JP2008162269A - タイヤ加硫機、及びタイヤ加硫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の圧力（絶対値及び圧力−時間変化）と、温度（絶対値及び温度−時間変化）とを、互いの条件（温度や圧力の条件）に影響を受けることなく制御できるタイヤ加硫機、及びタイヤ加硫方法を提供すること。
【解決手段】媒体回収経路２３中に配置され窒素ガスの圧力を測定するための第１圧力センサー３と、媒体経路２５中に配置され第１圧力センサー３からの信号に基づき窒素ガスの圧力を制御するための第２圧力制御弁３３と、媒体循環経路２１中に配置され窒素ガスの温度を測定するための温度センサー１０と、媒体循環経路２１中に配置され温度センサー１０からの信号に基づきモールド１４内に供給される窒素ガスの温度を制御するための加熱手段８とを備え、第２圧力制御弁３３、及び加熱手段８により、生タイヤ内部空間２内に供給される窒素ガスの圧力、及び温度をそれぞれ個別に制御することを特徴とする、タイヤ加硫機１。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ加硫機、及びタイヤ加硫方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体の圧力及び温度をそれぞれ個別に制御することができるタイヤ加硫機、及びタイヤ加硫方法に関する。

従来、例えば、ブラダ方式のタイヤ加硫機においては、生タイヤをモールドの型締めによりモールド内に収容した後、生タイヤ内部に挿入された弾性を有する材料（例えば、ブチルゴム）からなる伸縮自在のブラダ内に高温、高圧の蒸気及び窒素ガスなどの加熱加圧媒体を供給し、ブラダを伸展させて生タイヤ内壁面に密接させる。そして、生タイヤ内（ブラダ内）の温度が所望の温度になるよう、加硫開始初期における蒸気の導入時間、加硫工程後半における窒素ガスの導入時間などを適宜設定した上で、生タイヤ内（ブラダ内）を所望の温度、圧力で加熱、圧力保持しながらブラダを介して生タイヤをモールドに押圧し、生タイヤの内部にわたるまで所望の加硫反応が完了するまでの間、その状態を保持することで加硫成形を行う。

ここで、上記のようなタイヤ加硫機に関する技術について、例えば、以下のような特許文献１に開示された技術がある。以下に、この既知の技術について説明する。

従来、加硫成形後に排気される加熱加圧媒体により、新たに補給される加熱加圧媒体を加熱するタイヤ加硫機に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このタイヤ加硫機は、生タイヤを加硫成形する加熱加圧媒体を予備加熱する予熱用ヒータと、加硫成形後に排気される加熱加圧媒体の圧力エネルギーを利用して加熱加圧媒体の高温成分を取り出す温熱冷熱分離手段と、補給される加熱加圧媒体を上記高温成分により熱交換して加熱する熱交換器とを備えたものであり、媒体収容手段の中であって予熱用ヒータの上流に圧力計を設けることにより、媒体収容手段を流れる加熱加圧媒体の圧力を一定に保つことを目的とする技術も開示されている。これにより、媒体収容手段に補給される高圧の加熱加圧媒体の充填量を容易に加減でき、生タイヤ内の加熱加圧媒体の圧力を安定できる、と称している。

特開２００５−２２３９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたタイヤ加硫機において、例えば、ブラダ内（生タイヤ内部空間）に供給される加熱加圧媒体である蒸気の圧力は、飽和蒸気圧及び飽和温度との関係で所望の圧力が得られない場合がある。例えば、より低温で加硫したいコンパウンド（タイヤの接地面に使われるゴムの種類）などを有するタイヤ種であった場合、加熱加圧媒体の供給圧力を下げることでブラダ内温度を下げることはできるが、同時に供給圧力も下がってしまうため、生タイヤを十分にモールドへ押し付けることができなくなる。よって、タイヤ外表面の意匠付け（パターンの転写）が十分できないことによるタイヤの外観不良が生じる。また、モールドと生タイヤ外表面との間、生タイヤ内表面とブラダ外表面との間などに存在する空気、生タイヤ内部に存在する空気、或いは加硫反応時に生成する反応ガスなどが、モールドへの押圧不足によりタイヤ外部へ十分に抜けきらないことによるタイヤ外観不良や成形不良を引き起こしてしまうなどの問題（エア障害）も抱えている。

また、生タイヤは、様々な部材を繋ぎ合わせ、貼り合わせることで成形、構成されているため、タイヤの外周方向（赤道方向）及び幅方向における部材の引張強度は必ずしも均一ではない。よって、生タイヤをモールド内に装填した後に、急激にブラダ内（生タイヤ内部空間）の圧力を上昇させ生タイヤをモールドへ押圧してしまうと、生タイヤの部材強度が必ずしも均一でないことによって、外周方向の伸展が均一に行われないことから、タイヤのユニホミティ（タイヤバランスなど）を低下させてしまうといった問題も抱えている。一方、仮に、加熱加圧媒体の昇圧時間を長くしてしまうと、ブラダ内温度の昇温が遅くなってしまうため、加硫成形時間が長くなってしまい、生産性を損なってしまうという問題もある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の圧力（絶対値及び圧力−時間変化）と、温度（絶対値及び温度−時間変化）とを、互いの条件（温度や圧力の条件）に影響を受けることなく制御できるタイヤ加硫機、及びタイヤ加硫方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明に係るタイヤ加硫機は、生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体の圧力及び温度をそれぞれ個別に制御することができるタイヤ加硫機に関する。そして、本発明に係るタイヤ加硫機は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のタイヤ加硫機は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るタイヤ加硫機における第１の特徴は、生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、前記生タイヤを加硫成形するためのガス又は空気からなる加熱加圧媒体を流通させるための媒体経路と、前記媒体経路中に配置され前記加熱加圧媒体の圧力を測定するための圧力センサーと、前記媒体経路中に配置され前記圧力センサーからの信号に基づき前記媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の圧力を制御するための圧力制御弁と、前記媒体経路中に配置され前記加熱加圧媒体の温度を測定するための温度センサーと、前記媒体経路中に配置され前記温度センサーからの信号に基づき前記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手段と、を備え、前記圧力制御弁、及び前記加熱手段により、前記生タイヤ内部空間に供給される前記加熱加圧媒体の圧力、及び温度をそれぞれ個別に制御することである。

この構成によると、特定の加熱加圧媒体の圧力に基づいて圧力制御弁により生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の圧力が制御され、加熱加圧媒体の温度に基づいて加熱手段により加熱加圧媒体の温度が制御されることにより、加熱加圧媒体の圧力及び温度は、相互に関係し合うことなくそれぞれ個別に制御される。

これにより、加硫温度に関係なく生タイヤ内部空間の圧力が制御できるので、タイヤのコンパウンドに合わせた最適温度による加硫が行え、タイヤ物性の向上が可能となる。また、確実な意匠付け（パターンの転写）が行えると共に、前述するエア障害などのようなタイヤ外観不良や成形不良を低減できる。

また、昇圧時間をコントロールすることにより、タイヤの外周方向（赤道方向）及び幅方向に歪の少ないタイヤが加硫成形できるため、ユニホミティ（タイヤバランスなど）が向上する。また、昇圧時間に関係なく生タイヤ内部空間の温度をコントロールできるので、加硫時間を短縮することが可能となり、すわなち、生産性を向上させることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機における第２の特徴は、前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間に供給する媒体供給経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間から前記媒体循環経路に回収する媒体回収経路とから構成され、前記圧力センサーは、前記媒体回収経路中に配置される第１圧力センサーであり、前記圧力制御弁は、前記媒体供給経路中に配置される第１圧力制御弁であり、前記温度センサー、及び前記加熱手段は、いずれも前記媒体循環経路中に配置されていることである。

この構成によると、加熱加圧媒体が供給される生タイヤ内部空間に近い媒体経路中の加熱加圧媒体の圧力を測定することになる。つまり、圧力制御の基礎となる圧力信号として、生タイヤ内部空間の圧力と実質的に同等な圧力を測定できる。また、第１圧力制御弁が、加熱加圧媒体が生タイヤ内部空間に供給される位置に近い媒体経路中に配置されることにより、生タイヤ内部空間における加熱加圧媒体の圧力の応答時間が早くなる。よって、生タイヤ内部空間の加熱加圧媒体の圧力制御がし易くなる。

また、媒体循環経路中に配置された加熱手段により、媒体供給経路に流す前に加熱加圧媒体を予備加熱することにより、加硫開始直後に生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の供給温度が所望の温度へ昇温する立ち上がり時間を早くすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機における第３の特徴は、前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間に供給する媒体供給経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間から前記媒体循環経路に回収する媒体回収経路とから構成され、前記圧力センサーは、前記媒体回収経路中に配置される第１圧力センサーであり、前記圧力制御弁は、前記媒体循環経路から加熱加圧媒体供給源へと分岐された媒体経路中に配置される第２圧力制御弁であり、前記温度センサー、及び前記加熱手段は、いずれも前記媒体循環経路中に配置されていることである。

この構成によると、加熱加圧媒体が供給される生タイヤ内部空間に近い媒体経路中の加熱加圧媒体の圧力を測定することになる。つまり、圧力制御の基礎となる圧力信号として、生タイヤ内部空間の圧力と実質的に同等な圧力を測定できる。よって、生タイヤ内部空間の加熱加圧媒体の圧力制御がし易くなる。また、媒体循環経路中に配置された加熱手段により、媒体供給経路に流す前に加熱加圧媒体を予備加熱することにより、加硫開始直後に生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の供給温度が所望の温度へ昇温する立ち上がり時間を早くすることができる。さらに、第２圧力制御弁が、媒体循環経路中に配置されることにより、加熱加圧媒体を予備加熱する段階で加熱加圧媒体の圧力を調整することができ、加硫開始時における所望の供給圧力への調整を事前に行うことが可能となる。また、これは、加硫開始時における昇圧時間を短くすることにも繋がる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機における第４の特徴は、前記媒体循環経路中には、前記加熱加圧媒体を循環させるための媒体循環装置が配置され、前記第２圧力制御弁は、前記媒体循環装置からみて前記加熱加圧媒体が流れる方向における上流側であって前記媒体回収経路と前記媒体循環装置との間の前記媒体循環経路から分岐された媒体経路中に配置されていることである。

この構成によると、加熱加圧媒体の媒体循環装置における出側の圧力と、入り側の圧力との差である差圧が大きくなることを防ぐことができ、媒体循環装置の負荷増大を防止することが可能となる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機における第５の特徴は、前記圧力制御弁は、前記媒体供給経路中に配置される第１圧力制御弁、及び前記第２圧力制御弁であることである。

この構成によると、第１圧力制御弁が、加熱加圧媒体が生タイヤ内部空間に供給される位置に近い媒体経路中に配置されることで、生タイヤ内部空間における加熱加圧媒体の圧力の応答時間が早くなるという効果と、第２圧力制御弁が配置されることで、加熱加圧媒体を予備加熱する段階で加熱加圧媒体の圧力を調整することができ、加硫開始時における所望の供給圧力への調整を事前に行うことが可能となるという効果とをいずれも得られ、生タイヤ内部空間の加熱加圧媒体の圧力制御がよりし易くなる。

また、本発明に係るタイヤ加硫機における第６の特徴は、前記媒体供給経路中であって前記媒体循環経路と前記第１圧力制御弁との間に配置される媒体供給弁と、前記媒体回収経路中であって前記第１圧力センサーと前記媒体循環経路との間に配置される媒体回収弁と、前記第１圧力センサーと前記媒体回収弁との間の前記媒体回収経路から分岐された媒体経路中に配置される排気弁と、前記媒体循環経路中であって前記媒体供給経路と前記媒体回収経路との間に配置されるバイパス弁と、を備え、前記圧力センサーは、前記第１圧力センサー、及び前記媒体循環経路中に配置される第２圧力センサーであり、前記圧力制御弁、前記媒体供給弁、前記媒体回収弁、前記排気弁、及び前記バイパス弁は、前記圧力センサーからの信号に基づき開度調整されることである。

この構成によると、第１圧力センサー、及び第２圧力センサーの信号に基づいて、第１圧力制御弁、第２圧力制御弁、媒体供給弁、媒体回収弁、排気弁、及びバイパス弁を適宜、調整することにより、生タイヤ内部空間の加熱加圧媒体の圧力が所望圧力に達するまでの時間を短くできるなど、さらに生産性を向上させることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫方法は、生タイヤを加硫成形するための加熱加圧媒体の圧力及び温度をそれぞれ個別に制御することができるタイヤ加硫方法に関する。そして、本発明に係るタイヤ加硫方法は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明のタイヤ加硫方法は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。

上記目的を達成するための本発明に係るタイヤ加硫方法における第１の特徴は、生タイヤを加硫成形するためのガス又は空気からなる加熱加圧媒体が流通する媒体経路中に配置された圧力センサーにより前記加熱加圧媒体の圧力を測定する圧力測定工程と、前記圧力センサーからの信号に基づいて前記媒体経路中に配置された圧力制御弁により前記加熱加圧媒体の圧力を制御する圧力制御工程と、前記媒体経路中に配置された温度センサーにより前記加熱加圧媒体の温度を測定する温度測定工程と、前記温度センサーからの信号に基づいて前記媒体経路中に配置された加熱手段により前記加熱加圧媒体の温度を制御する温度制御工程と、を備え、前記生タイヤ内部空間に供給される前記加熱加圧媒体の圧力、及び温度をそれぞれ個別に制御することである。

この構成によると、上記圧力制御工程、及び上記温度制御工程により、生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の圧力及び温度は、相互に関係し合うことなくそれぞれ個別に制御される。これにより、本発明に係るタイヤ加硫機についての上記第１の特徴に基づく効果と同様の効果が得られる。すなわち、加硫温度に関係なく生タイヤ内部空間の圧力が制御できるので、タイヤのコンパウンドに合わせた最適温度による加硫が行え、タイヤ物性の向上が可能となる。また、確実な意匠付け（パターンの転写）が行えると共に、前述するエア障害などのタイヤ外観不良や成形不良を低減できる。

また、昇圧時間をコントロールすることにより、タイヤの外周方向（赤道方向）及び幅方向に歪の少ないタイヤが加硫成形できるため、ユニホミティ（タイヤバランスなど）が向上する。また、昇圧時間に関係なく生タイヤ内部空間の温度をコントロールできるので、加硫時間を短縮することが可能となり、すわなち、生産性を向上させることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫方法における第２の特徴は、前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間に供給する媒体供給経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間から前記媒体循環経路に回収する媒体回収経路とから構成され、前記圧力測定工程は、前記媒体回収経路中に配置される第１圧力センサーにより前記加熱加圧媒体の圧力を測定する工程であり、前記圧力制御工程は、前記第１圧力センサーからの信号に基づいて前記媒体循環経路から加熱加圧媒体供給源へと分岐された媒体経路中に配置される第２圧力制御弁により前記加熱加圧媒体の圧力を制御する工程であり、前記温度センサー、及び前記加熱手段は、いずれも前記媒体循環経路中に配置されることである。

この構成によると、上記圧力測定工程により、加熱加圧媒体が供給される生タイヤ内部空間に近い媒体経路中の加熱加圧媒体の圧力が測定される。つまり、圧力制御の基礎となる圧力信号として、生タイヤ内部空間の圧力と実質的に同等な圧力を測定できる。また、上記圧力制御工程により、加熱加圧媒体を予備加熱する段階で加熱加圧媒体の圧力を調整することができ、加硫開始時における所望の供給圧力への調整を事前に行うことが可能となる。また、これは、加硫開始時における昇圧時間を短くすることにも繋がる。

また、媒体循環経路中に配置された加熱手段により、媒体供給経路に流す前に加熱加圧媒体を予備加熱することによって、加硫開始直後に生タイヤ内部空間に供給される加熱加圧媒体の供給温度が所望の温度へ昇温する立ち上がり時間を早くすることができる。

また、本発明に係るタイヤ加硫方法における第３の特徴は、前記圧力制御工程は、前記第１圧力センサーからの信号に基づいて、前記媒体供給経路中に配置される第１圧力制御弁、及び／又は前記第２圧力制御弁により前記加熱加圧媒体の圧力を制御する工程であることである。

この構成によると、第１圧力制御弁により、加熱加圧媒体が生タイヤ内部空間に供給される位置に近い媒体経路において加熱加圧媒体の圧力が制御されることで、生タイヤ内部空間における加熱加圧媒体の圧力の応答時間が早くなる。また、前記したように、第２圧力制御弁により、加熱加圧媒体を予備加熱する段階で加熱加圧媒体の圧力を調整することができ、加硫開始時における所望の供給圧力への調整を事前に行うことが可能となる。これは、加硫開始時における昇圧時間を短くすることにも繋がる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明に係るタイヤ加硫機の実施形態の説明とともに、本発明に係るタイヤ加硫方法についても説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係るタイヤ加硫機の第１実施形態を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態に係るタイヤ加硫機１は、生タイヤ１３を着脱可能に収容するモールド１４と、生タイヤ１３を加硫成形するための不活性ガス等のガス又は空気又はそれらの混合ガスからなる加熱加圧媒体を流通させるための媒体経路（２１、２２、２３）とを備えている。ここで、媒体経路（２１、２２、２３）は、加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路２１と、媒体循環経路２１に連結され加熱加圧媒体を生タイヤ内部空間２内に供給する媒体供給経路２２と、媒体循環経路２１に連結され加熱加圧媒体を生タイヤ内部空間２から媒体循環経路２１に回収する媒体回収経路２３とに分けて把握することができる。尚、以下の説明においては、加熱加圧媒体として窒素ガスを用いた例について説明する（他の実施形態においても同様）。

また、例えば、モールド１４内に収容された生タイヤ１３の内側には、弾性を有する材料（例えば、ブチルゴム）からなる伸縮自在のブラダ（不図示）が配置される。このブラダ内（生タイヤ内部空間２でもある。）に高温、高圧の窒素ガスを供給し、ブラダを伸展させて生タイヤ１３の内壁面に密接させ、ブラダを介して生タイヤ１３をモールド１４の内壁面に押圧し、生タイヤ１３を加硫成形する。尚、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。

また、媒体循環経路２１中には、窒素ガスを循環させるための媒体循環装置６と、窒素ガスの温度を測定するための温度センサー１０と、温度センサー１０からの信号に基づき生タイヤ内部空間２に供給される窒素ガスの温度を制御するための加熱手段８と、蓄熱体７と、媒体供給経路２２と媒体回収経路２３との間に配置されるバイパス弁３４とが配置されている。また、媒体循環装置６からみて窒素ガスが流れる方向における上流側であって、媒体回収経路２３と媒体循環装置６との間の媒体循環経路２１から分岐された媒体経路２５中には、第２圧力制御弁３３が配置され、第２圧力制御弁３３の上流側には、高圧の窒素ガスを供給するガス供給源５（加熱加圧媒体供給源）が配置されている。

また、媒体供給経路２２中には、媒体循環経路２１と媒体供給経路２２とを仕切るための媒体供給弁３５が配置され、媒体供給弁３５とモールド１４との間の媒体供給経路２２から分岐された媒体経路２６中には、バルブ３６を介して低圧の窒素ガスを供給するガス供給源１１（加熱加圧媒体供給源）が配置されている。

また、媒体回収経路２３中には、モールド１４の近傍に配置され窒素ガスの圧力を測定するための第１圧力センサー３と、媒体回収経路２３と媒体循環経路２１とを仕切るための媒体回収弁３２とが配置されている。また、第１圧力センサー３と媒体回収弁３２との間の媒体回収経路２３から分岐された媒体経路２４中には、排気弁３１が配置されている。

ここで、媒体循環装置６は、例えば、電動機駆動のブロアであり、ガス流量を可変できるようにインバータ駆動される。この媒体循環装置６は、窒素ガスを予備加熱するために媒体循環経路２１中を循環させるためと、媒体供給経路２２を介して窒素ガスを生タイヤ内部空間２に供給したり、媒体回収経路２３を介して窒素ガスを生タイヤ内部空間２から回収するためのものである。ここで、前述のように媒体循環装置６の上流側（一次側）の媒体循環経路２１から分岐された媒体経路２５中に第２圧力制御弁３３が配置されることにより、第２圧力制御弁３３を介してガス供給源５から媒体循環経路２１中に供給される高圧の窒素ガスは、媒体循環装置６の一次側に供給される。これにより、媒体循環装置６における出側の窒素ガス圧力と、入り側の窒素ガス圧力との差である窒素ガスの差圧が大きくなることを防ぐことができ、媒体循環装置６の負荷増大を防止することができる。

温度センサー１０は、媒体循環経路２１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、熱電対などである。図１に示すように、温度センサー１０は、媒体供給経路２２の直近に配置されている。これにより、媒体循環経路２１、媒体供給経路２２、及び媒体回収経路２３が同じ系（媒体供給弁３５：開、媒体回収弁３２：開、バイパス弁３４：閉の状態）の状態、或いは、媒体循環経路２１が個別の系（媒体供給弁３５：開、媒体回収弁３２：閉、バイパス弁３４：開の状態）の状態、のいずれの状態であっても、生タイヤ内部空間２に供給する窒素ガス温度を適切に測定することができる。

加熱手段８は、前記したように、温度センサー１０からの信号に基づき生タイヤ内部空間２に供給される窒素ガスの温度を制御するためのものであり、誘導加熱手段、シースヒータ、プレートヒータ、カートリッジヒータ、バンドヒータ、及び鋳込ヒータ等のヒータが、用いられる。

温調計９は、温度センサー１０からの信号を受信し、加熱手段８に対して窒素ガスが所望の温度になるよう適宜指令を出す制御装置である。ここで、例えば、温調計９は、図１に示すように、温度センサー１０からの信号を受信するデータ受信部と、受信した温度データ、所望の温度、昇温時間等に基づいて加熱手段８に対して適宜加熱指令を出す加熱指示部とを備えている。媒体循環経路２１中に配置された温度センサー１０により、媒体循環経路２１中を流れる窒素ガスの温度が測定され（温度測定工程）、温度センサー１０からの信号に基づいて温調計９を介し媒体循環経路２１中に配置された加熱手段８により窒素ガスが所望の温度になるよう制御される（温度制御工程）。

第１圧力センサー３は、前記したように、窒素ガスの圧力を測定するためのものであり、モールド１４の近傍に配置されている。これにより、圧力制御の基礎となる圧力信号として、生タイヤ内部空間２の圧力と実質的に同等な圧力を測定できる。尚、第１圧力センサー３は、可能な範囲で生タイヤ内部空間２の直近に配置されることが好ましく、当該空間内部に配置しても良い。

第２圧力制御弁３３は、第１圧力センサー３からの信号に基づいて、ガス供給源５から媒体循環経路２１及び媒体供給経路２２を経由して生タイヤ内部空間２に供給される窒素ガスの圧力を制御するためのバルブであり、本実施形態においては圧力制御弁が用いられているが、実質的に圧力を制御することができるバルブであればよく、例えば、窒素ガスの流量を制御する流量制御弁であってもよい。また、この圧力制御弁は、電動弁であってもよいし、エア作動弁であってもよい（後述する、第２実施形態で用いられている第１圧力制御弁３７においても同様）。

コントローラ４は、第１圧力センサー３からの信号を受信し、第２圧力制御弁３３に対して窒素ガスが所望の圧力になるよう適宜指令を出す制御装置である。ここで、例えば、コントローラ４は、図１に示すように、第１圧力センサー３からの信号を受信するデータ受信部と、受信した圧力データ、所望の設定圧力乃至昇圧時間等に基づいて第２圧力制御弁３３の開度を計算するデータ演算部と、演算して得られた開度データに基づいて第２圧力制御弁３３に対して必要な開度の指令を出す開度指示部とを備えている。媒体回収経路２３中に配置された第１圧力センサー３により、モールド１４近傍の窒素ガスの圧力が測定され（圧力測定工程）、第１圧力センサー３からの信号に基づいてコントローラ４を介し媒体経路２５中に配置された第２圧力制御弁３３により窒素ガスが所望の圧力になるよう制御される（圧力制御工程）。

尚、本実施形態においては、窒素ガスの圧力を制御するコントローラ４と、温度を制御する温調計９とに分けているが、コントローラ４及び温調計９の機能をいずれも有し窒素ガスの圧力及び温度のいずれも制御する１つのコントローラとしてもよい。また、加熱手段８として熱供給量を可変できる加熱手段を用いる場合には、温調計９に、受信した温度データ、所望の温度乃至昇温時間等に基づいて加熱手段８の熱供給量を計算するデータ演算部を付加することが好ましい。

これら温度制御工程、圧力制御工程により、生タイヤ内部空間２に供給される窒素ガスの圧力及び温度は、相互に関係し合うことなくそれぞれ個別に制御される。これにより、加硫温度に関係なく生タイヤ内部空間２の圧力が制御できるので、タイヤのコンパウンドに合わせた最適温度による加硫が行え、タイヤ物性の向上が可能となる。また、確実な意匠付け（パターンの転写）が行えると共に、前述するエア障害などのようなタイヤ外観不良や成形不良を低減できる。

また、昇圧時間をコントロールすることにより、タイヤの外周方向（赤道方向）及び幅方向に歪の少ないタイヤが加硫成形できるため、ユニホミティ（タイヤバランスなど）が向上する。また、昇圧時間に関係なく生タイヤ内部空間２の温度をコントロールできるので、加硫時間を短縮することが可能となる。

蓄熱体７は、その内部を流れる窒素ガスに蓄熱した熱を供給するためのものであり、材料としては、炭素鋼、及びＳＵＳ４２０や、高熱伝導材料の銅、アルミニウム等が用いられる。また、蓄熱体７は、高温の窒素ガスから得た熱を、補助的に低温の窒素ガスに供給するものであり、蓄熱体７を用いることにより、窒素ガスの予備加熱時等に昇温時間を短縮できる効果がある。

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１３の内側に挿入しながら生タイヤ１３をモールド１４内にセットする（不図示）。

そして、媒体経路２６中のバルブ３６を開にし、ガス供給源１１から低圧の窒素ガスをモールド１４内（ブラダ内）に供給する。そして、ブラダを伸展させ、モールド１４内（ブラダ内）が所定の圧力に達するとバルブ３６を閉にすることで生タイヤ１３をシェーピングして保持する。そして、モールド１４を全閉状態にしてロックし、モールド１４の型締を完了する。

生タイヤをモールド１４に収容する作業の一方、媒体循環経路２１中においては、窒素ガスが予備過熱される。ここでは、媒体回収弁３２及び媒体供給弁３５は閉にされ、バイパス弁３４は開にされる。このようにして、バルブの開閉により、媒体循環経路２１中で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、ガス供給源５より高圧の窒素ガスが、第２圧力制御弁３３を介して媒体経路２５より媒体循環経路２１に導入され、導入された窒素ガスは、媒体循環装置６により媒体循環経路２１中を循環する。そして、媒体循環経路２１中を循環する窒素ガスは、前記温度制御工程により所望の温度になるよう温度調節される。一方、温度調節とは独立して、コントローラ４を介し媒体経路２５中に配置された第２圧力制御弁３３により窒素ガスが所望の圧力になるよう調節される。尚、このとき第１圧力センサー３からの信号は、特に用いられない。

窒素ガスを媒体供給経路２２に流す前に予備加熱することにより、加硫開始直後に生タイヤ内部空間２に供給される窒素ガスの供給温度が所望の温度へ昇温する立ち上がり時間を早くすることができる。また、窒素ガスを予備加熱する段階で窒素ガスの圧力を調整することができるので、加硫開始時における所望の供給圧力への調整を事前に行うことが可能となる。

窒素ガスが所望の温度に昇温して、モールド１４の型締が完了していることを確認すれば、この予備加熱された窒素ガスを、媒体供給経路２２を介して生タイヤ内部空間２に供給する。バイパス弁３４を閉にすると共に、媒体供給弁３５及び媒体回収弁３２を開にすることによって、窒素ガスを媒体供給経路２２を介して生タイヤ内部空間２に供給する。そして、生タイヤ内部空間２に供給された高温、高圧の窒素ガスにより、生タイヤ１３は、ブラダを介してモールド１４内壁面に押圧され、加硫成形される。

加硫成形に用いられた後、生タイヤ内部空間２からモールド１４の外部へ排出された低温の窒素ガスは、媒体回収経路２３を経由して媒体循環経路２１に戻すことが好ましい。媒体循環経路２１から戻ってきた窒素ガスは、再度、加熱手段８により加熱され、媒体供給経路２２を経由して生タイヤ内部空間２に循環供給される。このとき、窒素ガスの圧力制御（絶対値及び圧力−時間変化）は、第２圧力制御弁３３だけでなく、排気弁３１の開度調節によっても行われる。

（第２実施形態）
図２は、本発明に係るタイヤ加硫機の第２実施形態を示す模式図である。尚、本実施形態の説明においては前記の第１実施形態と同一構成物には同一符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態に係るタイヤ加硫機１０１は、本発明の第１実施形態に係るタイヤ加硫機１と比較して、媒体循環経路２１中であって媒体供給弁３５とモールド１４との間に配置される第１圧力制御弁３７と、媒体循環経路２１中に配置される第２圧力センサー１２とをさらに備えていることに特徴がある。尚、第２圧力制御弁３３及び第２圧力センサー１２を用いず、第１圧力制御弁３７と第１圧力センサー３とで圧力制御してもよい。

第１圧力制御弁３７が、窒素ガスが生タイヤ内部空間２に供給される位置に近い媒体供給経路２２中に配置されることにより、生タイヤ内部空間２における窒素ガスの圧力の応答時間が早くなる。また、第２圧力制御弁３３が、第１実施形態と同様に配置されることで、窒素ガスを予備加熱する段階で窒素ガスの圧力を調整することができ、加硫開始時における所望の供給圧力への調整を事前に行うことも可能となり、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力制御がよりし易くなる。

尚、本実施形態の場合、タイヤ加硫機１０１は、第１圧力制御弁３７及び媒体供給弁３５をいずれも備えているが、媒体供給弁３５を省略して、第１圧力制御弁３７に媒体循環経路２１と媒体供給経路２２とを仕切る目的を持たせてもよい。

また、媒体供給弁３５（これを用いない場合は、第１圧力制御弁３７）を開にすると同時に、生タイヤの加硫が開始されるが、このとき、バイパス弁３４を開、媒体回収弁３２を閉にする方法がある。この場合、まず、媒体循環経路２１内に蓄圧されていた高圧の窒素ガスを、モールド１４近傍に配置された第１圧力センサー３からの信号に基づいて第１圧力制御弁３７により圧力制御する。このとき、窒素ガスが媒体循環経路２１から媒体供給経路２２を経由して生タイヤ内部空間２に流れ込むにしたがって、媒体循環経路２１内の窒素ガスの圧力は低下していき（第２圧力センサー１２により測定される）、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力は上昇していく（第１圧力センサー３により測定される）。（尚、これは、生タイヤ内部空間２の窒素ガス圧力よりも、媒体循環経路２１内の窒素ガス圧力の方が高い場合である。）

次に、第１圧力センサー３、及び第２圧力センサー１２で測定される窒素ガスの圧力が同圧に近づいた瞬間に、バイパス弁３４を閉、媒体回収弁３２を開にすることで、窒素ガスは、媒体経路（２１、２２、２３）の循環を開始する。そして、窒素ガスが、媒体経路（２１、２２、２３）を循環し始めたのちは、第２圧力制御弁３３により引き続き窒素ガスの圧力制御を行う。このとき、第１圧力制御弁３７は、全開状態（第２圧力制御弁３３の制御圧力より高い設定）となっている。これにより、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力が所望圧力に達するまでの時間を短くすることができる。

尚、生タイヤの加硫開始時に、上記のように媒体回収弁３２を閉にせず開にする場合は、排気弁３１から背圧を保持した状態で窒素ガスを排気することにより、媒体回収弁３２側から生タイヤ内部空間２への高圧窒素ガスの流入を防ぎ、その後、所望圧力の窒素ガスを媒体経路（２１、２２、２３）に循環させることが可能となる。

一方、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力と媒体循環経路２１内の窒素ガスの圧力とがほぼ同じ場合においては、媒体供給弁３５を開にすると同時に、バイパス弁３４を開、媒体回収弁３２を閉にすることにより、上記と同様、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力が所望圧力に達するまでの時間を短くすることができる。そして、上記と同様、第１圧力センサー３、及び第２圧力センサー１２で測定される窒素ガスの圧力が同圧に近づいた瞬間に、バイパス弁３４を閉、媒体回収弁３２を開にすることで、窒素ガスは、媒体経路（２１、２２、２３）の循環を開始する。

また、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力が、媒体循環経路２１内の窒素ガスの圧力よりも高い場合も、媒体供給弁３５を開にすると同時に、バイパス弁３４を開、媒体回収弁３２を閉にすることにより、上記と同様、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力が所望圧力に達するまでの時間を短くすることができる。尚、本ケースにおいては、生タイヤ内部空間２に高圧の窒素ガスが急速に流れ込んでくることはないため、第１圧力制御弁３７を最初から全開状態にできる。そして、上記と同様、第１圧力センサー３、及び第２圧力センサー１２で測定される窒素ガスの圧力が同圧に近づいた瞬間に、バイパス弁３４を閉、媒体回収弁３２を開にすることで、窒素ガスは、媒体経路（２１、２２、２３）の循環を開始する。

よって、第１圧力センサー３、及び第２圧力センサー１２の信号に基づいて、第１圧力制御弁３７、第２圧力制御弁３３、媒体供給弁３５、媒体回収弁３２、排気弁３１、及びバイパス弁３４を適宜、調整することにより、生タイヤ内部空間２の窒素ガスの圧力が所望圧力に達するまでの時間を短くできるなど、さらに生産性を向上させることができる。

次に、上記各実施形態のようなタイヤ加硫機及びタイヤ加硫方法において、生タイヤ内部空間２内、すなわちブラダ内に窒素ガスが滞留する時間が生タイヤ１３の加硫開始時におけるタイヤ温度の立ち上がりにどのような影響を与えるかを調べた実験の結果について説明する。

図３は、ブラダ内の窒素ガスの滞留時間に伴うタイヤ温度の立ち上がりの変化を調べる実験において、タイヤ温度を測定した測定箇所を説明するためのタイヤ１３ａ及びブラダ５１の断面図である。この実験では、ブラダ５１内における窒素ガスの滞留時間τを媒体循環装置６の送風量Ｆを変化させることによって調節し、その窒素ガスの滞留時間τが０．５秒の場合と、１．５秒の場合と、２．５秒の場合のそれぞれについて加硫時間ｔの経過に伴うタイヤ温度Ｔの変化を測定した。

なお、この実験において、ブラダ５１内における窒素ガスの滞留時間τは、τ＝Ｖ／Ｆで表される。この関係式において、Ｖはブラダ５１内の体積である。この実験では、この関係式に基づいて所望の滞留時間τを得るための媒体循環装置６の送風量Ｆを決定した。また、タイヤ温度Ｔは、図３のタイヤ１３ａ内面のＰ点で表すインナーライナーショルダー部の温度を測定した。図４と図５にこの実験の結果がそれぞれ示されており、図４は、１７５／６５Ｒ１４のタイヤサイズのタイヤを形成する場合の実験結果であり、図５は、２０５／６０Ｒ１５のタイヤサイズのタイヤを形成する場合の実験結果である。

図４及び図５の実験結果から、窒素ガスの滞留時間τを２．５秒まで長くした場合、すなわち図４及び図５中のτ３の場合には、タイヤ温度Ｔの立ち上がりがかなり緩やかになり、加硫開始から加硫反応が始まる約１４０℃までタイヤ温度Ｔが上昇するのに要する時間もかなり長くなることが判る。この場合には、タイヤの加硫に要する時間が長くなり、生産性が低下するという不都合が生じる虞がある。一方、窒素ガスの滞留時間τを０．５秒まで短くした場合、すなわち図４及び図５中のτ１の場合には、タイヤ温度Ｔの立ち上がりがかなり急峻となり、加硫開始から加硫反応が始まる約１４０℃までタイヤ温度Ｔをかなり短時間で上昇可能であることが判る。しかしながら、窒素ガスの滞留時間τをこのように短くしようとすると、媒体循環装置６の送風量をかなり増大させて窒素ガスの流速をかなり増大させる必要があり、媒体循環装置６の消費電力の大幅な増大や、容量の大きい媒体循環装置６を用いる必要が生じる等のコストアップの要因が大きくなる。したがって、これら実験結果から、媒体循環装置６の送風量を調節してブラダ５１内における窒素ガスの滞留時間τが約１秒から約２秒となるように制御することが、コストの増大を抑えつつ、生産性を向上させるために有効であると考えられる。

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く、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が可能なものである。

例えば、上記実施形態では、モールド１４内への生タイヤ１３の収容作業と並行して窒素ガスの予備加熱を行うようにしたが、複数の生タイヤ１３を連続して加硫する工程において、前の生タイヤ１３の加硫の後期に次の生タイヤ１３の加硫に用いる窒素ガスの予備加熱を開始してもよい。

具体的には、前の生タイヤ１３の加硫の後期において、媒体供給弁３５及び媒体回収弁３２を閉にするとともに媒体循環装置６及び加熱手段８を停止し、媒体供給弁３５及び媒体回収弁３２間で閉鎖された媒体供給経路２２、媒体回収経路２３及び生タイヤ内部空間２内に窒素ガスを閉じ込めた状態で前の生タイヤ１３の加硫を行う。このような加硫の後期では、生タイヤ１３の加硫のために必要な熱量があまり大きくないため、上記のように閉じ込められた窒素ガスに残った熱で生タイヤ１３の加硫を進行させることが可能である。

一方、バイパス弁３４は開にしておくことにより、媒体循環経路２１中で窒素ガスを循環させるクローズドサーキットを形成する。そして、前の生タイヤ１３の加硫が完了しないうちに、前記媒体循環装置６及び加熱手段８の停止から所定時間後、その媒体循環装置６を再始動させるとともに加熱手段８による加熱を再開させることにより、媒体循環経路２１中における窒素ガスを循環させながらの予備加熱を開始する。その後、前の生タイヤ１３の加硫が完了すると、その生タイヤ１３をモールド１４から取り外すとともに、次の生タイヤ１３をモールド１４内に収容し、予備加熱しておいた窒素ガスを上記実施形態と同様にして生タイヤ内部空間２に供給することにより、次の生タイヤ１３の加硫を開始する。この構成によれば、上記実施形態よりも窒素ガスの予備加熱の時間を長くとることができるため、窒素ガスをより十分に加熱した状態で次の生タイヤ１３の加硫に供することができる。このため、生タイヤ内部空間２の温度の立ち上がり時間をより短縮することができる。

本発明に係るタイヤ加硫機の第１実施形態を示す模式図である。 本発明に係るタイヤ加硫機の第２実施形態を示す模式図である。 ブラダ内の窒素ガスの滞留時間に伴うタイヤ温度の立ち上がりの変化を調べる実験において、タイヤ温度を測定した測定箇所を説明するためのタイヤ及びブラダの断面図である。 １７５／６５Ｒ１４のタイヤサイズのタイヤを形成する場合において、ブラダ内の窒素ガスの滞留時間に伴うタイヤ温度の立ち上がりの変化を調べた実験結果を示す図である。 ２０５／６０Ｒ１５のタイヤサイズのタイヤを形成する場合において、ブラダ内の窒素ガスの滞留時間に伴うタイヤ温度の立ち上がりの変化を調べた実験結果を示す図である。

符号の説明

１、１０１ タイヤ加硫機
２ 生タイヤ内部空間
３ 第１圧力センサー
６ 媒体循環装置
７ 蓄熱体
８ 加熱手段
１０ 温度センサー
１２ 第２圧力センサー
１３ 生タイヤ
１４ モールド
２１ 媒体循環経路
２２ 媒体供給経路
２３ 媒体回収経路
３１ 排気弁
３２ 媒体回収弁
３３ 第２圧力制御弁
３４ バイパス弁
３５ 媒体供給弁
３７ 第１圧力制御弁

Claims (9)

1. 生タイヤを着脱可能に収容するモールドと、
   前記生タイヤを加硫成形するためのガス又は空気からなる加熱加圧媒体を流通させるための媒体経路と、
   前記媒体経路中に配置され前記加熱加圧媒体の圧力を測定するための圧力センサーと、
   前記媒体経路中に配置され前記圧力センサーからの信号に基づき前記媒体経路を流通する前記加熱加圧媒体の圧力を制御するための圧力制御弁と、
   前記媒体経路中に配置され前記加熱加圧媒体の温度を測定するための温度センサーと、
   前記媒体経路中に配置され前記温度センサーからの信号に基づき前記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手段と、を備え、
   前記圧力制御弁、及び前記加熱手段により、前記生タイヤ内部空間に供給される前記加熱加圧媒体の圧力、及び温度をそれぞれ個別に制御することを特徴とする、タイヤ加硫機。
2. 前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間に供給する媒体供給経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間から前記媒体循環経路に回収する媒体回収経路とから構成され、
   前記圧力センサーは、前記媒体回収経路中に配置される第１圧力センサーであり、
   前記圧力制御弁は、前記媒体供給経路中に配置される第１圧力制御弁であり、
   前記温度センサー、及び前記加熱手段は、いずれも前記媒体循環経路中に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ加硫機。
3. 前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間に供給する媒体供給経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間から前記媒体循環経路に回収する媒体回収経路とから構成され、
   前記圧力センサーは、前記媒体回収経路中に配置される第１圧力センサーであり、
   前記圧力制御弁は、前記媒体循環経路から加熱加圧媒体供給源へと分岐された媒体経路中に配置される第２圧力制御弁であり、
   前記温度センサー、及び前記加熱手段は、いずれも前記媒体循環経路中に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ加硫機。
4. 前記媒体循環経路中には、前記加熱加圧媒体を循環させるための媒体循環装置が配置され、
   前記第２圧力制御弁は、前記媒体循環装置からみて前記加熱加圧媒体が流れる方向における上流側であって前記媒体回収経路と前記媒体循環装置との間の前記媒体循環経路から分岐された媒体経路中に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のタイヤ加硫機。
5. 前記圧力制御弁は、前記媒体供給経路中に配置される第１圧力制御弁、及び前記第２圧力制御弁であることを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のタイヤ加硫機。
6. 前記媒体供給経路中であって前記媒体循環経路と前記第１圧力制御弁との間に配置される媒体供給弁と、
   前記媒体回収経路中であって前記第１圧力センサーと前記媒体循環経路との間に配置される媒体回収弁と、
   前記第１圧力センサーと前記媒体回収弁との間の前記媒体回収経路から分岐された媒体経路中に配置される排気弁と、
   前記媒体循環経路中であって前記媒体供給経路と前記媒体回収経路との間に配置されるバイパス弁と、を備え、
   前記圧力センサーは、前記第１圧力センサー、及び前記媒体循環経路中に配置される第２圧力センサーであり、
   前記圧力制御弁、前記媒体供給弁、前記媒体回収弁、前記排気弁、及び前記バイパス弁は、前記圧力センサーからの信号に基づき開度調整されることを特徴とする、請求項５に記載のタイヤ加硫機。
7. 生タイヤを加硫成形するためのガス又は空気からなる加熱加圧媒体が流通する媒体経路中に配置された圧力センサーにより前記加熱加圧媒体の圧力を測定する圧力測定工程と、
   前記圧力センサーからの信号に基づいて前記媒体経路中に配置された圧力制御弁により前記加熱加圧媒体の圧力を制御する圧力制御工程と、
   前記媒体経路中に配置された温度センサーにより前記加熱加圧媒体の温度を測定する温度測定工程と、
   前記温度センサーからの信号に基づいて前記媒体経路中に配置された加熱手段により前記加熱加圧媒体の温度を制御する温度制御工程と、を備え、
   前記生タイヤ内部空間に供給される前記加熱加圧媒体の圧力、及び温度をそれぞれ個別に制御することを特徴とする、タイヤ加硫方法。
8. 前記媒体経路は、前記加熱加圧媒体を予備加熱するために循環させる媒体循環経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間に供給する媒体供給経路と、前記媒体循環経路に連結され前記加熱加圧媒体を前記生タイヤ内部空間から前記媒体循環経路に回収する媒体回収経路とから構成され、
   前記圧力測定工程は、前記媒体回収経路中に配置される第１圧力センサーにより前記加熱加圧媒体の圧力を測定する工程であり、
   前記圧力制御工程は、前記第１圧力センサーからの信号に基づいて前記媒体循環経路から加熱加圧媒体供給源へと分岐された媒体経路中に配置される第２圧力制御弁により前記加熱加圧媒体の圧力を制御する工程であり、
   前記温度センサー、及び前記加熱手段は、いずれも前記媒体循環経路中に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のタイヤ加硫方法。
9. 前記圧力制御工程は、前記第１圧力センサーからの信号に基づいて、前記媒体供給経路中に配置される第１圧力制御弁、及び／又は前記第２圧力制御弁により前記加熱加圧媒体の圧力を制御する工程であることを特徴とする、請求項８に記載のタイヤ加硫方法。

Images