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容积式 泵

阅读：151发布：2020-05-11

专利汇可以提供容积式泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种容积式泵 (10)，其具备：泵室(例如外部件)(30)、伴随在泵室(30)内的运动而输送流体的运动构件(例如内部件)(20)、以及检测异常运转的异常运转检测单元(40)。异常运转检测单元(40)具备：传感器部(41)，其朝向运动构件(20)发送微波，并且接收其反射波；以及判定部(42)，其基于从传感器部(41)输出的信号判定异常运转。传感器部(41)以在泵室(30)内的流体介于传感器部(41)和运动构件(20)之间的状态下进行微波的收发的方式配置。由此，提供可以准确且迅速地检测异常运转的容积式泵。，下面是容积式泵专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种容积式泵，其具备：
泵室、
伴随在所述泵室内的运动而输送流体的运动构件、以及
检测异常运转的异常运转检测单元，
所述异常运转检测单元具备：
传感器部，其朝向所述运动构件发送微波，并且接收其反射波；以及
判定部，其基于从所述传感器部输出的信号判定异常运转，
所述传感器部以正常运转中在所述泵室内的所述流体介于所述传感器部和所述运动构件之间的状态下进行所述微波的收发的方式配置。
2.根据权利要求1所述的容积式泵，其特征在于，
所述判定部基于从所述传感器部输出的所述信号，在所述运动构件的运动的同时，掌握所述泵室内的所述流体的状态。
3.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
所述传感器部与所述流体和所述泵室的界面垂直地照射微波。
4.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
所述传感器部总是向所述运动构件照射所述微波。
5.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
所述判定部对作为所述异常运转的空运转及准空运转中的任一方或两方进行判定。
6.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
在所述信号的波形的峰值超过第一阈值的情况下，所述判定部判定为异常运转。
7.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
在所述信号的波形与规定的图形不同的情况下，所述判定部判定为异常运转。
8.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
所述传感器部包含多普勒方式的传感器。
9.根据权利要求8所述的容积式泵，其特征在于，
所述判定部对所述信号的波形中所含的正弦波的波峰及波谷的任一方或两方的出现次数进行计数，在规定的时间内计数的所述出现次数超过第二阈值的情况下，判定为异常运转。
10.根据权利要求9所述的容积式泵，其特征在于，
所述判定部对所述信号的强度超过第三阈值后至所述信号的强度再次超过所述第三阈值的期间的所述出现次数进行计数，并且在所述信号的强度超过第四阈值的情况下使所述出现次数增加，
所述第三阈值以仅检测所述运动构件最接近所述传感器部时输出的所述正弦波的所述波峰或所述波谷的方式进行设定。
11.根据权利要求8所述的容积式泵，其特征在于，
所述判定部通过对规定的时间量的所述信号的波形进行积分处理来计算积分值，并基于所述积分值来判定异常运转。
12.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
所述异常运转检测单元还具备：
信号处理部，其对从所述传感器部输出的信号实施高通滤波、低通滤波、全波整流及放大中的任意一个以上的处理，并向所述判定部发送；以及
输出部，其输出所述判定部的判定结果。
13.根据权利要求1或2所述的容积式泵，其特征在于，
所述泵室由内周面形成为内螺纹型的外部件构成，
所述运动构件为相对于所述外部件相对地偏心旋转的外螺纹型的内部件。
14.根据权利要求13所述的容积式泵，其特征在于，
所述外部件的横截面上的所述内周面的形状为大致长圆状，
所述传感器部从与所述大致长圆状的长圆方向平行的对称线上的位置沿长圆方向发送所述微波。
15.根据权利要求13所述的容积式泵，其特征在于，
所述传感器部向所述内部件中与所述外部件一同总是形成封闭空间的部位发送所述微波。

说明书全文

容积式 泵

技术领域

[0001] 本发明涉及一种可检测异常运转的容积式泵。

背景技术

[0002] 容积式泵中，伴随运动构件(例如活塞或转子)在泵室内运动(例如往复运动或旋转运动)，输送流体。输送对象的流体例如可以为液体。此外，以下，将输送对象的流体仅称为“流体”。

[0003] 这样的容积式泵中，从防止部件的磨损或损伤的观点出发，期望检测异常运转。作为异常运转，例如有空运转、准空运转、封闭运转、异物混入等。

[0004] 空运转是指因向容积式泵供给流体的贮器内变空等而停止向容积式泵的供给流体，在泵室内流体几乎或完全不存在的状态下的运转。在泵室内流体几乎不存在的状态例如是指存在于泵室内的流体的体积(ml)相对于泵室的容积(ml)所占的比例为百分之几以下的状态。在该情况下，贮器内的气体(例如空气)取代流体而流入泵室内，在泵室内的大部分或全部中存在气体。另外，在气体取代流体而流入泵室时，也存在泵室内的一部分成为真空状态，而剩余的部分中存在气体的情况。这样的空运转例如在与容积式泵的吸入侧连接的配管中产生了异常时向容积式泵供给流体的装置中产生了异常等情况下发生。

[0005] 准空运转是指存在于泵室内的流体的体积比正常运转时减少的状态下的运转。例如，在从正常运转转为空运转的过程中，存在于泵室内的流体的体积逐渐减少的情况属于准空运转。

[0006] 封闭运转是指在与容积式泵的喷出侧连接的喷嘴或配管中，由于流体的一部分固化等而造成流路变窄的状态、或者封闭状态下的运转。异物混入是指异物与流体一同流入容积式泵的泵室内的状态下的运转。

[0007] 关于容积式泵的异常运转的检测，至今提出了各种方案。例如，在专利文献1中，做出了关于一种检测单轴偏心螺杆泵的空运转的单元的提案。该空运转检测单元由第一及第二空运转检测装置构成。第一空运转检测装置从定子(外部件)的温度检测传感器接收信号，在定子的温度超过设定温度时判定为空运转。另外，第二空运转检测装置从温度检测传感器接收信号，在定子的温度上升的梯度超过设定温度的梯度时判定为空运转。

[0008] 另外，专利文献2中对一种泵用的异常检测装置进行了提案。该异常检测装置检测电动机的旋转扭矩并以一定周期进行存储，并计算其平均值即比较值、相对于比较值的上限容许范围、以及相对于比较值的下限容许范围。另外，根据设定数比比较值的设定数多的旋转扭矩来计算平均值并将其作为基准值。并且，根据上限容许范围及下限容许范围来决定相对于基准值的容许范围，并基于比较值是否在容许范围内进行判定，若不在容许范围内，则判定为泵异常。由此，定子发生磨损，与转子(内部件)的位置关系发生变化，从而能够将作用于使转子旋转的电动机的负载不稳定的状态作为异常进行检测。

[0009] 现有技术文献

[0010] 专利文献

[0011] 专利文献1：特许第4191857号

[0012] 专利文献2：特许第5424202号

[0013] 发明所要解决的课题

[0014] 如上所述，在容积式泵中，期望检测异常运转。专利文献1中，在外部件即定子上配置温度传感器，并基于定子的温度上升来判定空运转。

[0015] 但是，由于定子由橡胶等弹性体或树脂构成，热传导率较低。因此，转为空运转的状态后直至温度传感器的测定温度的上升需要时间(例如10分钟左右)，在此期间，定子会出现磨损。另外，不仅定子的温度因空运转而上升，而且定子的温度还会因转子(内部件)的转速上升、泵负载增加、流体的温度上升等而上升。在由于这些空运转以外的主要因素而导致定子的温度上升的情况下，会误判定为空运转。为减少误判定，可以考虑通过设置延迟定时器等而在一定时间内温度持续上升的情况下才判定为空运转。但是，若设置延迟定时器，则空运转的检测所需的时间也会增加。

[0016] 另外，在流体的润滑性优异的情况下，即使为空运转的状态，残存于定子内的极少的流体也会作为润滑剂起作用，从而易于抑制定子的温度的上升。因此，在流体的润滑性优异的情况下，在专利文献1所记载的检测单元中，空运转的检测有可能需要时间。另外，在转子的转速小的情况下，在定子中，散热大于与转子的摩擦热。因此，定子的温度不会发生变化，在专利文献1所记载的检测单元中，空运转的检测有可能需要时间。

[0017] 而且，专利文献1所记载的检测单元以空运转为对象，对封闭运转及异物混入并未进行研究探讨。

[0018] 另一方面，在专利文献2所记载的异常检测装置中，对空运转或封闭运转、异物混入未进行研究探讨。另外，可以考虑将基于专利文献2所记载的电动机的扭矩来检测异常的方法适用于空运转的检测。在此，当泵为空运转时，电动机的扭矩在暂时减小后上升。电动机的扭矩暂时减小是由于来自流体的反作用力减小而发生的。在该状态下，残存于定子内的极少的流体作为润滑剂起作用。但是，因流体的输送、摩擦热带来的流体的气化等而导致定子内的流体逐渐进一步减少，因此，由于转子和定子的摩擦力，电动机的扭矩转而上升。

[0019] 在这样的电动机的扭矩的变化中，若在扭矩暂时减小的阶段判定为空运转，则在因其它主要因素而导致扭矩暂时减小的情况下也会被误判定为空运转。因其它主要因素而导致扭矩暂时减小的情况例如是指因流体性质的变化、电动机的转速的改变、与泵连接的配管(路径)的改变等而导致扭矩暂时减小的情况。另一方面，若在电动机的扭矩上升的阶段判定空运转，则由于扭矩在暂时减小后上升，因此，空运转的检测需要时间，定子会出现磨损。

发明内容

[0020] 本发明是鉴于这样的状况而做出的，其目的在于，提供一种能够准确且迅速地检测异常运转的容积式泵。

[0021] 用于解决课题的技术方案

[0022] 本发明的一个实施方式的容积式泵具备：泵室、伴随在所述泵室内的运动而输送流体的运动构件、及检测异常运转的异常运转检测单元。所述异常运转检测单元具备：传感器部，其朝向所述运动构件发送微波，并且接收其反射波；判定部，其基于从所述传感器部输出的信号判定异常运转。所述传感器部以正常运转中在所述泵室内的所述流体介于所述传感器部和所述运动构件之间的状态下进行所述微波的收发的方式配置。

[0023] 优选地，所述判定部基于从所述传感器部输出的所述信号，在所述运动构件的运动的同时，掌握所述泵室内的所述流体的状态。

[0024] 优选地，所述传感器部与所述流体和所述泵室的界面垂直地照射微波。另外，优选地，所述传感器部总是向所述运动构件照射所述微波。

[0025] 优选地，所述判定部对作为所述异常运转的空运转及准空运转中的任一方或两方进行判定。并且，可以采用如下方式，在所述信号的波形的峰值超过第一阈值的情况下，所述判定部判定为异常运转。另外，也可以采用如下方式，在所述信号的波形与规定的图形不同的情况下，所述判定部判定为异常运转。

[0026] 优选地，所述传感器部包含多普勒方式的传感器。该情况下，可以采用如下方式，所述判定部对所述信号的波形中所含的正弦波的波峰及波谷的任一方或两方的出现次数进行计数，在规定的时间内计数的所述出现次数超过第二阈值的情况下，判定为异常运转。优选地，所述判定部对所述信号的强度超过第三阈值后至所述信号的强度再次超过所述第三阈值的期间的所述出现次数进行计数，并且在所述信号的强度超过第四阈值的情况下使所述出现次数增加。所述第三阈值以仅检测所述运动构件最接近所述传感器部时输出的所述正弦波的所述波峰或所述波谷的方式进行设定即可。

[0027] 也可以采用如下方式，在所述传感器部包含多普勒方式的传感器的情况下，所述判定部通过对规定的时间量的所述信号的波形进行积分处理来计算积分值，并基于所述积分值来判定异常运转。

[0028] 优选地，所述异常运转检测单元还具备：信号处理部，其对从所述传感器部输出的信号实施高通滤波、低通滤波、全波整流及放大中的任意一个以上的处理，并向所述判定部发送；输出部，其输出所述判定部的判定结果。

[0029] 优选地，所述泵室由内周面形成为内螺纹型的外部件构成，所述运动构件为相对于所述外部件相对地偏心旋转的外螺纹型的内部件。该情况下，优选地，所述外部件的横截面上的所述内周面的形状为大致长圆状，所述传感器部从与所述大致长圆状的长圆方向平行的对称线上的位置沿长圆方向发送所述微波。另外，优选地，所述传感器部向所述内部件中与所述外部件一同总是形成封闭空间的部位发送所述微波。

[0030] 本发明中“大致长圆状”不限于后述的图2(a)所示的第一弧状部30c和第二弧状部30d由直线状部30b连接成的长圆状，也包含后述的图9(a)所示的第一弧状部30c和第二弧状部30d由曲线状部30g连接成的形状、及图9(b)所示的椭圆状。

[0031] 发明效果

[0032] 本发明的容积式泵通过收发微波的传感器部来直接掌握泵室内的状态。由此，由于在异常运转时，来自传感器部的输出信号立即发生变化，因此，可以迅速地检测异常运转。另外，由于不存在将发生流体的温度上升等误判定为异常运转的情况，从而可以准确地检测异常运转。附图说明

[0033] 图1是示意性表示本发明的容积式泵的构成例的剖面图。

[0034] 图2是示意性表示定子的横截面上转子的运动的剖面图，图2(a)表示开始时的状态，图2(b)表示旋转角度为90°时的状态，图2(c)表示旋转角度为180°时的状态，图2(d)表示旋转角度为270°时的状态。

[0035] 图3是表示从多普勒方式的传感器输出的信号的波形例的示意图。

[0036] 图4是示意性表示正常运转下定子内的状态的剖面图，图4(a)表示所述图1的A－A位置上的状态，图4(b)表示B－B位置上的状态，图4(c)表示C－C位置上的状态。

[0037] 图5是示意性表示空运转下定子内的状态的一例的剖面图，图5(a)表示上述图1的A－A位置上的状态，图5(b)表示B－B位置上的状态，图5(c)表示C－C位置上的状态。

[0038] 图6是表示从脉冲雷达方式及FMCW方式的传感器输出的信号的波形例的示意图。

[0039] 图7是示意性表示将容积式泵设置为旋转泵的情况下的构成例的剖面图。

[0040] 图8是示意性表示将容积式泵设为单轴偏心螺杆泵的情况下的传感器的配置例的剖面图，图8(a)表示传感器部的微波的发送方向与流体和定子的界面垂直的情况，图8(b)表示该发送方向与该界面为非垂直的情况。

[0041] 图9是表示外部件的内周面的横截面形状的一例的示意图，图9(a)表示具有曲线状部的情况，图9(b)表示为椭圆状的情况。

[0042] 图10是示意性表示外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵的构成例的剖面图，图10(a)表示将传感器部配置在外转子壳体的情况，图10(b)表示将传感器部配置在外转子的情况。

[0043] 图11是表示使用多普勒方式的传感器的情况下的、包含正弦波的波峰及波谷的信号的波形例的示意图，图11(a)表示空运转时的情况，图11(b)表示正常运转时的情况。

[0044] 符号说明

[0045] 10：单轴偏心螺杆泵(容积式泵)

[0046] 11：壳体

[0047] 11a：第一开口部

[0048] 11b：第二开口部

[0049] 12：第一万向接头

[0050] 13：连杆

[0051] 14：第二万向接头

[0052] 15：驱动轴

[0053] 16：电动机(驱动单元)

[0054] 16a：电动机的主轴

[0055] 17：外转子壳体

[0056] 18：滑动轴承

[0057] 20：内转子(运动构件)

[0058] 30：定子(外部件、泵室)

[0059] 30a：内周面

[0060] 30b：直线状部

[0061] 30c：第一弧状部

[0062] 30d：第二弧状部

[0063] 30e：与长圆方向平行的对称线

[0064] 30f：与长圆方向垂直的对称线

[0065] 30g：曲线状部

[0066] 30h：长轴

[0067] 31：外转子(外部件)

[0068] 40：异常运转检测单元

[0069] 41：传感器部

[0070] 42：判定部

[0071] 43：信号处理部

[0072] 44：输出部

[0073] 50：旋转泵

[0074] 51：壳体(泵室)

[0075] 51a：贯通孔

[0076] 52：转子(运动构件)

[0077] 53：密封构件

[0078] 54：压板

[0079] 60：流体

具体实施方式

[0080] 以下，参照附图对本实施方式中的容积式泵进行说明。

[0081] 图1是示意性表示本发明的容积式泵的构成例的剖面图。图1所示的容积式泵是单轴偏心螺杆泵10。单轴偏心螺杆泵10具备成为泵室的外部件30(以下也称作“定子”)、和运动构件即内部件20(以下也称作“内转子”，也仅称作“转子”)。定子30为外部件，其内周面30a形成为内螺纹型。转子20为外螺纹型，其接收动力而进行偏心旋转。这样的转子20及定子30被收容于壳体11的内部。该壳体11为金属制的筒状部件，在其长度方向的前端设有第一开口部11a。该第一开口部11a作为单轴偏心螺杆泵10的喷出口发挥作用，在该喷出口安装有喷嘴、配管等。

[0082] 另外，在壳体11的外周设有第二开口部11b。第二开口部11b在壳体11的长度方向的中间与壳体11的内部空间相连。这样的第二开口部11b作为单轴偏心螺杆泵10的吸入口发挥作用，例如经由配管与贮存流体的贮器连接。

[0083] 定子30例如由橡胶等弹性体或树脂构成。定子30的内周面30a为n条内螺纹形状，具有一个或多个螺纹牙。与之相对，转子20为金属制的轴体。该转子20为n－1条外螺纹形状，具有一个或多个螺纹牙。

[0084] 在图1所示的单轴偏心螺杆泵10中，定子30的内周面为2条内螺纹形状，具有多个螺纹牙。该定子30的内周面的截面形状在长度方向的任意位置均为长圆状。另一方面，转子20为1条偏心的外螺纹形状，该转子20的截面在长度方向的任意位置均为正圆状。转子20在插通于由定子30的内周面30a形成的空间的状态下可偏心旋转。

[0085] 为了使转子20可以偏心旋转，转子20经由第一万向接头12与连杆13连结，该连杆13经由第二万向接头14与驱动轴15连结。对驱动轴15而言，虽省略详细说明，但其在其与壳体11的间隙密封的状态下可旋转地保持于壳体11内。这样的驱动轴15与电动机16的主轴
16a连结。因此，随着电动机16的运转带动主轴16a旋转，驱动轴15旋转，经由万向接头12、14及连杆13所连结的转子20偏心旋转。

[0086] 这样，若使转子20偏心旋转，则由转子20及定子30的内周面30a隔成的空间一边在定子30内旋转一边在定子30的长度方向行进。因此，可以从定子30的一端侧吸入流体，并且将吸入的流体朝向定子30的另一端侧输送并喷出。图1所示的单轴偏心螺杆泵10通过使转子20向正方向旋转，可以输送从第二开口部11b吸入的流体，并将其从第一开口部11a喷出。

[0087] 接着，参照附图，对伴随着转子的偏心旋转运动的、定子横截面上转子的运动进行说明。

[0088] 图2是示意性表示定子的横截面上转子的运动的剖面图，图2(a)表示开始时的状态，图2(b)表示旋转角度为90°时的状态，图2(c)表示旋转角度为180°时的状态，图2(d)表示旋转角度为270°时的状态。图2相当于上述图1的A－A位置上的剖面图。另外，图2(a)的虚线箭头表示传感器部41发送微波的方向。

[0089] 如图2所示，转子20的截面形状为圆形状。另外，定子30其内周面的截面形状为长圆状，外周面的形状为圆形状。定子30的内周面的截面形状具有相对的直线状部30b、和连结它们的端点的半圆的弧状部(30c、30d)。这样的内周面的截面形状具有与长圆方向(沿着直线状部30b的方向，参照图2(a)中涂了阴影的箭头)平行的对称线30e、和与长圆方向垂直的对称线30f(参照图2(a))。

[0090] 开始时(旋转角度为0°时)，如图2(a)所示，转子20为与两个弧状部(30c、30d)中的第一弧状部30c相接的状态。以下，将该状态也称作“右行程终点”。该情况下，若转子20开始偏心旋转，则在定子30的横截面上，转子20沿长圆方向朝向内周面(长圆)的第二弧状部30d移动。在旋转角度达到90°时，如图2(b)所示，其位于内周面(长圆)的第一及第二弧状部的中央。另外，在旋转角度达到180°时，如图2(c)所示，成为与内周面(长圆)的第二弧状部30d相接的状态。以下，将该状态也称作“左行程终点”。

[0091] 在旋转角度达到180°时，转子20的移动方向反转，之后，转子20沿长圆方向朝向内周面(长圆)的第一弧状部30c移动。在旋转角度达到270°时，如图2(d)所示，其位于内周面(长圆)的第一及第二弧状部的中央。另外，在旋转角度达到360°时，与开始时(图2(a))相同，成为与内周面(长圆)的第一弧状部30c相接的状态。

[0092] 这样，在横截面上，转子20在由定子30的长圆状的内周面形成的空间内往复运动。此外，往复运动的方向不限于图2所示的左右方向(水平方向)，而是根据泵的配置方向而变化。另外，即使是相同的泵，往复运动的方向也会因定子的长度方向的位置(横截面的位置)而发生变化。

[0093] 如上述图1所示，本实施方式的容积式泵还具备检测异常运转的单元40。该异常运转检测单元40包括传感器部41、和判定部42。传感器部41朝向运动构件(转子)20发送微波，并接收其反射波。在正常运转中，通过传感器部41所进行的微波的收发在泵室(定子)30内的流体介于传感器部41与运动构件(转子)20之间的状态下进行。即，在正常运转时，微波在从传感器部41去往运动构件(转子)20的中途经由泵室(定子)30内的流体。

[0094] 判定部42基于从传感器部41输出的信号来判定异常运转。为了接收从传感器部41输出的信号，图1所示的判定部42经由电缆与传感器部41连接。此外，例如通过将传感器部41与无线发送器连接，并且将判定部42与无线接收器连接，判定部42可以利用无线通信来接收从传感器部41输出的信号。

[0095] 微波具有利用金属制的构件反射的性质，并且对于橡胶或树脂等透射率较大。因此，为了利用运动构件使微波反射，并利用传感器部41接收其反射波，只要仅在金属制的壳体11上开孔，就无需在由橡胶等构成的定子30上开孔。因此，如图1所示，可以将传感器部41配置在设于壳体11的贯通孔内。

[0096] 但是，由于橡胶等构成的定子30的材质、其厚度的不同，微波在定子30衰减。该情况下，例如只要采取在定子30上开适当深度的孔，并在该孔中配置传感器部41等措施即可。由此，能够利用运动构件使微波反射，并利用传感器部41接收其反射波。

[0097] 另外，在判定部42通过无线通信来接收从传感器部41输出的信号等情况下，如后述的图10的构成例一样，也可以将传感器部41配置在定子30(外部件)的内部或被配置在其外侧的部件的内部。

[0098] 作为传感器部41，可以使用多普勒方式的传感器、脉冲雷达方式的传感器、或FMCW方式(连续波调频方式)的传感器。以下，对采用各方式传感器的情况下异常运转的检测进行说明。

[0099] 图3是表示从多普勒方式的传感器输出的信号的波形例的示意图。图3中，纵轴为信号强度，横轴为经过的时间。图3表示正常运转下的信号强度的波形、与空运转(异常运转)下的信号强度的波形。另外，在上述图1所示的构成例中，图3所示的输出信号的波形例为使用多普勒方式的传感器的情况下的输出信号的波形。此外，图3所示的信号的波形例为对从多普勒方式的传感器输出的信号依次实施了高通滤波处理(阻断直流成分的处理)、和全波整流处理的波形例。

[0100] 输出图3所示信号的多普勒方式的传感器收发微波，并输出与多普勒频率相对应的信号。在此，多普勒频率是发送的微波的频率与接收的微波的频率之差。更具体而言，多普勒方式的传感器根据多普勒频率输出正弦波的信号，该信号的频率根据多普勒频率而变化。另外，信号的强度(振幅)原则上根据反射波的能量进行变化。但是，在多普勒频率为0(零)的情况下，不管反射波的能量如何，信号的强度(振幅)为0(零)。

[0101] 在使用这样的多普勒方式的传感器的情况下，在正常运转中，信号强度为0的平坦的部分、和尖的山形的部分S周期性交替出现。信号强度为0的平坦的部分表示多普勒方式的传感器没有检测到动体，即，表示微波被定子(泵室)内的流体吸收。更具体而言，表示转子(运动构件)位于右行程终点以外处，表示为上述图2(b)～(d)所示的状态。这是由于，在进入定子内(泵室内)的流体内并前进时，微波被流体吸收，到达转子(运动构件)或在转子(运动构件)的反射受到了妨碍。

[0102] 尖的山形的部分S表示多普勒方式的传感器检测到动体，即，表示微波未被定子(泵室)内的流体吸收，而在运动构件反射。更具体而言，如上述图2(a)所示，表示转子正在通过右行程终点。这是由于，在右行程终点，由于转子(运动构件)和定子(泵室)相接，所以微波在定子内(泵室内)的流体不会被吸收，从而到达转子(运动构件)并被反射。另外，也是由于，即使在右行程终点的前后，由于介于传感器部与转子(运动构件)之间的流体为薄膜状，因此微波会透过定子内(泵室内)的流体，到达转子(运动构件)并被反射。

[0103] 这样，在使用多普勒方式的传感器的情况下，在正常运转中，基于信号强度为0的平坦的部分，可以掌握泵室内的流体的状态、即流体充满泵室内。另外，基于尖的山形的部分S，可以掌握运动构件的运动(动作)。

[0104] 此外，在信号强度为0的平坦的部分，发送的微波的一部分在流体和定子(泵室)的界面反射，其反射波被接收。由于该反射波的频率与发送的微波的频率相同，因此，该反射波未被反映在输出信号上。

[0105] 与之相对，在空运转中，信号的波形发生变化。如图3所示，信号的波形没有信号强度为0的平坦的部分。即，多普勒方式的传感器总是检测出动体(转子)。在图3所示的信号的波形中，宽的山形的部分B周期性出现，该山形的部分B的峰值表示转子正在通过右行程终点。

[0106] 另外，空运转下的宽的山形的部分B的峰值比正常运转下的尖的山形的部分S的峰值大。这是由于，通过传感器所进行的微波的收发并非在没有面积的点上进行，而是在具有一定面积的区域内进行。

[0107] 图4是示意性表示正常运转下定子内的状态的剖面图，图4(a)表示上述图1的A－A位置上的状态，图4(b)表示B－B位置上的状态，图4(c)表示C－C位置上的状态。如上述图1所示，B－B位置及C－C位置从A－A位置沿转子20的长度方向稍微错开，且B－B位置在第一开口部11a侧(喷出侧)错开，C－C位置在第二开口部11b侧(吸入侧)错开。

[0108] 如图4(a)所示，若转子20位于右行程终点，则流体60不会介于转子20和定子30之间，转子20与定子30直接接触。该情况下，微波到达转子20并反射，该反射波在传感器部41被接收。另一方面，若位置沿转子20的长度方向稍微错开，则如图4(b)及(c)所示，流体介于转子20和定子30之间。在这些情况下，微波在流体60内前进时被吸收，从而妨碍微波到达转子20或微波在转子20反射。其结果，仅A－A位置的反射波在传感器部被接收，反射波的能量减弱。

[0109] 图5是示意性表示空运转下的定子内的状态的一例的剖面图，图5(a)表示上述图1的A－A位置上的状态，图5(b)表示B－B位置上的状态，图5(c)表示C－C位置上的状态。在空运转中，如图5(a)～(c)所示，无论在任何位置，定子30内均不存在流体。因此，不论转子20的长度方向的位置如何，微波均到达转子20并反射，其反射波在传感器部41被接收。其结果，反射波的能量增强。

[0110] 这样，在使用多普勒方式的传感器的情况下，在空运转中，基于信号强度为0的平坦的部分不存在的情况，能够掌握泵室内的流体的状态、即流体在泵室内几乎或完全不存在。另外，基于宽的山形的部分，能够掌握运动构件的运动(动作)。

[0111] 在准空运转中，存在于泵室内的流体的体积减小。因此，与正常运转相比，信号强度为0的平坦的部分的比例减少，尖的山形的部分的比例增加。另外，尖的山形的部分的峰值增大。基于此，即使在准空运转中，也能够在运动构件的运动的同时，掌握泵室内的流体的状态。

[0112] 在封闭运转中，为流体过量地流入定子(泵室内)的状态。因此，在右行程终点，流体介于定子和转子之间的区域的面积增加。反而言之，可反射微波的区域的面积减少。因此，信号波形发生变化，与正常运转相比，尖的山形的部分的峰值减小。基于此，即使在封闭运转中，也能够在运动构件的运动的同时，掌握泵室内的流体的状态。

[0113] 在异物混入时，如果作为异物混入介电常数或在表面的反射率与流体不同的物质(例如金属)，则信号波形发生变化。在作为异物混入了例如介电常数比流体小的液体的情况下，微波的吸收率减少，由此，信号波形发生变化。基于此，即使异物混入，也能够在运动构件的运动的同时，掌握泵室内的流体的状态。

[0114] 图6是表示从脉冲雷达方式及FMCW方式的传感器输出的信号的波形例的示意图。图6中，纵轴为从脉冲雷达方式或FMCW方式的传感器输出的信号的强度，横轴为经过的时间。图6表示正常运转下的信号强度的波形、和空运转(异常运转)下的信号强度的波形。另外，在上述图1所示的构成例中，图6所示的输出信号的波形例为使用了脉冲雷达方式或FMCW方式的传感器的情况下的输出信号的波形。

[0115] 可输出图6所示的信号的脉冲雷达方式的传感器收发微波脉冲，并输出与微波脉冲的发送至接收所需的时间相对应的信号。根据该输出信号可以计算传感器与转子(运动构件)的距离。

[0116] FMCW方式的传感器收发微波的连续波，该连续波的频率以规定的周期及形状变化。另外，FMCW方式的传感器生成将接收信号和发送信号混合而成的拍频信号。根据该输出信号可以计算传感器与转子(运动构件)的距离。

[0117] 在使用这样的脉冲雷达方式及FMCW方式的传感器的情况下，在正常运转中，如图6所示，信号强度变化的部分C、和信号强度一定的部分交替出现。以下对其原因进行说明。

[0118] 在定子(泵室)内的流体不介于传感器部41与运动构件(转子)20之间，在运动构件反射的情况下，具体而言，在如上述图2(a)所示的右行程终点的情况下，基于在转子(运动构件)的反射波，从传感器部输出与传感器部和转子(运动构件)的距离相对应的信号。另外，在薄膜状的流体介于传感器部41和转子(运动构件)20之间的情况下，具体而言，在右行程终点的前后的情况下，微波透过定子内(泵室内)的流体，到达转子。到达转子的微波进行反射并到达传感器部。因此，基于在转子的反射波，从传感器部输出与传感器部和转子的距离相对应的信号。由于这样的右行程终点及其前后的输出信号，出现信号强度发生变化的部分C。此外，由于反射波的能量微弱，所以信号强度变化的部分C的波形容易不清晰。

[0119] 在规定厚度以上的流体介于传感器部41和转子(运动构件)20之间的情况下，具体而言，如上述图2(b)～(d)所示，在传感器部41与转子(运动构件)20的距离为规定的距离以上的情况下，因介于传感器部41与转子(运动构件)20之间的流体而妨碍微波到达转子(运动构件)或在转子(运动构件)反射。因此，基于在流体与定子(泵室)的界面的反射波，从传感器输出与传感器和流体的距离相对应的信号。通过该输出信号，出现信号强度为一定的部分。

[0120] 这样，在使用脉冲雷达方式及FMCW方式的传感器的情况下，在正常运转中，基于存在信号强度为一定的部分的情况，可以掌握泵室内的流体的状态、即流体充满泵室内。另外，在右行程终点或其前后，微波到达转子并进行反射，由于从传感器输出基于该反射波的信号，因此，可以掌握运动构件的运动(动作)。

[0121] 与之相对，在空运转中，由于气体流入定子内(泵室内)，因此，在流体和定子(泵室)的界面不产生反射。另外，也不会发生流体对微波的吸收。因此，不论转子(运动构件)的位置如何，均输出基于在转子(运动构件)反射的微波的信号。即，输出与传感器和转子(运动构件)的距离相对应的信号。因此，信号的波形变化，如图6所示，波峰部和波谷部交替出现。

[0122] 这样，在使用脉冲雷达方式及FMCW方式的传感器的情况下，在空运转中，基于不存在信号强度为一定的部分的情况，可以掌握泵室内的流体的状态、即流体在泵室内几乎或完全不存在。而且，基于交替出现的波峰部及波谷部，可以掌握运动构件的运动(动作)。

[0123] 在准空运转中，存在于泵室内的流体的体积减少。因此，与正常运转相比，信号强度为一定的部分的比例减少，信号强度发生变化的部分的比例增加。另外，信号强度发生变化的部分的峰值增大。基于此，即使在准空运转中，也能够在运动构件的运动的同时，掌握泵室内的流体的状态。

[0124] 在本实施方式的容积式泵中，这样的异常运转带来的波形的变动在判定部基于从传感器部输出的信号来检测，进而对异常运转进行判定。

[0125] 在此，在现有技术中基于定子温度的空运转的检测中，不直接掌握泵室内的流体的状态，而是基于定子的温度间接掌握泵室内的状态。另外，现有技术中基于电动机扭矩的异常运转的检测中，也不直接掌握泵室内的流体的状态，而是基于电动机的扭矩间接掌握泵室内的状态。

[0126] 与之相对，本实施方式的容积式泵可以通过传感器部41直接掌握泵室内的流体的状态。由此，如上述图3及图6所示，在异常运转时，来自传感器部的输出信号立即发生变化。因此，能够迅速地检测异常运转，例如在5秒内能够进行检测。

[0127] 另外，由于在检测异常运转时不使用定子(泵室)的温度，所以在发生流体的温度上升的情况下，不会误判定为异常运转。另外，在检测异常运转时，由于不使用电动机的扭矩(驱动装置的负载)，所以在流体性质变化、电动机转速变更、及与泵连接的配管(路径)变更等的情况下，不会误判定为异常运转。因此，本实施方式的容积式泵可以准确地检测异常运转。

[0128] 在本实施方式的容积式泵中，对于传感器部41可以采用上述的多普勒方式的传感器、脉冲雷达方式的传感器、或者FMCW方式(连续波调频方式)的传感器。此外，传感器部41发送的微波的频率例如可设定为0.3GHz～3THz。

[0129] 判定部42优选基于从传感器部41输出的信号，在运动构件20的运动的同时，掌握泵室30内的流体的状态。若掌握了运动构件20的运动，则例如不仅在异常运转时，而且在正常运转时也能够求出运动构件的转速等并进行活用。另外，通过掌握运动构件20的运动，也可以检测运动构件20的动作是正常或是异常。运动构件20的动作为异常例如是指接头破损、电动机不良、控制器不良等带来的运动构件的异常的动作。

[0130] 另外，若因运动构件(转子)或泵室(定子)的磨损而在行程终点传感器部和运动构件(转子)的位置关系发生变化，则相应地有时信号发生变化。具体而言，可以想到山形的峰值减小、或无法检测峰值的情况。若利用该信号的变化，则也可以检测运动构件(转子)或泵室(定子)的磨损。而且，也可以用于泵停止时运动构件20的位置的控制上，例如，也可以将泵停止时转子的旋转角度控制为一定的角度。

[0131] 上述图2所示的定子30(外部件)的外周面的横截面形状为圆形状，但也可以将外部件的外周面的横截面形状设为多边形状。另外，上述图2所示的定子30(外部件)的内周面的横截面形状为长圆状，但也可以将外部件的内周面的横截面形状设为后述的图9所示的那种形状。

[0132] 图9是表示外部件的内周面的横截面形状例的示意图，图9(a)表示具有曲线状部的情况，图9(b)表示为椭圆状的情况。图9(a)所示的外部件的内周面的横截面形状与上述图2所示的外部件相同，具有第一及第二半圆的弧状部(30c、30d)。图9(a)所示的外部件的内周面的横截面形状与上述图2所示的外部件不同，第一弧状部30c和第二弧状部30d通过两个曲线状部30g连接。该曲线状部30g均为向内侧凸的形状，随着接近与长圆方向垂直的对称线30f，内周面的宽度W变窄。此外，曲线状部30g也可以设为均向内侧凹的形状。该情况下，随着接近与长圆方向垂直的对称线30f，内周面的宽度W变宽。

[0133] 图9(b)所示的外部件的内周面的横截面形状为椭圆状。这样，在横截面形状为椭圆状的情况下，长圆方向为与长轴30h平行的方向，与长圆方向平行的对称线为长轴30h。

[0134] 上述图1所示的构成例中，容积式泵为外部件不能旋转的单轴偏心螺杆泵，但本实施方式的容积式泵不限于该类型的单轴偏心螺杆泵。即，只要是具备泵室及可反射微波的运动构件的容积式泵就可以适用。例如，也可以适用于外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵、旋转泵、活塞泵等。

[0135] 在外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵中，作为外部件，可以用外转子代替定子。外转子与上述图1所示的定子相同，由橡胶等弹性体或树脂构成，外转子的内周面为n条的内螺纹形状。该外转子与上述图1所示的定子不同，例如通过滑动轴承、滚动轴承等以可旋转的方式来保持。更具体而言，外转子固定于金属制的外转子壳体上，该外转子壳体通过轴承等以可旋转的方式来保持。该情况下，外转子和外转子壳体成为一个整体而旋转。

[0136] 另外，与上述图1所示的内转子20相同的是，内转子为金属制的轴体，且为外螺纹形状。与上述图1所示的内转子20不同的是，例如不经由万向接头及连杆，内转子通过与电动机的主轴直接连结，可以进行旋转。另外，为使内转子相对于外转子进行相对地偏心旋转，与外转子的旋转轴保持规定的距离来配置内转子的旋转轴。

[0137] 在这样的外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵中，由于电动机旋转，与其连结的内转子旋转。与该内转子的旋转连动，在外转子的旋转轴和内转子的旋转轴处于偏心的状态下，外转子以内转子的1/2的转速旋转。这样，内转子相对于外转子进行相对地偏心旋转。在外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵中，在内转子(电动机)旋转720°(2圈)期间，内转子在外转子的横截面的大致长圆状的空间往复一次。

[0138] 图10是示意性表示外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵的构成例的剖面图，图10(a)表示在外转子壳体配置传感器部的情况，图10(b)表示在外转子配置传感器部的情况。图10(a)及图10(b)所示的单轴偏心螺杆泵具备壳体11、滑动轴承18、外转子壳体17、外转子31、及内转子20。在这样的外部件可旋转的单轴偏心螺杆泵中，与外部件不能旋转的单轴偏心螺杆泵相同，外转子31(外部件)成为泵室，而相对于外转子31进行相对地偏心旋转的内转子20成为运动构件。

[0139] 与上述图1所示的构成例相同，图10(a)及图10(b)所示的单轴偏心螺杆泵还具备异常运转检测单元40。该异常运转检测单元40具备传感器部41和判定部42。判定部42通过无线通信接收从传感器部41输出的信号。

[0140] 在图10(a)所示的构成例中，传感器部41配置于外转子壳体17的内部，更具体而言，配置在设于外转子壳体17的贯通孔内。另一方面，在图10(b)所示的构成例中，传感器部41配置于外转子31的内部，更具体而言，配置在设于外转子31的非贯通孔内。即使在图10(a)及图10(b)所示的任意的构成例中，这样的传感器部41都与外转子31及外转子壳体17一同一体旋转。

[0141] 图7是示意性表示将容积式泵设为旋转泵的情况下的构成例的剖面图。图7所示的旋转泵50具备壳体51、和旋转方向不同的两个转子52。对这样的旋转泵50而言，壳体51为泵室，旋转运动的金属制的转子52为运动构件。

[0142] 与上述图1所示的构成例相同，图7所示的旋转泵50还具备异常运转检测单元40。该异常运转检测单元40具备传感器部41和判定部42。另外，为了通过传感器部41收发微波，在金属制的壳体51设置有贯通孔51a。旋转泵50具备密封贯通孔51a的密封构件53、以及将该密封构件53向壳体51按压的压板54。密封构件53例如由可透过微波的橡胶构成。

[0143] 活塞泵例如具备圆筒状的气缸和活塞。就这样的活塞泵而言，气缸为泵室，在该气缸内往复运动的活塞为运动构件。

[0144] 运动构件进行偏心旋转运动或旋转运动、往复运动。在该运动过程的至少一部分过程中，只要传感器部能够朝向运动构件发送微波即可。

[0145] 图8是示意性表示将容积式泵设为单轴偏心螺杆泵的情况下的传感器的配置例的剖面图，图8(a)表示传感器部的微波的发送方向与流体和定子的界面垂直的情况，图8(b)表示该发送方向与该界面为非垂直的情况。图8相当于上述图1的A－A位置上的剖面图。另外，图8的虚线箭头表示传感器部发送微波的方向。

[0146] 传感器部例如可以如图8(a)及(b)所示那样配置。另外，在旋转泵的情况下，可以在上述图7中箭头A所指示的位置配置传感器部。在这种的情况下，在运动过程的一部分过程中，传感器部不能朝向运动构件发送微波。但是，伴随运动构件的运动，泵室内的流体不介于传感器部和运动构件之间，微波在运动构件反射的状态周期性发生。此时，在正常运转和异常运转中，如使用上述图3及图6所作说明，由于输出信号的波形发生变化，因此，能够检测异常运转。

[0147] 从提高异常运转的检测效率的观点出发，优选在运动构件的运动过程中，传感器部总是朝向运动构件照射微波。即，优选在运动构件内的流体不介于传感器部和运动构件之间的状态下，在运动构件总是反射微波的位置配置传感器部。具体而言，若是上述图1及图2所示那样的单轴偏心螺杆泵，则优选配置在第一及第二弧状部(30c、30d)中的任一方的弧状部侧(参照上述图2)。另外，如果是上述图7所示那样的旋转泵，则优选朝向转子52的旋转中心配置。

[0148] 另外，如图8(b)所示，通过传感器部可以与流体和定子(泵室)的界面非垂直地照射微波。如图2(a)或图8(a)所示，优选传感器部与流体和定子(泵室)的界面垂直地照射微波。若以此方式配置传感器部，则传感器部的微波的发送方向与流体和泵室的界面垂直，可以防止微波的一部分在泵室和该泵室内的气体或流体的界面折射，从而利用传感器部可以接收高强度的反射波。另外，可以降低微波的一部分在泵室和该泵室内的气体或流体的界面反射，由此利用传感器部可以接收高强度的反射波。

[0149] 更具体而言，在上述图1及图2所示那样的单轴偏心螺杆泵中，若将传感器部配置于弧状部(30c、30d)侧，则优选使传感器部的微波的发送方向朝向弧状部(30c、30d)的中心进行配置。另外，若将传感器部配置于直线状部30b侧，则优选使传感器部的微波的发送方向与和长圆方向垂直的对称线30f平行地进行配置。

[0150] 如上述图2(a)及上述图7所示，传感器部更优选配置在运动构件总是反射微波的位置、即传感器部的微波的发送方向与流体和泵室的界面垂直的位置。由此，可以提高异常运转的检测效率，并且可以利用传感器部接收高强度的反射波。

[0151] 判定部42检测作为异常运转的空运转、准空运转、封闭运转及异物混入中的一个以上。在检测空运转的情况下，也可以应用于结束检测控制。在此，结束检测控制是指在流体的输送结束时使泵停止的控制。在检测空运转的情况下，可以在检测到空运转时，判定为流体的输送结束，若使泵停止，则可以实现结束检测控制。另外，若检测准空运转，则在从正常运转经准空运转直到空运转的情况下，可以事先防止空运转。

[0152] 异常运转的判定例如可以由求输出信号波形的峰值的处理、和将该峰值超过阈值的情况判定为异常运转的处理来构成。输出信号的强度例如根据定子或密封构件的材质或其厚度、应输送的流体的组成而变化。可以根据这些条件，适当地设定阈值。

[0153] 在使用阈值的判定中，有在峰值超过阈值的情况下判定为异常运转的方式、以及在峰值低于阈值的情况下判定为异常运转的方式。可以根据输出信号的处理方式来适当设定采用哪种方式。例如如上述图3所示的波形例，在峰值超过阈值的情况下判定为异常运转的方式，可以用于按顺序实施高通滤波处理(阻断直流成分的处理)、和全波整流处理的输出信号的处理方式。另外，也可以用于按顺序实施高通滤波、全波整流、低通滤波及非反相放大的处理的方式，另一方面，在峰值低于阈值的情况下判定为异常运转的方式例如可以用于按顺序实施高通滤波、全波整流、低通滤波及反相放大的处理的方式。

[0154] 另外，判定部42也可以在输出信号的波形与规定的图形不同的情况下判定为异常运转。在该情况下，预先准备正常运转的输出信号的波形图形。在异常运转的判定时，只要实施以与规定的图形相同的周期提取输出信号的一部分的处理、和通过图像解析软件对提取的波形和图形波形进行比较且在二者不同的情况下判定为异常运转的处理即可。在将提取的波形和图形波形进行比较来进行判定的处理中，例如可以以输出信号的波形的形状或面积为基准。此外，也可以并行实施使用图形波形的方式、和上述的使用阈值的方式。

[0155] 在此，在输送高粘度的流体(例如膏、泥水块、肉馅等)的情况下，即使是正常运转，也有流体的吸入量不足，气体流入泵室内的一部分的情况、或泵室内的一部分成为真空的情况。在这些情况下，若气体或真空的部分偶然位于微波的路径上，则由于微波几乎不衰减，因此，峰值暂时发生变化。在将峰值超过阈值的情况判定为异常运转的方式中，有可能将该变化误判定为异常运转。

[0156] 另外，在输送含有气泡的流体(例如发泡奶油)的情况下，即使是正常运转，若气泡的部分偶然位于微波的路径上，则由于微波几乎不衰减，因此，峰值暂时发生变化。在将峰值超过阈值的情况判定为异常运转的方式中，有可能将该变化误判定为异常运转。

[0157] 但是，如上所述，由于多普勒方式的传感器输出与多普勒频率相对应的正弦波的信号，因此，实际的信号的波形包含正弦波的波峰及波谷。该正弦波的周期比运动构件(转子)的往复运动的周期短。此外，在上述图3所示的从多普勒方式的传感器输出的信号的波形例中，省略周期较短的(微观上的)正弦波的波峰及波谷，仅提取与运动构件(转子)的往复运动的周期同等程度的(宏观上的)信号强度的变化来表示。

[0158] 图11是表示使用多普勒方式的传感器的情况下的、含有正弦波的波峰及波谷的信号的波形例的示意图，图11(a)表示空运转时的情况，图11(b)表示正常运转时的情况。在上述图1所示的构成例中，图11所示的输出信号的波形例为使用多普勒方式的传感器的情况下的输出信号的波形。此外，图11所示的信号的波形例为对从多普勒方式的传感器输出的信号按顺序实施了高通滤波处理(阻断直流成分的处理)、放大处理、和低通滤波处理的波形例。

[0159] 在正常运转中，如使用上述图3所做的说明，宏观上，未检测到动体(转子)的平坦的部分、和检测到动体的山形的部分S周期性交替出现。另外，检测到动体的山形的部分S表示转子正在通过右行程终点。如图11(b)所示，由于多普勒方式的传感器输出正弦波的信号，因此检测到动体的山形的部分S微观上由正弦波的波峰(P1、P2)及波谷(T1)形成。在图11(b)中，检测到动体的山形的部分S由两个微观上的波峰(P1、P2)、和一个微观上的波谷(T1)形成。

[0160] 如使用上述图3所做的说明，在空运转中，由于多普勒方式的传感器总是检测动体，因此宏观上看，宽的山形的部分B周期性出现。另外，宽的山形的部分B的峰值表示转子正在通过右行程终点。如图11(a)所示，由于多普勒方式的传感器输出正弦波的信号，因此检测到动体的宽的山形的部分B微观上由周期较短的多个正弦波的波峰(P1～P7)及波谷(T1～T7)形成。在图11(a)中，检测到动体的宽的山形的部分B由七个微观的波峰(P1～P7)及波谷(T1～T7)形成。

[0161] 在准空运转中，省略图示，但由于泵室内的流体量减少，因此与正常运转相比，可检测转子的范围变宽(距离变长)。因此，与图11(b)所示的正常运转的信号波形相比，准空运转的信号的波形未检测到动体的平坦的部分出现的时间变短，并且检测到动体的山形的部分S出现的时间变长。随之，微观上，检测到动体的山形的部分S中所含的波峰及波谷的数量增加，若为上述图11所示的情况，则波峰及波谷的数量分别增加3或4个左右。

[0162] 也可以将信号的波形中所含的该正弦波的波峰和波谷的数量用于异常运转的判定。该方式例如由对规定的时间范围内的信号波形进行解析并对正弦波的波峰及波谷的任一方或两方的出现次数进行计数的处理、和将求出的出现次数超过阈值(以下也特别称作“判定用阈值”)的情况判定为异常运转的处理而构成。

[0163] 在此，以上述图1所示的外部件为不能旋转的单轴偏心螺杆泵为例，对应对出现次数进行计数的规定的时间(以下也称作“评价时间”)、以及判定用阈值的设定方法进行说明。如上所述，多普勒方式的传感器输出与多普勒频率相对应的正弦波的信号，该多普勒频率fd(Hz)通常可以通过下述(1)式来近似。

[0164] fd＝2×v×fs/c (1)

[0165] 其中，v是动体的速度(m/s)，c是光速(约3×108m/s)，fs是发送的微波的频率(单位：Hz，以下也称作“发送频率”)。

[0166] 如使用上述图2所做的说明，在外部件为不能旋转的单轴偏心螺杆泵中，随着转子20(电动机)旋转360°(1圈)，在定子30的横截面的大致长圆状的空间往复一次。此时的转子
20的平均速度vr(m/s)可通过下述(2)式计算。

[0167] vr＝2×s×N/60 (2)

[0168] 其中，s是转子的行程量(参照上述图2(a))，N是电动机的转速(min－1)。

[0169] 另外，在多普勒方式的传感器输出的信号的波形中，运动构件1周期的运动所需的时间内的波峰或波谷的出现次数A(以下，也称作“每1周期的出现次数”)可通过下述(3)式计算。此外，设为微波没有衰减，即设为空运转的状态。在此，1周期的运动所需的时间是指在如单轴偏心螺杆泵那样运动构件往复运动的情况下往复1次所需的时间，在如上述的旋转泵那样运动构件旋转运动的情况下是指旋转1圈所需的时间。

[0170] A＝60×fd/N (3)

[0171] 其中，fd是多普勒频率(Hz)，N是电动机的转速(min－1)。

[0172] 若用上述(1)式替换上述(3)式的多普勒频率fd，并且用上述(2)式的转子的平均速度替换上述(1)式的动体的速度v，则导出下述(4)式。

[0173] A＝4×fs×s/c (4)

[0174] 上述(4)式中的转子的行程量s是泵的固有值，光速c为常数。因此，若将发送频率设为一定，则每1周期的出现次数A不会受到电动机的转速等的影响，而为一定。与空运转相同，在正常运转的情况下，每1周期的出现次数A也不会受到电动机的转速等的影响，而为一定。

[0175] 因此，只要将评价时间例如根据转子20之类的运动构件1周期的运动所需的时间进行适当设定即可，更具体而言，只要设为在1周期的运动所需的时间上乘以整数所得的时间即可。从早期检测异常运转的观点出发，由于较短的评价时间是优选的，因此，优选设为1周期的运动所需的时间。

[0176] 如上述(4)式所示，每1周期的出现次数A根据行程量(泵的大小)或发送频率而变化。另外，每个评价时间的出现次数也根据评价时间的长度而变化。与其对应，判定用阈值只要适当设定即可。

[0177] 例如，在上述图11所示的信号波形的条件(s＝24mm、fs＝24.2GHz)中，根据上述(4)式，每1周期的出现次数A约为7.7。如上述图11(a)所示，在实际的信号的波形中，在电动机旋转1圈的时间内确认到七个波峰(P1～P7)及波谷(T1～T7)。该情况下，如果将1周期的运动所需的时间作为评价时间进行设定，若对波峰及波谷的任一方的出现次数进行计数，则只要将判定用阈值设定为3～6的任意值即可。例如，若应输送的流体为含有高粘度的流体或气泡的流体，则由于在正常运转的状态下计数的出现次数增加，因此，只要将判定用阈值设定为稍大的值A(例如6)即可。若流体为中粘度或低粘度，且不含气泡的流体，则只要将判定用阈值设定为比值A小的值B(例如5)即可。

[0178] 另外，若要检测准空运转，则只要将判定用阈值设定为比空运转的值A或值B小的值C(例如3或4)即可。这样，若检测准空运转，则在从正常运转经准空运转直到空运转的情况下，可以事先防止空运转。此外，也可以设定多个判定用阈值。例如，若以空运转的值A或值B和准空运转的值C这两个阶段设定判定用阈值，则可以检测多个异常运转、即准空运转和空运转。

[0179] 另外，也可以基于计数的出现次数来掌握泵室内的流体量。例如，只要通过将计数的出现次数与空运转的状态下计数的出现次数或正常运转的状态下计数的出现次数进行比较，来推定泵室内的流体量即可。

[0180] 出现次数的计数例如只要通过在信号的强度超过阈值V1(以下也特别称作“计数用阈值”)的情况下使出现次数增加来进行即可。

[0181] 评价时间也可以从电动机的转速计算。例如，若外部件为不能旋转的单轴偏心螺杆泵，则可以将电动机旋转1圈的时间作为评价时间来设定。另外，若外部件为可旋转的单轴偏心螺杆泵，则可以将电动机旋转2圈的时间作为评价时间来设定。

[0182] 或者，也可以通过基于信号的波形开始及结束计数来规定评价时间。在基于信号的波形开始及结束计数的方式中，在运动构件最接近传感器部时输出的正弦波中，只要利用波峰最高，并且波谷最深的情况即可。

[0183] 在该方式中，设定阈值V2(以下也特别称作“复位用阈值”)，例如以便于预先仅检测在运动构件最接近传感器部时输出的正弦波的波峰或波谷的方式。另外，只要重复实施如下处理即可，在信号的强度超过复位用阈值V2的情况下将出现次数置换为0(零)的处理、在信号的强度超过计数用阈值V1的情况下使出现次数增加的处理、在出现次数超过判定用阈值的情况下判定为异常运转的处理。在基于这样的信号的波形开始及结束计数的方式中，可以更准确地掌握1周期的运动所需的时间，可以提高异常运转的检测精度。

[0184] 在从正常运转直到空运转的过程中，随着信号波形中所含的正弦波的波峰及波谷的数量的变化，信号波形的积分值也发生变化。在此，信号波形的积分值是指通过对信号波形进行积分处理而求出，若为上述图11所示的信号波形，则是指由横轴和信号波形(曲线)夹持的区域的面积。也可以基于这样的积分值来检测异常运转。

[0185] 在该方式中，例如只要在积分值超过阈值的情况下判定为异常运转即可。更具体而言，异常运转的判定处理可以由对信号波形中的规定的时间范围内进行积分而计算积分值的处理、将积分值比正常运转时小的情况判定为封闭运转的处理、将积分值比正常运转时稍大的情况判定为准空运转的处理、将积分值比准空运转时大的情况判定为空运转的处理构成。这样，若将积分值用于异常运转的判定中，则也可以检测封闭运转。此外，这些作为判定的基准的积分值(阈值)例如可根据流体的组成等条件适当设定。另外，在上述的构成例中，对封闭运转、准空运转及空运转的所有进行判定，但也可以判定它们中的1个以上。

[0186] 在基于积分值检测异常运转的方式中，也可以将积分值不规则地变动的情况判定为异物混入。该判定异物混入的处理也可以与上述的判定封闭运转、准空运转及空运转的处理一同进行。在判定异物混入的处理中，例如只要使用规定个数的接近的积分值计算标准偏差，在该标准偏差超过阈值的情况下判定为异物混入即可。更具体而言，判定异物混入的处理可以由依次存储所计算的积分值的处理、从所存储的积分值调出规定个数的接近的积分值、计算标准偏差的处理、在该标准偏差超过阈值的情况下判定为异物混入的处理构成。这样，若将积分值用于异常运转的判定，则也可以检测异物混入。此外，作为该判定的基准的阈值例如可根据流体的组成等条件适当设定。

[0187] 在使用信号波形的积分值的方式中，通过对规定的时间量的信号的波形进行积分处理来计算积分值。与将出现次数用于判定的方式的评价时间相同，该规定的时间(以下也称作“积分处理时间”)可以设为在1周期的运动所需的时间上乘以整数所得的时间。从早期检测异常运转的观点出发，较短的积分处理时间是优选的，优选设为1周期的运动所需的时间。该情况下，与评价时间相同，积分处理时间也可以从电动机的转速计算，也可以通过基于信号的波形决定开始点及结束点来规定积分处理时间。

[0188] 积分处理时间也可以设定为比1周期的运动所需的时间短。即，也可以从随着1周期的运动输出的信号的波形提取一部分来计算积分值。例如，也可以将积分处理时间设定为1周期的运动所需的时间的1/n等。在该情况下，分别按照1周期的运动所需的时间乘以整数所得的每个时间设定提取的开始位置。或者，若是上述图11的信号波形，则也可以仅提取图11(b)的P1及P2的波峰的部分来计算积分值，并仅提取与上述部分相对应的图11(a)的P1及P7的波峰的部分来计算积分值。在这些方式中，封闭运转或异物混入的探测精度的提高是可以期待的。此外，也可以与使用上述的出现次数的方式并行地实施使用积分值的方式。

[0189] 异常运转检测单元还具备信号处理部43、和输出部44，判定部42优选基于由信号处理部43处理的信号来判定异常运转。在此，信号处理部43对从传感器部41输出的信号实施高通滤波、低通滤波、全波整流及放大中的任意一个以上的处理。另外，输出部44显示或输出判定部的判定结果。判定部42、信号处理部43及输出部44可以分别经由电缆收发信号，也可以通过无线通信收发信号。

[0190] 输出部44例如向容积式泵的控制器输出判定结果，在判定为异常运转的情况下，该控制器使容积式泵停止，并且在显示器上显示消息。或者，在判定为异常运转的情况下，输出部44也可以通过使旋转灯开启，输出发生异常运转的情况。在判定为异常运转的情况下，输出部44也可以通过发出警告音，输出发生异常运转的情况。通过这样的输出部44，可以有效活用所检测到的异常运转的信息。

[0191] 如上所述，输出信号的强度根据外部件或密封构件的材质或其厚度、应输送的流体的组成而变化。若具备信号处理部43，则可以吸收输出信号的强度的变化，可以稳定地检测异常运转。另外，在使用阈值进行判定的情况下，可以不需要调整阈值。

[0192] 容积式泵优选为外部件不能旋转或可旋转的单轴偏心螺杆泵。该情况下，泵室由内周面形成为内螺纹型的外部件(定子或外转子)构成，运动构件由相对于外部件相对地偏心旋转的外螺纹型的内部件(转子)构成。若为单轴偏心螺杆泵，则由于外部件由橡胶等弹性体或树脂构成，因此，在空运转时容易磨损，而且有时外部件的内周面会烧焦。通过本实施方式的容积式泵能够有效地防止该磨损或烧焦的情况。

[0193] 在容积式泵为具备可旋转或不能旋转的外部件的单轴偏心螺杆泵，并且外部件30的内周面的横截面形状为大致长圆状的情况下，如上述图2所示，传感器部41优选从与长圆方向平行的对称线30e上的位置沿长圆方向发送微波。由此，在外部件30内的流体不介于传感器部41和转子20之间的状态下，运动构件的转子20可以总是反射微波，从而可以提高异常运转的检测效率。

[0194] 另外，可以防止微波的一部分在外部件30和内周面的流体的界面折射，从而利用传感器部41可以稳定地接收反射波。另外，可以减少微波的一部分在外部件30与外部件30内的气体或流体的界面反射，由此利用传感器部41可以稳定地接收反射波。

[0195] 在此，外部件30的壁厚在周向上变化，与长圆方向平行的对称线30e上的部位最薄。因此，若在与长圆方向平行的对称线30e上配置传感器部41，则无需在定子30上设置用于埋入传感器部41的孔等，从而能够简便地设置传感器部41。

[0196] 传感器部41优选向转子20中与外部件30一同总是形成封闭空间的部位发送微波。即，优选向除转子20中与外部件30一同形成的空间在转子20偏心旋转运动的过程中暂时成为开放空间的部位之外的部位发送微波。在上述图1所示的单轴偏心螺杆泵中，从转子20的两端到螺纹牙数(段数)为1.5的位置的部位所形成的空间在转子20的旋转运动的过程中暂时成为开放空间。只要向除该两端的部位之外的转子20的长度方向的中间部位发送微波，则就实现了向总是形成封闭空间的部位发送微波。

[0197] 在转子20的两端的部位，部位内的流体的状态根据其上游侧或下游侧的状况而容易发生变化，与之相对，在转子20的中间部位，有其上游侧或下游侧的状况导致部位内的流体的状态变化得到缓和的趋势。因此，能够准确地判定异常运转。

[0198] 产业上利用的可能性

[0199] 本发明的容积式泵能够准确且迅速地检测异常运转。因此，能够防止异常运转导致的故障，其结果可以大大有助于消减故障发生率或提高运转率。另外，由于能够迅速地报知异常，因此例如在将容积式泵用于生产线上涂布流体的情况下，可以降低异常产生时的后续工序的不良率，从而有助于提高品质。

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