熱電發(fā)電裝置及熱電發(fā)電方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及將鋼材輻射的熱能轉換為電能并進行回收的熱電發(fā)電裝置及使用該熱電發(fā)電裝置的熱電發(fā)電方法。
【背景技術】
[0002]在對不同種類的導體或半導體施加溫度差時，在高溫部與低溫部之間產(chǎn)生電動勢，一直以來這種現(xiàn)象作為塞貝克效應而為人所知，已知利用這樣的性質，使用熱電發(fā)電元件將熱直接轉換為電。
[0003]近年來，在煉鐵工廠等的制造設備中推進使用以下搭配，例如，通過上述的熱電發(fā)電元件的發(fā)電，來利用此前作為廢熱廢棄的能量，例如鋼材輻射的熱能。
[0004]作為利用熱能的方法，例如，在專利文獻I中記載了將吸熱裝置與高溫物體對置配置，將高溫物體的熱能轉換為電能并進行回收的方法。
[0005]在專利文獻2中記載了如下方法，使熱電元件模塊與作為廢熱被處理的熱能接觸而將熱能轉換為電能，并進行回收。
[0006]現(xiàn)有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:(日本)特開昭59-198883號公報
[0009]專利文獻2:(日本)特開昭60-34084號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]然而，在專利文獻I中，雖然存在能夠適用于板坯連鑄生產(chǎn)線的記載，但是對于實際作業(yè)中的板坯的溫度分布、板坯量的變動所導致的放出熱量(熱能)的變動等作業(yè)中的熱源的差異則完全沒有考慮。并且，在專利文獻2中，需要使模塊相對于熱源固定，因此對于板坯連鑄生產(chǎn)線那樣的移動的熱源，存在無法設置模塊的問題。
[0012]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而做出的，其目的在于提供具備熱電發(fā)電單元的熱電發(fā)電裝置及使用該熱電發(fā)電裝置的熱電發(fā)電方法，在各種制造工序、特別是熱源流動的連續(xù)鑄造生產(chǎn)線和板坯連鑄生產(chǎn)線等鋼材制造生產(chǎn)線中，即使在作業(yè)中的熱源的產(chǎn)生狀態(tài)存在差異的情況下，熱電發(fā)電單元也能夠將產(chǎn)生的熱能穩(wěn)定地轉換為電能并進行回收。
[0013]用于解決課題的手段
[0014]發(fā)明人為解決上述課題進行了仔細研究，結果發(fā)現(xiàn)通過根據(jù)熱能的放出狀態(tài)，有效地調整熱源和熱電發(fā)電單元的距離等，能夠進行高效率的熱電發(fā)電，特別開發(fā)了鋼材制造生產(chǎn)線中的、能夠進行高效的熱利用的熱電發(fā)電裝置和使用該熱電發(fā)電裝置的熱電發(fā)電方法。
[0015]本發(fā)明是立足于上述發(fā)現(xiàn)而完成的。
[0016]S卩，本發(fā)明的主要結構如下。
[0017]1.一種熱電發(fā)電裝置，具備將鋼材輻射的熱能轉換為電能的熱電發(fā)電單元，該熱電發(fā)電裝置的特征在于，
[0018]使所述熱電發(fā)電單元與所述鋼材對置，并且根據(jù)所述熱電發(fā)電單元的輸出進行設置。
[0019]2.根據(jù)I所述的熱電發(fā)電裝置，其特征在于，
[0020]根據(jù)該熱電發(fā)電單兀的輸出，與輸出尚的尚溫部相比在輸出低的低溫部更接近地設置所述熱電發(fā)電單元。
[0021]3.根據(jù)I或2所述的熱電發(fā)電裝置，其特征在于，
[0022]根據(jù)該熱電發(fā)電單兀的輸出，與輸出低的低溫部相比在輸出尚的尚溫部更密集地配置所述熱電發(fā)電單元中的熱電發(fā)電模塊或熱電元件。
[0023]4.根據(jù)I至3中任一項所述的熱電發(fā)電裝置，其特征在于，
[0024]所述熱電發(fā)電裝置具備熱反射材料。
[0025]5.根據(jù)I至4中任一項所述的熱電發(fā)電裝置，其特征在于，
[0026]進一步根據(jù)該熱電發(fā)電單元的溫度和/或鋼材的溫度設置所述熱電發(fā)電單元。
[0027]6.根據(jù)I至5中任一項所述的熱電發(fā)電裝置，其特征在于，
[0028]所述熱電發(fā)電裝置具有距離控制構件，所述距離控制構件根據(jù)對鋼材的溫度、熱電發(fā)電單元的溫度及該熱電發(fā)電單元的輸出中的至少一項進行監(jiān)視而求出的溫度和/或輸出，對該熱電發(fā)電單元與該鋼材的距離進行控制。
[0029]7.根據(jù)I至6中任一項所述的熱電發(fā)電裝置，其特征在于，
[0030]所述熱電發(fā)電裝置還具備進行與熱電發(fā)電單元一體移動的移動構件。
[0031]8.一種熱電發(fā)電方法，使用I至7中任一項所述的熱電發(fā)電裝置，吸收鋼材的熱進行熱電發(fā)電。
[0032]發(fā)明效果
[0033]根據(jù)本發(fā)明，能夠將熱電發(fā)電單元和熱源(鋼材)保持在發(fā)電效率良好的距離等，因此發(fā)電效率得以提高，與以往相比，能夠高水平地回收從制造生產(chǎn)線產(chǎn)生的熱能。
【附圖說明】
[0034]圖1是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電裝置的設置例的圖。
[0035]圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電裝置的其他設置例的圖。
[0036]圖3是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電裝置的其他設置例的圖。
[0037]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電單元的剖視圖。
[0038]圖5是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電裝置的設置場所的圖。
[0039]圖6是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電裝置的其他設置場所的圖。
[0040]圖7(a)和圖7(b)是表示在熱電發(fā)電單元安裝有距離調整機構和溫度傳感器的情況的設置例的圖。
[0041]圖8是表示發(fā)電輸出比相對于鋼材與熱電發(fā)電單元的距離的關系的曲線圖。
[0042]圖9A是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電單元中的熱電發(fā)電模塊的配置例的剖視圖。
[0043]圖9B是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電單元中的熱電發(fā)電模塊的其他配置例的剖視圖。
[0044]圖9C是表示根據(jù)本發(fā)明一實施方式的熱電發(fā)電單元中的熱電發(fā)電模塊的其他配置例的剖視圖。
[0045]圖10(a)和圖10(b)是表示根據(jù)本發(fā)明的帶有反射件的熱電發(fā)電裝置的設置例的圖。
【具體實施方式】
[0046]以下，對本發(fā)明具體地進行說明。
[0047]圖1是說明本發(fā)明的熱電發(fā)電裝置一實施方式的示意圖。圖中，附圖標記I是熱電發(fā)電單元，附圖標記2是鋼材(熱源)。
[0048]在本發(fā)明中，熱電發(fā)電裝置與鋼材2對置并具備根據(jù)的熱電發(fā)電單元的輸出而配置的熱電發(fā)電單元I。
[0049]本發(fā)明中的鋼材只要是在煉鐵廠或加工工廠等被加熱并達到600?1300°C左右的溫度的鋼材，則沒有特別的限制，連續(xù)鑄造機中的熱板坯、熱乳裝置中的板坯、粗型材、熱乳鋼帶、鍛焊管設備中的板材或管材以及其他鋼管、鋼棒、盤條及鋼軌等條形鋼材等(以下，簡稱為鋼材)為優(yōu)選例。
[0050]并且，本發(fā)明的熱電發(fā)電裝置在鋼材的寬度方向和長度方向上具備至少一個熱電發(fā)電單元。
[0051]具體地，如圖2和圖3所示，可以在鋼材的長度方向上排列。S卩，如圖2所示，可以設置為相對于鋼材的移動方向(即鋼材的溫度逐漸降低的方向)逐漸接近地傾斜。另外，如圖3所示，也可以在多個面上設置熱電發(fā)電單元。
[0052]此外，上述熱電發(fā)電單元具有以下所示的與鋼材對置的受熱構件、至少一個熱電發(fā)電模塊、放熱構件。
[0053]取決于材質，受熱構件達到比熱電元件的高溫側溫度高幾度乃至幾十度、有時會達到比熱電元件的高溫側溫度高幾百度左右的溫度。因此，受熱構件只要在該溫度下具有耐熱性、耐久性即可。例如，除了銅或銅合金、鋁、鋁合金、陶瓷、碳之外，也能夠使用一般的鋼鐵材料。
[0054]另一方面，放熱構件為現(xiàn)有公知的構件即可，沒有特別的限制，但作為優(yōu)選的方式舉例示出了具備散熱片的冷卻設備、利用接觸熱傳遞的水冷設備、利用沸騰熱傳遞的散熱器、具有制冷劑流路的水冷板等。
[0055]在本發(fā)明中使用的熱電發(fā)電模塊5，如圖4所示，是使利用數(shù)十?數(shù)千對電極將作為熱電元件3的P型和N型的半導體連接起來的熱電元件組二維地排列，進而在其兩側配置絕緣材料6而構成的。并且，上述熱電發(fā)電模塊5可以在兩側或單側具備熱傳導片或保護板。而且該保護板可以分別兼作受熱構件7或放熱構件8。
[0056]在作為受熱構件和/