KR101230784B1 - 타이어 가황기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열 가압 매체의 온도의 상승을 빠르게 하는 동시에, 열손실을 저감시키는 것이 가능한 타이어 가황기를 제공하는 것이다. 이 타이어 가황기는 미가공 타이어의 가황 성형을 행하기 위한 타이어 가황기이며, 상기 미가공 타이어를 착탈 가능하게 수용하는 몰드와, 상기 몰드 내에 수용된 상기 미가공 타이어의 내부 공간에 연결되어, 상기 미가공 타이어를 가황 성형하기 위한 가열 가압 매체가 유통하는 매체 경로와, 상기 매체 경로에 설치되어, 그 매체 경로를 유통하는 상기 가열 가압 매체의 온도를 제어하기 위한 가열부를 구비하고, 상기 가열부는, 상기 가열 가압 매체가 유통하는 유로를 내부에 갖는 가열체와, 상기 유로를 유통하는 상기 가열 가압 매체가 가열되도록 상기 가열체를 전자기 유도에 의해 가열하는 유도 가열부를 갖는다.

Description

타이어 가황기 {TIRE VULCANIZER}

본 발명은 타이어 가황기에 관한 것이다.

종래, 몰드 내에 수용된 미가공 타이어의 내부 공간에 고온이고 또한 고압인 가열 가압 매체를 공급하여 미가공 타이어를 몰드의 내면에 압박함으로써 미가공 타이어를 가황 성형하는 타이어 가황기가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

이 특허 문헌 1에 개시된 타이어 가황기는 몰드 내에 수용된 미가공 타이어의 내부 공간에 연결되는 매체 경로를 구비하고 있고, 이 매체 경로를 통해 가열 가압 매체가 미가공 타이어의 내부 공간에 공급된다. 그리고, 매체 경로에는 히터가 설치되어 있고, 그 히터에 의해, 미가공 타이어의 내부 공간에 공급되는 가열 가압 매체가 예열된다.

그런데, 상기 히터로서는, 가열 가압 매체가 유통하는 매체 경로의 배관 내에 시스 히터를 삽입한 구성의 것이 생각되지만, 이와 같은 구성의 히터에서는 가열 가압 매체의 온도의 상승이 지연되는 동시에 열손실이 커진다고 하는 문제점이 있다.

즉, 이와 같은 히터에서는, 가열 가압 매체의 가열 시에 우선 시스 히터의 전열선을 발열시켜, 그 열이 시스 히터의 절연체 및 시스재를 통해 가열 가압 매체로 전달됨으로써 가열 가압 매체가 가열되므로, 시스 히터 자체의 열용량만큼, 가열 가압 매체의 온도의 상승이 지연된다. 또한, 이와 같은 히터에서는, 시스 히터를 내삽하기 위해 상기 배관의 직경을 크게 할 필요가 있고, 그 결과, 배관 표면으로부터의 열손실이 증대된다. 또한, 시스 히터 중 상기 배관의 외측에 위치하는 부위로부터의 열손실도 발생한다. 즉, 이들 열손실에 의해 전체적인 열손실이 커진다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2005-22399호 공보

본 발명의 목적은 가열 가압 매체의 온도의 상승을 빠르게 하는 동시에, 열손실을 저감시키는 것이 가능한 타이어 가황기를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 면에 따르면, 타이어 가황기는 미가공 타이어의 가황 성형을 행하기 위한 타이어 가황기이며, 상기 미가공 타이어를 착탈 가능하게 수용하는 몰드와, 상기 몰드 내에 수용된 상기 미가공 타이어의 내부 공간에 연결되어, 상기 미가공 타이어를 가황 성형하기 위한 가열 가압 매체가 유통하는 매체 경로와, 상기 매체 경로에 설치되어, 그 매체 경로를 유통하는 상기 가열 가압 매체의 온도를 제어하기 위한 가열부를 구비하고, 상기 가열부는, 상기 가열 가압 매체가 유통하는 유로를 내부에 갖는 가열체와, 상기 유로를 유통하는 상기 가열 가압 매체가 가열되도록 상기 가열체를 전자기 유도에 의해 가열하는 유도 가열부를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 타이어 가황기의 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시한 타이어 가황기에 사용하는 가열부의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 타이어 가황기에 사용하는 가열부의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 타이어 가황기의 효과를 조사하는 실험에 있어서 타이어 온도를 측정한 개소를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 타이어 가황기의 효과를 조사하는 실험에 있어서 가황 시간과 타이어 온도의 상관 관계를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태의 제1 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태의 제1 변형예에 의한 가열체의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태의 제2 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태의 제3 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태의 제4 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태의 제5 변형예에 의한 가열부의 모식도이다.
도 12는 도 11에 도시한 제5 변형예에 의한 가열체의 XII-XII선을 따른 단면도이다.
도 13은 도 11에 도시한 제5 변형예에 의한 가열체의 XIII-XIII선을 따른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태의 제6 변형예에 의한 가열부의 모식도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태의 제7 변형예에 의한 타이어 가황기의 모식도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태의 제8 변형예에 의한 타이어 가황기의 모식도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 형태의 제9 변형예에 의한 타이어 가황기의 모식도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 형태의 제10 변형예에 의한 가열부의 축 방향을 따른 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 형태의 제11 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 형태의 제12 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 형태의 제13 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 형태의 제14 변형예에 의한 가열체의 축 방향에 수직인 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 타이어 가황기(1)의 구성에 설명한다.

본 실시 형태에 의한 타이어 가황기(1)는, 미가공 타이어(100)의 가황 성형을 행하기 위한 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 미가공 타이어(100)를 착탈 가능하게 수용하는 몰드(2)와, 그 몰드(2) 내에 수용된 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 연결되어, 미가공 타이어(100)를 가황 성형하기 위한 가열 가압 매체를 유통시키는 매체 경로(4)를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 질소 가스를 가열 가압 매체로서 사용한 예에 대해 설명한다.

상기 몰드(2) 내에 수용된 미가공 타이어(100)의 내부에는, 예를 들어 부틸 고무 등의 탄성을 갖는 재료로 이루어지는 신축 가능한 블래더(도시하지 않음)가 삽입된다. 본 실시 형태에 의한 타이어 가황기(1)에서는 이 블래더 내, 즉 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 고온이고 또한 고압인 질소 가스를 공급함으로써, 블래더를 신전시켜 그 블래더를 미가공 타이어(100)의 내면에 밀접시키는 동시에, 블래더의 팽창력에 의해 미가공 타이어(100)의 외면을 몰드(2)의 내면으로 압박시킴으로써 미가공 타이어(100)를 가황 성형한다. 또한, 블래더를 사용하지 않는 블래더리스 방식의 타이어 가황기에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.

상기 매체 경로(4)는 질소 가스를 예비 가열하기 위해 그 질소 가스를 순환시키기 위한 매체 순환 경로(4a)와, 매체 순환 경로(4a)와 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)을 연결하여, 질소 가스를 매체 순환 경로(4a)로부터 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a) 내로 공급하기 위한 매체 공급 경로(4b)와, 매체 순환 경로(4a)와 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)을 연결하여, 질소 가스를 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로부터 매체 순환 경로(4a)로 회수하기 위한 매체 회수 경로(4c)를 갖는다.

상기 매체 순환 경로(4a)는 그 내부를 질소 가스가 유통하는 배관 부재를 포함하고 있다. 그리고, 이 매체 순환 경로(4a)에는 질소 가스를 당해 매체 순환 경로(4a) 내에 순환시키기 위한 매체 순환 장치(6)와, 질소 가스의 온도를 검출하기 위한 가스 온도 센서(8)와, 매체 순환 경로(4a) 내를 유통한 후, 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급되는 질소 가스의 온도를 제어하기 위한 가열부(10)와, 매체 순환 경로(4a) 중 상기 매체 공급 경로(4b)가 접속된 개소와 상기 매체 회수 경로(4c)가 접속된 개소 사이에 배치되는 바이패스 밸브(12)가 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 타이어 가황기(1)는 상기 가스 온도 센서(8)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 상기 가열부(10)의 가열 능력을 제어하는 온도 조절기(13)를 구비하고 있다.

또한, 매체 순환 경로(4a) 중 질소 가스의 흐름 방향에 있어서 매체 순환 장치(6)의 상류측의 부분이고, 또한 매체 회수 경로(4c)가 접속된 개소와 매체 순환 장치(6)가 설치된 개소 사이의 부분에 고압 매체 공급원로(4d)가 접속되어 있다. 이 고압 매체 공급원로(4d)에는 압력 제어 밸브(16)가 설치되어 있는 동시에, 당해 고압 매체 공급원로(4d) 중 압력 제어 밸브(16)의 상류측의 위치에, 고압의 질소 가스를 공급하는 고압 가스 공급원(18)이 접속되어 있다.

상기 매체 공급 경로(4b)에는 매체 공급 밸브(20)가 설치되어 있다. 또한, 매체 공급 경로(4b) 중 매체 공급 밸브(20)와 몰드(2) 사이의 개소에 저압 매체 공급원로(4e)가 접속되어 있다. 이 저압 매체 공급원로(4e)에는 밸브(22)가 설치되어 있는 동시에, 그 밸브(22)의 상류측에 저압의 질소 가스를 공급하는 저압 가스 공급원(24)이 연결되어 있다.

상기 매체 회수 경로(4c)에는 매체 회수 밸브(26)가 설치되어 있다. 또한, 매체 회수 경로(4c) 중 매체 회수 밸브(26)와 몰드(2) 사이의 개소에 배기 경로(4f)가 접속되어 있고, 이 배기 경로(4f)에는 배기 밸브(28)가 설치되어 있다. 매체 회수 경로(4c) 중 배기 경로(4f)가 접속된 개소보다도 몰드(2)측의 개소에는 질소 가스의 압력을 검출하기 위한 압력 센서(32)가 설치되어 있다.

또한, 타이어 가황기(1)는 압력 센서(32)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여 압력 제어 밸브(16)의 개방도를 제어하는 컨트롤러(33)를 구비하고 있다. 이 컨트롤러(33)는 압력 센서(32)로부터 출력된 신호를 수신하고, 그 신호에 기초하여 질소 가스의 압력이 원하는 압력으로 되도록 압력 제어 밸브(16)에 대해 적절하게 지령을 냄으로써 압력 제어 밸브(16)의 개방도를 제어한다. 이 컨트롤러(33)에 의한 압력 제어 밸브(16)의 개방도 제어에 의해, 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급되는 질소 가스의 압력이 제어된다.

상기 매체 순환 장치(6)는, 예를 들어 전동기에 의해 인버터 구동되는 블로어로 이루어져, 매체 순환 경로(4a)에 순환시키는 가스 유량, 즉 송풍량을 변경 가능하게 되어 있다. 이 매체 순환 장치(6)는 질소 가스를 예비 가열을 위해 매체 순환 경로(4a) 내에서 순환시키기 위해서와, 질소 가스를 매체 순환 경로(4a)로부터 매체 공급 경로(4b)를 통해 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급하기 위해서와, 질소 가스를 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로부터 매체 회수 경로(4c)를 통해 매체 순환 경로(4a)에 회수하기 위해서 사용된다.

상기 가스 온도 센서(8)는, 매체 순환 경로(4a) 중의 질소 가스의 온도를 측정하기 위한 것으로, 예를 들어 열전대 등으로 이루어진다. 이 가스 온도 센서(8)는, 도 2에 도시한 바와 같이 그 일단부가 매체 순환 경로(4a)를 구성하는 배관 내에 배치되어 있는 동시에, 타단부가 온도 검출 장치(36)에 접속되어 있다. 그리고, 당해 가스 온도 센서(8)에 의해 검출된 질소 가스의 온도의 데이터는 온도 검출 장치(36)로부터 상기 온도 조절기(13)로 보내진다.

상기 가열부(10)는 가스 온도 센서(8)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 매체 경로(4)를 유통하여 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급되는 질소 가스의 온도를 제어한다. 이 가열부(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이 가열체(40)와, 유도 가열부(42)와, 단열재(44)와, 강자성 비도체 부재(46)를 갖는다.

상기 가열체(40)는 매체 순환 경로(4a)를 구성하는 배관 부재의 일부로 이루어지고, 질소 가스가 유통하는 유로를 내부에 갖고 있다. 이 가열체(40)를 구성하는 배관 부재는 탄소강이나 SUS420 등의 강자성 도체 재료를 사용하여, 원관이고, 또한 직관 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 배관 부재의 재료는 전자기 유도가 가능한 재료이면, 강자성 도체 재료로 한정되지 않는다. 따라서, 가열체(40)는, 예를 들어 구리나 알루미늄 등의 고열전도 재료에 의해 형성되어 있어도 좋다. 또한, 가열체(40)는 강자성과 고열전도성의 양 특성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있어도 좋다. 이와 같은 재료로서는, 자성을 갖는 스테인리스강 등을 들 수 있다. 가열체(40)의 내면의 소정 개소에는 가열체(40)의 온도를 검출하기 위한 가열체 온도 센서(41)가 설치되어 있다. 이 가열체 온도 센서(41)는 상기 온도 검출 장치(36)에 접속되어 있다. 이로 인해, 가열체 온도 센서(41)에 의해 검출된 가열체(40)의 온도의 데이터는 온도 검출 장치(36)로부터 상기 온도 조절기(13)로 보내진다.

상기 유도 가열부(42)는 상기 가열체(40) 내의 유로를 유통하는 질소 가스가 가열되도록 그 가열체(40)를 전자기 유도에 의해 가열한다. 이 유도 가열부(42)는 가열체(40)의 배관 부재의 주위로부터 그 배관 부재에 대해 자력선을 미치는 자력 발생 부재로 이루어진다. 구체적으로는, 유도 가열부(42)는 리츠선으로 이루어지는 솔레노이드 코일로 이루어지고, 도 3에 도시한 바와 같이 가열체(40)의 배관 부재의 주위로 권취되어 있다. 이 코일에는 교류 전원(11)(도 1 참조)이 접속되어 있다. 이 교류 전원(11)으로부터의 통전에 의해 코일이 자력선을 발하여, 그 자력선이 가열체(40)에 미쳐 가열체(40)가 유도 가열된다.

상기 단열재(44)는 상기 가열체(40)의 배관 부재와 상기 유도 가열부(42)의 코일 사이에 설치되어 있고, 가열체(40)가 유도 가열되었을 때에 그 열이 유도 가열부(42)로 전해지는 것을 억지한다. 이 단열재(44)는, 도 3에 도시한 바와 같이 가열체(40)의 외주로 권취되어 있고, 이 단열재(44)의 더욱 외주로 상기 유도 가열부(42)의 코일이 권취되어 있다.

상기 강자성 비도체 부재(46)는 실드의 역할을 발휘하는 것으로, 유도 가열부(42)로부터 발생하는 자력선이 직경 방향 외측에 미치는 것을 방지하는 동시에 그 유도 가열부(42)로부터 발생하는 자력선을 직경 방향 내측의 가열체(40) 근방에 집중시키기 위해 설치되어 있다. 이 강자성 비도체 부재(46)는 페라이트를 재료로 하여 가늘고 긴 직사각형의 판형상으로 형성되어 있고, 유도 가열부(42)의 코일의 직경 방향 외측에 배치되어 있는 동시에 상기 가열체(40)의 축방향으로 연장되어 있다. 강자성 비도체 부재(46)는 가열체(40)의 축 방향에 있어서의 유도 가열부(42)의 전체 배치 범위를 커버하는 길이를 갖고 있다. 또한, 강자성 비도체 부재(46)는 유도 가열부(42)의 코일의 둘레 방향으로 등간격으로 복수 배치되어 있다. 각 강자성 비도체 부재(46)는 상기 단열재(44)에 고정된 알루미늄제의 홀더(47)에 의해 각각 지지되어 있다.

상기 온도 조절기(13)는 가열부(10)의 가열 능력을 제어하는 제어 장치이다. 이 온도 조절기(13)는 가스 온도 센서(8)의 검출 신호 및 가열체 온도 센서(41)의 검출 신호를 수신하여, 그들 신호에 기초하여 가열부(10)의 교류 전원(11)에 대해 적절하게 지령을 냄으로써 교류 전원(11)으로부터 유도 가열부(42)의 코일로 공급되는 전력을 제어하고, 그 전력 제어에 의해 가열부(10)의 가열 능력을 제어한다. 이 온도 조절기(13)에 의한 가열부(10)의 가열 능력의 제어에 의해, 매체 순환 경로(4a)로부터 매체 공급 경로(4b)를 경유하여 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급되는 질소 가스의 온도가 제어된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 타이어 가황기(1)의 동작을 설명한다.

우선, 블래더를 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 삽입하면서 그 미가공 타이어(100)를 몰드(2) 내에 세트한다.

그리고, 저압 매체 공급원로(4e)에 설치된 밸브(22)를 개방으로 하여, 저압 가스 공급원(24)으로부터 저압 매체 공급원로(4e) 및 매체 공급 경로(4b)를 통해 저압의 질소 가스를 블래더 내에 공급함으로써 블래더를 신전시켜, 미가공 타이어(100)를 쉐이핑하여 유지한다. 그 후, 몰드(2)를 완전 폐쇄 상태로 하여 로크하고, 몰드(2)의 클램핑을 완료한다. 몰드(2)의 클램핑이 완료되면 밸브(22)를 폐쇄로 한다.

미가공 타이어(100)를 몰드(2) 내에 수용하는 작업의 한편, 매체 순환 경로(4a)에서는 질소 가스가 예비 가열된다. 이때, 매체 회수 밸브(26) 및 매체 공급 밸브(20)는 폐쇄로 되는 동시에, 바이패스 밸브(12)는 개방으로 된다. 이 각 밸브의 개폐에 의해, 매체 순환 경로(4a) 내를 질소 가스가 예열을 위해 순환할 수 있는 클로즈드 서킷이 형성된다. 그리고, 고압 가스 공급원(18)으로부터 공급되는 고압의 질소 가스는, 압력 제어 밸브(16) 및 고압 매체 공급원로(4d)를 통해 매체 순환 경로(4a)에 도입되고, 이 도입된 질소 가스는 매체 순환 장치(6)의 송풍에 의해 매체 순환 경로(4a) 내를 순환한다.

그리고, 매체 순환 경로(4a) 내를 순환하는 질소 가스는 가열부(10)에 의해 예비 가열된다. 구체적으로는, 가열부(10)에 있어서 교류 전원(11)으로부터 유도 가열부(42)의 코일로 전력이 공급됨으로써 그 코일로부터 자력선이 발생하는 동시에, 그 자력선이 가열체(40)에 미치게 됨으로써 가열체(40)가 전자기 유도에 의해 발열한다. 이 가열체(40)가 발하는 열은 가열체(40) 내를 흐르는 질소 가스로 전달되어, 그 질소 가스가 가열된다.

이때, 질소 가스의 온도가 가스 온도 센서(8)에 의해 검출되고, 그 검출 온도에 기초하여 질소 가스가 원하는 온도로 되도록 온도 조절기(13)에 의해 가열부(10)의 가열 능력이 제어된다. 즉, 온도 조절기(13)는 상기 가스 온도 센서(8)의 검출 온도에 기초하여, 가열부(10)의 교류 전원(11)으로부터 유도 가열부(42)의 코일에 공급되는 전력을 제어하고, 그것에 따라서 전자기 유도에 의한 가열체(40)의 발열량이 제어되어, 질소 가스의 온도가 원하는 온도로 조절된다.

한편, 가열부(10)에 의한 질소 가스의 온도 조절과는 별도로, 컨트롤러(33)에 의한 압력 제어 밸브(16)의 개방도 제어에 의해, 고압 매체 공급원로(4d)로부터 매체 순환 경로(4a)로 도입되어 매체 순환 경로(4a) 중을 순환하는 질소 가스의 압력이 원하는 압력으로 되도록 조절된다.

그리고, 매체 순환 경로(4a) 내의 질소 가스가 원하는 온도로 승온하고 있는 동시에, 몰드(2)의 클램핑이 완료되어 있는 것이 확인된 후, 바이패스 밸브(12)를 폐쇄로 하는 동시에 매체 공급 밸브(20) 및 매체 회수 밸브(26)를 개방으로 함으로써, 매체 순환 경로(4a) 중의 질소 가스를 매체 공급 경로(4b)를 통해 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로 공급한다.

그리고, 상기와 같이 매체 순환 경로(4a) 중의 질소 가스를 매체 공급 경로(4b)에 흘리기 전에, 그 질소 가스를 매체 순환 경로(4a) 중을 순환시키면서 예비 가열해 둔다. 이에 의해, 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급되는 질소 가스의 온도가 가황 개시 직후에 원하는 온도까지 상승하는 데 걸리는 상승 시간이 짧아진다. 그리고, 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a), 즉 블래더 내에 공급되는 고온이고 또한 고압인 질소 가스에 의해 블래더가 신전되는 동시에, 그 블래더의 팽창력에 의해 미가공 타이어(100)가 몰드(2)의 내면으로 압박되어, 그 미가공 타이어(100)가 가황 성형된다.

이와 같은 가황 성형에 사용된 질소 가스는 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로부터 매체 회수 경로(4c)를 통해 매체 순환 경로(4a)로 복귀된다. 매체 순환 경로(4a)로 복귀된 질소 가스는 다시 가열부(10)에 의해 가열되고, 그 후, 매체 공급 경로(4b)를 통해 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로 다시 공급된다. 이때, 질소 가스의 압력 제어, 상세하게는 질소 가스의 압력의 절대치의 제어 및 시간 경과에 대한 질소 가스의 압력 변화의 제어가, 압력 제어 밸브(16)의 개방도 조절뿐만 아니라, 배기 밸브(28)의 개방도 조절에 의해서도 행해진다.

또한, 매체 경로(4) 내 혹은 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)의 질소 가스의 압력이 저하되었을 때에는, 압력 제어 밸브(16)가 컨트롤러(33)에 의해 개방으로 되어, 고압 가스 공급원(18)으로부터 고압의 질소 가스가 매체 경로(4) 중에 보급된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 가열부(10)에 있어서 가열체(40)를 전자기 유도로 가열하여 그 가열체(40) 내의 유로를 흐르는 질소 가스를 가열할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는 가열체(40)를 직접 발열시켜 그 내부를 흐르는 질소 가스를 가열할 수 있으므로, 배관에 내삽한 시스 히터를 사용하여 질소 가스를 가열하는 경우와 달리, 시스 히터의 열용량에 기인하는 승온의 지연이 없다. 이로 인해, 질소 가스의 온도의 상승을 빠르게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가열체(40)를 직접 전자기 유도에 의해 발열시킴으로써 질소 가스를 가열하므로, 상기 배관에 내삽한 시스 히터를 사용하는 경우와 달리, 시스 히터를 내삽하기 위해 배관을 직경 확장하는 것 및 시스 히터의 일부가 배관 외에 위치하는 것에 기인하는 방열 면적의 증대가 없다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는 이와 같은 시스 히터를 사용하는 것에 비해 방열 면적을 작게 할 수 있어, 열손실을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 타이어 가황기(1)의 내부의 매체 경로(4)[매체 순환 경로(4a)]에서 질소 가스를 가열할 수 있으므로, 외부에서 생성된 스팀을 매체 경로에 공급하여, 그 스팀을 매체 경로로부터 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로 도입함으로써 미가공 타이어(100)의 가황 성형을 행하는 타이어 가황기와 달리, 외부로부터의 질소 가스의 이송에 수반하는 열손실이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 그 결과, 열손실을 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 질소 가스의 온도의 상승을 빠르게 할 수 있는 동시에, 열손실을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가열부(10)에 있어서 가열체(40)와 유도 가열부(42)의 코일 사이에 단열재(44)가 설치되어 있으므로, 가열체(40)를 전자기 유도로 가열했을 때에 가열체(40)의 열이 유도 가열부(42)의 코일로 전달되는 것을 단열재(44)에 의해 방지할 수 있다. 이로 인해, 유도 가열부(42)의 코일의 열(熱) 열화를 억제할 수 있다. 또한, 이와 같이 가열체(40)와 유도 가열부(42) 사이에 단열재(44)를 배치해도, 본 실시 형태에서는 전자기 유도에 의해 가열체(40)를 가열하므로, 단열재(44)가 가열체(40)의 가열을 저해하지 않고, 가열체(40)를 유효하게 가열할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가열부(10)의 가열체(40)가 매체 순환 경로(4a)를 구성하는 배관 부재의 일부로 이루어지므로, 가열체(40)가 매체 순환 경로(4a)의 배관 부재의 일부를 겸할 수 있다. 이로 인해, 매체 순환 경로(4a)의 배관 부재와 가열체(40)를 개별로 설치하는 경우에 비해 부재 점수를 삭감할 수 있는 동시에 가열체(40)의 제조 비용을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가열체(40)의 배관 부재의 직경 방향에 있어서 유도 가열부(42)의 외측에 강자성 비도체 부재(46)가 배치되어 있으므로, 그 강자성 비도체 부재(46)가 실드의 역할을 발휘하여, 유도 가열부(42)로부터 발하는 자력선이 외부에 미치는 것을 방지하는 동시에 그 자력선을 내측으로 집중시킬 수 있다. 이에 의해, 유도 가열부(42)로부터 발하는 자력선이 외부에 미쳐 다른 배관이나 금속 부재에 의도하지 않은 가열이 발생하거나, 유도 가열부(42)로부터 발하는 자력선에 의해 외계로의 악영향이 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 유도 가열부(42)로부터 발하는 자력선을 내측의 가열체(40)에 집중시켜 양호하게 전자기 유도에 의한 가열을 행할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 유도 가열부(42)가 가열체(40)의 배관 부재의 주위로 권취되어, 통전에 의해 자력선을 발하는 코일로 이루어지므로, 가열체(40)의 배관 부재의 주위로부터 균등하게 자력선을 미치게 하여 그 가열체(40)에 둘레 방향에 있어서 균등하게 전자기 유도를 발생시킬 수 있고, 그 결과, 가열체(40)의 둘레 방향에 있어서 가열 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 가열체(40)의 배관 부재가, 양호하게 전자기 유도가 발생하는 강자성 도체 재료로 이루어지므로, 가열체(40)의 전자기 유도에 의한 질소 가스의 가열을 양호하게 행할 수 있다.

다음에, 상기 실시 형태와 같은 타이어 가황기를 사용함으로써 얻어지는, 미가공 타이어(100)의 온도의 상승 성능의 향상 효과를 조사한 실험의 결과에 대해 설명한다.

이 실험에서는 175/65R14의 타이어 사이즈의 타이어를 형성하는 경우에 있어서 가황 시간의 경과에 수반하는 타이어 온도의 변화를 측정하였다. 타이어 온도의 측정은 도 4의 타이어 내면 중 P점으로 나타내는 이너 숄더부의 온도를 측정함으로써 행하였다. 도 5에, 이 실험의 결과가 나타나 있다.

도 5의 결과로부터, 상기 실시 형태와 같이 가열부(10)에 있어서의 가열체(40)의 전자기 유도 가열에 의해 가열한 질소 가스에 의해 미가공 타이어(100)의 가황을 행하는 것은, 시스 히터에 의해 가열한 질소 가스를 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급하여 가황을 행하는 것이나, 타이어 가황기의 외부에서 생성한 스팀을 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급하여 가황을 행하는 것에 비해 가황 개시로부터의 타이어 온도의 상승이 빠른 것을 알 수 있다. 그리고, 상기 실시 형태의 전자기 유도 가열을 이용한 것에서는, 미가공 타이어(100)의 가황에 일반적으로 필요해지는 약 140℃까지, 시스 히터에 의한 가열을 사용한 것에 비해 10초 정도 빠르게 타이어 온도를 상승시킬 수 있고, 또한 스팀에 의한 가열을 사용한 것에 비해 20초 정도 빠르게 타이어 온도를 약 140℃까지 상승시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

이와 같은 결과로부터, 상기 실시 형태의 타이어 가황기를 사용하면, 미가공 타이어(100)의 가황에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 생산성을 향상시키기 위해 유효하다고 생각된다.

또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태의 설명이 아닌 특허청구의 범위에 의해 개시되고, 또한 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.

예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시하는 상기 실시 형태의 제1 변형예와 같이, 가열체(40)는 그 내부의 유로를 둘러싸는 동시에 요철부가 형성된 내면을 갖고 있어도 좋다. 도 6에는 이 제1 변형예에 의한 가열체(40)의 축 방향에 수직인 단면이 도시되어 있고, 도 7에는 이 제1 변형예에 의한 가열체(40)의 축 방향을 따른 단면이 도시되어 있다.

이 제1 변형예에 의한 가열체(40)는 복수의 직관 형상의 가열체 세그먼트(40a)가 축 방향으로 용접에 의해 서로 연결됨으로써 형성되어 있다. 각 가열체 세그먼트(40a)의 내면에는 오목부(40b)와 볼록부(40c)가 둘레 방향으로 교대로 형성되어 있다. 각 오목부(40b) 및 각 볼록부(40c)는 가열체 세그먼트(40a)의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 각 오목부(40b)는 가열체(40)의 축 방향에 수직인 단면에 있어서 대략 원 형상을 나타내도록 형성되어 있다. 그리고, 가열체(40)의 축 방향에 있어서 이웃하는 각 가열체 세그먼트(40a)끼리의 오목부(40b) 및 볼록부(40c)는 둘레 방향의 위상이 서로 어긋나도록 배치되어 있다.

또한, 이 제1 변형예에서는 가열체(40) 내에 2개의 가열체 온도 센서(41)가 설치되어 있다. 각 가열체 온도 센서(41)는 가열체 세그먼트(40a)에 있어서 서로 대향 배치된 오목부(40b) 내에 각각 설치되어 있는 동시에, 그 오목부(40b) 내에서 가장 가열체 세그먼트(40a)의 외면에 가까운 위치에 설치되어 있다.

각 가열체 세그먼트(40a)는 원기둥 형상의 막대재에 축 방향으로 관통하는 복수의 소경의 둥근 구멍을 그 막대재의 축 주위로 등간격으로 형성하고, 그 후, 그들 복수의 소경의 둥근 구멍의 중앙에, 축 방향으로 관통하는 대경의 원 구멍을 상기 각 소경의 둥근 구멍의 각각과 약간 겹치도록 형성함으로써 제작된다. 그리고, 이와 같이 제작된 복수의 가열체 세그먼트(40a)를 축 방향으로 용접에 의해 서로 연결시킨다. 이때, 가열체 세그먼트(40a)가 이웃하는 것끼리는, 그들의 오목부(40b) 및 볼록부(40c)의 둘레 방향의 위상이 서로 어긋나도록 배치한 상태에서 서로 연결시킨다. 이와 같이 하여, 이 제1 변형예에 의한 가열체(40)가 형성된다.

이 제1 변형예의 구성에 따르면, 질소 가스와 접촉하는 가열체(40)의 내면의 표면적을 오목부(40b) 및 볼록부(40c)에 의해 늘릴 수 있으므로, 질소 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 제1 변형예에 따르면, 축 방향으로 이웃하는 가열체 세그먼트(40a)끼리의 내면의 오목부(40b) 및 볼록부(40c)가 둘레 방향으로 서로 위상을 어긋나게 하여 배치되어 있는 것에 기인하여 가열체(40) 내를 질소 가스가 흐를 때에 그 질소 가스의 속도 경계층이 갱신되고, 그것에 의해 가열체(40)로부터 질소 가스로 충분히 열이 부여되므로, 질소 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 속도 경계층이라 함은, 가열체(40) 내를 흐르는 질소 가스의 흐름 중, 가열체(40)의 내면 근방에 형성되는 유속이 일정 속도 이하로 저하된 영역이다. 이 속도 경계층은 그 이외의 속도가 저하되어 있지 않은 질소 가스의 흐름의 층에 비해 열을 전달하기 어려운 성질을 갖는다. 이 제1 변형예에서는, 상기 오목부(40b) 및 상기 볼록부(40c)가 둘레 방향으로 서로 위상을 어긋나게 하여 배치되어 있음으로써, 가열체(40) 내를 축 방향으로 흐르는 질소 가스의 흐름이 그 가열체(40)의 내면 근방에서 흐트러져, 상기 속도 경계층이 상기 오목부(40b) 및 상기 볼록부(40c)의 근방을 통과할 때마다 갱신된다. 한편, 가열체가 내면에 요철을 갖지 않는 단조(單調) 원관 또는 그 단조 원관의 집합체로 이루어지는 원관군에 의해 구성되어 있고, 그 원관 내의 유로를 질소 가스가 유통하는 경우에는, 원관의 내면 근방에 속도 경계층이 두껍게 발달한다. 따라서, 상기 제1 변형예의 구성에 따르면, 이와 같은 단조 원관을 사용하는 경우에 비해, 속도 경계층에 의한 가열체(40)의 내면으로부터 질소 가스로의 전열의 저해를 억제할 수 있어, 가열체(40)의 내면으로부터 질소 가스로의 전열을 양호하게 행할 수 있다.

또한, 이 제1 변형예와 같이 복수의 가열체 세그먼트(40a)를 축 방향으로 서로 연결하는 구성에 있어서, 축 방향으로 이웃하는 가열체 세그먼트(40a)끼리의 오목부(40b) 및 볼록부(40c)의 둘레 방향의 위상이 일치하도록 각 가열체 세그먼트(40a)를 서로 연결시켜도 좋다.

또한, 도 8에 도시하는 상기 실시 형태의 제2 변형예와 같이 가열체(40)의 내면에 형성된 요철부가 둘레 방향으로 물결치는 형상의 것이라도 좋다. 도 8에는 이 제2 변형예에 의한 가열체(40)의 축 방향에 수직인 단면이 도시되어 있다.

이 제2 변형예에 의한 가열체(40)는 이음매가 없는 1개의 직관 형상의 배관 부재로 이루어지고, 가열체(40)의 내면에 오목부(40d)와 볼록부(40e)가 둘레 방향으로 교대로 형성됨으로써 가열체(40)의 내면이 둘레 방향으로 물결치는 형상으로 되어 있다. 그리고, 오목부(40d)와 볼록부(40e)는 가열체(40)의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 또한, 이 제2 변형예에 의한 가열체(40)를 구성하는 배관 부재는 한 번의 압출 가공에 의해 형성된다.

이 제2 변형예의 구성에서도, 상기 오목부(40d) 및 상기 볼록부(40e)에 의해, 질소 가스와 접촉하는 가열체(40)의 내면의 표면적을 늘릴 수 있으므로, 질소 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 제2 변형예와 같이 1개의 직관 형상의 가열체(40)의 내면에 축 방향으로 직선적으로 연장되는 오목부(40d) 및 볼록부(40e)가 형성되어 있는 구조는, 한 번의 압출 가공으로 형성하는 것이 가능하므로, 내면에 요철부를 갖는 가열체(40)의 제조 공정을 간략화할 수 있다.

또한, 도 9에 도시하는 상기 실시 형태의 제3 변형예와 같이, 가열체(40)의 내면에 요철부로서 복수의 핀(40g)을 설치해도 좋다. 도 9에는 이 제3 변형예에 의한 가열체(40)의 축 방향에 수직인 단면이 도시되어 있다.

이 제3 변형예에 의한 가열체(40)는 직관 형상의 배관 부재(40f)와, 복수의 평판 형상의 핀(40g)에 의해 구성되어 있다. 복수의 핀(40g)은 배관 부재(40f)의 내면에 둘레 방향으로 등간격으로 설치되어 있다. 이 복수의 핀(40g)은 방사상으로 배치되어 있고, 각 핀(40g)은 배관 부재(40f)의 내면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출되어 있다. 또한, 각 핀(40g)은 가열체(40)의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 배관 부재(40f)는, 예를 들어 탄소강이나 SUS420 등의 강자성 도체 재료로 이루어지고, 핀(40g)은 구리나 알루미늄 등의 고열전도 재료로 이루어진다.

이 제3 변형예의 구성에서도, 상기와 같은 복수의 핀(40g)이 가열체(40)의 내면에 설치되어 있음으로써, 질소 가스와 접촉하는 가열체(40)의 내면의 표면적을 늘릴 수 있으므로, 가열체(40) 내의 유로를 흐르는 질소 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 제3 변형예의 구성에서는 각 핀(40g)이 가열체(40)의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있으므로, 이와 같은 핀(40g)이 설치되어 있어도 가열체(40) 내의 유로에 있어서 질소 가스의 흐름을 방해하기 어렵다. 이로 인해, 복수의 핀(40g)에 의해 질소 가스의 가열 효율을 향상시키면서, 가열체(40) 내의 유로를 흐르는 질소 가스의 압력 손실의 증대를 억제할 수 있다.

또한, 이 제3 변형예에서는, 가열체(40)의 배관 부재(40f)가 강자성 도체 재료로 이루어지고, 그 배관 부재(40f)의 내면에 설치된 복수의 핀(40g)이 고열전도 재료로 이루어지므로, 배관 부재(40f)를 양호하게 전자기 유도 가열할 수 있는 동시에, 그 전자기 유도 가열에 의해 배관 부재(40f)에 발생한 열을 핀(40g)을 통해 양호하게 질소 가스로 전달할 수 있다.

또한, 이 제3 변형예에 있어서, 핀(40g)은 평판 형상으로 한정되지 않고, 배관 부재(40f)의 축 방향에 있어서 나선 형상으로 비틀린 것이라도 좋다.

또한, 도 10에 도시하는 상기 실시 형태의 제4 변형예와 같이, 가열체(40)의 축심에 대응하는 위치에 축방향으로 연장되는 코어재(40h)가 설치되어 있고, 이 코어재(40h)에 대해 배관 부재(40f)의 내면으로부터 돌출되는 복수의 핀(40i)이 결합되어 있어도 좋다. 도 10에는 이 제4 변형예에 의한 가열체(40)의 축 방향에 수직인 단면이 도시되어 있다.

이 제4 변형예에 의한 가열체(40)는 직관 형상의 배관 부재(40f)와, 코어재(40h)와, 복수의 평판 형상의 핀(40i)에 의해 구성되어 있다. 복수의 평판 형상의 핀(40i)은 배관 부재(40f)의 내면에 둘레 방향으로 등간격으로 설치되어 있는 동시에, 방사상으로 배치되어 있다. 또한, 각 핀(40i)은 가열체(40)의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있는 동시에, 배관 부재(40f)의 내면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출되어 있다. 그리고, 가열체(40)의 직경 방향 내측에 위치하는 각 핀(40i)의 단부 테두리는 가열체(40)의 축심에 대응하는 위치에 배치된 코어재(40h)의 주위면에 결합되어 있다. 또한, 각 핀(40i)은 상기 제3 변형예의 핀(40g)과 마찬가지로, 구리나 알루미늄 등의 고열전도 재료로 이루어진다.

이 제4 변형예의 구성에 따르면, 코어재(40h)에 의해 복수의 핀(40i)이 지지되는 것에 기인하여 그들 핀(40i)의 강성을 높일 수 있고, 그 결과, 가열체(40) 내의 유로에 질소 가스가 흐를 때에 그 질소 가스의 압력에 의해 핀(40i)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이 제4 변형예에서는 상기 제3 변형예에 의한 효과도 마찬가지로 얻을 수 있다.

또한, 이 제4 변형예에 있어서도, 핀(40i)은 평판 형상으로 한정되지 않고, 배관 부재(40f)의 축 방향에 있어서 나선 형상으로 비틀린 것이라도 좋다.

또한, 도 11 내지 도 13에 도시하는 상기 실시 형태의 제5 변형예와 같이 가열체(40)의 내부에 유로를 차단하는 방향으로 배치된 다공판(40j, 40k)을 설치해도 좋다. 도 11에는 이 제5 변형예에 의한 가열부(10)의 모식도가 도시되어 있고, 도 12에는 도 11에 도시한 가열체(40)의 XII-XII선을 따른 단면도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 11에 도시한 가열체(40)의 XIII-XIII선을 따른 단면도가 도시되어 있다.

이 제5 변형예에 의한 가열체(40)는 직관 형상의 배관 부재(40f)와, 제1 다공판(40j)과, 제2 다공판(40k)에 의해 구성되어 있다. 제1 다공판(40j)과 제2 다공판(40k)은 배관 부재(40f) 내에 각각 복수씩 설치되어 있다. 이 제1 다공판(40j)과 제2 다공판(40k)은 가열체(40)의 축 방향으로 소정 간격으로 교대로 배치되어 있다. 그리고, 이들 각 다공판(40j, 40k)은 가열체(40)[배관 부재(40f)] 내의 유로를 차단하는 방향, 구체적으로는 가열체(40)의 축 방향에 대해 수직으로 배치되어 있다. 각 다공판(40j, 40k)은 각각 원반 형상의 외형을 갖고 있고, 이들 각 다공판(40j, 40k)의 주연부가 배관 부재(40f)의 내면에 결합됨으로써, 각 다공판(40j, 40k)은 배관 부재(40f)에 대해 고정되어 있다.

제1 다공판(40j)에는 질소 가스가 통과하는 4개의 관통 구멍(40m)이, 가열체(40)의 축방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 이들 4개의 관통 구멍(40m)은 가열체(40)의 축 주위로 소정 간격으로 배치되어 있다. 제2 다공판(40k)에는 질소 가스가 통과하는 5개의 관통 구멍(40n)이, 가열체(40)의 축방향으로 연장되도록 형성되어 있다. 이들 5개의 관통 구멍(40n) 중 1개의 관통 구멍은 가열체(40)의 축심에 대응하는 위치, 즉 제2 다공판(40k)의 중심 위치에 배치되어 있고, 남은 4개의 관통 구멍은 가열체(40)의 축 주위로 소정 간격으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 다공판(40j)의 관통 구멍(40m)과, 제2 다공판(40k)의 관통 구멍(40n)은 가열체(40)의 축 방향으로부터 볼 때 서로 어긋난 위치에 배치되어 있다.

이 제5 변형예의 구성에 따르면, 제1 다공판(40j)과 제2 다공판(40k)에 의해 가열체(40) 내를 흐르는 질소 가스의 흐름이 흐트러지므로, 가열체(40)의 내면 근방에 형성되는 속도 경계층이 얇아지고, 그것에 기인하여 가열체(40)로부터 질소 가스로 충분히 열을 전달할 수 있는 동시에, 제1 다공판(40j)과 제2 다공판(40k)으로 인해 질소 가스와 접촉하는 가열체(40) 내부의 표면적이 증가하므로, 질소 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 각 다공판(40j, 40k)에 있어서의 관통 구멍의 수 및 위치는 상기 제5 변형예의 구성으로 한정되지 않고, 다양한 관통 구멍의 수 및 위치를 적용하는 것이 가능하다.

또한, 도 14에 도시하는 상기 실시 형태의 제6 변형예와 같이, 가열부(10)가, 복수의 가열체(40)를 갖고 있고, 그 복수의 가열체(40)의 각각이 직관 형상의 배관 부재(40p)로 이루어져 있어도 좋다. 도 14에는 이 제6 변형예에 의한 가열부(10)의 모식도가 도시되어 있다.

이 제6 변형예에 의한 가열부(10)에서는 복수의 가열체(40)의 직관 형상의 배관 부재(40p)가, 질소 가스가 유통하는 유로를 내부에 각각 갖고 있고, 매체 순환 경로(4a)를 유통하는 질소 가스는 가열부(10)에 있어서 분류되어 각 배관 부재(40p) 내를 유통한다. 이 각 배관 부재(40p)는 매체 순환 경로(4a)를 구성하는 배관 부재의 일부로 이루어져 있다. 각 배관 부재(40p)의 주위에는 상기 실시 형태와 동일한 구성으로, 도시 생략의 단열재와 유도 가열부(42)의 코일과 대략의 강자성 비도체 부재가 각각 배치되어 있다. 그리고, 교류 전원(11)과, 각 배관 부재(40p)의 주위로 권취된 유도 가열부(42)의 코일이 각각 전기적으로 접속되어 있다. 교류 전원(11)으로부터 각 배관 부재(40p)에 권취된 유도 가열부(42)의 코일에 각각 전력이 공급됨으로써 각 배관 부재(40p)가 각각 전자기 유도 가열되고, 그것에 수반하여 각 배관 부재(40p) 내를 흐르는 질소 가스가 가열된다.

이 제6 변형예와 같이 가열부(10)가 복수의 가열체(40)를 갖고 있는 동시에, 그 복수의 가열체(40)의 각각이 질소 가스의 유로를 내부에 갖는 배관 부재(40p)로 이루어져 있으면, 모든 배관 부재(40p)의 내면의 합계 면적이 가열부(10)에 있어서 질소 가스로의 전열에 기여하는 총 면적이 되므로, 질소 가스로의 전열 면적이 증대된다. 그 결과, 질소 가스로의 전열 성능, 즉 질소 가스의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 15에 도시하는 상기 실시 형태의 제7 변형예와 같이, 타이어 가황기(61)가 2개의 가열부(62, 63)를 구비하고 있어도 좋다. 도 15에는 이 제7 변형예에 의한 타이어 가황기(61)의 모식도가 도시되어 있다.

이 제7 변형예에서는 매체 순환 경로(4a)에 베이스 가열용 제1 가열부(62)가 설치되어 있는 동시에, 매체 공급 경로(4b)에 부스트 가열용 제2 가열부(63)가 설치되어 있다. 그리고, 가황 개시 후의 초기에 있어서 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a) 내의 온도가 낮을 때에는, 제1 가열부(62)에 의한 예비 가열 후, 매체 공급 경로(4b)를 통해 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)에 공급되는 질소 가스를, 제2 가열부(63)에 의해 부스트 가열함으로써, 더욱 승온시키고, 그것에 의해 미가공 타이어(100) 및 그 내부 공간(100a)의 온도의 상승을 보다 빠르게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

구체적으로는, 제1 가열부(62)는 상기 실시 형태의 가열부(10)와 동일한 구조를 갖고 있다. 단, 이 제1 가열부(62)는 매체 순환 경로(4a)에 있어서 매체 순환 장치(6)의 상류측에 배치되어 있다.

제2 가열부(63)는 상기 실시 형태의 가열부(10)와 동일한 구조를 갖고 있다. 이 제2 가열부(63)는 매체 공급 경로(4b) 중 저압 매체 공급원로(4e)가 접속된 위치와 몰드(2) 사이의 개소에 설치되어 있고, 이 제2 가열부(63)에 상기 실시 형태의 온도 조절기(13), 가스 온도 센서(8)와 동일한 구성의 온도 조절기(66), 가스 온도 센서(64)가 부설되어 있다. 가스 온도 센서(64)는 매체 공급 경로(4b)에 있어서 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로 흐르는 질소 가스의 온도를 검출한다. 온도 조절기(66)는 가스 온도 센서(64)의 검출 결과에 기초하여 제2 가열부(63)의 가열 능력을 제어한다. 이와 같은 구성에 의해, 저압 가스 공급원(24)으로부터 매체 공급 경로(4b)를 통해 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로 공급되는 쉐이핑용 저압의 질소 가스를, 제2 가열부(63)에 의해 원하는 온도로 전자기 유도 가열하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 이 제7 변형예에서는 제1 가열부(62)가 매체 순환 경로(4a)에 있어서 매체 순환 장치(6)의 상류측이고, 또한 매체 순환 경로(4a)에 대한 고압 매체 공급원로(4d)의 접속 개소보다도 하류측에 설치되어 있으므로, 고압 가스 공급원(18)으로부터 매체 순환 경로(4a)로 저온의 상태로 공급되는 고압의 질소 가스를 제1 가열부(62)에서 가열한 후, 매체 순환 장치(6)에 공급할 수 있다. 이로 인해, 매체 순환 장치(6)의 온도 저하를 방지할 수 있다.

또한, 도 16에 도시하는 상기 실시 형태의 제8 변형예와 같이, 매체 순환 경로(4a) 중 매체 순환 장치(6)의 상류측의 일부의 배관(4h)이, 가열부(72)의 가열체(72a)를 관통하고 있어도 좋다. 도 16에는 이 제8 변형예에 의한 타이어 가황기(71)의 모식도가 도시되어 있다.

이 제8 변형예에서는, 가열부(72)는 상기 실시 형태와 마찬가지로, 매체 순환 경로(4a) 중 매체 순환 장치(6)의 하류측이고, 또한 매체 공급 경로(4b)의 접속 개소보다도 상류측의 위치에 설치되어 있다. 이 가열부(72)의 구성은 상기 실시 형태에 의한 가열부(10)의 구성과 대략 마찬가지이다. 단, 이 가열부(72)의 가열체(72a)는 대경의 배관 부재에 의해 구성되어 있다.

그리고, 매체 순환 경로(4a) 중 매체 순환 장치(6)의 상류측이고, 또한 고압 매체 공급원로(4d)인 접속 개소보다도 하류측의 부분을 구성하는 일부의 배관(4h)이, 상기 가열체(72a)의 대경의 배관 부재를 관통하고 있다.

이와 같은 구성에 의해, 고압 가스 공급원(18)으로부터 매체 순환 경로(4a)로 저온의 상태로 공급된 질소 가스나, 가황 성형에 사용된 후, 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로부터 매체 회수 경로(4c)를 통해 매체 순환 경로(4a)로 회수된 저온의 질소 가스가 상기 배관(4h) 내를 흐를 때에, 가열부(72)에 있어서의 가열체(72a)의 전자기 유도 가열에 수반하여 그들의 질소 가스를 가열 혹은 보온할 수 있다.

또한, 매체 순환 경로(4a) 중을 질소 가스가 순환하고 있는 상태에 있어서, 상기 배관(4h)이 설치된 개소는 매체 순환 경로(4a) 중에서도 질소 가스의 온도가 비교적 낮아지는 개소이지만, 이 제8 변형예의 구성에 따르면, 가열부(72)에 있어서의 가열체(72a)의 유도 가열에 수반하여 배관(4h) 내를 흐르는 질소 가스를 가열 혹은 보온할 수 있다. 따라서, 매체 순환 경로(4a) 중을 순환하는 질소 가스의 배관(4h) 내에 있어서의 온도의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 이 제8 변형예의 구성에 있어서, 매체 공급 경로(4b)에 상기 제7 변형예에서 나타낸 제2 가열부(63)(도 15 참조)를 설치해도 좋다. 또한, 그 제2 가열부(63) 내를, 후술하는 제9 변형예의 제2 가열부(83)(도 17 참조)와 같이 매체 회수 경로(4c)를 구성하는 일부의 배관이 관통하도록 해도 좋다.

또한, 도 17에 도시하는 상기 실시 형태의 제9 변형예와 같이, 타이어 가황기(81)가 2개의 가열부(82, 83)를 구비하고 있는 동시에, 매체 순환 경로(4a) 중 매체 순환 장치(6)의 하류측의 일부의 배관(4i)이 제1 가열부(82)의 가열체(82a)를 관통하고, 매체 회수 경로(4c)를 구성하는 일부의 배관(4j)이 제2 가열부(83)의 가열체(83a)를 관통하고 있어도 좋다. 도 17에는 이 제9 변형예에 의한 타이어 가황기(81)의 모식도가 도시되어 있다.

이 제9 변형예에서는, 제1 가열부(82)는 매체 순환 경로(4a) 중 매체 순환 장치(6)의 상류측이고, 또한 고압 매체 공급원로(4d)의 접속 개소보다도 하류측의 위치에 설치되어 있다. 이 제1 가열부(82)의 구조는 상기 실시 형태에 의한 가열부(10)의 구조와 대략 마찬가지이다. 단, 이 제1 가열부(82)의 가열체(82a)는 대경의 배관 부재에 의해 구성되어 있다.

그리고, 매체 순환 경로(4a) 중 매체 순환 장치(6)의 하류측이고, 또한 매체 공급 경로(4b)의 접속 개소보다도 상류측의 부분을 구성하는 일부의 배관(4i)이, 제1 가열부(82)의 가열체(82a)의 대경의 배관 부재 내를 관통하고 있다.

또한, 제2 가열부(83)는 매체 공급 경로(4b) 중 저압 매체 공급원로(4e)가 접속된 개소와 몰드(2) 사이의 개소에 설치되어 있다. 이 제2 가열부(83)의 구조도 상기 실시 형태에 의한 가열부(10)의 구조와 대략 마찬가지이다. 단, 이 제2 가열부(83)의 가열체(83a)는 대경의 배관 부재에 의해 구성되어 있다.

그리고, 매체 회수 경로(4c)를 구성하는 일부의 배관(4j)이, 제2 가열부(83)의 가열체(83a)의 대경의 배관 부재를 관통하고 있다.

이 제9 변형예의 구성에 따르면, 매체 순환 경로(4a)의 상기 배관(4i) 내를 통해 흐르는 질소 가스를 제1 가열부(82)에 있어서의 가열체(82a)의 전자기 유도 가열에 수반하여 가열 혹은 보온할 수 있다.

또한, 이 제9 변형예의 구성에 따르면, 가황 성형에 사용된 후, 미가공 타이어(100)의 내부 공간(100a)으로부터 배출되어, 매체 회수 경로(4c)를 통해 매체 순환 경로(4a)로 흐르는 저온의 질소 가스를 그 매체 회수 경로(4c)의 배관(4j) 내에 있어서, 제2 가열부(83)에 있어서의 가열체(83a)의 전자기 유도 가열에 수반하여 가열 혹은 보온할 수 있다.

또한, 도 18에 도시하는 상기 실시 형태의 제10 변형예와 같이, 가열체(40)를 길이 방향에 있어서 복수(도면에서는 3개의 부분)로 나누어, 그 각 부분에 유도 가열부(42)의 코일을 권취하는 밀도를 다르게 해도 좋다.

구체적으로는, 가열체(40)를 질소 가스의 흐름 방향에 있어서 상류측으로부터 하류측을 향해 순서대로 상류부(40q)와 중앙부(40r)와 하류부(40s)의 3개의 부분으로 나누어, 그들의 부분에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도가 이 순서로 작아져 가도록 한다. 즉, 중앙부(40r)에 대한 유도 가열부(42)의 코일의 권취 간격을 상류부(40q)에 대한 유도 가열부(42)의 코일의 권취 간격보다도 크게 함으로써 중앙부(40r)에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도를 상류부(40q)에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도보다도 작게 하는 동시에, 하류부(40s)에 대한 유도 가열부(42)의 코일의 권취 간격을 중앙부(40r)에 대한 유도 가열부(42)의 코일의 권취 간격보다도 크게 함으로써 하류부(40s)에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도를 중앙부(40r)에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도보다도 작게 한다.

그런데, 유도 가열부(42)의 코일이 가열체(40)의 전체 길이에 걸쳐서 균일한 간격으로 권취되어 있는 경우에는, 유도 가열부(42)의 코일에 통전됨으로써 당해 코일로부터 발하는 자계의 중첩에 의해 와전류가 중앙부(40r)에 집중하여 발생한다. 이에 기인하여, 내부에 질소 가스가 흐르고 있지 않은 상태에서 가열체(40)의 표면 온도는 중앙부(40r)에 있어서 가장 높아져, 상류부(40q)와 하류부(40s)에서는 중앙부(40r)보다도 낮고 서로 동등한 온도로 된다. 그리고, 이 경우에 있어서, 질소 가스의 온도의 상승 시간 단축을 중시하는 경우, 혹은 유도 가열부(42)에 전력을 공급하는 교류 전원(11)의 출력 볼륨이 온도 조절기(13)의 지시에 의해 높아진 경우에는, 상기 중앙부(40r)의 표면 온도가 국부적으로 상승하고, 그것에 의해 중앙부(40r)의 기계적 특성이 저하될 우려가 있다.

또한, 실제의 타이어 가황 시에는, 미가공 타이어(100)나 블래더, 배관 등에 열을 부여한 후의 차가워진 질소 가스가 가열체(40)로 복귀되어 오므로, 가열체(40) 중에서 상류부(40q)가 복귀되어 온 질소 가스와의 온도차가 가장 커지는 동시에, 주로 당해 상류부(40q)에 있어서 상기 복귀되어 온 질소 가스로 열이 전달된다. 그 결과, 상류부(40q)의 온도가 가열체(40) 중에서 가장 낮아지는 경향에 있다.

한편, 이 제10 변형예에서는, 상기와 같이 가열체(40) 중 상류부(40q)에 유도 가열부(42)의 코일이 가장 밀하게 권취되어 있는 동시에, 당해 상류부(40q)로부터 중앙부(40r), 하류부(40s)를 향함에 따라서 권취되는 코일이 성기게됨으로써, 상류부(40q)를 가장 승온시킬 수 있고, 중앙부(40r), 하류부(40s)를 향함에 따라서 승온의 정도를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 상기 복귀되어 온 질소 가스와의 온도차가 크고, 열이 가장 필요해지는 상류부(40q)에 있어서 질소 가스를 유효하게 가열할 수 있다. 한편, 상류부(40q)보다도 하류측에 위치하는 중앙부(40r) 및 하류부(40s)에서는, 상류부(40q)일수록 질소 가스의 가열이 필요한 것이 아니므로, 그들 중앙부(40r) 및 하류부(40s)의 불필요한 승온을 없앨 수 있다. 따라서, 이 제10 변형예에서는 가열체(40)에 있어서 효율적으로 질소 가스를 가열할 수 있다.

또한, 중앙부(40r)에서는 상류부(40q)에 비해 권취되는 코일의 밀도가 작아져 있는 만큼, 표면 온도의 상승이 작아지므로, 자계의 중첩에 의해 와전류의 집중이 있었다고 해도, 표면 온도의 국부적인 상승은 완화되고, 그 결과, 당해 중앙부(40r)의 기계적 특성의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같이 상류부(40q)에 유도 가열부(42)의 코일을 밀하게 권취하여 상류부(40q)를 가장 승온시켰다고 해도, 당해 상류부(40q)에서는 차가워져 복귀되어 온 질소 가스에 가장 많이 열을 부여하므로, 그 표면 온도가 지나치게 상승하는 경우는 없다. 이로 인해, 이 상류부(40q)에 있어서도 기계적 특성의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 중앙부(40r)에 있어서의 표면 온도의 국부적인 상승에 기인하는 당해 중앙부(40r)의 기계적 특성의 저하를 보다 유효하게 방지하기 위해, 유도 가열부(42)의 코일을 권취하는 밀도가 상류부(40q), 하류부(40s), 중앙부(40r)의 순서로 서서히 작아지도록 해도 좋다. 구체적으로는, 유도 가열부(42)의 코일의 권취 간격을 상류부(40q), 하류부(40s), 중앙부(40r)의 순서로 커지도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 중앙부(40r)에 권취되는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도가 가열체(40) 중에서 가장 작아지므로, 중앙부(40r)에 있어서의 와전류의 집중을 보다 저감시킬 수 있고, 이 중앙부(40r)의 국부적인 표면 온도의 상승을 보다 유효하게 방지하여 그 기계적 특성의 저하를 보다 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 이 경우에 하류부(40s)에 권취되는 코일의 밀도를 더욱 작게 하여 중앙부(40r)에 권취되는 코일의 밀도와 동등하게 해도 좋다.

또한, 가열체(40)를 길이 방향으로 3개 이외의 복수의 부분으로 나누고, 각 부분마다 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도를 바꾸어도 좋다. 예를 들어, 가열체(40)를 길이 방향으로 4개 이상의 부분으로 나누고, 그 각 부분 중 상류측에 위치하는 것으로부터 하류측에 위치하는 것으로 이행함에 따라서 권취되는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도가 순서대로 작아지도록 해도 좋다. 또한, 가열체(40)를 상기 상류부(40q)에 대응하는 부분과 상기 중앙부(40r) 및 상기 하류부(40s)를 합한 영역에 대응하는 부분의 2개의 부분으로 나누고, 그 2개의 부분 중 상류측에 위치하는 것에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도를 하류측에 위치하는 것에 권취하는 유도 가열부(42)의 코일의 밀도보다도 커지도록 해도 좋다.

또한, 가열체(40)에 대한 유도 가열부(42)의 코일의 권취 간격을 질소 가스의 흐름 방향에 있어서 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라서 등비수열적으로 증가시키도록 해도 좋다.

또한, 도 19에 도시하는 상기 실시 형태의 제11 변형예와 같이, 가열체(40)를 외통(40t)과 내측 전열관(40u)에 의해 구성하여, 유도 가열된 외통(40t)으로부터 내측 전열관(40u)으로 열이 전달되는 동시에, 그 열을 당해 내측 전열관(40u)으로부터 질소 가스로 부여 가능한 구조로 해도 좋다.

구체적으로는, 외통(40t)은, 예를 들어 탄소강이나 SUS420 등의 강자성 도체 재료로 이루어지는 원통 형상의 직관이다. 내측 전열관(40u)은, 예를 들어 구리 합금이나 알루미늄 등의 고열전도 재료로 이루어지고, 직경 방향 외측을 향함에 따라서 둘레 방향의 폭이 서서히 커지는 엽상부(葉狀部)(40v)를 복수(이 제11 변형예에서는 6개) 갖는 관상의 부재이다. 엽상부(40v)는 내측 전열관(40u)의 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 외통(40t)과 내측 전열관(40u)은, 동시에 인발 가공됨으로써 일체적으로 형성된다. 각 엽상부(40v) 중 내측 전열관(40u)의 직경 방향 외측에 위치하는 외면이 외통(40t)의 내면에 압접되어 있고, 이 압접된 부분을 통해 외통(40t)으로부터 내측 전열관(40u)으로 열이 전달된다. 질소 가스는 내측 전열관(40u)의 내부의 공간과, 내측 전열관(40u)의 외면과 외통(40t)의 내면에 의해 둘러싸인 공간의 양쪽을 통해 흐른다. 내측 전열관(40u)의 내부의 공간을 유통하는 질소 가스에 대해서는, 내측 전열관(40u)의 내면으로부터 열이 부여된다. 한편, 내측 전열관(40u)의 외면과 외통(40t)의 내면에 의해 둘러싸인 공간을 유통하는 질소 가스에 대해서는, 내측 전열관(40u)의 외면 및 외통(40t)의 내면의 양쪽으로부터 열이 부여된다. 내측 전열관(40u)은 고열전도 재료로 이루어져 있으므로, 당해 내측 전열관(40u)과 질소 가스의 열교환은 용이하게 행해진다.

이 제11 변형예와 같이, 복수의 엽상부(40v)를 갖는 내측 전열관(40u)을 외통(40t) 내에 설치함으로써, 가열체(40) 내의 유로의 단면적을 증가시키지 않아도, 가열체(40) 내를 흐르는 질소 가스로의 전열 면적을 증가시킬 수 있다. 상세하게는, 외통(40t)의 내면과 내측 전열관(40u)의 내면 및 외면이 질소 가스로의 전열에 사용되므로, 배관의 내면만으로부터 질소 가스로 열전도하는 구조에 비해 현격하게 전열 면적을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 열교환 효율을 현격하게 향상시킬 수 있다.

또한, 내측 전열관(40u)은 도 19에 도시한 엽상부(40v)를 6개 갖는 구성 이외에, 도 20에 도시하는 제12 변형예와 같이 엽상부(40v)를 5개 갖는 구성으로 해도 좋고, 또한 이들 6개 및 5개 이외의 수의 엽상부(40v)를 갖는 구성으로 해도 좋다.

또한, 도 21에 도시하는 상기 실시 형태의 제13 변형예와 같이, 가열체(40)를 외통(40t)과 내통(40w)과 내측 전열관(40u)으로 이루어지는 3중관으로 해도 좋다. 이 경우, 내통(40w)은, 예를 들어 구리 합금이나 알루미늄 등의 고열전도 재료로 이루어지는 원통 형상의 직관으로 한다. 이 내통(40w)은 외통(40t) 내에 설치되어 있고, 당해 내통(40w)의 외면은 외통(40t)의 내면에 압접되어 있다. 그리고, 상기 제11 변형예와 동일한 복수(도 21에서는 6개)의 엽상부(40v)를 갖는 내측 전열관(40u)이 내통(40w) 내에 설치되어 있다. 각 엽상부(40v) 중 내측 전열관(40u)의 직경 방향 외측에 위치하는 외면이 내통(40w)의 내면에 압접되어 있다. 질소 가스는 내측 전열관(40u)의 내부의 공간과, 내측 전열관(40u)의 외면과 내통(40w)의 내면에 의해 둘러싸인 공간의 양쪽을 통해 흐른다. 유도 가열에 의해 외통(40t)으로부터 발하는 열은 내통(40w)으로 전달되는 동시에 그 내통(40w)의 내면으로부터, 당해 내통(40q)의 내면과 내측 전열관(40u)의 외면에 의해 둘러싸인 공간을 유통하는 질소 가스에 대해 부여되고, 또한 내통(40w)으로부터 내측 전열관(40u)으로 그 열이 전달되어 내측 전열관(40u)의 내외 양면으로부터 대응하는 공간을 유통하는 질소 가스에 부여된다.

이 제13 변형예에서는, 상기 제11 변형예와 마찬가지로, 가열체(40) 내를 유통하는 질소 가스로의 전열 면적을 내측 전열관(40u)에 의해 증가시킬 수 있다. 또한, 이 제13 변형예에서는 내통(40w) 내에 있어서 내측 전열관(40u)의 외측에 위치하는 공간을 유통하는 질소 가스에 대해 고열전도 재료로 이루어지는 내통(40w)의 내면으로부터 열을 부여할 수 있으므로, 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 이와 같이 가열체(40)를 3중관으로 하는 경우에도, 도 22에 도시하는 제14 변형예와 같이 내측 전열관(40u)이 5개의 엽상부(40v)를 갖고 있어도 좋고, 또한 내측 전열관(40u)이 6개 및 5개 이외의 수의 엽상부(40v)를 갖고 있어도 좋다.

또한, 상기 제11 변형예 내지 제14 변형예에 있어서, 내측 전열관(40u)에 비틀림을 가하여 나선 형상으로 해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 가열체(40)의 길이를 바꾸지 않고, 가열체(40) 내를 흐르는 질소 가스로의 전열 면적을 보다 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태 및 상기 각 변형예에서는, 미가공 타이어(100)를 가황 성형하기 위한 가열 가압 매체로서 질소 가스를 사용한 예를 나타냈지만, 질소 가스 이외의 다양한 것을 가열 가압 매체로서 사용해도 좋다. 예를 들어, 증기, 질소 가스 이외의 불활성 가스 또는 공기 등을 가열 가압 매체로서 사용해도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에서는 가황 성형에 사용된 후의 질소 가스를 매체 회수 경로(4c)를 통해 매체 순환 경로(4a)에 회수하는 예를 나타냈지만, 가황 성형 후의 가열 가압 매체는 그 일부 또는 전부를 배기 밸브(28)를 개방으로 함으로써 배기 경로(4f)를 통해 배기해도 좋다.

또한, 상기 실시 형태와 같이 복수의 강자성 비도체 부재(46)를 유도 가열부(42)의 주위에 배치하는 것 이외에, 통 형상의 강자성 비도체 부재를 유도 가열부(42)의 주위를 둘러싸도록 설치함으로써도 유도 가열부(42)로부터 발하는 자력선에 대한 실드 효과를 초래할 수 있다.

(상기 실시 형태 및 변형예의 개요)

상기 실시 형태 및 변형예를 정리하면 이하와 같이 된다.

즉, 상기 실시 형태 및 변형예에 관한 타이어 가황기는 미가공 타이어의 가황 성형을 행하기 위한 타이어 가황기이며, 상기 미가공 타이어를 착탈 가능하게 수용하는 몰드와, 상기 몰드 내에 수용된 상기 미가공 타이어의 내부 공간에 연결되어, 상기 미가공 타이어를 가황 성형하기 위한 가열 가압 매체가 유통하는 매체 경로와, 상기 매체 경로에 설치되어, 그 매체 경로를 유통하는 상기 가열 가압 매체의 온도를 제어하기 위한 가열부를 구비하고, 상기 가열부는 상기 가열 가압 매체가 유통하는 유로를 내부에 갖는 가열체와, 상기 유로를 유통하는 상기 가열 가압 매체가 가열되도록 상기 가열체를 전자기 유도에 의해 가열하는 유도 가열부를 갖는다.

이 타이어 가황기에서는 가열부에 있어서 가열체를 전자기 유도로 가열하고, 그 가열체의 가열에 수반하여 당해 가열체 내의 유로를 흐르는 가열 가압 매체를 가열할 수 있다. 즉, 이 타이어 가황기에서는 가열체를 직접 발열시켜 그 가열체의 내부의 가열 가압 매체를 가열할 수 있으므로, 배관에 내삽한 시스 히터를 사용하여 가열 가압 매체를 가열하는 경우와 달리, 시스 히터의 열용량에 기인하는 승온의 지연이 없다. 이로 인해, 가열 가압 매체의 온도의 상승을 빠르게 할 수 있다.

또한, 이 타이어 가황기에서는 가열체를 직접 전자기 유도에 의해 발열시킴으로써 가열 가압 매체를 가열하므로, 상기 배관에 내삽한 시스 히터를 사용하는 경우와 달리, 시스 히터를 내삽하기 위해 배관을 직경 확장할 필요가 없는데다가, 시스 히터의 일부가 배관 외에 위치하는 것에 기인하는 방열 면적의 증대도 없다. 이로 인해, 이 타이어 가황기에서는 이와 같은 시스 히터를 사용하는 것에 비해 방열 면적을 작게 할 수 있고, 그 결과, 열손실을 저감시킬 수 있다. 또한, 이 타이어 가황기에서는 그 내부의 매체 경로에서 가열 가압 매체를 가열할 수 있으므로, 외부에서 생성한 스팀을 매체 경로에 공급하고, 그 스팀을 매체 경로로부터 미가공 타이어의 내부 공간으로 도입함으로써 미가공 타이어의 가황 성형을 행하는 타이어 가황기와 달리, 외부로부터의 가열 가압 매체의 이송에 수반하는 열손실이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과, 열손실을 저감시킬 수 있다. 따라서, 이 타이어 가황기에서는 가열 가압 매체의 온도의 상승을 빠르게 할 수 있는 동시에, 열손실을 저감시킬 수 있다.

상기 타이어 가황기에 있어서, 상기 가열부는 상기 가열체와 상기 유도 가열부 사이에 배치된 단열재를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 가열체를 전자기 유도로 가열했을 때에 가열체의 열이 유도 가열부로 전달되는 것을 단열재에 의해 방지할 수 있으므로, 유도 가열부의 열 열화를 억제할 수 있다. 또한, 이와 같이 가열체와 유도 가열부 사이에 단열재를 배치해도, 본 구성에서는, 전자기 유도에 의해 가열체를 가열하므로, 단열재가 가열체의 가열을 저해하는 일 없이, 가열체를 유효하게 가열할 수 있다.

상기 타이어 가황기에 있어서, 상기 매체 경로는 상기 가열 가압 매체가 내부를 유통하는 배관 부재를 포함하고, 상기 가열체는 상기 매체 경로의 상기 배관 부재의 일부로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 가열체가 매체 경로의 배관 부재의 일부를 겸할 수 있으므로, 매체 경로의 배관 부재와 가열체를 개별로 설치하는 경우에 비해 부재의 가짓수를 삭감할 수 있는 동시에 가열체의 제조 비용을 억제할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 유도 가열부는 상기 가열체를 구성하는 배관 부재의 주위에 배치되는 동시에 그 배관 부재에 자력선을 미치는 자력 발생 부재로 이루어지고, 상기 가열부는 상기 가열체를 구성하는 배관 부재의 직경 방향에 있어서 상기 자력 발생 부재의 외측에 배치된 강자성 비도체 부재를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 자력 발생 부재의 외측의 강자성 비도체 부재가 실드의 역할을 발휘하고, 자력 발생 부재로부터 발하는 자력선이 외부에 미치는 것을 방지하는 동시에 그 자력선을 내측에 집중시킬 수 있다. 이에 의해, 자력 발생 부재로부터 발하는 자력선이 외부에 미쳐 다른 배관이나 금속 부재에 의도하지 않은 가열이 발생하거나, 자력 발생 부재로부터의 자력선에 의한 외계로의 악영향이 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 자력 발생 부재로부터 발하는 자력선을 내측의 가열체에 집중시켜 양호하게 전자기 유도에 의한 가열을 행할 수 있다.

또한 이 경우에 있어서, 상기 자력 발생 부재는 상기 가열체를 구성하는 배관 부재의 주위로 권취되어, 통전에 의해 자력선을 발하는 코일로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 가열체를 구성하는 배관 부재의 주위로부터 균등하게 자력선을 미쳐 그 가열체에 둘레 방향에 있어서 균등하게 전자기 유도를 발생시킬 수 있고, 그 결과, 가열체의 둘레 방향에 있어서 가열 불균일이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

상기 타이어 가황기에 있어서, 상기 가열체는 적어도 일부가 강자성 도체 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

강자성 도체 재료는 양호하게 전자기 유도가 발생하는 재료이므로, 이 구성과 같이 가열체의 적어도 일부가 강자성 도체 재료로 이루어짐으로써, 전자기 유도에 의한 가열체의 가열을 양호하게 행할 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 가열체는 강자성 도체 재료로 이루어지는 부분과, 고열전도 재료로 이루어지는 부분을 함유(포함)하고 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 강자성 도체 재료로 이루어지는 부분에서 양호하게 전자기 유도에 의한 가열을 행하는 동시에, 그 가열에 의해 발생한 열을 고열전도 재료로 이루어지는 부분에서 효율적으로 가열 가압 매체로 전달할 수 있다.

상기 타이어 가황기에 있어서, 상기 가열체는 상기 유로를 둘러싸는 동시에 요철부가 형성된 내면을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 가열 가압 매체와 접촉하는 가열체의 내면의 표면적을 늘릴 수 있으므로, 가열 가압 매체의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

이 경우에 있어서, 상기 가열체는 직관 형상으로 형성되어 있고, 상기 요철부는 상기 가열체의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있어도 좋다.

이와 같이 직관 형상의 가열체의 내면에 축 방향으로 직선적으로 연장되는 요철부가 형성되어 있는 구조는, 한 번의 압출 가공으로 형성하는 것이 가능하므로, 내면에 요철부를 갖는 가열체의 제조 공정을 간략화할 수 있다.

상기 가열체의 내면에 요철부가 형성되어 있는 구성에 있어서, 상기 가열체는 그 축 방향으로 서로 연결된 복수의 직관 형상의 가열체 세그먼트로 이루어지고, 상기 각 가열체 세그먼트는 그 내면에 둘레 방향으로 교대로 배치되는 동시에 축방향으로 연장되는 오목부와 볼록부를 각각 갖고, 축방향으로 이웃하는 상기 가열체 세그먼트끼리의 상기 오목부 및 상기 볼록부는 둘레 방향의 위상이 서로 어긋나도록 배치되어 있어도 좋다.

이 구성에서는, 축 방향으로 이웃하는 가열체 세그먼트끼리의 내면의 요철부가 둘레 방향으로 서로 위상을 어긋나게 하여 배치되는 것에 기인하여, 가열체 내의 유로를 흐르는 가열 가압 매체의 속도 경계층이 갱신되어, 가열체로부터 가열 가압 매체로 충분히 열이 전달된다. 그 결과, 가열 가압 매체의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 타이어 가황기에 있어서, 상기 가열체 내에는 상기 유로를 차단하는 방향으로 배치된 다공판이 설치되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 가열체 내의 유로를 흐르는 가열 가압 매체의 흐름이 다공판에 의해 흐트러져 가열체의 내면 근방에 형성되는 속도 경계층이 얇아져, 가열체로부터 가열 가압 매체로 충분히 열이 전달되는 동시에, 가열 가압 매체와 접촉하는 가열체 내부의 표면적이 증가한다. 그 결과, 가열 가압 매체의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 타이어 가황기에 있어서, 상기 가열부는 상기 가열체를 복수 갖고 있고, 그 복수의 가열체의 각각이, 상기 가열 가압 매체가 유통하는 유로를 내부에 갖는 배관 부재로 이루어져 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 모든 가열체의 배관 부재의 내면의 합계 면적이 가열 가압 매체로의 전열에 기여하는 총 면적이 되므로, 가열 가압 매체로의 전열 면적이 증대된다. 그 결과, 가열 가압 매체의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

1. 미가공 타이어의 가황 성형을 행하기 위한 타이어 가황기이며,
   상기 미가공 타이어를 착탈 가능하게 수용하는 몰드와,
   상기 몰드 내에 수용된 상기 미가공 타이어의 내부 공간에 연결되어, 상기 미가공 타이어를 가황 성형하기 위한 가열 가압 매체가 유통하는 매체 경로와,
   상기 매체 경로에 설치되어, 그 매체 경로를 유통하는 상기 가열 가압 매체의 온도를 제어하기 위한 가열부를 구비하고,
   상기 가열부는, 상기 가열 가압 매체가 유통하는 유로를 내부에 갖는 가열체와, 상기 유로를 유통하는 상기 가열 가압 매체가 가열되도록 상기 가열체를 전자기 유도에 의해 가열하는 유도 가열부를 갖고,
   상기 매체 경로는 상기 가열 가압 매체가 내부를 유통하는 배관 부재를 포함하고,
   상기 가열체는 상기 매체 경로의 상기 배관 부재의 일부로 이루어지며,
   상기 유도 가열부는 상기 가열체를 구성하는 배관 부재의 주위에 배치되는 동시에 그 배관 부재에 자력선을 미치는 자력 발생 부재로 이루어지고,
   상기 가열부는 상기 가열체를 구성하는 배관 부재의 직경 방향에 있어서 상기 자력 발생 부재의 외측에 배치된 강자성 비도체 부재를 갖는, 타이어 가황기.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열부는 상기 가열체와 상기 유도 가열부 사이에 배치된 단열재를 갖는, 타이어 가황기.
3. 제1항에 있어서, 상기 자력 발생 부재는 상기 가열체를 구성하는 배관 부재의 주위로 권취되어, 통전에 의해 자력선을 발하는 코일로 이루어지는, 타이어 가황기.
4. 제1항에 있어서, 상기 가열체는 적어도 일부가 강자성 도체 재료로 이루어지는, 타이어 가황기.
5. 제4항에 있어서, 상기 가열체는 강자성 도체 재료로 이루어지는 부분과, 고열전도 재료로 이루어지는 부분을 포함하는, 타이어 가황기.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열체는 상기 유로를 둘러싸는 동시에 요철부가 형성된 내면을 갖는, 타이어 가황기.
7. 제6항에 있어서, 상기 가열체는 직관 형상으로 형성되어 있고,
   상기 요철부는 상기 가열체의 축 방향으로 직선적으로 연장되어 있는, 타이어 가황기.
8. 제6항에 있어서, 상기 가열체는 그 축 방향으로 서로 연결된 복수의 직관 형상의 가열체 세그먼트로 이루어지고,
   상기 각 가열체 세그먼트는 그 내면에 둘레 방향으로 교대로 배치되는 동시에 축방향으로 연장되는 오목부와 볼록부를 각각 갖고,
   축 방향으로 이웃하는 상기 가열체 세그먼트끼리의 상기 오목부 및 상기 볼록부는 둘레 방향의 위상이 서로 어긋나도록 배치되어 있는, 타이어 가황기.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열체 내에는 상기 유로를 차단하는 방향으로 배치된 다공판이 설치되어 있는, 타이어 가황기.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열부는 상기 가열체를 복수 갖고 있고,
    그 복수의 가열체의 각각이, 상기 가열 가압 매체가 유통하는 유로를 내부에 갖는 배관 부재로 이루어지는, 타이어 가황기.
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