CN102990812A - 轮胎硫化方法及轮胎硫化机 - Google Patents

Abstract

本发明提供轮胎硫化方法及轮胎硫化机。本发明是在使惰性气体循环的轮胎硫化方法中减少消耗能量提高轮胎生产率的方法。轮胎硫化方法具备经由供给配管向轮胎内部空间供给惰性气体的供给工序、经由返回配管从轮胎内部空间排出气体的排出工序、由旋转式循环装置将在返回配管中流动的气体向供给配管供给的循环工序、由加热装置将经由循环装置循环的气体加热的加热工序、由内压出口气体温度传感器检测在返回配管中流动的气体的温度的出口气体温度检测工序、转速减少工序。转速减少工序是在内压出口气体温度传感器的检测温度为转速减少温度以上的情况下由控制器将循环装置的转速比内压出口气体温度传感器的检测温度不到转速减少温度的情况减少的工序。

Description

轮胎硫化方法及轮胎硫化机

技术领域

本发明涉及将轮胎加热及加压而将轮胎硫化的轮胎硫化方法及轮胎硫化机。

背景技术

例如在日本·特开平4－14413号中记载有以往的轮胎硫化方法及轮胎硫化机。轮胎硫化机具备模具、设在模具内的胶囊（bladder）、和对胶囊的内部空间供给加热加压介质等的配管类。在该轮胎硫化机中，向模具内放入未硫化的生胎（以下，单称作“轮胎”），使胶囊沿着轮胎内面，向胶囊的内部导入加热加压介质。并且，模具及胶囊将轮胎加热加压。由此，在轮胎内进行硫化反应。通过该轮胎硫化方法，将轮胎的胎面的图案成型。在该轮胎硫化方法中，向胶囊的内部空间供给的加热加压介质是蒸汽及惰性气体（氮气）。

在美国专利公开2010/7038中记载的轮胎硫化方法中，加热加压介质只是惰性气体。此外，该轮胎硫化机（参照上述公报的图1）具备使惰性气体循环的循环装置（6）、和将惰性气体加热的加热装置（8）。

在日本·特开平4－14413号中记载的技术中，作为加热加压介质而使用蒸汽。因此，在该技术中，有因排水在轮胎上下发生温度差的问题（课题1）、通过排水的再蒸发而轮胎的生产率下降的问题（课题2）、和因为难以将蒸汽的能量再利用而能量消耗量较大的问题（课题3）。

在美国专利公开2010/7038中记载的技术中，有节能化的余地（课题4）。如上所述，该公报中记载的轮胎硫化机具备使惰性气体循环的循环装置。并且，在轮胎的加热加压时，使该循环装置总是旋转。由此，在该技术中有节能化的余地。

另外，在该公报中，还有也可以在从轮胎的加热加压开始后经过一定时间后将循环装置停止的记载（该公报的［0074］），但是，如果使循环装置停止，则轮胎硫化机整体的温度通过散热而下降。结果，下个周期的硫化开始时点的胶囊的初始温度下降，可以想到轮胎的温度上升变慢。此外，在该公报中，关于循环装置的停止的时机没有记载。

发明内容

所以，本发明的目的是提供一种在使惰性气体循环的轮胎硫化方法及轮胎硫化机中、能够减少消耗能量、并且能够提高轮胎的生产率的轮胎硫化方法及轮胎硫化机。

第1发明是一种将轮胎硫化的轮胎硫化方法，具备经由供给配管向轮胎的内部空间供给惰性气体的供给工序、经由返回配管从上述轮胎的内部空间排出上述惰性气体的排出工序、通过旋转式的循环装置将在上述返回配管中流动的惰性气体向上述供给配管供给的循环工序、通过加热装置将经由上述循环装置循环的上述惰性气体加热的加热工序、通过出口气体温度传感器检测在上述返回配管中流动的惰性气体的温度的出口气体温度检测工序、和转速减少工序。上述转速减少工序在上述出口气体温度传感器的检测温度为第1温度以上的情况下、与上述出口气体温度传感器的检测温度不到上述第1温度的情况相比，通过控制器将上述循环装置的转速减少的工序。

第2发明是一种将轮胎硫化的轮胎硫化机，具备：供给配管，向上述轮胎的内部空间供给的惰性气体流过该供给配管；返回配管，从上述轮胎的内部空间排出的上述惰性气体流过该返回配管；旋转式的循环装置，将在上述返回配管中流动的上述惰性气体向上述供给配管供给；加热装置，将经由上述循环装置循环的上述惰性气体加热；出口气体温度传感器，检测在上述返回配管中流动的上述惰性气体的温度；和控制器。上述控制器在上述出口气体温度传感器的检测温度为第1温度以上的情况下，与上述出口气体温度传感器的检测温度不到上述第1温度的情况相比，将上述循环装置的转速减少。

在本发明中，能够减少消耗能量，并且能够提高轮胎的生产率。

附图说明

图1是轮胎硫化机的示意图。

图2是轮胎的剖视图，是实验中的温度测量点的说明图。

具体实施方式

参照图1～图2，对轮胎硫化机1的实施方式及轮胎硫化方法的实施方式进行说明。

［结构］

轮胎硫化机1是将轮胎T硫化的装置。轮胎硫化机1在形成轮胎T的胎面图案的工序中使用。轮胎硫化机1通常在一个工厂中设置有几十台到几百台。在轮胎硫化机1上，连接着轮胎硫化机1外部的配管，被供给及排出工作介质（utility）（惰性气体等）。以下，所谓“连接”，是指可流通惰性气体等而连接。

在该轮胎硫化机1中，将轮胎T从其内侧加热及加压（以下称作“加热加压”）的介质是惰性气体。该惰性气体是在轮胎T的硫化温度（将轮胎T硫化时的温度）下较稳定的气体，例如是氮气。在该惰性气体中，原则上不含有水蒸汽。但是，在该惰性气体中也可以混入微量（体积比为不到约1%）的水蒸汽。以下，也将惰性气体单称作“气体”。

该轮胎硫化机1具备配置轮胎T的硫化装置10、连接在硫化装置10上的配管类20、设在配管类20上的传感器类（传感器PT21、TC31、PT51、TC51、及TC60）、和控制器70。

（硫化装置）

硫化装置10具备在内侧配置轮胎T的模具11、沿着轮胎T的内面的胶囊14、作为向胶囊14供给的气体的入口的内压入口12、和作为从胶囊14排出的气体的出口的内压出口13。通过将模具11及胶囊14更换，能够变更硫化的轮胎T的尺寸。

模具11是用来在轮胎T上形成胎面图案的金属模。模具11通过被加热，能够将轮胎T从外面加热。

胶囊14是将轮胎T从内面加热加压的橡胶制部件。向胶囊14的内部空间（轮胎T的内部空间）导入气体。另外，胶囊14需要在使用一定期间后更换。此外，胶囊14也可以没有。即，硫化装置10（轮胎硫化机1）也可以是无胶囊的结构。

（配管类）

配管类20由对硫化装置10供给及排出气体的配管、设在该配管上的循环装置60、和设在该配管上的阀等构成。配管类20的详细情况是以下这样的。

配管类20具备分别连接在硫化装置10上的供给配管21和返回配管31（另外，也将供给配管21单称作“配管21”，也将返回配管31单称作“配管31”。关于以下所述的各配管也同样）。配管类20具备连接在供给配管21上的低压配管22、和连接在返回配管31上的排气配管32。

配管类20具备将供给配管21与循环装置60连接的供给侧连接配管28及供给侧循环配管31。配管类20具备将返回配管31与循环装置60连接的返回侧连接配管38及返回侧循环配管41。配管类20以循环装置60为基点，由配管51、28、21、硫化装置10、配管31、38及41构成闭回路C1。

配管类20具备连接在供给侧循环配管51和返回侧循环配管41上的旁通配管56。配管类20以循环装置60为基点，由配管51、56及41构成闭回路C2。

配管类20具备分别连接在返回侧循环配管41上的大气开放配管42及高压配管46。配管类20具备分别设在循环装置60上的供给侧冷却配管61（冷却配管）及排出侧冷却配管66。配管类20具备设在上述各配管上的阀等。另外，配管类20的各构成要素的连接及配置也可以在能够发挥各构成要素的各功能的范围内适当变更。

供给配管21是向轮胎T的内部空间供给气体（供给工序）的配管。供给配管21经由内压入口12连通到轮胎T的内部空间。

低压配管22是向轮胎T的内部空间供给低压（后述）的气体的配管。在低压配管22上，从上游侧起依次设有低压气体入口23、手动阀24、压力控制阀25、单向阀26、和切换阀27。

低压气体入口23是从轮胎硫化机1的外部向内部的气体的入口。

手动阀24是在轮胎硫化机1的维修时使用的手动的切换阀。

压力控制阀25是控制（调整）从低压气体入口23向轮胎T的内部空间供给的气体的压力的阀。

单向阀26是防止从配管21、28侧向低压气体入口23侧的气体的逆流的阀。

切换阀27是切换配管21、28与低压气体入口23的连通及切断的阀。切换阀27是能够对应于外部信号而开闭的阀（后述的切换阀29、33、39、43及57也同样），切换阀27（29、33、39、43及57）例如是空气式自动切换阀（也可以是电动式自动切换阀等）。

在供给侧连接配管28上设有切换阀29。切换阀29是切换配管51、56与配管22、21的连通及切断的阀。

返回配管31是从轮胎T的内部空间排出气体（排出工序）的配管。返回配管31经由内压出口13连通到轮胎T的内部空间。

排气配管32是向轮胎硫化机1的外部排出气体的配管。在排气配管32上，从上游侧（配管31侧）起，依次设有切换阀33、单向阀34、和排气口35。切换阀33是切换配管31、38与排气口35的连通及切断的阀。单向阀34是防止从排气口35侧向配管31、38侧的气体的逆流的阀。排气口35是向轮胎硫化机1的外部排出气体的部分。

在返回侧连接配管38上设有切换阀39。切换阀39是切换配管41、56与配管31、32的连通及切断的阀。

在返回侧循环配管41上设有单向阀44。单向阀44是防止从高压配管46及循环装置60侧向配管38、42、56侧的气体的逆流的阀。

大气开放配管42是使返回侧循环配管41内的气体向大气开放的配管。在大气开放配管42上设有切换阀43。切换阀43是切换配管41与大气的连通及切断的阀。

高压配管46是将填充在轮胎T的内部空间中的高压的气体（后述）向配管41（闭回路C1及C2）供给的配管。在高压配管46上，从上游侧起依次设有高压气体入口47、手动阀48、和压力控制阀49。

高压气体入口47是从轮胎硫化机1的外部向内部的气体的入口。从高压气体入口47供给的“高压的气体”的压力比从低压气体入口23供给的“低压的气体”的压力高。

手动阀48是在轮胎硫化机1的维修时使用的手动的切换阀。

压力控制阀49是控制（调整）从高压气体入口47向配管41供给的气体的压力的阀。

在供给侧循环配管51上设有加热装置52。加热装置52（加热器）将由循环装置60循环的气体加热（加热工序）。

旁通配管56是将配管51、28与配管41、38连接的配管。在旁通配管56上设有切换阀57。切换阀57是切换旁通配管56的连通及切断的阀。

循环装置60是使气体循环的装置。循环装置60将在返回配管31中流动的气体向供给配管21供给（循环工序）。循环装置60例如是压缩机，例如是泵（鼓风机）。循环装置60是具有比在使气体循环时发生的压力损失大的加压能力的装置。

该循环装置60是旋转式。循环装置60具备轴承部60s。由于循环装置60循环的气体是高温的，所以如果循环装置60旋转驱动，则轴承部60s成为高温。循环装置60的驱动源是马达60m。如果改变马达60m的旋转速度，则循环装置60的转速变化。

供给侧冷却配管61（冷却配管）是向轴承部60s供给冷却介质（冷却介质供给工序）的配管。该冷却介质例如是冷却水。在供给侧冷却配管61上，从上游侧起依次设有冷却介质入口62、手动阀63、和流量控制阀64。冷却介质入口62是从轮胎硫化机1的外部向内部供给冷却介质的部分。手动阀63是在轮胎硫化机1的维修时使用的手动的切换阀。流量控制阀64是控制在供给侧冷却配管61中流动的冷却介质的流量的阀。

排出侧冷却配管66是从循环装置60将冷却介质排出的配管。在排出侧冷却配管66上，从上游侧起依次设有单向阀67和冷却介质出口68。单向阀67是防止从冷却介质出口68侧向循环装置60侧的冷却介质的逆流的阀。冷却介质出口68是从轮胎硫化机1的内部向外部排出冷却介质的部分。

（传感器类及控制器）

在配管类20上设有下述的传感器。

内压入口气体压力传感器PT21检测在供给配管21中流动的气体的压力。以下，将内压入口气体压力传感器PT21也单称作“传感器PT21”（关于其他传感器也是同样的）。传感器PT21设在内压入口12的附近。

内压出口气体温度传感器TC31（出口气体温度传感器）检测在返回配管31中流动的气体的温度（出口气体温度检测工序）。传感器TC31设在内压出口13的附近。

加热装置出口温度传感器TC51（入口气体温度传感器）检测由加热装置52加热后的气体的温度（入口气体温度检测工序）。传感器TC51设在配管51中的、加热装置52的出口侧（下游侧）。另外，传感器TC51的检测温度与内压入口12处的气体的温度大致相等。

加热装置出口压力传感器PT51检测由加热装置52加热后的气体的压力。传感器PT51设在供给侧循环配管51中的、加热装置52的出口侧（下游侧）。

轴承温度传感器TC60检测循环装置60的轴承部60s的温度（轴承温度检测工序）。

控制器70根据从内压出口气体温度传感器TC31输入的检测温度，改变马达60m的转速（详细在后面叙述）。另外，在控制器70上，也可以连接传感器TC51等、传感器TC31以外的传感器。

［动作］

接着，说明轮胎硫化机1的动作（轮胎硫化方法）。轮胎硫化机1的动作的概略是以下这样的。首先，将轮胎硫化机1预热（加热）。接着，将轮胎T运入到模具11内，并通过低压的气体使胶囊14膨胀，使胶囊14沿着轮胎T的内面（轮胎T的安装）。此时，高压的气体一边在闭回路C2中循环一边被预热。接着，将高压的气体导入到轮胎T中，将轮胎T加热加压。在轮胎T的硫化中，减少循环装置60的转速。在轮胎T的硫化中，轴承部60s被冷却。以下，详细说明各工序。

（轮胎硫化机1的预热）

轮胎硫化机1的预热将模具11及配管类20加热而进行。轮胎硫化机1的预热在将轮胎T配置到模具11中之前进行。模具11被轮胎硫化机1外部的热源加热。配管类20的加热如以下这样进行。

首先，预热用的短路机构（未图示）使内压入口12与内压出口13短路。由此，闭回路C1成为不连通到胶囊14内的空间的回路（系统）。接着，将切换阀29及39打开。加热装置52一边将气体加热，循环装置60一边使气体在闭回路C1（不连通到胶囊14内的空间的闭回路C1）内循环。此时，循环装置60的转速为比最高转速低的转速（例如1000RPM）。这是为了防止循环装置60的过载。另外，闭回路C1比模具11热容小。由此，即使将循环装置60的转速如上述那样设定得较低，也能够将闭回路C1比模具11在短得多的时间中加热。另外，在预热中使用的气体不需要是上述惰性气体。此外，在模具11或胶囊14的刚更换后也进行预热。

（轮胎T的安装）

接着，将轮胎T安装到胶囊14上。该工序如以下这样进行。

将未硫化的轮胎T（生胎）从轮胎硫化机1的外部运入。将该轮胎T配置到模具11内（下部模具上）。接着，将切换阀29、33及39关闭，将切换阀27打开。接着，从低压气体入口23经由配管22、21向轮胎T的内部空间（胶囊14的内部空间）供给低压的气体。该气体的压力通过压力控制阀25调整。例如，将在低压气体入口23中为约0.1MPa的气体在压力控制阀25的出口中减压到约0.01MPa。胶囊14在内部空间中被供给气体而膨胀。并且，胶囊14沿着轮胎T的内面。由此，将轮胎T安装到胶囊14上并相对于硫化装置10被保持。

（高压气体的预热）

与轮胎T的安装并行，将高压的气体如以下这样预热。

将切换阀29、39及43关闭，并将切换阀57打开。即，将闭回路C2连通。从高压气体入口47经由配管46向闭回路C2供给高压的气体。加热装置52一边将气体加热，循环装置60一边使气体在闭回路C2内循环。此时，循环装置60例如以定速（500RPM等）旋转。另外，在加热装置出口压力传感器PT51的检测压力成为设计压力以上的情况下，通过将切换阀43打开，将闭回路C2内的气体释放到大气中。

这样，在将轮胎T加热加压之前，将高压的气体预热。由此，能够从轮胎T的加热加压的初期起、将高温高压的气体向轮胎T的内部空间供给。结果，将使轮胎T上升到硫化温度的时间缩短，能够使轮胎T的生产率提高。

（轮胎T的硫化）

接着，将轮胎T加热加压，将轮胎T硫化。模具11从轮胎T的外面侧将轮胎T加热。胶囊14从轮胎T的内面侧将轮胎T加热加压。由胶囊14进行的轮胎T的加热加压如以下这样进行。

首先，将模具11关闭（将上部模具与下部模具合紧）。

接着，将切换阀27、33及43关闭。将切换阀29及39打开，然后立即将切换阀57关闭。即，将闭回路C1连通，以使气体循环到胶囊14内。并且，如以下这样进行高压的气体的供给、循环及加热。

（高压气体的供给）

对连通的闭回路C1如以下这样供给高压的气体。

在闭回路C1刚连通后，供给配管21的压力暂且下降。内压入口气体压力传感器PT21检测该压力下降。根据该检测结果，将压力控制阀49打开。并且，将高压的气体向闭回路C1供给。于是，供给配管21的压力（与后述的温度相比）在短时间中恢复。

压力控制阀49调整该高压的气体的压力。例如，在轮胎T是轿车用（不是大型的卡车用等、而是一般的轿车用）的情况下，压力控制阀49调整气体的压力以使供给配管21中的压力例如为约2MPa。另外，压力控制阀49也可以不调整气体的压力（压力控制阀49也可以没有）。即，也可以在高压气体入口47中的气体的压力的原状下将气体向配管41供给。

（高压气体的循环）

循环装置60使气体在闭回路C1内循环。该工序如以下这样进行。

将气体经由供给配管21供给到轮胎T的内部空间中（供给工序）。将气体经由返回配管31从轮胎T的内部空间排出（排出工序）。旋转式的循环装置60将在返回配管31中流动的气体向供给配管21供给（循环工序）。此时，将循环装置60的旋转速度设定为最大速度（例如1750RPM等）。这是为了使气体及轮胎T迅速地加热。另外，也可以将在闭回路C1中循环的气体的压力适当地调整。例如，也可以根据传感器PT21的检测压力、压力控制阀49控制该气体的压力。此外，例如也可以是，在传感器PT21的检测压力成为规定压力以上的情况下，通过将切换阀43打开，将闭回路C1的气体向大气开放。

（高压气体的加热）

加热装置52将经由循环装置60在闭回路C1中循环的气体加热（加热工序）。该工序如以下这样进行。

在如上述那样低压的气体使胶囊14膨胀后，向闭回路C1供给高压的气体。如果开始高压的气体的向闭回路C1的供给，则供给配管21等的气体的温度下降。所以，对应于气体的温度的下降，加热装置52将气体加热。加热装置52基于加热装置出口温度传感器TC51的检测温度调整输出。例如，加热装置52调整输出，以将传感器TC51的检测温度维持为规定值。另外，如果加热装置52将气体加热，则比传感器TC51的检测温度的上升慢，传感器TC31的检测温度上升。

（循环装置60的转速减少）

在轮胎T的硫化中，控制器70减少循环装置60的转速。该工序如以下这样进行。

在控制器70中预先设定有转速减少温度T1（第1温度）。转速减少温度T1是在轮胎T中硫化反应进行的温度以上。转速减少温度T1例如是200℃。

内压出口气体温度传感器TC31检测在返回配管31中流动的气体的温度（出口气体温度检测工序）。将传感器TC31的检测结果向控制器70输入。内压出口气体温度传感器TC31的检测温度从轮胎T的加热加压的开始起逐渐上升，达到转速减少温度T1。

控制器70在传感器TC31的检测温度为转速减少温度T1以上的情况下，将循环装置60（马达60m）的转速比传感器TC31的检测温度为不到转速减少温度T1的情况减少（转速减少工序）。具体而言，例如控制器70使循环装置60的转速从作为最高转速的1750RPM降低到500RPM。从轮胎T的加热加压的开始（向轮胎T的内部空间的高压的气体的供给开始）到传感器TC31的检测温度达到转速减少温度T1的时间例如是约5分30秒。另外，该时间由于在胶囊14的刚更换之后没有将胶囊14充分加热所以花费较长时间。该时间随着在相同条件下重复硫化周期（将1条轮胎T的加热加压开始～结束设为1个周期）而变短。这是因为轮胎硫化机1的温度接近于平衡状态。

（循环装置60的轴承部60s的冷却）

在循环装置60的旋转中，将轴承部60s冷却。该工序如以下这样进行。

供给侧冷却配管61向轴承部60s供给冷却介质（冷却介质供给工序）。轴承温度传感器TC60检测轴承部60s的温度（轴承温度检测工序）。流量控制阀64基于传感器TC60的检测温度，控制在供给侧冷却配管61中流动的冷却介质的流量（流量控制工序）。例如，流量控制阀64控制冷却介质的流量以将传感器TC60的检测温度维持为一定值。此外，例如如果如上述那样控制器70减少循环装置60的转速，则循环装置60的轴承部60s的温度下降，传感器TC60的检测温度下降。此时，流量控制阀64减少冷却介质的流量。

（轮胎T的硫化的结束）

在从轮胎T的加热加压的开始起经过规定时间（例如8分30秒）后，轮胎硫化机1结束轮胎T的加热加压，该工序如以下这样进行。

将切换阀29及39关闭，然后立即将切换阀33打开。于是，从排气口35向轮胎硫化机1外部排出气体。如果从气体的排出的开始起经过某一时间，则内压入口气体压力传感器PT21的检测压力下降到规定压力。接着，将模具11打开，将已硫化的轮胎T取出，将取出的轮胎T向下个工序（轮胎硫化机1外）运送。这样，轮胎T的硫化的1个周期结束，能够开始下个轮胎T（生轮胎）的硫化的周期。另外，在硫化的周期连续地持续的情况下，轮胎硫化机1的预热不需要。

也可以在如上述那样将气体排出的同时，将闭回路C2内的高压的气体预热。该工序如以下这样进行。如上述那样将切换阀29及39关闭，再将切换阀57打开。即，将闭回路C2连通。并且，加热装置52一边将气体加热，循环装置60一边使气体在闭回路C2内循环。

轮胎T的硫化时间（从轮胎T的加热加压的开始到结束的时间）基于轮胎T中的硫化的进展最慢的部分的温度滞后（硫化时的温度的滞后）决定。关于轮胎T的硫化时间的决定的详细情况是以下这样的。

一般而言，在橡胶的硫化中，物理性能（给轮胎的品质带来影响的物理性能）的下降度取决于硫化的进展度。在硫化不足的情况下，物理性能极度下降。在硫化过度的情况下物理性能逐渐下降。该硫化的进展度根据轮胎T内部的位置而不同。这是因为，根据轮胎T内部的位置而温度滞后不同。例如，在一般的轿车或轻型卡车用的轮胎T中，在轮胎T内部的带边缘83及84（参照图2）附近，硫化的进展最慢。这通过实验及解析而获知。所以，基于轮胎T中的升温最慢的部分（硫化的进展最慢的部分）的温度滞后决定“必要的硫化时间”。进而，使实际的硫化时间比该“必要的硫化时间”长。这是考虑到轮胎T的尺寸及温度滞后不均匀。

此外，关于轮胎T的硫化时间的决定的更详细的情况是以下这样的。必要的硫化时间只要知道轮胎T的内部各点的温度滞后就能够求出。轮胎T的内部各点的温度滞后只要能够设定边界条件就可以通过解析求出。但是，设定该边界条件较困难。这是因为胶囊14及模具11的温度分布不均匀。所以，使用在轮胎T内部装入了温度传感器的试验用的生胎，测量轮胎T的内部各点的温度滞后。并且，通过将解析结果与测量结果比较研究，计算后述的teq（To），计算轮胎T的必要的硫化时间。以下，说明teq（To）的计算。

一般而言，橡胶的硫化反应的反应速度的温度依存性遵循以下的阿雷尼厄斯方程式。

k是温度T时的反应速度常数，A是与温度无关的反应的频度的常数。Ea是活化能量。R是气体常数。T是绝对温度。根据式（1），能够得到两温度间的反应速度比，能够得到温度T（t）与基准温度To的反应速度比。温度T（t）是随着时间变化的温度。基准温度To是一定的温度。并且，将温度T（t）与基准温度To的反应速度比从加热开始时间t1到加热结束时间t2积分。于是，如下式这样求出保持时间teq（To）。

其中，teq（To）满足以下的条件。在从加热开始时间t1到加热结束时间t2之间以温度滞后T（t）硫化反应进展的情况、和在保持时间teq（To）的期间中以基准温度To硫化反应进展的情况中，硫化反应的进展度是等价的。

［实验］

通过上述轮胎硫化机1及轮胎硫化方法将轮胎T加热加压（实施例）。此外，通过以往的轮胎硫化机及轮胎硫化方法将轮胎T加热加压（比较例1及2）。并且，将轮胎T的温度及消耗动力比较。

（实验条件）

实施例的实验条件是以下这样的。向供给配管21供给的气体（高压的惰性气体）的压力是2.0MPa。加热装置52的设定温度是220℃，循环装置60是有产生最大0.14MPa的压力差的能力的鼓风机。循环装置60的最大转速是1750RPM。在轮胎T的加热加压开始后，在内压出口气体温度传感器TC31的检测温度成为200℃的时点，将循环装置60的转速从1750RPM减少为500RPM。

比较例1的实验条件在原则上与上述实施例是相同的。但是，在轮胎T的硫化中将循环装置60以1750RPM连续旋转。

比较例2的实验条件是以下这样的。与在日本·特开平4－14413号中记载的发明同样，通过蒸汽及氮气将轮胎T加热加压。在轮胎T的硫化最初，将1.4MPa的饱和蒸汽装入到轮胎T的内部空间中。并且，用饱和蒸汽的冷凝热使胶囊14加热。在用饱和蒸汽和排水充满胶囊14内后，在1～2分钟后将氮气装入到轮胎T的内部空间中。该氮气是2.1MPa的常温的气体。

（温度的测量）

在图2中表示轮胎T的截面。轮胎T的温度的测量点是上侧的内侧壁81表面、下侧的内侧壁82表面、上侧的带边缘83附近、及下侧的带边缘84附近。内侧壁81及82是容易受到轮胎T的内部空间的流体的影响的位置（特别是比较例2），带边缘83及84附近是在轮胎T中硫化最慢的位置。温度的测量通过在轮胎T的硫化前（成形时）埋入在轮胎T中的热电偶进行。

在表1～3中表示温度的测量结果。在表1～3中，表示从轮胎T的加热加压开始起5分30秒后及8分30秒后的结果。在表1中表示实施例的结果，在表2中表示比较例1的结果，在表3中表示比较例2的结果。

［表1］

［表2］

［表3］

实施例的结果为以下这样。

内压出口13的气体的温度（也单称作“气体温度”）在加热加压开始约1分钟后到达180℃。气体温度然后逐渐上升，在加热加压开始5分30秒后成为200℃。在加热加压开始8分30秒后结束硫化。

从加热加压开始5分30秒后到8分30秒后的轮胎T内部各点的温度上升（也单称作“温度上升”）是以下这样的。内侧壁81及82的平均的温度上升是4.35度。带边缘83及84的平均的温度上升是11.6度。

比较例1（循环装置60的转速不减少）的结果为以下这样。

从加热加压开始5分30秒后到8分30秒后的轮胎T内部各点的温度上升为以下这样。内侧壁81及82的平均的温度上升是6.9度。带边缘83及84的平均的温度上升是14度。这样，轮胎T内部各点的温度上升，比较例1比实施例更大。这是因为，在比较例1中，没有使循环装置60的转速减少、将比实施例多的热施加给了轮胎T。

内侧壁81及82的温度上升，与实施例（及比较例2）相比，在比较例1中大幅地变大。结果，内侧壁81及82与带边缘83及84相比成为更加过硫化。

另外，比较例1与实施例的条件的不同点是在加热加压开始5分30秒后使循环装置60的转速减少还是不减少。即，在加热加压开始5分30秒后的时点，在比较例1和实施例中，实验条件是相同的。由此，加热加压开始5分30秒后的结果在比较例1和实施例中应该是相同的。但是，如表1及表2所示，结果在比较例1和实施例中不同。考虑该结果的差异是因为热电偶的粘贴位置的偏差、轮胎T的初始温度（硫化前的温度）的差异等、轮胎硫化机1外部的原因。

比较例2（通过蒸汽及氮气的加热加压）的结果为以下这样。

从加热加压开始5分30秒后到8分30秒后的轮胎T内部各点的温度上升为以下这样。内侧壁81及82的平均的温度上升是4.05度。带边缘83及84的平均的温度上升是9.8度。如这些那样，轮胎T内部各点的温度上升以比较例1、实施例、比较例2的顺序变小。

此外，在比较例2中，与上侧的内侧壁81相比，下侧的内侧壁82的温度较低。上侧的内侧壁81与下侧的内侧壁82的温度差，与实施例（及比较例1）相比，比较例2更大。该温度差是因为排水的影响。

（消耗动力的测量）

将实施例及比较例1的消耗动力比较。该消耗动力的测量通过测量加热装置52及循环装置60（参照图1）的电源的消耗动力（消耗电力）来进行。在实施例中，测量从加热加压开始5分30秒后到8分30秒后之间的消耗动力。即，测量将循环装置60的转速减少后且加热加压结束前的消耗动力。在比较例1中，表示从加热加压开始到8分30秒后的期间的消耗动力。在表4中表示消耗动力的测量结果。

［表4］

	循环装置及加热装置的消耗动力
		比较例1（kW）	3.41
实施例（kW）	2.48

比较例1的消耗动力是3.41kW。实施例的消耗动力是2.48kW。该结果是每1台轮胎硫化机（每1条轮胎）的结果。如上述那样，通常在每1个工厂中设置几十台到几百台的轮胎硫化机1。由此，如果用每1个工厂考虑，则实施例与比较例1相比减少几十kW～几百kW消耗动力（效果的详细情况在后面叙述）。

（实施例与比较例2的硫化时间的比较）

如上述那样，轮胎T内部各点的温度上升，与实施例相比比较例2更小。由此，实施例与比较例2相比能够缩短硫化时间。这里，将实施例的硫化时间基于带边缘83及84达到必要的硫化度为止的时间求出。此外，将比较例2的硫化时间基于下侧的带边缘84达到必要的硫化度为止的时间求出。于是，在实施例中，可知与比较例2相比能够将硫化时间缩短约10%。

（实施例与比较例2的其他的比较）

另外，在比较例2那样的技术（参照上述日本·特开平4－14413号）中，通常从工厂的工作介质区(utility area)通过较长的配管向轮胎硫化机内供给高温的蒸汽。由此，通过将蒸汽的热从配管散热而消耗能量。

另一方面，在轮胎硫化机1（实施例）中，轮胎硫化机1内的加热装置52将气体加热。由此，与不具备加热装置52的硫化机（比较例2那样的技术）相比，在轮胎硫化机1中减少了能量消耗。

［效果］

接着，说明图1所示的轮胎硫化机1及轮胎硫化方法的效果。

（效果1－1）

将轮胎T硫化的轮胎硫化方法具备经由供给配管21向轮胎T的内部空间供给气体（惰性气体）的供给工序、经由返回配管31从轮胎T的内部空间将气体排出的排出工序、通过旋转式的循环装置60将在返回配管31中流动的气体向供给配管21供给的循环工序、将经由循环装置60循环的气体通过加热装置52加热的加热工序、和通过内压出口气体温度传感器TC31（出口气体温度传感器）检测在返回配管31中流动的气体的温度的出口气体温度检测工序。

该轮胎硫化方法还具备转速减少工序。转速减少工序是在内压出口气体温度传感器TC31的检测温度为转速减少温度T1（第1温度）以上的情况下、与内压出口气体温度传感器TC31的检测温度不到转速减少温度T1的情况相比、将循环装置60的转速通过控制器70减少的工序。

（a）由于循环装置60的转速被减少，所以使用来使循环装置60旋转的能量减少。（b）此外，如果循环装置60的转速减少，则循环装置60自身的发热减少。由此，减少了循环装置60的发热量的能量。（c）此外，如果循环装置60的转速减少，则通过循环装置60循环的气体的流速下降，气体流动的配管类20中的压力损失减少。由于气体的压力损失减少，所以使由循环装置60消耗的能量减少。根据上述（a）～（c），如果减少循环装置60的转速，则由循环装置60消耗的能量以乘幂减少（以指数函数减少）。

此外，如果循环装置60的转速减少，则通过循环装置60循环的气体的流速变小，从气体流动的配管类20向轮胎硫化机1外部的发热减少。由此，使由将气体加热的加热装置52消耗的能量减少。

此外，该轮胎硫化方法是通过向轮胎T的内部空间供给气体而将轮胎T硫化的方法。即，不需要为了将轮胎T硫化而向轮胎T的内部空间供给蒸汽。由此，不发生因使用蒸汽作为轮胎T的加热加压介质带来的课题（课题1）～（课题3）。由于不发生上述（课题1），所以能够使轮胎T的品质提高。由于不发生上述（课题2），所以能够提高轮胎T的生产率。由于不发生上述（课题3），所以能够抑制因使用蒸汽作为加热加压介质带来的能量消耗。

（效果1－2）

在该轮胎硫化方法中使用的循环装置60具备轴承部60s。该轮胎硫化方法具备经由供给侧冷却配管61（冷却配管）向轴承部60s供给冷却介质的冷却介质供给工序、通过轴承温度传感器TC60检测轴承部60s的温度的轴承温度检测工序、和流量控制工序。流量控制工序是通过流量控制阀64基于轴承温度传感器TC60的检测温度控制在供给侧冷却配管61中流动的冷却介质的流量的工序。

如果将轴承部60s用冷却介质冷却，则相应于轴承部60s被冷却，由循环装置60循环的气体被冷却。如果气体被冷却，则可能产生加热装置52将气体加热的需要。在加热装置52将气体加热的情况下，由加热装置52消耗能量。另一方面，在流量控制工序中，流量控制阀64基于轴承温度传感器TC60的检测温度控制在供给侧冷却配管61中流动的冷却介质的流量。由此，将轴承部60s以必要最小限度冷却。因而，使由加热装置52消耗的能量减少。

（效果1－3）

将轮胎T硫化的轮胎硫化机1具备向轮胎T的内部空间供给的气体流动的供给配管21、从轮胎T的内部空间排出的气体流动的返回配管31、将在返回配管31中流动的气体向供给配管21供给的旋转式的循环装置60、将经由循环装置60循环的气体加热的加热装置52、检测在返回配管31中流动的气体的温度的内压出口气体温度传感器TC31、和控制器70。控制器70在内压出口气体温度传感器TC31的检测温度为转速减少温度T1以上的情况下，与内压出口气体温度传感器TC31的检测温度不到转速减少温度T1的情况相比，减少了循环装置60的转速。在该轮胎硫化机1中，能够得到与上述（效果1－1）同样的效果。

（效果1－4）

轮胎硫化机1的循环装置60具备轴承部60s。轮胎硫化机1具备向轴承部60s供给冷却介质的供给侧冷却配管61、检测轴承部60s的温度的轴承温度传感器TC60、和基于轴承温度传感器TC60的检测温度控制在供给侧冷却配管61中流动的冷却介质的流量的流量控制阀64。在该轮胎硫化机1中，能够得到与上述（效果1－2）同样的效果。

<变形例1>

在上述实施方式中，在内压出口气体温度传感器TC31的检测温度为转速减少温度T1以上的情况下，控制器70将循环装置60的转速可以说突然（例如从1750RPM到500RPM）减少。但是，控制器70也可以将循环装置60的转速逐渐减少（变形例1）。以下，说明上述实施方式与变形例1的不同点。

在控制器70中，设定作为从转速递减开始温度T2（第2温度）到转速减少温度T1之间的范围的转速递减温度范围T2～T1。转速递减开始温度T2比转速减少温度T1小。转速递减开始温度T2比转速减少温度T1小例如10度，此外例如小20度或30度。例如，转速递减开始温度T2是190℃，转速减少温度T1是200℃。

控制器70随着内压出口气体温度传感器TC31的检测温度在转速递减温度范围T2～T1内上升，将循环装置60的转速逐渐减少（转速递减工序）。所谓“逐渐”，是指连续地、或者分为多个阶段的意思。该工序的详细情况（具体例）是以下这样的。

假设在轮胎T的加热加压最初（传感器TC31的检测温度不到转速递减开始温度T2时）循环装置60的转速是最高转速（1750RPM）。如果继续轮胎T的加热加压，则传感器TC31的检测温度达到转速递减开始温度T2（190℃）。然后，传感器TC31的检测温度在转速递减温度范围T2～T1（190℃～200℃的范围内）逐渐上升。随之，控制器70将循环装置60的转速从最高转速（1750RPM）逐渐减少到例如500RPM。

说明将循环装置60的转速逐渐减少的理由。在上述实验中，内压出口气体温度传感器TC31的检测温度从加热加压开始起约1分钟后到达180℃，然后逐渐上升到200℃。因此，在传感器TC31的检测温度为约190℃～约200℃的范围内，即使将循环装置60的转速逐渐减少，也可以认为能够充分地将轮胎T加热。所以，在轮胎硫化机1中，将循环装置60的转速逐渐减少。另外，传感器TC31的检测温度的上升量与循环装置60的转速的减少量的关系可以通过反复进行实验等而适当地设定。

（效果2－1）

接着，说明变形例1的轮胎硫化机1及轮胎硫化方法的效果。

在用在该轮胎硫化方法中的控制器70中，设定作为从转速递减开始温度T2（第2温度）到转速减少温度T1之间的范围的转速递减温度范围T2～T1。转速递减开始温度T2比转速减少温度T1小。该轮胎硫化方法还具备随着内压出口气体温度传感器TC31的检测温度在转速递减温度范围T2～T1内上升、通过控制器70将循环装置60的转速逐渐减少的转速递减工序。

由此，与在从轮胎T的加热加压开始时到内压出口气体温度传感器TC31的检测温度成为转速减少温度T1的期间中使循环装置60以一定的转速旋转的情况相比，使由循环装置60的旋转消耗的能量进一步减少。

（效果2－2）

在轮胎硫化机1的控制器70中，设定作为从转速递减开始温度T2（第2温度）到转速减少温度T1之间的范围的转速递减温度范围T2～T1。转速递减开始温度T2比转速减少温度T1小。控制器70随着内压出口气体温度传感器TC31的检测温度在转速递减温度范围T2～T1内上升而将循环装置60的转速逐渐减少。在该轮胎硫化机1中，能够得到与上述（效果2－1）同样的效果。

<变形例2>

在变形例1中，控制器70随着内压出口气体温度传感器TC31的检测温度上升而将循环装置60的转速逐渐减少。但是，控制器70也可以随着传感器TC51的检测温度与传感器TC31的检测温度的差变小而将循环装置60的转速逐渐减少（变形例2）。以下，说明变形例1与变形例2的不同点。

如上述那样，加热装置出口温度传感器TC51（入口气体温度传感器）检测由加热装置52加热后的气体的温度（入口气体温度检测工序）。另外，该“入口气体温度传感器”不需要设置在加热装置52的出口附近，例如也可以设在供给配管21上。

控制器70在内压出口气体温度传感器TC31检测温度为转速递减开始温度T2以上的情况下，随着加热装置出口温度传感器TC51的检测温度与内压出口气体温度传感器TC31的检测温度的差变小，将循环装置60的转速逐渐减少（转速递减工序）。

对基于传感器TC51的检测温度与传感器TC31的检测温度的差将循环装置60的转速减少进行说明。如上述那样，在轮胎T的加热加压最初，传感器TC31的检测温度的温度上升比传感器TC51的温度上升慢。并且，如果继续轮胎T的加热加压，则传感器TC31的检测温度与传感器TC51的检测温度的差逐渐变小。所以，随着该检测温度的差变小，控制器70将循环装置60的转速逐渐减少。

（效果3－1）

接着，说明变形例2的轮胎硫化机1及轮胎硫化方法的效果。

在用在该轮胎硫化方法中的控制器70中，设定比转速减少温度T1小的转速递减开始温度T2。该轮胎硫化方法还具备将由加热装置52加热后的气体的温度用加热装置出口温度传感器TC51（入口气体温度传感器）检测的入口气体温度检测工序、和变形例2的转速递减工序。变形例2的转速递减工序是在内压出口气体温度传感器TC31的检测温度为转速递减开始温度T2以上的情况下、随着加热装置出口温度传感器TC51的检测温度与内压出口气体温度传感器TC31的检测温度的差变小、由控制器70将循环装置60的转速逐渐减少的工序。在该轮胎硫化方法中，能够得到与上述（效果2－1）同样的效果。

（效果3－2）

轮胎硫化机1还具备检测由加热装置52加热后的气体的温度的加热装置出口温度传感器TC51。在控制器70中，设定比转速减少温度T1小的转速递减开始温度T2，控制器70在加热装置出口温度传感器TC51的检测温度是转速递减开始温度T2以上的情况下，随着加热装置出口温度传感器TC51的检测温度与内压出口气体温度传感器TC31的检测温度的差变小，将循环装置60的转速逐渐减少。在该轮胎硫化机1中，能够得到与上述（效果3－1）同样的效果。

Claims (8)

1.一种轮胎硫化方法，是将轮胎硫化的轮胎硫化方法，其特征在于，由以下的工序构成：

供给工序，经由供给配管向上述轮胎的内部空间供给惰性气体；

排出工序，经由返回配管从上述轮胎的内部空间排出上述惰性气体；

循环工序，通过旋转式的循环装置将在上述返回配管中流动的惰性气体向上述供给配管供给；

加热工序，通过加热装置将经由上述循环装置循环的上述惰性气体加热；

出口气体温度检测工序，通过出口气体温度传感器检测在上述返回配管中流动的惰性气体的温度；以及

转速减少工序，在上述出口气体温度传感器的检测温度为第1温度以上的情况下，与上述出口气体温度传感器的检测温度不到上述第1温度的情况相比，通过控制器将上述循环装置的转速减少。

2.如权利要求1所述的轮胎硫化方法，其特征在于，

在上述控制器中设定从比上述第1温度小的第2温度到上述第1温度之间的范围即转速递减温度范围；

还具备随着上述出口气体温度传感器的检测温度在转速递减温度范围内上升而通过上述控制器将上述循环装置的转速逐渐减少的转速递减工序。

3.如权利要求1所述的轮胎硫化方法，其特征在于，

在上述控制器中设定比上述第1温度小的第2温度；

还具备：

入口气体温度检测工序，通过入口气体温度传感器检测由上述加热装置进行了加热的上述惰性气体的温度；

转速递减工序，在上述出口气体温度传感器的检测温度为上述第2温度以上的情况下，随着上述入口气体温度传感器的检测温度与上述出口气体温度传感器的检测温度的差变小，通过上述控制器将上述循环装置的转速逐渐减少。

4.如权利要求1所述的轮胎硫化方法，其特征在于，

上述循环装置具备轴承部；

所述轮胎硫化方法还具备：

冷却介质供给工序，经由冷却配管向上述轴承部供给冷却介质；

轴承温度检测工序，由轴承温度传感器检测上述轴承部的温度；

流量控制工序，通过流量控制阀，基于上述轴承温度传感器的检测温度控制在上述冷却配管中流动的上述冷却介质的流量。

5.一种轮胎硫化机，是将轮胎硫化的轮胎硫化机，其特征在于，由以下部分构成：

供给配管，向上述轮胎的内部空间供给的惰性气体流过该供给配管；

返回配管，从上述轮胎的内部空间排出的上述惰性气体流过该返回配管；

旋转式的循环装置，将在上述返回配管中流动的上述惰性气体向上述供给配管供给；

加热装置，将经由上述循环装置循环的上述惰性气体加热；

出口气体温度传感器，检测在上述返回配管中流动的上述惰性气体的温度；以及

控制器，在上述出口气体温度传感器的检测温度为第1温度以上的情况下，与上述出口气体温度传感器的检测温度不到上述第1温度的情况相比，将上述循环装置的转速减少。

6.如权利要求5所述的轮胎硫化机，其特征在于，

在上述控制器中设定从比上述第1温度小的第2温度到上述第1温度之间的范围即转速递减温度范围；

上述控制器随着上述出口气体温度传感器的检测温度在上述转速递减温度范围内上升而将上述循环装置的转速逐渐减少。

7.如权利要求5所述的轮胎硫化机，其特征在于，

还具备检测由上述加热装置加热后的上述惰性气体的温度的入口气体温度传感器；

在上述控制器中设定比上述第1温度小的第2温度；

上述控制器在上述入口气体温度传感器的检测温度为上述第2温度以上的情况下，随着上述入口气体温度传感器的检测温度与上述出口气体温度传感器的检测温度的差变小，将上述循环装置的转速逐渐减少。

8.如权利要求5所述的轮胎硫化机，其特征在于，

上述循环装置具备轴承部；

所述轮胎硫化机还具备：

冷却配管，向上述轴承部供给冷却介质；

轴承温度传感器，检测上述轴承部的温度；

流量控制阀，基于上述轴承温度传感器的检测温度控制在上述冷却配管中流动的上述冷却介质的流量。

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