(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルと前記電磁コイルの中を往復動するアーマチュアとを備える直動式ソレノイドによって駆動される電磁式往復動ポンプの制御装置であって、
前記電磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電磁コイルに印加する直流電圧をオン・オフするスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオン・オフする制御信号を生成する演算回路と、を含み、
前記制御信号は、前記スイッチング素子をオンとした後、所定期間経過後にオフとすることを所定周期で繰り返す第一の信号と、前記所定期間内において前記電流検出手段によって検出した検出電流値が所定の上限閾値まで上昇したら前記スイッチング素子をオフとし、前記検出電流値が所定の下限閾値まで低下したら前記スイッチング素子をオンとする第二の信号とを含み、
前記第一の信号により前記スイッチング素子をオンとした後の経過時間に応じて前記上限閾値と前記下限閾値とを変化させること、
を特徴とする電磁式往復動ポンプの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式往復動ポンプの制御装置であって、
前記電磁コイルに印加する直流電圧は、交流電圧を全波整流した直流電圧であること、
を特徴とする電磁式往復動ポンプの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁式往復動ポンプの制御装置であって、
前記第一の信号は、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで前記スイッチング素子をオンとすること、
を特徴とする電磁式往復動ポンプの制御装置。
【請求項４】
電磁コイルと前記電磁コイルの中を往復動するアーマチュアとを含む直動式ソレノイドと、
前記電磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電磁コイルに印加する直流電圧をオン・オフするスイッチング素子と、を備える電磁式往復動ポンプの制御方法であって、
前記スイッチング素子をオンとした後、所定期間経過後にオフとすることを所定周期で繰り返すとともに、前記所定期間内において前記電流検出手段によって検出した検出電流値が所定の上限閾値まで上昇したら前記スイッチング素子をオフとし、前記検出電流値が所定の下限閾値まで低下したら前記スイッチング素子をオンとし、
前記所定周期で前記スイッチング素子をオンとした後の経過時間に応じて前記上限閾値と前記下限閾値とを変化させること、
を特徴とする電磁式往復動ポンプの制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電磁式往復動ポンプの制御方法であって、
前記電磁コイルに印加する直流電圧は、交流電圧を全波整流した直流電圧であり、
交流電圧波形の正負が切り替わるタイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで前記所定周期で前記スイッチング素子をオンとすること、
を特徴とする電磁式往復動ポンプの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式往復動ポンプの制御装置及び制御方法に関する。より詳しくは、直動式ソレノイドによって膜或いはプランジャ、ピストン等を往復動させるポンプの制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体を搬送するポンプとして、電磁コイルにパルス電圧を印加することで電磁コイルを断続的に励磁してプランジャ或いはピストンを往復させる電磁式プランジャポンプや（例えば、特許文献１参照）、同様の構成でプランジャ或いはピストンに代えて膜（ダイヤフラム）を往復動させる電磁式ダイヤフラムポンプ（例えば、特許文献２参照）が用いられている。特許文献１に記載された電磁式プランジャポンプあるいは特許文献２に記載された電磁式ダイヤフラムポンプは単一の直流電源電圧に対応するものであり異なる電源電圧に対応する場合には電磁コイルあるいは制御装置を異なる電圧に対応するものに変更する必要があった。
【０００３】
一方、電源電圧が例えば１００Ｖ、２００Ｖのように異なる場合であっても同一の制御装置、電磁コイルを用いることができるようにＰＷＭにより電源電圧を所定の電圧に変換してパルス電圧を電磁コイルに供給する電磁式往復動ポンプの制御回路が提案されている（例えば特許文献３参照）。ＰＷＭ制御は、例えば、１〜２ｋＨｚのような高周波で、入力電圧をオン・オフさせることにより電圧変換を行うものであるが、入力電圧をオン・オフさせる毎に、電磁コイルに流れる電流にリップルが発生する。このリップルは、電磁コイルの推力発生には寄与せず、損失熱を発生させ、電磁コイルの温度を上昇させてしまうものである。このため、特許文献３に記載されたような制御装置では、異なる電圧に対応可能であるものの、消費電力が大きい上、電磁コイルの温度が上昇してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−６２３６８号公報
【特許文献２】特開平６−１７３８４９号公報
【特許文献３】特開２００１−１５３０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電磁コイルの発生推力は、（電磁コイルに流れる電流×電磁コイルの巻き数）で計算される。しかし、特許文献１−３に記載された従来技術の制御装置では、電流ではなく電圧を制御して電磁コイルの推力を制御するものであるため、発生推力に必要以上の電力が電磁コイルに供給されてしまい、消費電力の増加或いは電磁コイルの温度上昇を招いてしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の電磁式往復動ポンプの制御装置は、消費電力の低減及び電磁コイルの温度上昇を抑制しつつ、異なる電源電圧に対応可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
電磁コイルと前記電磁コイルの中を往復動するアーマチュアとを備える直動式ソレノイドによって駆動される電磁式往復動ポンプの制御装置であって、前記電磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電磁コイルに印加する直流電圧をオン・オフするスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオン・オフする制御信号を生成する演算回路と、を含み、前記制御信号は、前記スイッチング素子をオンとした後、所定期間経過後にオフとすることを所定周期で繰り返す第一の信号と、前記所定期間内において前記電流検出手段によって検出した検出電流値が所定の上限閾値まで上昇したら前記スイッチング素子をオフとし、前記検出電流値が所定の下限閾値まで低下したら前記スイッチング素子をオンとする第二の信号とを含み、前記第一の信号により前記スイッチング素子をオンとした後の経過時間に応じて前記上限閾値と前記下限閾値とを変化させること、を特徴とする。
【０００９】
本発明の電磁式往復動ポンプの制御装置において、前記電磁コイルに印加する直流電圧は、交流電圧を全波整流した直流電圧であること、としても好適である。
【００１０】
本発明の電磁式往復動ポンプの制御装置において、前記第一の信号は、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで前記スイッチング素子をオンとすること、を特徴とするとしても好適である。
【００１１】
本発明の電磁式往復動ポンプの制御方法は、電磁コイルと前記電磁コイルの中を往復動するアーマチュアとを含む直動式ソレノイドと、前記電磁コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電磁コイルに印加する直流電圧をオン・オフするスイッチング素子と、を備える電磁式往復動ポンプの制御方法であって、前記スイッチング素子をオンとした後、所定期間経過後にオフとすることを所定周期で繰り返すとともに、前記所定期間内において前記電流検出手段によって検出した検出電流値が所定の上限閾値まで上昇したら前記スイッチング素子をオフとし、前記検出電流値が所定の下限閾値まで低下したら前記スイッチング素子をオンとし、前記所定周期で前記スイッチング素子をオンとした後の経過時間に応じて前記上限閾値と前記下限閾値とを変化させること、を特徴とする。
【００１３】
本発明の電磁式往復動ポンプの制御方法において、前記電磁コイルに印加する直流電圧は、交流電圧を全波整流した直流電圧であり、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミングから所定時間だけ遅れたタイミングで前記所定周期で前記スイッチング素子をオンとすること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電磁式往復動ポンプの制御装置は、消費電力の低減及び電磁コイルの温度上昇を抑制しつつ、異なる電源電圧に対応可能とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における制御装置及び、その制御装置が適用される電磁式往復動ポンプの構成を示す説明図である。
【図２】電磁式往復動ポンプの基本動作を示す説明図である。
【図３】本発明の制御装置の設定値パラメータ（１）を適用した場合の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の制御装置の設定値パラメータ（２）を適用した場合の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の制御装置の設定値パラメータ（２）を適用した場合の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の制御装置の設定値パラメータ（２）を適用した場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の制御装置の設定値パラメータ（２）を適用した場合の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態における制御装置の演算回路中に格納された設定値パラメータである。
【図９】電源電圧が直流１００Ｖの場合における本発明の実施形態の制御装置によって駆動される電磁式往復動ポンプのストロークＳ、電磁コイルの電流Ｉ、電磁コイルの印加電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【図１０】電源電圧が直流２００Ｖの場合における本発明の実施形態の制御装置によって駆動される電磁式往復動ポンプのストロークＳ、電磁コイルの電流Ｉ、電磁コイルの印加電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の他の実施形態における制御装置及びその制御装置が適用される電磁式往復動ポンプの構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態におけるゼロクロス検出回路と電磁コイルの供給電圧とを示す説明図である。
【図１３】本発明の他の実施形態で設定値パラメータ（１）を適用した場合の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の他の実施形態で設定値パラメータ（２）を適用した場合の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】電源電圧が交流１００Ｖで吐出圧力が１．０ＭＰａの場合における本発明の実施形態の制御装置によって駆動される電磁式往復動ポンプのストロークＳ、電磁コイルの電流Ｉ、電磁コイルの印加電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【図１６】電源電圧が交流２００Ｖで吐出力が１．０ＭＰａの場合における本発明の他の実施形態の制御装置によって駆動される電磁式往復動ポンプのストロークＳ、電磁コイルの電流Ｉ、電磁コイルの印加電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【図１７】電源電圧が交流２００Ｖで吐出圧力が０．２Ｍｐａの場合における本発明他の実施形態の制御装置によって駆動される電磁式往復動ポンプのストロークＳ、電磁コイルの電流Ｉ、電磁コイルの印加電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。最初に本実施形態の制御装置６０によって制御される電磁式往復動ポンプ１００の構造について説明する。
【００１７】
図１に示すように、電磁式往復動ポンプ１００は、ポンプ部１０と駆動部２０とから構成されている。駆動部２０は、中央に貫通孔２３が設けられた円板状のベース２２と、ベース２２の一方側で貫通孔２３の周縁に突出した台座２６と、周縁が台座２６の表面に固定されて貫通孔２３を覆うテフロン膜（「テフロン」は登録商標である。以下同じ。）３１（ダイヤフラム）と、テフロン膜３１中央の貫通孔２３側に固定されるボス３２と、出力軸４７が貫通孔２３に入るようにベース２２の他方側の面２７の上に反対側の窪み２８から差し込まれたボルト２９によって固定される直動式ソレノイド４０とを備えている。直動式ソレノイド４０の出力軸４７は、ボス３２に接続されている。また、ベース２２の一方側の外周近傍には、ポンプ部１０のベース１７に形成された嵌め合い凹部１8に嵌め合わされる円環状の突出部２４が設けられている。
【００１８】
ポンプ部１０は、円板状のベース１７と、ベース１７の下方向に延びる吸込み管１１ａと、ベース１７の上方向に延びる吐出管１１ｂと、駆動部２０の台座２６の表面との間にテフロン膜３１を挟み込む合わせ面１９と、合わせ面１９の表面から凹んだ凹部１４と、凹部１４と吸込み管１１ａとを接続する吸込み流路１２と、凹部１４と吐出管１１ｂとを接続する吐出流路１３と、吸込み管１１ａと吸込み流路１２との間に設けられた吸込み側逆止弁１５と、吐出管１１ｂと吐出流路１３との間に設けられた吐出側逆止弁１６と、を備えている。
【００１９】
ポンプ部１０のベース１７に形成された嵌め合い凹部１8を駆動部２０のベース２２に形成された突出部２４に嵌め合わせ、ベース１７の駆動部２０と反対側からベース１７を貫通する固定ねじ（図示せず）を駆動部２０のベース２２にねじ込むことによって、駆動部２０とポンプ部１０とを組み合わせると、ポンプ部１０の凹部１４は、テフロン膜３１に対向して配置され、テフロン膜３１との間にキャビティ３０を形成する。
【００２０】
直動式ソレノイド４０は、ケーシング４１と、ケーシング中心部に設けられた穴４２と、穴４２の外周側に取り付けられた電磁コイル４４と、出力軸４７が接続され、穴４２にガイドされて軸方向に移動するアーマチュア４５と、アーマチュア４５をテフロン膜３１と反対側に押し付ける戻りスプリング４６と、ケーシング４１のテフロン膜３１と反対側にボルト５２で固定されたフレーム５０と、フレーム５０にねじ込まれて、テフロン膜３１と反対方向へのアーマチュア４５の移動を規制するストッパ５１と、を備えている。
【００２１】
制御装置６０は、バッテリ等の直流電源７０のプラス側に接続されるプラス側電路７１と、直流電源７０のマイナス側に接続されるマイナス側電路７２とを備えている。マイナス側電路７２には、マイナス側からＦＥＴ等のスイッチング素子６２と電流センサ６４とが直列に接続されている。スイッチング素子６２と電流センサ６４との間には、マイナス側電路７２とプラス側電路７１とを接続する接続電路７５が配置され、接続電路７５には、マイナス側電路７２からプラス側電路７１に向う方向に電流を流すようにダイオード６３が接続されている。また、制御装置６０は、内部にプログラムや制御設定値を格納する記憶部を備え、情報処理を行い、制御信号を出力する演算回路６１と、起動停止ボタン６６と、ストローク数等の入力を行うとともに、入力された数値を表示する入出力部６５とを備えている。スイッチング素子６２と、電流センサ６４、入出力部６５、起動停止ボタン６６とはそれぞれ演算回路６１に接続され、スイッチング素子６２は演算回路６１から出力される制御信号によってオン・オフ制御され、電流センサ６４が検出した電磁コイル４４に流れる電流値は演算回路６１に入力され、入出力部６５から入力されたストローク数等は、演算回路内部の記憶部に記憶されると共に、入出力部６５の表示器等に表示される。そして、制御装置６０のプラス側電路７１は、直動式ソレノイド４０の電磁コイル４４の入力電路７３に接続され、マイナス側電路７２は、電磁コイル４４に出力電路７４に接続されるように構成されている。なお、本実施形態では、電流センサ６４は、マイナス側電路７２の周囲を囲み、マイナス側電路７２の電流による電磁誘導によって電流を検出するものとして説明するが、他の形式の電流センサであってよい。
【００２２】
次に、図１を参照して説明した電磁式往復動ポンプ１００の基本動作について図２（ａ）から図２（ｃ）を参照しながら説明する。電磁式往復動ポンプ１００の基本動作は、時刻ｔ０にスイッチング素子６２をオンとして電磁コイル４４に所定期間ΔＴｏｎだけ通電し、電磁コイル４４に発生する電磁力（推力）によりアーマチュア４５をポンプ部１０側に移動（往動）させて、キャビティ３０に入っていた液体を吐出流路１３、吐出側逆止弁１６を通して吐出管１１ｂから吐出し、その後、時刻ｔ３にスイッチング素子６２をオフとして電磁コイル４４への通電を遮断することによって電磁コイル４４の発生する電磁力（推力）を低減し、戻りスプリング４６の押し付け力によりアーマチュア４５を初期位置まで移動（復動）させてキャビティ３０の容積を増大させ、吸込み管１１ａ、吸込み側逆止弁１５を通して吸込み流路１２から流体をキャビティ３０に吸い込むこと、を図２（ｃ）に示す所定のストローク周期ΔＴｓごとに繰り返すものである。つまり、電磁コイル４４への通電、遮断を所定のストローク周期ΔＴｓで繰り返し、アーマチュア４５を所定のストローク周期ΔＴｓで往復動させて、吸込み管１１ａから流体吸込み、吐出管１１ｂから流体を吐出するものである。
【００２３】
上記の基本動作における電磁コイル４４に印加される電圧Ｖ、電磁コイル４４に流れる電流Ｉ、アーマチュア４５のストロークＳの時間変化について、詳しく説明する。図２（ａ）に示すように、時刻ｔ０にスイッチング素子６２がオンとなると、直流電源７０→プラス側電路７１→入力電路７３→電磁コイル４４→出力電路７４→マイナス側電路７２→直流電源７０、と電流の流れる回路Ｒ１が形成され、図２（ｃ）の実線９１に示すように時刻ｔ０に電磁コイル４４には直流電源の電圧Ｖ０が印加される。一方、図２（ｃ）の破線９２に示すように、時刻ｔ０から電磁コイル４４に電流Ｉが流れ始める。電磁コイル４４に流れ込んだ電流Ｉは電磁コイル４４の内部に電気エネルギとして蓄積されていくので、電流値は電圧のようにすぐには上昇せず、ゆっくりと上昇していく。電磁コイル４４の発生する電磁力（推力）は、電磁コイル４４に流れる電流の大きさと電磁コイル４４の巻き数に比例するので、電磁コイル４４に流れる電流Ｉが小さい期間は、電磁コイル４４の発生する電磁力も小さい。このため、電磁コイル４４の電磁力によってアーマチュア４５をポンプ部１０の方向に押し出す推力も小さく、アーマチュア４５は、戻りスプリング４６の押し付け力によって後端がストッパ５１に当接する位置（初期位置）にとどまっている。
【００２４】
しばらくして、電磁コイル４４に流れる電流Ｉがある程度の大きさになると、電磁コイル４４によって発生する電磁力（推力）が戻りスプリング４６の押し付け力を上回り、アーマチュア４５がポンプ部１０の方向に向かって移動（往動）を開始する。アーマチュア４５がポンプ部１０の方向に移動するとアーマチュア４５に接続された出力軸４７及び、出力軸４７に接続されたボス３２がポンプ部１０の方向に移動し、テフロン膜３１をポンプ部１０のベース１７に設けられた凹部１４に向かって押し出していく。その後も通電を続けると電磁コイル４４に流れる電流が増加するに従って、アーマチュア４５をポンプ部１０に向かう方向に移動させる電磁力（推力）も増大し、アーマチュア４５はポンプ部１０の方向に向かって移動し、図２（ｃ）に一点鎖線９３で示すようにストロークＳが次第に大きくなっていく。そして、ストロークＳが１００％となると、アーマチュア４５のポンプ部１０側の端面は穴４２の底面４３に当接し、アーマチュア４５のポンプ部１０に向かう方向の移動は停止する。ストロークＳが１００％となるとポンプ部１０のベース１７に形成された凹部１４とテフロン膜３１（ダイヤフラム）との間のキャビティ３０の容量は減少する。これによって、最初にキャビティ３０の中に入っていた流体は吐出管１１ｂから外部に吐出される。
【００２５】
この後、時刻ｔ３にスイッチング素子６２がオフとなるまで電磁コイル４４には直流電源の電圧Ｖ０が印加され、電流Ｉは次第に大きくなっていく。この間、アーマチュア４５の端面は穴４２の底面４３に当接した状態（ストロークＳ＝１００％）が保たれている。そして、所定期間ΔＴｏｎが経過した時刻ｔ３になるとスイッチング素子６２がオフとなり、図２（ｃ）の実線９１に示すように電磁コイル４４に印加される電圧はゼロとなる。この際、図２（ｃ）の破線９２に示すように、電磁コイル４４に流れている電流は最大電流Ｉｍａｘに達している。時刻ｔ３の後、電磁コイル４４には直流電源からの電圧は印加されないが、電磁コイル４４に残留している電気エネルギによって図２（ｂ）に示すように、電磁コイル４４→出力電路７４→マイナス側電路７２→接続電路７５→ダイオード６３→入力電路７３の回路Ｒ２に電流が流れるので、図２（ｃ）の破線９２に示すように電磁コイル４４に流れる電流はすぐにゼロにはならない。この電流は回路抵抗によって最大電流Ｉｍａｘから次第に小さくなってくる。そして、電磁コイル４４に流れる電流によって発生するアーマチュア４５をポンプ部１０側に押し出す電磁力がアーマチュア４５をポンプ部１０と反対側に押し付ける戻りスプリング４６の押し付け力よりも弱くなってくると、アーマチュア４５は、戻りスプリング４６によって後端がストッパ５１に当接する位置（初期位置）まで戻る（復動）。アーマチュア４５が復動すると、出力軸４７、ボス３２も元の位置に戻る。この際、凹部１４とテフロン膜３１との間のキャビティ３０の容量が増大するので、吸込み管１１ａ、吸込み側逆止弁１５を通して吸込み流路１２から流体がキャビティ３０に吸い込まれる。そして、所定のストローク周期ΔＴｓが経過するまでの間は、この状態が保持される。所定のストローク周期ΔＴｓが経過すると、再びスイッチング素子６２がオンとなり、電磁コイル４４に通電を開始し流体が吐出される。
【００２６】
次に、図３から図１０を参照しながら、本実施形態の制御装置６０による電磁式往復動ポンプ１００の動作について説明する。演算回路６１には、あらかじめ入出力部６５からポンプの一分間当たりのストローク数が入力され、その数値は演算回路６１の記憶部に格納されている。また、演算回路６１の記憶部には、あらかじめ、図８に示す設定値パラメータ（１）、設定値パラメータ（２）が格納されている。設定値パラメータ（１）は、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの所定期間ΔＴｏｎの間、上限閾値をＩＨ３、下限閾値をＩＬ３とするものであり、設定値パラメータ（２）は、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで上限閾値をＩＨ１、下限閾値をＩＬ１とし、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは上限閾値をＩＨ２、下限閾値をＩＬ２、時刻ｔ２から時刻ｔ３までは上限閾値をＩＨ３、下限閾値をＩＬ３とするものである。つまり、設定値パラメータ（２）は、時間の経過に伴って上下限閾値を切り替えていくものである。ここで、図２（ａ）から図２（ｃ）及び図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、時刻ｔ０は、電磁コイル４４に電圧の印加を開始する時刻であり、時刻ｔ３は電磁コイル４４への電圧の印加を完全に停止する時刻であり、時刻ｔ１，ｔ２は時刻ｔ０と時刻ｔ３との間の時刻である。また、時刻ｔ０と時刻ｔ３との間の期間は、アーマチュア４５のストロークが１００％に達するために必要な時間に余裕時間を付加した時間であり「所定期間ΔＴｏｎ」である。「所定期間ΔＴｏｎ」は、ポンプの大きさ、容量等のよって定まる期間であり、あらかじめ演算回路６１内部の記憶部に格納されている。また、「所定期間ΔＴｏｎ」は一定の期間に限らず、例えば、電源電圧、ストローク数等によって変化させるようにしてもよい。
【００２７】
図９（ａ）〜図９（ｃ）の実線ａ１，ｄ１，ｇ１は、先に図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明したように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間、電磁コイル４４に連続的に通電して直動式ソレノイド４０を駆動した際のストロークＳ，電磁コイル４４に流れる電流Ｉ、電磁コイル４４に印加される電圧Ｖを示している。これらについては、図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明した電磁式往復動ポンプ１００の基本動作を示すものと同様であるので説明は省略する。また、以下の説明において図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明した部分と同様の部分については簡略に説明する。
【００２８】
最初に、電源電圧が直流１００Ｖで、図８に示す設定値パラメータ（１）を適用した場合の制御、つまり、図９（ａ）〜図９（ｃ）の時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間の所定期間ΔＴｏｎ内において、電流センサ６４で検出した電磁コイル４４に流れる電流が上限閾値ＩＨ３まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし、電流が下限閾値ＩＬ３まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする制御を行う場合について説明する。図９（ａ）〜図９（ｃ）の一点鎖線ｂ１，ｅ１，ｈ１は其々この際のストロークＳ、電磁コイル４４に流れる電流Ｉ、電磁コイル４４印加される電圧Ｖを示す。
【００２９】
図1に示す起動停止ボタン６６が押されると、演算回路６１は、図３のステップＳ１０１に示すように、設定値パラメータ（１）の上限閾値ＩＨ３及び、下限閾値ＩＬ３、及び、所定期間ΔＴｏｎ、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）を読み込む。次に、演算回路６１は、図３のステップＳ１０２に示すように、図９（ｃ）に示す時刻ｔ０にスイッチング素子６２をオンとして第一の信号の所定期間ΔＴｏｎの時間カウントを開始するとともに、ストローク周期ΔＴｓ（所定周期）の時間カウントを開始する。図９（ｃ）の一点鎖線ｈ１に示すように、時刻ｔ０には電磁コイル４４には電源電圧の１００Ｖが印加され、図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、電磁コイル４４には電流が流れ始める。演算回路６１は、図３のステップＳ１０３に示すように所定期間ΔＴｏｎが経過したかどうかを判断し、所定期間ΔＴｏｎが経過していない場合には、図３に示すステップＳ１０４に示す電流制御ループ処理を実行する。演算回路６１は、電流制御ループ処理実行している間は、所定期間ΔＴｏｎが経過したかどうかを監視する。
【００３０】
電流制御ループ処理は図３のステップＳ１１１からＳ１１５に示す各ステップを繰り返して実行するものである。演算回路６１は電流制御ループ処理を開始すると、図３のステップＳ１１１に示すように電流センサ６４によって電磁コイル４４に流れる電流を検出する。次に、演算回路６１は、図３のステップＳ１１２に示すように、電流センサ６４で検出した検出電流値と上限閾値ＩＨ３とを比較する。図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、時刻ｔ０の直後は、電流はあまり大きくなっておらず、検出電流値は上限閾値ＩＨ３よりも小さいので、演算回路６１は、検出電流値は上限閾値ＩＨ３まで上昇していないと判断し（図３のステップＳ１１２でＮＯと判断し）、図３のステップＳ１１５に進み、スイッチング素子６２をオン状態に保持する信号（第二の信号）を出力し、図３のステップＳ１１２に戻って電磁コイル４４に流れる電流を監視する。
【００３１】
図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、電磁コイル４４に流れる電流は時間が経過するとともに次第に上昇していく。そして、図９（ａ）に示す時刻ｔ５で、電磁コイル４４に流れる電流がＩｓに達すると、電磁コイル４４に流れる電流によって発生するアーマチュア４５をポンプ部１０の方向に押し出す推力が、戻りスプリング４６によるポンプ部１０と反対方向に向かう押し付け力よりも大きくなるので、アーマチュア４５がポンプ部１０の方向に向かって移動（往動）を開始する。これにより、図９（ａ）の一点鎖線ｂ１に示すようにアーマチュア４５のストロークＳがゼロから次第に大きくなっていく。一方、図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、電磁コイル４４に流れる電流は上昇を続けているものの、上限閾値ＩＨ３まで上昇していないので、演算回路６１は、図３に示すステップＳ１１２、ステップＳ１１５を繰り返し実行する。この間、演算回路６１は、スイッチング素子６２をオンの状態に保つ信号（第二の信号）を出力している。そして、図９（ａ）の一点鎖線ｂ１に示すように、時刻ｔ６にアーマチュア４５のストロークＳが１００％に達すると、アーマチュア４５の位置はストローク１００％の位置に保持される。
【００３２】
図９（ｂ）の時刻ｔ１５において、一点鎖線ｅ１に示すように、電流センサ６４で検出した電磁コイル４４に流れる電流が上限閾値ＩＨ３に達すると（検出電流値≧ＩＨ３）、演算回路６１は、図３に示すステップＳ１１２において検出電流値が上限閾値ＩＨ３まで上昇したと判断して図３のステップＳ１１３に進み、スイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力する。この信号がスイッチング素子６２に入力されるとスイッチング素子６２がオフとなるので、図９（ｃ）の一点鎖線ｈ１に示すように、電磁コイル４４に印加される電圧は、時刻ｔ１５に当初の１００Ｖからゼロとなる。図２（ｂ）を参照して説明したように、スイッチング素子６２がオフとなっても電磁コイル４４に蓄積された電力により、電磁コイル４４→出力電路７４→接続電路７５→ダイオード６３→入力電路７３の回路Ｒ２に電流が流れるので、電磁コイル４４には電流が流れ続けている。この回路Ｒ２に流れる電流は、回路Ｒ２の抵抗によって次第に低下してくる。
【００３３】
演算回路６１は、図３に示すステップＳ１１３でスイッチング素子６２をオフとする信号を出力したら、図３に示すステップＳ１１４に進んで電流センサ６４によって検出した電磁コイル４４に流れる電流値が下限値ＩＬ３まで低下したかどうかを判断する。図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、時刻ｔ１５の直後では、検出電流値は上限閾値ＩＨ３を少し下回った程度であり、まだ、下限閾値ＩＬ３まで低下していない。そこで、演算回路６１は、図３のステップＳ１１４において検出電流値は下限閾値ＩＬ３まで低下していないと判断し、図３のステップＳ１１３に戻ってスイッチング素子６２をオフの状態に保つ信号（第二の信号）を出力する。その後、演算回路６１は、図３に示すステップＳ１１４、ステップＳ１１３を繰り返し実行する。この間、演算回路６１は、スイッチング素子６２をオフの状態に保つ信号（第二の信号）を出力している。
【００３４】
図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、時刻ｔ１７において、検出電流値が下限閾値ＩＬ３まで低下すると（検出電流値≦ＩＬ３）、演算回路６１は図３のステップＳ１１４において「ＹＥＳ」と判断し、図３に示すステップＳ１１５に進み、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、図３に示すステップＳ１１２に戻って電磁コイル４４に流れる電流値が上限閾値ＩＨ３まで上昇したかどうかを判断する。図９（ｃ）の一点鎖線ｈ１に示すように、スイッチング素子６２がオンとなる時刻ｔ１７に電磁コイル４４に印加される電圧は、ゼロから１００Ｖとなる。そして、図２を参照して説明した回路Ｒ１を通って電磁コイル４４に流れる電流は次第に増加していく。
【００３５】
演算回路６１は、図３のステップＳ１１２に戻ったら、先に説明したと同様、電磁コイル４４に流れる電流が上限閾値ＩＨ３に上昇するまで、図３に示すステップＳ１１２、ステップＳ１１５を繰り返し実行し、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、電磁コイル４４に流れる電流が上限閾値ＩＨ３まで上昇したら、図３のステップＳ１１３に進み、先に説明したと同様、電磁コイル４４に流れる電流が下限閾値ＩＬ３に低下するまで図３に示すステップＳ１１４，Ｓ１１３を繰り返して実行し、スイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力する。
【００３６】
このように、演算回路６１は、起動停止ボタン６６が押されて電磁式往復動ポンプ１００の駆動が開始される時刻ｔ０から「所定期間ΔＴｏｎ」の終了する時刻ｔ３までの間、電磁コイル４４に流れる検出電流値が上限閾値ＩＨ３まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし（時刻ｔ１５，ｔ１８）、検出電流値が下限閾値ＩＬ３まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする（時刻ｔ１７，ｔ２０）ことを繰り返し、電磁コイル４４に流れる電流値を上限閾値ＩＨ３と下限閾値ＩＬ３との間に制御する。所定期間ΔＴｏｎの間のスイッチング素子６２をオン・オフさせる信号は第二の信号を構成する。
【００３７】
時刻ｔ６以降、図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、電磁コイル４４に流れる電流は、電磁コイル４４がアーマチュア４５に与えるポンプ部１０の方向に向かう推力が、戻りスプリング４６によるポンプ部１０と反対側に向かう押し付け力に略等しくなる電流値Ｉｓよりも大きい電流となっているので、時刻ｔ６以降では、図９（ａ）の一点鎖線ｂ１に示すように、アーマチュア４５のストロークＳは１００％に保持されている。
【００３８】
演算回路６１は、時刻ｔ３になると、図３のステップＳ１０３において、「所定期間ΔＴｏｎ」が経過したと判断し、図３のステップＳ１０４に示す電流制御ループ処理を終了し、図３に示すステップＳ１０５に進み、スイッチング素子６２をオフとする信号を出力する。この信号はスイッチング素子６２をオフとする第一の信号である。この信号がスイッチング素子６２に入力されるとスイッチング素子６２がオフとなるので、図９（ｃ）の一点鎖線ｈ１に示すように、時刻ｔ３に電磁コイル４４に印加される電圧は、直前の１００Ｖからゼロとなる。図２（ｂ）を参照して説明したように、スイッチング素子６２がオフとなっても電磁コイル４４に蓄積された電力により、電磁コイル４４→出力電路７４→接続電路７５→ダイオード６３→入力電路７３の回路Ｒ２に電流が流れるので、図９（ｂ）の時刻ｔ３以降の一点鎖線ｅ１に示すように電磁コイル４４には電流が流れ続ける。この回路Ｒ２に流れる電流は、回路Ｒ２の抵抗によって次第に低下してくる。また、演算回路６１は、時刻ｔ３にスイッチング素子６２をオフとする第一の信号を出力すると同時に、「所定期間ΔＴｏｎ」のカウントを初期値のゼロに戻す。
【００３９】
演算回路６１は、図３に示すステップＳ１０５においてスイッチング素子６２をオフとする信号を出力した後、図３のステップＳ１０６に進み、所定周期ΔＴｓ（図２（ｃ）に示す所定のストローク周期ΔＴｓ）が経過したかどうか判断する。演算回路６１は所定周期ΔＴｓが経過するまではスイッチング素子６２をオフとした状態を継続する。この間、図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように、電磁コイル４４に流れる電流は次第に低下し、これに伴って電磁コイル４４がアーマチュア４５に与えるポンプ部１０の方向に向かう推力も低下してくる。そして、先に図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して説明したように、電磁コイル４４がアーマチュア４５に与えるポンプ部１０の方向に向かう推力が、戻りスプリング４６によるポンプ部１０と反対方向への押し付け力よりも小さくなると、アーマチュア４５は、戻りスプリング４６の押し付け力によりポンプ部１０と反対方向に移動（復動）し、その後端がストッパ５１に当たる初期位置にもどる。演算回路６１は、図３のステップＳ１０６で所定周期（所定のストローク周期ΔＴｓ）が経過したと判断したら、図３のステップＳ１０７に進み、起動停止ボタン６６が押されているかどうか判断し、停止指令が無い場合には、「所定周期ΔＴｓ」のカウンタをゼロにリセットしてステップＳ１０１に戻り、再度、設定値パラメータ（１）の上限閾値ＩＨ３及び、下限閾値ＩＬ３、及び、所定期間ΔＴｏｎ、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）を読み込み、図３のステップＳ１０２に示すように、スイッチング素子６２をオンとする第一の信号を出力するとともに、「所定期間ΔＴｏｎ」、「所定周期ΔＴｓ」のカウンタをスタートさせ、図３に示すステップＳ１０３からＳ１０６を実行することを繰り返す。そして、図３のステップＳ１０７において、起動停止ボタンが押され、停止指令が入力されたと判断したら、動作を停止する。
【００４０】
以上説明した実施形態の制御装置６０では、図９（ｂ）に示す時刻ｔ１５以降の電磁コイル４４に流れる電流の大きさを上限閾値ＩＨ３と下限閾値ＩＬ３との間に保持するので、図９（ｂ）に実線ｄ１で示す時刻ｔ０から時刻ｔ３までの「所定期間ΔＴｏｎ」の間、電磁コイル４４に連続的に１００Ｖを通電した場合のように、必要以上に電流値が増加することを抑制することができる。また、スイッチング素子６２によって電磁コイルに印加する電圧をオン・オフするので、電磁コイル４４に直流電源の電圧１００Ｖが印加されている合計時間も電磁コイル４４に連続的に１００Ｖを通電した場合の電圧印加時間よりも短くなっている。このことから、「所定期間ΔＴｏｎ」中に電磁コイル４４に供給される電力は、連続的に１００Ｖを通電した場合に電磁コイル４４に供給される電力よりも小さくなっていることが分かる。つまり、本実施形態の制御装置６０は、電磁コイル４４に連続通電する制御方式に比べて消費電力を小さくすることができる。
【００４１】
また、本実施形態の制御装置６０によって電磁コイル４４の電流を制御した場合における「所定期間ΔＴｏｎ」の最大電流値（図９（ｂ）に示す一点鎖線ｅ１の時間ｔ３の電流値）は、従来技術のように「所定期間ΔＴｏｎ」の間、電磁コイル４４に連続通電した場合の最大電流値（図９（ｂ）に示す実線ｄ１の時間ｔ３の電流値）よりも小さくなっている。電磁コイル４４の温度上昇は、電磁コイル４４に流れる電流の最大値によって決まってくるので、本実施形態の制御装置６０は、電磁コイル４４に連続通電して制御した場合に比較して電磁コイル４４、あるいは直動式ソレノイド４０の温度上昇を低く抑えることができる。
【００４２】
次に、図４〜図９を参照しながら、電源電圧が直流１００Ｖで、図８に示す設定値パラメータ（２）を適用した場合の制御、つまり、図９（ａ）〜図９（ｃ）の時刻ｔ０から時刻ｔ３までの所定期間ΔＴｏｎの内、時刻ｔ０から時刻ｔ１の第１区間（第１区間時間ΔＴ１）では電流センサ６４で検出した電磁コイル４４に流れる電流が第１上限閾値ＩＨ１まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし、検出電流値が第１下限閾値ＩＬ１まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする制御を行い、時刻ｔ１を超えて時刻ｔ２までの第２区間（第２区間時間ΔＴ２）では検出電流値が第２上限閾値ＩＨ２まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし、検出電流値が第２下限閾値ＩＬ２まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする制御を行い、時刻ｔ２を超えて時刻ｔ３までの第３区間（第３区間時間ΔＴ３）では検出電流値が第３上限閾値ＩＨ３まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし、検出電流値が第３下限閾値ＩＬ３まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする制御を行う場合について説明する。ここで、ＩＨ３＞ＩＨ２＞ＩＨ１であり、ＩＬ３＞ＩＬ２＞ＩＬ１であり、ΔＴ１＋ΔＴ２＋ΔＴ３＝ΔＴｏｎである。つまり、設定値パラメータ（２）を使った制御は、時刻ｔ０から時間が経過するに従って、上限閾値、下限閾値を三段階に変化させていく（大きくしていく）制御である。図９（ａ）〜図９（ｃ）の破線ｃ１，ｆ１，ｊ１は其々この際のストロークＳ、電磁コイル４４に流れる電流Ｉ、電磁コイル４４印加される電圧Ｖを示す。なお、先に説明した設定値パラメータ（１）を用いた場合の制御と同様の制御については、簡略に説明する。
【００４３】
先に説明した設定値パラメータ（１）を用いた場合と同様、図1に示す起動停止ボタン６６が押されると、演算回路６１は、図４のステップＳ２０１に示すように、設定値パラメータ（２）の第１区間のパラメータである第１上限閾値ＩＨ１及び、第１下限閾値ＩＬ１、第１区間時間ΔＴ１、及び、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）及び、所定期間ΔＴｏｎを読み込む。次に、演算回路６１は、図４のステップＳ２０２に示すように、図９（ｃ）に示す時刻ｔ０にスイッチング素子６２をオンとして第一の信号の所定期間ΔＴｏｎのカウント及び、第１区間時間ΔＴ１のカウント、及び、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）のカウントを開始する。
【００４４】
図９（ｃ）の破線ｊ１に示すように、時刻ｔ０には電磁コイル４４には電源電圧の１００Ｖが印加され、図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、電磁コイル４４には電流が流れ始める。演算回路６１は、図４のステップＳ２０２に示すように第１区間時間ΔＴ１が経過したかどうかを判断し、第１区間時間ΔＴ１が経過していない場合には、図４に示すステップＳ２２０に示す電流制御ループ処理を実行する。演算回路６１は、電流制御ループ処理実行している間は、第１区間時間ΔＴ１が経過したかどうかを監視すると共に、演算回路６１は、所定時間ΔＴｏｎが経過したかどうかも監視する。
【００４５】
図５に図４のステップＳ２２０の電流制御ループ処理の詳細を示す。ステップＳ２２０の電流制御ループ処理は、上限、下限の各閾値が第１上限閾値ＩＨ１、第１下限閾値ＩＩＬ１となっている以外は、図３のステップＳ１１１からＳ１１５を参照して説明した電流制御処理ループと同様である。演算回路６１は電流制御ループ処理を開始すると、図５のステップＳ２２１に示すように電流センサ６４によって電磁コイル４４に流れる電流を検出する。次に、演算回路６１は、図５のステップＳ２２２に示すように、電流センサ６４で検出した検出電流値と第１上限閾値ＩＨ１とを比較する。図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、時刻ｔ０の直後は、電流はあまり大きくなっておらず、検出電流値は第１上限閾値ＩＨ１よりも小さいので、演算回路６１は、検出電流値は第１上限閾値ＩＨ１まで上昇していないと判断し（図５のステップＳ２２２でＮＯと判断し）、図５のステップＳ２２５に進み、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、図５のステップＳ２２２に戻って電磁コイル４４に流れる電流を監視する。
【００４６】
図９（ａ）に示す時刻ｔ５で、電磁コイル４４に流れる電流がＩｓに達すると、電磁コイル４４に流れる電流によって発生するアーマチュア４５をポンプ部１０の方向に押し出す推力が、戻りスプリング４６によるポンプ部１０と反対方向に向かう押し付け力よりも大きくなるので、アーマチュア４５がポンプ部１０の方向に向かって移動（往動）を開始する。これにより、図９（ａ）の破線ｃ１に示すようにアーマチュア４５のストロークＳがゼロから次第に大きくなっていく。
【００４７】
図９（ｂ）に示すように、第１上限閾値ＩＨ１は、アーマチュア４５が往動を開始する電流値Ｉｓと略同一なので、図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、時刻ｔ５において電磁コイル４４に流れる電流は、第１上限閾値ＩＨ１まで上昇する（検出電流値≧ＩＨ１）。そこで、演算回路６１は時刻ｔ５に検出電流値が第１上限閾値ＩＨ１まで上昇したと判断し、図５のステップＳ２２３に進んでスイッチング素子６２をオフとする信号を出力する。この信号がスイッチング素子６２に入力されるとスイッチング素子６２がオフとなるので、図９（ｃ）の破線ｊ１に示すように、時刻ｔ５に電磁コイル４４に印加される電圧は、当初の１００Ｖからゼロとなる。先に説明したように、スイッチング素子６２がオフとなっても電磁コイル４４に蓄積された電力により、図２（ｂ）に示す回路Ｒ２に電流が流れるので、電磁コイル４４には電流が流れ続けている。この回路Ｒ２に流れる電流は、回路Ｒ２の抵抗によって次第に低下してくる。演算回路６１は、図５に示すステップＳ２２３でスイッチング素子６２をオフとする信号を出力したら、図５のステップＳ２２４に進んで電流センサ６４によって検出した電磁コイル４４に流れる電流値が第１下限閾値ＩＬ１まで低下したかどうかを判断する。
【００４８】
図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、時刻ｔ５の直後は電磁コイル４４に流れる電流は、まだ第１下限閾値ＩＬ１まで低下していない。そこで、演算回路６１は、図５のステップＳ２２３で検出電流値が第１下限閾値ＩＬ１まで低下していないと判断し、図５のステップＳ２２３に戻ってスイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力する。その後、演算回路６１は、図５に示すステップＳ２２４，Ｓ２２３を繰り返し実行する。この間、演算回路６１は、スイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力している。
【００４９】
図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、時刻ｔ１１に電磁コイル４４に流れる検出電流値が第１下限閾値ＩＬ１まで低下してくる（検出電流値≦ＩＬ１）と、演算回路６１は図５に示すステップＳ２２４で「ＹＥＳ」と判断し、図５のステップＳ２２５に進み、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、図５に示すステップＳ２２２に戻って電磁コイル４４に流れる電流値が第１上限閾値ＩＨ１まで上昇したかどうかを判断する。時刻ｔ１１にスイッチング素子６２がオンとなると、図９（ｃ）の破線ｊ１に示すように、電磁コイル４４には直流電圧１００Ｖが印加され、図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、電磁コイル４４に流れる検出電流値が増加していく。
【００５０】
演算回路６１は、図５のステップＳ２２２に戻ったら、先に説明したと同様、電磁コイル４４に流れる電流が第１上限閾値ＩＨ１に上昇するまで、図５に示すステップＳ２２２、ステップＳ２２５を繰り返し実行し、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、電磁コイル４４に流れる電流が第１上限閾値ＩＨ１まで上昇したら、図５のステップＳ２２３に進み、先に説明したと同様、電磁コイル４４に流れる電流が第１下限閾値ＩＬ１に低下するまで図５に示すステップＳ２２４，Ｓ２２３を繰り返して実行し、スイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力する。
【００５１】
図９（ｂ）の破線ｆ１に示すように、時刻ｔ５と時刻ｔ１との間は、電磁コイル４４に流れる電流は、第１上限閾値ＩＨ１≒Ｉｓ（電流値Ｉｓは、電磁コイル４４のアーマチュア４５をポンプ部１０側に押し出す推力が戻りスプリング４６によるポンプ部１０と反対側に向かう押し付け力よりも大きくなる電流値）と、第１下限閾値ＩＬ１との間に保持されるので、電磁コイル４４がアーマチュア４５をポンプ部１０に向かって押し出す推力は、戻りスプリング４６によりポンプ部１０と反対方向に向かう押し出し力と略同様となっている。このため、時刻ｔ５から時刻ｔ１の間はアーマチュア４５のストロークはほとんどゼロ近傍となっている。
【００５２】
図９に示す時刻ｔ１になったら、演算回路６１は、図４のステップＳ２０３で第１区間時間ΔＴ１が経過したと判断し、ステップＳ２２０に示す電流制御ループ処理を停止して図４に示すステップＳ２０４に進み、設定値パラメータ（２）の第２区間のパラメータである第２上限閾値ＩＨ２及び、第２下限閾値ＩＬ２、第２区間時間ΔＴ２を読み込む。次に、演算回路６１は、第２区間時間ΔＴ２のカウントを開始し、図４のステップＳ２０５に示すように、第２区間時間ΔＴ２が経過したかどうかを判断し、第２区間時間ΔＴ２が経過していないと判断した場合には、図４のステップＳ２３０に進み、電流制御ループ処理を実行する。演算回路６１は、図４のステップＳ２３０の電流制御ループ処理実行している間は、第２区間時間ΔＴ２が経過したかどうかを監視すると共に、所定時間ΔＴｏｎが経過したかどうかも監視する。
【００５３】
図６に図４のステップＳ２３０の電流制御ループ処理の詳細を示す。ステップＳ２３０の電流制御ループ処理は、上限、下限の各閾値が第２上限閾値ＩＨ２、第２下限閾値ＩＩＬ２となっている以外は、図５のステップＳ２２１からＳ２２５を参照して説明した電流制御処理ループと同様である。演算回路６１は、先に説明したと同様、電磁コイル４４に流れる電流が第２上限閾値ＩＨ２に上昇するまで、図６に示すステップＳ２３２、ステップＳ２３５を繰り返し実行し、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、電磁コイル４４に流れる電流が第２上限閾値ＩＨ２まで上昇したら、図６のステップＳ２３３に進み、電磁コイル４４に流れる電流が第２下限閾値ＩＬ２に低下するまで図６に示すステップＳ２３４，Ｓ２３３を繰り返して実行し、スイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力する。この様にして、演算回路６１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の第２区間時間ΔＴ２の間、電磁コイル４４に流れる電流の大きさを第２上限閾値ＩＨ２、第２下限閾値ＩＬ２の間に制御する。
【００５４】
第２上限閾値ＩＨ２、第２下限閾値ＩＬ２は、電磁コイル４４のアーマチュア４５をポンプ部１０側に押し出す推力が、戻りスプリング４６によるポンプ部１０と反対側に向かう押し付け力よりも大きくなる電流値Ｉｓよりも大きいので、時刻ｔ１以降の第２区間でアーマチュア４５は電磁コイル４４の発生する推力によってポンプ部１０の方向に移動（往動）する。しかし、電磁コイル４４に流れる電流は、電磁コイル４４に直流１００Ｖを連続通電した際の電流（図９（ｂ）の実線ｄ１で示す）或いは、設定値パラメータ（１）を用いた際の電流（図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１で示す）よりも小さい。このため、アーマチュア４５の移動（往動）速度は遅く、図９（ａ）の破線ｃ１に示すように、アーマチュア４５のストロークＳは第２区間の終了する時刻ｔ２において４０％程度となっている。
【００５５】
演算回路６１は、時刻ｔ２になったら、図４のステップＳ２０５において第２区間時間ΔＴ２が経過したと判断し、図４に示すステップＳ２３０に示す電流制御ループ処理を停止して図４に示すステップＳ２０６に進み、設定値パラメータ（２）の第３区間のパラメータである第３上限閾値ＩＨ３及び、第３下限閾値ＩＬ３、第３区間時間ΔＴ３を読み込む。次に、演算回路６１は、第３区間時間ΔＴ３のカウントを開始し、図４のステップＳ２０７に示すように、第３区間時間ΔＴ３が経過したかどうかを判断し、第３区間時間ΔＴ３が経過していないと判断した場合には、図４のステップＳ２４０に進み、電流制御ループ処理を実行する。演算回路６１は、図４のステップＳ２４０の電流制御ループ処理実行している間は、第３区間時間ΔＴ３が経過したかどうかを監視すると共に、所定時間ΔＴｏｎが経過したかどうかを開始する。
【００５６】
図７に図４のステップＳ２４０の電流制御ループ処理の詳細を示す。ステップＳ２４０の電流制御ループ処理は、上限、下限の各閾値が第３上限閾値ＩＨ３、第３下限閾値ＩＩＬ３となっている以外は、図６のステップＳ２３１からＳ２３５を参照して説明した電流制御処理ループと同様である。演算回路６１は、先に説明したと同様、電磁コイル４４に流れる電流が第３上限閾値ＩＨ３に上昇するまで、図７に示すステップＳ２４２、ステップＳ２４５を繰り返し実行し、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）を出力し、電磁コイル４４に流れる電流が第３上限閾値ＩＨ３まで上昇したら、図７のステップＳ２４３に進み、電磁コイル４４に流れる電流が第３下限閾値ＩＬ３に低下するまで図７に示すステップＳ２４４，Ｓ２４３を繰り返して実行し、スイッチング素子６２をオフとする信号（第二の信号）を出力する。この様にして、演算回路６１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の第３区間時間ΔＴ３の間、電磁コイル４４に流れる電流の大きさを第３上限閾値ＩＨ３、第３下限閾値ＩＬ３の間に制御する。
【００５７】
第３上限閾値ＩＨ３、第３下限閾値ＩＬ３は、それぞれ時刻ｔ１からｔ２の間（第２区間）の第２上限閾値ＩＨ２、第２下限閾値ＩＬ２よりも大きいので、電磁コイル４４のアーマチュア４５をポンプ部１０側に押し出す推力も時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の第２区間よりも大きくなる。このため、図９（ａ）の破線ｃ１に示すように、時刻ｔ２以降の第３区間でアーマチュア４５の移動（往動）速度は速くなり、時刻ｔ７において、ストロークＳは９０％程度となる。ストロークＳが大きくなるとアーマチュア４５と電磁コイル４４の移動方向の重なりが大きくなり、電磁コイル４４に流れる電流が増加しなくともアーマチュア４５をポンプ部１０の方向に押し出す推力が大きくなってくる。この推力増大によって、時刻ｔ７以降、アーマチュア４５のストロークＳは急速に大きくなり、時刻ｔ７の直後にストロークＳは１００％に達し、その後ストロークＳは１００％に保持される。
【００５８】
以上説明した時刻ｔ５，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６，ｔ１９，ｔ２１スイッチング素子６２をオン・オフする信号は、第二の信号を構成する。
【００５９】
そして、図９に示す時刻ｔ３になると、演算回路６１は、図４に示すステップＳ２０７において、第３区間時間ΔＴ３が経過したと判断して図４のステップＳ２４０の電流制御ループ処理を停止する。所定期間ΔＴｏｎ＝ΔＴ１＋Δｔ２＋ΔＴ３であるから、第３区間時間ΔＴ３が経過した場合、演算回路６１は、「所定期間ΔＴｏｎ」が経過したと判断し、図４のステップＳ２０８に示すように、スイッチング素子６２をオフとする信号を出力する。この信号はスイッチング素子６２をオフとする第一の信号である。この信号がスイッチング素子６２に入力されるとスイッチング素子６２がオフとなるので、図９（ｃ）の破線ｊ１に示すように、時刻ｔ３に電磁コイル４４に印加される電圧は、直前の１００Ｖからゼロとなる。図２（ｂ）を参照して説明したように、スイッチング素子６２がオフとなっても電磁コイル４４に蓄積された電力により、回路Ｒ２に電流が流れるので、図９（ｂ）の時刻ｔ３以降は破線ｆ１に示すように電磁コイル４４には電流が流れ続ける。この回路Ｒ２に流れる電流は、回路Ｒ２の抵抗によって次第に低下してくる。また、演算回路６１は、時刻ｔ３にスイッチング素子６２をオフとする第一の信号を出力すると同時に、「所定期間ΔＴｏｎ」のカウントを初期値のゼロに戻す。
【００６０】
演算回路６１は、先に説明したと同様、図４に示すステップＳ２０８においてスイッチング素子６２をオフとする信号を出力した後、図４のステップＳ２０９に進み、所定周期（図２（ｃ）に示す所定のストローク周期ΔＴｓ）が経過したかどうか判断する。演算回路６１は所定周期ΔＴｓが経過するまでは、スイッチング素子６２をオフとした状態を継続する。演算回路６１は、所定周期（所定のストローク周期ΔＴｓ）が経過したと判断したら、図４のステップＳ２０９からステップＳ２１０に進み、起動停止ボタン６６が押されているかどうか判断し、停止指令が無い場合には、「所定周期ΔＴｓ」のカウンタをゼロにリセットしてステップＳ２０１に戻り、図４に示すステップＳ２０１からＳ２１０を繰り返す。そして、図４のステップＳ２１０において、起動停止ボタンが押され、停止指令が入力されたと判断したら動作を停止する。
【００６１】
以上説明した設定値パラメータ（２）を用いた制御では、「所定期間ΔＴｏｎ」（所定期間ΔＴｏｎ＝ΔＴ１＋Δｔ２＋ΔＴ３）の終わる少し前にストロークＳが１００％に達するように、上限閾値、下限閾値を時間の経過とともに次第に大きくしているので、設定値パラメータ（１）を用いた場合よりも電磁コイル４４に流れる電流を低く抑えられ、より消費電力を低減することができる上、電磁コイル４４の温度上昇をより低く抑えることができる。
【００６２】
次に、図１から図８を参照して説明した電磁式往復動ポンプ１００、制御装置６０に２００Ｖの直流電源を接続した場合の動作について説明する。先に図１〜図９を参照して説明した動作と同様の動作については、簡略に説明する。
【００６３】
最初に、ＰＷＭ制御によって２００Ｖの直流電圧を１００Ｖに変換して電磁コイル４４に供給する制御（従来技術による制御）について簡単に説明した後、本実施形態の制御装置６０で設定値パラメータ（１）を用いた場合の制御及び、本実施形態の制御装置６０で設定値パラメータ（２）を用いた場合の制御について説明する。
【００６４】
ＰＷＭ制御の場合には、図１０（ｄ）の時刻ｔ０から時刻ｔ３の間、つまり、「所定期間ΔＴｏｎ」の間、例えば、１〜２ｋＨｚ程度の高周波でデューティ比を５０％としてスイッチング素子６２をオン・オフさせて、直流電源から供給された２００Ｖの直流電圧を平均電圧１００Ｖの直流電圧に変換して電磁コイル４４に供給するものである。従って、実際に電磁コイル４４に供給される電圧波形は、図１０（ｄ）の実線ｇ２に示すように、０．５ｍｓｅｃの間、２００Ｖの電圧が印加された後、０．５ｍｓｅｃの間、電圧の印加を遮断するような波形となる。つまり、時刻ｔ０から時刻ｔ３の間に１００回近くスイッチング素子６２をオン・オフさせる。電磁コイル４４に流れる電流の中央値は、図１０（ｂ）の実線ｄ２に示すように時刻ｔ０から急速に立ちあがる。また、電流の波形は、中央値の上下にスイッチング毎に高いリップルが突出したような波形となる（なお、時刻ｔ０からｔ５の間は中央値の変化のみを示し、リップルの図示は省略する）。このリップル部分は損失になるだけであり、実際にアーマチュア４５をポンプ部１０側に押し出す推力となるのは中央値の電流である。先に述べたように、電磁コイル４４に流れる電流の中央値を示す実線ｄ２は、時刻ｔ´１１にはアーマチュア４５の移動が始まる電流値Ｉｓに達し、その後も上昇を続けるので、図１０の実線ａ２に示すようにアーマチュア４５のストロークＳは時刻ｔ´１１以降増大を続け、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間で１００％に達する。
【００６５】
次に、本実施形態の制御装置６０で設定値パラメータ（１）を用いた場合について説明する。先に説明した１００Ｖの直流電源を用いる場合と異なるのは、電磁コイル４４に印加される電圧が１００Ｖから２００Ｖに高くなるので、電磁コイル４４に流れる電流の上昇が速くなるため、スイッチング素子６２をオン・オフする回数が１００Ｖの場合に比べて増加することにある。１００Ｖの場合には図９（ｂ）の一点鎖線ｅ１に示すように時刻ｔ０とｔ３との間、ｔ１５，ｔ１８の２回スイッチング素子６２をオフとし、ｔ１７，ｔ２０の２回スイッチング素子６２をオンとしている。これに対し、２００Ｖの場合には、図１０（ｂ）の一点鎖線ｅ２、図１０（ｃ）の一点鎖線ｈ２に示すように、制御装置６０は、時刻ｔ０と時刻ｔ３との間の時刻ｔ´１３、ｔ´１６，ｔ´１９，ｔ´２１，ｔ´２２の５回スイッチング素子６２をオフとし、時刻ｔ´１４，ｔ´１８，ｔ´２０，ｔ２，ｔ´２３の５回スイッチング素子６２をオンとしている。つまり、２００Ｖの場合には、１００Ｖの場合の２倍〜３倍の回数だけスイッチング素子６２がオン・オフ動作する。ただし、スイッチング素子６２のオン・オフ回数は、ＰＷＭ制御を行った場合の１／２０程度のスイッチング回数となっている。
【００６６】
図１０（ｂ）の一点鎖線ｅ２に示すように、電磁コイル４４に直流２００Ｖが印加されることによって時刻ｔ０から時刻ｔ´１３にかけて電磁コイル４４に流れる電流は急速に増加するので、図１０（ａ）の一点鎖線ｂ２に示すようにアーマチュア４５のストロークＳの立ち上がりは、１００Ｖの場合よりも少し早くなる。時刻ｔ´１３以降、電磁コイル４４に流れる電流は図１０（ｂ）の一点鎖線ｅ２に示すように、上限閾値ＩＨ３と下限閾値ＩＬ３と間に保持されるので、図１０（ａ）の一点鎖線ｂ２に示すように、アーマチュア４５の移動速度、つまり、ストロークＳの立ち上がり速度は、緩やかになり、１００Ｖの場合と同様、時刻ｔ６近傍でストロークＳは１００％に達する。従って、ストロークＳの立ち上がりは１００Ｖの場合よりも少し速くなるものの、ストロークＳの変化は１００Ｖの場合と略同様の曲線となる。
【００６７】
また、本実施形態の制御装置６０で設定値パラメータ（２）を用いた場合も先に説明した設定値パラメータ（１）を用いた場合と同様、図１０（ｃ）の破線ｊ２に示すように、直流電源が１００Ｖの場合に比較してスイッチング素子６２をオン・オフする回数が増加する。ただし、設定値パラメータ（２）を用いた場合には、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間の第１区間では、図１０（ｂ）の破線ｆ２に示すように電磁コイル４４に流れる電流は、第１上限閾値ＩＨ１≒Ｉｓと第１下限閾値ＩＬ１との間に保持されるので、この間、アーマチュア４５はほとんど移動せず、時刻ｔ１から時刻ｔ２との間の第２区間では電磁コイル４４に流れる電流は、１００Ｖの場合と同様第２上限閾値ＩＨ２と第２下限閾値ＩＬ２の間に保持され、時刻ｔ２と時刻ｔ３の間の第３区間でも１００Ｖの場合と同様、第３上限閾値ＩＨ３と第３下限閾値ＩＬ３との間に保持されるので、アーマチュア４５のストロークＳの時間変化は、１００Ｖの場合と略同様となり（図９（ａ）の破線ｃ１と図１０（ａ）の破線ｃ２参照）、「所定期間ΔＴｏｎ」の最後である時刻ｔ３の少し手前の時刻ｔ７で１００％に達する。
【００６８】
以上説明したように、設定値パラメータ（１）を用いて制御を行った場合でも設定値パラメータ（２）を用いて制御を行った場合でも本実施形態の制御装置６０では、先に図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照して説明した効果に加えて、直流電源の電圧が１００Ｖ、２００Ｖであっても電磁コイル４４に流れる電流値或いは、電流波形を略同様の形状に制御することができるので、電磁式往復動ポンプ１００の性能に影響を及ぼすことなく、異なる電源に対応することができるという効果を奏する。また、直流電源の電圧が２００Ｖとなった場合、本実施形態の制御装置６０では設定値パラメータ（１）を用いて制御を行った場合でも設定値パラメータ（２）を用いて制御を行った場合でも、従来のＰＷＭ制御を用いた場合のように損失或いは熱発生の原因となるリップルがほとんど発生しないので、損失を低減し、電力消費を減少させつつ、異なる電源電圧に対応することができるという効果を奏する。さらに、本実施形態の制御装置６０で設定値パラメータ（１）を用いた場合の電磁コイル４４に流れる電流の最大値（図１０（ｂ）の一点鎖線ｅ２の時刻ｔ３の時の値）及び、本実施形態の制御装置６０で設定値パラメータ（２）を用いた場合の電磁コイル４４に流れる電流の最大値（図１０（ｂ）の破線ｆ２の時刻ｔ３の時の値）はそれぞれＰＷＭ制御の場合の電磁コイル４４に流れる電流の最大値（図１０（ｂ）の実線ｄ２の時刻ｔ３の時の値）よりも小さく、本実施形態の制御装置６０は、電磁式往復動ポンプ１００の電磁コイル４４、あるいは直動式ソレノイド４０の温度上昇を抑制することができる。これによって、電子部品が高温にさらされることがなく、機器の耐用年数を長くすることができる。
【００６９】
次に、図１１から図１７を参照しながら本発明の他の実施形態の制御装置１６０について説明する。先に図１から図１０を参照して説明した制御装置６０と同様の部分については同様の符号を付して説明は省略する。
【００７０】
図１１に示すように、本実施形態の制御装置１６０は、交流電源８０によって電磁式往復動ポンプ１００を駆動できるように、整流器６７とゼロクロス検出回路６８とを備えるものである。交流電源８０は接続線８１，８２によって制御装置１６０の整流器６７に接続されている。整流器６７は、例えば、ダイオードを組み合わせて、図１２（ａ）に示すような正弦波の交流電源電圧を全波整流して図１２（ｂ）に示すような整流後電圧として出力するものである。整流器６７のプラス側の出力は、制御装置１６０のプラス側電路７１に接続され、整流器６７のマイナス側の出力は、制御装置１６０のマイナス側電路７２に接続されている。また、図１１に示すように、交流電源８０と整流器６７との間の接続線８１，８２には、ゼロクロス検出回路６８の検出端が接続されている。ゼロクロス検出回路６８は、図１２に示す点Ｐ１或いは点Ｐ２に示すように、正弦波の交流電源の電圧波形が正から負或いは負から正に切り替わるタイミングを検出し、そのタイミングから所定時間ΔＴｄだけ遅れたタイミングで演算回路６１にタイミング信号を出力するものである。
【００７１】
制御装置１６０の演算回路６１は、先に説明した制御装置６０の演算回路６１と同様、図８に示す設定値パラメータ（１）、（２）を内部の記憶部に格納しており、入出力部６５からストローク数等が入力され、その数値も内部の記憶部に格納している。
【００７２】
以下、図１３から図１７を参照しながら、本実施形態の制御装置１６０の動作について説明する。先に図１から図１０を参照して説明したのと同様の動作については省略或いは、簡略に説明する。なお、図１３のフローチャートは図３に示したフローチャートの最初にステップＳ１００を追加した以外は図３のフローチャートと同様であり、図３に示すフローチャートと同様のステップには同様の符号を付して詳細な説明は省略する。また、図１５〜図１７の電磁コイル４４に流れる電流を示す実線ｄ３〜ｄ５は電流の中央値の変化のみを示し、電流リップルの図示は省略する。
【００７３】
図１５を参照しながら交流電源８０の電圧が１００Ｖ、電磁式往復動ポンプ１００の吐出圧力が１．０ＭＰａの場合の動作について説明する。最初に、交流電圧を全波整流した整流後電圧を時刻ｔ０から時刻ｔ３までの「所定期間ΔＴｏｎ」の間、連続通電する従来制御の場合のストロークＳ、電流Ｉ、電圧Ｖの時間変化について簡単に説明する。図１２に示すように、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミング（ゼロクロス）から所定時間ΔＴｄだけ遅れたタイミングで全波整流後の整流後電圧が電磁コイル４４に印加される。従って、図１５（ｃ）の実線ｇ３に示すように、時刻ｔ０に電磁コイル４４に印加される電圧は、ゼロではなく、所定時間ΔＴｄに応じた電圧となっている。なお、交流電源８０の電圧は１００Ｖ（実効値）なので、整流後電圧のピーク電圧は１４４Ｖ（１００Ｖ×√２）である。従来技術の制御では、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間、図１５（ｃ）に示すように整流後電圧が連続的に印加される。整流後電圧は、交流電源電圧のサイクルに応じて増減するので、図１５（ｃ）の実線ｇ３に示すように、電磁コイル４４に印加される電圧も交流電源電圧のサイクルに応じて増減する。この際、電磁コイル４４に流れる電流は、図１５（ｂ）の実線ｄ３に示すように時刻ｔ０から次第に大きくなった後、印加電圧の低下に応じて減少し、その後、印加電圧の増加に従って増加することを繰り返す。電磁コイル４４に流れる電流は、時刻ｔ１の少し手前で戻りスプリング４６の押し戻し力よりも大きい押し出し力をアーマチュア４５に与える電流値Ｉｓとなるので、時刻ｔ０の少し手前からアーマチュア４５がポンプ部１０の方向に移動（往動）を開始する。これにより、図１５（ａ）実線ａ３に示すようにストロークＳがゼロから上昇し始める。そして時刻ｔ２と時刻ｔ３との間でストロークＳは１００％に達する。
【００７４】
次に、設定値パラメータ（１）を用いた際の本実施形態の制御装置１６０の制御について説明する。この制御は、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｄ）の時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間の所定期間ΔＴｏｎ内において、電流センサ６４で検出した電磁コイル４４に流れる電流が上限閾値ＩＨ３まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし、電流が下限閾値ＩＬ３まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする制御である。図１５（ａ），（ｂ），（ｄ）の一点鎖線ｂ３，ｅ３，ｈ３は其々この際のストロークＳ、電磁コイル４４に流れる電流Ｉ、電磁コイル４４印加される電圧Ｖを示す。
【００７５】
図1に示す起動停止ボタン６６が押されると、図１１に示すゼロクロス検出回路６８は、交流電圧の波形を取得し、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミング（ゼロクロス）を検出する。その後、ゼロクロス検出回路６８は所定時間ΔＴｄ経過後に信号を出力する。演算回路６１は、図１３のステップＳ１００に示すようにゼロクロス検出回路６８からの信号入力があるまで待機する。ゼロクロス検出回路６８からの信号が入力されると、演算回路６１は、図１３に示すステップＳ１０１に進み、上限閾値ＩＨ３、下限閾値ＩＬ３、ストローク周期ΔＴｓ、所定期間ΔＴｏｎを読み込む。次に、演算回路６１は、図１５（ｄ）に示す時刻ｔ０に図１３のステップＳ１０２に示すように、スイッチング素子６２をオンとして第一の信号の所定期間ΔＴｏｎのカウント及び、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）のカウントを開始する。
【００７６】
図１５（ｄ）の一点鎖線ｈ３に示すように、時刻ｔ０に電磁コイル４４には整流後電圧が印加され、図１５（ｂ）の一点鎖線ｅ３に示すように、電磁コイル４４には電流が流れ始める。電磁コイル４４に流れる電流は一旦上昇するが電磁コイル４４に印加される整流後電圧の変化に応じて低下し、その後は整流後電圧の変化に応じて上限閾値ＩＨ３と下限閾値ＩＬ３との間で上昇、低下を時刻ｔ３まで繰り返す。この間、演算回路６１は、図１３に示すステップＳ１０４の電流制御ループを実行する。図１５（ｂ）に示すように、時刻ｔ３まで、検出電流が上限閾値ＩＨ３を超えないので、演算回路６１は時刻ｔ０から時刻ｔ３の「所定期間ΔＴｏｎ」の間スイッチング素子６２をオンとする信号を出力する。そして、時刻ｔ３になると、演算回路６１は、「所定期間ΔＴｏｎ」が経過したと判断して、図１３の電流制御ループを停止してステップＳ１０５に進んでスイッチング素子６２をオフとし、ストローク周期ΔＴｓが経過したらステップＳ１００に戻る。
【００７７】
このように、１００Ｖの交流電源８０を用いた場合の本実施形態の制御装置１６０の動作は、従来技術の動作と同様となり、図１５（ａ）に一点鎖線ｂ３で示すアーマチュア４５のストロークＳの上昇のカーブも従来技術の場合の実線ａ３と略同様で、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間にストロークＳは１００％に達する。
【００７８】
次に、設定値パラメータ（２）を用いた際の本実施形態の制御装置１６０の制御について図１４を参照しながら説明する。図１４に示すフローチャートはステップＳ２００としてゼロクロス検出を行うステップＳ２００が追加された以外は先に説明した図４のフローチャートと同様であり、ステップＳ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４０各電流制御ループ処理は、先に図５から図７を参照して説明したのと同様である。同様のステップについては同様の符号を付して詳細な説明は省略する。この制御は、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｅ）の時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間の所定期間ΔＴｏｎ内において、時刻ｔ０から時間が経過するに従って、（上限閾値、下限閾値）を（第１上限閾値ＩＨ１，第１下限閾値ＩＬ１）、（第２上限閾値ＩＨ２，第２下限閾値ＩＬ２），（第３上限閾値ＩＨ３，第３下限閾値ＩＬ３）と三段階に大きくしていく制御である。図１５（ａ），（ｂ），（ｅ）の破線ｃ３，ｆ３，ｊ３は其々この際のストロークＳ、電磁コイル４４に流れる電流Ｉ、電磁コイル４４に印加される電圧Ｖを示す。
【００７９】
先に説明した設定値パラメータ（１）を用いた動作と同様、図1に示す起動停止ボタン６６が押されると、図１１に示すゼロクロス検出回路６８は、交流電圧の波形を取得し、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミング（ゼロクロス）を検出する。その後、所定時間ΔＴｄ経過後にゼロクロス検出回路６８は信号を出力する。演算回路６１は、図１４のステップＳ２００に示すようにゼロクロス検出回路６８からの信号入力があるまで待機する。ゼロクロス検出回路６８からの信号が入力されると、演算回路６１は、図１４に示すステップＳ２０１に進み、演算回路６１は、設定値パラメータ（２）の第１区間のパラメータである第１上限閾値ＩＨ１及び、第１下限閾値ＩＬ１、第１区間時間ΔＴ１、及び、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）及び、所定期間ΔＴｏｎを読み込む。次に、演算回路６１は、図１４のステップＳ２０２に示すように、図１５（ｃ）に示す時刻ｔ０にスイッチング素子６２をオンとして第一の信号の所定期間ΔＴｏｎのカウント及び、第１区間時間ΔＴ１のカウント、及び、ストローク数から計算したストローク周期ΔＴｓ（所定周期）のカウントを開始する。
【００８０】
演算回路６１は、第１区間時間ΔＴ１が経過するまで図１４のステップＳ２２０に示す電流制御処理ループを実行し、電流センサ６４で検出した検出電流値が第１上限閾値ＩＨ１まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとし、電流センサ６４で検出した検出電流値が第１下限閾値ＩＬ1まで低下したらスイッチング素子６２をオンとして電流値を第１上限閾値ＩＨ１と第１下限閾値ＩＬ１の間に保つように制御する。
【００８１】
図１５（ｅ）の破線ｊ３に示すように、時刻ｔ０に電磁コイル４４には整流後電圧が印加され、電磁コイル４４には電流が流れ始める。時刻ｔ０と時刻ｔ１の中間で電磁コイル４４に流れる電流が第１上限閾値ＩＨ１まで上昇すると演算回路６１は、スイッチング素子６２をオフとする。すると、図１５の（ｂ）の破線ｆ３に示すように検出電流値は低下する。しかし、スイッチング素子６２がオフとなってから時刻ｔ１までの間に検出電流が下限閾値ＩＬ１より低くならないので、時刻ｔ０と時刻ｔ１の中間でスイッチング素子６２をオフとした後、演算回路６１は時刻ｔ１までスイッチング素子６２をオフの状態に保つ。
【００８２】
図１５に示す時刻ｔ１になったら、演算回路６１は、図１４のステップＳ２０３で第１区間時間ΔＴ１が経過したし判断し、図１４のステップＳ２２０に示す電流制御ループ処理を停止して図１４のステップＳ２０４に進み、設定値パラメータ（２）の第２区間のパラメータである第２上限閾値ＩＨ２及び、第２下限閾値ＩＬ２、第２区間時間ΔＴ２を読み込む。次に、演算回路６１は、第２区間時間ΔＴ２のカウントを開始し、図４のステップＳ２０５に示すように、第２区間時間ΔＴ２が経過したかどうかを判断し、第２区間時間ΔＴ２が経過していないと判断した場合には、図４のステップＳ２３０に進み、電流制御ループ処理を実行する。演算回路６１は、図４のステップＳ２３０の電流制御ループ処理実行している間は、第２区間時間ΔＴ２が経過したかどうかを監視すると共に、所定時間ΔＴｏｎが経過したかどうかも監視する。
【００８３】
図１５（ｂ）の破線ｆ３に示すように、時刻ｔ１以降は整流直流電圧（全波整流電圧）が増加するので電磁コイル４４の検出電流値が上昇してくるが、整流後電圧（全波整流電圧）が低下するとそれに応じて検出電流値も低下する。このため、検出電流値は、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間の第２区間では、上限閾値ＩＨ２まで上昇しないので、演算回路６１は図１４のステップＳ２３０に示す電流制御ループ処理において図５に示すステップＳ２２２，Ｓ２２３を繰り返して実行し、スイッチング素子６２をオンとする信号（第二の信号）の出力を続ける。これにより、スイッチング素子６２はオンの状態に保たれる。
【００８４】
図１５に示す時刻ｔ２になったら演算回路６１は図１４のステップＳ２０５で第２区間時間ΔＴ２が経過したと判断し、図１４のステップＳ２３０の電流制御ループを停止して図１４に示すステップＳ２０６に進み、設定値パラメータ（２）の第３区間のパラメータである第３上限閾値ＩＨ３及び、第３下限閾値ＩＬ３、第３区間時間ΔＴ３を読み込む。次に、演算回路６１は、第３区間時間ΔＴ３のカウントを開始し、図１４のステップＳ２０７に示すように、第３区間時間ΔＴ３が経過したかどうかを判断し、第３区間時間ΔＴ３が経過していないと判断した場合には、図１４のステップＳ２４０に進み、電流制御ループ処理を実行する。演算回路６１は、図４のステップＳ２４０の電流制御ループ処理を実行している間は、第３区間時間ΔＴ３が経過したかどうかを監視すると共に、所定時間ΔＴｏｎが経過したかどうかも監視する。
【００８５】
図１５（ｂ）の破線ｆ３に示すように、時刻ｔ２以降、検出電流値が第３上限閾値ＩＨ３まで上昇すると、演算回路６１はスイッチング素子６２をオフとし、検出電流値が第３下限閾値ＩＬ３まで低下するとスイッチング素子６２をオンとする。これにより、時刻ｔ２からｔ３までの間の第３区間において、電磁コイル４４に流れる電流値は第３上限閾値ＩＨ３と第３下限閾値ＩＬ３との間に制御される。
【００８６】
図１５に示す時刻ｔ３になったら、演算回路６１は、図１４に示すステップＳ２０７において、第３区間時間ΔＴ３が経過したと判断して図４のステップＳ２４０の電流制御ループ処理を停止する。所定期間ΔＴｏｎ＝ΔＴ１＋Δｔ２＋ΔＴ３であるから、第３区間時間ΔＴ３が経過した場合、演算回路６１は、「所定期間ΔＴｏｎ」が経過したと判断し、図４のステップＳ２０８に示すように、スイッチング素子６２をオフとする信号を出力する。この信号はスイッチング素子６２をオフとする第一の信号である。また、演算回路６１は、同時に「所定期間ΔＴｏｎ」のカウントを初期値のゼロに戻す。
【００８７】
演算回路６１は、図１４のステップＳ２０９に進み、所定周期（図２（ｃ）に示す所定のストローク周期ΔＴｓ）が経過したかどうか判断し、所定周期（所定のストローク周期ΔＴｓ）が経過したと判断したら、図４のステップＳ２１０に進み、起動停止ボタン６６が押されているかどうか判断し、停止指令が無い場合には、「所定周期ΔＴｓ」のカウンタをゼロにリセットしてステップＳ２００に戻り、図４に示すステップＳ２００からＳ２１０を繰り返す。そして、図４のステップＳ２１０において、起動停止ボタンが押され、停止指令が入力されたと判断したら動作を停止する。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態の制御装置１６０で交流電源電圧が１００Ｖ、電磁式往復動ポンプ１００の吐出圧力が１．０ＭＰａの場合に設定値パラメータ（２）を用いた制御を行った場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間の第１区間の後半にスイッチング素子６２がオフとなり、この間の電磁コイル４４に流れる電流の上昇が抑えられるので、図１５（ａ）の破線ｃ３に示すように、ストロークＳの変化が設定値パラメータ（１）を用いた場合（一点鎖線ｂ３）よりも緩やかになり、「所定期間ΔＴｏｎ」の最後の時刻ｔ３の少し前に１００％に達する。
【００８９】
次に、図１６を参照しながら交流電源電圧が２００Ｖ、電磁式往復動ポンプ１００の吐出圧力が１．０ＭＰａの場合の動作について説明する。最初に、交流電圧を全波整流した整流後電圧を時刻ｔ０から時刻ｔ３までの「所定期間ΔＴｏｎ」の間、連続通電する従来制御の場合のストロークＳ、電流Ｉ、電圧Ｖの時間変化について簡単に説明する。交流電源８０の電圧が２００Ｖなので、電磁コイル４４に印加される電圧波形は、図１６（ｃ）の実線ｇ４に示すように、整流器６７からプラス側電路７１、マイナス側電路７２に供給される整流後電圧波形を、１〜２ｋＨｚの高周波でオン・オフした波形となる。図１６（ｃ）の実線ｇ４に示すように、交流電圧波形の正負が切り替わるタイミング（ゼロクロス）から所定時間ΔＴｄだけ遅れたタイミングで全波整流後の整流後電圧が電磁コイル４４に印加される。従って、図１６（ｃ）の実線ｇ４に示すように、時刻ｔ０に電磁コイル４４に印加される電圧は、ゼロではなく、所定時間ΔＴｄに応じた電圧となっている。なお、交流電源８０の電圧は２００Ｖ（実効値）なので、整流後電圧のピーク電圧は２８８Ｖ（２００Ｖ×√２）である。整流後電圧は、交流電源電圧のサイクルに応じて増減するので、図１５（ｃ）の実線ｇ４に示すように、電磁コイル４４に印加される電圧のピークも交流電源電圧のサイクルに応じて増減する。この際、電磁コイル４４に流れる電流は、図１６（ｂ）の実線ｄ４に示すように時刻ｔ０から急速に大きくなった後、印加電圧のピークの低下に応じて減少し、その後、印加電圧のピークの増加に従って増加することを繰り返す。電磁コイル４４に流れる電流は、時刻ｔ０と時刻ｔ１の中間で戻りスプリング４６の押し戻し力よりも大きい押し出し力をアーマチュア４５に与える電流値Ｉｓとなるので、時刻ｔ０と時刻ｔ１の中間からアーマチュア４５がポンプ部１０の方向に移動（往動）を開始する。これにより、図１６（ａ）の実線ａ４に示すようにアーマチュア４５のストロークＳがゼロから上昇し始める。そして、１００Ｖの場合よりも早い時刻ｔ２近傍でストロークＳは１００％に達する。なお、図１６（ｂ）の実線ｄ４は電磁コイル４４に流れる電流の中央値のみを記載し電流リップルの記載を省略してあるので、時刻ｔ３における最大電流値は本実施形態の制御装置１６０を用いた場合（一点鎖線ｅ４，破線ｆ４）よりも少し大きい程度に見えるが、実際には時刻ｔ３における電磁コイル４４に流れる最大電流値は本実施形態の制御装置１６０を用いた場合よりもかなり大きく、その分だけ電磁コイル４４の温度上昇も大きい。
【００９０】
次に、交流電源電圧が２００Ｖ、電磁式往復動ポンプ１００の吐出圧力が１．０ＭＰａの場合で設定値パラメータ（１）を用いた際の本実施形態の制御装置１６０の制御について説明する。交流電源８０の電圧が２００Ｖなので、先に説明した１００Ｖの場合と異なり、図１６（ｄ）の一点鎖線ｈ４に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの「所定期間ΔＴｏｎ」の間に電流センサ６４で検出した電磁コイル４４に流れる電流が上限閾値ＩＨ３まで上昇したらスイッチング素子６２をオフとする動作を数回程度、電流が下限閾値ＩＬ３まで低下したらスイッチング素子６２をオンとする動作を数回程度行い、図１６（ｂ）の一点鎖線ｅ４に示すように、電磁コイル４４に流れる電流が最初の上限閾値ＩＨ３に達した以降、電磁コイル４４に流れる電流を上限閾値ＩＨ３と下限閾値ＩＬ３との間に制御している。このため、アーマチュア４５が移動を開始する時間は、１００Ｖの場合よりも若干早いが、ストロークＳが１００％に達するのは、１００Ｖの場合と同様、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間になっている。このように、本実施形態の制御装置１６０ではスイッチング回数が従来技術のＰＷＭ制御の場合に比較して格段に少なく、スイッチングによる損失も少なくなり、消費電力も少なくなっている。
【００９１】
次に、交流電源電圧が２００Ｖ、電磁式往復動ポンプ１００の吐出圧力が１．０ＭＰａの場合で設定値パラメータ（２）を用いた際の本実施形態の制御装置１６０の制御について説明する。図１６（ｂ）の破線ｆ４及び図１６（ｅ）の破線ｊ４に示すように、先に説明した設定値パラメータ（１）を用いた場合よりもスイッチング素子６２をオン・オフする回数は多くなっているが、１００Ｖの場合と同様、電磁コイル４４に流れる電流が上昇して最初に第１上限閾値ＩＨ１に達してから第１区間の終了する時刻ｔ１までは、電磁コイル４４に流れる電流は第１上限閾値ＩＨ１と第１下限閾値ＩＬ１との間に制御され、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の第２区間では電磁コイル４４に流れる電流は第２上限閾値ＩＨ２と第２下限閾値ＩＬ２との間に制御され、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の第３区間では、電磁コイル４４に流れる電流は第３上限閾値ＩＨ３と第３下限閾値ＩＬ３との間に制御される。図１６（ａ）の破線ｃ４に示すように、時刻ｔ１の少し後にアーマチュア４５のストロークＳが上昇開始し、時刻ｔ３の少し手前で１００％に達している。このように、本実施形態の制御装置１６０では交流１００Ｖを用いた場合も交流２００Ｖを用いた場合でも、アーマチュア４５のストロークＳの時間変化（ストロークＳの時間変化カーブ）は略同様となっている。このことは、１００Ｖでも２００Ｖでも、アーマチュア４５の動作は略同様の動作となることを示している。また、先に述べたよう、本実施形態の制御装置１６０で設定値パラメータ（２）を用いた場合にもスイッチング回数は従来技術のＰＷＭ制御の場合に比較して格段に少なく、スイッチングによる損失も少なくなり、消費電力も少なくなっている。
【００９２】
次に、交流電源電圧が２００Ｖ、電磁式往復動ポンプ１００の吐出圧力が０．２ＭＰａの場合の従来技術の制御、設定値パラメータ（１）を用いた場合の制御、設定値パラメータ（２）を用いた場合のアーマチュア４５のストロークＳの変化について簡単に説明する。制御自体は先に図１４を参照して説明したのと同様なので、説明は省略する。
【００９３】
先の説明では、電磁コイル４４に流れる電流Ｉがある程度の大きさになり電磁コイル４４によって発生する電磁力（推力）が戻りスプリング４６の押し付け力を上回るとアーマチュア４５がポンプ部１０の方向に向かって移動（往動）するとして説明したが、より詳細には、アーマチュア４５が移動するにはキャビティ３０の流体を吐出管１１ｂから押し出すことが必要となるから、電磁コイル４４によって発生する電磁力（推力）が戻りスプリング４６の押し付け力とテフロン膜３１に加わる流体圧力による力の合計力を上回るとアーマチュア４５がポンプ部１０の方向に向かって移動（往動）する。このため、吐出圧力が低い場合には、吐出圧力が高い場合に比べてアーマチュア４５の移動開始時刻が早くなるとともに、アーマチュア４５の移動速度も高くなる。アーマチュア４５の移動が速い場合に、キャビティ３０の中の流体を一気に押し出してしまうので、規定吐出流量以上の流体が吐出されてしまう。このような現象をオーバーフィードという。
【００９４】
吐出圧力が０．２ＭＰａのような低圧の場合、従来技術による制御の場合には、図１７（ａ）の実線ａ５に示すようにアーマチュア４５のストロークＳが急速に立ち上がってしまい、先に説明したオーバーフィードが発生してしまう。一方、本実施形態の制御装置１６０を用いた場合には電磁コイル４４に流れる電流を制御しているので、図１７（ａ）の一点鎖線ｂ５、破線ｃ５に示すように、吐出圧力が０．２Ｍｐａのような低圧でもアーマチュア４５のストロークＳの立ち上がりが遅くなり、オーバーフィードの発生を抑制することができる。
【００９５】
以上説明したように、本実施形態の交流電源８０に対応した制御装置１６０は、先に説明した直流電源に対応した制御装置６０と同様、ＰＷＭ制御で電圧を定格電圧に変換して電磁コイル４４に通電する従来技術による制御方式に比べてスイッチング回数が格段に少なく消費電力を小さくすることができる。また、従来技術による制御方式に比べて電磁コイル４４に流れる電流の最大値が小さいので、電磁コイル４４、あるいは直動式ソレノイド４０の温度上昇を低く抑えることができるので電子部品が高温にさらされることがなく、機器の耐用年数を長くすることができるという効果を奏する。更に、直流電源の電圧が１００Ｖ、２００Ｖであっても電磁コイル４４に流れる電流値或いは、電流波形を略同様の形状に制御することができるので、電磁式往復動ポンプ１００の性能に影響を及ぼすことなく、異なる電源に対応することができるという効果を奏する。更に、電圧が異なる場合でもオーバーフィードの発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００９６】
以上説明した実施形態の制御装置１６０では、演算回路６１とは別にゼロクロス検出回路６８を備えることとして説明したが、交流電源８０を直接、演算回路６１に接続し、演算回路６１において交流電圧波形の正負の切り替わるタイミングを検出し、そのタイミングから所定時間ΔＴｄだけ遅れたタイミングにスイッチング素子６２をオンとして制御を開始するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０  ポンプ部  １１ａ  吸込み管、１１ｂ  吐出管、１２  吸込み流路、１３  吐出流路、１４  凹部、１５  吸込み側逆止弁、１６  吐出側逆止弁、１７，２２  ベース、１８  嵌め合い凹部、１９  合わせ面、２０  駆動部、２３  貫通孔、２４  突出部、２６  台座、２７  面、２８  窪み、２９  ボルト、３０  キャビティ、３１  テフロン膜、３２  ボス、４０  直動式ソレノイド、４１  ケーシング、４２  穴、４３  底面、４４  電磁コイル、４５  アーマチュア、４６  戻りスプリング、４７  出力軸、５０  フレーム、５１  ストッパ、５２  ボルト、６０，１６０  制御装置、６１  演算回路、６２  スイッチング素子、６３  ダイオード、６４  電流センサ、６５  入出力部、６６  起動停止ボタン、６７  整流器、６８  ゼロクロス検出回路、７０  直流電源、７１  プラス側電路、７２  マイナス側電路、７３  入力電路、７４  出力電路、７５  接続電路、８０  交流電源、８１，８２  接続線、１００  電磁式往復動ポンプ。
【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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【図１６】
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【図１７】
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