マイクロギアポンプに電解液タンクと流量計測を組み合わせたセットです。遠心ポンプではこれほど少ない流量を保てないため、ここでは循環にもギアポンプを使います。下の循環グループの HXS-0 の行が該当します。
この仕様で見積り依頼→電解液循環
耐アルカリ性のポンプ、タンク、チューブ、流量計測
KOH 電解液をスタックに通してタンクへ戻す循環ループです。同じポンプでも内部のゴムや金属が異なる仕様で製造されることがあります。当社はポンプを単に販売するのではなく、高温の KOH に耐える仕様を指定して発注します。
- 供給方法
- 運転条件をお知らせいただければ、適したメーカーとモデルを選定します。
- 納期
- お問い合わせ時にご案内。接液材質とシールを指定して発注するため、標準品より長くなります
- 運転条件
- 0.1 M KOH40 – 60 °C · アノード側のみ
- 標準流量
- 4 L/minHXS-2 · 許容範囲 1 – 10 L/min
この部品の役割と選定を決める要素
重要な理由
当社のスタックは KOH 電解液をアノード側のみに循環させ、カソードからは水素だけが出ます。循環量を決めるのは水の消費量ではなく、熱と差圧です。電解液はスタックの熱を運び出すため、流量が少なすぎると温度が上がります。多すぎるとスタックの圧力損失が増えてアノード側とカソード側の差圧が広がり、KOH が膜を越えてカソードへ移ります。そのため標準は 4 L/min です。ポンプは送る量と押し出す圧力がトレードオフの関係にあります。出口を絞るほど圧力は上がり、流量は下がります。つまりカタログの最大流量は抵抗が何もない状態の値、最大揚程は出口を閉じて流量ゼロの状態の値で、どちらも実際の運転では現れません。そこで当社はカタログ値ではなく、4 L/min で実際に出せる圧力で選定します。この値は配管設計ができて初めて決まるため、条件をお知らせいただければ検討します。また同じ製品名でも高温の KOH に耐えない材質で出荷されることがあるため、運転条件をメーカーに送って接液材質とシールを確認し、その仕様で発注します。表の接液材質の列はその確認結果です。
- 電解液タンク液位計測
- フィルター
- 循環ポンプ液面より下に設置
- 熱交換器
- 入口温度・流量
- スタック
- 出口温度・アノード圧力
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背景
ポンプ形式の違い
形式は、必要な流量、求められる精度、漏れの防ぎ方で決まります。遠心ポンプは回転する羽根車で液を押し出します。大流量・低コストですが、流量が増えると圧力が下がります。容積式ポンプ(ギア、ダイヤフラム)は一回転ごとに同じ容積を送るため、流量が回転数に比例し、圧力がかかっても保たれます。2 kW の循環は標準で遠心式、テストセルのごく少ない流量、流量を正確に保つ必要がある運転、少量を正確に送る補水は容積式です。下表の二行はいずれも容積式です。標準 4 L/min 循環用の遠心ポンプは接液材質とシールが注文コードで決まるため、お客様の条件に合わせて仕様を指定し、お見積りします。
- マイクロギア
- 歯の間の容積を送り出します。回転数に正確に追従させたい小流量向け
- ブラシレス遠心
- 回転する羽根車で押し出します。大流量・低コスト。2 kW スタック循環の標準
- 立形多段遠心
- 羽根車を重ねて圧力を上げます。流量と圧力の両方が必要な 30 kW 規模向け
- マグネット駆動ギア
- ケーシングを貫通する軸がないため、シール部から漏れません。補水など少量を正確に送る用途向け
揚程の意味
メーカーのカタログでは通常、この圧力を揚程で示します。揚程はポンプが水を持ち上げられる高さで圧力を表したもので、水ではおよそ 10 m が 1 bar です。当社が遠心ポンプをお見積りする際はこの換算を行い、圧力をすべて bar で表記します。遠心ポンプの最大揚程は流量ゼロでの値なので、実際の運転点は配管設計ができてから流量・揚程曲線で読み取ります。表のギアポンプはそのように流量で圧力が下がることはなく、記載値は送液限界です。
流量の調整方法
循環流量は運転中に微調整し、起動時には緩やかに上げる必要があるため、可変速はオプションではなく必須条件です。回転数の設定方式によって制御盤の配線も決まるため、発注前に確定します。
- 前面パネル
- ポンプ本体の表示部またはダイヤルで回転数を設定。外部信号配線は不要
- 0–5 V
- コントローラーからのアナログ電圧で回転数を設定。最も一般的な PLC インターフェース
- PWM
- パルス幅で回転数を設定。信号線が電気的ノイズに強い
- ポテンショメーター
- 手で回す可変抵抗で回転数を固定。コントローラーのない現場向け
- RS485 (MODBUS)
- 二線式シリアル通信で、その上のプロトコルが MODBUS です。設定値を送るだけのアナログ電圧と異なり、実回転数やアラームも読み取れます
- インバーター
- 三相モーターへの周波数を変えます。立形多段ポンプには別置きのインバーターを使います
高温 KOH で差が出る点
高温の KOH は一般的な材料を短期間で劣化させます。注意すべきは、届く材質が型番ではなく注文コードで決まることです。本体材質とシールまたはダイヤフラムの材質は注文コードで決まり、シールが EPDM か FKM かで許容液温まで変わります。標準仕様が耐アルカリ仕様とは限りません。材質の選択肢をまったく公開していないモデルもあります。その場合、当社は選択肢を推測せず、標準材質を確認したうえで当社の運転条件で耐えるかをメーカーに問い合わせ、その回答に基づいて発注します。ドライバーの配置も温度の制約になります。ブラシレスポンプにはコントローラーを本体に内蔵したものと別置きのものがあり、メーカー資料では内蔵型は低温の液・環境向け、別置き型は高温向けとされています。そのため高温 KOH には別置き型を発注します。同じ型番でもここで分かれます。温度も同じところで分かれます。液温の列は電解液が触れる部品の限界値ですが、周囲温度しか公開していないメーカーもあります。推測はせず、それらは「非公開」としています。Lead Fluid CT3000F は周囲温度 0 ~ 40 °C のみを記載しています。当社の条件は 40 ~ 60 °C のため、発注前にメーカーに液温を確認します。
- おおむね耐える
- フッ素樹脂(PTFE、FEP)、PEEK、PPS、EPDM、セラミック、316L ステンレス
- 耐えない
- ニトリルゴムと ABS(標準仕様として届くことが多い材質)
- 条件による
- ポリアミド(PA66)など、温度と濃度で可否が変わる材質。運転条件に照らしてメーカーに確認します
- メーカーが公開していない場合
- 表のギアポンプは接液ギアの材質(PEEK)のみを公開しており、軸やシールについては記載がありません。公開されていない選択肢は推測せず、運転条件をメーカーに示して回答を得てから発注します
ポンプ価格に含まれないもの
初めてループを組むときに漏れやすいものが 三つあります。起動時に呼び水が満たされるよう、ポンプは液面より下に設置する必要があります。電解液の減少が分かるよう、タンクには液位計測が必要です。そして空運転保護がないと、電解液がなくなってもポンプは回り続けます。この 三つはいずれもポンプ価格に含まれませんが、これらがなければループは成り立ちません。
選択肢と取扱モデル
選べる仕様
ここを出発点に、お客様の条件に合わせて調整します。掲載のない製品も多くの場合調達できます。
アノード側 4 L/min のブラシレス遠心ポンプです。温度制御と液位計測が付きます。表には低流量を正確に保つギアポンプのみを掲載しています。4 L/min 循環用の遠心ポンプは、お客様の条件に合わせて仕様を指定し、お見積りします。
この仕様で見積り依頼→三相電源の立形多段遠心ポンプで、専用のインバーターを使います。制御インターフェースの範囲が広いため、仕様は一緒に定めます。条件をお知らせいただければ、それに合った仕様でお見積りします。
この仕様で見積り依頼→調達可能なモデル
以下のモデルはいずれも、当社の運転条件(0.1 M KOH、40–60 °C)で使用可能と判断したものです。条件をお知らせいただければ、この中から選んでお見積りします。二行とも Lead Fluid の分注用ギアポンプで、同じ CT3000F ドライブにポンプヘッドが異なるものです。
HXS-0(単セル・ショートスタック)
| モデル | 形式 | 最大流量 | 圧力 | 電源 | 回転数制御 | 液温 | 接液材質 | 原産国 | 見積り依頼 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| マイクロギア | 0.015 – 0.9 L/min | 14 bar送液限界 | AC 100–240 V | 0–5 V、RS485 (MODBUS)前面パネルでも可 | 非公開 | PEEK | 中国 | 見積り依頼→ |
HXS-2(2 kW スタック)
| モデル | 形式 | 最大流量 | 圧力 | 電源 | 回転数制御 | 液温 | 接液材質 | 原産国 | 見積り依頼 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| マイクロギア | 0.045 – 2.7 L/min | 8 bar送液限界 | AC 100–240 V | 0–5 V、RS485 (MODBUS)前面パネルでも可 | 非公開 | PEEK | 中国 | 見積り依頼→ |
表の見方
- 材質の指定
- 接液材質とシールは発注時に指定します。シールとガスケットの材質は型番ではなく注文コードで決まり、標準仕様がアルカリ環境に適しているとは限りません。濃度、温度、流量をお知らせいただければ、その条件をメーカーに確認します
- 液温の数値
- 液温の列は電解液が触れる部品の限界値です。周囲温度しか公開されていない場合は「非公開」とし、発注前に確認します
- 循環ポンプの選定
- 表には低流量を正確に保つギアポンプのみを掲載しています。標準 4 L/min 循環用の遠心ポンプは接液材質とシールが注文コードで決まるため、お客様の条件に合わせて仕様を指定し、お見積りします
- 仕様の根拠
- 数値はメーカーの公開資料によるものです。発注前に最新仕様を再確認します
- 設置
- ポンプは液面より下に取り付け、タンクの液位計測と空運転保護を併設します。配管・電気工事は別途協議します
お見積り前に決めておくこと
よくいただくご質問
実際のお問い合わせで繰り返しいただいたものだけを載せています。
どのポンプが合うか
ギア、ブラシレス、ダイヤフラムのうち、どのポンプ形式を使っていますか?
電解液循環には標準でブラシレス遠心ポンプを、補水にはマグネット駆動ギアポンプを使います。循環には流量が、補水には少量を正確に送ることが求められるため、役割が分かれます。循環でも、標準の 4 L/min より少ない流量を正確に保つにはギアポンプが必要で、表に載せている 二機種がそれにあたります。4 L/min 用の遠心ポンプは、お客様の条件に合わせて仕様を指定し、お見積りします。ダイヤフラムポンプは掲載していません。当社が扱ったものは毎分約 800 mL で、循環標準の 4 L/min に届かないためです。循環にダイヤフラムポンプをご希望の場合は流量を満たすものを調達できますが、当社のシステムでは採用実績がなく、運転データもありません。どの形式でも接液部は KOH に触れるため、材質の適合性が第一条件であり、耐アルカリ性のない汎用ポンプは使えません。
運転中に KOH を補充し続ける必要はありますか?
いいえ。電気分解で消費されるのは水で、KOH はループ内に残ります。そのため補水ポンプが送るのは電解液ではなく水です。KOH は消費量ではなく、状態と性能の推移を見て交換します。
何を購入すべきか
自分たちで直接購入してはいけないのですか?
同じ型番でも材質が異なるものがあります。ダイヤフラムやガスケットの材質と本体材質は型番ではなく注文コードで決まり、標準仕様が耐アルカリ仕様とは限りません。表のモデルは材質の選択肢を公開していませんが、それで確認が不要になるわけではありません。当社は標準材質が当社の運転条件で耐えるかをメーカーに問い合わせ、その回答に基づいて発注します。条件をお知らせいただければ、それに合った仕様で発注します。
ポンプ以外に何が必要ですか?
液位計測付きの電解液タンク、フィルター、温度計測付きの熱交換器、流量計が一式になります。配管の順序は上のフロー図のとおりです。HXS-0 規模であれば、当社がこの一式を組み上げます。
運転について
ポンプが空運転するとどうなりますか?
電解液が減ったり空気で吸い込みが途切れたりすると、ポンプが損傷します。表のギアポンプはメーカー資料上、空運転保護を備えていないため、外部で保護を設ける必要があります。遠心ポンプには保護を内蔵しているものもあり、お見積りの段階で確認します。いずれの場合も、タンクの液位計測との併用をお勧めします。
流量を標準より大きく上げられますか?
標準は 4 L/min、許容範囲は 1 ~ 10 L/min です。それを超える範囲は当社で運転・検証していないため、性能や寿命の数値はお約束できません。流量を上げるとスタックの差圧が増えてアノードとカソードの圧力差が広がり、KOH が膜を越えてカソードへ移るため、ガスの取り扱いや後段の精製が複雑になります。ボトルネックは外部配管ではなく、内部の流路とマニホールドの断面です。プロセス側で大流量が必要な場合は、共通の電解液タンクを介して 4 L/min のスタックループとプロセスループを分けることをお勧めします。
チェックリストを送る
分かる項目だけご記入ください。残りは当社からお伺いします。
- スタックとセル数例:HXS-2、23 セル
- 流量と運転圧力例:アノード側 4 L/min
- 電解液と温度例:0.1 M KOH、50 °C
- 制御信号と統合例:0–5 V、上位システムと連携
保証:メーカー保証をそのまま適用