JP6379589B2 - 空気入りタイヤの加硫装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤの加硫装置および方法に関し、さらに詳しくは、追加のエネルギーを投入することなく加硫ブラダ内部の気体を循環させて、加硫ブラダ内部の気体温度の低下を抑えつつ加硫ブラダの上下温度差を低減させることができる空気入りタイヤの加硫装置および方法に関するものである。

モールド内部に設置されたグリーンタイヤに加硫ブラダを挿入し、この加硫ブラダにスチーム（加熱媒体）および窒素ガス（加圧媒体）を注入してグリーンタイヤを加硫する方法が知られている。スチームを用いる加硫方法では、加硫ブラダ内部に注入したスチームの一部が凝縮して、ドレーンとなって加硫ブラダ内部の下側に流れ落ちる。このドレーンによって加硫ブラダの下側の温度が低下する。

また、スチームと窒素ガスを用いる加硫方法では、スチームに比して窒素ガスの比重が大きいため、膨張した加硫ブラダの中では、上方にスチームが圧縮された状態で存在し、その下方に窒素ガスが存在した状態になる。そのため、加硫中の加硫ブラダでは、上側の温度が下側に比してより高くなって上下温度差が一段と拡大する。これらに起因して、加硫したタイヤでは、加硫した際の上下方向で加硫程度のばらつきが大きくなるという問題がある。

加硫装置としては、加硫ブラダの内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ラインを設け、この循環ラインを通じて加硫ブラダ内部の気体を循環させる構造が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。加硫ブラダ内部の気体を循環させることによって、加硫ブラダ内部には気流が生じるので上下温度差を小さくするには有利である。しかしながら、加硫ブラダ内部の気体をポンプやモータ等の駆動装置を使用して循環ラインに循環させると、駆動装置を駆動させるための追加のエネルギーが必要になるという問題がある。しかも、駆動装置は加熱を防止するためにある程度冷却する必要があるので、循環ラインを流れる気体の熱は、相対的に低温の駆動装置に奪われる。そのため、循環ラインを経て加硫ブラダ内部に流入した気体の温度は奪われた熱量の分だけ低下し、これに伴って加硫時間が増大する等の不具合が生じる。

特開昭６２−３３６１１号公報 特開平５−１０４５４２号公報

本発明の目的は、追加のエネルギーを投入することなく加硫ブラダ内部の気体を循環させて、加硫ブラダ内部の気体温度の低下を抑えつつ加硫ブラダの上下温度差を低減させることができる空気入りタイヤの加硫装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の空気入りタイヤの加硫装置は、モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入される加硫ブラダと、この加硫ブラダの内部にスチームを注入するスチーム注入ラインと、前記モールドを加熱するスチームを流通させるスチーム流通ラインとを備えた空気入りタイヤの加硫装置において、前記加硫ブラダの内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ラインと、この循環ラインの途中に配置される循環ポンプと、前記加硫ブラダに注入されたスチームまたは前記スチーム流通ラインを流通したスチームの少なくとも一方のスチームから生じたドレーンが貯留される貯留部と、この貯留部に貯留されたドレーンを再蒸発させる再蒸発機構とを備え、前記貯留部に貯留されたドレーンを再蒸発させて得られたスチームを駆動源として前記循環ポンプを駆動させることにより、膨張している前記加硫ブラダの内部の気体を、前記循環ラインを通じて循環させる構成にしたことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの加硫方法は、モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入した加硫ブラダを膨張させてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫ブラダの内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ラインに循環ポンプを配置し、前記加硫ブラダに注入したスチームまたは前記モールドを加熱させるために流通させたスチームの少なくとも一方のスチームから生じたドレーンを再蒸発させ、この再蒸発により得られたスチームを駆動源として前記循環ポンプを駆動させることにより、膨張している前記加硫ブラダの内部の気体を、前記循環ラインを通じて循環させることを特徴とする。

本発明によれば、膨張している加硫ブラダの内部の気体を、加硫ブラダの内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ラインに配置した循環ポンプを駆動させて循環ラインを通じて循環させることで、加硫ブラダ内部に気流が生じるので上下温度差が低減して内部温度の均一化が促進される。この循環ポンプは、加硫ブラダに注入したスチームまたはモールドを加熱させるために流通させたスチームの少なくとも一方のスチームから生じたドレーンを再蒸発させることで得られたスチームを駆動源とするので、追加のエネルギーを投入する必要がない。また、スチームを駆動源とする循環ポンプなので電気駆動のポンプやモータのように冷却する必要がない。それ故、循環ラインを流れる気体の熱が循環ポンプによって奪われ難くなり、循環ラインを通じて加硫ブラダ内部に流入する気体の温度低下を防止するには有利になる。

本発明の空気入りタイヤの加硫装置の全体概要を例示する説明図である。 図１の循環ラインおよびその周辺を例示する説明図である。

以下、本発明の空気入りタイヤの加硫装置および方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明の空気入りタイヤの加硫装置１には、モールド１３が取付けられる。この実施形態では、モールド１３は、周方向に複数に分割された環状のセクタ１３ａと、上側に配置される環状のサイドプレート１３ｂ、下側に配置される環状のサイドプレート１３ｃで構成されている。

この加硫装置１は、ゴム製の筒状の加硫ブラダ２と、加硫ブラダ２の内部にスチームＳを注入するスチーム注入ライン６ａと、窒素ガスＮを注入する窒素ガス注入ライン６ｂと、モールド１３を加熱するスチームＳを流通させるスチーム流通ライン６ｃとを備えている。加硫ブラダ２の上側クランプ部３ａ、下側クランプ部３ｂはそれぞれ、中心機構４に取り付けられた円盤状の上側クランプ保持部５ａ、下側クランプ保持部５ｂにより保持される。中心機構４のセンターポストには、加硫ブラダ２の内部に加熱媒体となるスチームＳおよび加圧媒体となる窒素ガスＮを注入する注入口６が形成されている。この実施形態では注入口６は、後述する循環ライン出口７ｂとしても機能する。

注入口６には、スチーム供給源１４に接続されるスチーム注入ライン６ａと、窒素ガス供給源１５に接続される窒素ガス注入ライン６ｂとが接続されている。スチーム注入ライン６ａ、窒素ガス注入ライン６ｂにはそれぞれ、開閉弁１６ｂ、１６ｃが設けられている。それぞれの開閉弁１６ｂ、１６ｃは制御装置により弁操作が制御される。図１では加硫ブラダ２の内部にスチームＳおよび窒素ガスＮが注入されて膨張した状態になっている。スチーム流通ライン６ｃは、モールド１３に隣接する部材の内部に設けられていて、例えばスチーム注入ライン６ａとは別系統になっている。

加硫装置１は、さらに加硫ブラダ２の内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ライン７と、循環ライン７の途中に配置される循環ポンプ１１と、貯留部８と、この貯留部８に貯留されたドレーンＤを再蒸発させる再蒸発機構９とを備えている。中心機構４のセンターポストには循環ライン入口７ａが形成されている。この循環ライン入口７ａは加硫ブラダ２の内部の下端部側の位置に配置されていて、注入口６（循環ライン出口７ｂ）よりも下方に位置している。この実施形態の循環ライン７は循環ポンプ１１を通過してスチーム注入ライン６ａ（窒素ガス注入ライン６ｂ）と途中で合流している。そのため、循環ライン出口７ｂと注入口６とが共通になっているが、循環ライン７とスチーム注入ライン６ａ（窒素ガス注入ライン６ｂ）とを合流させない構成にして循環ライン出口７ｂと注入口６とを別々にすることもできる。

貯留部８には、循環ライン７から分岐した再蒸発ライン１０（１０ａ、１０ｂ）が接続され、スチーム流通ライン６ｃから分岐した再蒸発ライン１０ｃも接続されている。循環ライン７から分岐した再蒸発ライン１０ａとスチーム流通ライン６ｃから分岐した再蒸発ライン１０ｃは、貯留部８の上端部（ドレーンＤの上面よりも上側位置）に接続されている。貯留部８から循環ポンプ１１に向かって延びる再蒸発ライン１０ｂは、貯留部８の下端部（ドレーンＤの水面よりも下方位置）に接続されている。再蒸発ライン１０ｂは、貯留部８から循環ポンプ１１を連通して延設されている。

貯留部８には、再蒸発ライン１０ａを通じて、加硫ブラダ２に注入されたスチームＳから生じたドレーンＤが貯留される。また、再蒸発ライン１０ｃを通じて、モールド１３を加熱したスチームＳから生じたドレーンＤが貯留部８に貯留される。前者のスチームＳから生じたドレーンＤだけ、或いは、後者のスチームＳから生じたドレーンＤだけを貯留部８に貯留する構成にすることもできる。即ち、両者のうち少なくとも一方のスチームＳから生じたドレーンＤが貯留部８に貯留される構成にする。

再蒸発ライン１０ｂの貯留部８と循環ポンプ１１との間には、再蒸発ライン１０ｂを開閉する開閉弁１６ａが設けられている。この実施形態では、開閉弁１６ａが貯留部８に貯留されているドレーンＤを再蒸発させる再蒸発機構９として機能する。

循環ポンプ１１は、ハウジングの内部に配置される回転軸１２と、回転軸１２の両端部にそれぞれ固定された円柱状の回転フィン１２ａ、１２ｂとを有している。回転フィン１２ａ、１２ｂは、周方向に間隔をあけて配置された多数のフィンを備えている。一方の回転フィン１２ａが収容されている側のハウジングには循環ライン７が挿通している。他方の回転フィン１２ｂが収容されている側のハウジングには再蒸発ライン１０ｂが挿通している。この循環ポンプ１１は言わば蒸気タービンであり、貯留部８に貯留されたドレーンＤを再蒸発させて得られたスチームＳを駆動源として駆動される。

回転軸１２、回転フィン１２ａ、１２ｂなどの循環ポンプ１１を構成する部材は、スチームＳに接触する。そのため、これら部材は耐熱性に優れた材質（セラミックや耐熱金属など）を用いることが望ましい。

次に、本発明の空気入りタイヤの加硫方法の手順を説明する。本発明では、グリーンタイヤＧをモールド１３の内部に横置き状態で配置する。加硫ブラダ２はグリーンタイヤＧの内側に挿入され、モールド１３を閉型した状態にする。

次いで、開閉弁１６ｂのみを開弁して、スチーム注入ライン６ａを通じてスチーム供給源１４から供給されたスチームＳを加硫ブラダ２の内部に注入する。注入するスチームＳの温度は例えば１５０℃〜２５０℃程度である。注入したスチームＳにより加硫ブラダ２を所定内圧Ｐ１にして、グリーンタイヤＧの内壁面に沿ってドーナツ状に膨張させる。

次いで、開閉弁１６ｂを閉弁し開閉弁１６ｃを閉弁して、窒素ガス注入ライン６ｂを通じて窒素ガスＮを加硫ブラダ２の内部に注入して加硫ブラダ２を所定内圧Ｐ２に上昇させる。注入する窒素ガスＮの温度は常温である。加硫ブラダ２に注入したスチームＳの一部は、加硫ブラダ２の内部で凝縮して下方に流れ落ちてドレーンＤになる。

次いで、例えば開閉弁１６ｂ、１６ｃを閉弁した状態でグリーンタイヤＧを加硫する。加硫ブラダ２の内部に生じたドレーンＤは、循環ライン入口７ａから循環ライン７に流入し、再蒸発ライン１０ａを通じて貯留部８に貯留される。一方、スチーム流通ライン６ｃを流通したスチームＳから生じたドレーンＤは、再蒸発ライン１０ｃを通じて貯留部８に貯留される。

ここで、貯留部８に貯留されたドレーンＤを再蒸発させる。この実施形態では、開閉弁１６ａを開弁して、貯留部８のドレーンＤを減圧下（例えば大気圧下）に曝して再蒸発させる。加硫ブラダ２や再蒸発ライン１０ａ、１０ｃの内圧は例えば２ＭＰａである。このドレーンＤの再蒸発により得られたスチームＳは、再蒸発ライン１０ｂを通じて循環ポンプ１１を通過して例えば大気開放される。この通過するスチームＳを駆動源として循環ポンプ１１を駆動させる。具体的には、再蒸発させたスチームＳによって回転フィン１２ｂを回転駆動させ、これに伴い、回転フィン１２ａを回転駆動させる。

循環ライン７は一方の回転フィン１２ａが収容されているハウジングを通過して延設されているので、回転フィン１２ａが回転駆動されることにより、循環ライン７の中の気体（スチームＳと窒素ガスＮの混合気体）が強制的に循環ライン７内を移動する。これにより、膨張している加硫ブラダ２の内部の気体（スチームＳと窒素ガスＮの混合気体）は、循環ライン入口７ａから循環ライン７に流入し、循環ライン７に流入した気体は、膨張している加硫ブラダ２の内部に流入する。

このようにして、膨張している加硫ブラダ２の内部の気体は循環ライン７を通じて循環する。以後、予め設定された加硫時間が経過するまでこの状態を維持して、膨張している加硫ブラダ２によって、グリーンタイヤＧの内周面を押圧してグリーンタイヤＧをモールド１３に押圧しつつ加熱する。循環ライン７を通じた気体の循環により、加硫ブラダ２の内部には気流が生じるので加硫ブラダ２の上下温度差が低減して内部温度の均一化が促進される。それ故、加硫したタイヤ品質の向上に寄与する。

循環ポンプ１１は、加硫ブラダ２に注入したスチームＳまたはモールド１３を加熱させるために流通させたスチームＳの少なくとも一方のスチームＳから生じたドレーンＤを再蒸発させることで得られたスチームＳを駆動源とするので、追加のエネルギーを投入する必要がない。そして、この循環ポンプ１１は、電気駆動のポンプやモータのように冷却する必要がない。それ故、循環ライン７を流れる気体の熱が循環ポンプ１１に接触することによって奪われるという問題が生じ難くなる。したがって、循環ライン７を通じて加硫ブラダ２の内部に流入する気体の温度低下を防止するには有利になり、加硫時間の増大を回避することができる。

グリーンタイヤＧを加硫する度に加硫ブラダ２の内部にはドレーンＤが発生する。したがって、連続的に加硫を行なう場合は、前回までの加硫で発生して貯留部８に貯留されたドレーンＤも使用して、循環ポンプ１１を回転駆動させることができる。

貯留部８に貯留されたドレーンＤを再蒸発させるには、上述した方法に限らず、その他の方法を用いることもできる。例えば、このドレーンＤを、より高温の飽和水蒸気に直接接触させて再蒸発させることもできる。或いは、このドレーンＤを、貯留部８のケーシングを隔てて、より高温の飽和水蒸気に間接的に接触させて再蒸発させることもできる。

循環ライン出口７ｂを循環ライン入口７ａよりも上方の位置に配置すると、循環ライン７を経て加硫ブラダ２の内部に流入する気体によって、加硫ブラダ２の内部にはより広範囲に気流が生じる。それ故、加硫ブラダ２の上下温度差を小さくするには好ましい。循環ライン出口７ｂと循環ライン入口７ａの上下間隔を大きくする程、加硫ブラダ２の内部に広範囲な気流を生じさせることができる。循環ライン出口７ｂの向き（加硫ブラダ２の内部への気体の流入方向）を水平よりも上向きすることによっても、加硫ブラダ２の内部に広範囲な気流を生じさせることができる。

一般的な乗用車用空気入りタイヤのグリーンタイヤのサンプルを横置き状態で、スチームおよび窒素ガスを用いて加硫する際に、図１に示した加硫装置と同等の装置を用いて、循環ラインの有無、循環装置の仕様を異ならせて同等条件設定にて加硫を行なった。
循環ラインが無い場合が比較例１、循環ラインが有り、循環装置が電気駆動ポンプの場合が比較例２、循環ラインが有り循環装置が図２に例示した循環ポンプの場合が実施例である。比較例１、２および実施例について、加硫終了直前の加硫ブラダ内部の気体温度と加硫ブラダの上下温度差を測定し、その結果を表１に示す。

表１の結果から加硫ブラダ上下温度差については、実施例は比較例２と同性能であり、比較例１に比して優れていることが分かる。また、加硫ブラダ内部の気体の温度については、実施例は比較例１と概ね同等であり、比較例２に比して気体温度が低下しないので、エネルギーロスが小さく、また、加硫時間が増大しないので生産性に優れていることが分かる。また、比較例２は循環装置を駆動するために追加のエネルギーを投入する必要があるので、実施例に比して気体循環に要するエネルギーが多くなる。

１ 加硫装置
２ 加硫ブラダ
３ａ 上側クランプ部
３ｂ 下側クランプ部
４ 中心機構
５ａ 上側クランプ保持部
５ｂ 下側クランプ保持部
６ 注入口
６ａ スチーム注入ライン
６ｂ 窒素ガス注入ライン
６ｃ スチーム流通ライン
７ 循環ライン
７ａ 循環ライン入口
７ｂ 循環ライン出口
８ 貯留部
９ 再蒸発機構
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ） 再蒸発ライン
１１ 循環ポンプ
１２ 回転軸
１２ａ、１２ｂ 回転フィン
１３ モールド
１３ａ セクタ
１３ｂ、１３ｃ サイドプレート
１４ スチーム供給源
１５ 窒素ガス供給源
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 開閉弁
Ｇ グリーンタイヤ

Claims (6)

1. モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入される加硫ブラダと、この加硫ブラダの内部にスチームを注入するスチーム注入ラインと、前記モールドを加熱するスチームを流通させるスチーム流通ラインとを備えた空気入りタイヤの加硫装置において、前記加硫ブラダの内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ラインと、この循環ラインの途中に配置される循環ポンプと、前記加硫ブラダに注入されたスチームまたは前記スチーム流通ラインを流通したスチームの少なくとも一方のスチームから生じたドレーンが貯留される貯留部と、この貯留部に貯留されたドレーンを再蒸発させる再蒸発機構とを備え、前記貯留部に貯留されたドレーンを再蒸発させて得られたスチームを駆動源として前記循環ポンプを駆動させることにより、膨張している前記加硫ブラダの内部の気体を、前記循環ラインを通じて循環させる構成にしたことを特徴とする空気入りタイヤの加硫装置。
2. 膨張している前記加硫ブラダの内部の気体を前記循環ラインに流入させる循環ライン入口が前記加硫ブラダの下側クランプ部を保持する円盤状の下側クランプ保持部の近傍の上方位置で前記加硫ブラダ内部の位置に配置され、前記循環ラインに流入させた気体を循環ラインから前記加硫ブラダの内部に流入させる循環ライン出口が前記循環ライン入口よりも上方の位置に配置される請求項１に記載の空気入りタイヤの加硫装置。
3. 前記再蒸発機構により、前記貯留部に貯留されたドレーンを減圧下に曝すことにより再蒸発させる構成にした請求項１または２に記載の空気入りタイヤの加硫装置。
4. モールド内部に配置されたグリーンタイヤに挿入した加硫ブラダを膨張させてグリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの加硫方法において、前記加硫ブラダの内部から外部に延設されて再び内部に戻る循環ラインに循環ポンプを配置し、前記加硫ブラダに注入したスチームまたは前記モールドを加熱させるために流通させたスチームの少なくとも一方のスチームから生じたドレーンを再蒸発させ、この再蒸発により得られたスチームを駆動源として前記循環ポンプを駆動させることにより、膨張している前記加硫ブラダの内部の気体を、前記循環ラインを通じて循環させることを特徴とする空気入りタイヤの加硫方法。
5. 膨張している前記加硫ブラダの内部の気体を、前記加硫ブラダの下側クランプ部を保持する円盤状の下側クランプ保持部の近傍の上方位置で前記加硫ブラダ内部の位置に配置した循環ライン入口から前記循環ラインに流入させ、この循環ラインに流入させた気体を、前記循環ライン入口よりも上方の位置に配置した循環ライン出口から加硫ブラダの内部に流入させる請求項４に記載の空気入りタイヤの加硫方法。
6. 前記少なくとも一方のスチームから生じたドレーンを減圧下に曝すことにより再蒸発させる請求項４または５に記載の空気入りタイヤの加硫方法。

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