(57)【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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置であって、
該遠心式液体ポンプ装置は、位置センサ出力モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能と、前記位置センサ出力モニタリング機能を用いてセンサ不調を判断する不調検出機能と、該不調検出機能によりセンサ不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能とを備えるとともに、
該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能とを備えることを特徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項２】
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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置であって、
該遠心式液体ポンプ装置は、電磁石電流モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能と、前記電磁石電流モニタリング機能を用いて電磁石不調を判断する不調検出機能と、該不調検出機能により電磁石の不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能とを備えるとともに、
該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能とを備えることを特徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項３】
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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置であって、
該遠心式液体ポンプ装置は、位置センサ出力モニタリング機能と、電磁石電流モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能と、前記位置センサ出力モニタリング機能および前記電磁石電流モニタリング機能を用いてセンサ不調および電磁石不調を判断する不調検出機能と、該不調検出機能によりセンサもしくは電磁石の不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能とを備えるとともに、
該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能とを備えることを特徴とする遠心式液体ポンプ装置。
【請求項４】
前記遠心式液体ポンプ装置は、前記センサのためのセンサ回路を備え、かつ、該センサ回路は、断線発生時に通常レベルを超えた所定値の出力を生じる機能を備え、前記不調検出機能は、前記センサ出力モニタリング機能による前記センサの出力値よりセンサ不調を判断するものである請求項１または３に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項５】
前記遠心式液体ポンプ装置は、前記電磁石のための電磁石用回路を備え、かつ、該電磁石用回路は、電磁石の断線発生時に通電停止となるものであり、前記不調検出機能は、前記電磁石電流モニタリング機能による電磁石電流の不通状態より電磁石不調を判断するものである請求項２または３に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項６】
前記非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石による吸引を停止する前に、電磁石による吸引を強めインペラをロータ側と反対のハウジング面に接触させた状態にてロータを回転させる機能を備えている請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項７】
前記遠心式液体ポンプ装置は、インペラ再カップリング後に、前記モータ回転数制御機能によるモータ回転数中において機能するカップリング離脱判断機能を備えている請求項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】
前記遠心式液体ポンプ装置は、前記カップリング離脱判断機能によりカップリング離脱が検知するとモータの回転を停止させるものである請求項７に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項９】
前記遠心式液体ポンプ装置は、前記インペラ再カップリング機能によりインペラが再カップリングしない場合もしくは前記カップリング離脱機能によりカップリング離脱が検知された場合に機能する第２の非常用インペラ回転機能を備え、該第２の非常用インペラ回転機能は、電磁石による吸引を強めインペラをロータ側と反対のハウジング面に接触させた状態にてロータを回転させた後、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラのロータへの磁気的結合を試行する第２のインペラ再カップリング試行機能と、前記再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、前記モータ回転数制御機能によりモータ回転数を所定値まで上昇させ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】
前記遠心式液体ポンプ装置は、前記不調検出機能による不調検出時もしくはその付近でのモータ回転数を記憶するモータ回転数記憶機能を備え、前記モータ回転数制御機能によるモータ回転数の上昇は、前記モータ回転数記憶機能が記憶する回転数まで上昇させるものである請求項１ないし９のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１１】
前記再カップリング検知機能は、モータ所定回転数におけるモータ電流が所定値以上である場合に再カップリングしたものと判断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】
前記インペラ再カップリング試行機能は、第１の低下度でのモータの回転数を連続的に所定回転数まで低下させる第１の回転数低下ステップと、該第１の回転数低下ステップにおいてインペラ再カップリングが検知されない場合には、前記第１の低下度より低下度の少ない第２の低下度によりモータの回転数を連続的に低下させる第２の回転数低下ステップとを行うものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
【請求項１３】
前記第２の回転数低下ステップにおける前記再カップリング検知機能は、モータ電流が所定範囲となった場合に再カップリングしたものと判断するものである請求項１２に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【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送液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。この状態を磁気浮上状態と呼んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の磁気軸受による遠心ポンプでは、磁気軸受の制御系にトラブルが発生した場合、インペラを回転してポンプ機能を維持することはできなかった。
通常、この磁気浮上型遠心ポンプでは、３つのインペラ位置センサと、３つのインペラ吸引用電磁石を備えている。そして、遠心ポンプにおける磁気軸受の制御は、インペラの位置センサ情報によって電磁石電流を制御することにより、インペラ位置を制御している。したがって、この制御系を構成するデバイスの破損、例えば、位置センサ用のケーブル、電磁石用のケーブルが断線した場合、制御系にトラブルが生じ、正しい制御ができなくなり、磁気軸受でのインペラの回転が困難となる。
そこで本発明の目的は、磁気軸受の制御系にトラブルが生じた場合に、モータの回転制御が可能であれば、動圧溝が発生する圧力を利用してインペラを実質的にハウジング内面に対して接触させることなく回転させ液体の送液を維持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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するものは、以下のものである。
（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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置であって、
該遠心式液体ポンプ装置は、位置センサ出力モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能と、前記位置センサ出力モニタリング機能を用いてセンサ不調を判断する不調検出機能と、該不調検出機能によりセンサ不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能とを備えるとともに、
該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能とを備える遠心式液体ポンプ装置。
【０００５】
（２）  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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置であって、
該遠心式液体ポンプ装置は、電磁石電流モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能と、前記電磁石電流モニタリング機能を用いて電磁石不調を判断する不調検出機能と、該不調検出機能により電磁石の不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能とを備えるとともに、
該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能とを備える遠心式液体ポンプ装置。
【０００６】
（３）  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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置であって、
該遠心式液体ポンプ装置は、位置センサ出力モニタリング機能と、電磁石電流モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能と、前記位置センサ出力モニタリング機能および前記電磁石電流モニタリング機能を用いてセンサ不調および電磁石不調を判断する不調検出機能と、該不調検出機能によりセンサもしくは電磁石の不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能とを備えるとともに、
該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能とを備える遠心式液体ポンプ装置。
【０００７】
（４）  前記遠心式液体ポンプ装置は、前記センサのためのセンサ回路を備え、かつ、該センサ回路は、断線発生時に通常レベルを超えた所定値の出力を生じる機能を備え、前記不調検出機能は、前記センサ出力モニタリング機能による前記センサの出力値よりセンサ不調を判断するものである上記（１）または（３）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（５）  前記遠心式液体ポンプ装置は、前記電磁石のための電磁石用回路を備え、かつ、該電磁石用回路は、電磁石の断線発生時に通電停止となるものであり、前記不調検出機能は、前記電磁石電流モニタリング機能による電磁石電流の不通状態より電磁石不調を判断するものである上記（２）または（３）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
（６）  前記非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石による吸引を停止する前に、電磁石による吸引を強めインペラをロータ側と反対のハウジング面に接触させた状態にてロータを回転させる機能を備えている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（７）  前記遠心式液体ポンプ装置は、インペラ再カップリング後に、前記モータ回転数制御機能によるモータ回転数中において機能するカップリング離脱判断機能を備えている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（８）  前記遠心式液体ポンプ装置は、前記カップリング離脱判断機能によりカップリング離脱が検知するとモータの回転を停止させるものである上記（７）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【０００８】
（９）  前記遠心式液体ポンプ装置は、前記インペラ再カップリング機能によりインペラが再カップリングしない場合もしくは前記カップリング離脱機能によりカップリング離脱が検知された場合に機能する第２の非常用インペラ回転機能を備え、該第２の非常用インペラ回転機能は、電磁石による吸引を強めインペラをロータ側と反対のハウジング面に接触させた状態にてロータを回転させた後、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラのロータへの磁気的結合を試行する第２のインペラ再カップリング試行機能と、前記再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、前記モータ回転数制御機能によりモータ回転数を所定値まで上昇させるものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１０）  前記遠心式液体ポンプ装置は、前記不調検出機能による不調検出時もしくはその付近でのモータ回転数を記憶するモータ回転数記憶機能を備え、前記モータ回転数制御機能によるモータ回転数の上昇は、前記モータ回転数記憶機能が記憶する回転数まで上昇させるものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１１）  前記再カップリング検知機能は、モータ所定回転数におけるモータ電流が所定値以上である場合に再カップリングしたものと判断するものである上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１２）  前記インペラ再カップリング試行機能は、第１の低下度でのモータの回転数を連続的に所定回転数まで低下させる第１の回転数低下ステップと、該第１の回転数低下ステップにおいてインペラ再カップリングが検知されない場合には、前記第１の低下度より低下度の少ない第２の低下度によりモータの回転数を連続的に低下させる第２の回転数低下ステップとを行うものである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の遠心式液体ポンプ装置。
（１３）  前記第２の回転数低下ステップにおける前記再カップリング検知機能は、モータ電流が所定範囲となった場合に再カップリングしたものと判断するものである上記（１２）に記載の遠心式液体ポンプ装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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４は、図２に示した実施例の遠心式液体ポンプ装置本体部の縦断面図である。図５は、図２の遠心式液体ポンプ装置本体部のＡ−Ａ線断面図である。図６は、図２の遠心式液体ポンプ装置本体部のＡ−Ａ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。
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２５と第２の磁性体２８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、ロータ３１側のハウジング２０の内面もしくはインペラ２１のロータ３１側の面に設けられた動圧溝３８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のための制御機構６とを備える遠心式液体ポンプ装置である。
【００１０】
そして、制御機構６は、位置センサ出力モニタリング部（位置センサ出力モニタリング機能）５６と、モータ電流モニタリング機能を備え、位置センサ出力モニタリング機能５６を用いてセンサ不調を判断する不調検出機能とを備える。
また、制御機構６は、電磁石電流モニタリング部（電磁石電流モニタリング機能）５７と、モータ電流モニタリング機能を備え、電磁石電流モニタリング部５７を用いて電磁石不調を判断する不調検出機能とを備える。
特に、制御機構６は、図１に示すように、位置センサ出力モニタリング機能５６と、電磁石電流モニタリング機能５７と、モータ電流モニタリング機能を備え、位置センサ出力モニタリング機能５６および電磁石電流モニタリング機能５７を用いてセンサ不調および電磁石不調を判断する不調検出機能とを備えるものであることが好ましい。
【００１１】
そして、遠心式液体ポンプ装置１は、不調検出機能によりセンサ不調検知時もしくは電磁石不調検出時に作動し、動圧溝３８を利用してインペラ２１をハウジング２０に対して実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能を備えている。
そして、非常用インペラ回転機能は、上記の不調検出機能により不調を検知すると、電磁石４１によるインペラの吸引を停止し、モータ３４の回転数を徐々に（例えば、連続的もしくは段階的に）低下させることによりインペラ２１とロータ３１との磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングをモータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで（例えば、徐々に、具体的には、連続的にもしくは段階的に）上昇させるモータ回転数制御機能を備えている。
つまり、本発明の遠心式液体ポンプ装置１では、磁気軸受不調時に磁気軸受によるインペラの非接触回転から動圧溝が発生する圧力を利用した動圧溝によるインペラの非接触回転に移行する機能を備えている。
なお、動圧溝による回転ではインペラとロータ間に働く吸引力と、動圧溝で発生する逆方向の圧力が釣り合うことが必要であり、そのためにはインペラとロータ間のカップリングが必須である。したがって磁気軸受の制御系にトラブルが生じカップリングがはずれた場合、機械的に動圧溝の加工がしてあるだけでは動圧溝による回転へ移行することはできない。
【００１２】
そこで、図１に示す位置センサ出力モニタリング機能５６と、電磁石電流モニタリング機能５７との両者を備え、センサ不調および電磁石不調の不調判断が可能なタイプの遠心式液体ポンプ装置の実施例を用いて説明する。
図２ないし図６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。
【００１３】
インペラ２１は、図４に示すように、非制御式磁気軸受構成部３および制御式磁気軸受構成部４の作用により、ハウジング２０内の所定位置に保持され、ハウジング内面に接触することなく通常は回転する。
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、図３および図５に示すように、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。
【００１４】
図５に示すように、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、図４に示すように、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（例えば、７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（７つ）の血液通路２６が形成されている。血液通路２６は、図５に示すように、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、外周縁まで徐々に幅が広がるように延びている。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、それぞれの血液通路２６およびそれぞれのベーン１８は、等角度間隔にかつほぼ同じ形状に設けられている。
そして、図４に示すように、インペラ２１には、複数（例えば、２４個）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。この実施例では、第１の磁性体２５は、下部シュラウド２７内に埋設されている。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と反対側に吸引され、回転トルクをインペラ回転トルク発生部より伝達にするために設けられている。
【００１５】
また、この実施例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、磁性ステンレス等が使用される。
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。
【００１６】
インペラ回転トルク発生部３は、図４に示すように、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を備える。ロータ３１は、液体ポンプ部２側の面に設けられた複数の永久磁石３３を備える。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。
【００１７】
インペラ位置制御部４は、図３および図４に示すように、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の回転軸（ｚ軸）方向の力を釣り合わせ、かつ回転軸（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。
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機構６の制御部５１に送られる。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。
【００１８】
そして、この実施例の遠心式液体ポンプ装置１では、ハウジング２０は、図６に示すように、インペラ２１を収納するとともに血液室２４を形成するハウジング内面を備え、ロータ２１側のハウジング内面２０ａに設けられた動圧溝３８を備えている。そして、インペラ２１は、磁気軸受停止時（言い換えれば、電磁石作動停止時）において、所定以上の回転数により回転することにより発生する動圧溝３８とインペラ２１間に形成される動圧軸受効果により、非接触状態にて回転する。
動圧溝３８は、図６に示すように、インペラ２１の底面（ロータ側面）に対応する大きさに形成されている。この実施例のポンプ装置１４では、ハウジング内面２０ａの中心より若干離間した円形部分の周縁（円周）上に一端を有し、渦状に（言い換えれば、湾曲して）ハウジング内面２０ａの外縁付近まで、幅が徐々に広がるように延びている。また、動圧溝３８は複数設けられており、それぞれの動圧溝３８はほぼ同じ形状であり、かつほぼ同じ間隔に配置されている。動圧溝３８は、凹部であり、深さとしては、０．０１〜０．２ｍｍ程度が好適である。動圧溝としては、６〜３６個程度設けることが好ましい。この実施例では、１２個の動圧溝がインペラの中心軸に対して等角度に配置されている。
なお、動圧溝は、ハウジング側ではなくインペラ２１のロータ側面に設けてもよい。この場合も上述した動圧溝と同様の構成とすることが好ましい。
このような動圧溝を有するため、インペラ位置制御部の非作動時において、インペラ回転トルク発生部側に吸引されるが、動圧溝３８とインペラ２１の底面間（もしくは動圧溝とハウジング内面間）に形成される動圧軸受効果により、若干であるが、ハウジング内面より離れ、非接触状態にて回転し、インペラの下面とハウジング内面間に血液流路を確保するため、両者間での血液滞留およびそれに起因する血栓の発生を防止する。さらに、通常状態において、動圧溝が、インペラの下面とハウジング内面間において撹拌作用を発揮するので、両者間における部分的な血液滞留の発生を防止する。
【００１９】
制御機構６について、図１を用いて説明する。
制御機構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、電磁石４１のためのパワーアンプ５４、電磁石電流をモニタリングするための電磁石電流モニタリング部５７、センサ４２のためのセンサ回路５５、センサ出力をモニタリングするためのセンサ出力モニタリング部５６および制御部５１を備える。制御部５１は、モータ電流モニタリング機能を備える。
なお、この実施例では、電磁石電流モニタリング部とセンサ出力モニタリング部の両者を備えるが一方のみであってもよい。
そして、遠心式液体ポンプ装置１は、不調検出機能によりセンサ不調検知時もしくは電磁石不調検出時に作動し、ハウジング２０に対して動圧溝３８を利用してインペラ２１を実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能を備えている。
このため、制御部５１は、電磁石電流モニタリング部もしくはセンサ出力モニタリング部からの出力を用いてセンサ不調を判断する不調検出機能と、不調検出機能により不調を検知すると、電磁石４１によるインペラの吸引を停止し、モータ３４の回転数を徐々に（例えば、連続的もしくは段階的に）低下させることによりインペラ２１とロータ３１との磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングをモータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで（例えば、徐々に、具体的には、連続的にもしくは段階的に）上昇させるモータ回転数制御機能を備えている。
【００２０】
この実施例の遠心ポンプの制御機構６は、位置センサ出力モニタリング機能と、電磁石電流モニタリング機能を備え、位置センサ出力と電磁石電流（各々複数系統あり）のいずれかが正常範囲を逸脱し、カップリング（磁気結合）がはずれて磁気軸受制御ができなくなったことを検知したときに、電磁石による吸引を停止し、回転数を変化させて再カップリングを行い、その検知後に、もとの回転数に復帰させて、磁気軸受によるインペラの非接触回転から動圧溝３８によるインペラの非接触回転に、移行する機能を備えている。
磁気軸受において、デバイス破損やケーブル断線によってセンサ系統に故障が起きた場合、センサ出力が通常取りうる範囲を逸脱する。例えば、リラクタンスセンサを用いて断線が起きた場合、センサ出力は、通常取りうる範囲を逸脱する。
このためこの実施例の遠心式液体ポンプ装置では、センサのためのセンサ回路として、断線発生時に通常レベルを超えた所定値の出力を生じる機能を備えるものとしている。具体的には、センサ回路は、センサ出力として通常取りうる範囲が−１〜＋１［Ｖ］の場合に、断線時に＋２．５［Ｖ］（所定値）となるという設定の回路となっている。このため、不調検出機能は、センサ出力モニタリング機能によるセンサの出力値が断線時の出力値の場合に、センサ不調（断線）を容易かつ確実に判断することができる。
同様に、電磁石電流系統についてもデバイス破損やケーブル断線による故障が起きた場合、通常取りうる範囲を逸脱する。このためこの実施例の遠心式液体ポンプ装置では、電磁石のための電磁石用回路を備え、かつ、電磁石用回路は、電磁石の断線発生時に通電停止となるものが用いられている。具体的には、電磁石回路では、通常取りうる範囲：１〜２［Ａ］であるのが、断線が起きた場合、電磁石電流は、０［Ａ］となるという設定の回路となっている。このため、不調検出機能は、電磁石電流モニタリング機能による電磁石電流の不通状態より電磁石不調（断線）を容易かつ確実に判断することができる。
【００２１】
なお、この実施例の遠心式液体ポンプ装置では、複数の電磁石を備えており、電磁石モニタリング機能は個々の電磁石の電流をモニタリングしている。そして、いずれか１つの電磁石の不調が生じた場合に、不調であると判断するように構成されている。
同様に、この実施例の遠心式液体ポンプ装置では、複数の位置センサを備えており、センサ出力モニタリング機能は個々のセンサの出力をモニタリングしている。そして、いずれか１つのセンサの不調が生じた場合に、不調であると判断するように構成されている。
動圧溝で構成される動圧軸受は、その溝で発生する圧力によって非接触を維持する方式である。しかし、圧力を発生するには一定回転数以上でインペラが回転する必要があり、そのためには、インペラとロータ間のカップリングが正常でなければならない。磁気軸受の制御系に故障が起きた場合、インペラとロータのカップリングが正常ではなくなるので、再カップリングをする必要がある。本発明の遠心式液体ポンプ装置では、インペラ回転数（ロータ回転数）１０００〜３０００ｒｐｍにおいて、動圧溝による安定なインペラ非接触回転が可能な構造となっている。
【００２２】
不調検出後に作動するインペラ再カップリング試行機能について説明する。
本発明の遠心式液体ポンプ装置では、不調検出機能により不調を検知すると、電磁石４１によるインペラの吸引を停止する。このため、インペラ２１はロータ３１側に吸引され、ハウジング内面に接触しようとする。そして、モータ３４の回転数を徐々に（例えば、連続的もしくは段階的に）低下させることにより、ロータ３１に設けられた磁石とインペラ２１の磁性体との磁気カップリングが達成しやすい状態とし、インペラ２１とロータ３１との磁気的結合を試行させる。
さらに、インペラ再カップリング試行機能は、第１の低下度でのモータの回転数を連続的に所定回転数まで低下させる第１の回転数低下ステップと、この第１の回転数低下ステップにおいてインペラ再カップリングが検知されない場合には、第１の低下度より低下度の少ない第２の低下度によりモータの回転数を連続的に低下させる第２の回転数低下ステップとを行うものであることが好ましい。
そして、再カップリング検知機能は、インペラ再カップリングをモータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する。具体的には、インペラ２１とロータ３１との再カップリングが達成されると、モータの負荷が増加しこのためモータ電流が上昇する。このモータ電流の増加により検知することができる。より具体的には、再カップリング検知機能は、モータ所定回転数におけるモータ電流が所定値以上である場合に再カップリングと判断するものである。この場合、制御部５１は、モータ所定回転数におけるモータ電流値を記憶しそれ以上の場合に再カップリングと判断する。なお、制御部５１は、複数のモータ所定回転数におけるモータ電流値を記憶し、各回転数における電流値以上の場合に再カップリングと判断するものであってもよい。さらに、制御部５１は、モータ回転数とモータ電流値の関係式を記憶し、その関係式を満たす場合に再カップリングと判断するものであってもよい。
【００２３】
そして、本発明の遠心式液体ポンプ装置は、上記の再カップリング検知後に作動するモータ回転数制御機能を備えている。この再カップリング検知後用のモータ回転数制御機能では、モータ回転数を所定値（少なくとも、動圧溝による実質的に非接触回転を可能とするまで回転数）まで上昇させる。
特に、好ましくは、遠心式液体ポンプ装置は、不調検出機能による不調検出時もしくはその付近でのモータ回転数を記憶するモータ回転数記憶機能を備え、上記のモータ回転数制御機能によるモータ回転数の上昇は、このモータ回転数記憶機能が記憶する回転数まで上昇させるものであることが好ましい。
さらに、遠心式液体ポンプ装置の非常用インペラ回転機能としては、不調検出機能によりセンサ４２もしくは電磁石４１の不調を検知すると、任意のタイミングで、電磁石４１による吸引を強めインペラ２１をロータ側と反対のハウジング面に接触させた状態にてロータを回転させる機能を備えていることが好ましい。この機能を備えることにより、インペラがロータ側に張り付いた状態となっていた場合に、その状態を解除することが可能となり、動圧溝を利用したインペラの回転への移行を良好なものとすることができる。
【００２４】
さらに、遠心式液体ポンプ装置としては、インペラ再カップリング後の動圧軸受による浮上時に、モータ回転数制御機能によるモータ回転中において機能するカップリング離脱判断機能を備えることが好ましい。カップリング離脱判断機能は、例えば、所定時間中にモータ回転数が所定値より大きくかつモータ電流が所定値より小さいことにより判断することができる。具体的には、所定のモータ回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）におけるモータ電流値（例えば、０．１２Ａ）を記憶しており、実際のモータ回転状態が、上記の回転数より大きいにも関わらずモータ電流が上記のモータ電流値より小さい場合に、インペラとロータのカップリング離脱と判断する。
【００２５】
そして、遠心式液体ポンプ装置は、このカップリング離脱判断機能によりカップリング離脱が検知するとモータの回転を停止させるものであることが好ましい。
さらに、遠心式液体ポンプ装置としては、上記のインペラ再カップリング機能によりインペラが再カップリングしない場合もしくは一度インペラ再カップリング後にカップリング離脱をした場合に機能する第２の非常用インペラ回転機能を備えることが好ましい。
第２の非常用インペラ回転機能としては、電磁石４１による吸引を強めインペラ２１をロータ側と反対のハウジング面に接触させた状態にてロータを回転させた後、電磁石４１によるインペラ２１の吸引を停止し、モータの回転数を徐々に（連続的もしくは段階的に）低下させることによりインペラのロータへの磁気的結合を試行する第２のインペラ再カップリング試行機能と、再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数制御機能によりモータ回転数を所定値まで（好ましくは、徐々に）上昇させるものである。第２のインペラ再カップリング試行機能は、上述したインペラ再カップリング試行機能と同じものが好適である。モータ回転数制御機能も上述したものと同じものが好適である。
【００２６】
次に、本発明の遠心式液体ポンプ装置の作用を図７に示すタイミングチャートおよび図８、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
磁気軸受ポンプは、例えば、１２００ｒｐｍ以上、具体的には、１４５０ｒｐｍで正常回転している。磁気軸受の制御系のトラブル発生（磁気軸受不調）、具体的には、図８のフローチャートに示すように、センサ断線もしくは電磁石断線であると判断されると、非常用回転制御モードがスタートする。そして、センサ断線もしくは電磁石断線であるとの判断時のモータ回転数が記憶される。
そして、電磁石の作動を停止し、磁気軸受を中止する。そして、モータの回転数を所定の低下度（第１の低下度、例えば、５０〜４００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、２１７ｒｐｍ／ｓ）にて低下させる。この状態が、インペラ再カップリング試行ステップである。
【００２７】
そして、所定モータ回転数に到達した時点においてモータ電流が所定値以上の場合、具体的には、１０００ｒｐｍにおいてモータ電流が０．１２Ａ以上の場合には、インペラ再カップリングと判断する。
再カップリングと判断されると、図８に示すように、モータ回転数を所定の上昇度（第１の上昇度）、例えば、５０〜４００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、２１７ｒｐｍ／ｓにて上昇させる。そして、モータ回転数上昇ステップ中に、モータ回転数が所定値（第１の所定値）以上であってかつモータ電流が所定値以下の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が１３００ｒｐｍ以上でモータ電流が０．２Ａ以下の状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、再カップリング離脱判断ステップを行い、そのような状態を検知することなく、モータ回転数が、記憶する不調検出時のモータ回転数に到達した場合には、モータ回転数の上昇を終了し、そのモータ回転数を維持する。これにより、動圧軸受による非接触回転への移行を完了する。
上記のケースにおけるタイミングチャートが、図７に示す破線の１０００ｒｐｍにて再カップリング発生した場合である。
【００２８】
なお、再カップリング離脱判断ステップ時に再カップリング離脱と判断されると、図８に示すようにモータ回転を停止する。そして、遠心式液体ポンプ装置が、非常用回転制御モード２を備える場合には、モード２に移行する。
また、この実施例の遠心式液体ポンプ装置では、インペラ再カップリング試行ステップは、上記の第１の低下度による回転数低下中に上記の再カップリング条件を満たさなかった場合には、図９の▲１▼に移行し、さらに、モータ回転数の第１の低下度での低下を、モータ回転数が所定値（第２の所定値）、例えば５００〜１０００ｒｐｍ、具体的には、６４０ｒｐｍ以下となるまで継続する。そして、回転数が第２の所定値以下であることが検知されると、モータの回転数の低下度を第１の低下度より小さい第２の低下度、例えば、５〜１００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、１３．６ｒｐｍ／ｓに変更し、回転数低下を継続する。この状態もインペラ再カップリング試行ステップである。
【００２９】
そして、この第２の低下度におけるインペラ再カップリング試行ステップ中に、モータ電流が所定の範囲内であることが検知された場合には、インペラ再カップリングと判断する。例えば、モータ電流が０．１２〜２．７２Ａの範囲内であることが検知された場合には、インペラ再カップリングと判断する。
再カップリングと判断されると、図９に示すように、モータ回転数を所定の上昇度（上記の上昇度より小さい第２の上昇度）、例えば、５〜１００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、２７．２ｒｐｍ／ｓにて上昇させる。そして、モータ回転数上昇ステップ中に、モータ回転数が所定値（第１の所定値）以上であってかつモータ電流が所定値以下の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が１３００ｒｐｍ以上でモータ電流が０．２Ａ以下の状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、再カップリング離脱判断ステップをし、そのような状態を検知することなく、モータ回転数が、記憶する不調検出時のモータ回転数に到達した場合には、モータ回転数の上昇を終了し、そのモータ回転数を維持する。このケースが、図７に実線で示すタイミングチャートのケースに該当する。
【００３０】
また、上記の第２の低下度におけるインペラ再カップリング試行ステップは、そのステップ中に、モータ回転数が所定値（第２の所定値）未満であってかつモータ電流が所定値（第２の所定値）以上の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が６４０ｒｐｍ未満でモータ電流が２．７２Ａより大きい状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、インペラ張り付き判断を行い、そのような状態を検知するまで、モータ回転数の低下を継続させるとともに、インペラ張り付きが判断された場合および上記の再カップリング離脱が判断された場合には、図９に示すようにモータ回転を停止する。そして、遠心式液体ポンプ装置が、非常用回転制御モード２を備える場合には、モード２に移行する。
【００３１】
次に、図１０に示す、非常用回転制御モード２について説明する。
非常用回転制御モード２に移行すると、図１０に示すように、電磁石電流を上昇させて、インペラを電磁石側ハウジングの内面に接触（張り付け）させる。言い換えれば、インペラ電磁石側強制張付ステップを行う。電磁石のいずれか１つが故障した場合であっても、残りの電磁石を用いてこのような状態を形成することができる。そして、その状態にてモータを所定回転数、例えば、４００〜８００ｒｐｍ、具体的には、６４０ｒｐｍにて回転させる。言い換えれば、インペラ電磁石側強制張付状態回転ステップを行う。
そして、電磁石の作動を停止し、モータの回転数を所定の低下度（第１の低下度より小さい第３の低下度、例えば、５〜１００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、１３．６ｒｐｍ／ｓ）にて低下させる。この状態が、モード２におけるインペラ再カップリング試行ステップである。
【００３２】
そして、この第３の低下度におけるインペラ再カップリング試行ステップ中に、モータ電流が所定の範囲内であることが検知された場合には、インペラ再カップリングと判断する。例えば、モータ電流が０．１２〜２．７２Ａの範囲内であることが検知された場合には、インペラ再カップリングと判断する。
再カップリングと判断されると、図１０に示すように、モータ回転数を所定の上昇度（上記の上昇度より小さい第２の上昇度）、例えば、５〜１００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、２７．２ｒｐｍ／ｓにて上昇させる。そして、モータ回転数上昇ステップ中に、モータ回転数が所定値（第１の所定値）以上であってかつモータ電流が所定値以下の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が１３００ｒｐｍ以上でモータ電流が０．２Ａ以下の状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、再カップリング離脱判断ステップをし、そのような状態を検知することなく、モータ回転数が、記憶する不調検出時のモータ回転数に到達した場合には、モータ回転数の上昇を終了し、そのモータ回転数を維持する。
【００３３】
また、上記の第３の低下度におけるインペラ再カップリング試行ステップは、そのステップ中に、モータ回転数が所定値（第２の所定値）未満であってかつモータ電流が所定値（第２の所定値）以上の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が６４０ｒｐｍ未満でモータ電流が２．７２Ａより大きい状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、インペラ張り付き判断を行い、そのような状態を検知するまで、モータ回転数の低下継続させるとともに、インペラ張り付きが判断された場合および上記の再カップリング離脱が判断された場合には、図１０に示すようにモータ回転を停止し、再度、モード２を最初から行う。つまり、動圧軸受支持によるインペラ回転が形成されるまで、上記の作業が繰り返して行われるように制御される。
また、遠心式液体ポンプ装置における非常用インペラ回転機能としては、図１１に示すようなものでもよい。
【００３４】
磁気軸受ポンプは、例えば、１２００ｒｐｍ以上、具体的には、１４５０ｒｐｍで正常回転している。磁気軸受の制御系のトラブル発生（磁気軸受不調）、具体的には、図１１のフローチャートに示すように、センサ断線もしくは電磁石断線であると判断されると、非常用回転制御モードがスタートする。そして、センサ断線もしくは電磁石断線であるとの判断時のモータ回転数が記憶される。
そして、図１１に示すように、電磁石電流を増加させて、インペラを電磁石側ハウジングの内面に接触（張り付け）させる。言い換えれば、インペラ電磁石側強制張付ステップを行う。電磁石のいずれか１つが故障した場合であっても、残りの電磁石を用いてこのような状態を形成することができる。そして、その状態にてモータを所定回転数、例えば、４００〜８００ｒｐｍ、具体的には、６４０ｒｐｍにて回転させる。言い換えれば、インペラ電磁石側強制張付状態回転ステップを行う。
【００３５】
そして、電磁石の作動を停止し、モータの回転数を所定の低下度（例えば、５〜１００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、１３．６ｒｐｍ／ｓ）にて低下させる。この状態がインペラ再カップリング試行ステップである。
そして、このインペラ再カップリング試行ステップ中に、モータ電流が所定の範囲内であることが検知された場合には、インペラ再カップリングと判断する。例えば、モータ電流が０．１２〜２．７２Ａの範囲内であることが検知された場合には、インペラ再カップリングと判断する。
再カップリングと判断されると、図１１に示すように、モータ回転数を所定の上昇度、例えば、５〜１００ｒｐｍ／ｓ、具体的には、２７．２ｒｐｍ／ｓにて上昇させる。そして、モータ回転数上昇ステップ中に、モータ回転数が所定値（第１の所定値）以上であってかつモータ電流が所定値以下の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が１３００ｒｐｍ以上でモータ電流が０．２Ａ以下の状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、再カップリング離脱判断ステップをし、そのような状態を検知することなく、モータ回転数が、記憶する不調検出時のモータ回転数に到達した場合には、モータ回転数の上昇を終了し、そのモータ回転数を維持する。
【００３６】
また、上記のインペラ再カップリング試行ステップは、そのステップ中に、モータ回転数が所定値（第２の所定値）未満であってかつモータ電流が所定値（第２の所定値）以上の状態が所定時間継続したかどうか、具体的には、回転数が６４０ｒｐｍ未満でモータ電流が２．７２Ａより大きい状態が数秒間（例えば、４秒間以上の場合）継続したかどうかの判断、つまり、インペラ張り付き判断を行い、そのような状態を検知するまで、モータ回転数の低下継続させるとともに、インペラ張り付きが判断された場合および上記の再カップリング離脱が判断された場合には、図１１に示すようにモータ回転を停止する。そして、再度、電磁石電流の増加によるインペラ張り付けステップに移行し、動圧溝によるインペラ回転が実現されるまで、上記の作業が繰り返して行われるように制御される。
【００３７】
【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、内部に第１の磁性体および第２の磁性体を備え、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ポンプ部と、前記遠心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と、前記ロータ側のハウジング内面もしくは前記インペラの前記ロータ側の面に設けられた動圧溝を備え、前記ハウジングに対して磁気軸受によりインペラが非接触状態にて回転する遠心ポンプ装置本体部と、該遠心ポンプ装置本体部のための制御機構とを備える遠心式液体ポンプ装置である。
【００３８】
そして、遠心式液体ポンプ装置が、位置センサ出力モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能を備え、前記位置センサ出力モニタリング機能を用いてセンサ不調を判断する不調検出機能とを備え、該不調検出機能によりセンサ不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能を備えるとともに、該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能を備えることにより、磁気軸受の制御系の１つである位置センサにトラブルが生じた場合に、磁気軸受によるインペラの回転形態を動圧溝が発生する圧力を利用したインペラの回転に移行させることが可能であり、液体の送液を維持することを可能とする。
【００３９】
また、遠心式液体ポンプ装置が、電磁石電流モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能を備え、前記電磁石電流モニタリング機能を用いて電磁石不調を判断する不調検出機能とを備え、該不調検出機能により電磁石の不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能を備えるとともに、該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能を備えることにより、磁気軸受の制御系の１つである電磁石にトラブルが生じた場合に、磁気軸受によるインペラの回転形態を動圧溝が発生する圧力を利用したインペラの回転に移行させることが可能であり、液体の送液を維持することを可能とする。
【００４０】
また、遠心式液体ポンプ装置が、位置センサ出力モニタリング機能と、電磁石電流モニタリング機能と、モータ電流モニタリング機能を備え、前記位置センサ出力モニタリング機能および前記電磁石電流モニタリング機能を用いてセンサ不調および電磁石不調を判断する不調検出機能とを備え、該不調検出機能によりセンサもしくは電磁石の不調検知時に作動し、前記ハウジングに対して前記動圧溝を利用して前記インペラを実質的に非接触状態にて回転させる非常用インペラ回転機能を備えるとともに、該非常用インペラ回転機能は、前記不調検出機能による不調を検知すると、前記電磁石によるインペラの吸引を停止し、モータの回転数を徐々に低下させることによりインペラとロータとの磁気的結合を試行させるインペラ再カップリング試行機能と、インペラ再カップリングを前記モータ電流モニタリング機能によるモータ電流を用いて検知する再カップリング検知機能と、該再カップリング検知機能による再カップリングの検知後に、モータ回転数を所定値まで上昇させるモータ回転数制御機能を備えることにより、磁気軸受の制御系の位置センサおよび電磁石にいずれかもしくは両者にトラブルが生じた場合に、磁気軸受によるインペラの回転形態を動圧溝が発生する圧力を利用したインペラの回転に移行させることが可能であり、液体の送液を維持することを可能とする。
【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４】図４は、図２に示した実施例の遠心式液体ポンプ装置本体部の縦断面図である。
【図５】図５は、図２の遠心式液体ポンプ装置本体部のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、図２の遠心式液体ポンプ装置本体部のＡ−Ａ線断面図よりインペラを取り外した状態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施例の遠心式液体ポンプ装置の作用を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】図８は、本発明の一実施例の遠心式液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の一実施例の遠心式液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施例の遠心式液体ポンプ装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例の遠心式液体ポンプ装置の作用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  制御機構
２１  インペラ
２５  磁性体
３１  ロータ
３４  モータ
４１  電磁石
【図１】
0003996775.tif 000002
【図２】
0003996775.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003996775.tif 000005
【図５】
0003996775.tif 000006
【図６】
0003996775.tif 000007
【図７】
0003996775.tif 000008
【図８】
0003996775.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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