(57)【要約】【課題】効率的かつ計画的な熱交換を可能にしたタイヤビード用熱交換装置および熱交換方法を提供する。【解決手段】タイヤビード部ＴＢを包み込むように配置されてタイヤビード部ＴＢの表面に当接する環状の表皮層２と、表皮層２の背面側に積層された熱媒体層３と、熱媒体層３の背面側に積層されたクッション層４とからなる温調パッド５と、温調パッド５を収容する凹部７を備えた環状の枠体６とを有し、表皮層２がタイヤビード部ＴＢの表面に沿って伸縮自在に変形する可撓性を有し、熱媒体層３が表皮層２に沿って渦巻状に配されて熱媒体が循環する熱媒体層３Ａを含み、クッション層４が温調パッド５が枠体６に収容された状態で表皮層２および熱媒体層３をタイヤビード部ＴＢ側へ押圧する弾性を有し、枠体６が周方向に分割された複数の分割片６ａから構成されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤビード部を包み込むように配置されて該タイヤビード部の表面に当接する環状の表皮層と、該表皮層の背面側に積層された熱媒体層と、該熱媒体層の背面側に積層されたクッション層とからなる温調パッドと、該温調パッドを収容する凹部を備えた環状の枠体とを有し、前記表皮層は前記タイヤビード部の表面に沿って伸縮自在に変形する可撓性を有し、前記熱媒体層は前記表皮層に沿って渦巻状に配されて熱媒体が循環する熱媒体層を含み、前記クッション層は前記温調パッドが前記枠体に収容された状態で前記表皮層および前記熱媒体層を前記タイヤビード部側へ押圧する弾性を有し、前記枠体は周方向に分割された複数の分割片から構成されることを特徴とするタイヤビード用熱交換装置。
【請求項２】
前記熱媒体層が、並列に配置されていて向流的な循環方向を有する少なくとも２系統の熱媒体経路を含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤビード用熱交換装置。
【請求項３】
前記熱媒体層が、周回領域ごとに別個の系統の熱媒体経路を含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤビード用熱交換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤビード用熱交換装置を用いて、前記タイヤビード部の周囲に前記温調パッドを巻き付けた後、前記分割片を組み合わせて前記温調パッドを前記枠体内に収容することで、前記枠体で支持された前記クッション層の弾性力によって前記表皮層および前記熱媒体層をタイヤビード部側に押圧しながら、熱媒体供給源から供給されて前記熱媒体経路内で循環する熱媒体によって前記表皮層を介してタイヤビード部と前記熱媒体層との間で熱交換を行うことを特徴とする熱交換方法。
【請求項５】
前記熱媒体経路の入口および出口における前記熱媒体の温度差および前記熱媒体の流量に基づいて前記熱媒体の温度および／または流量を調整して熱交換量を制御することを特徴とする請求項４に記載の熱交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤビード用熱交換装置および熱交換方法に関し、更に詳しくは、効率的かつ計画的な熱交換を可能にしたタイヤビード用熱交換装置および熱交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の空気入りタイヤ、特にトラックバス用タイヤでは、所望の性能を得るために、ビード部近傍が従来よりも肥厚化されている。このように肥厚化したビード部は、ゴム厚が大きかったり、多数の構成要素（ビードコア、ビードフィラー、カーカス層、その他補強層）が含まれることで加硫が進み難く、また、加硫後には加硫直後の高温から次工程に適した温度まで冷え難い傾向がある。一方で、加硫後の空気入りタイヤのビード部を適正に冷却することで、ビード部に含まれる構成要素の接着性が向上し、ビード部近傍の耐久性が向上することが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１，２は、ビード部を冷却する装置ではないが、加硫済みタイヤをインフレーションさせながら冷却するポストキュアインフレーション工程（ＰＣＩ工程）において空気入りタイヤ（サイドウォール部）を冷却水等によって冷却することを提案している。これを参考に、空気や冷却水によってビード部を冷却することが考えられる。
【０００４】
しかしながら、空気や冷却水を用いてビード部を直接冷却しようとすると、冷却速度の制御が難しいため、タイヤ毎に冷却度合に差が生じたり、１本のタイヤの左右のビード部間でも冷却速度が同じにならず、タイヤの品質にばらつきが生じる虞がある。即ち、充分な耐久性を有するビード部を備えた空気入りタイヤが安定して確保できないという問題がある。また、冷却以外の温度制御（加熱）が必要になった場合に、上述の冷却水を単純に温水に置き換えただけでは実用が難しく、汎用性が低いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０‐２４１０１７号公報
【特許文献２】特開２０１２‐２１８２４３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、効率的かつ計画的な熱交換を可能にしたタイヤビード用熱交換装置および熱交換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ビード用熱交換装置は、タイヤビード部を包み込むように配置されて該タイヤビード部の表面に当接する環状の表皮層と、該表皮層の背面側に積層された熱媒体層と、該熱媒体層の背面側に積層されたクッション層とからなる温調パッドと、該温調パッドを収容する凹部を備えた環状の枠体とを有し、前記表皮層は前記タイヤビード部の表面に沿って伸縮自在に変形する可撓性を有し、前記熱媒体層は前記表皮層に沿って渦巻状に配されて熱媒体が循環する熱媒体層を含み、前記クッション層は前記温調パッドが前記枠体に収容された状態で前記表皮層および前記熱媒体層を前記タイヤビード部側へ押圧する弾性を有し、前記枠体は周方向に分割された複数の分割片から構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のタイヤビード用熱交換装置を用いた本発明の熱交換方法は、前記タイヤビード部の周囲に前記温調パッドを巻き付けた後、前記分割片を組み合わせて前記温調パッドを前記枠体内に収容することで、前記枠体で支持された前記クッション層の弾性力によって前記表皮層および前記熱媒体層をタイヤビード部側に押圧しながら、熱媒体供給源から供給されて前記熱媒体経路内で循環する熱媒体によって前記表皮層を介してタイヤビード部と前記熱媒体層との間で熱交換を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、上述のように熱媒体層（熱媒体経路）内で熱媒体を循環させて、表皮層を介してタイヤビード部と熱媒体層との間で熱交換を行っているので、効率的かつ計画的な熱交換が可能になる。即ち、熱媒体が特定の経路内を循環しているため、例えば熱媒体（冷却水）を用いて直接接触によりタイヤビード部の熱交換（冷却）を行う場合に比べて、熱交換の制御を容易に行うことが可能になる。このとき、表皮層は可撓性を有することでタイヤビード部の形状に沿って変形可能であり、熱媒体層は渦巻状の配置により熱媒体経路の周回部ごとに巻軸方向に変位可能であることで、表皮層の変形に追従して変形可能であり、クッション層は弾性を有するので表皮層および熱媒体層の変形に追従して変形可能であるので、温調パッドを枠体内に収容して熱交換を行う際には、表皮層はタイヤビード部の表面に密着し、更に、クッション層の弾性力によって表皮層および熱媒体層がタイヤビード部側に押圧されるので、タイヤビード部全体に亘って均等な熱交換を行うことができる。また、熱媒体は熱媒体経路内を循環しており閉鎖系を構築しているので、熱媒体が外部に漏れること（蒸気の発生や、熱媒体自体の飛散）を防止することができる。尚、このとき熱媒体の種類や温度は限定されないので、熱媒体の種類や温度を適宜設定することで冷却または加熱を容易に変更可能である。
【００１０】
本発明のタイヤビード用熱交換装置では、熱媒体層が、並列に配置されていて向流的な循環方向を有する少なくとも２系統の熱媒体経路を含む仕様にすることもできる。この仕様では、熱媒体層の全体に亘って温度分布が均質化され、タイヤビード全体に対して均等な熱交換を行うことが可能になる。
【００１１】
本発明のタイヤビード用熱交換装置では、熱媒体層が、周回領域ごとに別個の系統の熱媒体経路を含む仕様にすることもできる。この仕様では、タイヤビード部の位置に応じて異なった設定の熱交換を独立に行うことが可能になり、例えばタイヤビード部の肉厚、材質、内部構造等を考慮した細かな設定の熱交換が可能になる。
【００１２】
本発明の熱交換方法では、熱媒体経路の入口および出口における熱媒体の温度差および熱媒体の流量に基づいて熱媒体の温度および／または流量を調整して熱交換量を制御する仕様にすることもできる。この仕様では、より計画的に熱交換を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態からなるタイヤビード用熱交換装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態からなるタイヤビード用熱交換装置の主要部を抽出して示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態からなるタイヤビード用熱交換装置の熱媒体層の構造を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態からなるタイヤビード用熱交換装置の枠体の構造を示す説明図である。
【図５】本発明の別の実施形態からなるタイヤビード用熱交換装置の枠体の構造を示す説明図である。
【図６】本発明の別の実施形態からなるタイヤビード用熱交換装置の熱媒体層の構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１，２に示すように、本発明のタイヤビード用熱交換装置１は、表皮層２と熱媒体層３とクッション層４とからなる温調パッド５と、この温調パッド５を収容する枠体６とで構成される。空気入りタイヤＴのビード部ＴＢ（以下、タイヤビード部ＴＢと言う）に当接する側を表側、その逆側を背面側とすると、表皮層２の背面側に熱媒体層３が積層され、熱媒体層３の背面側にクッション層４が積層されている。尚、図中のＣＬは空気入りタイヤＴの赤道を示す。
【００１６】
タイヤビード用熱交換装置１は、タイヤビード部ＴＢの熱交換を行うための装置であるので、少なくともタイヤビード部ＴＢを覆うように、例えば図２に示すようにタイヤビード部ＴＢに沿った環状を成す。即ち、タイヤビード用熱交換装置１は、前述の温調パッド５（表皮層２、熱媒体層３、クッション層４）および枠体６がいずれも環状を成し、上述の順序で積層することで構成されている。尚、タイヤビード用熱交換装置１は、タイヤビード部ＴＢの全体を覆うことができ、後述のように熱媒体層３を構成する熱媒体経路３Ａが渦巻状に配されていれば、その全体の形状は図２の環状に限定されない。
【００１７】
表皮層２は、タイヤビード部ＴＢの表面（内面および外面）と当接する層であり、この層を介してタイヤビード部ＴＢと後述の熱媒体層３との間で熱交換が行われる。表皮層２は、図示のように、タイヤビード部ＴＢを包み込むように配置されて、タイヤビード部ＴＢの表面に当接する断面略Ｕ字状の環状を成す。表皮層２は、熱交換時にタイヤビード部ＴＢの表面に密着できるよう、可撓性を有する材料で構成される。そのような材料としては、シリコンゴムシート、フッ素樹脂フィルム等を例示することができる。更に、表皮層２を構成する材料は、加硫直後の高温のタイヤと接触しても劣化しないように耐熱性に優れることが好ましい。その一方で、タイヤビード部ＴＢと後述の熱媒体層３との間の熱交換を阻害しないように高熱伝導性であることが好ましい。これに加えて、熱交換作業後にタイヤを容易に剥離可能であることが好ましい。これらの点から、前述の材料の中でもカーボンブラックで補強された布引のシリコンゴムシートが特に好ましい。表皮層２の厚さは特に限定されないが、例えば１ｍｍ〜５ｍｍにすることができる。
【００１８】
熱媒体層３は、熱交換を行う際に熱媒体が循環する層であり、具体的には、熱媒体層３を構成する熱媒体経路３Ａ内を熱媒体が循環するようになっている。熱媒体経路３Ａは、表皮層２に沿うように設けられ、図３に示すように渦巻状に配されている。特に、本発明の熱媒体経路３Ａは、タイヤビード部ＴＢの表面に当接する表皮層２に沿うものであるので、図示のように軸方向の中央部が括れた螺旋状を成しており、括れた部分（径が最小となる周回部）がタイヤビード部ＴＢの先端（タイヤ径方向最内側）の位置に対応し、軸方向の両端に位置する周回部（径が最大となる周回部）に向かう一連の周回部がそれぞれタイヤビード部ＴＢの外表面と内表面に対応するようになっている。この熱媒体経路３Ａとしては、例えば銅、真鍮、ステンレス等の金属製細チューブを好適に用いることができる。また耐熱性（加硫直後のタイヤ温度で劣化しない特性）を有する材質であればポリマー系チューブを用いることもできる。熱媒体経路３Ａ（金属製細チューブ、ポリマー系チューブ）の径は特に限定されないが、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍにすることができる。熱媒体経路３Ａ（金属製細チューブ、ポリマー系チューブ）の断面形状としては、円形、長円形長方形、正方形等を採用することができるが、伝熱面積を広く取れることから長円形または長方形が特に好ましい。熱媒体層３は、前述のように熱媒体経路３Ａが渦巻状（螺旋状）に配置されているので、熱媒体経路３Ａの周回部ごとに巻軸方向に変位可能であり、それによりタイヤビード部ＴＢの形状に応じた表皮層２の変形に追従して変形可能になっている。熱媒体経路３Ａの隣り合う周回部どうしは接触していても離間していてもよいが、熱媒体経路３Ａの隣り合う周回部どうしの離間距離が小さいほど熱交換性能が高い一方で、離間距離が大きいほど熱媒体層３は変形し易くなる。そのため、熱媒体経路３Ａの隣り合う周回部どうしの離間距離は０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【００１９】
クッション層４は、前述の表皮層２および熱媒体層３を裏打ちする層である。表皮層２および熱媒体層３の変形に追従して変形可能になるように弾性を有する材料で構成される。例えば、エアバッグフォーム質のクッション材、コイルスプリングを縦横に並べた構成体等を用いることができる。尚、タイヤビード部ＴＢを冷却する場合には、加硫直後の高温のタイヤと前述の熱媒体層２との間で熱交換が行われるので、クッション層３は高温に晒されることはなく、クッション層３自体が耐熱性に優れる必要はないが、この熱交換装置を用いてタイヤビード部ＴＢを加熱する場合等には熱媒体層２（熱媒体）の温度で劣化しない程度の耐熱性を有することが必要となる。
【００２０】
温調パッド５は、上述の表皮層２、熱媒体層３、クッション層４が一体的に組み合わされたものであり、表皮層２の可撓性、熱媒体経路３Ａの渦巻状（螺旋状）の構造に基づく熱媒体層３の変形容易性、クッション層４の弾性によりタイヤビード部ＴＢの表面に沿って変形して、タイヤビード部ＴＢの全体を包み込むことができる。
【００２１】
熱媒体は、熱媒体経路３Ａ内を循環可能な材料であれば特に限定されないので、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、加硫直後のタイヤビード部ＴＢを冷却する場合には、熱媒用オイルの中でも沸点が加硫直後のタイヤ温度よりも高いものを用いることが好ましい。
【００２２】
枠体６は、全体としてタイヤビード部ＴＢに沿った環状を成し、前述の温調パッド５を収容する凹部７を備える。枠体６は、凹部７に収容した温調パッド５を背面側から支持するものであり剛体で構成される。具体的には、例えば、金属製の構体、木製の構体等で構成される。枠体６は、図４，５に示すように、前述の温調パッド５が装着された環状のタイヤビード部ＴＢのタイヤ径方向内側から装着できるように、周方向に分割された複数の分割片６ａから構成される。図４の例では、枠体６が４個の分割片６ａで構成されている。この例では、各分割片６ａの分割面は環状の枠体６の径方向に対して傾斜していることで、４個の分割片６ａが組み合わされた図４（ａ）の状態に対して、分割片６ａを図４（ｂ）および図４（ｃ）の矢印方向に滑り込ませるように着脱することが可能である。図５の例では、枠体６は５個の分割片６ａで構成されている。この例では、各分割片６ａの分割面が環状の枠体６の径方向に平行であるため、５個の分割片６ａが組み合わされた図５（ａ）の状態に対して、分割片６ａを図５（ｂ）および図５（ｃ）の矢印方向に滑り込ませるように着脱することが可能である。複数の分割片６ａが所定の位置に嵌め込まれた状態（図４（ａ）や図５（ａ）の状態）では、温調パッド５を背面側から支持することができる。尚、枠体６の分割構造は、温調パッド５が装着された環状のタイヤビード部ＴＢのタイヤ径方向内側から装着可能であれば、図４，５の例に限定されるものではない。
【００２３】
本発明では、上述のように熱媒体層３（熱媒体経路３Ａ）内で熱媒体を循環させて、表皮層２を介してタイヤビード部ＴＢと熱媒体層３との間で熱交換を行っているので、ドライ状態で効率的かつ計画的な熱交換が可能になる。即ち、熱媒体が特定の経路内を循環しているため、例えば熱媒体（冷却水）を直接タイヤビード部ＴＢに接触させて熱交換（冷却）を行う場合に比べて、熱交換の制御を容易に行うことが可能になる。このとき、表皮層２は可撓性を有することでタイヤビード部ＴＢの形状に沿って変形可能であり、熱媒体層３は渦巻状の配置により熱媒体経路３Ａの周回部ごとに巻軸方向に変位可能であることで、表皮層２の変形に追従して変形可能であり、クッション層４は弾性を有するので表皮層２および熱媒体層３の変形に追従して変形可能であるので、温調パッド５を枠体６内に収容して熱交換を行う際には、表皮層２はタイヤビード部ＴＢの表面に密着し、更に、クッション層４の弾性力によって表皮層２および熱媒体層３がタイヤビード部ＴＢ側に押圧されるので、タイヤビード部ＴＢ全体に亘って均等な熱交換を行うことができる。また、熱媒体は熱媒体経路内を循環しており閉鎖系を構築しているので、熱媒体が外部に漏れること（蒸気の発生や、熱媒体自体の飛散）を防止することができる。尚、このとき熱媒体の種類や温度は限定されないので、熱媒体の種類や温度を適宜設定することで冷却または加熱を容易に変更可能である。
【００２４】
熱媒体経路３Ａは、前述の渦巻状（螺旋状）に配置されていれば複数系統を設けることもできる。即ち、図６に示すように、熱媒体層３が、並列に配置されていて向流的な循環方向を有する２系統の熱媒体経路３Ａａ，３Ａｂを含む仕様にすることもできる。このような仕様では、例えば冷却を行う場合には、熱媒体（冷媒）が熱媒体経路３Ａの一端側（図６の下側）から熱媒体経路３Ａの他端側（図６の上側）に向かって図６の矢印方向に流れる一方の系統３Ａａでは、熱媒体（冷媒）の温度が熱媒体経路３Ａの軸方向の一端側（図６の下側）から熱媒体経路３Ａの他端側（図６の上側）に向かって上昇する。また、熱媒体（冷媒）が熱媒体経路３Ａの他端側（図６の上側）から熱媒体経路３Ａの一端側（図６の下側）に向かって図６の矢印方向に流れる他方の系統３Ａｂでは、熱媒体（冷媒）の温度が熱媒体経路３Ａの他端側（図６の上側）から熱媒体経路３Ａの一端側（図６の下側）に向かって上昇する。その結果、これら２系統の熱媒体経路３Ａａ，３Ａｂの温度分布が合わさることで熱媒体層３の全体の温度分布が均質化され、タイヤビード部ＴＢ全体に対して均等な熱交換を行うことが可能になる。
【００２５】
或いは、渦巻状（螺旋状）に配された熱媒体経路３Ａの周回領域（例えばタイヤビード部ＴＢの内表面側と外表面側や、タイヤビード部ＴＢのタイヤ径方向の位置等）で複数系統の熱媒体経路３Ａを備えた仕様にすることもできる。このような仕様では、タイヤビード部ＴＢの位置に応じて異なった設定の熱交換を独立に行うことが可能になり、例えばタイヤビード部ＴＢの肉厚、材質、内部構造等を考慮した細かな設定の熱交換が可能になる。
【００２６】
このようなタイヤビード用熱交換装置を用いた熱交換方法では、まずタイヤビード部ＴＢの周囲に温調パッド５を巻き付けた後、例えば図４，５に示すように分割片６ａを所定の順序で装着して分割片６ａが組み合わされて構成された枠体６内に温調パッド５が収容された状態にし、この状態において熱媒体供給源から熱媒体経路３Ａに熱媒体を供給し、この熱媒体を熱媒体経路３Ａ内で循環させて、必要に応じて適宜熱媒体を回収し、表皮層２を介してタイヤビード部ＴＢと熱媒体層３（熱媒体経路３Ａ）との間で熱交換を行うことになる。このとき、枠体６で支持されたクッション層５の弾性力によって表皮層２および熱媒体層３はタイヤビード部ＴＢ側に押圧されている。
【００２７】
この際に、予め設定された熱交換計画に基づいて、予め設定された温度の熱媒体を、予め設定された流量で、予め設定された時間だけ循環させて熱交換工程を行うことができる。或いは、予め熱交換計画を設定する一方で、熱媒体の流量と熱媒体経路３Ａの入口および出口における熱媒体の温度とを随時測定するようにして、熱媒体経路３Ａの入口および出口における熱媒体の温度差と熱媒体の流量に基づいて熱交換量を算出し、この算出された熱交換量と予め設定された熱交換計画との差異に基づいて熱媒体の温度や流量を調整して熱交換量を制御する仕様にすることもできる。この仕様では、より計画的かつ均質な熱交換を行うことが可能になる。
【００２８】
本発明のタイヤビード用熱交換装置１および熱交換方法では、上述のように充分に制御されて均質な熱交換を行うことができるので、例えば、本発明のタイヤビード用熱交換装置１および熱交換方法によってタイヤビード部ＴＢの冷却を行った場合、常に適正な冷却速度でタイヤビード部ＴＢを冷却することが可能になり、また、冷却むら（例えば１本のタイヤの左右のタイヤビード部ＴＢ間の冷却度合の差異）を抑制することができるため、この工程を経て製造された空気入りタイヤは、よりタイヤビード部ＴＢの耐久性が優れる高品質なものとなる。このようにして得られたタイヤは、その優れた耐久性により例えば複数回のリトレッドにも耐え得るので、本発明のタイヤビード用熱交換装置１および熱交換方法は、例えばリトレッドを想定したトラックバス用タイヤの製造に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  タイヤビード用熱交換装置
２  表皮層
３  熱媒体層
３Ａ  熱媒体経路
４  クッション層
５  温調パッド
６  枠体
６ａ  分割片
７  凹部
Ｔ  空気入りタイヤ
ＴＢ  タイヤビード部
【図１】
2017177569.tif 000003
【図２】
2017177569.tif 000004
【図３】
2017177569.tif 000005
【図４】
2017177569.tif 000006
【図５】
2017177569.tif 000007
【図６】
2017177569.tif 000008