JP2001041166A

JP2001041166A - 遠心式液体ポンプ装置

Info

Publication number: JP2001041166A
Application number: JP11209879A
Authority: JP
Inventors: Jun Maekawa; 純前川
Original assignee: Terumo Corp; NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: Terumo Corp; NTN Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP4554740B2

Abstract

(57)【要約】【課題】マグネットカップリングの磁力を大きくする
ことなく、マグネットカップリングであるインペラとロ
ータ間の脱調を防止することができる遠心式液体ポンプ
装置を提供するものである。【解決手段】遠心式液体ポンプ装置１は、ハウジング
２０と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内で
回転し遠心力により液体を送液するインペラ２１を有す
るポンプ部２と、ポンプ部２のインペラ２１の磁性体２
５を吸引するための磁石３３を備えるロータ３１と、ロ
ータ３１を回転させるモータ３４を備えるインペラ回転
トルク発生部３と、電磁石４１を備えるインペラ位置制
御部４を備えるポンプ装置本体部５と制御装置６を備え
る。制御装置６は、所定値以上のモータ回転数もしくは
所定値以上のモータ駆動電流値の入力を制限する入力制
限機能を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血液などの医療用
液体を搬送するための遠心式液体ポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近では、人工心肺装置における体外血
液循環に遠心式血液ポンプを使用する例が増加してい
る。遠心ポンプとしては、外部とポンプ内の血液室との
物理的な連通を完全に排除し、細菌等の侵入を防止でき
ることにより、外部モータからの駆動トルクを磁気結合
を用いて伝達する方式のものが用いられている。そし
て、このような遠心式血液ポンプは、血液流入ポートと
血液流出ポートを有するハウジングと、ハウジング内で
回転し、回転時の遠心力によって血液を送液するインペ
ラを有している。また、インペラは、内部に磁性体（永
久磁石）を備え、インペラの磁性体を吸引するための磁
石を備えるロータおよびこのロータを回転させるモータ
を備えた回転トルク発生機構により回転する。また、イ
ンペラは、ロータと反対側にも磁力により吸引されてお
り、ハウジングに対して非接触状態にて回転する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなマグネット
カップリングを利用する遠心式液体ポンプでは、回転負
荷の過度の増加により、マグネットカップリングが脱調
を起こす危険性がある。そして、脱調が生じると、イン
ペラの回転は停止する。人工心臓に用いられるような血
液ポンプにおいては、マグネットカップリングの脱調、
すなわち負荷側であるインペラの回転停止は、生体に障
害を引き起こす危険性がある。マグネットカップリング
に脱調が起こらないようにするには、大きな磁力を持つ
マグネットを使用する方法が考えられる。インペラとロ
ータのマグネットカップリングによる吸引力と、マグネ
ットカップリングの吸引力と相反する力を電磁石などに
より与え、インペラを反対方向に吸引する吸引力とのバ
ランスにより、ハウジングに対するインペラの非接触回
転が達成されている。このため、マグネットカップリン
グの磁力を大きくすると、脱調は防止できるが電磁石に
より大きな電流を供給する必要が生じてくる。生体内埋
込用血液ポンプ等ではその消費電力の低減も重要な課題
である。

【０００４】本発明の目的は、マグネットカップリング
の磁力を大きくすることなく、マグネットカップリング
であるインペラとロータ間の脱調を防止することができ
る遠心式液体ポンプ装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するもの
は、液体流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジ
ングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転
し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラを
有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部
の前記インペラの磁性体を吸引するための磁石を備える
ロータと、該ロータを回転させるモータを備えるインペ
ラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸引するための
電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウ
ジングに対して前記インペラが非接触状態にて回転する
遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装
置本体部のための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ
装置であって、該制御装置は、モータ回転数設定値入力
部もしくはモータ駆動電流設定値入力部を備えるととも
に、所定値以上のモータ回転数もしくは所定値以上のモ
ータ駆動電流値の入力を制限する入力制限機能を備えて
いる遠心式液体ポンプ装置である。

【０００６】そして、前記制御装置は、例えば、モータ
駆動電流設定値入力部とモータ回転制御部とを備え、さ
らに、該モータ回転制御部は、モータ駆動電流上限値記
憶機能と、記憶されたモータ駆動電流上限値以上のモー
タ駆動電流設定値の入力を制限するモータ駆動電流設定
値入力制限機能を備えている。また、前記制御装置は、
例えば、モータ回転数設定値入力部とモータ回転制御部
とを備え、さらに、該モータ回転制御部は、モータ回転
数上限値記憶機能と、記憶されたモータ回転数上限値以
上のモータ回転数設定値の入力を制限するモータ回転数
設定値入力制限機能を備えている。さらに、前記制御装
置は、モータ駆動電流設定値の入力もしくはモータ回転
数設定値の入力のいずれかを選択するための入力モード
選択部を備えていることが好ましい。

【０００７】また、上記の目的を達成するものは、液体
流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、
内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転
時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠
心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記イ
ンペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータ
と、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転
トルク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石
を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジング
に対して前記インペラが非接触状態にて回転する遠心式
液体ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装置本体
部のための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ装置で
あって、該制御装置は、モータ駆動電流値入力部もしく
はモータ回転数設定値入力部と、モータ回転制御部とを
備え、該モータ回転制御部は、モータ駆動電流上限値記
憶機能と、記憶されたモータ駆動電流上限値以上の電流
がモータに供給されることを制限するモータ駆動電流上
限値制御機能を備えている遠心式液体ポンプ装置であ
る。

【０００８】また、上記目的を達成するものは、前記モ
ータ駆動電流上限値制御機能は、記憶されたモータ駆動
電流上限値と前記モータ駆動電流設定値入力部より入力
されたモータ駆動電流値もしくは前記モータ回転数設定
値入力部より入力されたモータ回転数での駆動に必要な
モータ駆動電流値との比較機能と、前記モータ駆動電流
値が前記モータ駆動電流上限値より小さい場合には、前
記モータ駆動電流値によりモータが回転されるように制
御し、また、前記モータ駆動電流値が前記モータ駆動電
流上限値より大きいものであれば、前記モータ駆動電流
上限値により、モータが回転されるようにモータを制御
するものである。

【０００９】そして、前記モータ駆動電流上限値制御機
能は、例えば、モータ駆動電流上限値以上の電流がモー
タへ出力されることを制限するための電流リミッタ回路
を備えているものである。また、前記モータ駆動電流上
限値制御機能は、前記電流リミッタ回路と、該電流リミ
ッタ回路より出力されるモータ駆動電流上限値と、前記
モータ駆動電流値とを比較し、両者のうち小さい電流値
を出力する比較器とを備えているものである。

【００１０】また、上記目的を達成するものは、液体流
入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内
部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時
の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心
式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記イン
ペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、
該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トル
ク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石を備
えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対
して前記インペラが非接触状態にて回転する遠心式液体
ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装置本体部の
ための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ装置であっ
て、該制御装置は、モータ回転数設定値入力部とモータ
回転制御部とを備え、さらに、該モータ回転制御部は、
モータ回転数上限値記憶機能と、記憶されたモータ回転
数上限値と前記モータ回転数設定値入力部より入力され
たモータ回転数設定値との比較機能と、モータ回転数設
定値がモータ回転数上限値より小さいものであれば、前
記モータ回転数設定値によりモータが回転されるように
制御し、また、モータ回転数設定値がモータ回転数上限
値より大きいものであれば、前記モータ回転数上限値に
よりモータが回転されるようにモータを制御するモータ
回転制御機能を備えている遠心式液体ポンプ装置であ
る。

【００１１】また、上記目的を達成するものは、液体流
入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内
部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時
の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心
式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記イン
ペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、
該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トル
ク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石を備
えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対
して前記インペラが非接触状態にて回転する遠心式液体
ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装置本体部の
ための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ装置であっ
て、該制御装置は、モータ回転数検出部とモータ回転制
御部とを備え、さらに、該モータ回転制御部は、モータ
回転数上限値記憶機能を備えるとともに、検出されるモ
ータ回転数がモータ回転数上限値以上とならないように
モータを制御するモータ回転制御機能を備えている遠心
式液体ポンプ装置である。

【００１２】また、上記目的を達成するものは、液体流
入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内
部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時
の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心
式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記イン
ペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、
該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トル
ク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石を備
えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対
して前記インペラが非接触状態にて回転する遠心式液体
ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装置本体部の
ための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ装置であっ
て、該制御装置は、前記電磁石の電流モニタリング機能
と、前記電流モニタリング機能により検知された電磁石
電流振幅が所定値以上となったときに、モータ回転速度
を低下させるように制御するモータ制御機能を備えてい
る遠心式液体ポンプ装置である。

【００１３】また、上記目的を達成するものは、液体流
入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、内
部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転時
の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠心
式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記イン
ペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータと、
該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転トル
ク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石を備
えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジングに対
して前記インペラが非接触状態にて回転する遠心式液体
ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装置本体部の
ための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ装置であっ
て、該制御装置は、前記電磁石の電流モニタリング機能
と、前記電流モニタリング機能により検知された所定時
間の電磁石電流平均値が所定値以下もしくは遠心ポンプ
の作動初期の電磁石電流平均値に対する電磁石電流平均
値低下度が所定範囲を越えたときに、モータ回転速度を
低下させるように制御するモータ制御機能を備えている
遠心式液体ポンプ装置である。

【００１４】そして、前記制御装置は、前記モータ制御
機能によるモータ回転低下時を知らせる警報手段を備え
ていることが好ましい。さらに、前記インペラ位置制御
部は、前記インペラの磁性部材を吸引するための固定さ
れた複数の電磁石と、該インペラの磁性部材の位置を検
出するための位置センサーを備えていることが好まし
い。また、前記インペラ位置制御部は、前記電磁石に流
れる電流波型より前記インペラの磁性部材の位置を検出
するための演算回路を備えていることが好ましい。そし
て、前記遠心式液体ポンプ装置は、遠心式血液ポンプ装
置であることが好ましい。

【００１５】そして、前記モータ制御機能は、例えば、
前記電磁石電流振幅が所定値以上となったときに、モー
タ駆動電流を所定量低下させた後、再びモータ駆動電流
を前記所定量より少ない規定量増加させるように制御す
るものである。さらに、前記モータ制御機能は、例え
ば、前記電磁石電流振幅が所定値以上となったときに、
モータ駆動電流を所定量低下させた後、再びモータ駆動
電流を前記所定量より少ない規定量でステップワイズに
増加させ、再び、前記電磁石電流振幅が所定値以上とな
ったときに、モータ駆動電流を前記所定量より少ない規
定量低下させるように制御するものである。また、前記
モータ制御機能は、例えば、前記電磁石電流平均値が所
定値以下となったときに、モータ駆動電流を所定量低下
させた後、再びモータ駆動電流を前記所定量より少ない
規定量増加させるように制御するものである。さらに、
前記モータ制御機能は、例えば、前記電磁石電流平均値
が所定値以上となったときに、モータ駆動電流を所定量
低下させた後、再びモータ駆動電流を前記所定量より少
ない規定量でステップワイズに増加させ、再び、前記電
磁石電流平均値が所定値以下となったときに、モータ駆
動電流を前記所定量より少ない規定量低下させるように
制御するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の遠心式液体ポンプ装置を
血液ポンプに応用した実施例を用いて説明する。図１
は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の実施例のブロック
図である。図２は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使
用される遠心式液体ポンプ装置本体部の一例の正面図で
ある。図３は、図２の遠心式液体ポンプ装置本体部をイ
ンペラ部分にて切断した断面図である。図４は、図２に
示した実施例の遠心式液体ポンプ装置の縦断面図であ
り、インペラのみ図３の屈曲した一点破線により切断し
た状態を模式的に示してある。図５は、図２に示した遠
心式液体ポンプ装置本体部の平面図である。図６は、本
発明の遠心式液体ポンプ装置の一実施例のブロック図で
ある。図７は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の他の実
施例のブロック図である。図８は、本発明の遠心式液体
ポンプ装置の一実施例のブロック図である。図９は、本
発明の遠心式液体ポンプ装置の一実施例のブロック図で
ある。

【００１７】本発明の遠心式液体ポンプ装置１は、液体
流入ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジン
グ２０と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内
で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液するイン
ペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、遠心式液体
ポンプ部２のインペラ２１の磁性体２５を吸引するため
の磁石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転さ
せるモータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３
と、インペラ２１を吸引するための電磁石４１を備える
インペラ位置制御部４を備え、ハウジングに対してイン
ペラ２１が非接触状態にて回転する遠心式液体ポンプ装
置本体部５と、制御装置６を備える。

【００１８】制御装置６は、図１および図６に示すよう
に、モータ駆動電流設定値入力部６９ａもしくはモータ
回転数設定値入力部６９ｂを備えるとともに、所定値以
上のモータ回転数もしくは所定値以上のモータ駆動電流
値の入力を制限する入力制限機能を備えている。また、
制御装置６は、モータ駆動電流設定値の入力もしくはモ
ータ回転数設定値の入力のいずれかを選択するための入
力モード選択部６８を備えている。この実施例の遠心式
液体ポンプ装置１では、制御装置６は、モータ駆動電流
設定値入力部６９ａとモータ回転制御部６５とを備え、
モータ回転制御部６５は、モータ駆動電流上限値記憶機
能と、記憶されたモータ駆動電流上限値以上のモータ駆
動電流設定値の入力を制限するモータ駆動電流設定値入
力制限機能を備えている。あらかじめ、送液される液体
（例えば、血液もしくは物性がそれに近いもの）を用い
て、遠心ポンプに脱調が発生するモータ駆動電流値を調
べ、その値もしくは、安全性を考慮してその値より２０
〜５０％程度低い値をモータ駆動電流上限値とし、これ
を制御部６５の記憶部６４に記憶させておく。モータ回
転制御部６５は、記憶されたモータ駆動電流上限値以上
のモータ駆動電流設定値の入力を行おうとすると、警報
ランプ８３の点滅もしくはブザー８２が鳴動し、入力拒
否を操作者に伝達する。操作者は、別の電流値を入力す
る。このような機能を備えることにより、脱調の発生の
危険性のあるモータ駆動電流値以上でのモータの駆動が
防止され、脱調の発生は極めて少ないものとなる。

【００１９】また、上述の実施例に限らず、遠心式液体
ポンプ装置１の制御装置６は、モータ回転数設定値入力
部６９ｂとモータ回転制御部６５とを備え、モータ回転
制御部６５は、モータ回転数上限値記憶機能と、記憶さ
れたモータ回転数上限値以上のモータ回転数設定値の入
力を制限するモータ回転数設定値入力制限機能を備える
ものでもよい。あらかじめ、送液される液体（例えば、
血液もしくは物性がそれに近いもの）を用いて、遠心ポ
ンプに脱調が発生するモータ回転数を調べ、その値もし
くは、安全性を考慮してその値より２０〜５０％程度低
い値をモータ回転数上限値とし、これを制御部６５の記
憶部６４に記憶させておく。モータ回転制御部６５は、
記憶されたモータ回転数上限値以上のモータ回転数設定
値の入力を行おうとすると、警報ランプ８３の点滅もし
くはブザー８２が鳴動し、入力拒否を操作者に伝達す
る。操作者は、別の電流値を入力する。このような機能
を備えることにより、脱調の発生の危険性のあるモータ
回転数以上でのモータの駆動が防止され、脱調の発生は
極めて少ないものとなる。

【００２０】図２ないし図５に示すように、この実施例
の遠心式液体ポンプ装置本体部５は、血液流入ポート２
２と血液流出ポート２３を有するハウジング２０と、ハ
ウジング２０内で回転し、回転時の遠心力によって血液
を送液するインペラ２１を有する遠心式液体ポンプ部２
と、インペラ２１のためのインペラ回転トルク発生部
（非制御式磁気軸受構成部）３と、インペラ２１のため
のインペラ位置制御部（制御式磁気軸受構成部）４とを
備える。インペラ２１は、非制御式磁気軸受構成部およ
び制御式磁気軸受構成部の作用により、ハウジング２０
内の所定位置に保持された状態で回転する。

【００２１】ハウジング２０は、血液流入ポート２２と
血液流出ポート２３を備え、非磁性材料により形成され
ている。ハウジング２０内には、血液流入ポート２２お
よび血液流出ポート２３と連通する血液室２４が形成さ
れている。このハウジング２０内には、インペラ２１が
収納されている。血液流入ポート２２は、ハウジング２
０の上面の中央付近よりほぼ垂直に突出するように設け
られている。血液流出ポート２３は、ほぼ円筒状に形成
されたハウジング２０の側面より接線方向に突出するよ
うに設けられている。ハウジング２０内に形成された血
液室２４内には、中央に貫通口を有する円板状のインペ
ラ２１が収納されている。インペラ２１は、下面を形成
するドーナツ板状部材（下部シュラウド）２７と、上面
を形成する中央が開口したドーナツ板状部材（上部シュ
ラウド）２８と、両者間に形成された複数（６つ）のベ
ーン１８を有する。そして、下部シュラウドと上部シュ
ラウドの間には、隣り合うベーン１８で仕切られた複数
（６個）の血液通路２６が形成されている。血液通路２
６は、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２１
の中央開口を始端とし、湾曲して外周縁まで延びてい
る。言い換えれば、隣り合う血液通路２６間にベーン１
８が形成されている。なお、この実施例では、血液通路
２６およびベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形
状に設けられている。

【００２２】そして、インペラ２１には、複数（具体的
には、６つ）の磁性体２５（永久磁石、従動マグネッ
ト）が埋設されている。埋設された磁性体２５（永久磁
石）は、後述するインペラ回転トルク発生部３のロータ
３１に設けられた永久磁石３３によりインペラ２１を血
液流入ポート２２と反対側に吸引し、かつ回転トルクを
インペラ回転トルク発生部より伝達可能にするために設
けられている。また、このようにある程度の個数の磁性
体２５を埋設することにより、後述するロータ３１との
磁気的結合も十分に確保できる。磁性体２５（永久磁
石）の形状としては、円形であることが好ましい。ある
いは、リング状のマグネットを多極（例えば、２４極）
に分極したもの、言い換えれば、複数の小さな磁石を磁
極が交互となるように、かつ、リング状に並べたもので
もよい。また、インペラ２１は、上部シュラウドそのも
のもしくは上部シュラウド内に設けられた磁性部材２８
を備える。この実施例では、上部シュラウドの全体が、
磁性部材２８により形成されている。磁性部材２８は、
後述するインペラ位置制御部の電磁石４１によりインペ
ラ２１を血液流入ポート２２側に吸引するために設けら
れている。磁性部材２８としては、磁性ステンレスまた
はニッケルまたは軟鉄部材等が使用される。

【００２３】インペラ位置制御部４およびインペラ回転
トルク発生部３により、非接触式磁気軸受が構成され、
インペラ２１は、相反する方向より引っ張られることに
より、ハウジング２０内において、ハウジング２０の内
面と接触しない適宜位置にて安定し、非接触状態にてハ
ウジング２０内を回転する。インペラ回転トルク発生部
３は、ハウジング２０内に収納されたロータ３１とロー
タ３１を回転させるためのモータ３４（内部構造を省略
する）からなる。ロータ３１は、回転板３２と回転板３
２の一方の面（液体ポンプ側の面）に設けられた複数の
永久磁石３３からなる。ロータ３１の中心は、モータ３
４の回転軸に固定されている。永久磁石３３は、インペ
ラ２１の永久磁石２５の配置形態（数および配置位置）
に対応するように、複数かつ等角度ごとに設けられてい
る。インペラ回転トルク発生部３としては、上述のロー
タおよびモータを備えるものに限られず、例えば、イン
ペラ２１の永久磁石２５を吸引し、かつ回転駆動させる
ための複数のステーターコイルからなるものでもよい。
また、インペラ回転トルク発生部３には、モータ３４も
しくはロータ３１の回転数を検知するためのセンサ３５
が設けられている。センサとしては、光学式、磁気式セ
ンサが使用できる。また、モータの回転数は、モータコ
イル間の逆起電力より検知してもよい。

【００２４】インペラ位置制御部４は、インペラの磁性
部材２８を吸引するための固定された複数の電磁石４１
と、インペラの磁性部材２８の位置を検出するための位
置センサ４２を備えている。具体的には、インペラ位置
制御部４は、ハウジング２０内に収納された複数の電磁
石４１と、複数の位置センサ４２を有する。インペラ位
置制御部の複数（３つ）の電磁石４１および複数（３
つ）の位置センサ４２は、それぞれ等角度間隔にて設け
られており、電磁石４１と位置センサ４２も等角度間隔
にて設けられている。電磁石４１は、鉄心とコイルから
なる。電磁石４１は、この実施例では、３個設けられて
いる。電磁石４１は、３個以上、例えば、４つでもよ
い。３個以上設け、これらの電磁力を位置センサ４２の
検知結果を用いて調整することにより、インペラ２１の
中心軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ中心軸（ｚ
軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントを同
じにすることができる。

【００２５】位置センサ４２は、電磁石４１と磁性部材
２８との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石
４１のコイルに与えられる電流もしくは電圧を制御する
制御部６３にフィードバックされる。また、インペラ２
１に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ
２１の永久磁石２５とロータ３１の永久磁石３３との間
の磁束の剪断力および電磁石４１と磁性部材２８との間
の磁束の剪断力が作用するため、インペラ２１はハウジ
ング２０の中心に保持される。また、位置センサ４２を
用いずに、電磁石に流れる電流波型より該インペラの磁
性部材位置を検出するための演算回路を備えるものでも
よい。

【００２６】次に、制御装置６について、図１を用いて
説明する。制御装置６は、インペラ位置制御機能、イン
ペラ回転トルク制御機能、インペラ位置制御部を用いて
ハウジング内におけるインペラ２１の浮上位置を変化さ
せるインペラ浮上位置制御機能を備えている。具体的に
は、制御装置６は、制御装置本体部６１と、モータドラ
イバ６２と、インペラ位置制御用コントロール部６３と
を備えている。モータドライバ６２は、制御部６５より
出力（指示）されたモータ駆動電流値もしくはモータ回
転数に対応する信号を出力しモータ３４を回転させるた
めのドライバである。

【００２７】また、インペラ位置制御用コントロール部
６３は、制御装置本体部６１より出力（指示）されたイ
ンペラ浮上位置を維持するために電磁石４１に流れる電
流または電圧もしくは電流および電圧を制御するための
ものである。また、３つの位置センサ４２による検知結
果は、インペラ位置制御用コントロール部６３に入力さ
れ、インペラ２１の中心軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わ
せ、かつ中心軸（ｚ軸）に直交するｘ軸およびｙ軸まわ
りのモーメントが同じになるように、３つの電磁石４１
に流れる電流を制御する。なお、位置センサ４２による
検知結果を制御装置本体部６１に入力し、制御装置本体
部６１より、３つの電磁石４１個々に与える電圧値を出
力させてもよい。

【００２８】制御装置本体部６１は、記憶部（ＲＯＭ）
６４と、ＣＰＵ（図示せず）と、表示部６６と、入力部
６７、警報手段である警報ランプ８３およびブザー８２
を備えている。表示部６６には、モータ駆動電流設定値
表示部７１、モータ回転数設定値表示部７２、インペラ
回転数表示部７６が設けられている。また、入力モード
選択部６８、モータ回転関連設定値入力部６９が設けら
れており、モータ回転関連設定値入力部６９には、モー
タ駆動電流設定値入力部６９ａ、モータ回転数設定値入
力部６９ｂが設けられている。この実施例の制御部６５
の記憶部６４には、モータ駆動電流上限値とモータ回転
数上限値の両者が記憶されている。なお、上限値はＲＯ
Ｍに記憶させてもよいが、アナログ電圧値として記憶さ
せてもよい。そして、制御部６５は、モータ駆動電流設
定値入力部６９ａよりモータ駆動電流設定値が入力され
る場合に、記憶されたモータ駆動電流上限値以上のモー
タ駆動電流設定値の入力を行おうとすると、警報ランプ
８３の点滅もしくはブザー８２を鳴動させ、入力拒否を
操作者に伝達する。操作者は、別の電流値を入力する。
同様に、制御部６５は、記憶されたモータ回転数上限値
以上のモータ回転数設定値の入力を行おうとすると、警
報ランプ８３の点滅もしくはブザー８２を鳴動させ、入
力拒否を操作者に伝達する。操作者は、別の回転数を入
力する。このような機能を有することにより、脱調の恐
れがある条件にて、モータが回転することを防止でき
る。また、入力部もデジタル的な入力でなく、ボリュー
ム等のアナログ的な場合でもよい。なお、上述した実施
例では、入力を制限する、いわゆる入力制限方式によ
り、脱調の発生を防止するものであるが、これに限られ
るものではなく、図７に示すように、出力を制限するこ
とにより、脱調を防止するものであってもよい。

【００２９】出力制限方式では、例えば、図７に示す遠
心式液体ポンプ装置の制御装置７３は、モータ駆動電流
値入力部６９ａもしくはモータ回転数設定値入力部６９
ｂと、モータ回転制御部６５とを備え、モータ回転制御
部６５は、モータ駆動電流上限値記憶機能と、記憶され
たモータ駆動電流上限値以上の電流がモータに供給され
ることを制限するモータ駆動電流上限値制御機能を備え
る。このような機能を備えることにより、脱調の発生の
危険性のあるモータ駆動電流値以上でのモータの駆動が
防止され、脱調の発生は極めて少ないものとなる。モー
タ駆動電流上限値制御機能としては、記憶されたモータ
駆動電流上限値（上述のように、送液される液体（例え
ば、血液もしくは物性がそれに近いもの）を用いて、遠
心ポンプに脱調が発生するモータ駆動電流値を調べ、そ
の値もしくは、安全性を考慮してその値より２０〜５０
％程度低い値）とモータ駆動電流設定値入力部６９ａよ
り入力されたモータ駆動電流値もしくはモータ回転数設
定値入力部６９ｂより入力されたモータ回転数より算出
されるモータ駆動電流値との比較機能と、モータ駆動電
流値がモータ駆動電流上限値より小さい場合には、モー
タ駆動電流値によりモータが回転されるように制御し、
また、モータ駆動電流値がモータ駆動電流上限値より大
きいものであれば、モータ駆動電流上限値により、モー
タが回転されるようにモータを制御するモータ回転制御
機能を備えているものであってもよい。

【００３０】このような出力制限方式の場合の制御部６
５としては、例えば、制御部６５は、モータ駆動電流上
限値とモータ回転数上限値の両者が記憶されている記憶
部６４を備え、モータ駆動電流設定値入力部６９ａより
入力されたモータ駆動電流設定値が記憶されたモータ駆
動電流上限値以上の場合には、モータ駆動電流上限値の
出力を行うとともに、警報ランプ８３の点滅もしくはブ
ザー８２を鳴動させ、設定条件が上限値に変更されたこ
とを操作者に伝達する。この場合操作者は、別の電流値
の入力は不要である。同様に、制御部６５は、モータ回
転数入力部６９ａより入力されたモータ回転数設定値が
記憶されたモータ回転数上限値以上の場合には、モータ
回転数上限値に対応した出力を行うとともに、警報ラン
プ８３の点滅もしくはブザー８２を鳴動させ、設定条件
が上限値に変更されたことを操作者に伝達する。この場
合にも操作者は、別の電流値の入力は不要である。

【００３１】また、制御部が備える比較機能としては、
図７に示すように、制御部６５が備えるＣＰＵ（図示せ
ず）により行うもの、また、電気回路的に行うものとが
考えられる。電気回路的に行う場合には、図８に示すブ
ロック図のように、制御部（モータ駆動電流最大値制御
部）７４は、制御器７４ａ、電流リミッタ回路７４ｂお
よび比較器７４ｃを備えるものとなる。電流リミッタ回
路７４ｂは、モータ駆動電流上限値以上の電流がモータ
へ出力されることを制限するためのものである。制御器
７４ａより出力されるモータ駆動電流入力値もしくはモ
ータ回転数入力値より算出されるモータ駆動電流値と、
電流リミッタ回路７４ｂが出力するモータ駆動電流上限
値は、比較器７４ｃにより比較され、値の小さい電流値
が比較器７４ｃよりモータドライバに出力される。

【００３２】また、出力制限方式の他の例としては、制
御装置が、モータ回転数設定値入力部とモータ回転制御
部を備え、さらに、モータ回転制御部は、モータ回転数
上限値記憶機能と、記憶されたモータ回転数上限値とモ
ータ回転数設定値入力部より入力されたモータ回転数設
定値との比較機能と、モータ回転数設定値がモータ回転
数上限値より小さいものであれば、モータ回転数設定値
によりモータが回転されるように制御し、また、モータ
回転数設定値がモータ回転数上限値より大きいものであ
れば、モータ回転数上限値によりモータが回転されるよ
うにモータを制御するモータ回転制御機能を備えている
ものであってもよい。

【００３３】また、制御部によるモータの制御は、上述
した入力制限方式、出力制限方式に限定されるものでは
ない。例えば、図９に示すブロック図のように、ロータ
回転数検知方式であってもよい。この実施例の制御装置
は、モータ回転数検出部３５と電気的に接続されたモー
タ回転制御部７５を備え、さらに、モータ回転制御部７
５は、モータ回転数上限値記憶機能を備えるとともに、
検出されるモータ回転数がモータ回転数上限値以上とな
らないようにモータを制御するモータ回転制御機能を備
えている。上述したように、インペラ回転トルク発生部
３には、モータ３４もしくはロータ３１の回転数を検知
するためのセンサ３５が設けられている。そして、セン
サからの信号は、制御部７５に入力され、制御部７５
は、回転数を演算する。センサとしては、光学式、磁気
式センサが使用できる。また、モータの回転数は、モー
タコイル間の逆起電力より検知してもよい。そして、モ
ータ回転制御部７５は、モータ回転数上限値記憶機能
と、記憶されたモータ回転数上限値と実際のモータ回転
数との比較機能と、実際のモータ回転数がモータ回転数
上限値以下であれば格別制御を行わず、実際のモータ回
転数がモータ回転数上限値に近づいた場合には、モータ
回転数上限値を越えないようにモータドライバへの出力
信号を調整する。このような制御方式であっても、脱調
を防止できる。

【００３４】次に、図１０に示す実施例の遠心式液体ポ
ンプ装置について説明する。図１０は、本発明の遠心式
液体ポンプ装置の他の実施例のブロック図である。図１
１は、図１０に示した実施例の遠心式液体ポンプ装置制
御システムを説明するためのフローチャートである。イ
ンペラの回転負荷の増加に伴ってマグネットカップリン
グ間（インペラとロータ間）に回転方向のズレが生じ、
このズレが過度に大きくなると脱調を起こす。本件発明
において用いている遠心式液体ポンプでは、負荷側に機
械的に支持された回転中心が存在しないため、負荷側の
偏心あるいは振れ回りによって、マグネットカップリン
グ間に径方向のズレも生じうる。この偏心あるいは振れ
回りの大きさも脱調を引き起こす要因となりうる。この
偏心あるいは振れ回りの大きさはインペラの成形精度、
ポンプ室内に形成された血栓などの異物の影響を受ける
ことも考えられる。

【００３５】そこで、本発明者が鋭意検討したところ、
マグネットカップリングに径方向のズレ（偏心あるいは
振れ回り）あるいは回転方向にズレが生じたときには、
カップリングの吸引力に変化が生じること（具体的に
は、吸引力に波が生じることもしくは吸引力が低下する
こと）、吸引力の変化はインペラ位置制御部の電磁石電
流の変化により現れることを見出した。特に、インペラ
位置制御部の電磁石電流変化は、電磁石電流振幅（最高
電流値と最低電流値の差）、所定時間の電磁石電流平均
値を演算することにより、確認できることを知見した。
この実施例の遠心式液体ポンプ装置１００は、液体流入
ポート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２
０と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回
転し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ
２１を有する遠心式液体ポンプ部２と、遠心式液体ポン
プ部２のインペラ２１の磁性体２５を吸引するための磁
石３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させる
モータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、イ
ンペラ２１を吸引するための電磁石４１を備えるインペ
ラ位置制御部４とを備え、ハウジング２０に対してイン
ペラ２１が非接触状態にて回転する遠心式液体ポンプ装
置本体部５と、遠心式液体ポンプ装置本体部５のための
制御装置１０６とを備える。制御装置１０６は、電磁石
４１の電流モニタリング機能と、電流モニタリング機能
により検知された電磁石電流振幅（最高電流値と最低電
流値の差）が所定値以上となったときに、モータ回転速
度を低下させるように制御するモータ制御機能を備えて
いる。

【００３６】遠心式液体ポンプ装置の基本構成は、図１
に示し、上述したものと同じである。相違点は、制御装
置のモータ制御機能のみである。制御装置１０６が備え
るインペラ位置制御用コントロール部６３は、制御装置
本体部１０１より出力（指示）されたインペラ浮上位置
を維持するために電磁石４１に流れる電流または電圧も
しくは電流および電圧を制御するためのものである。こ
の制御装置では、電磁石４１の電流モニタリング機能を
備えており、モニタリングされた電流値に対応する信号
は、電磁石電流値出力部より制御部１０５に出力され
る。制御部１０５は、入力される電磁石電流値に対応す
る信号より、電磁石電流振幅（最高電流値と最低電流値
の差）を演算する。この実施例では、電磁石４１は３つ
設けられているので、個々に算出された電磁石電流振幅
の平均値とされる。そして、制御部１０５の記憶部１０
４には、許容最大電磁石電流振幅（振幅の所定値）が記
憶されている。制御部１０５は、両者の値の比較機能を
備え、算出された電磁石電流振幅が上記所定値を越えた
場合、モータ回転速度を低下させるように、モータドラ
イバへの出力信号を制御する機能を備えている。許容最
大電磁石電流振幅（振幅の所定値）としては、ポンプの
大きさなどにより相違するが、１．０〜１．４Ａ程度で
ある。

【００３７】図１１のフローチャートを用いて、制御作
用を説明する。モータ３４は、モータ駆動電流値入力部
６９ａより入力されたモータ駆動電流設定値で回転して
いる。モータ３４の回転中は、常時電磁石電流振幅が演
算されており、電磁石電流振幅が、所定の範囲内（上限
は、許容最大電磁石電流振幅）であるかどうか所定時間
毎に判断し、範囲内であれば、電磁石電流振幅演算に戻
り、これを繰り返す。電磁石電流振幅が、所定の範囲外
（例えば、許容最大電磁石電流振幅を越えた）となった
場合には、制御部は、モータ回転低下モードに移行し、
モータ駆動電流を標準値［モータ駆動電流値入力部６９
ａより入力された電流設定値よりある程度低い電流値、
好ましくは、電流設定値の７０〜８０％、あるいは、あ
らかじめ設定した標準値（０．３〜１．０Ａ程度）］
に、または、モータ回転数を１６００〜２０００ｒｐｍ
程度に低下させる。その後、電磁石電流振幅を演算し、
電磁石電流振幅が、所定の範囲内（上限は、許容最大電
磁石電流振幅）であるかどうか所定時間毎に判断し、範
囲内であれば、制御部はモータ駆動電流を所定値（初回
の低下量に比べて少ない値、好ましくは、電流設定値の
５〜１０％、あるいは、０．０５〜０．１Ａずつ）、ま
たは、モータ回転数を５０〜１００ｒｐｍ増加させる。
そして、増加後のモータ駆動電流が、モータ駆動電流設
定値（初期設定値）に到達したかどうかを判断し、到達
していない場合には、再び、磁石電流振幅演算、電磁石
電流振幅所定の範囲内かどうかの判断、範囲内であれ
ば、モータ駆動電流を所定値（初回の低下量に比べて少
ない値、好ましくは、電流設定値の５〜１０％、あるい
は、０．０５〜０．１Ａずつ）、または、モータ回転数
を５０〜１００ｒｐｍ増加を繰り返して行う。つまり、
この制御方式では、一旦ある程度電流値もしくはモータ
回転数を低下させた後、電流値もしくはモータ回転数を
ステップワイズに上げるように制御する。そして、この
電流値もしくはモータ回転数増加過程において、電磁石
電流振幅所定が範囲内でないものとなった場合には、モ
ータ駆動電流を所定値（初回の低下量に比べて少ない
値）減少され、再び磁石電流振幅演算、電磁石電流振幅
所定の範囲内かどうかの判断、範囲外であれば、モータ
駆動電流のさらなる所定値の低下を行う。そして、この
電流値低下は、電磁石電流振幅が所定の範囲内となるま
で繰り返され、再び、電磁石電流振幅が所定の範囲外と
なるまで、その電流値が維持される。もし、再び、電磁
石電流振幅が所定の範囲外となった場合には、電磁石電
流振幅が所定の範囲内となるまで、モータ駆動電流の低
下が行われる。

【００３８】このような制御を行うことにより、脱調の
発生を回避でき、かつ回避可能レベルでの最大電流値で
モータを回転させることができ、ある程度の流量を確保
すること、あるいは、ポンプの逆流を防止することがで
きる。さらに、この制御では、モータ駆動電流の所定値
増加を繰り返して行った結果、モータ駆動電流設定値に
到達した場合には、通常モードに復帰することもできる
ようになっている。また、制御部１０５は、モータ回転
低下モードに移行すると、警報ランプ８３が点滅もしく
はブザー８２が鳴動し、モード移行を知らせる。また、
通常モードに復帰した場合には、それらの作動が停止す
るようになっている。

【００３９】次に、図１２に示す実施例の遠心式液体ポ
ンプ装置について説明する。図１２は、本発明の遠心式
液体ポンプ装置の他の実施例のブロック図である。図１
３は、図１２に示した実施例の遠心式液体ポンプ装置制
御システムを説明するためのフローチャートである。こ
の実施例の遠心式液体ポンプ装置１１０は、液体流入ポ
ート２２と液体流出ポート２３を有するハウジング２０
と、内部に磁性体２５を備え、ハウジング２０内で回転
し、回転時の遠心力によって液体を送液するインペラ２
１を有する遠心式液体ポンプ部２と、遠心式液体ポンプ
部２のインペラ２１の磁性体２５を吸引するための磁石
３３を備えるロータ３１と、ロータ３１を回転させるモ
ータ３４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、電磁
石４１を備えるインペラ位置制御部４とを備え、ハウジ
ング２０に対してインペラ２１が非接触状態にて回転す
る遠心式液体ポンプ装置本体部５と、遠心式液体ポンプ
装置本体部５のための制御装置１１６とを備える。制御
装置１１６は、電磁石４１の電流モニタリング機能と、
電流モニタリング機能により検知された所定時間の電磁
石電流平均値が所定値以下となったときに、モータ回転
速度を低下させるように制御するモータ制御機能を備え
ている。

【００４０】遠心式液体ポンプ装置の基本構成は、図１
に示し、上述したものと同じである。相違点は、制御装
置１１６のモータ制御機能のみである。また、上述した
図１０および図１１に示した実施例との相違は、モータ
制御への移行を上述の実施例では、電磁石電流振幅によ
り行っていたものを、この実施例では、電磁石電流平均
値により行う点のみである。制御装置１１６が備えるイ
ンペラ位置制御用コントロール部６３は、制御装置本体
部１１１より出力（指示）されたインペラ浮上位置を維
持するために電磁石４１に流れる電流または電圧もしく
は電流および電圧を制御するためのものである。この制
御装置１１６では、電磁石４１の電流モニタリング機能
を備えており、モニタリングされた電流値に対応する信
号は、電磁石電流値出力部１１７より制御部１１５に出
力される。制御部１１５は、入力される電磁石電流値に
対応する信号より、所定時間（例えば、０．２〜５．０
秒）での電磁石電流平均値を演算する。この実施例で
は、電磁石は３つ設けられているので、個々に算出され
た電磁石電流平均値のさらなる平均値となる。そして、
制御部１１５の記憶部１１４には、許容最低電磁石電流
平均値（平均値の所定値）、あるいは、最低電磁石電流
積算値である許容最低電磁石電流関連値が記憶されてい
る。制御部１１５は、両者の値の比較機能を備え、算出
された電磁石電流平均値（もしくは積算値）が上記所定
値を越えた場合、モータ回転速度を低下させるように、
モータドライバへの出力信号を制御する機能を備えてい
る。許容最低電磁石電流平均値（平均値の所定値）とし
ては、ポンプの大きさなどにより相違するが、０．７〜
１．０Ａ程度である。

【００４１】図１３のフローチャートを用いて、制御作
用を説明する。モータ３４は、モータ駆動電流値入力部
６９ａより入力されたモータ駆動電流設定値で回転して
いる。モータ３４の回転中は、常時電磁石電流平均値が
演算されており、電磁石電流平均値が、所定の範囲内
［上限は、２〜３Ａ、下限は、許容最低電磁石電流平均
値（積算値）］であるかどうか所定時間毎に判断し、範
囲内であれば、電磁石電流平均値（積算値）演算に戻
り、これを繰り返す。電磁石電流平均値（積算値）が、
所定の範囲外［例えば、許容最低電磁石電流平均値（積
算値）より小さくなった］となった場合には、制御部１
１５は、モータ回転低下モードに移行し、モータ駆動電
流を設定値（モータ駆動電流値入力部６９ａより入力さ
れた電流標準値よりある程度低い電流値、好ましくは、
電流設定値の７０〜８０％）に低下させる。その後、電
磁石電流平均値（積算値）を演算し、電磁石電流平均値
（積算値）が、所定の範囲内［上限は、２〜３Ａ、下限
は、許容最低電磁石電流平均値（積算値）］であるかど
うか所定時間毎に判断し、範囲内であれば、制御部はモ
ータ駆動電流を所定値（前回の低下量に比べて少ない
値、好ましくは、電流設定値の７０〜８０％もしくは前
回の電流低下値の５〜１０％増加させる。そして、増加
後のモータ駆動電流が、モータ駆動電流設定値（初期設
定値）に到達したかどうかを判断し、到達していない場
合には、再び、磁石電流平均値演算、電磁石電流平均値
所定の範囲内かどうかの判断、範囲内であれば、モータ
駆動電流を所定値（前回の低下量に比べて少ない値）増
加を繰り返して行う。つまり、この制御方式では、一旦
ある程度電流値を低下させた後、電流値をステップワイ
ズに上げるように制御する。そして、この電流増加過程
において、電磁石電流平均値が所定の範囲内でないもの
となった場合には、モータ駆動電流を所定値（前回の低
下量に比べて少ない値、好ましくは、電流設定値の７０
〜８０％もしくは前回の電流低下値の５〜１０％）減少
させ、再び磁石電流平均値演算、電磁石電流平均値所定
の範囲内かどうかの判断、範囲外であれば、モータ駆動
電流のさらなる所定量の低下を行う。そして、この電流
値低下は、電磁石電流平均値が所定の範囲内となるま
で、繰り返され、再び、電磁石電流平均値が所定の範囲
外となるまで、その電流値が維持される。もし、再び、
電磁石電流平均値が所定の範囲外となった場合には、電
磁石電流平均値が所定の範囲内となるまで、モータ駆動
電流の低下が行われる。

【００４２】このような制御を行うことにより、脱調の
発生を回避でき、かつ回避可能レベルでの最大電流値で
モータを回転させることができ、ある程度の流量を確保
することができる。さらに、この制御では、モータ駆動
電流の所定値増加を繰り返して行った結果、モータ駆動
電流設定値に到達した場合には、通常モードに復帰する
こともできるようになっている。また、制御部１１５
は、モータ回転低下モードに移行すると、警報ランプ８
３が点滅もしくはブザー８２が鳴動し、モード移行を知
らせる。また、通常モードに復帰した場合には、それら
の作動が停止するようになっている。また、上述した実
施例のように、電磁石電流の平均値を直接に用いて制御
してもよいが、これに限らず、遠心ポンプの作動初期の
電磁石電流平均値に対する電磁石電流平均値低下度を用
いて制御してもよい。この場合には、制御部は、遠心ポ
ンプの作動初期の電磁石電流平均値演算ならびにその記
憶機能と、継続して行われる電磁石電流平均値演算機能
と、初期電磁石電流平均値と現在の電磁石電流平均値を
用いた電磁石電流平均値低下度（１−現在の電磁石電流
平均値／遠心ポンプの作動初期の電磁石電流平均値）の
演算機能を備え、平均値低下度が、所定範囲（言い換え
れば、許容最大電磁石電流平均値低下度）を越えた場
合、モータ回転速度を低下させるように、モータドライ
バへの出力信号を制御するものであってもよい。許容最
大電磁石電流平均値低下度（現在の電磁石電流平均値／
遠心ポンプの浮上、非回転時の電流値）は、６０〜８０
％が好適である。この場合のフローを図１４に示す。

【００４３】図１４のフローチャートを用いて、この実
施例を説明する。モータ３４は、モータ駆動電流値入力
部６９ａより入力されたモータ駆動電流設定値で回転を
開始する。モータ回転開始直後もしくは所定時間経過後
より、電磁石電流平均値が演算され、初期値が制御部に
記憶される。そして、モータ３４の回転中は、常時電磁
石電流平均値が演算され、この平均値と平均値初期値
は、比較され、電磁石電流平均値低下度（１−現在の電
磁石電流平均値／遠心ポンプの作動初期の電磁石電流平
均値）が演算される。そして、電磁石電流平均値低下度
が、所定の範囲内（許容最大電磁石電流平均値低下度以
下）であるかどうか所定時間毎に判断し、範囲内であれ
ば、電磁石電流平均値低下度演算に戻り、これを繰り返
す。電磁石電流平均値低下度が、所定の範囲外（許容最
大電磁石電流平均値低下度以上）となった場合には、制
御部１１５は、モータ回転低下モードに移行し、モータ
駆動電流を設定値（モータ駆動電流値入力部６９ａより
入力された電流設定値よりある程度低い電流値、好まし
くは、電流設定値の７０〜８０％）に低下させる。その
後、電磁石電流平均値低下度を演算し、電磁石電流平均
値低下度が、所定の範囲内であるかどうか（許容最大電
磁石電流平均値低下度を越えていないかどうか）所定時
間毎に判断し、範囲内であれば、制御部はモータ駆動電
流を所定値（前回の低下量に比べて少ない値、好ましく
は、電流設定値の７０〜８０％もしくは前回の電流低下
値の５〜１０％）増加させる。そして、増加後のモータ
駆動電流が、モータ駆動電流設定値（初期設定値）に到
達したかどうかを判断し、到達していない場合には、再
び、磁石電流平均値低下度演算、電磁石電流平均値低下
度所定の範囲内かどうかの判断、範囲内であれば、モー
タ駆動電流を所定値（前回の低下量に比べて少ない値、
好ましくは、電流設定値の７０〜８０％もしくは前回の
電流低下値の５〜１０％）増加を繰り返して行う。つま
り、この制御方式では、一旦ある程度電流値を低下させ
た後、電流値をステップワイズに上げるように制御す
る。そして、この電流増加過程において、電磁石電流低
下度が所定の範囲内でないもの（許容最大電磁石電流平
均値低下度以上）となった場合には、モータ駆動電流を
所定値（前回の低下量に比べて少ない値、好ましくは、
電流設定値の７０〜８０％もしくは前回の電流低下値の
５〜１０％）減少させ、再び磁石電流平均値低下度演
算、電磁石電流平均値低下度の所定の範囲内かどうかの
判断、範囲外であれば、モータ駆動電流のさらなる所定
量の低下を行う。そして、この電流値低下は、電磁石電
流平均値低下度が所定の範囲内となるまで、繰り返さ
れ、再び、電磁石電流平均値低下度が所定の範囲外とな
るまで、その電流値が維持される。もし、再び、電磁石
電流平均値低下度が所定の範囲外となった場合には、電
磁石電流平均値低下度が所定の範囲内となるまで、モー
タ駆動電流の低下がさらに行われる。

【００４４】このような制御を行うことにより、脱調の
発生を回避でき、かつ回避可能レベルでの最大電流値で
モータを回転させることができ、ある程度の流量を確保
することができる。さらに、この制御では、モータ駆動
電流の所定値増加を繰り返して行った結果、モータ駆動
電流設定値に到達した場合には、通常モードに復帰する
こともできるようになっている。また、制御部１１５
は、モータ回転低下モードに移行すると、警報ランプ８
３が点滅もしくはブザー８２が鳴動し、モード移行を知
らせる。また、通常モードに復帰した場合には、それら
の作動が停止するようになっている。

【００４５】

【発明の効果】本発明の遠心式液体ポンプ装置は、液体
流入ポートと液体流出ポートとを有するハウジングと、
内部に磁性体を備え、前記ハウジング内で回転し、回転
時の遠心力によって液体を送液するインペラを有する遠
心式液体ポンプ部と、前記遠心式液体ポンプ部の前記イ
ンペラの磁性体を吸引するための磁石を備えるロータ
と、該ロータを回転させるモータを備えるインペラ回転
トルク発生部と、前記インペラを吸引するための電磁石
を備えるインペラ位置制御部とを備え、前記ハウジング
に対して前記インペラが非接触状態にて回転する遠心式
液体ポンプ装置本体部と、該遠心式液体ポンプ装置本体
部のための制御装置とを備える遠心式液体ポンプ装置で
ある。

【００４６】そして、前記制御装置が、モータ回転数設
定値入力部もしくはモータ駆動電流設定値入力部を備え
るとともに、所定値以上のモータ回転数もしくは所定値
以上のモータ駆動電流値の入力を制限する入力制限機能
を備えているものであれば、モータが所定値以上の条件
で回転しないため、インペラとロータ間の脱調を防止す
ることができる。また、前記制御装置が、モータ駆動電
流値入力部もしくはモータ回転数設定値入力部と、モー
タ回転制御部とを備え、該モータ回転制御部は、モータ
駆動電流上限値記憶機能と、記憶されたモータ駆動電流
上限値以上の電流がモータに供給されることを制限する
モータ駆動電流上限値制御機能を備えているものであれ
ば、モータがモータ駆動電流上限値以上の条件で回転し
ないため、インペラとロータ間の脱調を防止することが
できる。

【００４７】また、前記制御装置が、モータ回転数設定
値入力部とモータ回転制御部とを備え、さらに、該モー
タ回転制御部は、モータ回転数上限値記憶機能と、記憶
されたモータ回転数上限値と前記モータ回転数設定値入
力部より入力されたモータ回転数設定値との比較機能
と、モータ回転数設定値がモータ回転数上限値より小さ
いものであれば、前記モータ回転数設定値によりモータ
が回転されるように制御し、また、モータ回転数設定値
がモータ回転数上限値より大きいものであれば、前記モ
ータ回転数上限値によりモータが回転されるようにモー
タを制御するモータ回転制御機能を備えているものであ
れば、モータがモータ回転数上限値以上で回転しないた
め、インペラとロータ間の脱調を防止することができ
る。

【００４８】また、前記制御装置が、モータ回転数検出
部とモータ回転制御部とを備え、さらに、該モータ回転
制御部は、モータ回転数上限値記憶機能を備えるととも
に、検出されるモータ回転数がモータ回転数上限値以上
とならないようにモータを制御するモータ回転制御機能
を備えているものであれば、モータがモータ回転数上限
値以上で回転しないため、インペラとロータ間の脱調を
防止することができる。また、前記制御装置が、前記電
磁石の電流モニタリング機能と、前記電流モニタリング
機能により検知された電磁石電流振幅が所定値以上とな
ったときに、モータ回転速度を低下させるように制御す
るモータ制御機能を備えているものであれば、インペラ
とロータ間の脱調を防止することができる。

【００４９】また、前記制御装置は、前記電磁石の電流
モニタリング機能と、前記電流モニタリング機能により
検知された所定時間の電磁石電流平均値が所定値以下と
なったときに、モータ回転速度を低下させるように制御
するモータ制御機能を備えているものであれば、インペ
ラとロータ間の脱調を防止することができる。また、前
記制御装置は、前記電磁石の電流モニタリング機能と、
前記電流モニタリング機能により検知された所定時間の
電磁石電流平均値の遠心ポンプの作動初期の電磁石電流
平均値に対する電磁石電流平均値低下度が所定範囲を越
えたときに、モータ回転速度を低下させるように制御す
るモータ制御機能を備えているものであれば、インペラ
とロータ間の脱調を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の実施
例のブロック図である。

【図２】図２は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用
される遠心式液体ポンプ装置本体部の一例の正面図であ
る。

【図３】図３は、図２の遠心式液体ポンプ装置本体部を
インペラ部分にて切断した断面図である。

【図４】図４は、図２に示した実施例の遠心式液体ポン
プ装置の縦断面図である。

【図５】図５は、図２に示した遠心式液体ポンプ装置本
体部の平面図である。

【図６】図６は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の一実
施例のブロック図である。

【図７】図７は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の他の
実施例のブロック図である。

【図８】図８は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の一実
施例のブロック図である。

【図９】図９は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の一実
施例のブロック図である。

【図１０】図１０は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の
他の実施例のブロック図である。

【図１１】図１１は、図１０に示した実施例の遠心式液
体ポンプ装置制御システムを説明するためのフローチャ
ートである。

【図１２】図１２は、本発明の遠心式液体ポンプ装置の
他の実施例のブロック図である。

【図１３】図１３は、図１２に示した実施例の遠心式液
体ポンプ装置制御システムを説明するためのフローチャ
ートである。

【図１４】図１４は、他の実施例の遠心式液体ポンプ装
置制御システムを説明するためのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１遠心式液体ポンプ装置２遠心式液体ポンプ部３インペラ回転トルク発生部４インペラ位置制御部５遠心式液体ポンプ装置本体部６制御装置２１インペラ２５磁性体３１ロータ３４モータ４１電磁石２０ハウジング６１制御装置本体部６２モータドライバ６３インペラ位置制御用コントロール部６４記憶部６５制御部６６表示部６７入力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H045 AA06 AA09 AA12 AA22 BA41 CA09 CA21 CA29 DA05 EA36 EA50 4C077 AA04 DD08 HH09 HH19 HH20 HH21 JJ08 JJ19 JJ22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体流入ポートと液体流出ポートとを有
するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジン
グ内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液する
インペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液
体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁
石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備
えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸引
するための電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備
え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態
にて回転する遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式
液体ポンプ装置本体部のための制御装置とを備える遠心
式液体ポンプ装置であって、該制御装置は、モータ回転
数設定値入力部もしくはモータ駆動電流設定値入力部を
備えるとともに、所定値以上のモータ回転数もしくは所
定値以上のモータ駆動電流値の入力を制限する入力制限
機能を備えていることを特徴とする遠心式液体ポンプ装
置。
【請求項２】前記制御装置は、モータ駆動電流設定値
入力部とモータ回転制御部とを備え、さらに、該モータ
回転制御部は、モータ駆動電流上限値記憶機能と、記憶
されたモータ駆動電流上限値以上のモータ駆動電流設定
値の入力を制限するモータ駆動電流設定値入力制限機能
を備えている請求項１に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項３】前記制御装置は、モータ回転数設定値入
力部とモータ回転制御部とを備え、さらに、該モータ回
転制御部は、モータ回転数上限値記憶機能と、記憶され
たモータ回転数上限値以上のモータ回転数設定値の入力
を制限するモータ回転数設定値入力制限機能を備えてい
る請求項１に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項４】前記制御装置は、モータ駆動電流設定値
の入力もしくはモータ回転数設定値の入力のいずれかを
選択するための入力モード選択部を備えている請求項１
ないし３のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項５】液体流入ポートと液体流出ポートとを有
するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジン
グ内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液する
インペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液
体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁
石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備
えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸引
するための電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備
え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態
にて回転する遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式
液体ポンプ装置本体部のための制御装置とを備える遠心
式液体ポンプ装置であって、該制御装置は、モータ駆動
電流値入力部もしくはモータ回転数設定値入力部と、モ
ータ回転制御部とを備え、該モータ回転制御部は、モー
タ駆動電流上限値記憶機能と、記憶されたモータ駆動電
流上限値以上の電流がモータに供給されることを制限す
るモータ駆動電流上限値制御機能を備えていることを特
徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項６】前記モータ駆動電流上限値制御機能は、
記憶されたモータ駆動電流上限値と前記モータ駆動電流
設定値入力部より入力されたモータ駆動電流値もしくは
前記モータ回転数設定値入力部より入力されたモータ回
転数での駆動に必要なモータ駆動電流値との比較機能
と、前記モータ駆動電流値が前記モータ駆動電流上限値
より小さい場合には、前記モータ駆動電流値によりモー
タが回転されるように制御し、また、前記モータ駆動電
流値が前記モータ駆動電流上限値より大きいものであれ
ば、前記モータ駆動電流上限値により、モータが回転さ
れるようにモータを制御するものである請求項５に記載
の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項７】前記モータ駆動電流上限値制御機能は、
モータ駆動電流上限値以上の電流がモータへ出力される
ことを制限するための電流リミッタ回路を備えている請
求項５または６に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項８】前記モータ駆動電流上限値制御機能は、
前記電流リミッタ回路と、該電流リミッタ回路より出力
されるモータ駆動電流上限値と、前記モータ駆動電流値
とを比較し、両者のうち小さい電流値を出力する比較器
とを備えている請求項７に記載の遠心式液体ポンプ装
置。
【請求項９】液体流入ポートと液体流出ポートとを有
するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジン
グ内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液する
インペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式液
体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための磁
石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを備
えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸引
するための電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備
え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態
にて回転する遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式
液体ポンプ装置本体部のための制御装置とを備える遠心
式液体ポンプ装置であって、該制御装置は、モータ回転
数設定値入力部とモータ回転制御部とを備え、さらに、
該モータ回転制御部は、モータ回転数上限値記憶機能
と、記憶されたモータ回転数上限値と前記モータ回転数
設定値入力部より入力されたモータ回転数設定値との比
較機能と、モータ回転数設定値がモータ回転数上限値よ
り小さいものであれば、前記モータ回転数設定値により
モータが回転されるように制御し、また、モータ回転数
設定値がモータ回転数上限値より大きいものであれば、
前記モータ回転数上限値によりモータが回転されるよう
にモータを制御するモータ回転制御機能を備えているこ
とを特徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１０】液体流入ポートと液体流出ポートとを
有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジ
ング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液す
るインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式
液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための
磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを
備えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸
引するための電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備
え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態
にて回転する遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式
液体ポンプ装置本体部のための制御装置とを備える遠心
式液体ポンプ装置であって、該制御装置は、モータ回転
数検出部とモータ回転制御部とを備え、さらに、該モー
タ回転制御部は、モータ回転数上限値記憶機能を備える
とともに、検出されるモータ回転数がモータ回転数上限
値以上とならないようにモータを制御するモータ回転制
御機能を備えていることを特徴とする遠心式液体ポンプ
装置。
【請求項１１】液体流入ポートと液体流出ポートとを
有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジ
ング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液す
るインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式
液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための
磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを
備えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸
引するための電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備
え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態
にて回転する遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式
液体ポンプ装置本体部のための制御装置とを備える遠心
式液体ポンプ装置であって、該制御装置は、前記電磁石
の電流モニタリング機能と、前記電流モニタリング機能
により検知された電磁石電流振幅が所定値以上となった
ときに、モータ回転速度を低下させるように制御するモ
ータ制御機能を備えていることを特徴とする遠心式液体
ポンプ装置。
【請求項１２】液体流入ポートと液体流出ポートとを
有するハウジングと、内部に磁性体を備え、前記ハウジ
ング内で回転し、回転時の遠心力によって液体を送液す
るインペラを有する遠心式液体ポンプ部と、前記遠心式
液体ポンプ部の前記インペラの磁性体を吸引するための
磁石を備えるロータと、該ロータを回転させるモータを
備えるインペラ回転トルク発生部と、前記インペラを吸
引するための電磁石を備えるインペラ位置制御部とを備
え、前記ハウジングに対して前記インペラが非接触状態
にて回転する遠心式液体ポンプ装置本体部と、該遠心式
液体ポンプ装置本体部のための制御装置とを備える遠心
式液体ポンプ装置であって、該制御装置は、前記電磁石
の電流モニタリング機能と、前記電流モニタリング機能
により検知された所定時間の電磁石電流平均値が所定値
以下もしくは遠心ポンプの作動初期の電磁石電流平均値
に対する電磁石電流平均値低下度が所定範囲を越えたと
きに、モータ回転速度を低下させるように制御するモー
タ制御機能を備えていることを特徴とする遠心式液体ポ
ンプ装置。
【請求項１３】前記制御装置は、前記モータ制御機能
によるモータ回転低下時を知らせる警報手段を備えてい
る請求項１１または１２に記載の遠心式液体ポンプ装
置。
【請求項１４】前記インペラ位置制御部は、前記イン
ペラの磁性部材を吸引するための固定された複数の電磁
石と、該インペラの磁性部材の位置を検出するための位
置センサーを備えている請求項１ないし１３のいずれか
に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１５】前記インペラ位置制御部は、前記電磁
石に流れる電流波型より前記インペラの磁性部材の位置
を検出するための演算回路を備えている請求項１ないし
１３のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１６】前記遠心式液体ポンプ装置は、遠心式
血液ポンプ装置である請求項１ないし１５のいずれかに
記載の遠心式液体ポンプ装置。