(57)【要約】【課題】ブラダー内の上下温度差を効果的に軽減できるタイヤ加硫装置およびそれを用いた空気入りタイヤの製造方法を提供する。【解決手段】空気入りタイヤＴの外表面を成形するモールド１０と、空気入りタイヤＴの内側に挿入されるブラダー２０と、ブラダー２０を操作する中心機構３０と、ブラダー２０内に加熱用媒体および加圧用媒体を供給する媒体供給手段４０と、ブラダー２０内に供給された加熱用媒体および加圧用媒体を撹拌するための撹拌用媒体をブラダー２０内に噴射する撹拌手段５０を備えて、媒体供給手段４０の供給口４１および供給路４２と撹拌手段５０の噴射口５１および流路５２とを別系統としたタイヤ加硫装置によって、撹拌用媒体を撹拌手段５０の噴射口５１から噴射してブラダー２０内の加熱用媒体および加圧用媒体を撹拌する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入りタイヤの外表面を成形するモールドと、該空気入りタイヤの内側に挿入される筒状のブラダーと、該ブラダーの両端を把持する一対のクランプを備えて該ブラダーを操作する中心機構と、該ブラダー内に加熱用媒体および加圧用媒体を供給する媒体供給手段と、前記ブラダー内に供給された前記加熱用媒体および前記加圧用媒体を撹拌するための撹拌用媒体を前記ブラダー内に噴射する撹拌手段を備えたタイヤ加硫装置であって、
前記媒体供給手段が前記加熱用媒体および前記加圧用媒体を前記ブラダー内に供給するための供給口と該供給口まで前記加熱用媒体および前記加圧用媒体を導く供給路とを含み、前記撹拌手段が前記撹拌用媒体を前記ブラダー内に噴射するための噴射口と該噴射口まで前記撹拌用媒体を導く流路とを含み、前記供給口と前記噴射口とが別々に設けられ、且つ、前記供給路と前記流路とが別系統であることを特徴とするタイヤ加硫装置。
【請求項２】
前記噴射口の開口径が前記供給口の開口径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ加硫装置。
【請求項３】
前記噴射口から噴射される前記撹拌用媒体の流速が前記供給口から供給される前記加熱媒体および前記加圧媒体の流速よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ加硫装置。
【請求項４】
前記噴射口が前記ブラダーの底部を向いていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ加硫装置。
【請求項５】
前記噴射口が前記ブラダーの底部に配置され、且つ、前記流路が前記ブラダーと共に変形可能なホースで構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ加硫装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ加硫装置を用いた空気入りタイヤの製造方法であって、前記媒体供給手段によって前記ブラダー内に前記加熱媒体および前記加圧媒体を供給した後、前記ブラダー内の圧力が低下したときに前記撹拌手段によって前記ブラダー内に前記撹拌用媒体を噴射して、前記ブラダー内の前記加熱媒体および前記加圧媒体を撹拌すると共に前記ブラダー内を加圧することを特徴とする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、タイヤ加硫装置およびそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関し、更に詳しくは、ブラダー内の上下温度差を効果的に軽減できるタイヤ加硫装置およびそれを用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、空気入りタイヤを加硫する際には、未加硫タイヤの内側に挿入されたブラダー内に加熱媒体と加圧媒体を供給してブラダーを膨張させて、未加硫タイヤをモールドに向かって押圧する。このとき、加熱媒体としてはスチームが用いられ、加圧媒体としては窒素ガスが用いられる。ところが、スチームと窒素ガスとを用いた場合、窒素ガスの比重がスチームに比して大きいため、膨張したブラダー内では、上方にスチームが圧縮された状態で存在し、その下方に窒素ガスが存在した状態になる。そのため、加硫中のブラダー内では、上側の温度が下側に比して高くなって上下温度差が発生する。このような状況のまま加硫されたタイヤでは、加硫時の上下方向によって加硫程度にばらつきが生じるという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、様々な加硫方法や加硫装置が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。特許文献１では、加熱媒体および加圧媒体をブラダー内に供給する供給口と、ブラダー内の加熱媒体および加圧媒体を回収する回収口とを設けて、加硫中に加熱媒体および加圧媒体を循環させて、これら媒体が所定の温度および圧力で維持されるようにし、且つ、これら媒体がブラダー内で撹拌されるようにして、ブラダー内の上下温度差を小さくすることが提案されている。また、特許文献２では、ブラダー内に攪拌羽根を設置し、この撹拌羽根を回転させることにより、ブラダー内のスチームと窒素ガスとを攪拌混合して、ブラダー内の上下温度差を小さくすることが提案されている。
【０００４】
しかしながら、前者の提案では加硫中に加熱媒体および加圧媒体が循環し続けるため、エネルギーロスが大きく、また、ブラダー内で加熱媒体および加圧媒体を必ずしも充分に撹拌できないと言う問題があった。また、後者の提案では、ブラダー内に撹拌羽根を新設しなければならず、これに伴って加硫設備が複雑になるという問題があった。そのため、簡潔な構造で、ブラダー内の上下温度差を効果的に軽減するための更なる対策が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５‐２２３７７７号公報
【特許文献２】特開２００９‐０２９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ブラダー内の上下温度差を効果的に軽減できるタイヤ加硫装置およびそれを用い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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のタイヤ加硫装置は、空気入りタイヤの外表面を成形するモールドと、該空気入りタイヤの内側に挿入される筒状のブラダーと、該ブラダーの両端を把持する一対のクランプを備えて該ブラダーを操作する中心機構と、該ブラダー内に加熱用媒体および加圧用媒体を供給する媒体供給手段と、前記ブラダー内に供給された前記加熱用媒体および前記加圧用媒体を撹拌するための撹拌用媒体を前記ブラダー内に噴射する撹拌手段を備えたタイヤ加硫装置であって、前記媒体供給手段が前記加熱用媒体および前記加圧用媒体を前記ブラダー内に供給するための供給口と該供給口まで前記加熱用媒体および前記加圧用媒体を導く供給路とを含み、前記撹拌手段が前記撹拌用媒体を前記ブラダー内に噴射するための噴射口と該噴射口まで前記撹拌用媒体を導く流路とを含み、前記供給口と前記噴射口とが別々に設けられ、且つ、前記供給路と前記流路とが別系統であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、上記のように、ブラダー内に供給された加熱媒体および加圧媒体が撹拌手段によって噴射された撹拌用媒体によって撹拌されるため、ブラダー内の上下温度差を効果的に軽減することができる。このとき、加熱媒体および加圧媒体の撹拌は撹拌用媒体の噴射によって行われるため、撹拌のための複雑な機構を新設する必要はない。更に、撹拌媒体の噴射は、加熱媒体および加圧媒体の供給とは別系統で行われるため、必要なときに必要な量だけ撹拌用媒体を噴射することができ、エネルギーロスを避けながら、効率良くブラダー内の上下温度差を軽減することができる。
【０００９】
本発明では、噴射口の開口径が供給口の開口径よりも小さい仕様にすることもできる。また、噴射口から噴射される撹拌用媒体の流速が供給口から供給される加熱媒体および加圧媒体の流速よりも大きい仕様にすることもできる。これら仕様では、ブラダー内の加熱媒体および加圧媒体を効果的に撹拌することができ、ブラダー内の上下温度差を軽減するには有利になる。
【００１０】
本発明では、噴射口がブラダーの底部を向いている仕様にすることもできる。或いは、噴射口がブラダーの底部に配置され、且つ、流路がブラダーと共に変形可能なホースで構成された仕様にすることもできる。これら仕様では、相対的に比重が大きいためブラダー底部に沈降した加圧媒体に撹拌用媒体を確実に噴射することができ、ブラダー内の加熱媒体および加圧媒体を撹拌して、ブラダー内の上下温度差を軽減するには有利になる。
【００１１】
本発明のタイヤ加硫装置を用いた空気入りタイヤの製造方法では、媒体供給手段によってブラダー内に加熱媒体および加圧媒体を供給した後、ブラダー内の圧力が低下したときに撹拌手段によってブラダー内に撹拌用媒体を噴射して、ブラダー内の加熱媒体および加圧媒体を撹拌すると共にブラダー内を加圧するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態からなるタイヤ加硫装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に別の実施形態からなるタイヤ加硫装置の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１に示す本発明のタイヤ加硫装置は、空気入りタイヤＴの外表面を成形するモールド１０と、空気入りタイヤＴの内側に挿入される筒状のブラダー２０と、ブラダー２０を操作する中心機構３０と、ブラダー１０の内側に加熱媒体と加圧媒体とを供給するための媒体供給手段４０と、ブラダー１０内に供給された加熱媒体および加圧媒体を撹拌するための撹拌用媒体をブラダー１０の内側に噴射するための撹拌手段５０とを備えている。尚、図１では省略しているが、モールド１０を外部から加熱するための加熱手段も備える。
【００１５】
モールド１０は、空気入りタイヤＴのビード部を成形するための下側ビードリング１１および上側ビードリング１２と、空気入りタイヤＴのサイドウォール部を成形するための下側サイドプレート１３および上側サイドプレート１４と、空気入りタイヤＴのトレッド部を成形するための複数のセクター１５とから構成され、そのモールド１０の内側でタイヤＴを加硫成形するようになっている。尚、本発明ではモールド１０の構造は特に限定されるものではなく、図示のようなセクショナルタイプのモールドのほか、例えば二つ割りタイプのモールドを使用することも可能である。
【００１６】
ブラダー２０は、加硫装置における下端部が下側ビードリング１１と後述の中心機構３０に設けられた下側クランプリング３１との間に把持され、加硫装置における上端部が後述の中心機構３０に設けられた上側クランプリング３２ａと補助リング３２ｂとの間に把持されている。図１に示す加硫状態において、ブラダー２０は、タイヤＴの径方向外側に拡張した状態にあるが、加硫後にタイヤＴを加硫装置内から取り出す際には上側クランプリング３２ｂ（および補助リング３２ｂ）が上方に移動し、それに伴ってブラダー１０がタイヤＴの内側から抜き取られるようになっている。
【００１７】
中心機構３０は、前述のように、ブラダー２０の両端を把持する一対のクランプとして、ブラダー２０の下端部を把持する下側クランプリング３１と、上端部を把持する上側クランプリング３２ａおよび補助リング３２ｂを備える。下側クランプリング３１は、モールド１０の下側ビードリング１１に対して連接するように配置されてシリンダ３３に固定されている。シリンダ３３は、空気入りタイヤＴの中心位置に配置されたセンターポスト３３の周囲に配置されており、後述の媒体供給手段４０や撹拌用手段５０を備える。また、加硫後にブラダー２０内から加熱媒体および加圧媒体を排出するための排出路（不図示）や、加熱媒体（スチーム）の凝縮液を排出するための排水路（不図示）を備えることもできる。上側クランプリング３２ａはセンターポスト３４の上部に固定されている。補助リング３２ｂはブラダー２０を把持する際に上側クランプリング３２ａに対して装着されるものであり、モールド１０の上側ビードリング１２に対して連接するように配置されている。センターポスト３４は前述のように空気入りタイヤＴの中心位置に配置されているが、鉛直方向に昇降自在に構成されており、この昇降によって前述のタイヤＴを取り出す際の上側クランプリング３２ａの移動が可能になっている。
【００１８】
媒体供給手段４０は、加熱用媒体および加圧用媒体をブラダー２０内に供給するための供給口４１と、加熱用媒体および加圧用媒体を供給源（不図示）から供給口４１まで導く供給路４２とを含む。加熱用媒体としては例えばスチーム、窒素ガス等が用いられ、加圧用媒体としては例えば窒素ガス、燃焼により脱酸素した空気等が用いられる。供給路４２の途中には、加熱用媒体および加圧用媒体の流量や流速を調整するためのバルブ等の操作機構を設けてもよい。図示の例では、上述のように、シリンダ３３に媒体供給手段４０が設けられており、供給口４１はシリンダ３３の表面において開口し、供給路４２はシリンダ３３の内部に形成されている。
【００１９】
撹拌手段５０は、撹拌用媒体をブラダー２０内に噴射するための噴射口５１と、撹拌用媒体を供給源（不図示）から噴射口５１まで導く流路５２とを含む。撹拌用媒体としては例えばスチーム、窒素ガス等が用いられる。流路５２の途中には、撹拌用媒体の流量や流速を調整するためのバルブ等の操作機構を設けてもよい。図示の例では、上述のように、シリンダ３３に撹拌手段５０が設けられており、シリンダ３３の表面から突き出たノズル３３ａの先端に噴射口５１が配置され、流路５２はシリンダ３３およびノズル３３ａの内部に形成されている。尚、図示のようにノズル３３ａを用いる場合は、効率的な撹拌のためにシリンダの周上に１〜１０個程度のノズルを設けることが好ましい。尚、図中の噴射口５１から延びる矢印は撹拌媒体の噴射（噴射方向）を示すものである。
【００２０】
本発明では、これら媒体供給手段４０と撹拌手段５０とを別系統とする。具体的には、図１に示すように、供給口４１と噴射口５１とを別々に設け、且つ、供給路４２と流路５５２とも重複せずに異なる経路になるように構成する。尚、図には示していないが、前述のバルブ等の操作機構についても、各経路（供給路４２、流路５２）にそれぞれ設けられるものであり、各媒体の流量や流速を別々に調整可能になっている。尚、上記のように加熱用媒体および撹拌用媒体として使用可能な媒体は共通しているので、共通の媒体（例えばスチーム）を採用して、加熱用媒体および撹拌用媒体を同一の供給源から得るようにしてもよいが、この場合であっても、各媒体をブラダー２０内に導くための経路（供給路４２、流路５２）や各媒体の流量や流速を調整するための操作機構は別系統とすることが必要である。
【００２１】
上述の本発明のタイヤ加硫装置では、ブラダー２０内に供給された加熱媒体および加圧媒体を撹拌手段５０によって噴射された撹拌用媒体によって撹拌することができるため、このタイヤ加硫装置を用いることでブラダー２０内の上下温度差を効果的に軽減することができる。このとき、加熱媒体および加圧媒体の撹拌は撹拌用媒体の噴射によって行われるため、撹拌のための複雑な機構を新設する必要はない。更に、撹拌媒体の噴射は、加熱媒体および加圧媒体の供給とは別系統で行われるため、加硫工程における他の吸排気操作の影響は受けずに、必要なときに最小限度の必要な量だけ撹拌用媒体を噴射することができる。従って、エネルギーロスを避けながら、効率良くブラダー２０内の上下温度差を軽減することができる。
【００２２】
ブラダー２０内の加熱用媒体および加圧用媒体を効果的に撹拌するためには、撹拌手段５０によって撹拌用媒体を勢いよく噴射することが有効である。そのため、噴射口５１の開口径を媒体供給手段４０の供給口４１の開口径よりも小さくすることが好ましい。また、流路５２に設けられたバルブ等の操作機構によって撹拌用媒体の圧力や流量を調節して、噴射口５１から噴射される撹拌用媒体の流速を供給口４１から供給される加熱媒体および前記加圧媒体の流速よりも大きくすることが好ましい。
【００２３】
加硫時のブラダー２０内では、加熱用媒体と加圧用媒体との比重の違いから相対的に比重が大きい加圧用媒体（窒素ガス）がブラダー底部に沈降したり、加熱用媒体（スチーム）が液体（水）に相変化したドレンがブラダー底部に沈降する傾向がある。そのため、撹拌用媒体は、このようなブラダー底部に沈降した加圧用媒体やドレンに向けて噴射することが好ましい。即ち、図１に示すように、噴射口５１をブラダー２０の底部に向けることが好ましい。或いは、図２に例示するように、流路５２をブラダー２０の底部まで延長して噴射口５１がブラダー２０の底部に配されるようにしてもよい。この場合、流路５２が加硫工程におけるブラダー２０の変形に追従できるように、流路５２を例えばブラダー２０と共に変形可能なホース５３で構成するとよい。尚、上記のようにブラダー底部に沈降したドレンに向かって撹拌用媒体としてスチームを噴射した場合、ドレンとその周囲の媒体が撹拌されるだけでなく気液接触が促されて、ドレン自体の均熱化や撹拌用媒体（スチーム）からドレンへの熱交換（ドレンの加熱）も促進できるという利点もある。
【００２４】
噴射口５１をブラダー２０の底部に向ける場合、単純にブラダー２０の底部に照準を合わせるだけでなく、例えばブラダー２０の底部においてブラダー２０の周方向に沿ってドレンが旋回するような流れが形成されるように、噴射口５１の向きを調整してもよい。例えば、図１の例のようにノズル３３ａを用いている場合、このノズル３３ａをブラダー２０の径方向に対して傾斜させて、撹拌用媒体をブラダー２０の径方向に対して傾斜した一方向に噴射することができる。
【００２５】
前記のように、噴射口５１の開口径は、媒体供給手段４０の供給口４１の開口径よりも小さくすることが好ましいが、特に、各噴射口５１の開口面積を供給口４１の総面積の例えば３％〜２０％にすることが好ましい。このように各噴射口５１の開口面積を充分に小さくすることで、撹拌用媒体を勢いよく噴射するには有利になり、効率良くブラダー２０内の加熱用媒体および加圧用媒体を撹拌することができる。
【００２６】
上述のタイヤ加硫装置を用いて空気入りタイヤを製造する場合、まず、モールド１０内に未加硫の空気入りタイヤＴを導入し、この空気入りタイヤＴの内側にブラダー２０を挿入する。そして、媒体供給手段４０によってブラダー２０の内側に加熱媒体および加圧媒体を導入すると共に、モールド１０を加熱することで空気入りタイヤＴに対する加硫を実施する。このとき、図示の例では、加熱媒体および加圧媒体は、各媒体の供給源から供給路４２を通じて供給口４１からブラダー２０内に供給されるが、所定量の加熱媒体および加圧媒体が導入された後は、供給口４１または供給路４２がバルブ等の操作機構によって閉じられて、加熱媒体および加圧媒体の供給は止められる。
【００２７】
一方、撹拌手段５０の噴射口５１または流路５２は、加硫を開始した時点では、バルブ等の操作機構によって閉じられているが、加硫中にブラダー２０の内圧が低下した場合、撹拌手段５０の噴射口５１または流路５２が開かれて、撹拌手段５０によるブラダー２０内の撹拌が行われる。即ち、供給源から流路５２を通じて供給された撹拌用媒体が噴射口５１からブラダー２０内に向かって噴射される。この撹拌用媒体の噴射によって、ブラダー２０内の加熱媒体および加圧媒体は撹拌され、更に、撹拌用媒体が追加されることでブラダー２０内は加圧される。このとき、撹拌用媒体は、ブラダー２０の内圧が所望の圧力まで回復するまで連続的に１回噴射してもよく、間欠的に複数回噴射してもよい。この後の工程は通常と同様の方法で行うことができ、モールド１０を開型し、空気入りタイヤＴの内面からブラダー２０を剥離して、空気入りタイヤＴを加硫装置内から取り出して加硫工程が終了する。
【００２８】
このように上述のタイヤ加硫装置を用いて空気入りタイヤを製造した場合、撹拌用媒体の噴射によってブラダー２０内の上下温度差が軽減された状態で加硫を遂行することができるので、製造される空気入りタイヤの品質を高めることができる。また、加硫工程の最初に加熱媒体および加圧媒体を導入した後は、加熱媒体および加圧媒体の供給を止めることができ、加硫中にブラダー２０の内圧が低下した場合は、撹拌用媒体の噴射によって対処するため、各媒体の使用量を抑えると共に、エネルギーロスを避けることができる。
【実施例】
【００２９】
ブラダー内の媒体を撹拌するための機構を備えない従来のタイヤ加硫装置（従来例１）と、ブラダー内の媒体を撹拌するために加熱媒体および加圧媒体の循環機構を備えたタイヤ加硫装置（比較例１）と、図１の撹拌手段を備えた本発明のタイヤ加硫装置（実施例１）と、図２の撹拌手段を備えた本発明のタイヤ加硫装置（実施例２）とのそれぞれによって１０回ずつ空気入りタイヤの加硫を行った。各タイヤ加硫装置における加硫時のブラダー内温度（ブラダー底部およびブラダー上部の温度）を測定し、ブラダー内の上下温度差を求め、また、熱媒体の廃棄による熱損失の有無を確認し、これらを表１に併せて示した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１から明らかなように、実施例１〜２のタイヤ加硫装置で加硫を行った場合、熱損失を生じることなく、上下温度差を小さくすることができた。一方、比較例１のように加熱媒体および加圧媒体を循環させた場合、各媒体を循環させることによる熱損失が大きく、また、ブラダー内の上下温度差は軽減できるものの、１０回の加硫での軽減度合にばらつきが大きく、上下温度差を安定して解消することができなかった。
【符号の説明】
【００３２】
１０  モールド
１１  下側ビードリング
１２  上側ビードリング
１３  下側サイドプレート
１４  上側サイドプレート
１５  セクター
２０  ブラダー
３０  中心機構
３１  下側クランプリング
３２ａ  上側クランプリング
３２ｂ  補助リング
３３  シリンダ
３３ａ  ノズル
３４  センターポスト
４０  媒体供給手段
４１  供給口
４２  供給路
５０  撹拌手段
５１  噴射口
５２  流路
Ｔ  空気入りタイヤ
【図１】
2018030273.tif 000004
【図２】
2018030273.tif 000005