JP2002210742A - 蒸気膨張容器の漏れを検出する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工業設備で用いられる蒸気作動式の膨張容器
からの蒸気の漏れを、湿度センサを使用することによっ
て検出する。 【解決手段】 タイヤ加硫用の金型１６には、蒸気で膨
張させられる膨張容器１４を有する。金型１６に装着さ
れた未加硫のタイヤ１０は、膨張容器１４の膨張により
金型１６に押し付けられ、その間に加熱されて加硫す
る。また、金型１６に備えられたボルスタスクリュ３３
の中には、湿度センサが配置されている。膨張容器１４
に穴があると、膨張容器１４から漏れる蒸気は、ボルス
タスクリュ３３に向かう金型１６内の通路に沿って進
み、湿度センサの傍を通過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気膨張容器にお
ける漏れの兆候を検査する方法に関し、特に、蒸気膨張
容器におけるピンホールからの漏れの兆候を検査する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気膨張容器は、工業で設備を作動させ
るのに使用でき、さまざまな目的に応用できる。

【０００３】成形品を加硫させる装置の多くは、加硫用
ブラダとしても知られている膨張容器を使用している。
加硫装置では、ほとんどの膨張容器は、蒸気などの流体
加熱源によって高圧状態におかれる。蒸気は、膨張容器
を膨張させ、製品を金型に対してぴったり押し付ける。
また、蒸気の熱は、成形品を少なくとも部分的に加硫さ
せるのを助ける。

【０００４】しかしながら、ピンホール漏れなどの異常
が膨張容器にあると問題が生じる。タイヤ産業では、加
硫装置の膨張容器のピンホール漏れは、業界での廃タイ
ヤの最も大きな原因の１つである。膨張容器のピンホー
ル漏れは、年間数百万ドルの損害をタイヤメーカーに与
えている。ピンホール漏れは、高温の蒸気がタイヤのイ
ンナーライナに接することを可能にする。この接触によ
って起こりうる結果の１つは、インナーライナに未加硫
領域が生じることである。起こりうるもう１つの結果
は、蒸気がタイヤのプライ領域に浸透して、プライの分
離を招く可能性のあるブリスタを生じることである。現
在は、タイヤが加硫装置を出た数分後に、タイヤ工場の
最終仕上げエリアにおいてピンホール漏れの影響を調べ
るタイヤの１次検査が行なわれている。最終仕上げ段階
のタイヤにピンホール漏れの結果として欠陥があること
が判明した場合、この問題が発見される前に同じ欠陥膨
張容器で十数本ものタイヤが下流させられた可能性があ
る。一般に、これらのタイヤはすべて廃棄処分しなくて
はならない。

【０００５】欠陥のある膨張容器によって生じるスクラ
ップを減少させるために、膨張容器は設定されたサイク
ル数の後で交換される。しかしながら、ピンホール漏れ
はこの設定サイクル数以前に発生することもあるため、
この予防法が必ずしもスクラップを防止するものではな
い。また、この予防方法では、有効寿命までにもっと多
くのサイクルがまだ残っているいくつかの膨張容器を交
換する可能性がある。このように、廃タイヤが、膨張容
器の全寿命を利用しないことによるお金の損失、および
より頻繁に膨張容器を交換することによる付加的な労務
費の上昇を招く可能性が依然としてある。

【０００６】これは１９６０年代にブラダ加硫が導入さ
れて以来、タイヤ産業で続いている問題である。タイヤ
産業は、この問題を解決しようと有効性の程度を変えな
がら多くの試みを行なってきた。

【０００７】米国特許第３，９４２，９２２号明細書で
コール等は、内部キャビティを有するタイヤを、蒸気を
熱および流体圧力の媒体として用いて加硫させる装置を
教示している。キャビティにおける時間当たりの圧力損
失は、タイヤの通常の加硫時間より短い試験時間にわた
ってキャビティを閉じて完全に閉じられた室を形成する
ことによって、タイヤ加硫サイクル毎に判断される。試
験時間中の圧力損失は監視され、正常より大きいと判断
されると警報装置が作動させられて、次のタイヤを金型
に装着する手段が停止させられる。

【０００８】米国特許第４，１８８，８１８号明細書で
ギャリソンは、容器の漏れ検査を可能にするために気密
密閉された容器の内部で加圧ガスを選択的に放出する内
蔵装置を教示している。検出ガスが充填された小型の高
圧シリンダを開くためにリニアアクチュエータが使用さ
れる。この機構は、試験されるべき容器を密封する蓋の
内側に装着される。

【０００９】米国特許第４，２２１，１２４号明細書で
ジョーンズは、ブラダの漏れおよび破裂を検出する低レ
ベルの流量センサを教示している。加硫サイクルの予め
選択された時間中は、低レベルの障害を示すブラダの漏
れを監視するためにデュアルモードの論理回路が使用さ
れ、それ以外のときは、ブラダの破裂すなわち高レベル
の障害を示すために所定の時間にわたってセンサへの流
れが持続される必要がある。漏れが検出された場合は警
報信号が発生され、次のタイヤを加硫プレス機に装着さ
せないようにサイクルが中断される。

【００１０】加硫装置メーカーは、監視システムを加硫
装置に組み込むことによって、膨張容器のピンホール漏
れによって生じるスクラップ製品を抑えようと試みてき
た。加硫されるべき製品が加硫装置の中に置かれる前
に、加硫装置の膨張容器が加圧される。加圧された膨張
容器は、供給管路および排出管路のバルブを閉じること
によって隔離される。監視システムは、膨張容器の圧力
を監視して漏れの有無を判断する。

【００１１】「タイヤ加硫プレス機の真空漏れ検出器
（Ｖａｃｕｕｍ Ｌｅａｋ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ
ａ Ｔｉｒｅ Ｃｕｒｉｎｇ Ｐｒｅｓｓ）」と題さ
れた米国特許第５，４１７，９００号明細書は、加硫プ
レス機の膨張可能なエラストマのブラダの漏れを検出す
る装置および方法を開示している。使われた加硫用流体
が、ベンチュリエゼクタが配置されている排気管路を通
ってポンプ排出される。ベンチュリエゼクタによって流
体が取り除かれるにつれて真空状態が生じる。真空セン
サがこの真空状態を監視する。予め決められた時間内に
予め決めされた真空度に達しない場合は漏れがあると考
えられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来技術のこれらのシ
ステムは、膨張容器を加硫装置に取り付けている連結器
に漏れが生じた場合に良く機能する。しかしながら、こ
れらのシステムは、膨張容器のピンホール漏れを検出す
るのには適していない。ピンホール漏れで失われる流体
の量は連結器からの漏れに対して少量であるので、圧力
および／または真空センサを用いてこのような漏れの有
無を判断することは非常に難しい。これらの装置はブラ
ダシールでの漏れも知らせる。

【００１３】本発明者等は、蒸気膨張容器の漏れを検出
するという課題に対する有効な解決策を長いあいだ探し
て求めてきた。従来試みられていた検出方法として、金
型からの窒素の質量流量の検知、加硫蒸気への染料の添
加およびＵＶセンサまたは染料の漏れを検出するカラー
センサの使用、ブラダに注入されるトレーサーガスの使
用およびトレーサーガスを検出するガスセンサの使用、
赤外線式熱センサの使用、および金型周囲の相対湿度の
検査などがある。

【００１４】これらの方法はいずれも理論的には使用可
能であるが、実用においては各方法とも何らかの事実上
の制限があることが分かっている。例えば相対湿度の検
査では、水蒸気が容易に凝縮しないので高温での「相対
湿度」はあまり意味がなく、また、露点がとても高いの
で、相対湿度を試験する通常の手段を適用できない。

【００１５】

【課題を解決するための手段】蒸気作動式の膨張容器の
漏れを検出する方法が工場設備に用いられる。本発明に
よれば、この方法は、蒸気作動式の膨張容器から蒸気が
漏れている場合に、蒸気が流れる通路を工業設備内に形
成または選択するステップと、この通路内に湿度センサ
を配置するステップとを有している。

【００１６】この漏れ検出方法は、２５℃〜２００℃で
湿度を検出する機能を有する湿度センサを選択するステ
ップをさらに有し、また、複数の作動サイクルの湿度の
平均または基準を設定するために各作動サイクルのデー
タを使用するステップを有しており、そして、漏れが検
出されたときに警報が鳴らされて工業設備が自動的に運
転停止されるというように工業設備をコンピュータ制御
する更なるステップも有している。

【００１７】作動させられた膨張容器とセンサとの間の
通路に水蒸気を透過させるフィルタを配置する更なるス
テップが提供される。

【００１８】図示の実施形態では、工業設備は空気入り
タイヤの加硫用金型であり、通路は、金型で加硫されよ
うとしているタイヤのビード領域の近傍の金型の領域内
にボルスタスクリュを備えており、漏れ検出方法は、湿
度センサをボルスタスクリュ内に配置する更なるステッ
プを有している。加硫用ブラダは、加硫されるタイヤの
ほぼ中心に配置され、ボルスタスクリュはブラダのセン
ターポストの近傍にある。

【００１９】他の実施形態では、導管を、ボルスタスク
リュから、金型から離れている位置まで通すことがで
き、湿度センサを導管の端部に配置できる。

【００２０】図示の実施形態の金型はツーピース金型で
あり、漏れ検出方法は、金型の上部またはその周囲にセ
ンサを配置する更なるステップを有していてもよい。

【００２１】物品を加硫させる装置は、物品を加硫中に
成形する成形手段と、成形手段内の膨張容器とを有して
おり、膨張容器は高温および高圧に耐えられる能力を有
している。装置の作動中、膨張容器は蒸気で膨張させら
れ、物品を成形手段に押し付けるために使用され、ま
た、絶対湿度センサが、膨張容器から漏れている蒸気を
検出するために選択された通路内の、膨張容器および成
形手段の近傍に配置されている。

【００２２】物品を加硫させる装置は、空気入りタイヤ
の加硫用金型と、２５℃〜２００℃で湿度を検出する能
力を有する絶対湿度センサとを有する。図示の実施形態
では、この装置はツーピースのタイヤ金型を有してい
る。この装置は、加硫用金型に取り付けられた磁石をさ
らに有しており、絶対湿度センサは磁石に取り付けら
れ、それにより、絶対湿度センサは磁石によって所定の
位置に保持される。

【００２３】（定義）本明細書の開示内容を理解しやす
くするために、次の用語を定義する。

【００２４】“ビード”とは、プライコードで包まれか
つフリッパ、チッパ、アペックス、トーガード、チェー
ファーといった他の補強要素を用いて、または用いずに
設計リムに適合するように形作られた環状の抗張体を有
しているタイヤの部分のことを意味する。ビードがタイ
ヤを保持した状態でホイールリムと結合される。

【００２５】“加硫”は、ゴムまたはプラスチック化合
物を加熱または別の方法で処理し、化合物の架橋を生じ
させることによって、熱可塑性すなわち液体材料から固
体の比較的耐熱状態に変換するプロセスを意味する。

【００２６】“エラストマ”は、変形後に大きさおよび
形状を取り戻すことができる弾性材料を意味する。

【００２７】“エラストマ物品”は、少なくとも一部が
エラストマで作られた物品である。

【００２８】“インナーライナ”は、チューブレスタイ
ヤの内面を形成し、タイヤ内に膨張用の流体を封じ込め
る１層または複数層のエラストマまたは他の材料の層を
意味する。

【００２９】“空気入りタイヤ”は、ビードとトレッド
とを有し、ゴムと化学製品と織物と鋼、または他の材料
から作られている、ほぼドーナツ形、通常は開いた円環
体をしている積層の機械的装置を意味する。自動車のホ
イールに装着されると、タイヤは、そのトレッドを介し
て牽引力を与え、また、自動車荷重を支える流体を収容
している。

【００３０】“ラジアル（半径方向の）”および“半径
方向に”は、タイヤの回転軸線に向かうまたは離れる方
向を意味するために使用される。

【００３１】

【発明の実施の形態】説明を簡単にするために、タイヤ
加硫設備に関連して本発明を説明する。当業者には、本
発明が蒸気膨張容器を使用する他タイプの加硫設備およ
び蒸気膨張容器を使用できる他タイプの設備に使用でき
ることがわかるであろう。

【００３２】本発明の開発中に、使用温度では漏れてい
る蒸気の露点が非常に高くデータが相対湿度センサに示
されないので、本発明では相対湿度センサが金型の内部
または近傍で機能しないことが明らかとなった。タイヤ
を加硫するのに用いられる温度は通常は１４０℃〜１８
０℃の範囲であるので、蒸気の損失を測定することによ
って加硫用ブラダの漏れを検査するためには、１００℃
〜２００℃の水蒸気を検出することができ、含まれる高
温によって破壊されないセンサを見つける必要があると
考えられた。

【００３３】加硫用ブラダの漏れを見つけるための数多
くの検査方法を評価した後、発明者等は、食品加工、圧
熱滅菌器、水蒸気噴射オーブン、工業用乾燥機、衣類乾
燥機、触媒生産、および乾燥剤の熱回収の各業界で使用
される絶対湿度センサを試してみた。示されている実施
形態で使用されているセンサは、メリーランド州イース
トンのオーミック・インスツルメンツ社（Ｏｈｍｉｃ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって提
供された。ＡＢＳ−３００センサは、整合された２つの
サーミスタ素子を有しており、一方が空気を通さないよ
うに乾燥窒素中にガラス封入され、他方が環境にさらさ
れている。水蒸気を含んでいる空気は乾燥窒素よりも高
い熱伝導率を示し、２つのサーミスタ間の放散熱の差に
より、電位差として示される温度差が生じる。このセン
サは、タイヤを加硫させるのに使用される温度範囲をカ
バーする１００℃〜２００℃で絶対湿度を測定するのに
特に適しており、２５℃〜２００℃で使用できることが
明らかとなった。

【００３４】図１に、従来の加硫装置１２の中にあるエ
ラストマ物品、この例ではタイヤ１０、を示す。加硫装
置１２は、加圧された流体が内部に入れられると膨張す
る膨張容器１４を有している。図１は、膨張容器１４
を、タイヤ金型１６の中に閉じ込められ、膨らんだ形で
示す。通常の加硫装置１２では、膨らんだ膨張容器１４
はエラストマ物品を金型１６にぴったりと押し付ける。
圧力をかけられた膨張容器１４がエラストマ物品を金型
１６に対して保持している間に、エラストマ物品は金型
によって成形され、そして加熱されて加硫させられる。
熱は、金型１６を介してまたは加圧された流体を介して
取り入れることができる。通常、加圧された流体および
熱源の両方として硬化時間の少なくとも一部に蒸気が使
用される。

【００３５】図１に示した金型１６は、加硫したエラス
トマ物品を取り外すためおよび未加硫のエラストマ物品
を挿入するために分割するツーピース金型である。加圧
された流体は、入口管１８を通って膨張容器１４に導入
され、出口管２０を通って出ていく。入口管１８および
出口管２０は、膨張容器１４内の圧力を調整するために
一緒に作動するバルブを含んでいる。

【００３６】タイヤ１０の加硫時、未加硫のタイヤ１０
が、膨張容器１４を有する加硫装置１２内に設置され
る。膨らんでいない膨張容器１４は、タイヤ１０のビー
ド２２の半径方向内側にある。金型１６が閉じられた
後、蒸気が膨張容器１４の中に導入され、膨張容器１４
が膨らむ。膨張容器１４が膨らむにつれて、膨張容器１
４の少なくとも一部がタイヤ１０のキャビティ２４に入
る。原則的に、膨張容器１４はキャビティ２４全体を占
め、キャビティ２４内の表面と接し、タイヤ１０を金型
１６に対して押し付ける。一般に、膨張容器１４が接触
するキャビティ２４内の表面は、タイヤ１０のインナー
ライナである。加圧された流体は、タイヤ１０の少なく
とも一部が加硫するために予め決められた時間にわたっ
て膨張容器１４内に収容される。ほとんどの場合、熱源
は膨張容器１４をしぼませる前に取り出される。熱源お
よび加圧された流体として作用する蒸気は、膨張容器１
４からゆっくりと放出され、窒素など他の加圧された流
体と置換される。予め決められた時間が経過した後、加
圧された流体は膨張容器１４から出口管２０に放出され
る。その結果、膨張容器１４がしぼみ、キャビティ２４
から引き出される。最後に、金型１６が開かれ、少なく
とも一部が加硫したタイヤ１０が加硫装置１２から取り
出される。

【００３７】図１および２を参照すると、本発明の方法
では、絶対湿度センサ２８が、示されている実施形態の
ツーピース金型の従来の加硫装置１２のボルスタスクリ
ュ３３内の、タイヤ１０を加硫させるために金型１６が
使用されるときに膨張容器１４を上下させるセンターポ
スト２５の近くに配置されている。

【００３８】センターポスト２５は、示されている実施
形態ではエラストマ／ファブリックの複合バッグである
膨張容器１４の中央を通る。この複合バッグの上部開放
端は、センターポスト２５に嵌め込まれるトップリング
２７によって寄せ集められている。

【００３９】金型１６は、膨張容器１４がしぼんでい
て、センターポスト２５が金型１６の下部に引っ込んで
いるときに、加硫されるべきタイヤ１０を金型に挿入す
ることによって作動する。タイヤ１０が金型１６の中に
配置されると、金型１６の上型部３８が下型部２３に押
し下げられ、そして金型１６は、蒸気で膨張容器１４を
膨らませ、センターポスト２５をボルスタスクリュ３３
に向かって押すことによって作動させられる。トップリ
ング２７に設けられたＯリング２６は、センターポスト
２５での蒸気の漏れを防止するように膨張容器１４をセ
ンターポスト２５に対して密封する。プラテン４０が、
金型１６の上部に圧力をかけ、タイヤ１０を金型１６に
押し付ける高圧をタイヤ１０が受けている間、２つの金
型部を一緒に保持し、加硫した製品にモールドパターン
を形成するために使用される。

【００４０】タイヤが加硫するたびごとに、センターポ
スト２５が引っ込み、加硫用ブラダの上部、すなわち金
型１６の上半分における加硫用ブラダの部分が、金型１
６の下半分における加硫用ブラダの動きと比較してかな
りの長さにわたって伸びる。これは、ブラダの下部と比
較して上部が大きく曲がるためであり、加硫用ブラダの
使用によって生じる問題のほとんどが、ブラダの上部に
現われることが分かると推測される。また、高温の空気
および蒸気が上昇してくる傾向があり、したがって、金
型１６の上半分の中に絶対湿度センサを配置することが
好ましい。

【００４１】しかしながら、当業者には、使用時に加硫
用ブラダに高圧の蒸気が入っており、高圧での蒸気漏れ
により蒸気が加硫用ブラダの周囲の多数の通路に入り込
むので、センサを設置するのに適切な通路を金型１６の
下半分にも見つけられることが分かるであろう。

【００４２】本発明者等は、タイヤ加硫用分割金型を使
った試験も行なったが、期待に反するような結果であっ
た。また、本発明者等は、より複雑な分割金型では蒸気
の通路に非常に多くの制限があり、加硫用分割金型内の
穴のあいた加硫用ブラダから漏れる蒸気は、同じように
配置された絶対湿度センサへの道は見出せないと推測す
る。しかしながら、発明者等の考えは、ツーピース金型
の通路の性質の知識を加硫用分割金型の通路の構造に適
用することができ、分割金型を、加硫用ブラダからの漏
れを逃す蒸気通路を形成するように変更できるというも
のである。

【００４３】ここで図３を参照すると、ツーピースの加
硫用金型の示されている実施形態では、センサ２８がボ
ルスタスクリュ３３の中にある。この位置は、加硫され
るタイヤ１０のビード２２の領域に近いので選択され
た。金型１６が閉じられたり開かれたりするときに、金
型内に、タイヤ１０のビード２２の領域からボルスタス
クリュ３３への自然の通路がある。したがって、膨張容
器１４に穴があると、膨張容器１４から漏れる蒸気はボ
ルスタスクリュ３３に向かう金型内の通路に沿って進
み、センサ２８の傍を通過する。

【００４４】ボルスタスクリュ３３は、その主な機能と
して、いろいろなサイズのタイヤを加硫させるために金
型プレスの高さを調整するのに使用される。絶対湿度セ
ンサ２８を配置するためにこの場所を選択するのにあた
り、発明者等は、タイヤ１０が膨張容器１４から漏れる
蒸気に対するバリヤとして作用して蒸気が型内に放散す
るのを防止し、蒸気をタイヤのキャビティ２４からビー
ド２２に向かう通路に進ませると理論立てた。ビード２
２はセンターポスト２５に隣接してボルスタスクリュ３
３の近傍にあり、また、ボルスタスクリュ３３は中空で
大気に対して開いており、自然の蒸気流出路を形成して
いる。

【００４５】加硫用ブラダの内部の蒸気圧は２００〜３
００ｐｓｉｇ（ｐｏｕｎｄｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ
ｉｎｃｈ ｇａｕｇｅ）になることもあるが、ブラダの
欠陥のほとんどは、ピンホールサイズの裂け目や穴とし
て発生し、加硫サイクル中に失われる蒸気総量は、わず
か５ｃｃ（ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ）〜１
０ｃｃのこともある。大気にさらされると、蒸気の膨張
によって蒸気が冷え、蒸気中の水分子が急激に大気圧と
平衡に達する。ボルスタスクリュ３３は、事実上、膨張
して冷えつつある水蒸気を排出する煙突のように作用す
る。

【００４６】蒸気の漏れる量は非常に小さいので、ま
た、金型１６内の気体の流出量の変動は同サイズのタイ
ヤの連続加硫で１０ｃｃよりもずっと多く変わることが
あり得るため、大気中の湿度と加硫用ブラダ２３から漏
れる湿度との間の検出できる差を見つけることは困難で
あると予想された。しかしながら、金型１６内のタイヤ
１０によって形成されるバリヤと、ビード２２とセンタ
ーポスト２５の間の狭い流路と、ボルスタスクリュ３３
内の比較的狭い開口部とによって蒸気の放散を防ぐこと
により、漏れた蒸気が集中的に絶対湿度センサ２８に流
れると考えられる。また、金型１６の近傍が比較的高温
であることにより絶対湿度センサ２８の周囲の大気湿度
が減少し、それにより、ブラダの漏れ無しで行なわれる
加硫中と漏れているブラダが使用される加硫中とに見ら
れるセンサの応答の差が増大するとも考えられる。

【００４７】当業者には、蒸気膨張容器を使用している
装置を、膨張容器から漏れる蒸気用の装置内の通路を形
成するように変更できることが分かるであろう。その結
果、絶対湿度センサをこの通路内に設置して蒸気の漏れ
を検出できる。

【００４８】例えば、まだ金型内の製品によって形成さ
れていない場合、漏れている蒸気の放散を防ぐために、
ゴムのブラダなどのバリヤを、金型の中に含むことがで
き、金型の、バリヤの縁端または末端部によって定めら
れる位置に穴を形成することができ、膨張容器に漏れが
あるときに水蒸気の集中的な流れがあると予測されるこ
の穴の中に絶対湿度センサを配置できる。

【００４９】当業者には、他の通路およびそのような通
路を作る手段が明らかになるであろう。例えば、前述し
た分割金型の場合、本発明者等は、加硫用ブラダをセン
ターポストに保持するリングに設けられた多数のボルト
穴のうちの１つを、蒸気を逃す通路として使用すること
を考えた。

【００５０】また、通路の重要性を認識し、本発明者等
は、導管を使用して通路をボルスタスクリュから、金型
から離れた場所まで延ばせば、金型から漏れる水蒸気を
十分に、例えば約２５℃まで冷却させることができ、し
たがって、漏れている水蒸気を検出するために絶対湿度
センサと同様に相対湿度センサも使用できると確信し
た。したがって、初期の研究では相対湿度センサを使用
できないことが示されていたが、通路を適切に変形する
ことによって、このようなセンサも使えると考えられ
る。

【００５１】センサ２８は、センサ２８からのデータを
保存および照合しそのデータをユーザに送出するために
使用される、データ取得ディスプレイ３４および送信機
３６に、ケーブル３２によって接続されている。漏れた
蒸気が発見されたサイクルの完了時に加硫装置１２を停
止させることができるように、絶対湿度センサ２８を図
１に示されている加硫装置１２に、図２に示されている
絶対湿度センサ２８を相互接続してもよい。このよう
に、ボルスタスクリュ３３の空気中に通常より多くの量
の水蒸気が存在していることが判明すると、加硫装置１
２が停止させられる。加硫用金型を停止させるために用
いられる装置は、引用をもって本願明細書の記載に代え
る米国特許第３，９４２，９２２号明細書に開示されて
いるものと同様の装置であってもよい。

【００５２】水蒸気を、センサ２８を害することもある
ガスから分離するために、フィルタ３５をボルスタスク
リュ３３の内部に配置してもよい。フィルタ３５は、２
〜１２マイクロメートル、好ましくは約６マイクロメー
トルの微細孔を有し、示されている実施形態ではガラス
繊維で作られている。当業者には、本発明を実施するの
にテフロン（商標）フィルタなどの他タイプのフィルタ
も利用できることが分かるであろう。

【００５３】また、当業者には、センサ２８を、タイヤ
から発生する気体および金型内で放出される他の化学物
質に対して不活性である材料から作ることもでき、その
場合はフィルタが不要となるであろうことが分かるであ
ろう。

【００５４】実施例の表１および表２に、本発明の方法
に従って収集された実験データを示す。各実験のため、
ピンホール漏れを、０．６４ｍｍおよび１．３ｍｍ皮下
注射針を使って膨張容器１４の高さ中間位置付近に故意
に作った。各実験におけるエラストマ物品はＰ１８５／
６５Ｒ１４タイヤであった。

【００５５】０．６４ｍｍ皮下注射針の穴が膨張容器１
４に作られると、センサは、バックグラウンド（正常な
加硫）を超える著しい応答の変化を示す。このような漏
れの検出は、加硫タイヤのライナの欠陥と相関関係があ
ることが明らかとなった。この試験では、漏れは廃タイ
ヤができる前に検出され、それによって、このような欠
陥の早期検出システムとして貢献する。

【００５６】本発明により、加硫装置の各サイクル中に
膨張容器の欠陥を検出することが可能になる。本発明
は、ピンホール漏れによって生じる廃品の数を、欠陥の
ある膨張容器１つ当たり１つの成形品に限定するもので
あり、各膨張容器を欠陥が生じるまで使用できるように
する。このように、本発明は、廃品の数および膨張容器
を有効寿命が終わる前に交換することに関係するコスト
を減少させる。

【００５７】本発明を、次の実験例を参照しながらさら
に詳しく説明する。

【００５８】実験例１ 相対湿度センサの適用の可能性を試験する実験で、出願
人等は、ロトロニックインスツルメント社（Ｒｏｔｒｏ
ｎｉｃ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｃｏｒｐ．）製のＩ−
２０００相対湿度センサを、温度１８０℃の実験用の乾
燥炉に配置し、蒸気導管を用いて蒸気を乾燥炉に注入し
た。注入された蒸気の量から、相対湿度センサが大きな
応答を示すと予測されたが、実際に見られた応答は無視
できるほど小さかった。

【００５９】実験例２ 実地試験では、オーミックインスツルメンツ社（Ｏｈｍ
ｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）製の
ＡＢＳ−３００と称する絶対湿度センサを、グッドイヤ
ー社のインテグリティ（商品名）Ｐ１８５／６５Ｒ１４
タイヤ用の、ツーピース金型のボルスタスクリュの中に
配置した。加硫用金型の左側の型穴と右側の型穴に１つ
ずつセンサを取り付け、両方の加硫用ブラダに４７２回
の加硫を受けさせた。

【００６０】金型内で試験をする前に、実験室でさまざ
まな試験を実施してセンサの感度、応答時間、回復時
間、１８０℃における安定性、および７０℃における送
信機の安定性を評価した。０〜１０ボルトの出力を、０
〜１３０ｇ／ｍ³の水に対して較正した。

【００６１】センサを１／２インチの磁石３０にネジで
取り付け（図２）、ボルスタスクリュの中にすべりこま
せ、そのボルスタスクリュの内壁の、加硫用ブラダのト
ップリングの約６インチ上方に取り付けた（図２）。ケ
ーブルを、ボルスタスクリュの孔の上部から、送信機が
取り付けられるプレス機のフレーム側に引き回した。隣
接する型キャビティにも同じ構成を使用し（各金型には
２つの型キャビティがあり、この金型の場合はＮｏ．２
００９およびＮｏ．２０１０で示される）、２つのセン
サのケーブルをプレスのフレーム上の同じ場所で束ね
た。この実験例では、送信機の信号はグールド社のウィ
ンドグラフ（ＷｉｎｄｏＧｒａｆ）データ取得ディスプ
レイに送られた。また、この装置および電源を、隣接す
るプレス機の電源コンセントに接続した。

【００６２】センサの応答を検査する最初の４回の試験
で、表１に示されているように、大きな電圧応答がセン
サによって記録された。蒸気がセンターポストのＯリン
グの周囲から漏れていることが判明し、Ｏリングを交換
した。

【００６３】Ｏリング２６は、膨張容器１４のトップリ
ングの中に設けられ、センターポスト２５の周囲に固定
されており、センターポスト２５の周囲におけるブラダ
からの蒸気の漏れを防止するように設計されている。

【００６４】Ｏリングが交換された後、再び表１を参照
すると、次の６回の加硫についてはセンサによって記録
された電圧変化は無い。その後、サイズが０．６４ｍｍ
の皮下注射針を使って、プレス機の型キャビティ２０１
０内のブラダに穴をあけた。針による穴は、中心腺の２
インチ上方に作られた。次の加硫で、プレス機の型キャ
ビティ２０１０は、加硫用ブラダの膨張時に電圧変化を
示したが、加硫されたタイヤに欠陥は認められなかっ
た。プレス機の型キャビティ２０１０を関与させた次回
の一連の作業でも、同じ結果が見られた。

【００６５】その後、同じ皮下注射針を使って、プレス
機の型キャビティ２００９内のブラダに穴をあけた。電
圧変化も見られず漏れも検出されなかったので穴が自然
にふさがったことは明白であり、金型内で加硫させられ
たタイヤは損傷していなかった。同じ加硫サイクル中
に、型キャビティ２０１０内の、以前に針で穴をあけた
加硫用ブラダについて電圧が検出されたが、２０１０で
加硫させられたタイヤにはボーダーラインの欠陥が見ら
れたに過ぎなかった。次の加硫では、より大きい１．３
ｍｍの針を使用してプレス機の型キャビティ２００９内
のブラダに第２の穴をあけた。２００９のブラダに作ら
れた第１の穴の位置は、中心腺の下３インチであった。
２００９に作った第２のより大きなピンホールは、最初
の刺し穴と同じ場所に作った。加硫手順の実施時、しぼ
ませるときに２００９について３．４Ｖの電圧変化が検
出され、金型の中で加硫させられたタイヤに欠陥がある
ことが判明した。同じサイクルで、プレス機の型キャビ
ティ２０１０の中で加硫させられたタイヤにも欠陥があ
ることが判明した。

【００６６】

【表１】 ここで図４を参照すると、加硫用ブラダが完全な状態で
あり蒸気の損失が無い加硫用金型内のセンサの電圧応答
４６は、実際には約０．６ボルトであるのに対し、０．
６ｍｍの穴を有するブラダの電圧差５０は、プレスが最
初に閉じられているときの約１ボルトから、蒸気がブラ
ダに注入されるときの約３ボルトまで変化する（時間座
標は正確な縮尺率ではないことに注意されたい）。セン
サによって記録される電圧４８は、プレスが開かれる直
前に約１ボルトまで次第に減少する。この情報は、ブラ
ダからの漏れが検出されたときに加硫シーケンスを自動
的に停止させるために用いられるアルゴリズムで使用す
ることができる。

【００６７】実験例３ 翌日、別の試験を実施した。表２に示されているよう
に、加硫用ブラダの膨張時にも収縮時にも電圧変化が検
出されることなく多数回の加硫を実施できた。型の中に
揮発性の化学物質を放出する傾向があるシリコン剥離剤
をタイヤに塗布したときでさえも電圧変化は検出されな
かった。何回かの加硫の後、１．３ｍｍ径の皮下注射針
を使ってプレス機のキャビティ２０１０内の膨張容器に
穴をあけた。ブラダの収縮サイクル時にすぐに電圧変化
が検出された。このサイクル時に金型内で加硫させられ
たタイヤには漏れ関連の欠陥があることが判明した。

【００６８】

【表２】 結論 最初の実験では、欠陥タイヤができる前にブラダからの
漏れが２つのタイヤで検出されるという結果が得られ
た。しかしながら、針の刺し穴は、通常の製造欠陥より
もきれいで、タイヤの欠陥を生じる見込みは少ないだろ
うと認識される。

【００６９】金型内の溝に対する穴または裂け目の位置
は、穴がふさがることが可能であるかどうか、または、
裂け目から離れている自由通路を膨張または収縮時に利
用できるかどうかと明らかに関係がある。

【００７０】下側ブラダ領域に穴が作られたときに蒸気
だまりが閉じ込められ、収縮時に解放されたと考えられ
る。ブラダは、タイヤライナをぴったりと密封する滑ら
かな領域４２（図２）を中心線の周囲に有しており、そ
れによってブラダの膨張時には蒸気が通路に達しない
が、その後、ブラダの収縮時には蒸気が解放されるよう
にすることもできる。

【００７１】信号をチェックするために使用されている
論理により膨張時または収縮時に著しい電圧変化をチェ
ックできるので、蒸気が膨張時に放出されるか収縮時に
放出されるかは漏れ検出の問題とは考えられない。通常
のバックグラウンドのタイヤレベルを上回る明確な電圧
変化はプレス機制御システムによって検出することがで
き、使用されるアルゴリズムによってプレス機を停止さ
せ、ブラダの交換を知らせることができる。

【００７２】以上、本発明を具体的に説明および記載し
たが、当業者には、本発明の精神から逸脱せずにさまざ
まに本発明を変更および実施できることが認識できる。
本発明は、添付クレームの範囲によってのみ限定され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】膨張容器を用いる従来技術の加硫装置のエラス
トマ物品の図である。

【図２】図１による加硫装置における本発明の変形例の
概略図である。

【図３】ツーピース金型の中のタイヤと加硫用ブラダの
図である。

【図４】本発明の装置を用いた試験結果のグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ タイヤ １２ 加硫装置 １４ 膨張容器 １６ 金型 １８ 入口管 ２０ 出口管 ２２ ビード ２３ 下型部 ２４ キャビティ ２５ センターポスト ２６ Ｏリング ２７ トップリング ２８ 湿度センサ ３０ 磁石 ３２ ケーブル ３３ ボルスタスクリュ ３５ フィルタ ３８ 上型部 ４０ プラテン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590002976 1144 Ｅａｓｔ Ｍａｒｋｅｔ Ｓｔｒｅ ｅｔ，Ａｋｒｏｎ，Ｏｈｉｏ 44316− 0001，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョセフ アラン インカヴォ アメリカ合衆国 44685 オハイオ州 ユ ニオンタウン ウォルナッツウッド ウェ イ 3970 (72)発明者 ウィリアム ランダル ダッツ アメリカ合衆国 44321 オハイオ州 コ プリ サウス ヘムタウン ロード 139 Ｆターム(参考） 4F202 AH20 AK01 CA21 CT01 CU01 CU11 CY02 CY24 4F203 AH20 AK01 DA11 DB01 DC04 DM01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工業設備で用いられる蒸気作動式の膨張
   容器における漏れを検出する方法であって、 （ａ）蒸気作動式の膨張容器から蒸気が漏れている場合
   に蒸気が流れる工業設備内の通路を形成または選択する
   ステップと、 （ｂ）前記通路内に湿度センサを配置するステップと、
   を有する、蒸気作動式の膨張容器における漏れを検出す
   る方法。
2. 【請求項２】 前記工業設備は、空気入りタイヤの加硫
   用金型であり、前記通路は、前記金型で加硫されるタイ
   ヤのビード領域近傍の前記金型内の領域にあるボルスタ
   スクリュである、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 （ａ）加硫中に物品を成形する成形手段
   と、 （ｂ）前記成形手段内にあり、高温および高圧に耐える
   能力を有し、蒸気で膨張させられて前記物品を前記形成
   手段に押し込む膨張容器と、を有する、物品を加硫させ
   る装置において、 （ｃ）前記膨張容器および前記成形手段の近傍に設置さ
   れ、前記膨張容器から漏れる蒸気を検出する絶対湿度セ
   ンサを有することを特徴とする、物品を加硫させる装
   置。