JP2015070067A - Thermoelectric generator and thermoelectric power generation method - Google Patents

Thermoelectric generator and thermoelectric power generation method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate power efficiently even if unevenness occurs in the power generation output from a heat source, e.g., a steel material, in a thermoelectric generator including a plurality of thermoelectric power generation module groups.SOLUTION: In a thermoelectric generator including thermoelectric power generation module 1 groups for converting thermal energy into electric energy, and performing thermoelectric power generation by using thermal energy from a heat source 10, electrical interconnection of the thermoelectric power generation modules 1 is selected to increase power generation efficiency based on the thermoelectric power generation output or thermoelectric power generation output prediction, or the temperature or temperature distribution, or the temperature prediction or temperature distribution prediction.

Description

本発明は、鋼材等の熱源の熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する熱電発電装置およびそれを用いた熱電発電方法に関する。   The present invention relates to a thermoelectric power generation apparatus that converts thermal energy of a heat source such as a steel material into electric energy and recovers it, and a thermoelectric power generation method using the same.

異種の導体または半導体に温度差を与えると、高温部と低温部との間に起電力が生じることは、ゼーベック効果として古くから知られており、このような性質を利用し、熱電発電素子を用いて熱を直接電力に変換することも知られている。   When a temperature difference is given to different types of conductors or semiconductors, it has long been known as the Seebeck effect that an electromotive force is generated between the high-temperature part and the low-temperature part. It is also known to use heat to directly convert power.

近年、製鉄工場等の製造設備では、例えば、上記のような熱電発電素子を用いた発電により、これまで廃熱として棄ててきたエネルギー、例えば、スラブなどの鋼材の輻射による熱エネルギーを利用する取組みが推進されている。   In recent years, in manufacturing facilities such as steel factories, for example, efforts to use energy that has been discarded as waste heat, for example, heat energy generated by radiation of steel materials such as slabs, by power generation using thermoelectric power generation elements as described above Is promoted.

熱エネルギーを利用する方法としては、例えば、特許文献１には、受熱装置を高温物体に対峙して配置し、高温物体の熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、回収する方法が記載されている。また、特許文献２には、廃熱として処理されている熱エネルギーに、熱電素子モジュールを接触させて電気エネルギーに変換し、回収する方法が記載されている。また、特許文献３、４、５には、製鉄設備の冷却床や熱間圧延ラインにおける廃熱を熱電変換素子により電力に変換する技術が開示されている。   As a method of using thermal energy, for example, Patent Document 1 describes a method in which a heat receiving device is disposed facing a high-temperature object, and the thermal energy of the high-temperature object is converted into electric energy and recovered. Further, Patent Document 2 describes a method for recovering heat energy processed as waste heat by bringing a thermoelectric element module into contact with the heat energy and converting it into electrical energy. Patent Documents 3, 4, and 5 disclose techniques for converting waste heat in a cooling floor or hot rolling line of an iron manufacturing facility into electric power using a thermoelectric conversion element.

特開昭５９−１９８８８３号公報JP 59-198883 A 特開昭６０−３４０８４号公報JP 60-34084 A 特開平１０−２９６３１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-296319 特開２００６−２６３７８３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-263788 特開２０１１−６２７２７号公報JP 2011-62727 A

しかしながら、特許文献１では、板状のスラブ連鋳ラインに適用できる旨の記載があるが、具体的な設置場所や条件の詳細についての記述が不十分で、また、実操業におけるスラブの温度変化や、スラブ量の変動による放出熱量（熱エネルギー）の変動など、操業条件の変動による熱源温度の変化ついては考慮されていない。   However, in Patent Document 1, there is a description that it can be applied to a plate-like slab continuous casting line, but there is insufficient description about details of a specific installation location and conditions, and temperature change of the slab in actual operation. Also, changes in heat source temperature due to fluctuations in operating conditions such as fluctuations in the amount of heat released (thermal energy) due to fluctuations in the amount of slabs are not considered.

また、特許文献２では、モジュールを、熱源に対して固定する必要があるため、連続鋳造設備のように、移動する熱源に対しては適用できないという問題がある。   Moreover, in patent document 2, since it is necessary to fix a module with respect to a heat source, there exists a problem that it cannot apply to the moving heat source like a continuous casting installation.

さらに、特許文献１〜５に示すような、鋼材等の熱エネルギーを活用した熱電発電においては、鋼材等の熱源の大きさや温度分布などに起因して発電出力のむらが生じ、効率良く発電できない場合があるが、このような場合に対応できる技術についてはこれまで提案されていない。   Furthermore, in the thermoelectric power generation utilizing thermal energy such as steel materials as shown in Patent Documents 1 to 5, when the power generation output unevenness occurs due to the size of the heat source such as steel materials or the temperature distribution, it is not possible to generate power efficiently. However, no technology that can cope with such a case has been proposed.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、複数の熱電発電モジュール群を備えた熱電発電装置において、鋼材等の熱源の発電出力のむらが生じても効率良く発電することを課題とする。   This invention is made | formed in view of this situation, Comprising: In a thermoelectric power generation apparatus provided with the several thermoelectric power generation module group, even if the nonuniformity of the power generation output of heat sources, such as steel materials, arises, it aims at generating efficiently .

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１６）を提供する。
（１）熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置において、前記熱電発電モジュールどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することを特徴とする熱電発電装置。
（２）前記熱源は搬送される鋼材であり、鋼材の搬送方向に配列された前記熱電発電モジュールどうしが電気的接続されていることを特徴とする（１）に記載の熱電発電装置。
（３）前記鋼材の搬送方向に電気的接続されて配列された前記熱電発電モジュールの列が前記鋼材の幅方向に複数配置されており、前記列どうしが、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるように電気的接続されていることを特徴とする（２）に記載の熱電発電装置。
（４）前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電モジュールは、鋼材の幅方向に配列されており、前記熱電発電モジュールどうしの電気的接続は、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるようになされることを特徴とする（１）に記載の熱電発電装置。
（５）前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電モジュールが鋼材の搬送方向および鋼材の幅方向に配列され、前記熱電発電モジュールは、鋼材の幅方向の温度分布に応じて複数のゾーンに別れており、各ゾーンにおける前記熱電発電モジュールの電流に応じて、各ゾーンで電流値が一致するように、各ゾーンにおいて所定数の前記熱電発電モジュールを並列接続して並列接続ブロックを形成し、並列接続ブロックどうしを直列接続することを特徴とする（１）に記載の熱電発電装置。
（６）一または複数の前記熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、前記受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、前記熱電発電ユニットが複数配置されており、前記熱電発電ユニットどうしが電気的接続されていることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の熱電発電装置。
（７）熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置において、一または複数の前記熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、前記受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、前記熱電発電ユニットが複数配置されており、前記熱電発電ユニットどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することを特徴とする熱電発電装置。
（８）前記熱源は搬送される鋼材であり、鋼材の搬送方向に配列された前記熱電発電ユニットどうしが電気的接続されていることを特徴とする（７）に記載の熱電発電装置。
（９）前記鋼材の搬送方向に電気的接続されて配列された前記熱電発電ユニットの列が前記鋼材の幅方向に複数配置されており、前記列どうしが、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるように電気的接続されていることを特徴とする（８）に記載の熱電発電装置。
（１０）前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電ユニットは、鋼材の幅方向に配列されており、前記熱電発電ユニットどうしの電気的接続は、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるようになされることを特徴とする（７）に記載の熱電発電装置。
（１１）前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電ユニットが鋼材の搬送方向および鋼材の幅方向に配列され、前記熱電発電ユニットは、鋼材の幅方向の温度分布に応じて複数のゾーンに別れており、各ゾーンにおける前記熱電発電ユニットの電流に応じて、各ゾーンで電流値が一致するように、各ゾーンにおいて所定数の前記熱電発電ユニットを並列接続して並列接続ブロックを形成し、並列接続ブロックどうしを直列接続することを特徴とする（７）に記載の熱電発電装置。
（１２）前記熱電発電ユニットにおける前記熱電発電モジュールどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することを特徴とする（７）〜（１１）のいずれかに記載の熱電発電装置。
（１３）前記冷却板は、冷却媒体流路を有し、前記冷却媒体流路に冷却媒体を通流させることにより冷却されることを特徴とする（７）〜（１２）のいずれかに記載の熱電発電装置。
（１４）前記冷却板の前記冷却媒体流路は、一方向に沿って形成され、かつ、前記冷却媒体流路の方向に直交する方向中央に対して対称に複数系統有することを特徴とする（１３）に記載の熱電発電装置。
（１５）熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置における熱電発電方法であって、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように前記熱電発電モジュールどうしを電線で接続して熱電発電を行うことを特徴とする熱電発電方法。
（１６）熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置における熱電発電方法であって、一または複数の前記熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、前記受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように前記熱電発電ユニットどうしを電線で接続して熱電発電を行うことを特徴とする熱電発電方法。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to (16).
(1) In a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy and performs thermoelectric power generation using thermal energy from a heat source, the electrical connection between the thermoelectric power generation modules is defined as thermoelectric power output or A thermoelectric power generation apparatus that is selected based on thermoelectric power generation output prediction, temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction so as to increase power generation efficiency.
(2) The thermoelectric generator according to (1), wherein the heat source is a steel material to be transported, and the thermoelectric power modules arranged in the steel material transport direction are electrically connected to each other.
(3) A plurality of rows of the thermoelectric power generation modules arranged in an electrically connected manner in the conveying direction of the steel material are arranged in the width direction of the steel material, and the rows are arranged with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric generator according to (2), which is electrically connected so as to be symmetric.
(4) The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation modules are arranged in the width direction of the steel material, and the electrical connection between the thermoelectric power generation modules is symmetrical with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric power generator according to (1), wherein the thermoelectric generator is configured as follows.
(5) The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation modules are arranged in a steel material conveyance direction and a steel material width direction, and the thermoelectric power generation module has a plurality of zones according to a temperature distribution in the width direction of the steel material. In accordance with the current of the thermoelectric power generation module in each zone, a parallel connection block is formed by connecting a predetermined number of the thermoelectric power generation modules in each zone in parallel so that the current values match in each zone. The thermoelectric generator according to (1), wherein the parallel connection blocks are connected in series.
(6) One or a plurality of the thermoelectric power generation modules, a heat receiving plate provided on the heat source side of the thermoelectric power generation modules, and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate constitute a thermoelectric power generation unit, The thermoelectric power generation apparatus according to any one of (1) to (5), wherein a plurality of thermoelectric power generation units are arranged, and the thermoelectric power generation units are electrically connected to each other.
(7) In a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy and performs thermoelectric power generation using heat energy from a heat source, one or more of the thermoelectric power generation modules, and A heat receiving plate provided on the heat source side and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate constitute a thermoelectric power generation unit, a plurality of the thermoelectric power generation units are arranged, and the electric A thermoelectric generator that selects a connection based on thermoelectric power generation output or thermoelectric power generation output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction so as to increase power generation efficiency.
(8) The thermoelectric generator according to (7), wherein the heat source is a steel material to be transported, and the thermoelectric power generation units arranged in the steel material transport direction are electrically connected to each other.
(9) A plurality of rows of the thermoelectric power generation units arranged in an electrically connected manner in the conveying direction of the steel material are arranged in the width direction of the steel material, and the rows are arranged with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric generator according to (8), which is electrically connected so as to be symmetrical.
(10) The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation units are arranged in the width direction of the steel material, and the electrical connection between the thermoelectric power generation units is symmetrical with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric power generator according to (7), characterized in that:
(11) The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation units are arranged in a steel material conveyance direction and a steel material width direction, and the thermoelectric power generation unit has a plurality of zones according to a temperature distribution in the width direction of the steel material. In accordance with the current of the thermoelectric power generation unit in each zone, a predetermined number of the thermoelectric power generation units are connected in parallel in each zone to form a parallel connection block so that the current values match in each zone. The thermoelectric generator according to (7), wherein the parallel connection blocks are connected in series.
(12) The electrical connection between the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit is determined based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction. The thermoelectric power generator according to any one of (7) to (11) is selected so as to be high.
(13) The cooling plate has a cooling medium flow path, and is cooled by passing the cooling medium through the cooling medium flow path. Thermoelectric generator.
(14) The cooling medium flow path of the cooling plate is formed along one direction and has a plurality of systems symmetrically with respect to a center in a direction orthogonal to the direction of the cooling medium flow path ( 13).
(15) A thermoelectric power generation method in a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy and performs thermoelectric power generation using heat energy from a heat source, for predicting thermoelectric power output or thermoelectric power output A thermoelectric power generation method in which thermoelectric power generation is performed by connecting the thermoelectric power generation modules with an electric wire so as to increase power generation efficiency based on temperature or temperature distribution or temperature prediction or temperature distribution prediction .
(16) A thermoelectric power generation method in a thermoelectric power generation apparatus that includes a group of thermoelectric power generation modules that convert thermal energy into electric energy, and that performs thermoelectric power generation using thermal energy from a heat source, comprising one or more thermoelectric power generation modules; The thermoelectric generator unit is constituted by a heat receiving plate provided on the heat source side of the thermoelectric power generation module and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate, based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or A thermoelectric power generation method, wherein thermoelectric power generation is performed by connecting the thermoelectric power generation units with electric wires so as to increase power generation efficiency based on temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction.

本発明によれば、熱電発電モジュールどうしまたは熱電発電ユニットどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択するので、従来に比べ、熱間スラブや熱延板等の熱源から放出される熱エネルギーを、より高い効率で回収することができる。したがって、熱源となる鋼材等の一貫した連続プロセスに本発明の熱電発電を組み込むことにより、さらなる省エネルギー化が可能となる。   According to the present invention, the electrical connection between thermoelectric power generation modules or thermoelectric power generation units is based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction, Since it selects so that power generation efficiency may become high, the heat energy discharge | released from heat sources, such as a hot slab and a hot-rolled sheet, can be collect | recovered with higher efficiency compared with the past. Therefore, further energy saving can be achieved by incorporating the thermoelectric power generation of the present invention into a consistent continuous process such as a steel material as a heat source.

熱電発電モジュールを搭載した熱電発電ユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the thermoelectric power generation unit carrying a thermoelectric power generation module. 熱電発電モジュールを搭載した熱電発電ユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the thermoelectric power generation unit carrying a thermoelectric power generation module. 従来の熱電発電装置を示す平面図である。It is a top view which shows the conventional thermoelectric generator. 本発明における熱電発電モジュールの接続形態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the connection form of the thermoelectric power generation module in this invention. 隣接する熱電発電モジュールの間にダイオードを接続した例を示す平面図である。It is a top view which shows the example which connected the diode between the adjacent thermoelectric power generation modules. 本発明における熱電発電モジュールの接続形態の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the connection form of the thermoelectric power generation module in this invention. 本発明における熱電発電ユニットの接続形態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the connection form of the thermoelectric power generation unit in this invention. 本発明における熱電発電ユニットの接続形態の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the connection form of the thermoelectric power generation unit in this invention. 本発明における熱電発電ユニットの接続形態のさらに他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the further another example of the connection form of the thermoelectric power generation unit in this invention. 熱電発電ユニットに用いる冷却板の好ましい例を示す平面図である。It is a top view which shows the preferable example of the cooling plate used for a thermoelectric power generation unit. 冷却板の冷却媒体流路が１系統の場合と、２系統を対称に設けた場合とを比較した実験を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the experiment which compared the case where the cooling medium flow path of a cooling plate is 1 system | strain, and the case where 2 systems | strains are provided symmetrically. 第１実施例における熱電発電モジュールおよび熱電発電ユニットの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the thermoelectric power generation module and thermoelectric power generation unit in 1st Example. 第１実施例におけるｃａｓｅ１の熱電発電モジュールの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric power generation module of case1 in 1st Example. 第１実施例におけるｃａｓｅ２の熱電発電ユニットの接続形態を示す平面図および熱電発電ユニット内の熱電発電モジュールを拡大して示す平面図である。It is the top view which shows the connection form of the thermoelectric generation unit of case2 in 1st Example, and the top view which expands and shows the thermoelectric generation module in a thermoelectric generation unit. 第１実施例におけるｃａｓｅ３の熱電発電モジュールの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric generation module of case3 in 1st Example. 第１実施例におけるｃａｓｅ４の熱電発電モジュールの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric power generation module of case4 in 1st Example. 第１実施例におけるｃａｓｅ５の熱電発電ユニットの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric power generation unit of case5 in 1st Example. 第２実施例における温度分布Ａの熱電発電ユニットの配置および各ゾーンにおける熱電発電ユニットの温度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the thermoelectric generation unit of the temperature distribution A in 2nd Example, and the temperature of the thermoelectric generation unit in each zone. 第２実施例における温度分布Ｂの熱電発電ユニットの配置および各ゾーンにおける熱電発電ユニットの温度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the thermoelectric generation unit of the temperature distribution B in 2nd Example, and the temperature of the thermoelectric generation unit in each zone. 第２実施例におけるｃａｓｅ１１の熱電発電ユニットの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric generation unit of case11 in 2nd Example. 第２実施例におけるｃａｓｅ１２の熱電発電ユニットの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric generation unit of case12 in 2nd Example. 第２実施例におけるｃａｓｅ１３の熱電発電ユニットの接続形態を示す平面図である。It is a top view which shows the connection form of the thermoelectric generation unit of case13 in 2nd Example. 第２実施例におけるｃａｓｅ１５の熱電発電ユニットの接続形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the connection form of the thermoelectric generation unit of case15 in 2nd Example.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
本発明に係る熱電発電装置は、熱源からの熱エネルギーを用いて、熱電発電モジュール群により熱電発電を行うものである。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
The thermoelectric power generation apparatus according to the present invention performs thermoelectric power generation by a thermoelectric power generation module group using thermal energy from a heat source.

熱源としては、鋳造および圧延工程などにおけるスラブあるいは熱鋼板（スラブは処理工程により粗バー、熱鋼板、鋼板、熱鋼帯、鋼帯、ストリップ、厚板など呼び方が変わるが、以下鋼材と呼称する）の熱エネルギーを用いる。   As a heat source, slabs or hot steel plates in casting and rolling processes, etc. (Slabs vary in terms of rough bars, hot steel plates, steel plates, thermal steel strips, steel strips, strips, thick plates, etc. depending on the treatment process. Heat energy).

以下、連続鋳造後の鋼材について記述するが、保持炉、誘導炉、加熱炉等の入側、出側の鋼材、仕上圧延前などにおいても同様に適用可能であることはいうまでもない。   Hereinafter, although steel materials after continuous casting will be described, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to steel materials on the entry and exit sides of holding furnaces, induction furnaces, heating furnaces, and the like, and before finish rolling.

本実施形態では、熱電発電手段として、両側に電極を備えたＰ型およびＮ型の半導体を接合した半導体（熱電素子）を、複数対接合してなる熱電発電モジュールを用いる。熱電発電モジュールの電極の両側には絶縁材を配置してもよい。   In the present embodiment, as a thermoelectric power generation means, a thermoelectric power generation module in which a plurality of pairs of semiconductors (thermoelectric elements) in which P-type and N-type semiconductors having electrodes on both sides are joined is used. Insulating materials may be disposed on both sides of the electrodes of the thermoelectric power generation module.

また、本実施形態では、一または複数の熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、この熱電発電ユニットを一または複数配置することにより熱電発電装置を構成する。   In the present embodiment, a thermoelectric generation unit is configured by one or a plurality of thermoelectric generation modules, a heat receiving plate provided on the heat source side of the thermoelectric generation modules, and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate. The thermoelectric generator is configured by arranging one or a plurality of the thermoelectric generator units.

例えば、図１の断面図に示すように、複数の熱電発電モジュール１を熱源側（高温側）の受熱板２と低温側の冷却板３で挟むようにして熱電発電ユニット４を構成する。冷却板３は、熱電素子で発電するために必要な温度差を生じさせるためのものである。熱電発電ユニット４としては、図２の平面図に示すように、例えば縦横４個ずつ１６個の熱電発電モジュール１をマトリックス状に配置して構成されたものを用いることができる。   For example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the thermoelectric power generation unit 4 is configured such that a plurality of thermoelectric power generation modules 1 are sandwiched between a heat receiving plate 2 on the heat source side (high temperature side) and a cooling plate 3 on the low temperature side. The cooling plate 3 is for generating a temperature difference necessary for generating electric power with the thermoelectric element. As the thermoelectric power generation unit 4, as shown in the plan view of FIG. 2, for example, a unit configured by arranging 16 thermoelectric power generation modules 1 in four matrixes in a matrix shape can be used.

冷却板３としては、冷媒流路を有し、冷却水等の冷却媒体で冷却する構造のものを用いることができる。また、受熱板２および／または冷却板３自体が絶縁材であったり、表面に絶縁材が被覆されたりしている場合は、これらを熱電発電モジュールの電極の両側に配置する絶縁材の代替として用いてもよい。   As the cooling plate 3, a cooling plate having a refrigerant flow path and cooled by a cooling medium such as cooling water can be used. Further, when the heat receiving plate 2 and / or the cooling plate 3 itself is an insulating material or the surface is covered with an insulating material, these are replaced with an insulating material arranged on both sides of the electrodes of the thermoelectric power generation module. It may be used.

熱電発電は、温度差を生じさせるために片側を冷却する。そのため、受熱板２は材質にもよるが、熱電素子の高温側温度よりも数度から数十度、場合によっては数百度程度高い温度となる。受熱板２の材料としては、そのような温度で、耐熱性や、耐久性を持つものであれば用いることができ、例えば、一般の鉄鋼材料を用いることができる。   Thermoelectric generation cools one side to produce a temperature difference. Therefore, although the heat receiving plate 2 depends on the material, the temperature is higher by several to several tens of degrees than the high temperature side temperature of the thermoelectric element, and in some cases, is several hundred degrees higher. As the material of the heat receiving plate 2, any material having heat resistance and durability at such a temperature can be used. For example, a general steel material can be used.

このような熱電発電装置においては、複数配列された熱電発電モジュールにより熱源としての鋼材からの熱エネルギーを電力に変換して発電を行うが、従来は、実操業における熱源の温度分布等を考慮せずに熱電発電モジュールどうしの電気的接続を行っていたため、発電の効率は必ずしも高くなかった。すなわち、従来は、例えば図３に示すように、熱源の温度分布等にかかわらず、単に熱電発電モジュール１どうしを順に直列に電気的接続していくのみであり、出力が低い熱電発電モジュール律速となり、効率的な発電を行うことはできなかった。なお、符号８は配線、１０は熱源としての移動する鋼材である。   In such a thermoelectric generator, power is generated by converting thermal energy from steel as a heat source into electric power by a plurality of arranged thermoelectric generator modules, but conventionally, considering the temperature distribution of the heat source in actual operation, etc. Therefore, the efficiency of power generation was not always high because the thermoelectric power generation modules were electrically connected to each other. That is, conventionally, for example, as shown in FIG. 3, regardless of the temperature distribution of the heat source, the thermoelectric power generation modules 1 are simply electrically connected in series in order, and the thermoelectric power generation module is controlled at a low output. It was not possible to generate power efficiently. In addition, the code | symbol 8 is wiring and 10 is the steel material which moves as a heat source.

そこで、本実施形態では、連続鋳造後等の搬送されている鋼材を熱源として用いて熱電発電装置により発電するに際し、熱電発電モジュールどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択する。例えば、熱源としての鋼材の温度分布に起因する熱電発電出力をモニタリングあるいは予測するか、または鋼材の温度もしくは温度分布自体をモニタリングあるいは予測して、その結果に基づいて発電出力が大きくなって効率的な発電が行えるように、複数の熱電発電モジュールの接続を調整する。すなわち、本実施形態の熱電発電装置は、熱源に応じて、複数の熱電発電モジュールを所望の直流電圧と発電出力が得られるように直列、並列に接続し、配置して構成されたものである。   Therefore, in the present embodiment, when power is generated by the thermoelectric power generator using the steel material being conveyed after continuous casting or the like as a heat source, the electrical connection between the thermoelectric power generation modules is based on the thermoelectric power output or the thermoelectric power output prediction. Or based on temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction, the power generation efficiency is selected to be high. For example, monitoring or predicting the thermoelectric power output resulting from the temperature distribution of the steel material as the heat source, or monitoring or predicting the temperature or temperature distribution of the steel material itself, and based on the result, the power generation output becomes large and efficient. The connection of a plurality of thermoelectric power generation modules is adjusted so that proper power generation can be performed. That is, the thermoelectric power generation apparatus of the present embodiment is configured by connecting and arranging a plurality of thermoelectric power generation modules in series and in parallel so as to obtain a desired DC voltage and power generation output according to a heat source. .

予測される温度分布から、熱電発電モジュールの配置や配線を適切に行い、出力低下を抑える例について説明する。
搬送されている鋼材の搬送方向での温度変動が小さいことがわかっているため、熱電発電モジュールが鋼材の搬送方向に配列された熱電発電モジュールどうしが電気的接続されるようにすることにより出力低下を抑えることができる。例えば、図４に示すように、搬送されている鋼材１０に対して、搬送方向に４個の熱電発電モジュール１が配列され、幅方向に１６個の熱電発電モジュールが配列されるように４つの熱電発電ユニット４−１、４−２、４−３、４−４を配置して熱電発電装置を構成した場合に、符号Ａ〜Ｐで示す鋼材搬送方向に沿った列ごとに熱電発電モジュール１どうしを直列接続する。符号８は熱電発電モジュールどうしを接続する配線である。 An example in which the thermoelectric power generation module is appropriately arranged and wired from the predicted temperature distribution to suppress the output decrease will be described.
Since it is known that the temperature fluctuation in the conveyance direction of the steel material being conveyed is small, the output is reduced by connecting the thermoelectric power generation modules arranged in the conveyance direction of the steel material electrically. Can be suppressed. For example, as shown in FIG. 4, four thermoelectric power generation modules 1 are arranged in the conveyance direction and four thermoelectric generation modules are arranged in the width direction with respect to the steel material 10 being conveyed. When the thermoelectric power generation units 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 are arranged to constitute the thermoelectric power generation apparatus, the thermoelectric power generation module 1 is arranged for each row along the steel material conveyance direction indicated by reference signs AP. Connect them in series. Reference numeral 8 is a wiring for connecting the thermoelectric modules.

予測される温度分布から、熱電発電モジュールの配置や配線を適切に行い、出力低下を抑える他の例について説明する。
搬送される鋼材は、通常、幅方向で凸状の温度分布を有しており、そのため、幅端部における熱電発電モジュールの熱電発電出力は、幅中央部の熱電発電モジュールの熱電発電出力と比較して小さくなる。したがって、出力の低い幅端部の熱電発電モジュールを含んで熱電発電モジュールどうしを直列に接続すると、出力が低い部分が律速となって全体の発電出力が小さくなる。このため、出力が高い部分どうし、中間的な部分どうし、低い部分どうしを接続することにより出力低下を抑える。これにより、出力の低い部分が律速となって全体の発電出力が低くなることなく、平均的に効率よく発電可能となる。例えば図４の例では、幅方向両端部の列ＡとＰを接続し、順次列ＢとＯ、ＣとＮ、・・・・、ＨとＩというように鋼材１０の幅方向中央に対して対称となるように電気的接続する。この場合には、鋼材の幅方向端部側の熱電発電ユニット４−１と４−４が接続され、鋼材の幅方向中央側の熱電発電ユニット４−２と４−３が接続されることとなる。また、搬送方向の熱電発電モジュールの配列にかかわらず（例えば、熱電発電モジュールを鋼材の幅方向にのみ配列した場合）、鋼材の幅方向に配列した熱電発電モジュールについて、出力が高い部分どうし、中間的な部分どうし、低い部分どうしを接続することにより、同様の効果を得ることができる。 Another example will be described in which the thermoelectric power generation module is appropriately arranged and wired from the predicted temperature distribution to suppress the output decrease.
The steel material to be conveyed usually has a temperature distribution that is convex in the width direction, so the thermoelectric power output of the thermoelectric power generation module at the width end is compared with the thermoelectric power output of the thermoelectric power generation module at the width center. And get smaller. Therefore, when the thermoelectric power generation modules are connected in series including the thermoelectric power generation module at the low-width end portion, the portion with the low output becomes rate-determining and the total power generation output is reduced. For this reason, the output reduction is suppressed by connecting the high output parts, the intermediate parts, and the low parts. As a result, the low-power portion is rate-determined and the overall power generation output does not decrease, so that power can be generated efficiently on average. For example, in the example of FIG. 4, the rows A and P at both ends in the width direction are connected, and the rows B and O, C and N,. Make electrical connections so that they are symmetrical. In this case, the thermoelectric power generation units 4-1 and 4-4 on the width direction end side of the steel material are connected, and the thermoelectric power generation units 4-2 and 4-3 on the width direction center side of the steel material are connected. Become. Regardless of the arrangement of thermoelectric power generation modules in the conveying direction (for example, when thermoelectric power generation modules are arranged only in the width direction of the steel material), in the thermoelectric power generation modules arranged in the width direction of the steel material, between the high output parts, The same effect can be obtained by connecting the low and high portions.

上記の場合も含め、一般的に、搬送している鋼材の温度分布は、幅中央に対して対称となっていることが多いため、幅中央に対して対称になるように熱電発電モジュールを電気的接続することが好ましい。   In general, including the above cases, the temperature distribution of the steel material being transported is often symmetric with respect to the center of the width. Connection is preferred.

また、図５に示すように、隣接する熱電発電モジュール１の間にダイオード５を接続してもよい。これにより、一部の熱電発電モジュールが故障したような場合に、発電できなくなる事態を防止することができる。   Further, as shown in FIG. 5, a diode 5 may be connected between adjacent thermoelectric power generation modules 1. Thereby, when some thermoelectric power generation modules fail, the situation where it becomes impossible to generate electric power can be prevented.

図６は、鋼材１０の搬送方向に、熱電発電ユニットを２つ並べた例を示す。すなわち、図４の熱電発電ユニット４−１〜４−４に隣接して、熱電発電ユニット４−５〜４−８を設け、熱電発電ユニット４−１と４−５とを直列に接続し、４−２と４−６とを直列に接続し、４−３と４−７とを直列に接続し、４−４と４−８とを直列に接続して、鋼材１０の搬送方向に８個の熱電発電モジュール１を配列している。そして、電線を端子ボックスに入れることなく、熱電発電ユニットどうしで接続している。これにより熱電発電ユニット間の接続が簡略化され好ましい。   FIG. 6 shows an example in which two thermoelectric power generation units are arranged in the conveying direction of the steel material 10. That is, adjacent to the thermoelectric power generation units 4-1 to 4-4 in FIG. 4, the thermoelectric power generation units 4-5 to 4-8 are provided, and the thermoelectric power generation units 4-1 and 4-5 are connected in series. 4-2 and 4-6 are connected in series, 4-3 and 4-7 are connected in series, 4-4 and 4-8 are connected in series, and 8 in the conveying direction of the steel material 10 is connected. The thermoelectric power generation modules 1 are arranged. And it connects between thermoelectric power generation units, without putting an electric wire in a terminal box. This is preferable because the connection between the thermoelectric power generation units is simplified.

熱電発電ユニットを鋼材の搬送方向および幅方向に複数配列する際においても、熱電発電ユニットどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択する。例えば、熱源としての鋼材の温度分布に起因する熱電発電出力をモニタリングあるいは予測するか、または鋼材の温度もしくは温度分布自体をモニタリングあるいは予測して、その結果に基づいて発電出力が大きくなって効率的な発電が行えるように、複数の熱電発電ユニットの接続を調整する。   Even when multiple thermoelectric power generation units are arranged in the steel conveyance direction and width direction, the electrical connection between the thermoelectric power generation units is based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction. Alternatively, the power generation efficiency is selected based on the temperature distribution prediction. For example, monitoring or predicting the thermoelectric power output resulting from the temperature distribution of the steel material as the heat source, or monitoring or predicting the temperature or temperature distribution of the steel material itself, and based on the result, the power generation output becomes large and efficient. The connection of multiple thermoelectric power generation units is adjusted so that proper power generation can be performed.

例えば、図７に示すように、温度変動の小さい鋼材１０の搬送方向に配列された熱電発電ユニット４どうしが電気的接続されるようにすることにより出力低下を抑えることができる。また、鋼板１０の幅方向の温度分布を考慮して、例えば図８に示すように、鋼材１０の搬送方向および幅方向に複数配列した熱電発電ユニットを幅方向に対称に３ゾーンに分け、幅方向中央部の第１ゾーン１０ａに存在する熱電発電ユニット４ａどうしを直列に接続し、その外側の第２ゾーン１０ｂに存在する熱電発電ユニット４ｂどうしを直列に接続し、幅方向端部の第３ゾーン１０ｃに存在する熱電発電ユニット４ｃどうしを直列に接続することにより、出力低下を抑えることができる。   For example, as shown in FIG. 7, a decrease in output can be suppressed by electrically connecting the thermoelectric power generation units 4 arranged in the conveying direction of the steel material 10 having a small temperature fluctuation. Further, in consideration of the temperature distribution in the width direction of the steel plate 10, for example, as shown in FIG. 8, the thermoelectric power generation units arranged in a plurality in the conveying direction and the width direction of the steel material 10 are divided into three zones symmetrically in the width direction. The thermoelectric power generation units 4a existing in the first zone 10a at the center in the direction are connected in series, the thermoelectric power generation units 4b existing in the second zone 10b outside thereof are connected in series, and the third at the end in the width direction is connected. By connecting the thermoelectric power generation units 4c existing in the zone 10c in series, a decrease in output can be suppressed.

また、鋼材の幅方向に温度分布が存在する場合には、幅方向の位置によって温度が異なり、最適電流も異なる。この場合には、鋼板１０の幅方向の温度の異なるゾーンに存在する熱電発電ユニットどうしを直列に接続すると、出力が低下してしまう。この場合には、鋼材の幅方向に複数のゾーンに分け、各ゾーンにおいて、複数の熱電発電ユニットを並列接続し、その際の接続する熱電発電ユニットの数をゾーンごとに調整して電流を合わせ、その上でこれらを直列接続するようにすることにより、電流値の相違による出力低下を抑制することができる。   Further, when a temperature distribution exists in the width direction of the steel material, the temperature varies depending on the position in the width direction, and the optimum current also varies. In this case, if the thermoelectric power generation units existing in zones having different temperatures in the width direction of the steel plate 10 are connected in series, the output is lowered. In this case, the steel material is divided into a plurality of zones in the width direction, and in each zone, a plurality of thermoelectric power generation units are connected in parallel, and the number of thermoelectric power generation units connected at that time is adjusted for each zone to match the current. Then, by connecting them in series, output reduction due to the difference in current value can be suppressed.

例えば、図９に示すように、鋼材１０の搬送方向および幅方向に熱電発電ユニットを鋼材の搬送方向に１２個、幅方向に１１個マトリックス状に配列し、鋼材１０を幅方向に、幅方向中央部の第１ゾーン１０ｄ、その外側の第２ゾーン１０ｅ、幅方向端部の第３ゾーン１０ｆの３ゾーンに分け、第１ゾーン１０ｄにおいて熱電発電ユニット４ｄが５列、第２ゾーン１０ｅにおいて熱電発電ユニット４ｅが２列ずつ合計４列、第３ゾーン１０ｆにおいて熱電発電ユニット４ｆが１列ずつ合計２列配置されていて、第１ゾーン１０ｄの熱電発電ユニット４ｄが２．８Ａ−６．２Ｖ、第２ゾーン１０ｅの熱電発電ユニット４ｅが２．１Ａ−４．６Ｖとする。この場合に、第１ゾーン１０ｄにおいて、熱電発電ユニット４ｄを３つずつ並列に接続して複数の第１並列接続ブロック４１を形成し、第２ゾーン１０ｅにおいて、熱電発電ユニット４ｅを４つずつ並列に接続して複数の第２並列接続ブロック４２を形成すると、電圧はそれぞれ６．２Ｖ、４．６Ｖで変わらないが、第１並列接続ブロック４１に流れる電流は２．８×３＝８．４Ａとなり、第２並列接続ブロック４２に流れる電流は２．１×４＝８．４Ａとなって両者の電流が同じになる。したがって、第１並列接続ブロック４１と第２並列接続ブロック４２とを直列に接続しても電流値の相違による出力低下は生じない。熱電発電モジュールの接続においても、同様の手法を採用することにより、出力低下を抑制することができる。   For example, as shown in FIG. 9, 12 thermoelectric power generation units are arranged in a matrix shape in the conveyance direction and the width direction of the steel material 10 in the conveyance direction of the steel material and 11 in the width direction, and the steel material 10 is arranged in the width direction and the width direction. The first zone 10d at the center, the second zone 10e outside it, and the third zone 10f at the end in the width direction are divided into three zones. In the first zone 10d, five rows of thermoelectric power generation units 4d and in the second zone 10e A total of four power generation units 4e are arranged in two rows, and two total rows of thermoelectric power generation units 4f are arranged in the third zone 10f, and the thermoelectric power generation unit 4d in the first zone 10d is 2.8A-6.2V, The thermoelectric power generation unit 4e in the second zone 10e is set to 2.1A-4.6V. In this case, in the first zone 10d, three thermoelectric power generation units 4d are connected in parallel to form a plurality of first parallel connection blocks 41, and in the second zone 10e, four thermoelectric power generation units 4e are connected in parallel. When the plurality of second parallel connection blocks 42 are formed by connecting to each other, the voltage does not change at 6.2 V and 4.6 V, respectively, but the current flowing through the first parallel connection block 41 is 2.8 × 3 = 8.4 A. Thus, the current flowing through the second parallel connection block 42 is 2.1 × 4 = 8.4 A, and both currents are the same. Therefore, even if the 1st parallel connection block 41 and the 2nd parallel connection block 42 are connected in series, the output fall by the difference in an electric current value does not arise. Even in the connection of the thermoelectric power generation module, a decrease in output can be suppressed by adopting the same method.

このように熱電発電ユニットの電気的接続を発電効率が高くなるように選択する際には、各熱電発電ユニットにおける熱電発電モジュールの電気的接続の態様は任意である。ただし、熱電発電ユニットにおいても、その中の熱電発電モジュールどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することが好ましい。そして、上述したように、鋼材の搬送方向に配列された熱電発電モジュールどうしを電気的接続する態様や、熱電発電モジュールの列が鋼材の幅方向に複数配置されており、その列どうしが、鋼材の幅方向中央に対して対称になるように電気的接続する態様、熱電発電モジュールが鋼材の幅方向の温度分布に応じて複数のゾーンに別れており、各ゾーンにおける熱電発電モジュールの電流に応じて、各ゾーンで電流値が一致するように、各ゾーンにおいて所定数の熱電発電モジュールを並列接続して並列接続ブロックを形成し、並列接続ブロックどうしを直列接続する態様等種々の態様により出力低下を抑制することが好ましい。   Thus, when selecting the electrical connection of the thermoelectric power generation unit so as to increase the power generation efficiency, the mode of electrical connection of the thermoelectric power generation module in each thermoelectric power generation unit is arbitrary. However, even in the thermoelectric power generation unit, the electrical connection between the thermoelectric power generation modules is based on the thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or on the temperature or temperature distribution, or on the temperature prediction or temperature distribution prediction, It is preferable to select the power generation efficiency to be high. And as mentioned above, the aspect which electrically connects the thermoelectric generation modules arranged in the conveyance direction of steel materials, and the row | line | column of a thermoelectric generation module are arrange | positioned in the width direction of steel materials, and the row | line | columns are steel materials. The thermoelectric power generation module is divided into a plurality of zones according to the temperature distribution in the width direction of the steel material, depending on the current of the thermoelectric power generation module in each zone. In order to match the current value in each zone, a predetermined number of thermoelectric power generation modules are connected in parallel in each zone to form a parallel connection block, and the output is reduced by various modes such as a mode in which the parallel connection blocks are connected in series. Is preferably suppressed.

熱電発電ユニットは、熱変形による熱電発電モジュールの熱接触抵抗増大に起因する出力低下を抑制するため、適正な大きさとすることが好ましい。具体的には、熱電発電ユニットの大きさを１ｍ２以下とすることが好ましい。これにより熱電発電モジュールの相互間や、熱電発電ユニット自体の変形を抑制することができる。より好ましくは、２．５×１０−１ｍ２以下である。 It is preferable that the thermoelectric power generation unit has an appropriate size in order to suppress a decrease in output due to an increase in thermal contact resistance of the thermoelectric power generation module due to thermal deformation. Specifically, the size of the thermoelectric power generation unit is preferably 1 m 2 or less. Thereby, deformation | transformation between the thermoelectric generation modules and thermoelectric generation unit itself can be suppressed. More preferably, it is 2.5 × 10 −1 m 2 or less.

次に、熱電発電ユニットの冷却板の冷却手法について説明する。
上述したように熱電発電の発電出力は温度により変動するが、実際は、熱電発電モジュールの低温側と高温側の温度差が重要である。したがって、熱電発電ユニットの冷却板内の温度分布が極力小さくなるようにすることが好ましい。 Next, a cooling method for the cooling plate of the thermoelectric power generation unit will be described.
As described above, the power generation output of thermoelectric power generation varies depending on the temperature, but actually, the temperature difference between the low temperature side and the high temperature side of the thermoelectric power generation module is important. Therefore, it is preferable to make the temperature distribution in the cooling plate of the thermoelectric generator unit as small as possible.

冷却板は、冷却媒体流路を有し、冷却媒体流路に冷却媒体を通流させることにより冷却される構造が一般的である。また、冷却媒体としては一般的に冷却水が用いられる。この場合に、図１０に示すように、冷却板３の冷却媒体流路１１は、一方向に沿って形成され、かつ冷却媒体流路１１の方向に直交する方向中央に対して対称に、第１の流路１１ａと第２の流路１１ｂの２系統を有する。このような冷却板３を有する熱電発電ユニットは、冷却媒体流路１１の方向を鋼材の搬送方向に一致させて配置されることが好ましい。これにより、搬送方向に沿って配列された複数の熱電発電モジュールに対する冷却媒体の温度の変動を少なくすることができ、また、冷却媒体流路を１系統にした場合よりも、鋼材の幅方向の両端部間の冷却水の温度差を小さくすることができる。このため、発電効率をより高めることができる。なお、図１０では２系統の冷却媒体流路の入口を中央側にし、出口を端部側にしたが、逆でもよい。また、冷却媒体流路として２系統を対称に設けた例を示したが、これに限らず例えば４系統を対称に設けてもよい。   Generally, the cooling plate has a cooling medium flow path and is cooled by passing the cooling medium through the cooling medium flow path. Further, cooling water is generally used as the cooling medium. In this case, as shown in FIG. 10, the cooling medium flow path 11 of the cooling plate 3 is formed along one direction and symmetrically with respect to the center of the direction perpendicular to the direction of the cooling medium flow path 11. There are two systems, one channel 11a and the second channel 11b. The thermoelectric power generation unit having such a cooling plate 3 is preferably arranged with the direction of the cooling medium flow path 11 aligned with the conveying direction of the steel material. Thereby, the fluctuation | variation of the temperature of the cooling medium with respect to the several thermoelectric generation module arranged along the conveyance direction can be decreased, and the width direction of steel materials can be reduced rather than the case where a cooling medium flow path is made into one system. The temperature difference of the cooling water between both ends can be reduced. For this reason, electric power generation efficiency can be raised more. In FIG. 10, the inlets of the two coolant flow paths are on the center side and the outlets are on the end side, but the opposite is also possible. Moreover, although the example which provided two systems symmetrically as a cooling-medium flow path was shown, it is not restricted to this, For example, you may provide four systems symmetrically.

実際に、冷却媒体流路が１系統の場合と、２系統を対称に設けた場合とを比較した結果について説明する。図１１（ａ）は冷却媒体流路が１系統の場合、（ｂ）は２系統を対称に設けた場合である。冷却板の一方の端部に冷却媒体流路の方向に沿って熱電発電モジュールを配列した電気ラインＩと、冷却板の他方の端部に冷却媒体流路の方向に沿って熱電発電モジュールを配列した電気ラインIIとで温度差の差分を比較した。１系統の場合は冷却板の一方の端部から冷却水を入れて他方の端部に排出するものとし、２系統の場合はそれぞれ冷却板の中央部から入れて端部に排出するものとした。また、冷却水の入り口温度を２５℃とし、出口温度を３０℃とした。その結果を表１に示す。表１では、低温側の温度（Ｔｃｊ）としてグリス＋接触抵抗分の１０℃を上乗せした値を用い、高温側の温度（Ｔｈｊ）は鋼材からの距離２２０ｍｍの解析値を用いた。表１に示すように、冷却媒体流路が１系統の場合に比べ、２系統を対称に設けた場合のほうが、電気ラインＩおよび電気ラインIIの温度差（ΔＴｊ）の差分が小さい値となることが確認された。   Actually, the result of comparing the case where the cooling medium flow path is one system and the case where two systems are provided symmetrically will be described. FIG. 11A shows a case where the cooling medium flow path is one system, and FIG. 11B shows a case where two systems are provided symmetrically. An electric line I in which thermoelectric modules are arranged along the direction of the cooling medium flow path at one end of the cooling plate, and a thermoelectric generation module arranged along the direction of the cooling medium flow path at the other end of the cooling plate The difference in temperature difference was compared with the electric line II. In the case of one system, cooling water is introduced from one end of the cooling plate and discharged to the other end, and in the case of two systems, the cooling plate is inserted from the center of the cooling plate and discharged to the end. . Moreover, the inlet temperature of the cooling water was 25 ° C., and the outlet temperature was 30 ° C. The results are shown in Table 1. In Table 1, a value obtained by adding 10 ° C. of grease + contact resistance was used as the temperature (Tcj) on the low temperature side, and the analytical value at a distance of 220 mm from the steel material was used for the temperature (Thj) on the high temperature side. As shown in Table 1, the difference in temperature difference (ΔTj) between the electric line I and the electric line II is smaller when the two cooling medium channels are provided symmetrically than when the cooling medium flow path is one. It was confirmed.

Figure 2015070067
Figure 2015070067

熱電発電装置からの出力はパワーコンディショナにより制御されて所定の電圧にされるが、熱電発電モジュールの直列接続回路数は、パワーコンディショナの直流入力の上限、下限を考慮して決定すればよい。また、熱電発電モジュールの接続回路を複数の部分に分け、部分毎にパワーコンディショナを接続して複数並列運転することが好ましい。電圧が異なる複数の出力が得られているので、個別に、入力電圧を昇圧し、出力電圧をそろえればよい。   The output from the thermoelectric generator is controlled by the power conditioner to a predetermined voltage, but the number of series connected circuits of the thermoelectric generator module may be determined in consideration of the upper and lower limits of the DC input of the power conditioner. . Moreover, it is preferable to divide the connection circuit of the thermoelectric power generation module into a plurality of parts and connect a power conditioner for each part to perform a plurality of parallel operations. Since a plurality of outputs having different voltages are obtained, the input voltage may be boosted individually to align the output voltages.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では搬送されている鋼材を熱源とした例について示したが、これに限るものではなく、温度変動が生じる熱源であれば有効に適用可能である。また、上記実施形態では、予め熱電発電出力または温度もしくは温度分布を実測ないし予測し、それに基づいて熱電発電モジュールの電気的接続を選択したが、これに限らず、リアルタイムに電発電出力または温度もしくは温度分布を検出して、それに基づいて自動的に熱電発電モジュールの電気的接続を選択するようにしてもよい。   The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, an example in which the steel material being conveyed is used as a heat source has been described. However, the present invention is not limited to this, and any heat source in which temperature fluctuation occurs can be effectively applied. In the above embodiment, the thermoelectric power generation output or temperature or temperature distribution is measured or predicted in advance, and the electrical connection of the thermoelectric power generation module is selected based on the actual measurement or prediction. The temperature distribution may be detected, and the electrical connection of the thermoelectric power generation module may be automatically selected based on the detected temperature distribution.

以下、本発明の実施例について説明する。
（第１実施例）
ここでは、熱源として搬送している鋼材を用いた。熱源の温度は幅中央温度が９５０℃、幅端温度が８５０℃である。４×４個の計１６個の熱電発電モジュールを搭載した熱電発電ユニットを用い、熱電発電モジュールを幅方向に２４個、搬送方向に２４個設置されるように、熱電発電ユニットを幅方向に６個、搬送方向に６個設置して熱電発電装置を構成した。具体的には、図１２に示すように、鋼材の幅方向の熱電発電ユニットのうち、中央の２列の熱電発電ユニットＡは、全ての熱電発電モジュールが９５０℃に対応する熱電発電モジュールＡからなる。また、両端部の２列の熱電発電ユニットＣは、全ての熱電発電モジュールが８５０℃に対応する熱電発電モジュールＢからなる。さらに、中間の２列の熱電発電ユニットＢは、端部側の２列が熱電発電モジュールＢ、中央側の２列が熱電発電モジュールＡからなる。 Examples of the present invention will be described below.
(First embodiment)
Here, the steel material currently conveyed as a heat source was used. The temperature of the heat source is 950 ° C. at the width center temperature and 850 ° C. at the width end temperature. Using a thermoelectric power generation unit on which a total of 16 4 × 4 thermoelectric power generation modules are mounted, the thermoelectric power generation units are arranged in the width direction so that 24 thermoelectric power generation modules are installed in the width direction and 24 in the transport direction. Six thermoelectric generators were installed in the conveying direction to form a thermoelectric generator. Specifically, as shown in FIG. 12, among the thermoelectric power generation units in the width direction of the steel material, the two rows of thermoelectric power generation units A are from the thermoelectric power generation module A in which all the thermoelectric power generation modules correspond to 950 ° C. Become. Moreover, the two rows of thermoelectric power generation units C at both ends are composed of thermoelectric power generation modules B in which all thermoelectric power generation modules correspond to 850 ° C. Further, in the middle two rows of thermoelectric power generation units B, two rows on the end side are composed of thermoelectric power generation modules B, and two rows on the center side are thermoelectric power generation modules A.

ｃａｓｅ１は、温度分布から、鋼材の幅中央温度が９５０℃で、幅端が８５０℃で、熱電発電モジュール単体当り、熱電発電モジュールＡで６．２Ｖ−２．８Ａ、熱電発電モジュールＢで４．６Ｖ−２．１Ａを発電すると予測し、図１３に示すように、同じ電圧、電流の熱電発電モジュールどうしを電気的接続した。   Case 1 has a center temperature of the steel material of 950 ° C. and a width end of 850 ° C., from the temperature distribution, per thermoelectric power module, 6.2 V-2.8 A for thermoelectric power module A, and 4. for thermoelectric power module B. It was predicted that 6V-2.1A would generate electricity, and as shown in FIG. 13, thermoelectric power generation modules having the same voltage and current were electrically connected.

ｃａｓｅ２ではｃａｓｅ１とは異なり、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、熱電発電ユニットの列を配線で接続し、搬送方向に配列されている熱電発電ユニットについて直列に接続するようにした。熱電発電ユニット内の熱電発電モジュールの接続は任意とした。   In case 2, unlike case 1, as shown in FIGS. 14A and 14B, the rows of thermoelectric generator units are connected by wiring, and the thermoelectric generator units arranged in the transport direction are connected in series. . Connection of the thermoelectric generation module in the thermoelectric generation unit was optional.

ｃａｓｅ３では、図１５に示すように、熱電発電ユニット内で配線を完結させず、搬送方向に配列された熱電発電モジュールどうしを直列に接続した。   In case 3, as shown in FIG. 15, the thermoelectric generator modules arranged in the transport direction are connected in series without completing the wiring in the thermoelectric generator unit.

ｃａｓｅ４では、図１６に示すように、搬送方向に配列されて直列に接続された熱電発電モジュールの列を幅中央から対称に配線で接続した。   In case 4, as shown in FIG. 16, the rows of thermoelectric power modules arranged in series in the transport direction and connected in series were connected by wiring symmetrically from the width center.

ｃａｓｅ５では、図１７に示すように、搬送方向に配列されて直列に接続された熱電発電ユニットの列を幅中央から対称に配線で接続した。   In case 5, as shown in FIG. 17, the rows of thermoelectric power generation units arranged in series in the transport direction and connected in series were connected by wiring symmetrically from the width center.

比較のため、比較例であるｃａｓｅ６として、図３に示すような鋼材幅方向に熱電発電モジュールが電気的接続された熱電発電ユニットを設置した。   For comparison, a thermoelectric power generation unit in which thermoelectric power generation modules are electrically connected in the steel material width direction as shown in FIG. 3 was installed as case 6 as a comparative example.

これらについて発電出力を比較した。比較例であるｃａｓｅ６では、熱電発電モジュールを鋼材の幅方向に直列に接続しているため、温度が低い幅方向端部における低い電流が律速となり、発電出力が７．６２ｋＷの発電となった。   The power generation output was compared for these. In case 6, which is a comparative example, the thermoelectric power generation modules are connected in series in the width direction of the steel material. Therefore, the low current at the end in the width direction where the temperature is low becomes the rate-limiting, and the power generation output is 7.62 kW.

これに対して、本発明例では、ｃａｓｅ１、３、４で７．７８ｋＷ、ｃａｓｅ２で７．７０ｋＷ、ｃａｓｅ５で７．７３ｋＷと、比較例であるｃａｓｅ６よりも高くなり、高い発電効率が得られることが確認された。   In contrast, in the present invention example, 7.78 kW for cases 1, 3, and 4, 7.70 kW for case 2, and 7.73 kW for case 5 are higher than the case 6 of the comparative example, and high power generation efficiency is obtained. Was confirmed.

（第２実施例）
ここでは、熱源として搬送している鋼材（スラブ）を用い、鋼材の上方に４×４個の計１６個の熱電発電モジュールを搭載した熱電発電ユニットを鋼板幅方向に６個、鋼板搬送方向に８４個、合計５０４個マトリックス状に配置した。鋼材を幅方向に中央の第１ゾーン、その外側の第２ゾーン、端部の第３ゾーンの３ゾーンに分け、各ゾーンに２列ずつ熱電発電ユニットを配列し、熱電発電ユニットの温度分布を以下のＡ、Ｂとし、熱電発電ユニットの接続を以下のｃａｓｅ１１〜１５のようにした場合について、発電量を計算した。 (Second embodiment)
Here, the steel material (slab) transported as a heat source is used, and six thermoelectric power generation units each having 4 × 4 total 16 thermoelectric power generation modules mounted on the steel material in the steel plate width direction and in the steel plate transport direction. 84, a total of 504, were arranged in a matrix. The steel material is divided into three zones, the first zone in the center in the width direction, the second zone outside it, and the third zone at the end, and two rows of thermoelectric generator units are arranged in each zone, and the temperature distribution of the thermoelectric generator units is The following A and B were used, and the amount of power generation was calculated for the case where the thermoelectric generator units were connected as shown in cases 11 to 15 below.

温度分布Ａは、図１８に示すように、中央の第１ゾーンの熱電発電ユニットで３０−２５０℃（低温部が３０℃で高温部が２５０℃、以下同じ）、第２ゾーンの熱電発電ユニットで３０−２００℃、端部の第３ゾーンの熱電発電ユニットで３０−１００℃である。このときの最適電流は、第１ゾーンで２．８Ａ、第２ゾーンで２．１Ａ、第３ゾーンで１．２Ａである。また、温度分布Ｂは、図１９に示すように、中央の第１ゾーンで３０−２５０℃、第２ゾーンで３０−１００℃、端部の第３ゾーンで３０−３５℃である。第３ゾーンの熱電発電ユニットは低温部と高温部との温度差が小さく、ほとんど発電に寄与しないため、電気的接続を行わなかった。このときの最適電流は、第１ゾーンで２．８Ａ、第２ゾーンで１．２Ａである。   As shown in FIG. 18, the temperature distribution A is 30-250 ° C. in the central first zone thermoelectric power generation unit (the low temperature portion is 30 ° C., the high temperature portion is 250 ° C., the same applies hereinafter), and the second zone thermoelectric power generation unit. 30 to 200 ° C., and 30 to 100 ° C. in the thermoelectric power generation unit in the third zone at the end. The optimum current at this time is 2.8 A in the first zone, 2.1 A in the second zone, and 1.2 A in the third zone. Further, as shown in FIG. 19, the temperature distribution B is 30-250 ° C. in the central first zone, 30-100 ° C. in the second zone, and 30-35 ° C. in the third zone at the end. The thermoelectric power generation unit in the third zone was not electrically connected because the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part was small and hardly contributed to power generation. The optimum current at this time is 2.8 A in the first zone and 1.2 A in the second zone.

また、熱電発電ユニットの接続形態に関して、ｃａｓｅ１１は、図２０に示すように、第１ゾーンに存在している熱電発電ユニットどうし、第２ゾーンに存在している熱電発電ユニットどうし、第３ゾーンに存在している熱電発電ユニットどうしを直列に接続した場合である。   As for the connection form of the thermoelectric power generation units, as shown in FIG. 20, the case 11 includes the thermoelectric power generation units existing in the first zone, the thermoelectric power generation units existing in the second zone, and the third zone. This is a case where existing thermoelectric power generation units are connected in series.

ｃａｓｅ１２は、図２１に示すように、熱電発電ユニットを鋼材の搬送方向に直列に接続し、かつ全てのゾーンの熱電発電ユニットを直列に接続した場合である。   In case 12, as shown in FIG. 21, the thermoelectric generation units are connected in series in the conveying direction of the steel material, and the thermoelectric generation units of all zones are connected in series.

ｃａｓｅ１３は、図２２に示すように、熱電発電ユニットを鋼材の幅方向に直列に接続し、かつ全てのゾーンの熱電発電ユニットを直列に接続した場合である。   In case 13, as shown in FIG. 22, the thermoelectric generation units are connected in series in the width direction of the steel material, and the thermoelectric generation units of all zones are connected in series.

ｃａｓｅ１４は、５０４個の熱電発電ユニットを、鋼材の搬送方向に３分割し、分割した各ブロックの熱電発電ユニットをそれぞれ直列に接続した場合である。   Case 14 is a case where 504 thermoelectric power generation units are divided into three parts in the steel material transport direction, and the thermoelectric power generation units of each divided block are connected in series.

ｃａｓｅ１５は、温度分布Ａの場合、第１ゾーンの２５０℃では最適電流が２．８Ａ、第２ゾーンの２００℃では最適電流が２．１Ａ、第３ゾーンの１００℃では最適電流が１．２Ａであることから、図２３に示すように、第１ゾーンでは熱電発電ユニットを３つずつ並列に接続して第１並列接続ブロックを５６個（２８個×２）形成し、第２ゾーンでは熱電発電ユニットを４つずつ並列に接続して第２並列接続ブロックを４２個（２１個×２）形成し、第３ゾーンでは熱電発電ユニットを７個ずつ並列に接続して第３並列接続ブロックを２４個（１２個×２）形成し、各並列接続ブロックの電流を８．４Ａに揃え、各並列接続ブロックを直列に接続した。温度分布Ｂの場合、第１ゾーンでは熱電発電ユニットを３つずつ並列に接続して第１並列接続ブロックを５６個（２８個×２）形成し、第２ゾーンでは熱電発電ユニットを７個ずつ並列に接続して第３並列接続ブロックを２４個（１２個×２）形成し、各並列接続ブロックの電流を８．４Ａに揃え、各並列接続ブロックを直列に接続した。   In case 15 of temperature distribution A, the optimum current is 2.8 A at 250 ° C. in the first zone, the optimum current is 2.1 A at 200 ° C. in the second zone, and the optimum current is 1.2 A at 100 ° C. in the third zone. Therefore, as shown in FIG. 23, in the first zone, three thermoelectric power generation units are connected in parallel to form 56 first parallel connection blocks (28 × 2), and in the second zone, thermoelectric power generation units are formed. Four power generation units are connected in parallel to form 42 second parallel connection blocks (21 × 2). In the third zone, seven thermoelectric power generation units are connected in parallel to form a third parallel connection block. 24 (12 × 2) were formed, the current of each parallel connection block was adjusted to 8.4 A, and each parallel connection block was connected in series. In the case of the temperature distribution B, three thermoelectric power generation units are connected in parallel in the first zone to form 56 first parallel connection blocks (28 × 2), and seven thermoelectric power generation units in the second zone. The third parallel connection blocks were connected in parallel to form 24 pieces (12 × 2), the currents of the parallel connection blocks were adjusted to 8.4 A, and the parallel connection blocks were connected in series.

その結果を表２に示す。熱電発電ユニットどうしの電気的接続を、温度もしくは温度分布に基づいて発電効率が高くなるように選択したｃａｓｅ１１および１５では、温度分布Ａの場合の出力が７８．８ｋＷ、温度分布Ｂの場合の出力が５２．９ｋＷとなったが、この点を考慮していないｃａｓｅ１２〜１４では温度分布Ａの場合で７３．４ｋＷ、温度分布Ｂの場合で４７．５ｋＷとなり、温度分布Ａでは７％程度、温度分布Ｂでは１０％程度の出力減となった。   The results are shown in Table 2. In cases 11 and 15 in which the electrical connection between the thermoelectric power generation units is selected so as to increase the power generation efficiency based on temperature or temperature distribution, the output in the case of temperature distribution A is 78.8 kW, and the output in the case of temperature distribution B However, in Cases 12 to 14 not considering this point, the temperature distribution A is 73.4 kW, the temperature distribution B is 47.5 kW, and the temperature distribution A is about 7%. In distribution B, the output decreased by about 10%.

Figure 2015070067
Figure 2015070067

なお、温度分布Ｂで、第３ゾーンの熱電発電ユニットを接続した場合には、第３ゾーンの熱電発電ユニットは単なる抵抗体（１．２Ω）となり、ｃａｓｅ１１では約４３．４ｋＷ、ｃａｓｅ１２、１３では約３５．６ｋＷと、切り離した場合よりも出力が低下した。   In addition, when the thermoelectric power generation unit of the third zone is connected with the temperature distribution B, the thermoelectric power generation unit of the third zone becomes a simple resistor (1.2Ω), and in case 11 it is about 43.4 kW, in case 12 and 13 The output was about 35.6 kW, which was lower than when it was disconnected.

本発明によれば、鋼材等の熱源から発生する熱を、効率的に電力へと変換できるので、製造工場における省エネルギー化に貢献する。   According to the present invention, heat generated from a heat source such as a steel material can be efficiently converted into electric power, which contributes to energy saving in a manufacturing factory.

１ 熱電発電モジュール
２ 受熱板
３ 冷却板
４ 熱電発電ユニット
５ ダイオード
８ 配線
１０ 鋼材
１１ 冷却媒体流路
１１ａ 第１の流路
１１ｂ 第２の流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermoelectric power generation module 2 Heat receiving plate 3 Cooling plate 4 Thermoelectric power generation unit 5 Diode 8 Wiring 10 Steel material 11 Cooling medium flow path 11a 1st flow path 11b 2nd flow path

Claims (16)

熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置において、
前記熱電発電モジュールどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することを特徴とする熱電発電装置。 In a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy, and that performs thermoelectric power generation using thermal energy from a heat source,
The electrical connection between the thermoelectric power generation modules is selected based on thermoelectric power generation output or thermoelectric power generation output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction so as to increase power generation efficiency. A thermoelectric generator characterized by. 前記熱源は搬送される鋼材であり、鋼材の搬送方向に配列された前記熱電発電モジュールどうしが電気的接続されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。   The thermoelectric generator according to claim 1, wherein the heat source is a steel material to be conveyed, and the thermoelectric power modules arranged in the steel material conveyance direction are electrically connected. 前記鋼材の搬送方向に電気的接続されて配列された前記熱電発電モジュールの列が前記鋼材の幅方向に複数配置されており、前記列どうしが、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるように電気的接続されていることを特徴とする請求項２に記載の熱電発電装置。   A plurality of rows of the thermoelectric power generation modules arranged in an electrically connected manner in the conveying direction of the steel material are arranged in the width direction of the steel material, and the rows are symmetrical with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric generator according to claim 2, wherein the thermoelectric generator is electrically connected as described above. 前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電モジュールは、鋼材の幅方向に配列されており、前記熱電発電モジュールどうしの電気的接続は、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるようになされることを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。   The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation modules are arranged in the width direction of the steel material, and the electrical connection between the thermoelectric power generation modules is symmetrical with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric generator according to claim 1, wherein 前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電モジュールが鋼材の搬送方向および鋼材の幅方向に配列され、前記熱電発電モジュールは、鋼材の幅方向の温度分布に応じて複数のゾーンに別れており、各ゾーンにおける前記熱電発電モジュールの電流に応じて、各ゾーンで電流値が一致するように、各ゾーンにおいて所定数の前記熱電発電モジュールを並列接続して並列接続ブロックを形成し、並列接続ブロックどうしを直列接続することを特徴とする請求項１に記載の熱電発電装置。   The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation modules are arranged in a steel material conveyance direction and a steel material width direction, and the thermoelectric power generation module is divided into a plurality of zones according to a temperature distribution in the steel material width direction. In accordance with the current of the thermoelectric power generation module in each zone, a predetermined number of the thermoelectric power generation modules are connected in parallel to form a parallel connection block in each zone so that the current values match in each zone, and parallel connection is made The thermoelectric power generator according to claim 1, wherein the blocks are connected in series. 一または複数の前記熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、前記受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、前記熱電発電ユニットが複数配置されており、前記熱電発電ユニットどうしが電気的接続されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱電発電装置。   One or a plurality of the thermoelectric generation modules, a heat receiving plate provided on the heat source side of the thermoelectric generation modules, and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate constitute a thermoelectric generation unit, and the thermoelectric generation unit The thermoelectric power generator according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of the thermoelectric generator units are arranged and the thermoelectric power generation units are electrically connected to each other. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置において、
一または複数の前記熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、前記受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、前記熱電発電ユニットが複数配置されており、前記熱電発電ユニットどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することを特徴とする熱電発電装置。 In a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy, and that performs thermoelectric power generation using thermal energy from a heat source,
One or a plurality of the thermoelectric generation modules, a heat receiving plate provided on the heat source side of the thermoelectric generation modules, and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate constitute a thermoelectric generation unit, and the thermoelectric generation unit Are arranged, and the electrical connection between the thermoelectric power generation units is determined based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction. A thermoelectric generator characterized by being selected to be high. 前記熱源は搬送される鋼材であり、鋼材の搬送方向に配列された前記熱電発電ユニットどうしが電気的接続されていることを特徴とする請求項７に記載の熱電発電装置。   The thermoelectric generator according to claim 7, wherein the heat source is a steel material to be transported, and the thermoelectric power generation units arranged in a steel material transport direction are electrically connected to each other. 前記鋼材の搬送方向に電気的接続されて配列された前記熱電発電ユニットの列が前記鋼材の幅方向に複数配置されており、前記列どうしが、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるように電気的接続されていることを特徴とする請求項８に記載の熱電発電装置。   A plurality of rows of the thermoelectric power generation units arranged in electrical connection in the conveying direction of the steel material are arranged in the width direction of the steel material, and the rows are symmetrical with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric generator according to claim 8, wherein the thermoelectric generator is electrically connected as described above. 前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電ユニットは、鋼材の幅方向に配列されており、前記熱電発電ユニットどうしの電気的接続は、前記鋼材の幅方向中央に対して対称になるようになされることを特徴とする請求項７に記載の熱電発電装置。   The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation units are arranged in the width direction of the steel material, and the electrical connection between the thermoelectric power generation units is symmetrical with respect to the center in the width direction of the steel material. The thermoelectric generator according to claim 7, wherein 前記熱源は搬送される鋼材であり、前記熱電発電ユニットが鋼材の搬送方向および鋼材の幅方向に配列され、前記熱電発電ユニットは、鋼材の幅方向の温度分布に応じて複数のゾーンに別れており、各ゾーンにおける前記熱電発電ユニットの電流に応じて、各ゾーンで電流値が一致するように、各ゾーンにおいて所定数の前記熱電発電ユニットを並列接続して並列接続ブロックを形成し、並列接続ブロックどうしを直列接続することを特徴とする請求項７に記載の熱電発電装置。   The heat source is a steel material to be conveyed, the thermoelectric power generation units are arranged in a steel material conveyance direction and a steel material width direction, and the thermoelectric power generation unit is divided into a plurality of zones according to a temperature distribution in the steel material width direction. In accordance with the current of the thermoelectric power generation units in each zone, a predetermined number of the thermoelectric power generation units are connected in parallel in each zone to form a parallel connection block so that the current values match in each zone, and parallel connection is made The thermoelectric generator according to claim 7, wherein the blocks are connected in series. 前記熱電発電ユニットにおける前記熱電発電モジュールどうしの電気的接続を、熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように選択することを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の熱電発電装置。   The electrical connection between the thermoelectric power generation modules in the thermoelectric power generation unit increases the power generation efficiency based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or based on temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction The thermoelectric generator according to any one of claims 7 to 11, wherein the thermoelectric generator is selected as follows. 前記冷却板は、冷却媒体流路を有し、前記冷却媒体流路に冷却媒体を通流させることにより冷却されることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の熱電発電装置。   13. The cooling plate according to claim 7, wherein the cooling plate has a cooling medium flow path, and is cooled by passing the cooling medium through the cooling medium flow path. Thermoelectric generator. 前記冷却板の前記冷却媒体流路は、一方向に沿って形成され、かつ、前記冷却媒体流路の方向に直交する方向中央に対して対称に複数系統有することを特徴とする請求項１３に記載の熱電発電装置。   The cooling medium flow path of the cooling plate is formed along one direction, and has a plurality of systems symmetrically with respect to a center in a direction orthogonal to the direction of the cooling medium flow path. The thermoelectric generator as described. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置における熱電発電方法であって、
熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように前記熱電発電モジュールどうしを電線で接続して熱電発電を行うことを特徴とする熱電発電方法。 A thermoelectric power generation method in a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy, and that performs thermoelectric power generation using thermal energy from a heat source,
Based on thermoelectric power generation output or thermoelectric power generation output prediction, or based on temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction, the thermoelectric power generation modules are connected with wires so that the power generation efficiency is high. The thermoelectric power generation method characterized by performing. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電発電モジュール群を備え、熱源からの熱エネルギーを用いて熱電発電を行う熱電発電装置における熱電発電方法であって、
一または複数の前記熱電発電モジュールと、それら熱電発電モジュールの熱源側に設けられた受熱板と、前記受熱板と反対側に設けられた冷却板とで熱電発電ユニットを構成し、
熱電発電出力もしくは熱電発電出力予測に基づいて、または温度もしくは温度分布、または温度予測もしくは温度分布予測に基づいて、発電効率が高くなるように前記熱電発電ユニットどうしを電線で接続して熱電発電を行うことを特徴とする熱電発電方法。 A thermoelectric power generation method in a thermoelectric power generation apparatus that includes a thermoelectric power generation module group that converts thermal energy into electric energy, and that performs thermoelectric power generation using thermal energy from a heat source,
One or a plurality of the thermoelectric power generation modules, a heat receiving plate provided on the heat source side of the thermoelectric power generation modules, and a cooling plate provided on the opposite side of the heat receiving plate constitute a thermoelectric power generation unit,
Based on thermoelectric power output or thermoelectric power output prediction, or temperature or temperature distribution, or temperature prediction or temperature distribution prediction, thermoelectric power generation is performed by connecting the thermoelectric power generation units with electric wires so as to increase power generation efficiency. The thermoelectric power generation method characterized by performing.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015219503A (en) * 2014-05-21 2015-12-07 株式会社リコー Power generator, image forming apparatus, power generation method, and program
JP2018026533A (en) * 2016-08-08 2018-02-15 株式会社デンソー Electronic controller
US10147862B2 (en) * 2016-08-08 2018-12-04 Denso Corporation Electronic control device
WO2022107958A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 주식회사 리빙케어 High-efficiency thermoelectric generation module

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07335944A (en) * 1994-06-06 1995-12-22 Hitachi Ltd Direct thermoelectric transducer and manufacture of its component element
JP2013085334A (en) * 2011-10-06 2013-05-09 Jfe Steel Corp Thermoelectric generator
JP2013091101A (en) * 2011-10-06 2013-05-16 Jfe Steel Corp Forge-welded tube facility line and thermoelectric power generation method using the same
JP2013151023A (en) * 2011-12-28 2013-08-08 Jfe Steel Corp Continuous casting equipment row and thermoelectric generation method using the same
JP2013191659A (en) * 2012-03-13 2013-09-26 Toyota Industries Corp Peltier unit
JP2013191624A (en) * 2012-03-12 2013-09-26 Toyota Industries Corp Thermoelectric conversion unit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07335944A (en) * 1994-06-06 1995-12-22 Hitachi Ltd Direct thermoelectric transducer and manufacture of its component element
JP2013085334A (en) * 2011-10-06 2013-05-09 Jfe Steel Corp Thermoelectric generator
JP2013091101A (en) * 2011-10-06 2013-05-16 Jfe Steel Corp Forge-welded tube facility line and thermoelectric power generation method using the same
JP2013151023A (en) * 2011-12-28 2013-08-08 Jfe Steel Corp Continuous casting equipment row and thermoelectric generation method using the same
JP2013191624A (en) * 2012-03-12 2013-09-26 Toyota Industries Corp Thermoelectric conversion unit
JP2013191659A (en) * 2012-03-13 2013-09-26 Toyota Industries Corp Peltier unit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015219503A (en) * 2014-05-21 2015-12-07 株式会社リコー Power generator, image forming apparatus, power generation method, and program
JP2018026533A (en) * 2016-08-08 2018-02-15 株式会社デンソー Electronic controller
US10147862B2 (en) * 2016-08-08 2018-12-04 Denso Corporation Electronic control device
WO2022107958A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 주식회사 리빙케어 High-efficiency thermoelectric generation module

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