KR20130028685A

KR20130028685A - 타이어 가황 방법 및 타이어 가황기

Info

Publication number: KR20130028685A
Application number: KR1020120099204A
Authority: KR
Inventors: 유이찌로 미즈따; 마사히로 도에; 야스히꼬 후지에다; 마사따께 도시마
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-19
Also published as: EP2567808B1; JP2013056488A; EP2567808A1; US9308700B2; JP5502040B2; CN102990812B; CN102990812A; US20130062803A1; KR101325461B1

Abstract

본 발명은, 불활성 가스를 순환시키는 타이어 가황 방법에 있어서, 소비 에너지를 감소시키고, 또한 타이어의 생산성을 높게 하는 방법이다. 이 타이어 가황 방법은, 공급 배관을 통해 타이어의 내부 공간에 불활성 가스를 공급하는 공정과, 복귀 배관을 통해 타이어의 내부 공간으로부터 가스를 배출하는 배출 공정과, 회전식 순환 장치에 의해 복귀 배관을 흐르는 가스를 공급 배관으로 공급하는 순환 공정과, 순환 장치를 통해 순환하는 가스를 가열 장치에 의해 가열하는 가열 공정과, 내압 출구 가스 온도 센서에 의해 복귀 배관을 흐르는 가스의 온도를 검출하는 출구 가스 온도 검출 공정과, 회전수 감소 공정을 구비한다. 회전수 감소 공정은, 내압 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 회전수 감소 온도 이상인 경우, 내압 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 회전수 감소 온도 미만인 경우보다도, 순환 장치의 회전수를 컨트롤러에 의해 감소시키는 공정이다.

Description

타이어 가황 방법 및 타이어 가황기{TIRE VULCANIZING METHOD, AND TIRE VULCANIZER}

본 발명은, 타이어를 가열 및 가압하여 타이어를 가황하는 타이어 가황 방법 및 타이어 가황기에 관한 것이다.

예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평4-14413호에 종래의 타이어 가황 방법 및 타이어 가황기가 기재되어 있다. 타이어 가황기는, 몰드와, 몰드 내에 설치된 블래더와, 블래더의 내부 공간에 가열 가압 매체를 공급하거나 하는 배관류를 구비한다. 이 타이어 가황기에서는, 몰드 내에 미가공 타이어인 그린 타이어(이하, 단순히「타이어」라 함)가 반입되고, 블래더를 타이어 내면을 따르게 하여 블래더의 내부에 가열 가압 매체를 도입한다. 그리고 몰드 및 블래더가 타이어를 가열 가압한다. 이에 의해, 타이어 내에서 가황 반응이 진행된다. 이 타이어 가황 방법에 의해, 타이어의 트레드의 패턴이 성형된다. 이 타이어 가황 방법에서는, 블래더의 내부 공간에 공급되는 가열 가압 매체는, 증기 및 불활성 가스(질소 가스)이다.

미국 특허 공개2010/7038에 기재된 타이어 가황 방법에서는, 가열 가압 매체는, 불활성 가스뿐이다. 또한, 이 타이어 가황기는(상기 공보의 도 1 참조), 불활성 가스를 순환시키는 순환 장치(6)와, 불활성 가스를 가열하는 가열 장치(8)를 구비한다.

일본 특허 출원 공개 평4-14413호에 기재된 기술에서는, 가열 가압 매체로서 증기를 사용하고 있다. 그로 인해, 이 기술에는, 드레인에 의해 타이어 상하에 온도차가 발생하는 문제(과제 1)와, 드레인의 재증발에 의해 타이어의 생산성이 저하되는 문제(과제 2)와, 증기의 에너지를 재이용하는 것이 곤란하기 때문에 에너지 소비량이 큰 문제(과제 3)가 있다.

미국 특허 공개2010/7038에 기재된 기술에는, 에너지 절약화의 여지가 있다.

(과제 4) 상술한 바와 같이, 동 공보에 기재된 타이어 가황기는, 불활성 가스를 순환시키는 순환 장치를 구비한다. 그리고 타이어의 가열 가압시에, 이 순환 장치를 상시 회전시키고 있다. 따라서 이 기술에는 에너지 절약화의 여지가 있다.

또한, 동 공보에는, 타이어의 가열 가압 개시 후로부터 일정 시간 경과 후에 순환 장치를 정지시켜도 된다는 기재도 있다(동 공보의 [0074]). 그러나 순환 장치를 정지시키면, 타이어 가황기 전체의 온도가 방열에 의해 저하된다. 그 결과, 다음 사이클의 가황 개시 시점의 블래더의 초기 온도가 낮아져, 타이어의 온도 상승이 더딘 것이 생각된다. 또한, 동 공보에는, 순환 장치의 정지 타이밍에 대해서는 기재되어 있지 않다.

따라서 본 발명은, 불활성 가스를 순환시키는 타이어 가황 방법 및 타이어 가황기이며, 소비 에너지를 감소시킬 수 있고, 또한 타이어의 생산성을 높게 할 수 있는, 타이어 가황 방법 및 타이어 가황기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명은, 타이어를 가황하는 타이어 가황 방법이며, 공급 배관을 통해 타이어의 내부 공간에 불활성 가스를 공급하는 공급 공정과, 복귀 배관을 통해 상기 타이어의 내부 공간으로부터 상기 불활성 가스를 배출하는 배출 공정과, 회전식 순환 장치에 의해 상기 복귀 배관을 흐르는 불활성 가스를 상기 공급 배관으로 공급하는 순환 공정과, 가열 장치에 의해 상기 순환 장치를 통해 순환하는 상기 불활성 가스를 가열하는 가열 공정과, 출구 가스 온도 센서에 의해 상기 복귀 배관을 흐르는 불활성 가스의 온도를 검출하는 출구 가스 온도 검출 공정과, 회전수 감소 공정을 구비한다. 상기 회전수 감소 공정은, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 제1 온도 이상인 경우, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 제1 온도 미만인 경우보다도 상기 순환 장치의 회전수를 컨트롤러에 의해 감소시키는 공정이다.

제2 발명은, 타이어를 가황하는 타이어 가황기이며, 상기 타이어의 내부 공간에 공급되는 불활성 가스가 흐르는 공급 배관과, 상기 타이어의 내부 공간으로부터 배출되는 상기 불활성 가스가 흐르는 복귀 배관과, 상기 복귀 배관을 흐르는 상기 불활성 가스를 상기 공급 배관으로 공급하는 회전식 순환 장치와, 상기 순환 장치를 통해 순환하는 상기 불활성 가스를 가열하는 가열 장치와, 상기 복귀 배관을 흐르는 상기 불활성 가스의 온도를 검출하는 출구 가스 온도 센서와, 컨트롤러를 구비한다. 상기 컨트롤러는, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 제1 온도 이상인 경우에, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 제1 온도 미만인 경우보다도 상기 순환 장치의 회전수를 감소시킨다.

본 발명에서는, 소비 에너지를 감소시킬 수 있고, 또한 타이어의 생산성을 높게 할 수 있다.

도 1은 타이어 가황기의 모식도.
도 2는 타이어의 단면도로, 실험에서의 온도 측정점의 설명도.

도 1 내지 도 2를 참조하여 타이어 가황기(1)의 실시 형태 및 타이어 가황 방법의 실시 형태에 대해 설명한다.

[구성]

타이어 가황기(1)는, 타이어(T)를 가황하는 장치이다. 타이어 가황기(1)는, 타이어(T)의 트레드 패턴을 형성하는 공정에서 사용된다. 타이어 가황기(1)는, 통상, 1공장에 수 십대 내지 수 백대 설치된다. 타이어 가황기(1)에는, 타이어 가황기(1) 외부의 배관이 접속되어, 유틸리티(불활성 가스 등)가 공급 및 배출된다. 이하, 「접속」이라 함은, 불활성 가스 등이 유통 가능하게 접속되는 것을 의미한다.

이 타이어 가황기(1)에서는, 타이어(T)를 그 내측으로부터 가열 및 가압(이하, 「가열 가압」)하는 매체는, 불활성 가스이다. 이 불활성 가스는, 타이어(T)의 가황 온도[타이어(T)를 가황할 때의 온도]에서 안정된 가스이며, 예를 들어 질소 가스이다. 이 불활성 가스에는 수증기는 원칙적으로 포함되지 않는다. 단, 이 불활성 가스에는, 미량(체적비로 약 1％ 미만)의 수증기가 혼입되어 있어도 된다. 이하, 불활성 가스를 단순히 「가스」라고도 한다.

이 타이어 가황기(1)는, 타이어(T)가 배치되는 가황 장치(10)와, 가황 장치(10)에 접속된 배관류(20)와, 배관류(20)에 설치된 센서류(센서 PT21, TC31, PT51, TC51 및 TC60)와, 컨트롤러(70)를 구비한다.

(가황 장치)

가황 장치(10)는, 타이어(T)가 내측에 배치되는 몰드(11)와, 타이어(T)의 내면을 따르는 블래더(14)와, 블래더(14)에 공급하는 가스의 입구인 내압 입구(12)와, 블래더(14)로부터 배출된 가스의 출구인 내압 출구(13)를 구비한다. 몰드(11) 및 블래더(14)를 교환함으로써, 가황할 타이어(T)의 사이즈를 변경할 수 있다.

몰드(11)는, 타이어(T)에 트레드 패턴을 형성하기 위한 금형이다. 몰드(11)는, 가열됨으로써 타이어(T)를 외면으로부터 가열할 수 있다.

블래더(14)는, 타이어(T)를 내면으로부터 가열 가압하는 고무제 부재이다. 블래더(14)의 내부 공간에[타이어(T)의 내부 공간에] 가스가 도입된다. 또한, 블래더(14)는 일정 기간 사용 후에 교환이 필요하다. 또한, 블래더(14)는 없어도 된다. 즉, 가황 장치(10)[타이어 가황기(1)]는, 블래더리스(bladderless)인 것이어도 된다.

(배관류)

배관류(20)는, 가황 장치(10)에 대해 가스를 공급 및 배출하는 배관과, 이 배관에 설치된 순환 장치(60)와, 이 배관에 설치된 밸브 등으로 구성된다. 배관류(20)의 상세는 다음과 같다.

배관류(20)는, 가황 장치(10)에 각각 접속된 공급 배관(21)과 복귀 배관(31)을 구비한다[또한, 공급 배관(21)을 단순히 「배관(21)」이라고도 하고, 복귀 배관(31)을 단순히 「배관(31)」이라고도 함. 이하에 서술하는 각 배관에 대해서도 마찬가지임]. 배관류(20)는, 공급 배관(21)에 접속된 저압 배관(22)과, 복귀 배관(31)에 접속된 배기 배관(32)을 구비한다.

배관류(20)는, 공급 배관(21)과 순환 장치(60)를 접속하는, 공급측 접속 배관(28) 및 공급측 순환 배관(51)을 구비한다. 배관류(20)는, 복귀 배관(31)과 순환 장치(60)를 접속하는, 복귀측 접속 배관(38) 및 복귀측 순환 배관(41)을 구비한다. 배관류(20)는, 순환 장치(60)를 기점으로 하여, 배관(51, 28, 21), 가황 장치(10), 배관(31, 38 및 41)으로 폐회로 C1을 구성한다.

배관류(20)는, 공급측 순환 배관(51)과 복귀측 순환 배관(41)에 접속된 바이패스 배관(56)을 구비한다. 배관류(20)는, 순환 장치(60)를 기점으로 하여, 배관(51, 56 및 41)으로 폐회로 C2를 구성한다.

배관류(20)는, 복귀측 순환 배관(41)에 각각 접속된, 대기 개방 배관(42) 및 고압 배관(46)을 구비한다. 배관류(20)는, 순환 장치(60)에 각각 설치된, 공급측 냉각 배관[61(냉각 배관)] 및 배출측 냉각 배관(66)을 구비한다. 배관류(20)는, 상기 각 배관에 설치된 밸브 등을 구비한다. 또한, 배관류(20)의 각 구성 요소의 접속이나 배치는, 각 구성 요소의 각 기능을 발휘할 수 있는 범위 내에서 적절하게 변경해도 된다.

공급 배관(21)은, 타이어(T)의 내부 공간에 가스를 공급하는(공급 공정) 배관이다. 공급 배관(21)은, 내압 입구(12)를 통해, 타이어(T)의 내부 공간에 연통된다.

저압 배관(22)은, 타이어(T)의 내부 공간에 저압(후술함)의 가스를 공급하는 배관이다. 저압 배관(22)에는, 상류측으로부터 차례로, 저압 가스 입구(23)와, 수동 밸브(24)와, 압력 제어 밸브(25)와, 체크 밸브(26)와, 전환 밸브(27)가 설치된다.

저압 가스 입구(23)는, 타이어 가황기(1)의 외부로부터 내부로의 가스의 입구이다.

수동 밸브(24)는, 타이어 가황기(1)의 보수시에 사용하는 수동의 전환 밸브이다.

압력 제어 밸브(25)는, 저압 가스 입구(23)로부터 타이어(T)의 내부 공간에 공급하는 가스의 압력을 제어(조정)하는 밸브이다.

체크 밸브(26)는, 배관(21, 28)측으로부터 저압 가스 입구(23)측으로의 가스의 역류를 방지하는 밸브이다.

전환 밸브(27)는, 배관(21, 28)과 저압 가스 입구(23)의 연통 및 차단을 전환하는 밸브이다. 전환 밸브(27)는, 외부 신호에 따라서 개폐할 수 있는 밸브이다[후술하는 전환 밸브(29, 33, 39, 43 및 57)도 마찬가지임]. 전환 밸브[27(29, 33, 39, 43 및 57)]는, 예를 들어 공기식 자동 전환 밸브이다(전동식 자동 전환 밸브 등이라도 좋음).

공급측 접속 배관(28)에는, 전환 밸브(29)가 설치된다. 전환 밸브(29)는, 배관(51, 56)과 배관(22, 21)의 연통 및 차단을 전환하는 밸브이다.

복귀 배관(31)은, 타이어(T)의 내부 공간으로부터 가스를 배출하는(배출 공정) 배관이다. 복귀 배관(31)은, 내압 출구(13)를 통해, 타이어(T)의 내부 공간에 연통된다.

배기 배관(32)은, 타이어 가황기(1)의 외부에 가스를 배기하는 배관이다. 배기 배관(32)에는, 상류측[배관(31)측]으로부터 차례로, 전환 밸브(33)와, 체크 밸브(34)와, 배기구(35)가 설치된다. 전환 밸브(33)는, 배관(31, 38)과 배기구(35)의 연통 및 차단을 전환하는 밸브이다. 체크 밸브(34)는, 배기구(35)측으로부터 배관(31, 38)측으로의 가스의 역류를 방지하는 밸브이다. 배기구(35)는, 타이어 가황기(1)의 외부에 가스를 배기하는 부분이다.

복귀측 접속 배관(38)에는, 전환 밸브(39)가 설치된다. 전환 밸브(39)는, 배관(41, 56)과 배관(31, 32)의 연통 및 차단을 전환하는 밸브이다.

복귀측 순환 배관(41)에는, 체크 밸브(44)가 설치된다. 체크 밸브(44)는, 고압 배관(46) 및 순환 장치(60)측으로부터, 배관(38, 42, 56)측으로의 가스의 역류를 방지하는 밸브이다.

대기 개방 배관(42)은, 복귀측 순환 배관(41) 내의 가스를 대기에 개방시키는 배관이다. 대기 개방 배관(42)에는, 전환 밸브(43)가 설치된다. 전환 밸브(43)는, 배관(41)과 대기의 연통 및 차단을 전환하는 밸브이다.

고압 배관(46)은, 타이어(T)의 내부 공간에 충전되는 고압의 가스(후술함)를, 배관(41)에(폐회로 C1 및 C2에) 공급하는 배관이다. 고압 배관(46)에는, 상류측으로부터 차례로, 고압 가스 입구(47)와, 수동 밸브(48), 압력 제어 밸브(49)가 설치된다.

고압 가스 입구(47)는, 타이어 가황기(1)의 외부로부터 내부로의 가스의 입구이다. 고압 가스 입구(47)로부터 공급되는 「고압의 가스」의 압력은, 저압 가스 입구(23)로부터 공급되는 「저압의 가스」의 압력보다도 높다.

수동 밸브(48)는, 타이어 가황기(1)의 보수시에 사용하는 수동의 전환 밸브이다.

압력 제어 밸브(49)는, 고압 가스 입구(47)로부터 배관(41)으로 공급되는 가스의 압력을 제어(조정)하는 밸브이다.

공급측 순환 배관(51)에는, 가열 장치(52)가 설치된다. 가열 장치[52(히터)]는, 순환 장치(60)에 의해 순환하는 가스를 가열한다(가열 공정).

바이패스 배관(56)은, 배관(51, 28)과 배관(41, 38)을 접속하는 배관이다. 바이패스 배관(56)에는, 전환 밸브(57)가 설치된다. 전환 밸브(57)는, 바이패스 배관(56)의 연통 및 차단을 전환하는 밸브이다.

순환 장치(60)는, 가스를 순환시키는 장치이다. 순환 장치(60)는, 복귀 배관(31)을 흐르는 가스를 공급 배관(21)으로 공급한다(순환 공정). 순환 장치(60)는, 예를 들어 압축기이며, 예를 들어 펌프(블로워)이다. 순환 장치(60)는, 가스를 순환시켰을 때에 발생하는 압력 손실보다도 큰 가압 능력을 갖는 것이다.

이 순환 장치(60)는 회전식이다. 순환 장치(60)는 베어링부(60s)를 구비한다. 순환 장치(60)가 순환시키는 가스가 고온이므로, 순환 장치(60)가 회전 구동되면, 베어링부(60s)가 고온으로 된다. 순환 장치(60)의 구동원은 모터(60m)이다. 모터(60m)의 회전 속도를 바꾸면, 순환 장치(60)의 회전수가 바뀐다.

공급측 냉각 배관[61(냉각 배관)]은, 베어링부(60s)에 냉각 매체를 공급하는(냉각 매체 공급 공정) 배관이다. 이 냉각 매체는, 예를 들어 냉각수이다. 공급측 냉각 배관(61)에는, 상류측으로부터 차례로, 냉각 매체 입구(62)와, 수동 밸브(63)와, 유량 제어 밸브(64)가 설치된다. 냉각 매체 입구(62)는, 타이어 가황기(1)의 외부로부터 내부로 냉각 매체를 공급하는 부분이다. 수동 밸브(63)는, 타이어 가황기(1)의 보수시에 사용하는 수동의 전환 밸브이다. 유량 제어 밸브(64)는, 공급측 냉각 배관(61)을 흐르는 냉각 매체의 유량을 제어하는 밸브이다.

배출측 냉각 배관(66)은, 순환 장치(60)로부터 냉각 매체를 배출하는 배관이다. 배출측 냉각 배관(66)에는, 상류측으로부터 차례로 체크 밸브(67)와, 냉각 매체 출구(68)가 설치된다. 체크 밸브(67)는, 냉각 매체 출구(68)측으로부터 순환 장치(60)측으로의 냉각 매체의 역류를 방지하는 밸브이다. 냉각 매체 출구(68)는, 타이어 가황기(1)의 내부로부터 외부로 냉각 매체를 배출하는 부분이다.

(센서류 및 컨트롤러)

배관류(20)에는, 하기하는 센서가 설치된다.

내압 입구 가스 압력 센서 PT21은, 공급 배관(21)을 흐르는 가스의 압력을 검출한다. 이하에서는, 내압 입구 가스 압력 센서 PT21을 단순히 「센서 PT21」이라고도 한다(다른 센서에 대해서도 마찬가지임). 센서 PT21은, 내압 입구(12)의 근방에 설치된다.

내압 출구 가스 온도 센서 TC31(출구 가스 온도 센서)은, 복귀 배관(31)을 흐르는 가스의 온도를 검출한다(출구 가스 온도 검출 공정). 센서 TC31은, 내압 출구(13)의 근방에 설치된다.

가열 장치 출구 온도 센서 TC51(입구 가스 온도 센서)은, 가열 장치(52)에서 가열된 가스의 온도를 검출한다(입구 가스 온도 검출 공정). 센서 TC51은, 배관(51) 중, 가열 장치(52)의 출구측(하류측)에 설치된다. 또한, 센서 TC51의 검출 온도는, 내압 입구(12)에서의 가스의 온도와 거의 동등하다.

가열 장치 출구 압력 센서 PT51은, 가열 장치(52)에서 가열된 가스의 압력을 검출한다. 센서 PT51은, 공급측 순환 배관(51) 중, 가열 장치(52)의 출구측(하류측)에 설치된다.

베어링 온도 센서 TC60은, 순환 장치(60)의 베어링부(60s)의 온도를 검출한다(베어링 온도 검출 공정).

컨트롤러(70)는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31로부터 입력된 검출 온도에 따라서, 모터(60m)의 회전수를 바꾼다(상세한 것은 후술함). 또한, 컨트롤러(70)에는, 센서 TC51 등, 센서 TC31 이외의 센서를 접속해도 된다.

[동작]

다음에, 타이어 가황기(1)의 동작(타이어 가황 방법)을 설명한다. 타이어 가황기(1)의 동작의 개략은 다음과 같다. 우선, 타이어 가황기(1)가 예열(가열)된다. 다음에, 몰드(11) 내에 타이어(T)를 반입하는 동시에, 저압의 가스로 블래더(14)를 팽창시켜, 블래더(14)를 타이어(T)의 내면을 따르게 한다[타이어(T)의 장착]. 이때, 고압의 가스가 폐회로 C2를 순환하면서 예열된다. 다음에, 고압의 가스가 타이어(T)에 도입되어 타이어(T)를 가열 가압한다. 타이어(T)의 가황 중에, 순환 장치(60)의 회전수가 감소된다. 타이어(T)의 가황 중에, 베어링부(60s)가 냉각된다. 이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.

[타이어 가황기(1)의 예열]

타이어 가황기(1)의 예열은, 몰드(11) 및 배관류(20)를 가열하여 행한다. 타이어 가황기(1)의 예열은, 몰드(11)에 타이어(T)를 배치하기 전에 행한다. 몰드(11)는, 타이어 가황기(1) 외부의 열원에 의해 가열된다. 배관류(20)의 가열은 다음과 같이 행해진다.

우선, 예열용 단락 수단(도시하지 않음)이 내압 입구(12)와 내압 출구(13)를 단락시킨다. 이에 의해 폐회로 C1이, 블래더(14) 내의 공간에 연통되지 않는 회로(계)로 된다. 다음에, 전환 밸브(29 및 39)가 개방된다. 가열 장치(52)가 가스를 가열하면서, 순환 장치(60)가 가스를 폐회로 C1[블래더(14) 내의 공간에 연통되지 않는 폐회로 C1] 내에서 순환시킨다. 이때 순환 장치(60)의 회전수는, 최고 회전수보다도 낮은 회전수(예를 들어, 1000RPM)로 한다. 이것은, 순환 장치(60)의 과부하를 방지하기 위함이다. 또한, 폐회로 C1은 몰드(11)보다도 열용량이 작다. 따라서, 순환 장치(60)의 회전수가 상기한 바와 같이 낮게 설정되어도, 폐회로 C1은 몰드(11)에 비해 훨씬 단시간에 가열된다. 또한, 예열에 사용하는 가스는, 상술한 불활성 가스일 필요는 없다. 또한, 몰드(11)나 블래더(14)의 교환 직후에도 예열이 행해진다.

[타이어(T)의 장착]

다음에, 타이어(T)를 블래더(14)에 장착한다. 이 공정은 다음과 같이 행해진다.

미가황 타이어(T)(그린 타이어)가 타이어 가황기(1)의 외부로부터 반입된다. 이 타이어(T)는, 몰드(11) 내에(하부 몰드 상에) 배치된다. 다음에, 전환 밸브(29, 33 및 39)가 폐쇄되고, 전환 밸브(27)가 개방된다. 다음에, 저압 가스 입구(23)로부터, 배관(22, 21)을 통해, 타이어(T)의 내부 공간[블래더(14)의 내부 공간]에, 저압의 가스가 공급된다. 이 가스의 압력은, 압력 제어 밸브(25)에 의해 조정된다. 예를 들어, 저압 가스 입구(23)에 있어서 약 0.1㎫의 가스가, 압력 제어 밸브(25)의 출구에 있어서 약 0.01㎫로 감압된다. 블래더(14)는, 내부 공간에 가스가 공급되어 팽창된다. 그리고 블래더(14)는 타이어(T)의 내면을 따른다. 이에 의해, 타이어(T)는, 블래더(14)에 장착되어 가황 장치(10)에 대해 보유 지지된다.

(고압 가스의 예열)

타이어(T)의 장착과 병행하여, 고압의 가스가 다음과 같이 예열된다.

전환 밸브(29, 39 및 43)가 폐쇄되는 동시에, 전환 밸브(57)가 개방된다. 즉, 폐회로 C2가 연통된다. 고압 가스 입구(47)로부터 배관(46)을 통해 폐회로 C2에, 고압의 가스가 공급된다. 가열 장치(52)가 가스를 가열하면서, 순환 장치(60)가 가스를 폐회로 C2 내에서 순환시킨다. 이때 순환 장치(60)는, 예를 들어 정속(500RPM 등)으로 회전한다. 또한, 가열 장치 출구 압력 센서 PT51의 검출 압력이 설계 압력 이상으로 된 경우는, 전환 밸브(43)를 개방함으로써 폐회로 C2 내의 가스를 대기에 방출한다.

이와 같이, 타이어(T)를 가열 가압하기 전에, 고압의 가스가 예열된다. 따라서, 타이어(T)의 가열 가압의 초기로부터, 고온 고압의 가스를 타이어(T)의 내부 공간에 공급할 수 있다. 그 결과, 타이어(T)를 가황 온도까지 상승시키는 시간이 단축되어, 타이어(T)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

[타이어(T)의 가황]

다음에, 타이어(T)가 가열 가압되어, 타이어(T)가 가황된다. 몰드(11)는, 타이어(T)의 외면측으로부터 타이어(T)를 가열한다. 블래더(14)는, 타이어(T)의 내면측으로부터 타이어(T)를 가열 가압한다. 블래더(14)에 의한 타이어(T)의 가열 가압은 다음과 같이 행해진다.

우선, 몰드(11)가 폐쇄된다(상부 몰드와 하부 몰드를 체결).

다음에, 전환 밸브(27, 33 및 43)가 폐쇄된다. 전환 밸브(29 및 39)가 개방되고, 그 후 즉시 전환 밸브(57)가 폐쇄된다. 즉, 블래더(14) 내에 가스를 순환시키도록 폐회로 C1이 연통된다. 그리고 다음과 같이, 고압의 가스의 공급, 순환 및 가열이 행해진다.

(고압 가스의 공급)

연통된 폐회로 C1에, 고압의 가스가 다음과 같이 공급된다.

폐회로 C1이 연통된 직후에, 공급 배관(21)의 압력이 일단 저하된다. 내압 입구 가스 압력 센서 PT21은, 이 압력 저하를 검출한다. 이 검출 결과에 따라서, 압력 제어 밸브(49)가 개방된다. 그리고 고압의 가스가 폐회로 C1에 공급된다. 그러면, 공급 배관(21)의 압력은 (후술하는 온도에 비해) 단시간에 복귀된다.

압력 제어 밸브(49)는, 이 고압의 가스의 압력을 조정한다. 예를 들어, 타이어(T)가 승용차용(대형의 트럭용 등이 아닌, 일반적인 승용차용)인 경우, 공급 배관(21)에서의 압력이 예를 들어 약 2㎫로 되도록, 압력 제어 밸브(49)가 가스의 압력을 조정한다. 또한, 압력 제어 밸브(49)는 가스의 압력을 조정하지 않아도 된다[압력 제어 밸브(49)는 없어도 됨]. 즉, 고압 가스 입구(47)에 있어서의 가스의 압력 상태 그대로, 가스가 배관(41)에 공급되어도 된다.

(고압 가스의 순환)

순환 장치(60)는 가스를 폐회로 C1 내에서 순환시킨다. 이 공정은 다음과 같이 행해진다.

가스는, 공급 배관(21)을 통해 타이어의 내부 공간에 공급된다(공급 공정). 가스는, 복귀 배관(31)을 통해 타이어(T)의 내부 공간으로부터 배출된다(배출 공정). 회전식 순환 장치(60)는, 복귀 배관(31)을 흐르는 가스를 공급 배관(21)으로 공급한다(순환 공정). 이때 순환 장치(60)의 회전 속도는, 최대 속도(예를 들어, 1750RPM 등)로 설정된다. 이것은, 가스 및 타이어(T)를 급속하게 가열시키기 위함이다. 또한, 폐회로 C1을 순환하는 가스의 압력은 적절하게 조정되어도 된다. 예를 들어, 센서 PT21의 검출 압력에 따라서, 압력 제어 밸브(49)가 이 가스의 압력을 제어해도 된다. 또한 예를 들어, 센서 PT21의 검출 압력이 소정압 이상으로 된 경우에, 전환 밸브(43)를 개방함으로써 폐회로 C1의 가스를 대기에 개방해도 된다.

(고압 가스의 가열)

가열 장치(52)는, 순환 장치(60)를 통해 폐회로 C1을 순환하는 가스를 가열한다(가열 공정). 이 공정은 다음과 같이 행해진다.

상기한 바와 같이, 저압의 가스가 블래더(14)를 팽창시킨 후, 폐회로 C1에 고압의 가스가 공급된다. 고압의 가스의 폐회로 C1에의 공급을 개시하면, 공급 배관(21) 등의 가스의 온도가 낮아진다. 따라서, 가스의 온도 저하에 따라서, 가열 장치(52)는 가스를 가열한다. 가열 장치(52)는, 가열 장치 출구 온도 센서 TC51의 검출 온도에 기초하여 출력을 조정한다. 예를 들어, 센서 TC51의 검출 온도가 소정값으로 유지되도록, 가열 장치(52)는 출력을 조정한다. 또한, 가열 장치(52)가 가스를 가열하면, 센서 TC51의 검출 온도의 상승보다도 더디게, 센서 TC31의 검출 온도가 상승한다.

[순환 장치(60)의 회전수 감소]

타이어(T)의 가황 중에, 컨트롤러(70)는 순환 장치(60)의 회전수를 감소시킨다. 이 공정은 다음과 같이 행해진다.

컨트롤러(70)에는, 회전수 감소 온도 T1(제1 온도)이 미리 설정되어 있다. 회전수 감소 온도 T1은, 타이어(T)에서 가황 반응이 진행되는 온도 이상이다. 회전수 감소 온도 T1은, 예를 들어 200℃이다.

내압 출구 가스 온도 센서 TC31은, 복귀 배관(31)을 흐르는 가스의 온도를 검출한다(출구 가스 온도 검출 공정). 센서 TC31의 검출 결과는, 컨트롤러(70)에 입력된다. 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도는, 타이어(T)의 가열 가압의 개시로부터 서서히 상승해 가, 회전수 감소 온도 T1에 도달한다.

컨트롤러(70)는, 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1 이상인 경우, 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1 미만인 경우보다도, 순환 장치(60)[모터(60m)]의 회전수를 감소시킨다(회전수 감소 공정). 구체적으로는, 예를 들어 컨트롤러(70)는, 순환 장치(60)의 회전수를, 최고 회전수인 1750RPM으로부터 500RPM으로 저하시킨다. 타이어(T)의 가열 가압의 개시[타이어(T)의 내부 공간으로의 고압의 가스의 공급 개시]로부터, 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1에 도달할 때까지의 시간은, 예를 들어 약 5분 30초이다. 또한, 이 시간은, 블래더(14)의 교환 직후에는 블래더(14)가 충분 가열되어 있지 않으므로 오래 걸린다. 이 시간은, 동일 조건에서 가황 사이클[1개의 타이어(T)의 가열 가압 개시～종료를 1사이클로 함]을 반복함에 따라 짧아진다. 이것은, 타이어 가황기(1)의 온도가 평형 상태에 근접해 가기 때문이다.

[순환 장치(60)의 베어링부(60s)의 냉각]

순환 장치(60)의 회전 중에는, 베어링부(60s)가 냉각된다. 이 공정은 다음과 같이 행해진다.

공급측 냉각 배관(61)은, 베어링부(60s)에 냉각 매체를 공급한다(냉각 매체 공급 공정). 베어링 온도 센서 TC60은, 베어링부(60s)의 온도를 검출한다(베어링 온도 검출 공정). 유량 제어 밸브(64)는, 센서 TC60의 검출 온도에 기초하여, 공급측 냉각 배관(61)을 흐르는 냉각 매체의 유량을 제어한다(유량 제어 공정). 예를 들어, 센서 TC60의 검출 온도가 일정값으로 유지되도록, 유량 제어 밸브(64)는 냉각 매체의 유량을 제어한다. 또한 예를 들어, 상술한 바와 같이 컨트롤러(70)가 순환 장치(60)의 회전수를 감소시키면, 순환 장치(60)의 베어링부(60s)의 온도는 낮아져, 센서 TC60의 검출 온도가 낮아진다. 이때, 유량 제어 밸브(64)는, 냉각 매체의 유량을 감소시킨다.

[타이어(T)의 가황의 종료]

타이어(T)의 가열 가압의 개시로부터 소정 시간(예를 들어, 8분 30초) 경과 후에, 타이어 가황기(1)는 타이어(T)의 가열 가압을 종료한다. 이 공정은 다음과 같이 행해진다.

전환 밸브(29 및 39)가 폐쇄되고, 그 후 즉시 전환 밸브(33)가 개방된다. 그러면, 배기구(35)로부터 타이어 가황기(1) 외부로 가스가 배기된다. 가스의 배기 개시로부터 일정 시간 경과하면, 내압 입구 가스 압력 센서 PT21의 검출 압력이 소정압까지 저하된다. 다음에, 몰드(11)가 개방되어, 가황 완료된 타이어(T)가 취출되고, 취출된 타이어(T)가 다음 공정[타이어 가황기(1) 외부]으로 운반된다. 이것으로 타이어(T)의 가황의 1사이클이 종료되고, 다음 타이어[T(미가공 타이어)]의 가황 사이클이 개시 가능해진다. 또한, 가황 사이클을 연속적으로 계속하는 경우에는, 타이어 가황기(1)의 예열은 불필요하다.

상기한 바와 같이 가스가 배기되는 것과 동시에, 폐회로 C2 내의 고압의 가스를 예열해도 된다. 이 공정은 다음과 같이 행해진다. 상기한 바와 같이 전환 밸브(29 및 39)가 폐쇄되고, 또한 전환 밸브(57)가 개방된다. 즉, 폐회로 C2가 연통된다. 그리고, 가열 장치(52)가 가스를 가열하면서, 순환 장치(60)가 가스를 폐회로 C2 내에서 순환시킨다.

타이어(T)의 가황 시간[타이어(T)의 가열 가압의 개시로부터 종료까지의 시간]은, 타이어(T) 중 가황의 진행이 가장 더딘 부분의 온도 이력(가황시의 온도의 이력)에 기초하여 결정된다. 타이어(T)의 가황 시간의 결정에 대한 상세는 다음과 같다.

일반적으로 고무의 가황에 있어서는, 물성(타이어의 품질에 영향을 미치는 물성)의 저하도는, 가황의 진행도에 의존한다. 가황 부족인 경우에는 물성은 극단적으로 저하된다. 가황 과도인 경우에는 물성은 서서히 저하된다. 이 가황의 진행도는, 타이어(T) 내부의 위치에 따라 다르다. 이것은, 타이어(T) 내부의 위치에 따라 온도 이력이 다르기 때문이다. 예를 들어, 일반적인 승용차나 소형 트럭용 타이어(T)에서는, 타이어(T) 내부의 벨트 에지(83 및 84)(도 2 참조) 근방에서 가황의 진행이 가장 더디다. 이것은 실험 및 해석에 의해 알려져 있다. 따라서, 타이어(T) 중, 가장 승온이 더딘 부분(가장 가황의 진행이 더딘 부분)의 온도 이력에 기초하여 「필요한 가황 시간」이 결정된다. 또한, 실제의 가황 시간은, 이 「필요한 가황 시간」보다도 길게 한다. 이것은, 타이어(T)의 치수나 온도 이력이 변동되는 것을 고려한 것이다.

또한, 타이어(T)의 가황 시간의 결정에 대한 상세는 이하와 같다. 필요한 가황 시간은, 타이어(T)의 내부 각 점의 온도 이력을 알면 구할 수 있다. 타이어(T)의 내부 각 점의 온도 이력은, 경계 조건을 설정할 수 있으면 해석에 의해 구할 수 있다. 그러나 이 경계 조건을 설정하는 것은 어렵다. 이것은, 블래더(14) 및 몰드(11)의 온도 분포가 균일하지 않기 때문이다. 따라서, 타이어(T) 내부에 온도 센서를 내장한 시험용 그린 타이어를 사용하여, 타이어(T)의 내부 각 점의 온도 이력을 측정한다. 그리고 해석 결과와 측정 결과를 비교 검토함으로써, 후술하는 teq(To)을 산출하고, 타이어(T)의 필요한 가황 시간을 산출한다. 이하, teq(To)의 산출을 설명한다.

일반적으로 고무의 가황 반응의 반응 속도의 온도 의존성은 다음의 아레니우스 식에 따른다.

k는 온도 T에 있어서의 반응 속도 상수이다. A는 온도와 관계없는 반응의 빈도의 상수이다. Ea는 활성화 에너지이다. R은 기체 상수이다. T는 절대 온도이다. 수학식 1로부터, 2 온도간의 반응 속도비를 얻을 수 있어, 온도 T(t)와 기준 온도 To의 반응 속도비를 얻을 수 있다. 온도 T(t)는 시간과 함께 변화되는 온도이다. 기준 온도 To은 일정한 온도이다. 그리고 온도 T(t)와 기준 온도 To의 반응 속도비를, 가열 개시 시간 t1로부터 가열 종료 시간 t2까지 적분한다. 그러면, 다음 수학식 2와 같이 유지 시간 teq(To)이 구해진다.

단, teq(To)는, 다음 조건을 만족시킨다. 가열 개시 시간 t1로부터 가열 종료 시간 t2 사이에 온도 이력 T(t)로 가황 반응이 진행된 경우와, 유지 시간 teq(To)의 사이에 기준 온도 To으로 가황 반응이 진행된 경우에서 가황 반응의 진행도가 등가이다.

[실험]

상술한 타이어 가황기(1) 및 타이어 가황 방법으로 타이어(T)를 가열 가압하였다(실시예). 또한, 종래의 타이어 가황기 및 타이어 가황 방법으로 타이어(T)를 가열 가압하였다(제1 및 제2 비교예). 그리고 타이어(T)의 온도 및 소비 동력을 비교하였다.

(실험 조건)

실시예의 실험 조건은 다음과 같다. 공급 배관(21)에 공급하는 가스(고압의 불활성 가스)의 압력은 2.0㎫이다. 가열 장치(52)의 설정 온도는 220℃이다. 순환 장치(60)는, 최대 0.14㎫의 차압을 발생시킬 능력이 있는 블로워이다. 순환 장치(60)의 최대 회전수는 1750RPM이다. 타이어(T)의 가열 가압 개시 후, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 200℃로 된 시점에서, 순환 장치(60)의 회전수를 1750RPM으로부터 500RPM으로 감소시켰다.

제1 비교예의 실험 조건은, 원칙적으로 상기 실시예와 동일하다. 단, 타이어(T)의 가황 중에는 순환 장치(60)를 1750RPM으로 계속 회전시켰다.

제2 비교예의 실험 조건은 다음과 같다. 일본 특허 출원 공개 평4-14413호에 기재된 발명과 마찬가지로, 증기 및 질소 가스에 의해 타이어(T)를 가열 가압하였다. 타이어(T)의 가황 당초는, 1.4㎫의 포화 증기를 타이어(T)의 내부 공간에 넣었다. 그리고 포화 증기의 응축열로 블래더(14)를 가열시켰다. 포화 증기와 드레인으로 블래더(14) 내를 가득 채운 후, 1～2분 후에 질소 가스를 타이어(T)의 내부 공간에 넣었다. 이 질소 가스는, 2.1㎫의 상온의 가스이다.

(온도의 측정)

도 2에, 타이어(T)의 단면을 도시한다. 타이어(T)의 온도의 측정점은, 상측의 이너 사이드 월(81) 표면, 하측의 이너 사이드 월(82) 표면, 상측의 벨트 에지(83) 근방 및 하측의 벨트 에지(84) 근방이다. 이너 사이드 월(81 및 82)은, 타이어(T)의 내부 공간의 유체의 영향을 받기 쉬운 위치이다(특히, 제2 비교예). 벨트 에지(83 및 84) 근방은, 타이어(T) 중에서 가황이 가장 더딘 위치이다. 온도의 측정은, 타이어(T)의 가황 전(성형시)에 타이어(T)에 매립된 열전대에 의해 행하였다.

표 1 내지 표 3에, 온도의 측정 결과를 나타낸다. 표 1 내지 표 3에는, 타이어(T)의 가열 가압 개시로부터 5분 30초 후 및 가열 가압 개시로부터 8분 30초 후의 결과를 나타낸다. 표 1에는 실시예의 결과, 표 2에는 제1 비교예의 결과, 표 3에는 제2 비교예의 결과를 나타낸다.

실시예의 결과는 이하와 같이 되었다.

내압 출구(13)의 가스의 온도(단순히,「가스 온도」라고도 함)는, 가열 가압 개시 약 1분 후에 180℃에 도달하였다. 가스 온도는, 그 후 서서히 상승하여, 가열 가압 개시 5분 30초 후에 200℃로 되었다. 가열 가압 개시 8분 30초 후에 가황을 종료하였다.

가열 가압 개시 5분 30초 후로부터 가열 가압 개시 8분 30초 후까지의 타이어(T) 내부 각 점의 온도 상승(단순히, 「온도 상승」이라고도 함)은, 다음과 같이 되었다. 이너 사이드 월(81 및 82)의 평균 온도 상승은 4.35℃였다. 벨트 에지(83 및 84)의 평균 온도 상승은 11.6℃였다.

제1 비교예[순환 장치(60)의 회전수 감소 없음]의 결과는 이하와 같이 되었다.

가열 가압 개시 5분 30초 후로부터 가열 가압 개시 8분 30초 후의 타이어(T) 내부 각 점의 온도 상승은 이하와 같이 되었다. 이너 사이드 월(81 및 82)의 평균 온도 상승은 6.9℃였다. 벨트 에지(83 및 84)의 평균 온도 상승은 14℃였다. 이들과 같이, 타이어(T) 내부 각 점의 온도 상승은, 실시예보다도 제1 비교예의 쪽이 커졌다. 이것은, 제1 비교예에서는 순환 장치(60)의 회전수를 감소시키지 않고, 실시예에 비해 많은 열을 타이어(T)에 부여하였기 때문이다.

이너 사이드 월(81 및 82)의 온도 상승이, 실시예(및 제2 비교예)에 비해 제1 비교예에서는 대폭 커졌다. 그 결과, 이너 사이드 월(81 및 82)이, 벨트 에지(83 및 84)에 비해 보다 과가황으로 되었다.

또한, 제1 비교예와 실시예의 조건의 차이점은, 가열 가압 개시 5분 30초 후에 순환 장치(60)의 회전수를 감소시키는지, 감소시키지 않는지이다. 즉, 가열 가압 개시 5분 30초 후의 시점에서는, 제1 비교예와 실시예에서 실험 조건은 동일하다. 따라서, 가열 가압 개시 5분 30초 후의 결과는, 제1 비교예와 실시예에서 동일해질 것이다. 그러나 표 1 및 표 2에 나타내는 바와 같이, 결과는 제1 비교예와 실시예에서 달랐다. 이 결과의 차이는, 열전대의 부착 위치의 어긋남이나, 타이어(T)의 초기 온도(가황 전의 온도)의 차이 등, 타이어 가황기(1) 외부의 요인에 기인하고 있다고 생각된다.

제2 비교예(증기 및 질소 가스에 의한 가열 가압)의 결과는 이하와 같이 되었다.

가열 가압 개시 5분 30초 후로부터 가열 가압 개시 8분 30초 후의 타이어(T) 내부 각 점의 온도 상승은 다음과 같이 되었다. 이너 사이드 월(81 및 82)의 평균 온도 상승은 4.05℃였다. 벨트 에지(83 및 84)의 평균 온도 상승은 9.8℃였다. 이들과 같이, 타이어(T) 내부 각 점의 온도 상승은, 제1 비교예, 실시예, 제2 비교예의 순으로 작아졌다.

또한, 제2 비교예에서는, 상측의 이너 사이드 월(81)보다도, 하측의 이너 사이드 월(82)의 온도가 낮았다. 상측의 이너 사이드 월(81)과 하측의 이너 사이드 월(82)의 온도차는, 실시예(및 제1 비교예)보다도 제2 비교예의 쪽이 컸다. 이 온도차는, 드레인의 영향에 의한 것이다.

(소비 동력의 측정)

실시예 및 제1 비교예의 소비 동력을 비교하였다. 이 소비 동력의 측정은, 가열 장치(52) 및 순환 장치(60)(도 1 참조)의 전원의 소비 동력(소비 전력)을 측정함으로써 행하였다. 실시예에서는, 가열 가압 개시 5분 30초 후로부터 가열 가압 개시 8분 30초 후까지의 사이의 소비 동력을 측정하였다, 즉, 순환 장치(60)의 회전수를 감소시킨 후, 또한 가열 가압 종료 전의 소비 동력을 측정하였다. 제1 비교예에서는, 가열 가압 개시로부터 가열 가압 개시 8분 30초 후까지의 사이의 소비 동력을 측정하였다. 표 4에 소비 동력의 측정 결과를 나타낸다.

제1 비교예의 소비 동력은 3.41kW였다. 실시예의 소비 동력은 2.48kW였다. 이 결과는, 1대의 타이어 가황기당(타이어 1개당)의 결과이다. 상술한 바와 같이, 통상은 1공장당 수 십대 내지 수 백대의 타이어 가황기(1)가 설치된다. 따라서, 1공장당으로 생각하면, 실시예는 제1 비교예에 비해 수 십kW～수 백kW 소비 동력을 감소시킬 수 있게 된다(효과의 상세는 후술함).

(실시예와 제2 비교예의 가황 시간의 비교)

상술한 바와 같이, 타이어(T) 내부 각 점의 온도 상승은, 실시예보다도 제2 비교예의 쪽이 작았다. 따라서, 실시예의 쪽이 제2 비교예보다도 가황 시간을 단축할 수 있다. 여기서, 실시예의 가황 시간을, 벨트 에지(83 및 84)가 필요한 가황도에 도달할 때까지의 시간에 기초하여 구한다. 또한, 제2 비교예의 가황 시간을, 하측의 벨트 에지(84)가 필요한 가황도에 도달할 때까지의 시간에 기초하여 구한다. 그러면, 실시예에서는 제2 비교예보다도 가황 시간을 약 10％ 단축할 수 있는 것을 알 수 있었다.

(실시예와 제2 비교예의 그 밖의 비교)

또한, 제2 비교예와 같은 기술(상기한 일본 특허 출원 공개 평4-14413호 참조)에서는, 통상, 공장의 유틸리티 에어리어로부터 긴 배관을 지나, 타이어 가황기 내에 고온의 증기가 공급된다. 따라서, 증기의 열이 배관으로부터 방열됨으로써, 에너지가 소비되어 버린다.

한편, 타이어 가황기(1)(실시예)에서는, 타이어 가황기(1) 내의 가열 장치(52)가 가스를 가열한다. 따라서, 가열 장치(52)를 구비하지 않는 가황기(제2 비교예와 같은 기술)에 비해, 타이어 가황기(1)에서는 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.

[효과]

다음에, 도 1에 도시하는 타이어 가황기(1) 및 타이어 가황 방법의 효과를 설명한다.

(효과 1-1)

타이어(T)를 가황하는 타이어 가황 방법은, 공급 배관(21)을 통해 타이어(T)의 내부 공간에 가스(불활성 가스)를 공급하는 공급 공정과, 복귀 배관(31)을 통해 타이어(T)의 내부 공간으로부터 가스를 배출하는 배출 공정과, 회전식 순환 장치(60)에 의해 복귀 배관(31)을 흐르는 가스를 공급 배관(21)으로 공급하는 순환 공정과, 순환 장치(60)를 통해 순환하는 가스를 가열 장치(52)에 의해 가열하는 가열 공정과, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31(출구 가스 온도 센서)에 의해 복귀 배관(31)을 흐르는 가스의 온도를 검출하는 출구 가스 온도 검출 공정을 구비한다.

이 타이어 가황 방법은, 회전수 감소 공정을 더 구비한다. 회전수 감소 공정은, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1(제1 온도) 이상인 경우, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1 미만인 경우보다도, 순환 장치(60)의 회전수를 컨트롤러(70)에 의해 감소시키는 공정이다.

(a) 순환 장치(60)의 회전수가 감소되므로, 순환 장치(60)를 회전시키기 위한 에너지를 감소시킬 수 있다. (b) 또한, 순환 장치(60)의 회전수가 감소하면, 순환 장치(60) 자체의 발열이 감소한다. 따라서, 순환 장치(60)의 발열분의 에너지를 감소시킬 수 있다. (c) 또한, 순환 장치(60)의 회전수가 감소하면, 순환 장치(60)에 의해 순환하는 가스의 유속이 낮아져, 가스가 흐르는 배관류(20)에서의 압력 손실이 감소한다. 가스의 압력 손실이 감소하므로, 순환 장치(60)에서 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다. 상기 (a) 내지 (c)로부터, 순환 장치(60)의 회전수를 감소시키면, 순환 장치(60)에서 소비되는 에너지는, 누승으로 감소한다(지수 함수적으로 감소한다).

또한, 순환 장치(60)의 회전수가 감소하면, 순환 장치(60)에 의해 순환하는 가스의 유속이 작아져, 가스가 흐르는 배관류(20)로부터 타이어 가황기(1) 외부로의 발열이 감소한다. 따라서, 가스를 가열하는 가열 장치(52)에서 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다.

또한, 이 타이어 가황 방법은, 타이어(T)의 내부 공간에 가스를 공급함으로써 타이어(T)를 가황하는 방법이다. 즉, 타이어(T)를 가황하기 위해 타이어(T)의 내부 공간에 증기를 공급할 필요가 없다. 따라서, 타이어(T)의 가열 가압 매체로서 증기를 사용하는 것에 의한 과제 (과제 1)～(과제 3)이 발생하지 않는다. 상기 (과제 1)이 발생하지 않으므로, 타이어(T)의 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 (과제 2)가 발생하지 않으므로, 타이어(T)의 생산성을 높게 할 수 있다. 상기 (과제 3)이 발생하지 않으므로, 가열 가압 매체로서 증기를 사용하는 것에 의한 에너지 소비를 억제할 수 있다.

(효과 1-2)

이 타이어 가황 방법에 사용되는 순환 장치(60)는, 베어링부(60s)를 구비한다. 이 타이어 가황 방법은, 공급측 냉각 배관[61(냉각 배관)]을 통해 베어링부(60s)에 냉각 매체를 공급하는 냉각 매체 공급 공정과, 베어링 온도 센서 TC60에 의해 베어링부(60s)의 온도를 검출하는 베어링 온도 검출 공정과, 유량 제어 공정을 구비한다. 유량 제어 공정은, 유량 제어 밸브(64)에 의해, 베어링 온도 센서 TC60의 검출 온도에 기초하여 공급측 냉각 배관(61)을 흐르는 냉각 매체의 유량을 제어하는 공정이다.

베어링부(60s)를 냉각 매체에 의해 냉각하면, 베어링부(60s)가 냉각된 만큼, 순환 장치(60)에 의해 순환되는 가스가 냉각된다. 가스가 냉각되면, 가열 장치(52)가 가스를 가열할 필요가 발생할 수 있다. 가열 장치(52)가 가스를 가열한 경우는, 가열 장치(52)에서 에너지가 소비되게 된다. 한편, 유량 제어 공정에서는, 유량 제어 밸브(64)가, 베어링 온도 센서 TC60의 검출 온도에 기초하여 공급측 냉각 배관(61)을 흐르는 냉각 매체의 유량을 제어한다. 따라서, 베어링부(60s)는 필요 최소한으로 냉각된다. 따라서, 가열 장치(52)에서 소비되는 에너지를 감소시킬 수 있다.

(효과 1-3)

타이어(T)를 가황하는 타이어 가황기(1)는, 타이어(T)의 내부 공간에 공급되는 가스가 흐르는 공급 배관(21)과, 타이어(T)의 내부 공간으로부터 배출되는 가스가 흐르는 복귀 배관(31)과, 복귀 배관(31)을 흐르는 가스를 공급 배관(21)으로 공급하는 회전식 순환 장치(60)와, 순환 장치(60)를 통해 순환하는 가스를 가열하는 가열 장치(52)와, 복귀 배관(31)을 흐르는 가스의 온도를 검출하는 내압 출구 가스 온도 센서 TC31과, 컨트롤러(70)를 구비한다. 컨트롤러(70)는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1 이상인 경우에, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1 미만인 경우보다도, 순환 장치(60)의 회전수를 감소시킨다. 이 타이어 가황기(1)에서는, 상기 (효과 1-1)과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(효과 1-4)

타이어 가황기(1)의 순환 장치(60)는 베어링부(60s)를 구비한다. 타이어 가황기(1)는, 베어링부(60s)에 냉각 매체를 공급하는 공급측 냉각 배관(61)과, 베어링부(60s)의 온도를 검출하는 베어링 온도 센서 TC60과, 베어링 온도 센서 TC60의 검출 온도에 기초하여 공급측 냉각 배관(61)을 흐르는 냉각 매체의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(64)를 구비한다. 이 타이어 가황기(1)에서는, 상기 (효과 1-2)와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

<제1 변형예>

상기 실시 형태에서는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1 이상으로 된 경우에, 컨트롤러(70)는 순환 장치(60)의 회전수를, 말하자면 갑자기(예를 들어, 1750RPM으로부터 500RPM으로) 감소시켰다. 그러나 컨트롤러(70)는, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시켜도 된다(제1 변형예). 이하, 상기 실시 형태와 제1 변형예의 차이점을 설명한다.

컨트롤러(70)에는, 회전수 체감(遞減) 개시 온도 T2(제2 온도)로부터 회전수 감소 온도 T1까지의 사이의 범위인 회전수 체감 온도 범위 T2～T1이 설정된다. 회전수 체감 개시 온도 T2는, 회전수 감소 온도 T1보다도 작다. 회전수 체감 개시 온도 T2는, 회전수 감소 온도 T1보다도, 예를 들어 10℃ 작고, 또한 예를 들어 20℃나 30℃ 작다. 예를 들어, 회전수 체감 개시 온도 T2는 190℃, 회전수 감소 온도 T1은 200℃이다.

컨트롤러(70)는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 체감 온도 범위 T2～T1 내에서 상승하는 것에 수반하여, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시킨다(회전수 체감 공정). 「서서히」라 함은, 연속적으로, 또는 복수 단계로 나누어, 라고 하는 의미이다. 이 공정의 상세(구체예)는 다음과 같다.

타이어(T)의 가열 가압 당초(센서 TC31의 검출 온도가 회전수 체감 개시 온도 T2 미만일 때)에, 순환 장치(60)의 회전수가 최고 회전수(1750RPM)인 것으로 한다. 타이어(T)의 가열 가압을 계속하면, 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 체감 개시 온도 T2(190℃)에 도달한다. 그 후, 센서 TC31의 검출 온도는, 회전수 체감 온도 범위 T2～T1(190℃～200℃의 범위 내)에서 서서히 상승한다. 이것에 수반하여, 컨트롤러(70)는, 순환 장치(60)의 회전수를 최고 회전수(1750RPM)로부터 예를 들어 500RPM까지 서서히 감소시킨다.

순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시키는 이유를 설명한다. 상술한 실험에서는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도는, 가열 가압 개시로부터 약 1분 후에 180℃에 도달하고, 그 후 서서히 200℃까지 상승하였다. 이것으로부터, 센서 TC31의 검출 온도가 약 190℃～약 200℃의 범위 내에서는, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시켜도, 충분히 타이어(T)를 가열할 수 있다고 생각된다. 따라서, 타이어 가황기(1)에서는 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시키는 것으로 하였다. 또한, 센서 TC31의 검출 온도의 상승량과, 순환 장치(60)의 회전수의 감소량의 관계는, 실험을 반복하여 행하거나 함으로써 적절하게 설정할 수 있다.

(효과 2-1)

다음에, 제1 변형예의 타이어 가황기(1) 및 타이어 가황 방법의 효과를 설명한다.

이 타이어 가황 방법에 사용하는 컨트롤러(70)에는, 회전수 체감 개시 온도 T2(제2 온도)로부터 회전수 감소 온도 T1까지의 사이의 범위인 회전수 체감 온도 범위 T2～T1이 설정된다. 회전수 체감 개시 온도 T2는, 회전수 감소 온도 T1보다도 작다. 이 타이어 가황 방법은, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 체감 온도 범위 T2～T1 내에서 상승하는 것에 수반하여, 컨트롤러(70)에 의해 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시키는 회전수 체감 공정을 더 구비한다.

따라서, 타이어(T)의 가열 가압 개시시로부터, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 감소 온도 T1로 될 때까지의 동안, 순환 장치(60)를 일정한 회전수로 회전시키는 경우에 비해, 순환 장치(60)의 회전에 의해 소비되는 에너지를 더욱 감소시킬 수 있다.

(효과 2-2)

타이어 가황기(1)의 컨트롤러(70)에는, 회전수 체감 개시 온도 T2(제2 온도)로부터 회전수 감소 온도 T1까지의 사이의 범위인 회전수 체감 온도 범위 T2～T1이 설정된다. 회전수 체감 개시 온도 T2는, 회전수 감소 온도 T1보다도 작다. 컨트롤러(70)는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 체감 온도 범위 T2～T1 내에서 상승하는 것에 수반하여, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시킨다. 이 타이어 가황기(1)에서는, 상기 (효과 2-1)과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

<제2 변형예>

제1 변형예에서는, 컨트롤러(70)는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 상승하는 것에 수반하여, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시켰다. 그러나 컨트롤러(70)는, 센서 TC51의 검출 온도와, 센서 TC31의 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시켜도 된다(제2 변형예). 이하, 제1 변형예와 제2 변형예의 차이점을 설명한다.

상술한 바와 같이, 가열 장치 출구 온도 센서 TC51(입구 가스 온도 센서)은, 가열 장치(52)에서 가열된 가스의 온도를 검출한다(입구 가스 온도 검출 공정). 또한, 이 「입구 가스 온도 센서」는, 가열 장치(52)의 출구 근방에 설치할 필요는 없고, 예를 들어 공급 배관(21)에 설치해도 된다.

컨트롤러(70)는, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31 검출 온도가 회전수 체감 개시 온도 T2 이상인 경우, 가열 장치 출구 온도 센서 TC51의 검출 온도와 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시킨다(회전수 체감 공정).

센서 TC51의 검출 온도와 센서 TC31의 검출 온도의 차에 기초하여 순환 장치(60)의 회전수를 감소시키는 것에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 타이어(T)의 가열 가압 당초는, 센서 TC31의 검출 온도의 온도 상승은, 센서 TC51의 온도 상승보다도 더디다. 그리고 타이어(T)의 가열 가압을 계속하면, 센서 TC31의 검출 온도와 센서 TC51의 검출 온도의 차가 서서히 작아진다. 따라서, 이 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 컨트롤러(70)가 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시킨다.

(효과 3-1)

다음에, 제2 변형예의 타이어 가황기(1) 및 타이어 가황 방법의 효과를 설명한다.

이 타이어 가황 방법에 사용하는 컨트롤러(70)에는, 회전수 감소 온도 T1보다도 작은 회전수 체감 개시 온도 T2가 설정된다. 이 타이어 가황 방법은, 가열 장치(52)에서 가열된 가스의 온도를 가열 장치 출구 온도 센서 TC51(입구 가스 온도 센서)에서 검출하는 입구 가스 온도 검출 공정과, 제2 변형예의 회전수 체감 공정을 더 구비한다. 제2 변형예의 회전수 체감 공정은, 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도가 회전수 체감 개시 온도 T2 이상인 경우, 가열 장치 출구 온도 센서 TC51의 검출 온도와 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 컨트롤러(70)에 의해 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시키는 공정이다. 이 타이어 가황 방법에서는, 상기 (효과 2-1)과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(효과 3-2)

타이어 가황기(1)는, 가열 장치(52)에서 가열된 가스의 온도를 검출하는 가열 장치 출구 온도 센서 TC51을 더 구비한다. 컨트롤러(70)에는, 회전수 감소 온도 T1보다도 작은 회전수 체감 개시 온도 T2가 설정된다. 컨트롤러(70)는, 가열 장치 출구 온도 센서 TC51의 검출 온도가 회전수 체감 개시 온도 T2 이상인 경우, 가열 장치 출구 온도 센서 TC51의 검출 온도와 내압 출구 가스 온도 센서 TC31의 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 순환 장치(60)의 회전수를 서서히 감소시킨다. 이 타이어 가황기(1)에서는, 상기 (효과 3-1)과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

Claims

타이어를 가황하는 타이어 가황 방법이며,
공급 배관을 통해 상기 타이어의 내부 공간에 불활성 가스를 공급하는 공급 공정과,
복귀 배관을 통해 상기 타이어의 내부 공간으로부터 상기 불활성 가스를 배출하는 배출 공정과,
회전식 순환 장치에 의해 상기 복귀 배관을 흐르는 불활성 가스를 상기 공급 배관으로 공급하는 순환 공정과,
가열 장치에 의해, 상기 순환 장치를 통해 순환하는 상기 불활성 가스를 가열하는 가열 공정과,
출구 가스 온도 센서에 의해 상기 복귀 배관을 흐르는 불활성 가스의 온도를 검출하는 출구 가스 온도 검출 공정 및
상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 제1 온도 이상인 경우, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 제1 온도 미만인 경우보다도 상기 순환 장치의 회전수를 컨트롤러에 의해 감소시키는 회전수 감소 공정으로 이루어지는, 타이어 가황 방법.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에는, 상기 제1 온도보다도 작은 제2 온도로부터 상기 제1 온도까지의 사이의 범위인 회전수 체감 온도 범위가 설정되고,
상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 회전수 체감 온도 범위 내에서 상승하는 것에 수반하여, 상기 순환 장치의 회전수를 상기 컨트롤러에 의해 서서히 감소시키는 회전수 체감 공정을 더 구비하는, 타이어 가황 방법.
제1항에 있어서, 상기 컨트롤러에는, 상기 제1 온도보다도 작은 제2 온도가 설정되고,
입구 가스 온도 센서에 의해, 상기 가열 장치에서 가열된 상기 불활성 가스의 온도를 검출하는 입구 가스 온도 검출 공정과,
상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 제2 온도 이상인 경우, 상기 입구 가스 온도 센서의 검출 온도와 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 상기 컨트롤러에 의해 상기 순환 장치의 회전수를 서서히 감소시키는 회전수 체감 공정을 더 구비하는, 타이어 가황 방법.
제1항에 있어서, 상기 순환 장치는, 베어링부를 구비하고,
냉각 배관을 통해 상기 베어링부에 냉각 매체를 공급하는 냉각 매체 공급 공정과,
베어링 온도 센서에 의해 상기 베어링부의 온도를 검출하는 베어링 온도 검출 공정과,
유량 제어 밸브에 의해, 상기 베어링 온도 센서의 검출 온도에 기초하여 상기 냉각 배관을 흐르는 상기 냉각 매체의 유량을 제어하는 유량 제어 공정을 더 구비하는, 타이어 가황 방법.
타이어를 가황하는 타이어 가황기이며,
상기 타이어의 내부 공간에 공급되는 불활성 가스가 흐르는 공급 배관과,
상기 타이어의 내부 공간으로부터 배출되는 상기 불활성 가스가 흐르는 복귀 배관과,
상기 복귀 배관을 흐르는 상기 불활성 가스를 상기 공급 배관으로 공급하는 회전식 순환 장치와,
상기 순환 장치를 통해 순환하는 상기 불활성 가스를 가열하는 가열 장치와,
상기 복귀 배관을 흐르는 상기 불활성 가스의 온도를 검출하는 출구 가스 온도 센서 및
상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 제1 온도 이상인 경우에, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 제1 온도 미만인 경우보다도 상기 순환 장치의 회전수를 감소시키는 컨트롤러로 이루어지는, 타이어 가황기.
제5항에 있어서, 상기 컨트롤러에는, 상기 제1 온도보다도 작은 제2 온도로부터 상기 제1 온도까지의 사이의 범위인 회전수 체감 온도 범위가 설정되고,
상기 컨트롤러는, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 회전수 체감 온도 범위 내에서 상승하는 것에 수반하여 상기 순환 장치의 회전수를 서서히 감소시키는, 타이어 가황기.
제5항에 있어서, 상기 가열 장치에서 가열된 상기 불활성 가스의 온도를 검출하는 입구 가스 온도 센서를 더 구비하고,
상기 컨트롤러에는, 상기 제1 온도보다도 작은 제2 온도가 설정되고,
상기 컨트롤러는, 상기 입구 가스 온도 센서의 검출 온도가 상기 제2 온도 이상인 경우, 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도와 상기 출구 가스 온도 센서의 검출 온도의 차가 작아지는 것에 수반하여, 상기 순환 장치의 회전수를 서서히 감소시키는, 타이어 가황기.
제5항에 있어서, 상기 순환 장치는, 베어링부를 구비하고,
상기 베어링부에 냉각 매체를 공급하는 냉각 배관과,
상기 베어링부의 온도를 검출하는 베어링 온도 센서와,
상기 베어링 온도 센서의 검출 온도에 기초하여 상기 냉각 배관을 흐르는 상기 냉각 매체의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브를 더 구비하는, 타이어 가황기.