(57)【要約】      （修正有）【課題】固体燃料と空気との接触面積を広げることができるように改善したボイラーを提供する。【解決手段】本発明は、ボイラーに関し、燃焼室と、外部の空気を供給する空気供給ユニット６０と、前記空気供給ユニット６０から供給された前記空気が通過するように貫通形成された複数の通孔７２ａを有し、外部のペレット供給源から供給されたペレットが密集したペレットの山が載置される火格子７２を備える燃焼ユニットと、内部に貫通形成された中空を備え、前記空気供給ユニット６０から供給された前記空気を前記中空を介して前記ペレットの山の内部まで案内するように、前記複数の通孔のいずれか１つにそれぞれ装着される少なくとも１つのバーナーピン８０とを含む。【選択図】図４
2020118437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と、
外部の空気を供給する空気供給ユニットと、
前記空気供給ユニットから供給された前記空気が通過するように貫通形成された複数の通孔を有し、外部のペレット供給源から供給されたペレットが密集したペレットの山が載置される火格子を備える燃焼ユニットと、
内部に貫通形成された中空を備え、前記空気供給ユニットから供給された前記空気を前記中空を介して前記ペレットの山の内部まで案内するように、前記複数の通孔のいずれか１つにそれぞれ装着される少なくとも１つのバーナーピンとを含むことを特徴とする、ボイラー。
【請求項２】
前記中空は、
前記空気供給ユニットから供給された前記空気が流入する第１開口部と、
前記中空を通過した前記空気を前記ペレットの山の内部に向かって排出する第２開口部とを有することを特徴とする、請求項１に記載のボイラー。
【請求項３】
前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記第２開口部が前記火格子の内部側に開放されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着されることを特徴とする、請求項２に記載のボイラー。
【請求項４】
前記第２開口部は、前記少なくとも１つのバーナーピンのそれぞれの一側端部に開放形成され、
前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記一側端部が前記ペレットの山に予め定められた深さだけ挿入されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着されることを特徴とする、請求項３に記載のボイラー。
【請求項５】
前記第１開口部は、前記一側端部と反対の、前記少なくとも１つのバーナーピンのそれぞれの他側端部に開放形成され、
前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記他側端部が前記火格子の外部側に開放されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着されることを特徴とする、請求項４に記載のボイラー。
【請求項６】
前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記他側端部が前記火格子の外部に予め定められた長さだけ突出するように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着されることを特徴とする、請求項５に記載のボイラー。
【請求項７】
前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、
前記中空を通過する前記空気のある一部の空気を前記ペレットの山の内部に向かって噴射するように、当該バーナーピンの周部に貫通形成される少なくとも１つの噴射孔をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載のボイラー。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記周部の特定の領域が前記ペレットの山に前記予め定められた深さだけ埋設されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着され、
前記少なくとも１つの噴射孔はそれぞれ、前記ペレットの山に前記予め定められた深さだけ埋設された前記周部の特定の領域に形成されることを特徴とする、請求項７に記載のボイラー。
【請求項９】
前記空気のある一部の空気が、前記複数の通孔のいずれか一部の通孔を介して前記ペレットの山の外部表面に向かって供給されると共に、前記空気の残りの一部の空気が、前記複数の通孔の残りの一部の通孔に装着されたバーナーピンを介して前記ペレットの山の内部に向かって供給されるように、前記通孔の形成個数に比べて少ない個数のバーナーピンがそれぞれ、前記残りの一部の通孔のいずれか１つに選択的に装着されることを特徴とする、請求項１に記載のボイラー。
【請求項１０】
前記バーナーピンはそれぞれ、前記火格子の底板に貫通形成された通孔のいずれか１つに選択的に装着されることを特徴とする、請求項９に記載のボイラー。
【請求項１１】
前記空気供給ユニットは、
外部から前記空気を供給する送風機と、
前記送風機から供給された前記空気を前記通孔に案内する第１エアダクトを有する第１ハウジングとをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のボイラー。
【請求項１２】
前記燃焼ユニットは、
前記通孔と前記第１エアダクトとを連通させる第１連通孔を有し、前記火格子を取り囲むように設置される第２ハウジングをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載のボイラー。
【請求項１３】
前記燃焼ユニットは、
前記ペレットの山を点火するバーナーをさらに備え、
前記第２ハウジングは、
前記送風機から供給された前記空気のある一部の空気である第１空気が前記第１エアダクトに沿って前記通孔に案内されるように、前記空気の残りの一部の空気である第２空気を選択的にバイパスさせるバイパス孔と、
前記バイパス孔によってバイパスされた前記第２空気を、前記ペレットの山が点火されて生成された火炎側に案内する第２エアダクトとをさらに有することを特徴とする、請求項１２に記載のボイラー。
【請求項１４】
前記第２ハウジングは、
前記燃焼室と前記第２ハウジングとを連通させる第２連通孔をさらに有することを特徴とする、請求項１３に記載のボイラー。
【請求項１５】
前記バイパス孔に装着され、前記第２空気に渦流を形成する渦流形成ユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載のボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
国連気候変動枠組条約（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｎａｔｉｏｎｓ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ＵＮＣＣＣ）締約国会議で決定された温室効果ガス削減に関連して、削減義務対象国である大韓民国は、２０１５年０６月２９日に提出された「国家の自主的削減目標（Ｉｎｔｅｎｄｅｄ  Ｎａｔｉｏｎａｌｌｙ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ、ＩＮＤＣ）」を通じて、２０３０年の温室効果ガス排出量の予測値（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ  ａｓ  Ｕｓｕａｌ、ＢＡＵ）である８５，０６０万  ｔＣＯ２  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ（ｔＣＯ２  ｅｑ．）を基準として、２０１０年に比べて２１％削減された約６７，１９７  ｔＣＯ２  ｅｑ．又は２０１５年に比べて３７％削減された約５３，５８７  ｔＣＯ２  ｅｑ．を目標として樹立したことがある。これは、経済協力開発機構（Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｅｃｏｎｏｍｉｃ  Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、ＯＥＣＤ）の３４カ国の加盟国の中で、エネルギー効率に対し最高のレベル（Ｂｌｏｏｍｂｅｒｇ  Ｎｅｗ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｆｉｎａｎｃｅ（ＢＮＥＦ）、２０１５）であって、目標の達成のための様々な方案の樹立・施行が要求される。
【０００３】
木質系バイオマス燃料の一種である木材ペレットの燃焼時に発生する二酸化炭素（ＣＯ２）は、樹木の光合成によって酸素（Ｏ２）として生成されるので、炭素中立（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎｅｕｔｒａｌ）エネルギー源であって、温室効果ガス削減義務に対応可能な燃料として活用することができる。固体燃料である木材ペレットは、含水率（ｍｏｉｓｔｕｒｅ  ｃｏｎｔｅｎｔ）、見掛け密度（ａｐｐａｒｅｎｔ  ｄｅｎｓｉｔｙ）などの物理的性質（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）と、揮発分（ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｍａｔｔｅｒ）、固定炭素分（ｆｉｘｅｄ  ｃａｒｂｏｎ）などの化学的組成（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）など、燃料自体の不均一性などと共に、火格子内の積層された木材ペレットの内部への空気の供給は排除され、外部表面のみが、流入した空気と接触して燃焼するので、不規則な燃焼条件が造成される。これは、温室効果ガスの排出の増加及び燃焼生成物（タール、煤、灰、クリンカーなど）の発生の増加に寄与するだけでなく、究極的には燃焼効率及び熱効率が低下する要因として作用する。現在、木質系バイオマス利用システムを用いた効率の向上のための先行研究は、燃焼条件及び燃焼特性、燃焼システムの制御、燃焼システムの性能及び熱伝逹特性、燃焼生成物の生成・抑制・除去、排気ガスの組成及び循環、空気比及び空気流動、経済性・環境性などに関する研究が行われたことがあるが、固体燃料と空気の接触面積を改善するための研究は僅かであるのが現状である。
【０００４】
一方、ボイラー本体に劣悪な質の空気が供給されると、燃料の燃焼時に燃料から生成された揮発分（ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｍａｔｔｅｒ）と空気とが円滑に混合されないか、または空気に多量の水分が含まれた状態で燃料が燃焼することによって、燃料が不完全燃焼となり得る。このように燃料が不完全燃焼すると、燃焼生成物（タール、煤、灰、クリンカーなど）の発生量が増加し、排気ガス中の有害排気ガス（ＣＯ、ＮＯｘ、Ｓｏｘなど）の濃度が増加し得る。ところで、既存のボイラーに関する研究及び開発は、ボイラー本体または燃料の質の向上などに焦点を当てて行われ、ボイラー本体に供給される空気の質の向上のための研究は僅かであったのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためのものであって、固体燃料と空気との接触面積を広げることができるように改善したボイラーを提供することにその目的がある。
【０００６】
さらに、本発明は、燃料の燃焼時に燃料から生成された揮発分と空気とが円滑に混合され得るように改善したボイラーを提供することにその目的がある。
【０００７】
さらに、本発明は、除湿された空気をボイラー本体に供給できるように改善したボイラーを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の好ましい実施例に係るボイラーは、燃焼室と、外部の空気を供給する空気供給ユニットと、前記空気供給ユニットから供給された前記空気が通過するように貫通形成された複数の通孔を有し、外部のペレット供給源から供給されたペレットが密集したペレットの山が載置される火格子を備える燃焼ユニットと、内部に貫通形成された中空を備え、前記空気供給ユニットから供給された前記空気を前記中空を介して前記ペレットの山の内部まで案内するように、前記複数の通孔のいずれか１つにそれぞれ装着される少なくとも１つのバーナーピンとを含む。
【０００９】
好適に、前記中空は、前記空気供給ユニットから供給された前記空気が流入する第１開口部と、前記中空を通過した前記空気を前記ペレットの山の内部に向かって排出する第２開口部とを有する。
【００１０】
好適に、前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記第２開口部が前記火格子の内部側に開放されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着される。
【００１１】
好適に、前記第２開口部は、前記少なくとも１つのバーナーピンのそれぞれの一側端部に開放形成され、前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記一側端部が前記ペレットの山に予め定められた深さだけ挿入されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着される。
【００１２】
好適に、前記第１開口部は、前記一側端部と反対の、前記少なくとも１つのバーナーピンのそれぞれの他側端部に開放形成され、前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記他側端部が前記火格子の外部側に開放されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着される。
【００１３】
好適に、前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記他側端部が前記火格子の外部に予め定められた長さだけ突出するように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着される。
【００１４】
好適に、前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記中空を通過する前記空気のある一部の空気を前記ペレットの山の内部に向かって噴射するように、当該バーナーピンの周部に貫通形成される少なくとも１つの噴射孔をさらに備える。
【００１５】
好適に、前記少なくとも１つのバーナーピンはそれぞれ、前記周部の特定の領域が前記ペレットの山に前記予め定められた深さだけ埋設されるように、前記複数の通孔のいずれか１つに装着され、前記少なくとも１つの噴射孔はそれぞれ、前記ペレットの山に前記予め定められた深さだけ埋設された前記周部の特定の領域に形成される。
【００１６】
好適に、前記空気のある一部の空気が、前記複数の通孔のいずれか一部の通孔を介して前記ペレットの山の外部表面に向かって供給されると共に、前記空気の残りの一部の空気が、前記複数の通孔の残りの一部の通孔に装着されたバーナーピンを介して前記ペレットの山の内部に向かって供給されるように、前記通孔の形成個数に比べて少ない個数のバーナーピンがそれぞれ、前記残りの一部の通孔のいずれか１つに選択的に装着される。
【００１７】
好適に、前記バーナーピンはそれぞれ、前記火格子の底板に貫通形成された通孔のいずれか１つに選択的に装着される。
【００１８】
好適に、前記空気供給ユニットは、外部から前記空気を供給する送風機と、前記送風機から供給された前記空気を前記通孔に案内する第１エアダクトを有する第１ハウジングとをさらに備える。
【００１９】
好適に、前記燃焼ユニットは、前記通孔と前記第１エアダクトとを連通させる第１連通孔を有し、前記火格子を取り囲むように設置される第２ハウジングをさらに備える。
【００２０】
好適に、前記燃焼ユニットは、前記ペレットの山を点火するバーナーをさらに備え、前記第２ハウジングは、前記送風機から供給された前記空気のある一部の空気である第１空気が前記第１エアダクトに沿って前記通孔に案内されるように、前記空気の残りの一部の空気である第２空気を選択的にバイパスさせるバイパス孔と、前記バイパス孔によってバイパスされた前記第２空気を、前記ペレットの山が点火されて生成された火炎側に案内する第２エアダクトとをさらに有する。
【００２１】
好適に、前記第２ハウジングは、前記燃焼室と前記第２ハウジングとを連通させる第２連通孔をさらに有する。
【００２２】
好適に、前記バイパス孔に装着され、前記第２空気に渦流を形成する渦流形成ユニットをさらに含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、ボイラーに関し、次のような効果を有する。
【００２４】
第一に、本発明は、臭化リチウム水溶液によって除湿及び予熱された空気をボイラー本体に供給することで、ボイラーの燃焼効率及び熱効率を向上させることができ、燃料消費量を低減させることができる。
【００２５】
第二に、本発明は、空気の流入経路上に設けられた渦流形成器によって渦流が形成された空気を、燃料が点火されて形成された火炎に案内できるので、燃料の燃焼時に生成された揮発分と空気とを円滑に混合させて燃料の燃焼条件を完全燃焼条件に近接させることができ、空気の対流時間を増加させることができる。これを通じて、本発明は、燃料の不完全燃焼時に発生する燃焼生成物及び有害排気ガスの濃度を低減させることによって、ボイラーの燃焼効率及び熱効率を向上させることができ、温室効果ガスの排出量を減少させることができる。
【００２６】
第三に、本発明は、空気をペレットの山の内部まで案内可能なバーナーピンを火格子の通孔に設置して、ペレットの山の内部を完全燃焼条件に近接させることによって、ボイラーの熱効率を向上させることができ、燃焼生成物及び温室効果ガスの排出を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の好ましい実施例に係るボイラーの概略的な構成を示す図である。
【図２】除湿ユニットを用いて空気の水分を除去する方法を説明するための図である。
【図３】図１のＩ領域に対する部分拡大図である。
【図４】図３の空気供給ユニット及び燃焼ユニットに対する部分拡大図である。
【図５】第１空気がペレットの山に供給される様子を示す図である。
【図６】バーナーピンの斜視図である。
【図７】一形態に係る渦流形成器の前面図である。
【図８】一形態に係る渦流形成器の前面斜視図である。
【図９】一形態に係る渦流形成器の後面斜視図である。
【図１０】一形態に係る渦流形成器の側面図である。
【図１１】他の形態に係る渦流形成器の概念図である。
【図１２】更に他の形態に係る渦流形成器の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面を通じて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施例を説明するにあたって、関連する公知の構成又は機能についての具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
本発明の実施例の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番又は順序などが限定されるものではない。また、別に定義されない限り、技術的又は科学的な用語を含めてここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本出願で明らかに定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されない。
【００３０】
図１は、本発明の好ましい実施例に係るボイラーの概略的な構成を示す図であり、図２は、除湿ユニットを用いて空気の水分を除去する方法を説明するための図である。
【００３１】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施例に係るボイラー１は、臭化リチウム水溶液Ｌを用いて外部の空気Ａを除湿する除湿ユニット１０と、臭化リチウム水溶液Ｌを加熱して、除湿ユニット１０で吸収された水分を臭化リチウム水溶液Ｌから除去する再生ユニット２０と、再生ユニット２０で水分が除去された臭化リチウム水溶液Ｌを冷却する冷却ユニット３０と、冷却ユニット３０で冷却された臭化リチウム水溶液Ｌから汚染物質を除去するフィルタユニット４０と、固体燃料の燃焼及び暖房水Ｗの加熱が行われるボイラー本体５０と、除湿ユニット１０で水分が除去された空気Ａをボイラー本体５０に供給する空気供給ユニット６０と、空気供給ユニット６０から供給された空気Ａを用いて固体燃料を燃焼させる燃焼ユニット７０と、空気供給ユニット６０から供給された空気Ａを固体燃料の内部まで案内する少なくとも１つのバーナーピン８０と、空気供給ユニット６０から供給された空気Ａに渦流を形成する渦流形成器９０などを含むことができる。
【００３２】
ボイラー１において使用可能な固体燃料の種類は、特に限定されない。例えば、固体燃料は、木材ペレットＰであってもよい。説明の便宜のため、以下では、木材ペレットＰを固体燃料として使用する場合を例に挙げて本発明を説明する。
【００３３】
まず、除湿ユニット１０は、ボイラー本体５０に供給するための外部の空気Ａに含まれた水分を除去するための装置である。
【００３４】
臭化リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ−ｂｒｏｍｉｄｅ）水溶液Ｌは、食塩と類似の安定した、人体に無害な特性を有する物質であって、常温で空気Ａに含まれた水分を６０％以上を吸収して除去可能な除湿性質を有する。除湿ユニット１０は、このような臭化リチウム水溶液Ｌを用いて外部の空気Ａに含まれた水分を除去するように設けられる。
【００３５】
例えば、図２に示されたように、除湿ユニット１０は、外部の空気Ａが内部を通過するように設けられたエアパイプ１２と、エアパイプ１２を通過する空気Ａと接するようにエアパイプ１２の内部に設置され、臭化リチウム水溶液Ｌで湿らせた除湿パッド１４などを備えることができる。
【００３６】
エアパイプ１２の一側開口部は外部と連通することができ、一側開口部と反対のエアパイプ１２の他側開口部は、後述する空気供給ユニット６０の送風機６２と接続され得る。すると、送風機６２の稼働時に送風機６２から提供される吸込力によって、外部の空気Ａは、エアパイプ１２の一側開口部を介してエアパイプ１２の内部に流入することができる。このように流入した空気Ａは、エアパイプ１２に沿って送風機６２に向かって移送され得る。
【００３７】
除湿パッド１４は、エアパイプ１２の内径と対応する外径を有するように形成される。これを通じて、図２に示されたように、除湿パッド１４は、エアパイプ１２を通過する空気Ａと接するようにエアパイプ１２の内部に挿入され得る。
【００３８】
除湿パッド１４は、臭化リチウム水溶液Ｌで湿らされ、空気Ａが通過可能な多孔性構造を有することが好ましい。例えば、除湿パッド１４は、スポンジ、段ボールなどで構成されてもよい。
【００３９】
図２に示されたように、このような除湿パッド１４には、フィルタユニット４０で汚染物質が除去された臭化リチウム水溶液Ｌが、エアパイプ１２とフィルタユニット４０とを接続する管路（図示せず）を介して供給され得る。このように供給された臭化リチウム水溶液Ｌで除湿パッド１４を湿らした状態でエアパイプ１２に空気Ａが流入すると、空気Ａは、臭化リチウム水溶液Ｌと接触しながら除湿パッド１４を通過するようになる。これを通じて、臭化リチウム水溶液Ｌは、空気Ａに含まれた水分を除去することができる。また、臭化リチウム水溶液Ｌは、後述する再生ユニット２０によって加熱されることによって、常温の空気Ａに比べて高い温度を維持するようになる。これにより、空気Ａの水分が臭化リチウム水溶液Ｌに吸収される際、空気Ａと臭化リチウム水溶液Ｌとの間に熱交換が行われるところ、空気Ａは、臭化リチウム水溶液Ｌによって予熱され得る。
【００４０】
このように、臭化リチウム水溶液Ｌによって除湿及び予熱された空気Ａは、送風機６２によって燃焼ユニット７０に供給されて木材ペレットＰの燃焼のために使用され得る。これを通じて、ボイラー１の燃焼効率及び熱効率を向上させることができ、燃料消費量を低減させることができる。
【００４１】
一方、空気Ａを除湿及び予熱した臭化リチウム水溶液Ｌは、エアパイプ１２と再生ユニット２０とを接続する管路（図示せず）を介して再生ユニット２０に伝達され得る。
【００４２】
次に、再生ユニット２０は、除湿ユニット１０から伝達された臭化リチウム水溶液Ｌを加熱して、除湿ユニット１０で吸収された水分を臭化リチウム水溶液Ｌから除去するための装置である。
【００４３】
臭化リチウム水溶液Ｌが、除湿ユニット１０で、空気Ａに含まれた水分を吸収すると、臭化リチウム水溶液Ｌの濃度が低くなることによって、臭化リチウム水溶液Ｌを除湿材として使用できなくなる。そこで、臭化リチウム水溶液Ｌを除湿材として再利用可能なように、除湿ユニット１０から伝達された臭化リチウム希溶液から水分を蒸発させて臭化リチウム水溶液Ｌの濃度を高める再生ユニット２０が設けられるものである。
【００４４】
このような再生ユニット２０の構造は、特に限定されない。例えば、図１に示されたように、再生ユニット２０は、ボイラー本体５０から排出された燃焼ガスＧ及び臭化リチウム水溶液Ｌを熱交換させて臭化リチウム水溶液Ｌを加熱して、水分を蒸発させる第１熱交換器２２と、外部の電源から供給された電気エネルギーを用いて臭化リチウム水溶液Ｌを加熱して、水分を蒸発させる補助ヒータ２４などを備えることができる。
【００４５】
第１熱交換器２２は、後述する排風器ハウジング５７によってボイラー本体５０から排出されて煙筒５８に沿って流動する燃焼ガスＧと、除湿ユニット１０から伝達された臭化リチウム水溶液Ｌとを熱交換させることができるように設けられ得る。例えば、図１に示されたように、第１熱交換器２２は、臭化リチウム水溶液Ｌが煙筒５８の内部を通過するように設けられてもよい。すると、臭化リチウム水溶液Ｌに比べて沸点の低い水分は、蒸発して臭化リチウム水溶液Ｌから除去され得る。このような第１熱交換器２２は、燃焼ガスＧと共にボイラー本体５０から排出された廃熱を用いて臭化リチウム水溶液Ｌを再生するので、ボイラー１の熱効率を向上させることができる。
【００４６】
補助ヒータ２４は、第１熱交換器２２から伝達された臭化リチウム水溶液Ｌを再加熱して、第１熱交換器２２で除去されなかった残余水分を蒸発させることができる。すると、臭化リチウム水溶液Ｌは、除湿材として使用可能な臭化リチウム濃溶液に再生され得る。このような補助ヒータ２４は、外部の電源から供給された電気エネルギーを用いて臭化リチウム水溶液Ｌを加熱可能な電気ヒータとして構成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００４７】
次に、冷却ユニット３０は、再生ユニット２０で再生された臭化リチウム水溶液Ｌを、予め定められた基準温度に冷却するための装置である。
【００４８】
基準温度は、特に限定されず、除湿ユニット１０で空気Ａを除湿及び予熱するのに適切なレベルの温度が基準温度として定められてもよい。
【００４９】
冷却ユニット３０の構造は、特に限定されない。例えば、冷却ユニット３０は、外部の用水源から供給された水と、補助ヒータ２４から伝達された臭化リチウム水溶液Ｌとを熱交換させることで、臭化リチウム水溶液Ｌを基準温度に冷却する第２熱交換器３２を備えることができる。特に、臭化リチウム水溶液Ｌと熱交換される水は、後述するボイラー本体５０の暖房水室５３に供給するための暖房水Ｗであってもよい。すると、暖房水Ｗは、第２熱交換器３２によって予熱された状態でボイラー本体５０に供給されるので、これを通じて、ボイラー１の熱効率を向上させることができる。
【００５０】
次に、フィルタユニット４０は、冷却ユニット３０で冷却された臭化リチウム水溶液Ｌから汚染物質を除去するための装置である。
【００５１】
臭化リチウム水溶液Ｌには、臭化リチウム水溶液Ｌが前述した除湿ユニット１０、再生ユニット２０及び冷却ユニット３０などに沿って循環する過程で浸透した汚染物質が含まれ得る。このような汚染物質、特に、空気Ａ中で浮遊し得る空気浮遊汚染物質が臭化リチウム水溶液Ｌに含まれる場合、除湿ユニット１０で空気Ａが臭化リチウム水溶液Ｌによって除湿及び予熱されるとき、空気浮遊汚染物質が空気Ａに沿ってボイラー本体５０に浸透し得る。すると、このような空気浮遊汚染物質によってボイラー本体５０の内部が汚染されることによって、ボイラー１の熱効率及び耐久性が低下するおそれがある。このような汚染物質を臭化リチウム水溶液Ｌから除去できるようにフィルタユニット４０が設けられるものである。
【００５２】
フィルタユニット４０の構造は、特に限定されない。例えば、フィルタユニット４０は、臭化リチウム水溶液Ｌに分散された汚染物質をフィルタリングできる濾過フィルタ（図示せず）を備えることができる。また、フィルタユニット４０は、濾過フィルタによって汚染物質が除去された臭化リチウム水溶液Ｌを、除湿パッド１４に再伝達することができる。このようなフィルタユニット４０によれば、臭化リチウム水溶液Ｌは、汚染物質の反復的な濾過を通じて半永久的に使用することができる。
【００５３】
図３は、図１のＩ領域に対する部分拡大図である。
【００５４】
次に、ボイラー本体５０は、木材ペレットＰを燃焼させるためのボイラー１の全般的な構成要素の設置空間を提供するための装置である。
【００５５】
図３に示されたように、ボイラー本体５０は、本体ケーシング５１と、木材ペレットＰの燃焼のための空間を提供する燃焼室５２と、木材ペレットＰの燃焼熱を用いて加熱するための暖房水Ｗが充填される暖房水室５３と、燃焼ガスＧの廃熱を回収するための廃熱回収器５４と、燃焼ガスＧを外部に排気する排風器５５などを備えることができる。
【００５６】
本体ケーシング５１は、前述したボイラー本体５０の他の構成要素を内部に設置できるように、予め定められた容積を有する。
【００５７】
燃焼室５２は、燃焼室５２の壁体が本体ケーシング５１の壁体から予め定められた間隔だけ離隔するように本体ケーシング５１の内部空間に設置される。図３に示されたように、このような燃焼室５２には、空気供給ユニット６０、燃焼ユニット７０、バーナーピン８０、渦流形成器９０などが配置され得る。
【００５８】
暖房水室５３は、燃焼室５２の壁体と本体ケーシング５１の壁体との間の空間に設けられる。このような暖房水室５３には、前述した冷却ユニット３０によって予熱された暖房水Ｗが充填され得る。このために、本体ケーシング５１には、外部から暖房水室５３に暖房水Ｗが流入する暖房還水口５１ａと、暖房水室５３から外部に暖房水Ｗが排出される暖房出水口５１ｂとが形成され得る。このような暖房還水口５１ａ及び暖房出水口５１ｂはそれぞれ、暖房水Ｗが、燃焼室５２から伝達される木材ペレットＰの燃焼熱によって一次的に加熱された後、廃熱回収器５４から伝達される燃焼ガスＧの廃熱によって二次的に加熱され得るように、予め定められた距離だけ互いに離隔して形成され得る。すなわち、暖房還水口５１ａ及び暖房出水口５１ｂはそれぞれ、暖房水Ｗが燃焼室５２側から廃熱回収器５４側に流動するように形成され得る。
【００５９】
また、図３に示されたように、少なくとも１つの暖房水管５６が燃焼室５２を横切るように設置され得る。それぞれの暖房水管５６の両側端部は暖房水室５３と接続され得る。すると、暖房水室５３に充填された暖房水Ｗが、それぞれの暖房水管５６を通過しながら木材ペレットＰの燃焼熱によって加熱されることによって、ボイラー１の熱効率を向上させることができる。
【００６０】
廃熱回収器５４は、燃焼室５２で木材ペレットＰの燃焼によって生成された燃焼ガスＧが流入する第１廃熱回収管５４ａと、燃焼ガスＧから落下した灰が集塵される集塵室５４ｂと、集塵室５４ｂを通過した燃焼ガスＧが流入する第２廃熱回収管５４ｃと、第１廃熱回収管５４ａ及び第２廃熱回収管５４ｃの内部の煤を除去するための煤除去部材５４ｄなどを有することができる。
【００６１】
第１廃熱回収管５４ａは、少なくとも一部が、暖房水室５３に充填された暖房水Ｗに浸るように、本体ケーシング５１の内部空間に配置され得る。特に、第１廃熱回収管５４ａは、重力方向に長く延びるように配置され得る。このような第１廃熱回収管５４ａの上側開口部は燃焼室５２と接続され得、第１廃熱回収管５４ａの下側開口部は集塵室５４ｂと接続され得る。すると、木材ペレットＰが燃焼して生成された燃焼ガスＧは、上側開口部を介して第１廃熱回収管５４ａに流入した後、集塵室５４ｂに向かって移動することができる。この過程において、燃焼ガスＧと暖房水Ｗが熱交換されて暖房水Ｗが加熱されることによって、燃焼ガスＧの廃熱を一次的に回収することができる。
【００６２】
集塵室５４ｂには、燃焼ガスＧが第１廃熱回収管５４ａ及び第２廃熱回収管５４ｃを介して移動する過程で燃焼ガスＧから落下した灰が集塵され得る。このように集塵室５４ｂに集塵された灰は、集塵室５４ｂのドア（図示せず）を介して集塵室５４ｂから除去され得る。
【００６３】
第２廃熱回収管５４ｃは、少なくとも一部が、暖房水室５３に充填された暖房水Ｗに浸るように、本体ケーシング５１の内部空間に配置され得る。特に、第２廃熱回収管５４ｃは、重力方向に長く延びるように配置され得る。このような第２廃熱回収管５４ｃの下側開口部は集塵室５４ｂと接続され得、第２廃熱回収管５４ｃの上側開口部は、後述する排風器ハウジング５７と接続され得る。すると、集塵室５４ｂを通過した燃焼ガスＧは、下側開口部を介して第２廃熱回収管５４ｃに流入した後、排風器ハウジング５７に向かって移動することができる。この過程において、燃焼ガスＧと暖房水Ｗが再び熱交換されて暖房水Ｗが加熱されることによって、燃焼ガスＧの廃熱を二次的に回収することができる。
【００６４】
煤除去部材５４ｄは、第１廃熱回収管５４ａの内周面及び第２廃熱回収管５４ｃの内周面に積層された煤を除去するために設けられる。このような煤除去部材５４ｄは、一般的なボイラーで使用される通常の煤除去部材と同一の構造を有するので、これについての詳細な説明は省略する。
【００６５】
排風器５５は、燃焼ガスＧをボイラー本体５０の外部に排気できるように設けられる。例えば、図３に示されたように、排風器５５は、第２廃熱回収管５４ｃの上側開口部と接続された排風器ハウジング５７の内部に設置され得る。これによって、第２廃熱回収管５４ｃを通過した燃焼ガスＧは、排風器５５によって吸入されて外部に排気され得る。このために、排風器ハウジング５７には、排風器５５によって吸入された燃焼ガスＧを外部に案内する煙筒５８が接続され得る。このような煙筒５８には、除湿ユニット１０から伝達された臭化リチウム水溶液Ｌが煙筒５８を通過しながら燃焼ガスＧと熱交換され得るように、前述した再生ユニット２０の第１熱交換器２２が結合され得る。
【００６６】
図４は、図３の空気供給ユニット及び燃焼ユニットに対する部分拡大図であり、図５は、第１空気がペレットの山に供給される様子を示す図であり、図６は、バーナーピンの斜視図である。
【００６７】
次に、空気供給ユニット６０は、木材ペレットＰを燃焼させるための空気Ａを供給するための装置である。
【００６８】
空気供給ユニット６０の構造は、特に限定されない。例えば、図４に示されたように、空気供給ユニット６０は、除湿ユニット１０で除湿及び予熱された空気Ａを供給する送風機６２と、送風機６２が固定設置され、送風機６２から供給された空気Ａを燃焼ユニット７０に伝達する第１ハウジング６４などを備えることができる。
【００６９】
送風機６２の吸込口は、エアパイプ１２の他側開口部と接続され得る、送風機６２の吐出口は、後述する第１ハウジング６４の第１エアダクト６６と接続され得る。このような送風機６２は、除湿ユニット１０で除湿及び予熱された空気Ａを第１エアダクト６６に伝達することができる。
【００７０】
第１ハウジング６４は、送風機６２から供給された空気Ａを燃焼ユニット７０に案内するように内部に形成された第１エアダクト６６を有することができる。例えば、図４及び図５に示されたように、第１エアダクト６６は、一側端部に送風機６２の吐出口が接続され得、他側端部が、後述する火格子７２の通孔７２ａと連通し得る。これを通じて、第１エアダクト６６は、送風機６２から供給された空気Ａを火格子７２の通孔７２ａに案内することができる。
【００７１】
次に、燃焼ユニット７０は、送風機６２から供給された空気Ａを用いて木材ペレットＰを燃焼させるための装置である。
【００７２】
燃焼ユニット７０の構造は、特に限定されない。例えば、図４に示されたように、燃焼ユニット７０は、木材ペレットＰが載置される火格子７２と、火格子７２を取り囲むように設置される第２ハウジング７４と、火格子７２に載置された木材ペレットＰを点火するバーナー７６などを備えることができる。
【００７３】
火格子７２は、外部のペレット供給源（図示せず）から供給された多数の木材ペレットＰが底板に載置され得るように、上側が開口された形状を有する。図４に示されたように、多数の木材ペレットＰは、火格子７２の底板に密集した状態で載置されることによって、ペレットの山（ａ  ｓｔａｃｋ  ｏｆ  ｗｏｏｄ  ｐｅｌｌｅｔｓ）Ｓをなすようになる。すなわち、木材ペレットＰは、ペレットの山Ｓの状態で火格子７２の底板に載置されるものである。
【００７４】
また、図５に示されたように、火格子７２は、送風機６２から供給された空気Ａが通過するように貫通形成された複数の通孔７２ａを有することができる。複数の通孔７２ａは、火格子７２の底板及び側板に、予め定められた間隔を置いて貫通形成されることが好ましい。また、複数の通孔７２ａはそれぞれ、送風機６２から供給された空気Ａの通過を許容するが、木材ペレットＰの通過は許容しないように、木材ペレットＰに比べて小さいサイズを有するように形成される。一方、このような通孔７２ａのうち少なくとも一部の通孔７２ａには、後述するバーナーピン８０のいずれか１つのバーナーピン８０がそれぞれ装着され得る。バーナーピン８０に関するさらに詳細な内容は後述する。
【００７５】
図４及び図５に示されたように、第２ハウジング７４は、火格子７２の通孔７２ａと第１ハウジング６４の第１エアダクト６６とを連通させる第１連通孔７４ａと、送風機６２から供給された空気Ａの一部を第２ハウジング７４の内部に選択的にバイパスさせるバイパス孔７４ｂと、バイパス孔７４ｂによってバイパスされた空気Ａを、ペレットの山Ｓが点火されて生成された火炎Ｆ側に案内する第２エアダクト７４ｃと、燃焼室５２と第２ハウジング７４とを連通させる第２連通孔７４ｄなどを有することができる。
【００７６】
第１連通孔７４ａは、第２ハウジング７４の一側壁体に開放形成されており、火格子７２を第２ハウジング７４の底面及び側板に据え置くことができるように、火格子７２に比べて小さいサイズを有するように形成され得る。例えば、図５に示されたように、第１連通孔７４ａは、第２ハウジング７４の底板に開放形成されてもよい。このような第１連通孔７４ａと対応する位置に火格子７２を配置すると、火格子７２の通孔７２ａと第１ハウジング６４の第１エアダクト６６とは連通することができる。これによって、送風機６２から供給された空気Ａは、通孔７２ａを介してペレットの山Ｓに供給され得る。
【００７７】
バイパス孔７４ｂは、送風機６２から供給された空気Ａのある一部の空気Ａ（以下、「第１空気Ａ１」という）が、第１エアダクト６６に沿って通孔７２ａに案内されるように、送風機６２から供給された空気Ａの残りの一部の空気Ａ（以下、「第２空気Ａ２」という）を第２エアダクト７４ｃに選択的にバイパスできるように形成され得る。例えば、図４に示されたように、バイパス孔７４ｂは、第１連通孔７４ａに比べて第１エアダクト６６の上流側に位置するように第２ハウジング７４の側板に開放形成され得る。すると、送風機６２から供給された空気Ａは、第１空気Ａ１と第２空気Ａ２とに分岐され、火格子７２の通孔７２ａ及びバイパス孔７４ｂにそれぞれ流入し得る。一方、このようなバイパス孔７４ｂには、第２空気Ａ２に渦流を形成可能な渦流形成器９０を装着することができる。このような渦流形成器９０に関するさらに詳細な説明は後述する。
【００７８】
第２エアダクト７４ｃは、バイパス孔７４ｂが形成された第２ハウジング７４の側板から火格子７２の上側開口部側に延びるように形成され得る。このような第２エアダクト７４ｃは、渦流形成器９０によって渦流が形成された状態で第１エアダクト６６からバイパスされた第２空気Ａ２を、ペレットの山Ｓが点火されて生成された火炎Ｆに案内することができる。一方、図４に示されたように、このような第２エアダクト７４ｃは、ペレット供給源から木材ペレットＰが供給されるペレット供給管１００が接続され得る。すると、第２エアダクト７４ｃは、ペレット供給管１００から伝達された木材ペレットＰを火格子７２に向かって移送するペレット移送ダクトとしても機能することができる。この場合に、ペレット供給管１００は、木材ペレットＰが重力によって自由落下できるように、第２エアダクト７４ｃの上部と接続されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００７９】
第２連通孔７４ｄは、第２ハウジング７４と燃焼室５２とを連通させることができるように第２ハウジング７４の上板に開放形成され得る。すると、図４に示されたように、第１空気Ａ１及び第２空気Ａ２と、ペレットの山Ｓが燃焼して生成された燃焼ガスＧなどは、第２連通孔７４ｄを介して燃焼室５２に案内され得る。
【００８０】
バーナー７６は、火格子７２の底板に載置されたペレットの山Ｓを点火させることができるように火格子７２の一側に設置される。このようなバーナー７６は、一般的なボイラーにおいて固体燃料を点火するために通常使用されるバーナーで構成されてもよい。
【００８１】
次に、バーナーピン８０は、第１空気Ａ１をペレットの山Ｓの内部まで案内するための装置である。
【００８２】
前述したように、互いに密集した多数の木材ペレットＰからなるペレットの山Ｓは、火格子７２の底板に載置される。これにより、通孔７２ａを通過した第１空気Ａ１は、火格子７２の底板と対向するペレットの山Ｓの外部表面と主に接触する。すると、ペレットの山Ｓの外部表面と空気Ａとの接触は円滑であるが、ペレットの山Ｓの内部と空気Ａとの接触は円滑ではないので、ペレットの山Ｓの内部は、ペレットの山Ｓの外部表面に比べて不完全燃焼条件に近接するようになる。これにより、ペレットの山Ｓの内部から燃焼生成物（タール、煤、灰、クリンカーなど）及び有害排気ガス（ＣＯ、ＮＯｘ、Ｓｏｘなど）の排出量が増加し得る。
【００８３】
これを解決するために、バーナーピン８０は、第１空気Ａ１をペレットの山Ｓの内部まで円滑に案内できるように設けられる。バーナーピン８０はそれぞれ、第１空気Ａ１をペレットの山Ｓの内部に向かって噴射可能なノズル型構造を有することが好ましい。例えば、図６に示されたように、バーナーピン８０はそれぞれ、内部に貫通形成された中空８２を備えることができる。また、中空８２は、バーナーピン８０のそれぞれの一側端部に開放形成される第１開口部８２ａと、前記一側端部と反対の、バーナーピン８０のそれぞれの他側端部に開放形成される第２開口部８２ｂとを有することができる。
【００８４】
このようなバーナーピン８０は、第１空気Ａ１を中空８２を介してペレットの山Ｓの内部まで案内するように、通孔７２ａのいずれか１つにそれぞれ装着され得る。このために、バーナーピン８０は、通孔７２ａに嵌合し得るように、通孔７２ａの直径と対応する外径を有するように形成することができる。
【００８５】
より具体的には、図５に示されたように、バーナーピン８０はそれぞれ、第１開口部８２ａが火格子７２の外部、すなわち第１エアダクト６６側に開放されると共に、第２開口部８２ｂが火格子７２の内部、すなわちペレットの山Ｓの内部側に開放されるように、通孔７２ａのいずれか１つに装着され得る。特に、バーナーピン８０はそれぞれ、第１開口部８２ａが形成された一側端部が、第１エアダクト６６へ予め定められた突出長さＬ１だけ突出すると共に、第２開口部８２ｂが形成された他側端部が、ペレットの山Ｓに予め定められた挿入深さＬ２だけ挿入されるように、通孔７２ａのいずれか１つに装着され得る。バーナーピン８０の一側端部の前記突出長さＬ１は、特に限定されず、第１空気Ａ１が第１開口部８２ａに円滑に流入できる長さに定められてもよい。バーナーピン８０の他側端部の前記挿入深さＬ２は、第２開口部８２ｂがペレットの山Ｓの中心部分に位置するように定められることが好ましいが、これに限定されるものではない。このようにバーナーピン８０を設置する場合、第１空気Ａ１の一部は、それぞれのバーナーピン８０の第１開口部８２ａを介して中空８２に流入した後、それぞれのバーナーピン８０の第２開口部８２ｂを介してペレットの山Ｓの内部に向かって排出され得る。
【００８６】
また、図５に示されたように、バーナーピン８０の他側端部がペレットの山Ｓに前記挿入深さＬ２だけ挿入されると、バーナーピン８０の周部は、前記挿入深さの分だけペレットの山Ｓに埋設される。この場合に、バーナーピン８０はそれぞれ、前記挿入深さだけペレットの山Ｓに埋設される周部の特定の領域に、予め定められた間隔を置いて貫通形成される少なくとも１つの噴射孔８４をさらに備えることができる。すると、中空８２を通過する第１空気Ａ１のある一部の第１空気Ａ１は、それぞれの噴射孔８４によってペレットの山Ｓの内部に向かって噴射され得る。これを通じて、バーナーピン８０は、第１空気Ａ１とペレットの山Ｓの内部をさらに均一に接触させることができる。
【００８７】
また、バーナーピン８０の個数は、特に限定されない。例えば、通孔７２ａの全形成個数に比べて少ない個数のバーナーピン８０が設けられてもよい。すると、図５に示されたように、第１空気Ａ１のある一部の第１空気Ａ１が、通孔７２ａのいずれか一部の通孔７２ａを介してペレットの山Ｓの外部表面に向かって供給されると共に、第１空気Ａ１の残りの一部の第１空気Ａ１が、通孔７２ａの残りの一部の通孔７２ａに装着されたバーナーピン８０を介してペレットの山Ｓの内部に向かって供給されるように、バーナーピン８０がそれぞれ、前記残りの一部の通孔７２ａのいずれか１つに選択的に装着され得る。特に、バーナーピン８０は、火格子７２の底板に形成された通孔７２ａのいずれか１つに選択的に装着されることが好ましいが、これに限定されるものではない。このようにバーナーピン８０を設置する場合、ペレットの山Ｓの外部表面及び内部には、通孔７２ａ及びバーナーピン８０によって第１空気Ａ１が均一に供給され得る。また、ペレットの山Ｓが燃焼して生成された灰は、バーナーピン８０が装着されていない前記いずれか一部の通孔７２ａを介して自由落下して第１エアダクト６６の底面に集塵され得る。このように集塵された灰は、第１エアダクト６６のドア（図示せず）を介して除去することができる。
【００８８】
＜熱効率試験方法＞
バーナーピン８０の設置によるボイラー１の熱効率の変化を検証するための熱効率試験方法は、産業通商資源部の国家技術標準院（Ｋｏｒｅａ  Ａｇｅｎｃｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ、ＫＡＴＳ）の韓国産業標準（Ｗｏｏｄ  ｐｅｌｌｅｔ  ｂｏｉｌｅｒｓ、ＫＳ  Ｂ  ８９０１：２０１７）が基本的基準（ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）として採択された。これによって、熱効率試験は、定格負荷（ｒａｔｅｄ  ｌｏａｄ）では定常状態３０分以上２回、木材ペレットＰの消費量測定の許容誤差は±１．５％、暖房水Ｗの流量測定の許容誤差は±１．０％、暖房水Ｗの温度測定の許容誤差は±１．０℃に決定された。特に、暖房水Ｗの出水温度約７５℃を基準として、暖房水Ｗの還水温度は、これよりも約２０℃低い範囲に設定された。
【００８９】
韓国産業標準（Ｗｏｏｄ  ｐｅｌｌｅｔ  ｂｏｉｌｅｒｓ、ＫＳ  Ｂ  ８９０１：２０１７）による暖房効率（η）は、暖房出力（Ｈ）、燃料消費量（Ｉｓ）、燃料の総発熱量（Ｈｈ）を考慮した数式１を通じて算出される。
【００９０】
【数１】
2020118437.tif 000003
【００９１】
ここで、暖房出力（Ｈ）は、循環水量（Ｇｈ）、水の比熱（Ｃｐ）、暖房還水口５１ａの温度（ｔｈ１）、暖房出水口５１ｂの温度（ｔｈ２）を考慮した数式２を通じて算出される。
【００９２】
【数２】
2020118437.tif 000004
【００９３】
＜熱効率試験の結果及び考察＞
バーナーピン８０を火格子７２の孔に設置したボイラー（実験群、Ａ−ｂｏｉｌｅｒ）と、設置されていない条件の既存のボイラー（対照群、Ｂ−ｂｏｉｌｅｒ）との比較実験を通じて熱効率が比較・分析され、１台のボイラー（Ａ−ｂｏｉｌｅｒ）を用いて、バーナーピン８０の設置の有無（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ＆ｎｏｎ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）による排気ガス（Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２）の特性が比較・分析された。
【００９４】
比較実験のために、２台の木材ペレットボイラー（Ａ−ｂｏｉｌｅｒ、Ｂ−ｂｏｉｌｅｒ）がいずれもバーナーピン８０が設置されていない同じ条件で熱効率分析が行われ、１回の実験当たり少なくとも３０分以上の安定化されたデータが３ｓｅｔ以上収集され、これを３回繰り返したデータが利用・比較・分析された。特に、母分散を知らない小標本（η＜３０）の場合であるので、ｔ−検定（ｔ−ｔｅｓｔ）を用いて、２つのボイラーの熱効率の標本平均間の差を検定した。標本数（ｎ）が３であり、自由度（ｄｆ）が２であるとき、５％有意水準で両側検定棄却値ｔ００５（２）＝４．３０２７であり、ｔ−統計量は約０．４７０５と算出され、棄却値よりも小さいので、２つの標本平均間の差は有意ではなく（即ち、差がなく）、ｔ００５（２）＝４．３０２７ＮＳで表現される（表１）。すなわち、ｔ−検定の結果、２つのボイラーの０．８２％ｐの熱効率の差は、５％有意水準で差がないと規定される。
【００９５】
【表１】
2020118437.tif 000005
【００９６】
そこで、２台の木材ペレットボイラー（Ａ−ｂｏｉｌｅｒ、Ｂ−ｂｏｉｌｅｒ）のうちＡ−ｂｏｉｌｅｒはバーナーピン８０が設置された条件（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）と、Ｂ−ｂｏｉｌｅｒはバーナーピン８０が設置されていない条件（ｎｏｎ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）に対して、熱効率及び排気ガスの特性が比較・分析された。上記と同様に、ｔ−検定を用いて、２つのボイラーの熱効率の標本平均間の差を検定した。標本数（ｎ）が３であり、自由度（ｄｆ）が２であるとき、５％有意水準で両側検定棄却値ｔ００５（２）＝４．３０２７であり、ｔ−統計量は約７．９３８０と算出され、棄却値よりも大きいので、２つの標本平均間の差は有意であり（即ち、５％有意水準で差が認められ）、ｔ００５（２）＝４．３０２７＊で表現される（表２）。これを通じて、バーナーピン８０が設置された（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）Ａ−ｂｏｉｌｅｒの平均熱効率は約７２．２４％であり、バーナーピン８０が設置されていない（ｎｏｎ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）Ｂ−ｂｏｉｌｅｒの平均熱効率は約７０．２２％と示され、バーナーピン８０が設置されることによって、５％有意水準で熱効率が約２．５１％ｐ向上したものと示された。
【００９７】
【表２】
2020118437.tif 000006
【００９８】
加えて、１台の木材ペレットボイラー（Ａ−ｂｏｉｌｅｒ）を用いて、バーナーピン８０の設置の有無（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ＆ｎｏｎ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）による排気ガス（Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２）の特性が比較・分析された。これもまた、ｔ−検定を用いて、ボイラーの各排気ガス（Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２）の標本平均間の差を検定した。標本数（ｎ）が３であり、自由度（ｄｆ）が２であるとき、５％有意水準で両側検定棄却値ｔ００５（２）＝４．３０２７のとき、酸素（Ｏ２）と一酸化炭素（ＣＯ）のｔ−統計量は、それぞれ棄却値よりも小さいので、２つの標本平均間の差は留意ではなく（即ち、差がなく）、ｔ００５（２）＝４．３０２７ＮＳで表現される（表３）。すなわち、ｔ−検定の結果、バーナーピン８０の設置の有無（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ＆ｎｏｎ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）による排気ガス中の酸素（Ｏ２）と一酸化炭素（ＣＯ）の濃度の差は、５％有意水準で差がないといえる。しかし、二酸化炭素（ＣＯ２）のｔ−統計量は約４．６５３２と算出され、棄却値よりも大きいので、２つの標本平均間の差は、５％有意水準で差が認められ、ｔ００５（２）＝４．３０２７＊で表現される（表３）。これを通じて、バーナーピン８０の設置の有無（ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ＆ｎｏｎ−ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ）による、Ａ−ｂｏｉｌｅｒで木材ペレットＰの燃焼時に発生する排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度は、バーナーピン８０の設置時に、未設置の条件に対し５％有意水準で約１．０７％ｐ増加するものと示された。
【００９９】
【表３】
2020118437.tif 000007
【０１００】
前記のように、バーナーピン８０によれば、ペレットの山Ｓの内部を完全燃焼条件に近接させることによって、ボイラー１の熱効率を向上させることができ、燃焼生成物及び温室効果ガスの排出を低減させることができる。
【０１０１】
図７は、一形態に係る渦流形成器の前面図であり、図８は、一形態に係る渦流形成器の前面斜視図であり、図９は、一形態に係る渦流形成器の後面斜視図であり、図１０は、一形態に係る渦流形成器の側面図である。
【０１０２】
次に、渦流形成器９０は、火炎Ｆに案内される第２空気Ａ２に渦流を形成するための装置である。
【０１０３】
渦流形成器９０の構造は、特に限定されない。例えば、図７乃至図１０に示されたように、渦流形成器９０は、第２空気Ａ２が通過するように設けられるエアパイプ９２と、渦流形成器９０を第２ハウジング７４に固定するためのフランジ９４と、エアパイプ９２を通過する第２空気Ａ２に渦流を形成する複数の羽根９６などを備えることができる。
【０１０４】
エアパイプ９２は、予め定められた長さを有する円筒形状を有することが好ましい。このようなエアパイプ９２は、第２空気Ａ２が通過可能なように内部に貫通形成された中空９２ａを有することができる。
【０１０５】
フランジ９４は、平板形状を有するように、エアパイプ９２の一側端部から延長形成される。このようなフランジ９４は、バイパス孔７４ｂを介して第１エアダクト６６から流入した第２空気Ａ２が中空９２ａを通過するように、渦流形成器９０を第２ハウジング７４の側壁に固定することができる。このために、図７に示されたように、フランジ９４には、フランジ９４を第２ハウジング７４の側壁に螺合するための少なくとも１つのボルト孔９４ａが形成され得る。この場合に、フランジ９４は、エアパイプ９２の中心軸が、火炎Ｆが生成される火格子７２の上側開口部に向かうように、第２ハウジング７４の側壁に固定されることが好ましいが、これに限定されるものではない。すると、渦流形成器９０は、渦流が形成された第２空気Ａ２を火炎Ｆに向かって排出することができる。
【０１０６】
羽根９６はそれぞれ、中空９２ａを通過する第２空気Ａ２の流動方向を切換え可能なように中空９２ａの内周面に結合され、第２空気Ａ２に渦流を形成することができる。例えば、図７乃至図１０に示されたように、羽根９６はそれぞれ、エアパイプ９２の延長方向と予め定められた基準傾斜角をなすように中空９２ａの内周面に結合され得る。また、羽根９６は、予め定められた基準距離だけ互いに離隔するように中空９２ａの内周面に結合され得る。羽根９６を設置する場合、図７に示されたように、羽根９６の傾斜方向に沿って、中空９２ａを通過する第２空気Ａ２には、エアパイプ９２の中心軸を中心に時計回りまたは反時計回りに回転する渦流が形成され得る。
【０１０７】
また、羽根９６はそれぞれ、エアパイプ９２の上流側から下流側に行くほど、前記基準傾斜角が漸増するように形成され得る。すなわち、羽根９６はそれぞれ、フランジ９４が形成されたエアパイプ９２の一側端部から、火格子７２側に向かう他側端部側に行くほど、前記基準傾斜角が漸増するように形成することができる。すると、火格子７２側に行くほど、エアパイプ９２の延長方向と中空９２ａを通過する第２空気Ａ２の流動方向との間の角度が漸増するので、第２空気Ａ２に渦流をさらに効率的に形成することができる。
【０１０８】
図１１は、他の形態に係る渦流形成器の概念図である。
【０１０９】
前述した渦流形成器９０の羽根９６はそれぞれ、中空９２ａの内周面にエアパイプ９２の延長方向と予め定められた基準傾斜角をなすように結合されるメイン羽根９６ａと、基準傾斜角に比べて大きい傾斜角を有する少なくとも１つの補助羽根９６ｂとを有することができる。補助羽根９６ｂは、メイン羽根９６ａに比べて低い高さを有するように形成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１１０】
また、図１１に示されたように、補助羽根９６ｂはそれぞれ、メイン羽根９６ａ、または補助羽根９６ｂのうちの当該補助羽根９６ｂ以外の他の１つの補助羽根９６ｂに結合されてもよい。特に、補助羽根９６ｂはそれぞれ、中空９２ａの予め定められた中間位置まで到達した第２空気Ａ２と接するように、メイン羽根９６ａまたは前記他の１つの補助羽根９６ｂに結合され得る。このために、後順位に行くほど短い長さを有する補助羽根９６ｂがメイン羽根９６ａまたは補助羽根９６ｂに順次結合され、後順位の補助羽根９６ｂであるほど中空９２ａの下流側に位置するようにメイン羽根９６ａまたは補助羽根９６ｂに結合され得る。
【０１１１】
このようにメイン羽根９６ａ及び補助羽根９６ｂを形成する場合、火格子７２側に行くほど、エアパイプ９２の延長方向と中空９２ａを通過する第２空気Ａ２の流動方向との間の角度が補助羽根９６ｂによって漸増するので、第２空気Ａ２に渦流をさらに効率的に形成することができる。
【０１１２】
図１２は、更に他の形態に係る渦流形成器の概念図である。
【０１１３】
羽根９６はそれぞれ、渦流の回転方向に湾曲したラウンド形状を有することができる。
【０１１４】
例えば、羽根９６はそれぞれ、予め定められた基準曲率半径を有するように渦流の回転方向に湾曲したメイン羽根９６ｃと、前記基準曲率半径に比べて小さい曲率半径を有するように渦流の回転方向に湾曲した少なくとも１つの補助羽根９６ｄなどを有することができる。
【０１１５】
また、それぞれの羽根９６において、メイン羽根９６ｃと補助羽根９６ｄは、中空９２ａの予め定められた結合点のいずれか１つの結合点に共に結合され得る。この場合に、図１２に示されたように、曲率半径が小さい補助羽根９６ｄであるほど低い高さを有するように形成され得る。
【０１１６】
このようにメイン羽根９６ｃ及び補助羽根９６ｄを形成する場合、メイン羽根９６ｃと補助羽根９６ｄの相互補完作用によって、第２空気Ａ２に渦流をさらに効果的に形成することができる。
【０１１７】
前記のように、渦流形成器９０は、羽根９６によって渦流が形成された第２空気Ａ２を、ペレットの山Ｓが点火されて生成された火炎Ｆに向かって排出することができる。このように渦流が形成された第２空気Ａ２は、ペレットの山Ｓの燃焼時に生成された揮発分（ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｍａｔｔｅｒ）との混合が円滑に行われることによって、ペレットの山Ｓの燃焼条件を完全燃焼条件に近接させることができる。これを通じて、渦流形成器９０は、ペレットの山Ｓの不完全燃焼時に発生する燃焼生成物及び有害排気ガスの濃度を低減させることによって、ボイラー１の燃焼効率及び熱効率を向上させることができ、温室効果ガスの排出量を減少させることができる。また、第２空気Ａ２に渦流を形成すると、第２ハウジング７４の内部または燃焼室５２の内部での第２空気Ａ２の対流時間を増加させることができるので、ボイラー１の燃焼効率及び熱効率をさらに向上させることができる。
【０１１８】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。
【０１１９】
したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【符号の説明】
【０１２０】
１    ボイラー
１０    除湿ユニット
１２    エアパイプ
１４    除湿パッド
２０    再生ユニット
２２    第１熱交換器
２４    補助ヒータ
３０    冷却ユニット
３２    第２熱交換器
４０    フィルタユニット
５０    ボイラー本体
５１    本体ケーシング
５１ａ    暖房還水口
５１ｂ    暖房出水口
５２    燃焼室
５３    暖房水室
５４    廃熱回収器
５４ａ    第１廃熱回収管
５４ｂ    集塵室
５４ｃ    第２廃熱回収管
５５    排風器
５６    暖房水管
５７    排風器ハウジング
５８    煙筒
６０    空気供給ユニット
６２    送風機
６４    第１ハウジング
６６    第１エアダクト
７０    燃焼ユニット
７２    火格子
７２ａ    通孔
７４    第２ハウジング
７４ａ    第１連通孔
７４ｂ    バイパス孔
７４ｃ    第２エアダクト
７４ｄ    第２連通孔
７６    バーナー
８０    バーナーピン
８２    中空
８２ａ    第１開口部
８２ｂ    第２開口部
８４    噴射孔
９０    渦流形成器
９２    エアパイプ
９２ａ    中空
９４    フランジ
９６    羽根
９６ａ，９６ｃ    メイン羽根
９６ｂ，９６ｄ    補助羽根
１００    ペレット供給管
Ｐ    木材ペレット
Ｓ    ペレットの山
Ａ    空気
Ａ１    第１空気
Ａ２    第２空気
Ｆ    火炎
Ｇ    燃焼ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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