(57)【要約】【課題】内燃機関の潤滑油の循環流路に改変を施すことなく、潤滑油の特性監視を可能とする。【解決手段】潤滑油監視装置１０は、第１〜第３放射線検出器２６Ａ〜２６Ｃ、放射性同位元素２８、第１カウンタ６２、第２カウンタ６４、及び算出部７０を備える。第１カウンタ６２は、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂが同時に検出した、消滅ガンマ線を含む放射線をカウントする。第２カウンタ６４は、第３放射線検出器２６Ｃが検出した、放射性同位元素２８のガンマ線を含む放射線をカウントする。算出部７０は、第１カウンタ６２のカウント数、ならびに、潤滑油２０における、陽電子放出核種２４の放射能及び陽電子放出核種２４に対する流体遮蔽効果と、第２カウンタ６４のカウント数、及び、潤滑油２０における、放射性同位元素２８に対する流体遮蔽効果とに基づいて、オイルパン２２内の潤滑油２０の気泡混入率及び燃料希釈率を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽電子放出核種が含有された潤滑油が内部に循環される内燃機関における、潤滑油監視装置であって、
前記内燃機関のオイルパンを挟むとともに前記オイルパン内の潤滑油液面下を通る軸線に沿って設けられた第１放射線検出器及び第２放射線検出器と、
前記第１及び第２放射線検出器を結ぶ軸線とは異なる角度で、前記オイルパンを挟むとともに前記オイルパン内の潤滑油液面下を通る軸線に沿って設けられた、前記陽電子放出核種及び消滅ガンマ線とは異なるエネルギーのガンマ線を放出する放射性同位元素、及び、第３放射線検出器と、
前記第１及び第２放射線検出器が同時に検出した、前記消滅ガンマ線を含む放射線を所定の検出時間に亘ってカウントする第１カウンタと、
前記第３放射線検出器が検出した、前記放射性同位元素のガンマ線を含む放射線を前記検出時間に亘ってカウントする第２カウンタと、
前記第１カウンタのカウント数、ならびに、前記第１及び第２放射線検出器の視野内に含まれる潤滑油における、前記陽電子放出核種の放射能及び前記陽電子放出核種に対する流体遮蔽効果と、前記第２カウンタのカウント数、及び、前記第３放射線検出器の視野内に含まれる潤滑油における、前記放射性同位元素に対する流体遮蔽効果とに基づいて、前記オイルパン内の潤滑油の気泡混入率及び燃料希釈率を求める算出部と、
を備えることを特徴とする、内燃機関の潤滑油監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の、内燃機関の潤滑油監視装置であって、
前記陽電子放出核種の半減期は少なくとも１日以上であることを特徴とする、内燃機関の潤滑油監視装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の、内燃機関の潤滑油監視装置であって、
前記陽電子放出核種は、２２Ｎａの単体または化合物を含むことを特徴とする、内燃機関の潤滑油監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の潤滑油の特性を監視する監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関内で循環される潤滑油の特性を監視する監視装置が知られている。例えば特許文献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。
【０００４】
また、非特許文献１では、潤滑油の気泡混入率を測定している。具体的には、内燃機関のオイルパンからオイルを抜き取るサンプリング流路を形成して、さらにその先に測定チャンバを設ける。測定チャンバを挟んでＸ線源と検出器が設けられる。測定チャンバを流れる潤滑油を透過したＸ線の透過率を求めることで、潤滑油の密度が求められる。この密度をもとに気泡混入率が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５２２４４２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【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）、”エアーエックス、コンパクトエアーエックス、駆動中のエンジンに対するオンライン型潤滑油気泡混入測定器(AIR-X,COMPACT AIR-X, ON-LINE LUBRICANT AERATION MEASUREMENT ON RUNNING ENGINES)”、［online］、２０１５年、［２０１６年８月２３日検索］、インターネット〈http://www.deltabeam.net/sites/default/files/pdfs/Brochure%205%20AIR-X%20AIR-X%20COMPACT.compressed.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の潤滑油監視装置においては、オイルパンにサンプリング流路を取り付けるなど、潤滑油の循環流路に改変を加えている。つまり、実際の循環流路とは異なる流路状態で潤滑油の特性を検出することになり、この点から、従来の潤滑油監視装置には潤滑油の特性検出の精度を向上させる余地がある。そこで本発明は、内燃機関の潤滑油の循環流路に改変を施すことなく、潤滑油の特性監視が可能な、内燃機関の潤滑油監視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】
【０００８】
本発明は、陽電子放出核種が含有された潤滑油が内部に循環される内燃機関における、潤滑油監視装置に関する。当該監視装置は、前記内燃機関のオイルパンを挟むとともに前記オイルパン内の潤滑油液面下を通る軸線に沿って設けられた第１放射線検出器及び第２放射線検出器を備える。また、前記第１及び第２放射線検出器を結ぶ軸線とは異なる角度で、前記オイルパンを挟むとともに前記オイルパン内の潤滑油液面下を通る軸線に沿って設けられた、前記陽電子放出核種及び消滅ガンマ線とは異なるエネルギーのガンマ線を放出する放射性同位元素、及び、第３放射線検出器を備える。加えて、前記第１及び第２放射線検出器が同時に検出した、前記消滅ガンマ線を含む放射線を所定の検出時間に亘ってカウントする第１カウンタと、前記第３放射線検出器が検出した、前記放射性同位元素のガンマ線を含む放射線を前記検出時間に亘ってカウントする第２カウンタとを備える。さらに、前記第１カウンタのカウント数、ならびに、前記第１及び第２放射線検出器の視野内に含まれる潤滑油における、前記陽電子放出核種の放射能及び前記陽電子放出核種に対する流体遮蔽効果と、前記第２カウンタのカウント数、及び、前記第３放射線検出器の視野内に含まれる潤滑油における、前記放射性同位元素に対する流体遮蔽効果とに基づいて、前記オイルパン内の潤滑油の気泡混入率及び燃料希釈率を求める算出部を備える。
【０００９】
また、上記発明において、前記陽電子放出核種の半減期は少なくとも１日以上であってよい。
【００１０】
また、上記発明において、前記陽電子放出核種は、２２Ｎａの単体または化合物を含んでいてよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内燃機関の潤滑油の循環流路に改変を施すことなく、潤滑油の特性監視が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の潤滑油監視装置及びその周辺機器を例示する図（正面図）である。
【図２】本実施形態に係る内燃機関の潤滑油監視装置及びその周辺機器を例示する図（側面図）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】演算器のハード構成を例示する図である。
【図５】演算器の機能ブロックを例示する図である。
【図６】演算器による潤滑油特性の算出（推定）フローを例示する図である。
【図７】単独ガンマ線計測に関する数式（５）に種々のパラメータを代入したグラフである。
【図８】消滅ガンマ線同時計測に関する数式（１１）に種々のパラメータを代入したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１、図２に、本実施形態に係る内燃機関の潤滑油監視装置１０を例示する。図１は内燃機関１２の正面断面図を含む構成図であり、図２は内燃機関１２の側面断面図を含む構成図である。なお、図１及び図２に示されたピストン１４やクランクシャフト１６等、内燃機関１２の種々の部品は概念的なものであり、これらの寸法や形状は、図１及び図２間で厳密には一致しない場合がある。
【００１４】
内燃機関１２のピストン１４やクランクシャフト１６と、内燃機関１２の内壁１８との間には潤滑油２０が供給される。具体的にはオイルパン２２に貯留された潤滑油２０が図示しないオイルポンプやオイルギャラリーを経由してピストン１４やクランクシャフト１６等に供給される。これらの部品に送り込まれた潤滑油２０はオイルパン２２に流れ落ち、再びオイルポンプによって循環される。
【００１５】
本実施形態では、潤滑油２０にいわゆるトレーサーとして陽電子放出核種２４を含有させている。後述するように、潤滑油２０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２４由来の放射線がカウントされるが、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。潤滑油２０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。
【００１６】
このため、潤滑油に含有させる陽電子放出核種２４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２４を潤滑油２０に含有させることが好適である。陽電子放出核種２４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。
【００１７】
本実施形態に係る潤滑油監視装置１０は、第１放射線検出器２６Ａ、第２放射線検出器２６Ｂ、第３放射線検出器２６Ｃ、放射性同位元素２８、及び演算器３０を含んで構成される。
【００１８】
上記構成のうち、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは消滅ガンマ線同時計測サブシステムに含まれる。第３放射線検出器２６Ｃ及び放射性同位元素２８は単独ガンマ線計測サブシステムに含まれる。
【００１９】
まず、消滅ガンマ線同時計測サブシステムについて説明する。図１を参照して、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、後述するように、陽電子放出核種２４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。第１放射線検出器２６Ａ、第２放射線検出器２６Ｂは、オイルパン２２を挟んで直線状に設けられる。例えば図１の例では内燃機関１２を正面視したときの、内燃機関１２の対向する側面に、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂが配置される。
【００２０】
第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、ともに、オイルパン２２に向けて検出面が配置されている。第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂ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。
【００２１】
第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂの視野をオイルパン２２内に限定するために、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂの検出面上にコリメータ３２Ａ，３２Ｂを設けてもよい。コリメータ３２Ａ，３２Ｂの開口軸は、第１放射線検出器２６Ａと第２放射線検出器２６Ｂの検出面同士を繋ぐ視野中心線Ｃ１と平行であってよい。
【００２２】
第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、その視野中心線Ｃ１が、オイルパン２２内のオイル溜りを通過するようにそれぞれ配置される。後述する数式（９）（１０）（１１）にてオイル長Ｅｌ２が一定値となるように、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、その視野中心線Ｃ１（視野軸線）が、潤滑油２０の液面下を通過するように配置される。例えば内燃機関１２の停止中におけるオイルパン２２のオイル溜りの液面よりも２ｃｍ以下かつオイルパン２２の底面以上の領域を視野中心線Ｃ１が通過するように、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６が配置される。視野中心線Ｃ１は、例えば内燃機関１２の停止中におけるオイルパン２２のオイル溜りの液面と平行であってよい。
【００２３】
なお、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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オイルパン２２と第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂのそれぞれとの離間距離は等しいことが好適である。
【００２４】
第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、陽電子放出核種２４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。潤滑油２０に含まれる陽電子放出核種２４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は５１１ｋｅＶであることが知られている。
【００２５】
図３には、陽電子放出核種２４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（光電ピーク）が表れていることが理解される。
【００２６】
図１に戻り、オイルパン２２を挟んで対向配置された１対の第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、この１対の消滅ガンマ線を検出する。上述したように、第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂは、コリメータ３２Ａ，３２Ｂ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３２Ａ，３２Ｂによって排除される。典型的には、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの同時検出の有無を判定することで、オイルパン２２内の潤滑油２０に含まれる陽電子放出核種２４由来の消滅ガンマ線を検出可能となる。
【００２７】
なお、視野中心線Ｃ１のうち、例えば第１放射線検出器２６Ａ寄りの位置で陽電子が電子と対消滅した場合、厳密には第１放射線検出器２６Ａが第２放射線検出器２６Ｂ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は、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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。
【００２８】
また、コリメータ３２Ａ，３２Ｂによって第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの視野に含まれる潤滑油２０の領域（オイル長さ）が限定（特定）されることで、後述する燃料希釈率及び気泡混入率を求める数式（９）（１０）（１１）に用いられるオイル長さＥｌ２を定数とすることができる。
【００２９】
第１放射線検出器２６Ａ及び第２放射線検出器２６Ｂ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３４Ａ，３４Ｂがそれぞれ接続されている。また、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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３６Ａ，３６Ｂ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４０Ａ，４０Ｂ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器３０に送られる。演算器３０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。
【００３０】
第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂが検出した放射線から、陽電子放出核種２４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４０Ａ，４０Ｂ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４０Ａ，４０Ｂが抽出するエネルギー帯と設定してもよい。
【００３１】
なお、シングルチャンネルアナライザー４０Ａ，４０Ｂ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。
【００３２】
また、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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器３０に受信されるように、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの少なくとも一方から演算器３０までの信号経路上に、遅延回路４２を設けてもよい。遅延回路４２を設けることで、信号経路長の差異等に基づく第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの送信タイミングのずれが解消可能となる。
【００３３】
図２には、単独ガンマ線計測サブシステムが例示されている。当該サブシステムでは、第３放射線検出器２６Ｃ及び放射性同位元素２８がオイルパン２２を挟んで直線上に配置（対向配置）されている。なお、第３放射線検出器２６Ｃ及び放射性同位元素２８は第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂを結ぶ軸線Ｃ１とは異なる角度に配向される軸線Ｃ２上に配置される。例えば図２では、内燃機関１２を側面視したときに、オイルパン２２を挟んでその前後方向に第３放射線検出器２６Ｃ及び放射性同位元素２８が対向配置される。
【００３４】
放射性同位元素２８は、上述した陽電子放出核種２４が放出するガンマ線のエネルギー、及び、消滅ガンマ線のエネルギーの両者とは異なるエネルギーのガンマ線を放出する核種が選択される。例えば５４Ｍｎ（ガンマ線エネルギー：８３５ｋｅＶ）、１３７Ｃｓ（ガンマ線エネルギー：６６２ｋｅＶ）、１１０ｍＡｇ（ガンマ線エネルギー：６５８ｋｅＶ）等が放射性同位元素２８として選択される。
【００３５】
放射性同位元素２８は、第３放射線検出器２６Ｃ以外の放射線検出器への影響を抑制するために、鉛等から構成されるシールド４４により覆われる。シールド４４には放射開口４６が形成され、この放射開口４６から放射性同位元素２８の放射線（ガンマ線）が放射される。放射開口４６は第３放射線検出器２６Ｃの視野中心線Ｃ２上に設けられ、オイルパン２２及びその先の第３放射線検出器２６Ｃに向けられる。
【００３６】
第３放射線検出器２６Ｃの検出面は、オイルパン２２に向けて検出面が配置されている。また第３放射線検出器２６Ｃの視野をオイルパン２２内に限定するために、第３放射線検出器２６Ｃの検出面上にコリメータ３２Ｃを設けてもよい。コリメータ３２Ｃの開口軸は、第３放射線検出器２６Ｃと放射性同位元素２８のシールド４４の放射開口４６とを繋ぐ視野中心線Ｃ２と平行であってよい。このように、視野に含まれる潤滑油２０の領域（オイル長さ）が限定（特定）されることで、後述する燃料希釈率及び気泡混入率を求める数式（３）（４）（５）に用いられるオイル長さＥｌ１を定数とすることができる。
【００３７】
第３放射線検出器２６Ｃ及び放射性同位元素２８（とシールド４４）は、視野中心線Ｃ２が、オイルパン２２内のオイル溜りを通過するようにそれぞれ配置される。後述する数式（３）（４）（５）にてオイル長Ｅｌ１が一定値となるように、第３放射線検出器２６Ｃは、その視野中心線Ｃ２（軸線）が、潤滑油２０の液面下を通過するように配置される。例えば内燃機関１２の停止中におけるオイルパン２２のオイル溜りの液面よりも２ｃｍ以下かつオイルパン２２の底面以上の領域を視野中心線Ｃ２が通過するように、第３放射線検出器２６Ｃ及び放射性同位元素２８が配置される。視野中心線Ｃ２は、例えば内燃機関１２の停止中におけるオイルパン２２のオイル溜りの液面と平行であってよい。
【００３８】
第３放射線検出器２６Ｃ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３４Ｃが接続されている。また、第３放射線検出器２６Ｃが検出した放射線（放射性同位元素２８のガンマ線を含む）の検出信号は、増幅器３６Ｃによって増幅される。増幅後の検出信号は、シングルチャンネルアナライザー４０Ｃに取り込まれて、後述する所定のエネルギー帯の検出信号が選択的に取得される。選択的に取得された検出信号は演算器３０に送られる。演算器３０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。なお、後述したように、シングルチャンネルアナライザー４０Ｃに代えて、マルチチャンネルアナライザーとフィルタ手段とを組み合わせてもよい。
【００３９】
第３放射線検出器２６Ｃが検出した放射線から、放射性同位元素２８の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４０Ｃ（またはフィルタ手段）の取得エネルギー帯は、放射性同位元素２８から放出されるガンマ線エネルギーを含むであることが好適である。例えば放射性同位元素２８として５４Ｍｎ（ガンマ線エネルギー：８３５ｋｅＶ）を用いる場合、８３５ｋｅＶから±５０ｅＶの、７８５ｋｅＶ以上８８５ｋｅＶ以下の範囲を抽出するエネルギー帯として、シングルチャンネルアナライザー４０Ｃの抽出条件を設定してよい。
【００４０】
このように、本実施形態では、第１、第２及び第３放射線検出器２６Ａ〜２６Ｃがオイルパン２２内のオイル溜りを視野に含め、潤滑油の特性を監視している。このような構造を備えることで、潤滑油２０の循環流路に改変を加えることなく、後述するように潤滑油２０の特性変化を監視することが可能となる。
【００４１】
図４には、演算器３０のハード構成が例示されている。演算器３０は、例えばコンピュータから構成され、ＣＰＵ４８（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ５０、ハードディスクドライブ５２（ＨＤＤ）、キーボードやマウス等の入力部５４、ディスプレイ等の表示装置である出力部５６、及び入出力インターフェース５８を備え、これらの機器がシステムバスを介してそれぞれ接続される。
【００４２】
ハードディスクドライブ５２は、後述する潤滑油特性の算出フローを実行するためのプログラムが記憶された、コンピュータ読み取り可能な非一過性の記憶媒体である。当該プログラムがＣＰＵ４８によって実行されることで、演算器３０を構成するコンピュータは、図５に例示する各機能部として機能する。演算器３０は、機能部として、同時判定部６０、第１カウンタ６２、第２カウンタ６４、第１タイマー６６、第２タイマー６８、及び、算出部７０を備える。
【００４３】
同時判定部６０には、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂから、放射線検出信号（カウント信号）を受信する。このとき、２つの信号の受信タイミングが同時であるときに、同時判定部６０はカウント値（１）を第１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）を第１カウンタ６２に送るか、またはいずれの信号も第１カウンタ６２には送信しない。
【００４４】
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カウント内に第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ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。
【００４５】
第１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する。積算期間は第１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、第１カウンタ６２はそれまでに積算したカウンタ値を算出部７０に送信する。積算期間に亘るカウントの積算値は計数率（Counting Rate）とも呼ばれる。
【００４６】
第２カウンタ６４は、第３放射線検出器２６Ｃから放射線検出信号（カウント信号）を受信してこれを積算する。積算期間は第２タイマー６８によって定められる。例えば積算期間は第１タイマー６６に設定されているものと等しい期間であってよい。積算期間の終了時点に到達すると、第２カウンタ６４はそれまでに積算したカウンタ値（計数率）を算出部７０に送信する。
【００４７】
算出部７０は、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂから検出された消滅ガンマ線の計数率（同時計数率）と、第３放射線検出器２６Ｃから検出された単独ガンマ線の計数率に基づいて、潤滑油２０の燃料希釈率及び気泡混入率を求める（推定する）。なお、この算出（推定）にあたり、上記２種類の計数率に加えて、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの視野内に含まれる潤滑油２０における陽電子放出核種２４の放射能と、同視野内に含まれる潤滑油２０における陽電子放出核種２４に対する流体遮蔽効果が考慮される。加えて、第３放射線検出器２６Ｃの視野内に含まれる潤滑油２０における、放射性同位元素２８に対する流体遮蔽効果が考慮される。
【００４８】
まず、単独ガンマ線の計数率Ｃｓについて、下記数式（１）が導かれる。なお、以下の数式において、各放射線検出器２６Ａ〜２６Ｃの視野内の潤滑油２０、燃料、水、気泡は均一に希釈、分散されており、有意なムラはないものとする。また、視野内の放射能は中央一点に存在するとの、点線源近似が適用される。
【００４９】
【数１】
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【００５０】
ここで、線源強度は、線源（放射性同位元素２８）の強度を示し、着目ガンマ線（例えば、７８５ｋｅＶ以上８８５ｋｅＶ以下のエネルギー帯のガンマ線）の放出率（本／秒）を示す。幾何学的効率は、コリメータ３２Ｃを取り付けた際の第３放射線検出器２６Ｃの有効立体角の割合を示す。検出効率は、第３放射線検出器２６Ｃに入射したガンマ線が全エネルギー吸収ピーク（光電ピーク）として検出される割合を示す。
【００５１】
遮蔽効果は、遮蔽によってガンマ線が減り残った割合を示す。遮蔽効果は、数式（１）の下段に示すように、構造体遮蔽効果と流体遮蔽効果とから構成される。構造体遮蔽効果は、内燃機関１２の構造体（特にオイルパン２２の構造）や放射線検出器２６Ａ〜２６Ｃのハウジングによる遮蔽効果を示す。流体遮蔽効果は、潤滑油２０、水分、燃料、空気（気泡）からなる気液混合流体による遮蔽効果を示す。
【００５２】
数式（１）のパラメータのうち、放射線測定中は、線源強度、幾何学的効率、検出効率、構造体遮蔽効果は変わらないものと考えることができる。また、これらの値は、放射性同位元素２８の種類、コリメータ３２Ｃの仕様、第３放射線検出器２６Ｃの仕様、及びオイルパン２２の構造等から事前に得ることができる。これらの定数をまとめてＡで表すと、数式（１）は下記数式（２）のように整理することができる。
【００５３】
【数２】
2018059435.tif 000004
【００５４】
次に、流体遮蔽効果は、オイルパン２２内の潤滑油２０による遮蔽効果、潤滑油２０に含有される水による遮蔽効果、及び潤滑油２０に含有される燃料による遮蔽効果の３者に分けることができる。すなわち、下記数式（３）が導かれる。
【００５５】
【数３】
2018059435.tif 000005
【００５６】
数式（３）中、上段は水による遮蔽効果を示し、中段は燃料による遮蔽効果を示し、下段は潤滑油２０による遮蔽効果を示す。また、数式（３）中、水／燃料希釈率は、所定の初期温度における水／燃料の体積の全液体に対する比率とする。また、気泡混入率は、全気液混合流体に占める気泡の体積割合とする。各熱膨張率は、任意の測定温度における流体体積の、所定の初期温度の体積に対する割合とする。
【００５７】
数式（３）において、内燃機関１２が駆動されて暖機状態となって潤滑油２０が高温（例えば８０℃以上）になると、潤滑油２０中の水分が蒸発して潤滑油２０中の水分混入量は０．１ｗｔ％程度となる。このことから、数式（３）中、水の希釈率や熱膨張率、及び遮蔽効果等を無視すると、下記数式（４）が得られる。
【００５８】
【数４】
2018059435.tif 000006
【００５９】
数式（４）において、Ｅｌ１は第３放射線検出器２６Ｃの視野内におけるオイル長であり、図２に示すように、第３放射線検出器２６Ｃの視野中心線Ｃ２と交わるオイルパン２２の内壁面間の距離を示す。また、Ｍａは潤滑油２０の気泡混入率、Ｄｆは潤滑油２０の燃料希釈率、Ｓｆは燃料熱膨張率、Ｈｆ１は単独ガンマ線計測における燃料半価層、Ｓｏはオイル（潤滑油２０）熱膨張率、Ｈｏ１は単独ガンマ線計測におけるオイル（潤滑油２０）半価層をそれぞれ示す。数式（４）と数式（２）から、下記数式（５）が導かれる。
【００６０】
【数５】
2018059435.tif 000007
【００６１】
数式（５）中、定数Ａ、Ｅｌ１（オイル長）、Ｓｆ（燃料熱膨張率）、Ｈｆ１（燃料半価層）、Ｓｏ（オイル熱膨張率）、Ｈｏ１（オイル半価層）は潤滑油２０の特性監視中不変と見ることができ、いずれも定数として扱うことができる。
【００６２】
上記定数とみなせるパラメータのうち、Ｅｌ１（オイル長）は図２のように第３放射線検出器２６Ｃと放射性同位元素２８の設置位置とオイルパン２２の構造から事前に得ることができる。また、Ｓｆ（燃料熱膨張率）、Ｈｆ１（燃料半価層）、Ｓｏ（オイル熱膨張率）、Ｈｏ１（オイル半価層）は、内燃機関１２に供給される燃料や潤滑油２０の仕様や、放射性同位元素２８の種類等から事前に得ることができる。
【００６３】
したがって、数式（５）はＭａ（気泡混入率）及びＤｆ（燃料希釈率）を変数とする数式と捉えることができる。
【００６４】
次に、消滅ガンマ線同時計測について、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂによる同時計数率Ｃｃは、下記数式（６）のように表すことができる。
【００６５】
【数６】
2018059435.tif 000008
【００６６】
数式（６）中、陽電子放出率は、放射性同位元素（陽電子放出核種２４）が壊変した際、陽電子が放出される割合を示す。単独ガンマ線計測と同様にして、放射線測定中は、幾何学的効率、検出効率、構造体遮蔽効果は変わらないものと考えることができる。また、これらの値は、陽電子放出核種２４の種類、コリメータ３２Ａ，３２Ｂの仕様、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの仕様、及びオイルパン２２の構造等から事前に得ることができる。これらの定数をまとめてＢで表すと、数式（６）は下記数式（７）のように整理することができる。
【００６７】
【数７】
2018059435.tif 000009
【００６８】
数式（７）中、視野内放射能は下記数式（８）のように表すことができる。
【００６９】
【数８】
2018059435.tif 000010
【００７０】
数式（８）において、初期陽電子源放射能は、所定の初期条件（例えば、潤滑油２０に燃料も気泡も含まれていない状態）で、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの視野内に含まれる陽電子放出核種２４の放射能を示す。このパラメータは第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ及びコリメータ３２Ａ，３２Ｂの仕様や、オイル長さＥｌ２（図１参照）、陽電子放出核種２４の種類等に基づいて事前に得ることができる。
【００７１】
数式（７）の流体遮蔽効果は下記数式（９）のように表すことができる。
【００７２】
【数９】
2018059435.tif 000011
【００７３】
数式（７）（８）（９）から、下記数式（１０）が導かれる。なお、数式（１０）において、数式（８）の初期陽電子源放射能は定数として扱えるため、定数Ｂに含めている。
【００７４】
【数１０】
2018059435.tif 000012
【００７５】
数式（１０）中、Ｅｌ２は第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの視野内におけるオイル長であって、図１に示すように、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの視野中心線Ｃ１と交わるオイルパン２２の内壁面間の距離を示す。また、Ｄｗは水希釈率、Ｓｗは水熱膨張率、Ｈｗ２は消滅ガンマ線同時計測における水半価層、Ｈｆ２は消滅ガンマ線同時計測における燃料半価層、Ｈｏ２は消滅ガンマ線同時計測におけるオイル半価層を示す。
【００７６】
ここで、内燃機関１２が駆動されて暖機状態となって潤滑油２０が高温（例えば８０℃以上）になると、潤滑油２０中の水分が蒸発して潤滑油２０中の水分混入量は０．１ｗｔ％程度となる。このことから、数式（１０）中、水の希釈率や熱膨張率、及び遮蔽効果等を無視すると、下記数式（１１）が得られる。
【００７７】
【数１１】
2018059435.tif 000013
【００７８】
数式（１１）の、定数とみなせるパラメータのうち、Ｅｌ２（オイル長）は図１のように第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂの設置位置とオイルパン２２の構造から事前に得ることができる。また、Ｓｆ（燃料熱膨張率）、Ｈｆ２（燃料半価層）、Ｓｏ（オイル熱膨張率）、Ｈｏ２（オイル半価層）は、内燃機関１２に供給される燃料や潤滑油２０の仕様や、陽電子放出核種２４の種類等から事前に得ることができる。
【００７９】
したがって、数式（１１）は、数式（５）と同様に、Ｍａ（気泡混入率）及びＤｆ（燃料希釈率）を変数とする数式と捉えることができる。このことから、第２カウンタ６４によって計測された単独ガンマ線計測の計数率Ｃｓを数式（５）に代入し、また、第１カウンタ６２によって計測された消滅ガンマ線同時計測の計数率Ｃｃを数式（１１）に代入し、さらに数式（５）（１１）を連立させることで、Ｍａ（気泡混入率）及びＤｆ（燃料希釈率）を求めることができる。
【００８０】
図６には、演算器３０による潤滑油特性の算出（推定）フローが例示されている。初期条件として、単独ガンマ線計測の計数率Ｃｓ及び消滅ガンマ線同時計測の計数率Ｃｃは０に設定される。また、第１タイマー６６及び第２タイマー６８のタイマーカウントｔも０に設定される。フローの開始と同時に第１タイマー６６及び第２タイマー６８のタイマーカウントｔは時間計測を開始する。
【００８１】
同時判定部６０は、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂから同時に検出信号を受信したか否かを判定する（Ｓ１０）。同時受信の場合、第１カウンタ６２は消滅ガンマ線同時計測のカウントをインクリメントする（Ｓ１２）。同時に受信していない場合、ステップＳ１２はスキップされる。
【００８２】
さらに第１カウンタ６２は第１タイマー６６の計測時間ｔを参照して、カウントの終了時間ｔｔｈに到達したか否か（ｔｔｈ以上となったか否か）を判定する（Ｓ１４）。終了時間ｔｔｈにまだ到達していない場合、ステップＳ１０まで戻る。終了時間ｔｔｈに到達した場合は、第１カウンタ６２は終了時間ｔｔｈまでの間に積算したカウント、つまり計数率Ｃｃを算出部７０に送信する。算出部７０では、計数率Ｃｃを数式（１１）に代入する（Ｓ１６）。その後ステップＳ１８に進む。
【００８３】
ステップＳ１０〜Ｓ１６と並行して、ステップＳ２０〜Ｓ２６が実行される。第２カウンタ６４は、第３放射線検出器２６Ｃから検出信号を受信したか否かを判定する（Ｓ２０）。受信した場合、単独ガンマ線計測のカウントをインクリメントする（Ｓ２２）。検出信号を受信していない場合、ステップＳ２２はスキップする。
【００８４】
さらに第２カウンタ６４は第２タイマー６８を参照して、カウントの終了時間ｔｔｈに到達したか否か（ｔｔｈ以上となったか否か）を判定する（Ｓ２４）。なお、第１タイマー６６及び第２タイマー６８の終了時間ｔｔｈは同一であって（同期していて）よい。
【００８５】
終了時間ｔｔｈにまだ到達していない場合、ステップＳ２０まで戻り、第３放射線検出器２６Ｃからの検出信号の受信有無を判定する。ステップＳ２４にて終了時間ｔｔｈに到達した場合は、第２カウンタ６４は終了時間ｔｔｈまでの間に積算したカウント、つまり計数率Ｃｓを算出部７０に送信する。算出部７０では、計数率Ｃｓを数式（５）に代入する（Ｓ２６）。その後ステップＳ１８に進む。
【００８６】
算出部７０は、計数率Ｃｃが代入された数式（１１）と計数率Ｃｓが代入された数式（５）とを連立させて、燃料希釈率Ｄｆと気泡混入率Ｍａを求める（Ｓ１８）。求められた燃料希釈率Ｄｆ及び気泡混入率Ｍａは演算器３０の出力部５６等により表示される。燃料希釈率Ｄｆと気泡混入率Ｍａの算出後、再び図６に示すフローの初期状態まで戻る。以下順次、燃料希釈率Ｄｆと気泡混入率Ｍａの算出が継続される。
【００８７】
＜実施例＞
図７には、単独ガンマ線計測に関する数式（５）のグラフが例示されている。当該グラフの作成に当たり、計算条件を以下のように設定した。放射性同位元素２８として、３．７ＭＢｑの５４Ｍｎを用いた。コリメータ３２Ｃのウィンドウは、１×４ｃｍとした。線源（放射性同位元素２８）と第３放射線検出器２６Ｃとの距離は３５ｃｍとした。また視野内オイル長Ｅｌ１は２５ｃｍとし、流体の初期密度は潤滑油２０について０．８７ｇ／ｃｍ３とし、燃料について０．７８ｇ／ｃｍ３とした。熱膨張率について、潤滑油２０は１．０４９２とし、燃料は１．０８１とした。潤滑油２０及び燃料の質量減弱係数はポリエチレンの８００ｋｅＶの値である０．０８０８ｃｍ２／ｇで代用した。また、構造体による遮蔽効果を０．９とし、第３放射線検出器２６Ｃのピーク検出効率を０．５とした。
【００８８】
図７上段には、横軸を燃料希釈率、縦軸を計数率Ｃｓとしたグラフが示されている。グラフには、気泡混入率（気泡率）を種々変更させた特性線が複数示されている。気泡混入率を０としたときの近似式としては、ｙ＝１７．７１５ｘ＋８１．００９との関数で表すことができる。
【００８９】
図７下段には、横軸を気泡混入率（気泡率）、縦軸を計数率としたグラフが示されている。グラフには、燃料希釈率を種々変更させた特性線が複数示されている。燃料希釈率を０としたときの近似式としては、ｙ＝１４７．６９ｘ＋８０．８１６との関数で表すことができる。
【００９０】
一般的に、ガンマ線の遮蔽効果は、遮蔽物の密度に比例する。潤滑油２０と比較して、燃料や気泡は密度が低いことから、燃料希釈率や気泡混入率が増加すると、オイル長（第３放射線検出器２６Ｃの視野）当たりの流体密度が相対的に低下して、これに伴って流体遮蔽効果が相対的に弱くなる。その結果、第３放射線検出器２６Ｃの計数率は増加すると考えられる。図７の上段及び下段のグラフは、この定性的な特性に沿っていることが理解される。
【００９１】
図８には、消滅ガンマ線同時計測に関する数式（１１）のグラフが例示されている。当該グラフの作成に当たり、計算条件を以下のように設定した。すなわち、陽電子放出核種２４として、１００ＭＢｑの２２Ｎａを用いた。コリメータ３２Ａ，３２Ｂのウィンドウは、１×２ｃｍとした。第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂ間の距離は１５ｃｍとした。また視野内オイル長Ｅｌ２は５ｃｍとし、潤滑油２０及び燃料の質量減弱係数はポリエチレンの５００ｋｅＶの値である０．０９９４７ｃｍ２／ｇで代用した。また、構造体による遮蔽効果を０．８とし、第１及び第２放射線検出器２６Ａ，２６Ｂのピーク検出効率を０．６とし、陽電子放出率を０．９とした。
【００９２】
図８上段には、横軸を燃料希釈率、縦軸を計数率Ｃｃとしたグラフが示されている。グラフには、気泡混入率（気泡率）を種々変更させた特性線が複数示されている。気泡混入率を０としたときの近似式としては、ｙ＝−２０１．１１＋２０５．６６との関数で表すことができる。
【００９３】
図８下段には、横軸を気泡混入率（気泡率）、縦軸を計数率としたグラフが示されている。グラフには、燃料希釈率を種々変更させた特性線が複数示されている。燃料希釈率を０としたときの近似式としては、ｙ＝−１２７．７ｘ＋２０５．７７との関数で表すことができる。
【００９４】
一般的に、燃料希釈率や気泡混入率が増加すると、潤滑油２０、燃料、気泡の混合流体中の潤滑油２０及びこれに含まれる陽電子放出核種２４の密度は相対的に減少して、同時計数率Ｃｃは低下すると考えられる。図８の上段及び下段のグラフは、この定性的な特性に沿っていることが理解される。
【００９５】
図７下段の近似式と図８下段の近似式を連立させると、燃料希釈率Ｄｆ及び気泡混入率Ｍａは下記数式（１２）のように求められる。
【００９６】
【数１２】
2018059435.tif 000014
【００９７】
上記数式（１２）に単独ガンマ線計数率Ｃｓ及び消滅ガンマ線同時計数率Ｃｃを代入することで、これらの計数率に対応する燃料希釈率及び気泡混入率を得ることができる。
【００９８】
なお、単独ガンマ線計測の計数率の統計誤差は、例えば１０分測定２σ（９５％信頼区間）で８０．９±０．７３ｃｐｓ（count per second）程度となる。また、消滅ガンマ線同時計測の計数率の統計誤差は、陽電子放出核種２４として１００ＭＢｑの２２Ｎａを用いた場合に２０５．７±１．１７ｃｐｓ程度となる。このことから、燃料希釈誤差及び気泡混入率誤差は下記数式（１３）のように表すことができる。
【００９９】
【数１３】
2018059435.tif 000015
【０１００】
上記数式（１３）より、燃料希釈率誤差は±０．７２％、気泡混入率誤差は±０．５４％となることが理解される。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  潤滑油監視装置、１２  内燃機関、２０  潤滑油、２２  オイルパン、２４  陽電子放出核種、２６Ａ  第１放射線検出器、２６Ｂ  第２放射線検出器、２６Ｃ  第３放射線検出器、２８  放射性同位元素、３０  演算器、３２Ａ〜３２Ｃ  コリメータ、６０  同時判定部、６２  第１カウンタ、６４  第２カウンタ、６６  第１タイマー、６８  第２タイマー、７０  算出部。
【図１】
2018059435.tif 000016
【図２】
2018059435.tif 000017
【図３】
2018059435.tif 000018
【図４】
2018059435.tif 000019
【図５】
2018059435.tif 000020
【図６】
2018059435.tif 000021
【図７】
2018059435.tif 000022
【図８】
2018059435.tif 000023