JP4677081B2 - 遠心式液体ポンプ装置 - Google Patents
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Description
【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おり、かつ、
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の所定値以下の場合と、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遠心式液体ポンプ装置である。
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おり、かつ、
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、かつ、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、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し、かつ前記第１のモータ駆動電流所定値より大きい第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（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２２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１８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３２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３４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５３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、１０００〜１５００ｒｐｍ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し、かつ第１のモータ駆動電流所定値より大きい第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ＯＰ２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、ＯＰ１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、ＯＰ３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
【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おり、かつ、
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の所定値以下の場合と、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遠心式液体ポンプ装置である。
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おり、かつ、
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、かつ、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、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し、かつ前記第１のモータ駆動電流所定値より大きい第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（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２２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１８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３２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３４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５３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、１０００〜１５００ｒｐｍ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し、かつ第１のモータ駆動電流所定値より大きい第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ＯＰ２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、ＯＰ１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、ＯＰ３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
Claims (15)
- 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おり、かつ、
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の所定値以下の場合と、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を特徴とする遠心式液体ポンプ装置。 - 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おり、かつ、
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、かつ、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を特徴とする遠心式液体ポンプ装置。 - 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１または２に記載の遠心式液体ポンプ装置。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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し、かつ前記第１のモータ駆動電流所定値より大きい第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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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