開発者が語る！ミウラの水素燃料ボイラ誕生秘話

ミウラが水素に関する製品を本格的に手掛けるようになったのは、2015年頃です。
この頃、世間では次世代エネルギーとして水素が注目されはじめた時期でした。
ボイラでは、ソーダ業界で工場の余った水素（副生水素）を使った、大型の炉筒煙管ボイラが既にありましたが、ソーダ業界から「炉筒煙管ボイラよりも、扱いやすく高効率の貫流ボイラで使用できないか？」とご相談いただき、開発に着手することになったんです。

しかし、【水素=燃えやすく危険な物質】というイメージがあり、当時関わっていたメンバー皆が、「本当に燃やして大丈夫なのか？」という不安を感じていました。
また当時は、水素を燃料として使用するための安全基準というものがまだありませんでした。
当社がメインの燃料として扱っている都市ガスやLPGであれば、こういった使い方をしなければならない、という基準が指示事項として決まっているので、我々もそれに従えばよいのですが、何もないわけですから…。まずは自社で水素を使用するための安全指針づくりから行う必要がありました。これが大変でしたね。
たとえば水素は、燃焼速度（火の燃えきる速さ）が都市ガスの7倍くらい早い（※）という特性があります。
そのため、ボイラの燃料として使用した場合には、ガスの供給側に火が戻ってしまいやすいということも分かりました。
それらを踏まえた設計の安全指針を構成するため、様々な業界に、水素の使用例や安全管理方法をヒアリングするところからスタートしました。

※一財）省エネルギーセンター 「ガス燃焼の理論と実際」 より、13A 39cm/s、水素 282cm/sとして算出。
　条件（圧力や空気比など）により、燃焼速度は変わります。

通常ボイラは、燃焼中に問題なく炎が付いているか、自動制御で検出器に監視させています。
その検出器は、火炎が発光する光を測定するものなのですが、
水素は燃えたときの炎の光の波長が異なるため、当初試した市販の検出器だと、うまく検知できないという課題が見つかりました。
その課題を解決できたのが、ミウラの強みである「自社設計品」です。
自社製の検知器を用いてみたところ、これが問題なく検出できました。
当社はメーカーでは珍しく重要部品の内製化を行っているのですが、ミウラの内製技術が役立ったと実感した場面でしたね。
また、ボイラマイコンも自社設計していることから、安全制御を検討する際に、様々なテストが可能だったり、
設計変更が容易であったり、効率よく製品化することができました。

ついに点火テストまで行き着いたのですが、はじめて点火スイッチを押すときは、特別緊張しましたね。
水素がどのように燃えるのか分からず、誰がスイッチを押すのか譲り合いになりました(笑)。
いざスイッチを押してみると、何の心配もなく燃えてくれたのでチームのみんなでホッと胸をなでおろしたのを覚えています。

水素燃料ボイラの開発には試行錯誤がありましたが、2017年「株式会社大阪ソーダ 岡山工場」様に初号機5台を納品させていただきました。
しかし、製品が完成して一安心、というわけにはいかず…現場の設置作業についても従来のボイラとは異なる点が多く、ここでもとても苦労しました。

従来のボイラですと、据付要領書をもとに営業スタッフがお客様と工事に関する摺り合わせを行います。
しかし、この頃水素燃料ボイラの据付要領書は存在しませんでした。そのため、これもまた一から作る必要がありました。
燃料の取り込み方法や、窒素パージを組み込んでいるのでそれに対するユーティリティの要求仕様書など、当社の営業・FE(フィールドエンジニア)・設計、そしてお客様と何度も打ち合わせした上で決めていったんです。
普段、我々設計スタッフは営業スタッフやFEを通してお客様の声を聞くことが多いので、
このように直接お話をさせていただけたことで得られる情報も多く、それが結果的に製品の標準化の参考になったと感じています。
非常に実のある時間でした。 こうして、無事製品をお客様の工場に設置することができました。
苦労が多かった分、稼動したときにはチームとお客様みんなで喜び合いました。

この波板構造型の逆火防止装置は、ガスの流れに対する抵抗が小さいので、お客様の燃料の流量環境に合わせ、水素の供給圧力が低い場合でも支障なくご利用いただけるという利点もあります。
安全性、使い勝手の両面で、一番信頼性が高いタイプです。

水素燃料への基礎理解からはじめなくてはならなかったことは非常に大変でしたが、
この窒素パージ制御や配管レイアウトなど、各数の特許出願を行うことができたのは、
当初からのたくさんの知識の集積があったからこそだと思います。

ますますニーズが高まると予想される水素燃料ボイラを標準化し、多くのお客様にご使用いただくため、
2022年4月「ボイラ技術部 CNボイラ技術課」が誕生しました。
現在CNボイラ技術課には我々2人を含めた6人のメンバーがおり、その半数が20代です。

我々は、水素燃料ボイラ専用の試験室で製品の開発やテストを日々行っています。
試験室は圧縮水素設備が設置され、貫流ボイラが長時間運転できる状況となっており、
製品性能の向上に限らず、お客様の要望に沿った水素の利用方法も試験できるようになっています。

現在ミウラが主流とする産業用ボイラの燃料（都市ガス）から出るCO₂の排出量は、日本全体の約2%になります。
ミウラがより安全で、より高性能かつ安価に蒸気として出せる水素燃料ボイラを開発・拡販することで、
地球温暖化防止に貢献できる影響度は非常に大きいと感じています。