펌프 헤드 내부의 기포를 제거한다

한 번 가스록이 발생하면 좀처럼 쉽게 해소되지 않습니다. 전항 "8-2. 가스록 해소 펌프 헤드 내압을 토출 압력보다 크게 한다"의 (1)은 사정에 따라 실시할 수 없는 현장도 때때로 볼 수 있습니다. 이러한 경우, 펌프 헤드부에 에어빼기 밸브를 설치하여 강제적으로 기포를 빼는 방법을 사용할 수 있습니다.

이 방법은 비교적 압축비가 작은 소형 다이아프램 펌프에 적용됩니다.
또한 가스록 방지법으로, "펌프에 들어온 가스를 어떻게 뺄 것인가"라는 생각 외에 "가스를 어떻게 펌프에 넣지 않을 것인가"라는 생각이 있습니다.

이에 대해, 다음 3가지 관점이 있습니다.

• a)

  

  흡입측 호스로부터 공기를 넣지 않는다.
  
  가스록의 원인으로 자주 볼 수 있는 것이, 탱크의 액이 떨어졌음에도 불구하고 펌프가 작동하고 있는 상태, 즉 공회전입니다.
  이 상태가 되면 펌프는 확실히 공기를 빨아들여, 가스록이 발생하기 쉬워집니다.
  이러한 경우에는 오른쪽 그림과 같이 액면 레벨을 감시하는 센서를 설치하여, 액이 얼마 남지 않았다고 경고 소리가 나거나 액을 보충하는 시스템을 설계하면 될 것입니다.

• b)
  펌프 헤드에 혼입된 기포를 신속하게 배출한다.
  a)와 같은 공회전의 경우를 제외하고, 소량의 기포가 간헐적 혹은 연속적으로 들어오는 것이 보통입니다. 이를 고려하여, 들어온 기포가 신속하게 배출되는 펌프 헤드 내의 유로 설계, 즉 기포가 가스록을 일으킬 정도로는 축적되지 않는 구조로 하는 것입니다.
  그러나 이전에도 기술했지만, 스트로크 길이를 짧게 하면 압축비가 상대적으로 저하되기 때문에 기포가 축적되어 가스록이 발생하기 쉬운 조건이 될 수 있습니다.
• c)
  가스를 발생시키기 쉬운 액을 취급하는 경우에는 그 액의 성질을 충분히 조사하여 가스를 발생시키지 않기 위한 대책을 세워 둡니다.
  차아염소산나트륨 등은 매우 가스를 발생시키기 쉬운 액체입니다. 이러한 액을 이송하려면, 그 액의 성질을 충분히 조사하여 최대한 가스를 발생시키지 않는 이상적 조건으로 송액해야 합니다.

이상과 같이, 펌프 헤드 내에 들어간 공기(가스)는 가스록을 일으킬 수 있습니다.

약액 탱크의 액면이 저하되면 가스록을 일으킬 수 있다

기포가 가스록을 일으키지 않을 정도로 소량이어도 무시할 수 없습니다. 그것은, 처음에는 기포가 작아도 약액 탱크의 액면이 저하되면 가스록을 일으킬 수 있기 때문입니다.

(그림 1)의 (1)과 같이 탱크의 액면 레벨이 높으면, 펌프 헤드 내의 기포는 액의 무게(압력)에 눌려 작아집니다. (그림 1)의 (2)와 같이 탱크의 액면 레벨이 낮아지면, 액의 압력이 작아져 펌프 헤드 내의 기포는 커집니다. 이렇게 되면, 펌프 헤드 내부의 기포는 가스록을 일으키기에 충분한 크기가 될 우려가 있습니다.

즉, 탱크가 액으로 가득 채워져 있을 때는 비록 펌프 헤드 내에 가스가 혼입되어 있어도 가스록을 일으키지 않을 수도 있지만, 액면 레벨이 저하되면 가스록을 일으킬 정도까지 기포가 커질 수 있다는 것입니다.
또한 공교롭게도 펌프 헤드 내부의 기포는, 펌프의 토출량에도 영향을 줍니다.

결론적으로, 펌프 헤드 내부에 기포가 포함되면 약액 탱크의 액면 변동에 의해 토출량이 변화한다. 구체적으로 말하면, 액면 레벨이 저하되면 토출량이 감소된다고 할 수 있습니다.

기포와 토출량의 관계는 다음과 같습니다. (그림 2)

또한 좀더 생각해 보면, 펌프 헤드 내부의 기포가 클수록 다이아프램의 이동량 중에서 기포를 부수는 비율이 증가하여 토출량이 적어짐을 알 수 있습니다. 그리고 이것이 발전하면 가스록으로 이어집니다.
먼저 약액 탱크의 액면 레벨이 저하되면 펌프 헤드 내의 기포가 커진다고 했는데, 이는 액면 레벨이 저하됨에 따라 토출량이 감소하는 것과 마찬가지입니다.
본래 다이아프램 펌프는 흡입측 탱크의 액면 레벨 변동에 의한 토출량 변화가 있어서는 안 되지만, 펌프 헤드 내에 기포가 혼입되면 실제로 토출량이 변화되는 경우도 있을 수 있습니다.

여기서 가스록에 대한 중요점을 정리해 둡시다.

• (1)
  토출측 압력이 높으면 높을수록 가스록이 발생하기 쉽다.
• (2)
  대용량(수백 mL/min 이상) 펌프에서는 가스록이 발생하기 어렵다.
• (3)
  소용량(특히 수십 mL/min 이하) 펌프에서는, 대용량 펌프에 비해 가스록이 발생하기 쉽다.
• (4)
  스트로크 길이를 짧게 하면 할수록 가스록이 발생하기 쉬워진다.
• (5)
  기포가 한 번에 대량으로 들어오면 가스록이 발생하기 쉽다.
• (6)
  기포가 조금씩만 들어오는 경우는 가스록은 발생하기 어렵다.