(57)【要約】【課題】液化ガスを気化させる際に放出される冷却エネルギーを有効に利用することができる熱交換装置、製造設備、及びタイヤの製造設備、並びに、熱交換方法及びタイヤの製造方法を提供すること。【解決手段】熱交換装置１０は、液化ガスを加温して気化させる液化ガスの気化器１６がクーリングタワー（容器）１７内に配置され、クーリングタワー１７には、タイヤの製造設備１における冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃを冷却する冷却水８を注入する入口１７ａが配され、クーリングタワー１７が有する水槽１８に冷却水８を排出する出口１７ｂが配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを加温して気化させる液化ガスの気化器が容器内に配置され、
前記容器には、製造設備を冷却する循環熱媒体を注入する入口と、前記循環熱媒体を排出する出口とがそれぞれ配されていることを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記気化器が管状に形成され、外周にフィンが配されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱交換装置が、前記入口及び前記出口により前記循環熱媒体管路を介して前記冷却装置に接続されていることを特徴とする製造設備。
【請求項４】
請求項３に記載の製造設備が、生タイヤのゴム又はコードの圧延装置、ゴムの押出装置、及びゴムの練り装置を備えたタイヤの製造設備であって、
前記冷却装置が、前記圧延装置、前記押出装置、及び前記練り装置の少なくとも一つに組み込まれていることを特徴とするタイヤの製造設備。
【請求項５】
前記熱交換装置によって気化されたガスが注入される加硫装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤの製造設備。
【請求項６】
液化ガスを通過させて気化する気化器を容器内に配置して、製造設備を冷却する循環熱媒体を前記容器の一方から注入し、他方から排出させることを特徴とする熱交換方法。
【請求項７】
生タイヤのゴム又はコードの圧延工程、ゴムの押出工程、及びゴムの練り工程を備え、
請求項６に記載の熱交換方法によって熱交換した前記循環熱媒体を流通させて、前記容器に戻す冷却工程が、前記圧延工程、前記押出工程、及び前記練り工程の少なくとも一つに含まれることを特徴とするタイヤの製造方法。
【請求項８】
前記気化器によって気化したガスが注入される加硫工程を備えていることを特徴とする請求項７に記載のタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを気化して利用する熱交換装置、製造設備、及びタイヤの製造設備、並びに、熱交換方法及びタイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの製造方法における加硫工程では、ブラダーにて内圧をかけてタイヤを膨らませた状態での冷却が行われている。
この際、ブラダーには、加硫反応への影響のないように、不活性ガスである窒素ガスが充填され使用されている。この窒素ガスは、気化器内に液体窒素を投入し、加温して気化させることによって得られている。そして、必要に応じて貯蔵タンクに貯蔵されて圧力調整された後、ブラダーに供給されている。
【０００３】
ここで気化方法として、自然気化方式と強制気化方式とが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。上述したブラダーに窒素ガスを供給する際に使用される気化器は、一般に、液体窒素が流入される配管が複数回折り曲げられて構成されている。そして、この気化器を地上に設置して大気中に晒すことによって、自然気化方式にて液体窒素を気化させている。
【非特許文献１】日本ガス開発株式会社、製品案内、ベーパライザー、“ベーパライザーとは”、[online]、［平成１７年０７月２８日検索］、インターネット＜http://www.sungas.co.jp/vp-z1.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、自然気化方式によって液体窒素を気化する場合、窒素ガスの熱容量が小さいことから、ガスの温度や必要量が外気温度等によって左右されてしまい、季節変動が生じる場合がある。また、液体窒素と交換して得た冷却エネルギーをそのまま大気中に放出しているため、液体窒素が有する冷却エネルギーが無駄になっている。一方、タイヤの製造設備には、ゴムの練り装置、ゴム又はコードの圧延装置、ゴムの押出装置等が配されている。これらの装置には、生成されるタイヤの中間部材を冷却するための冷却装置が配されている。そして、この冷却装置に供給される冷却水を冷却するために、多大な冷却エネルギーが必要とされている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、液化ガスを気化させる際に放出される冷却エネルギーを有効に利用することができる熱交換装置、製造設備、及びタイヤの製造設備、並びに、熱交換方法及びタイヤの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る熱交換装置は、液化ガスを加温して気化させる液化ガスの気化器が容器内に配置され、前記容器には、製造設備を冷却する循環熱媒体を注入する入口と、前記循環熱媒体を排出する出口とがそれぞれ配されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る熱交換装置は、前記熱交換装置であって、前記気化器が管状に形成され、外周にフィンが配されていることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る製造設備は、本発明に係る熱交換装置が、前記入口及び前記出口により前記循環熱媒体管路を介して前記冷却装置に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るタイヤの製造設備は、本発明に係る製造設備が、生タイヤのゴム又はコードの圧延装置、ゴムの押出装置、及びゴムの練り装置を備えたタイヤの製造設備であって、前記冷却装置が、前記圧延装置、前記押出装置、及び前記練り装置の少なくとも一つに組み込まれていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るタイヤの製造設備は、前記タイヤの製造設備であって、前記熱交換装置によって気化されたガスが注入される加硫装置を備えていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る熱交換方法は、液化ガスを通過させて気化する気化器を容器内に配置して、製造設備を冷却する循環熱媒体を前記容器の一方から注入し、他方から排出させることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るタイヤの製造方法は、生タイヤのゴム又はコードの圧延工程、ゴムの押出工程、及びゴムの練り工程を備え、本発明に係る熱交換方法によって熱交換した前記循環熱媒体を流通させて、前記容器に戻す冷却工程が、前記圧延工程、前記押出工程、及び前記練り工程の少なくとも一つに含まれることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るタイヤの製造方法は、前記タイヤの製造方法であって、前記気化器によって気化したガスが注入される加硫工程を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液化ガスを気化させる際に放出される冷却エネルギーを有効に利用することができる。
この際、熱交換装置と製造設備との間で循環熱媒体を循環させることができ、冷却装置における冷却性能の向上と、気化させたガスの安定供給との両方を実現することができる。また、この製造設備がタイヤの製造設備の場合、タイヤの製造に係るエネルギーを有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る第１の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態に係るタイヤの製造設備１は、生タイヤのゴム又はコードの圧延装置２、ゴムの押出装置３、ゴムの練り装置５、及びゴムの加硫装置６を備えている。圧延装置２、押出装置３、及び練り装置５には、各装置にてタイヤの中間部材を生成する過程で冷却するための冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃがそれぞれ配されている。また、タイヤの製造設備１は、冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃ内を循環する冷却水（循環熱媒体）８を冷却するための熱交換装置１０を備えている。
【００１６】
熱交換装置１０は、全体が配管状に形成されて複数回にわたって交互に折り曲げられており、液体窒素が充填された液体窒素タンク１１に接続される吸入配管１２と、気化された窒素ガスを貯蔵する窒素ガスタンク１３に接続される排気配管１５とが接続されて、液体窒素が通過する気化器１６と、クーリングタワー（容器）１７とを備えている。なお、気化器１６の形状や大きさは、窒素ガスの必要量や温度によって設定される。
【００１７】
このクーリングタワー１７は開放型のもので、冷却水８が注入された水槽１８と、外気を内部に取り入れるための窓２０が配された箱状の筐体２１内に、取り入れた外気と水とを熱交換させるための充填材２２が配されている。筐体２１の上部には、後述する冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃの各流出口７ｂと接続されて充填材２２に冷却水８を供給する散水部２３と、窓２０から外気を筐体２１内に積極的に取り入れるための送風機２５とが配されている。
【００１８】
散水部２３には、気化器１６を加温する冷却水８が注入される入口１７ａが配されている。水槽１８の底部には、気化器１６と熱交換を行った冷却水を排出する出口１７ｂが配されており、クーリングタワー１７やその水槽１８内で冷却水８が滞留しないようになっている。筐体２１の底部には、充填材２２にて熱交換された冷却水８の取出口２６が、水槽１８と対向するように配されている。
【００１９】
冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃは共通の構成となっているので、以下、冷却装置７Ａを代表として説明する。冷却装置７Ａには、熱交換装置１０における冷却水８の出口１７ｂと循環熱媒体管路Ｔを介して接続された流入口７ａと、熱交換装置１０における冷却水８の入口１７ａと循環熱媒体管路Ｔを介して接続された流出口７ｂとが配されている。即ち、冷却水８は、冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃとクーリングタワー１７を経由して水槽１８との間を循環している。
【００２０】
加硫装置６には、熱交換装置１０の気化器１６によって気化した窒素ガスが注入されるブラダー２７が配されている。このブラダー２７は、圧延装置２、押出装置３、及び練り装置５から生成されたタイヤの様々な中間部材が互いに張り合わされて成型された生タイヤを、安定した弾性を有する製品タイヤとする際に使用される。
【００２１】
次に、本実施形態に係る熱交換装置１０による熱交換方法及び熱交換装置１０を備えるタイヤの製造設備１におけるタイヤの製造方法について説明する。
液体窒素タンク１１内の液体窒素は、吸入配管１２を流通して、水槽１８内に水没された気化器１６内を通過する。このとき、気化器１６の周囲の冷却水８と液体窒素との間で気化器１６を介して熱交換が行われ、液体窒素が窒素ガスに気化される。気化した窒素ガスは圧縮された状態で排気配管１５から窒素ガスタンク１３に供給され、さらに加硫装置６のブラダー２７に供給される。このときの窒素ガスの温度は４０℃程度となる。
【００２２】
これに対し、気化器１６の周囲の冷却水８は、液体窒素との熱交換によって２０℃〜３０℃程度に冷却されて水槽１８の底部に配された出口１７ｂから流出する。この冷却水８はタイヤの製造設備１の圧延装置２、押出装置３、及び練り装置５の各装置が有する冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃの流入口７ａに循環熱媒体管路Ｔを介して流される。
【００２３】
ここで、例えば、練り装置５では、練り工程として原材料や配合剤の混合が行われ、圧延装置２では、圧延工程として作成したコードにゴムつけが行われ、押出装置３では、押出工程としてトレッド等の型物が形成される。これらの工程の間、冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃの冷却水によって適宜冷却工程が行われる。冷却水８は冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃにて所定の冷却作用を行った後、冷却水８は各冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃの各流出口７ｂから循環熱媒体管路Ｔを介してクーリングタワー１７の散水部２３に供給される。このときの冷却水８の温度は４０℃〜５０℃程度となっている。
【００２４】
散水部２３に供給された冷却水８は、そこから散水されて充填材２２に降りかかる。この際、送風機２５を回転して、窓２０から筐体２１内に外気を流入して充填材２２を通過させ、充填材２２にて外気と冷却水８とを熱交換させる。熱交換された冷却水８は、そのまま筐体２１内を落下して取出口２６から水槽１８内に再び注入される。
【００２５】
この熱交換装置１０及び熱交換方法によれば、液体窒素を熱交換して気化させる際に放出される冷却エネルギーを有効に利用することができる。また、このタイヤの製造設備１及びタイヤの製造方法によれば、熱交換装置１０の気化器１６が内部に配置された水槽１８の出口１７ｂから排出された冷却水８を、循環熱媒体管路Ｔを介してタイヤの製造設備１が有する圧延装置２や押出装置３、練り装置５の各冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃに注入して排出し、再び水槽１８の入口１７ａに戻して循環させることができる。従って、冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃにおける冷却性能の向上と、窒素ガスの加硫装置６への安定供給との両方を実現することができる。
【００２６】
次に、第２の実施形態について図３を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタイヤの製造設備３０における水槽３１がクーリングタワー３２の筐体３３内に配されているとした点である。この場合、クーリングタワー３２への冷却水８の入口３２ａは筐体３３の上部に配されているが、冷却水８の出口３２ｂは、筐体３３の底部に配されている。
このような構成としても、上記第１の実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００２７】
次に、第３の実施形態について図４を参照しながら説明する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタイヤの製造設備４０が、クーリングタワー１７，３１から独立した水槽４１を備えているとした点である。
【００２８】
この水槽４１は熱交換装置４２の容器として機能しており、冷却装置７Ａ，７Ｂ，７Ｃの各流出口７ｂから排出された冷却水８が、直接水槽４１の入口４１ａに注入される。この際、水槽４１内の冷却水８の温度を安定させるために、水槽４１は地下に埋設される。従って、水槽４１の出口４１ｂも一部が地下に埋設される。このような構成としても、上記第１及び第２の各実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００２９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、図５に示すように、熱交換装置５０の気化器５１の外周にフィン５２を配しても構わない。これにより、水との熱交換のための面積が増加するので、水と液体窒素との熱交換をより効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタイヤの製造設備を示す外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るタイヤの製造設備を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るタイヤの製造設備を示す外観図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るタイヤの製造設備を示す外観図である。
【図５】本発明の熱交換装置の応用例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１、３０，４０  タイヤの製造設備
２  圧延装置
３  押出装置
５  練り装置
６  加硫装置
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ  冷却装置
８  冷却水（循環熱媒体）
１０，４２，５０  熱交換装置
１６，５１  気化器
１７  クーリングタワー（容器）
４１  水槽（容器）
１７ａ，３２ａ，４１ａ  入口
１７ｂ，３２ｂ，４１ｂ  出口
５２  フィン
Ｔ  循環熱媒体管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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