JPH06280779A - 液体ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ポンプ本体部とモータ部とがマグネットカップ
リングで接続されている液体ポンプ装置において、モー
タの大型化やモータの効率の低下を防止することができ
る液体ポンプ装置を提供する。 【構成】内部に羽根車２２を備え、羽根車２２の回転に
より内部の被送液体の送液を行うポンプ本体部１２と、
ロータ４０の回転をマグネットカップリングにより羽根
車２２に伝達するモータ１４とを備える液体ポンプ装置
１０において、ロータ４０は、マグネットカップリング
を構成する駆動側マグネットであってモータ１４のロー
タマグネットを兼ねる第１のマグネット４８を有し、羽
根車２２は、マグネットカップリングを構成する従動側
マグネットであって第１のマグネット４８の磁界により
回転駆動される第２のマグネット３２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マグネットカップリン
グによりモータの回転力をポンプ本体内の送液用羽根車
に伝達する様になされた液体ポンプ装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】心臓手術などの医療分野において、自然
心臓の機能を代用するために、血液ポンプが頻繁に使用
される。このような血液ポンプは、１回限りの使い捨て
であるため、血液の送液を行うポンプ本体部分とポンプ
の駆動部とは互いに取り外し可能に独立した構造にされ
ており、使い捨て部分を安価にする様配慮されている。
このようにポンプ部と駆動部とを取り外し可能に構成す
る場合、駆動部からポンプ内の羽根車への動力伝達手段
としては、マグネットカップリングが使用されるのが一
般的である。

【０００３】図５は、マグネットカップリングを使用し
た従来の血液ポンプの構造を示した図である。図５にお
いて、血液流入口１０２と血液流出口１０４とを有する
ハウジング１０６の内側の空間として規定されるポンプ
室１０８内には、多極円板状従動マグネット１１０を下
部に備える羽根車１１２が格納されている。この羽根車
１１２は、ハウジング１０６に固定されたシャフト１１
４と、羽根車１１２の中央部に配設されたボールベアリ
ング１１６とによって、ハウジング１０６内で回転可能
に支持されている。

【０００４】一方、羽根車１１２を回転駆動するための
回転トルクは、外部のモータ１１８の回転軸１２４に固
定されたロータマグネット１２２を、ステータコイル１
２３から発生する回転磁界により回転させ、回転軸１２
４を回転し、従動マグネット１１０と対向する位置に配
設された駆動マグネット１２０から従動マグネット１１
０に伝達される。これにより、モータ１１８の回転に伴
って羽根車１１２が回転し、流入口１０２から吸入され
た血液は、羽根車１１２によって遠心力を得て流出口１
０４から流出する。

【０００５】また、図６は、従来の血液ポンプの他の例
を示した図である。この他の例の血液ポンプにおいて
は、羽根車１３０に取り付けられたマグネット１３２が
直接ロータマグネットとして働く様に構成されており、
駆動部側にはステータコイル１３４のみが配置されてい
る。そして、ステータコイル１３４の発生する回転磁界
によりマグネット１３２、即ち羽根車１３０が回転駆動
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示した従来の血液ポンプにおいては、ロータマグネット
１２２とカップリングマグネット１２０が必要となる
が、マグネットの磁力は体積に比例するので、動力を伝
達するには大きなマグネットが必要になり、モータが大
型になってしまうという問題点があった。

【０００７】一方、図６に示した従来の血液ポンプの他
の例においては、このような問題点は解決される。しか
しながら、血液ポンプの場合、マグネット１３２とステ
ータコイル１３４との間に、マグネットカバー、ポンプ
ハウジング、血液流路などが介在するため、マグネット
１３２とステータコイル１３４の間隔は少なくとも数ミ
リメートル以上となる。そのため、マグネット１３２に
ステータコイル１３４の回転磁界が効率良く伝わらず、
モータの効率を著しく低下させ、更にステータコイルま
で回転磁界を十分に伝えるためには、コイルを作動する
電流を大きくすることが必要になるという問題点があっ
た。

【０００８】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、ポンプ本
体部とモータ部とがマグネットカップリングで接続され
ている液体ポンプ装置において、モータの大型化やモー
タの効率の低下を防止することができる液体ポンプ装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の液体ポンプ装置は、内部
に回転体を備え、該回転体の回転により内部の被送液体
の送液を行うポンプ本体と、該ポンプ本体の外部に設け
られ、ロータの回転をマグネットカップリングにより前
記回転体に伝達するモータとを備える液体ポンプ装置に
おいて、前記ロータは、前記マグネットカップリングを
構成する駆動側マグネットであって前記モータのロータ
マグネットを兼ねる第１のマグネットを有し、前記回転
体は、前記マグネットカップリングを構成する従動側マ
グネットであって前記第１のマグネットの磁界により回
転駆動される第２のマグネットを有することを特徴とし
ている。

【００１０】

【作用】以上の様に、この発明に係わる液体ポンプ装置
は構成されているので、モータのロータマグネットを、
そのままマグネットカップリングのカップリングマグネ
ットとして使用することにより、ロータマグネットとは
別体にカップリングマグネットを配置する必要が無いの
でモータが大型化することが防止される。また、ロータ
マグネットとステータコイルの距離が大きくならないの
でモータの効率の低下を防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について、添
付図面を参照して詳細に説明する。図１は一実施例の液
体ポンプ装置を部分的に断面で示した側面図である。実
施例の説明においては、被送液体を血液として説明す
る。液体ポンプ装置１０は、大きく分けてポンプ本体部
１２と、モータ１４とから概略構成されており、これら
ポンプ本体部１２とモータ１４とは互いに分離すること
が可能にされている。そして、この液体ポンプ装置１０
は医療用として血液を送液するために用いられるもので
あり、衛生上ポンプ本体部１２は１回使用する毎に使い
捨てにされる。すなわち、使用のたび毎にポンプ本体部
１２はモータ１４から取り外され、新しいポンプ本体部
１２がモータ１４に装着される。

【００１２】ポンプ本体部１２は、血液流入口１６と血
液流出口１８とを有するハウジング２０内に、羽根車２
２を格納して構成されている。羽根車２２は、ハウジン
グ２０に固定された軸２４と羽根車２２の中央部に配設
されたボールベアリング２６とによって、ハウジング２
０内で回転可能に支持されている。羽根車２２のボール
ベアリング２６が装着されている部分と、ハウジング２
０の内部空間として規定されるポンプ室２８とはシール
部材３０によって隔絶され、ボールベアリング２６に血
液が付着しない様になされている。また、羽根車２２の
下部には、この羽根車２２の外殻を構成する樹脂製のケ
ース２２ａに覆われた状態で、多極円盤状の従動マグネ
ット３２が配設されている。

【００１３】一方、モータ１４は、ブラシレスＤＣモー
タであり、モータハウジング３６と、このモータハウジ
ング３６の中心にベアリング３８を介して回転自在に支
持されたロータ４０と、このロータ４０の外周を取り巻
いた状態でモータハウジング３６に固定されたリング状
のステータコイル４２とから概略構成されている。ま
た、モータ１４の図中左下方には、ステータコイル４２
を作動し、且つ羽根車２２の回転速度を制御する電気信
号を送信するための導線等を内設するケーブル１３が設
けられている。

【００１４】ロータ４０は、非磁性体（例えば、銅系の
合金またはアルミニウム系の合金等）から成る円筒状の
ロータ本体４４と、このロータ本体４４の上部に形成さ
れたフランジ部４６と、このフランジ部４６の下面に接
着されたロータマグネット４８とから構成されている。
ロータマグネット４８は、ステータコイル４２のコア５
０に対面した状態でロータ本体４４に取り付けられてい
る。ロータマグネット４８の材料としては、エネルギー
積の大きいサマリウム−コバルト系またはネオジウム−
鉄−ホウ素系のものが小型化するために有利であり望ま
しい。また、ロータマグネット４８は、図２に示す様
に、円周方向及び厚さ方向に交互に逆極性となる様に着
磁されており、極数は２極以上であれば良い。この実施
例では、ロータマグネット４８は６極に着磁されてい
る。更に、羽根車２２に配設された従動マグネット３２
は、ロータマグネット４８と同一極数である必要があ
り、図２に示したロータマグネット４８と同様に円周方
向及び厚さ方向に交互に着磁されている。そして、これ
らロータマグネット４８と従動マグネット３２の吸引力
により、ロータ４０の回転力が従動マグネット３２、す
なわち羽根車２２に伝達される。

【００１５】なお、従動マグネット３２は、図２に示し
た様な１個のリング状のマグネットを交互に着磁したも
のばかりでなく、１個ずつ別体にされたマグネットを６
個円周状に並べる様にしても良い。次に、図３は、図１
におけるＡ−Ａ断面図を示したものである。ステータコ
イル４２は、単巻きのステータコイル４２ａを９個円周
状に並べたもの（すなわち９極）である。この実施例に
おいては、モータ１４が３相モータであるため、ステー
タコイル４２の極数はロータマグネット４８の極数の３
／２倍以上必要であり、ロータマグネット４８の極数が
６極であることから、ステータコイル４２は９極にされ
ている。

【００１６】また、図中のホールセンサ５２は、断面Ａ
−Ａ上にはなく、図１におけるステータコイル４２ａの
上面に配置されているが、図中ではその平面位置のみを
示している。ホールセンサ５２は円周方向に４０°ずつ
の間隔で配置されており、このホールセンサ５２により
ロータマグネット４８の回転位置を検出している。ホー
ルセンサ５２の検出信号に基づいて各ステータコイル４
２ａに流れる電流の方向を切り換えることにより、回転
磁界を発生させている。そして、この回転磁界がロータ
マグネット４８に作用することにより、ロータ４０が回
転駆動される。

【００１７】なお、モータハウジング３６は下部モータ
ハウジング３６ａと上部モータハウジング３６ｂとに分
割されており、これらの接合部にはモータハウジング３
６の内部を防水状態とするためにＯリング５４が挿入さ
れている。また、上部モータハウジング３６ｂは、絶縁
材料から形成されている必要がある。以上の様に構成さ
れた液体ポンプ１０は以下の様に動作する。

【００１８】まず、ホールセンサ５２の検出信号に基づ
いて、ステータコイル４２に正逆方向に電流を流すこと
によりステータコイル４２からは回転磁界が発生され
る。この回転磁界によりロータマグネット４８（すなわ
ちロータ４０）が回転駆動される。ロータマグネット４
８が回転すると、ロータマグネット４８に対向して配置
されている従動マグネット３２が、ロータマグネット４
８に引かれてロータマグネット４８と共に回転する。こ
れにより、羽根車２２がハウジング２０内で回転し、こ
のハウジング２０内に存在する血液が、羽根車２２の回
転により生ずる遠心力により血液流出口１８からハウジ
ング２０の外部に流出する。ハウジング２０内の血液が
血液流出口１８から流出すると、ハウジング２０内に負
圧が発生し、この負圧に引かれて血液流入口１６からハ
ウジング２０内に血液が流入する。このようにして血液
の送液が連続的に行われる。

【００１９】以上説明した様に、この一実施例の血液ポ
ンプ装置１０においては、ステータコイル４２ａを平面
上に並べて配置し、その面に対向する様にロータマグネ
ット４８を配置している。また、羽根車２２の従動マグ
ネット３２をロータマグネット４８に対向する様に配置
している。そして、これらロータマグネット４８と従動
マグネット３２によりモータ１４の動力を羽根車２２に
伝達するマグネットカップリングを構成している。この
ような構成により、モータ１４のロータマグネット４８
をマグネットカップリングのカップリングマグネットと
して使用することが可能となり、カップリングマグネッ
トをロータマグネットと別体に設けた従来の血液ポンプ
に比較してモータの小型化を図ることができる。更に、
このような構成では、コイル４２ａの回転磁界をマグネ
ットカバー、ポンプハウジング、血液流路等を介して従
動マグネットに伝えることも可能となり、これにより、
マグネット３２に作用する磁力は、ロータマグネット４
８の磁力にコイル４２ａの磁力が加わったものとなるた
め、ロータマグネット４８を更に小型化することもでき
る。図１の構成では、このような作用により、図５にお
けるカップリングマグネットに比べロータマグネット４
８が更に小さくなっている。また、羽根車にロータマグ
ネットを取り付け、この羽根車を回転磁界により直接駆
動する場合に比較して、ステータコイルとロータマグネ
ットのギャップを小さくできるので、モータの効率の低
下を防止することができる。 （他の実施例）図４は、他の実施例の液体ポンプ装置６
０の構成を示す部分断面図である。図１に示した一実施
例の液体ポンプ装置１０との相違点は、一実施例のポン
プ装置１０においては、ステータコイル４２、ロータ４
０、従動マグネット３２が、夫々回転軸線方向に並んで
配置されているのに対して、図４に示した他の実施例に
おいては、ステータコイル６２、ロータ６４、従動マグ
ネット６６が半径方向に並んで（すなわち同心円状に）
配置されている点である。その他の構成及び効果は、一
実施例と全く同様であるので、同一部分には同一符号を
付してその説明を省略する。

【００２０】なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲
で上記実施例を修正または変形したものに適用可能であ
る。例えば、上記実施例では、被送液体を血液として説
明したが、本発明の液体ポンプ装置は、これに限定され
ることなく、その他の液体、例えば乳酸リンゲルなどの
送液に使用しても良いことは言うまでも無い。

【００２１】また、ポンプ本体も遠心式のものに限ら
ず、ロータリーポンプであれば何でも適用可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の液体ポンプ
装置によれば、モータのロータマグネットを、そのまま
マグネットカップリングのカップリングマグネットとし
て使用することにより、ロータマグネットとは別体にカ
ップリングマグネットを配置する必要が無いのでモータ
が大型化することが防止される。また、ロータマグネッ
トとステータコイルの距離が大きくならないのでモータ
の効率の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の液体ポンプ装置を部分的に断面で示
した側面図である。

【図２】ロータマグネットの着磁されている様子を示す
図である。

【図３】図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図４】他の実施例の液体ポンプ装置の構成を示す部分
断面図である。

【図５】マグネットカップリングを使用した従来の血液
ポンプの構造を示した図である。

【図６】従来の血液ポンプの他の例を示した図である。

【符号の説明】

１０ 液体ポンプ装置 １２ ポンプ本体部 １４ モータ １６ 血液流入口 １８ 血液流出口 ２０ ハウジング ２２ 羽根車 ２４ 軸 ２６ ボールベアリング ２８ ポンプ室 ３０ シール部材 ３２ 従動マグネット ３６ モータハウジング ３８ ベアリング ４０ ロータ ４２ ステータコイル ４４ ロータ本体 ４６ フランジ部 ４８ ロータマグネット ５０ コア ５２ ホールセンサ ５４ Ｏリング ６０ 液体ポンプ装置 ６２ ステータコイル ６４ ロータ ６６ 従動マグネット ６８ モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に回転体を備え、該回転体の回転に
   より内部の被送液体の送液を行うポンプ本体と、該ポン
   プ本体の外部に設けられ、ロータの回転をマグネットカ
   ップリングにより前記回転体に伝達するモータとを備え
   る液体ポンプ装置において、 前記ロータは、前記マグネットカップリングを構成する
   駆動側マグネットであって前記モータのロータマグネッ
   トを兼ねる第１のマグネットを有し、 前記回転体は、前記マグネットカップリングを構成する
   従動側マグネットであって前記第１のマグネットの磁界
   により回転駆動される第２のマグネットを有することを
   特徴とする液体ポンプ装置。