JP4786620B2 - 加熱ユニット及びタイヤ加熱装置 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照しつつ、第1実施形態に係るタイヤ加熱装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図であり、本実施形態の全体構成を示している。図1では、金型部分について、断面を示す斜線を引いて示しているが、加熱ユニット部分については、図3の拡大図において詳細を示しているため、図1では適宜斜線を省略している。ここでは、本発明に係る加熱ユニットが、タイヤ加硫機の加熱装置の一部として用いられている一実施形態について説明する。
次に、タイヤ加熱装置1を用いて実施した加熱試験の結果を示す。試験は以下の条件で行なった。以下の条件は、上下の加熱ユニット100a、100bの両方について同様とし、下側加熱ユニットについての説明を省略する。
(1)電源:定格5kw(出力最大に設定)
(2)非磁性導体30a:アルミ(4mm厚)
(3)誘導加熱コイルC1:30sq テフロン(登録商標)被覆リッツ線
(4)誘導加熱コイルC1−強磁性金属部材10a間距離:25mm(固定)
(5)強磁性非導体部材51a、52a:非使用
上記の条件で加熱ユニットに電力を供給し、第1スペーサ71a、72a(及び第3スペーサ73a)を調整することで、誘導加熱コイルC1と非磁性導体30aとの間の距離Lを変化させたときの力率(有効に使用された電力/入力電力)を計算した。試験結果を以下に示す(Zは総合インピーダンスを表わしている)。
(1)L:40.0mm Z:63.2μH、力率:25.4%
(2)L:20.0mm Z:48.3μH、力率:18.8%
(3)L:10.0mm Z:36.6μH、力率:16.6%
(4)L: 5.4mm Z:28.2μH、力率:15.5%
試験の結果、非磁性導体30aの電気抵抗が小さいために、非磁性導体30aに誘導加熱コイルC1が近づくほど、加熱ユニット100aの総合インピーダンスが低下して力率は減少した。これは、非磁性導体30aに誘導加熱コイルC1が近づくほど、非磁性導体30aにより磁力線が遮断される割合が増すことによる。このように、第1スペーサ71a、72a(及び第3スペーサ73a)を調整してLを変化させることで、総合インピーダンスを変化させて、高い力率で電源を使用できる条件を、容易に且つ低コストで調整することができる。
次に、強磁性非導体部材51a、52aを使用した場合の、加熱ユニット100aの加熱試験結果を示す。条件は以下のように設定した。
(1)電源:定格5kw(出力最大に設定)
(2)非磁性導体30a:アルミ(4mm厚)
(3)誘導加熱コイルC1:30sq:テフロン(登録商標)被覆リッツ線
(4)誘導加熱コイルC1−強磁性金属部材10a間距離:21.5mm(固定)
(5)非磁性導体30a−誘導加熱コイルC1間距離:13mm(固定)
上記条件により、強磁性非導体部材51a、52aがない場合及びある場合における試験結果を以下に示す。
(1)強磁性非導体部材51a、52a:なし 力率:15.0%
(2)強磁性非導体部材51a、52a:あり 力率:33.7%
試験の結果、強磁性非導体部材51a、52aが存在する場合には、無い場合に比べて加熱ユニット100aの等価抵抗が増加して力率は増大した。また、強磁性非導体部材51a、52aにより磁力線が遮蔽されて、強磁性金属部材10aを効果的に加熱することができた。このように、強磁性非導体部材51a、52aを着脱したり、その量を増減したりすることによっても、総合インピーダンスを変化させて、高い力率で電源を使用できる条件を、容易に且つ低コストで調整することができる。
次に、本実施形態の第1変形例について図5を用いて説明する。ここでは、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。また、上記の実施形態と同様に、下側加熱ユニットの説明を省略する。変形例に係る加熱ユニット200aにおいては、第2スペーサがなく、代わりに、断熱部材240a〜243aが積層設置されており、誘導加熱コイルC1を支持している。これにより、断熱部材240a〜243aが、断熱材としてのみでなく、強磁性金属部材10aと誘導加熱コイルC1との間の距離を設定するスペーサとしても機能する。このような形態によっても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
次に、本実施形態の第2変形例について、図6を用いて説明する。ここでも、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。また、上記の実施形態と同様に、下側加熱ユニットの説明を省略する。本変形例に係る加熱ユニット300aにおいては、第1スペーサ371a〜373aが非磁性導体30aとスペーサ板370pとの間に配置され、第2スペーサ321a〜323aがスペーサ板370pと断熱部材40aとの間に設置され、これらを貫通してボルトB3が非磁性導体30a及び上側プラテンサポートPの嵌合孔に嵌合されることで、第1スペーサ371a〜373a及び第2スペーサ321a〜323aが設置される。第1スペーサ及び第2スペーサをこのような構成としても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
次に、本実施形態の第3変形例について、図7を用いて説明する。ここでも、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例に係るタイヤ加熱装置4のタイヤ金型M2は、加熱用スチーム封入のために形成された環状孔h1を内部に有する金型を流用したものであり、その環状孔h1には高熱拡散率を有する充填物質が充填されている。ここで、高熱拡散率を有する充填物質とは、例えば、熱媒油、シリコンオイル、液体金属(ガリウム、ウッドメタル)、加圧水などが用いられる。さらに、これらにアルミ、銅、鉄などの金属の固体粒子が含まれたものであってもよい。これにより、タイヤ金型M2の熱伝導によりタイヤを加熱する場合に、環状孔h1に空気が充填されている場合に比べて、タイヤ金型M2において熱が迅速に拡散され、タイヤの加熱効率が向上する。また、環状孔h1の形成されていない金型を用いて、新たに環状孔h1を形成し、そこに金型部材よりも高熱拡散率を有する充填物質を充填してもよい。この場合にも、環状孔h1の形成されていない場合に比べて、タイヤ金型において熱が迅速に拡散され、タイヤの加熱効率が向上する。
次に、図8を用いつつ、本発明の第2実施形態について説明する。ここでは、第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。図8は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置5の側面視における模式断面図である。
(1)環状孔h2に高熱拡散率を有する充填物質を充填する(図10)。
(2)熱伝導によりタイヤ金型M3を加熱する加熱ユニット100a、100bなどをタイヤ金型M3に設置する(図8)。
(3)タイヤ金型M3を加熱ユニット100a、100bにより加熱する。
次に、図11を参照しながら、本発明の第3実施形態について説明する。ここでは、第2実施形態に係るタイヤ加熱装置と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。図11は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図である。
次に、図12を参照しながら、本発明の第4実施形態について説明する。ここでは、上記の第1実施形態と異なる部分を中心に説明し、第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。図12は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図である。なお、タイヤ加熱装置の断面は、図12に一点鎖線で示す中心線を対称軸としてほぼ対称であるので、図12には、図の右側半分の断面のみを示し、左側半分の断面については省略する。
次に、図13を参照しながら、本発明の第5実施形態について説明する。ここでは、上記の第4実施形態と異なる部分を中心に説明し、第4実施形態と同様の部分については同一の符号を付してその説明を省略する。図13は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図である。
100a、100b、200a、300a 加熱ユニット(加熱機構)
10a、10b 強磁性金属部材
71a、72a、71b、72b、371a〜373a 第1スペーサ
21a〜23a、21b〜23b、321a〜323a 第2スペーサ
30a、30b 非磁性導体
40a、40b、240a〜243a 断熱部材
51a、52a、51b、52b 強磁性非導体部材
C1、C2 誘導加熱コイル
M1、M2、M3 タイヤ金型
h1、h2 環状孔
Claims (9)
- タイヤが収容されるタイヤ金型を加熱するための加熱ユニットであって、
熱伝導によりタイヤ金型を加熱する強磁性金属部材と、
前記強磁性金属部材についてタイヤ金型とは反対側に配置され且つ磁力線を生成して前記強磁性金属部材を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルについて前記強磁性金属部材とは反対側に配置され且つ前記誘導加熱コイルが生成した磁力線を遮蔽する非磁性導体と、
前記非磁性導体、前記誘導加熱コイル及び前記強磁性金属部材の相対的な位置関係を設定する位置決め手段と、を有していることを特徴とする加熱ユニット。 - 前記位置決め手段として、前記非磁性導体と前記誘導加熱コイルとの間の距離を設定する第1スペーサを有していることを特徴とする請求項1に記載の加熱ユニット。
- 前記位置決め手段として、前記強磁性金属部材と前記誘導加熱コイルとの間の距離を設定する第2スペーサを有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の加熱ユニット。
- 前記誘導加熱コイルと前記強磁性金属部材との間に断熱部材をさらに有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の加熱ユニット。
- 前記非磁性導体と前記誘導加熱コイルとの間に強磁性非導体部材をさらに有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の加熱ユニット。
- 前記非磁性導体はアルミニウムであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の加熱ユニット。
- 前記強磁性金属部材は、透磁率が100〜1000の鋼製部材であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の加熱ユニット。
- タイヤが収容されるタイヤ金型を有し、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の前記加熱ユニットが、前記タイヤ金型を挟んで上下に二つ対向配置されており、
二つの前記加熱ユニットが前記タイヤ金型の上下から前記タイヤ金型を加熱することを特徴とするタイヤ加熱装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の前記加熱ユニットと、
複数の分割セグメントから成り且つ内部に環状孔が形成されたタイヤ金型と、を有し、
前記環状孔には高熱拡散率を有する充填物質が充填されていることを特徴とするタイヤ加熱装置。
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