JP2002021773A

JP2002021773A - 遠心式液体ポンプ装置

Info

Publication number: JP2002021773A
Application number: JP2000206041A
Authority: JP
Inventors: Jun Maekawa; 純前川; Takami Ozaki; 孝美尾崎
Original assignee: Terumo Corp; NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: Terumo Corp; NTN Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-23
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: JP4677081B2

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気カップリングの脱調を外部より判断で
き、かつ、非脱調状態時における誤判定が少ない脱調検
出機能を備える遠心式液体ポンプ装置を提供する。【解決手段】遠心式液体ポンプ装置１は、ハウジング
２０、第１の磁性体２５、第２の磁性体２８を備え、ハ
ウジング内で回転するインペラを有するポンプ部２、イ
ンペラの第１の磁性体２５を吸引するための磁石３３を
備えるロータ３１、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、インペラの第２
の磁性体を吸引する電磁石４１を備えるインペラ位置制
御部４を有す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、電磁石電流モニタリング機能と、モ
ータ駆動電流モニタリング機能と、モータ回転数モニタ
リング機能と、電磁石電流値、モータ駆動電流値および
モータ回転数値を利用するインペラ脱調状態判定機能を
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、内部に永久磁石を
備え、インペラの磁石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。よって、マグネットカップリン
グの脱調は、確実に把握できることが望ましい。しか
し、脱調検出機能としては、脱調していないにもかかわ
らず、脱調状態であると判断することが極力ないことが
望ましい。

【０００４】本発明の目的は、遠心式液体ポンプ装置に
おいて、マグネットカップリングの脱調を外部より確実
に確認することができ、かつ、脱調状態でない場合に脱
調であると判断することも極めて少ない脱調状態検出機
能を備え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
の前記インペラの第１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、前記インペラの第２の磁
性体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、前記インペラの位置を検出するための位置センサ
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、電磁石
電流モニタリング機能と、モータ駆動電流モニタリング
機能と、モータ回転数モニタリング機能と、前記電磁石
電流モニタリング機能による電流値と前記モータ駆動電
流値モニタリング機能によるモータ駆動電流値と前記モ
ータ回転数モニタリング機能によるモータ回転数値を利
用するインペラ脱調状態判定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、前記インペラ脱調状態判定機能
は、前記電磁石電流モニタリング機能による電流値が第
１の所定値以下であり、もしくは、前記モータ回転数モ
ニタリング機能によるモータ回転数値に対応する第１の
モータ駆動電流所定値よりも前記モータ駆動電流値モニ
タリング機能によるモータ駆動電流値が小さい場合に、
インペラが脱調状態であると判定するものであることが
好ましい。また、前記インペラ脱調状態判定機能は、脱
調判定用のモータ回転数とモータ駆動電流値関係式を記
憶していることが好ましい。さらに、前記インペラ脱調
状態判定機能は、前記電磁石電流モニタリング機能によ
る電流値の所定時間平均を用いるものであることが好ま
しい。

【０００７】そして、前記制御装置は、前記インペラ脱
調状態判定機能によりインペラ脱調状態と判定された場
合に、前記モータを所定時間停止させた後、モータ回転
を再開する一時停止型脱調解消試行機能を備えていても
よい。また、前記制御装置は、前記インペラ脱調状態判
定機能によりインペラ脱調状態と判定された場合に、前
記モータを所定時間低速回転させた後、モータ回転数を
上げる一時低速型脱調解消試行機能を備えていてもよ
い。

【０００８】さらに、前記制御装置は、モータ回転高負
荷状態判定機能を備えており、該モータ回転高負荷状態
判定機能は、前記モータ回転数モニタリング機能による
モータ回転数値に対応する第２のモータ駆動電流所定値
よりも前記モータ駆動電流値モニタリング機能によるモ
ータ駆動電流値が大きい場合に、モータ回転が高負荷状
態であると判定するものであることが好ましい。そし
て、前記モータ回転高負荷状態判定機能は、負荷状態判
定用のモータ回転数とモータ駆動電流値関係式を記憶し
ていることが好ましい。

【０００９】また、前記制御装置は、インペラ位置セン
サ出力値モニタリング機能と、インペラ位置異常判定機
能を備えており、該インペラ位置異常判定機能は、イン
ペラ位置センサ出力値モニタリング機能による位置出力
値が、第１の記憶値以上もしくは第２の記憶値以下とな
った場合に、インペラ位置が異常であると判定するもの
であることが好ましい。さらに、前記インペラ位置異常
判定機能は、インペラ位置センサ出力値モニタリング機
能による出力値の所定時間平均を用いるものであること
が好ましい。

【００１０】また、前記制御装置は、磁気軸受異常判定
機能を備え、該磁気軸受異常判定機能は、前記電磁石電
流モニタリング機能による電流値が第２の所定値以上と
なった場合に、磁気軸受異常であると判定するものであ
ることが好ましい。そして、前記磁気軸受異常判定機能
は、前記電磁石電流モニタリング機能による電流値の所
定時間平均が第２の所定値以上となった場合に、磁気軸
受異常であると判定するものであることが好ましい。さ
らに、前記制御装置は、該制御装置内温度検知機能を備
えていることが好ましい。

【００１１】また、前記制御装置は、前記判定機能によ
り、異常と判定された場合に作動する警報出力器を備え
ていることが好ましい。そして、前記警報出力器は、前
記判定機能における異常判定項目により異なる形態の警
報を出力するものであることが好ましい。

【００１２】

【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。

【００１３】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、内部に第１の磁性体（具体的には、永久磁
石）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の第１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３
４を備えるインペラ回転トルク発生部３と、インペラ２
１を吸引するための電磁石４１（具体的には、インペラ
２１に設けられた第２の磁性体２８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、インペラ
の位置を検出するための位置センサ４２（具体的には、
インペラ２１に設けられた第２の磁性体２８の位置を検
出するための位置センサ）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、遠心式液体ポンプ装置本体部５のた
めの制御装置６とを備える遠心式液体ポンプ装置であ
る。制御装置６は、電磁石電流モニタリング機能と、モ
ータ駆動電流モニタリング機能と、モータ回転数モニタ
リング機能と、前記電磁石電流モニタリング機能による
電流値と前記モータ駆動電流値モニタリング機能による
モータ駆動電流値と前記モータ回転数モニタリング機能
によるモータ回転数値を利用するインペラ脱調状態判定
機能を備えている。

【００１４】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。

【００１５】ハウジング２０は、血液流入ポート２２と
血液流出ポート２３とを備え、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
２０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
２６は、インペラ２１の中央開口と連通し、インペラ２
１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。

【００１６】そして、インペラ２１には、複数（具体的
には、６つ）の第１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第２の磁
性体２８を備える。この実施例では、上部シュラウドの
全体が、磁性体２８により形成されている。磁性体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。磁性体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。

【００１７】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。

【００１８】インペラ位置制御部４は、インペラの磁性
体２８を吸引するための固定された複数の電磁石４１
と、インペラの磁性体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制御す
ることができる。

【００１９】位置センサ４２は、電磁石４１と磁性体２
８との隙間の間隔を検知し、この検知出力は、電磁石４
１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５１にフィードバックされる。また、インペラ２１
に重力等による半径方向の力が作用しても、インペラ２
１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と磁性体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形より該インペラの磁性体
位置を検出するための演算回路を備えるものでもよい。

【００２０】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、磁気カップリング用のモータ
３４のためのパワーアンプ５２およびモータ制御回路５
３を備えるモータドライバ、電磁石４１のためのパワー
アンプ５４とセンサ４２のためのセンサ回路５５および
ＰＩＤ補償器５６を備える磁気軸受制御器、パワーアン
プ５４により電磁石４１に供給される電磁石電流をモニ
タリングする第１の磁気カップリング異常検出器５７、
パワーアンプ５２によりモータ３４に供給されるモータ
駆動電流およびモータ制御回路より出力されるモータ回
転数をモニタリングする第２の磁気カップリング異常検
出器５８、制御部５１を備える。制御部５１は、第１の
磁気カップリング異常検出器５７および第２の磁気カッ
プリング異常検出器５８と電気的に接続されている。具
体的には、２つの検出器５７，５８より信号が入力され
るように接続されている。また、制御部５１は、モータ
ドライバのモータ制御回路５３および磁気軸受制御器の
パワーアンプ５４とも電気的に接続されており、これら
を制御する機能を備えている。

【００２１】そして、制御装置６は、電磁石電流モニタ
リング機能による電流値とモータ駆動電流値モニタリン
グ機能によるモータ駆動電流値とモータ回転数モニタリ
ング機能によるモータ回転数値を利用してインペラ脱調
（言い換えれば、磁気カップリング脱調）状態判定する
機能を備えている。具体的には、インペラ脱調状態判定
機能は、電磁石電流モニタリング機能による電流値が第
１の所定値以下である場合、もしくは、モータ回転数モ
ニタリング機能によるモータ回転数値に対応する第１の
記憶モータ駆動電流値よりもモータ駆動電流値モニタリ
ング機能によるモータ駆動電流値が小さい場合に、イン
ペラが脱調状態であると判定するものである。

【００２２】インペラ脱調状態判定機能は、上記のよう
に２つの方法によって判定できるが、脱調状態でないに
もかかわらず脱調であると誤判断を防止するためには、
上述の２つの判定の両者を利用することにより脱調状態
を判定すればよい。インペラ脱調状態判定機能は、電磁
石電流モニタリング機能による電流値が第１の所定値以
下であるかどうかを判断するための第１の磁気カップリ
ング異常検出器５７を備える。

【００２３】図６は、遠心式液体ポンプ装置におけるイ
ンペラ脱調（磁気軸受カップリング脱調）が生じた時の
磁気軸受電流変化を説明するための説明図である。磁気
カップリングに脱調が起こると、ハウジング内での不規
則な変位あるいはインペラはモータ側から離れ電磁石側
に寄った位置への変位が生じる。そのため、インペラが
モータ側に吸引されなくなり、電磁石電流も低下する。
そこで、電磁石電流がある閾値（図６におけるＤ）より
小さくなった場合に磁気カップリング異常と判定する。
電磁石電流をモニタリングする第１の磁気カップリング
異常検出器５７としては、例えば、図７に示すような回
路１００が好適である。図７は、本発明の遠心式液体ポ
ンプ装置に使用されるインペラ脱調（磁気軸受カップリ
ング脱調）検出用回路の一例を示すブロック図である。

【００２４】この回路１００では、遠心ポンプが備える
磁気軸受のための電磁石数（この実施例では３つ）に対
応した個々の電流値（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）がモニタリン
グされ、第１のオペアンプにより電流値の加算処理が行
われ、加算値が閾値Ｄより小さい場合（具体的には、第
２のオペアンプの出力がＨの場合）に異常と判定する。
なお、磁気カップリング異常検出器としては、このよう
な回路に限定されるものではなく、個々の電磁石電流に
ついて、いずれかが閾値より小さい場合、もしくは２つ
以上が閾値より小さい場合に異常と判定するものであっ
てもよい。また、このようなアナログ式のものでなく、
デジタル式のものでもよい。さらに、上記の磁気カップ
リング異常検出器において判断情報となる電流値として
は、電流の所定時間の加算値、電流の所定時間の加算平
均値、所定時間の電流の平均値を用いるものとしてもよ
い。

【００２５】電流の所定時間の加算値を用いる場合に
は、デジタル処理が使用される。電流の所定時間の加算
平均値を用いる場合には、デジタル処理が使用される。
所定時間の電流の時間平均値を用いる場合には、ローパ
スフィルタを用いたアナログ回路もしくはデジタル処理
が使用できる。そして、インペラ脱調状態判定機能は、
モータ回転数モニタリング機能によるモータ回転数値に
対応する第１のモータ駆動電流所定値よりもモータ駆動
電流値モニタリング機能によるモータ駆動電流値が小さ
いかどうかを判断するための第２の磁気カップリング異
常検出器５８を備えている。

【００２６】図８は、遠心式液体ポンプ装置におけるモ
ータ回転数とモータ電流の関係を説明するための説明図
であり、正常にインペラが浮上回転している時の各回転
数におけるモータ電流値は、図８のＢ領域にあることお
よび磁気カップリングに脱調が起こるとＡ領域に移動す
ることを本発明者らは実験により確認した。そこで、モ
ータ回転数とモータ電流値の関係がＡ領域にある場合を
磁気カップリング異常と判断する。人工心臓等の血液ポ
ンプにおいては、所定粘度（例えば、３ｍＰａ．ｓ）の
血液を充填し、閉塞状態（流量０Ｌ／ｍｉｎ）で浮上回
転させた時のモータ電流値以下の場合が異常と考える。
そこで、上記の状態において、いくつかのモータ回転数
におけるモータ電流値を測定し、測定値より、磁気カッ
プリング異常判定用の関係式（第１の関係式）を算出し
た。ここでは、関係式は、最小二乗法を用いて算出した
１次回帰式とした。なお、関係式は、２次以上の回帰式
としてもよい。

【００２７】第２の磁気カップリング異常検出器５８と
しては、例えば、図９に示すような回路１１０が好適で
ある。図９は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用さ
れる第２のインペラ脱調（第２の磁気軸受カップリング
脱調）検出用回路の一例を示すブロック図である。この
回路１１０では、モニタリングされるモータ回転数よ
り、磁気カップリング異常と判断される電流値を演算
し、この演算電流値とモニタリングされるモータ電流値
とを比較し、モータ電流値が演算電流値より低い場合に
は、磁気カップリング異常と判断するものとなってい
る。演算電流値算出用回路８１は、脱調判定用のモータ
回転数とモータ駆動電流値関係式、例えば、上述の磁気
カップリング異常判定用の関係式（第１の関係式）もし
くはこの式より導かれた電流値演算式を記憶し、記憶す
る関係式もしくは演算式と入力されるモータ回転数を用
いて限界電流値（下限電流値）を演算する機能を備えて
いる。具体的には、入力されるモータ回転数信号がデジ
タル信号である場合にはそのまま用い、アナログ信号の
場合にはデジタル信号に変換し、回転数のデジタル信号
を演算部に入力させ、演算部において記憶している磁気
カップリング異常判定用の関係式（第１の関係式）もし
くはこの式より導かれる電流値演算式より限界電流値
（下限電流値）を演算する。そして、演算電流値をアナ
ログ変換して比較器に入力させ、モータ電流値と演算電
流値を比較し、モータ電流値が演算電流値より小さい場
合に、磁気カップリング異常と判断する。なお、第２の
磁気カップリング異常検出器は、上述にデジタル式に限
定されるものではなく、図１０に示すようなアナログ式
のものでもよい。このアナログ回路１１０ａでは、モー
タ電流値演算部８１の出力Ｉ'がモータ回転数値に比例
する場合を想定したものである。

【００２８】さらに、上記の磁気カップリング異常検出
器において判断情報となるモータ電流値としては、所定
時間の加算値、所定時間の加算平均値、所定時間の時間
平均値を用いるものとしてもよい。電流の所定時間の加
算値を用いる場合には、デジタル処理が使用される。電
流の所定時間の加算平均値を用いる場合には、デジタル
処理が使用される。所定時間の電流の時間平均値を用い
る場合には、ローパスフィルタを用いたアナログ回路も
しくはデジタル処理が使用できる。

【００２９】なお、第２の磁気カップリング異常検出器
５８としては、上述のものに限定されるものではなく、
例えば、図１１に示すような回路１２０であってもよ
い。図１１は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用さ
れる第２のインペラ脱調（第２の磁気軸受カップリング
脱調）検出用回路の他の例を示すブロック図である。こ
の回路１２０では、モニタリングされるモータ電流値よ
り、磁気カップリング異常と判断されるモータ回転数を
演算し、この回転数演算値とモニタリングされるモータ
回転数とを比較し、モータ回転数が回転数演算値より大
きい場合に磁気カップリング異常と判断するものであ
る。この場合、第２の磁気カップリング異常検出器演算
電流値算出用回路８１ではなく、回転数演算回路８２を
備えるものとなる。回転数演算回路は、脱調判定用のモ
ータ回転数とモータ駆動電流値関係式、例えば、上述の
磁気カップリング異常判定用の関係式（第１の関係式）
もしくはこの式より導かれた回転数演算式を記憶し、記
憶する関係式もしくは演算式と入力されるモータ電流値
を用いて限界回転数（上限回転数）を演算する機能を備
えるものとなる。具体的には、入力されるモータ電流値
をデジタル信号に変換し、電流値のデジタル信号を演算
部に入力させ、演算部において記憶している磁気カップ
リング異常判定用の関係式（第１の関係式）もしくはこ
の式より導かれる回転数演算式より回転数演算値（限界
回転数、上限回転数）を演算する。そして、回転数演算
値をアナログ変換して比較器に入力させ、モータ回転数
と比較し、モータ回転数が回転数演算値より大きい場合
に、磁気カップリング異常と判断する。

【００３０】さらに、上記の磁気カップリング異常検出
器において判断情報となるモータ回転数としては、所定
時間の加算値、所定時間の加算平均値、所定時間の時間
平均値を用いるものとしてもよい。回転数の所定時間の
加算値を用いる場合には、デジタル処理が使用される。
回転数の所定時間の加算平均値を用いる場合には、デジ
タル処理が使用される。回転数の時間平均値を用いる場
合には、ローパスフィルタを用いたアナログ回路もしく
はデジタル処理が使用できる。

【００３１】そして、制御装置６は、インペラ脱調状態
判定機能によりインペラ脱調（言い換えれば、磁気カッ
プリング脱調）状態と判定された場合に行われる脱調解
消試行機能を備えていることが好ましい。磁気カップリ
ングが脱調した場合に、一旦回転を停止する、あるいは
低回転（例えば、３００ｒｐｍ）以下に低下させること
によって、復調する場合が多いことを実験により確認し
た。脱調解消試行機能としては、インペラ脱調状態判定
機能によりインペラ脱調（言い換えれば、磁気カップリ
ング脱調）状態と判定された後、モータを停止させた
後、モータ回転を再開する一時停止型脱調解消試行機能
が好適である。

【００３２】一時停止型脱調解消試行機能としては、例
えば、図１２に示すフローチャートのように制御するこ
とにより行うことができる。図１２は、本発明の遠心式
液体ポンプ装置に使用される脱調解消試行機能の一例を
説明するためのフローチャートである。この実施例の一
時停止型脱調解消試行機能では、図１２に示すように、
モータ回転継続中常時インペラが脱調していないか判断
し、インペラが脱調と判断されると、モータの回転を停
止し、再度通常回転数（１６００〜２６００ｒｐｍ、好
ましくは、１８００〜２４００ｒｐｍ）でモータ回転を
開始する。そして、所定時間、例えば、１０〜２０秒経
過後、再び、インペラが脱調していないか判断し、脱調
していない場合には、モータの回転を継続する。また、
モータの回転停止およびモータ回転の再開を数回（例え
ば、３〜１０回、この実施例では３回）繰り返して行っ
ても脱調を解消できない場合には、モータ回転を停止し
た後、所定低回転数、例えば、１０００〜１５００ｒｐ
ｍ程度にてモータ回転を開始する。

【００３３】また、図１３に示すように、脱調解消後、
通常回転数にモータ回転を上昇させず、所定低回転数
（例えば、１０００〜１５００ｒｐｍ程度）にモータ回
転を上昇させた後、所定時間（例えば、１０秒〜３００
秒）経過後、再びインペラが脱調していないか判断し、
脱調していない場合には、通常回転数にモータ回転を上
昇させ、モータの回転を継続するようにしてもよい。こ
の場合においては、通常回転数にモータ回転数を復帰さ
せた後の再脱調が数回（例えば、３〜１０回、この実施
例では３回）繰り返して発生した場合には、所定低回転
数（例えば、１０００〜１５００ｒｐｍ程度）にて回転
を継続させるように制御するものとなっている。

【００３４】また、脱調解消試行機能としては、インペ
ラ脱調状態判定機能によりインペラ脱調状態と判定され
た後、モータを所定時間（例えば、２〜１０秒間）、低
速回転（例えば、１００〜５００ｒｐｍ）させた後、モ
ータ回転数を上げていく一時低速型脱調解消試行機能も
好適である。この一時低速型脱調解消試行機能として
は、例えば、図１４に示すフローチャートのように制御
することにより行ってもよい。この実施例の一時低速型
脱調解消試行機能は、回転数の一時低速によっても脱調
が解消されない場合には、一時停止型脱調解消試行機能
を行う複合型となっている。図１４に示すように、モー
タ回転継続中常時インペラが脱調していないか判断し、
インペラが脱調と判断されると、モータの回転を所定回
転数（例えば、１００〜５００ｒｐｍ）に低下させる。
そして、所定時間（例えば、１〜１０秒）経過後、再
び、インペラが脱調していないか判断し、脱調していな
い場合には、通常回転数にモータ回転を上昇させ、モー
タの回転を継続する。また、モータの回転数低下によっ
ても脱調状態を解消できない場合には、モータの回転を
停止し、再度モータ回転を通常回転数にて開始する。そ
して、所定時間（例えば、１〜２０秒）経過後、再び、
インペラが脱調していないか判断する。モータの回転停
止およびモータ回転の再開を数回（例えば、３〜１０
回、この実施例では３回）繰り返して行っても脱調を解
消できない場合には、モータ回転を停止し、再度モータ
を所定低回転数（例えば、１０００〜１５００ｒｐｍ）
で回転を開始する。

【００３５】また、図１５に示すように、脱調解消後、
通常回転数にモータ回転を上昇させず、所定低回転数
（例えば、１０００〜１５００ｒｐｍ程度）にモータ回
転を上昇させた後、所定時間（例えば、１０〜３００
秒）経過後、再びインペラが脱調していないか判断し、
脱調していない場合には、通常回転数にモータ回転を上
昇させ、モータの回転を継続するようにしてもよい。こ
の場合においては、通常回転数にモータ回転数を復帰さ
せた後の再脱調が数回（例えば、３〜１０回、この実施
例では３回）繰り返して発生した場合には、所定低回転
数（例えば、１０００〜１５００ｒｐｍ程度）にて回転
を継続させるように制御するものとなっている。

【００３６】そして、制御装置６は、モータ回転高負荷
状態判定機能を備えていることが好ましい。モータ回転
高負荷状態判定機能は、モータ回転数モニタリング機能
によるモータ回転数値に対応する第２のモータ駆動電流
所定値よりもモータ駆動電流値モニタリング機能による
モータ駆動電流値が大きい場合に、モータ回転が高負荷
状態であると判定するものである。モータ回転高負荷状
態判定機能は、高負荷状態判定用のモータ回転数とモー
タ駆動電流値関係式を記憶している。前述のように正常
にインペラが浮上回転している時の各回転数におけるモ
ータ電流値は、図８のＢ領域にあるが、ポンプ室内の血
栓形成、インペラの浮上異常、モータ内への異物侵入、
モータ部ベアリング部の不良、モータ制御回路の異常等
が発生した場合には、Ｂ領域からＣ領域に移動すること
がある。そこで、このモータ回転数とモータ電流値の関
係がＣ領域にあるある場合を異常と判定する。具体的に
は、人工心臓等の血液ポンプにおいては、６ｍＰａ．ｓ
の血液を所定流量（例えば、１０〜１５Ｌ／ｍｉｎ程
度）で浮上回転させた時のモータ電流値以上の場合が異
常と考えられる。モータ回転高負荷状態の検出も上述し
た磁気カップリング異常の検出と類似した方法（回路）
により行うことができる。

【００３７】モータ回転高負荷状態判定のためのモータ
異常検出器６３としては、例えば、図１６に示すような
回路１３０が好適である。図１６は、本発明の遠心式液
体ポンプ装置に使用されるモータ回転高負荷状態判定用
回路の一例を示すブロック図である。この回路１３０で
は、モニタリングされるモータ回転数値より、モータ回
転高負荷状態と判断される電流値を演算し、この演算電
流値とモニタリングされるモータ電流値とを比較し、モ
ータ電流値が演算電流値より高い場合には、モータ回転
高負荷状態と判断するものとなっている。演算電流値算
出用回路８３は、高負荷状態判定用のモータ回転数とモ
ータ駆動電流値関係式、例えば、モータ回転高負荷状態
判定用の関係式（第２の関係式）もしくはこの式より導
かれた電流値演算式を記憶し、記憶する関係式もしくは
演算式と入力されるモータ回転数を用いて限界電流値
（上限電流値）を演算する機能を備えている。具体的に
は、入力されるモータ回転数信号がデジタル信号である
場合にはそのまま用い、アナログ信号の場合にはデジタ
ル信号に変換し、回転数のデジタル信号を演算部に入力
させ、演算部において記憶しているモータ回転高負荷状
態判定用の関係式（第２の関係式）もしくはこの式より
導かれる電流値演算式より限界電流値（上限電流値）を
演算する。そして、演算電流値をアナログ変換して比較
器に入力させ、モータ電流値と演算電流値を比較し、モ
ータ電流値が演算電流値より大きい場合に、モータ回転
高負荷状態と判断する。

【００３８】さらに、上記のモータ回転高負荷状態検出
器において判断情報となるモータ電流値およびモータ回
転数としては、所定時間の加算値、所定時間の加算平均
値、所定時間の時間平均値を用いるものとしてもよい。
電流の所定時間の加算値を用いる場合には、デジタル処
理が使用される。電流の所定時間の加算平均値を用いる
場合には、デジタル処理が使用される。所定時間の電流
の時間平均値を用いる場合には、ローパスフィルタを用
いたアナログ回路もしくはデジタル処理が使用できる。

【００３９】なお、モータ異常検出器６３としては、上
述のものに限定されるものではなく、例えば、図１７に
示すような回路１４０であってもよい。図１７は、本発
明の遠心式液体ポンプ装置に使用されるモータ回転高負
荷状態判定用回路の他の例を示すブロック図である。こ
の回路１４０では、モニタリングされるモータ電流値よ
り、モータ回転高負荷状態と判断されるモータ回転数所
定値を演算し、この回転数演算値とモニタリングされる
モータ回転数とを比較し、モータ回転数が回転数演算値
より低い場合にモータ回転高負荷状態と判断するもので
あってもよい。このため、図１７の回路では、電流値算
出用回路８３ではなく、回転数演算回路８４を備えてい
る。回転数演算回路は、高負荷状態判定用のモータ回転
数とモータ駆動電流値関係式、例えば、上述のモータ回
転高負荷状態判定用の関係式（第２の関係式）もしくは
この式より導かれた回転数演算式を記憶し、記憶する関
係式もしくは演算式と入力されるモータ電流値を用いて
限界回転数値（下限回転数）を演算する機能を備えるも
のとなる。具体的には、入力されるモータ電流値をデジ
タル信号に変換し、電流値のデジタル信号を演算部に入
力させ、演算部において記憶しているモータ回転高負荷
状態判定用の関係式（第２の関係式）もしくはこの式よ
り導かれる回転数演算式より回転数演算値（限界回転
数、下限回転数）を演算する。そして、回転数演算値を
アナログ変換して比較器に入力させ、モータ回転数と比
較し、モータ回転数が回転数演算値より小さい場合に、
モータ回転高負荷状態と判断する。

【００４０】回転数の所定時間の加算値を用いる場合に
は、デジタル処理が使用される。回転数の所定時間の加
算平均値を用いる場合には、デジタル処理が使用され
る。回転数の時間平均値を用いる場合には、ローパスフ
ィルタを用いたアナログ回路もしくはデジタル処理が使
用できる。さらに、制御装置６は、インペラ位置センサ
出力値モニタリング機能と、インペラ位置異常判定機能
を備えていることが好ましい。インペラ位置異常判定機
能は、インペラ位置センサ出力値モニタリング機能によ
る位置出力値が、第１の記憶値以上もしくは第２の記憶
値以下となった場合に、インペラ位置が異常であると判
定するものである。

【００４１】磁気軸受位置センサ出力は、インペラの軸
方向の浮上位置を示すものであり、センサ出力が０とな
るように、制御装置は浮上制御を行っている。磁気軸受
センサ回路に異常が発生した場合、あるいはポンプ室内
に血栓などの異物が形成された場合には、このセンサ出
力値が０から離れる。そこで、センサ出力値がある値よ
り大きくなった場合には、インペラ位置異常（第１の磁
気軸受異常）と判断する。インペラ位置異常（第１の磁
気軸受異常）のための磁気軸受制御異常検出器６５とし
ては、例えば、図１８に示すような回路１５０が使用で
きる。図１８は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用
されるインペラ位置異常（磁気軸受異常）検出回路の一
例を示すブロック図である。

【００４２】この実施例の装置では、３つのセンサから
の出力（この実施例ではＳ１、Ｓ２、Ｓ３）が用いられ
ており、回路１５０は、これらセンサからの出力をオペ
アンプＯＰ１で閾値Ａと比較演算し、またオペアンプＯ
Ｐ２で閾値−Ａと比較演算する。ＯＰ１およびＯＰ２は
それぞれセンサ出力が閾値を超えた場合に＋の電圧が出
力される。また閾値を超えない場合には−の電圧が出力
されるが、ダイオードＤ１とＤ２によって抵抗Ｒ１には
出力されない。この＋の電圧出力は抵抗Ｒ１とコンデン
サＣ１で構成される１次ローパスフィルタを通しオペア
ンプＯＰ３の非反転端子に入力される。すなわち、ＯＰ
１もしくはＯＰ２が＋の電圧を出力した積算時間に比例
した電圧をＯＰ３の非反転端子に入力されることにな
る。このＯＰ３の非反転端子電圧と閾値Ｂとを比較し、
異常と判断する。ここで、Ｒ２は、このＯＰ３の非反転
端子電圧を放電させる役目を持ち、センサ出力の異常が
連続性を持たない場合には、異常と判断しないようにし
ている。

【００４３】回路１５０では各センサ出力を監視し、異
常の判定を行ったが、各センサ出力の総和を監視し異常
の判定を行うものであってもよい。また、各センサを監
視する場合にも、回路１５０で示したように、いずれか
１つのセンサ出力に異常があった場合にもインペラ位置
異常と判定するする方法以外に、２つ以上のセンサが異
常と判定された場合のみにインペラ位置異常と判定する
ものでもよい。さらに、上記の磁気軸受制御異常検出器
において、判断情報となるセンサ出力値としては、所定
時間の加算値、所定時間の加算平均値、所定時間の平均
値を用いるものとしてもよい。

【００４４】図１９および図２０は、遠心式液体ポンプ
装置における磁気軸受異常（インペラ位置異常）が発生
した時の磁気軸受センサ出力および磁気軸受センサ出力
異常の積算値と時間との関係を説明するための説明図で
ある。具体的には、図１９は、インペラがモータ側に張
り付いて動かなくなってしまったような静的な異常状態
におけるセンサ出力を実線により示し、二点鎖線は、Ｏ
Ｐ３の非反転端子電圧を示している。ＯＰ３の非反転端
子電圧（二点鎖線）が閾値Ｂを越えた時点で異常と判定
される。

【００４５】また、図２０は、インペラが軸方向に大き
く振動しているような動的な異常をモデルしたものであ
り、このような状態におけるセンサ出力を実線により示
し、二点鎖線は、ＯＰ３の非反転端子電圧センサ出力の
積分値を示している。ＯＰ３の非反転端子電圧（二点鎖
線）が閾値Ｂを越えた時点で異常と判定される。さら
に、上記の磁気軸受制御異常検出器において判断情報と
なるセンサ出力値としては、所定時間の加算値、所定時
間の加算平均値、所定時間の時間平均値を用いるものと
してもよい。センサ出力値の所定時間の加算値を用いる
場合には、デジタル処理が使用される。センサ出力値の
所定時間の加算平均値を用いる場合には、デジタル処理
が使用される。センサ出力値の時間平均値を用いる場合
には、ローパスフィルタを用いたアナログ回路もしくは
デジタル処理が使用できる。

【００４６】さらに、制御装置６は、磁気軸受異常判定
機能（第２の磁気軸受異常判定機能、磁気軸受電流異常
判定機能）を備えることが好ましい。磁気軸受異常判定
機能は、電磁石電流モニタリング機能による電流値が第
２の所定値以上となった場合に、磁気軸受異常であると
判定するものである。図２１は、遠心式液体ポンプ装置
における磁気軸受異常（電磁石電流異常）が発生した時
の磁気軸受センサ出力および電磁石電流と時間との関係
を説明するための説明図である。例えば、図２１に示す
ように、インペラと電磁石側ハウジングの隙間に血栓が
形成された場合には、センサ出力には変化がなくても、
電磁石電流の増加が起こりうる。そこで、電磁石電流が
ある閾値より大きくなった場合に磁気軸受異常（磁気軸
受電流異常）と判定する。第２の磁気軸受異常判定のた
めの磁気軸受電流異常検出器６４としては、例えば、図
２２に示すような回路１７０が好適である。図２２は、
本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用される磁気軸受異
常（電磁石電流異常）検出回路の一例を示すブロック図
である。

【００４７】この回路１７０では、遠心ポンプが備える
磁気軸受のための電磁石数（この実施例では３つ）に対
応した個々の電流値（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）がモニタリン
グされ、電流値の和が閾値−Ｃより大きい場合に異常と
判定される。具体的には、個々の電流値（Ｉ１，Ｉ２，
Ｉ３）は、第１のオペアンプにより加算処理され、加算
電流値が第２のオペアンプにより閾値−Ｃと比較され、
第２のオペアンプ（入力値が閾値より小さい場合に出力
がＨとなる）の出力がＬの場合に異常と判定される。な
お、磁気カップリング異常検出器としては、このような
回路に限定されるものではなく、個々の電磁石電流につ
いて、いずれかが閾値より大きい場合、もしくは２つ以
上が閾値より大きい場合に異常と判定するものであって
もよい。また、このようなアナログ式のものでなく、デ
ジタル式のものでもよい。さらに、上記の磁気軸受電流
異常検出器において判断情報となる電流値としては、電
流の所定時間の加算値、電流の所定時間の加算平均値、
所定時間の電流の平均値を用いるものとしてもよい。電
流の所定時間の加算値を用いる場合には、デジタル処理
が使用される。電流の所定時間の加算平均値を用いる場
合には、デジタル処理が使用される。所定時間の電流の
時間平均値を用いる場合には、ローパスフィルタを用い
たアナログ回路もしくはデジタル処理が使用できる。

【００４８】さらに、制御装置６は、制御装置内温度検
知機能を備えていることが好ましい。この実施例では、
制御装置内温度検知機能のために制御装置温度異常検出
器６６を備えており、制御装置温度異常検出器６６は、
サーミスタ、熱電対などの温度検出素子を利用した温度
検出器である。そして、例えば、６０℃以上の温度が検
出された時に、異常と判定する。そして、制御装置６
は、上述した各判定機能により、異常と判定された場合
に作動する警報出力器５９を備えている。そして、警報
出力器は、判定機能における異常判定項目により異なる
形態の警報を出力するものとなっている。例えば、警報
出力器がアラーム手段の場合であれば、インペラ脱調
（言い換えれば、磁気カップリング脱調）状態と判定さ
れた場合には、最も強い警報音を発し、以下、モータ回
転高負荷状態の判定時、インペラ位置異常（第１の磁気
軸受異常）判定時、磁気軸受電流異常（第２の磁気軸受
異常）判定時、制御装置温度異常判定時の順に、警報音
レベルが低下するものとすることが好ましい。警報音レ
ベルの変化は、音量、周波数、周期、警報音の種類もし
くはその組み合わせにより行うことができる。また、複
数の異常を同時に検出した場合には、上記のようにあら
かじめ各々の異常に優先順位をつけておき、優先度の高
い異常に対応する警告を出力することが好ましい。な
お、上記の異常の優先順位は生体へ障害を与える影響の
高い順としている。なお、異常を外部に出力する手段は
ブザー音に限らず、コントローラ等に設けられてたディ
スプレイへの異常状況の表示、あるいはエラーランプの
点灯、さらにはボイス機能による発声などの手段を用い
てもかまわない。この時も前述のようにエラーに優先順
位を設け、対応することが望まれる。

【００４９】

【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
ンペラの第１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、前記インペラの第２の磁性体を吸
引するための電磁石を備えるインペラ位置制御部と、前
記インペラの磁性体の位置を検出するための位置センサ
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、電磁石
電流モニタリング機能と、モータ駆動電流モニタリング
機能と、モータ回転数モニタリング機能と、前記電磁石
電流モニタリング機能による電流値と前記モータ駆動電
流値モニタリング機能によるモータ駆動電流値と前記モ
ータ回転数モニタリング機能によるモータ回転数値を利
用するインペラ脱調状態判定機能を備えている。このた
め、送液停止状態であり、遠心ポンプとして最も大きな
異常であるインペラの脱調状態を確実に検知できるとと
もに、脱調状態でないにもかかわらず誤って脱調と後判
断することが極めて少ない。

【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、遠心式液体ポンプ装置におけるインペ
ラ脱調（磁気軸受カップリング脱調）が生じた時の磁気
軸受電流変化を説明するための説明図である。

【図７】図７は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用
されるインペラ脱調（磁気軸受カップリング脱調）検出
用回路の一例を示すブロック図である。

【図８】図８は、遠心式液体ポンプ装置におけるモータ
回転数とモータ電流の関係を説明するための説明図であ
る。

【図９】図９は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に使用
される第２のインペラ脱調（第２の磁気軸受カップリン
グ脱調）検出用回路の一例を示すブロック図である。

【図１０】図１０は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される第２のインペラ脱調（第２の磁気軸受カップ
リング脱調）検出用回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図１１】図１１は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される第２のインペラ脱調（第２の磁気軸受カップ
リング脱調）検出用回路の他の例を示すブロック図であ
る。

【図１２】図１２は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される脱調解消試行機能の一例を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１３】図１３は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される脱調解消試行機能の他の例を説明するための
フローチャートである。

【図１４】図１４は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される脱調解消試行機能の他の例を説明するための
フローチャートである。

【図１５】図１５は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される脱調解消試行機能の他の例を説明するための
フローチャートである。

【図１６】図１６は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用されるモータ回転高負荷状態判定用回路の一例を示
すブロック図である。

【図１７】図１７は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用されるモータ回転高負荷状態判定用回路の他の例を
示すブロック図である。

【図１８】図１８は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用されるインペラ位置異常（磁気軸受異常）検出回路
の一例を示すブロック図である。

【図１９】図１９は、遠心式液体ポンプ装置における磁
気軸受異常（インペラ位置異常）が発生した時の磁気軸
受センサ出力および磁気軸受センサ出力異常の積算値と
時間との関係を説明するための説明図である。

【図２０】図２０は、遠心式液体ポンプ装置における異
なるタイプの磁気軸受異常（インペラ位置異常）が発生
した時の磁気軸受センサ出力および磁気軸受センサ出力
異常の積算値と時間との関係を説明するための説明図で
ある。

【図２１】図２１は、遠心式液体ポンプ装置における磁
気軸受異常（電磁石電流異常）が発生した時の磁気軸受
センサ出力および電磁石電流と時間との関係を説明する
ための説明図である。

【図２２】図２２は、本発明の遠心式液体ポンプ装置に
使用される磁気軸受異常（電磁石電流異常）検出回路の
一例を示すブロック図である。

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尾崎孝美静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3H020 AA01 AA07 BA29 CA08 DA04 EA01 EA10 EA13 EA17 4C077 AA02 DD08 EE01 HH09 HH19 JJ08 JJ19 KK27

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第１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
の第２の磁性体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、前記インペラの位置を検出するための
位置センサを備え、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、電磁石電流モニタリング機能と、モータ駆動電流モ
ニタリング機能と、モータ回転数モニタリング機能と、
前記電磁石電流モニタリング機能による電流値と前記モ
ータ駆動電流値モニタリング機能によるモータ駆動電流
値と前記モータ回転数モニタリング機能によるモータ回
転数値を利用するインペラ脱調状態判定機能を備えてい
ることを特徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項２】前記インペラ脱調状態判定機能は、前記
電磁石電流モニタリング機能による電流値が第１の所定
値以下であり、もしくは、前記モータ回転数モニタリン
グ機能によるモータ回転数値に対応する第１のモータ駆
動電流所定値よりも前記モータ駆動電流値モニタリング
機能によるモータ駆動電流値が小さい場合に、インペラ
が脱調状態であると判定するものである請求項１に記載
の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項３】前記インペラ脱調状態判定機能は、脱調
判定用のモータ回転数とモータ駆動電流値関係式を記憶
している請求項２に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項４】前記インペラ脱調状態判定機能は、前記
電磁石電流モニタリング機能による電流値の所定時間平
均を用いるものである請求項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】前記制御装置は、前記インペラ脱調状態
判定機能によりインペラ脱調状態と判定された場合に、
前記モータを所定時間停止させた後、モータ回転を再開
する一時停止型脱調解消試行機能を備えている請求項１
ないし４のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項６】前記制御装置は、前記インペラ脱調状態
判定機能によりインペラ脱調状態と判定された場合に、
前記モータを所定時間低速回転させた後、モータ回転数
を上げる一時低速型脱調解消試行機能を備えている請求
項１ないし４のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装
置。
【請求項７】前記制御装置は、モータ回転高負荷状態
判定機能を備えており、該モータ回転高負荷状態判定機
能は、前記モータ回転数モニタリング機能によるモータ
回転数値に対応する第２のモータ駆動電流所定値よりも
前記モータ駆動電流値モニタリング機能によるモータ駆
動電流値が大きい場合に、モータ回転が高負荷状態であ
ると判定するものである請求項１ないし６のいずれかに
記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項８】前記モータ回転高負荷状態判定機能は、
負荷状態判定用のモータ回転数とモータ駆動電流値関係
式を記憶している請求項７に記載の遠心式液体ポンプ装
置。
【請求項９】前記制御装置は、インペラ位置センサ出
力値モニタリング機能と、インペラ位置異常判定機能を
備えており、該インペラ位置異常判定機能は、インペラ
位置センサ出力値モニタリング機能による位置出力値
が、第１の記憶値以上もしくは第２の記憶値以下となっ
た場合に、インペラ位置が異常であると判定するもので
ある請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心式液体ポ
ンプ装置。
【請求項１０】前記インペラ位置異常判定機能は、イ
ンペラ位置センサ出力値モニタリング機能による出力値
の所定時間平均を用いるものである請求項９に記載の遠
心式液体ポンプ装置。
【請求項１１】前記制御装置は、磁気軸受異常判定機
能を備え、該磁気軸受異常判定機能は、前記電磁石電流
モニタリング機能による電流値が第２の所定値以上とな
った場合に、磁気軸受異常であると判定するものである
請求項１ないし１０のいずれかに記載の遠心式液体ポン
プ装置。
【請求項１２】前記磁気軸受異常判定機能は、前記電
磁石電流モニタリング機能による電流値の所定時間平均
が第２の所定値以上となった場合に、磁気軸受異常であ
ると判定するものである請求項１１に記載の遠心式液体
ポンプ装置。
【請求項１３】前記制御装置は、該制御装置内温度検
知機能を備えている請求項１ないし１２のいずれかに記
載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１４】前記制御装置は、前記判定機能によ
り、異常と判定された場合に作動する警報出力器を備え
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】前記警報出力器は、前記判定機能にお
ける異常判定項目により異なる形態の警報を出力するも
のである請求項１４に記載の遠心式液体ポンプ装置。