JP3248728B2 - 磁気直接駆動往復動ポンプ装置及び圧力検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、広くは往復動ポンプに関し、より詳しく
は、液体クロマトグラフィー化学分析用の磁気直接駆動
往復動ポンプ装置に関する。

背景技術 近年、液体クロマトグラフィー化学分析には大きな進
歩がなされている。あらゆる分離技術にとって、正確か
つ再現可能な流量で試料流体に注入することが基本であ
る。一般的にこれらの用途では、試料溶液をカラム内に
注入すなわち送出するのに回転モータ形ポンプが使用さ
れている。これらの回転モータの設計は充分な流量精度
を提供するが、これらは、圧送を行うため、ピストンを
ピストンチャンバに押し込れ、ピストンをピストンチャ
ンバから引き出す高価な機械的リンク組立体の使用を必
要とする。従って、これらのリンク組立体は、コストを
増大させ、多くの可動部品を必要とし、これらの可動部
品は、本質的に摩擦支持面を増大させてしまい、大きな
メインテナンス問題を潜在的に作り出してしまう。

回転モータ形ポンプに代わるのは、磁界を発生させる
ソレノイドコイルを用いるリニアソレノイドモータ組立
体の使用である。これらの磁界は、コイルを通って突出
すなわち延びる透磁性（permeable）スラグと協働し
て、該スラグをコイルの中心軸線の方向に磁気的に付勢
する。かくして、透磁性スラグに連結されたピストン部
材が、実質的に一定速度でピストンチャンバ内に駆動さ
れ、試料流体をピストンチャンバを通して送出する。

再充填ストロークの際、チャンバからピストン部材を
引出すため、通常、ソレノイドの磁界方向とは反対方向
にピストン部材に作用する少なくとも１つの戻しばねが
使用される。米国特許第4,838,771号、第4,352,645号、
第252,505号、第4,080,552号、第4,021,152号、第3,80
4,558号、第3,514,228号及び第2,806,432号には、これ
らの特許されたソレノイド形電磁ポンプの典型例が開示
されている。

これらの電磁ポンプは或る用途では充分であるが、ば
ね補助形ソレノイドポンプは、幾つかの作動上の問題を
引き起こす。例えば、戻しばねのコイルは、作動中、ピ
ストンシャフト又は他の露出表面をこすり、摩擦を大幅
に増大させ、これらの部品の作動を大きく妨げる。ま
た、押込みストロークすなわち排出ストロークの際、ピ
ストンを反対方向に駆動する電磁力が、ピストンに作用
するばね力に打ち勝たなければならない。この力の不釣
り合いは、不規則な流体の流れを引き起こし、ポンプ流
量が実質的に一定でなく、円滑でなくなりがちである。
ピストン／スラグ組立体の重量によっては、再充填スト
ロークすなわち引き出しストロークが高速になり過ぎ、
ばねがピストンをチャンバから完全に引出したときの接
触を吸収及び緩衝する内部クッションすなわちバンパが
必要になる。

また、ピストン部材がチャンバの長手方向軸線から僅
かに傾斜するピストンの取付け不整合は、作動中、ピス
トンを種々の部品に摩擦させてしまう。このような悪い
接触には、バックアップワッシャに対する摩擦、並び
に、ソレノイド及びシールに対する側方荷重が含まれ
る。

更に、これらのポンプ構造において、当初、円滑な流
量が得られたときでさえ、一般に、これらの精度は数分
間、場合によっては数時間達成されるに過ぎない。結
局、摺動部品（例えば、メインシール及びバックアップ
シール、バックアップワッシャ及びばね）間の種々の摩
擦力により、ポンプは、不規則な流体の流れを引き起こ
してしまう。

発明の開示 従って本発明の目的は、液体クロマトグラフィー化学
分析用のソレノイド電磁直接駆動ポンプ装置を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、作動摩擦力が小さい電磁ポンプ
装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、実質的に一定の流量が得られる
電磁ポンプ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、高効率で作動寿命の長い電磁ポ
ンプ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、流体圧力測定が可能な電磁ポン
プ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、耐久性があり、コンパクトで、
メインテナンスが容易で、部品点数が少なくかつ不慣れ
な人でも容易に使用できる電磁ポンプ装置を提供するこ
とにある。

上記目的に従って、本発明は、チャンバを形成するポ
ンプヘッドと、細長いガイド軸とを有し、該ガイド軸
は、このガイド軸線に沿って往復運動できるように前記
チャンバ内に配置されるピストン部材を備えている磁気
直接駆動ポンプ装置を提供する。環状磁石は、ガイド軸
のガイド軸線とほぼ同軸状の中央開口及び中心軸線を有
している。環状磁石は、中心軸線に沿って整合される第
１磁界を内的に発生するように形成されている。駆動磁
石は、環状磁石の中央開口を通る位置でガイド軸に連結
されている。また、該駆動磁石は、第１磁界と協働する
ように整合される独立駆動磁界を内的に発生する。環状
磁石及び駆動磁石の少なくとも一方は、それぞれの磁界
の極性を選択的に反転して他方の磁石を誘引又は反発さ
せ、ピストン部材を駆動する付加的外力を用いることな
く、チャンバの内外へのピストン部材の制御された往復
運動を行なわせる。

好ましくは、環状磁石はソレノイドコイルにより形成
され、該ソレノイドコイルは、これを通る電流のそれぞ
れの方向に応答して二方向第１磁界を発生する。これに
対し、駆動磁石は永久磁石部材により形成するのが好ま
しい。

また、本発明は、チャンバ内でピストン組立体を移動
させるべくピストン組立体に加えられる力を測定するこ
とにより、送出流体の流体圧力を測定する方法を提供す
る。次に、特定方法に基づいて、シールとピストン組立
体との間のシールスティクション力（seal stiction fo
rce）又はこれらの間のシール摩擦力を打消すことによ
り、流体圧力又は流体力を計算する。

シールスティクション力の効果を打消すため、本発明
の方法は、Ａ）シールとピストン組立体との間に発生さ
れる第１シールスティクション力の存在下で、ピストン
組立体を、チャンバに向かいかつかつチャンバから離れ
る方向の経路に沿う第１位置に保持する段階を有してい
る。この段階は、第１方向（これとは反対の第２方向
の、ピストン組立体に作用する送出流体の流体圧力に対
向する方向）の、第１レベルの駆動力をピストン組立体
に加えることにより達成される。次の段階は、Ｂ）駆動
力を、前記第１レベルから、前記ピストン組立体が第１
シールスティクション力に丁度打ちかつ第２レベルま
で、増分的に増大又は減少させる段階である。この場
合、ピストン組立体は、第１シールスティクション力を
消失させかつ第１位置から前記経路に沿って第１方向又
は第２方向に測定可能な程度移動する。移動方向は、ピ
ストン組立体に加えられる力の方向及び大きさ、及び流
体圧力の大きさに基づいて定まる。本発明は更に、Ｃ）
第２レベルの駆動力を測定する段階と、Ｄ）シールとピ
ストン組立体との間に発生される第２シールスティクシ
ョン力の存在下で、ピストン組立体を前記経路に沿う第
２位置に保持する段階とを有する、この段階Ｄ）は、第
１方向又は第２方向の駆動力を第３レベルまで増分的に
減少又は増大させることにより達成される。第２ストッ
プの後、本発明の方法は、Ｅ）駆動力を、第３レベルか
ら、ピストン組立体が第２シールスティクション力に丁
度打ち勝ちかつ第４レベルまで、増分的に減少又は増大
させる段階を有している。この場合も、移動方向は、ピ
ストン組立体に加えられる力の方向及び大きさ、及び流
体圧力の大きさに基づいて定まる。しかしながら、測定
可能な程度に移動する方向は、第２位置から前記経路に
沿って、段階Ｂでの移動方向とは反対方向の、第２方向
又は第１方向である。最後に、本発明は、Ｆ）第４レベ
ルの駆動力を測定する段階と、Ｇ）互いに反対方向に作
用する第１シールスティクション力及び第２シールステ
ィクション力を打消すことにより、第２レベル及び第４
レベルの駆動力から流体圧力を計算する段階とを有す
る。

シールスティクション力消失技術において、本発明
は、Ａ）シールとピストン組立体との間の第１シール摩
擦力の存在下で、ピストン組立体を、チャンバ内の前記
経路に沿って、第１位置から第２位置に移動させ、第２
位置の近くでピストン組立体に実質的に一定の第１速度
を与える段階を有する。これは、前記経路に沿う第１方
向の連続駆動力をピストン組立体に加えることにより達
成される。次の段階は、Ｂ）段階Ａでピストン組立体が
前記実質的に一定の第１速度で移動する間に、第２位置
の近くの第１レベルでの駆動力を測定する段階、及び
Ｃ）ピストン組立体を、チャンバ内の前記経路に沿っ
て、第２位置の近くから第１位置に移動させ、第１位置
の近くでピストン組立体に実質的に一定の第２速度を与
える段階である。この一定の第２速度は、シールとピス
トン組立体との間の第２シール摩擦力の存在下で生じ、
かつ前記経路に沿って、第１方向とは反対の第２方向の
連続駆動力を前記ピストン組立体に加えることにより達
成される。本発明は更に、Ｄ）段階Ｃでピストン組立体
が前記実質的に一定の第２速度で移動する間に、第１位
置の近くの第２レベルでの駆動力を測定する段階と、最
後の、Ｅ）互いに反対方向に作用する前記第１シール摩
擦力及び第２シール摩擦力を打消すことにより、第１レ
ベル及び第２レベルの駆動力から流体圧力を計算する段
階とを有する。

本発明の好ましい形態では、シールスティクション力
消失方法及びシール摩擦力消失方法の各方法は、往復運
動するピストン組立体を磁気駆動するソレノイドコイル
を備えた電磁駆動形ポンプ装置により遂行される。ま
た、各ポンプ装置は独立駆動磁石を備えており、該駆動
磁石は、ピストン組立体に連結されかつソレノイドコイ
ルの二方向磁界と協働するように整合される、内的発生
独立駆動磁界を有する。

駆動力を発生させるため、ソレノイドコイルには、第
１方向の経路に沿ってピストン組立体を駆動する一方向
の駆動電流、及び第２方向の経路に沿ってピストン組立
体を駆動する反対方向の駆動電流が供給される。ピスト
ン組立体に加えられる発生駆動力は、コイルに供給され
る駆動電流に比例する。

図面の簡単な説明 本発明の他の目的及び長所は、添付図面に関連して述
べる、本発明を実施するための最良の形態についての以
下の説明及び請求の範囲の記載から容易に明らかになる
であろう。

第１図及び第２図は、本発明に従って構成された電磁
直接駆動ポンプ装置の概略図であり、ピストン組立体の
運動及び磁石の対応する極性を示すものである。

第３図は、二重ピストン構造をもつ第１図の電磁直接
駆動ポンプ装置の別の実施形態を示す概略図である。

発明の詳細な説明 本発明は特定の実施形態に関連して説明するが、この
説明は本発明の例示であって、本発明を限定するもので
はない。当業者ならば、請求の範囲に記載の本発明の精
神及び範囲から逸脱することなく、本発明の好ましい実
施形態に種々の変更をなし得るであろう。より良い理解
を可能にするため、全図面を通じて、同類の部品は同じ
参照番号で示されている。

第１図を参照すると、ここには、チャンバ13を形成す
るポンプヘッド11を有する磁気直接駆動ポンプ装置の全
体が参照番号10で示されている。ポンプ装置10はピスト
ン組立体15を有し、該ピストン組立体15は、細長いガイ
ド軸16と、チャンバ13内でガイド軸16のガイド軸線18の
方向に往復運動できるようにチャンバ13内に配置された
プランジャすなわちピストン部材17とを備えている。環
状磁石（その全体を参照番号20で示す）が設けられてお
り、該環状磁石20は、中央開口21と、ガイド軸16のガイ
ド軸線18と全体として同軸状の中心軸線22とを有してい
る。環状磁石20は、中心軸線22に沿って整合する第１磁
界を内的に発生するように形成されている。駆動磁石
（その全体を参照番号23で示す）が、環状磁石20の中央
開口21を通る位置においてガイド軸16に連結されてい
る。また、駆動磁石23は、第１磁界と整合して該第１磁
界と協働する独立駆動磁界を内的に発生する。環状磁石
20及び駆動磁石23の少なくとも一方は、それぞれの磁界
の極性を選択的に反転することにより、ピストン部材17
を駆動する付加外力なくして、ピストン部材17がチャン
バ13内に（及びチャンバ13から）制御された往復運動を
するように、他方の磁石を引き付け又は反発する。

従って、従来技術の難磁形透磁性スラグ部材ではな
く、自身の磁界を発生できる駆動磁石23を備えた直接駆
動ポンプ装置10を設けることにより、幾つかの作動上の
長所が得られる。例えば、中心軸線に沿うピストン部材
17の両方向への運動は、駆動磁石23と環状磁石20との磁
気協働により行なわれる。これに対し、慣用的なソレノ
イドポンプのソレノイドは、一般に、ピストンを、単一
方向（すなわち、ソレノイド間の中央平衡位置に向かう
方向）に駆動できるに過ぎず、かつピストンを反対方向
（すなわち、ソレノイドの中から離れる方向）に押圧す
る付加ばね部材を必要とする。また、理解されようが、
ピストンに作用する磁気は、環状磁石20を通るピストン
の組対変位に対し実質的に一定である。このため、ピス
トン組立体15の制御が簡単になり、両軸線方向の精度を
高めることができる。最後に、本発明は高価な回転リン
ク組立体の使用を省略でき、従って、より効率的で信頼
性のある単一ピストンポンプの製造コストを大幅に低減
できる。

好ましい形態では、環状磁石20は、これを通る電流の
それぞれの方向に応答して（すなわち、磁性を反転させ
て）二方向電磁界を発生するソレノイドコイルにより形
成される。また、駆動磁石23は、ネオジム・鉄・ホウ素
磁石のような、自ら磁界を発生する永久磁石部材により
形成するのが好ましい。しかしながら、環状磁石20を永
久磁石で形成し、一方、駆動磁石23を電磁石で形成する
こともできる。また、本発明の真の精神及び本質から逸
脱することなく、両磁石を、協働特性をもつ電磁石で形
成することもできる。

第１図に示すように、ピストン組立体15は、環状コイ
ル20の中心軸線22と実質的に同軸状のガイド軸線18に沿
って往復運動するように形成されている。従って、駆動
磁石23も、ソレノイド環状体の実質的に中心に位置する
配向で中心軸線22に沿って往復運動することが好まし
い。これにより、駆動磁石23がソレノイドコイルの電磁
界内に首尾よく位置決めされ、両磁界（すなわち、ソレ
ノイドコイルの電磁界及び駆動磁石の電磁界）間の連続
相互作用が可能になる。

簡単にいえば、駆動磁石23は、２つの対向スパイダ部
材25、25′の間に配置され、これらのスパイダ部材は、
駆動磁石23を夫々、ガイド軸16の端部及びピストン部材
17の端部に取り付けるピストン部材17の下端部は、ポン
プヘッド11の細長いチャンバ13内で往復運動できるよう
に配置されている。ピストン部材17がチャンバ13内で往
復運動すると、試料流体が、ポンプヘッド11内の第１通
路26からチャンバ13を通って第２通路27へと送出され
る。ヘッド11には、逆止弁28、28′（すなわち、吸込み
弁28及び吐出弁28′）が取り付けられている。これらの
弁はそれぞれの通路26、27と流体連通しており、かつポ
ンプ組立体の作動中に協働して、流体がチャンバ13を通
って流れることを可能にする。これらの弁は、当該技術
分野で一般的に用いられている機械弁又は電気／機械弁
で形成できる。しかしながら、好ましい実施形態では、
弁28、28′は重力作動形弁である。

第１図及び第２図に示すように、ポンプヘッド11には
環状シール30が設けられており、該環状シール30は、ピ
ストン部材17を摺動可能に支持して、ピストン部材17の
往復運動中にチャンバ壁との接触を防止する。環状シー
ル30は、好ましくは低摩擦材料のテフロン（TEFLON）
で形成され、周囲の環境からチャンバ13をシールすべく
形成され、更に、流体がチャンバ13から流出することを
防止する。シール30は、該シールがポンプチャンバ13を
形成する内壁と滑り接触するようにピストン部材17に固
定して取り付けられることは理解されよう。

前述のように、駆動磁石23は、ソレノイドコイル20の
指向性磁界と協働するように整合された内部磁界を発生
する永久磁石により形成するのが好ましい。第１図は、
駆動永久磁石23の正極（P_p）及び負極（N_p）が中心軸線
22に沿って同軸状に配置されるように駆動磁石23が配向
されていることを示している。第１図には、正極（P_p）
がその下端部にありかつ負極（N_p）がその上端部にある
駆動磁石23が示されているが、極性は、本発明の真の精
神及び本質から逸脱することなく切り換えることができ
ることは理解されよう。

ソレノイドコイル20は、これを通って流れる電流の方
向に応じた、二方向性電磁界を全体として発生する。
（押入れストロークすなわち排出ストロークの際、）ピ
ストン組立体15を第１図の矢印31の方向に駆動するため
にはソレノイドコイル20を通る電流は、該コイル20の底
部に正極（P_p）が発生されかつ頂部に負極（N_p）が発生
されるように、適正方向に流れなくてはならない。従っ
て、駆動磁石23の正極（P_p）は、ソレノイドコイル20の
下方の正極（P_p）により反発される。同様に、駆動磁石
23の負極（N_p）は、ソレノイドコイル20の上方の負極
（N_c）により反発されると同時に、ソレノイドコイル20
の下方の正極（P_c）に誘引される。総合的には、この組
合せは、ピストン組立体15を矢印31の方向に磁気的に駆
動、流体をチャンバ13から排出する。

これに対し、引き出しストロークすなわち充填ストロ
ークの際、ピストン組立体15を反対方向（第２図に矢印
32で示す方向）に駆動するため、ソレノイドコイル20を
通る電流が逆向きにされる。これにより、コイル20の底
部には負極（P_c）が発生され、頂部には正極（P_c）が発
生される。従って、駆動磁石23の正極（P_p）は、ソレノ
イドコイル20の下方の負極（N_c）に誘引される。同様
に、駆動磁石23の負極（N_p）は、ソレノイドコイル20の
上方の正極（P_c）に誘引されると同時に、ソレノイドコ
イル20の下方の負極（N_c）により反発される。総合的に
は、この組合は、ピストン組立体15を矢印32の方向に磁
気的に駆動し、チャンバ13に流体を充填する。

従って、本発明の二重磁石アプローチにより、中心軸
線22に沿った両方向におけるピストン組立体15の運動を
より制御することを可能にする。これは、２つの磁石に
よる独立した内的発生磁界によって発生されたが磁力
が、コイルを通る電流に比例するということによる。従
って、磁気方程式:F＝定数×電流×永久磁石の強度、を
用いると、ピストン組立体15で誘導される磁力は、中心
軸線22に沿った両磁石間の相互作用の大部分に亘ってほ
ぼ一定である。本質的に、ピストン組立体15で誘起され
る磁力は、中心軸線22に沿ったピストン部材17の往復変
位中、ほぼ一定である。このことは、ピストン組立体15
を制御して移動させることをかなり簡単にする。

慣用的なソレノイド磁気ポンプと比較すると、従来の
ポンプでは、透磁性スラグで誘導される電磁力は、コイ
ルを通る電流の２乗に比例する。また、スラグに作用す
る磁力は、スラグがソレノイドの静止磁気構造体の方向
に移動するにつれて大幅に増大し、スラグがコイルの静
止磁気構造体から離れる方向に移動すると大幅に低下す
る。従って、この構造でピストン組立体運動を正確に制
御することは非常に困難であり、本発明に比べて精度は
低い。このため、このポンプ装置の流体の流量はより不
規則である。

ピストン組立体15の往復運動を更に安定化させるた
め、ピストン組立体15の第２ガイド支持体としてのガイ
ド部材33が設けられている。ガイド部材33は、ガイド軸
16を摺動可能に浮け入れることができるように形成さ
れ、寸法形状決めされたボア35を構成するスリップスリ
ーブ部材によって提供される。これにより、ガイド軸16
従ってピストン部材17の往復運動中の摺動支持及び整合
がなされる。

本発明の好ましい形態では、支持体、シール及びソレ
ノイドに対するピストン組立体15の摩擦及び側方荷重を
一層低減させるため、ピストン組立体15は、実質的に垂
直なガイド軸線18に沿って往復運動するように垂直に配
向されている。この配向により、摩擦（より重要なこと
は摩擦の変化）が減じら、より円滑な往復運動、従って
流体の流れが改善される。

ソレノイドコイル20及びポンプヘッド11に対するピス
トン組立体15の変位を測定しかつモニタリングするた
め、ガイド軸16と協働し、該ガイド軸16の往復運動に応
答する変位センサ36が設けられている。このような１つ
のセンサは、第１図及び第２図に示すように、ガイド軸
16の遠位端の直ぐ上に配置された円筒状の可変コンデン
サであり、該コンデンサは、ガイド軸16を摺動可能に受
け入れることができるように形成され、寸法形状決めさ
れている。ガイド軸16の端部が、好ましくは黄銅製のス
リーブコンデンサを出入りするように往復運動すると、
軸16とスリーブ36との間のキャパシタンスが、挿入深さ
に対してリニアに変化する。キャパシタンスを電圧に変
換し、この電圧に基づいて実変位を計算できる簡単な回
路が使用される。更に、リニア電位差計や光検出器のよ
うな他の変位センサを使用できることが理解されよう。

変位センサとソレノイドコイルとの間には、実時間サ
ーボ制御ループすなわち実時間サーボ制御機構（図示せ
ず）が接続されている。この機構は、ピストン組立体15
の変位及び位置を検出し、これによりソレノイドコイル
に供給される電流を調節するのに使用される。かくし
て、ソレノイドコイルは、ピストン組立体15の変位一時
間曲線が所望のプロファイルに一致するように、各スト
ローク中制御される。従って、本発明の直接駆動ポンプ
装置10は、各ストロークの開始位置及び終了位置を、実
質的に反復して測定できる。また、この構造は、システ
ムの摩擦及び圧力の変化を自動的に矯正できる。

例えば、摩擦力の突然の増大により特定のストローク
が短縮されると、サーボ制御機構がコイル電流を調節し
て、不足分を補償する量だけ次のストロークを増大させ
る。従って、ポンプ装置10が例えば10ml/分もの実質的
に一定の流量で、高効率で作動するように、長期の変化
を有効に補償することができる。

本発明の他の実施形態では、並列分析ポンプ装置とし
ての使用に特に適した二重ピストン構造が設けられる。
第３図に示すように、ガイド軸16は、ソレノイドコイル
20の反対側に配置された第２方向ピストン部材17′を有
している。ピストン部材17′は、第２ポンプヘッド11′
のチャンバ13′内で往復運動する。一方のピストン部材
が対応するチャンバから流体を送出するとき、これと同
時に、反対側の第２ピストン部材が対応するチャンバ内
に流体を吸い込む。

従って、流量が倍比されるだけでなく、より円滑な流
れが達成される。各ストロークの終りに短い休止時間が
あるが、磁力の方向の変化により、パルスの周波数が倍
比され、従って流れがより円滑になる。従って、より小
さい容量のパルスダンパを使用できるし、或いはダンパ
を省略できることもあろう。

この二重構造では、変位センサが第３図に示されていな
いが、いずれか一方のピストン部材とソレノイドとの間
に変位センサを設けることができる。

また、複式単一ピストンポンプ装置（dual,single pi
ston pump apparatus）を使用すると、現在の単一カム
式回転モータに特有の多くの制約が解消される。例え
ば、適正なストロークオーバーラップは流体圧力に応じ
るので、本発明の複式単一ピストンポンプ装置は、オー
バーラップを正確に制御して、クロスオーバ時の圧力パ
ルスをなくすことができる。また、充填ストロークの
際、ピストン速度を変えて、プロポーショニング精度が
高めることができる。これは、本発明のサーボ制御機構
の圧力フィードバックが回転モータポンプの圧力フィー
ドバックより効率が高い（ギアの隙間ヒステリシスがな
いからである）ため、特にいえることである。また、駆
動磁石の運動加速度は非常に高く、ほぼ瞬間的な応答が
得られる。

本発明の別の特徴では、圧力変換器を使用することの
ない、ピストン組立体を通る圧送流体の流体圧力を測定
する方法が、提供される。ピストンストロークの選択さ
れた部分の間にポンプ組立体に加えられる駆動力を測定
することにより、シールスティクション力又はシール摩
擦力を実験方程式で有効に打ち消すことができる。この
実験式は、ピストンに作用する流体力、従って圧力の計
算を可能にする。

これらの打消し技術は、往復運動するピストン組立体
15を垂直に配向して、支持体30、33及びピストン組立体
15に作用する全ての側方荷重摩擦力を実質的になくすこ
とにより遂行される。従って、ピストン組立体15の実質
的に一定の重力すなわち重量を系統的に除去すれば、流
体圧力以外の唯一の可変力は、（ピストンがチャンバ内
を実質的に一定速度で移動しているときのシール摩擦
力）又は（ピストンがチャンバに対して固定されている
ときのシールスティクション力）となる。

シール材料がしばしばピストン部材を被覆、しばしば
剥離するため、シール摩擦力又はシールスティクション
力は、シールの寿命中、広範囲に変化し、かつ予測不可
能である。

以下に簡単に説明するように、各打消し技術では、チ
ャンバ13に沿ってピストン組立体15を運動させ又は運動
を開始すべく加えられる力の方向及び大きさは、ピスト
ン組立体15をチャンバ13から出すように押圧する流体圧
力の大きさに基づいて定まる。

「シールスティクション力」打消し技術では、チャン
バ13内でのピストン組立体15の運動を開始させるべくピ
ストン組立体15に加えられる駆動力を測定することによ
り、ポンプ組立体内の圧送流体の流体圧力を試算する方
法が提供される。チャンバに沿った両方向におけるピス
トン組立体の運動を開始させるそれぞれの駆動力を測定
し、その後にシールとピストン組立体との間のシールス
ティクション力（該力は両方向に作用する）を実質的に
打消すことにより、更にこれからピストン組立体の重量
を差し引くことにより、流体力が計算される。

本発明の方法によれば、該方法は、シール30とピスト
ン組立体15との間に形成される第１シールスティクショ
ン力の存在下で、ピストン組立体15を、チャンバ13に向
かう方向及びチャンバ13から離れる方向の経路に沿った
第１位置に保持する段階Ａ）を含む。この保持は、第１
レベルの駆動力をピストン組立体15に第１方向（第１図
の矢印31）に付与することにより行われた第１方向は、
対向する第２方向においてピストン組立体15に作用する
圧送流体の流体圧力と対向する。の次の段階Ｂ）は、駆
動力を、第１レベルから、ピストン組立体15が第１シー
ルスティクション力に丁度打ち勝つ第２レベルまで増分
的に増大又は減少させることを含む。この場合、ピスト
ン組立体15は、シール30とピストン組立体との間に形成
される第１シールスティクション力を消失させ、経路に
沿って第１位置から離れるように第１方向又は第２方向
のいずれかの方向に測定可能に移動する。前述のよう
に、移動方向は、ピストン組立体15に加えられる力の方
向及び大きさと、流体圧力の大きさとに基づいて定ま
る。

本発明は更に、第２レベルの駆動力を測定する段階
Ｃ）と、その後に、シールとピストン組立体との間に形
成される第２シールスティクション力の存在下で、経路
に沿った第２位置にピストン組立体15を保持する段階
Ｄ）とを有する。これは、第１方向又は第２方向の駆動
力を第３レベルまで増分的に増減させることにより行な
われる。第２回目の停止後に、本発明の方法は、駆動力
を、第３レベルから、ピストン組立体15が第２シールス
ティクション力に丁度打ち勝つ第４レベルまで増分的に
減少又は増大させる段階Ｅ）を有する。ここでも、移動
方向は、ピストン組立体15に加えられる力の方向及び大
きさと、流体圧力の大きさとに基づいて定まる。しかし
ながら、測定可能な移動方向は経路に沿って、第２位置
から離れるような、段階Ｂ）での移動方向とは反対の第
２方向又は第１方向にある。最後に、本発明の方法は、
第４レベルの駆動力を測定する段階Ｆ）と、第１シール
スティクション力及び第２シールスティクションの反対
方向に作用する力を打消すことにより、第２レベルの駆
動力及び第４レベルの駆動力から流体圧力を計算する段
階Ｇ）とを有する。

前述のように、チャンバ内の固定位置からピストン組
立体15の移動を開始させるようにピストン組立体に作用
する力は、流体力（Ｈ）、駆動力（Ｄ）、重力（すなわ
ち、重量（Ｗ））、及びシールスティクション力（S_S）
である。単純化された形態では、流体力は、本質的に、
ピストン組立体15の重量と、（「シールスティクショ
ン」法における第１シールスティクション力）を消失さ
せるのに必要な駆動力と、シールスティクション力自体
との合計に等しい。

従って、ピストン組立体が一方の方向（又は、最初、
反対の第２の方向）における第１固定位置から（移動す
るように）第１シールスティクション力を測定可能に消
失させる瞬間の、駆動力を測定し、次に、ピストン組立
体が反対の第２方向（又は一方の方向）における第２固
定位置から第２シールスティクション力を測定に消失さ
せる瞬間の、駆動力を測定することにより、これらのシ
ールスティクション力同士は反対方向になる。このた
め、シールスティクション力（S_S）が実質的に等しくか
つ反対方向であると仮定すると、２つの力方程式を一緒
に加算することによって、それぞれのシールスティクシ
ョン力（S_S）が消失される。これにより、式H₁＋H₂＝Ｃ
（D₁＋D₂＋2W）を用いて、流体力の合計を計算すること
ができ、ここで、Ｃは、慣用的なキャリブレーション技
術を用いて決定される実験定数である。

本発明の好ましい実施形態では、シールスティクショ
ン力打消し方法は、上記装置のような電磁気駆動式ポン
プで遂行される。従って、ピストン組立体に加えられる
駆動力は、一方の方向においてソレノイドコイルを流れ
る駆動電流によって発生され、ピストン組立体を経路に
沿って第１の方向及び逆方向に駆動し、ピストン組立体
を経路に沿って反対の方向に駆動する。ピストン組立体
に加えられる発生された駆動力は、コイルを通って流れ
る駆動電流に比例することが理解されよう。従って、駆
動電流を増分的に増大又は減少させると、ピストン組立
体に加えられる駆動力が比例的に増大又は減少される。

本発明の「シールスティクション力」打消し方法は、
ピストン組立体15を、固定第１位置から、第１方向（第
１図に矢印31で示す方向）又は第２方向（第２図に矢印
32で示す方向）に移動させるのを開始することにより開
始される。第１の場合には、最初に、駆動力は、ピスト
ン部材17を、軸線18に沿って第１方向31においてチャン
バ13内に押し入れる。次に、ポンプ装置10の駆動力がピ
ストン組立体15をチャンバ13に対して第２位置で停止さ
せた後（すなわち、段階Ｄ）の後）、駆動力によってピ
ストン部材17がチャンバ13から出る方向に反転される。
同様に、第２の場合には、駆動力は最初、ピストン部材
17を、軸線18に沿って第２方向32にチャンバ13から出る
よう付勢する。次に、駆動力がピストン組立体15が第２
位置に停止させた後、駆動力はピストン部材17をチャン
バ13内に戻るように反転させる。しかしながら、いずれ
の場合にも、これらのシールスティクション力は、実質
的に等しく、シールスティクション力を打消すことがで
きる方向とは反対方向である。

チャンバ13に対してピストン組立体15を移動させ又は
保持する駆動力の有効な大きさ及び方向は、重力及びシ
ールスティクション力に対する流体圧力の大きさの関数
である。例えば、ピストン組立体15が垂直に配置されて
いるという本質により、流体圧力が比較的小さい場合に
は、ピストン組立体を押圧する重力及びシールスティク
ション力が、ピストン組立体を経路に沿って移動させる
のに要する駆動力の方向及び大きさに、流体力よりも大
きな影響を与える。従って、ピストン組立体をチャンバ
に入れるように第１方向（第１図に矢印31で示す方向）
に移動させるには、ピストン組立体をチャンバに入れる
ように押圧するピストン組立体の重量のみで、充分、ピ
ストン組立体を第２方向（第２図に矢印32で示す方向）
に押圧する流体力に打ち勝つことができる。従って、チ
ャンバ13に対してピストン組立体を固定位置に保持する
ため、又はピストン部材17をチャンバ13から出すように
移動させるためには、一般に、駆動力を、該駆動力と流
体力とを結合させて、ピストン組立体の重量に対抗させ
るべく第２方向に向けなければならない。また、流体力
に対するピストン組立体の重量に応じて、ピストン部材
17をチャンバ13内に戻すには、駆動力を、第２方向に向
けたままピストン組立体をチャンバ13に対して保持する
のに必要とされた駆動力レベルから減少させればよい。
他の場合に、ピストン組立体15をチャンバ13内に移動さ
せるためには、駆動力を、方向に（すなわち、第１方向
を向くようにする）反転させなければならない。

これに対し、ピストン部材17をチャンバ13から出すよ
う方向に押圧する流体力が前述の例における流体力より
実質的に大きい場合には、ピストン組立体を同様に移動
させるべく、ピストン組立体を押圧する駆動力の方向を
反転させる必要がある。例えば、ピストン組立体をチャ
ンバ13に対する固定位置に保持する、又、ピストン組立
体をチャンバ13内に移動させるには、一般に、駆動力
を、該駆動力とピストン組立体の重量とを結合させて、
ピストン部材17をチャンバ13から出すように押圧する、
より大きな流体力に対向させるべく第１方向に向けなけ
ればならない。また、再びも、流体力に対するピストン
組立体の重量に応じて、ピストン部材17をチャンバ13か
ら押し出すには、駆動力を第１方向に向けたままピスト
ン組立体をチャンバ13に対して保持するのに必要とされ
た駆動力レベルから減少させれば良い。他の場合に、ピ
ストン組立体15をチャンバ13内に移動させるためには、
駆動力を、方向に（すなわち、第２方向に）反転させな
ければならない。

流体力の大きさ及びピストン組立体の移動方向の如何
に係わらず、本発明は、第１方向及び第２方向における
移動中に測定された流体力の合計を決定する場合に、シ
ールスティクション力を打消すのにも使用できる。流体
圧力を決定する流体力の測定の際には、吸込み弁28が閉
じられ、その間中、吐出弁28′が開かれていることが理
解されよう。また、チャンバ13の経路に沿ってピストン
組立体が大きく移動する際、流体圧力が変化するけれど
も、シールスティクション力測定技術を遂行する間のピ
ストン組立体の比較的小さい変位から生じる圧力変化は
無視できるほど小さい。

本発明によれば、計算段階は更に、第２電流と第１電
流との合計に実験定数（Ｃ）を掛けて、電流の合計を流
体圧力に変換する段階を含む。他の段階は、流体力の値
からピストン組立体の重量を減じる段階を含む。

本発明の方法は更に、ピストン組立体のピストン部材
を、通常ストロークの一般的停止位置を越えて伸長さ
せ、シールに付着した微細片を除去するる段階を含む。
このことは、最初の後方へのスティクション力測定を行
った位置から微細片を削ぎ落し、微細片がストロークを
防げるのを阻止することができる。

「シール摩擦力」消失技術では、ピストン組立体に加
えられる駆動力を測定し、ピストン組立体を実質的に一
定の速度でチャンバに沿って移動させることにより、ポ
ンプ組立体内の圧送される流体の圧力を計算する別の方
法が提供される。ピストン組立体をチャンバに沿って両
方向（すなわち、第１方向及び第２方向）に移動させる
それぞれの駆動力を測定し、引き続きシールとピストン
組立体との間のシール摩擦力（該シール摩擦力は両方向
に存在する）を消失させ、これらの駆動力からピストン
組立体の重量を減じることにより流体力が計算される。

従って、この方法は、シール30とピストン組立体15と
の間の第１シール摩擦力の存在下で、第２位置の近くで
ピストン組立体15の実質的に一定の第１速度を得るよう
に、ピストン組立体15をチャンバ13内の経路に沿って第
１位置から第２位置に移動させる段階Ａ）を有してい
る。これは、経路に沿って第１方向において連続駆動力
をピストン組立体に加えることにより達成される。次の
段階は、段階Ａ）において実質的に一定の第１速度でピ
ストン組立体15が移動する際、第２位置の近くで第１レ
ベルの駆動力を測定することＢ）、及びピストン組立体
15を、チャンバ13内の経路に沿って第２位置の近くから
第１位置に移動させることＣ）を含む。本発明によれ
ば、第１位置の近くで、ピストン組立体15の速度は実質
的に一定の第２速度であるべきである。この一定の第２
速度は、シール30とピストン組立体15との間の第２シー
ル摩擦力の存在下で生じ、経路に沿った第１方向とは反
対方向の第２方向において連続駆動力をピストン組立体
15に加えることにより生じる。本発明の方法は更に、段
階Ｃ）において実質的に一定の第２速度でピストン組立
体15が移動する際に第１位置の近くで第２レベルの駆動
力を測定することＤ）を含む。最後に、本発明の方法
は、互いに反対方向に作用する第１シール摩擦力及び第
２シール摩擦力を消失させることにより、駆動力の第１
レベル及び第２レベルから流体圧力を計算することＥ）
を含む。

「シールスティクション」力打消し技術と同様に、ピ
ストン組立体15をチャンバ13に沿って移動させるべくピ
ストン組立体15に加えられる力の方向及び大きさは、重
力及びシール摩擦力に対する流体圧力の大きさの関数で
ある。実質的に一定速度でチャンバ内をピストン組立体
が往復運動する際、ピストン組立体に作用する力は、流
体力（Ｈ）、駆動力（Ｄ）、重力（すなわち重量
（Ｗ））、及びシール摩擦力（S_F）である。単純化され
た形態では、流体力は、ピストン組立体の重量と、ピス
トン組立体を経路に沿って実質的に一定速度で移動させ
るのに必要な駆動力と、シール摩擦力自体との合計に本
質的に、等しい。

従って、ピストン組立体が実質的に一定速度で一方の
方向（又は、最初は反対の第２方向）に移動する瞬間の
駆動力を測定し、次に、ピストン組立体が反対の第２方
向（又は一方の方向）に実質的に一定速度で移動する瞬
間の駆動力を測定することにより、シール摩擦力（S_F）
は反対方向になる。このため、これらのシール摩擦力
（S_F）が実質的に等しくかつ反対方向であると仮定する
と、２つの力方程式を一緒に加算することにより、それ
ぞれのシール摩擦力が消失される。これにより、式H₁＋
H₂＝Ｃ（D₁＋D₂＋2W）を用いて、流体力の合計を計算で
きる。ここで、Ｃは、慣用的なキャリブレーション技術
を用いて決定される実験定数である。

ここでも、「シールスティクション」力消失技術と同
様に、本発明の好ましい実施形態では、シール摩擦力消
失方向は、上記装置のような電磁気駆動形ポンプ装置で
遂行される。従って、ピストン組立体に加えられる駆動
力は、ピストン組立体を経路に沿って第１方向に駆動す
るように、一方の方向にピストン組立体を経路に沿って
対向する第２方向に駆動するように逆の方向に、ソレノ
イドコイルを流れる駆動電流により発生される。ピスト
ン組立体に加えられた、発生された駆動力は、コイルを
流れる駆動電流に比例することが理解されよう。従っ
て、駆動電流を増分的に増大又は減少させることによ
り、ピストン組立体に加えられる駆動力は比例して増分
的に増大又は減少される。

本発明の「シール摩擦力」消失技術は、最初に、第１
位置から第２位置に、又は第２位置から第１位置に、ピ
ストン組立体15を実質的に一定速度で移動させることに
より遂行される。しかしながら、いずれの場合でも、シ
ール摩擦力同士は、実質的に等しく反対の方向であり、
かくしてシール摩擦力の消失を可能にする。流体力を決
定すべく流体力を測定する際には、再び吸込み弁28が閉
じられ、吐出弁28′は弁28の閉じられている間開かれる
ことは理解されよう。また、チャンバ13の経路に沿って
ピストン組立体が大きく移動する際、流体圧力が変化す
るけれども、シールスティクション力測定技術を遂行中
ピストン組立体の比較的小さい変位（約0.01インチ）か
ら生じる圧力変化は無視できるほど小さい。

本発明によれば、計算段階は更に、第２電流と第１電
流との合計に実験定数（Ｃ）を掛けて、電流の合計を流
体圧力に変換することを含む。別の段階として、流体力
の値からピストン組立体の重量を減じることを含む。

段階Ａは、第１レベルの駆動力を発生させることに相
当する実質的に一定の第１量の駆動電流を供給すること
によって達成される。また、本発明のこの実施形態は、
段階Ｂの後又は段階Ｃの前に、ピストン組立体15を第２
位置の近くでチャンバ13内に保持し、第１移動方向から
第２方向への、又は第２移動方向から第１方向へのピス
トン組立体の方向変化を可能にすることを含む。この保
持段階は、第１方向又は第２方向の駆動力を、第１レベ
ルから第３レベルもで増分的に減少又は増大させること
により達成される。これは、駆動電流を第１量から第３
量まで増分的に増大又は減少させることにより行われ
る。ソレノイドコイルを通る電流の第３量は、駆動力の
第３レベルの発生に相当する。

段階Ｃは、第２方向又は第３方向の駆動力を、第３レ
ベルから第２レベルまで増分的に増大又は減少させるこ
とにより達成され、これは、もちろん、駆動電流を第３
量から第２量まで増分的に増大又は減少させることによ
り達成される。

最後に、段階Ｅは、駆動電流の第１量及び第２量か
ら、ピストン組立体に作用する流体力を計算することに
より達成される。

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ装置のチャンバ内の送出流体の流体
   圧力を測定する方法において、前記ポンプ装置が、前記
   チャンバ内の前記送出流体と流体連通し、前記チャンバ
   のシールと摺動シール接触して前記チャンバ内に向かっ
   て、及び前記チャンバから離れるように経路に沿って移
   動できる往復運動ピストン組立体を有し、前記方法が、 Ａ）前記ピストン組立体に第１レベルの駆動力を加える
   ことによって、前記シールと前記ピストン組立体との間
   に形成される第１シールスティクション力の存在下で、
   ピストン組立体を前記経路に沿った第１位置に保持する
   段階と、 Ｂ）前記駆動力を、前記第１レベルから、前記ピストン
   組立体が、前記第１シールスティクション力に丁度打ち
   勝ち、前記経路に沿って前記第１位置から第１方向又は
   第２方向に測定可能な程度移動する第２レベルまで、増
   分的に増大又は減少させる段階と、 Ｃ）第２レベルの駆動力を測定する段階と、 Ｄ）その後、前記第１方向又は前記第２方向の駆動力を
   第３レベルまで増分的に減少又は増大させることによっ
   て、前記シールと前記ピストン組立体との間に形成され
   る第２シールスティクション力の存在下で、前記ピスト
   ン組立体を前記経路に沿った第２位置に保持する段階
   と、 Ｅ）前記駆動力を、前記第３レベルから、前記ピストン
   組立体が第２シールスティクション力に丁度打ち勝ち、
   前記経路に沿って、前記第２位置から段階Ｂでの移動方
   向とは反対方向の、前記第２方向又は前記第１方向に測
   定可能な程度移動する第４レベルまで、増分的に減少又
   は増大させる段階と、 Ｆ）前記第４レベルの駆動力を測定する段階と、 Ｇ）互いに反対方向に作用する前記第１シールスティク
   ション力及び第２シールスティクション力を打消すこと
   により、前記第２レベル及び第４レベルの駆動力から流
   体圧力を計算する段階とを有する ことを特徴とするポンプ装置のチャンバ内の送出流体の
   流体圧力を測定する方法。
2. 【請求項２】前記ポンプ装置は、前記往復運動するピス
   トン組立体を磁気駆動するソレノイドコイルと、ピスト
   ン組立体に連結されかつソレノイドコイルの二方向磁界
   と協働すべく整合される、独立した内的発生駆動磁界を
   有する独立した駆動磁石とを備えた電磁気駆動形ポンプ
   装置により形成され、 前記駆動力は、前記ピストン組立体を前記経路に沿って
   第１方向に駆動する一方向の駆動電流、及び前記ピスト
   ン組立体を前記経路に沿って反対の第２方向に駆動する
   反対方向の駆動電流を前記ソレノイドコイルに供給する
   ことにより発生され、前記駆動電流は前記ピストン組立
   体に加えられる駆動力に比例的に対応し、 前記段階Ａは、前記駆動電流を実質的に一定の第１量で
   供給し、ピストン組立体を前記第１位置に保持すること
   により達成され、 前記段階Ｂは、前記駆動電流を前記第１量から第２量ま
   で増分的に増大又は減少させ、ピストン組立体が第１位
   置から第２位置に向かって測定可能な程度に移動できる
   ようにすることにより達成されることを特徴とする請求
   の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】前記段階Ｃは、第２量の前記駆動電流を測
   定することにより達成され、 前記段階Ｄは、前記駆動電流を、実質的に一定の第３量
   まで増分的に減少又は増大させることにより達成される
   ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
4. 【請求項４】前記段階Ｅは、前記駆動電流を前記第３量
   から第４量まで増分的に減少又は増大させ、ピストン組
   立体が第２位置から第３位置に向かって測定可能な程度
   に移動できるようにすることにより達成されることを特
   徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
5. 【請求項５】前記段階Ｆは、第４量の前記駆動電流を測
   定することにより達成され、 前記段階Ｇは、前記第２量及び第４量の駆動電流から、
   前記ピストン組立体に作用する流体力を計算することに
   より達成されることを特徴とする請求の範囲第４項に記
   載の方法。
6. 【請求項６】前記段階Ｇはまた、第２の駆動電流と第４
   量の駆動電流との合計に、実験定数を掛けて流体圧力を
   計算することによっても達成され、 前記段階Ｇは、前記流体力の値からピストン組立体の重
   量を減じる段階を更に有し、 前記ピストン組立体は垂直に配向されていることを特徴
   とする請求の範囲第５項に記載の方法。
7. 【請求項７】ポンプ装置のチャンバ内の送出流体の流体
   圧力を測定する方法において、ポンプ装置が、前記チャ
   ンバ内の送出流体と流体連通しかつチャンバのシールと
   摺動シール接触してチャンバ内に向かいかつ該チャンバ
   から離れる方向の経路に沿って移動できる、往復運動す
   るピストン組立体を有し、前記方法が、 Ａ）前記シールとピストン組立体との間の第１シール摩
   擦力の存在下で前記経路に沿う第１方向の連続駆動力を
   前記ピストン組立体に加えることにより、ピストン組立
   体を、前記チャンバ内の前記経路に沿って、第１位置か
   ら第２位置に移動させ、前記第２位置の近くでピストン
   組立体に実質的に一定の第１速度を与える段階と、 Ｂ）段階Ａでピストン組立体が前記実質的に一定の第１
   速度で移動する間に、前記第２位置の近くの第１レベル
   での前記駆動力を測定する段階と、 Ｃ）前記シールとピストン組立体との間の第２シール摩
   擦力の存在下で前記経路に沿って、前記第１方向とは反
   対の第２方向の連続駆動力を前記ピストン組立体に加え
   ることにより、ピストン組立体を、前記チャンバ内の前
   記経路に沿って、第２位置の近くから第１位置に移動さ
   せ、前記第１位置の近くでピストン組立体に実質的に一
   定の第２速度を与える段階と、 Ｄ）段階Ｃでピストン組立体が前記実質的に一定の第２
   速度で移動する間に、前記第１位置の近くの第２レベル
   での前記駆動力を測定する段階と、 Ｅ）互いに反対方向に作用する前記第１シール摩擦力及
   び第２シール摩擦力を打消すことにより、前記第１レベ
   ル及び第２レベルの駆動力から流体圧力を計算する段階
   とを有することを特徴とするポンプ装置のチャンバ内の
   送出流体の流体圧力を測定する方法。
8. 【請求項８】前記段階Ｂの後でかつ前記段階Ｃの前に、
   ピストン組立体を、前記第２位置の近くで前記チャンバ
   内に保持し、 前記保持段階は、前記第１方向又は第２方向の前記駆動
   力を、前記第１レベルから第３レベルへと増分的に減少
   又は増分させることにより達成され、 前記段階Ｃは、前記第２方向又は第１方向の前記駆動力
   を、前記第３レベルから第２レベルへと増分的に増大又
   は減少させることにより達成されることを特徴とする請
   求の範囲第７項に記載の方法。
9. 【請求項９】前記ポンプ装置は、往復運動する前記ピス
   トン組立体を磁気駆動するソレノイドコイルを備えた電
   磁気駆動形ポンプにより形成され、 前記駆動力は、前記ソレノイドコイルに駆動電流を供給
   して、前記ピストン組立体を前記チャンバ内で前記第１
   方向又は第２方向に駆動することにより与えられ、 前記段階Ｂの後でかつ前記段階Ｃの前に、ピストン組立
   体を、前記第２位置の近くで前記チャンバ内に保持し、 前記保持段階は、前記第１方向又は第２方向の前記駆動
   力を、前記第１レベルから第３レベルへと増分的に減少
   又は増分させることにより達成され、 前記保持段階は、前記駆動電流を、前記第１量から、前
   記第３レベルの駆動力に対応する第３量まで増分的に増
   大少又は減少させることにより達成され、 前記段階Ｃは、前記第２方向又は第１方向の前記駆動力
   を、前記第３レベルから第２レベルへと増分的に増大又
   は減少させることにより達成されることを特徴とする請
   求の範囲第７項に記載の方法。
10. 【請求項１０】前記段階Ｃは、前記駆動電流を、前記第
    ３量から、前記第２レベルの駆動力に対応する第２量ま
    で増分的に増大少又は減少させることにより達成される
    ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
11. 【請求項１１】前記段階Ｅは、前記第１量及び第２量の
    駆動電流から、前記ピストン組立体に作用する流体力を
    計算することにより達成されることを特徴とする請求の
    範囲第10項に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記段階Ｅはまた、第２量の駆動電流と
    第４量の駆動電流との合計に、実験定数を掛けて流体圧
    力を計算することによっても達成されることを特徴とす
    る請求の範囲第11項に記載の方法。
13. 【請求項１３】前記段階Ｅは、前記流体力の値からピス
    トン組立体の重量を減じる段階を更に有することを特徴
    とする請求の範囲第12項に記載の方法。
14. 【請求項１４】前記ピストン組立体は垂直に配向されて
    いることを特徴とする請求の範囲第13項に記載の方法。