WO2008035783A1

WO2008035783A1 - Unité de chauffage, dispositif de chauffage de pneu et procédé de modification de moule de pneu

Info

Publication number: WO2008035783A1
Application number: PCT/JP2007/068448
Authority: WO
Inventors: Kazuto Okada; Hideaki Kuwabara; Hisashi Mitamura; Tomomichi Murata; Masatake Toshima; Yasuhiko Fujieda
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-03-27
Also published as: EP2065151B1; KR101006299B1; WO2008035783A8; EP2065151A1; EP2065151A4; CN101511557B; KR20090020714A; CN101511557A; US8941036B2; US20090308861A1

Description

明細書

加熱ユニット、タイヤ加熱装置及びタイヤ金型の改造方法

技術分野

[0001] 本発明は、タイヤ金型を加熱する加熱ユニット及びそれを用いたタイヤ加熱装置に関し、さらに、タイヤ金型の改造方法に関する。

背景技術

[0002] 生タイヤを加硫成形する時には、生タイヤを加熱する必要がある。その加熱方法の一例として、メインボイラでスチームを発生させ、生タイヤが収容されたタイヤ金型に接触配置したスチーム配管を介して、スチームの熱をタイヤ金型内部のスチーム流路へ供給してタイヤ金型を加熱し、さらにタイヤ金型の熱をタイヤに伝える方法がある。しかし、スチームを用いる場合、メインボイラからタイヤ金型までのスチーム配管表面からの放熱によりスチームの熱エネルギーが失われるために加熱効率が良くない。そこで、特許文献 1には、タイヤ金型に当接する金属製のリング部材の内部に設置された誘導加熱コイルに交番電流を印加することでリング部材を誘導加熱し、加熱されたリング部材を介してタイヤ金型を加熱する技術が開示されて!/、る。この技術により、熱エネルギーの損失が少ないためにタイヤ金型の急速加熱（ブースト加熱）が可能となり、タイヤ金型及び生タイヤを、スチーム加熱に比べて効率良く加熱できる。

[0003] 特許文献 1 :日本国公開特許公報： 2001— 158020

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 特許文献 1の技術を用いる場合において、所定の電力を供給する電源があり、高い力率でその電源を使用するには、共振回路のコンデンサの容量を電源に合わせて適切に設定すると共に、誘導加熱コイル及び被加熱金属部材の総合インピーダンスを電源の可動インピーダンス域に適切にマッチングさせる必要がある。通常、総合インピーダンスの調整は、誘導加熱コイルと被加熱金属との距離を変更することや、コイルの巻き数を変更することの他、マッチングトランスを用いて誘導加熱コイルに印加する電圧と電流の比を調整することにより行なわれる。 [0005] しかし、異なる種類のタイヤ金型のサイズに合わせて、上記のような総合インピーダンスの調整を行なう場合、誘導加熱コイルと被加熱金属との距離の変更は、従来の構造上困難である。また、誘導加熱コイルの巻き数を変更する場合、試行錯誤を繰り返す必要があり、高コストとなり且つ作業に困難を伴う。また、マッチングトランスを設置する場合には、設備コストが高くなつてしまう。

[0006] そこで、本発明の目的は、タイヤ金型のサイズに合わせて総合インピーダンスを容易に且つ低コストで調整でき、高い力率で電源を使用できる加熱ユニット及びそれを用いたタイヤ加熱装置を提供することである。

[0007] また、本発明の他の目的は、スチーム流路として使われていた環状孔を有するスチーム加熱用のタイヤ金型を流用して、スチーム加熱以外の方法によりタイヤ金型を加熱する場合でも、タイヤを効率的に加熱できるタイヤ加熱装置及びタイヤ金型の改造方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 上記目的を達成するために、本発明の加熱ユニットは、タイヤが収容されるタイヤ金型を加熱するための加熱ユニットであって、熱伝導によりタイヤ金型を加熱する強磁性金属部材と、前記強磁性金属部材につ!/、てタイヤ金型とは反対側に配置され且つ磁力線を生成して前記強磁性金属部材を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルについて前記強磁性金属部材とは反対側に配置され且つ前記誘導加熱コイルが生成した磁力線を遮蔽する非磁性導体と、前記非磁性導体、前記誘導加熱コイル及び前記強磁性金属部材の相対的な位置関係を設定する位置決め手段と、を有している。

[0009] この構成によると、位置決め手段を調整することにより、非磁性導体、誘導加熱コィル及び強磁性金属部材の相対的な位置関係を設定することができるので、タイヤ金型のサイズに合わせて総合インピーダンスを容易に且つ低コストで調整でき、高い力率で電源を使用できる加熱ユニットが得られる。また、非磁性導体が磁気シールドとして機能するため、誘導加熱コイルの磁力線の方向を、強磁性金属部材を誘導加熱する方向に規定して、タイヤ金型及びタイヤを効率的に加熱することができる。なお、ここで非磁性導体とは、強磁性金属部材と比べて透磁率が低ぐ比透磁率が 1程度である導体をいう。

[0010] 前記位置決め手段として、前記非磁性導体と前記誘導加熱コイルとの間の距離を設定する第 1スぺーサを有していてもよい。これによると、磁気シールドの調整をすることで、加熱ユニットの総合インピーダンスの調整ができる。

[0011] 前記位置決め手段として、前記強磁性金属部材と前記誘導加熱コイルとの間の距離を設定する第 2スぺーサを有していてもよい。これによると、強磁性金属部材の加熱状態を調整することで、加熱ユニットの総合インピーダンスの調整ができる。

[0012] 前記誘導加熱コイルと前記強磁性金属部材との間に断熱部材をさらに有していてもよい。これによると、高温環境に晒されることによる誘導加熱コイルの劣化を防止でき、急速加熱が継続的に可能となる。さらに、熱の外部への放出を防止することで、タィャ金型及びタイヤの加熱効率が向上する。

[0013] 前記非磁性導体と前記誘導加熱コイルとの間に強磁性非導体部材をさらに有してもよい。これによると、誘導加熱コイルの磁力線の方向を、強磁性金属部材を誘導加熱する方向に規定して、タイヤ金型及びタイヤをさらに効率的に加熱することができる。なお、ここで強磁性非導体部材とは、強磁性であり、且つ、強磁性金属部材に比ベて電気を通しにくい部材をいう。強磁性非導体部材としては、酸化鉄 (フェライトコァ）などが用いられる。

[0014] 前記非磁性導体はアルミニウムであってもよい。これによると、非磁性導体の磁気シ一ルド機能を確保し、誘導加熱コイルの磁力線の方向を確実に規定して、タイヤ金型及びタイヤを効率的に加熱することができる。また、渦電流が誘発されても、導電性が高いために発熱がほとんどなぐ非磁性導体における電力消費量が少ない。

[0015] 前記強磁性金属部材は、透磁率が 100〜； 1000の鋼製部材であってもよい。これによると、強磁性金属部材が誘導加熱され易くなり、タイヤ金型及びタイヤをさらに効率的に加熱することができる。

[0016] また、本発明のタイヤ加熱装置は、タイヤが収容されるタイヤ金型を有し、上記の加熱ユニットが、前記タイヤ金型を挟んで上下に二つ対向配置されており、二つの前記加熱ユニットが前記タイヤ金型の上下から前記タイヤ金型を加熱してもよレ、。これによると、タイヤ金型を上下から加熱することにより、上記の加熱ユニットを用いて効率的にタイヤ金型及びタイヤを加熱することができる。

[0017] また、本発明のタイヤ加熱装置は、上記の加熱ユニットと、複数の分割セグメントから成り且つ内部に環状孔が形成されたタイヤ金型と、を有し、前記環状孔には高熱拡散率を有する充填物質が充填されていてもよい。これによると、例えば、加熱用スチーム封入のために形成された環状孔を内部に有する金型を流用する場合に、空気が充填されている場合に比べて、タイヤ金型において熱が迅速に拡散され、タイヤの加熱効率が向上する。

[0018] ここで、高熱拡散率を有する充填物質とは、例えば、熱媒油、シリコンオイル、液体金属（ガリウム、ウッドメタル）、加圧水などが用いられる。さらに、これらにアルミ、銅、鉄などの金属の固体粒子が含まれたものであってもよい。

[0019] また、他の目的を達成するため、本発明に係るタイヤ加熱装置は、加熱用スチーム封入のために形成された環状孔を内部に有するタイヤ金型と、熱伝導により前記タイャ金型を加熱する加熱機構と、を備え、前記環状孔には高熱拡散率を有する充填物質が充填されており、前記タイヤ金型が前記加熱機構により加熱される。

[0020] スチーム加熱用のタイヤ金型を流用して、スチーム加熱以外の方法、例えば誘導加熱コイルにより被加熱金属を誘導加熱する方法によりタイヤ金型を加熱する場合に、スチーム流路として使われていた環状孔をそのままの状態で、すなわち、環状孔に空気が充填されている状態で用いる場合には、タイヤ金型の環状孔部分で熱拡散が阻害され、加熱効率向上の阻害要因となる。そこで、このような構成にすることにより、環状孔に空気が充填されている場合に比べて、タイヤ金型において熱が迅速に拡散され、タイヤを効率的に加熱できる。

[0021] また、他の目的を達成するため、本発明に係るタイヤ金型の改造方法は、加熱用スチーム封入のために形成された環状孔を内部に有するタイヤ金型の改造方法であつて、前記環状孔に高熱拡散率を有する充填物質を充填し、熱伝導により前記タイヤ金型を加熱する加熱機構を設置し、前記タイヤ金型を前記加熱機構により加熱するものである。このような方法でタイヤ金型を改造することにより、スチーム加熱用のタイャ金型を流用する場合に、環状孔に空気が充填されている場合に比べて、タイヤ金型において熱が迅速に拡散され、タイヤを効率的に加熱できる。図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明の第 1実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図。

[図 2]図 1の A-A ' B-B '及び C-C '位置における模式断面図。

[図 3]図 1の D領域の拡大模式断面図。

[図 4]図 2の Y-Y'で示される断面における拡大模式断面図。

[図 5]図 1の G領域の拡大模式断面図。

[図 6]本発明の第 1実施形態に係るタイヤ加熱装置の第 1変形例を示す模式断面図

[図 7]本発明の第 1実施形態に係るタイヤ加熱装置の第 2変形例を示す模式断面図

[図 8]本発明の第 1実施形態に係るタイヤ加熱装置の第 3変形例を示す模式断面図

[図 9]本発明の第 1実施形態に係るタイヤ加熱装置の第 4変形例を示す模式断面図

[図 10]本発明の第 2実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図。

[図 11]図 10のタイヤ金型の改造工程におけるタイヤ金型の初期状態を示した図。

[図 12]図 10のタイヤ金型の改造工程において環状孔に充填物質を充填した状態を示した図。

[図 13]本発明の第 2実施形態に係るタイヤ加熱装置の第 1変形例を示す模式断面図符号の説明

[0023] 1 4 5 タイヤ加熱装置

100a, 100b, 200a, 300a カロ熱ュュッ卜（カロ熱機構）

10a, 10b 強磁性金属部材

71a, 72a, 71b 72b 371a~373a 第 1スぺーサ

21a 23a 21b 23b 321a~323a 第 2スぺーサ

30a, 30b 非磁性導体

40a, 40b 81 240a~243a 断熱部材 51a, 52a, 51b、 52b、 90 強磁性非導体部材

80 非金属部材または非磁性金属部材

82 非磁性金属部材

85 熱シールド

Cl、 C2、 C3、 C4、 C5、 C6、 C7 誘導カロ熱ィノレ

M1、M2、M3 タイヤ金型

hl、h2 環状孔

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

[0025] (第 1実施形態）

まず、図 1を参照しつつ、第 1実施形態に係るタイヤ加熱装置の全体構成について説明する。図 1は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置の側面視における模式断面図であり、本実施形態の全体構成を示している。図 1では、金型部分について、断面を示す斜線を引いて示している力加熱ユニット部分については、図 3の拡大図において詳細を示しているため、図 1では適宜斜線を省略している。ここでは、本発明に係る加熱ユニットが、タイヤ加硫機の加熱装置の一部として用いられている一実施形態について説明する。

[0026] 図 1に示すように、タイヤ加熱装置 1は、タイヤ金型 Mlと、タイヤ金型 Mlを上下から挟んで上下に対向配置された二つの加熱ユニット 100a、 100bと、上側加熱ュニット 100aの上部の上側プラテンサポート Pと、下側加熱ユニット 100bの下部にある基部となる下側プラテンサポート Sとを含んで構成されている。このように構成されたタイャ加熱装置 1は、タイヤ金型 Mlのタイヤ収容部 Tにタイヤ（図示せず）が収容された状態で、カロ熱ユニット 100a、 100bの誘導カロ熱コィノレ Cl、 C2の誘導加熱により加熱ユニット内部の強磁性金属部材 10a、 10bを加熱する。そこで発生した熱エネルギーを、タイヤ金型 Mlを介した熱伝導により伝達することで、タイヤを外表面側から加熱する。

[0027] また、誘導加熱コイル C3が、タイヤ金型 Mlの側面を包囲して配置されており、誘導加熱コイル C4、 C5力 S、タイヤ収容部 Tを上下力、ら挟むようにタイヤ金型 Mlの内部に配置されている。後述するように、誘導加熱コイル C3は、タイヤ金型を誘導加熱することで、タイヤの外表面側からの加熱を行なう。また、誘導加熱コイル C4、 C5は、タィャの上下ビード部（タイヤ穴周辺部）の内部に配置した金属部材を誘導加熱することでタイヤの内部からの加熱を行なう。さらに、タイヤ収容部 Tの内部に連通して、高温高圧の加圧媒体の通る配管が形成されており、この加圧媒体がタイヤ内部に送り込まれることによって、タイヤの内表面側からの加熱が行なわれる。

[0028] 次に、タイヤ金型 Mlの構造について説明する。図 1に示すように、タイヤ金型 Ml は、非磁性部材から成る複数の分割セグメントから構成されており、内部には、加熱するタイヤの収容空間であるタイヤ収容部 Tが形成されている。また、上側プラテンサポート Pの上部には図示しない油圧シリンダ機構が設置されており、タイヤをタイヤ収容部 Tに搬入したりタイヤ収容部 Tから搬出したりする際には、油圧シリンダ機構の制御により、タイヤ金型 Mlの型開きをすることができる構造となっている。同様に、油圧シリンダ機構の制御により、上側プラテンサポート Pを下方へ押し付けることで、分割セグメントからなるタイヤ金型 Mlの型締めをすることができる。

[0029] 次に、図 1及び図 2を参照しつつ、本発明に係る加熱ユニットの詳細について説明する。図 1に示すように、カロ熱ユニット 100a、 100bは、強磁十生金属咅才 10a、 10bと、鉛直方向について、タイヤ金型 Mlを中心とした場合の強磁性金属部材 10a、 10b の外側にそれぞれ配置された誘導加熱コイル CI、 C2と、誘導加熱コイル Cl、 C2のさらに外側にそれぞれ配置された非磁性導体 30a、 30bとを含んで構成されている。また、カロ熱ユニット I00a、 100bには、非磁十生導体 30a、 30bと、誘導カロ熱コィノレ Cl、 C2と、強磁性金属部材 10a、 10bとの相対的な位置関係を設定するスぺーサ (位置決め手段）が設けられている。具体的には、非磁性導体 30a、 30bと誘導加熱コィノレ Cl、 C2との間の距離をそれぞれ設定する第 1スぺーサ 71a、 72a、 71b, 72b、及び、強磁性金属部材 10a、 10bと誘導加熱コイル Cl、 C2との間の距離をそれぞれ設定する第 2スぺーサ 21a〜23a、 21b〜23b力カロ熱ユニット 100a、 100bの内咅 Wこそれぞれ設置されている。以上のように、上側加熱ユニット 100aと、下側加熱ユニット 1 00bは、タイヤ金型 Mlを挟んで上下にほぼ対称に配置されており、これらの構造はほぼ同様であるので、以下、上側加熱ユニット 100aを中心に説明し、下側加熱ュニット 100bの説明を省略する。

[0030] 図 2は、図 1の模式断面図であり、 A、 B、 Cの領域は、それぞれ、図 1の A-A'、 B- B '、 C-C '位置における断面を部分的に表わした部分断面図となっている。また、図 2において Z-Z'で示される断面が、図 1の模式断面図に相当する。

[0031] 図 2のように、加熱ユニット 100aは、下方からの平面視（以下、平面視と記す）において円形状に構成されており、誘導加熱コイル C1は、この平面視において渦巻線状に形成されている（B領域参照）。また、加熱ユニット 100aは、この平面視における円の径方向に延在する複数の第 1スぺーサ 71a、 72aを有しており、これらは放射状に、且つ円周上に等間隔に配置されている。また、径方向内側の第 2スぺーサ 21aはリング状に形成されており、さらに、複数の第 2スぺーサ 22a、 23aは、複数の第 1スぺーサ 71a、 72aと平面視において重ならないように、それぞれ円周上に等間隔に配置されている。ここで、複数の第 2スぺーサ 21a〜23aの高さ（紙面と垂直方向の長さ）は全て同一である。また、複数の第 2スぺーサ 22a、 23aの間には、複数の第 3スぺーサ 73aが配置されている。なお、第 3スぺーサ 73aは、なくてもよい。

[0032] 次に、図 3を用いて、加熱ユニット 100aの詳細について説明する。図 3は、図 1の D 領域の拡大図である。誘導加熱コイル C1は、図示しない電源から電力を供給することでその周囲に磁力線を生成する。また、強磁性金属部材 10aは、強磁性の鋼製部材であり、誘導加熱コイル C1が生成する磁力線により誘導加熱される。より詳しくは、発生した磁力線の影響によりその内部に渦電流が生じ、その結果、強磁性金属部材 10aの電気抵抗によって発熱する。また、強磁性金属部材 10aとしては、透磁率が 1 00〜； 1000の鋼製部材が使用される。それにより、強磁性金属部材 10aが効率的に誘導加熱されつつ、タイヤ金型 Ml及びタイヤを加熱することができる。

[0033] また、強磁性金属部材 10aの下方には、強磁性金属部材 10aと接触して、高熱伝導率を有するグラフアイトシート 60aが配置されている。また、グラフアイトシート 60aのさらに下方には銅板 61aが配置されており、銅板 61aは、タイヤ金型 Mlと直接接触している。銅板 61aもグラフアイトシート 60a同様に高熱伝導率を有している。このように、強磁性金属部材 10aとタイヤ金型 Mlとの間にグラフアイトシート 60a及び銅板 61 aが配置されることにより、強磁性金属部材 10aにおいて発生した熱エネルギーが、半径方向（図 3の矢印 F方向）や周方向へ伝達され易くなるため、タイヤ金型 Mlにおける温度分布を均一化することができる。

[0034] ところで、誘導加熱コイル C1による磁力線は、強磁性金属部材 10aの方向（矢印 E 方向）だけでなぐ上方向にも生じる。上方向には鋼製部材の上側プラテンサポート P が配置されているため、上側プラテンサポート Pに磁力線が到達すると、強磁性金属部材 10aと同様に、磁力線の影響で誘導加熱され、その分の熱エネルギーが加熱の必要のなレ、上側プラテンサポート Pで消費されてしま!/、、電源の電力を有効に使用することができない。そこで、本実施形態においては、誘導加熱コイル C1の上方には強磁性非導体部材 51a、 52aが配置されている。ここで、強磁性非導体部材 51a、 52aとしては、酸化鉄 (フェライトコア）などが用いられる。また、誘導加熱コイル C 1と強磁性非導体部材 51 a、 52aとは固定されている。このような構成により、強磁性非導体部材 51 a、 52aが磁気シールドとして機能し、誘導加熱コイル C1で発生した磁力線が、上方の強磁性非導体部材 51a、 52aにおいて遮蔽されるため、誘導加熱コィル C1の磁力線の方向を強磁性金属部材 10aを誘導加熱する方向（矢印 E方向）に規定して、タイヤ金型 Ml及びタイヤを効率的に加熱することができる。なお、強磁性非導体部材 51 a、 52aは必要に応じて配置されるものであるため、なくてもよい。

[0035] また、強磁性非導体部材 51a、 52aにおいて遮蔽できなかった上方向の磁力線は、強磁性非導体部材 51a、 52aの外側に配置された非磁性導体 30aにおいて遮蔽されることになる。これにより、非磁性導体 30aが磁気シールドとして機能するため、誘導加熱コイル C1の磁力線の方向を、強磁性金属部材 10aを誘導加熱する方向（矢印 E方向）に規定して、タイヤ金型 Ml及びタイヤを効率的に加熱することができる。また、本実施形態においては、非磁性導体 30aとしてアルミニウムを用いる。これにより、非磁性導体 30aの磁気シールド機能を確保し、誘導加熱コイル C1の磁力線の方向を確実に規定して、タイヤ金型 Ml及びタイヤを効率的に加熱することができる。また、非磁性導体 30aに渦電流が誘発されても、非磁性導体 30aの導電性が高い（電気抵抗が小さい)ために発熱がほとんどなぐ非磁性導体 30aにおける電力消費量が少ない。なお、非磁性導体としては、アルミニウムの他、銅などを使用してもよい。

[0036] また、誘導加熱コイル C1と強磁性金属部材 10aとの間には、断熱部材 40aが配置されている。上述した特許文献 1の技術を用いる場合に、タイヤをタイヤ金型に搬入したり、タイヤ金型から搬出したりする際には、タイヤ金型を開放する必要があり、タイャ金型の熱が、対流や輻射により外部へ放出されてしまう。また、タイヤの加熱開始時点では、タイヤの温度は室温程度であるために、生タイヤとの接触部分におけるタィャ金型の温度が低下してしまう。これに対し、印加電流を大きめに調整することでタィャ金型の温度低下を低減することができる力高温環境に晒されることで誘導加熱コイルが劣化してしまい、タイヤ金型の急速加熱ができなくなる。そこで、このような構成にすることにより、強磁性金属部材 10aで発生した熱エネルギーの上方向への移動が制限されて、誘導加熱コイル C 1の劣化を防止でき、急速加熱が継続的に可能となる。さらに、熱の外部への放出を防止することで、タイヤ金型 Ml及びタイヤの加熱効率が向上する。

次に、図 3及び図 4を用いて、第 1スぺーサ 71a、 72a及び第 2スぺーサ 21a〜23a の構造について説明する。まず、第 1スぺーサ 71a、 72aについて、図 3を用いて説明する。第スぺーサ 71a、 72aは、スぺーサ板 71p、 72pと、スぺーサ用ボノレト B1とから構成され、ボルト B1がスぺーサ板 71p、 72pを貫通して、非磁性導体 30a及び上側プラテンサポート Pに形成された嵌合孔に嵌合することで、第 1スぺーサ 71a、 72a (スぺーサ板 71p、 72p及びスぺーサ用ボルト B1)が設置されている。ここで、ボルト B1の締め回し量を調整して、非磁性導体 30a及び上側プラテンサポート Pの嵌合孔内部に揷入されるボルト B1の長さを調整することで、スぺーサ板 71p、 72pと非磁性導体 30aとの距離を調整することができるようになつている。また、スぺーサ板 71p、 7 2pのタイヤ金型 Ml側の表面には強磁性非導体部材 51a、 52aがそれぞれ固定配置されており、また、上述のように、誘導加熱コイル C1と強磁性非導体部材 51a、 52 aとは固定されている。これらの結果、ボルト B1の締め回し量を調整することにより、非磁性導体 30aと誘導加熱コイル C1との間の距離を設定することができる。その結果、磁気シールドの調整をすることができ、加熱ユニット 100aの総合インピーダンスの調整ができる。また、第 3スぺーサ 73aもまた、第 1スぺーサ 71a、 72aと同様に、スぺーサ板 73pと図示しないボルトとから構成されており、スぺーサ板 73pと非磁性導体 30aとの距離を調整することができるようになつている。なお、スぺーサ板 71a、 72 aと非磁性導体 30aとの間に、別のスぺーサ部材を介することで、スぺーサ板 71p、 7 2pと非磁性導体 30aとの距離を調整するようにしてもよ!/、。

[0038] 次に、図 4を用いて第 2スぺーサ 21a〜23aについて説明する。図 4は、図 2の Y-Y 'で示される断面における拡大模式断面図である。図 4に示すように、第 2スぺーサ 2 la〜23aはそれぞれが非磁性導体 30aと断熱部材 40aとの間に設けられている。また、ボルト B2が、第 2スぺーサ 21a〜23aを貫通して非磁性導体 30a及び上側プラテンサポート Pに形成された嵌合孔に嵌合することで、第 2スぺーサ 21a〜23aが、非磁性導体 30aと断熱部材 40aとの間に狭持される形で設置されている。本実施形態においては、ボルト B2は、銅板 61a、グラフアイトシート 60a、強磁性金属部材 10a、断熱部材 40a及び第 2スぺーサ 21a〜23aを貫通して、非磁性導体 30a及び上側プラテンサポート Pの嵌合孔に嵌合している。ここで、第 2スぺーサ 21a〜23aを高さの異なる別のスぺーサに交換することで、強磁性金属部材 10aと誘導加熱コイル C1との間の距離を設定することができる。その結果、第 2スぺーサ 21a〜23aにより、強磁性金属部材 10aの加熱状態を調整することで、加熱ユニット 100aの総合インピーダンスの調整ができる。

[0039] 次に、図 5を用いて、タイヤ加熱装置の詳細を説明する。図 5は図 1の G領域の拡大図である。まず、タイヤ金型 Mlを誘導加熱コイル C3により加熱する。この際に、タイャの外表面側からの加熱を行なう誘導加熱コイル C3による磁力線は、タイヤ金型 M 1の方向だけでなぐ上方向や下方向にも生じてしまう。そこで、上方向や下方向の磁力線を減衰させるために、誘導加熱コイル C3とタイヤ金型 Mlとの間の距離 1と、誘導カロ熱コィノレ C3とカロ熱ユニット 100a、 100bとの間の £巨離 1を、 1 < 1という関係を

2 1 2

満たすように設定する。これにより誘導加熱コイル C3で形成された上方向や下方向の磁力線は、強磁性金属部材 10a、 10bに到達する前に減衰する。

[0040] また、力 P熱ユニット 100a、 100bの下面側、上面側で誘導加熱コイル C3に近接している位置には、渦電流浸透厚さ程度の非磁性、良導電性板 61aが付設されていることが好ましい。この非磁性、良導電性板により、減衰後に残存する磁力線をシールドすること力 Sできる。非磁性、良導電性板には渦電流が誘起される力導電性が高いためにジュール損は小さい。前述の銅板 61aがこの役目も果たしている。従って、誘導加熱コイル CI、 C2と誘導加熱コイル C3は電磁気学的に相互に完全に独立した系とみなすことができ、高周波電源の相互干渉による影響を回避することが可能となる。非磁性、良導電性板としては、例えばアルミニウムや銅を用いることができる。

[0041] 以上述べたように、第 1スぺーサ 71a、 72a,第 2スぺーサ 21a〜23a及び第 3スぺーサ 73aを調整することにより、非磁性導体 30a、誘導加熱コイル C1及び強磁性金属部材 10aの相対的な位置関係を設定することができる。従って、コイルの巻き数の変更を行なったり、マッチングトランスを用いたりする必要がなぐタイヤ金型 Mlのサィズに合わせて総合インピーダンスを容易に且つ低コストで調整できる。その結果、適切に総合インピーダンスを調整することで、所定の電力を供給する既存の電源がある場合に、高い力率でその電源を使用できる。また、非磁性導体 30aが磁気シールドとして機能するため、誘導加熱コイル C1の磁力線の方向を強磁性金属部材 10a を誘導加熱する方向に規定してタイヤ金型 Ml及びタイヤを効率的に加熱することができる。

[0042] また、加熱ユニット 1においては、上記のように、カロ熱ユニット 100a、 100b力タイャが収容されるタイヤ金型 Mlを挟んで上下に二つ、対向配置されており、二つの加熱ユニット 100a、 100bがタイヤ金型 Mlの上下両方からタイヤ金型 Mlを加熱する構成になっている。このことにより、カロ熱ユニット 100a、 100bを用いて効率的にタイャ金型 Ml及びタイヤを加熱することができる。

[0043] 次に、以上のように構成されたタイヤ加熱装置 1による加硫成形の動作について説明する。ここで、加硫対象の生タイヤとして、肉厚の大きいビード部（タイヤ穴周辺部）及びトレッド部（路面接地部）の内部に、金属製のビードワイヤ及びベルト部材を埋め込んで形成されているものを使用する。この金属製部材を誘導加熱することにより、生タイヤの内部からの加熱が可能である。

[0044] まず、上述した油圧シリンダ機構を制御することにより、上側プラテンサポート Pを上昇させてタイヤ金型 Mlの型開きを行ない、図示しない搬送装置により、加硫前の生タイヤをタイヤ収容部 Tへ搬入する。この際、図示しないブラダを生タイヤのタイヤ穴に揷入し、ブラダを膨らませて生タイヤをシェービングして保持する。そして、再び油圧シリンダ機構を制御することで上側プラテンサポート Pを下降させ、タイヤ金型 Ml を型締めする。

[0045] ここで、カロ熱ユニット 100a、 100bの誘導カロ熱コィノレ Cl、 C2に電源から電力を供給することで、強磁性金属部材 10a、 10bを誘導加熱する。その熱エネルギーが、熱伝導によりタイヤ金型 Mlに伝えられることでタイヤ金型 Mlが加熱され、タイヤ金型 Ml を介して伝達される熱エネルギーにより生タイヤが外表面側から加熱される。この際に、非磁性導体 30a、 30b、及び強磁性非導体部材 51a、 52aが磁気シールドとして機能するため、誘導加熱コイル Cl、 C2の磁力線の方向を強磁性金属部材 10aを誘導加熱する方向に規定して、タイヤ金型 Ml及び生タイヤを効率的に加熱することができる。また、電力を供給された誘導加熱コイル C3は、タイヤ金型に強度の高周波磁界を印加することによって、タイヤの外表面側からの加熱を行なう。タイヤ金型 Ml は熱容量が大きいため、生タイヤを投入する前に、あらかじめ所望の温度に予熱しておく。さらに生タイヤを連続バッチ加硫する場合には、タイヤ金型 Mlの外表面近傍の熱が拡散する時間を確保するため、力 P熱ユニット 100a、 100bによるブースト加熱（大電力を投入し、金型の昇温時間を短縮する加熱モード）は、生タイヤをタイヤ収容部 Tへ搬入するタイミングに対して、少し早めに行なう。

[0046] 次に、高温高圧の蒸気や窒素ガスなどの加圧媒体を、図示しない配管を通してブラダ内に供給することによって、ブラダを伸展させて生タイヤの内壁面に密着させ、生タイヤをタイヤ金型 Ml方向に押圧する。そして、高温高圧の加圧媒体の熱量をブラダを介して生タイヤに伝達することによって、生タイヤを内表面側から加熱する。

[0047] 上記動作と同時に、誘導加熱コイル C4〜C5へ電力を供給する。また、誘導加熱コィル C4、 C5は、生タイヤの上下ビード部に強度の高周波をそれぞれ印加することによって、上下ビード部の内部に設けられたビードワイヤを優先的に誘導加熱する。これにより、生タイヤは、上述の外表面側及び内表面側からの加熱に加えて、大きな肉厚を有したビード部及びトレッド部においては、タイヤ内部側からの加熱も行なわれるため、生タイヤ全体が短時間で加硫温度にまで昇温する。

[0048] また、生タイヤが加硫成形されている間、ブラダは、生タイヤをタイヤ金型 Mlの方向に押圧することにより生タイヤの成形を行っている。本実施形態においては、ブラダは、加硫済タイヤのタイヤ内壁面形状とほぼ同形状の低延伸性材料により形成されているため、加圧媒体の圧力に多少の変動があった場合でも、加硫済タイヤのタイャ内壁面の形状を確実に出現する。従って、このブラダにより生タイヤを押圧して成形が行われると、高精度に成形された加硫済タイヤが得られることになる。

[0049] そして、このようにして加硫済タイヤが得られると、上述の動作とは逆の動作によりタィャ金型 Mlを型開きした後、ブラダを縮小させ、加硫済タイヤを搬出装置により保持して外部に搬出する。そして、新たな生タイヤを搬入して加硫成形を再び繰り返す。以上のようにして、タイヤ加熱装置 1により生タイヤの加硫成形が行なわれる。

[0050] (実施例 1)

次に、タイヤ加熱装置 1を用いて実施した加熱試験の結果を示す。試験は以下の条件で行なった。以下の条件は、上下の加熱ユニット 100a、 100bの両方について同様とし、下側加熱ユニットについての説明を省略する。

(1)電源：定格 5kw (出力最大に設定）

(2)非磁性導体 30a：アルミ（4mm厚）

(3)誘導加熱コイル CI :30sqテフロン (登録商標)被覆リッツ線

(4)誘導加熱コイル C1-強磁性金属部材 10a間距離： 25mm (固定）

(5)強磁性非導体部材 51a、 52a:非使用

上記の条件で加熱ユニットに電力を供給し、第 1スぺーサ 71a、 72a (及び第 3スぺーサ 73a)を調整することで、誘導加熱コイル C1と非磁性導体 30aとの間の距離 Lを変化させたときの力率 (有効に使用された電力/入力電力）を計算した。試験結果を以下に示す (Zは総合インピーダンスを表わして!/、る）。

(1) L:40. 0mm Z: 63. 2 Η、力率： 25. 4%

(2) L:20. Omm Z: 48. 3μΗ^力率： 18. 8%

(3) L:10. Omm Z: 36. Q μΗ^力率： 16. 6%

(4) L: 5. 4mm Z:28. 2 Η、力率： 15. 5%

試験の結果、非磁性導体 30aの電気抵抗が小さいために、非磁性導体 30aに誘導加熱コイル C1が近づくほど、加熱ユニット 100aの総合インピーダンスが低下して力率は減少した。これは、非磁性導体 30aに誘導加熱コイル C1が近づくほど、非磁性導体 30aにより磁力線が遮断される割合が増すことによる。このように、第 1スぺーサ 7 la、 72a (及び第 3スぺーサ 73a)を調整して Lを変化させることで、総合インピーダンスを変化させて、高い力率で電源を使用できる条件を、容易に且つ低コストで調整すること力 Sでさる。

[0051] (実施例 2)

次に、強磁性非導体部材 51a、 52aを使用した場合の、加熱ユニット 100aの加熱試験結果を示す。条件は以下のように設定した。

(1)電源：定格 5kw (出力最大に設定）

(2)非磁性導体 30a：アルミ（4mm厚）

(3)誘導加熱コイル C 1： 30sq：テフロン (登録商標)被覆リッッ線

(4)誘導加熱コイル C1-強磁性金属部材 10a間距離： 21. 5mm (固定）

(5)非磁性導体 30a-誘導加熱コイル C1間距離： 13mm (固定）

上記条件により、強磁性非導体部材 51a、 52aがない場合及びある場合における試験結果を以下に示す。

(1)強磁性非導体部材 51a、 52a :なし力率： 15. 0%

(2)強磁性非導体部材 51a、 52a :あり力率： 33· 7%

試験の結果、強磁性非導体部材 51a、 52aが存在する場合には、無い場合に比べて加熱ユニット 100aの等価抵抗が増加して力率は増大した。また、強磁性非導体部材 51 a、 52aにより磁力線が遮蔽されて、強磁性金属部材 10aを効果的に加熱することができた。このように、強磁性非導体部材 51a、 52aを着脱したり、その量を増減したりすることによつても、総合インピーダンスを変化させて、高い力率で電源を使用できる条件を、容易に且つ低コストで調整することができる。

[0052] (第 1変形例）

次に、本実施形態の第 1変形例について図 6を用いて説明する。ここでは、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。また、上記の実施形態と同様に、下側加熱ユニットの説明を省略する。変形例に係る加熱ユニット 200aにおいては、第 2スぺーサがなぐ代わりに、断熱部材 240a〜243aが積層設置されており、誘導加熱コイル C1を支持している。これにより、断熱部材 240a〜243aが、断熱材としてのみでなく、強磁性金属部材 10aと誘導加熱コイル CIとの間の距離を設定するスぺーサとしても機能する。このような形態によっても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

[0053] (第 2変形例）

次に、本実施形態の第 2変形例について、図 7を用いて説明する。ここでも、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。また、上記の実施形態と同様に、下側加熱ユニットの説明を省略する。本変形例に係る加熱ユニット 300aにおいては、第 1スぺーサ 371a〜373aが非磁性導体 30aとスぺーサ板 370pとの間に配置され、第 2スぺーサ 321a〜323aがスぺーサ板 370pと断熱部材 40aとの間に設置され、これらを貫通してボルト B3が非磁性導体 30a及び上側プラテンサポート Pの嵌合孔に嵌合されることで、第 1スぺーサ 371a〜373a及び第 2スぺーサ 321a〜323aが設置される。第 1スぺーサ及び第 2スぺーサをこのような構成としても、上記の実施形態と同様の効果が得られる。

[0054] (第 3変形例）

次に、本実施形態の第 3変形例について、図 8を用いて説明する。ここでも、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。図 8 (a)に示す実施形態においては、筒状の熱シールド 85の内側に誘導加熱コイル C3が取り付けられ、熱シールド 85と誘導加熱コイル C3の間には強磁性非導体部材 90が設けられて!/、る。強磁性非導体部材 90としてはフェライトなどが用いられる。誘導加熱コイル C3と被加熱物であるタイヤ金型 Mlとの間には空気層が存在するので、コイル C3の過熱を防ぐことができる。また、強磁性非導体部材 90を配置することにより、被加熱物への磁力線を集中させるだけでなぐ反対側に回り込む磁力線が、加熱の必要のない部位、あるいは外界へ到達することを抑制すること力できる。熱シールド 85の内面側には非金属部材または非磁性金属部材 80が設けられ (非磁性金属部材を選定した場合、電気的に回路を形成しない構成とする。）ている。従って、渦電流発生によるジュール損及び不要な過熱を防ぎ、また被加熱物からの放熱を抑えることができる。また、熱シールド 85の内部は断熱部材 81とすることによりさらに、被加熱物からの放熱を抑えることができる。また、熱シールド 85の外面側には非磁性金属部材 82を配置することにより、強磁性非導体部材 90から外に漏れた磁力線がさらにその外側に漏れることのないようシ一ノレドすること力 Sできる。非磁性、導電性板には渦電流が誘起される力導電性が高いためジュール損が小さい。

また、図 8 (b)に、非金属部材 80、断熱部材 81、非磁性金属部材 82、強磁性非導体部材 90及び誘導加熱コイル C3の配置につ!/、ての別の形態を示す。本形態では、半径方向内側から外側へ、非金属部材 80、断熱部材 81、誘導加熱コイル C3、強磁性非導体部材 90、及び非磁性金属部材 82が配置されている。この構成により、コィルの温度上昇をさらに抑えることが可能となる。

[0055] (第 4変形例）

次に、本実施形態の第 4変形例について、図 9を用いて説明する。ここでも、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例に係るタイヤ加熱装置 4のタイヤ金型 M2は、加熱用スチーム封入のために形成された環状孔 hiを内部に有する金型を流用したものであり、その環状孔 hiには高熱拡散率を有する充填物質が充填されている。ここで、高熱拡散率を有する充填物質とは、例えば、熱媒油、シリコンオイル、液体金属（ガリウム、ウッドメタル）、加圧水などが用いられる。さらに、これらにアルミ、銅、鉄などの金属の固体粒子が含まれたものであってもよい。これにより、タイヤ金型 M2の熱伝導によりタイヤを加熱する場合に、環状孔 hiに空気が充填されてレ、る場合に比べて、タイヤ金型 M2において熱が迅速に拡散され、タイヤの加熱効率が向上する。また、環状孔 hiの形成されていない金型を用いて、新たに環状孔 hiを形成し、そこに金型部材よりも高熱拡散率を有する充填物質を充填してもよい。この場合にも、環状孔 hiの形成されていない場合に比べて、タイヤ金型において熱が迅速に拡散され、タイヤの加熱効率が向上する。

[0056] (第 2実施形態）

次に、図 10を用いつつ、本発明の第 2実施形態について説明する。ここでは、第 1 実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。図 10は、本実施形態に係るタイヤ加熱装置 5の側面視における模式断面図である。

[0057] タイヤ加熱装置 5のタイヤ金型 M3は、第 1実施形態と同様に、加熱ユニット 100a、 100bにより加熱される。ここで、タイヤ金型 M3は、スチーム加熱用のタイヤ金型であり、高温のスチームを封入してタイヤ金型 M3を加熱するために形成された環状孔 h2 を内部に有している。本実施形態では、タイヤ金型 M3をスチーム加熱ではなぐ誘導加熱により加熱するため、スチーム流路である環状孔 h2を使用しない。この場合に、スチーム流路として使われていた環状孔 h2をそのままの状態で、すなわち、環状孔 h2に空気が充填されている状態で用いる場合には、空気の熱拡散率が金属に比ベて小さいために、タイヤ金型 M3の環状孔 h2部分で熱拡散が阻害され、加熱効率向上の阻害要因となる。そこで、本実施形態においては、環状孔 h2には高熱拡散率を有する充填物質が充填されて!/、る。

[0058] ここで、高熱拡散率を有する充填物質とは、例えば、熱媒油、シリコンオイル、液体金属（ガリウム、ウッドメタル）、加圧水などが用いられる。さらに、これらにアルミ、銅、鉄などの金属の固体粒子が含まれたものであってもよい。これにより、環状孔 h2に空気が充填されている場合に比べて、タイヤ金型 M3において熱が迅速に拡散され、タィャの加熱効率が向上する。

[0059] 次に、タイヤ金型 M3の改造方法について説明する。タイヤ金型 M3は以下のような工程により改造可能である。ここで、初期状態では、タイヤ金型 M3には加熱ユニット 100a, 100bなどが設置されていない状態であり、タイヤ金型 M3の環状孔 h2には、空気のみが充填されてレ、るとする（図 11)。

(1)環状孔 h2に高熱拡散率を有する充填物質を充填する（図 12)。

(2)熱伝導によりタイヤ金型 M3を加熱する加熱ユニット 100a、 100bなどをタイヤ金型 M3に設置する（図 10)。

(3)タイヤ金型 M3を加熱ユニット 100a、 100bによりカロ熱する。

[0060] このような方法でタイヤ金型 M3を改造することにより、スチーム加熱用のタイヤ金型 M3を流用する場合に、環状孔 h2に空気が充填されている場合に比べて、タイヤ金型 M3において熱が迅速に拡散され、タイヤを効率的に加熱できる。

[0061] (第 1変形例）次に、本実施形態の第 1変形例について図 13を用いて説明する。ここでは、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明し、上記の実施形態と同様の部分について同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例におけるタイヤ金型 M3においては、誘導加熱コイル C6と誘導加熱コイル C7とを、環状孔 h2が付設されている領域を避けて上下に配置する。これにより、環状孔 h2が邪魔になることがなくなるため、熱が迅速に伝達される。

[0062] 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなぐ特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施すること力 Sでさるあのである。

[0063] 例えば、加熱ユニットにおいて、第 1スぺーサ、第 2スぺーサ、強磁性非導体部材の配置については、上記のような配置には限られず、これよりも平面視において密に配置してもよいし、それぞれの配置数を減らしてもよい。

[0064] また、誘導加熱コイル C3、 C4、 C5、 C6、 C7はなくてもよい。

[0065] また、上記の実施形態においては、ブラダ方式による加硫成形について説明しているが、これには限られず、ブラダレス方式であってもよい。また、上記のタイヤ加熱装置、加熱ユニット及びタイヤ金型は、加硫成形だけでなぐ他のタイヤ加熱工程において使用してもよい。

[0066] また、上記の実施形態においては、位置決め手段としてスぺーサを用いている。スぺーサを用いることで、簡易な構成により本発明に係る加熱ユニットが得られる。しかし、位置決め手段はスぺーサには限られず、他の手段を用いてもよい。

[0067] 本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は 2006年 9月 21日出願の日本特許出願（特願 2006— 25521 5)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] タイヤが収容されるタイヤ金型を加熱するための加熱ユニットであって、

熱伝導によりタイヤ金型を加熱する強磁性金属部材と、

前記強磁性金属部材についてタイヤ金型とは反対側に配置され且つ磁力線を生成して前記強磁性金属部材を誘導加熱する誘導加熱コイルと、

前記誘導加熱コイルについて前記強磁性金属部材とは反対側に配置され且つ前記誘導加熱コイルが生成した磁力線を遮蔽する非磁性導体と、

前記非磁性導体、前記誘導加熱コイル及び前記強磁性金属部材の相対的な位置関係を設定する位置決め手段と、を有していることを特徴とする加熱ユニット。

[2] 前記位置決め手段として、前記非磁性導体と前記誘導加熱コイルとの間の距離を設定する第 1スぺーサを有して!/、ることを特徴とする請求項 1に記載の加熱ユニット。

[3] 前記位置決め手段として、前記強磁性金属部材と前記誘導加熱コイルとの間の距離を設定する第 2スぺーサを有していることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の加熱ユニット。

[4] 前記誘導加熱コイルと前記強磁性金属部材との間に断熱部材をさらに有してレ、ることを特徴とする請求項;!〜 3のいずれか 1項に記載の加熱ユニット。

[5] 前記非磁性導体と前記誘導加熱コイルとの間に強磁性非導体部材をさらに有していることを特徴とする請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の加熱ユニット。

[6] 前記非磁性導体はアルミニウムであることを特徴とする請求項 1〜5のいずれ力、 1項に記載の加熱ユニット。

[7] 前記強磁性金属部材は、透磁率が 100〜； 1000の鋼製部材であることを特徴とする請求項 1〜6のいずれ力、 1項に記載の加熱ユニット。

[8] タイヤが収容されるタイヤ金型を有し、

請求項 1〜7のいずれ力、 1項に記載の前記加熱ユニットが、前記タイヤ金型を挟んで上下に二つ対向配置されており、

二つの前記加熱ユニットが前記タイヤ金型の上下から前記タイヤ金型を加熱することを特徴とするタイヤ加熱装置。

[9] 請求項 1〜7のいずれ力、 1項に記載の前記加熱ユニットと、複数の分割セグメントから成り且つ内部に環状孔が形成されたタイヤ金型と、を有し、前記環状孔には高熱拡散率を有する充填物質が充填されて!、ることを特徴とするタイヤ加熱装置。

[10] 加熱用スチーム封入のために形成された環状孔を内部に有するタイヤ金型と、熱伝導により前記タイヤ金型を加熱する加熱機構と、を備え、

前記環状孔には高熱拡散率を有する充填物質が充填されており、

前記タイヤ金型が前記加熱機構により加熱されることを特徴とするタイヤ加熱装置。

[11] 加熱用スチーム封入のために形成された環状孔を内部に有するタイヤ金型の改造方法であって、

前記環状孔に高熱拡散率を有する充填物質を充填し、

熱伝導により前記タイヤ金型を加熱する加熱機構を設置し、

前記タイヤ金型を前記加熱機構により加熱することを特徴とするタイヤ金型の改造方法。