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3.2.3 コンポーネントの設計
3.2.3.1 熱交換器の設計
実証試験機用、また実機用（前段（高温側）、後段（低温側））それぞれについて熱交換器の設計を行った。設計は仕様を株式会社ササクラ殿に実施頂いた。
（1）実証試験機用熱交換器
○熱交換器の強度検討
・適用法規／規格は、高圧ガス保安法 特定設備検査規則 第一種特性設備。
・管の肉厚は上記規則に従い確認し、十分な肉厚で設計した。
○伝熱管の材料選定
・熱交換器用継目無ニッケルクロム鉄合金管（JIS G4904）にて計画を進めた。その他候補としては、ボイラ熱交換器用合金鋼鋼管JIS G3462、またボイラ熱交換器用ステンレス鋼管JIS G3463などが挙げられたが、高温強度、耐食性などの観点から上記のニッケルクロム鉄合金管を選定した。
・伝熱管はNCF800TB（インコロイ800）にて計画している。
○システム構成
・加熱源は都市ガスによる熱風加熱とした。熱風発生器の主な諸元は表. 3-2-4のとおり。当初は電気ヒータで検討を進めていたが、電気容量が最大210kWと大きいこと、またヒータとして適当なものがないため、熱風加熱方式とした。
表. 3-2-4 熱風発生器の諸元
| 項目 |
単位 |
数値 |
| 熱風量 |
Nm3/h |
3300 |
| 熱風温度 |
℃ |
610 |
| 熱交圧損 |
kPa |
0.07 |
| 加熱蒸気温度 |
℃ |
450 |
| ガス供給圧力 |
kPa |
6.9 |
| 電源電圧 |
V |
200 |
| ガスバーナ燃焼量 |
kW |
930 |
| 燃料 |
- |
天然ガス |
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・バーナの燃焼量制御は加熱蒸気温度にて行う。
・冷風ファン量の制御は熱風発生器出口温度にて行う。
○フローシートと組立図および外形図
実証試験機用熱交換器のフローシート、組立図、外形図をそれぞれ図. 3-2-11〜13に示す。
○運転方法など
運転時間：試験機最大300H/年、実機8000H/年（メンテナンス間隔5000H）
運転パターン：試験機 任意（長期休止もあり）、実機DSS、WSS（長期休止もあり）
起動方法：起動時はまず水を循環させ、熱交出口の温度が設定レベルに達したら、噴射弁に送り噴射を開始する。（循環設備必要（脱気機との関連））
停止方法：噴射弁ストップ⇒熱交換加熱ストップ⇒温度低下を確認してポンプ停止
（2）実機用熱交換器
実機用では、過給機の前後に熱交換器を配置する。過給機の前段（高温側）、過給機の後段（低温側）それぞれについて検討を行い、熱交換器を設計した。
○熱交換器の強度検討
○伝熱管の材料選定
・いずれも実証試験機用熱交換器の設計に同じ。
○データシートおよび外形図
実機用熱交換器のデータシートの一部を前段、後段それぞれ表. 3-2-5、6に示す。また実機用熱交換器の外形図を前段、後段それぞれ図. 3-2-14、15に示す。
表. 3-2-5 データシート（前段）
| 項目 |
単位 |
胴側 |
管側 |
| 全流量 |
Nm3/h、kg/h |
42000 |
3600 |
| 入口温度 |
℃ |
520 |
250 |
| 出口温度 |
℃ |
410 |
450 |
| 交換熱量 |
kJ/h |
5700000 |
| 総括伝熱係数 |
W/m2K |
47.0 |
| 設計圧力 |
kPa（G）、MPa（G） |
400 |
36 |
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表. 3-2-6 データシート（後段）
| 項目 |
単位 |
胴側 |
管側 |
| 全流量 |
Nm3/h、kg/h |
42000 |
3600 |
| 入口温度 |
℃ |
300 |
30 |
| 出口温度 |
℃ |
230 |
250 |
| 交換熱量 |
kJ/h |
3360000 |
| 総括伝熱係数 |
W/m2K |
40.0 |
| 設計圧力 |
kPa（G）、MPa（G） |
150 |
36 |
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図. 3-2-11 フローシート（実証試験機）
図. 3-2-12 組立図（実証試験機）
図. 3-2-13 外形図（実証試験機）
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