JP2009255535A - タイヤ加硫機 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くするとともに、熱損失を低減することが可能なタイヤ加硫機を提供する。
【解決手段】このタイヤ加硫機１は、生タイヤ１００を着脱可能に収容するモールド２と、モールド２内に収容された生タイヤ１００の内部空間１００ａに繋がり、生タイヤ１００を加硫成形するための加熱加圧媒体としての窒素ガスを流通させる媒体経路４と、媒体経路４に設けられ、その媒体経路４を流通する窒素ガスの温度を制御するための加熱部１０とを備え、加熱部１０は、窒素ガスが流通する流路を内部に有する加熱体４０と、前記流路を流通する窒素ガスが加熱されるように加熱体４０を電磁誘導によって加熱する誘導加熱手段４２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ加硫機に関する。

従来、モールド内に収容された生タイヤの内部空間に高温かつ高圧の加熱加圧媒体を供給して生タイヤをモールドの内面に押圧することにより生タイヤを加硫成形するタイヤ加硫機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示されたタイヤ加硫機では、モールド内に収容された生タイヤの内部空間に繋がる媒体経路が設けられており、この媒体経路から加熱加圧媒体が生タイヤの内部空間に供給されるようになっている。そして、媒体経路にはヒータが設けられており、そのヒータによって生タイヤの内部空間に供給する加熱加圧媒体を予熱するようになっている。

特開２００５-２２３９９号公報

ところで、前記ヒータとしては、加熱加圧媒体が流通する配管内にシースヒータを挿入した構成のものが考えられるが、このような構成のヒータでは加熱加圧媒体の温度の立ち上がりが遅くなるとともに熱損失が大きくなるという問題点がある。

すなわち、このようなヒータでは、加熱加圧媒体の加熱時にまずシースヒータの電熱線を発熱させ、その熱が絶縁体及びシース材を介して加熱加圧媒体に伝わることによって加熱加圧媒体が加熱されるため、シースヒータ自体の熱容量の分、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりが遅くなる。また、このようなヒータでは、シースヒータを内挿するために配管の径を大きくする必要があり、その結果、配管表面からの熱損失が発生する。また、シースヒータのうち前記配管の外側に位置する部位からの熱損失も発生する。すなわち、これら発生する熱損失によって全体としての熱損失が大きくなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くするとともに、熱損失を低減することが可能なタイヤ加硫機を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明によるタイヤ加硫機は、生タイヤの加硫成形を行うためのタイヤ加硫機であって、前記生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、前記モールド内に収容された前記生タイヤの内部空間に繋がり、前記生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体を流通させる媒体経路と、前記媒体経路に設けられ、その媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の温度を制御するための加熱部とを備え、前記加熱部は、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する加熱体と、前記流路を流通する前記加熱加圧媒体が加熱されるように前記加熱体を電磁誘導によって加熱する誘導加熱手段とを有する。

このタイヤ加硫機では、加熱部において加熱体を電磁誘導で加熱してその加熱体内の流路を流れる加熱加圧媒体を加熱することができる。すなわち、このタイヤ加硫機では、加熱体を直接発熱させてその内部の加熱加圧媒体を加熱することができるので、配管に内挿したシースヒータを用いて加熱加圧媒体を加熱する場合と異なり、ヒータの熱容量に起因する昇温の遅れがない。このため、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くすることができる。

さらに、このタイヤ加硫機では、加熱体を直接電磁誘導によって発熱させることにより加熱加圧媒体を加熱するので、前記配管に内挿したシースヒータを用いる場合と異なり、シースヒータを内挿するために配管を拡径すること及びシースヒータの一部が配管外に位置することに起因する放熱面積の増大がない。このため、このタイヤ加硫機では、このようなシースヒータを用いるものに比べて放熱面積を小さくすることができ、熱損失を低減することができる。また、このタイヤ加硫機では、その内部の媒体経路で加熱加圧媒体を加熱するので、外部で生成したスチームを媒体経路に供給し、そのスチームを媒体経路から生タイヤの内部空間に導入することによって生タイヤの加硫成形を行うようなタイヤ加硫機と異なり、外部からの加熱加圧媒体の移送に伴う熱損失が生じるのを防ぐことができ、熱損失を低減することができる。したがって、このタイヤ加硫機では、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くすることができるとともに、熱損失を低減することができる。

上記タイヤ加硫機において、前記加熱体と前記誘導加熱手段との間には、断熱材が設けられているのが好ましい。

このように構成すれば、加熱体を電磁誘導で加熱したときに加熱体の熱が誘導加熱手段に伝わるのを断熱材によって防ぐことができるので、誘導加熱手段の熱劣化を抑制することができる。また、このように加熱体と誘導加熱手段との間に断熱材を配置しても、本構成では、電磁誘導によって加熱体を直接加熱するので、断熱材が加熱体の加熱を阻害することがなく、加熱体を有効に加熱することができる。

上記タイヤ加硫機において、前記加熱体は、前記媒体経路の一部を構成する配管部材からなるのが好ましい。

このように構成すれば、加熱体が媒体経路の一部を構成する配管部材を兼ねることができるため、そのような配管部材と加熱体を個別に設ける場合に比べて部材点数を削減することができるとともに加熱体の製造コストを抑制することができる。

この場合において、前記誘導加熱手段は、前記配管部材の周囲に配置され、前記配管部材に磁力線を及ぼす磁力発生部材からなり、前記加熱部は、前記配管部材の径方向において前記磁力発生部材の外側に配置された強磁性非導体部材を有するのが好ましい。

このように構成すれば、磁力発生部材の外側の強磁性非導体部材がシールドの役割を果たし、磁力発生部材から発する磁力線が外部に及ぶのを防ぐとともにその磁力線を内側に集中させることができる。これにより、磁力発生部材からの磁力線が外部に及んで他の配管や金属部材に意図しない加熱が生じたり、磁力発生部材からの磁力線による外界への悪影響が生じるのを防ぐことができるとともに、磁力発生部材から発する磁力線を内側の加熱体に集中させて良好に電磁誘導による加熱を行うことができる。

さらにこの場合において、前記磁力発生部材は、前記配管部材の周囲に巻回され、通電により磁力線を発するコイルからなるのが好ましい。

このように構成すれば、配管部材の周囲から均等に電磁誘導を生じさせることができ、加熱体の周方向において加熱ムラが生じるのを抑制することができる。

上記タイヤ加硫機において、前記加熱体は、少なくとも一部が強磁性導体材料からなるのが好ましい。

強磁性導体材料は、良好に電磁誘導が生じる材料であるので、この構成のように加熱体の少なくとも一部が強磁性導体材料からなることによって、電磁誘導による加熱を良好に行うことができる。

この場合において、前記加熱体は、強磁性導体材料からなる部分と、高熱伝導材料からなる部分とを含んでいてもよい。

このように構成すれば、強磁性導体材料からなる部分で良好に電磁誘導による加熱を行うとともに、その加熱によって発生した熱を高熱伝導材料からなる部分で効率的に加熱加圧媒体に伝えることができる。

上記タイヤ加硫機において、前記加熱体の前記流路を囲む内面には、凹凸部が設けられているのが好ましい。

このように構成すれば、加熱加圧媒体と接触する加熱体の内面の表面積を増やすことができるため、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。

この場合において、前記加熱体は、直管状に構成されており、前記凹凸部は、前記加熱体の軸方向に直線的に延びていてもよい。

この構成のように直管状の加熱体の内面に軸方向に直線的に延びる凹凸部が設けられている構造は、一度の押出し加工で形成することが可能であるので、内面に凹凸部を有する加熱体の製造工程を簡略化することができる。

上記加熱体の内面に凹凸部が形成されている構成において、前記加熱体は、その軸方向に繋ぎ合わされた複数の直管状の加熱体セグメントからなり、前記各加熱体セグメントは、その内面に周方向に交互に配設されるとともに軸方向に延びる凹部と凸部をそれぞれ有し、軸方向に隣り合う前記加熱体セグメント同士の前記凹部及び前記凸部は、周方向の位相が互いにずれるように配置されていてもよい。

この構成では、軸方向に隣り合う加熱体セグメント同士の内面の凹凸部が周方向に互いに位相をずらして配置されることに起因して、加熱体内の流路を流れる加熱加圧媒体の速度境界層が更新され、加熱体から加熱加圧媒体に十分に熱が伝えられる。その結果、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。

上記タイヤ加硫機において、前記加熱体内には、前記流路を遮る方向に配置された多孔板が設けられていてもよい。

このように構成すれば、加熱体内の流路を遮るように多孔板が設けられることにより、その流路を流れる加熱加圧媒体の流れが乱されて加熱体の内面近傍に形成される速度境界層が薄くなり、加熱体から加熱加圧媒体に十分に熱が伝えられるとともに、加熱加圧媒体と接触する加熱体内部の表面積が増えるため、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。

上記タイヤ加硫機において、前記加熱体は、内部に前記加熱加圧媒体の流路をそれぞれ有する複数の配管部材の集合体からなっていてもよい。

このように構成すれば、全ての配管部材の内面の合計面積が加熱体において加熱加圧媒体への伝熱に寄与する総面積となるので、その加熱体における伝熱のための面積を大きくすることができる。その結果、加熱体から加熱加圧媒体への伝熱が速くなり、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。

以上説明したように、本発明のタイヤ加硫機によれば、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くするとともに、熱損失を低減することができる。

本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機の模式図である。 図１に示したタイヤ加硫機に用いる加熱部の軸方向に沿った断面図である。 図１に示したタイヤ加硫機に用いる加熱部の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機の効果を調べる実験においてタイヤ温度を測定した箇所を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機の効果を調べる実験において加硫時間とタイヤ温度の相関関係を測定した結果を示す図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による加熱体の軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第３変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第４変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第５変形例による加熱部の模式図である。 図１１に示した第５変形例による加熱体のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。 図１１に示した第５変形例による加熱体のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第６変形例による加熱部の模式図である。 本発明の一実施形態の第７変形例によるタイヤ加硫機の模式図である。 本発明の一実施形態の第８変形例によるタイヤ加硫機の模式図である。 本発明の一実施形態の第９変形例によるタイヤ加硫機の模式図である。 本発明の一実施形態の第１０変形例による加熱部の軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第１１変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第１２変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第１３変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第１４変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機１の模式図である。図２は、図１に示したタイヤ加硫機１の加熱部１０の軸方向に沿った断面図であり、図３は、その加熱部１０の軸方向に垂直な断面図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機１の構成について説明する。

本実施形態によるタイヤ加硫機１は、生タイヤ１００の加硫成形を行うためのものであり、図１に示すように、生タイヤ１００を着脱可能に収容するモールド２と、そのモールド２内に収容された生タイヤ１００の内部空間１００ａに繋がり、生タイヤ１００を加硫成形するための加熱加圧媒体を流通させる媒体経路４とを備えている。なお、以下の説明においては、窒素ガスを加熱加圧媒体として用いた例について説明する。

前記モールド２内に収容された生タイヤ１００の内部には、例えば、ブチルゴムなどの弾性を有する材料からなる伸縮自在のブラダ（図示せず）が挿入される。タイヤ加硫機１では、このブラダ内、すなわち生タイヤ１００の内部空間１００ａに高温かつ高圧の窒素ガスを供給することにより、ブラダを伸展させてそのブラダを生タイヤ１００の内面に密接させるとともに、ブラダの膨張力によって生タイヤ１００の外面をモールド２の内面に押圧させることにより生タイヤ１００を加硫成形する。なお、ブラダを用いないブラダレス方式のタイヤ加硫機に本発明を適用することも可能である。

前記媒体経路４は、窒素ガスを予備加熱するためにその窒素ガスを循環させるための媒体循環経路４ａと、媒体循環経路４ａと生タイヤ１００の内部空間１００ａとを繋ぐように設けられ、窒素ガスを媒体循環経路４ａから生タイヤ１００の内部空間１００ａ内に供給するための媒体供給経路４ｂと、媒体循環経路４ａと生タイヤ１００の内部空間１００ａとを繋ぐように設けられ、窒素ガスを生タイヤ１００の内部空間１００ａから媒体循環経路４ａに回収するための媒体回収経路４ｃとを有する。

前記媒体循環経路４ａには、窒素ガスを循環させるための媒体循環装置６と、窒素ガスの温度を検出するためのガス温度センサ８と、媒体循環経路４ａを流通し、生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスの温度を制御するための加熱部１０と、媒体循環経路４ａのうち前記媒体供給経路４ｂが接続された箇所と前記媒体回収経路４ｃが接続された箇所との間に配置されるバイパス弁１２とが設けられている。また、前記ガス温度センサ８からの検出信号に基づいて前記加熱部１０の加熱能力を制御する温調器１３が設けられている。

さらに、媒体循環経路４ａのうち窒素ガスの流れ方向において媒体循環装置６の上流側であって媒体回収経路４ｃが接続された箇所と媒体循環装置６が設けられた箇所との間の部分に高圧媒体供給源路４ｄが接続されている。この高圧媒体供給源路４ｄには、圧力制御弁１６が設けられているとともに、その圧力制御弁１６の上流側に高圧の窒素ガスを供給する高圧ガス供給源１８が繋がっている。

前記媒体供給経路４ｂには、媒体循環経路４ａと当該媒体供給経路４ｂとを仕切るための媒体供給弁２０が設けられている。また、媒体供給経路４ｂのうち媒体供給弁２０とモールド２との間の箇所に低圧媒体供給源路４ｅが接続されている。この低圧媒体供給源路４ｅには、バルブ２２が設けられているとともに、そのバルブ２２の上流側に低圧の窒素ガスを供給する低圧ガス供給源２４が繋がっている。

前記媒体回収経路４ｃには、媒体循環経路４ａと当該媒体回収経路４ｃとを仕切るための媒体回収弁２６が設けられている。また、媒体回収経路４ｃのうち媒体回収弁２６とモールド２との間の箇所から排気経路４ｆが分岐しており、この排気経路４ｆには、排気弁２８が設けられている。媒体回収経路４ｃにおいて排気経路４ｆが分岐した箇所よりもモールド２側の箇所には、窒素ガスの圧力を検出するための圧力センサ３２が設けられている。

また、圧力センサ３２からの検出信号に基づいて圧力制御弁１６の開度を制御するコントローラ３３が設けられている。このコントローラ３３は、圧力センサ３２からの信号を受信し、その信号に基づいて窒素ガスの圧力が所望の圧力になるように圧力制御弁１６に対して適宜指令を出すことにより圧力制御弁１６の開度を制御する。このコントローラ３３による圧力制御弁１６の開度制御によって、生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスの圧力が制御される。

前記媒体循環装置６は、例えば、電動機によって駆動されるブロアからなり、媒体循環経路４ａに循環させるガス流量、すなわち送風量を変更できるようにインバータ駆動される。この媒体循環装置６は、窒素ガスを予備加熱のために媒体循環経路４ａ内で循環させるためと、窒素ガスを媒体循環経路４ａから媒体供給経路４ｂを通じて生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給するためと、窒素ガスを生タイヤ１００の内部空間１００ａから媒体回収経路４ｃを通じて媒体循環経路４ａに回収するためとに用いられる。

前記ガス温度センサ８は、媒体循環経路４ａ中の窒素ガスの温度を測定するためのものであり、例えば、熱電対などからなる。このガス温度センサ８は、図２に示すように、その一端が媒体循環経路４ａを構成する配管内に設けられているとともに、他端が温度検出装置３６に接続されており、当該ガス温度センサ８によって検出された窒素ガスの温度のデータが温度検出装置３６から前記温調器１３へ送られるようになっている。

前記加熱部１０は、上記したようにガス温度センサ８からの検出信号に基づき、媒体経路４を流通して生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスの温度を制御するためのものである。この加熱部１０は、図２に示すように、加熱体４０と、誘導加熱手段４２と、断熱材４４と、強磁性非導体部材４６とを有する。

前記加熱体４０は、媒体循環経路４ａの一部を構成する配管部材からなり、窒素ガスが流通する流路を内部に有している。この加熱体４０を構成する配管部材は、炭素鋼やＳＵＳ４２０等の強磁性導体材料により円管で、かつ、直管状に形成されている。なお、この配管部材の材料は、電磁誘導が可能な材料であれば、強磁性導体材料に限らない。従って、加熱体４０は、例えば、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料によって形成してもよい。また、加熱体４０を強磁性と高熱伝導の両特性をもつ材料によって形成してもよい。このような材料としては、磁性を有するステンレス鋼等が挙げられる。加熱体４０の内面の所定箇所には、加熱体４０の温度を検出するための加熱体温度センサ４１が取り付けられている。この加熱体温度センサ４１は、前記温度検出装置３６に接続されており、加熱体温度センサ４１によって検出された加熱体４０の温度のデータが温度検出装置３６から前記温調器１３へ送られるようになっている。

前記誘導加熱手段４２は、前記加熱体４０内の流路を流通する窒素ガスが加熱されるように前記加熱体４０を電磁誘導によって加熱するためのものである。この誘導加熱手段４２は、前記加熱体４０の配管部材の周囲からその配管部材に磁力線を及ぼす磁力発生部材からなり、具体的には、図３に示すように加熱体４０の配管部材の周囲に巻回されたリッツ線からなるソレノイダルコイルによって構成されている。このコイルには、交流電源１１（図１参照）が接続されており、その交流電源１１からの通電によってコイルが磁力線を発し、その磁力線が加熱体４０に及ぼされて加熱体４０が誘導加熱される。

前記断熱材４４は、前記加熱体４０の配管部材と前記誘導加熱手段４２のコイルとの間に設けられており、加熱体４０が誘導加熱されたときにその熱が誘導加熱手段４２に伝わるのを抑止する。この断熱材４４は、図３に示すように、加熱体４０の外周に巻き付けられており、この断熱材４４のさらに外周に前記誘導加熱手段４２のコイルが巻回されている。

前記強磁性非導体部材４６は、シールドの役割を果たすものであり、誘導加熱手段４２から発生する磁力線が径方向外側に及ぶのを防ぐとともにその誘導加熱手段４２から発生する磁力線を径方向内側の加熱体４０近傍に集中させるために設けられている。この強磁性非導体部材４６は、フェライトを材料として細長い矩形の板状に形成されており、前記誘導加熱手段４２のコイルの径方向外側に前記加熱体４０の軸方向に延びるように配置されている。強磁性非導体部材４６は、加熱体４０の軸方向における誘導加熱手段４２の全配設範囲をカバーする長さを有している。また、強磁性非導体部材４６は、誘導加熱手段４２のコイルの周方向に等間隔で複数配置されている。各強磁性非導体部材４６は、前記断熱材４４に固定されたアルミニウム製のホルダ４７によって支持されている。

前記温調器１３は、ガス温度センサ８の検出信号及び加熱体温度センサ４１の検出信号を受信し、それらの信号に基づいて加熱部１０の交流電源１１に対して適宜指令を出すことにより交流電源１１から誘導加熱手段４２のコイルへ供給される電力を制御して加熱部１０の加熱能力を制御する制御装置である。この温調器１３による加熱部１０の加熱能力の制御によって、媒体循環経路４ａから媒体供給経路４ｂを経由して生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスの温度が制御される。

次に、本実施形態に係るタイヤ加硫機１の動作を説明する。

まず、ブラダを生タイヤ１００の内部空間１００ａに挿入しながら生タイヤ１００をモールド２内にセットする。

そして、低圧媒体供給源路４ｅに設けられたバルブ２２を開にし、低圧ガス供給源２４から低圧の窒素ガスをブラダ内に供給することによってブラダを伸展させ、生タイヤ１００をシェーピングして保持する。その後、モールド２を全閉状態にしてロックし、モールド２の型締を完了する。モールド２の型締が完了するとバルブ２２を閉にする。

生タイヤ１００をモールド２に収容する作業の一方、媒体循環経路４ａでは、窒素ガスが予備加熱される。この際、媒体回収弁２６及び媒体供給弁２０は閉にされ、バイパス弁１２は開にされる。この各バルブの開閉により、媒体循環経路４ａ中で窒素ガスが予熱のために循環することのできるクローズドサーキットが形成される。そして、高圧ガス供給源１８から供給される高圧の窒素ガスは、圧力制御弁１６及び高圧媒体供給源路４ｄを通じて媒体循環経路４ａに導入され、この導入された窒素ガスは、媒体循環装置６の送風により媒体循環経路４ａ中を循環する。

そして、媒体循環経路４ａ中を循環する窒素ガスは、加熱部１０によって予備加熱される。具体的には、加熱部１０において交流電源１１から誘導加熱手段４２のコイルに電力が供給されることによりそのコイルから磁力線が発生するとともに、その磁力線が加熱体４０に及ぼされることにより加熱体４０が電磁誘導によって発熱する。この加熱体４０の発する熱は、加熱体４０内を流れる窒素ガスに伝えられ、窒素ガスが加熱される。

この際、窒素ガスの温度がガス温度センサ８によって検出され、その検出温度に基づいて窒素ガスが所望の温度になるように温調器１３により加熱部１０の加熱能力が制御される。すなわち、前記ガス温度センサ８の検出温度に基づいて温調器１３により加熱部１０の交流電源１１から誘導加熱手段４２のコイルに供給される電力が制御されることによって電磁誘導による加熱体４０の発熱量が制御され、窒素ガスの温度が所望の温度に調節される。

一方、加熱部１０による窒素ガスの温度調節とは独立して、コントローラ３３による圧力制御弁１６の開度制御により高圧媒体供給源路４ｄから媒体循環経路４ａに導入されて媒体循環経路４ａ中を循環する窒素ガスの圧力が所望の圧力になるように調節される。

そして、媒体循環経路４ａ内の窒素ガスが所望の温度に昇温しているとともに、モールド２の型締が完了していることが確認された後、バイパス弁１２を閉にするとともに媒体供給弁２０及び媒体回収弁２６を開にすることによって、媒体循環経路４ａ中の窒素ガスを媒体供給経路４ｂを通じて生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給する。

上記のように窒素ガスを媒体供給経路４ｂに流す前に媒体循環経路４ａ中を循環させて予備加熱することにより、加硫開始直後に生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスの供給温度が所望の温度へ昇温する立ち上がり時間が短くなる。そして、生タイヤ１００の内部空間１００ａ、すなわちブラダ内に供給された高温かつ高圧の窒素ガスによりブラダが伸展するとともに、そのブラダの膨張力により生タイヤ１００がモールド２の内面に押圧され、加硫成形される。

このような加硫成形に用いられた窒素ガスは、生タイヤ１００の内部空間１００ａから媒体回収経路４ｃを通じて媒体循環経路４ａに戻される。媒体循環経路４ａに戻ってきた窒素ガスは、再度、加熱部１０によって加熱され、その後、媒体供給経路４ｂを通じて生タイヤ１００の内部空間１００ａに循環供給される。このとき、窒素ガスの圧力制御、具体的には窒素ガスの圧力の絶対値の制御及び窒素ガスの圧力-時間変化の制御が、圧力制御弁１６の開度調節だけでなく、排気弁２８の開度調節によっても行われる。

なお、媒体経路４あるいは生タイヤ１００の内部空間１００ａの窒素ガスの圧力が低下したときには、圧力制御弁１６がコントローラ３３によって開にされ、高圧ガス供給源１８から高圧の窒素ガスが媒体経路４中に補給される。

以上説明したように、本実施形態では、加熱部１０において加熱体４０を電磁誘導で加熱してその加熱体４０内の流路を流れる窒素ガスを加熱することができる。すなわち、本実施形態では、加熱体４０を直接発熱させてその内部を流れる窒素ガスを加熱することができるので、配管に内挿したシースヒータを用いて窒素ガスを加熱する場合と異なり、ヒータの熱容量に起因する昇温の遅れがない。このため、窒素ガスの温度の立ち上がりを早くすることができる。

また、本実施形態では、加熱体４０を直接電磁誘導によって発熱させることにより窒素ガスを加熱するので、前記配管に内挿したシースヒータを用いる場合と異なり、シースヒータを内挿するために配管を拡径すること及びシースヒータの一部が配管外に位置することに起因する放熱面積の増大がない。このため、本実施形態では、このようなシースヒータを用いるものに比べて放熱面積を小さくすることができ、熱損失を低減することができる。

また、本実施形態では、タイヤ加硫機１の内部の媒体経路４で窒素ガスを加熱するので、外部で生成したスチームを媒体経路に供給し、そのスチームを媒体経路から生タイヤ１００の内部空間１００ａに導入することによって生タイヤ１００の加硫成形を行うようなタイヤ加硫機と異なり、外部からの窒素ガスの移送に伴う熱損失が生じるのを防ぐことができ、熱損失を低減することができる。したがって、本実施形態では、窒素ガスの温度の立ち上がりを早くすることができるとともに、熱損失を低減することができる。

また、本実施形態では、加熱部１０において加熱体４０と誘導加熱手段４２のコイルとの間に断熱材４４が設けられているので、加熱体４０を電磁誘導で加熱したときに加熱体４０の熱が誘導加熱手段４２のコイルに伝わるのを断熱材４４によって防ぐことができる。このため、誘導加熱手段４２のコイルの熱劣化を抑制することができる。また、このように加熱体４０と誘導加熱手段４２との間に断熱材４４を配置しても、本実施形態では、誘導加熱手段４２からの電磁誘導によって加熱体４０を直接加熱するので、断熱材４４が加熱体４０の加熱を阻害することがなく、加熱体４０を有効に加熱することができる。

また、本実施形態では、加熱部１０の加熱体４０が媒体循環経路４ａの一部を構成する配管部材からなるので、加熱体４０が媒体循環経路４ａの一部を構成する配管部材を兼ねることができる。このため、そのような配管部材と加熱体４０を個別に設ける場合に比べて部材点数を削減することができるとともに加熱体４０の製造コストを抑制することができる。

また、本実施形態では、加熱体４０の配管部材の径方向において誘導加熱手段４２の外側に強磁性非導体部材４６が配置されているので、その強磁性非導体部材４６がシールドの役割を果たし、誘導加熱手段４２から発する磁力線が外部に及ぶのを防ぐとともにその磁力線を内側に集中させることができる。これにより、誘導加熱手段４２からの磁力線が外部に及んで他の配管や金属部材に意図しない加熱が生じたり、誘導加熱手段４２からの磁力線による外界への悪影響が生じるのを防ぐことができるとともに、誘導加熱手段４２から発する磁力線を内側の加熱体４０に集中させて良好に電磁誘導による加熱を行うことができる。

また、本実施形態では、誘導加熱手段４２が加熱体４０の配管部材の周囲に巻回され、通電により磁力線を発するコイルからなるので、加熱体４０の配管部材の周囲から均等に電磁誘導を生じさせることができ、加熱体４０の周方向において加熱ムラが生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、加熱体４０の配管部材が良好に電磁誘導の生じる強磁性導体材料からなるので、加熱体４０の電磁誘導による窒素ガスの加熱を良好に行うことができる。

次に、上記実施形態のようなタイヤ加硫機を用いることによって得られる生タイヤ１００の温度の立ち上がり性能の向上効果を調べた実験の結果について説明する。

この実験では、１７５／６５Ｒ１４のタイヤサイズのタイヤを形成する場合において加硫時間の経過に伴うタイヤ温度の変化を測定した。タイヤ温度の測定は、図４のタイヤ内面のＰ点で表すインナーショルダー部の温度を測定することによって行った。図５に、この実験の結果が示されている。

図５の結果から、上記実施形態のように加熱部１０において加熱体４０の電磁誘導加熱によって加熱した窒素ガスにより生タイヤ１００の加硫を行うものが、他のシースヒータによって加熱した窒素ガスにより加硫を行うものや、タイヤ加硫機の外部で生成したスチームにより加硫を行うものに比べて加硫開始からのタイヤ温度の立ち上がりが早いことが判る。そして、上記実施形態の電磁誘導加熱を利用したものでは、生タイヤ１００の加硫に一般的に必要とされる約１４０℃まで、シースヒータによる加熱を用いたものに比べて１０秒程度早くタイヤ温度を上昇させることができ、さらにスチームによる加熱を用いたものに比べて２０秒程度早くタイヤ温度を上昇させることができることが判る。

このような結果から、上記実施形態のタイヤ加硫機を用いれば、生タイヤ１００の加硫に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させるために有効であると考えられる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、図６及び図７に示す上記実施形態の第１変形例のように加熱体４０の内面に凹凸部が形成されていてもよい。図６には、この第１変形例による加熱体４０の軸方向に垂直な断面が示されており、図７には、この第１変形例による加熱体４０の軸方向に沿った断面が示されている。

この第１変形例による加熱体４０は、複数の直管状の加熱体セグメント４０ａが軸方向に溶接によって繋ぎ合わされて形成されている。各加熱体セグメント４０ａの内面には、凹部４０ｂと凸部４０ｃが周方向に交互に形成されている。各凹部４０ｂ及び各凸部４０ｃは、加熱体セグメント４０ａの軸方向に直線的に延びている。各凹部４０ｂは、軸方向に垂直な断面において略円形状となるように形成されている。そして、軸方向に隣り合う各加熱体セグメント４０ａ同士の凹部４０ｂ及び凸部４０ｃは、周方向の位相が互いにずれるように配置されている。

なお、この第１変形例では、加熱体４０内に２つの加熱体温度センサ４１が設けられている。各加熱体温度センサ４１は、加熱体セグメント４０ａにおいて互いに対向配置された凹部４０ｂ内にそれぞれ取り付けられているとともに、その凹部４０ｂ内で最も加熱体セグメント４０ａの外面に近い位置に取り付けられている。

各加熱体セグメント４０ａは、円柱状の棒材に軸方向に貫通する複数の小径の丸孔をその棒材の軸周りに等間隔で形成し、その後、それら複数の小径の丸孔の中央に軸方向に貫通する大径の丸穴を前記各小径の丸孔のそれぞれとわずかに重なるように形成することによって作製される。そして、このように作製された複数の加熱体セグメント４０ａを隣り合うもの同士の凹部４０ｂ及び凸部４０ｃの周方向の位相が互いにずれるように軸方向に溶接で繋ぎ合わせることによって、この第１変形例による加熱体４０が形成される。

この第１変形例の構成によれば、凹部４０ｂと凸部４０ｃによって窒素ガスと接触する加熱体４０の内面の表面積を増やすことができるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。

また、この第１変形例によれば、軸方向に隣り合う加熱体セグメント４０ａ同士の内面の凹部４０ｂ及び凸部４０ｃが周方向に互いに位相をずらして配置されていることに起因して、加熱体４０内を流れる窒素ガスの速度境界層が更新され、加熱体４０から窒素ガスに十分に熱が与えられるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。

ここで、速度境界層とは、加熱体４０内を流れる窒素ガスの流れのうち、加熱体４０の内面近傍に形成される流速が一定速度以下に低下した領域のことである。この速度境界層は、それ以外の速度が低下していない窒素ガスの流れの層に比べて熱を伝えにくい性質を有する。この第１変形例では、前記凹部４０ｂ及び前記凸部４０ｃが周方向に互いに位相をずらして配置されていることにより、加熱体４０内を軸方向に流れる窒素ガスの流れがその加熱体４０の内面近傍で乱され、前記速度境界層が前記凹部４０ｂ及び前記凸部４０ｃの周りを通過する毎に更新される。一方、加熱体が内面に凹凸を有しない単調円管又はその単調円管の集合体からなる円管群によって構成されており、その円管内の流路を窒素ガスが流通する場合には、円管の内面近傍に速度境界層が厚く発達する。従って、上記第１変形例の構成によれば、このような単調円管を用いる場合に比べて、速度境界層による加熱体４０の内面から窒素ガスへの伝熱の阻害を抑制することができ、加熱体４０の内面から窒素ガスへの伝熱を良好に行うことができる。

なお、この第１変形例のように複数の加熱体セグメント４０ａを軸方向に繋ぎ合わせる構成において、軸方向に隣り合う加熱体セグメント４０ａ同士の凹部４０ｂ及び凸部４０ｃの周方向の位相が一致するように各加熱体セグメント４０ａを繋ぎ合わせてもよい。

また、図８に示す上記実施形態の第２変形例のように加熱体４０の内面に形成された凹凸部が周方向に波打つような形状のものであってもよい。図８には、この第２変形例による加熱体４０の軸方向に垂直な断面が示されている。

この第２変形例による加熱体４０は、繋ぎ目のない１本の直管状の配管部材からなり、加熱体４０の内面に凹部４０ｄと凸部４０ｅが周方向に交互に波打つような形状で形成されている。前記凹部４０ｄと凸部４０ｅは、加熱体４０の軸方向に直線的に延びている。また、この第２変形例による加熱体４０を構成する配管部材は、一度の押出し加工によって形成される。

この第２変形例の構成でも、前記凹部４０ｄ及び前記凸部４０ｅによって、窒素ガスと接触する加熱体４０の内面の表面積を増やすことができるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。

さらに、この第２変形例のように１本の直管状の加熱体４０の内面に軸方向に直線的に延びる凹部４０ｄ及び凸部４０ｅが設けられている構造は、一度の押出し加工で形成することが可能であるので、内面に凹凸部を有する加熱体４０の製造工程を簡略化することができる。

また、図９に示す上記実施形態の第３変形例のように加熱体４０の内面に設ける凹凸部として複数のフィン４０ｇを設けてもよい。図９には、この第３変形例による加熱体４０の軸方向に垂直な断面が示されている。

この第３変形例による加熱体４０は、直管状の配管部材４０ｆと複数の平板状のフィン４０ｇとによって構成されている。複数のフィン４０ｇは、配管部材４０ｆの内面に周方向に等間隔で設けられている。この複数のフィン４０ｇは、放射状に配置されており、各フィン４０ｇは配管部材４０ｆの内面から径方向内側に突出している。また、各フィン４０ｇは、加熱体４０の軸方向に直線的に延びている。配管部材４０ｆは、例えば、炭素鋼やＳＵＳ４２０等の強磁性導体材料からなり、フィン４０ｇは、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料からなる。

この第３変形例の構成でも、上記のような複数のフィン４０ｇが加熱体４０の内面に設けられていることによって、窒素ガスと接触する加熱体４０の内面の表面積を増やすことができるため、加熱体４０内の流路を流れる窒素ガスの加熱効率を向上することができる。

また、この第３変形例の構成では、各フィン４０ｇが加熱体４０の軸方向に直線的に延びているので、このようなフィン４０ｇが設けられていても加熱体４０内の流路において窒素ガスの流れを妨げにくい。このため、複数のフィン４０ｇによって窒素ガスの加熱効率を向上しながら、加熱体４０内の流路を流れる窒素ガスの圧損の増大を抑えることができる。

また、この第３変形例では、加熱体４０の配管部材４０ｆが強磁性導体材料からなり、その配管部材４０ｆの内面に設けられた複数のフィン４０ｇが高熱伝導材料からなるので、配管部材４０ｆにおいて良好に誘導加熱を行うとともに、その誘導加熱によって配管部材４０ｆで発生した熱をフィン４０ｇによって良好に窒素ガスに伝えることができる。

なお、この第３変形例において、フィン４０ｇは平板状に限らず、螺旋状にねじれたものであってもよい。

また、図１０に示す上記実施形態の第４変形例のように加熱体４０の軸心に対応する位置に軸方向に延びる芯材４０ｈが設けられており、この芯材４０ｈに対して配管部材４０ｆの内面から突出する複数のフィン４０ｉが結合されているような構成であってもよい。図１０には、この第４変形例による加熱体４０の軸方向に垂直な断面が示されている。

この第４変形例による加熱体４０は、直管状の配管部材４０ｆと芯材４０ｈと複数の平板状のフィン４０ｉとによって構成されている。複数の平板状のフィン４０ｉは、配管部材４０ｆの内面に周方向に等間隔で設けられており、放射状に配置されている。各フィン４０ｉは、加熱体４０の軸方向に直線的に延びており、加熱体４０の径方向内側における各フィン４０ｉの端縁が加熱体４０の軸心に対応する位置に配置された芯材４０ｈの周面に結合されている。また、各フィン４０ｉは、上記第３変形例のフィン４０ｇと同様、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料からなる。

この第４変形例の構成によれば、上記第３変形例による効果に加えて、芯材４０ｈにより複数のフィン４０ｉの支持剛性を高めることができ、加熱体４０内の流路に窒素ガスが流れる際に窒素ガスの圧力によってフィン４０ｉが変形するのを防ぐことができるといった効果を得ることができる。

なお、この第４変形例においても、フィン４０ｉは平板状に限らず、螺旋状にねじれたものであってもよい。

また、図１１〜図１３に示す上記実施形態の第５変形例のように加熱体４０の内部に流路を遮る方向に配置された多孔板４０ｊ，４０ｋを設けてもよい。図１１には、この第５変形例による加熱部１０の模式図が示されており、図１２には、図１１に示した第５変形例による加熱体４０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図が示されており、図１３には、図１１に示した第５変形例による加熱体４０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図が示されている。

この第５変形例による加熱体４０は、直管状の配管部材４０ｆと第１多孔板４０ｊと第２多孔板４０ｋとによって構成されている。第１多孔板４０ｊと第２多孔板４０ｋは、配管部材４０ｆ内にそれぞれ複数ずつ設けられており、第１多孔板４０ｊと第２多孔板４０ｋは加熱体４０の軸方向に所定間隔で交互に配置されている。そして、これら各多孔板４０ｊ，４０ｋは、加熱体４０（配管部材４０ｆ）内の流路を遮る方向、具体的には加熱体４０の軸方向に対して垂直に配置されている。各多孔板４０ｊ，４０ｋは、それぞれ円盤状の外形を有しており、これら各多孔板４０ｊ，４０ｋの周縁部が配管部材４０ｆの内面に結合されることによって各多孔板４０ｊ，４０ｋは配管部材４０ｆに対して固定されている。

第１多孔板４０ｊには、窒素ガスの通過する４つの貫通孔４０ｍが加熱体４０の軸方向に延びるように設けられている。これら４つの貫通孔４０ｍは、加熱体４０の軸周りに所定間隔で配置されている。第２多孔板４０ｋには、窒素ガスの通過する５つの貫通孔４０ｎが加熱体４０の軸方向に延びるように設けられている。これら５つの貫通孔４０ｎのうち１つの貫通孔は、加熱体４０の軸心に対応する位置、すなわち第２多孔板４０ｋの中心位置に配置されており、残りの４つの貫通孔は、加熱体４０の軸周りに所定間隔で配置されている。そして、第１多孔板４０ｊの貫通孔４０ｍと、第２多孔板４０ｋの貫通孔４０ｎとは、加熱体４０の軸方向から見て互いにずれた位置に配置されている。

この第５変形例の構成によれば、第１多孔板４０ｊと第２多孔板４０ｋにより、加熱体４０内を流れる窒素ガスの流れが乱されて加熱体４０の内面近傍に形成される速度境界層が薄くなり、加熱体４０から窒素ガスに十分に熱が伝えられるとともに、窒素ガスと接触する加熱体４０内部の表面積が増えるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。

なお、各多孔板４０ｊ，４０ｋにおける貫通孔の数及び位置は、上記第５変形例の構成に限らず、様々な貫通孔の数及び位置を適用することが可能である。

また、図１４に示す上記実施形態の第６変形例のように加熱体４０を複数の配管部材４０ｐの集合体によって構成してもよい。図１４には、この第６変形例による加熱部１０の模式図が示されている。

この第６変形例による加熱部１０では、加熱体４０が内部に窒素ガスの流路をそれぞれ有する複数の直管状の配管部材４０ｐの集合体からなり、窒素ガスが分流されて各配管部材４０ｐ内を流通するようになっている。各配管部材４０ｐの周囲には上記実施形態と同様の構成で図略の断熱材と誘導加熱手段４２のコイルと図略の強磁性非導体部材がそれぞれ配設されている。そして、交流電源１１と各配管部材４０ｐの誘導加熱手段４２のコイルとがそれぞれ電気的に接続されており、その交流電源１１から各配管部材４０ｐの誘導加熱手段４２のコイルにそれぞれ電力が供給されることによって各配管部材４０ｐがそれぞれ誘導加熱され、各配管部材４０ｐ内を流れる窒素ガスが加熱されるようになっている。

この第６変形例のように加熱体４０を複数の配管部材４０ｐの集合体によって構成すれば、全ての配管部材４０ｐの内面の面積の合計が加熱体４０において窒素ガスへの伝熱に寄与する総面積となるので、その加熱体４０における伝熱のための面積を大きくすることができる。その結果、加熱体４０から窒素ガスへの伝熱性能、つまり、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。

また、図１５に示す上記実施形態の第７変形例のようにタイヤ加硫機６１に２つの加熱部６２，６３を設けてもよい。図１５には、この第７変形例によるタイヤ加硫機６１の模式図が示されている。

この第７変形例では、媒体循環経路４ａにベース加熱用の第１加熱部６２が設けられているとともに、媒体供給経路４ｂにブースト加熱用の第２加熱部６３が設けられており、加硫開始後の初期において生タイヤ１００の内部空間１００ａ内の温度が低いときに、第１加熱部６２で予備加熱された後、媒体供給経路４ｂを通じて生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスを第２加熱部６３でブースト加熱してさらに昇温させることにより生タイヤ１００及びその内部空間１００ａの温度の立ち上がりをより早められるようになっている。

具体的には、第１加熱部６２は、上記実施形態の加熱部１０と同様の構造を有している。ただし、この第１加熱部６２は、媒体循環経路４ａにおいて媒体循環装置６の上流側に配置されている。

第２加熱部６３も上記実施形態の加熱部１０と同様の構造を有している。この第２加熱部６３は、媒体供給経路４ｂのうち低圧媒体供給源路４ｅが接続された位置とモールド２との間の箇所に設けられており、この第２加熱部６３に上記実施形態の温調器１３、ガス温度センサ８と同様の構成の温調器６６，ガス温度センサ６４が付設されている。ガス温度センサ６４は、媒体供給経路４ｂにおいて生タイヤ１００の内部空間１００ａに供給される窒素ガスの温度を検出し、その検出結果に基づいて温調器６６が第２加熱部６３の加熱能力を制御するようになっている。このような構成により、低圧ガス供給源２４から媒体供給経路４ｂを通じて生タイヤ１００の内部空間１００ａへ供給されるシェーピング用の低圧の窒素ガスを第２加熱部６３で加熱できるようになっている。

また、この第７変形例では、第１加熱部６２が媒体循環経路４ａにおいて媒体循環装置６の上流側で、かつ、高圧媒体供給源路４ｄの接続箇所よりも下流側に設けられているため、高圧ガス供給源１８から媒体循環経路４ａへ低温の状態で供給される高圧の窒素ガスを第１加熱部６２で加熱した後、媒体循環装置６に供給することができる。このため、媒体循環装置６の温度低下を防止することができる。

また、図１６に示す上記実施形態の第８変形例のように媒体循環経路４ａのうち媒体循環装置６の上流側の一部の配管４ｈを加熱部７２の加熱体７２ａの内部を貫通するように配設してもよい。図１６には、この第８変形例によるタイヤ加硫機７１の模式図が示されている。

この第８変形例では、加熱部７２が上記実施形態と同様、媒体循環経路４ａのうち媒体循環装置６の下流側で、かつ、媒体供給経路４ｂの接続箇所よりも上流側の位置に設けられている。この加熱部７２の構成は、上記実施形態による加熱部１０の構成とほぼ同様である。ただし、この加熱部７２の加熱体７２ａは、大径の配管部材によって構成されている。

そして、媒体循環経路４ａのうち媒体循環装置６の上流側で、かつ、高圧媒体供給源路４ｄの接続箇所よりも下流側の部分を構成する一部の配管４ｈが前記加熱体７２ａの大径の配管部材の内部を貫通するように配設されている。

このような構成により、高圧ガス供給源１８から媒体循環経路４ａへ低温の状態で供給された窒素ガスや、加硫成形に用いられた後、生タイヤ１００の内部空間１００ａから媒体回収経路４ｃを通って媒体循環経路４ａへ回収された低温の窒素ガスが前記配管４ｈ内を流れる際に、加熱部７２における加熱体７２ａの誘導加熱に伴ってそれらの窒素ガスを加熱もしくは保温することができる。

また、媒体循環経路４ａ中を窒素ガスが循環している状態において、前記配管４ｈが設けられた箇所は媒体循環経路４ａの中でも窒素ガスの温度が比較的低くなる箇所であるが、この第８変形例の構成によれば、加熱部７２における加熱体７２ａの誘導加熱に伴って配管４ｈ内を流れる窒素ガスを加熱もしくは保温することができる。従って、媒体循環経路４ａ中を循環する窒素ガスの配管４ｈ内における温度の低下を抑制することができる。

なお、この第８変形例の構成において、媒体供給経路４ｂに上記第７変形例のような第２加熱部６３（図１５参照）を設けてもよい。さらに、その第２加熱部６３内を、後述する第９変形例の第２加熱部８３（図１７参照）のように媒体回収経路４ｃを構成する一部の配管が貫通するようにしてもよい。

また、図１７に示す上記実施形態の第９変形例のように、２つの加熱部８２，８３を設けるとともに、媒体循環経路４ａのうち媒体循環装置６の下流側の一部の配管４ｉを第１加熱部８２の加熱体８２ａの内部を貫通するように配設し、媒体回収経路４ｃを構成する一部の配管４ｊを第２加熱部８３の加熱体８３ａの内部を貫通するように配設してもよい。図１７には、この第９変形例によるタイヤ加硫機８１の模式図が示されている。

この第９変形例では、第１加熱部８２が媒体循環経路４ａのうち媒体循環装置６の上流側で、かつ、高圧媒体供給源路４ｄの接続箇所よりも下流側の位置に設けられている。この第１加熱部８２の構成は、上記実施形態による加熱部１０の構成とほぼ同様である。ただし、この第１加熱部８２の加熱体８２ａは、大径の配管部材によって構成されている。

そして、媒体循環経路４ａのうち媒体循環装置６の下流側で、かつ、媒体供給経路４ｂの接続箇所よりも上流側の部分を構成する一部の配管４ｉが第１加熱部８２の加熱体８２ａの大径の配管部材内を貫通するように配設されている。

また、第２加熱部８３が媒体供給経路４ｂのうち低圧媒体供給源路４ｅが接続された箇所とモールド２との間の箇所に設けられている。この第２加熱部８３の構成も上記実施形態による加熱部１０の構成とほぼ同様である。ただし、この第２加熱部８３の加熱体８３ａは、大径の配管部材によって構成されている。

そして、媒体回収経路４ｃを構成する一部の配管４ｊが第２加熱部８３の加熱体８３ａの大径の配管部材内を貫通するように配設されている。

この第９変形例の構成によれば、媒体循環経路４ａの前記配管４ｉ内を通って流れる窒素ガスを第１加熱部８２における加熱体８２ａの誘導加熱に伴って加熱もしくは保温することができる。

さらに、この第９変形例の構成によれば、加硫成形に用いられた後、生タイヤ１００の内部空間１００ａから排出され、媒体回収経路４ｃを通って媒体循環経路４ａへ流れる低温の窒素ガスをその媒体回収経路４ｃの配管４ｊにおいて、第２加熱部８３での加熱体８３ａの誘導加熱に伴って加熱もしくは保温することができる。

また、図１８に示す上記実施形態の第１０変形例のように、加熱体４０を長手方向において複数（図面では３つの部分）に分け、その各部分に誘導加熱手段４２のコイルを巻回する密度を異ならせてもよい。

具体的には、加熱体４０を窒素ガスの流れ方向において上流側から下流側へ向かって順番に上流部４０ｑと中央部４０ｒと下流部４０ｓの３つの部分に分け、それらの部分に巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度がこの順番で小さくなっていくようにする。すなわち、中央部４０ｒに対する誘導加熱手段４２のコイルの巻回間隔を上流部４０ｑに対する誘導加熱手段４２のコイルの巻回間隔よりも大きくすることによって中央部４０ｒに巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度を上流部４０ｑに巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度よりも小さくするとともに、下流部４０ｓに対する誘導加熱手段４２のコイルの巻回間隔を中央部４０ｒに対する誘導加熱手段４２のコイルの巻回間隔よりも大きくすることによって下流部４０ｓに巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度を中央部４０ｒに巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度よりも小さくする。

ところで、誘導加熱手段４２のコイルが加熱体４０の全長に亘って均一な間隔で巻回されている場合には、誘導加熱手段４２のコイルに通電されることによって当該コイルから発する磁界の重ね合わせにより渦電流が中央部４０ｒに集中して発生する。このことに起因して、内部に窒素ガスが流れていない状態で加熱体４０の表面温度は、中央部４０ｒにおいて最も高くなり、上流部４０ｑと下流部４０ｓでは、中央部４０ｒよりも低く互いに等しい温度となる。そして、この場合において、窒素ガスの温度の立ち上がり時間短縮を重視する場合もしくは誘導加熱手段４２に電力を供給する交流電源１１の出力ボリュームが温調器１３の指示により高くなった場合には、前記中央部４０ｒの表面温度が局部的に上昇し、それによって中央部４０ｒの機械的特性が低下する虞がある。

また、実際のタイヤ加硫時には、生タイヤ１００やブラダ、配管などに熱を与えた後の冷めた窒素ガスが加熱体４０に戻ってくるため、加熱体４０の中で上流部４０ｑが戻ってきた窒素ガスとの温度差が最も大きくなるとともに、主に当該上流部４０ｑにおいて前記戻ってきた窒素ガスに熱が伝達される。その結果、上流部４０ｑの温度が加熱体４０の中で最も低くなる傾向にある。

一方、この第１０変形例では、上記のように加熱体４０のうち上流部４０ｑに誘導加熱手段４２のコイルが最も密に巻回されているとともに、当該上流部４０ｑから中央部４０ｒ、下流部４０ｓへ向かうにつれて巻回されるコイルが疎になることにより、上流部４０ｑを最も昇温させることができ、中央部４０ｒ、下流部４０ｓへ向かうにつれて昇温の程度を小さくすることができる。これにより、前記戻ってきた窒素ガスとの温度差が大きく、熱が最も必要となる上流部４０ｑにおいて窒素ガスを有効に加熱することができる。その一方で、上流部４０ｑよりも下流側に位置する中央部４０ｒ及び下流部４０ｓでは、上流部４０ｑほどは窒素ガスの加熱が必要ではないため、それら中央部４０ｒ及び下流部４０ｓの無駄な昇温をなくすことができる。従って、この第１０変形例では、加熱体４０において効率的に窒素ガスを加熱することができる。

また、中央部４０ｒでは、上流部４０ｑに比べて巻回されるコイルの密度が小さくなっている分、表面温度の上昇が小さくなるため、磁界の重ね合わせにより渦電流の集中があったとしても、表面温度の局部的な上昇は緩和され、その結果、当該中央部４０ｒの機械的特性の低下を防ぐことができる。また、上記のように上流部４０ｑに誘導加熱手段４２のコイルを密に巻回して上流部４０ｑを最も昇温させたとしても、当該上流部４０ｑでは、冷めて戻ってきた窒素ガスに最も多く熱を与えるため、その表面温度が上昇し過ぎることはない。このため、この上流部４０ｑにおいても機械的特性の低下を防ぐことができる。

なお、中央部４０ｒにおける表面温度の局部的な上昇に起因する当該中央部４０ｒの機械的特性の低下をより有効に防止するために、誘導加熱手段４２のコイルを巻回する密度が上流部４０ｑ、下流部４０ｓ、中央部４０ｒの順番で徐々に小さくなるようにしてもよい。具体的には、誘導加熱手段４２のコイルの巻回間隔を上流部４０ｑ、下流部４０ｓ、中央部４０ｒの順番で大きくするようにしてもよい。このようにすれば、中央部４０ｒに巻回される誘導加熱手段４２のコイルの密度が加熱体４０の中で最も小さくなるため、中央部４０ｒにおける渦電流の集中をより低減することができ、この中央部４０ｒの局部的な表面温度の上昇をより有効に防いでその機械的特性の低下をより有効に防ぐことができる。なお、この場合に下流部４０ｓに巻回されるコイルの密度をさらに小さくして中央部４０ｒに巻回されるコイルの密度と等しくしてもよい。

また、加熱体４０を長手方向に３つ以外の複数の部分に分けて、各部分毎に巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度を変えてもよい。例えば、加熱体４０を長手方向に４つ以上の部分に分け、その各部分のうち上流側に位置するもから下流側に位置するものに移行するにつれて巻回される誘導加熱手段４２のコイルの密度が順番に小さくなるようにしてもよい。また、加熱体４０を前記上流部４０ｑに対応する部分と前記中央部４０ｒ及び前記下流部４０ｓを併せた領域に対応する部分との２つの部分に分け、その２つの部分のうち上流側に位置するものに巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度を下流側に位置するものに巻回する誘導加熱手段４２のコイルの密度よりも大きくするようにしてもよい。

また、加熱体４０に対する誘導加熱手段４２のコイルの巻回間隔を窒素ガスの流れ方向において上流側から下流側に向かうにつれて等比数列的に増加させるようにしてもよい。

また、図１９に示す上記実施形態の第１１変形例のように、加熱体４０を外筒４０ｔと内側伝熱管４０ｕとによって構成し、誘導加熱された外筒４０ｔから内側伝熱管４０ｕに熱が伝達されるとともに、その熱を当該内側伝熱管４０ｕから窒素ガスへ付与可能な構造としてもよい。

具体的には、外筒４０ｔは、例えば炭素鋼やＳＵＳ４２０等の強磁性導体材料からなる円筒状の直管である。内側伝熱管４０ｕは、例えば銅合金やアルミニウム等の高熱伝導材料からなり、径方向外側に向かうにつれて周方向の幅が徐々に大きくなる葉状部４０ｖを複数（この第１１変形例では６つ）有する管状の部材である。葉状部４０ｖは、内側伝熱管４０ｕの周方向に間隔をあけて複数形成されている。外筒４０ｔと内側伝熱管４０ｕとは、同時に引き抜き加工されることによって一体的に形成される。各葉状部４０ｖのうち内側伝熱管４０ｕの径方向外側に位置する外面が外筒４０ｔの内面に圧接されており、この圧接された部分を通じて外筒４０ｔから内側伝熱管４０ｕに熱が伝達される。窒素ガスは、内側伝熱管４０ｕの内部の空間と、内側伝熱管４０ｕの外面と外筒４０ｔの内面とによって囲まれた空間との両方を通って流れる。内側伝熱管４０ｕの内部の空間を流通する窒素ガスに対しては、内側伝熱管４０ｕの内面から熱が付与される。一方、内側伝熱管４０ｕの外面と外筒４０ｔの内面とによって囲まれた空間を流通する窒素ガスに対しては、内側伝熱管４０ｕの外面及び外筒４０ｔの内面の両方から熱が付与される。内側伝熱管４０ｕは高熱伝導材料からなっているので、当該内側伝熱管４０ｕと窒素ガスとの熱交換は容易に行われる。

この第１１変形例のように、複数の葉状部４０ｖを有する内側伝熱管４０ｕを外筒４０ｔ内に設けることによって、加熱体４０内の流路の断面積を増加させなくても、加熱体４０内を流れる窒素ガスへの伝熱面積を増加させることができる。詳細には、外筒４０ｔの内面と内側伝熱管４０ｕの内面及び外面とが窒素ガスへの伝熱に用いられるため、配管の内面のみから窒素ガスに伝熱する構造に比べて格段に伝熱面積を増加させることができる。その結果、熱交換効率を格段に向上させることができる。

なお、内側伝熱管４０ｕは、図１９に示した葉状部４０ｖを６つ有する構成以外に、図２０に示す第１２変形例のように葉状部４０ｖを５つ有する構成としてもよく、さらに、これら６つ及び５つ以外の数の葉状部４０ｖを有する構成としてもよい。

また、図２１に示す上記実施形態の第１３変形例のように、加熱体４０を外筒４０ｔと内筒４０ｗと内側伝熱管４０ｕとからなる３重管としてもよい。この場合、内筒４０ｗは、例えば銅合金やアルミニウム等の高熱伝導材料からなる円筒状の直管とする。この内筒４０ｗは、外筒４０ｔ内に設けられており、当該内筒４０ｗの外面は外筒４０ｔの内面に圧接されている。そして、上記第１１変形例と同様の複数（図２１では６つ）の葉状部４０ｖを有する内側伝熱管４０ｕが内筒４０ｗ内に設けられている。各葉状部４０ｖのうち内側伝熱管４０ｕの径方向外側に位置する外面が内筒４０ｗの内面に圧接されている。窒素ガスは、内側伝熱管４０ｕの内部の空間と、内側伝熱管４０ｕの外面と内筒４０ｗの内面とによって囲まれた空間との両方を通って流れる。誘導加熱によって外筒４０ｔから発する熱は、内筒４０ｗに伝達されるとともにその内筒４０ｗの内面から、当該内筒４０ｑの内面と内側伝熱管４０ｕの外面とによって囲まれた空間を流通する窒素ガスに対して付与され、また、内筒４０ｗから内側伝熱管４０ｕにその熱が伝達されて内側伝熱管４０ｕの内外両面から対応する空間を流通する窒素ガスに付与される。

この第１３変形例では、上記第１１変形例と同様に、加熱体４０内を流通する窒素ガスへの伝熱面積を内側伝熱管４０ｕによって増加させることができる。さらに、この第１３変形例では、内筒４０ｗ内において内側伝熱管４０ｕの外側に位置する空間を流通する窒素ガスに対して高熱伝導材料からなる内筒４０ｗの内面から熱を付与することができるため、熱交換効率をさらに向上させることができる。

なお、このように加熱体４０を３重管とする場合も、図２２に示す第１４変形例のように内側伝熱管４０ｕが５つの葉状部４０ｖを有していてもよく、また、内側伝熱管４０ｕが６つ及び５つ以外の数の葉状部４０ｖを有していてもよい。

また、上記第１１変形例〜第１４変形例において、内側伝熱管４０ｕにひねりを加えて螺旋状としてもよい。このように構成すれば、加熱体４０の長さを変えることなく、加熱体４０内を流れる窒素ガスへの伝熱面積をより増加させることができる。

なお、上記実施形態及び上記各変形例では、生タイヤ１００を加硫成形するための加熱加圧媒体として窒素ガスを用いた例を示したが、窒素ガス以外の種々のものを加熱加圧媒体として用いてもよい。例えば、蒸気、窒素ガス以外の不活性ガスまたは空気等を加熱加圧媒体として用いてもよい。

また、上記実施形態では、加硫成形に用いられた後の窒素ガスを媒体回収経路４ｃを通じて媒体循環経路４ａに回収する例を示したが、加硫成形後の加熱加圧媒体は、その一部または全部を排気弁２８を開にすることにより排気経路４ｆを通じて排気してもよい。

また、上記実施形態のように複数の強磁性非導体部材４６を誘導加熱手段４２の周囲に配置する以外に、筒状の強磁性非導体部材を誘導加熱手段４２の周囲を囲むように設けることによっても誘導加熱手段４２から発する磁力線に対するシールド効果をもたらすことができる。

１、６１、７１、８１ タイヤ加硫機
２ モールド
４ 媒体経路
１０、７２ 加熱部
４０、７２ａ、８２ａ、８３ａ 加熱体
４０ａ 加熱体セグメント
４０ｂ、４０ｄ 凹部
４０ｃ、４０ｅ 凸部
４０ｊ 第１多孔板
４０ｋ 第２多孔板
４０ｐ 配管部材
４２ 誘導加熱手段
４４ 断熱材
４６ 強磁性非導体部材
６２、８２ 第１加熱部
６３、８３ 第２加熱部
１００ 生タイヤ

Claims (12)

1. 生タイヤの加硫成形を行うためのタイヤ加硫機であって、
   前記生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、
   前記モールド内に収容された前記生タイヤの内部空間に繋がり、前記生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体を流通させる媒体経路と、
   前記媒体経路に設けられ、その媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の温度を制御するための加熱部とを備え、
   前記加熱部は、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する加熱体と、前記流路を流通する前記加熱加圧媒体が加熱されるように前記加熱体を電磁誘導によって加熱する誘導加熱手段とを有する、タイヤ加硫機。
2. 前記加熱体と前記誘導加熱手段との間には、断熱材が設けられている、請求項１に記載のタイヤ加硫機。
3. 前記加熱体は、前記媒体経路の一部を構成する配管部材からなる、請求項１または２に記載のタイヤ加硫機。
4. 前記誘導加熱手段は、前記配管部材の周囲に配置され、前記配管部材に磁力線を及ぼす磁力発生部材からなり、
   前記加熱部は、前記配管部材の径方向において前記磁力発生部材の外側に配置された強磁性非導体部材を有する、請求項３に記載のタイヤ加硫機。
5. 前記磁力発生部材は、前記配管部材の周囲に巻回され、通電により磁力線を発するコイルからなる、請求項４に記載のタイヤ加硫機。
6. 前記加熱体は、少なくとも一部が強磁性導体材料からなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤ加硫機。
7. 前記加熱体は、強磁性導体材料からなる部分と、高熱伝導材料からなる部分とを含む、請求項６に記載のタイヤ加硫機。
8. 前記加熱体の前記流路を囲む内面には、凹凸部が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫機。
9. 前記加熱体は、直管状に構成されており、
   前記凹凸部は、前記加熱体の軸方向に直線的に延びている、請求項８に記載のタイヤ加硫機。
10. 前記加熱体は、その軸方向に繋ぎ合わされた複数の直管状の加熱体セグメントからなり、
    前記各加熱体セグメントは、その内面に周方向に交互に配設されるとともに軸方向に延びる凹部と凸部をそれぞれ有し、
    軸方向に隣り合う前記加熱体セグメント同士の前記凹部及び前記凸部は、周方向の位相が互いにずれるように配置されている、請求項８に記載のタイヤ加硫機。
11. 前記加熱体内には、前記流路を遮る方向に配置された多孔板が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫機。
12. 前記加熱体は、内部に前記加熱加圧媒体の流路をそれぞれ有する複数の配管部材の集合体からなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤ加硫機。

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