WO2009119447A1 - タイヤ加硫機 - Google Patents

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WO2009119447A1
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heating
heating body
tire vulcanizer
medium
tire
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PCT/JP2009/055448
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和人 岡田
正剛 戸島
誠慶 村田
靖彦 藤枝
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株式会社神戸製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a tire vulcanizer.
  • the tire vulcanizer disclosed in Patent Document 1 includes a medium path connected to an internal space of a green tire accommodated in a mold, and a heating and pressurizing medium is supplied to the internal space of the green tire through the medium path. Is done.
  • a heater is provided in the medium path, and the heating and pressurizing medium supplied to the internal space of the raw tire is preheated by the heater.
  • the heater one having a configuration in which a sheath heater is inserted into a pipe of a medium path through which the heating / pressurizing medium circulates can be considered, but with such a heater, the temperature rise of the heating / pressurizing medium is delayed. At the same time, there is a problem that heat loss increases.
  • An object of the present invention is to provide a tire vulcanizer capable of speeding up the temperature of a heating and pressing medium and reducing heat loss.
  • a tire vulcanizer is a tire vulcanizer for performing vulcanization molding of a raw tire, a mold for detachably housing the raw tire, and a mold in the mold.
  • a medium path that leads to the internal space of the accommodated raw tire and through which a heating and pressurizing medium for vulcanization molding the raw tire, and the heating and pressurization that is provided in the medium path and flows through the medium path
  • a heating unit for controlling the temperature of the medium, wherein the heating unit heats a heating body having a flow path through which the heating and pressing medium flows, and the heating and pressing medium flowing through the flow path.
  • an induction heating unit for heating the heating body by electromagnetic induction.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII of a heating body according to a fifth modification shown in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII of a heating body according to a fifth modification shown in FIG.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the tire vulcanizer by the 9th modification of one Embodiment of this invention. It is sectional drawing along the axial direction of the heating part by the 10th modification of one Embodiment of this invention. It is sectional drawing perpendicular
  • a tire vulcanizer 1 according to the present embodiment is for vulcanization molding of a raw tire 100.
  • a mold 2 that detachably accommodates the raw tire 100, and the inside of the mold 2 And a medium path 4 through which a heating and pressurizing medium for vulcanizing and molding the raw tire 100 is connected.
  • nitrogen gas is used as a heating and pressurizing medium.
  • a stretchable bladder (not shown) made of an elastic material such as butyl rubber is inserted into the raw tire 100 accommodated in the mold 2.
  • high temperature and high pressure nitrogen gas is supplied into the bladder, that is, the internal space 100 a of the raw tire 100, so that the bladder is extended and the bladder is applied to the inner surface of the raw tire 100.
  • the green tire 100 is vulcanized and molded by pressing the outer surface of the green tire 100 against the inner surface of the mold 2 with the expansion force of the bladder.
  • the present invention can also be applied to a bladderless tire vulcanizer that does not use a bladder.
  • the medium path 4 connects the medium circulation path 4a for circulating the nitrogen gas in order to preheat the nitrogen gas, the medium circulation path 4a, and the internal space 100a of the raw tire 100, and passes the nitrogen gas to the medium circulation path.
  • a medium supply path 4b for supplying the gas from 4a into the internal space 100a of the green tire 100, the medium circulation path 4a and the internal space 100a of the green tire 100 are connected, and nitrogen gas is circulated from the internal space 100a of the green tire 100 to the medium.
  • the medium circulation path 4a includes a piping member through which nitrogen gas flows.
  • the medium circulation path 4a includes a medium circulation device 6 for circulating nitrogen gas into the medium circulation path 4a, a gas temperature sensor 8 for detecting the temperature of the nitrogen gas, and the medium circulation path 4a.
  • the heating unit 10 for controlling the temperature of the nitrogen gas supplied to the internal space 100a of the raw tire 100, the portion of the medium circulation path 4a where the medium supply path 4b is connected, and the medium recovery A bypass valve 12 is provided between the passage 4c and a portion to which the path 4c is connected.
  • the tire vulcanizer 1 of the present embodiment includes a temperature controller 13 that controls the heating capability of the heating unit 10 based on a detection signal output from the gas temperature sensor 8.
  • a high-pressure medium supply source path 4d is connected to the portion.
  • the high pressure medium supply source path 4d is provided with a pressure control valve 16, and a high pressure gas for supplying high pressure nitrogen gas to a position upstream of the pressure control valve 16 in the high pressure medium supply source path 4d.
  • a supply source 18 is connected.
  • a medium supply valve 20 is provided in the medium supply path 4b.
  • a low-pressure medium supply source path 4e is connected to a position between the medium supply valve 20 and the mold 2 in the medium supply path 4b.
  • the low-pressure medium supply source path 4 e is provided with a valve 22, and a low-pressure gas supply source 24 that supplies low-pressure nitrogen gas is connected to the upstream side of the valve 22.
  • a medium recovery valve 26 is provided in the medium recovery path 4c. Further, an exhaust path 4f is connected to a portion of the medium recovery path 4c between the medium recovery valve 26 and the mold 2, and an exhaust valve 28 is provided in the exhaust path 4f.
  • a pressure sensor 32 for detecting the pressure of the nitrogen gas is provided at a position closer to the mold 2 than a position where the exhaust path 4f is connected in the medium recovery path 4c.
  • the tire vulcanizer 1 includes a controller 33 that controls the opening degree of the pressure control valve 16 based on a detection signal output from the pressure sensor 32.
  • the controller 33 receives a signal output from the pressure sensor 32, and issues an appropriate command to the pressure control valve 16 based on the signal so that the pressure of the nitrogen gas becomes a desired pressure. 16 opening degree is controlled.
  • the controller 33 controls the opening degree of the pressure control valve 16 by the controller 33, the pressure of the nitrogen gas supplied to the internal space 100a of the raw tire 100 is controlled.
  • the medium circulation device 6 is composed of, for example, a blower that is inverter-driven by an electric motor, and can change a gas flow rate that is circulated through the medium circulation path 4a, that is, an air blowing amount.
  • This medium circulation device 6 circulates nitrogen gas in the medium circulation path 4a for preheating and supplies nitrogen gas from the medium circulation path 4a to the internal space 100a of the raw tire 100 through the medium supply path 4b. And nitrogen gas is recovered from the internal space 100a of the green tire 100 to the medium circulation path 4a through the medium recovery path 4c.
  • the gas temperature sensor 8 is for measuring the temperature of the nitrogen gas in the medium circulation path 4a, and is composed of, for example, a thermocouple. As shown in FIG. 2, one end of the gas temperature sensor 8 is disposed in a pipe constituting the medium circulation path 4 a and the other end is connected to the temperature detection device 36. Then, the temperature data of the nitrogen gas detected by the gas temperature sensor 8 is sent from the temperature detector 36 to the temperature controller 13.
  • the heating unit 10 controls the temperature of the nitrogen gas that flows through the medium path 4 and is supplied to the internal space 100 a of the raw tire 100 based on the detection signal output from the gas temperature sensor 8. As shown in FIG. 2, the heating unit 10 includes a heating body 40, an induction heating unit 42, a heat insulating material 44, and a ferromagnetic nonconductor member 46.
  • the heating body 40 is composed of a part of a piping member constituting the medium circulation path 4a and has a flow path through which nitrogen gas flows.
  • the piping member constituting the heating body 40 is formed of a circular pipe and a straight pipe using a ferromagnetic conductor material such as carbon steel or SUS420.
  • the material of the piping member is not limited to the ferromagnetic conductor material as long as it is a material capable of electromagnetic induction. Therefore, the heating body 40 may be formed of, for example, a high thermal conductive material such as copper or aluminum.
  • the heating body 40 may be made of a material having both ferromagnetic and high thermal conductivity characteristics. Examples of such a material include stainless steel having magnetism.
  • a heating body temperature sensor 41 for detecting the temperature of the heating body 40 is attached to a predetermined location on the inner surface of the heating body 40.
  • the heating body temperature sensor 41 is connected to the temperature detection device 36. For this reason, the temperature data of the heating body 40 detected by the heating body temperature sensor 41 is sent from the temperature detection device 36 to the temperature controller 13.
  • the induction heating unit 42 heats the heating body 40 by electromagnetic induction so that the nitrogen gas flowing through the flow path in the heating body 40 is heated.
  • the induction heating unit 42 includes a magnetic force generating member that exerts magnetic lines of force on the piping member from around the piping member of the heating body 40.
  • the induction heating unit 42 is composed of a solenoid coil made of litz wire, and is wound around the piping member of the heating body 40 as shown in FIG.
  • An AC power supply 11 (see FIG. 1) is connected to this coil. By energization from the AC power supply 11, the coil emits magnetic lines of force, and the magnetic lines of force are exerted on the heating body 40 to inductively heat the heating body 40.
  • the heat insulating material 44 is provided between the piping member of the heating body 40 and the coil of the induction heating unit 42. When the heating body 40 is induction heated, the heat is transmitted to the induction heating unit 42. Is suppressed. As shown in FIG. 3, the heat insulating material 44 is wound around the outer periphery of the heating body 40, and the coil of the induction heating unit 42 is wound around the outer periphery of the heat insulating material 44.
  • the ferromagnetic non-conductive member 46 serves as a shield, and prevents the magnetic lines of force generated from the induction heating unit 42 from reaching the radially outer side, and the magnetic lines of force generated from the induction heating unit 42 to the radially inner side. It is provided to concentrate in the vicinity of the heating body 40.
  • the ferromagnetic non-conductive member 46 is formed in the shape of an elongated rectangular plate using ferrite as a material, and is disposed on the radially outer side of the coil of the induction heating unit 42 and extends in the axial direction of the heating body 40. ing.
  • the ferromagnetic non-conductive member 46 has a length that covers the entire arrangement range of the induction heating unit 42 in the axial direction of the heating body 40.
  • a plurality of ferromagnetic non-conductive members 46 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the coil of the induction heating unit 42.
  • Each ferromagnetic non-conductive member 46 is supported by an aluminum holder 47 fixed to the heat insulating material 44.
  • the temperature controller 13 is a control device that controls the heating capability of the heating unit 10. This temperature controller 13 receives the detection signal of the gas temperature sensor 8 and the detection signal of the heating body temperature sensor 41, and based on these signals, issues an appropriate command to the AC power supply 11 of the heating unit 10 to generate AC. The power supplied from the power source 11 to the coil of the induction heating unit 42 is controlled, and the heating capability of the heating unit 10 is controlled by the power control. By controlling the heating capacity of the heating unit 10 by the temperature controller 13, the temperature of nitrogen gas supplied from the medium circulation path 4a to the internal space 100a of the raw tire 100 via the medium supply path 4b is controlled.
  • the raw tire 100 is set in the mold 2 while inserting the bladder into the internal space 100 a of the raw tire 100.
  • the valve 22 provided in the low-pressure medium supply source path 4e is opened, and the low-pressure nitrogen gas is supplied into the bladder from the low-pressure gas supply source 24 through the low-pressure medium supply source path 4e and the medium supply path 4b.
  • the green tire 100 is extended and shaped and held. Thereafter, the mold 2 is fully closed and locked, and the mold clamping of the mold 2 is completed. When the mold 2 is clamped, the valve 22 is closed.
  • the nitrogen gas is preheated in the medium circulation path 4a.
  • the medium recovery valve 26 and the medium supply valve 20 are closed, and the bypass valve 12 is opened.
  • a closed circuit is formed in which nitrogen gas can circulate in the medium circulation path 4a for preheating.
  • the high-pressure nitrogen gas supplied from the high-pressure gas supply source 18 is introduced into the medium circulation path 4a through the pressure control valve 16 and the high-pressure medium supply source path 4d, and the introduced nitrogen gas is supplied to the medium circulation device 6. It circulates in the medium circulation path 4a by blowing.
  • the nitrogen gas circulating in the medium circulation path 4a is preheated by the heating unit 10. Specifically, when electric power is supplied from the AC power supply 11 to the coil of the induction heating unit 42 in the heating unit 10, magnetic lines of force are generated from the coil, and the magnetic lines of force are applied to the heating body 40, whereby the heating body 40. Generates heat due to electromagnetic induction. The heat generated by the heating body 40 is transmitted to the nitrogen gas flowing through the heating body 40, and the nitrogen gas is heated.
  • the temperature of the nitrogen gas is detected by the gas temperature sensor 8, and the heating capability of the heating unit 10 is controlled by the temperature controller 13 so that the nitrogen gas becomes a desired temperature based on the detected temperature. That is, the temperature controller 13 controls the electric power supplied from the AC power supply 11 of the heating unit 10 to the coil of the induction heating unit 42 based on the temperature detected by the gas temperature sensor 8, and heating by electromagnetic induction accordingly.
  • the calorific value of the body 40 is controlled, and the temperature of the nitrogen gas is adjusted to a desired temperature.
  • the opening of the pressure control valve 16 by the controller 33 is introduced into the medium circulation path 4 a from the high-pressure medium supply source path 4 d and circulates in the medium circulation path 4 a.
  • the pressure of nitrogen gas to be adjusted is adjusted to a desired pressure.
  • the bypass valve 12 is closed and the medium supply valve is closed. 20 and the medium recovery valve 26 are opened to supply the nitrogen gas in the medium circulation path 4a to the internal space 100a of the raw tire 100 through the medium supply path 4b.
  • the nitrogen gas is preheated while circulating in the medium circulation path 4a.
  • the rise time required for the temperature of the nitrogen gas supplied to the internal space 100a of the green tire 100 to rise to a desired temperature immediately after the start of vulcanization is shortened.
  • the bladder is extended by the high-temperature and high-pressure nitrogen gas supplied into the internal space 100a of the raw tire 100, that is, the bladder, and the raw tire 100 is pressed against the inner surface of the mold 2 by the expansion force of the bladder.
  • the tire 100 is vulcanized.
  • the nitrogen gas used for such vulcanization molding is returned from the internal space 100a of the raw tire 100 to the medium circulation path 4a through the medium recovery path 4c.
  • the nitrogen gas that has returned to the medium circulation path 4a is heated again by the heating unit 10, and then supplied again to the internal space 100a of the raw tire 100 through the medium supply path 4b.
  • the pressure control of the nitrogen gas more specifically, the control of the absolute value of the pressure of the nitrogen gas and the control of the change in the pressure of the nitrogen gas with time, are performed not only by adjusting the opening degree of the pressure control valve 16 but also by the exhaust valve 28. It is also performed by adjusting the opening.
  • the pressure control valve 16 is opened by the controller 33 and high-pressure nitrogen gas is supplied from the high-pressure gas supply source 18 to the medium path 4. Replenished inside.
  • the heating unit 40 can be heated by electromagnetic induction in the heating unit 10 to heat the nitrogen gas flowing through the flow path in the heating unit 40. That is, in the present embodiment, since the heating element 40 can be directly heated to heat the nitrogen gas flowing therein, the heat capacity of the sheath heater is different from the case of heating the nitrogen gas using a sheath heater inserted in the pipe. There is no delay in temperature rise due to. For this reason, the rise of the temperature of nitrogen gas can be accelerated.
  • the nitrogen gas is heated by directly heating the heating body 40 by electromagnetic induction. Therefore, unlike the case where the sheath heater inserted in the pipe is used, the diameter of the pipe is increased in order to insert the sheath heater. There is no increase in the heat radiation area due to the fact that a part of the sheath heater is located outside the pipe. For this reason, in this embodiment, compared with what uses such a sheath heater, a thermal radiation area can be made small and a heat loss can be reduced.
  • the heating body 40 is heated when the heating body 40 is heated by electromagnetic induction.
  • the heat insulating material 44 can prevent heat from being transferred to the coil of the induction heating unit 42. For this reason, the thermal deterioration of the coil of the induction heating part 42 can be suppressed.
  • the heating body 40 is heated by electromagnetic induction. The heating body 40 can be effectively heated without inhibiting the heating.
  • the heating body 40 of the heating part 10 consists of a part of piping member which comprises the medium circulation path
  • the number of members can be reduced and the manufacturing cost of the heating body 40 can be suppressed.
  • the ferromagnetic nonconductor member 46 since the ferromagnetic nonconductor member 46 is disposed outside the induction heating unit 42 in the radial direction of the piping member of the heating body 40, the ferromagnetic nonconductor member 46 serves as a shield. Further, it is possible to prevent the magnetic lines of force generated from the induction heating unit 42 from reaching the outside and concentrate the magnetic lines of force on the inside. As a result, it is possible to prevent the magnetic lines of force generated from the induction heating unit 42 from reaching the outside and causing unintended heating to other pipes and metal members, or the adverse effect on the outside due to the magnetic lines of force generated from the induction heating unit 42. In addition, the magnetic lines of force generated from the induction heating unit 42 can be concentrated on the inner heating body 40, and heating by electromagnetic induction can be performed satisfactorily.
  • the induction heating part 42 consists of the coil which is wound around the piping member of the heating body 40 and generates a magnetic force line when energized, the magnetic field line is applied evenly from the periphery of the piping member of the heating body 40. Electromagnetic induction can be caused uniformly in the heating body 40 in the circumferential direction, and as a result, heating unevenness in the circumferential direction of the heating body 40 can be suppressed.
  • the piping member of the heating body 40 is made of a ferromagnetic conductor material in which electromagnetic induction occurs satisfactorily, the heating of the nitrogen gas by electromagnetic induction of the heating body 40 can be performed satisfactorily.
  • the vulcanization of the raw tire 100 with the nitrogen gas heated by the electromagnetic induction heating of the heating body 40 in the heating unit 10 as in the above embodiment the nitrogen gas heated by the sheath heater is used as the raw tire 100.
  • the vulcanization is performed by supplying to the internal space 100a, and the case where the steam generated outside the tire vulcanizer is supplied to the internal space 100a of the raw tire 100 and vulcanized is performed. It can be seen that the tire temperature rises quickly.
  • the heating body 40 may have the inner surface in which the uneven
  • FIG. 6 shows a cross section perpendicular to the axial direction of the heating element 40 according to the first modification
  • FIG. 7 shows a cross section along the axial direction of the heating element 40 according to the first modification. Has been.
  • the heating body 40 according to the first modification is formed by joining a plurality of straight tubular heating body segments 40a in the axial direction by welding. Concave portions 40b and convex portions 40c are alternately formed in the circumferential direction on the inner surface of each heating element segment 40a. Each recessed part 40b and each convex part 40c are linearly extended in the axial direction of the heating element segment 40a. Each recess 40b is formed to have a substantially circular shape in a cross section perpendicular to the axial direction of the heating body 40. And the recessed part 40b and the convex part 40c of each heating body segment 40a adjacent in the axial direction of the heating body 40 are arrange
  • each heating element temperature sensor 41 is mounted in a recess 40b arranged opposite to each other in the heating element segment 40a, and is mounted at a position closest to the outer surface of the heating element segment 40a in the recess 40b.
  • Each heating element segment 40a is formed with a plurality of small-diameter round holes penetrating in an axial direction in a cylindrical bar material at equal intervals around the axis of the bar material, and then at the center of the plurality of small-diameter round holes.
  • a large-diameter round hole penetrating in the axial direction is formed so as to slightly overlap each of the small-diameter round holes.
  • the some heating body segment 40a produced in this way is joined by welding to an axial direction. At this time, adjacent ones of the heating element segments 40a are joined together in a state in which the circumferential phases of the concave portions 40b and the convex portions 40c are shifted from each other.
  • the heating body 40 according to the first modification is formed.
  • the surface area of the inner surface of the heating body 40 that comes into contact with the nitrogen gas can be increased by the concave portions 40b and the convex portions 40c, so that the heating efficiency of the nitrogen gas can be improved.
  • the heating element is caused by the fact that the recesses 40b and the protrusions 40c on the inner surfaces of the heating element segments 40a adjacent in the axial direction are arranged out of phase with each other in the circumferential direction.
  • the velocity boundary layer of the nitrogen gas is renewed, whereby heat is sufficiently applied from the heating body 40 to the nitrogen gas, so that the heating efficiency of the nitrogen gas can be improved.
  • the velocity boundary layer is a region where the flow velocity formed in the vicinity of the inner surface of the heating body 40 of the flow of nitrogen gas flowing in the heating body 40 is reduced to a certain speed or less.
  • This velocity boundary layer has the property that it is less likely to conduct heat than the other layer of nitrogen gas flow in which the velocity does not decrease.
  • the concave portion 40b and the convex portion 40c are arranged with the phases shifted from each other in the circumferential direction, so that the flow of nitrogen gas flowing in the axial direction in the heating body 40 It is disturbed in the vicinity of the inner surface, and is updated every time the velocity boundary layer passes near the concave portion 40b and the convex portion 40c.
  • the heating body when the heating body is constituted by a monotonous circular tube having no irregularities on its inner surface or a group of circular tubes composed of an assembly of the monotonic circular tubes, when nitrogen gas flows through the flow path in the circular tube, A thick velocity boundary layer develops near the inner surface of the tube. Therefore, according to the configuration of the first modified example, the inhibition of heat transfer from the inner surface of the heating body 40 to the nitrogen gas by the velocity boundary layer can be suppressed as compared with the case where such a monotonous circular tube is used. Heat transfer from the inner surface of the heating body 40 to the nitrogen gas can be performed satisfactorily.
  • the circumferential phases of the recesses 40b and the protrusions 40c of the heating element segments 40a adjacent to each other in the axial direction coincide with each other. In this way, the heating element segments 40a may be joined together.
  • the concave and convex portions formed on the inner surface of the heating body 40 may be shaped so as to wave in the circumferential direction.
  • FIG. 8 shows a cross section perpendicular to the axial direction of the heating body 40 according to the second modification.
  • the heating body 40 according to the second modification is composed of a single straight pipe member without a joint, and heating is performed by alternately forming concave portions 40d and convex portions 40e on the inner surface of the heating body 40 in the circumferential direction.
  • the inner surface of the body 40 is shaped to wave in the circumferential direction.
  • the concave portion 40d and the convex portion 40e extend linearly in the axial direction of the heating body 40.
  • the piping member which comprises the heating body 40 by this 2nd modification is formed by one extrusion process.
  • the concave portion 40d and the convex portion 40e can increase the surface area of the inner surface of the heating body 40 in contact with the nitrogen gas, so that the heating efficiency of the nitrogen gas can be improved.
  • the structure in which the concave portion 40d and the convex portion 40e extending linearly in the axial direction are provided on the inner surface of one straight tubular heating body 40 as in the second modified example is formed by a single extrusion process. Since it is possible, the manufacturing process of the heating body 40 which has an uneven
  • FIG. 9 shows a cross section perpendicular to the axial direction of the heating body 40 according to the third modification.
  • the heating body 40 according to the third modification is constituted by a straight tubular piping member 40f and a plurality of flat fins 40g.
  • the plurality of fins 40g are provided at equal intervals in the circumferential direction on the inner surface of the piping member 40f.
  • the plurality of fins 40g are arranged radially, and each fin 40g protrudes radially inward from the inner surface of the piping member 40f.
  • Each fin 40g extends linearly in the axial direction of the heating body 40.
  • the piping member 40f is made of, for example, a ferromagnetic conductor material such as carbon steel or SUS420, and the fin 40g is made of a high heat conductive material such as copper or aluminum.
  • the plurality of fins 40g as described above are provided on the inner surface of the heating body 40, the surface area of the inner surface of the heating body 40 in contact with the nitrogen gas can be increased. The heating efficiency of the nitrogen gas flowing through the flow path in the heating body 40 can be improved.
  • each fin 40g extends linearly in the axial direction of the heating body 40. Therefore, even if such a fin 40g is provided, the nitrogen in the flow path in the heating body 40 is provided. It is difficult to block the gas flow. For this reason, it is possible to suppress an increase in the pressure loss of the nitrogen gas flowing through the flow path in the heating body 40 while improving the heating efficiency of the nitrogen gas by the plurality of fins 40g.
  • piping member 40f of the heating body 40 consists of a ferromagnetic conductor material, and the some fin 40g provided in the inner surface of the piping member 40f consists of highly heat-conductive material, piping member 40f is used.
  • the electromagnetic induction heating can be performed well, and the heat generated in the piping member 40f by the electromagnetic induction heating can be transmitted to the nitrogen gas through the fins 40g.
  • the fin 40g is not limited to a flat plate shape, and may be a spiral twist in the axial direction of the piping member 40f.
  • FIG. 10 shows a cross section perpendicular to the axial direction of the heating body 40 according to the fourth modification.
  • the heating body 40 according to the fourth modification is constituted by a straight tubular piping member 40f, a core member 40h, and a plurality of flat fins 40i.
  • the plurality of flat fins 40i are provided on the inner surface of the piping member 40f at equal intervals in the circumferential direction, and are arranged radially.
  • Each fin 40i extends linearly in the axial direction of the heating body 40 and projects radially inward from the inner surface of the piping member 40f.
  • the edge of each fin 40i located in the radial inside of the heating body 40 is couple
  • Each fin 40i is made of a high heat conductive material such as copper or aluminum, like the fin 40g of the third modified example.
  • the rigidity of the fins 40i can be increased due to the plurality of fins 40i being supported by the core member 40h, and as a result, the flow path in the heating body 40 can be increased.
  • the fin 40i can be prevented from being deformed by the pressure of the nitrogen gas.
  • the effect by the said 3rd modification can be acquired similarly.
  • the fin 40i is not limited to a flat plate shape, but may be a spiral twist in the axial direction of the piping member 40f.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the heating unit 10 according to the fifth modification
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the heating body 40 shown in FIG. 11 taken along line XII-XII
  • FIG. 13 is a sectional view taken along line XIII-XIII of the heating body 40 shown in FIG.
  • the heating body 40 according to the fifth modification is constituted by a straight tubular piping member 40f, a first perforated plate 40j, and a second perforated plate 40k.
  • a plurality of first perforated plates 40j and a plurality of second perforated plates 40k are provided in the piping member 40f.
  • the first perforated plate 40j and the second perforated plate 40k are alternately arranged at predetermined intervals in the axial direction of the heating body 40.
  • Each of the perforated plates 40j, 40k is disposed perpendicular to the direction of blocking the flow path in the heating body 40 (pipe member 40f), specifically, the axial direction of the heating body 40.
  • Each porous plate 40j, 40k has a disk-shaped outer shape, and each porous plate 40j, 40k is connected to the inner surface of the piping member 40f by connecting the peripheral edge of each porous plate 40j, 40k to the piping. It is fixed to the member 40f.
  • the first porous plate 40j is provided with four through holes 40m through which nitrogen gas passes so as to extend in the axial direction of the heating body 40. These four through holes 40m are arranged around the axis of the heating body 40 at a predetermined interval.
  • the second perforated plate 40k is provided with five through holes 40n through which nitrogen gas passes so as to extend in the axial direction of the heating body 40. One of the five through holes 40n is disposed at a position corresponding to the axial center of the heating body 40, that is, at the center position of the second perforated plate 40k, and the remaining four through holes are formed on the heating body. It is arranged at a predetermined interval around 40 axes.
  • the through holes 40m of the first perforated plate 40j and the through holes 40n of the second perforated plate 40k are arranged at positions shifted from each other when viewed from the axial direction of the heating body 40.
  • the flow of nitrogen gas flowing in the heating body 40 is disturbed by the first porous plate 40j and the second porous plate 40k, so the speed formed near the inner surface of the heating body 40
  • the boundary layer becomes thin, and due to this, heat can be sufficiently transferred from the heating body 40 to the nitrogen gas, and the heating body is in contact with the nitrogen gas thanks to the first perforated plate 40j and the second perforated plate 40k. Since the surface area inside 40 increases, the heating efficiency of nitrogen gas can be improved.
  • the number and position of the through holes in each of the perforated plates 40j and 40k are not limited to the configuration of the fifth modified example, and various numbers and positions of the through holes can be applied.
  • the heating part 10 has the some heating body 40 like the 6th modification of the said embodiment shown in FIG. 14, Each of the some heating body 40 is the straight tubular piping member 40p. It may consist of FIG. 14 is a schematic diagram of the heating unit 10 according to the sixth modification.
  • the straight pipe members 40p of the plurality of heating bodies 40 each have a flow path through which nitrogen gas flows, and nitrogen gas flowing through the medium circulation path 4a. Is divided in the heating unit 10 and circulates in each piping member 40p.
  • Each of the piping members 40p is made up of a part of the piping members that constitute the medium circulation path 4a.
  • a heat insulating material (not shown), a coil of the induction heating unit 42, and a ferromagnetic non-conductive member (not shown) are disposed around each piping member 40p in the same configuration as in the above embodiment.
  • AC power supply 11 and the coil of induction heating part 42 wound around each piping member 40p are electrically connected, respectively. The electric power is supplied from the AC power supply 11 to the coil of the induction heating unit 42 wound around each pipe member 40p, whereby each pipe member 40p is heated by electromagnetic induction, and accordingly, the nitrogen gas flowing in each pipe member 40p. Is heated.
  • the heating unit 10 includes a plurality of heating bodies 40 as in the sixth modification, and each of the plurality of heating bodies 40 includes a piping member 40p having a nitrogen gas flow path therein. Since the total area of the inner surfaces of all the piping members 40p is the total area contributing to the heat transfer to the nitrogen gas in the heating unit 10, the heat transfer area to the nitrogen gas increases. As a result, the heat transfer performance to the nitrogen gas, that is, the heating efficiency of the nitrogen gas can be improved.
  • the tire vulcanizer 61 may include two heating units 62 and 63 as in the seventh modification of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a tire vulcanizer 61 according to the seventh modification.
  • a first heating unit 62 for base heating is provided in the medium circulation path 4a
  • a second heating unit 63 for boost heating is provided in the medium supply path 4b.
  • the first heating unit 62 has the same structure as the heating unit 10 of the above embodiment. However, the first heating unit 62 is disposed on the upstream side of the medium circulation device 6 in the medium circulation path 4a.
  • the second heating unit 63 has the same structure as the heating unit 10 of the above embodiment.
  • the second heating unit 63 is provided at a position between the position where the low-pressure medium supply source path 4e is connected and the mold 2 in the medium supply path 4b.
  • the second heating unit 63 is connected to the second heating unit 63 according to the above embodiment.
  • a temperature controller 66 and a gas temperature sensor 64 having the same configuration as the temperature controller 13 and the gas temperature sensor 8 are attached.
  • the gas temperature sensor 64 detects the temperature of nitrogen gas flowing into the internal space 100a of the raw tire 100 in the medium supply path 4b.
  • the temperature controller 66 controls the heating capability of the second heating unit 63 based on the detection result of the gas temperature sensor 64.
  • the low-pressure nitrogen gas for shaping supplied from the low-pressure gas supply source 24 to the internal space 100a of the raw tire 100 through the medium supply path 4b is electromagnetically heated to a desired temperature by the second heating unit 63. It is possible to do.
  • the first heating unit 62 is located upstream of the medium circulation device 6 in the medium circulation path 4a and downstream of the connection portion of the high-pressure medium supply source path 4d with respect to the medium circulation path 4a. Therefore, after the high-pressure nitrogen gas supplied from the high-pressure gas supply source 18 to the medium circulation path 4a at a low temperature is heated by the first heating unit 62, it can be supplied to the medium circulation device 6. For this reason, the temperature fall of the medium circulation apparatus 6 can be prevented.
  • FIG. 16 shows a schematic diagram of a tire vulcanizer 71 according to the eighth modification.
  • the heating unit 72 is provided at a position on the downstream side of the medium circulation device 6 in the medium circulation path 4a and on the upstream side of the connection point of the medium supply path 4b, as in the above embodiment. It has been.
  • the configuration of the heating unit 72 is substantially the same as the configuration of the heating unit 10 according to the above embodiment.
  • the heating body 72a of the heating unit 72 is configured by a large-diameter piping member.
  • a part of the pipe 4h that constitutes a part of the medium circulation path 4a on the upstream side of the medium circulation device 6 and on the downstream side of the connection portion of the high-pressure medium supply source path 4d is a large part of the heating body 72a. It penetrates the pipe member of the diameter.
  • the nitrogen gas can be heated or kept warm with the electromagnetic induction heating of the heating body 72a in the heating unit 72. .
  • the place where the pipe 4h is provided is a place where the temperature of the nitrogen gas is relatively low in the medium circulation path 4a. According to the configuration of the modified example, it is possible to heat or keep the nitrogen gas flowing in the pipe 4h with the induction heating of the heating body 72a in the heating unit 72. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in temperature in the piping 4h of nitrogen gas circulating in the medium circulation path 4a.
  • the second heating unit 63 (see FIG. 15) shown in the seventh modification may be provided in the medium supply path 4b. Further, a part of the pipes constituting the medium recovery path 4c may penetrate through the second heating unit 63 like a second heating unit 83 (see FIG. 17) of a ninth modified example described later. .
  • the tire vulcanizer 81 includes two heating portions 82 and 83, and the downstream side of the medium circulation device 6 in the medium circulation path 4a.
  • Some piping 4i may penetrate the heating body 82a of the 1st heating part 82, and some piping 4j which comprises the medium collection
  • FIG. FIG. 17 shows a schematic diagram of a tire vulcanizer 81 according to the ninth modification.
  • the first heating unit 82 is provided on the upstream side of the medium circulation device 6 in the medium circulation path 4a and on the downstream side of the connection location of the high-pressure medium supply source path 4d. Yes.
  • the structure of the first heating unit 82 is substantially the same as the structure of the heating unit 10 according to the above embodiment.
  • the heating body 82a of the first heating unit 82 is constituted by a large-diameter piping member.
  • a part of the pipe 4i that constitutes a part of the medium circulation path 4a on the downstream side of the medium circulation apparatus 6 and on the upstream side of the connection part of the medium supply path 4b is a heating body of the first heating unit 82. It penetrates the large-diameter piping member 82a.
  • the second heating unit 83 is provided at a location between the location where the low-pressure medium supply source path 4e is connected and the mold 2 in the media supply path 4b.
  • the structure of the second heating unit 83 is substantially the same as the structure of the heating unit 10 according to the above embodiment.
  • the heating body 83a of the second heating unit 83 is constituted by a large-diameter piping member.
  • the nitrogen gas flowing through the pipe 4i of the medium circulation path 4a can be heated or kept warm with the electromagnetic induction heating of the heating body 82a in the first heating unit 82. .
  • the low-temperature nitrogen gas that is used for vulcanization molding is discharged from the internal space 100a of the raw tire 100, and flows to the medium circulation path 4a through the medium recovery path 4c.
  • the heating body 83a in the second heating unit 83 can be heated or kept warm with electromagnetic induction heating.
  • the heating body 40 is divided
  • the density may be varied.
  • the heating body 40 is divided into three parts of an upstream part 40q, a central part 40r, and a downstream part 40s in order from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the nitrogen gas, and is wound around these parts. It is made for the density of the coil of the induction heating part 42 to become small in this order. That is, the coil of the induction heating part 42 wound around the central part 40r by making the winding interval of the coil of the induction heating part 42 relative to the central part 40r larger than the winding interval of the coil of the induction heating part 42 relative to the upstream part 40q.
  • the winding interval of the coil of the induction heating unit 42 with respect to the downstream portion 40s is set to be smaller than that of the coil of the induction heating unit 42 with respect to the central portion 40r.
  • the density of the coil of the induction heating part 42 wound around the downstream part 40s is made smaller than the density of the coil of the induction heating part 42 wound around the central part 40r.
  • the magnetic field generated from the coil is superimposed by energizing the coil of the induction heating unit 42.
  • eddy currents are concentrated in the central portion 40r. Due to this, the surface temperature of the heating element 40 is highest in the central portion 40r in a state where no nitrogen gas flows therein, and is lower than the central portion 40r and equal to each other in the upstream portion 40q and the downstream portion 40s. It becomes temperature.
  • the cooled nitrogen gas after applying heat to the raw tire 100, the bladder, the piping, etc. returns to the heating body 40, so the upstream portion 40q returns within the heating body 40.
  • the temperature difference from the nitrogen gas becomes the largest, and heat is transferred to the nitrogen gas that has returned mainly in the upstream portion 40q.
  • the temperature of the upstream portion 40q tends to be the lowest in the heating body 40.
  • the coil of the induction heating unit 42 is most densely wound around the upstream portion 40q of the heating body 40 as described above, and the upstream portion 40q is connected to the central portion 40r and the downstream portion.
  • the upstream portion 40q can be most heated, and the degree of temperature increase can be reduced toward the central portion 40r and the downstream portion 40s.
  • the temperature difference with the returned nitrogen gas is large, and the nitrogen gas can be effectively heated in the upstream portion 40q where heat is most needed.
  • heating of nitrogen gas is not required as much as in the upstream portion 40q. The temperature can be eliminated. Therefore, in the tenth modification, the nitrogen gas can be efficiently heated in the heating body 40.
  • the rise in surface temperature is reduced.
  • the local rise in the surface temperature is alleviated, and as a result, it is possible to prevent the mechanical characteristics of the central portion 40r from being lowered.
  • the upstream portion 40q has the largest amount of nitrogen gas that has been cooled and returned. In order to give heat, the surface temperature does not rise too much. For this reason, it is possible to prevent the deterioration of the mechanical characteristics also in the upstream portion 40q.
  • the density at which the coil of the induction heating unit 42 is wound is set to the upstream portion 40q.
  • the downstream portion 40s and the central portion 40r may be gradually decreased in this order.
  • the coil winding interval of the induction heating unit 42 may be increased in the order of the upstream portion 40q, the downstream portion 40s, and the central portion 40r. In this way, since the density of the coil of the induction heating unit 42 wound around the central portion 40r is the smallest in the heating body 40, the concentration of eddy current in the central portion 40r can be further reduced.
  • the density of the coil wound around the downstream portion 40s may be further reduced to be equal to the density of the coil wound around the central portion 40r.
  • the heating body 40 may be divided into a plurality of parts other than three in the longitudinal direction, and the density of the coil of the induction heating unit 42 wound around each part may be changed.
  • the heating body 40 is divided into four or more parts in the longitudinal direction, and the coil of the induction heating unit 42 wound as it moves from the upstream part to the downstream part of each part. The density may be decreased in order.
  • the heating body 40 is divided into two parts, a part corresponding to the upstream part 40q and a part corresponding to the combined area of the central part 40r and the downstream part 40s, and the heating element 40 is located on the upstream side of the two parts. You may make it make the density of the coil of the induction heating part 42 wound around what to do larger than the density of the coil of the induction heating part 42 wound around what is located in the downstream.
  • winding interval of the coil of the induction heating unit 42 with respect to the heating body 40 may be increased in a geometric sequence as it goes from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the nitrogen gas.
  • the heating body 40 is constituted by the outer cylinder 40t and the inner heat transfer tube 40u, and heat is transmitted from the outer cylinder 40t heated by induction to the inner heat transfer tube 40u. It is good also as a structure which can be given to the nitrogen gas from the inner side heat exchanger tube 40u while being transmitted.
  • the outer cylinder 40t is a cylindrical straight pipe made of a ferromagnetic conductor material such as carbon steel or SUS420.
  • the inner heat transfer tube 40u is made of, for example, a high heat conductive material such as copper alloy or aluminum, and has a plurality (six in this eleventh modification) of leaf-like portions 40v whose width in the circumferential direction gradually increases toward the outer side in the radial direction. It is a tubular member. A plurality of leaf-like portions 40v are formed at intervals in the circumferential direction of the inner heat transfer tube 40u.
  • the outer tube 40t and the inner heat transfer tube 40u are integrally formed by drawing at the same time.
  • each leaf-like portion 40v located on the radially outer side of the inner heat transfer tube 40u is in pressure contact with the inner surface of the outer tube 40t, and heat is transferred from the outer tube 40t to the inner heat transfer tube 40u through the pressed portion.
  • Nitrogen gas flows through both the space inside the inner heat transfer tube 40u and the space surrounded by the outer surface of the inner heat transfer tube 40u and the inner surface of the outer tube 40t. Heat is applied to the nitrogen gas flowing through the space inside the inner heat transfer tube 40u from the inner surface of the inner heat transfer tube 40u.
  • heat is applied from both the outer surface of the inner heat transfer tube 40u and the inner surface of the outer tube 40t to the nitrogen gas flowing through the space surrounded by the outer surface of the inner heat transfer tube 40u and the inner surface of the outer tube 40t.
  • the inner heat transfer tube 40u is made of a highly heat conductive material, heat exchange between the inner heat transfer tube 40u and the nitrogen gas is easily performed.
  • the heating body 40 can be obtained without increasing the cross-sectional area of the flow path in the heating body 40.
  • the heat transfer area to the nitrogen gas flowing inside can be increased.
  • the heat transfer is significantly higher than the structure in which heat is transferred to the nitrogen gas only from the inner surface of the pipe.
  • the area can be increased. As a result, the heat exchange efficiency can be significantly improved.
  • the inner heat transfer tube 40u may have a configuration having five leaf-like portions 40v as in the twelfth modification shown in FIG. 20 in addition to the configuration having six leaf-like portions 40v shown in FIG. It is good also as a structure which has the number of leaf-like parts 40v other than six and five.
  • the heating body 40 may be a triple tube including an outer tube 40t, an inner tube 40w, and an inner heat transfer tube 40u.
  • the inner cylinder 40w is a cylindrical straight pipe made of a high heat conductive material such as copper alloy or aluminum.
  • the inner cylinder 40w is provided in the outer cylinder 40t, and the outer surface of the inner cylinder 40w is in pressure contact with the inner surface of the outer cylinder 40t.
  • the inner side heat exchanger tube 40u which has the same (six in FIG. 21) leaf-like part 40v as the said 11th modification is provided in the inner cylinder 40w.
  • An outer surface located on the radially outer side of the inner heat transfer tube 40u in each leaf-like portion 40v is in pressure contact with an inner surface of the inner cylinder 40w.
  • the nitrogen gas flows through both the space inside the inner heat transfer tube 40u and the space surrounded by the outer surface of the inner heat transfer tube 40u and the inner surface of the inner cylinder 40w.
  • the heat generated from the outer cylinder 40t by induction heating is transferred to the inner cylinder 40w, and from the inner surface of the inner cylinder 40w, nitrogen flows through the space surrounded by the inner surface of the inner cylinder 40q and the outer surface of the inner heat transfer tube 40u.
  • the heat is transmitted from the inner cylinder 40w to the inner heat transfer tube 40u, and is applied to the nitrogen gas flowing through the corresponding space from both the inner and outer surfaces of the inner heat transfer tube 40u.
  • the heat transfer area to the nitrogen gas flowing through the heating body 40 can be increased by the inner heat transfer tube 40u. Furthermore, in the thirteenth modification, heat can be applied from the inner surface of the inner cylinder 40w made of a high thermal conductivity material to the nitrogen gas flowing through the space located outside the inner heat transfer tube 40u in the inner cylinder 40w. Therefore, the heat exchange efficiency can be further improved.
  • the inner heat transfer tube 40u may have five leaf-like portions 40v as in the fourteenth modification shown in FIG.
  • the heat tube 40u may have a number of leaf-like portions 40v other than six and five.
  • a twist may be added to the inner heat transfer tube 40u to form a spiral shape. If comprised in this way, the heat-transfer area to the nitrogen gas which flows through the inside of the heating body 40 can be increased more without changing the length of the heating body 40.
  • nitrogen gas used as the heating and pressurizing medium for vulcanizing the green tire 100
  • It may be used as For example, steam, an inert gas other than nitrogen gas, air, or the like may be used as the heating and pressurizing medium.
  • a cylindrical ferromagnetic non-conductive member is provided so as to surround the induction heating unit 42. This can also provide a shielding effect against the lines of magnetic force emitted from the induction heating unit 42.
  • the tire vulcanizer according to the embodiment and the modification is a tire vulcanizer for performing vulcanization molding of a raw tire, and a mold that detachably accommodates the raw tire, and the mold A medium path that leads to the internal space of the accommodated raw tire and through which a heating and pressurizing medium for vulcanization molding the raw tire, and the heating and pressurization that is provided in the medium path and flows through the medium path
  • an induction heating unit for heating the heating body by electromagnetic induction.
  • the heating body is heated by electromagnetic induction in the heating section, and the heating and pressurizing medium flowing through the flow path in the heating body can be heated with the heating of the heating body. That is, in this tire vulcanizer, the heating body can be directly heated to heat the heating and pressurizing medium inside the heating body, so the heating and pressurizing medium is heated using a sheath heater inserted in the pipe. Unlike the case, there is no delay in temperature rise due to the heat capacity of the sheath heater. For this reason, the temperature rise of the heating and pressurizing medium can be accelerated.
  • the heating / pressurizing medium is heated by directly heating the heating body by electromagnetic induction. Therefore, unlike the case where the sheath heater inserted in the pipe is used, the pipe is used to insert the sheath heater. In addition, there is no need to increase the diameter, and there is no increase in the heat radiation area due to the part of the sheath heater being located outside the pipe. For this reason, in this tire vulcanizer, the heat radiation area can be made smaller than that using such a sheath heater, and as a result, heat loss can be reduced.
  • the heating and pressurizing medium can be heated by the medium path inside the tire vulcanizer, so that the steam generated outside is supplied to the medium path, and the steam is passed from the medium path to the internal space of the raw tire.
  • the heating and pressurizing medium can be heated by the medium path inside the tire vulcanizer, so that the steam generated outside is supplied to the medium path, and the steam is passed from the medium path to the internal space of the raw tire.
  • the heating unit preferably includes a heat insulating material disposed between the heating body and the induction heating unit.
  • the thermal deterioration of an induction heating part can be suppressed.
  • the heat insulating material is arranged between the heating body and the induction heating unit in this way, in this configuration, the heating body is heated by electromagnetic induction, so that the heat insulating material does not hinder the heating of the heating body. The heating body can be heated effectively.
  • the medium path includes a piping member through which the heating and pressurizing medium flows, and the heating body includes a part of the piping member of the medium path.
  • a heating body can also serve as a part of piping member of a medium path
  • the induction heating unit includes a magnetic force generating member that is disposed around a piping member that constitutes the heating body and exerts a magnetic force line on the piping member, and the heating unit constitutes the heating body. It is preferable to have a ferromagnetic non-conductive member disposed outside the magnetic force generating member in the radial direction of the piping member.
  • the ferromagnetic non-conductive member outside the magnetic force generating member serves as a shield, preventing the magnetic lines generated from the magnetic generating member from reaching the outside and concentrating the magnetic lines on the inside.
  • Heating by electromagnetic induction can be satisfactorily performed by concentrating the magnetic lines of force generated from the generating member on the inner heating body.
  • the magnetic force generating member is formed of a coil that is wound around a piping member constituting the heating body and emits a line of magnetic force when energized.
  • At least a part of the heating body is preferably made of a ferromagnetic conductor material.
  • the ferromagnetic conductor material is a material in which electromagnetic induction occurs satisfactorily, heating of the heating element by electromagnetic induction can be performed satisfactorily by forming at least a part of the heating element from the ferromagnetic conductor material as in this configuration. Can do.
  • the heating body may include a portion made of a ferromagnetic conductor material and a portion made of a high heat conductive material.
  • produced by the heating can be efficiently transmitted to a heating-pressurization medium in the part which consists of highly heat-conductive materials. it can.
  • the heating body has an inner surface surrounding the flow path and having an uneven portion.
  • the surface area of the inner surface of the heating body that comes into contact with the heating / pressurizing medium can be increased, so that the heating efficiency of the heating / pressurizing medium can be improved.
  • the heating body may be formed in a straight tube shape, and the uneven portion may extend linearly in the axial direction of the heating body.
  • the structure in which the uneven portion extending linearly in the axial direction is provided on the inner surface of the straight tubular heating body in this way can be formed by a single extrusion process, the heating body having the uneven portion on the inner surface.
  • the manufacturing process can be simplified.
  • the heating body is composed of a plurality of straight tubular heating body segments joined in the axial direction, and each heating body segment surrounds the inner surface.
  • the recesses and the projections of the heating element segments adjacent to each other in the axial direction are arranged so that the phases in the circumferential direction are shifted from each other. It may be arranged.
  • a perforated plate arranged in a direction blocking the flow path may be provided in the heating body.
  • the speed boundary layer formed in the inner surface vicinity of a heating body will become thin, the flow of the heating-pressurization medium which flows through the flow path in a heating body will be disturbed by a perforated plate, and a heating-pressurization medium will be reduced. Heat is sufficiently transferred to the surface, and the surface area inside the heating body that comes into contact with the heating and pressurizing medium increases. As a result, the heating efficiency of the heating / pressurizing medium can be improved.
  • the heating unit includes a plurality of the heating elements, and each of the plurality of heating elements includes a piping member having a flow path through which the heating and pressing medium flows. May be.
  • the total area of the inner surfaces of the piping members of all the heating elements becomes the total area contributing to the heat transfer to the heating / pressurizing medium, so that the heat transfer area to the heating / pressurizing medium increases. As a result, the heating efficiency of the heating / pressurizing medium can be improved.

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Abstract

 加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くするとともに、熱損失を低減することが可能なタイヤ加硫機を提供する。  このタイヤ加硫機は、生タイヤの加硫成形を行うためのタイヤ加硫機であって、前記生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、前記モールド内に収容された前記生タイヤの内部空間に繋がり、前記生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体が流通する媒体経路と、前記媒体経路に設けられ、その媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の温度を制御するための加熱部とを備え、前記加熱部は、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する加熱体と、前記流路を流通する前記加熱加圧媒体が加熱されるように前記加熱体を電磁誘導によって加熱する誘導加熱部とを有する。

Description

タイヤ加硫機
 本発明は、タイヤ加硫機に関する。
 従来、モールド内に収容された生タイヤの内部空間に高温かつ高圧の加熱加圧媒体を供給して生タイヤをモールドの内面に押圧することにより生タイヤを加硫成形するタイヤ加硫機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 この特許文献1に開示されたタイヤ加硫機は、モールド内に収容された生タイヤの内部空間に繋がる媒体経路を備えており、この媒体経路を通じて加熱加圧媒体が生タイヤの内部空間に供給される。そして、媒体経路にはヒータが設けられており、そのヒータによって、生タイヤの内部空間に供給される加熱加圧媒体が予熱される。
 ところで、前記ヒータとしては、加熱加圧媒体が流通する媒体経路の配管内にシースヒータを挿入した構成のものが考えられるが、このような構成のヒータでは加熱加圧媒体の温度の立ち上がりが遅くなるとともに熱損失が大きくなるという問題点がある。
 すなわち、このようなヒータでは、加熱加圧媒体の加熱時にまずシースヒータの電熱線を発熱させ、その熱がシースヒータの絶縁体及びシース材を介して加熱加圧媒体に伝わることによって加熱加圧媒体が加熱されるため、シースヒータ自体の熱容量の分、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりが遅くなる。また、このようなヒータでは、シースヒータを内挿するために前記配管の径を大きくする必要があり、その結果、配管表面からの熱損失が増大する。また、シースヒータのうち前記配管の外側に位置する部位からの熱損失も発生する。すなわち、これらの熱損失によって全体としての熱損失が大きくなる。
特開2005-22399号公報
 本発明の目的は、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くするとともに、熱損失を低減することが可能なタイヤ加硫機を提供することである。
 本発明の一つの面によれば、タイヤ加硫機は、生タイヤの加硫成形を行うためのタイヤ加硫機であって、前記生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、前記モールド内に収容された前記生タイヤの内部空間に繋がり、前記生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体が流通する媒体経路と、前記媒体経路に設けられ、その媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の温度を制御するための加熱部とを備え、前記加熱部は、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する加熱体と、前記流路を流通する前記加熱加圧媒体が加熱されるように前記加熱体を電磁誘導によって加熱する誘導加熱部とを有する。
本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機の模式図である。 図1に示したタイヤ加硫機に用いる加熱部の軸方向に沿った断面図である。 図1に示したタイヤ加硫機に用いる加熱部の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機の効果を調べる実験においてタイヤ温度を測定した箇所を説明するための図である。 本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機の効果を調べる実験において加硫時間とタイヤ温度の相関関係を測定した結果を示す図である。 本発明の一実施形態の第1変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第1変形例による加熱体の軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第2変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第3変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第4変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第5変形例による加熱部の模式図である。 図11に示した第5変形例による加熱体のXII-XII線に沿った断面図である。 図11に示した第5変形例による加熱体のXIII-XIII線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第6変形例による加熱部の模式図である。 本発明の一実施形態の第7変形例によるタイヤ加硫機の模式図である。 本発明の一実施形態の第8変形例によるタイヤ加硫機の模式図である。 本発明の一実施形態の第9変形例によるタイヤ加硫機の模式図である。 本発明の一実施形態の第10変形例による加熱部の軸方向に沿った断面図である。 本発明の一実施形態の第11変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第12変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第13変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。 本発明の一実施形態の第14変形例による加熱体の軸方向に垂直な断面図である。
 以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
 まず、図1~図3を参照して、本発明の一実施形態によるタイヤ加硫機1の構成について説明する。
 本実施形態によるタイヤ加硫機1は、生タイヤ100の加硫成形を行うためのものであり、図1に示すように、生タイヤ100を着脱可能に収容するモールド2と、そのモールド2内に収容された生タイヤ100の内部空間100aに繋がり、生タイヤ100を加硫成形するための加熱加圧媒体を流通させる媒体経路4とを備えている。なお、以下の説明においては、窒素ガスを加熱加圧媒体として用いた例について説明する。
 前記モールド2内に収容された生タイヤ100の内部には、例えば、ブチルゴムなどの弾性を有する材料からなる伸縮自在のブラダ(図示せず)が挿入される。本実施形態によるタイヤ加硫機1では、このブラダ内、すなわち生タイヤ100の内部空間100aに高温かつ高圧の窒素ガスを供給することにより、ブラダを伸展させてそのブラダを生タイヤ100の内面に密接させるとともに、ブラダの膨張力によって生タイヤ100の外面をモールド2の内面に押圧させることにより生タイヤ100を加硫成形する。なお、ブラダを用いないブラダレス方式のタイヤ加硫機に本発明を適用することも可能である。
 前記媒体経路4は、窒素ガスを予備加熱するためにその窒素ガスを循環させるための媒体循環経路4aと、媒体循環経路4aと生タイヤ100の内部空間100aとを繋ぎ、窒素ガスを媒体循環経路4aから生タイヤ100の内部空間100a内に供給するための媒体供給経路4bと、媒体循環経路4aと生タイヤ100の内部空間100aとを繋ぎ、窒素ガスを生タイヤ100の内部空間100aから媒体循環経路4aに回収するための媒体回収経路4cとを有する。
 前記媒体循環経路4aは、その内部を窒素ガスが流通する配管部材を含んでいる。そして、この媒体循環経路4aには、窒素ガスを当該媒体循環経路4a内に循環させるための媒体循環装置6と、窒素ガスの温度を検出するためのガス温度センサ8と、媒体循環経路4a内を流通した後、生タイヤ100の内部空間100aに供給される窒素ガスの温度を制御するための加熱部10と、媒体循環経路4aのうち前記媒体供給経路4bが接続された箇所と前記媒体回収経路4cが接続された箇所との間に配置されるバイパス弁12とが設けられている。また、本実施形態のタイヤ加硫機1は、前記ガス温度センサ8から出力される検出信号に基づいて前記加熱部10の加熱能力を制御する温調器13を備えている。
 さらに、媒体循環経路4aのうち窒素ガスの流れ方向において媒体循環装置6の上流側の部分で、かつ、媒体回収経路4cが接続された箇所と媒体循環装置6が設けられた箇所との間の部分に高圧媒体供給源路4dが接続されている。この高圧媒体供給源路4dには、圧力制御弁16が設けられているとともに、当該高圧媒体供給源路4dのうち圧力制御弁16の上流側の位置に、高圧の窒素ガスを供給する高圧ガス供給源18が接続されている。
 前記媒体供給経路4bには、媒体供給弁20が設けられている。また、媒体供給経路4bのうち媒体供給弁20とモールド2との間の箇所に低圧媒体供給源路4eが接続されている。この低圧媒体供給源路4eには、バルブ22が設けられているとともに、そのバルブ22の上流側に低圧の窒素ガスを供給する低圧ガス供給源24が繋がっている。
 前記媒体回収経路4cには、媒体回収弁26が設けられている。また、媒体回収経路4cのうち媒体回収弁26とモールド2との間の箇所に排気経路4fが接続されており、この排気経路4fには、排気弁28が設けられている。媒体回収経路4cのうち排気経路4fが接続された箇所よりもモールド2側の箇所には、窒素ガスの圧力を検出するための圧力センサ32が設けられている。
 また、タイヤ加硫機1は、圧力センサ32から出力される検出信号に基づいて圧力制御弁16の開度を制御するコントローラ33を備えている。このコントローラ33は、圧力センサ32から出力された信号を受信し、その信号に基づいて窒素ガスの圧力が所望の圧力になるように圧力制御弁16に対して適宜指令を出すことにより圧力制御弁16の開度を制御する。このコントローラ33による圧力制御弁16の開度制御によって、生タイヤ100の内部空間100aに供給される窒素ガスの圧力が制御される。
 前記媒体循環装置6は、例えば、電動機によってインバータ駆動されるブロアからなり、媒体循環経路4aに循環させるガス流量、すなわち送風量を変更可能となっている。この媒体循環装置6は、窒素ガスを予備加熱のために媒体循環経路4a内で循環させるためと、窒素ガスを媒体循環経路4aから媒体供給経路4bを通じて生タイヤ100の内部空間100aに供給するためと、窒素ガスを生タイヤ100の内部空間100aから媒体回収経路4cを通じて媒体循環経路4aに回収するためとに用いられる。
 前記ガス温度センサ8は、媒体循環経路4a中の窒素ガスの温度を測定するためのものであり、例えば、熱電対などからなる。このガス温度センサ8は、図2に示すように、その一端が媒体循環経路4aを構成する配管内に配設されているとともに、他端が温度検出装置36に接続されている。そして、当該ガス温度センサ8によって検出された窒素ガスの温度のデータは、温度検出装置36から前記温調器13へ送られる。
 前記加熱部10は、ガス温度センサ8から出力される検出信号に基づき、媒体経路4を流通して生タイヤ100の内部空間100aに供給される窒素ガスの温度を制御する。この加熱部10は、図2に示すように、加熱体40と、誘導加熱部42と、断熱材44と、強磁性非導体部材46とを有する。
 前記加熱体40は、媒体循環経路4aを構成する配管部材の一部からなり、窒素ガスが流通する流路を内部に有している。この加熱体40を構成する配管部材は、炭素鋼やSUS420等の強磁性導体材料を用いて、円管で、かつ、直管状に形成されている。なお、この配管部材の材料は、電磁誘導が可能な材料であれば、強磁性導体材料に限らない。従って、加熱体40は、例えば、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料によって形成されていてもよい。また、加熱体40は、強磁性と高熱伝導性の両特性をもつ材料によって形成されていてもよい。このような材料としては、磁性を有するステンレス鋼等が挙げられる。加熱体40の内面の所定箇所には、加熱体40の温度を検出するための加熱体温度センサ41が取り付けられている。この加熱体温度センサ41は、前記温度検出装置36に接続されている。このため、加熱体温度センサ41によって検出された加熱体40の温度のデータは、温度検出装置36から前記温調器13へ送られる。
 前記誘導加熱部42は、前記加熱体40内の流路を流通する窒素ガスが加熱されるようにその加熱体40を電磁誘導によって加熱する。この誘導加熱部42は、加熱体40の配管部材の周囲からその配管部材に対して磁力線を及ぼす磁力発生部材からなる。具体的には、誘導加熱部42は、リッツ線からなるソレノイダルコイルからなり、図3に示すように加熱体40の配管部材の周囲に巻回されている。このコイルには、交流電源11(図1参照)が接続されている。この交流電源11からの通電によってコイルが磁力線を発し、その磁力線が加熱体40に及ぼされて加熱体40が誘導加熱される。
 前記断熱材44は、前記加熱体40の配管部材と前記誘導加熱部42のコイルとの間に設けられており、加熱体40が誘導加熱されたときにその熱が誘導加熱部42に伝わるのを抑止する。この断熱材44は、図3に示すように、加熱体40の外周に巻き付けられており、この断熱材44のさらに外周に前記誘導加熱部42のコイルが巻回されている。
 前記強磁性非導体部材46は、シールドの役割を果たすものであり、誘導加熱部42から発生する磁力線が径方向外側に及ぶのを防ぐとともにその誘導加熱部42から発生する磁力線を径方向内側の加熱体40近傍に集中させるために設けられている。この強磁性非導体部材46は、フェライトを材料として細長い矩形の板状に形成されており、誘導加熱部42のコイルの径方向外側に配設されているとともに前記加熱体40の軸方向に延びている。強磁性非導体部材46は、加熱体40の軸方向における誘導加熱部42の全配設範囲をカバーする長さを有している。また、強磁性非導体部材46は、誘導加熱部42のコイルの周方向に等間隔で複数配置されている。各強磁性非導体部材46は、前記断熱材44に固定されたアルミニウム製のホルダ47によってそれぞれ支持されている。
 前記温調器13は、加熱部10の加熱能力を制御する制御装置である。この温調器13は、ガス温度センサ8の検出信号及び加熱体温度センサ41の検出信号を受信し、それらの信号に基づいて加熱部10の交流電源11に対して適宜指令を出すことにより交流電源11から誘導加熱部42のコイルへ供給される電力を制御し、その電力制御によって加熱部10の加熱能力を制御する。この温調器13による加熱部10の加熱能力の制御によって、媒体循環経路4aから媒体供給経路4bを経由して生タイヤ100の内部空間100aに供給される窒素ガスの温度が制御される。
 次に、本実施形態に係るタイヤ加硫機1の動作を説明する。
 まず、ブラダを生タイヤ100の内部空間100aに挿入しながらその生タイヤ100をモールド2内にセットする。
 そして、低圧媒体供給源路4eに設けられたバルブ22を開にし、低圧ガス供給源24から低圧媒体供給源路4e及び媒体供給経路4bを通じて低圧の窒素ガスをブラダ内に供給することによってブラダを伸展させ、生タイヤ100をシェーピングして保持する。その後、モールド2を全閉状態にしてロックし、モールド2の型締を完了する。モールド2の型締が完了するとバルブ22を閉にする。
 生タイヤ100をモールド2内に収容する作業の一方、媒体循環経路4aでは、窒素ガスが予備加熱される。この際、媒体回収弁26及び媒体供給弁20は閉にされるとともに、バイパス弁12は開にされる。この各バルブの開閉により、媒体循環経路4a内を窒素ガスが予熱のために循環することのできるクローズドサーキットが形成される。そして、高圧ガス供給源18から供給される高圧の窒素ガスは、圧力制御弁16及び高圧媒体供給源路4dを通じて媒体循環経路4aに導入され、この導入された窒素ガスは、媒体循環装置6の送風により媒体循環経路4a内を循環する。
 そして、媒体循環経路4a内を循環する窒素ガスは、加熱部10によって予備加熱される。具体的には、加熱部10において交流電源11から誘導加熱部42のコイルに電力が供給されることによりそのコイルから磁力線が発生するとともに、その磁力線が加熱体40に及ぼされることにより加熱体40が電磁誘導によって発熱する。この加熱体40の発する熱は、加熱体40内を流れる窒素ガスに伝えられ、その窒素ガスが加熱される。
 この際、窒素ガスの温度がガス温度センサ8によって検出され、その検出温度に基づいて窒素ガスが所望の温度になるように温調器13により加熱部10の加熱能力が制御される。すなわち、温調器13は、前記ガス温度センサ8の検出温度に基づいて、加熱部10の交流電源11から誘導加熱部42のコイルに供給される電力を制御し、それに応じて電磁誘導による加熱体40の発熱量が制御され、窒素ガスの温度が所望の温度に調節される。
 一方、加熱部10による窒素ガスの温度調節とは別に、コントローラ33による圧力制御弁16の開度制御により、高圧媒体供給源路4dから媒体循環経路4aに導入されて媒体循環経路4a中を循環する窒素ガスの圧力が所望の圧力になるように調節される。
 そして、媒体循環経路4a内の窒素ガスが所望の温度に昇温しているとともに、モールド2の型締が完了していることが確認された後、バイパス弁12を閉にするとともに媒体供給弁20及び媒体回収弁26を開にすることによって、媒体循環経路4a中の窒素ガスを媒体供給経路4bを通じて生タイヤ100の内部空間100aへ供給する。
 そして、上記のように媒体循環経路4a中の窒素ガスを媒体供給経路4bに流す前に、その窒素ガスを媒体循環経路4a中を循環させながら予備加熱しておく。これにより、生タイヤ100の内部空間100aに供給される窒素ガスの温度が加硫開始直後に所望の温度まで上昇するのにかかる立ち上がり時間が短くなる。そして、生タイヤ100の内部空間100a、すなわちブラダ内に供給される高温かつ高圧の窒素ガスによりブラダが伸展するとともに、そのブラダの膨張力により生タイヤ100がモールド2の内面に押圧され、その生タイヤ100が加硫成形される。
 このような加硫成形に用いられた窒素ガスは、生タイヤ100の内部空間100aから媒体回収経路4cを通じて媒体循環経路4aに戻される。媒体循環経路4aに戻ってきた窒素ガスは、再度、加熱部10によって加熱され、その後、媒体供給経路4bを通じて生タイヤ100の内部空間100aへ再び供給される。このとき、窒素ガスの圧力制御、詳細には窒素ガスの圧力の絶対値の制御及び時間経過に対する窒素ガスの圧力変化の制御が、圧力制御弁16の開度調節だけでなく、排気弁28の開度調節によっても行われる。
 なお、媒体経路4内あるいは生タイヤ100の内部空間100aの窒素ガスの圧力が低下したときには、圧力制御弁16がコントローラ33によって開にされ、高圧ガス供給源18から高圧の窒素ガスが媒体経路4中に補給される。
 以上説明したように、本実施形態では、加熱部10において加熱体40を電磁誘導で加熱してその加熱体40内の流路を流れる窒素ガスを加熱することができる。すなわち、本実施形態では、加熱体40を直接発熱させてその内部を流れる窒素ガスを加熱することができるので、配管に内挿したシースヒータを用いて窒素ガスを加熱する場合と異なり、シースヒータの熱容量に起因する昇温の遅れがない。このため、窒素ガスの温度の立ち上がりを早くすることができる。
 また、本実施形態では、加熱体40を直接電磁誘導によって発熱させることにより窒素ガスを加熱するので、前記配管に内挿したシースヒータを用いる場合と異なり、シースヒータを内挿するために配管を拡径すること及びシースヒータの一部が配管外に位置することに起因する放熱面積の増大がない。このため、本実施形態では、このようなシースヒータを用いるものに比べて放熱面積を小さくすることができ、熱損失を低減することができる。
 また、本実施形態では、タイヤ加硫機1の内部の媒体経路4(媒体循環経路4a)で窒素ガスを加熱することができるので、外部で生成したスチームを媒体経路に供給し、そのスチームを媒体経路から生タイヤ100の内部空間100aに導入することによって生タイヤ100の加硫成形を行うようなタイヤ加硫機と異なり、外部からの窒素ガスの移送に伴う熱損失が生じるのを防ぐことができ、その結果、熱損失を低減することができる。したがって、本実施形態では、窒素ガスの温度の立ち上がりを早くすることができるとともに、熱損失を低減することができる。
 また、本実施形態では、加熱部10において加熱体40と誘導加熱部42のコイルとの間に断熱材44が設けられているので、加熱体40を電磁誘導で加熱したときに加熱体40の熱が誘導加熱部42のコイルに伝わるのを断熱材44によって防ぐことができる。このため、誘導加熱部42のコイルの熱劣化を抑制することができる。また、このように加熱体40と誘導加熱部42との間に断熱材44を配置しても、本実施形態では、電磁誘導によって加熱体40を加熱するので、断熱材44が加熱体40の加熱を阻害することがなく、加熱体40を有効に加熱することができる。
 また、本実施形態では、加熱部10の加熱体40が媒体循環経路4aを構成する配管部材の一部からなるので、加熱体40が媒体循環経路4aの配管部材の一部を兼ねることができる。このため、媒体循環経路4aの配管部材と加熱体40を個別に設ける場合に比べて部材点数を削減することができるとともに加熱体40の製造コストを抑制することができる。
 また、本実施形態では、加熱体40の配管部材の径方向において誘導加熱部42の外側に強磁性非導体部材46が配置されているので、その強磁性非導体部材46がシールドの役割を果たし、誘導加熱部42から発する磁力線が外部に及ぶのを防ぐとともにその磁力線を内側に集中させることができる。これにより、誘導加熱部42から発する磁力線が外部に及んで他の配管や金属部材に意図しない加熱が生じたり、誘導加熱部42から発する磁力線により外界への悪影響が生じるのを防ぐことができるとともに、誘導加熱部42から発する磁力線を内側の加熱体40に集中させて良好に電磁誘導による加熱を行うことができる。
 また、本実施形態では、誘導加熱部42が加熱体40の配管部材の周囲に巻回され、通電により磁力線を発するコイルからなるので、加熱体40の配管部材の周囲から均等に磁力線を及ぼしてその加熱体40に周方向において均等に電磁誘導を生じさせることができ、その結果、加熱体40の周方向において加熱ムラが生じるのを抑制することができる。
 また、本実施形態では、加熱体40の配管部材が良好に電磁誘導の生じる強磁性導体材料からなるので、加熱体40の電磁誘導による窒素ガスの加熱を良好に行うことができる。
 次に、上記実施形態のようなタイヤ加硫機を用いることによって得られる、生タイヤ100の温度の立ち上がり性能の向上効果を調べた実験の結果について説明する。
 この実験では、175/65R14のタイヤサイズのタイヤを形成する場合において加硫時間の経過に伴うタイヤ温度の変化を測定した。タイヤ温度の測定は、図4のタイヤ内面のうちP点で表すインナーショルダー部の温度を測定することによって行った。図5に、この実験の結果が示されている。
 図5の結果から、上記実施形態のように加熱部10における加熱体40の電磁誘導加熱によって加熱した窒素ガスにより生タイヤ100の加硫を行うものは、シースヒータによって加熱した窒素ガスを生タイヤ100の内部空間100aに供給して加硫を行うものや、タイヤ加硫機の外部で生成したスチームを生タイヤ100の内部空間100aに供給して加硫を行うものに比べて加硫開始からのタイヤ温度の立ち上がりが早いことが判る。そして、上記実施形態の電磁誘導加熱を利用したものでは、生タイヤ100の加硫に一般的に必要とされる約140℃まで、シースヒータによる加熱を用いたものに比べて10秒程度早くタイヤ温度を上昇させることができ、さらにスチームによる加熱を用いたものに比べて20秒程度早くタイヤ温度を約140℃まで上昇させることができることが判る。
 このような結果から、上記実施形態のタイヤ加硫機を用いれば、生タイヤ100の加硫に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させるために有効であると考えられる。
 なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
 例えば、図6及び図7に示す上記実施形態の第1変形例のように、加熱体40は、その内部の流路を囲むとともに凹凸部が形成された内面を有していてもよい。図6には、この第1変形例による加熱体40の軸方向に垂直な断面が示されており、図7には、この第1変形例による加熱体40の軸方向に沿った断面が示されている。
 この第1変形例による加熱体40は、複数の直管状の加熱体セグメント40aが軸方向に溶接により繋ぎ合わされることによって形成されている。各加熱体セグメント40aの内面には、凹部40bと凸部40cが周方向に交互に形成されている。各凹部40b及び各凸部40cは、加熱体セグメント40aの軸方向に直線的に延びている。各凹部40bは、加熱体40の軸方向に垂直な断面において略円形状を呈するように形成されている。そして、加熱体40の軸方向において隣り合う各加熱体セグメント40a同士の凹部40b及び凸部40cは、周方向の位相が互いにずれるように配置されている。
 なお、この第1変形例では、加熱体40内に2つの加熱体温度センサ41が設けられている。各加熱体温度センサ41は、加熱体セグメント40aにおいて互いに対向配置された凹部40b内にそれぞれ取り付けられているとともに、その凹部40b内で最も加熱体セグメント40aの外面に近い位置に取り付けられている。
 各加熱体セグメント40aは、円柱状の棒材に軸方向に貫通する複数の小径の丸孔をその棒材の軸周りに等間隔で形成し、その後、それら複数の小径の丸孔の中央に、軸方向に貫通する大径の丸穴を前記各小径の丸孔のそれぞれとわずかに重なるように形成することによって作製される。そして、このように作製された複数の加熱体セグメント40aを軸方向に溶接で繋ぎ合わせる。この際、加熱体セグメント40aの隣り合うもの同士は、それらの凹部40b及び凸部40cの周方向の位相が互いにずれるように配置した状態で繋ぎ合わせる。このようにして、この第1変形例による加熱体40が形成される。
 この第1変形例の構成によれば、窒素ガスと接触する加熱体40の内面の表面積を凹部40b及び凸部40cによって増やすことができるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。
 また、この第1変形例によれば、軸方向に隣り合う加熱体セグメント40a同士の内面の凹部40b及び凸部40cが周方向に互いに位相をずらして配置されていることに起因して加熱体40内を窒素ガスが流れる際にその窒素ガスの速度境界層が更新され、それによって加熱体40から窒素ガスに十分に熱が与えられるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。
 ここで、速度境界層とは、加熱体40内を流れる窒素ガスの流れのうち、加熱体40の内面近傍に形成される流速が一定速度以下に低下した領域のことである。この速度境界層は、それ以外の速度が低下していない窒素ガスの流れの層に比べて熱を伝えにくい性質を有する。この第1変形例では、前記凹部40b及び前記凸部40cが周方向に互いに位相をずらして配置されていることにより、加熱体40内を軸方向に流れる窒素ガスの流れがその加熱体40の内面近傍で乱され、前記速度境界層が前記凹部40b及び前記凸部40cの近傍を通過する毎に更新される。一方、加熱体が内面に凹凸を有しない単調円管又はその単調円管の集合体からなる円管群によって構成されており、その円管内の流路を窒素ガスが流通する場合には、円管の内面近傍に速度境界層が厚く発達する。従って、上記第1変形例の構成によれば、このような単調円管を用いる場合に比べて、速度境界層による加熱体40の内面から窒素ガスへの伝熱の阻害を抑制することができ、加熱体40の内面から窒素ガスへの伝熱を良好に行うことができる。
 なお、この第1変形例のように複数の加熱体セグメント40aを軸方向に繋ぎ合わせる構成において、軸方向に隣り合う加熱体セグメント40a同士の凹部40b及び凸部40cの周方向の位相が一致するように各加熱体セグメント40aを繋ぎ合わせてもよい。
 また、図8に示す上記実施形態の第2変形例のように加熱体40の内面に形成された凹凸部が周方向に波打つような形状のものであってもよい。図8には、この第2変形例による加熱体40の軸方向に垂直な断面が示されている。
 この第2変形例による加熱体40は、繋ぎ目のない1本の直管状の配管部材からなり、加熱体40の内面に凹部40dと凸部40eが周方向に交互に形成されることにより加熱体40の内面が周方向に波打つような形状となっている。そして、凹部40dと凸部40eは、加熱体40の軸方向に直線的に延びている。また、この第2変形例による加熱体40を構成する配管部材は、一度の押出し加工によって形成される。
 この第2変形例の構成でも、前記凹部40d及び前記凸部40eによって、窒素ガスと接触する加熱体40の内面の表面積を増やすことができるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。
 さらに、この第2変形例のように1本の直管状の加熱体40の内面に軸方向に直線的に延びる凹部40d及び凸部40eが設けられている構造は、一度の押出し加工で形成することが可能であるので、内面に凹凸部を有する加熱体40の製造工程を簡略化することができる。
 また、図9に示す上記実施形態の第3変形例のように、加熱体40の内面に凹凸部として複数のフィン40gを設けてもよい。図9には、この第3変形例による加熱体40の軸方向に垂直な断面が示されている。
 この第3変形例による加熱体40は、直管状の配管部材40fと、複数の平板状のフィン40gとによって構成されている。複数のフィン40gは、配管部材40fの内面に周方向に等間隔で設けられている。この複数のフィン40gは、放射状に配置されており、各フィン40gは配管部材40fの内面から径方向内側に突出している。また、各フィン40gは、加熱体40の軸方向に直線的に延びている。配管部材40fは、例えば、炭素鋼やSUS420等の強磁性導体材料からなり、フィン40gは、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料からなる。
 この第3変形例の構成でも、上記のような複数のフィン40gが加熱体40の内面に設けられていることによって、窒素ガスと接触する加熱体40の内面の表面積を増やすことができるため、加熱体40内の流路を流れる窒素ガスの加熱効率を向上することができる。
 また、この第3変形例の構成では、各フィン40gが加熱体40の軸方向に直線的に延びているので、このようなフィン40gが設けられていても加熱体40内の流路において窒素ガスの流れを妨げにくい。このため、複数のフィン40gによって窒素ガスの加熱効率を向上しながら、加熱体40内の流路を流れる窒素ガスの圧損の増大を抑えることができる。
 また、この第3変形例では、加熱体40の配管部材40fが強磁性導体材料からなり、その配管部材40fの内面に設けられた複数のフィン40gが高熱伝導材料からなるので、配管部材40fを良好に電磁誘導加熱することができるとともに、その電磁誘導加熱によって配管部材40fに生じた熱をフィン40gを通じて良好に窒素ガスに伝えることができる。
 なお、この第3変形例において、フィン40gは平板状に限らず、配管部材40fの軸方向において螺旋状にねじれたものであってもよい。
 また、図10に示す上記実施形態の第4変形例のように、加熱体40の軸心に対応する位置に軸方向に延びる芯材40hが設けられており、この芯材40hに対して配管部材40fの内面から突出する複数のフィン40iが結合されていてもよい。図10には、この第4変形例による加熱体40の軸方向に垂直な断面が示されている。
 この第4変形例による加熱体40は、直管状の配管部材40fと、芯材40hと、複数の平板状のフィン40iとによって構成されている。複数の平板状のフィン40iは、配管部材40fの内面に周方向に等間隔で設けられているとともに、放射状に配置されている。また、各フィン40iは、加熱体40の軸方向に直線的に延びているとともに、配管部材40fの内面から径方向内側に突出している。そして、加熱体40の径方向内側に位置する各フィン40iの端縁は、加熱体40の軸心に対応する位置に配置された芯材40hの周面に結合されている。また、各フィン40iは、上記第3変形例のフィン40gと同様、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料からなる。
 この第4変形例の構成によれば、芯材40hにより複数のフィン40iが支持されることに起因してそれらフィン40iの剛性を高めることができ、その結果、加熱体40内の流路に窒素ガスが流れる際にその窒素ガスの圧力によってフィン40iが変形するのを防ぐことができる。また、この第4変形例では、上記第3変形例による効果も同様に得ることができる。
 なお、この第4変形例においても、フィン40iは平板状に限らず、配管部材40fの軸方向において螺旋状にねじれたものであってもよい。
 また、図11~図13に示す上記実施形態の第5変形例のように加熱体40の内部に流路を遮る方向に配置された多孔板40j,40kを設けてもよい。図11には、この第5変形例による加熱部10の模式図が示されており、図12には、図11に示した加熱体40のXII-XII線に沿った断面図が示されており、図13には、図11に示した加熱体40のXIII-XIII線に沿った断面図が示されている。
 この第5変形例による加熱体40は、直管状の配管部材40fと、第1多孔板40jと、第2多孔板40kとによって構成されている。第1多孔板40jと第2多孔板40kは、配管部材40f内にそれぞれ複数ずつ設けられている。この第1多孔板40jと第2多孔板40kは、加熱体40の軸方向に所定間隔で交互に配置されている。そして、これら各多孔板40j,40kは、加熱体40(配管部材40f)内の流路を遮る方向、具体的には加熱体40の軸方向に対して垂直に配置されている。各多孔板40j,40kは、それぞれ円盤状の外形を有しており、これら各多孔板40j,40kの周縁部が配管部材40fの内面に結合されることによって、各多孔板40j,40kは配管部材40fに対して固定されている。
 第1多孔板40jには、窒素ガスが通過する4つの貫通孔40mが、加熱体40の軸方向に延びるように設けられている。これら4つの貫通孔40mは、加熱体40の軸周りに所定間隔で配置されている。第2多孔板40kには、窒素ガスが通過する5つの貫通孔40nが、加熱体40の軸方向に延びるように設けられている。これら5つの貫通孔40nのうち1つの貫通孔は、加熱体40の軸心に対応する位置、すなわち第2多孔板40kの中心位置に配置されており、残りの4つの貫通孔は、加熱体40の軸周りに所定間隔で配置されている。そして、第1多孔板40jの貫通孔40mと、第2多孔板40kの貫通孔40nとは、加熱体40の軸方向から見て互いにずれた位置に配置されている。
 この第5変形例の構成によれば、第1多孔板40jと第2多孔板40kにより加熱体40内を流れる窒素ガスの流れが乱されるため、加熱体40の内面近傍に形成される速度境界層が薄くなり、そのことに起因して加熱体40から窒素ガスに十分に熱を伝えることができるとともに、第1多孔板40jと第2多孔板40kのおかげで窒素ガスと接触する加熱体40内部の表面積が増えるため、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。
 なお、各多孔板40j,40kにおける貫通孔の数及び位置は、上記第5変形例の構成に限らず、様々な貫通孔の数及び位置を適用することが可能である。
 また、図14に示す上記実施形態の第6変形例のように、加熱部10が、複数の加熱体40を有しており、その複数の加熱体40のそれぞれが、直管状の配管部材40pからなっていてもよい。図14には、この第6変形例による加熱部10の模式図が示されている。
 この第6変形例による加熱部10では、複数の加熱体40の直管状の配管部材40pが、窒素ガスが流通する流路を内部にそれぞれ有しており、媒体循環経路4aを流通する窒素ガスは、加熱部10において分流されて各配管部材40p内を流通する。この各配管部材40pは、媒体循環経路4aを構成する配管部材の一部からなっている。各配管部材40pの周囲には、上記実施形態と同様の構成で、図略の断熱材と誘導加熱部42のコイルと図略の強磁性非導体部材とがそれぞれ配設されている。そして、交流電源11と、各配管部材40pの周囲に巻かれた誘導加熱部42のコイルとがそれぞれ電気的に接続されている。交流電源11から各配管部材40pに巻かれた誘導加熱部42のコイルにそれぞれ電力が供給されることによって各配管部材40pがそれぞれ電磁誘導加熱され、それに伴って各配管部材40p内を流れる窒素ガスが加熱される。
 この第6変形例のように加熱部10が複数の加熱体40を有しているとともに、その複数の加熱体40のそれぞれが窒素ガスの流路を内部に有する配管部材40pからなっていれば、全ての配管部材40pの内面の合計面積が加熱部10において窒素ガスへの伝熱に寄与する総面積となるので、窒素ガスへの伝熱面積が増大する。その結果、窒素ガスへの伝熱性能、つまり、窒素ガスの加熱効率を向上することができる。
 また、図15に示す上記実施形態の第7変形例のように、タイヤ加硫機61が2つの加熱部62,63を備えていてもよい。図15には、この第7変形例によるタイヤ加硫機61の模式図が示されている。
 この第7変形例では、媒体循環経路4aにベース加熱用の第1加熱部62が設けられているとともに、媒体供給経路4bにブースト加熱用の第2加熱部63が設けられている。そして、加硫開始後の初期において生タイヤ100の内部空間100a内の温度が低いときには、第1加熱部62による予備加熱後、媒体供給経路4bを通じて生タイヤ100の内部空間100aに供給される窒素ガスを、第2加熱部63によってブースト加熱することにより、さらに昇温させ、それによって生タイヤ100及びその内部空間100aの温度の立ち上がりをより早めることが可能となっている。
 具体的には、第1加熱部62は、上記実施形態の加熱部10と同様の構造を有している。ただし、この第1加熱部62は、媒体循環経路4aにおいて媒体循環装置6の上流側に配置されている。
 第2加熱部63は、上記実施形態の加熱部10と同様の構造を有している。この第2加熱部63は、媒体供給経路4bのうち低圧媒体供給源路4eが接続された位置とモールド2との間の箇所に設けられており、この第2加熱部63に上記実施形態の温調器13、ガス温度センサ8と同様の構成の温調器66,ガス温度センサ64が付設されている。ガス温度センサ64は、媒体供給経路4bにおいて生タイヤ100の内部空間100aへ流れる窒素ガスの温度を検出する。温調器66は、ガス温度センサ64の検出結果に基づいて第2加熱部63の加熱能力を制御する。このような構成により、低圧ガス供給源24から媒体供給経路4bを通じて生タイヤ100の内部空間100aへ供給されるシェーピング用の低圧の窒素ガスを、第2加熱部63によって所望の温度に電磁誘導加熱することが可能となっている。
 また、この第7変形例では、第1加熱部62が媒体循環経路4aにおいて媒体循環装置6の上流側で、かつ、媒体循環経路4aに対する高圧媒体供給源路4dの接続箇所よりも下流側に設けられているため、高圧ガス供給源18から媒体循環経路4aへ低温の状態で供給される高圧の窒素ガスを第1加熱部62で加熱した後、媒体循環装置6に供給することができる。このため、媒体循環装置6の温度低下を防止することができる。
 また、図16に示す上記実施形態の第8変形例のように、媒体循環経路4aのうち媒体循環装置6の上流側の一部の配管4hが、加熱部72の加熱体72aを貫通していてもよい。図16には、この第8変形例によるタイヤ加硫機71の模式図が示されている。
 この第8変形例では、加熱部72は、上記実施形態と同様、媒体循環経路4aのうち媒体循環装置6の下流側で、かつ、媒体供給経路4bの接続箇所よりも上流側の位置に設けられている。この加熱部72の構成は、上記実施形態による加熱部10の構成とほぼ同様である。ただし、この加熱部72の加熱体72aは、大径の配管部材によって構成されている。
 そして、媒体循環経路4aのうち媒体循環装置6の上流側で、かつ、高圧媒体供給源路4dの接続箇所よりも下流側の部分を構成する一部の配管4hが、前記加熱体72aの大径の配管部材を貫通している。
 このような構成により、高圧ガス供給源18から媒体循環経路4aへ低温の状態で供給された窒素ガスや、加硫成形に用いられた後、生タイヤ100の内部空間100aから媒体回収経路4cを通って媒体循環経路4aへ回収された低温の窒素ガスが前記配管4h内を流れる際に、加熱部72における加熱体72aの電磁誘導加熱に伴ってそれらの窒素ガスを加熱もしくは保温することができる。
 また、媒体循環経路4a中を窒素ガスが循環している状態において、前記配管4hが設けられた箇所は媒体循環経路4aの中でも窒素ガスの温度が比較的低くなる箇所であるが、この第8変形例の構成によれば、加熱部72における加熱体72aの誘導加熱に伴って配管4h内を流れる窒素ガスを加熱もしくは保温することができる。従って、媒体循環経路4a中を循環する窒素ガスの配管4h内における温度の低下を抑制することができる。
 なお、この第8変形例の構成において、媒体供給経路4bに上記第7変形例で示した第2加熱部63(図15参照)を設けてもよい。さらに、その第2加熱部63内を、後述する第9変形例の第2加熱部83(図17参照)のように媒体回収経路4cを構成する一部の配管が貫通するようにしてもよい。
 また、図17に示す上記実施形態の第9変形例のように、タイヤ加硫機81が2つの加熱部82,83を備えているとともに、媒体循環経路4aのうち媒体循環装置6の下流側の一部の配管4iが第1加熱部82の加熱体82aを貫通し、媒体回収経路4cを構成する一部の配管4jが第2加熱部83の加熱体83aを貫通していてもよい。図17には、この第9変形例によるタイヤ加硫機81の模式図が示されている。
 この第9変形例では、第1加熱部82は、媒体循環経路4aのうち媒体循環装置6の上流側で、かつ、高圧媒体供給源路4dの接続箇所よりも下流側の位置に設けられている。この第1加熱部82の構造は、上記実施形態による加熱部10の構造とほぼ同様である。ただし、この第1加熱部82の加熱体82aは、大径の配管部材によって構成されている。
 そして、媒体循環経路4aのうち媒体循環装置6の下流側で、かつ、媒体供給経路4bの接続箇所よりも上流側の部分を構成する一部の配管4iが、第1加熱部82の加熱体82aの大径の配管部材内を貫通している。
 また、第2加熱部83は、媒体供給経路4bのうち低圧媒体供給源路4eが接続された箇所とモールド2との間の箇所に設けられている。この第2加熱部83の構造も上記実施形態による加熱部10の構造とほぼ同様である。ただし、この第2加熱部83の加熱体83aは、大径の配管部材によって構成されている。
 そして、媒体回収経路4cを構成する一部の配管4jが、第2加熱部83の加熱体83aの大径の配管部材を貫通している。
 この第9変形例の構成によれば、媒体循環経路4aの前記配管4i内を通って流れる窒素ガスを第1加熱部82における加熱体82aの電磁誘導加熱に伴って加熱もしくは保温することができる。
 さらに、この第9変形例の構成によれば、加硫成形に用いられた後、生タイヤ100の内部空間100aから排出され、媒体回収経路4cを通って媒体循環経路4aへ流れる低温の窒素ガスをその媒体回収経路4cの配管4j内において、第2加熱部83における加熱体83aの電磁誘導加熱に伴って加熱もしくは保温することができる。
 また、図18に示す上記実施形態の第10変形例のように、加熱体40を長手方向において複数(図面では3つの部分)に分け、その各部分に誘導加熱部42のコイルを巻回する密度を異ならせてもよい。
 具体的には、加熱体40を窒素ガスの流れ方向において上流側から下流側へ向かって順番に上流部40qと中央部40rと下流部40sの3つの部分に分け、それらの部分に巻回する誘導加熱部42のコイルの密度がこの順番で小さくなっていくようにする。すなわち、中央部40rに対する誘導加熱部42のコイルの巻回間隔を上流部40qに対する誘導加熱部42のコイルの巻回間隔よりも大きくすることによって中央部40rに巻回する誘導加熱部42のコイルの密度を上流部40qに巻回する誘導加熱部42のコイルの密度よりも小さくするとともに、下流部40sに対する誘導加熱部42のコイルの巻回間隔を中央部40rに対する誘導加熱部42のコイルの巻回間隔よりも大きくすることによって下流部40sに巻回する誘導加熱部42のコイルの密度を中央部40rに巻回する誘導加熱部42のコイルの密度よりも小さくする。
 ところで、誘導加熱部42のコイルが加熱体40の全長に亘って均一な間隔で巻回されている場合には、誘導加熱部42のコイルに通電されることによって当該コイルから発する磁界の重ね合わせにより渦電流が中央部40rに集中して発生する。このことに起因して、内部に窒素ガスが流れていない状態で加熱体40の表面温度は、中央部40rにおいて最も高くなり、上流部40qと下流部40sでは、中央部40rよりも低く互いに等しい温度となる。そして、この場合において、窒素ガスの温度の立ち上がり時間短縮を重視する場合もしくは誘導加熱部42に電力を供給する交流電源11の出力ボリュームが温調器13の指示により高くなった場合には、前記中央部40rの表面温度が局部的に上昇し、それによって中央部40rの機械的特性が低下する虞がある。
 また、実際のタイヤ加硫時には、生タイヤ100やブラダ、配管などに熱を与えた後の冷めた窒素ガスが加熱体40に戻ってくるため、加熱体40の中で上流部40qが戻ってきた窒素ガスとの温度差が最も大きくなるとともに、主に当該上流部40qにおいて前記戻ってきた窒素ガスに熱が伝達される。その結果、上流部40qの温度が加熱体40の中で最も低くなる傾向にある。
 一方、この第10変形例では、上記のように加熱体40のうち上流部40qに誘導加熱部42のコイルが最も密に巻回されているとともに、当該上流部40qから中央部40r、下流部40sへ向かうにつれて巻回されるコイルが疎になることにより、上流部40qを最も昇温させることができ、中央部40r、下流部40sへ向かうにつれて昇温の程度を小さくすることができる。これにより、前記戻ってきた窒素ガスとの温度差が大きく、熱が最も必要となる上流部40qにおいて窒素ガスを有効に加熱することができる。その一方で、上流部40qよりも下流側に位置する中央部40r及び下流部40sでは、上流部40qほどは窒素ガスの加熱が必要ではないため、それら中央部40r及び下流部40sの無駄な昇温をなくすことができる。従って、この第10変形例では、加熱体40において効率的に窒素ガスを加熱することができる。
 また、中央部40rでは、上流部40qに比べて巻回されるコイルの密度が小さくなっている分、表面温度の上昇が小さくなるため、磁界の重ね合わせにより渦電流の集中があったとしても、表面温度の局部的な上昇は緩和され、その結果、当該中央部40rの機械的特性の低下を防ぐことができる。また、上記のように上流部40qに誘導加熱部42のコイルを密に巻回して上流部40qを最も昇温させたとしても、当該上流部40qでは、冷めて戻ってきた窒素ガスに最も多く熱を与えるため、その表面温度が上昇し過ぎることはない。このため、この上流部40qにおいても機械的特性の低下を防ぐことができる。
 なお、中央部40rにおける表面温度の局部的な上昇に起因する当該中央部40rの機械的特性の低下をより有効に防止するために、誘導加熱部42のコイルを巻回する密度が上流部40q、下流部40s、中央部40rの順番で徐々に小さくなるようにしてもよい。具体的には、誘導加熱部42のコイルの巻回間隔を上流部40q、下流部40s、中央部40rの順番で大きくするようにしてもよい。このようにすれば、中央部40rに巻回される誘導加熱部42のコイルの密度が加熱体40の中で最も小さくなるため、中央部40rにおける渦電流の集中をより低減することができ、この中央部40rの局部的な表面温度の上昇をより有効に防いでその機械的特性の低下をより有効に防ぐことができる。なお、この場合に下流部40sに巻回されるコイルの密度をさらに小さくして中央部40rに巻回されるコイルの密度と等しくしてもよい。
 また、加熱体40を長手方向に3つ以外の複数の部分に分けて、各部分毎に巻回する誘導加熱部42のコイルの密度を変えてもよい。例えば、加熱体40を長手方向に4つ以上の部分に分け、その各部分のうち上流側に位置するもから下流側に位置するものに移行するにつれて巻回される誘導加熱部42のコイルの密度が順番に小さくなるようにしてもよい。また、加熱体40を前記上流部40qに対応する部分と前記中央部40r及び前記下流部40sを併せた領域に対応する部分との2つの部分に分け、その2つの部分のうち上流側に位置するものに巻回する誘導加熱部42のコイルの密度を下流側に位置するものに巻回する誘導加熱部42のコイルの密度よりも大きくするようにしてもよい。
 また、加熱体40に対する誘導加熱部42のコイルの巻回間隔を窒素ガスの流れ方向において上流側から下流側に向かうにつれて等比数列的に増加させるようにしてもよい。
 また、図19に示す上記実施形態の第11変形例のように、加熱体40を外筒40tと内側伝熱管40uとによって構成し、誘導加熱された外筒40tから内側伝熱管40uに熱が伝達されるとともに、その熱を当該内側伝熱管40uから窒素ガスへ付与可能な構造としてもよい。
 具体的には、外筒40tは、例えば炭素鋼やSUS420等の強磁性導体材料からなる円筒状の直管である。内側伝熱管40uは、例えば銅合金やアルミニウム等の高熱伝導材料からなり、径方向外側に向かうにつれて周方向の幅が徐々に大きくなる葉状部40vを複数(この第11変形例では6つ)有する管状の部材である。葉状部40vは、内側伝熱管40uの周方向に間隔をあけて複数形成されている。外筒40tと内側伝熱管40uとは、同時に引き抜き加工されることによって一体的に形成される。各葉状部40vのうち内側伝熱管40uの径方向外側に位置する外面が外筒40tの内面に圧接されており、この圧接された部分を通じて外筒40tから内側伝熱管40uに熱が伝達される。窒素ガスは、内側伝熱管40uの内部の空間と、内側伝熱管40uの外面と外筒40tの内面とによって囲まれた空間との両方を通って流れる。内側伝熱管40uの内部の空間を流通する窒素ガスに対しては、内側伝熱管40uの内面から熱が付与される。一方、内側伝熱管40uの外面と外筒40tの内面とによって囲まれた空間を流通する窒素ガスに対しては、内側伝熱管40uの外面及び外筒40tの内面の両方から熱が付与される。内側伝熱管40uは高熱伝導材料からなっているので、当該内側伝熱管40uと窒素ガスとの熱交換は容易に行われる。
 この第11変形例のように、複数の葉状部40vを有する内側伝熱管40uを外筒40t内に設けることによって、加熱体40内の流路の断面積を増加させなくても、加熱体40内を流れる窒素ガスへの伝熱面積を増加させることができる。詳細には、外筒40tの内面と内側伝熱管40uの内面及び外面とが窒素ガスへの伝熱に用いられるため、配管の内面のみから窒素ガスに伝熱する構造に比べて格段に伝熱面積を増加させることができる。その結果、熱交換効率を格段に向上させることができる。
 なお、内側伝熱管40uは、図19に示した葉状部40vを6つ有する構成以外に、図20に示す第12変形例のように葉状部40vを5つ有する構成としてもよく、さらに、これら6つ及び5つ以外の数の葉状部40vを有する構成としてもよい。
 また、図21に示す上記実施形態の第13変形例のように、加熱体40を外筒40tと内筒40wと内側伝熱管40uとからなる3重管としてもよい。この場合、内筒40wは、例えば銅合金やアルミニウム等の高熱伝導材料からなる円筒状の直管とする。この内筒40wは、外筒40t内に設けられており、当該内筒40wの外面は外筒40tの内面に圧接されている。そして、上記第11変形例と同様の複数(図21では6つ)の葉状部40vを有する内側伝熱管40uが内筒40w内に設けられている。各葉状部40vのうち内側伝熱管40uの径方向外側に位置する外面が内筒40wの内面に圧接されている。窒素ガスは、内側伝熱管40uの内部の空間と、内側伝熱管40uの外面と内筒40wの内面とによって囲まれた空間との両方を通って流れる。誘導加熱によって外筒40tから発する熱は、内筒40wに伝達されるとともにその内筒40wの内面から、当該内筒40qの内面と内側伝熱管40uの外面とによって囲まれた空間を流通する窒素ガスに対して付与され、また、内筒40wから内側伝熱管40uにその熱が伝達されて内側伝熱管40uの内外両面から対応する空間を流通する窒素ガスに付与される。
 この第13変形例では、上記第11変形例と同様に、加熱体40内を流通する窒素ガスへの伝熱面積を内側伝熱管40uによって増加させることができる。さらに、この第13変形例では、内筒40w内において内側伝熱管40uの外側に位置する空間を流通する窒素ガスに対して高熱伝導材料からなる内筒40wの内面から熱を付与することができるため、熱交換効率をさらに向上させることができる。
 なお、このように加熱体40を3重管とする場合も、図22に示す第14変形例のように内側伝熱管40uが5つの葉状部40vを有していてもよく、また、内側伝熱管40uが6つ及び5つ以外の数の葉状部40vを有していてもよい。
 また、上記第11変形例~第14変形例において、内側伝熱管40uにひねりを加えて螺旋状としてもよい。このように構成すれば、加熱体40の長さを変えることなく、加熱体40内を流れる窒素ガスへの伝熱面積をより増加させることができる。
 なお、上記実施形態及び上記各変形例では、生タイヤ100を加硫成形するための加熱加圧媒体として窒素ガスを用いた例を示したが、窒素ガス以外の種々のものを加熱加圧媒体として用いてもよい。例えば、蒸気、窒素ガス以外の不活性ガスまたは空気等を加熱加圧媒体として用いてもよい。
 また、上記実施形態では、加硫成形に用いられた後の窒素ガスを媒体回収経路4cを通じて媒体循環経路4aに回収する例を示したが、加硫成形後の加熱加圧媒体は、その一部または全部を排気弁28を開にすることにより排気経路4fを通じて排気してもよい。
 また、上記実施形態のように複数の強磁性非導体部材46を誘導加熱部42の周囲に配置する以外に、筒状の強磁性非導体部材を誘導加熱部42の周囲を囲むように設けることによっても誘導加熱部42から発する磁力線に対するシールド効果をもたらすことができる。
 (上記実施形態及び変形例の概要)
 上記実施形態及び変形例をまとめると以下のようになる。
 すなわち、上記実施形態及び変形例に係るタイヤ加硫機は、生タイヤの加硫成形を行うためのタイヤ加硫機であって、前記生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、前記モールド内に収容された前記生タイヤの内部空間に繋がり、前記生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体が流通する媒体経路と、前記媒体経路に設けられ、その媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の温度を制御するための加熱部とを備え、前記加熱部は、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する加熱体と、前記流路を流通する前記加熱加圧媒体が加熱されるように前記加熱体を電磁誘導によって加熱する誘導加熱部とを有する。
 このタイヤ加硫機では、加熱部において加熱体を電磁誘導で加熱し、その加熱体の加熱に伴って当該加熱体内の流路を流れる加熱加圧媒体を加熱することができる。すなわち、このタイヤ加硫機では、加熱体を直接発熱させてその加熱体の内部の加熱加圧媒体を加熱することができるので、配管に内挿したシースヒータを用いて加熱加圧媒体を加熱する場合と異なり、シースヒータの熱容量に起因する昇温の遅れがない。このため、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くすることができる。
 さらに、このタイヤ加硫機では、加熱体を直接電磁誘導によって発熱させることにより加熱加圧媒体を加熱するので、前記配管に内挿したシースヒータを用いる場合と異なり、シースヒータを内挿するために配管を拡径する必要がない上に、シースヒータの一部が配管外に位置することに起因する放熱面積の増大もない。このため、このタイヤ加硫機では、このようなシースヒータを用いるものに比べて放熱面積を小さくすることができ、その結果、熱損失を低減することができる。また、このタイヤ加硫機では、その内部の媒体経路で加熱加圧媒体を加熱することができるので、外部で生成したスチームを媒体経路に供給し、そのスチームを媒体経路から生タイヤの内部空間に導入することによって生タイヤの加硫成形を行うようなタイヤ加硫機と異なり、外部からの加熱加圧媒体の移送に伴う熱損失が生じるのを防ぐことができ、その結果、熱損失を低減することができる。したがって、このタイヤ加硫機では、加熱加圧媒体の温度の立ち上がりを早くすることができるとともに、熱損失を低減することができる。
 上記タイヤ加硫機において、前記加熱部は、前記加熱体と前記誘導加熱部との間に配設された断熱材を有することが好ましい。
 このように構成すれば、加熱体を電磁誘導で加熱したときに加熱体の熱が誘導加熱部に伝わるのを断熱材によって防ぐことができるので、誘導加熱部の熱劣化を抑制することができる。また、このように加熱体と誘導加熱部との間に断熱材を配置しても、本構成では、電磁誘導によって加熱体を加熱するので、断熱材が加熱体の加熱を阻害することがなく、加熱体を有効に加熱することができる。
 上記タイヤ加硫機において、前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体が内部を流通する配管部材を含み、前記加熱体は、前記媒体経路の前記配管部材の一部からなることが好ましい。
 このように構成すれば、加熱体が媒体経路の配管部材の一部を兼ねることができるため、媒体経路の配管部材と加熱体を個別に設ける場合に比べて部材点数を削減することができるとともに加熱体の製造コストを抑制することができる。
 この場合において、前記誘導加熱部は、前記加熱体を構成する配管部材の周囲に配設されるとともにその配管部材に磁力線を及ぼす磁力発生部材からなり、前記加熱部は、前記加熱体を構成する配管部材の径方向において前記磁力発生部材の外側に配置された強磁性非導体部材を有することが好ましい。
 このように構成すれば、磁力発生部材の外側の強磁性非導体部材がシールドの役割を果たし、磁力発生部材から発する磁力線が外部に及ぶのを防ぐとともにその磁力線を内側に集中させることができる。これにより、磁力発生部材から発する磁力線が外部に及んで他の配管や金属部材に意図しない加熱が生じたり、磁力発生部材からの磁力線による外界への悪影響が生じるのを防ぐことができるとともに、磁力発生部材から発する磁力線を内側の加熱体に集中させて良好に電磁誘導による加熱を行うことができる。
 さらにこの場合において、前記磁力発生部材は、前記加熱体を構成する配管部材の周囲に巻回され、通電により磁力線を発するコイルからなることが好ましい。
 このように構成すれば、加熱体を構成する配管部材の周囲から均等に磁力線を及ぼしてその加熱体に周方向において均等に電磁誘導を生じさせることができ、その結果、加熱体の周方向において加熱ムラが生じるのを抑制することができる。
 上記タイヤ加硫機において、前記加熱体は、少なくとも一部が強磁性導体材料からなることが好ましい。
 強磁性導体材料は、良好に電磁誘導が生じる材料であるので、この構成のように加熱体の少なくとも一部が強磁性導体材料からなることによって、電磁誘導による加熱体の加熱を良好に行うことができる。
 この場合において、前記加熱体は、強磁性導体材料からなる部分と、高熱伝導材料からなる部分とを含んでいてもよい。
 このように構成すれば、強磁性導体材料からなる部分で良好に電磁誘導による加熱を行うとともに、その加熱によって発生した熱を高熱伝導材料からなる部分で効率的に加熱加圧媒体に伝えることができる。
 上記タイヤ加硫機において、前記加熱体は、前記流路を囲むとともに凹凸部が形成された内面を有することが好ましい。
 このように構成すれば、加熱加圧媒体と接触する加熱体の内面の表面積を増やすことができるため、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。
 この場合において、前記加熱体は、直管状に形成されており、前記凹凸部は、前記加熱体の軸方向に直線的に延びていてもよい。
 このように直管状の加熱体の内面に軸方向に直線的に延びる凹凸部が設けられている構造は、一度の押出し加工で形成することが可能であるので、内面に凹凸部を有する加熱体の製造工程を簡略化することができる。
 上記加熱体の内面に凹凸部が形成されている構成において、前記加熱体は、その軸方向に繋ぎ合わされた複数の直管状の加熱体セグメントからなり、前記各加熱体セグメントは、その内面に周方向に交互に配設されるとともに軸方向に延びる凹部と凸部をそれぞれ有し、軸方向に隣り合う前記加熱体セグメント同士の前記凹部及び前記凸部は、周方向の位相が互いにずれるように配置されていてもよい。
 この構成では、軸方向に隣り合う加熱体セグメント同士の内面の凹凸部が周方向に互いに位相をずらして配置されることに起因して、加熱体内の流路を流れる加熱加圧媒体の速度境界層が更新され、加熱体から加熱加圧媒体に十分に熱が伝えられる。その結果、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。
 上記タイヤ加硫機において、前記加熱体内には、前記流路を遮る方向に配置された多孔板が設けられていてもよい。
 このように構成すれば、加熱体内の流路を流れる加熱加圧媒体の流れが多孔板によって乱されて加熱体の内面近傍に形成される速度境界層が薄くなり、加熱体から加熱加圧媒体に十分に熱が伝えられるとともに、加熱加圧媒体と接触する加熱体内部の表面積が増える。その結果、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。
 上記タイヤ加硫機において、前記加熱部は、前記加熱体を複数有しており、その複数の加熱体のそれぞれが、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する配管部材からなっていてもよい。
 このように構成すれば、全ての加熱体の配管部材の内面の合計面積が加熱加圧媒体への伝熱に寄与する総面積となるので、加熱加圧媒体への伝熱面積が増大する。その結果、加熱加圧媒体の加熱効率を向上することができる。

Claims (12)

  1.  生タイヤの加硫成形を行うためのタイヤ加硫機であって、
     前記生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、
     前記モールド内に収容された前記生タイヤの内部空間に繋がり、前記生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体が流通する媒体経路と、
     前記媒体経路に設けられ、その媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の温度を制御するための加熱部とを備え、
     前記加熱部は、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する加熱体と、前記流路を流通する前記加熱加圧媒体が加熱されるように前記加熱体を電磁誘導によって加熱する誘導加熱部とを有する、タイヤ加硫機。
  2.  請求項1に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱部は、前記加熱体と前記誘導加熱部との間に配設された断熱材を有する、タイヤ加硫機。
  3.  請求項1または2に記載のタイヤ加硫機において、
     前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体が内部を流通する配管部材を含み、
     前記加熱体は、前記媒体経路の前記配管部材の一部からなる、タイヤ加硫機。
  4.  請求項3に記載のタイヤ加硫機において、
     前記誘導加熱部は、前記加熱体を構成する配管部材の周囲に配設されるとともにその配管部材に磁力線を及ぼす磁力発生部材からなり、
     前記加熱部は、前記加熱体を構成する配管部材の径方向において前記磁力発生部材の外側に配置された強磁性非導体部材を有する、タイヤ加硫機。
  5.  請求項4に記載のタイヤ加硫機において、
     前記磁力発生部材は、前記加熱体を構成する配管部材の周囲に巻回され、通電により磁力線を発するコイルからなる、タイヤ加硫機。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱体は、少なくとも一部が強磁性導体材料からなる、タイヤ加硫機。
  7.  請求項6に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱体は、強磁性導体材料からなる部分と、高熱伝導材料からなる部分とを含む、タイヤ加硫機。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱体は、前記流路を囲むとともに凹凸部が形成された内面を有する、タイヤ加硫機。
  9.  請求項8に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱体は、直管状に形成されており、
     前記凹凸部は、前記加熱体の軸方向に直線的に延びている、タイヤ加硫機。
  10.  請求項8に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱体は、その軸方向に繋ぎ合わされた複数の直管状の加熱体セグメントからなり、
     前記各加熱体セグメントは、その内面に周方向に交互に配設されるとともに軸方向に延びる凹部と凸部をそれぞれ有し、
     軸方向に隣り合う前記加熱体セグメント同士の前記凹部及び前記凸部は、周方向の位相が互いにずれるように配置されている、タイヤ加硫機。
  11.  請求項1~7のいずれか1項に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱体内には、前記流路を遮る方向に配置された多孔板が設けられている、タイヤ加硫機。
  12.  請求項1~7のいずれか1項に記載のタイヤ加硫機において、
     前記加熱部は、前記加熱体を複数有しており、
     その複数の加熱体のそれぞれが、前記加熱加圧媒体が流通する流路を内部に有する配管部材からなる、タイヤ加硫機。
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