JP2003021091A - 遠心ポンプの流量制御装置 - Google Patents
遠心ポンプの流量制御装置Info
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- JP2003021091A JP2003021091A JP2001202770A JP2001202770A JP2003021091A JP 2003021091 A JP2003021091 A JP 2003021091A JP 2001202770 A JP2001202770 A JP 2001202770A JP 2001202770 A JP2001202770 A JP 2001202770A JP 2003021091 A JP2003021091 A JP 2003021091A
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- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ回転数変化に伴うポンプ効
率の変化を考慮して流量の推定をすることができ、ポン
プの接液部に流量計を設けることなく、高精度に流量制
御することができる流量制御装置を提供する。 【解決手段】 遠心ポンプと、遠心ポンプを駆動
するモータと、モータの回転数を制御するモータ制御手
段と、モータの回転数を測定するモータ回転数測定手段
と、モータに供給される電流を測定する電流測定手段
と、モータ回転数測定手段から出力されたモータ回転数
及び電流測定手段から出力された電流値に基いてポンプ
流量を計算する流量推定手段と、予め設定されたポンプ
流量の設定値と、流量推定手段により計算されたポンプ
流量の推定値とを比較し、その差分値が所定の値を超え
た場合に、モータ回転数を変化させる信号を前記モータ
回転数制御手段に送る演算手段とを備える遠心ポンプの
流量制御装置。
率の変化を考慮して流量の推定をすることができ、ポン
プの接液部に流量計を設けることなく、高精度に流量制
御することができる流量制御装置を提供する。 【解決手段】 遠心ポンプと、遠心ポンプを駆動
するモータと、モータの回転数を制御するモータ制御手
段と、モータの回転数を測定するモータ回転数測定手段
と、モータに供給される電流を測定する電流測定手段
と、モータ回転数測定手段から出力されたモータ回転数
及び電流測定手段から出力された電流値に基いてポンプ
流量を計算する流量推定手段と、予め設定されたポンプ
流量の設定値と、流量推定手段により計算されたポンプ
流量の推定値とを比較し、その差分値が所定の値を超え
た場合に、モータ回転数を変化させる信号を前記モータ
回転数制御手段に送る演算手段とを備える遠心ポンプの
流量制御装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠心ポンプの流量
制御装置に関し、さらに詳しくは、遠心ポンプを駆動す
るモータの回転数、モータへの出力電流又は出力電力に
基づいて、ポンプ流量を推定することができ、接液部に
流量計を用いることなく、高い精度で流量制御が可能な
遠心ポンプの流量制御装置に関する。
制御装置に関し、さらに詳しくは、遠心ポンプを駆動す
るモータの回転数、モータへの出力電流又は出力電力に
基づいて、ポンプ流量を推定することができ、接液部に
流量計を用いることなく、高い精度で流量制御が可能な
遠心ポンプの流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠心ポンプにより移送される流体の流量
は、通常、遠心ポンプに接続された流量計によって測定
され、流量の制御は、前記流量計からのフィードバック
信号により行われている。一方、血液ポンプのように、
接液部にセンサを設けないことが望まれる場合には、流
量計を使用せずに、他の手段によって、流量を推定し流
量制御を行われる。血液ポンプに流量計を設けた場合に
は、血栓が発生するおそれがある。流量計を設ける代わ
りに例えば、特開平１１−７２０９６号公報における流
量制御装置では、ポンプの吐出圧力と、モータの回転数
に基づいて流量を推定し、流量制御を行っている。ただ
し、ポンプの吐出圧力を測定する圧力センサも、接液部
に設置されるので、好ましくない。
は、通常、遠心ポンプに接続された流量計によって測定
され、流量の制御は、前記流量計からのフィードバック
信号により行われている。一方、血液ポンプのように、
接液部にセンサを設けないことが望まれる場合には、流
量計を使用せずに、他の手段によって、流量を推定し流
量制御を行われる。血液ポンプに流量計を設けた場合に
は、血栓が発生するおそれがある。流量計を設ける代わ
りに例えば、特開平１１−７２０９６号公報における流
量制御装置では、ポンプの吐出圧力と、モータの回転数
に基づいて流量を推定し、流量制御を行っている。ただ
し、ポンプの吐出圧力を測定する圧力センサも、接液部
に設置されるので、好ましくない。
【０００３】ポンプによって移送される流体に接触する
センサ（圧力センサ、流体センサ）を全く使用せずに流
量を推定する方法として、脇坂らの研究「循環補助用遠
心ポンプの血液流量推定法の開発と評価」人工臓器 ２
６（１）１０３−１０６、（１９９７）によるモータ回
転数と消費電力から流量を推定する方法がある。
センサ（圧力センサ、流体センサ）を全く使用せずに流
量を推定する方法として、脇坂らの研究「循環補助用遠
心ポンプの血液流量推定法の開発と評価」人工臓器 ２
６（１）１０３−１０６、（１９９７）によるモータ回
転数と消費電力から流量を推定する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記推定方法
においては、モータ回転数の変化によりポンプ効率が変
化することが考慮されていない。したがって、上記流量
推定方法では、高精度の流量推定ができない。
においては、モータ回転数の変化によりポンプ効率が変
化することが考慮されていない。したがって、上記流量
推定方法では、高精度の流量推定ができない。
【０００５】そこで、本発明の目的は、モータ回転数変
化に伴うポンプ効率の変化を考慮して流量の推定をする
ことができ、ポンプの接液部に流量計を設けることな
く、高精度に流量制御することができる流量制御装置を
提供することにある。
化に伴うポンプ効率の変化を考慮して流量の推定をする
ことができ、ポンプの接液部に流量計を設けることな
く、高精度に流量制御することができる流量制御装置を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、遠心ポンプと、前記遠心ポンプを駆動するモ
ータと、前記モータの回転数を制御するモータ制御手段
と、前記モータの回転数を測定するモータ回転数測定手
段と、モータに供給される電流又は電力を測定する電流
又は電力測定手段と、前記モータ回転数測定手段から出
力されたモータ回転数及び前記電流又は電力測定手段か
ら出力された電流値又は電力値に基いてポンプ流量を計
算する流量推定手段と、予め設定されたポンプ流量の設
定値と、前記流量推定手段により計算されたポンプ流量
の推定値とを比較し、その差分値が所定の値を超えた場
合に、モータ回転数を変化させる信号を前記モータ回転
数制御手段に送る演算手段とを備えることを特徴とする
遠心ポンプの流量制御装置であり、また、前記流量推定
手段が、モータ回転数とモータ効率との関係を考慮した
補正項を有する下記の式（１）を用いて、前記モータの
回転数Ｎと、前記電流値Ｉとに基づき、流量Ｑを計算
し、
の手段は、遠心ポンプと、前記遠心ポンプを駆動するモ
ータと、前記モータの回転数を制御するモータ制御手段
と、前記モータの回転数を測定するモータ回転数測定手
段と、モータに供給される電流又は電力を測定する電流
又は電力測定手段と、前記モータ回転数測定手段から出
力されたモータ回転数及び前記電流又は電力測定手段か
ら出力された電流値又は電力値に基いてポンプ流量を計
算する流量推定手段と、予め設定されたポンプ流量の設
定値と、前記流量推定手段により計算されたポンプ流量
の推定値とを比較し、その差分値が所定の値を超えた場
合に、モータ回転数を変化させる信号を前記モータ回転
数制御手段に送る演算手段とを備えることを特徴とする
遠心ポンプの流量制御装置であり、また、前記流量推定
手段が、モータ回転数とモータ効率との関係を考慮した
補正項を有する下記の式（１）を用いて、前記モータの
回転数Ｎと、前記電流値Ｉとに基づき、流量Ｑを計算
し、
【数１】
さらに前記流量推定手段が、モータ回転数とモータ効率
との関係を考慮した補正項を有する下記の式（２）を用
いて、前記モータの回転数Ｎと、前記電力値Ｗとに基づ
き、流量Ｑを計算する。
との関係を考慮した補正項を有する下記の式（２）を用
いて、前記モータの回転数Ｎと、前記電力値Ｗとに基づ
き、流量Ｑを計算する。
【０００７】
【数２】
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明の遠心ポンプ流量制
御装置の一実施例である概略図を示す。
御装置の一実施例である概略図を示す。
【０００９】図１に示す遠心ポンプ流量制御装置は、遠
心ポンプ１と、遠心ポンプ１を駆動するモータ２と、モ
ータ２の回転数を制御するモータ制御手段３と、モータ
の回転数を計測するモータ回転数測定手段４と、モータ
に供給される電流を測定する電流測定手段５と、モータ
回転数と電流に基づいてポンプの吐出流量を計算する流
量推定手段６と、流量測定手段６より計算されたポンプ
の推定吐出流量（以下、推定流量という）と、予め設定
されたポンプの吐出流量（以下設定流量という）とを比
較し、その差分値が所定値を超えた場合にモータ２の回
転数を変化させる演算手段７とを備える。
心ポンプ１と、遠心ポンプ１を駆動するモータ２と、モ
ータ２の回転数を制御するモータ制御手段３と、モータ
の回転数を計測するモータ回転数測定手段４と、モータ
に供給される電流を測定する電流測定手段５と、モータ
回転数と電流に基づいてポンプの吐出流量を計算する流
量推定手段６と、流量測定手段６より計算されたポンプ
の推定吐出流量（以下、推定流量という）と、予め設定
されたポンプの吐出流量（以下設定流量という）とを比
較し、その差分値が所定値を超えた場合にモータ２の回
転数を変化させる演算手段７とを備える。
【００１０】遠心ポンプは、吸入口１０と吸入口１０の
直角方向に設けられた吐出口１１とを有するポンプ室１
２を有し、ポンプ室１２内には、回転羽根が供えられて
いる。回転羽根は回転軸に連結され、回転軸は、モータ
２の駆動軸１３と連結している。モータ２は、同期モー
タであり、モータ制御手段３であるインバータを用いて
交流電流を入力することにより、回転磁界を形成し、回
転磁界と同期してモータ内の磁石が回転する。そしてイ
ンバータ３により交流周波数を変化させることにより回
転速度制御がなされる。
直角方向に設けられた吐出口１１とを有するポンプ室１
２を有し、ポンプ室１２内には、回転羽根が供えられて
いる。回転羽根は回転軸に連結され、回転軸は、モータ
２の駆動軸１３と連結している。モータ２は、同期モー
タであり、モータ制御手段３であるインバータを用いて
交流電流を入力することにより、回転磁界を形成し、回
転磁界と同期してモータ内の磁石が回転する。そしてイ
ンバータ３により交流周波数を変化させることにより回
転速度制御がなされる。
【００１１】モータ駆動時にモータに供給される交流電
流は、モータ２に接続された電流測定手段である電流計
５によって測定され、測定された電流値の信号は、流量
推定手段６に出力される。尚、本発明においては、電流
測定手段の代わりに電力測定手段を用いることもでき
る。その場合も測定された電力値の信号は、流量推定手
段６に出力される。
流は、モータ２に接続された電流測定手段である電流計
５によって測定され、測定された電流値の信号は、流量
推定手段６に出力される。尚、本発明においては、電流
測定手段の代わりに電力測定手段を用いることもでき
る。その場合も測定された電力値の信号は、流量推定手
段６に出力される。
【００１２】モータの駆動軸１３を挟むように、モータ
回転数測定手段であるホール素子４が備えられている。
ホール素子４により測定されたモータ回転数信号は、流
量推定手段６に出力される。
回転数測定手段であるホール素子４が備えられている。
ホール素子４により測定されたモータ回転数信号は、流
量推定手段６に出力される。
【００１３】流量推定手段６は、前記電流値とモータ回
転数に基づいて、ポンプの吐出流量を計算する。計算さ
れた推定流量の信号は、演算手段７に出力される。
転数に基づいて、ポンプの吐出流量を計算する。計算さ
れた推定流量の信号は、演算手段７に出力される。
【００１４】演算手段７は、モータ制御手段３に接続さ
れており、演算手段７からモータ制御手段３へモータ回
転数を変化させる制御信号が出力される。
れており、演算手段７からモータ制御手段３へモータ回
転数を変化させる制御信号が出力される。
【００１５】続いて、流量推定手段６によるモータ回転
数、及び電流値又は電力値に基づく流量の計算方法につ
いて説明する。
数、及び電流値又は電力値に基づく流量の計算方法につ
いて説明する。
【００１６】ポンプを運転するモータの動力Ｗｍは、ポ
ンプの吐出流量（以下流量という）をＱ、揚程をＨ、液
比重をγ、ポンプ効率をηｐ、モータ効率をηｍとすれ
ば、次式で表すことができる。
ンプの吐出流量（以下流量という）をＱ、揚程をＨ、液
比重をγ、ポンプ効率をηｐ、モータ効率をηｍとすれ
ば、次式で表すことができる。
【００１７】
【数３】
また、モータの電圧をＶ、電流をＩ、力率をψとすれ
ば、次式で表すことができる。
ば、次式で表すことができる。
【００１８】
【数４】
（３）（４）式より
【００１９】
【数５】
遠心ポンプの特性より、
【００２０】
【数６】
同期モータの誘起電圧係数は、
【００２１】
【数７】
また、インバータ制御電圧係数も
【００２２】
【数８】
【００２３】
【数９】
（５）、（６）、及び（９）より
【００２４】
【数１０】
このことから、流量Ｑは、（Ｉ／Ｎ）及び（ηｐ・ηｍ
ｃｏｓψ）／γに比例する。ここで、ポンプ効率η
ｐは、回転数Ｎと流量Ｑとの関数である（目玉曲線）。
γは一定値であり、ηｍｃｏｓψは、流量への影響が少
ないので、ηｐの補正をすればよい。
ｃｏｓψ）／γに比例する。ここで、ポンプ効率η
ｐは、回転数Ｎと流量Ｑとの関数である（目玉曲線）。
γは一定値であり、ηｍｃｏｓψは、流量への影響が少
ないので、ηｐの補正をすればよい。
【００２５】図２より流量Ｑを一定にした時、回転数Ｎ
を変化させると、効率が変化するが、一次関数とはなら
ない。２中間領域での効率を
を変化させると、効率が変化するが、一次関数とはなら
ない。２中間領域での効率を
【数１１】
と仮定すると、
【００２６】
【数１２】
となる。ここで、一定範囲の回転数に限って、γ、
ηｍ、ｃｏｓψを定数と仮定して
ηｍ、ｃｏｓψを定数と仮定して
【００２７】
【数１３】
となる。
【００２８】ここで、累積誤差を考慮すれば、
【数１】
となる。これが、モータ回転数及び電流値と流量との関
係式である。
係式である。
【００２９】また、（３）、（６）より
【００３０】
【数１４】
【数１５】
となる。Ｉ／Ｎの場合と同様に、
【数２】
となる。これが、モータ回転数及び電力値と流量との関
係式である。ＱとＩ／Ｎ、及びＱとＷｍ／Ｎ２との関係
を図３、図４に示す。いずれの関係においても、モータ
回転数Ｎが変化することにより、ＱとＩ／Ｎ、及びＱと
Ｗｍ／Ｎ２との間にずれが生じている。
係式である。ＱとＩ／Ｎ、及びＱとＷｍ／Ｎ２との関係
を図３、図４に示す。いずれの関係においても、モータ
回転数Ｎが変化することにより、ＱとＩ／Ｎ、及びＱと
Ｗｍ／Ｎ２との間にずれが生じている。
【００３１】補正項ｂ＋ｃ（ＩＮ）を加えた（１）式を
用いることにより、図５に示すように、ずれが解消し、
モータ回転数Ｎが変化しても一定の流量Ｑを示すことに
なる。
用いることにより、図５に示すように、ずれが解消し、
モータ回転数Ｎが変化しても一定の流量Ｑを示すことに
なる。
【００３２】したがって、（１）式、又は（２）式を用
いて、モータ回転数Ｎ，及び電流Ｉ又は電力Ｗに基づい
て流量Ｑが求められる。いずれの式も、補正項を有する
ので、モータ回転数毎のモータ効率の変化の影響を受け
ずに、高精度で流量を推定することが可能となる。続い
て図６に示すフローを用いて、ポンプの制御手順につい
て説明する。
いて、モータ回転数Ｎ，及び電流Ｉ又は電力Ｗに基づい
て流量Ｑが求められる。いずれの式も、補正項を有する
ので、モータ回転数毎のモータ効率の変化の影響を受け
ずに、高精度で流量を推定することが可能となる。続い
て図６に示すフローを用いて、ポンプの制御手順につい
て説明する。
【００３３】ポンプ使用者が、テンキー等の入力装置よ
り設定流量Ｑ０を入力すると（Ｓ１）、演算手段７が、
ポンプが設定流量Ｑ０で稼動するのに必要なモータ回転
数Ｎ ０を演算して、モータ制御手段であるインバータ３
に制御指令を出力する（Ｓ２）。インバータ３は、制御
指令に応じた交流周波数電圧によってモータ２を駆動す
る。実際のモータの回転数Ｎは、ホール素子４にて測定
され、流量推定手段６に回転数Ｎの信号が出力される
（Ｓ３）。また、このときの電流値が電流測定手段５に
よって測定され、流量推定手段６に電流値Ｉの信号が出
力される（Ｓ４）。流量推定手段６は、前述の推定方法
により、回転数Ｎ及び電流値Ｉに基づいて推定流量Ｑを
計算する（Ｓ５）。計算された推定流量Ｑの信号が演算
手段７に出力され、演算手段７が、前記設定流量Ｑ
０と、推定流量Ｑとを比較する（Ｓ６）。推定流量Ｑと
設定流量Ｑ０との差分値の絶対値が所定の値ΔＱよりも
小さい場合は、特に前記制御指令を変更しない。推定流
量Ｑと設定流量Ｑ０との差分値の絶対値が所定の値ΔＱ
よりも大きいときには、推定流量Ｑと設定流量Ｑ０とを
比較する（Ｓ７）。推定流量Ｑが設定流量Ｑ０よりも小
さい場合、演算装置５は、Ｎ０より大きいモータ回転数
となるように、制御指令をインバータ３に出力する（Ｓ
９）。これによりモータ回転数Ｎ及び電流値Ｉが増加す
ることによって、推定流量Ｑも増加し、設定流量Ｑ０に
近づき、または一致する。
り設定流量Ｑ０を入力すると（Ｓ１）、演算手段７が、
ポンプが設定流量Ｑ０で稼動するのに必要なモータ回転
数Ｎ ０を演算して、モータ制御手段であるインバータ３
に制御指令を出力する（Ｓ２）。インバータ３は、制御
指令に応じた交流周波数電圧によってモータ２を駆動す
る。実際のモータの回転数Ｎは、ホール素子４にて測定
され、流量推定手段６に回転数Ｎの信号が出力される
（Ｓ３）。また、このときの電流値が電流測定手段５に
よって測定され、流量推定手段６に電流値Ｉの信号が出
力される（Ｓ４）。流量推定手段６は、前述の推定方法
により、回転数Ｎ及び電流値Ｉに基づいて推定流量Ｑを
計算する（Ｓ５）。計算された推定流量Ｑの信号が演算
手段７に出力され、演算手段７が、前記設定流量Ｑ
０と、推定流量Ｑとを比較する（Ｓ６）。推定流量Ｑと
設定流量Ｑ０との差分値の絶対値が所定の値ΔＱよりも
小さい場合は、特に前記制御指令を変更しない。推定流
量Ｑと設定流量Ｑ０との差分値の絶対値が所定の値ΔＱ
よりも大きいときには、推定流量Ｑと設定流量Ｑ０とを
比較する（Ｓ７）。推定流量Ｑが設定流量Ｑ０よりも小
さい場合、演算装置５は、Ｎ０より大きいモータ回転数
となるように、制御指令をインバータ３に出力する（Ｓ
９）。これによりモータ回転数Ｎ及び電流値Ｉが増加す
ることによって、推定流量Ｑも増加し、設定流量Ｑ０に
近づき、または一致する。
【００３４】一方、推定流量Ｑが設定流量Ｑ０よりも大
きい場合は、演算装置５は、Ｎ０より小さいモータ回転
数となるように、制御指令をインバータ３に出力する
（Ｓ８）。これによりモータ回転数Ｎ及び電流値Ｉが減
少することによって、推定流量Ｑも減少し、設定流量Ｑ
０に近づき、または一致する。
きい場合は、演算装置５は、Ｎ０より小さいモータ回転
数となるように、制御指令をインバータ３に出力する
（Ｓ８）。これによりモータ回転数Ｎ及び電流値Ｉが減
少することによって、推定流量Ｑも減少し、設定流量Ｑ
０に近づき、または一致する。
【００３５】本発明の遠心ポンプの流量制御装置の構成
について説明する。
について説明する。
【００３６】本発明に用いられるポンプは遠心ポンプで
あればよく、軸流ポンプ、斜流ポンプ、再生ポンプ等の
遠心ポンプを用いることもできる。また、様々な用途に
使用される遠心ポンプに適用することができる。例え
ば、人工心臓用ポンプ等の食塩水を含む厳しい環境化で
使用される遠心ポンプや、化学プロセス用遠心ポンプ、
ビルの給水用ポンプ等を挙げることができる。
あればよく、軸流ポンプ、斜流ポンプ、再生ポンプ等の
遠心ポンプを用いることもできる。また、様々な用途に
使用される遠心ポンプに適用することができる。例え
ば、人工心臓用ポンプ等の食塩水を含む厳しい環境化で
使用される遠心ポンプや、化学プロセス用遠心ポンプ、
ビルの給水用ポンプ等を挙げることができる。
【００３７】本発明におけるモータは、各種直流モータ
及び交流モータを挙げることができる。安価で且つ堅牢
である点で、同期モータ及び誘導モータが好ましく、す
べりの制御をする必要がない点で、同期モータが最も好
ましい。
及び交流モータを挙げることができる。安価で且つ堅牢
である点で、同期モータ及び誘導モータが好ましく、す
べりの制御をする必要がない点で、同期モータが最も好
ましい。
【００３８】本発明におけるモータ制御装置は、使用す
るモータの種類に応じて各種制御装置を挙げることがで
きる。例えば、直流モータの場合は、イルグナ式制御装
置及びサイリスタレオナードなどを挙げることができ
る。但し、これらの制御装置の場合は、モータ又はポン
プに速度検出器を設けて、速度検出器からの回転数信号
を前記制御装置にフィードバックさせる必要がある。
るモータの種類に応じて各種制御装置を挙げることがで
きる。例えば、直流モータの場合は、イルグナ式制御装
置及びサイリスタレオナードなどを挙げることができ
る。但し、これらの制御装置の場合は、モータ又はポン
プに速度検出器を設けて、速度検出器からの回転数信号
を前記制御装置にフィードバックさせる必要がある。
【００３９】誘導モータの場合は、電源周波数を制御す
るインバータ、一次電圧を制御する一次電圧制御装置、
並びに二次電流を変化させることにより比例推移を利用
したセルビウス式制御装置及びクレーマ式制御装置等を
挙げることができる。ただし、一次電圧制御装置、セル
ビウス式制御装置、及びクレーマ式制御装置を使用する
場合も、モータ又はポンプに速度検出器を設けて、速度
検出器からの回転数信号を前記制御装置にフィードバッ
クさせる必要がある。
るインバータ、一次電圧を制御する一次電圧制御装置、
並びに二次電流を変化させることにより比例推移を利用
したセルビウス式制御装置及びクレーマ式制御装置等を
挙げることができる。ただし、一次電圧制御装置、セル
ビウス式制御装置、及びクレーマ式制御装置を使用する
場合も、モータ又はポンプに速度検出器を設けて、速度
検出器からの回転数信号を前記制御装置にフィードバッ
クさせる必要がある。
【００４０】前記インバータは、フィードバック制御な
しで誘導モータ制御が可能な点及び速度範囲が広くとれ
る点で好ましい。但し，誘導モータが回転する際には、
必ず負荷に応じたすべりが生じるので、実際の回転数は
インバータが発生する交流出力の周波数に対応する回転
数よりもすべりの分だけ１〜３％程度低くなる。したが
って、インバータを用いる場合も速度検出器等で誘導モ
ータの速度を検出し、検出した速度をインバータにフィ
ードバックさせることによりすべりを補償することが好
ましい。
しで誘導モータ制御が可能な点及び速度範囲が広くとれ
る点で好ましい。但し，誘導モータが回転する際には、
必ず負荷に応じたすべりが生じるので、実際の回転数は
インバータが発生する交流出力の周波数に対応する回転
数よりもすべりの分だけ１〜３％程度低くなる。したが
って、インバータを用いる場合も速度検出器等で誘導モ
ータの速度を検出し、検出した速度をインバータにフィ
ードバックさせることによりすべりを補償することが好
ましい。
【００４１】同期モータの場合も、誘導モータと同様に
電源周波数を制御するインバータ、一次電圧を制御する
一次電圧制御装置、並びに二次電流を変化させることに
より比例推移を利用したセルビウス式制御装置及びクレ
ーマ式制御装置等を挙げることができる。同期モータに
おいてインバータを使用した場合、同期モータは、イン
バータが発生する交流出力の周波数に比例する回転する
で回転する。よって、この場合はフィードバック制御を
特に行う必要がない。
電源周波数を制御するインバータ、一次電圧を制御する
一次電圧制御装置、並びに二次電流を変化させることに
より比例推移を利用したセルビウス式制御装置及びクレ
ーマ式制御装置等を挙げることができる。同期モータに
おいてインバータを使用した場合、同期モータは、イン
バータが発生する交流出力の周波数に比例する回転する
で回転する。よって、この場合はフィードバック制御を
特に行う必要がない。
【００４２】インバータとしては、電流制御型インバー
タ、電圧制御型インバータ、及びＰＷＭ型インバータ
等、各種の形式のインバータを挙げることができる。ま
た、トランジスタインバータ、ＩＧＢＴインバータ、及
び際リスタインバータのいずれも用いることができる。
タ、電圧制御型インバータ、及びＰＷＭ型インバータ
等、各種の形式のインバータを挙げることができる。ま
た、トランジスタインバータ、ＩＧＢＴインバータ、及
び際リスタインバータのいずれも用いることができる。
【００４３】本発明におけるモータ回転数測定手段とし
ては、モータの回転数を計測し、回転数を信号として出
力できる装置であれば、いずれの装置をも使用すること
ができる。また前記速度検出器としても用いることがで
きる。モータ回転数測定手段としては、例えば、ホール
素子の他に、コイル、レゾルバ、エンコーダ等を使用す
ることができる。また、モータ回転数は、モータの駆動
軸でなく、ポンプの回転羽根の回転軸に前記モータ回転
数測定手段を設けて測定することもできる。
ては、モータの回転数を計測し、回転数を信号として出
力できる装置であれば、いずれの装置をも使用すること
ができる。また前記速度検出器としても用いることがで
きる。モータ回転数測定手段としては、例えば、ホール
素子の他に、コイル、レゾルバ、エンコーダ等を使用す
ることができる。また、モータ回転数は、モータの駆動
軸でなく、ポンプの回転羽根の回転軸に前記モータ回転
数測定手段を設けて測定することもできる。
【００４４】本発明における電流測定手段としては、電
流計を挙げることができ、電力測定手段としては、電力
計を挙げることができる。
流計を挙げることができ、電力測定手段としては、電力
計を挙げることができる。
【００４５】本発明における流量推定手段は、前述のよ
うにモータ回転数と、電流又は電力値とに基づいて流量
を推定する機能を有する。本発明における演算装置は、
流量推定手段により計算された推定流量と予め設定され
たポンプ流量とを比較する比較機能と、推定流量と設定
流量との差が所定の値よりも大きい場合は、その差を小
さくするためにモータの回転数を変化させる出力信号を
モータ制御装置に出力する機能を有する。
うにモータ回転数と、電流又は電力値とに基づいて流量
を推定する機能を有する。本発明における演算装置は、
流量推定手段により計算された推定流量と予め設定され
たポンプ流量とを比較する比較機能と、推定流量と設定
流量との差が所定の値よりも大きい場合は、その差を小
さくするためにモータの回転数を変化させる出力信号を
モータ制御装置に出力する機能を有する。
【００４６】具体的な流量推定手段、及び演算装置とし
ては、マイクロコンピュータ等を挙げることができる。
流量推定手段、又は演算装置は、各種パラメータを入力
したり、設定流量を入力したりするテンキー又はキーボ
ード等の入力手段を備えることもできる。
ては、マイクロコンピュータ等を挙げることができる。
流量推定手段、又は演算装置は、各種パラメータを入力
したり、設定流量を入力したりするテンキー又はキーボ
ード等の入力手段を備えることもできる。
【発明の効果】本発明によれば、遠心ポンプの接液部に
流量を測定するための流量計又は圧力計等が設けられて
おらず、血液を移送液として使用しても、血栓が発生す
ることがない。さらに、モータ回転数変化に伴うポンプ
効率の変化を考慮して流量の推定をすることができるの
で、高精度に流量制御することができる。
流量を測定するための流量計又は圧力計等が設けられて
おらず、血液を移送液として使用しても、血栓が発生す
ることがない。さらに、モータ回転数変化に伴うポンプ
効率の変化を考慮して流量の推定をすることができるの
で、高精度に流量制御することができる。
【図１】 図１は、本発明の遠心ポンプの流量制御装置
の一例を示す概略図である。
の一例を示す概略図である。
【図２】 図２は、ポンプの効率曲線の例を示す概略図
である。
である。
【図３】 図３は、流量と電流／回転数との関係を示す
図である。
図である。
【図４】 図４は、流量と電力／回転数２との関係を示
す図である。
す図である。
【図５】 図５は、流量と、補正項を有する流量と電流
／回転数との関係を示す図である。
／回転数との関係を示す図である。
【図６】 図６は、図１に示す流量制御装置におけるポ
ンプ流量制御のフロー図である。
ンプ流量制御のフロー図である。
１ 遠心ポンプ
２ モータ
３ モータ制御手段（インバータ）
４ モータ回転数測定手段（ホール素子）
５ 電流測定手段（電力測定手段）
６ 流量推定手段
７ 演算手段
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3H020 AA01 BA06 BA18 CA05 CA08
DA04 EA01 EA12
3H021 AA01 BA06 BA20 CA04 CA07
DA04 DA06 EA12
3H045 AA06 AA09 AA12 AA21 BA12
BA19 BA28 CA09 CA21 CA29
DA05 DA07 EA17 EA20 EA38
Claims (3)
- 【請求項１】 遠心ポンプと、前記遠心ポンプを駆動す
るモータと、前記モータの回転数を制御するモータ制御
手段と、前記モータの回転数を測定するモータ回転数測
定手段と、モータに供給される電流又は電力を測定する
電流又は電力測定手段と、前記モータ回転数測定手段か
ら出力されたモータ回転数及び前記電流又は電力測定手
段から出力された電流値又は電力値に基いてポンプ流量
を計算する流量推定手段と、 予め設定されたポンプ流量の設定値と、前記流量推定手
段により計算されたポンプ流量の推定値とを比較し、そ
の差分値が所定の値を超えた場合に、モータ回転数を変
化させる信号を前記モータ回転数制御手段に送る演算手
段とを備えることを特徴とする遠心ポンプの流量制御装
置。 - 【請求項２】 前記流量推定手段が、モータ回転数とモ
ータ効率との関係を考慮した補正項を有する下記の式
（１）を用いて、前記モータの回転数Ｎと、前記電流値
Ｉとに基づき、流量Ｑを計算することを特徴とする請求
項１に記載の流量制御装置。 【数１】 - 【請求項３】 前記流量推定手段が、モータ回転数とモ
ータ効率との関係を考慮した補正項を有する下記の式
（２）を用いて、前記モータの回転数Ｎと、前記電力値
Ｗとに基づき、流量Ｑを計算することを特徴とする請求
項１に記載の流量制御装置。 【数２】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202770A JP2003021091A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 遠心ポンプの流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202770A JP2003021091A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 遠心ポンプの流量制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003021091A true JP2003021091A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19039516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202770A Withdrawn JP2003021091A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 遠心ポンプの流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003021091A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004268718A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Sanwa Seiki Co Ltd | 油圧ポンプおよび荷受台昇降装置 |
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-
2001
- 2001-07-03 JP JP2001202770A patent/JP2003021091A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |