液量測定装置及び液量測定方法
【課題】試験液体の充填及び気泡の注入を短期間で繰り返すことなく、被測定体から流出する液量を測定可能な液量測定装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る液量測定装置（１０）は、一端が被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、測定通路（１００）の他端に接続され、液体の飽和蒸気で満たされた密封容器（２０）と、被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。測定通路（１００）内の液体には、測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入される。そして、解析装置（６０）は、気泡（１１０）の移動量を算出し、その移動量に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する。
【解決手段】本発明に係る液量測定装置（１０）は、一端が被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、測定通路（１００）の他端に接続され、液体の飽和蒸気で満たされた密封容器（２０）と、被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。測定通路（１００）内の液体には、測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入される。そして、解析装置（６０）は、気泡（１１０）の移動量を算出し、その移動量に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体から流出する液量を測定する液量測定装置及び液量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置のインジェクタなどの液漏れを検査するために、被測定体から流出する液量を測定する測定装置が知られている。例えば、特許文献１にそのような液量測定装置が開示されている。その液量測定装置は、インジェクタのような被測定体が一端に接続され、試験液体で充填された測定通路を有する。試験液体中には、気泡が注入されており、その気泡は、測定通路内の試験液体の液量変化に応じて測定通路内を移動するように構成されている。そして、液量測定装置は、その気泡をカメラで撮影した画像に基づいて、気泡の位置変化量を求めることにより、被測定体から流出する液量を測定する。さらに、液量測定装置は、測定通路内にダイアフラムを設けることによって、液量変化による気泡の最大移動量を制限して、気泡が測定可能範囲から外れることを防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の液量測定装置では、長期間にわたって使用している間に、測定通路の開放端から試験液体が蒸発することによって気泡の位置が徐々にダイアフラム側へ変動する。そのため、気泡が測定可能範囲内に留まるよう、比較的短期間で繰り返し試験液体の充填及び気泡の注入を行わなければならなかった。
また、測定中に、液量測定装置に振動が加えられたり、温度変化などの環境変動が生じると、気泡の位置が変動してしまい、測定精度が低下する要因となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、試験液体の充填及び気泡の注入を短期間で繰り返すことなく、被測定体から流出する液量を測定可能な液量測定装置を提供することを目的とする。
また本発明は、振動が加えられた場合などでも、被測定体から流出する液量を正確に測定可能な液量測定装置及び液量測定方法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】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の形態によれば、被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置が提供される。係る液量測定装置は、一端が被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、測定通路（１００）の他端に接続され、液体の飽和蒸気で満たされた密封容器（２０）と、被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。測定通路（１００）内の液体には気泡（１１０）が注入される。その気泡（１００）は、測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する。そして、解析装置（６０）は、気泡（１１０）の移動量を算出し、その移動量に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する。
測定通路を、その測定通路を満たす液体の飽和蒸気で満たされた密閉容器に接続したことにより、測定通路内の液体が蒸発することを防止できる。したがって、係る液量測定装置は、測定通路内の液体の蒸発に伴う気泡の移動を防止して、測定通路内への液体及び気泡の再注入を長期間行わなくても、被測定体から流出する液量を測定することができる。
【０００７】
また、本発明の請求項５に記載の形態によれば、被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置が提供される。係る液量測定装置は、一端が被測定体（１）と接続された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４，１６）と、測定通路（１００）内に配置され、その測定通路（１００）を、被測定体（１）が接続され、試験液体で充填された被測定体側通路（１０２）と、観測通路（１０４、１０６）とに仕切り、被測定体側通路（１０２）内の液量変化に応じて形状が変化するダイアフラム（３０）と、観測通路（１０４、１０６）に充填され、測定環境下で蒸発しない高沸点液体（１２０）と、被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。高沸点液体（１２０）には、ダイアフラム（３０）の形状変化に応じて観測通路（１０４、１０６）内を移動する気泡（１１０）が注入される。そして解析装置（６０）は、気泡（１１０）の移動量を算出し、その移動量に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する。
測定通路をダイアフラムで被測定体側通路と観測通路に分離し、観測通路を測定環境下で蒸発しない高沸点液体で満たしたことにより、観測通路内の液体が蒸発することを防止できる。したがって、係る液量測定装置は、観測通路内の液体の蒸発に伴う気泡の移動を防止して、観測通路内への液体及び気泡の再注入を長期間行わなくても、被測定体から流出する液量を測定することができる。
【０００８】
また請求項６に記載のように、高沸点液体（１２０）は、その化学的安定性の高さ、温度による粘性変化の低さなどから、使用が容易なシリコンオイルであることが好ましい。
【０００９】
また請求項２及び７に記載のように、本発明に係る液量測定装置は、気泡を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）をさらに有し、解析装置（６０）は、各測定画像について気泡（１１０）の位置を求め、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置に基づいて気泡（１１０）の移動量を算出することが好ましい。
【００１０】
さらに請求項３及び８に記載のように、解析装置（６０）は、少なくとも３枚の測定画像について気泡（１１０）の位置を求め、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置から、経過時間と気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの気泡（１１０）の移動量を算出することが好ましい。係る構成により、測定中に加えられた振動などによって気泡の位置が変動する場合でも、その位置変動による誤差を最小化するように気泡の位置を評価して、気泡の単位時間当たりの移動量を求めるので、正確に被測定体から流出する液量を測定することができる。
【００１１】
さらに請求項４及び９に記載のように、解析装置（６０）は、測定画像に写った気泡（１１０）の界面形状を求め、その界面形状を正常な気泡の界面形状と比較することにより、測定画像に写った気泡（１１０）が正常か否か判定することが好ましい。気泡と液体との界面は、通常球面となる。一方、異物などが測定通路内に混入して気泡と重なると、その界面形状は、異物の外形に依存して変形する。したがって、係る構成により、液量測定装置は、気泡と重なった異物を検出することができ、不正確な測定を行うことを防止できる。また測定通路の表面への異物付着、曇りなどで界面の一部が隠れてしまう場合も同様に検出することができ、不正確な測定を行うことを防止できる。
【００１２】
また、本発明の請求項１０に記載の形態によれば、被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置が提供される。係る液量測定装置は、一端が被測定体と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、測定通路（１００）を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）と、複数の測定画像に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。測定通路（１００）内の液体には、測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入される。そして解析装置（６０）は、少なくとも３枚の測定画像について気泡（１１０）の位置を求め、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置から、経過時間と気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの気泡（１００）の移動量を算出し、その単位時間当たりの移動量に基づいて被測定体（１）から所定期間に流出した液量を測定する。係る構成により、測定中に加えられた振動などによって気泡の位置が変動する場合でも、その位置変動による誤差を最小化するように気泡の位置を評価して、気泡の単位時間当たりの移動量を求めるので、正確に被測定体から流出する液量を測定することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項１１に記載の形態によれば、被測定体から流出する液量を測定する液量測定方法が提供される。係る液量測定方法は、一端が被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）内に注入され、その測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）を撮影した測定画像を取得するステップと、少なくとも３枚の測定画像について気泡（１１０）の位置を算出するステップと、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置から、経過時間と気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの気泡（１１０）の移動量を算出するステップとを有する。
【００１４】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る液量測定装置について詳細に説明する。係る液量測定装置は、被測定体から、所定期間内に流出する液量を測定する。被測定体は、例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン用のインジェクタであり、液量測定装置は、インジェクタの閉弁時におけるシート部からの漏れ量を測定する。
【００１６】
図１に、本発明の一実施形態に係る液量測定装置１０を示す。液量測定装置１０は、通路部材１２、１４、１６、密閉容器２０、ダイヤフラム３０、液体供給装置４０、カメラ５０、および解析装置６０を有する。
【００１７】
通路部材１２、１４、１６は、測定通路１００を形成している。測定通路１００は、通路部材１２に形成された測定通路１０２と、通路部材１４により形成された測定通路１０４と、通路部材１６により形成された測定通路１０６とを有している。測定通路１０２は、インジェクタ１から漏れる液量を測定するために、試験液体１４０で満たされている。そして、測定通路１０２の一端に設けられた連結部１３０には、インジェクタ１が取り付けられる。さらに、通路部材１２は、その連結部１３０の周囲に、試験液体１４０を貯留するためのタンク１３２を有しており、タンク１３２も試験液体１４０で満たされている。そして、連結部１３０は、タンク１３２に貯留された試験液体１４０中に油没されており、連結部１３０から測定通路１００内に空気が流入することを防止している。
【００１８】
一方、測定通路１０４及び測定通路１０６は、一体となって、後述する気泡１１０の位置を観測するための観測通路を形成している。また測定通路１０４及び測定通路１０６は、測定環境下では蒸発しないような高い沸点温度を有する液体１２０で満たされている。そのような高沸点液体として、例えば、シリコンオイルを使用することができる。また測定通路１０６の一端は、密閉容器２０に接続されている。密閉容器２０は、高沸点液体１２０及びその飽和蒸気１２２で満たされており、測定通路１０４及び１０６から高沸点液体１２０が蒸発することを防止している。
【００１９】
また、測定通路１０４及び１０６に充填された高沸点液体１２０には、空気で形成された気泡１１０が注入されている。さらに、測定通路１０６を形成する通路部材１６は、通路部材１６の外から気泡１１０を観察できるように、光透過性材質（例えば、ガラス、透明プラスチック）で形成されている。また測定通路１０６の断面形状は円形である。測定通路１０６の通路径は、気泡１１０が測定通路１０４側の高沸点液体１２０と密閉容器２０側の高沸点液体１２０を遮断するよう、例えば１ｍｍ以下に設定することが好ましい。さらに、測定通路１０６の通路径が小さいほど、インジェクタ１から流出した液量に対する気泡１１０の移動量が大きくなるので、正確に液量を検出できる。測定通路１０６の通路径の最小値は、気泡１１０が測定通路１０６を移動可能な通路径の最小値で決定される。数ミクロンの通路径であっても気泡１１０は測定通路１０６を移動可能である。
【００２０】
ダイヤフラム３０は、金属製の薄膜で形成されており、通路部材１２と通路部材１４との間に挟持されている。そしてダイヤフラム３０は、測定通路１００を、燃料噴射弁１側の測定通路１０２と、気泡１１０側の測定通路１０４及び１０６とに仕切っている。ダイヤフラム３０と通路部材１２、１４との間はＯリング４６によりシールされ、測定通路１０４内の液体が測定通路１０２内へ漏れないようになっている。このため、測定通路１０２側と、測定通路１０４、１０６側とに異なる液体を充填することが可能となっている。ダイアフラム３０は、測定通路１０２に流入する試験液体１４０の液量に応じて変形する。具体的には、ダイアフラム３０は、測定通路１０２側に充填された試験液体１４０から受ける圧力と、測定通路１０４側に充填された高沸点液体１２０の圧力から受ける圧力が平衡している場合、略平面状となり、通路部材１２によって係止される（すなわち、ダイアフラム３０は基準位置に位置する）。そして、インジェクタ１から測定通路１０２に流入する試験液体１４０の液量が増加するにつれて、ダイアフラム３０は測定通路１０４側へ湾曲して、試験液体１４０の増加量に相当する体積だけ測定通路１０４内の体積を減少させる。この体積の減少に伴い、測定通路１０４内の高沸点液体１２０が測定通路１０６側へ移動するので、測定通路１０６内に注入された気泡１１０も密閉容器２０側へ移動する。また通路部材１４には、測定通路１０４の端部において凹曲面を形成する凹部が形成されており、この凹部により液室が形成されている。ダイヤフラム３０は通路部材１２の端面および凹部により係止され、変位量を規制される。また、ダイヤフラム３０は、インジェクタ１の連結部３０の液面位置よりも高い位置に設置されている。これは、インジェクタ１から試験液体１４０が漏れない場合に、ダイヤフラム３０が基準位置に位置させるためである。
【００２１】
また、インジェクタ１を取り付けた状態で試験液体１４０及び高沸点液体１２０が漏れないように、各部材の接続箇所はシールされている。
【００２２】
液体供給装置４０は、測定期間中、インジェクタ１に対して、試験液体１４０を一定の圧力で加圧して供給する。液体供給装置４０として、液体に圧力を加えて供給する公知の装置を含む、様々な装置を使用することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２３】
カメラ５０は、ＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳセンサなどの２次元検出器と、その２次元検出器上に物体の像を結像させる光学系を有し、所定の時間間隔（例えば、100msec間隔）で測定通路１０６中の気泡１１０を撮影する。そしてカメラ５０は、気泡１１０が写った測定画像を取得する。得られた測定画像は、逐次解析装置６０へ送信される。また測定画像が気泡１１０と高沸点液体１２０との界面の形状を識別可能な解像度を有するよう、例えば測定通路１０６の内径が測定画像上で約１００画素の幅を有するように、カメラ５０は構成される。
【００２４】
解析装置６０は、例えば、演算装置と記憶装置とを有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と、ディスプレイ及びキーボードなどの周辺機器と、ＰＣ上で動作するコンピュータプログラムなどで構成される。そして解析装置６０は、カメラ５０から受信した各測定画像における気泡１１０の位置を検出し、検出した気泡１１０の位置から気泡１１０の単位時間当たりの移動量を求めて、インジェクタ１から流出した液量を測定する。また、解析装置６０を、液体供給装置４０を制御するコントローラとして用いてもよい。
【００２５】
図２は、解析装置６０による、インジェクタ１から流出した液量を測定するフローチャートを示す。
まず、解析装置６０は、カメラ５０から受信した各測定画像から、気泡１１０を検出する（ステップＳ１０１）。測定画像上では、気泡１１０に相当する領域と高沸点液体１２０に相当する領域では輝度が異なる。そこで解析装置６０は、例えば、測定画像上で、測定通路１０６に相当する領域を所定の閾値で２値化して、高輝度領域を抽出することにより、気泡１１０に相当する領域を検出することができる。所定の閾値は、例えば、測定通路１０６に相当する領域に含まれる画素の平均輝度値とすることができる。なお、測定画像の２値化によって求めた２値化画像では、気泡１１０に相当する領域に含まれる画素は１の値を有し、それ以外の画素は０の値を有する。
【００２６】
次に、解析装置６０は、気泡１１０に相当する領域の平均輝度値Bavを算出し、所定の輝度範囲に含まれるか否か判定する（ステップＳ１０２）。所定の輝度範囲は、気泡１１０が異物を含まず正常に形成されている場合に取得された測定画像上の気泡１１０に相当する領域の平均輝度を略中心として、一定の輝度幅を持った範囲として予め設定される。その範囲は、気泡１１０が正常であると考えられる範囲として、実験的または経験的に定められる。ステップＳ１０２において、その平均輝度値Bavが所定の輝度範囲から外れている場合、気泡１１０そのものが存在しないか、異物を含む可能性が高いため、解析装置６０は、測定を中止する。また解析装置６０は、測定が中止されたこと及び測定中止の推定原因などを表す警告メッセージを、ディスプレイなどを通じて表示する。
【００２７】
一方、ステップＳ１０２において、平均輝度値Bavが所定の輝度範囲に含まれる場合、解析装置６０は、各測定画像上における、気泡１１０と高沸点液体１２０の界面形状を気泡１１０が正常な場合の界面形状と比較して、気泡１１０が正常か否か判定する（ステップＳ１０３）。図３（ａ）及び（ｂ）を用いてこの様子を説明する。気泡１１０が正常な場合、図３（ａ）に示すように、気泡１１０と高沸点液体１２０の界面１１２は、球面状に形成されるため、測定画像上で界面１１２の形状は略円弧となる。一方、図３（ｂ）に示すように、気泡１１０の近傍に異物３０１が存在すると、界面１１２は異物３０１と気泡１１０の境界に沿って形成されるため、測定画像上で界面１１２の形状は異物３０１の外形に依存した形状となる。
【００２８】
そこで、解析装置６０は、例えばテンプレートマッチングにより、測定画像上の気泡１１０が正常な気泡か否か判定することができる。この場合、正常な気泡１１０の形状を表すテンプレートが予め準備され、解析装置６０の記憶部に保存しておく。そのテンプレートは、例えば気泡１１０に相当する領域に含まれる画素は１の値を有し、それ以外の画素は０の値を有する２値画像である。そして解析装置６０は、上記の測定画像の２値化画像と、テンプレートとのパターンマッチングを行って一致度を算出する。その一致度は、例えば、２値化画像とテンプレートの対応する画素の値が一致する画素の数が、テンプレートの総画素数に占める割合として求められ、気泡１１０に相当する領域とテンプレートが完全に一致する場合１となる。そして、一致度が所定の閾値（例えば、0.9）未満となった場合、解析装置６０は、測定を中止する。
同様に、解析装置６０は、測定通路１０６の表面に異物が付着したり、曇ることによって、気泡１１０の界面の一部または全部が隠れる場合も、上記の方法によって測定画像上の気泡が正常でないと判定し、測定を中止する。
【００２９】
また、解析装置６０は、別の方法により、測定画像上の気泡１１０が正常な気泡か否か判定してもよい。例えば、解析装置６０は、近傍画素間の差分演算によって、界面１１２上に存在する境界画素を複数検出し、正常な気泡１１０から求めた所定の円弧上に存在する境界画素の合計数を求める。そして解析装置６０は、その合計数が所定の閾値未満の場合、測定画像上の気泡１１０が正常でないと判定することができる。
【００３０】
一方、ステップ１０３において、一致度が所定の閾値以上となった場合、解析装置６０は、界面１１２の位置を算出する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、気泡１１０のダイアフラム３０側の界面１１２の位置が、気泡１１０の位置を表す値として算出される。そこで解析装置６０は、上記の２値化画像において、測定通路１０６と略平行な方向に沿った各ライン上で、ダイアフラム３０側から密閉容器２０側へ画素値を順に調べ、画素値が０から１に変わる画素を、界面１１２に位置する境界画素として求める。
【００３１】
図４に示すように、測定画像上で測定通路１０６が水平方向に延びるように写っており、左側にダイアフラム３０が存在する場合を例として説明する。解析装置６０は、測定通路１０６に相当する領域に含まれる各ライン４０１〜４０５上で、左側から順に２値化画像の画素値を調べる。そして、解析装置６０は、最初に画素値が１となった画素４１１〜４１５をそれぞれ界面１１２に位置する境界画素とする。境界画素が求まると、解析装置６０は、境界画素の位置を平均し、界面１１２の位置とする。例えば、図４の場合、解析装置６０は、各境界画素４１１〜４１５の水平座標を平均し、界面１１２の位置とする。
なお、解析装置６０は、測定画像を直接測定通路１０６に沿った方向に差分演算を行って、界面１１２上の境界画素を求めてもよい。また、解析装置６０は、界面１１２の位置を、境界画素の位置の平均値とする代わりに、最もダイアフラム３０に近い画素の位置若しくは最もダイアフラム３０から遠い画素の位置を、界面１１２の位置として算出してもよい。
【００３２】
解析装置６０は、複数の測定画像について求めた界面１１２の位置から、単位時間（例えば、１秒）当たりの気泡１１０の移動量を算出する（ステップＳ１０５）。上記のように、液体供給装置４０は、測定期間中、一定の圧力で試験液体１４０を加圧するため、インジェクタ１が液漏れを生じる場合、インジェクタ１から単位時間当たりに流出する液量は一定である。したがって、気泡１１０は、一定の速度で密閉容器２０の方へ移動する。 しかし、測定中に液量測定装置１０に振動が加えられたり、温度変化などの環境変化が生じる場合、気泡１１０の位置が変動して、測定誤差を生じる要因となる。また、測定中に気泡１１０の形状が変化することもある。このような場合も、気泡１１０の位置がずれて観測されるので、測定誤差を生じる要因となる。
【００３３】
そこで解析装置６０は、複数の測定画像について求めた界面１１２の位置と、各測定画像の取得時間との関係を、例えば最小二乗法を用いて直線近似することにより、単位時間当たりの気泡１１０の移動量（すなわち、気泡１１０の移動量を時間の１次関数として表したときの傾き）を算出する。そのため、振動などによって、気泡１１０の位置が変動しても、液量測定装置１０は、その位置変動による誤差を最小化するように気泡の位置を評価して、気泡の単位時間当たりの移動量を正確に求めることができる。
本実施形態では、上記のように、測定画像は一定の時間間隔で取得され、古いものから順に解析装置６０へ送られているので、解析装置６０は、最初に受信した測定画像を基準として、他の測定画像の取得時間を決定できる。
【００３４】
最後に、解析装置６０は、気泡１１０の単位時間当たりの移動量に、測定通路１０６の断面積と、所定の測定期間（例えば、１分間）とを乗じて、インジェクタ１から流出した試験液体１４０の液量を算出する（ステップＳ１０６）。そして解析装置６０は、算出した液量をディスプレイ等に表示させる。また、解析装置６０は、算出した液量が規定以上であった場合、インジェクタ１を不良品と判定し、その液量が規定未満であった場合、インジェクタ１を良品と判定するようにしてもよい。
【００３５】
次に、図５に示すフローチャートを参照しつつ、インジェクタ１の漏れ量を測定する手順について説明する。
（１）まず、測定通路１０２の連結部１３０に何も接続せず、連結部１３０にかかる圧力を大気圧として、気泡１１０を測定開始時の基準位置へ移動させる（ステップＳ２０１）。このとき、ダイアフラム３０は、上記のように、通路部材１２で係止される。
（２）次に、被検査体であるインジェクタ１を、その弁が閉じた状態で、連結部１３０に接続し、液量検査装置１０に設置する（ステップＳ２０２）。
（３）インジェクタ１の設置を終えると、液体供給装置４０により、インジェクタ１に対して試験液体１４０の供給を開始する（ステップＳ２０３）。液体供給装置４０は、試験液体１４０の供給中、一定の圧力で試験液体１４０を加圧する。
【００３６】
（４）インジェクタ１が液漏れを生じる場合、インジェクタ１から流出する試験液体１４０によって、ダイアフラム３０が変形する（ステップＳ２０４）。すなわち、インジェクタ１から測定通路１０２に流入する試験液体１４０の液量が増加するにつれて、ダイアフラム３０は測定通路１０４側へ湾曲して、試験液体１４０の増加量に相当する体積だけ測定通路１０４内の体積を減少させる。
（５）ダイアフラム３０の変形に伴い、測定通路１０４内の高沸点液体１２０が測定通路１０６側へ移動するので、測定通路１０６内に注入された気泡１１０も密閉容器２０側へ移動する。（ステップＳ２０５）。
（６）試験液体１４０の供給開始とともに、カメラ５０は気泡１１０を撮影した測定画像の取得を開始する。そしてカメラ５０は、所定の時間間隔（例えば、100msec間隔）で測定画像を取得し、解析装置６０へ送る。解析装置６０は、それら複数の測定画像に基づいて、気泡１１０の単位時間当たりの移動量を算出する。さらに解析装置６０は、その移動量に基づいて、インジェクタ１について、所定時間当たりの液漏れ量を算出する（ステップＳ２０６）。また液漏れ量、良否判定結果などをディスプレイ等に表示する。なお、気泡１１０の単位時間当たりの移動量及びインジェクタ１の液漏れ量の算出の詳細については、上述したとおりである。
【００３７】
（７）１回の検査当たりの測定時間が経過すると、液体供給装置４０からインジェクタ１への試験液体１４０の供給を停止する（ステップ２０７）。
（８）インジェクタ１を通路部材１２の連結部３０から取り外す（ステップ２０８）。これにより、測定通路１０２に印加される圧力は大気圧に戻るので、ダイヤフラム３０は基準位置に戻り、通路部材１２の端面に係止される（ステップ２０９）。ダイヤフラム３０が基準位置に戻ると、気泡１１０も通路部材１６内の測定通路１０６で基準位置に戻る（ステップ２１０）。
以後、別のインジェクタを検査する度に、上記の（ステップＳ２０１）〜（Ｓ２１０）の手順を繰り返す。
【００３８】
以上説明してきたように、本発明の一実施形態に係る液量測定装置１０は、気泡１１０が注入された測定通路１０６の開放端を密閉容器２０に接続し、その密閉容器２０内を測定通路１０４及び１０６に充填された液体の飽和蒸気で満たす。さらに、測定通路１００をダイアフラム３０で仕切り、測定通路１０４及び１０６を満たす液体に、測定環境下では蒸発し難い高沸点液体１２０を使用した。係る構成により、液量測定装置１０は、測定通路１０４及び１０６を満たす液体の蒸発による気泡１１０の移動を抑制できる。従って、測定通路１０４及び１０６への液体及び気泡の再注入といったメンテナンス作業を長期間行わなくても、液量測定装置１０を使用することができる。
【００３９】
また液量測定装置１０は、気泡１１０を撮影した測定画像を解析して界面の形状を調べることにより、測定通路１０６内への異物の混入など、測定精度の劣化要因を発見して警告することができるので、誤った検査結果を出力する可能性を低減できる。
さらに液量測定装置１０は、気泡の移動量と時間との関係を、複数の測定画像に基づいて線形近似することにより、単位時間当たりの気泡の移動量を正確に算出することができる。そのため、インジェクタ１から流出した液体の液量を、正確に測定することができる。
【００４０】
なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明は、インジェクタの液漏れ量の測定に限らず、他の流体流量を制御する流量制御弁の漏れ量の測定に適用することもできる。また、液漏れ量の測定に限らず、被測定体から流出する微量の液量を測定する場合に本発明を適用することも可能である。
さらに、上記の実施形態において、密閉容器２０の内部を、試験液体１４０の飽和蒸気で満たすことにより、測定通路１０２、測定通路１０４及び１０６を、同一の試験液体１４０で満たしてもよい。この場合には、ダイアフラム３０を省略してもよい。あるいは、測定通路１０４及び１０６を上記のような測定環境下で蒸発しない高沸点液体１２０で満たし、密閉容器２０を除去して、測定通路１０６の一端を大気中に開放してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、空気で気泡１１０を形成したが、測定通路１０４及び１０６を満たす液体に溶け難い、他の気体を用いて気泡１１０を形成してもよい。
さらに、測定通路１０２を途中で分岐して、大気中に開放する開放通路と、その開放通路を開閉するための開閉弁を設けてもよい。このような構成とすることで、ダイアフラム３０に掛かる圧力を調整して、測定開始時における測定通路１０６内の気泡１１０の位置を調整することができる。
このように、当業者は、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液量測定装置の概略構成図である。
【図２】解析装置による、インジェクタから流出した液量を測定するフローチャートである。
【図３】（ａ）は正常な場合の気泡の界面の形状を概略的に示す図であり、（ｂ）は気泡の近傍に異物が存在する場合の界面の形状を概略的に示す図である。
【図４】気泡の界面の位置決定の方法を概略的に示す図である。
【図５】インジェクタの液漏れ量を測定する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１ インジェクタ（被測定体）
１０ 液量測定装置
１２、１４、１６ 通路部材
１００、１０２、１０４、１０６ 測定通路
１１０ 気泡
１１２ 界面
１２０ 高沸点液体
１２２ 飽和蒸気
１３０ 連結部
１３２ タンク
１４０ 試験液体
２０ 密閉容器
３０ ダイアフラム
４０ 液体供給装置
５０ カメラ
６０ 解析装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体から流出する液量を測定する液量測定装置及び液量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射装置のインジェクタなどの液漏れを検査するために、被測定体から流出する液量を測定する測定装置が知られている。例えば、特許文献１にそのような液量測定装置が開示されている。その液量測定装置は、インジェクタのような被測定体が一端に接続され、試験液体で充填された測定通路を有する。試験液体中には、気泡が注入されており、その気泡は、測定通路内の試験液体の液量変化に応じて測定通路内を移動するように構成されている。そして、液量測定装置は、その気泡をカメラで撮影した画像に基づいて、気泡の位置変化量を求めることにより、被測定体から流出する液量を測定する。さらに、液量測定装置は、測定通路内にダイアフラムを設けることによって、液量変化による気泡の最大移動量を制限して、気泡が測定可能範囲から外れることを防止している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７２３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の液量測定装置では、長期間にわたって使用している間に、測定通路の開放端から試験液体が蒸発することによって気泡の位置が徐々にダイアフラム側へ変動する。そのため、気泡が測定可能範囲内に留まるよう、比較的短期間で繰り返し試験液体の充填及び気泡の注入を行わなければならなかった。
また、測定中に、液量測定装置に振動が加えられたり、温度変化などの環境変動が生じると、気泡の位置が変動してしまい、測定精度が低下する要因となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、試験液体の充填及び気泡の注入を短期間で繰り返すことなく、被測定体から流出する液量を測定可能な液量測定装置を提供することを目的とする。
また本発明は、振動が加えられた場合などでも、被測定体から流出する液量を正確に測定可能な液量測定装置及び液量測定方法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】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の形態によれば、被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置が提供される。係る液量測定装置は、一端が被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、測定通路（１００）の他端に接続され、液体の飽和蒸気で満たされた密封容器（２０）と、被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。測定通路（１００）内の液体には気泡（１１０）が注入される。その気泡（１００）は、測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する。そして、解析装置（６０）は、気泡（１１０）の移動量を算出し、その移動量に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する。
測定通路を、その測定通路を満たす液体の飽和蒸気で満たされた密閉容器に接続したことにより、測定通路内の液体が蒸発することを防止できる。したがって、係る液量測定装置は、測定通路内の液体の蒸発に伴う気泡の移動を防止して、測定通路内への液体及び気泡の再注入を長期間行わなくても、被測定体から流出する液量を測定することができる。
【０００７】
また、本発明の請求項５に記載の形態によれば、被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置が提供される。係る液量測定装置は、一端が被測定体（１）と接続された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４，１６）と、測定通路（１００）内に配置され、その測定通路（１００）を、被測定体（１）が接続され、試験液体で充填された被測定体側通路（１０２）と、観測通路（１０４、１０６）とに仕切り、被測定体側通路（１０２）内の液量変化に応じて形状が変化するダイアフラム（３０）と、観測通路（１０４、１０６）に充填され、測定環境下で蒸発しない高沸点液体（１２０）と、被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。高沸点液体（１２０）には、ダイアフラム（３０）の形状変化に応じて観測通路（１０４、１０６）内を移動する気泡（１１０）が注入される。そして解析装置（６０）は、気泡（１１０）の移動量を算出し、その移動量に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する。
測定通路をダイアフラムで被測定体側通路と観測通路に分離し、観測通路を測定環境下で蒸発しない高沸点液体で満たしたことにより、観測通路内の液体が蒸発することを防止できる。したがって、係る液量測定装置は、観測通路内の液体の蒸発に伴う気泡の移動を防止して、観測通路内への液体及び気泡の再注入を長期間行わなくても、被測定体から流出する液量を測定することができる。
【０００８】
また請求項６に記載のように、高沸点液体（１２０）は、その化学的安定性の高さ、温度による粘性変化の低さなどから、使用が容易なシリコンオイルであることが好ましい。
【０００９】
また請求項２及び７に記載のように、本発明に係る液量測定装置は、気泡を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）をさらに有し、解析装置（６０）は、各測定画像について気泡（１１０）の位置を求め、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置に基づいて気泡（１１０）の移動量を算出することが好ましい。
【００１０】
さらに請求項３及び８に記載のように、解析装置（６０）は、少なくとも３枚の測定画像について気泡（１１０）の位置を求め、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置から、経過時間と気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの気泡（１１０）の移動量を算出することが好ましい。係る構成により、測定中に加えられた振動などによって気泡の位置が変動する場合でも、その位置変動による誤差を最小化するように気泡の位置を評価して、気泡の単位時間当たりの移動量を求めるので、正確に被測定体から流出する液量を測定することができる。
【００１１】
さらに請求項４及び９に記載のように、解析装置（６０）は、測定画像に写った気泡（１１０）の界面形状を求め、その界面形状を正常な気泡の界面形状と比較することにより、測定画像に写った気泡（１１０）が正常か否か判定することが好ましい。気泡と液体との界面は、通常球面となる。一方、異物などが測定通路内に混入して気泡と重なると、その界面形状は、異物の外形に依存して変形する。したがって、係る構成により、液量測定装置は、気泡と重なった異物を検出することができ、不正確な測定を行うことを防止できる。また測定通路の表面への異物付着、曇りなどで界面の一部が隠れてしまう場合も同様に検出することができ、不正確な測定を行うことを防止できる。
【００１２】
また、本発明の請求項１０に記載の形態によれば、被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置が提供される。係る液量測定装置は、一端が被測定体と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、測定通路（１００）を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）と、複数の測定画像に基づいて被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有する。測定通路（１００）内の液体には、測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入される。そして解析装置（６０）は、少なくとも３枚の測定画像について気泡（１１０）の位置を求め、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置から、経過時間と気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの気泡（１００）の移動量を算出し、その単位時間当たりの移動量に基づいて被測定体（１）から所定期間に流出した液量を測定する。係る構成により、測定中に加えられた振動などによって気泡の位置が変動する場合でも、その位置変動による誤差を最小化するように気泡の位置を評価して、気泡の単位時間当たりの移動量を求めるので、正確に被測定体から流出する液量を測定することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項１１に記載の形態によれば、被測定体から流出する液量を測定する液量測定方法が提供される。係る液量測定方法は、一端が被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）内に注入され、その測定通路（１００）内の液量変化に応じて測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）を撮影した測定画像を取得するステップと、少なくとも３枚の測定画像について気泡（１１０）の位置を算出するステップと、各測定画像について求めた気泡（１１０）の位置から、経過時間と気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの気泡（１１０）の移動量を算出するステップとを有する。
【００１４】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る液量測定装置について詳細に説明する。係る液量測定装置は、被測定体から、所定期間内に流出する液量を測定する。被測定体は、例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン用のインジェクタであり、液量測定装置は、インジェクタの閉弁時におけるシート部からの漏れ量を測定する。
【００１６】
図１に、本発明の一実施形態に係る液量測定装置１０を示す。液量測定装置１０は、通路部材１２、１４、１６、密閉容器２０、ダイヤフラム３０、液体供給装置４０、カメラ５０、および解析装置６０を有する。
【００１７】
通路部材１２、１４、１６は、測定通路１００を形成している。測定通路１００は、通路部材１２に形成された測定通路１０２と、通路部材１４により形成された測定通路１０４と、通路部材１６により形成された測定通路１０６とを有している。測定通路１０２は、インジェクタ１から漏れる液量を測定するために、試験液体１４０で満たされている。そして、測定通路１０２の一端に設けられた連結部１３０には、インジェクタ１が取り付けられる。さらに、通路部材１２は、その連結部１３０の周囲に、試験液体１４０を貯留するためのタンク１３２を有しており、タンク１３２も試験液体１４０で満たされている。そして、連結部１３０は、タンク１３２に貯留された試験液体１４０中に油没されており、連結部１３０から測定通路１００内に空気が流入することを防止している。
【００１８】
一方、測定通路１０４及び測定通路１０６は、一体となって、後述する気泡１１０の位置を観測するための観測通路を形成している。また測定通路１０４及び測定通路１０６は、測定環境下では蒸発しないような高い沸点温度を有する液体１２０で満たされている。そのような高沸点液体として、例えば、シリコンオイルを使用することができる。また測定通路１０６の一端は、密閉容器２０に接続されている。密閉容器２０は、高沸点液体１２０及びその飽和蒸気１２２で満たされており、測定通路１０４及び１０６から高沸点液体１２０が蒸発することを防止している。
【００１９】
また、測定通路１０４及び１０６に充填された高沸点液体１２０には、空気で形成された気泡１１０が注入されている。さらに、測定通路１０６を形成する通路部材１６は、通路部材１６の外から気泡１１０を観察できるように、光透過性材質（例えば、ガラス、透明プラスチック）で形成されている。また測定通路１０６の断面形状は円形である。測定通路１０６の通路径は、気泡１１０が測定通路１０４側の高沸点液体１２０と密閉容器２０側の高沸点液体１２０を遮断するよう、例えば１ｍｍ以下に設定することが好ましい。さらに、測定通路１０６の通路径が小さいほど、インジェクタ１から流出した液量に対する気泡１１０の移動量が大きくなるので、正確に液量を検出できる。測定通路１０６の通路径の最小値は、気泡１１０が測定通路１０６を移動可能な通路径の最小値で決定される。数ミクロンの通路径であっても気泡１１０は測定通路１０６を移動可能である。
【００２０】
ダイヤフラム３０は、金属製の薄膜で形成されており、通路部材１２と通路部材１４との間に挟持されている。そしてダイヤフラム３０は、測定通路１００を、燃料噴射弁１側の測定通路１０２と、気泡１１０側の測定通路１０４及び１０６とに仕切っている。ダイヤフラム３０と通路部材１２、１４との間はＯリング４６によりシールされ、測定通路１０４内の液体が測定通路１０２内へ漏れないようになっている。このため、測定通路１０２側と、測定通路１０４、１０６側とに異なる液体を充填することが可能となっている。ダイアフラム３０は、測定通路１０２に流入する試験液体１４０の液量に応じて変形する。具体的には、ダイアフラム３０は、測定通路１０２側に充填された試験液体１４０から受ける圧力と、測定通路１０４側に充填された高沸点液体１２０の圧力から受ける圧力が平衡している場合、略平面状となり、通路部材１２によって係止される（すなわち、ダイアフラム３０は基準位置に位置する）。そして、インジェクタ１から測定通路１０２に流入する試験液体１４０の液量が増加するにつれて、ダイアフラム３０は測定通路１０４側へ湾曲して、試験液体１４０の増加量に相当する体積だけ測定通路１０４内の体積を減少させる。この体積の減少に伴い、測定通路１０４内の高沸点液体１２０が測定通路１０６側へ移動するので、測定通路１０６内に注入された気泡１１０も密閉容器２０側へ移動する。また通路部材１４には、測定通路１０４の端部において凹曲面を形成する凹部が形成されており、この凹部により液室が形成されている。ダイヤフラム３０は通路部材１２の端面および凹部により係止され、変位量を規制される。また、ダイヤフラム３０は、インジェクタ１の連結部３０の液面位置よりも高い位置に設置されている。これは、インジェクタ１から試験液体１４０が漏れない場合に、ダイヤフラム３０が基準位置に位置させるためである。
【００２１】
また、インジェクタ１を取り付けた状態で試験液体１４０及び高沸点液体１２０が漏れないように、各部材の接続箇所はシールされている。
【００２２】
液体供給装置４０は、測定期間中、インジェクタ１に対して、試験液体１４０を一定の圧力で加圧して供給する。液体供給装置４０として、液体に圧力を加えて供給する公知の装置を含む、様々な装置を使用することができるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２３】
カメラ５０は、ＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳセンサなどの２次元検出器と、その２次元検出器上に物体の像を結像させる光学系を有し、所定の時間間隔（例えば、100msec間隔）で測定通路１０６中の気泡１１０を撮影する。そしてカメラ５０は、気泡１１０が写った測定画像を取得する。得られた測定画像は、逐次解析装置６０へ送信される。また測定画像が気泡１１０と高沸点液体１２０との界面の形状を識別可能な解像度を有するよう、例えば測定通路１０６の内径が測定画像上で約１００画素の幅を有するように、カメラ５０は構成される。
【００２４】
解析装置６０は、例えば、演算装置と記憶装置とを有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と、ディスプレイ及びキーボードなどの周辺機器と、ＰＣ上で動作するコンピュータプログラムなどで構成される。そして解析装置６０は、カメラ５０から受信した各測定画像における気泡１１０の位置を検出し、検出した気泡１１０の位置から気泡１１０の単位時間当たりの移動量を求めて、インジェクタ１から流出した液量を測定する。また、解析装置６０を、液体供給装置４０を制御するコントローラとして用いてもよい。
【００２５】
図２は、解析装置６０による、インジェクタ１から流出した液量を測定するフローチャートを示す。
まず、解析装置６０は、カメラ５０から受信した各測定画像から、気泡１１０を検出する（ステップＳ１０１）。測定画像上では、気泡１１０に相当する領域と高沸点液体１２０に相当する領域では輝度が異なる。そこで解析装置６０は、例えば、測定画像上で、測定通路１０６に相当する領域を所定の閾値で２値化して、高輝度領域を抽出することにより、気泡１１０に相当する領域を検出することができる。所定の閾値は、例えば、測定通路１０６に相当する領域に含まれる画素の平均輝度値とすることができる。なお、測定画像の２値化によって求めた２値化画像では、気泡１１０に相当する領域に含まれる画素は１の値を有し、それ以外の画素は０の値を有する。
【００２６】
次に、解析装置６０は、気泡１１０に相当する領域の平均輝度値Bavを算出し、所定の輝度範囲に含まれるか否か判定する（ステップＳ１０２）。所定の輝度範囲は、気泡１１０が異物を含まず正常に形成されている場合に取得された測定画像上の気泡１１０に相当する領域の平均輝度を略中心として、一定の輝度幅を持った範囲として予め設定される。その範囲は、気泡１１０が正常であると考えられる範囲として、実験的または経験的に定められる。ステップＳ１０２において、その平均輝度値Bavが所定の輝度範囲から外れている場合、気泡１１０そのものが存在しないか、異物を含む可能性が高いため、解析装置６０は、測定を中止する。また解析装置６０は、測定が中止されたこと及び測定中止の推定原因などを表す警告メッセージを、ディスプレイなどを通じて表示する。
【００２７】
一方、ステップＳ１０２において、平均輝度値Bavが所定の輝度範囲に含まれる場合、解析装置６０は、各測定画像上における、気泡１１０と高沸点液体１２０の界面形状を気泡１１０が正常な場合の界面形状と比較して、気泡１１０が正常か否か判定する（ステップＳ１０３）。図３（ａ）及び（ｂ）を用いてこの様子を説明する。気泡１１０が正常な場合、図３（ａ）に示すように、気泡１１０と高沸点液体１２０の界面１１２は、球面状に形成されるため、測定画像上で界面１１２の形状は略円弧となる。一方、図３（ｂ）に示すように、気泡１１０の近傍に異物３０１が存在すると、界面１１２は異物３０１と気泡１１０の境界に沿って形成されるため、測定画像上で界面１１２の形状は異物３０１の外形に依存した形状となる。
【００２８】
そこで、解析装置６０は、例えばテンプレートマッチングにより、測定画像上の気泡１１０が正常な気泡か否か判定することができる。この場合、正常な気泡１１０の形状を表すテンプレートが予め準備され、解析装置６０の記憶部に保存しておく。そのテンプレートは、例えば気泡１１０に相当する領域に含まれる画素は１の値を有し、それ以外の画素は０の値を有する２値画像である。そして解析装置６０は、上記の測定画像の２値化画像と、テンプレートとのパターンマッチングを行って一致度を算出する。その一致度は、例えば、２値化画像とテンプレートの対応する画素の値が一致する画素の数が、テンプレートの総画素数に占める割合として求められ、気泡１１０に相当する領域とテンプレートが完全に一致する場合１となる。そして、一致度が所定の閾値（例えば、0.9）未満となった場合、解析装置６０は、測定を中止する。
同様に、解析装置６０は、測定通路１０６の表面に異物が付着したり、曇ることによって、気泡１１０の界面の一部または全部が隠れる場合も、上記の方法によって測定画像上の気泡が正常でないと判定し、測定を中止する。
【００２９】
また、解析装置６０は、別の方法により、測定画像上の気泡１１０が正常な気泡か否か判定してもよい。例えば、解析装置６０は、近傍画素間の差分演算によって、界面１１２上に存在する境界画素を複数検出し、正常な気泡１１０から求めた所定の円弧上に存在する境界画素の合計数を求める。そして解析装置６０は、その合計数が所定の閾値未満の場合、測定画像上の気泡１１０が正常でないと判定することができる。
【００３０】
一方、ステップ１０３において、一致度が所定の閾値以上となった場合、解析装置６０は、界面１１２の位置を算出する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、気泡１１０のダイアフラム３０側の界面１１２の位置が、気泡１１０の位置を表す値として算出される。そこで解析装置６０は、上記の２値化画像において、測定通路１０６と略平行な方向に沿った各ライン上で、ダイアフラム３０側から密閉容器２０側へ画素値を順に調べ、画素値が０から１に変わる画素を、界面１１２に位置する境界画素として求める。
【００３１】
図４に示すように、測定画像上で測定通路１０６が水平方向に延びるように写っており、左側にダイアフラム３０が存在する場合を例として説明する。解析装置６０は、測定通路１０６に相当する領域に含まれる各ライン４０１〜４０５上で、左側から順に２値化画像の画素値を調べる。そして、解析装置６０は、最初に画素値が１となった画素４１１〜４１５をそれぞれ界面１１２に位置する境界画素とする。境界画素が求まると、解析装置６０は、境界画素の位置を平均し、界面１１２の位置とする。例えば、図４の場合、解析装置６０は、各境界画素４１１〜４１５の水平座標を平均し、界面１１２の位置とする。
なお、解析装置６０は、測定画像を直接測定通路１０６に沿った方向に差分演算を行って、界面１１２上の境界画素を求めてもよい。また、解析装置６０は、界面１１２の位置を、境界画素の位置の平均値とする代わりに、最もダイアフラム３０に近い画素の位置若しくは最もダイアフラム３０から遠い画素の位置を、界面１１２の位置として算出してもよい。
【００３２】
解析装置６０は、複数の測定画像について求めた界面１１２の位置から、単位時間（例えば、１秒）当たりの気泡１１０の移動量を算出する（ステップＳ１０５）。上記のように、液体供給装置４０は、測定期間中、一定の圧力で試験液体１４０を加圧するため、インジェクタ１が液漏れを生じる場合、インジェクタ１から単位時間当たりに流出する液量は一定である。したがって、気泡１１０は、一定の速度で密閉容器２０の方へ移動する。 しかし、測定中に液量測定装置１０に振動が加えられたり、温度変化などの環境変化が生じる場合、気泡１１０の位置が変動して、測定誤差を生じる要因となる。また、測定中に気泡１１０の形状が変化することもある。このような場合も、気泡１１０の位置がずれて観測されるので、測定誤差を生じる要因となる。
【００３３】
そこで解析装置６０は、複数の測定画像について求めた界面１１２の位置と、各測定画像の取得時間との関係を、例えば最小二乗法を用いて直線近似することにより、単位時間当たりの気泡１１０の移動量（すなわち、気泡１１０の移動量を時間の１次関数として表したときの傾き）を算出する。そのため、振動などによって、気泡１１０の位置が変動しても、液量測定装置１０は、その位置変動による誤差を最小化するように気泡の位置を評価して、気泡の単位時間当たりの移動量を正確に求めることができる。
本実施形態では、上記のように、測定画像は一定の時間間隔で取得され、古いものから順に解析装置６０へ送られているので、解析装置６０は、最初に受信した測定画像を基準として、他の測定画像の取得時間を決定できる。
【００３４】
最後に、解析装置６０は、気泡１１０の単位時間当たりの移動量に、測定通路１０６の断面積と、所定の測定期間（例えば、１分間）とを乗じて、インジェクタ１から流出した試験液体１４０の液量を算出する（ステップＳ１０６）。そして解析装置６０は、算出した液量をディスプレイ等に表示させる。また、解析装置６０は、算出した液量が規定以上であった場合、インジェクタ１を不良品と判定し、その液量が規定未満であった場合、インジェクタ１を良品と判定するようにしてもよい。
【００３５】
次に、図５に示すフローチャートを参照しつつ、インジェクタ１の漏れ量を測定する手順について説明する。
（１）まず、測定通路１０２の連結部１３０に何も接続せず、連結部１３０にかかる圧力を大気圧として、気泡１１０を測定開始時の基準位置へ移動させる（ステップＳ２０１）。このとき、ダイアフラム３０は、上記のように、通路部材１２で係止される。
（２）次に、被検査体であるインジェクタ１を、その弁が閉じた状態で、連結部１３０に接続し、液量検査装置１０に設置する（ステップＳ２０２）。
（３）インジェクタ１の設置を終えると、液体供給装置４０により、インジェクタ１に対して試験液体１４０の供給を開始する（ステップＳ２０３）。液体供給装置４０は、試験液体１４０の供給中、一定の圧力で試験液体１４０を加圧する。
【００３６】
（４）インジェクタ１が液漏れを生じる場合、インジェクタ１から流出する試験液体１４０によって、ダイアフラム３０が変形する（ステップＳ２０４）。すなわち、インジェクタ１から測定通路１０２に流入する試験液体１４０の液量が増加するにつれて、ダイアフラム３０は測定通路１０４側へ湾曲して、試験液体１４０の増加量に相当する体積だけ測定通路１０４内の体積を減少させる。
（５）ダイアフラム３０の変形に伴い、測定通路１０４内の高沸点液体１２０が測定通路１０６側へ移動するので、測定通路１０６内に注入された気泡１１０も密閉容器２０側へ移動する。（ステップＳ２０５）。
（６）試験液体１４０の供給開始とともに、カメラ５０は気泡１１０を撮影した測定画像の取得を開始する。そしてカメラ５０は、所定の時間間隔（例えば、100msec間隔）で測定画像を取得し、解析装置６０へ送る。解析装置６０は、それら複数の測定画像に基づいて、気泡１１０の単位時間当たりの移動量を算出する。さらに解析装置６０は、その移動量に基づいて、インジェクタ１について、所定時間当たりの液漏れ量を算出する（ステップＳ２０６）。また液漏れ量、良否判定結果などをディスプレイ等に表示する。なお、気泡１１０の単位時間当たりの移動量及びインジェクタ１の液漏れ量の算出の詳細については、上述したとおりである。
【００３７】
（７）１回の検査当たりの測定時間が経過すると、液体供給装置４０からインジェクタ１への試験液体１４０の供給を停止する（ステップ２０７）。
（８）インジェクタ１を通路部材１２の連結部３０から取り外す（ステップ２０８）。これにより、測定通路１０２に印加される圧力は大気圧に戻るので、ダイヤフラム３０は基準位置に戻り、通路部材１２の端面に係止される（ステップ２０９）。ダイヤフラム３０が基準位置に戻ると、気泡１１０も通路部材１６内の測定通路１０６で基準位置に戻る（ステップ２１０）。
以後、別のインジェクタを検査する度に、上記の（ステップＳ２０１）〜（Ｓ２１０）の手順を繰り返す。
【００３８】
以上説明してきたように、本発明の一実施形態に係る液量測定装置１０は、気泡１１０が注入された測定通路１０６の開放端を密閉容器２０に接続し、その密閉容器２０内を測定通路１０４及び１０６に充填された液体の飽和蒸気で満たす。さらに、測定通路１００をダイアフラム３０で仕切り、測定通路１０４及び１０６を満たす液体に、測定環境下では蒸発し難い高沸点液体１２０を使用した。係る構成により、液量測定装置１０は、測定通路１０４及び１０６を満たす液体の蒸発による気泡１１０の移動を抑制できる。従って、測定通路１０４及び１０６への液体及び気泡の再注入といったメンテナンス作業を長期間行わなくても、液量測定装置１０を使用することができる。
【００３９】
また液量測定装置１０は、気泡１１０を撮影した測定画像を解析して界面の形状を調べることにより、測定通路１０６内への異物の混入など、測定精度の劣化要因を発見して警告することができるので、誤った検査結果を出力する可能性を低減できる。
さらに液量測定装置１０は、気泡の移動量と時間との関係を、複数の測定画像に基づいて線形近似することにより、単位時間当たりの気泡の移動量を正確に算出することができる。そのため、インジェクタ１から流出した液体の液量を、正確に測定することができる。
【００４０】
なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明は、インジェクタの液漏れ量の測定に限らず、他の流体流量を制御する流量制御弁の漏れ量の測定に適用することもできる。また、液漏れ量の測定に限らず、被測定体から流出する微量の液量を測定する場合に本発明を適用することも可能である。
さらに、上記の実施形態において、密閉容器２０の内部を、試験液体１４０の飽和蒸気で満たすことにより、測定通路１０２、測定通路１０４及び１０６を、同一の試験液体１４０で満たしてもよい。この場合には、ダイアフラム３０を省略してもよい。あるいは、測定通路１０４及び１０６を上記のような測定環境下で蒸発しない高沸点液体１２０で満たし、密閉容器２０を除去して、測定通路１０６の一端を大気中に開放してもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、空気で気泡１１０を形成したが、測定通路１０４及び１０６を満たす液体に溶け難い、他の気体を用いて気泡１１０を形成してもよい。
さらに、測定通路１０２を途中で分岐して、大気中に開放する開放通路と、その開放通路を開閉するための開閉弁を設けてもよい。このような構成とすることで、ダイアフラム３０に掛かる圧力を調整して、測定開始時における測定通路１０６内の気泡１１０の位置を調整することができる。
このように、当業者は、本発明の範囲内で様々な修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液量測定装置の概略構成図である。
【図２】解析装置による、インジェクタから流出した液量を測定するフローチャートである。
【図３】（ａ）は正常な場合の気泡の界面の形状を概略的に示す図であり、（ｂ）は気泡の近傍に異物が存在する場合の界面の形状を概略的に示す図である。
【図４】気泡の界面の位置決定の方法を概略的に示す図である。
【図５】インジェクタの液漏れ量を測定する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１ インジェクタ（被測定体）
１０ 液量測定装置
１２、１４、１６ 通路部材
１００、１０２、１０４、１０６ 測定通路
１１０ 気泡
１１２ 界面
１２０ 高沸点液体
１２２ 飽和蒸気
１３０ 連結部
１３２ タンク
１４０ 試験液体
２０ 密閉容器
３０ ダイアフラム
４０ 液体供給装置
５０ カメラ
６０ 解析装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置であって、
一端が前記被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、
前記測定通路（１００）の他端に接続され、前記液体の飽和蒸気で満たされた密封容器（２０）と、
前記被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有し、
前記液体に、前記測定通路（１００）内の液量変化に応じて前記測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入され、前記解析装置（６０）は、前記気泡（１１０）の移動量を算出し、該移動量に基づいて前記被測定体（１）から流出する液量を測定することを特徴とする液量測定装置。
【請求項２】
前記気泡を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）をさらに有し、
前記解析装置（６０）は、前記各測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置に基づいて前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項１に記載の液量測定装置。
【請求項３】
前記解析装置（６０）は、少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項２に記載の液量測定装置。
【請求項４】
前記解析装置（６０）は、前記測定画像に写った気泡（１１０）の界面形状を求め、該界面形状を正常な気泡の界面形状と比較することにより、前記測定画像に写った気泡（１１０）が正常か否か判定する、請求項２または３に記載の液量測定装置。
【請求項５】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置であって、
一端が前記被測定体（１）と接続された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４，１６）と、
前記測定通路（１００）内に配置され、前記測定通路（１００）を、前記被測定体（１）が接続され、試験液体で充填された被測定体側通路（１０２）と、観測通路（１０４、１０６）とに仕切り、前記被測定体側通路（１０２）内の液量変化に応じて形状が変化するダイアフラム（３０）と、
前記観測通路（１０４、１０６）に充填され、測定環境下で蒸発しない高沸点液体（１２０）と、
前記被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有し、
前記高沸点液体（１２０）に、前記ダイアフラム（３０）の形状変化に応じて前記観測通路（１０４、１０６）内を移動する気泡（１１０）が注入され、前記解析装置（６０）は、前記気泡（１１０）の移動量を算出し、該移動量に基づいて前記被測定体（１）から流出する液量を測定することを特徴とする液量測定装置。
【請求項６】
前記高沸点液体（１２０）は、シリコンオイルである、請求項５に記載の液量測定装置。
【請求項７】
前記気泡（１１０）を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）をさらに有し、
前記解析装置（６０）は、前記各測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置に基づいて前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項５または６に記載の液量測定装置。
【請求項８】
前記解析装置（６０）は、少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項７に記載の液量測定装置。
【請求項９】
前記解析装置（６０）は、前記測定画像に写った気泡（１１０）の界面形状を求め、該界面形状を正常な気泡の界面形状と比較することにより、前記測定画像に写った気泡（１１０）が正常か否か判定する、請求項７または８に記載の液量測定装置。
【請求項１０】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置であって、
一端が前記被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、
前記測定通路（１００）を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）と、
前記複数の測定画像に基づいて前記被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有し、
前記液体に、前記測定通路（１００）内の液量変化に応じて前記測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入され、前記解析装置（６０）は、少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１００）の移動量を算出し、該単位時間当たりの移動量に基づいて前記被測定体（１）から所定期間に流出した液量を測定することを特徴とする液量測定装置。
【請求項１１】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定方法であって、
一端が前記被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）内に注入され、該測定通路（１００）内の液量変化に応じて該測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）を撮影した測定画像を取得するステップと、
少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１００）の位置を算出するステップと、
前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１１０）の移動量を算出するステップと、
を有することを特徴とする液量測定方法。
【請求項１】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置であって、
一端が前記被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、
前記測定通路（１００）の他端に接続され、前記液体の飽和蒸気で満たされた密封容器（２０）と、
前記被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有し、
前記液体に、前記測定通路（１００）内の液量変化に応じて前記測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入され、前記解析装置（６０）は、前記気泡（１１０）の移動量を算出し、該移動量に基づいて前記被測定体（１）から流出する液量を測定することを特徴とする液量測定装置。
【請求項２】
前記気泡を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）をさらに有し、
前記解析装置（６０）は、前記各測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置に基づいて前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項１に記載の液量測定装置。
【請求項３】
前記解析装置（６０）は、少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項２に記載の液量測定装置。
【請求項４】
前記解析装置（６０）は、前記測定画像に写った気泡（１１０）の界面形状を求め、該界面形状を正常な気泡の界面形状と比較することにより、前記測定画像に写った気泡（１１０）が正常か否か判定する、請求項２または３に記載の液量測定装置。
【請求項５】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置であって、
一端が前記被測定体（１）と接続された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４，１６）と、
前記測定通路（１００）内に配置され、前記測定通路（１００）を、前記被測定体（１）が接続され、試験液体で充填された被測定体側通路（１０２）と、観測通路（１０４、１０６）とに仕切り、前記被測定体側通路（１０２）内の液量変化に応じて形状が変化するダイアフラム（３０）と、
前記観測通路（１０４、１０６）に充填され、測定環境下で蒸発しない高沸点液体（１２０）と、
前記被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有し、
前記高沸点液体（１２０）に、前記ダイアフラム（３０）の形状変化に応じて前記観測通路（１０４、１０６）内を移動する気泡（１１０）が注入され、前記解析装置（６０）は、前記気泡（１１０）の移動量を算出し、該移動量に基づいて前記被測定体（１）から流出する液量を測定することを特徴とする液量測定装置。
【請求項６】
前記高沸点液体（１２０）は、シリコンオイルである、請求項５に記載の液量測定装置。
【請求項７】
前記気泡（１１０）を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）をさらに有し、
前記解析装置（６０）は、前記各測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置に基づいて前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項５または６に記載の液量測定装置。
【請求項８】
前記解析装置（６０）は、少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１１０）の移動量を算出する、請求項７に記載の液量測定装置。
【請求項９】
前記解析装置（６０）は、前記測定画像に写った気泡（１１０）の界面形状を求め、該界面形状を正常な気泡の界面形状と比較することにより、前記測定画像に写った気泡（１１０）が正常か否か判定する、請求項７または８に記載の液量測定装置。
【請求項１０】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定装置であって、
一端が前記被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）を設けた通路部材（１２、１４、１６）と、
前記測定通路（１００）を連続的に撮影して、複数の測定画像を取得するカメラ（５０）と、
前記複数の測定画像に基づいて前記被測定体（１）から流出する液量を測定する解析装置（６０）とを有し、
前記液体に、前記測定通路（１００）内の液量変化に応じて前記測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）が注入され、前記解析装置（６０）は、少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１１０）の位置を求め、前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１００）の移動量を算出し、該単位時間当たりの移動量に基づいて前記被測定体（１）から所定期間に流出した液量を測定することを特徴とする液量測定装置。
【請求項１１】
被測定体（１）から流出する液量を測定する液量測定方法であって、
一端が前記被測定体（１）と接続され、液体が充填された測定通路（１００）内に注入され、該測定通路（１００）内の液量変化に応じて該測定通路（１００）内を移動する気泡（１１０）を撮影した測定画像を取得するステップと、
少なくとも３枚の前記測定画像について前記気泡（１００）の位置を算出するステップと、
前記各測定画像について求めた前記気泡（１１０）の位置から、経過時間と前記気泡（１１０）の移動量の関係を線形近似して、単位時間当たりの前記気泡（１１０）の移動量を算出するステップと、
を有することを特徴とする液量測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１９９７２（Ｐ２００９−１９９７２Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８２２８０（Ｐ２００７−１８２２８０）
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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