热电发电装置及热电发电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将钢材辐射的热能转换为电能并进行回收的热电发电装置及使用该热电发电装置的热电发电方法。
【背景技术】
[0002]在对不同种类的导体或半导体施加温度差时，在高温部与低温部之间产生电动势，一直以来这种现象作为塞贝克效应而为人所知，已知利用这样的性质，使用热电发电元件将热直接转换为电。
[0003]近年来，在炼铁工厂等的制造设备中推进使用以下搭配，例如，通过上述的热电发电元件的发电，来利用此前作为废热废弃的能量，例如钢材辐射的热能。
[0004]作为利用热能的方法，例如，在专利文献I中记载了将吸热装置与高温物体对置配置，将高温物体的热能转换为电能并进行回收的方法。
[0005]在专利文献2中记载了如下方法，使热电元件模块与作为废热被处理的热能接触而将热能转换为电能，并进行回收。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:(日本)特开昭59-198883号公报
[0009]专利文献2:(日本)特开昭60-34084号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]然而，在专利文献I中，虽然存在能够适用于板坯连铸生产线的记载，但是对于实际作业中的板坯的温度分布、板坯量的变动所导致的放出热量(热能)的变动等作业中的热源的差异则完全没有考虑。并且，在专利文献2中，需要使模块相对于热源固定，因此对于板坯连铸生产线那样的移动的热源，存在无法设置模块的问题。
[0012]本发明是鉴于上述现状而做出的，其目的在于提供具备热电发电单元的热电发电装置及使用该热电发电装置的热电发电方法，在各种制造工序、特别是热源流动的连续铸造生产线和板坯连铸生产线等钢材制造生产线中，即使在作业中的热源的产生状态存在差异的情况下，热电发电单元也能够将产生的热能稳定地转换为电能并进行回收。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]发明人为解决上述课题进行了仔细研究，结果发现通过根据热能的放出状态，有效地调整热源和热电发电单元的距离等，能够进行高效率的热电发电，特别开发了钢材制造生产线中的、能够进行高效的热利用的热电发电装置和使用该热电发电装置的热电发电方法。
[0015]本发明是立足于上述发现而完成的。
[0016]S卩，本发明的主要结构如下。
[0017]1.一种热电发电装置，具备将钢材辐射的热能转换为电能的热电发电单元，该热电发电装置的特征在于，
[0018]使所述热电发电单元与所述钢材对置，并且根据所述热电发电单元的输出进行设置。
[0019]2.根据I所述的热电发电装置，其特征在于，
[0020]根据该热电发电单兀的输出，与输出尚的尚温部相比在输出低的低温部更接近地设置所述热电发电单元。
[0021]3.根据I或2所述的热电发电装置，其特征在于，
[0022]根据该热电发电单兀的输出，与输出低的低温部相比在输出尚的尚温部更密集地配置所述热电发电单元中的热电发电模块或热电元件。
[0023]4.根据I至3中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
[0024]所述热电发电装置具备热反射材料。
[0025]5.根据I至4中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
[0026]进一步根据该热电发电单元的温度和/或钢材的温度设置所述热电发电单元。
[0027]6.根据I至5中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
[0028]所述热电发电装置具有距离控制构件，所述距离控制构件根据对钢材的温度、热电发电单元的温度及该热电发电单元的输出中的至少一项进行监视而求出的温度和/或输出，对该热电发电单元与该钢材的距离进行控制。
[0029]7.根据I至6中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
[0030]所述热电发电装置还具备进行与热电发电单元一体移动的移动构件。
[0031]8.一种热电发电方法，使用I至7中任一项所述的热电发电装置，吸收钢材的热进行热电发电。
[0032]发明效果
[0033]根据本发明，能够将热电发电单元和热源(钢材)保持在发电效率良好的距离等，因此发电效率得以提高，与以往相比，能够高水平地回收从制造生产线产生的热能。
【附图说明】
[0034]图1是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的设置例的图。
[0035]图2是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的其他设置例的图。
[0036]图3是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的其他设置例的图。
[0037]图4是根据本发明一实施方式的热电发电单元的剖视图。
[0038]图5是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的设置场所的图。
[0039]图6是表示根据本发明一实施方式的热电发电装置的其他设置场所的图。
[0040]图7(a)和图7(b)是表示在热电发电单元安装有距离调整机构和温度传感器的情况的设置例的图。
[0041]图8是表示发电输出比相对于钢材与热电发电单元的距离的关系的曲线图。
[0042]图9A是表示根据本发明一实施方式的热电发电单元中的热电发电模块的配置例的剖视图。
[0043]图9B是表示根据本发明一实施方式的热电发电单元中的热电发电模块的其他配置例的剖视图。
[0044]图9C是表示根据本发明一实施方式的热电发电单元中的热电发电模块的其他配置例的剖视图。
[0045]图10(a)和图10(b)是表示根据本发明的带有反射件的热电发电装置的设置例的图。
【具体实施方式】
[0046]以下，对本发明具体地进行说明。
[0047]图1是说明本发明的热电发电装置一实施方式的示意图。图中，附图标记I是热电发电单元，附图标记2是钢材(热源)。
[0048]在本发明中，热电发电装置与钢材2对置并具备根据的热电发电单元的输出而配置的热电发电单元I。
[0049]本发明中的钢材只要是在炼铁厂或加工工厂等被加热并达到600?1300°C左右的温度的钢材，则没有特别的限制，连续铸造机中的热板坯、热乳装置中的板坯、粗型材、热乳钢带、锻焊管设备中的板材或管材以及其他钢管、钢棒、盘条及钢轨等条形钢材等(以下，简称为钢材)为优选例。
[0050]并且，本发明的热电发电装置在钢材的宽度方向和长度方向上具备至少一个热电发电单元。
[0051]具体地，如图2和图3所示，可以在钢材的长度方向上排列。S卩，如图2所示，可以设置为相对于钢材的移动方向(即钢材的温度逐渐降低的方向)逐渐接近地倾斜。另外，如图3所示，也可以在多个面上设置热电发电单元。
[0052]此外，上述热电发电单元具有以下所示的与钢材对置的受热构件、至少一个热电发电模块、放热构件。
[0053]取决于材质，受热构件达到比热电元件的高温侧温度高几度乃至几十度、有时会达到比热电元件的高温侧温度高几百度左右的温度。因此，受热构件只要在该温度下具有耐热性、耐久性即可。例如，除了铜或铜合金、铝、铝合金、陶瓷、碳之外，也能够使用一般的钢铁材料。
[0054]另一方面，放热构件为现有公知的构件即可，没有特别的限制，但作为优选的方式举例示出了具备散热片的冷却设备、利用接触热传递的水冷设备、利用沸腾热传递的散热器、具有制冷剂流路的水冷板等。
[0055]在本发明中使用的热电发电模块5，如图4所示，是使利用数十?数千对电极将作为热电元件3的P型和N型的半导体连接起来的热电元件组二维地排列，进而在其两侧配置绝缘材料6而构成的。并且，上述热电发电模块5可以在两侧或单侧具备热传导片或保护板。而且该保护板可以分别兼作受热构件7或放热构件8。
[0056]在作为受热构件和/