KR20090020714A - 가열 유닛, 타이어 가열 장치 및 타이어 금형의 개조 방법 - Google Patents

가열 유닛, 타이어 가열 장치 및 타이어 금형의 개조 방법 Download PDF

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Abstract

타이어 금형의 사이즈에 맞추어 종합 임피던스를 용이하게 조정할 수 있고, 높은 역률로 전원을 사용할 수 있는 가열 유닛 및 그것을 사용한 타이어 가열 장치를 제공한다. 강자성 금속 부재(10a)는 열전도에 의해 타이어 금형(M1)을 가열한다. 유도 가열 코일(C1)은 강자성 금속 부재(10a)에 대해 타이어 금형(M1)과는 반대측에 배치되고, 또한 자력선을 생성하여 강자성 금속 부재(10a)를 유도 가열한다. 비자성 도체(30a)는 유도 가열 코일(c1)에 대해 강자성 금속 부재(10a)와는 반대측에 배치되고, 또한 유도 가열 코일(c1)이 생성한 자력선을 차폐한다. 이들을 갖는 가열 유닛(100a)은 타이어가 수용되는 타이어 금형(M1)을 가열한다. 그리고, 제1 스페이서(71a, 72a), 제2 스페이서(21a 내지 23a)에 의해, 비자성 도체(30a), 유도 가열 코일(C1) 및 강자성 금속 부재(10a)의 상대적인 위치 관계를 설정한다.
Figure P1020097002260
가열 유닛, 타이어 가열 장치, 타이어 금형, 강자성 금속 부재, 유도 가열 코일

Description

가열 유닛, 타이어 가열 장치 및 타이어 금형의 개조 방법{HEATING UNIT, TIRE HEATING DEVICE, AND TIRE MOLD MODIFYING METHOD}
본 발명은 타이어 금형을 가열하는 가열 유닛 및 그것을 사용한 타이어 가열 장치에 관한 것으로, 또한 타이어 금형의 개조 방법에 관한 것이다.
생타이어를 가황 성형할 때에는, 생타이어를 가열할 필요가 있다. 그 가열 방법의 일례로서, 메인 보일러에서 스팀을 발생시켜, 생타이어가 수용된 타이어 금형에 접촉 배치한 스팀 배관을 통해, 스팀의 열을 타이어 금형 내부의 스팀 유로로 공급하여 타이어 금형을 가열하고, 또한 타이어 금형의 열을 타이어로 전달하는 방법이 있다. 그러나, 스팀을 사용하는 경우, 메인 보일러로부터 타이어 금형까지의 스팀 배관 표면으로부터의 방열에 의해 스팀의 열에너지가 손실되므로 가열 효율이 좋지 않다. 그래서, 특허 문헌 1에는 타이어 금형에 접촉하는 금속제의 링 부재의 내부에 설치된 유도 가열 코일에 교번 전류를 인가함으로써 링 부재를 유도 가열하고, 가열된 링 부재를 통해 타이어 금형을 가열하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에 의해, 열에너지의 손실이 적기 때문에 타이어 금형의 급속 가열(부스트 가열)이 가능해져, 타이어 금형 및 생타이어를, 스팀 가열에 비해 효율적으로 가열할 수 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개 특허 공보 : 제2001-158020호
특허 문헌 1의 기술을 사용하는 경우에 있어서, 소정의 전력을 공급하는 전원이 있고, 높은 역률로 그 전원을 사용하기 위해서는, 공진 회로의 콘덴서의 용량을 전원에 맞추어 적절하게 설정하는 동시에, 유도 가열 코일 및 피가열 금속 부재의 종합 임피던스를 전원의 가동 임피던스 영역에 적절하게 매칭시킬 필요가 있다. 통상, 종합 임피던스의 조정은 유도 가열 코일과 피가열 금속의 거리를 변경하는 것이나, 코일의 권취수를 변경하는 것 외에, 매칭 트랜스를 사용하여 유도 가열 코일에 인가하는 전압과 전류의 비를 조정함으로써 행해진다.
그러나, 상이한 종류의 타이어 금형의 사이즈에 맞추어, 상기와 같은 종합 임피던스의 조정을 행하는 경우, 유도 가열 코일과 피가열 금속과의 거리의 변경은 종래의 구조상 곤란하다. 또한, 유도 가열 코일의 권취수를 변경하는 경우, 시행 착오를 반복할 필요가 있어, 고비용이 되고 또한 작업에 곤란을 수반한다. 또한, 매칭 트랜스를 설치하는 경우에는 설비 비용이 높아져 버린다.
그래서, 본 발명의 목적은 타이어 금형의 사이즈에 맞추어 종합 임피던스를 용이하고 또한 저비용으로 조정할 수 있고, 높은 역률로 전원을 사용할 수 있는 가열 유닛 및 그것을 사용한 타이어 가열 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 스팀 유로로서 사용되고 있었던 환 형상 구멍을 갖는 스팀 가열용 타이어 금형을 유용(流用)하여, 스팀 가열 이외의 방법에 의해 타이어 금형을 가열하는 경우라도, 타이어를 효율적으로 가열할 수 있는 타이어 가열 장치 및 타이어 금형의 개조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 가열 유닛은 타이어가 수용되는 타이어 금형을 가열하기 위한 가열 유닛이며, 열전도에 의해 타이어 금형을 가열하는 강자성 금속 부재와, 상기 강자성 금속 부재에 대해 타이어 금형과는 반대측에 배치되고 또한 자력선을 생성하여 상기 강자성 금속 부재를 유도 가열하는 유도 가열 코일과, 상기 유도 가열 코일에 대해 상기 강자성 금속 부재와는 반대측에 배치되고 또한 상기 유도 가열 코일이 생성한 자력선을 차폐하는 비자성 도체와, 상기 비자성 도체, 상기 유도 가열 코일 및 상기 강자성 금속 부재의 상대적인 위치 관계를 설정하는 위치 결정 수단을 갖고 있다.
본 구성에 따르면, 위치 결정 수단을 조정함으로써, 비자성 도체, 유도 가열 코일 및 강자성 금속 부재의 상대적인 위치 관계를 설정할 수 있으므로, 타이어 금형의 사이즈에 맞추어 종합 임피던스를 용이하고 또한 저비용으로 조정할 수 있고, 높은 역률로 전원을 사용할 수 있는 가열 유닛을 얻을 수 있다. 또한, 비자성 도체가 자기 실드로서 기능하므로, 유도 가열 코일의 자력선의 방향을, 강자성 금속 부재를 유도 가열하는 방향으로 규정하여, 타이어 금형 및 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 여기서 비자성 도체라 함은, 강자성 금속 부재에 비해 투자율이 낮고, 비투자율이 1 정도인 도체를 말한다.
상기 위치 결정 수단으로서, 상기 비자성 도체와 상기 유도 가열 코일 사이의 거리를 설정하는 제1 스페이서를 갖고 있어도 좋다. 이것에 따르면, 자기 실드의 조정을 함으로써, 가열 유닛의 종합 임피던스의 조정을 할 수 있다.
상기 위치 결정 수단으로서, 상기 강자성 금속 부재와 상기 유도 가열 코일 사이의 거리를 설정하는 제2 스페이서를 갖고 있어도 좋다. 이것에 따르면, 강자성 금속 부재의 가열 상태를 조정함으로써, 가열 유닛의 종합 임피던스의 조정을 할 수 있다.
상기 유도 가열 코일과 상기 강자성 금속 부재 사이에 단열 부재를 더 갖고 있어도 좋다. 이것에 따르면, 고온 환경에 노출되는 것에 의한 유도 가열 코일의 열화를 방지할 수 있어, 급속 가열이 계속적으로 가능해진다. 또한, 열의 외부로의 방출을 방지함으로써, 타이어 금형 및 타이어의 가열 효율이 향상된다.
상기 비자성 도체와 상기 유도 가열 코일 사이에 강자성 비도체 부재를 더 가져도 좋다. 이것에 따르면, 유도 가열 코일의 자력선의 방향을, 강자성 금속 부재를 유도 가열하는 방향으로 규정하여, 타이어 금형 및 타이어를 더욱 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 여기서 강자성 비도체 부재라 함은, 강자성이고, 또한 강자성 금속 부재에 비해 전기를 통과시키기 어려운 부재를 말한다. 강자성 비도체 부재로서는, 산화철(페라이트 코어) 등이 사용된다.
상기 비자성 도체는 알루미늄이라도 좋다. 이것에 따르면, 비자성 도체의 자기 실드 기능을 확보하여, 유도 가열 코일의 자력선의 방향을 확실하게 규정하여, 타이어 금형 및 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 와전류가 유발되어도, 도전성이 높기 때문에 발열이 거의 없어, 비자성 도체에 있어서의 전력 소비량이 적다.
상기 강자성 금속 부재는 투자율이 100 내지 1000인 강제 부재라도 좋다. 이것에 따르면, 강자성 금속 부재가 유도 가열되기 쉬워져, 타이어 금형 및 타이어를 더욱 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 본 발명의 타이어 가열 장치는 타이어가 수용되는 타이어 금형을 갖고, 상기한 가열 유닛이 상기 타이어 금형을 사이에 두고 상하에 2개 대향 배치되어 있고, 2개의 상기 가열 유닛이 상기 타이어 금형의 상하로부터 상기 타이어 금형을 가열해도 좋다. 이것에 따르면, 타이어 금형을 상하로부터 가열함으로써, 상기한 가열 유닛을 사용하여 효율적으로 타이어 금형 및 타이어를 가열할 수 있다.
또한, 본 발명의 타이어 가열 장치는 상기한 가열 유닛과, 복수의 분할 세그먼트로 이루어지고 또한 내부에 환 형상 구멍이 형성된 타이어 금형을 갖고, 상기 환 형상 구멍에는 고열확산율을 갖는 충전 물질이 충전되어 있어도 좋다. 이것에 따르면, 예를 들어 가열용 스팀 봉입을 위해 형성된 환 형상 구멍을 내부에 갖는 금형을 유용하는 경우에, 공기가 충전되어 있는 경우에 비해, 타이어 금형에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어의 가열 효율이 향상된다.
여기서, 고열확산율을 갖는 충전 물질이라 함은, 예를 들어 열매체유, 실리콘 오일, 액체 금속(갈륨, 우드 메탈), 가압수 등이 사용된다. 또한, 이들에 알루미늄, 구리, 철 등의 금속의 고체 입자가 포함된 것이라도 좋다.
또한, 그 밖의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 타이어 가열 장치는 가열용 스팀 봉입을 위해 형성된 환 형상 구멍을 내부에 갖는 타이어 금형과, 열전도에 의해 상기 타이어 금형을 가열하는 가열 기구를 구비하고, 상기 환 형상 구멍에는 고열확산율을 갖는 충전 물질이 충전되어 있어, 상기 타이어 금형이 상기 가열 기구에 의해 가열된다.
스팀 가열용 타이어 금형을 유용하여, 스팀 가열 이외의 방법, 예를 들어 유도 가열 코일에 의해 피가열 금속을 유도 가열하는 방법에 의해 타이어 금형을 가열하는 경우에, 스팀 유로로서 사용되고 있었던 환 형상 구멍을 그 상태 그대로, 즉 환 형상 구멍에 공기가 충전되어 있는 상태로 사용하는 경우에는, 타이어 금형의 환 형상 구멍 부분에서 열확산이 저해되어 가열 효율 향상의 저해 요인이 된다. 그래서, 이와 같은 구성으로 함으로써, 환 형상 구멍에 공기가 충전되어 있는 경우에 비해, 타이어 금형에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 그 밖의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 타이어 금형의 개조 방법은 가열용 스팀 봉입을 위해 형성된 환 형상 구멍을 내부에 갖는 타이어 금형의 개조 방법이며, 상기 환 형상 구멍에 고열확산율을 갖는 충전 물질을 충전하고, 열전도에 의해 상기 타이어 금형을 가열하는 가열 기구를 설치하여, 상기 타이어 금형을 상기 가열 기구에 의해 가열하는 것이다. 이와 같은 방법으로 타이어 금형을 개조함으로써, 스팀 가열용 타이어 금형을 유용하는 경우에, 환 형상 구멍에 공기가 충전되어 있는 경우에 비해, 타이어 금형에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 측면에서 본 모식 단면도.
도2는 도1의 A-A', B-B' 및 C-C' 위치에 있어서의 모식 단면도.
도3은 도1의 D 영역의 확대 모식 단면도.
도4는 도2의 Y-Y'로 도시되는 단면에 있어서의 확대 모식 단면도.
도5는 도1의 G 영역의 확대 모식 단면도.
도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 제1 변형예를 도시하는 모식 단면도.
도7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 제2 변형예를 도시하는 모식 단면도.
도8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 제3 변형예를 도시하는 모식 단면도.
도9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 제4 변형예를 도시하는 모식 단면도.
도10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 측면에서 본 모식 단면도.
도11은 도10의 타이어 금형의 개조 공정에 있어서의 타이어 금형의 초기 상태를 도시한 도면.
도12는 도10의 타이어 금형의 개조 공정에 있어서 환 형상 구멍에 충전 물질을 충전한 상태를 도시한 도면.
도13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 제1 변형예를 도시하는 모식 단면도.
[부호의 설명]
1, 4, 5 : 타이어 가열 장치
100a, 100b, 200a, 300a : 가열 유닛(가열 기구)
10a, 10b : 강자성 금속 부재
71a, 72a, 71b, 72b, 371a 내지 373a : 제1 스페이서
21a 내지 23a, 21b 내지 23b, 321a 내지 323a : 제2 스페이서
30a, 30b : 비자성 도체
40a, 40b, 81, 240a 내지 243a : 단열 부재
51a, 52a, 51b, 52b, 90 : 강자성 비도체 부재
80 : 비금속 부재 또는 비자성 금속 부재
82 : 비자성 금속 부재
85 : 열 실드
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 : 유도 가열 코일
M1, M2, M3 : 타이어 금형
h1, h2 : 환 형상 구멍
이하, 본 발명의 적절한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
우선, 도1을 참조하면서 제1 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 전체 구성에 대해 설명한다. 도1은 본 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치의 측면에서 본 모식 단면도이고, 본 실시 형태의 전체 구성을 도시하고 있다. 도1에서는 금형 부분에 대해, 단면을 나타내는 사선을 그어 도시하고 있으나, 가열 유닛 부분에 대해서는, 도3의 확대도에 있어서 상세를 도시하고 있으므로, 도1에서는 적절하게 사선을 생략하고 있다. 여기서는, 본 발명에 관한 가열 유닛이 타이어 가황기의 가열 장치의 일부로서 사용되고 있는 일 실시 형태에 대해 설명한다.
도1에 도시한 바와 같이, 타이어 가열 장치(1)는 타이어 금형(M1)과, 타이어 금형(M1)을 상하에서 사이에 끼워 상하에 대향 배치된 2개의 가열 유닛(100a, 100b)과, 상측 가열 유닛(100a)의 상부의 상측 플래튼 서포트(P)와, 하측 가열 유닛(100b)의 하부에 있는 기초부가 되는 하측 플래튼 서포트(S)를 포함하여 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 타이어 가열 장치(1)는 타이어 금형(M1)의 타이어 수용부(T)에 타이어(도시하지 않음)가 수용된 상태로, 가열 유닛(100a, 100b)의 유도 가열 코일(C1, C2)의 유도 가열에 의해 가열 유닛 내부의 강자성 금속 부재(10a, 10b)를 가열한다. 거기에서 발생한 열에너지를, 타이어 금형(M1)을 통한 열전도에 의해 전달함으로써, 타이어를 외표면측으로부터 가열한다.
또한, 유도 가열 코일(C3)이 타이어 금형(M1)의 측면을 포위하여 배치되어 있고, 유도 가열 코일(C4, C5)이 타이어 수용부(T)를 상하에서 사이에 끼우듯이 타이어 금형(M1)의 내부에 배치되어 있다. 후술하는 바와 같이, 유도 가열 코일(C3)은 타이어 금형을 유도 가열함으로써, 타이어의 외표면측으로부터의 가열을 행한다. 또한, 유도 가열 코일(C4, C5)은 타이어의 상하 비드부(타이어 구멍 주변부)의 내부에 배치한 금속 부재를 유도 가열함으로써 타이어의 내부로부터의 가열을 행한다. 또한, 타이어 수용부(T)의 내부에 연통하여, 고온 고압의 가압 매체가 통과하는 배관이 형성되어 있고, 이 가압 매체가 타이어 내부로 송입됨으로써, 타이어의 내표면측으로부터의 가열이 행해진다.
다음에, 타이어 금형(M1)의 구조에 대해 설명한다. 도1에 도시한 바와 같이, 타이어 금형(M1)은 비자성 부재로 이루어지는 복수의 분할 세그먼트로 구성되어 있고, 내부에는 가열하는 타이어의 수용 공간인 타이어 수용부(T)가 형성되어 있다. 또한, 상측 플래튼 서포트(P)의 상부에는 도시하지 않은 유압 실린더 기구가 설치되어 있어, 타이어를 타이어 수용부(T)로 반입하거나 타이어 수용부(T)로부터 반출할 때에는, 유압 실린더 기구의 제어에 의해 타이어 금형(M1)의 형 개방을 할 수 있는 구조로 되어 있다. 마찬가지로, 유압 실린더 기구의 제어에 의해, 상측 플래튼 서포트(P)를 하방으로 압박함으로써, 분할 세그먼트로 이루어지는 타이어 금형(M1)의 형 체결을 할 수 있다.
다음에, 도1 및 도2를 참조하면서, 본 발명에 관한 가열 유닛의 상세에 대해 설명한다. 도1에 도시한 바와 같이, 가열 유닛(100a, 100b)은 강자성 금속 부재(10a, 10b)와, 연직 방향에 대해 타이어 금형(M1)을 중심으로 한 경우의 강자성 금속 부재(10a, 10b)의 외측에 각각 배치된 유도 가열 코일(C1, C2)과, 유도 가열 코일(C1, C2)의 더욱 외측에 각각 배치된 비자성 도체(30a, 30b)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 가열 유닛(100a, 100b)에는 비자성 도체(30a, 30b)와, 유도 가열 코일(C1, C2)과, 강자성 금속 부재(10a, 10b)의 상대적인 위치 관계를 설정하는 스페이서(위치 결정 수단)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 비자성 도체(30a, 30b)와 유도 가열 코일(C1, C2) 사이의 거리를 각각 설정하는 제1 스페이서(71a, 72a, 71b, 72b) 및 강자성 금속 부재(10a, 10b)와 유도 가열 코일(C1, C2) 사이의 거리를 각각 설정하는 제2 스페이서(21a 내지 23a, 21b 내지 23b)가 가열 유닛(100a, 100b)의 내부에 각각 설치되어 있다. 이상과 같이, 상측 가열 유닛(100a)과, 하측 가열 유닛(100b)은 타이어 금형(M1)을 사이에 두고 상하에 거의 대칭으로 배치되어 있고, 이들의 구조는 대략 동일하므로, 이하, 상측 가열 유닛(100a)을 중심으로 설명하고, 하측 가열 유닛(100b)의 설명을 생략한다.
도2는 도1의 모식 단면도이고, A, B, C의 영역은 각각 도1의 A-A', B-B', C-C' 위치에 있어서의 단면을 부분적으로 나타낸 부분 단면도로 되어 있다. 또한, 도2에 있어서 Z-Z'로 도시되는 단면이, 도1의 모식 단면도에 상당한다.
도2와 같이, 가열 유닛(100a)은 하방으로부터의 평면에서 볼 때(이하, 평면에서 볼 때라고 기재함)에 있어서 원형 형상으로 구성되어 있고, 유도 가열 코일(C1)은 이 평면에서 볼 때에 있어서 나선 형상으로 형성되어 있다(B 영역 참조). 또한, 가열 유닛(100a)은 이 평면에서 볼 때에 있어서의 원의 직경 방향으로 연장되는 복수의 제1 스페이서(71a, 72a)를 갖고 있고, 이들은 방사 형상으로, 또한 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 직경 방향 내측의 제2 스페이서(21a)는 링 형상으로 형성되어 있고, 또한 복수의 제2 스페이서(22a, 23a)는 복수의 제1 스페이서(71a, 72a)와 평면에서 볼 때 겹치지 않도록 각각 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 여기서, 복수의 제2 스페이서(21a 내지 23a)의 높이(종이면과 수직 방향의 길이)는 전부 동일하다. 또한, 복수의 제2 스페이서(22a, 23a) 사이에는 복수의 제3 스페이서(73a)가 배치되어 있다. 또한, 제3 스페이서(73a)는 없어도 좋다.
다음에, 도3을 사용하여 가열 유닛(100a)의 상세에 대해 설명한다. 도3은 도1의 D 영역의 확대도이다. 유도 가열 코일(C1)은 도시하지 않은 전원으로부터 전력을 공급함으로써 그 주위에 자력선을 생성한다. 또한, 강자성 금속 부재(10a)는 강자성의 강제 부재이고, 유도 가열 코일(C1)이 생성하는 자력선에 의해 유도 가열된다. 보다 상세하게는, 발생한 자력선의 영향에 의해 그 내부에 와전류가 발생하고, 그 결과, 강자성 금속 부재(10a)의 전기 저항에 의해 발열한다. 또한, 강자성 금속 부재(10a)로서는, 투자율이 100 내지 1000인 강제 부재가 사용된다. 그것에 의해, 강자성 금속 부재(10a)가 효율적으로 유도 가열되면서, 타이어 금형(M1) 및 타이어를 가열할 수 있다.
또한, 강자성 금속 부재(10a)의 하방에는 강자성 금속 부재(10a)와 접촉하여, 고열전도율을 갖는 그라파이트 시트(60a)가 배치되어 있다. 또한, 그라파이트 시트(60a)의 더욱 하방에는 동판(61a)이 배치되어 있고, 동판(61a)은 타이어 금형(M1)과 직접 접촉되어 있다. 동판(61a)도 그라파이트 시트(60a)와 마찬가지로 고열전도율을 갖고 있다. 이와 같이, 강자성 금속 부재(10a)와 타이어 금형(M1) 사이에 그라파이트 시트(60a) 및 동판(61a)이 배치됨으로써, 강자성 금속 부재(10a)에 있어서 발생한 열에너지가, 반경 방향(도3의 화살표 F 방향)이나 둘레 방향으로 전달되기 쉬워지므로, 타이어 금형(M1)에 있어서의 온도 분포를 균일화할 수 있다.
그런데, 유도 가열 코일(C1)에 의한 자력선은 강자성 금속 부재(10a)의 방향(화살표 E 방향)뿐만 아니라, 상방으로도 발생한다. 상방에는 강제 부재의 상측 플래튼 서포트(P)가 배치되어 있으므로, 상측 플래튼 서포트(P)에 자력선이 도달하면, 강자성 금속 부재(10a)와 마찬가지로, 자력선의 영향으로 유도 가열되어, 그만큼의 열에너지가, 가열이 필요하지 않은 상측 플래튼 서포트(P)에서 소비되어 버려, 전원의 전력을 유효하게 사용할 수 없다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 유도 가열 코일(C1)의 상방에는 강자성 비도체 부재(51a, 52a)가 배치되어 있다. 여기서, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)로서는, 산화철(페라이트 코어) 등이 사용된다. 또한, 유도 가열 코일(C1)과 강자성 비도체 부재(51a, 52a)는 고정되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)가 자기 실드로서 기능하여, 유도 가열 코일(C1)에서 발생한 자력선이 상방의 강자성 비도체 부재(51a, 52a)에 있어서 차폐되므로, 유도 가열 코일(C1)의 자력선의 방향을, 강자성 금속 부재(10a)를 유도 가열하는 방향(화살표 E 방향)으로 규정하여, 타이어 금형(M1) 및 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)는 필요에 따라서 배치되는 것이므로, 없어도 좋다.
또한, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)에 있어서 차폐할 수 없었던 상방의 자력선은, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)의 외측에 배치된 비자성 도체(30a)에 있어서 차폐되게 된다. 이에 의해, 비자성 도체(30a)가 자기 실드로서 기능하므로, 유도 가열 코일(C1)의 자력선의 방향을, 강자성 금속 부재(10a)를 유도 가열하는 방향(화살표 E 방향)으로 규정하여, 타이어 금형(M1) 및 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 비자성 도체(30a)로서 알루미늄을 사용한다. 이에 의해, 비자성 도체(30a)의 자기 실드 기능을 확보하여, 유도 가열 코일(C1)의 자력선의 방향을 확실하게 규정하여, 타이어 금형(M1) 및 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 비자성 도체(30a)에 와전류가 유발되어도, 비자성 도체(30a)의 도전성이 높기(전기 저항이 작음) 때문에 발열이 거의 없어, 비자성 도체(30a)에 있어서의 전력 소비량이 적다. 또한, 비자성 도체로서는, 알루미늄의 외에, 구리 등을 사용해도 좋다.
또한, 유도 가열 코일(C1)과 강자성 금속 부재(10a) 사이에는 단열 부재(40a)가 배치되어 있다. 상술한 특허 문헌 1의 기술을 사용하는 경우에, 타이어를 타이어 금형으로 반입하거나, 타이어 금형으로부터 반출할 때에는, 타이어 금형을 개방할 필요가 있어, 타이어 금형의 열이 대류나 복사에 의해 외부로 방출되어 버린다. 또한, 타이어의 가열 개시 시점에서는, 타이어의 온도는 실온 정도이므로, 생타이어와의 접촉 부분에 있어서의 타이어 금형의 온도가 저하되어 버린다. 이에 대해, 인가 전류를 약간 크게 조정함으로써 타이어 금형의 온도 저하를 저감시킬 수 있으나, 고온 환경에 노출됨으로써 유도 가열 코일이 열화되어 버려, 타이어 금형의 급속 가열을 할 수 없게 된다. 그래서, 이와 같은 구성으로 함으로써, 강자성 금속 부재(10a)에서 발생한 열에너지의 상방으로의 이동이 제한되어, 유도 가열 코일(C1)의 열화를 방지할 수 있어, 급속 가열이 계속적으로 가능해진다. 또한, 열의 외부로의 방출을 방지함으로써, 타이어 금형(M1) 및 타이어의 가열 효율이 향상된다.
다음에, 도3 및 도4를 사용하여, 제1 스페이서(71a, 72a) 및 제2 스페이서(21a 내지 23a)의 구조에 대해 설명한다. 우선, 제1 스페이서(71a, 72a)에 대해 도3을 사용하여 설명한다. 제1 스페이서(71a, 72a)는 스페이서판(71p, 72p)과, 스페이서용 볼트(B1)로 구성되어, 볼트(B1)가 스페이서판(71p, 72p)을 관통하고, 비자성 도체(30a) 및 상측 플래튼 서포트(P)에 형성된 끼워 맞춤 구멍에 끼워 맞추어짐으로써, 제1 스페이서(71a, 72a)[스페이서판(71p, 72p) 및 스페이서용 볼트(B1)]가 설치되어 있다. 여기서, 볼트(B1)의 조임량을 조정하여, 비자성 도체(30a) 및 상측 플래튼 서포트(P)의 끼워 맞춤 구멍 내부에 삽입되는 볼트(B1)의 길이를 조정함으로써, 스페이서판(71p, 72p)과 비자성 도체(30a)의 거리를 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 스페이서판(71p, 72p)의 타이어 금형(M1)측의 표면에는 강자성 비도체 부재(51a, 52a)가 각각 고정 배치되어 있고, 또한 상술한 바와 같이 유도 가열 코일(C1)과 강자성 비도체 부재(51a, 52a)는 고정되어 있다. 이들의 결과, 볼트(B1)의 조임량을 조정함으로써, 비자성 도체(30a)와 유도 가열 코일(C1) 사이의 거리를 설정할 수 있다. 그 결과, 자기 실드의 조정을 할 수 있고, 가열 유닛(100a)의 종합 임피던스의 조정을 할 수 있다. 또한, 제3 스페이서(73a)도 제1 스페이서(71a, 72a)와 마찬가지로 스페이서판(73p)과 도시하지 않은 볼트로 구성되어 있고, 스페이서판(73p)과 비자성 도체(30a)의 거리를 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 스페이서판(71a, 72a)과 비자성 도체(30a) 사이에 다른 스페이서 부재를 개재시킴으로써, 스페이서판(71p, 72p)과 비자성 도체(30a)의 거리를 조정하도록 해도 좋다.
다음에, 도4를 사용하여 제2 스페이서(21a 내지 23a)에 대해 설명한다. 도4는 도2의 Y-Y'에서 나타내는 단면에 있어서의 확대 모식 단면도이다. 도4에 도시한 바와 같이, 제2 스페이서(21a 내지 23a)는 각각이 비자성 도체(30a)와 단열 부재(40a) 사이에 설치되어 있다. 또한, 볼트(B2)가 제2 스페이서(21a 내지 23a)를 관통하여 비자성 도체(30a) 및 상측 플래튼 서포트(P)에 형성된 끼워 맞춤 구멍에 끼워 맞추어짐으로써, 제2 스페이서(21a 내지 23a)가 비자성 도체(30a)와 단열 부재(40a) 사이에 끼움 지지되는 형태로 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 볼트(B2)는 동판(61a), 그라파이트 시트(60a), 강자성 금속 부재(10a), 단열 부재(40a) 및 제2 스페이서(21a 내지 23a)를 관통하여, 비자성 도체(30a) 및 상측 플래튼 서포트(P)의 끼워 맞춤 구멍에 끼워 맞추어져 있다. 여기서, 제2 스페이서(21a 내지 23a)를 높이가 상이한 다른 스페이서로 교환함으로써, 강자성 금속 부재(10a)와 유도 가열 코일(C1) 사이의 거리를 설정할 수 있다. 그 결과, 제2 스페이서(21a 내지 23a)에 의해, 강자성 금속 부재(10a)의 가열 상태를 조정함으로써, 가열 유닛(100a)의 종합 임피던스의 조정을 할 수 있다.
다음에, 도5를 사용하여 타이어 가열 장치의 상세를 설명한다. 도5는 도1의 G 영역의 확대도이다. 우선, 타이어 금형(M1)을 유도 가열 코일(C3)에 의해 가열한다. 이때, 타이어의 외표면측으로부터의 가열을 행하는 유도 가열 코일(C3)에 의한 자력선은 타이어 금형(M1)의 방향뿐만 아니라, 상방향이나 하방향에도 발생해 버린다. 그래서, 상방향이나 하방향의 자력선을 감퇴시키기 위해, 유도 가열 코 일(C3)과 타이어 금형(M1) 사이의 거리(l1)와, 유도 가열 코일(C3)과 가열 유닛(100a, 100b) 사이의 거리(l2)를, l1 ＜ l2로 하는 관계를 만족시키도록 설정한다. 이에 의해 유도 가열 코일(C3)에 의해 형성된 상방향이나 하방향의 자력선은 강자성 금속 부재(10a, 10b)에 도달하기 전에 감퇴된다.
또한, 가열 유닛(100a, 100b)의 하면측, 상면측에서 유도 가열 코일(C3)에 근접하고 있는 위치에는 와전류 침투 두께 정도의 비자성, 양도전성판(61a)이 부설되어 있는 것이 바람직하다. 이 비자성, 양도전성판에 의해, 감퇴 후에 잔존하는 자력선을 실드할 수 있다. 비자성, 양도전성판에는 와전류가 유기되지만, 도전성이 높기 때문에 주울 손은 작다. 전술한 동판(61a)이 이 역할도 수행하고 있다. 따라서, 유도 가열 코일(C1, C2)과 유도 가열 코일(C3)은 전자기학적으로 서로 완전히 독립된 시스템이라고 간주할 수 있어, 고주파 전원의 상호 간섭에 의한 영향을 회피하는 것이 가능해진다. 비자성, 양도전성판으로서는, 예를 들어 알루미늄이나 강을 사용할 수 있다.
이상에서 서술한 바와 같이, 제1 스페이서(71a, 72a), 제2 스페이서(21a 내지 23a) 및 제3 스페이서(73a)를 조정함으로써, 비자성 도체(30a), 유도 가열 코일(C1) 및 강자성 금속 부재(10a)의 상대적인 위치 관계를 설정할 수 있다. 따라서, 코일의 권취수의 변경을 행하거나, 매칭 트랜스를 사용할 필요가 없어, 타이어 금형(M1)의 사이즈에 맞추어 종합 임피던스를 용이하고 또한 저비용으로 조정할 수 있다. 그 결과, 적절하게 종합 임피던스를 조정함으로써, 소정의 전력을 공급하는 기존의 전원이 있는 경우에, 높은 역률로 그 전원을 사용할 수 있다. 또한, 비자성 도체(30a)가 자기 실드로서 기능하므로, 유도 가열 코일(C1)의 자력선의 방향을 강자성 금속 부재(10a)를 유도 가열하는 방향으로 규정하여 타이어 금형(M1) 및 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다.
또한, 가열 유닛(1)에 있어서는, 상기와 같이 가열 유닛(100a, 100b)이, 타이어가 수용되는 타이어 금형(M1)을 사이에 두고 상하에 2개, 대향 배치되어 있고, 2개의 가열 유닛(100a, 100b)이 타이어 금형(M1)의 상하 양쪽으로부터 타이어 금형(M1)을 가열하는 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 가열 유닛(100a, 100b)을 사용하여 효율적으로 타이어 금형(M1) 및 타이어를 가열할 수 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 타이어 가열 장치(1)에 의한 가황 성형의 동작에 대해 설명한다. 여기서, 가황 대상의 생타이어로서, 두껍고 큰 비드부(타이어 구멍 주변부) 및 트레드부(노면 접지부)의 내부에, 금속제의 비드 와이어 및 벨트 부재를 매립하여 형성되어 있는 것을 사용한다. 이 금속제 부재를 유도 가열함으로써, 생타이어의 내부로부터의 가열이 가능하다.
우선, 상술한 유압 실린더 기구를 제어함으로써, 상측 플래튼 서포트(P)를 상승시켜 타이어 금형(M1)의 형 개방을 행하고, 도시하지 않은 반송 장치에 의해, 가황 전의 생타이어를 타이어 수용부(T)로 반입한다. 이때, 도시하지 않은 블레더(bladder)를 생타이어의 타이어 구멍에 삽입하고, 블레더를 팽창시켜 생타이어를 셰이핑하여 유지한다. 그리고, 다시 유압 실린더 기구를 제어함으로써 상측 플래튼 서포트(P)를 하강시켜 타이어 금형(M1)을 형 체결한다.
여기서, 가열 유닛(100a, 100b)의 유도 가열 코일(C1, C2)에 전원으로부터 전력을 공급함으로써, 강자성 금속 부재(10a, 10b)를 유도 가열한다. 그 열에너지가 열전도에 의해 타이어 금형(M1)으로 전해짐으로써 타이어 금형(M1)이 가열되어, 타이어 금형(M1)을 통해 전달되는 열에너지에 의해 생타이어가 외표면측으로부터 가열된다. 이때, 비자성 도체(30a, 30b) 및 강자성 비도체 부재(51a, 52a)가 자기 실드로서 기능하므로, 유도 가열 코일(C1, C2)의 자력선의 방향을 강자성 금속 부재(10a)를 유도 가열하는 방향으로 규정하여, 타이어 금형(M1) 및 생타이어를 효율적으로 가열할 수 있다. 또한, 전력이 공급된 유도 가열 코일(C3)은 타이어 금형에 강한 고주파 자계를 인가함으로써, 타이어의 외표면측으로부터의 가열을 행한다. 타이어 금형(M1)은 열용량이 크기 때문에, 생타이어를 투입하기 전에 미리 원하는 온도로 예열해 둔다. 또한, 생타이어를 연속 뱃치 가황하는 경우에는, 타이어 금형(M1)의 외표면 근방의 열이 확산되는 시간을 확보하기 위해, 가열 유닛(100a, 100b)에 의한 부스트 가열(대전력을 투입하여, 금형의 승온 시간을 단축하는 가열 모드)은 생타이어를 타이어 수용부(T)로 반입하는 타이밍에 비해, 조금 빠르게 행한다.
다음에, 고온 고압의 증기나 질소 가스 등의 가압 매체를, 도시하지 않은 배관을 통해 블레더 내에 공급함으로써, 블레더를 팽창시켜 생타이어의 내벽면에 밀착시켜, 생타이어를 타이어 금형(M1) 방향으로 압박한다. 그리고, 고온 고압의 가압 매체의 열량을, 블레더를 통해 생타이어로 전달함으로써, 생타이어를 내표면측으로부터 가열한다.
상기 동작과 동시에, 유도 가열 코일(C4 내지 C5)에 전력을 공급한다. 또한, 유도 가열 코일(C4, C5)은 생타이어의 상하 비드부에 강한 고주파를 각각 인가함으로써, 상하 비드부의 내부에 설치된 비드 와이어를 우선적으로 유도 가열한다. 이에 의해, 생타이어는 상술한 외표면측 및 내표면측으로부터의 가열에 추가하여, 큰 두께를 가진 비드부 및 트레드부에 있어서는, 타이어 내부측으로부터의 가열도 행해지므로, 생타이어 전체가 단시간에 가황 온도까지 승온한다.
또한, 생타이어가 가황 성형되고 있는 동안, 블레더는 생타이어를 타이어 금형(M1)의 방향으로 압박함으로써 생타이어의 성형을 행하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 블레더는 가황제 타이어의 타이어 내벽면 형상과 거의 동일 형상의 저연신성 재료에 의해 형성되어 있으므로, 가압 매체의 압력에 다소의 변동이 있는 경우라도, 가황제 타이어의 타이어 내벽면의 형상을 확실하게 출현한다. 따라서, 이 블레더에 의해 생타이어를 압박하여 성형이 행해지면, 고정밀도로 성형된 가황제 타이어를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 이와 같이 하여 가황제 타이어가 얻어지면, 상술한 동작과는 역동작에 의해 타이어 금형(M1)을 형개방한 후, 블레더를 축소시켜 가황제 타이어를 반출 장치에 의해 유지하여 외부로 반출한다. 그리고, 새로운 생타이어를 반입하여 가황 성형을 다시 반복한다. 이상과 같이 하여, 타이어 가열 장치(1)에 의해 생타이어의 가황 성형이 행해진다.
(제1 실시예)
다음에, 타이어 가열 장치(1)를 사용하여 실시한 가열 시험의 결과를 나타낸 다. 시험은 이하의 조건으로 행하였다. 이하의 조건은, 상하의 가열 유닛(100a, 100b)의 양쪽에 대해 동일하게 하고, 하측 가열 유닛에 대한 설명을 생략한다.
(1) 전원 : 정격 5 ㎾(출력 최대로 설정)
(2) 비자성 도체(30a) : 알루미늄(4 ㎜ 두께)
(3) 유도 가열 코일(C1) : 30 sq 테프론(등록 상표) 피복 리츠선
(4) 유도 가열 코일(C1)-강자성 금속 부재(10a)간 거리 : 25 ㎜(고정)
(5) 강자성 비도체 부재(51a, 52a) : 비사용
상기한 조건으로 가열 유닛에 전력을 공급하여, 제1 스페이서(71a, 72a)[및 제3 스페이서(73a)]를 조정함으로써, 유도 가열 코일(C1)과 비자성 도체(30a) 사이의 거리(L)를 변화시켰을 때의 역률(유효하게 사용된 전력/입력 전력)을 계산하였다. 시험 결과를 이하에 나타낸다(Z는 종합 임피던스를 의미하고 있음).
(1) L : 40.0 ㎜ Z : 63.2 μH, 역률 : 25.4 ％
(2) L : 20.0 ㎜ Z : 48.3 μH, 역률 : 18.8 ％
(3) L : 10.0 ㎜ Z : 36.6 μH, 역률 : 16.6 ％
(4) L : 5.4 ㎜ Z : 28.2 μH, 역률 : 15.5 ％
시험의 결과, 비자성 도체(30a)의 전기 저항이 작기 때문에, 비자성 도체(30a)에 유도 가열 코일(C1)이 근접할수록, 가열 유닛(100a)의 종합 임피던스가 저하되어 역률은 감소되었다. 이는, 비자성 도체(30a)에 유도 가열 코일(C1)이 근접할수록, 비자성 도체(30a)에 의해 자력선이 차단되는 비율이 증가하는 것에 의한 것이다. 이와 같이, 제1 스페이서(71a, 72a)[및 제3 스페이서(73a)]를 조정하여 L 을 변화시킴으로써, 종합 임피던스를 변화시켜서, 높은 역률로 전원을 사용할 수 있는 조건을, 용이하고 또한 저비용으로 조정할 수 있다.
(제2 실시예)
다음에, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)를 사용한 경우의, 가열 유닛(100a)의 가열 시험 결과를 나타낸다. 조건은 이하와 같이 설정하였다.
(1) 전원 : 정격 5 ㎾(출력 최대로 설정)
(2) 비자성 도체(30a) : 알루미늄(4 ㎜ 두께)
(3) 유도 가열 코일(C1) : 30 sq : 테프론(등록 상표) 피복 리츠선
(4) 유도 가열 코일(C1)-강자성 금속 부재(10a)간 거리 : 21.5 ㎜(고정)
(5) 비자성 도체(30a)-유도 가열 코일(C1)간 거리 : 13 ㎜(고정)
상기 조건에 의해, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)가 없는 경우 및 있는 경우에 있어서의 시험 결과를 이하에 나타낸다.
(1) 강자성 비도체 부재(51a, 52a) : 없음 역률 : 15.0 ％
(2) 강자성 비도체 부재(51a, 52a) : 있음 역률 : 33.7 ％
시험의 결과, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)가 존재하는 경우에는, 없는 경우에 비해 가열 유닛(100a)의 등가 저항이 증가하여 역률은 증대되었다. 또한, 강자성 비도체 부재(51a, 52a)에 의해 자력선이 차폐되어, 강자성 금속 부재(10a)를 효과적으로 가열할 수 있었다. 이와 같이, 강자성 비도체 부재(51a, 152a)를 착탈하거나, 그 양을 증감함으로써도, 종합 임피던스를 변화시켜, 높은 역률로 전원을 사용할 수 있는 조건을, 용이하고 또한 저비용으로 조정할 수 있다.
(제1 변형예)
다음에, 본 실시 형태의 제1 변형예에 대해 도6을 사용하여 설명한다. 여기서는, 상기한 실시 형태와 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 하측 가열 유닛의 설명을 생략한다. 변형예에 관한 가열 유닛(200a)에 있어서는, 제2 스페이서가 없고, 대신에, 단열 부재(240a 내지 243a)가 적층 설치되어 있어, 유도 가열 코일(C1)을 지지하고 있다. 이에 의해, 단열 부재(240a 내지 243a)가 단열재로서 뿐만 아니라, 강자성 금속 부재(10a)와 유도 가열 코일(C1) 사이의 거리를 설정하는 스페이서로서도 기능한다. 이와 같은 형태에 의해서도, 상기한 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제2 변형예)
다음에, 본 실시 형태의 제2 변형예에 대해, 도7을 사용하여 설명한다. 여기서도, 상기한 실시 형태와 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 또한, 상기한 실시 형태와 마찬가지로, 하측 가열 유닛의 설명을 생략한다. 본 변형예에 관한 가열 유닛(300a)에 있어서는, 제1 스페이서(371a 내지 373a)가 비자성 도체(30a)와 스페이서판(370p) 사이에 배치되고, 제2 스페이서(321a 내지 323a)가 스페이서판(370p)과 단열 부재(40a) 사이에 설치되어, 이들을 관통하여 볼트(B3)가 비자성 도체(30a) 및 상측 플래튼 서포트(P)의 끼워 맞춤 구멍에 끼워 맞추어짐으로써, 제1 스페이서(371a 내지 373a) 및 제2 스페이서(321a 내지 323a)가 설치된다. 제1 스페이서 및 제2 스페이서를 이와 같은 구성으로 해도, 상기한 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제3 변형예)
다음에, 본 실시 형태의 제3 변형예에 대해, 도8을 사용하여 설명한다. 여기서도, 상기한 실시 형태와 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 도8의 (a)에 도시하는 실시 형태에 있어서는, 통 형상의 열 실드(85)의 내측에 유도 가열 코일(C3)이 설치되고, 열 실드(85)와 유도 가열 코일(C3) 사이에는 강자성 비도체 부재(90)가 설치되어 있다. 강자성 비도체 부재(90)로서는 페라이트 등이 사용된다. 유도 가열 코일(C3)과 피가열물인 타이어 금형(M1) 사이에는 공기층이 존재하므로, 코일(C3)의 과열을 방지할 수 있다. 또한, 강자성 비도체 부재(90)를 배치함으로써, 피가열물로의 자력선을 집중시킬 뿐만 아니라, 반대측으로 돌아 들어가는 자력선이, 가열이 필요없는 부위, 혹은 외계로 도달하는 것을 억제할 수 있다. 열 실드(85)의 내면측에는 비금속 부재 또는 비자성 금속 부재(80)가 설치되어 있다(비자성 금속 부재를 선정한 경우, 전기적으로 회로를 형성하지 않은 구성으로 함). 따라서, 와전류 발생에 의한 주울 손 및 불필요한 과열을 방지하고, 또한 피가열물로부터의 방열을 억제할 수 있다. 또한, 열 실드(85)의 내부는 단열 부재(81)로 함으로써, 피가열물로부터의 방열을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 열 실드(85)의 외면측에는 비자성 금속 부재(82)를 배치함으로써, 강자성 비도체 부재(90)로부터 밖으로 누설된 자력선이 더욱 그 외측으로 누설되지 않도록 실드할 수 있다. 비자 성, 도전성판에는 와전류가 유기되지만, 도전성이 높기 때문에 주울 손이 작다.
또한, 도8의 (b)에 비금속 부재(80), 단열 부재(81), 비자성 금속 부재(82), 강자성 비도체 부재(90) 및 유도 가열 코일(C3)의 배치에 대한 다른 형태를 도시한다. 본 형태에서는 반경 방향 내측으로부터 외측으로, 비금속 부재(80), 단열 부재(81), 유도 가열 코일(C3), 강자성 비도체 부재(90) 및 비자성 금속 부재(82)가 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 코일의 온도 상승을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
(제4 변형예)
다음에, 본 실시 형태의 제4 변형예에 대해, 도9를 사용하여 설명한다. 여기서도, 상기한 실시 형태와 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 본 변형예에 관한 타이어 가열 장치(4)의 타이어 금형(M2)은 가열용 스팀 봉입을 위해 형성된 환 형상 구멍(h1)을 내부에 갖는 금형을 유용한 것으로, 그 환 형상 구멍(h1)에는 고열확산율을 갖는 충전 물질이 충전되어 있다. 여기서, 고열확산율을 갖는 충전 물질은, 예를 들어 열매체유, 실리콘 오일, 액체 금속(갈륨, 우드 메탈), 가압수 등이 사용된다. 또한, 이들에 알루미늄, 구리, 철 등의 금속의 고체 입자가 포함된 것이라도 좋다. 이에 의해, 타이어 금형(M2)의 열전도에 의해 타이어를 가열하는 경우에, 환 형상 구멍(h1)에 공기가 충전되어 있는 경우에 비해, 타이어 금형(M2)에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어의 가열 효율이 향상된다. 또한, 환 형상 구멍(h1)이 형성되어 있지 않은 금형을 사용하여, 새롭게 환 형상 구멍(h1)을 형성 하고, 거기에 금형 부재보다도 고열확산율을 갖는 충전 물질을 충전해도 좋다. 이 경우에도, 환 형상 구멍(h1)이 형성되어 있지 않은 경우에 비해, 타이어 금형에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어의 가열 효율이 향상된다.
(제2 실시 형태)
다음에, 도10을 사용하면서 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 여기서는, 제1 실시 형태와 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 도10은 본 실시 형태에 관한 타이어 가열 장치(5)의 측면에서 본 모식 단면도이다.
타이어 가열 장치(5)의 타이어 금형(M3)은 제1 실시 형태와 마찬가지로, 가열 유닛(100a, 100b)에 의해 가열된다. 여기서, 타이어 금형(M3)은 스팀 가열용 타이어 금형이고, 고온의 스팀을 봉입하여 타이어 금형(M3)을 가열하기 위해 형성된 환 형상 구멍(h2)을 내부에 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 타이어 금형(M3)을 스팀 가열이 아닌, 유도 가열에 의해 가열하므로, 스팀 유로인 환 형상 구멍(h2)을 사용하지 않는다. 이 경우에, 스팀 유로로서 사용되어 있던 환 형상 구멍(h2)을 그 상태 그대로, 즉 환 형상 구멍(h2)에 공기가 충전되어 있는 상태로 사용하는 경우에는 공기의 열확산율이 금속에 비해 작기 때문에, 타이어 금형(M3)의 환 형상 구멍(h2) 부분에서 열확산이 저해되어 가열 효율 향상의 저해 요인이 된다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 환 형상 구멍(h2)에는 고열확산율을 갖는 충전 물질이 충전되어 있다.
여기서, 고열확산율을 갖는 충전 물질이라 함은, 예를 들어 열매체유, 실리 콘 오일, 액체 금속(갈륨, 우드 메탈), 가압수 등이 사용된다. 또한, 이들에 알루미늄, 구리, 철 등의 금속의 고체 입자가 포함된 것이라도 좋다. 이에 의해, 환 형상 구멍(h2)에 공기가 충전되어 있는 경우에 비해, 타이어 금형(M3)에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어의 가열 효율이 향상된다.
다음에, 타이어 금형(M3)의 개조 방법에 대해 설명한다. 타이어 금형(M3)은 이하와 같은 공정에 의해 개조 가능하다. 여기서, 초기 상태에서는, 타이어 금형(M3)에는 가열 유닛(100a, 100b) 등이 설치되어 있지 않은 상태이고, 타이어 금형(M3)의 환 형상 구멍(h2)에는 공기만이 충전되어 있는 것으로 한다(도11).
(1) 환 형상 구멍(h2)에 고열확산율을 갖는 충전 물질을 충전한다(도12).
(2) 열전도에 의해 타이어 금형(M3)을 가열하는 가열 유닛(100a, 100b) 등을 타이어 금형(M3)에 설치한다(도10).
(3) 타이어 금형(M3)을 가열 유닛(100a, 100b)에 의해 가열한다.
이와 같은 방법으로 타이어 금형(M3)을 개조함으로써, 스팀 가열용 타이어 금형(M3)을 유용하는 경우에, 환 형상 구멍(h2)에 공기가 충전되어 있는 경우에 비해, 타이어 금형(M3)에 있어서 열이 신속히 확산되어 타이어를 효율적으로 가열할 수 있다.
(제1 변형예)
다음에, 본 실시 형태의 제1 변형예에 대해 도13을 사용하여 설명한다. 여기서는, 상기한 실시 형태와 상이한 부분을 중심으로 설명하고, 상기한 실시 형태와 동일한 부분에 대해 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 본 변형예에 있 어서의 타이어 금형(M3)에 있어서는, 유도 가열 코일(C6)과 유도 가열 코일(C7)을, 환 형상 구멍(h2)이 부설되어 있는 영역을 피해서 상하에 배치한다. 이에 의해, 환 형상 구멍(h2)이 방해되는 경우가 없어지므로, 열이 신속히 전달된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 특허청구의 범위에 기재한 것에 한하여 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
예를 들어, 가열 유닛에 있어서, 제1 스페이서, 제2 스페이서, 강자성 비도체 부재의 배치에 대해서는, 상기와 같은 배치로는 한정되지 않고, 이것보다도 평면에서 볼 때 조밀하게 배치해도 좋고, 각각의 배치수를 줄여도 좋다.
또한, 유도 가열 코일(C3, C4, C5, C6, C7)은 없어도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서는, 블레더 방식에 의한 가황 성형에 대해 설명하고 있으나, 이것으로는 한정되지 않고, 블레더리스 방식이라도 좋다. 또한, 상기한 타이어 가열 장치, 가열 유닛 및 타이어 금형은 가황 성형뿐만 아니라, 다른 타이어 가열 공정에 있어서 사용해도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서는, 위치 결정 수단으로서 스페이서를 사용하고 있다. 스페이서를 사용함으로써, 간이한 구성에 의해 본 발명에 관한 가열 유닛을 얻을 수 있다. 그러나, 위치 결정 수단은 스페이서로는 한정되지 않고, 다른 수단을 사용해도 좋다.
본 발명을 상세하고, 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양하게 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것 은 당업자에게 있어서 명백하다. 본 출원은 2006년 9월 21일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2006-255215호)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 취입된다.

Claims (11)

  1. 타이어가 수용되는 타이어 금형을 가열하기 위한 가열 유닛이며,
    열전도에 의해 타이어 금형을 가열하는 강자성 금속 부재와,
    상기 강자성 금속 부재에 대해 타이어 금형과는 반대측에 배치되고 또한 자력선을 생성하여 상기 강자성 금속 부재를 유도 가열하는 유도 가열 코일과,
    상기 유도 가열 코일에 대해 상기 강자성 금속 부재와는 반대측에 배치되고 또한 상기 유도 가열 코일이 생성한 자력선을 차폐하는 비자성 도체와,
    상기 비자성 도체, 상기 유도 가열 코일 및 상기 강자성 금속 부재의 상대적인 위치 관계를 설정하는 위치 결정 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 결정 수단으로서, 상기 비자성 도체와 상기 유도 가열 코일 사이의 거리를 설정하는 제1 스페이서를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 위치 결정 수단으로서, 상기 강자성 금속 부재와 상기 유도 가열 코일 사이의 거리를 설정하는 제2 스페이서를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유도 가열 코일과 상기 강자성 금속 부재 사이에 단열 부재를 더 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비자성 도체와 상기 유도 가열 코일 사이에 강자성 비도체 부재를 더 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비자성 도체는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강자성 금속 부재는 투자율이 100 내지 1000의 강제 부재인 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  8. 타이어가 수용되는 타이어 금형을 갖고,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 상기 가열 유닛이, 상기 타이어 금형을 사이에 두고 상하에 2개 대향 배치되어 있고,
    2개의 상기 가열 유닛이 상기 타이어 금형의 상하로부터 상기 타이어 금형을 가열하는 것을 특징으로 하는 타이어 가열 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 상기 가열 유닛과,
    복수의 분할 세그먼트로 이루어지고 또한 내부에 환 형상 구멍이 형성된 타이어 금형을 갖고, 상기 환 형상 구멍에는 고열확산율을 갖는 충전 물질이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 타이어 가열 장치.
  10. 가열용 스팀 봉입을 위해 형성된 환 형상 구멍을 내부에 갖는 타이어 금형과,
    열전도에 의해 상기 타이어 금형을 가열하는 가열 기구를 구비하고,
    상기 환 형상 구멍에는 고열확산율을 갖는 충전 물질이 충전되어 있고,
    상기 타이어 금형이 상기 가열 기구에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 타이어 가열 장치.
  11. 가열용 스팀 봉입을 위해 형성된 환 형상 구멍을 내부에 갖는 타이어 금형의 개조 방법이며,
    상기 환 형상 구멍에 고열확산율을 갖는 충전 물질을 충전하고,
    열전도에 의해 상기 타이어 금형을 가열하는 가열 기구를 설치하고,
    상기 타이어 금형을 상기 가열 기구에 의해 가열하는 것을 특징으로 하는 타이어 금형의 개조 방법.
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