기초 강좌|정밀펌프기술 8-1. 다이아프램 펌프의 가스록 현상

실제로 다이아프램 펌프의 펌프 헤드 내에 기포가 혼입되면 어떠한 문제가 발생할지 생각해 보겠습니다.

다이아프램이 상사점, 즉 맨 앞의 위치에 있을 때 (그림 1)과 같이 펌프 헤드 내에 기포가 혼입되었다고 합시다.

그 후 다이아프램이 후방으로 이동하면 펌프 헤드 내부에 부압이 발생하여 기포를 확장시킵니다. (그림 2)
거의 동시에 발생하는 부압을 해소하기 위해 액이 흡인되고, 기포의 압력과 크기는 원래로 되돌아갑니다.
여기서 만약 기포가 없으면 액체는 거의 압축되지 않으므로, 다이아프램이 전방으로 이동하면 즉시 역류 방지 밸브(체크볼)를 밀어올려 액이 배출됩니다.

그러나 펌프 헤드 내에 기포가 혼입되어 있는 경우는, 기체의 "압축되면 체적이 작아진다"는 특성 때문에 다음과 같이 됩니다.

다이아프램이 전방으로 이동함에 따라 기포가 압축되어 갑니다. 이는 보일의 법칙("4-1. 에어 챔버의 원리")에 따르면, 기포의 압력이 증대되는 것을 의미합니다. (사족이지만, 기포 주위의 액체도 기포와 같은 압력을 나타냅니다)
이때 토출측 역류 방지 밸브(체크볼)를 억누르고 있는 힘보다 펌프 헤드의 내압이 크면, 역류 방지 밸브를 밀어올려 액이나 기포가 배출됩니다. (그림 3)

그러나 반대인 경우, 즉 (1)의 힘이 (2)보다 커지면 사정은 완전히 달라집니다.

(그림 4)와 같이 되면, 역류 방지 밸브가 마침 뚜껑이나 마개의 역할을 하여 다이아프램이 전후로 이동해도 안의 기포는 팽창되거나 수축되기만 합니다. 따라서, 내부의 기포나 액은 배출되지 않습니다.
이것이 가스록입니다.