(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターコアの脱脂用の脱脂室と、
前記脱脂室が直接連通する加熱室であって、変成ガス生成装置によって発生した変成ガスを炉内雰囲気ガスとして、前記脱脂室を通過した前記モーターコアを焼鈍するように構成された加熱室と、
前記加熱室の前記変成ガスが前記脱脂室に向けて流れるように構成されたガス流れ形成部と
を備えた、熱処理炉。
【請求項２】
前記ガス流れ形成部は、
前記脱脂室の少なくとも半分を上下に隔てる隔壁であって、該隔壁の下側の下側空間は前記加熱室に直接連通し、前記隔壁の上側の上側空間は前記下側空間を介して前記加熱室と連通する、隔壁と、
前記上側空間に空気を導く空気導入部材と、
前記上側空間に設けられたガス出口と
を備えている、
請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項３】
複数の前記空気導入部材の各々は、前記モーターコアの搬送方向に延びるように設けられていて、かつ、前記隔壁における前記上側空間と前記下側空間とをつなぐ空間を経て前記上側空間に向けて延びている、
請求項２に記載の熱処理炉。
【請求項４】
前記脱脂室の上流端においてフレームカーテン形成装置が更に設けられている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の熱処理炉。
【請求項５】
前記脱脂室は、前記変成ガス生成装置で生じた変成ガスが前記加熱室に流れる前に流れる熱交換器を更に備えている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱処理炉。
【請求項６】
前記モーターコアの搬送方向において前記脱脂室より上流側に位置する前記モーターコアに向けて風を送る送風機が更に設けられている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の熱処理炉。
【請求項７】
前記送風機は、送風において前記熱処理炉側の放散熱を用いて温風を生じさせるように設けられている、
請求項６に記載の熱処理炉。
【請求項８】
前記加熱室が直接連通する冷却室であって、前記変成ガスを炉内雰囲気ガスとして、前記加熱室を通過した前記モーターコアを冷却するように構成された冷却室を更に備えている、
請求項１から７のいずれか一項に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱処理炉に関し、特にモーターコアの歪取り焼鈍における熱処理炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機器、例えば、変圧器等の静止器又はモーター等の回転器において、電磁鋼板が使用されている。例えば、モーターの鉄心（コア）は、所定の厚さの無方向性電磁鋼板を、金型を用いてステータ形状又はロータ形状に打ち抜き、積層させることにより製造される。
【０００３】
しかしながら、打ち抜き加工では、コア材の端部及びカシメ積層の場合はそのカシメ部を中心に、塑性歪みや弾性歪みといったような所謂歪みが残留する場合がある。そのため、これらの歪みを除去する目的で、モーターコアを、窒素ガス、アルゴンガス又はブタンガスなどを不完全燃焼させ発生させた一酸化炭素などの非酸化性雰囲気ガス中で７００〜８００℃程度の温度まで加熱した後に、徐冷するという歪取り焼鈍が従来から行われている。この徐冷は、鉄損を改善するべくその冷却時にモーターコアに歪みが生じることを避けるために、及び、その寸法精度悪化を防ぐために、行われる。例えば、徐冷用の徐冷室には、攪拌ファン、空冷管、ヒーター等の全て若しくは一部が設けられる。この徐冷では、２５℃／時程度の冷却速度が推奨されている。
【０００４】
一方、モーターコアの打ち抜き加工つまりプレス時に油が使用され、その油はその後にモーターコアの表面に付着しているので、焼鈍前に脱脂を行うことが望まれる。このように焼鈍対象の被熱処理物の表面に付着した油成分を除去するために、化学薬品を用いたり、真空状態にしたり、加熱したりすることが提案され、例えば真空装置を作動させたり、加熱装置を作動させたりすることが行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３０６４９０号公報
【特許文献２】特開２０１４−７４５６６号公報
【特許文献３】特開２０１７−１６６７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究を進めた結果、特段加熱装置又は真空装置を用いずに、打ち抜き加工等の過程でモーターコアの表面に付着した油成分を除去する脱脂を行い、その後に連続して焼鈍を行うことを可能にする構成を見出した。本開示は、歪取り焼鈍前に、脱脂専用の加熱装置又は真空装置を設けることなく、モーターコアの脱脂を行うことを可能にする構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る一様態は、
モーターコアの脱脂用の脱脂室と、
前記脱脂室が直接連通する加熱室であって、変成ガス生成装置によって発生した変成ガスを炉内雰囲気ガスとして、前記脱脂室を通過した前記モーターコアを焼鈍するように構成された加熱室と、
前記加熱室の前記変成ガスが前記脱脂室に向けて流れるように構成されたガス流れ形成部と
を備えた、熱処理炉
を提供する。
【０００８】
上記構成を備える熱処理炉によれば、加熱室の変成ガスが脱脂室に流れ、その変成ガスの熱で脱脂室の被熱処理物であるモーターコアを加熱することができる。よって、歪取り焼鈍前に、脱脂専用の加熱装置又は真空装置を設けることなく、脱脂室でモーターコアの脱脂を行うことが可能になる。
【０００９】
好ましくは、前記ガス流れ形成部は、前記脱脂室の少なくとも半分を上下に隔てる隔壁であって、該隔壁の下側の下側空間は前記加熱室に直接連通し、前記隔壁の上側の上側空間は前記下側空間を介して前記加熱室と連通する、隔壁と、前記上側空間に空気を導く空気導入部材と、前記上側空間に設けられたガス出口とを備えている。この構成により、加熱室からの変成ガスが下側空間を介して上側空間側に向けて流れることを促すことができ、そして上側空間において変成ガスの更なる燃焼を生じさせることが可能になる。
【００１０】
好ましくは、複数の前記空気導入部材の各々は、前記モーターコアの搬送方向に延びるように設けられていて、かつ、前記隔壁における前記上側空間と前記下側空間とをつなぐ空間を経て前記上側空間に向けて延びている。この構成により、より好適に、上側空間において変成ガスの更なる燃焼を生じさせることが可能になる。
【００１１】
好ましくは、前記脱脂室の上流端においてフレームカーテン形成装置が更に設けられている。この構成により、下側空間から上側空間への変成ガスの流れを更に助けることが可能になる。
【００１２】
好ましくは、前記脱脂室は、前記変成ガス生成装置で生じた変成ガスが前記加熱室に流れる前に流れる熱交換器を更に備えている。この構成により、変成ガス生成装置で生じた変成ガスの熱を脱脂室のガスに伝えることが可能になる。
【００１３】
好ましくは、前記モーターコアの搬送方向において前記脱脂室より上流側に位置する前記モーターコアに向けて風を送る送風機が更に設けられている。この構成によれば、送風機により更にモーターコアの脱脂を促すことが可能になる。この送風機は、送風において前記熱処理炉側の放散熱を用いて温風を生じさせるように設けられているとよい。これは省エネルギーの点でも優れ、脱脂をより促すことを可能にする。
【００１４】
好ましくは、前述の熱処理炉は、前記加熱室が直接連通する冷却室であって、前記変成ガスを炉内雰囲気ガスとして、前記加熱室を通過した前記モーターコアを冷却するように構成された冷却室を更に備えている。この構成によれば、加熱室を通過したモーターコアをより好適に冷却することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示の上記様態によれば、上記構成を備える熱処理炉が提供され、これにより、歪取り焼鈍前に、脱脂専用の加熱装置又は真空装置を設けることなく、モーターコアの脱脂を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示の第１実施形態に係る熱処理炉の構成を示す概略構成図である。
【図２】図１の熱処理炉の加熱室の搬送方向での断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】空気と燃料ガスとの混合割合と、それを燃焼したときに発生する変成ガスの成分割合との関係を示すグラフである。
【図６】図１の熱処理炉における前室の断面模式図である。
【図７】図１の熱処理炉における前室のフードを上流側から見た図である。
【図８】図１の熱処理炉における被熱処理物の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本開示の第２実施形態に係る熱処理炉の一部の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本開示に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
図１に、本開示の第１実施形態に係る熱処理炉１０の概略構成を示す。この熱処理炉１０は、搬送手段によりモーターコアである被熱処理物Ｗが搬送される方向（以下、「搬送方向」又は「長手方向」）に向けて、搬入テーブル１２、脱脂室である前室１４、第１加熱室１６、第２加熱室１８、冷却室２０、後室（出口室）２２、及び搬出テーブル２４等が、連続的に設けられている。搬入テーブル１２は、被熱処理物Ｗの搬送方向において前室１４より上流側にあり、搬入テーブル１２上の被熱処理物Ｗに向けて風を送る送風機２６が設けられている。なお、第１加熱室１６及び第２加熱室１８を備えて加熱室１９は構成され、これらの加熱室１６、１８は更に一体的に統合されてもよい。
【００１９】
熱処理炉１０には、被熱処理物Ｗを熱処理炉１０内を通して搬送方向に搬送する搬送手段として、モーター２８で駆動されるメッシュベルトコンベア３０が配置されている。なお、搬送手段は、メッシュベルトコンベア３０に限定されるものではなく、種々の既知の構成を有して構成されてもよい。
【００２０】
第１加熱室１６及び第２加熱室１８は、図２に示すように直接連通して設けられ、それぞれ図３及び図４に示すように、搬送方向に直交する断面視で矩形であり、周囲がセラミックファイバーから成る断熱壁３２で囲まれて形成されている。断熱壁３２は、図３及び図４に示すように、熱処理炉１の両側外壁３４及び上下部外壁３６、３８等の内面に貼り付けられて形成されている。なお、断熱壁３２は、セラミックファイバーからなることに限定されず、例えば耐熱煉瓦で構成されてもよい。
【００２１】
第１加熱室１６及び第２加熱室１８には、図２から図４に示すように、搬送方向に直交する方向（幅方向）に向けて延びる複数本の横桁材４０が、下側の断熱壁３２上において両側外壁３４間に架設されている。さらに、第１加熱室１６及び第２加熱室１８を通して搬送方向に向けて延びる複数本の縦桁材４２が、横桁材４０上に配置されている。横桁材４０と縦桁材４２は、互いに交叉して配置され、支持構造４４を形成している。横桁材４０と縦桁材４２が互いに交叉して配置された支持構造４４は、モーターコアである被熱処理物Ｗを載せて走行するメッシュベルトコンベア３０を下方から支持する。
【００２２】
第１加熱室１６及び第２加熱室１８内には、図１〜図４に示すように、上側の断熱壁３２の下方に幅方向に延びる複数本のヒーター４６が、搬送方向に間隔をおいて配置されている。さらに、第２加熱室１８内については、図１、図２及び図４に示すように、下側の断熱壁３２の上方であって、縦桁材４２の下方の部分に幅方向に延びる複数本のヒーター４６が、搬送方向に間隔をおいて配置されている。これらヒーター４６で、被熱処理物Ｗは加熱され、所定の熱処理が実行される。
【００２３】
後述する変成ガスの導入口４８は、図１では加熱室１９の第２加熱室１８に対して１つ設けられているが、１つだけでなく複数設けられてもよく、さらに第２加熱室１８だけでなく、第１加熱室１６、冷却室２０等にも設けられてもよい。ここでは、導入口４８は、第２加熱室１８の下流端近くに設けられている。後述するガス流れ形成部ＧＦにより加熱室１９の変成ガスが脱脂室である前室１４に向けて流れることが促されることで、第２加熱室１８に供給された変成ガスは、第２加熱室１８から第１加熱室１６へ、更に前室１４へと積極的に上流に向けて流れるように供給されるようになる。また、導入口４８は第２加熱室１８の下流端近くに設けられているので、第２加熱室１８の隣の冷却室２０にも変成ガスが十分に供給可能になる。
【００２４】
なお、第１加熱室１６及び第２加熱室１８を含む加熱室１９並びに加熱室１９を介して冷却室２０に連通してそれらとともに被熱処理物Ｗが搬送されるトンネルつまり炉内を構成する前室１４への、その前室１４の上流側からの大気の流入を抑制するように、カーテン形成装置の一種であるフレームカーテン形成装置５０（図１及び図６参照）が設けられている。フレームカーテン形成装置５０は、バーナ装置５０ａを備えている。バーナ装置５０ａを前室１４の上流端、具体的には前室１４の上流側入口の下方部分に位置付け、バーナ装置５０ａによりメッシュベルルコンベア３０の下方から上方に向けて火炎を生じさせることで、火炎によるカーテンつまりフレームカーテンが形成される。なお、フレームカーテン形成装置５０は、この構成に限定されず、他の構成を備えてもよい。また、例えば、カーテン形成装置は、フレームカーテン形成装置５０のように燃焼ガスつまりフレームカーテンを形成する構成以外に、不活性ガス及び／又は窒素ガスなどを少なくとも一部に使用してガス状のカーテンを形成するように構成されてもよい。
【００２５】
さて、第１加熱室１６内には、変成ガス生成用のガスバーナ５２が設けられている。このガスバーナ５２については、本発明者らがすでに提案した構成（特許文献２及び３参照）と略同じであるので、ここでは、その概要のみを、図１、図２及び図３に基づいて記載する。なお、ガスバーナ５２は雰囲気ガス生成装置、特にここでは変成ガス生成装置の一例である。
【００２６】
ガスバーナ５２は、第１加熱室１６内においてメッシュベルトコンベア３０の下方に配置されており、ラジアントチューブから成るバーナ本体５４と、供給筒部５６と、供給筒部５６の周囲に形成された排気通路部５８と、原料ガス供給筒部６０と、原料ガス供給筒部６０内に設けられたスパークロッド６２とを備えている。
【００２７】
バーナ本体５４内に、パイロット用原料ガス源６４から燃焼用のパイロット用原料ガスを原料ガス供給筒部６０を通して供給するとともに、供給筒部５６から空気と原料ガス（つまり燃料ガス）が予め混合された予混合ガスを採り入れてバーナ本体５４内に供給する。原料ガスは、ブタン、プロパン等が使用される。
【００２８】
そして、バーナ本体５４内においてパイロット用原料ガスを、点火手段であるスパークロッド６２にスパーク用電源６６で電圧を印加して、点火することにより燃焼させる。点火による燃焼後は、予混合ガスによって燃焼が維持される。
【００２９】
このガスバーナ５２による燃焼熱で、第１加熱室１６内に搬入される被熱処理物Ｗが加熱される。この燃焼によって生じる変成ガスは、排気通路部５８を通過し、採り入れる予混合ガスを、予熱部６８において予熱し、ガスバーナ５２から排出される。このようにして生成された変成ガスは、例えば発熱型変成ガスであるＤＸガスであり、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２を含んでいる（図５参照）。
【００３０】
ガスバーナ５２から排出された変成ガスは、図１に示すように、変成ガス供給路７０を通して導入口４８から加熱室１８に供給される。変成ガス供給路７０には、順次、水冷熱交換器７２、冷凍脱水機７４が配置されている。
【００３１】
変成ガスは、変成ガス供給路７０を通過する過程で、水冷熱交換器７２で４０℃程度に下げられ、冷凍脱水機７４において５℃程度に下げられかつ脱水され、第２加熱室１８内に送られる。
【００３２】
なお、第１加熱室１６、第２加熱室１８及び冷却室２０は、この順序で搬送方向に並び、互いに連通している。従って、冷凍脱水機７４は、第２加熱室１８に加えて冷却室２０にも接続し、上記のとおり降温され脱水された変成ガスを、冷凍脱水機７４から第２加熱室１８及び冷却室２０に直接的に行き渡るように供給してもよい。
【００３３】
なお、変成ガス供給路７０に配置されるのは、水冷熱交換器７２及び冷凍脱水機７４に限定されず、所望の熱処理に応じた機器が配置されるとよい。例えば、水冷熱交換器７２及び冷凍脱水機７４のいずれか一方又は両方に代えて、或いはそれらに加えて、ＣＯ２吸着装置が設けられてもよい。
【００３４】
さて、上記第１及び第２加熱室１６、１８を備える加熱室１９の上流側に連通する前室１４は、変成ガス燃焼装置７６を備えている。変成ガス燃焼装置７６を備えて、ガス流れ形成部ＧＦは構成されている。ガス流れ形成部ＧＦは、加熱室１９の変成ガスが脱脂室である前室１４に向けて流れるように構成されている。変成ガス燃焼装置７６は、図６及び図７に示すように、隔壁７８と、空気導入パイプ８０と、排ガス出口８２とを備えている。変成ガス燃焼装置７６を備えた前室１４の具体的な構成を、以下説明する。
【００３５】
前室１４は、図６に示すように、その室内が、搬送方向に延びるほぼ水平な隔壁７８によって、上下に仕切られている。隔壁７８は、前室１４の少なくとも半分、ここでは搬送方向下流側の前室１４の少なくとも半分、より具体的には搬送方向下流側の前室１４の少なくとも７０％を上下に隔てる。隔壁７８を設けることで、前室１４は、隔壁７８の上側の空間（上側空間）７８ｕと隔壁７８の下側の空間（下側空間）７８ｄとに概ね分けられる。下側空間７８ｄは加熱室１９の第１加熱室１６に直接連通し、上側空間７８ｕは下側空間７８ｄを介して加熱室１９と連通する。隔壁７８の下方つまり下側空間７８ｄは、図６に示さないがメッシュベルトコンベア３０が配置された搬入室８４となっていて、第１加熱室１６に直接的に連通する。
【００３６】
隔壁７８の上方の上側空間７８ｕは、セラミックファイバーの断熱壁３２で囲まれた変成ガス燃焼室８６となっている。変成ガス燃焼室８６の搬送方向の先端側（図６の右端側）は閉じられており、上方に向けて排ガス出口８２が設けられている。変成ガス燃焼室８６での燃焼により生じた排ガスは、排ガス出口８２から排気される。
【００３７】
前室１４の搬送方向の基端部つまり上流側端部は、被熱処理物Ｗの搬入口８８となっているが、その基端部つまり上流側端部には、図６及び図７に示すようなフード９０が取り付けられている。フード９０の下部には被熱処理物Ｗを前室１４に搬入するための開口９２が設けられており、その上部には排ガス部９４が形成されている。
【００３８】
排ガス部９４の上方には、上方に向けて排ガス出口９５が設けられている。また、排ガス部９４を貫通するように、１本又は複数本の、ここでは３本の空気導入パイプ８０が、変成ガス燃焼室８６内に向けてフード９０の前壁９６に取り付けられている。空気導入パイプ８０は上側空間７８ｕに空気を導く空気導入部材である。複数の空気導入パイプ８０の各々は、モーターコアである被熱処理物Ｗの搬送方向に延びるように設けられていて、かつ、隔壁７８における上側空間７８ｕと下側空間７８ｄとをつなぐ空間７８ｍを経て上側空間７８ｕに向けて延びている。図６に示すように、各空気導入パイプ８０の先端部（図６における右側の端部）は熱処理炉１０の搬送方向で隔壁７８の上流側端部よりも下流側にまで延びている。しかし、空気導入パイプ８０の先端部は熱処理炉１０の搬送方向で隔壁７８の上流側端部と同じ位置又はその手前までで終端するように設計されてもよい。空気導入パイプ８０の先端部の延出長さは、変成ガスの隔壁７８の下方から上方への流れを円滑にするように設計されるとよい。
【００３９】
上記構成の変成ガス燃焼装置７６を備えてガス流れ形成部ＧＦは構成されているので、熱処理炉１０で、特に第２加熱室１８及び第１加熱室１６で炉内雰囲気ガスとして使用された変成ガスは、変成ガス燃焼室８６側に引っ張られ、搬送方向において下流側から上流側に向けて流れる。そして、その変成ガスは、脱脂室である前室１４の搬入室８４の基端側つまり上流側から変成ガス燃焼室８６内に流入し、変成ガス燃焼装置７６において、空気導入パイプ８０から導入される空気と反応して、変成ガス燃焼室８６内で、燃焼するような構成となっている。そしてその燃焼されたガスつまり排ガスは、主に排ガス出口８２から排出される。排ガスは排ガス出口９５から排出されてもよい。
【００４０】
なお、排ガス出口８２及び排ガス出口９５には、排ガスの浄化処理用の浄化装置、例えば触媒装置が配置されるとよい。
【００４１】
更に、図６に示すように、フード９０の開口９２の下側には、上述のバーナ装置５０ａが設けられている。したがって、フレームカーテン形成装置５０のバーナ装置５０ａによるフレームカーテンで、搬送方向において前室１４に向けて下流側から上流側に流れる変成ガスがそのまま熱処理炉１０の入口から排出されることは防がれ、また下流側からの変性ガスの流れが補助的に促される。
【００４２】
搬送方向において、この脱脂室となる前室１４よりも上流側に位置するモーターコアである被熱処理物Ｗに向けて風を送る前述の送風機２６が更に設けられている。送風機２６は、前室１４、第１加熱室１６及び第２加熱室１８のようにトンネルを構成しないで開いている搬入テーブル１２に図示しない支持具で支持されて設けられている。この送風機２６による送風は、常温の風で行っても、加熱した風つまり熱風で行ってもよいが、ここで常温の風で行われる。なお、モーターコアの脱脂効果の点から、送風機２６は熱風を送るようにヒーター及びファンを備えて構成されるとよいが、ここでは省エネルギーの観点からヒーターを備えないで常温の風を送るように構成される。このとき、更に補助的な脱脂効果を期待し、かつ、省エネルギーの観点から、送風機２６は、送風において熱処理炉１０側の放散熱を用いて温風を生じさせるように設けられていると更によい。これは、例えば、被熱処理物Ｗの搬入口８８の外側において上流側に向けて風を送るように送風機２６を設けることで実現できる。このように、送風機２６は搬入テーブル１２そのものに設けられることに限定されず、他の箇所に設けることも可能である。また、例えば、ガスバーナ５２の周囲、例えば排気通路部５８、熱処理炉１０の加熱室１９の出口部又は冷却室２０の上流端などに熱交換器を設け、そこで取り出された熱を送風機２６で利用するようにしてもよい。送風機２６はこのような構成に限定されず、更に種々の構成を備えることができる。例えば、送風機２６は、熱処理炉１０に一体的に設けられても、熱処理炉１０に着脱自在に又は可動に設けられてもよく、前室１４の上流側のモーターコアにおける脱脂を促すように配置される種々の構成を有することができる。
【００４３】
冷却室２０は、第２加熱室１８を通過した被熱処理物Ｗを所定の冷却速度で冷却するように、図示しないが冷却手段、例えば水冷システムを備える。
【００４４】
なお、上記構成の熱処理炉１０において種々の変更が可能であり、例えば以下のような変更が行われてもよい。第１加熱室１６と第２加熱室１８との間に仕切扉は設けられていないが、設けられてもよい。同様に、第２加熱室１８と冷却室２０との間にも仕切扉は設けられていないが、設けられてもよい。
【００４５】
前述のように加熱室１９の第１加熱室１６と第２加熱室１８のそれぞれに設けられた各ヒーター４６は、設置された部屋の温度が対応する目標温度になるように制御される。このヒーター４６及び／又はガスバーナ５２などの各作動を制御するべく、制御装置が設けられ、炉内温度、炉内雰囲気ガスなどが所望の状態になるように制御されるとよい。
【００４６】
制御装置の制御のため、熱処理炉１０には種々のセンサが設けられ得る。酸素分圧を測定可能な酸素センサが設けられているとよいが、他にも温度を測定する温度センサなど種々のセンサが設けられ得る。例えば、水素分圧を測定する水素センサ、熱処理炉１０
内の露点を測定する露点センサ、一酸化炭素分圧を測定可能なＣＯセンサ、二酸化炭素分圧を測定可能なＣＯ２センサ等が設けられていてもよい。
【００４７】
熱処理炉１０では、被熱処理物Ｗは、搬入テーブル１２に乗せられ、送風機２６からの風にさらされ、入口である開口９２に入り、前室１４、第１加熱室１６、第２加熱室１８及び冷却室２０を順に通過し、後室２２の出口から出て、搬出テーブル２４に至るように搬送される。熱処理炉１０では、加熱室１８の下流に、徐冷室無しで、冷却室２０が直接的につながる。したがって、第１加熱室１６及び第２加熱室１８を備える加熱室１９を出た被熱処理物Ｗは冷却室２０で直ぐに冷却される。なお、従来からある、一般的なモーターコアの焼鈍を行う熱処理炉では、加熱室１８の下流側かつ冷却室２０の上流側に、被熱処理物Ｗを徐冷するために徐冷室が設けられていて、熱処理炉１０でもこの徐冷室は設けられることができる。
【００４８】
なお、冷却室２０の長手方向つまり搬送方向の長さは、冷却室２０での被熱処理物Ｗの目標とする冷却速度に応じて設計されるとよい。また、冷却室２０を複数の冷却部に分けて、それら冷却部を搬送方向に連結することで冷却室２０が構成されてもよい。
【００４９】
熱処理炉１０では、冷却室２０の下流端に出口が設けられている。つまり、冷却室２０は、ブルーイング処理室無しで熱処理炉１０の出口につながる。つまり、本開示の一実施形態に係る熱処理炉１０は、歪取り焼鈍の後、連続的にブルーイング処理を実施するものではない。しかし、冷却室２０の下流側にブルーイング処理室を有することを排除するものではない。即ち、冷却室２０の下流側にブルーイング処理室が設けられてもよい。ブルーイング処理とは、焼鈍炉の降温時に水蒸気等の高露点ガスを吹込み、鋼板表面に酸化膜を生成させる処理である。より具体的には、３５０℃〜５５０℃の処理室で高露点ガスを投入し、被熱処理物の表面に酸化鉄（ＩＩ）（ＦｅＯ）や四酸化三鉄（Ｆｅ3Ｏ4）等の酸化被膜を生成させる処理をいう。なお、ブルーイング処理は、打ち抜き端面の耐食性や防錆性を上げるため等を目的に施される。ただし、加熱室１８から冷却室２０において炉内雰囲気ガスとして水分を含むＤＸガスを用いることで、ブルーイング処理を行わずとも、ブルーイング処理を行ったのと同等の効果を得ることができるが、ここでのその詳細な説明は省略する。
【００５０】
ここで、被熱処理物Ｗについて説明する。被熱処理物の出発原料は、電磁鋼板であり、より具体的な実施例においては、モーターの鉄心（モーターコア）等に使用される無方向性電磁鋼板である。変圧器の鉄心等に使用される方向性電磁鋼鈑のときもあり得る。電磁鋼板は、軟磁性材料であり、磁気特性に優れていること、特に、鉄損が低いことが求められる。
【００５１】
無方向性電磁鋼鈑は、一般的に、製銑、製鋼、熱間圧延、冷間圧延と続いた後、連続焼鈍による一次再結晶、結晶粒成長処理が施されて製造される。製造された無方向性電磁鋼板は、所定の打ち抜き加工が行われ、例えばその型内で複数枚積層されて、積層材を形成する。電磁鋼板は、溶接、接着及び／又はカシメ等の方法により積層される。これにより、熱処理炉１０で歪取り焼鈍処理が施される被熱処理物としての低鉄損のモーターコアを得ることができる。しかし、被熱処理物は、この方法で製造されるものに限定されない。また、後述するように熱処理されるモーターコアは、このように積層されたものに限定されず、積層されていないものであってもよい。
【００５２】
なお、本開示に係る熱処理炉で熱処理される及び／又は本開示に係る熱処理方法を供する電磁鋼板の組成については、特に制限はない。例えば、ＪＩＳＣ２５５２で規定される鋼板、ＪＩＳＣ２５５３で規定される鋼板、ＪＩＳＣ２５５５で規定される鋼板等が好ましく使用することができる。また、使用する電磁鋼鈑の板厚については、特に限定されない。
【００５３】
さて、熱処理炉１０での上記被熱処理物の熱処理方法について図８に基づいて説明する。図８に、本実施形態に係る熱処理方法の一例のフローチャートを示す。
【００５４】
図８に示すように、本実施形態に係る熱処理方法は、
被熱処理物としてのモーターコアを脱脂する第１工程（ステップＳ８０１）と、
第１工程を経たモーターコアを炉内雰囲気ガスとして変成ガスを用いて焼鈍する第２工程（ステップＳ８０３）と、
前記第２工程で得られたモーターコアを、炉内雰囲気ガスとして変成ガスを用いて、所定の冷却速度で冷却する第３工程（ステップＳ８０５）と
を有する。
【００５５】
第１工程（ステップＳ８０１）は、モーターコアつまり被熱処理物Ｗの脱脂を行う工程であり、脱脂工程と称する。第１工程は、送風による脱脂工程つまりＡ工程（ステップＳ８０１ａ）と、加熱による脱脂工程つまりＢ工程（ステップＳ８０１ｂ）とを含む。
【００５６】
Ａ工程（ステップＳ８０１ａ）では、被熱処理物Ｗに向けて送風機２６で風を送ることで脱脂を促すことが行われる。この送風は、常温の風で行っても、加熱した風つまり熱風で行ってもよいが、ここでは常温の風で行われる。モーターコアの打ち抜き工程つまりプレス時に用いられる油は、一般的に揮発性が良いものが使用されるので、常温の風でも十分な脱脂効果が期待できる。例えば、そのようなモーターコアの表面に付着した油は、例えば２５℃の温度に放置することで２〜３時間で概ね蒸発する。そして、送風機２６は、前室１４、第１加熱室１６及び第２加熱室１８のようにトンネルを構成しないで開いている搬入テーブル１２に図示しない支持具で支持されて設けられているので、送風機２６による送風で被熱処理物Ｗの表面に付着した油成分を自然蒸発させて脱脂を促すことができる。
【００５７】
Ｂ工程（ステップＳ８０１ｂ）では、前室１４で、上記積層されたモーターコアつまり被熱処理物Ｗを所定の温度帯（以下、所定の第１温度帯）の温度で加熱し、それによる脱脂を促す工程である。このＢ工程を含む第１工程は、被熱処理物Ｗであるモーターコアに付着したプレス油など油成分の除去を主目的に行われる。なお、前述のＡ工程は設けられず、第１工程はＢ工程のみで構成されてもよい。また、第１工程は、Ａ工程及びＢ工程のＢ工程又は両方以外に更なる脱脂用の工程を含んでもよい。なお、第１温度帯は、被熱処理物Ｗの特性に影響を与えない温度域であり、例えば５００℃以下に設定される。上記ガス流れ形成部の変性ガス燃焼装置７６は、前室１４の下側空間７８ｄをこのような温度にするように設計されている。
【００５８】
第２工程（ステップＳ８０３）は、加熱室１９で、上記積層されたモーターコアを焼鈍（熱処理）する工程である。打ち抜き加工やカシメ等を用いた成型では、塑性歪みや残留応力に由来する鉄心の局所的な歪みを生じさせる。そのため、歪みを除去するために、この第２工程では、焼鈍処理を行う。この第２工程では、モーターコアの歪取り焼鈍における温度で、好ましくは均熱温度で、モーターコアは所定時間加熱される。第１加熱室１６では均熱温度までの昇温が主に行われ、第２加熱室１８では均熱加熱処理が実質的に行われる。焼鈍条件としては、特に限定されないが、通常、モーターコアを、７５０℃〜８５０℃程度の温度で３０分乃至２時間程度保持する。このように、第２工程での温度帯（以下、所定の第２温度帯）は、前述の第１温度帯よりも高い。なお、ここでは、次に説明する第３工程で、モーターコアを徐冷ではなく、例えば３００℃／時間を超えた冷却速度で冷却するので、第２工程での熱処理を焼鈍又は焼鈍処理と称し、第２工程を焼鈍工程と称する。
【００５９】
第３工程（ステップＳ８０５）は、冷却室２０で、上記第２工程で焼鈍処理されたモーターコアを、焼入れにならない所定の冷却速度で、ここでは１時間当たり３００℃を超える冷却速度で冷却する工程である。この第３工程を、ここでは冷却工程と称する。冷却室２０は加熱室１９の下流側に加熱室１９と直接連通して設けられているので、この第３工程（冷却工程）は、第２工程（焼鈍工程）の直後に実施される。
【００６０】
第３工程での、上記冷却速度は、１時間当たり３００℃を超えた速度（すなわち、３００℃／時＜冷却速度）であるとよい。１時間当たり３００℃を超える冷却速度にすることで、当該処理に要する時間を短くすることができる。また、１時間当たり３００℃を超える冷却速度とするためには、単なる冷却手段のみならず、強制冷却をする設備（例えば強制冷却用ファン）をも付加的に設置するとよい。なお、冷却速度は、例えば７００℃／時以下の冷却速度、６００℃／時以下の冷却速度、又は５００℃／時以下の冷却速度とされてもよい。なお、第３工程の一部又は全部で、徐冷、例えば２５℃／時程度の冷却速度での冷却が行われること、及び、２５℃／時から３００℃／時の間の冷却速度での冷却が行われることを本開示は排除するものではない。
【００６１】
そして、第３工程での、冷却室２０におけるその冷却速度でのモーターコアの冷却は、少なくとも、第２工程（焼鈍工程）における温度、好ましくは均熱温度（例えば８５０℃）から５００℃の温度帯において実行される。ただし、上記冷却速度は、このような温度帯における平均の冷却速度である。なお、３００℃／時を超える冷却速度でのモーターコアの冷却は、第２工程における温度から３００℃の温度帯で行われてもよい。
【００６２】
なお、上述したように、本実施形態に係る熱処理方法は、上述の工程（図８参照）以外に更にブルーイング処理を施すことを排除するものではない。即ち、第３工程の後にブルーイング処理が行われてもよい。第３工程の後にブルーイング処理が行われないとき、３００℃／時を超える冷却速度でのモーターコアの冷却は、第２工程における温度乃至３００℃の温度帯で行われるとよい。なお、これらは、第３工程の後にブルーイング処理が行われるときに、第２工程における温度から５００℃よりも低い３００℃までの温度帯でのその冷却速度でのモーターコアの冷却を排除するものではない。
【００６３】
そして、第１工程のうちのＢ工程での脱脂、第２工程での焼鈍及び第３工程での冷却では、炉内雰囲気ガスとして発熱型変成ガスが用いられる。発熱型変成ガスとしては、例えばＤＸガスを挙げることができる。なお、熱処理炉１０で用いられる変成ガスはＤＸガスに限定されず、例えば吸熱型変成ガス（例えばＲＸガス）であることを排除するものではない。
【００６４】
ただし、第３工程における冷却室２０での冷却時には、冷却室２０における系内の冷却雰囲気の酸素分圧を、
３／２Ｆｅ＋Ｏ２＝１／２Ｆｅ３Ｏ４の酸素平衡分圧及び２Ｆｅ＋Ｏ２＝２ＦｅＯの酸素平衡分圧のうち、低い方の酸素平衡分圧以上、
４／３Ｆｅ＋Ｏ２＝２／３Ｆｅ２Ｏ３の酸素平衡分圧以下、
とすることが好ましい。これは、モーターコアの酸化を好適にコントロールするためであり、酸化鉄の標準生成自由エネルギーを表したエリンガム図から理解できよう。この雰囲気を実現するように、変成ガス生成装置であるガスバーナ５２の作動などは制御されるとよい。
【００６５】
上記構成の熱処理炉１０によれば、脱脂室である前室１４が上記構成のガス流れ形成部ＧＦを備えて構成される。それにより、加熱室１９の変成ガスが搬送方向において下流側から上流側に向けてつまり前室１４に向けて流れることができる。この変成ガスは、モーターコアの焼鈍に用いられた雰囲気ガスであるので高温である。よって前室１４をモーターコアである被熱処理物Ｗが通過することでその脱脂が行われる。このように、脱脂室である前室１４には、脱脂専用の加熱装置つまりヒーター又は真空装置、例えば真空ポンプが設けられない。したがって、熱処理炉１０は省エネルギーの点で非常に優れる。
【００６６】
また、脱脂室である前室１４は加熱室１９に連通するので、加熱室１９から輻射熱を受けることができる。これにより、前室１４をモーターコアである被熱処理物Ｗが通過することでその脱脂が更に行われる。
【００６７】
更に、脱脂室である前室１４が上記構成のガス流れ形成部ＧＦを備えて構成されるので、前室１４の変成ガス燃焼室８６で変成ガスが空気と反応して燃焼が生じる。この燃焼により更に前室１４は加熱され、前室でのモーターコアである被熱処理物Ｗの脱脂が更に促される。
【００６８】
また、燃焼室１９からの変成ガスは前室１４の隔壁７８の下側空間７８ｄに相当する搬入室８４からその上側空間７８ｕに相当する変成ガス燃焼室８６に流れ、好ましくは燃焼されて、排ガス出口８２、９５から排出される。したがって、前室１４で揮発した油等は、前室１４内に滞留することもなく、また燃焼室１９側に向けて流れることも防ぐことができる。これにより、脱脂専用の加熱装置又は真空装置を設ける必要が更になくなる。
【００６９】
なお、前室１４の上流側に送風機２６が設けられて、送風機２６による風によりモーターコアである被熱処理物Ｗの焼鈍前の脱脂が更に促される。送風機２６は、一般に、ヒーターよりもエネルギーを必要としないことが広く知られている。この送風機２６を採用しても、脱脂専用の加熱装置や真空装置を設けて脱脂を行う場合に比べて、熱処理炉１０は省エネルギーに優れることは明らかである。
【００７０】
次に、本開示の第２実施形態に係る熱処理炉について図９に基づいて説明する。第２実施形態に係る熱処理炉は、ガスバーナ５２から排出された変成ガスの熱を脱脂室である前室１４において活用可能にする構成を有する点で、上記第１実施形態の熱処理炉１０と相違し、その他の点では、熱所処理炉１０と同じ構成を備える。そこで、以下では、第２実施形態の熱処理炉における熱処理炉１０との相違点についてのみ説明し、その他の説明は省略する。
【００７１】
ガスバーナ５２で生成した変成ガスは例えば９００℃近い温度を有する。第１実施形態の熱処理炉１０では、そのガスを水冷熱交換器７２及び冷凍脱水機７４を介して冷やしそのガス中の水分をある程度まで除く。このときの排熱を有効に活用するべく、図９に示すように、前室６には熱交換器９７、９８が設けられている。図９は前室１４の一部の搬送方向に直交する断面視である。熱交換器９７、９８は、前室１４の下側空間７８ｄを定める壁部に設けられている。図１に示すように、第２実施形態の熱処理炉でも２つのガスバーナ５２が設けられているので、２つの熱交換器９７、９８を備える。ここでは、一方のガスバーナ５２の変成ガスは一方の熱交換器９７に供給され、他方のガスバーナ５２の変成ガスは他方の熱交換器９８に供給される。しかし、これは熱交換器の数を限定するものではない。また、ガスバーナの数と熱交換器の数は異なってもよい。
【００７２】
熱交換器９７、９８のそれぞれには、対応するガスバーナ５２の変性ガス供給路７０が接続されている。変性ガス供給路７０におけるガスバーナ５２と水冷熱交換器７２との間に、熱交換器９７、９８はそれぞれ設けられている。したがって、高温の変性ガスの熱は、下側空間７８ｄのガスつまり変性ガスに伝えられ、変性ガスの加熱つまりモーターコアの脱脂に用いられるようになる。
【００７３】
このように、第２実施形態の熱処理炉によれば、熱交換器９７、９８を備えるので、水冷熱交換器７２及び冷凍脱水機７４で冷却及び脱水される前の変性ガスの熱を下側空間７８ｄつまり搬入室８４の変成ガスを加熱するために用いることができる。よって、より好適に、前室１４での脱脂を促すことができる。このように、第２実施形態の熱処理炉は、変成ガスの排熱をより有効に活用するので、上記熱処理炉１０に比べて、更に省エネルギーに優れる。
【００７４】
以下、実施例について説明する。
【００７５】
（実験例１）
実施例のサンプルとして、上記のごとく用意した複数のモーターコアに対して、上記第１実施形態の構成を概ね備える熱処理炉で以下の処理を行った。この熱処理炉は、送風機２６を備えないこと以外は、上記熱処理炉１０と同じ構成を備える。具体的には、用意した複数のモーターコアの各々に対して、脱脂室である前室１４で脱脂を行い（第１工程）、それに続けて加熱室１９で焼鈍し（第２工程）、その後冷却室２０で冷却（第３工程）することで、歪み取り焼鈍処理を行った。なお、第１工程における前室１４での脱脂用の加熱は所定の第１温度帯である２００℃〜３００℃の温度、ここでは約２５０℃で第１所定時間、ここでは約１０分行った。また、第２工程における加熱室１９の第２加熱室１８での熱処理温度は、所定の第１温度帯よりも高い所定の第２温度帯である７５０℃〜８５０℃の温度とし、第３工程における冷却速度は熱処理温度から５００℃の温度帯において、１時間当たり３５０℃程度の冷却速度とした。また、発熱型変成ガスであるＤＸガスを雰囲気ガスとして用いた。こうして、実施例１から６のモーターコアを得た。
【００７６】
（評価）
この熱処理炉の処理の前後におけるモーターコアについて、その特性として鉄損を評価した。
【００７７】
モーターコアの鉄損の測定装置として、総研電気株式会社製のステータコア磁気特性試験装置「DAC-LST-3」を用い、磁束密度を１Ｔ、測定周波数を３００Ｈｚとして測定を行った。
【００７８】
表１に、本実施例１〜６のモーターコアの鉄損値（Ｗ／ｋｇ）を示す。
【００７９】
【表１】
0006974895.tif 000002
【００８０】
表１に示されるように、焼鈍の第２工程の前に脱脂の第１工程を行った実施例では、熱処理炉１０での処理で、鉄損値が小さくなり、明らかな改善が認められた。なお、これは、加熱室１９での焼鈍後に徐冷したときの鉄損値の変化と同様であった。
【００８１】
（実験例２）
実験例１の熱処理炉において、被熱処理物であるモーターコアを油に浸し、そのモーターコアを脱脂室から加熱室に順に流し、その油の揮発による雰囲気ガスの変化を調べた。油としては、日本工作油株式会社製の「G-6339F」を用いた。この油（G-6339F）は、非常に代表的な工作油であり、特にモーターコアのプレス油として幅広く使われているものである。そして、この実験では、第１加熱室１６及び第２加熱室１８を概ね８００℃になるように各ヒーター１６の作動を制御した。また、発熱型変成ガスであるＤＸガスを雰囲気ガスとして用いた。
【００８２】
（評価）
実験例２では、複数のモーターコアを試験片として用い、各モーターコアを脱脂室から加熱室に順に流した。そのときの第１加熱室１６の炉内雰囲気１６ａ（図２参照）及び第２加熱室１８の炉内雰囲気１８ａ（図２参照）を採取し、その雰囲気１６ａ、１８ａのＣＯ２濃度及びＣＯ濃度をＣＯ２センサ及びＣＯセンサでそれぞれ測定した。
【００８３】
第１加熱室１６の炉内雰囲気１６ａのＣＯ２濃度（％）及びＣＯ濃度（％）の測定結果を表２に示す。また、第２加熱室１８の炉内雰囲気１８ａのＣＯ２濃度（％）及びＣＯ濃度（％）の測定結果を表３に示す。表２及び表３のそれぞれにおいて、「処理前」とは被熱処理物であるモーターコアの処理前を指し、「処理中」とはそのモーターコアがそこにあるときを指し、「処理後」とはそのモーターコアがそこを通過して所定時間経過後を指す。ただし、「処理前」における測定値の平均（Average）を１．００として、この値を基準とした各測定値に相当する値を表２及び表３のそれぞれに示す。
【００８４】
【表２】
0006974895.tif 000003
【００８５】
【表３】
0006974895.tif 000004
【００８６】
表２及び表３に示すように、処理中及び処理後でのＣＯ２濃度及びＣＯ濃度はそれぞれ処理前のそれらと大きく違わず、ほぼ同じ値を有した。これは、上記ガス流れ形成部ＧＦにより炉内雰囲気ガスの上流側への流れが生じ、よって油の揮発を好適に生じさせつつ炉内雰囲気ガスを絶えず好適な状態に保つことができることを示すものであろう。
【００８７】
以上、本開示の代表的な実施形態等について説明したが、本開示はそれらに限定されず、種々の変更が可能である。本願の特許請求の範囲によって定義される本開示の精神および範囲から逸脱しない限り、種々の置換、変更が可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  熱処理炉
１４  前室（脱脂室）
１６  第１加熱室
１８  第２加熱室
１９  加熱室
２０  冷却室
２６  送風機
７６  変成ガス燃焼装置
７８  隔壁
８０  空気導入パイプ
８２  排ガス出口
８６  変成ガス燃焼室
９５  排ガス出口
９７、９８  熱交換器
ＧＦ  ガス流れ形成部
【要約】
【課題】
歪取り焼鈍前に、脱脂専用の加熱装置又は真空装置を設けることなく、モーターコアの脱脂を行うことを可能にする構成を提供する。
【解決手段】
本開示の一態様に係る熱処理炉は、モーターコアの脱脂用の脱脂室１４と、前記脱脂室が直接連通する加熱室であって、変成ガス生成装置によって発生した変成ガスを炉内雰囲気ガスとして、前記脱脂室を通過した前記モーターコアを焼鈍するように構成された加熱室１９と、前記加熱室の前記変成ガスが前記脱脂室に向けて流れるように構成されたガス流れ形成部ＧＦとを備えている。
【選択図】        図１【図１】
0006974895.tif 000005
【図２】
0006974895.tif 000006
【図３】
0006974895.tif 000007
【図４】
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【図５】
0006974895.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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