JP2006263783A

JP2006263783A - 廃熱回収方法及び冷却床

Info

Publication number: JP2006263783A
Application number: JP2005086491A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Kai; 勝也甲斐
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-03-24
Also published as: JP4367362B2

Abstract

【課題】レイクの熱伝導によって高温材料の熱エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる廃熱回収方法及び冷却床を提供する。
【解決手段】熱間材料（冷却対象物）３をレイク２に載せて放冷する冷却床において、レイク２には熱電変換素子８が取付けられており、レイク２の熱伝導により、熱間材料３から熱電変換素子８へ熱を伝導し、伝導された熱を熱電変換素子８で電力に変換し、変換した電力を耐熱ケーブル１０から出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床、及び、冷却床での廃熱回収方法に関する。

ビレットなどの冷却対象物の放冷に冷却床が用いられている。図６は冷却床１の例を示す模式図である。また、図７（ａ）は冷却床の従来のレイク（レーキ）２の要部拡大図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線切断断面図である。冷却床１においては、熱間材料（冷却対象物）３を載せる材料受溝５が設けられた板状の２つのレイク２、２の一方又は両方を駆動装置４によって円運動又は楕円運動させ、レイク２に載せられた熱間材料３の移送を行っている（例えば特許文献１参照)。

移送の際にレイク２の材料受溝５で熱間材料３が転回されて均一に放冷される。例えばビレット搬送の場合、９００℃程度の温度を有する熱間材料３をレイク２で移送しながら３００℃以下まで放冷する。また、移送の際に、レイク２は熱間材料３から直接高熱を受けるため、レイク２が変形する等により搬送不良を起こす場合があるため、散水パイプ６によりレイク２の水冷を行っている。

冷却床１においては、熱間材料３の熱を単に大気中に放散して冷却しているが、例えば熱間材料３を９００℃から３００℃まで冷却した場合、熱間材料３の比熱を０．１６ｋｃａｌ／ｈｒとし、平均生産量が１００ｔｏｎ／ｈｒとして試算すると、約９．６×１０⁶ｋｃａｌ／ｈｒもの熱量が大気中に放散されることになる。これをｋＷに換算した場合、実に１１１００ｋＷ・ｈｒもの損失となる。このうち、仮に１％が回収できたと仮定した場合、約１１１ｋＷ・ｈｒもの電力が得られることになる。そのため、この廃熱を回収して有効に活用できれば、極めて大きなエネルギーを得ることができる。

廃熱を回収する方法としては、熱間材料からの輻射熱と対流熱を、熱電変換素子を用いて電力に変換し、変換した電力で送風機を動作させて空冷を行う冷却床が提案されている（例えば特許文献２参照)。
特開昭６１−３８２４号公報特開平１０−２９６３１９号公報

しかし、特許文献１の方法では、熱間材料３からの輻射熱と対流熱とによって熱電変換素子で発電を行うため、熱間材料３から効率的に廃熱を回収することは困難という問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、冷却対象物からレイクに取付けてある熱電変換素子へ熱を伝導し、伝導された熱を電力に変換することにより、レイクの熱伝導によって冷却対象物の熱エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる廃熱回収方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、変換された電力の一部又は全部を熱電変換素子に供給し、熱電変換素子でレイクを冷却することにより、冷却床の冷却を効率良く行えると共に、冷却床設備の小型化が可能となる廃熱回収方法を提供することを他の目的とする。

また、本発明は、レイクに熱電変換素子が取付けられていることにより、レイクの熱伝導により、効率的に冷却対象物から熱電変換素子へ熱を伝達することができる冷却床を提供することを他の目的とする。

第１発明に係る廃熱回収方法は、冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床での廃熱回収方法において、前記レイクの熱伝導により、冷却対象物から該レイクに取付けてある熱電変換素子へ熱を伝導し、伝導された熱を電力に変換することを特徴とする。

第２発明に係る廃熱回収方法は、第１発明において、変換された電力の一部又は全部を熱電変換素子に供給し、該熱電変換素子で前記レイクを冷却することを特徴とする。

第３発明に係る冷却床は、冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床において、前記レイクには熱電変換素子が取付けられていることを特徴とする。

第１発明においては、冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床において、レイクの熱伝導により、冷却対象物から該レイクに取付けてある熱電変換素子へ熱を伝導し、伝導された熱を電力に変換するため、従来は冷却対象物から大気中に放散されていた熱エネルギーを、電力に変換することができ、工場全体のエネルギー効率を向上させ、生産コストの削減することができる。しかも、冷却対象物及び熱電変換素子はレイクと接触しており、レイクの熱伝導により、効率的に冷却対象物から熱電変換素子へ熱が伝達される。

第２発明においては、変換された電力の一部又は全部を熱電変換素子に供給し、該熱電変換素子で前記レイクを冷却するため、冷却床の冷却を効率良く行うことができる。冷却対象物の熱を利用してレイクの冷却を行うことにより、工場全体のエネルギー効率を向上させ、生産コストを削減することができる。また、熱電変換素子を用いてレイクの冷却を行うことにより、冷却床設備の小型化が可能となり、導入コストを削減することができる。

第３発明においては、冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床において、レイクに熱電変換素子を取付けたことにより、冷却対象物及び熱電変換素子はレイクと接触しているため、レイクの熱伝導により、効率的に冷却対象物から熱電変換素子へ熱を伝達することができる。

第１、第３発明によれば、レイクの熱伝導により、効率的に冷却対象物から熱電変換素子へ熱が伝達される。そのため、冷却対象物の熱エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる。

第２発明によれば、冷却床の冷却を効率良く行うことができる。また、冷却床設備の小型化が可能となり、導入コストを削減することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１（ａ）は本発明に係る冷却床のレイクの要部拡大図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線切断断面図である。レイク２には、耐熱ケーブル１０が接続されている熱電変換素子８が取付けられている。また、熱電変換素子８にはフィン９が取付けられている。さらに、フィン９を冷却するように散水パイプ６が配置されている。

図２は熱電変換素子８の取付部分の模式図である。熱電変換素子８は、例えばＰ型とＮ型の半導体を接合したものであり、レイク２側（高温側）とフィン９側（低温側）との温度差により発電を行う。発電された電力は耐熱ケーブル１０から出力される。なお、冷却床１全体の構成は従来（図６）とほぼ同様であり、材料受溝５が設けられた本発明の２つのレイク２、２の一方又は両方を駆動装置４によって円運動又は楕円運動させ、レイク２、２に載せられた熱間材料３の移送を行う。

図１の白塗矢印で示すように熱間材料３は熱量を放散しており、レイク２に載せられている熱間材料３は材料受溝５と接触しているため、熱が熱間材料３から直接レイク２へ伝わる。レイク２に伝わった熱は、レイク２の熱伝導により熱電変換素子８に伝わり、電力に変換される。このとき、レイク２の熱伝導によって、熱間材料３から熱電変換素子８へ効率良く熱が伝導される。また、フィン９により、熱電変換素子８の低温側は効率良く冷却される。さらに、散水パイプ６でフィン９を水冷するため、熱電変換素子８の低温側は更に効率良く冷却される。

耐熱ケーブル１０から出力された電力は、任意の用途に使用可能である。例えば空冷用ファンに電力を供給して、冷却床を空冷することが可能である。また、耐熱ケーブル１０から出力された電力を蓄電することも勿論可能である。

また、熱電変換素子は、高温側と低温側との温度差に応じて発電するだけでなく、外部から電流を供給することにより、吸熱側（低温側）と放熱側（高温側）とに温度差を生じさせることもでき、レイク２の冷却に用いることが可能である。

図３は熱電変換素子を冷却にも用いた本発明に係る冷却床のレイクの要部拡大図である。レイク２には、熱電変換素子８が取付けられているが、熱伝変換素子８を用いて発電を行う発電ブロック１１と、熱電変換素子８を用いて冷却を行う冷却ブロック１２とに分けられている。また、発電ブロック１１から冷却ブロック１２へ電流が流れるように、各熱変換素子８の耐熱ケーブル１０の接続が行われている。

発電ブロック１１の熱電変換素子８は、図２に示したようにレイク２側（高温側）とフィン９側（低温側）との温度差により発電し、耐熱ケーブル１０から外部負荷である冷却ブロック１２へ電流が供給される。図４は、冷却ブロック１２側の熱電変換素子８の取付部分の模式図である。電源である発電ブロック１１から熱電変換素子８へ電流が流れることにより、レイク２側（吸熱側）とフィン９側（放熱側）とに温度差が生じ、レイク２が熱間材料３から受けた熱が吸熱され、フィン９から放熱される。これにより、レイク２の冷却を効率良く行うことができる。

上述した各実施の形態においては、フィン９及び散水パイプ６を用いて熱電変換素子８の冷却を行っているが、水冷ジャケットを用いることも可能である。図５（ａ）は水冷ジャケットを用いた本発明に係る冷却床のレイクの要部拡大図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線切断断面図である。熱電変換素子８には水冷ジャケット１３が取付けられており、水冷ジャケット１３には給排水用の水冷配管１４が取付られている。

本発明に係る冷却床のレイクの要部拡大図である。熱電変換素子の取付部分の模式図である。熱電変換素子を冷却にも用いた本発明に係る冷却床のレイクの要部拡大図である。冷却ブロック側の熱電変換素子の取付部分の模式図である。水冷ジャケットを用いた本発明に係る冷却床のレイクの要部拡大図である。冷却床の例を示す模式図である。冷却床の従来のレイクの要部拡大図である。

符号の説明

１冷却床
２レイク
３熱間材料
４駆動装置
５材料受溝
６散水パイプ
８熱電変換素子
９フィン
１０耐熱ケーブル
１１発電ブロック
１２冷却ブロック
１３水冷ジャケット
１４水冷配管

Claims

冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床での廃熱回収方法において、
前記レイクの熱伝導により、冷却対象物から該レイクに取付けてある熱電変換素子へ熱を伝導し、伝導された熱を電力に変換することを特徴とする廃熱回収方法。
変換された電力の一部又は全部を熱電変換素子に供給し、該熱電変換素子で前記レイクを冷却することを特徴とする請求項１記載の廃熱回収方法。
冷却対象物をレイクに載せて放冷する冷却床において、
前記レイクには熱電変換素子が取付けられていることを特徴とする冷却床。