JP6098667B2 - 多効果を有する圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造 - Google Patents

Description

本発明は、逆浸透（ＲＯ）浄化システムで使用するダイアフラムポンプの偏心円形構造に関し、具体的には、ポンプの傾斜による引っ張りと圧搾現象を解消する傾斜した上部リングを備える圧送ダイアフラムポンプに関し、本発明によって、圧送ダイアフラムポンプの製品寿命および、内部の主要構成要素の耐用年数が延びる。

逆浸透清浄器または逆浸透浄水システムに一般的に使用される従来のタイプの圧送ダイアフラムポンプは、
〜 に開示されている。図１〜１０に例示する、そのような従来の圧送ダイアフラムポンプは、出力シャフト１１を備えたブラシ付きモーター１０、モーター上部シャーシ３０、凸カムシャフトが一体となったワッブルプレート４０、偏心円形取付部５０、ポンプヘッドボディ６０、ダイアフラム膜７０、３つのポンプピストン８０、ピストン弁組立体９０、およびポンプヘッドカバー２０を有する。

モーター上部シャーシ３０は、ベアリング３１を有し、そこをモーター１０の出力シャフト１１が貫通して延びる。モーター上部シャーシ３０はさらに、上部環状リブリング３２を有し、上部環状リブリング３２のリムに円周状かつ等間隔にいくつかの締結孔３３が設けられている。

ワッブルプレート４０は、シャフト結合孔４１を含み、そこをモーター１０の対応するモーター出力シャフト１１が貫通して延びる。

偏心円形取付部５０は、底部に中央ベアリング５１を有し、対応するワッブルプレート４０を受け入れる。３つの管状の偏心円形部材５２が偏心円形取付部５０に円周状かつ等間隔に設けられている。各管状偏心円形部材５２は、水平最上面５３、雌ネジ山付き孔５４、および環状位置決め溝部５５を最上面に有し、円形ショルダー５７を水平最上面５３と垂直フランク５６が交差する位置に形成する。

ポンプヘッドボディ６０は、モーター上部シャーシ３０の上部環状リブリング３２を覆い、ワッブルプレート４０および偏心円形取付部５０を内部に囲み、内部に円周状かつ等間隔に設けられた３つの操作孔６１を有する。各操作孔６１は、対応する各管状偏心円形部材５２を受け入れるため：偏心円形取付部５０の対応する管状偏心円形部材５２の外径よりわずかに大きい内径と；モーター上部シャーシ３０の対応する上部環状リブリング３２と嵌合する、操作孔６１の下部に形成された下部環状フランジ６２と；ポンプヘッドボディ６０の周囲に等間隔に設けられたいくつかの締結孔６３と、を有する。

半硬質弾性材から押出し成型され、ポンプヘッドボディ６０の上に配置されるダイアフラム膜７０は、外部突起リム７１と内部突起リム７２からなる一対の並列リムと、等間隔に配置され、各端部が内部突起リム７２に接続されるように配置された３つの放射状突起隔壁リブ７３と、を含み、放射状突起隔壁リブ７３によって分割された３つの等価のピストン作動ゾーン７４を形成する。各ピストン作動ゾーン７４に、偏心円形取付部５０の管状偏心円形部材５２の各雌ネジ山付き孔５４に対応する作動ゾーン孔７５が形成され、各作動ゾーン孔７５の環状位置決め凸部７６が、ダイアフラム膜７０の底部に形成される（図８、９参照）。

各ポンプピストン８０は、ダイアフラム膜７０の対応する各ピストン作動ゾーン７４に形成され、貫通して延びる段付き孔８１を有する。ダイアフラム膜７０の各環状位置決め凸部７６を、偏心円形取付部５０の管状偏心円形部材５２の対応する各環状位置決め溝部５５に挿入した後、各締結ネジ１を、各ポンプピストン８０の段付き孔８１、およびダイアフラム膜７０の各対応するピストン作動ゾーン７４の作動ゾーン孔７５を通して挿入することにより、ダイアフラム膜７０、および３つのポンプピストン８０は、偏心円形取付部５０の対応する３つの管状偏心円形部材５２の雌ネジ山付き孔５４に確実に固定できる（図１０の拡大図を参照）。

ダイアフラム膜７０を覆うピストン弁組立体９０は、ダイアフラム膜７０の外部突起リム７１と内部突起リム７２の間に挿入され下方向に延びる突起リム９１と、３つの等価のセクタが設けられた中央位置決め孔９３を有する皿形状の中央円形アウトレット取付部９２とを有し、各中央円形アウトレット取付部９２は、等間隔かつ円周状に配置された複数のアウトレットポート９５を有する。ピストン弁組立体９０はさらに、中央位置決めシャンクを備えたＴ字型プラスチック反逆流弁９４、および３つの円周状に隣接するインレット取付部９６を有する。円周状に隣接する各インレット取付部９６は、円周状に等間隔に配置された複数のインレットポート９７と逆向き中央ピストンディスク９８とを有し、それによって、各ピストンディスク９８は、対応する複数のインレットポート９７の群の弁としての役割を果たす。プラスチック反逆流弁９４の中央位置決めシャンクは、中央円形アウトレット取付部９２の複数のアウトレットポート９５が、３つのインレット取付部９６に連通するように、中央円形アウトレット取付部９２の中央位置決め孔９３に嵌合する。最後に、下方に延びる突起リム９１を、ダイアフラム膜７０の外部突起リム７１と内部突起リム７２の間のギャップリングに、各予備水圧チャンバ２６の一端が対応するインレットポート９７に連通するように挿入して、密閉した予備水圧チャンバ２６を、各インレット取付部９６と、ダイアフラム膜７０の対応するピストン作動ゾーン７４との間に形成する（図１０の拡大図参照）。

ポンプヘッドボディ６０を覆い、ピストン弁組立体９０、ポンプピストン８０、およびダイアフラム膜７０を内部に囲むポンプヘッドカバー２０は、水インレットオリフィス２１、水アウトレットオリフィス２２、および、いくつかの締結孔２３を含む。段付きリム２４および環状リブリング２５は、ダイアフラム膜７０の組立体の外側リムおよびピストン弁組立体９０が密封されて、段付きリム２４に取り付けられるよう、ポンプヘッドカバー２０の底部内側に設けられる（図１１の拡大図参照）。高圧縮チャンバ２７は、環状リブリング２５の底部が、中央アウトレット取付部９２の縁を密接して覆うことによって、環状リブリング２５の内壁により形成される空洞と、ピストン弁組立体９０の中央アウトレット取付部９２の間に形成される（図１０参照）。

各締結ボルト２を、ポンプヘッドカバー２０の対応する締結孔２３と、ポンプヘッドボディ６０の対応する締結孔６３に通し、ナット３を各締結ボルト２に配置して、モーター上部シャーシ３０の対応する締結孔３３を介して、ポンプヘッドカバー２０をポンプヘッドボディ６０にネジ止め固定することにより、圧送ダイアフラムポンプの全体の組立は完了する（図１および１０参照）。

図１〜１０の従来の圧送ダイアフラムポンプの動作を例証する図１１および１２を参照されたい。

最初に、モーター１０に電源が入ると、ワッブルプレート４０がモーター出力シャフト１１により回転駆動し、偏心円形取付部５０の３つの管状偏心円形部材５２が、連続的に絶え間なく、上下の往復ストローク動作を行う。

２番目に、３つのポンプピストン８０と、ダイアフラム膜７０の３つのピストン作動ゾーン７４がその間に、３つの管状偏心円形部材５２の上下往復ストローク動作によって連続的に駆動し、上下に変位動作する。

３番目に、管状偏心円形部材５２が下方にストローク動作して、ポンプピストン８０およびピストン作動ゾーン７４が下方に変位動作すると、ピストン弁組立体９０のピストンディスク９８が押されて開状態になるので、水道水Ｗが、ポンプヘッドカバー２０の水インレットオリフィス２１、およびピストン弁組立体９０のインレットポート９７を介して、予備水圧チャンバ２６に流入することができる（図１１の拡大図のＷから伸びる矢印を参照）。

４番目に、管状偏心円形部材５２が上方にストローク動作して、ポンプピストン８０およびピストン作動ゾーン７４が上方に変位動作すると、ピストン弁組立体９０のピストンディスク９６は、引っ張られて閉状態になるので、予備水圧チャンバ２６内の水道水Ｗを圧縮し、その内部の水圧を８０〜１００ｐｓｉの範囲にまで引き上げる。圧力を受けた加圧水Ｗｐは、ピストン弁組立体９０のプラスチック反逆流弁９４を押して、開状態にする。

５番目に、ピストン弁組立体９０のプラスチック反逆流弁９４が押されて開状態になると、予備水圧チャンバ２６の加圧水Ｗｐは、中央アウトレット取付部９２内の対応するセクタのアウトレットポート９５の群を経由して、高圧縮チャンバ２７に向けられ、ポンプヘッドカバー２０の水アウトレットオリフィス２２から放出される（図１２の拡大部の矢印Ｗを参照）。

最後に、中央アウトレット取付部９２の３つのセクタのアウトレットポート９５の各群の連続的な反復動作により、加圧水Ｗｐは、逆浸透カートリッジによってさらに逆浸透ろ過されるように、従来の圧送ダイアフラムポンプから絶え間なく排出され、それによって、最終的にろ過された加圧水Ｗｐを、逆浸透浄水装置に使用可能となる。

図１３および１４は、従来の圧送ダイアフラムポンプに長期に渡り存在する振動に関連する重大な欠点を示す。前述の通り、モーター１０に電源が入ると、ワッブルプレート４０がモーター出力シャフト１１により回転駆動し、偏心円形取付部５０の３つの管状偏心円形部材５２が、連続的に絶え間なく上下の往復ストローク動作を行い、ダイアフラム膜７０の３つのピストン作動ゾーン７４は、３つの管状偏心円形部材５２の上下往復ストローク動作により連続的に駆動され、上下に変位動作するので、力Ｆが、各ピストン作用ゾーン７４の底部に絶えず作用する。

その間、ダイアフラム膜７０の底部側に掛かる作用力Ｆに反応して対応する複数の反発力Ｆｓが生じ、図１４に示すように、各分力がダイアフラム膜７０の対応するピストン作動ゾーン７４の底部全域に分散されるので、反発力Ｆｓにより引き起こされる圧搾現象がダイアフラム膜７０の一部に発生する。

圧搾現象は、反発力Ｆｓの全分力の中の最大の分力が、管状偏心円形部材５２の水平最上面５３の円形ショルダー５７と接触するダイアフラム膜７０の底部位置Ｐに掛かることにより発生し、したがって、底部位置Ｐにおける圧搾現象も最大になる（図１８参照）。

モーター１０のモーター出力シャフト１１の回転速度が７００〜１、２００ ｒｐｍに達することにより、ダイアフラム膜７０のピストン作動ゾーン７４の各底部位置Ｐは、毎秒４回の圧搾現象に晒される。そのような状況下で、ダイアフラム膜７０の底部位置Ｐは、従来の圧送ダイアフラムポンプ全体の中で常に最初に損傷を受ける箇所であり、製品寿命を短くするだけでなく、従来の圧送ダイアフラムポンプの通常の機能を終了させる大きな要因となっている。

したがって、管状偏心円形部材５２が動作する結果、ダイアフラム膜７０の各ピストン作動ゾーン７４の底部側に力Ｆが絶え間なく掛かることによって発生する圧搾現象に伴う欠点を如何に大幅に低減するかは、さらなる緊急かつ重大な課題である。

米国特許番号４、３９６、３５７号明細書 米国特許番号４、６１０、６０５号明細書 米国特許番号５、４７６、３６７号明細書 米国特許番号５、５７１、０００号明細書 米国特許番号５、６１５、５９７号明細書 米国特許番号５、６４９、８１２号明細書 米国特許番号５、７０６、７１５号明細書 米国特許番号５、７９１、８８２号明細書 米国特許番号５、８１６、１３３号明細書

本発明の目的は、圧送ダイアフラムポンプを提供することであって、同圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造は、偏心円形取付部に設けられた偏心円筒部材または逆向きの偏心円錐部材であり、偏心円筒部材または逆向きの偏心円錐部材は、環状位置決め溝部、垂直または円錐フランク、および水平面から傾斜し、環状位置決め溝部と垂直フランクの間に傾斜上部リングを形成する、環状天面部を有する。

傾斜した上部リングは、ダイアフラム膜の対応するピストン作動ゾーンの底部領域に平らに接触するので、従来の管状偏心円形部材に発生する高周波の傾斜引っ張りおよび圧搾現象が完全に解消される。

したがって、ダイアフラム膜の耐久性が向上し、持続する偏心円形部材の高周波ポンプ動作に十分耐え得るだけでなく、ダイアフラム膜の製品寿命も大幅に延長される。

本発明の別の目的は、圧送ダイアフラムポンプの偏心円形部材を提供することであって、偏心円形部材の偏心円形構造は、偏心円形取付部に配置された偏心円筒部材または逆向きの偏心円錐部材であり、偏心円形部材は、環状位置決め溝部、垂直または円錐フランク、および環状位置決め溝部と、垂直または円錐フランクの間に形成された傾斜した上部リングを含む。

さらに、傾斜した上部リングが、ダイアフラム膜の対応するピストン作動ゾーンの底部領域に平らに接触するので、ポンプ動作による作用力に反応して生じた円筒偏心部材の反発力の分力が大幅に低減する。

上記の目的は、本発明の範囲を制限することはなく、達成することにより、少なくとも下記の利点が得られる：
１．偏心円筒部材または逆向きの偏心円錐部材の持続する高周波ポンプ動作に対するダイアフラム膜の耐久性が大幅に増強される；
２．上記高周波圧搾現象による電力浪費が低減されるので、圧送ダイアフラムポンプの電力消費量が大幅に低減される；
３．電力消費量の低減により、圧送ダイアフラムポンプの運転温度が大幅に下がる；および
４．圧送ダイアフラムポンプの潤滑剤の経年劣化（運転温度が高いと著しく加速される）による、ベアリングの不快な騒音は、ほとんどが解消される。

従来の圧送ダイアフラムポンプの組立斜視図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプの分解斜視図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプの偏心円形取付部の斜視図である。 図３の切断線４−４における断面図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプのポンプヘッドボディの上面図である。 図５の切断線６−６における断面図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプのダイアフラム膜の斜視図である。 図７の切断線８−８における断面図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプのダイアフラム膜の底面図である。 図１の切断線１０−１０における断面図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプの第１動作を例証する図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプの第２動作を例証する図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプの第３動作を例証する図である。 図１３の円で囲んだ一部分である「ａ」を拡大した図である。 本発明による第１実施形態における分解斜視図である。 本発明による第１実施形態における偏心円形取付部の斜視図である。 図１６の切断線１７−１７における断面図である。 本発明による第１実施形態における組立断面図である。 本発明による第１実施形態における動作を例証する図である。 図１９の円で囲んだ一部分である「ａ」を拡大した図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプのダイアフラム膜に作用する偏心円筒部材と、本発明の第１実施形態の偏心円筒部材とを比較し例証した図である。 本発明による第２実施形態における偏心円形取付部の斜視図である。 図２２の切断線２３−２３における断面図である。 本発明による第２実施形態における組立断面図である。 本発明による第２実施形態における動作を例証する図である。 図２５の円で囲んだ一部分である「ａ」を拡大した図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプのダイアフラム膜に作用する偏心円筒部材と、本発明の第２実施形態の偏心円筒部材とを比較し例証した図である。 本発明による第３実施形態における分解斜視図である。 図２８の切断線２９−２９における断面図である。 本発明による第３実施形態における組立斜視図である。 図３０の切断線３１−３１における断面図である。 本発明による第３実施形態における組立断面図である。 本発明による第３実施形態における動作を例証する図である。 図３３の円で囲んだ一部分である「ａ」を拡大した図である。 従来の圧送ダイアフラムポンプのダイアフラム膜に作用する偏心円筒部材と、本発明の第３実施形態の偏心円筒部材とを比較し例証した図である。

図１５〜１８は、本発明の第１実施形態による圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造を例証する図である。

偏心円形構造は、偏心円形取付部５０に取り付けられた円筒状の偏心円形部材５２である。円筒状の偏心円形部材は、水平面に対し傾斜し、環状位置決め溝部５５と垂直フランク５６の間に傾斜上部リング５８を形成する、環状天面部を有し、傾斜上部リング５８は、偏心円形取付部５０の各管状偏心円形取付部５２の従来の円形ショルダー５７に取って代わる。

図１９〜２１は、本発明の第１実施形態における圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造による動作を例証する図である。

最初に、モーター１０に電源が入ると、ワッブルプレート４０がモーター出力シャフト１１により回転駆動し、偏心円形取付部５０の３つの偏心円筒部材５２が、連続的に絶え間なく、上下の往復ストローク動作を行う。

２番目に、ダイアフラム膜７０の３つのピストン作動ゾーン７４は、３つの偏心円筒部材５２の上下往復ストローク動作により連続的に駆動され、上下に変位動作する。

３番目に、管状偏心円形部材または偏心円筒部材５２が上方にストローク動作し、ピストン作動ゾーン７４を上方向に変位動作させると、作用力Ｆが、ダイアフラム膜７０の対応する環状位置決め凸部７６と、外部突起リム７１との間の分割部分を傾斜して引っ張る。

図１４に示す従来の管状偏心円形部材５２と、図２０に示す本発明による偏心円筒部材５２とを比較すると、少なくとも以下に示す２つの相違点が明確になる。

図１４に示す従来の管状偏心円形部材５２の場合、反発力の分力Ｆｓは、ダイアフラム膜７０の接触底部位置Ｐ（管状偏心円形部材５２の水平最上面５３の円形ショルダー５７の端部に位置）に掛かるときに最大値となり、したがって、位置Ｐにおける「圧搾現象」も最大となる。このように「圧搾現象」が非線形に分散されることにより、傾斜引っ張り動作は激しくなる。一方、図２０に示す偏心円筒部材５２の場合、内部の傾斜上部リング５８が、ダイアフラム膜７０のピストン作動ゾーン７４の底部領域に平らに接触するので、反発力Ｆｓの分力はより直線に近くなり、したがって、圧搾現象が低減することによって、傾斜引っ張り動作がほぼ解消される。

さらに、同じ作用力Ｆの下、反発力Ｆｓは接触領域に対して反比例するので、図２０に示す本発明による偏心円筒部材５２の反発力Ｆｓの分力の大きさは、図１４に示す従来の管状偏心円形部材５２の反発力Ｆｓの分力の大きさよりも大幅に小さくなる。

偏心円形取付部５０の環状位置決め溝部５５と垂直フランク５６の間に傾斜上部リング５８を形成したことにより、反発力の分力Ｆｓの直線性が向上したために反発力が小さくなり、その結果、少なくとも以下の利点がもたらされる。1番目に、管状円形偏心部材５２の水平最上面５３以外に円形ショルダー５７を設けた従来の配置により、分力が向上し、ダイアフラム膜７０は高周波圧搾現象による損傷を受けにくくなる。２番目に、反発力の分力が小さくなることにより、３つの管状偏心円形部材または偏心円筒部材５２の上下往復ストローク動作により駆動され、ダイアフラム膜７０の３つのピストン作動ゾーン７４を連続して上下変動させる作用力Ｆによってもたらされるダイアフラム膜７０の全体の反発力Ｆｓは、大幅に低減される。

これらの利点により、以下に示す実用的な恩恵が得られる：
１．偏心円筒部材５２による持続する高周波ポンプ動作に対するダイアフラム膜７０の耐久性が大幅に向上する；
２．高周波の圧搾現象による電流浪費が低減されるので、圧送ダイアフラムポンプの電力消費量が大幅に低減される；
３．電力消費量の低減により、圧送ダイアフラムポンプの運転温度が大幅に下がる；および
４．圧送ダイアフラムポンプの潤滑剤の経年劣化（通常、運転温度が高いと著しく加速）によるベアリングの不快な騒音は、ほとんどが解消される。

本発明のプロトタイプを使用して実行したテストの結果は以下の通りである：
Ａ．テストしたダイアフラム膜７０の製品寿命は２倍以上となった；
Ｂ．消費電流の減少量は、１アンペアを上回った；
Ｃ．運転温度の低下は、１５℃を上回った；および
Ｄ．ベアリングの滑らかさが向上した。

図２２〜２４は、本発明の第２実施形態おける圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造を例証する図である。偏心円形構造は、偏心円形取付部５００に再度設けられた、逆向き偏心円錐部材５０２である。

偏心円錐部材５０２は、一体となった逆向き円錐フランク５０６と傾斜上部リング５０８を有し、偏心円錐部材５０２の外径を拡大するものの、ポンプヘッド６０の操作孔６１の内径よりも小さくし、傾斜上部リング５０８は、環状位置決め溝部５０５と逆向き円錐フランク５０６の間を延伸させる。

図２５〜２７は、本発明の第２実施形態における圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造による修正した動作を例証する図である。

最初に、モーター１０に電源が入ると、ワッブルプレート４０がモーター出力シャフト１１により回転駆動し、偏心円形取付部５００の３つの偏心円錐部材５０２が、連続的に絶え間なく、上下の往復ストローク動作を行う。

２番目に、ダイアフラム膜７０の３つのピストン作動ゾーン７４は、３つの偏心円錐部材５０２の上下往復ストローク動作により連続的に駆動され、上下に変位動作する。

３番目に、本発明の偏心円錐部材５０２のひとつが上方向にストローク動作して、対応するピストン作動ゾーン７４が上方向に変位動作すると、作用力Ｆが、ダイアフラム膜７０の対応する環状位置決め凸部７６と、外部突起リム７１との間の分割部分を傾斜して引っ張る。

その結果、傾斜上部リング５０８を偏心円形取付部５００に設けたことによって、高周波圧搾現象によるダイアフラム膜７０の損傷が解消され、作用力Ｆにより生じるダイアフラム膜７０の反発力Ｆｓが著しく低減される。一方、逆向き円錐フランク５０６によって、偏心円錐部材５０２の外径を拡大しても、偏心円錐部材５０２と、ポンプヘッドボディ６０の操作孔６１と、が衝突する可能性がなくなる。

さらに、同じ作用力Ｆの下、反発力Ｆｓは接触領域に対して反比例する。逆向き偏心円錐部材５０２の外径を拡大することによって、傾斜上部リング５０８とダイアフラム膜７０の底部側との接触領域が拡大され（図２７のリングＡ参照）、それによって、本発明の逆向き偏心円錐部材５０２に対する反発力Ｆｓの全分力がさらに低減する。

したがって、本発明の本実施形態における逆向き偏心円錐部材５０２は、少なくとも以下に示す利点のいくつかを提供する：
１．逆向き偏心円錐部材５０２によって、持続する高周波ポンプ動作に対するダイアフラム膜７０の耐久性が大幅に増強される；
２．高周波圧搾現象による電力浪費が低減されるので、圧送ダイアフラムポンプの電力消費量が大幅に低減される；
３．電力消費量の低減により、圧送ダイアフラムポンプの運転温度が大幅に下がる；
４．圧送ダイアフラムポンプの潤滑剤の経年劣化（運転温度が高いと著しく加速される）によるベアリングの不快な騒音は、ほとんどが解消される；および
５．本発明の逆向き偏心円錐部材５０２に対する反発力Ｆｓの全分力がさらに低減するため、圧送ダイアフラムポンプの製品寿命がさらに延びる。

図２８〜３１は、本発明の第３実施形態における圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造を例証する図であり、この偏心円形構造は、偏心円形取付部５００の偏心円形部材５０２の組み合わせである。偏心円形部材５０２の組み合わせは、着脱可能な円形取付部５１１と逆向き円錐ヨーク５２１を有し、円錐ヨーク５２１の外径を拡大するものの、ポンプヘッド６０の操作孔６１の内径よりも小さくする。本実施形態において、円形取付部５１１は２層を有し、それらは、内側に面する位置決め弓型表面５１２を備えた底部層基部と、中央雌ネジ山付き孔５１４を備えた最上層凸シリンダ５１３である。逆向き円錐ヨーク５２１は、対応する円形取付部５１１に袖付けされ、積み重ねられて３層の一体となった中空構造を形成する上部孔５２３、中央孔５２４、および下部孔５２５と、逆向き円錐フランク５２２と、上部孔５２３から逆向き円錐フランク５２２に延びる傾斜上部リング５２６とを含み、上部孔５２３の穴径が凸シリンダ５１３の外径よりも大きくなるようにする。中央孔５２４の穴径を凸シリンダ５１３の外径とほぼ同じにし、下部孔５２５の穴径を円形取付部５１１の底部層基部の外径とほぼ同じにし、弓型部分が下部孔の対応する表面と嵌合し、円形ヨーク５２１と、それに対応する円形取付部５１１の相対的な回転を防止する。円錐ヨーク５２１が円形取付部５１１に袖付けされると、位置決め環状溝部５１５が、凸シリンダ５１３と上部孔５２３の内壁との間に形成される（図３０および３１参照）。

図３２および３５は、本発明の第３実施形態における圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造の組み立て方法を例証する。

最初に、円錐ヨーク５２１を円形取付部５１１に嵌合する。

２番目に、ダイアフラム膜７０のすべての３つの環状位置決め凸部７６を、偏心円形取付部５００の３つの円形部材５０２の組み合わせの対応する３つの環状位置決め溝部５１５に挿入する。

最後に、各締結ネジ１をポンプピストン８０の対応する段付き孔８１、およびダイアフラム膜７０のピストン作動ゾーン７４の対応する各作動ゾーン孔７５を通して挿入し、締結ネジ１を、偏心円形取付部５００の３つの円形部材５１１の対応する３つの雌ネジ山付き孔５１４に確実にネジ止め固定し、ダイアフラム膜７０と３つのポンプピストン８０を確実に組み立てる（図３２参照）。

図３３および３４は、本発明の第３実施形態における圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造による動作を例証する。

最初に、モーター１０に電源が入ると、ワッブルプレート４０がモーター出力シャフト１１により回転駆動し、偏心円形取付部５０の３つの偏心円形部材５０２の組み合わせが、連続的に絶え間なく、上下の往復ストローク動作を行う。

２番目に、ダイアフラム膜７０の３つのピストン作動ゾーン７４は、３つの円形偏心部材５０２の組み合わせによる上下往復ストローク動作により連続的に駆動され、上下に変位動作する。

３番目に、本発明の偏心円形部材５０２の組み合わせが上方向にストローク動作して、ピストン作動ゾーン７４が上方向に変位動作すると、作用力Ｆが、ダイアフラム膜７０の対応する環状位置決め凸部７６と、外部突起リム７１との間の分割部分を傾斜して引っ張る。

その結果、傾斜上部リング５２６を偏心円形取付部５００の逆向き円錐ヨーク５２１に設けたことによって、高周波圧搾現象によるダイアフラム膜７０の被損傷脆弱性が解消され（図３３および３４参照）、作用力Ｆにより生じるダイアフラム膜７０の反発力Ｆｓが著しく低減される（図３４参照）。

さらに、同じ作用力Ｆの下、反発力Ｆｓは接触領域に対して反比例する。逆向き円錐ヨーク５２１の外径を拡大することによって、傾斜上部リング５０８の、ダイアフラム膜７０の底部側に対する接触領域が増加し、（図３５のリングＡ参照）それによって、本発明の逆向き円錐ヨーク５２１に対する反発力Ｆｓの全分力がさらに低減する。

本発明の第３実施形態における圧送ダイアフラムポンプの偏心円形構造の作製方法を以下に示す。

最初に、円形取付部５１１と偏心円形取付部５００は一体となった構成部として作製される。

２番目に、円錐ヨーク５２１は、独立した別体の構成部として作製される。

最後に、円錐ヨーク５２１および一体となった円形取付部５１１は、偏心円形取付部５００に組み合わされ、一つの構成部となり、図１０８および１０９に詳細に示す通りに組み合わされた偏心円形部材５０２を形成する。

したがって、偏心円形部材５０２が組み合わされた装置は、大量生産の要件を満たすだけでなく、製造全体に掛るコストを下げる。

本発明の円錐ヨーク５２１を備えた偏心円形部材５０２は、少なくとも以下に示す利点のいくつかを提供する：
１．逆向き円錐ヨーク５２１を含むことによって、持続する高周波ポンプ動作に対するダイアフラム膜７０の耐久性が大幅に増強される；
２．高周波圧搾現象による電流浪費が低減されるので、圧送ダイアフラムポンプの電力消費量が大幅に低減される；
３．電力消費量の低減により、圧送ダイアフラムポンプの運転温度が大幅に下がる；
４．運転温度が高いと加速される圧送ダイアフラムポンプの潤滑剤の経年劣化による、ベアリングの不快な騒音は、ほとんどが解消される；
５．本発明の逆向き円錐ヨーク５２１に対する反発力Ｆｓの全分力がさらに低減するため、圧送ダイアフラムポンプの製品寿命がさらに延びる；および
６．本発明は大量生産に適しているので、圧送ダイアフラムポンプの製造コストが低減される。

図示した本発明による実施形態は、偏心円筒部材５２、逆向き偏心円錐部材５０２、または偏心円形部材５０２の組み合わせを有し、ダイアフラム膜７０の製品寿命が延びるので、圧送ダイアフラムポンプの製品寿命を２倍にすることができる。

Claims (10)

1. 圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形構造は、ポンプヘッドボディの下側に配置された円形取付部と、円形取付部に設けられ、ポンプヘッドボディの対応する複数の操作孔を貫通して延びる複数の円形部材とを有し、前記圧送ダイアフラムポンプは、ポンプヘッドボディが固定されたモーターハウジングに収容されたモーターと、操作孔を介して円形部材に固定され、ポンプヘッドボディの上部側に配置されたダイアフラム膜と、ダイアフラム膜が動作すると、ポンプ動作をするように配置された複数のポンプピストンとを有し、円形取付部は、モーターによるワッブルプレートの回転によって円形取付部が揺れるように、ワッブルプレートに嵌合し、その結果、円形部材は連続的に上下動作を行い、円形部材の連続的上下動作によって複数のポンプピストンおよびダイアフラム膜の複数のピストン作動ゾーンを連続的に往復動作させ、ダイアフラム膜はさらに、複数の下方向に突出する環状位置決め凸部を有し、各環状位置決め凸部は、各前記円形部材の天面部の各環状位置決め溝部に嵌合されるように配置され、前記環状位置決め部材は、前記円形部材の天面部に偏心して配置されており、
   各円形部材の天面部の一区域は、水平面に対して傾斜され、各円形部材の各前記環状位置決め溝部と、垂直または逆円錐台形状のフランクの間に、傾斜上部リングを形成し、
   前記ポンプヘッドボディはモーターハウジングに固定され、ワッブルプレートおよび円形取付部を内部に囲み、
   前記ダイアフラム膜は、弾性材からなり、ポンプヘッドボディの上に配置され、前記ダイアフラム膜は、少なくとも１つの突起リムと、少なくとも１つの突起リムに接続され、前記ピストン作動ゾーンを形成する複数の等間隔に配置された放射状突起隔壁リブとを有し、
   各ピストン作動ゾーンは、各円形部材の締結孔に対応する位置の内側に形成された作動ゾーン孔を有し、各ポンプピストンは段付き孔を有し、締結部材は、段付き孔と、ダイアフラム膜の各対応するピストン作動ゾーンの作動ゾーン孔とを貫通し、各円形部材の各締結孔に延び、ダイアフラム膜と各ポンプピストンを、円形取付部の対応する円形部材に固定し、
   前記圧送ダイアフラムポンプはさらに、ピストン弁組立体とポンプヘッドカバーを有し、
   前記ピストン弁組立体は、ダイアフラム膜を覆い、封止係合により周囲がダイアフラム膜に固定され、
   前記ピストン弁組立体は、
   位置決め孔、および、等間隔で円周状に配置された複数のアウトレットポートを有するアウトレット取付部と、
   位置決めシャンクを備えたＴ字型プラスチック反逆流弁と、および、
   複数の円周状のインレット取付部とを含み、
   各インレット取付部は、複数の等間隔で円周状に配置されたインレットポートを有し、各インレット取付部に逆向きピストンディスクが取り付けられ、各ピストンディスクは、複数のインレットポートの、それぞれの対応する群の弁としての役割を果たし、
   アウトレット取付部の前記複数のアウトレットポートが複数のインレット取付部に連通するように、プラスチック反逆流弁の位置決めシャンクが、アウトレット取付部の位置決め孔に嵌合され、各予備水圧チャンバの一端部が対応する前記各インレットポートに連通するように、ダイアフラム膜がピストン弁組立体に円周状に固定されると、密閉した予備水圧チャンバが各インレット取付部、およびダイアフラム膜の対応するピストン作動ゾーンに形成され、
   ポンプヘッドカバーは、ポンプヘッドボディを覆い、ピストン弁組立体と、ポンプピストンと、ダイアフラム膜とを内部に囲み、水インレットオリフィス、および水アウトレットオリフィスを含み、前記ポンプヘッドカバーは、ダイアフラム膜の組立体、およびピストン弁組立体に密封して取り付けられ、高圧力が掛けられた水チャンバを、環状リブリングの内壁によって形成される空洞部と、ピストン弁組立体のアウトレット取付部の間に形成する、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
2. 請求項１に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形取付部は、モーターによるワッブルプレートの回転に応じて、円形部材に連続的上下動作をさせるために、ワッブルプレートに一体となったカムシャフトを受け入れるベアリングを有する、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
3. 前記円形部材が、円筒形状を有する、請求項１に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
4. 圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形構造は、ポンプヘッドボディの下側に配置された円形取付部と、円形取付部に設けられ、ポンプヘッドボディの対応する複数の操作孔を貫通して延びる複数の円形部材とを有し、前記圧送ダイアフラムポンプは、ポンプヘッドボディが固定されたモーターハウジングに収容されたモーターと、操作孔を介して円形部材に固定され、ポンプヘッドボディの上部側に配置されたダイアフラム膜と、ダイアフラム膜が動作すると、ポンプ動作をするように配置された複数のポンプピストンとを有し、円形取付部は、モーターによるワッブルプレートの回転によって円形取付部が揺れるように、ワッブルプレートに嵌合し、その結果、円形部材は連続的に上下動作を行い、円形部材の連続的上下動作によって複数のポンプピストンおよびダイアフラム膜の複数のピストン作動ゾーンを連続的に往復動作させ、ダイアフラム膜はさらに、複数の下方向に突出する環状位置決め凸部を有し、各環状位置決め凸部は、各前記円形部材の天面部の各環状位置決め溝部に嵌合されるように配置され、前記環状位置決め部材は、前記円形部材の天面部に偏心して配置されており、
   各円形部材の天面部の一区域は、水平面に対して傾斜され、各円形部材の各前記環状位置決め溝部と、垂直または逆円錐台形状のフランクの間に、傾斜上部リングを形成し、
   前記円形部材は逆円錐台形状を有し、前記円形部材の最大径がポンプヘッドボディの対応する各前記操作孔の内径よりも小さい、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
5. 請求項４に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形部材のそれぞれは、円形取付部に固定された取付部位を有し、円形取付部には分離可能な逆円錐台形状のヨークが取り付けられ、２層の円形構造を形成する、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
6. 請求項５に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形部材のそれぞれの取付部位は、円形取付部と一体であり、逆円錐台形状のヨークは、円形取付部と分離されている、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
7. 請求項４に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形部材のそれぞれの取付部位は、内側に面する位置決め表面を備えた基部と、基部から上方向に延びる雌ネジ山付き孔を備えたシリンダを含み、逆円錐台形状のヨークのそれぞれは、上部孔、中央孔、および下部孔を有し、中央孔の径は取付部位のシリンダの径とほぼ同じであり、上部孔の径は、取付部位のシリンダの径よりも大きく、下部孔の径は、取付部位の基部の径とほぼ同じであり、前記下部孔は基部に嵌合され、前記中央孔はシリンダに袖付けされ、前記環状位置決め溝部は、前記シリンダと前記上部孔の内壁の間のスペースにより画定される、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造であって、前記円形部材、前記ポンプヘッドボディの前記操作孔、前記ピストン作動ゾーン、および前記ポンプピストンのそれぞれの数が３である、圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
9. 前記モーターがブラシ付きモーターである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造。
10. 前記モーターがブラシなしモーターである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧送ダイアフラムポンプの円形構造。