組み合わせてもよい。この場合、例えば、４６１ｋｅＶ以上５６１ｋｅＶ以下のエネルギー帯を、フィルタ手段の抽出エネルギー帯に設定してよい。
【００３４】
また、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂが１対の消滅ガンマ線を検出したときに、それぞれの検出信号が同時に演算部３８に受信されるように、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの少なくとも一方から演算部３８までの信号経路上に、遅延回路３４を設けてもよい。遅延回路３４を設けることで、信号経路長の差異等に基づく放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの送信タイミングのずれが解消可能となる。
【００３５】
演算部３８は、図示しないＣＰＵ等の中央処理装置と、メモリやハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な非一過性の記憶媒体とを備える。例えば演算部３８は仕切り制御部２７とともに一台のコンピュータから構成され、そのリソースを適宜割り当てることで（仮想的に）演算部３８及び仕切り制御部２７が構成される。演算部３８に割り当てられた記憶領域には、後述する液体希釈率測定プロセスを実行するためのプログラムが記憶される。
【００３６】
図４には、演算部３８の機能ブロック図が例示されている。これらの機能部は、上述した液体希釈率測定プロセスを実行するためのプログラムがＣＰＵによって実行されることで（例えば仮想的に）構成される。演算部３８は、同時判定部６０、カウンタ６２、不感長算出部６４、タイマー６６、及び算出部７０を備える。
【００３７】
同時判定部６０は、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂから、放射線検出信号（カウント信号）を受信する。２つの信号の受信タイミングが同時であるとき、検出された放射線は陽電子放出核種４０の消滅ガンマ線であるといえることから、同時判定部６０はカウント値（１）をカウンタ６２に送る。２つの信号の受信タイミングが非同時であるときには、同時判定部６０はカウント値（０）をカウンタ６２に送るか、またはいずれの信号もカウンタ６２には送信しない。
【００３８】
なお同時判定について、例えば同時判定部６０のクロックカウントを基準にして、１カウント内に放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの両者からカウント信号を受信したときに、同時に受信したと判定してよい。
【００３９】
カウンタ６２は、同時判定部６０から送られたカウンタ値を積算（カウント）する。積算期間はタイマー６６によって定められる。例えば積算期間は３０分以上１時間以内に設定される。積算期間の終了時点に到達すると、カウンタ６２はそれまでに積算したカウンタ値ΣＣを算出部７０に送信する（吐き出す）。積算期間に亘るカウントの積算値ΣＣは算出部７０によって適宜加工されて同時計数率（ｃｐｓ、count per second）として記憶される。この同時計数率は後述するように、燃料希釈率ｘｆの算出や気泡混合率ｙ（気泡率）の算出に用いられる。
【００４０】
不感長算出部６４は、ベース液体であるエンジンオイル１６を希釈させ得る２種類の希釈源流体である気泡（第１流体）及び燃料（第２流体）のうちの一方の不感長ｄ０を算出する。不感長ｄ０の求め方については後述する。
【００４１】
例えば演算部３８には操作者や監視者等から希釈率の測定対象として、気泡希釈率及び燃料希釈率のどちらか一方を選択する信号が送信され、これが不感長算出部６４及び算出部７０に送信される。不感長算出部６４では、希釈率の測定対象とは異なる、つまり気泡希釈率及び燃料希釈率の他方についての不感長ｄ０を求める。不感長ｄ０の算出に当たり、不感長算出部６４は、貯留容器１８内のエンジンオイル１６の温度を測定する温度センサ３６の値（油温値）も参照する。
【００４２】
これらの値から得られた不感長ｄ０は仕切り制御部２７に送信され、仕切りアクチュエータ２６を介して可動仕切り２４が移動させられる。その結果、視野内ベース液体長ｄが不感長ｄ０に調整される。
【００４３】
また、操作者や監視者等から送信された希釈率の測定対象の選択信号（気泡希釈率及び燃料希釈率のどちらか一方を選択するか示す信号）は算出部７０に送信される。算出部７０はこれに基づいて燃料希釈率及び気泡希釈率（気泡混入率）の少なくとも一方を算出して外部のディスプレイ等の表示器に送信する。
【００４４】
＜不感長の概要＞
図５には、気泡不感長の例が示されている。図５のグラフは、左側の列がいずれも（上段、中段、下段とも）、ベース液体（エンジンオイル１６）の気泡混合率（気泡希釈率、気泡率）の変化を示したものである。また右側の列はいずれもベース液体（エンジンオイル１６）の燃料希釈率の変化を示したものである。
【００４５】
気泡混合率（左側のグラフ列）について、上段、中段、下段ともに、横軸は気泡率、縦軸は同時計数率を表す。また上段、中段、下段ともに、菱形プロット（◆）はベース液体の燃料希釈率が０．０のときの気泡混合率と同時計数率との関係を示すものである。三角プロット（▲）はベース液体の燃料希釈率が０．０２のときの気泡混合率と同時計数率との関係を示すものである。さらに四角プロット（■）はベース液体の燃料希釈率が０．０４のときの気泡混合率と同時計数率との関係を示すものである。
【００４６】
また、（左側列）上段は、視野内ベース液体長ｄ（つまり、ベース液体（エンジンオイル１６）の視野中心線Ｃ１に沿った長さ）が７．５ｃｍであるときの気泡率変化が示される。また中段は視野内ベース液体長ｄが１２．５ｃｍであるときの気泡率変化が示される。さらに下段は視野内ベース液体長ｄが１７．５ｃｍであるときの気泡率変化が示される。
【００４７】
（左側列）上段、中段、下段のグラフを比較すると、上段のグラフでは気泡率の増加に伴い同時計数率が低下しているのに対して、下段のグラフでは気泡率の増加に伴い同時計数率が増加していることが理解される。さらに中段（ｄ＝１２．５ｃｍ）のグラフでは、気泡率の変化に対して同時計数率がほぼ一定であることが理解される。言い換えると、中段のグラフでは、上段の気泡率の増加に伴う同時計数率の減少傾向と、下段の気泡率の増加に伴う同時計数率の増加傾向とがバランスしていることが理解される。
【００４８】
また、図５右側のグラフはいずれも（上段、中段、下段とも）、ベース液体（エンジンオイル１６）の燃料希釈率の変化を示したものである。上段、中段、下段ともに、横軸は燃料希釈率、縦軸は同時計数率を表す。また上段、中段、下段ともに、菱形プロット（◆）はベース液体の気泡混合率が０．０のときの燃料希釈率と同時計数率との関係を示すものである。三角プロット（▲）はベース液体の気泡混合率が０．０２のときの燃料希釈率と同時計数率との関係を示すものである。さらに四角プロット（■）はベース液体の気泡混合率が０．０４のときの燃料希釈率と同時計数率との関係を示すものである。
【００４９】
また、（右側列）上段は、視野内ベース液体長ｄが７．５ｃｍであるときの燃料希釈率の変化が示される。また中段は視野内ベース液体長ｄが１２．５ｃｍであるときの燃料希釈率の変化が示される。さらに下段は視野内ベース液体長ｄが１７．５ｃｍであるときの燃料希釈率の変化が示される。
【００５０】
（右側列）上段、中段、下段のグラフを比較すると、上段、下段のグラフでは気泡率が異なるとそのプロット（同時計数率）も異なるが、中段のグラフでは気泡率が異なっているにも拘わらず、同時計数率がほぼ同一の値を取ることが理解される。
【００５１】
このように、視野内ベース液体長ｄによっては、ベース液体を希釈させる第１、第２の流体のうちの一方の希釈率の変化に応じた同時計数率の変化が抑制される（無視できる）ような領域が存在する。この長さｄ０を以下では不感長と呼ぶ。例えば図５では気泡不感長ｄ０が１２．５ｃｍである例が示される。
【００５２】
図５の各グラフを説明するものとして、一般的に、ベース液体（エンジンオイル１６）に希釈源流体が混入すると、ベース液体内の陽電子放出各種の消滅ガンマ線の同時計数率に対して、下記２点の影響が加えられる。
（１）放射能濃度が低下することにより、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの視野内放射能が減少し、同時計数率が減少する。
（２）ベース流体を含む混合流体の密度が変化することにより自己遮蔽効果が変化し、同時計数率が変化する。
ここで自己遮蔽効果とは、放射線源自体による放射線（ガンマ線）の遮蔽効果を表す。
【００５３】
上述の（１）について、ベース流体への希釈源流体の混合量（混合割合）が多いほど、混合流体の単位体積当たりの放射能密度が低下するから、同時計数率は減少する。
【００５４】
上述の（２）について、一般的に混合流体の密度が増加するほど自己遮蔽効果が増加して同時計数率が低下する。反対に、混合流体の密度が低下するほど自己遮蔽効果が低下して同時計数率は増加する。
【００５５】
ベース液体がエンジンオイル１６であり、その希釈源流体が気泡（空気）、燃料及び水分である場合、これら４者の密度について、気泡（空気）  ＜＜  燃料（例えばガソリン）  ＜  エンジンオイル  ＜  水分との関係が成り立つ。つまりこの例では、希釈源流体は水分を除いてベース液体よりも低密度であることが理解される。
【００５６】
さらに一般的に、内燃機関１２の駆動状態においてエンジンオイル１６は加熱され水分が蒸発するから、そのような系を想定すると、希釈源流体として水分を除外することが可能となり、残りの希釈源流体である気泡及び燃料は、ベース液体であるエンジンオイル１６よりも低密度となる。
【００５７】
上記のような系を考えたときに、ベース流体（エンジンオイル１６）への希釈源流体（気泡及び燃料）の混合量（混合割合）が多いほど混合流体の密度は低下するから、（２）の効果（自己遮蔽効果）は低下して同時計数率が増加することになる。
【００５８】
以上説明したように、ベース流体（エンジンオイル１６）への希釈源流体（気泡及び燃料）の混合量（混合割合）が多くなるほど、（１）の効果により同時計数率は減少し、（２）の効果により同時計数率は増加する。
【００５９】
ここで、上述の（１）は放射能濃度に依存する効果であり、視野内ベース液体長ｄには基本的に依存しない。一方、上述の（２）は視野内ベース液体長ｄに依存する。例えば視野内ベース液体長ｄが長くなるほど、対消滅点から検出面に至るまでの自己遮蔽長が伸びることになる。以上から、視野内ベース液体長ｄが相対的に長い場合、（１）と比較して、（２）の効果が大きくなる。一方、視野内ベース液体長さが相対的に短い場合、（１）と比較して、（２）の効果は小さくなる。
【００６０】
これを踏まえて図５を参照すると、相対的に視野内ベース液体長ｄの短い上段のグラフは、相対的に（１）の効果が支配的となり、気泡率及び燃料希釈率の増加に伴い同時計数率が低下する。一方、相対的に視野内ベース液体長ｄの長い下段のグラフは、相対的に（２）の効果が支配的となり、気泡及び燃料希釈率の増加に伴い同時計数率は増加する。さらに中段のグラフは、少なくとも気泡混合率については、（１）と（２）の効果が相殺されて（バランスされて）いることが理解される。
【００６１】
このように、ベース流体に対して少なくとも２種類の希釈源流体が存在する場合に、２種類の希釈源流体の一方について、その希釈率（混合率）に対する感度（同時計数率変化）が殆ど無い（無視できるほど鈍い）領域が存在する。本実施形態に係る液体希釈率測定装置では、視野内ベース液体長ｄを、２種類の希釈源流体の一方の不感長ｄ０に設定し、その状態における同時計数率から、２種類の希釈源流体の他方の希釈源流体による希釈率を求める。
【００６２】
後述するように、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒは、５１１ｋｅＶのガンマ線に対する混合流体（ベース液体と希釈源流体の混合）の半価層をｌｎ（２）で除した長さとほぼ等しくなる。ここで、半価層とは吸収や散乱によってガンマ線の強度が半分になるのに必要な媒体の厚さを示す。
【００６３】
例えばＥ０をベース液体（エンジンオイル１６）の体積変化率、つまりリファレンス温度における体積に対する測定温度における体積（実体積）の比とし、Ｈ０をベース液体（エンジンオイル１６）の初期温度（リファレンス温度）における半価層［ｃｍ］とし、ｙを気泡率（気泡混合率）とすると、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒを導出する式として、下記数式（１）が導かれる。数式（１）の導出過程については後述する。
【００６４】
【数１】
2018119793.tif 000003
【００６５】
上記数式（１）のうち、Ｅ０、Ｈ０は既知または測定可能である。気泡率ｙは未知数であるが、そもそも気泡不感長ｄ０＿ａｉｒにおいては気泡率ｙが同時計数率に与える影響は小さいため、観察系において想定される範囲の中央値等、適宜値を代入すればよい。例えばエンジンオイル１６に対する気泡率（気泡混合率）として経験的な数値範囲である０％以上１０％の中央値である５％（ｙ＝０．０５）を代入する。この場合、後述するように、燃料希釈率に与える不確かさを±０．０７５％に抑えることが可能となる。
【００６６】
＜不感長の算出＞
消滅ガンマ線の同時計数率は下記数式（２）で表される。
【００６７】
【数２】
2018119793.tif 000004
【００６８】
ここでＣは同時計数率（ｃｐｓ、count per second）、ρは放射能濃度［Ｂｑ／ｃｍ３］である。Ｐは陽電子放出率であり、陽電子放出核種が放射性壊変したときに陽電子が放出される確率である。Ｇは幾何学的効率であり、遮蔽と散乱を考慮しないとき、対消滅点からランダムな方向に放出された消滅ガンマ線対がコリメータ２２Ａ，２２Ｂを通過し、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの検出面（有感面）に到達する確率である。
【００６９】
Ｓ１及びＳ２はいずれも遮蔽効果であり、「対消滅点から放出された、幾何学的には検出面に到達するガンマ線数」に対する、「通過する物質と相互作用せずにエネルギーを失わずに検出面に到達するガンマ線数」の割合を指す。言い換えると、対消滅点から放出された消滅ガンマ線が検出面に入射するまでに通過する物質によって遮蔽されなかったガンマ線数の割合（ガンマ線の”生存率”）を示すものである。また、遮蔽効果Ｓ１は対消滅点から放射線検出器２０Ａまでの遮蔽効果を表し、遮蔽効果Ｓ２は対消滅点から放射線検出器２０Ｂまでの遮蔽効果を表す。
【００７０】
Ｄ１及びＤ２はいずれも検出器効率であり、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの検出面に入射した消滅ガンマ線が５１１ｋｅＶの全エネルギー吸収ピークとして検出される確率を表す。Ｄ１は放射線検出器２０Ａの効率であり、Ｄ２は放射線検出器２０Ｂの効率である。さらに、数式（２）では積分を施しているが、これは放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの視野体積積分である。
【００７１】
数式（２）の各項について、まず、陽電子放出率Ｐは原子核の性質であり、ベース液体（エンジンオイル１６）に混合させる陽電子核種から予め求めることができる。つまり定数として扱える。
【００７２】
遮蔽効果Ｓ（Ｓ１及びＳ２）について、内燃機関１２の構造体や放射線検出器２０Ａ，２０Ｂのハウジング等の構造体遮蔽効果と、ベース液体（エンジンオイル１６）、希釈源流体（燃料、気泡）等の流体遮蔽効果Ｓｆ（Ｓｆ１，Ｓｆ２）に分けることができる。前者は測定時に変化するものではないため、予め測定等により取得し、定数とすることができる。
【００７３】
検出器効率Ｄ（Ｄ１及びＤ２）について、厳密には検出面への入射位置や角度により変化するため座標依存性があるが、コリメータ２２Ａ，２２Ｂにより検出面（有感面）が検出器中央に限定されている（図１参照）。このことから、座標依存性は無視できるものとして捉え、検出器効率Ｄ（Ｄ１及びＤ２）は対消滅点の位置によらず一定として扱うことができる。この一定値は、例えば放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの仕様や文献値、または実測等によるリファレンス値から得ることができる。
【００７４】
以上より、定数項の積をＡで纏めると、数式（２）は下記数式（３）のように簡略化できる。
【００７５】
【数３】
2018119793.tif 000005
【００７６】
ここで、図２に示すように、ベース液体（エンジンオイル１６）中の対消滅点の図示左側長さ、つまり貯留容器１８の内壁面のうち放射線検出器２０Ａ寄りの内壁側面から対消滅点までの距離をｘとする。また、コリメータ２２Ａ，２２Ｂのウインドウ幅（視野幅）をＷ［ｃｍ］とする。ウインドウ幅ｗが線源−放射線検出器間距離に対して十分に狭い場合、ベース液体（エンジンオイル１６）の遮蔽長の角度依存は無視できる。つまりベース液体の遮蔽長はそれぞれｘ（放射線検出器２０Ａ側）及びｄ−ｘ（放射線検出器２０Ｂ側）として扱える。このため、５１１ｋｅＶのガンマ線に対する半価層をＨ［ｃｍ］とすると、同時計数率は下記数式（４）のように表せる。
【００７７】
【数４】
2018119793.tif 000006
【００７８】
このように、遮蔽効果の項０．５ｄ／Ｈは対消滅位置ｘには依存しない。これから、数式（４）は下記数式（５）のように変形できる。
【００７９】
【数５】
2018119793.tif 000007
【００８０】
放射能濃度ρは初期放射能濃度ρ０［Ｂｑ／ｃｍ３］を用いて下記数式（６）のように表すことができる。
【００８１】
【数６】
2018119793.tif 000008
【００８２】
数式（６）中、ｘｗ及びｘｆは水希釈率及び燃料希釈率を表し、初期温度（リファレンス温度）の全流体の体積に対するそれぞれ（水または燃料）の体積の割合を示す（対消滅位置ｘとは異なるパラメータであることに留意されたい）。Ｅｗ，Ｅｆ，Ｅ０は水、燃料、エンジンオイル１６の体積変化率を表し、それぞれのリファレンス温度の体積に対する測定温度（実温度）における体積の比を表す。
【００８３】
数式（５）におけるｄ／Ｈのうち１／Ｈは、下記数式（７）のように表すことができる。
【００８４】
【数７】
2018119793.tif 000009
【００８５】
数式（７）中、Ｈｗ，Ｈｆ，Ｈ０は、水、燃料、及びエンジンオイル１６の半価層［ｃｍ］を表し、リファレンス温度における各成分単独の、５１１ｋｅＶガンマ線に対する半価層厚さ（長さ）を表す。
【００８６】
遮蔽効果と視野内ベース液体長ｄとの関係について、数式（５）については対消滅位置による依存がない。またベース液体（エンジンオイル１６）が気泡、燃料、水によって希釈されるだけであれば幾何学的効率Ｇの積分値∫ＧｄＶは一定であるため、定数として扱うことができる。
【００８７】
続いて、ベース液体（エンジンオイル１６）に燃料及び水による希釈がなく、気泡の混入のみ生じている場合を想定する。つまり、数式（７）においてｘｗ＝０、ｘｆ＝０のときを考える。なお、放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの視野内の放射能が視野内ベース液体長ｄの中央一点に集まった点線源で近似する。このとき、同時計数率は下記数式（８）のように表される。
【００８８】
【数８】
2018119793.tif 000010
【００８９】
数式（８）において、ｚは液体率であり、気泡率ｙを用いるとｚ＝１−ｙである。またＧ０は点線源近似における幾何学的効率であり、上述したように線源が視野内液体長ｄの中心にあるときの幾何学的効率を指す。また、コリメータ２２Ａ，２２Ｂのウインドウサイズについて、１辺がｗの正方形としている。
【００９０】
数式（８）は、視野内ベース液体長ｄ及び同時計数率Ｃの関数となり、図６のように上に凸の曲線となる。図６では横軸に視野内ベース液体長ｄを取り、縦軸に同時計数率Ｃを取っている。
【００９１】
これを踏まえて、数式（８）を液体率ｚで微分すると、下記数式（９）が得られる。
【００９２】
【数９】
2018119793.tif 000011
【００９３】
数式（９）においてｄが取り得る値として、下記数式（１０）を考える。
【００９４】
【数１０】
2018119793.tif 000012
【００９５】
数式（１０）について、ｄ＝（Ｅ０×Ｈ０）／（ｌｎ２×ｚ）となるときは、図６の極値に対応し、ｚの値（つまり気泡率ｙの値）に対して同時計数率Ｃが変化しない。つまり気泡不感長ｄ０＿ａｉｒとなる。
【００９６】
一例として、ベース液体（エンジンオイル１６）の体積変化率Ｅ０を１．０５、半価層Ｈ０を８．０１ｃｍとし、また気泡率ｙの取り得る値を０％から５％としてその中央値２．５％（液体率ｚ＝９７．５％）を気泡率ｙとして代入する。このときの気泡不感長ｄ０＿ａｉｒは数式（１０）より１２．４５ｃｍとなる。これと対応するように、図５中段ではｄ＝１２．５ｃｍのときの燃料希釈率のグラフが示されているが、気泡に対する感度が無視できるほど低いことが理解される。
【００９７】
このように、演算部３８の不感長算出部６４は、ベース液体（エンジンオイル１６）の燃料希釈率ｘｆを算出するに当たり、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒを求める。求められた気泡不感長ｄ０＿ａｉｒは仕切り制御部２７に送信される。仕切り制御部２７では気泡不感長ｄ０＿ａｉｒに応じて仕切りアクチュエータ２６を作動させ、可動仕切り２４の位置を調整することで、視野内ベース液体長ｄを気泡不感長ｄ０＿ａｉｒに設定する。このような環境下でカウンタ６２は、同時判定部６０から送られたカウンタ値を積算（カウント）する。積算期間の終了時点に到達すると、カウンタ６２はそれまでに積算したカウンタ値ΣＣを算出部７０に送信する（吐き出す）。
【００９８】
＜気泡率の範囲＞
上述の例では、気泡率ｙの取り得る値を０％から５％とのように、比較的低い数値を代入したが、これに限らない。例えば現実的には考えにくいものの、数式（１０）について気泡率を８２．５％とする。これからｄ＝６９．３３３が得られる。図７には、この条件下における、気泡率に対する同時計数率の変化が、燃料希釈率別に示されている。このグラフに示されているように、いずれの曲線にも極値が表れており、相対的に気泡率の同時計数率への感度が抑制される気泡不感長ｄ０＿ａｉｒが存在することが理解される。
【００９９】
＜気泡不感帯の有効範囲＞
数式（１０）にて求められた気泡不感長ｄ０＿ａｉｒをピークとする曲線（図６、図７参照）では、そのピーク周辺においても気泡率ｙに対する感度が相対的に低いことが理解される。したがって、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒを中心に、気泡不感帯を設定して、これに含まれるように視野内ベース液体長ｄを設定してもよい。
【０１００】
例えば、燃料希釈率の測定精度を１％以下とすると、気泡率による誤差が真値から±０．５％以内に収まる範囲を気泡不感帯とする。測定時の視野内ベース液体長ｄが気泡不感長ｄ０＿ａｉｒからずれているとき、ｄ＝ｄ０＿ａｉｒ＋Δｄとなる。後述する数式（２４）に基づき、測定時の視野内ベース液体長ｄが気泡不感長ｄ０＿ａｉｒであるときの同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０を数式（１１）で示し、測定時の視野内ベース液体長ｄがｄ０＿ａｉｒ＋Δｄであるときの同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０を数式（１２）で示す。なお、表記を簡略化するために、以下では気泡不感長ｄ０＿ａｉｒを単にｄ０で表す。
【０１０１】
【数１１】
2018119793.tif 000013
【０１０２】
【数１２】
2018119793.tif 000014
【０１０３】
数式（１２）を解いて得られた燃料希釈率ｘｆが数式（１１）を解いて得られた燃料希釈率ｘｆの±０．５％となるΔｄを求めればよい。例えばＥ０＝１．０４９、Ｅｆ＝１．０８１、Ｈ０＝８．０１ｃｍ、Ｈｆ＝８．９３ｃｍ、ｙ＝０．０２５とする。このとき、視野内ベース液体長ｄを変更させたときの燃料希釈率ｙと同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０との関係は図８のように表される。図８では横軸に燃料希釈率ｙを取り、縦軸に同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０を取っている。このグラフから、下記数式（１３）が導かれる。
【０１０４】
【数１３】
2018119793.tif 000015
【０１０５】
また、図８のグラフから、燃料希釈率ｙ＝０．０２５の値を取り、横軸に視野内ベース液体長ｄ、縦軸に同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０を取ったグラフを図９に示す。このグラフから下記数式（１４）が導かれる。
【０１０６】
【数１４】
2018119793.tif 000016
【０１０７】
数式（１３）、（１４）から、−０．００５≦Δｙ≦０．００５となるΔｄを求めると、−０．７２７≦Δｄ≦０．７２７を得る。このことから、誤差精度１％（±０．５％）で燃料希釈率ｘｆを測定するためには視野内ベース液体長ｄをｄ０＿ａｉｒ±０．７２７ｃｍに設定すればよい。この数値範囲が気泡不感帯となる。
【０１０８】
＜幾何学的効率の考察＞
上述の例では幾何学的効率Ｇについて、∫ＧｄＶを定数Ｇ０として扱ったが、以下では幾何学的効率Ｇの座標依存性や温度依存性について説明する。図２下段には、視野中心線Ｃ１に平行であって、対消滅点から放射線検出器２０Ａの検出面までの距離ｘ’が示される。また、視野中心線Ｃ１に垂直な軸方向の座標ｙ（気泡率ｙとは異なるパラメータであることに留意されたい）が示される。なお、コリメータ２２Ａ，２２Ｂの開口形状を正方形としたときに、視野中心線Ｃ１（図２のｘ軸）及びｙ軸に垂直なｚ軸はｙ軸座標の依存性と等価に扱うことができる。また、図２下段に示すように、対消滅点からコリメータ２２Ａ，２２Ｂを経由して放射線検出器２０Ａ，２０Ｂの検出面に入射する入射角をθ１，θ２で示す。
【０１０９】
まず、ｔａｎθ１×（Ｌ−ｘ’）＜ｗ−ｙ及びｔａｎθ２×ｘ’＜ｗ−ｙのとき、下記数式（１５）が導かれる。
【０１１０】
【数１５】
2018119793.tif 000017
【０１１１】
次に、ｔａｎθ１×（Ｌ−ｘ’）≧ｗ−ｙのとき、下記数式（１６）が導かれる。
【０１１２】
【数１６】
2018119793.tif 000018
【０１１３】
さらに、ｔａｎθ２×ｘ’≧ｗ−ｙのとき、下記数式（１７）が導かれる。
【０１１４】
【数１７】
2018119793.tif 000019
【０１１５】
これらの数式（１５）〜（１７）から得られた幾何学的効率Ｇの座標依存性を、図１０に示す。横軸は対消滅点から放射線検出器２０Ａの検出面までの距離ｘ’を示し、縦軸は視野中心線Ｃ１に垂直な軸方向の座標ｙを示す。Ｇの取り得る値について、ｘ軸方向（ｘ’軸方向）の幾何学的効率Ｇの平均値ＧＡＶＥｘに対する、上述した定数としての幾何学的効率Ｇ０の比（Ｇ０／ＧＡＶＥｘ）は、１／１．２０となる。またｙ軸方向の幾何学的効率Ｇの平均値ＧＡＶＥｙに対する、幾何学的効率Ｇ０の比（Ｇ０／ＧＡＶＥｙ）は、１／１．６７となる。また上述したようにｚ軸方向の座標依存性とｙ軸方向の座標依存性は同等に扱うことができるから、ｚ軸方向の幾何学的効率Ｇの平均値ＧＡＶＥｚに対する、幾何学的効率Ｇ０の比（Ｇ０／ＧＡＶＥｚ）は、１／１．６７となる。これらを掛け合わせて、全体でＧＡＶＥ＝Ｇ０／３．３４となる。以上を踏まえて、幾何学的効率としてＧ０に代えてＧＡＶＥ＝Ｇ０／３．３４を用いてもよい。
【０１１６】
次に、ベース液体の温度変化に応じた幾何学的効率Ｇの変化について説明する。数式（１０）において、ベース液体（エンジンオイル１６）の体積変化率Ｅ０は、その測定温度（実温度）における体積／リファレンス温度の体積を表す。したがってベース液体の温度に応じて体積変化率が変わり、それに伴い気泡不感長ｄ０＿ａｉｒも変化する。さらにこれに応じてｘ’（対消滅点）の取り得る範囲も変化して、数式（１５）〜（１７）における幾何学的効率Ｇの値も変化する。視野内ベース液体長ｄの変化による、幾何学的効率比∫（Ｇ０／Ｇ）ｄＶの変化を図１１に示す。この例で示すように、視野内ベース液体長ｄが１ｃｍ変化する際に幾何学的効率比∫（Ｇ０／Ｇ）ｄＶの変化は１％程度に留まることが理解される。このことから、幾何学的効率Ｇの温度依存性については無視できるものとして考えてもよい。
【０１１７】
さらに、ベース液体（エンジンオイル１６）の熱膨張率を０．０００８２／℃とした場合、初期状態（リファレンス採取時）からの上昇温度をΔＴ［℃］とすると、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒ（ｄ０）について下記数式（１８）が導かれる。
【０１１８】
【数１８】
2018119793.tif 000020
【０１１９】
数式（１８）から、温度がおおよそ１０℃上昇すると気泡不感長ｄ０＿ａｉｒ（ｄ０）が１ｍｍ長くなる。また上述したように視野内ベース液体長ｄが１ｃｍ変化する際に幾何学的効率比∫（Ｇ０／Ｇ）ｄＶは１％程度変化する。このように、温度変化に対して幾何学的効率比∫（Ｇ０／Ｇ）ｄＶは殆ど変化しないことから、幾何学的効率は定数として扱っても実質的に大きな誤差要因とはならない。
【０１２０】
＜燃料希釈率算出方法＞
視野内ベース液体長ｄを、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒ（ｄ０）またはこれを含む気泡不感帯に設定した際に、同時計数率から燃料希釈率ｘｆを求めるプロセスについて説明する。数式（５）から、リファレンス測定時の同時計数率Ｃ０は、下記数式（１９）のように表せる。
【０１２１】
【数１９】
2018119793.tif 000021
【０１２２】
また、測定時の同時計数率Ｃｍは下記数式（２０）のように表せる。
【０１２３】
【数２０】
2018119793.tif 000022
【０１２４】
上述したように、幾何学的効率∫ＧｄＶは数式（１９）、（２０）で同一の定数として扱える。そこでＢ＝Ａ∫ＧｄＶとして、同時計数率Ｃ０，Ｃｍを下記数式（２１）（２２）のように表す。
【０１２５】
【数２１】
2018119793.tif 000023
【０１２６】
両者の比は下記数式（２３）のように表せる。
【０１２７】
【数２２】
2018119793.tif 000024
【０１２８】
内燃機関１２が駆動中でありベース液体（エンジンオイル１６）が高温であるときに、水分による希釈率ｘｗは無視できる。このとき、数式（６）、（７）を用いて数式（２３）は下記数式（２４）のように変形できる。
【０１２９】
【数２３】
2018119793.tif 000025
【０１３０】
数式（２４）中、ベース液体（エンジンオイル１６）の体積変化率Ｅ０は、温度センサ３６が取得した実温度に対応するベース液体の体積と、予め取得したリファレンス温度におけるベース液体の体積の比から求めることができる。また同様にして、燃料の体積変化率Ｅｆは、温度センサ３６が取得した実温度に対応する燃料の体積と、予め取得したリファレンス温度における燃料の体積の比から求めることができる。さらにベース液体（エンジンオイル１６）の半価層Ｈ０及び燃料の半価層Ｈｆについて、リファレンス温度における５１１ｋｅＶのガンマ線に対する半価層厚さ（長さ）を実験等により予め求めることができる。また気泡不感長ｄ０＿ａｉｒ（ｄ０）は数式（１０）から求められる。このとき、液体率ｚ（＝１−ｙ）について、気泡率ｙとして観察系における取り得る値の中央値を代入する。
【０１３１】
例えば、気泡不感長ｄ０＝１２．４５ｃｍ、ベース液体体積変化率Ｅ-０＝１．０４９、燃料体積変化率Ｅｆ＝１．０８１、ベース液体半価層Ｈ０＝８．０１ｃｍ、燃料半価層Ｈｆ＝８．９３ｃｍ、気泡率ｙ＝０．０２５とすると、下記数式（２５）が得られる。
【０１３２】
【数２４】
2018119793.tif 000026
【０１３３】
図１２には、数式（２５）に基づいた、燃料希釈率ｘｆと同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０とのグラフが例示されている。横軸は燃料希釈率ｘｆを示し、縦軸は同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０を示す。算出部７０はカウンタ６２から同時計数率Ｃｍを取得する。また演算部３８の記憶部には図示しないリファレンス同時計数率Ｃ０が記憶されており、算出部７０は同時計数率Ｃｍとリファレンス同時計数率Ｃ０との比である同時計数率比Ｃｍ／Ｃ０を求める。さらに図１２のグラフから、同時計数率Ｃｍに対応する燃料希釈率ｘｆを求める。
【０１３４】
なお、上述したように、ベース液体（エンジンオイル１６）の体積変化率Ｅ０及び燃料の体積変化率Ｅｆはその温度によって変化し、またこれに伴い気泡不感長ｄ０＿ａｉｒ（ｄ０）も変化する。そこで演算部３８の図示しない記憶部では、図１２のような燃料希釈率と同時計数率比のグラフ（マップ）を温度別に記憶しておき、温度センサ３６の検出温度に応じて適宜グラフを呼び出すようにしてもよい。
【０１３５】
＜燃料不感長＞
上述の実施形態では、視野内ベース液体長ｄを気泡不感長ｄ０＿ａｉｒとして、気泡混合率ｙ（気泡率）が無視できる環境で燃料希釈率ｘｆを算出したが、本実施形態はこの形態に限らない。例えば視野内ベース液体長ｄを燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌとして、燃料希釈率ｘｆが無視できる環境で気泡率ｙを求めるようにしてもよい。
【０１３６】
いま、内燃機関１２が高温につき水分が飛ばされ、また気泡による希釈がなく（気泡混合率＝０％）、燃料のみによってベース液体（エンジンオイル１６）が希釈されているとすると、数式（７）についてｘｗ＝０、ｙ＝０（ｚ＝１）となる。これを数式（５）に適用すると、下記数式（２６）が導かれる。
【０１３７】
【数２５】
2018119793.tif 000027
【０１３８】
気泡不感長ｄ０＿ａｉｒを求めたときと同様に、数式（２６）を燃料希釈率ｘｆで微分し、微分値が０になるｄが燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌとなる。図１３には燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌを示すグラフが例示されている。このグラフでは、燃料希釈率ｘｆ＝０のときの同時計数率に対する、各燃料希釈率ｘｆのときの同時計数率の比（同時計数率比）を縦軸に取り、視野内ベース液体長ｄを横軸に取っている。このグラフに示されているように、ｄ＝１００ｃｍ付近に、種々の燃料希釈率を示す複数の直線の交点が生じる。これはつまり燃料希釈率の変化に関わらず同時計数率比が一定となることを示しており、この交点に対応する視野内ベース液体長ｄが燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌとなる。
【０１３９】
＜水をベース液体としたときの気泡不感長＞
上述の実施形態では、ベース液体をエンジンオイル１６、希釈源流体を気泡および燃料としたが、本実施形態はこれに限らない。例えばベース液体を水とし、また希釈源流体を気泡および燃料として、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒ下で水の燃料希釈率を求め、また燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌ下で水の気泡混合率（気泡率）を求めてもよい。
【０１４０】
数式（５）について、放射能濃度ρは、初期放射能濃度ρ０［Ｂｑ／ｃｍ３］を用いて下記数式（２７）のように表される。
【０１４１】
【数２６】
2018119793.tif 000028
【０１４２】
また数式（７）は下記数式（２８）のようになる。
【０１４３】
【数２７】
2018119793.tif 000029
【０１４４】
数式（２７）、（２８）を踏まえ、数式（５）は下記数式（２９）のように表される。
【０１４５】
【数２８】
2018119793.tif 000030
【０１４６】
数式（２９）を液体率ｚで微分すると、下記数式（３０）が得られる。
【０１４７】
【数２９】
2018119793.tif 000031
【０１４８】
数式（３０）から、同時計数率の微分値Ｃ’が０になる極値を求めると、下記数式（３１）が導出される。
【０１４９】
【数３０】
2018119793.tif 000032
【０１５０】
数式（３１）について、等号成立のとき、視野内ベース液体長ｄは気泡不感長ｄ０＿ａｉｒとなり、これを含む範囲が気泡不感帯となる。例えば、Ｈｗ＝７．１５４ｃｍ、Ｅｗ＝１．０２４、ｚ＝０．９７５のとき、気泡不感長ｄ０＿ａｉｒは１０．８４２ｃｍとなる。図１４には、ベース液体が水であるときの気泡不感長ｄ０＿ａｉｒを求めるグラフが例示されている。図１３と同様に、横軸に視野内ベース液体長ｄを取り、縦軸に同時計数率比（Ｃ／Ｃ０）を取る。気泡率の変化を表す各直線の交点が気泡不感長となる。
【０１５１】
同様にして、図１５には、ベース液体を水としたときの燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌを求めるグラフが例示されている。横軸、縦軸とも図１４と同様である。このグラフに示されているように、５０ｃｍ付近に燃料不感長ｄ０＿ｆｕｅｌが生じていることが理解される。
【符号の説明】
【０１５２】
１０  液体希釈率測定装置、１２  内燃機関、１４  オイルパン、１６  エンジンオイル、１８  貯留容器、２０Ａ，２０Ｂ  放射線検出器、２２Ａ，２２Ｂ  コリメータ、２４  可動仕切り、２６  仕切りアクチュエータ、２７  仕切り制御部、２８Ａ，２８Ｂ  電圧源、３０Ａ，３０Ｂ  増幅器、３２Ａ，３２Ｂ  シングルチャンネルアナライザー、３４  遅延回路、３６  温度センサ、３８  演算部、４０  陽電子放出核種、４２  抜き取り孔、４４  戻り孔、４６  供給管、４８  戻り管、６０  同時判定部、６２  カウンタ、６４  不感長算出部、６６  タイマー、７０  算出部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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