기초 강좌|정밀펌프기술 7-1. 압축비에 대하여

용적식 원리로 생각하면, 펌프 헤드 내부에 대한 공기(가스)의 혼입이 중대한 영향을 미친다는 것을 추측할 수 있습니다. 이하, 공기가 다이아프램 펌프에 주는 영향을 살펴보도록 합시다.

압축비에 대하여

한번 더, 주사기를 상상해 보시기 바랍니다.

주사기에 액을 빨아들였을 때 (그림 1)의 (2)와 같이 공기가 혼입되면, 다이아프램을 다 밀었다 하더라도 (3)'과 같이 공기가 남을 뿐만 아니라 대체 몇 mL가 주입되었는지 알 수 없게 됩니다. 그래서 (3)과 같이 주사기를 위 방향으로 하여 공기를 완전히 제거해야 비로소 정확한 주입량이 확보되는 것입니다.

또한 (3)'과 같이 다이아프램을 다 밀어도 공기가 남는 부분을 데드 스페이스라고 합니다. 일반적으로 펌프의 압축비가 좋다는 것은, 다이아프램의 이동 용적에 대해 이 데드 스페이스가 매우 작은 것을 가리킵니다.

여기서 펌프 헤드 내부의 총 용적을 V, 다이아프램의 실제 이동 용적을 V'라고 하면

압축비=V/(V-V')

로 표현됩니다. 그림으로 나타내면 다음의 (그림 2)와 같습니다.

예를 들어 펌프 헤드의 총 용적을 100mL, 다이아프램의 이동 용적을 90mL이라고 하면 압축비는

압축비=100/(100-90)=10

이 되며 10배로 압축됨을 나타냅니다. 또한 그때의 데드 스페이스는 100-90=10mL가 됩니다.

다이아프램 펌프의 압축비

다이아프램 펌프의 압축비에 대한 개념도 주사기의 경우와 같습니다. (그림 3)

그럼, 주사기와 다이아프램 펌프의 차이는 무엇일까요?

다이아프램 펌프에는 액의 흡입구와 토출구라는 2곳의 개구부가 있는데, 그만큼 데드 스페이스가 커집니다. 또한 다이아프램이 펌프 헤드의 앞쪽 벽에 충돌하지 않는 구조로 되어 있기 때문에 데드 스페이스가 더욱 넓어집니다. 이 때문에, 다이아프램 펌프의 압축비는 주사기에 비해 나빠집니다.

다이아프램이 전방으로 다 이동했을 때, 앞쪽 벽에 정확히 닿도록 설계하는 것은 가능하지만, 부품의 치수 공차에 따라서는 앞 벽으로 이동 도중에 충돌하여 구동부의 베어링이 파손되거나 모터가 소손될 수 있습니다. 따라서 다이아프램의 맨 앞 위치(상사점)와 펌프 헤드의 앞쪽 벽 사이에 약간의 여유를 둡니다.

단, 이 여유분은 펌프가 대용량이 되었다고 해서 비례시켜 크게 할 필요는 없습니다. 이는 펌프가 대용량이 될수록 압축비를 크게 할 수 있기 때문에, 가스록이 발생하기 어려워지는 것을 의미합니다. 반대로 말하면, 소용량 펌프일수록 가스록이 발생하기 쉬워집니다.