(57)【要約】【課題】ゴム温度を正確に測定することが可能な温度センサであって、特に未加硫の生タイヤを加熱加硫する加硫工程において、該生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム温度を正確に測定することができる温度センサ、および該温度センサを使用した空気入りタイヤの製造方法を提供すること。【解決手段】ゴム温度を測定するための温度センサであって、保護管と、保護管と同軸状に延び、先端部以外が前記保護管に覆われるとともに、先端部が露出したエレメント管と、エレメント管内に収納され、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子とを備える温度センサ。該温度センサは、加硫工程が、温度センサにより未加硫の生タイヤの温度を測定する温測工程を含み、温測工程が、温度センサの少なくとも先端部を生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム部の温度を測定する工程である空気入りタイヤの製造方法に好適に使用可能である。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム温度を測定するための温度センサであって、
保護管と、前記保護管と同軸状に延び、先端部以外が前記保護管に覆われるとともに、前記先端部が露出したエレメント管と、前記エレメント管内に収納され、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子とを備える温度センサ。
【請求項２】
前記保護管の径Ｄ２と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）が１．５〜３．０である請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記保護管と前記エレメント管との間に空気層を備える請求項１または２に記載の温度センサ。
【請求項４】
露出した前記先端部の軸方向長さＬ１と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｌ１／Ｄ１）が２．０〜３．０である請求項１〜３のいずれかに記載の温度センサ。
【請求項５】
前記エレメント管の径Ｄ１が５ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の温度センサ。
【請求項６】
未加硫の生タイヤを加熱加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法であって、
前記加硫工程が、温度センサにより未加硫の生タイヤの温度を測定する温測工程を含み、
前記温度センサが、保護管と、前記保護管と同軸状に延び、先端部以外が前記保護管に覆われるとともに、前記先端部が露出したエレメント管と、前記エレメント管内に収納され、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子とを備え、
前記温測工程が、前記温度センサの少なくとも前記先端部を前記生タイヤのゴム部に挿入することにより、前記ゴム部の温度を測定する工程であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項７】
前記温測工程において、前記先端部を前記生タイヤのトレッド部に挿入する請求項６に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項８】
前記保護管の径Ｄ２と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）が１．５〜３．０である請求項６または７に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項９】
前記保護管と前記エレメント管との間に空気層を備える請求項６〜８のいずれかに記載の温度センサ。
【請求項１０】
露出した前記先端部の軸方向長さＬ１と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｌ１／Ｄ１）が２．０〜３．０である請求項６〜９のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
【請求項１１】
前記エレメント管の径Ｄ１が５ｍｍ以下である請求項６〜１０のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム温度を測定するための温度センサ、および該温度センサを使用した空気入りタイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム製品である空気入りタイヤを製造する場合、その加硫工程は最も時間を要する工程となるため、加硫工程の時間短縮の努力が現在でも行われている。その一方で、加硫工程においてゴム部の加硫が不十分であると、ゴムの加硫反応により発生したエアが加硫ゴム内に残存し、かかる残存エアは製品段階でのタイヤ故障の原因となる場合がある。したがって、通常のタイヤ生産の現場では、季節要因などにより、例えば原料である未加硫の生タイヤの温度、金型内温度、雰囲気温度などがばらつく点を考慮し、加硫工程での全ばらつきを加味した余裕時間を加算して加硫工程に要する時間を設定している。
【０００３】
しかしながら、余裕時間の設定はタイヤの生産性向上の観点からは好ましくなく、タイヤ毎に加硫終了時を決定し、効率良く加硫工程を実行するため、加硫時の未加硫の生タイヤの温度を正確に測定することが望まれていた。
【０００４】
ところで、一般に温度センサとしては、熱電対と並んで測温抵抗体が使用されている。例えば下記特許文献１には、流体が流れる流路に配置される保護管と、保護管内に配置されるエレメント管と、エレメント管内に配置されて流体の温度を計測する計測手段と、保護管とエレメント管との間に配置される樹脂の保護部材とを備え、保護部材は、保護管からエレメント管を抜き差し可能にする構成を備えると共に、振動による保護管とエレメント管の接触を防止するように構成された温度センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の温度センサは、流体の流れ方向に対し、直行するように配置され、流体の流れに伴うカルマン渦によって生ずる低周波振動に耐え得る設計となっているが、ゴム温度を測定する際に利用できるものではない。このように、種々の分野で使用可能な温度センサは存在するが、ゴム温度を測定するために適した温度センサの報告例は殆どないのが実情であった。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゴム温度を正確に測定することが可能な温度センサであって、特に未加硫の生タイヤを加熱加硫する加硫工程において、該生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム温度を正確に測定することができる温度センサ、および該温度センサを使用した空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち本発明は、ゴム温度を測定するための温度センサであって、保護管と、前記保護管と同軸状に延び、先端部以外が前記保護管に覆われるとともに、前記先端部が露出したエレメント管と、前記エレメント管内に収納され、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子とを備える温度センサに関する。
【０００９】
本発明に係る温度センサは、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子が収納されたエレメント管の先端部以外を保護管で覆うように設計されている。このため、ゴムに対し、温度センサをその軸方向に挿入した場合であっても、保護管がエレメント管を補強し、エレメント管の損傷を防止することができる。
【００１０】
上記温度センサにおいて、前記保護管の径Ｄ２と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）が１．５〜３．０であることが好ましい。例えば温度センサが備えるエレメント管の少なくとも先端部を生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム部の温度を測定する場合であって、保護管の周囲にゴム部を加熱加硫するための金型が存在する場合、保護管に伝わる熱がエレメント管に伝わらないようにすることが、ゴム部の温度を正確に測定するためには重要になる。本発明において、保護管の径Ｄ２とエレメント管の径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）が１．５〜３．０である場合、保護管に伝わる熱の影響を抑え、エレメント管の先端部においてゴム部の温度をより正確に測定できるため好ましい。なお、Ｄ２／Ｄ１を前記範囲内に設定することにより形成される隙間部分は空気層であってもよく、真空層であってもよく、断熱部材層であってもよい。
【００１１】
上記温度センサにおいて、露出した前記先端部の軸方向長さＬ１と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｌ１／Ｄ１）が２．０〜３．０であることが好ましい。エレメント管の先端部は保護管で覆われておらず、露出しているため、ゴム部に挿入する場合、強度不足が懸念されるが、Ｌ１／Ｄ１を前記範囲内に設計することにより、かかる先端部の強度を十分に確保することができる。
【００１２】
上記温度センサにおいて、前記エレメント管の径Ｄ１が５ｍｍ以下であることが好ましい。エレメント管の径は細い方が、周囲の温度環境の影響を受けにくく、先端部での温度測定の感度が向上する。その一方で、エレメント管の径を細くすると、同時にエレメント管の強度が低下し、ゴム部の温度測定時に損傷が発生する恐れが高まる。しかしながら本発明においては、感度向上のためにエレメント管の径を細くしても、先端部以外の部分が保護管で覆われているため、エレメント管の径を細くすることによる強度低下を十分に補うことができ、エレメント管の損傷を防止することができる。
【００１３】
また本発明は、未加硫の生タイヤを加熱加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法であって、前記加硫工程が、温度センサにより未加硫の生タイヤの温度を測定する温測工程を含み、前記温度センサが、保護管と、前記保護管と同軸状に延び、先端部以外が前記保護管に覆われるとともに、前記先端部が露出したエレメント管と、前記エレメント管内に収納され、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子とを備え、前記温測工程が、前記温度センサの少なくとも前記先端部を前記生タイヤのゴム部に挿入することにより、前記ゴム部の温度を測定する工程であることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法に関する。本発明に係る温度センサは、未加硫の生タイヤを加熱加硫する際、そのゴム温度を測定するのに好適に使用可能であり、特に、温度センサの少なくとも先端部を生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム部の温度を測定する際に好適に使用可能である。かかる製造方法では、ゴム部の温度を正確に測定しつつ、未加硫の生タイヤを加熱加硫することができるため、余分な安全時間を設定することなく、タイヤ毎に加硫工程の終了時点を確実に決定することができる。なお、未加硫の生タイヤを加硫する場合、加硫進行が最も遅いのがトレッド部であるため、加硫工程の終了時点をより確実に決定するためには、前記温測工程において、前記先端部を前記生タイヤのトレッド部に挿入することが好ましい。
【００１４】
前記空気入りタイヤの製造方法では、前記保護管の径Ｄ２と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）が１．５〜３．０であることが好ましく、前記保護管と前記エレメント管との間に空気層を備えることが好ましく、露出した前記先端部の軸方向長さＬ１と前記エレメント管の径Ｄ１との比（Ｌ１／Ｄ１）が２．０〜３．０であることが好ましく、前記エレメント管の径Ｄ１が５ｍｍ以下であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明において加熱加硫する未加硫の生タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図
【図２】本発明において使用するタイヤ成型用金型を概念的に示す断面図
【図３】本発明の温度センサの一例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る温度センサは、特に未加硫の生タイヤを加熱加硫する加硫工程において、該生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム温度を正確に測定することができる。以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明において加熱加硫する未加硫の生タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図を図１に示す。ここで示した生タイヤ９は、一対のビード部１と、ビード部１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なって踏面を構成するトレッド部３とを備えた空気入りタイヤである。ビード部１には、環状のビードコア１ａが配されている。
【００１７】
カーカス層４は、トレッド部３からサイドウォール部２を経てビード部１に至り、その端部がビードコア１ａを介して折り返されている。カーカス層４は、少なくとも一枚のカーカスプライによって構成される。カーカスプライは、タイヤ周方向に対して略９０°の角度で延びるカーカスコードをトッピングゴムで被覆して形成されている。
【００１８】
ベルト層５は、トレッド部３でカーカス層４の外側に貼り合わされ、トレッドゴム６により外側から覆われている。ベルト層５は、複数枚（本実施形態では二枚）のベルトプライによって構成される。各ベルトプライは、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるベルトコードをトッピングゴムで被覆して形成され、該ベルトコードがプライ間で互いに逆向きに交差するように積層されている。
【００１９】
トレッドゴム６は、１層のみで構成しても良く、タイヤ径方向内側のベーストレッドと、その外周側に位置するキャップトレッドとを有する、所謂キャップベース構造で構成しても良い。
【００２０】
図１に示した生タイヤ９は、未加硫状態の生タイヤであり、後述する加硫工程において、製品タイヤの形状にシェーピングされる（図２参照）とともに、そのトレッド表面には種々のトレッドパターンが形成される。
【００２１】
生タイヤ９の加硫成形では、タイヤ成型用金型（以下、単に「金型」ともいう）が使用される。図２にタイヤ成型用金型を概念的に表した断面図を示す。この金型１０には、生タイヤ９が未加硫状態のままセットされ、その金型１０内の生タイヤ９に加熱加圧を施すことで加硫工程が行われる。
【００２２】
金型１０は、生タイヤ９のトレッド部３に圧接可能なトレッド型部１１を少なくとも備える。本実施形態では、金型１０は、生タイヤ９の踏面に接するトレッド型部１１と、下方を向いたタイヤ外面に接する下型部１２と、上方を向いたタイヤ外面に接する上型部１３とを備える。これらは、周囲に設置された開閉機構（不図示）によって、型締め状態と金型開放状態との間で変位自在に構成され、かかる開閉機構の構造は周知である。トレッド型部１１はさらに周方向に複数個のセグメントに分割されており、金型１０内に配設される生タイヤ９の径方向に移動可能となっている。また、金型１０には、電気ヒータや蒸気ジャケットなどの熱源を有するプラテン板（不図示）が設けられており、これによって各型部の加熱が行われる。
【００２３】
金型１０の中心部には、タイヤと同軸状に中心機構１４が設けられ、これの周囲にトレッド型部１１、下型部１２および上型部１３が設置されている。中心機構１４は、ゴム袋状のブラダー１５と、タイヤ軸方向に延びるセンターポスト１６とを有し、センターポスト１６には、ブラダー１５の端部を把持する上部クランプ１７と下部クランプ１８が設けられている。
【００２４】
中心機構１４には、ブラダー１５内への加熱媒体の供給を行うための媒体供給路２１が上下に延設され、その媒体供給路２１の上端に噴出し口２２が形成されている。媒体供給路２１には、加熱媒体供給源２３から供給された加熱媒体や、加圧媒体供給源２６から供給された加圧媒体が流れる供給配管２４が接続されている。加熱媒体は、バルブ２５の開閉操作に応じて供給され、加圧媒体は、バルブ２８の開閉操作に応じて供給される。
【００２５】
また、中心機構１４には、ブラダー１５内の加熱媒体と加圧媒体とが混合された高温高圧流体を排出するための媒体排出路３１が上下に延設され、その媒体排出路３１の上端に回収口３２が形成されている。媒体排出路３１には、高温高圧流体が流れる排出配管３４が接続され、その開閉を操作するブローバルブ３３を排出配管３４に設けている。ポンプ３５は、媒体排出路３１を通る高温高圧流体が媒体供給路２１を経由してブラダー１５の内部に再供給されるように、高温高圧流体を強制循環させる手法を用いても構わない。
【００２６】
本発明に係る空気入りタイヤの製造方法では、加硫工程が、温度センサにより未加硫の生タイヤの温度を測定する温測工程を含み、かかる温測工程が、温度センサの少なくとも先端部を生タイヤのゴム部に挿入することにより、ゴム部の温度を測定する。図１に示す生タイヤ９において、温度センサを挿入するゴム部としては、加硫最遅部に相当するトレッド部３を選択することが好ましい。トレッド部３に温度センサを挿入する方法としては、例えば前記トレッド型部１１が有する複数のセグメントの少なくとも一つに、温度センサの軸方向と生タイヤの径方向とが一致するように設置し、タイヤ加硫の際、セグメントがタイヤ径方向に移動するのと同時に、温度センサが生タイヤのトレッド部に挿入されるように設計してもよい。
【００２７】
図３に、本発明の温度センサの一例を示す断面図を示す。図３では、生タイヤのトレッド部Ｔに対し、温度センサ１０１をその軸方向に挿入した状態を示している。温度センサ１０１は、保護管１０２と、保護管１０２と同軸状に延び、先端部１０３Ｔ以外が保護管１０２に覆われるとともに、先端部１０３Ｔが露出したエレメント管１０３と、エレメント管１０３内に収納され、ゴム温度を計測する測温抵抗体素子１０４とを備える。温度センサ１０１は、例えば金型のセグメントの有する固定手段（不図示）により固定され、内周面側に向かって生タイヤのタイヤ径方向に延びるように設置可能である。なお、「内周面側」とは生タイヤが金型にセットされる際、生タイヤの中心側を意味する。温度センサを固定する固定手段は、例えば外周面側をダブルナットなどで構成し、内周面側をネジ構造で構成してもよい。
【００２８】
保護管１０２は、例えばステンレスなどの強度を備える金属部材で構成されてもよい。保護管１０２は先端部１０３Ｔよりも外周面側のエレメント管１０３を覆うように設計され、好ましくは金型の内周面側端の固定手段まで延びている。保護管１０２の内周面側（エレメント管１０３の先端側）端部は、エレメント管１０３と隙間なく接合されている。なお、図３に示すとおり、保護管１０２の内周面側部分は、ゴム部に無理なく挿入されるようにテーパー状に設計されてもよい。エレメント管１０３は管内にゴム温度を計測するための測温抵抗体素子１０４を収納している。測温抵抗体素子１０４はゴム温度測定の際の感度向上の観点から、好ましくはプラチナで構成される。測温抵抗体素子１０４が収納される位置は、ゴム温度測定の際の感度向上の観点から、エレメント管１０３の先端部１０３Ｔ内に収納されることが好ましい。測温抵抗体素子１０４には、リード線１０４Ｌが繋がれ、図示しないレコーダに電圧情報（温度情報）を伝達する。
【００２９】
保護管１０２およびエレメント管１０３の長さは、製造する空気入りタイヤおよび金型のサイズに応じて、適宜設計可能である。保護管１０２の径Ｄ２とエレメント管１０３の径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）は、１．５〜３．０に設計されることが好ましい。かかる構成によれば、保護管１０２とエレメント管１０３との間には隙間部分Ａが生じるが、図３に示す例では、保護管１０２とエレメント管１０３との隙間部分Ａは空気層となっており、外周面側端部の少なくとも一部に貫通口などを設けることにより、外周面側は開放系となっている。この場合、周囲からの保護管１０２への伝熱が隙間部分Ａに設けられた空気層により遮られるため、エレメント管１０３の先端部においてゴム部の温度をより正確に測定できるため好ましい。また、保護管１０２の外周面側（エレメント管１０３の後端側）でも、保護管１０２とエレメント管１０３とが隙間なく接合されることにより、保護管１０２とエレメント管１０３との間の隙間部分Ａが、完全に密閉系になっていてもよく、かかる隙間部分Ａを真空層としてもよい。さらに、保護管１０２とエレメント管１０３との間の隙間部分Ａには、この隙間部分Ａの形状に対応した樹脂部材などで断熱部材層としてもよく、あるいは流動性の樹脂部材などを充填して固化した断熱部材層としてもよい。断熱性を備える樹脂部材としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、シリコーンゴム、天然ゴムなどが挙げられる。
【００３０】
エレメント管１０３に関し、露出した先端部１０３Ｔの軸方向長さＬ１とエレメント管１０３の径Ｄ１との比（Ｌ１／Ｄ１）は、先端部１０３Ｔの強度確保の観点から、２．０〜３．０に設計されることが好ましい。なお、エレメント管１０３の径Ｄ１は細い方が、特に先端部１０３Ｔ以外の温度環境の影響を受けにくく、所望のゴム部の温度測定に関し、感度が向上するため好ましい。したがって、エレメント管１０３の径Ｄ１は、５ｍｍ以下であることが好ましく、３．５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３１】
本発明に係る温度センサは、温度測定対象のゴムに対し、少なくともエレメント管の先端部を挿入することにより、ゴム温度を測定する際に有用である。特に、本発明に係る温度センサは、未加硫の生タイヤを加熱加硫する加硫工程を含む空気入りタイヤの製造方法に好適に使用可能であり、かかる製造方法では、ゴム部の温度を正確に測定しつつ、未加硫の生タイヤを加熱加硫することができるため、余分な安全時間を設定することなく、タイヤ毎に加硫工程の終了時点を確実に決定することができる。
【００３２】
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０１  温度センサ
１０２  保護管
１０３  エレメント管
１０４  測温抵抗体素子
【図１】
2020085524.tif 000003
【図２】
2020085524.tif 000004
【図３】
2020085524.tif 000005