JP5837725B1 - タイヤ加硫機の配管構造、循環装置及びタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法 - Google Patents

タイヤ加硫機の配管構造、循環装置及びタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法 Download PDF

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Abstract

本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の一例では、図１に示すタイヤ加硫機の中心機構１を備える。中心機構１は、バグヘッド２と、水圧シリンダ３と、排気循環経路管４を備えている。また、中心機構１は、内部に加硫媒体を供給することで拡縮可能なブラダ（図示せず）を備えている。バグヘッド２は、加硫媒体の複数の供給ポートを有し、中心機構１の上部に配置されている。排気循環経路管４の一端はブラダの内部に連結され、２本の排気循環経路管４がバイパス管５で連結されている。排気循環経路管４の他端は中心機構１の外部と繋がっている。また、バイパス管５には、ブラダ内部の圧力を保持しながら加硫媒体を循環させる循環装置６が設けられている。

Description

本発明はタイヤ加硫機の配管構造、循環装置及びタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法に関する。詳しくは、効率のよいタイヤ加硫を実現するタイヤ加硫機の配管構造、循環装置及びタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法に係るものである。
タイヤの製造では、予め完成品に近い形に成形された生タイヤがモールドに入れられ加圧及び加熱される。この際、モールド内に設けられたブラダを膨張させ、生タイヤの内面に密接させて加硫が行われる。
ブラダには、スチームや窒素などの加硫媒体が媒体供給路を通じて供給され、その加硫媒体は媒体排出路を通じてブラダの外部に排出される。
ブラダによる加硫では、生タイヤへの熱伝達が均一になされるように、不活性ガスをファンによりブラダ内に循環させる方法や、ポンプで加熱加圧媒体を強制的に循環させる方法等がとられていた。
しかし、媒体としてスチームが供給される場合には、ブラダの下側にドレンが溜まり、加硫中にブラダ内部の上下温度差が生じる問題があった。このブラダの上下の温度差は、媒体を単に循環させる構造では、充分に対処できなかった。
ブラダ内部の温度分布が不均一であると、生タイヤの上側と下側で加硫度に差が生じ、ゴム物性がアンバランスとなるため、タイヤ性能に影響するおそれがあった。
また、近年では、低燃費タイヤやランフラットタイヤのようなタイヤの更なる高性能化に対応するため、ゴム材料における特殊配合材の均一分散のための混合技術が進化している。そのため、これまで以上にブラダ内部の上下の温度差を改善して、生タイヤを均一に加硫しうる手法の提案が強く望まれている。
こうしたなか、スチーム等の媒体の循環効率の向上を試みたタイヤ加硫装置が存在し、例えば、特許文献１に記載のタイヤ加硫装置が提案されている。
ここで、特許文献１には、図７（ａ）に記載のタイヤ加硫装置１００が記載されている。タイヤ加硫装置１００は、媒体を供給するための媒体供給路１０１と、媒体を排出するための媒体排出路１０２と、媒体を強制循環させる循環装置１０３とを備えている。
媒体供給路１０１は、ブラダ１０４の内部で開口した複数の噴出し口１０５と、上下方向に延在し且つその上部に噴出し口１０５が設けられた媒体供給配管１０６を有する。また、媒体排出路１０２は、ブラダ１０４の内部で開口した回収口１０７と、上下方向に延在し且つその上部に回収口１０７が設けられた媒体排出配管１０８を有する。
そして、複数の噴出し口１０５の開口面積の総和は、媒体供給配管１０６の配管内断面積の１０〜５０％であり、回収口１０７の開口面積は、媒体供給配管１０６の配管内断面積及び媒体排出配管１０８の配管内断面積よりも大きく形成されている。
タイヤ加硫装置１００は、複数の噴出し口の開口面積及び回収口の開口面積を規定することで、ブラダの内部へ噴出される加硫媒体の流速を上昇せしめ、回収口から加硫媒体を吸い込む流速を小さく設定できる。その結果、ブラダ内での媒体の循環効率を向上させるものとなっている。なお、図７（ｂ）は、装置における噴出し口１０５及び回収口１０７の位置関係を示す概略斜視図である。
特開２０１３−１５９０４９号公報
特許文献１に記載のタイヤ加硫装置は、循環装置と媒体供給路の間にバルブが設けられている。これは媒体供給路から循環装置側への媒体の逆流を防ぐ役割を果たすゲートバルブとなるが、ゲートバルブと循環装置は異なるタイミングで起動させるものとなる。
即ち、ゲートバルブ開放によるブラダ内部への媒体の供給と、循環装置による媒体の循環は異なるタイミングで行われる。しかしながら、ゲートバルブの開閉不良により、循環装置による媒体の循環が妨げられるおそれがある。なお、図８（ａ）に、タイヤ加硫装置における一般的なゲートバルブ１０９及び循環装置１１０の配置位置を示している。
また、媒体の循環の妨げを考慮して、図８（ｂ）に示すように、ゲートバルブを配置せずに循環装置１１０を使用するタイヤ加硫装置も従来から使用されている。しかしながら、ゲートバルブがないため、媒体供給路から循環装置側への媒体の逆流が生じてしまう問題が残るものとなっている。
また、特許文献１に記載のタイヤ加硫装置のように、ブラダ内部に媒体を供給する部分、即ち、噴出し口の部分を改良して循環効率を高める試みと、循環装置による媒体の循環効果は両立し得ない不都合が存在した。
具体的には、噴出し口やノズルは、その口径が小さいほど媒体をブラダ内部のより遠い領域まで媒体を送り出すことができ、媒体の対流促進効果が高まるものとなる。一方、循環装置は、媒体が循環する配管経路の口径が大きいほど循環効率が向上する。
そのため、噴出し口やノズルの口径を小さくすると、循環装置による媒体の循環の効率が下がり、結果として循環装置を設ける意味合いが薄れてしまうという問題があった。
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、効率のよいタイヤ加硫を実現するタイヤ加硫機の配管構造、循環装置及びタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明のタイヤ加硫機の配管構造は、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に連通され、該ブラダの内部に高温高圧流体を供給する媒体供給経路と、前記ブラダの内部に連通され、同ブラダの内部との間で気体の循環経路を形成可能であると共に、気体を外部に排出可能な媒体排出経路と、該媒体排出経路上に設けられ、前記ブラダによる生タイヤの加硫時に前記循環経路で気体を循環させる循環装置とを備える。
ここで、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に連通され、ブラダの内部に高温高圧流体を供給する媒体供給経路によって、ブラダによる生タイヤの加硫が可能となる。なお、ここでいう高温高圧流体とは、生タイヤの加硫工程に使可能な加硫媒体であり、例えばスチームや窒素ガスである。
また、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に連通され、ブラダの内部に高温高圧流体を供給する媒体供給経路と、ブラダの内部に連通された気体を外部に排出可能な媒体排出経路によって、ブラダに対して高温高圧流体を連続的に供給し、排気することが可能となる。なお、ここでいう外部とは、ブラダの外部だけではなく、媒体排出経路よりも外側を意味するものである。
また、ブラダの内部との間で気体の循環経路を形成可能な媒体排出経路によって、ブラダ内部の気体を循環させることができる。即ち、媒体供給経路とは独立した領域で気体を循環させることが可能となる。この結果、加硫媒体をブラダ内部に供給する噴出し口の口径を小さくしながら、循環装置の循環効率を保つことができる。
また、媒体排出経路上に設けられ、ブラダによる生タイヤの加硫時に循環経路で気体を循環させる循環装置によって、ブラダ内部の気体を循環させることが可能となる。また、媒体供給経路とは異なる経路になるため、媒体供給路側からの媒体の逆流が生じにくい構造とすることができる。
また、媒体排出経路が少なくとも２本の排気配管と排気配管に連通されたバイパス管から構成され、循環装置がパイパス管上に設けられた場合には、ブラダの内部と、排気配管及びバイパス管との間で気体を循環させることができる。
また、循環装置が循環経路の気体の循環の向きを正逆に切り換え可能である場合には、ブラダ内部での気体の流れに変化をつけ、循環効率を高めることができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明の循環装置は、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部との間で気体の循環経路を形成可能かつ気体を外部に排出可能な媒体排出経路上に設けられると共に、前記ブラダによる生タイヤの加硫時に前記循環経路で気体を循環させるものとなっている。
ここで、循環装置が、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部との間で気体の循環経路を形成可能かつ気体を外部に排出可能な媒体排出経路上に設けられたことによって、ブラダ内部の気体を循環させて、循環効率を高めることができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明のタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法は、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に高温高圧流体を供給する工程と、前記ブラダによる生タイヤの加硫時に同ブラダの内部と気体の排出経路との間で形成される気体の循環経路で気体を循環する工程とを備える。
ここで、生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に高温高圧流体を供給する工程によって、ブラダによる生タイヤの加硫が可能となる。
また、ブラダによる生タイヤの加硫時にブラダの内部と気体の排出経路との間で形成される気体の循環経路で気体を循環する工程によって、ブラダ内部の気体を循環させることが可能となる。また、媒体供給経路とは異なる経路で気体を循環させるため、媒体供給路側からの媒体の逆流が生じにくくすることができる。
本発明に係るタイヤ加硫機の配管構造は、効率のよいタイヤ加硫を実現するものとなっている。
また、本発明の循環装置は、効率のよいタイヤ加硫を実現するものとなっている。
また、本発明に係るタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法は、効率のよいタイヤ加硫を実現するものとなっている。
本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の概略正面図である。 本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の概略側面図である。 供給ポートの周辺構造の概略図（ａ）、排気循環経路管とブラダの連結部分の概略図（ｂ）及び加硫媒体の供給、排気及び循環経路の概略図（ｃ）である。 ブラダ内部への加硫媒体の供給ノズルの口径を小口径に形成し、循環装置を使用しない従来の配管構造を用いた際の上下ブラダの温度変化を示すグラフである。 ブラダ内部への加硫媒体の供給ノズルの口径を循環装置による媒体の循環を妨げない口径とし、循環装置を使用した従来の配管構造を用いた際の上下ブラダの温度変化を示すグラフである。 ブラダ内部への加硫媒体の供給ノズルの口径を小口径に形成し、循環装置を使用する本発明を適用した配管構造の一例を用いた際の上下ブラダの温度変化を示すグラフである。 従来のタイヤ加硫機の配管構造を示す概略図である。 従来のタイヤ加硫機の配管構造を示す概略図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は、本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の概略正面図である。図２は、本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の概略側面図である。なお、以下に示す構造は本発明の一例であり、本発明の内容はこれに限定されるものではない。
本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の一例では、図１に示すタイヤ加硫機の中心機構１を備える。中心機構１は、バグヘッド２と、水圧シリンダ３と、排気循環経路管４を備えている。また、中心機構１は、内部に加硫媒体を供給することで拡縮可能なブラダ（図示せず）を備えている。
バグヘッド２は、加硫媒体の複数の供給ポートを有し、中心機構１の上部に配置されている。また、水圧シリンダ３はバグヘッド２の下部に固定されている。
排気循環経路管４の一端はブラダの内部に連結され、２本の排気循環経路管４がバイパス管５で連結されている。排気循環経路管４の他端は中心機構１の外部と繋がっている。また、バイパス管５には、ブラダ内部の圧力を保持しながら加硫媒体を循環させる循環装置６が設けられている。
ブラダ内部と、排気循環経路管４及びバイパス管５が循環経路を形成し、生タイヤの加硫時に、循環装置６により加硫媒体がこの経路を循環可能なものとなっている。また、加硫の終了後はブラダ内部の加硫媒体が排気循環経路管４の他端側へと流れ、外部に排出される（図１の符号Ｚで示す矢印参照）。
また、循環装置６は加硫媒体を循環させる際の流れの向きを切り換え可能となっている。これにより、循環効率に変化を与えることができる。
水圧シリンダ３は、内部にセンターポストロッド７及びピストン８が一体化して配置されている。センターポストロッド７及びピストン８は水圧駆動により、水圧シリンダ３の内部を移動し、生タイヤの加硫工程で中心機構１の高さ位置を変動させる駆動機構となる。
ここで、必ずしも、バグヘッド２は複数の供給ポートを有する必要はない。但し、加硫媒体の種類によっての使い分けが可能となり、タイヤ加硫機の汎用性が高まる点から、バグヘッド２は複数の供給ポートを有することが好ましい。
また、必ずしも、２本の排気循環経路管４とバイパス管５でブラダ内部との加硫媒体の循環経路が構成される必要はなく、加硫媒体の供給経路とは独立した位置で媒体が循環可能かつ加硫媒体がタイヤ加硫機の外部に排出可能であれば充分である。また、例えば、排気循環経路管４の本数を増やした構造や、排気循環経路管４とバイパス管５の組み合わせを別途設けて連結する構造も採用しうる。
図２には、図１に示した中心機構１を略９０度回転させた方向から見た状態を示している。図２に示すように、中心機構１は、シリンダガイド９に供給孔１０が設けられている。図示しない加硫媒体供給源から供給孔１０へと加硫媒体が供給され、ホースを介してバグヘッド２の供給ポートへと加硫媒体が供給される。
バグヘッド２に供給ポートが複数設けられたことで、スチームや窒素等の加硫媒体を種類ごとにブラダ内部へと供給可能となっている。
図３は、供給ポートの周辺構造の概略図（ａ）、排気循環経路管とブラダの連結部分の概略図（ｂ）及び加硫媒体の供給、排気及び循環経路の概略図（ｃ）である。
図３（ａ）に示すように、シリンダガイド９の内部の供給孔１０及びホースを介して供給ポート１１へ加硫媒体が供給される。また、バグヘッド２とブラダが連結した部分には、供給ノズル１２が設けられている。供給ノズル１２はその口径が２ｍｍとなっており、口径を小さくすることで、ブラダ内部での加硫媒体の対流促進効果を高めるものである。なお、図３（ａ）の符号Ｙで示す矢印は加硫媒体の供給方向を示している。
図３（ｂ）に示すように、排気循環経路管４とブラダの連結部分には、媒体給排気孔１３及び媒体給排気孔１４が形成されている。媒体吸排気孔１３及び媒体給排気孔１４は、ブラダ内部に供給された加硫媒体が排気循環経路管４側に排出される際に排気方向への吸い込み口となる部分である。なお、図３（ｂ）の符号Ｘで示す矢印は排気時の加硫媒体の排気方向を示している。
また、循環装置６がブラダ内部の加硫媒体を循環させる際には、媒体吸排気孔１３はバイパス管５及び排気循環経路管４を流れてきた媒体をブラダ内部に供給する送給口となる。また、媒体給排気孔１４はブラダ内部から媒体が排気循環経路管４側に排出される際に排気方向への吸い込み口となる。
図３（ｃ）に示すように、ブラダに対して、符号１５で示す加硫媒体の供給経路と、符号１６で示す循環経路がそれぞれ設けられた構造となっている。生タイヤの加硫時には、循環装置６により、符号Ｃで示す矢印方向に加硫媒体が循環するものとなる。
以上までで説明したタイヤ加硫機の配管構造を用いた場合のブラダ上下部分の温度に対する効果を以下説明する。
図４は、ブラダ内部への加硫媒体の供給ノズルの口径を小口径に形成し、循環装置を使用しない従来の配管構造を用いた際の上下ブラダの温度変化を示すグラフである。
図５は、ブラダ内部への加硫媒体の供給ノズルの口径を循環装置による媒体の循環を妨げない口径とし、循環装置を使用した従来の配管構造を用いた際の上下ブラダの温度変化を示すグラフである。
図６は、ブラダ内部への加硫媒体の供給ノズルの口径を小口径に形成し、循環装置を使用する本発明を適用した配管構造の一例を用いた際の上下ブラダの温度変化を示すグラフである。
図４乃至図６は横軸が時間（ｔ）、縦軸が上側ブラダ及び下側ブラダの温度（Ｔ）を示すグラフである。また、各グラフは上側ブラダ及び下側ブラダが１組ずつ示されている。より詳細には、実線で示した上側ブラダ１７及び下側ブラダ１８、点線で示した上側ブラダ１９及び下側ブラダ２０、一点鎖線で示した上側ブラダ２１及び下側ブラダ２２となっている。また、下側ブラダはドレンが溜まるため、上側ブラダに比べて温度が低くなっている。
前述したように、生タイヤの加硫時には、ブラダ内部の温度は上側ブラダ及び下側ブラダで温度差が少なくなることが好ましい。短時間で上下ブラダの温度差が小さくなると、生タイヤの加硫効率が向上し、完成するタイヤの品質向上につながるものとなる。
図４に示すように、循環装置を用いず、ノズル口径が２ｍｍ程の小さな供給ノズルを使用した際には、ブラダ内部のノズルから離れた位置まで加硫媒体を勢いよく飛ばすことが可能となる。この結果、加硫開始からの一定時間（符号２３で示す領域）において、上側ブラダ１７の温度を下げ、下側ブラダ１８の温度を上げることができ、加硫開始直後の上下ブラダの温度差を縮めるものとなる（符号Ｌ１参照）。
一方、図４の符号２４で示す領域では、上下ブラダの温度差は緩やかに縮まり、加硫工程の後半においては、供給ノズルの影響が及びにくいものとなっている。グラフの右端の時間では、上下ブラダの温度差はΔＴ１となっている。
また、図５の上側ブラダ１９及び下側ブラダ２０のグラフに示すように、循環装置を用い、供給ノズルの口径を加硫媒体の循環が妨げられない程度の大きな口径にした場合、加硫開始からの一定時間（符号２３で示す領域）では、上下ブラダの温度差があまり縮まらない（符号Ｌ２参照）。なお、図５には比較対象として、図４に記載した上側ブラダ１７及び下側ブラダ１８の温度変化も併せて記載している。
そして、図５の符号２４で示す領域では、循環装置がブラダ内部の加硫媒体を連続的に循環させることで、上側ブラダ１９の温度が大きく下がり、上下ブラダの温度差が素早く縮まるものとなる。なお、グラフの右端の時間では、上下ブラダの温度差はΔＴ２となり、図４で使用した配管構造に比して、温度差が小さくなっている（ΔＴ１＞ΔＴ２）
図６では、本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造の一例を使用した場合の結果である。なお、図６には比較対象として、図５に記載した上側ブラダ１９及び下側ブラダ２０の温度変化も併せて記載している。
中心機構１では、供給ノズル１２の口径が小さく形成されており、図４に示すグラフと同様に、符号２３で示す加硫開始後の前半の工程で、上下ブラダの温度差が縮められている。また、符号２４で示す領域では、図５で示すグラフと同様に、上側ブラダ２１の温度が大きく下がり、上下ブラダの温度差が素早く縮まるものとなる。
即ち、本発明を適用したタイヤ加硫機の配管構造では、符号２３及び符号２４で示す領域で上下ブラダ内部の温度差が効率よく縮まり、図５のΔＴ２に対応する温度に符号２５で示す部分で到達するものとなっている。
上下ブラダ内部の温度差が所定の温度差まで素早く縮まることで、上下のブラダ温度が均一な状態での生タイヤの加硫時間を長くとることが可能となる。特に、乗用車用のタイヤ等、タイヤ径の小さなタイヤを形成する際には、１個当たりのタイヤ加硫にかける時間そのものが短くなっているため、タイヤの品質や製造効率を大きく高めることができる。
また、加硫媒体の供給経路とは異なる経路上に循環装置が配置されたため、供給経路側からの加硫媒体の逆流が生じない構造となっている。
以上のように、本発明のタイヤ加硫機の配管構造は、効率のよいタイヤ加硫を実現するものとなっている。
また、本発明の循環装置は、効率のよいタイヤ加硫を実現するものとなっている。
また、本発明のタイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法は、効率のよいタイヤ加硫を実現するものとなっている。
１ 中心機構
２ バグヘッド
３ 水圧シリンダ
４ 排気循環経路管
５ バイパス管
６ 循環装置
７ センターポストロッド
８ ピストン
９ シリンダガイド
１０ 供給孔
１１ 供給ポート
１２ 供給ノズル
１３ 媒体給排気孔
１４ 媒体給排気孔
１５ 加硫媒体の供給経路
１６ 循環経路
１７ 上側ブラダ
１８ 下側ブラダ
１９ 上側ブラダ
２０ 下側ブラダ
２１ 上側ブラダ
２２ 下側ブラダ
２３ 加硫開始からの一定時間を示す領域
２４ 加硫工程の領域
２５ 上下ブラダの温度差がΔｔ２となる部分

Claims (4)

  1. 生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に連通され、該ブラダの内部に高温高圧流体を供給する媒体供給経路と、
    前記ブラダの内部に連通され、同ブラダの内部との間で気体の循環経路を形成可能であると共に、気体を外部に排出可能な媒体排出経路と、
    該媒体排出経路上に設けられ、前記ブラダによる生タイヤの加硫時に前記循環経路で気体を循環させる循環装置とを備え、
    前記媒体排出経路は２本の排気配管と該排気配管に連通されたバイパス管から構成され、
    前記循環装置は前記パイパス管上に設けられた
    タイヤ加硫機の配管構造。
  2. 前記循環装置は前記循環経路の気体の循環の向きを正逆に切り換え可能である
    請求項１に記載のタイヤ加硫機の配管構造。
  3. 生タイヤを加熱加圧するブラダの内部との間で気体の循環経路を形成可能かつ気体を外部に排出可能な２本の排気配管を含む媒体排出経路であって、前記排気配管に連結されたバイパス管を有する前記媒体排出経路の同パイパス管上に設けられると共に、前記ブラダによる生タイヤの加硫時に前記循環経路で気体を循環させる
    循環装置。
  4. 生タイヤを加熱加圧するブラダの内部に高温高圧流体を供給する工程と、
    前記ブラダによる生タイヤの加硫時に同ブラダの内部と２本の排気配管を含む気体の排出経路であって、前記排気配管に連結されたバイパス管を有する気体の排出経路との間で形成される気体の循環経路で気体を循環する工程とを備える
    タイヤ加硫機によるタイヤ加硫方法。
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