JP2020193132A - 中空ガラスの製造方法、及び中空ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラスの製造方法及び中空ガラスを提供する。【解決手段】同一の素材の板ガラス１１，１２間に中空部Ｈが形成されるように板ガラス１１，１２同士を積層し、積層状態の板ガラス１１，１２を、その軟化点以下且つ所定圧以上で当該素材を拡散接合可能な温度まで加熱し、加熱した積層状態の板ガラス１１，１２を成形金型Ｄで所定圧以上に押圧すると共に中空部Ｈにガスを送り込んでガス圧力を印加し、又は、成形金型Ｄで所定圧以上に押圧するのに続けて中空部Ｈにガスを送り込んでガス圧力を印加する。次いで、中空部Ｈにガス圧力を印加されている積層状態の板ガラス１１，１２を成形金型Ｄで保持した状態で歪点まで冷却させる。【選択図】図２

Description

本発明は、中空ガラスの製造方法、及び中空ガラスに関する。

従来、２枚の板ガラスの周端部に枠体等の他部材を設けて積層することにより、２枚の板ガラス間に中空部を形成し、この中空部を例えば真空とした中空ガラスが提案されている（例えば特許文献１参照）。また、特許文献１では、２枚の板ガラスの周端部に、板ガラスよりも融点が低い低融点ガラス（例えばフリットガラス）を設け、低い温度で低融点ガラスのみを溶かして２枚の板ガラスを溶着させた中空ガラスも提案されている。低融点ガラスを用いた中空ガラスは、枠体等の他部材を用いる中空ガラスと比較した場合、他部材と板ガラスとの隙間を介して外部の空気が中空部に侵入し難くすることができる。

再表２０１７−０４３０５４号公報

しかし、一般にフリットガラスは非常に高価であり、中空ガラスの高コスト化を招いてしまう。そこで、低融点ガラスに代えて、低融点金属による融着を行うこともあるが、この低融点金属も高価であることから高コスト化を招くと共に、金属とガラスとが融着することから融着後の冷却時に割れ易くなる等、密閉性の点で改善の余地がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラスの製造方法及び中空ガラスを提供することにある。

本発明に係る中空ガラスの製造方法は、同一の素材の板ガラス間に中空部が形成されるように板ガラス同士を積層し、積層状態の板ガラスを、その軟化点以下且つ所定圧以上で当該素材を拡散接合可能な温度まで加熱し、加熱した積層状態の板ガラスを成形金型で所定圧以上に押圧すると共に中空部にガスを送り込んでガス圧力を印加し、又は、成形金型で所定圧以上に押圧するのに続けて中空部にガスを送り込んでガス圧力を印加する。次いで、中空部にガス圧力を印加している積層状態の板ガラスを成形金型で保持した状態で歪点まで冷却させる。

本発明に係る中空ガラスは、少なくとも２枚の板ガラスと、少なくとも２枚の板ガラスの間に中空部を形成するように接合された接合部を有する枠ガラスと、を備え、少なくとも２枚の板ガラスと枠ガラスとは同一素材で形成されているため、低融点のガラスや金属を用いることなく、接合により同一素材によって囲まれる中空部を形成することができる。従って、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラスを提供することができる。

本発明によれば、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラスの製造方法及び中空ガラスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る中空ガラスの一例を示す断面図である。 本実施形態に係る中空ガラスの製造方法を示す工程図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示し、（ｅ）は第５工程を示している。 第２実施形態に係る中空ガラスの一例を示す断面図である。 図３に示した中空ガラスを構成するための２枚の板ガラス２１，２２を製造するための工程を示す工程図であり、（ａ）は用意工程を示し、（ｂ）は加熱工程を示し、（ｃ）はプレス工程を示し、（ｄ）は徐冷工程を示している。 第２実施形態に係る中空ガラスの製造方法を示す工程図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示している。 第３実施形態に係る中空ガラスの一例を示す断面図である。 第３実施形態に係る中空ガラスの製造方法を示す工程図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示している。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る中空ガラスの一例を示す断面図である。図１に示す例に係る中空ガラス１は、内部に中空部Ｈを有するガラスであって、２枚の板ガラス１１，１２と、枠ガラス１３と、ピラーガラス１４とを備えている。２枚の板ガラス１１，１２は、例えば平板状に形成されている。枠ガラス１３は、２枚の板ガラス１１，１２の周端部において両者の間に位置するものであって、中空部Ｈを形成するように２枚の板ガラス１１，１２を接合している。

ピラーガラス１４は、２枚の板ガラス１１，１２と枠ガラス１３とによって形成される中空部Ｈ内に位置し、一方の板ガラス１１から他方の板ガラス１２に向かって突出している。このピラーガラス１４は、２枚の板ガラス１１，１２のうち一方と一体に形成されていることが好ましく、他方に対しては接合されていてもよいし、非接合とされていてもよい。なお、このピラーガラス１４は、中空ガラス１を平面的に見た場合に点状に形成されていてもよいし、例えば水平方向に連続する線状に形成されていてもよい。

このような中空ガラス１において、２枚の板ガラス１１，１２、枠ガラス１３、及びピラーガラス１４は、全て同一素材で形成されている。このため、枠ガラス１３の素材は２枚の板ガラス１１，１２よりも融点が低いフリットガラス等ではない。

なお、図１に示す例において中空ガラス１は、中空部Ｈが大気圧よりも低圧状態（特に真空に近い状態）とされているため、２枚の板ガラス１１，１２が外圧に耐え得るように中空部Ｈにピラーガラス１４を備えている。ピラーガラス１４は板ガラス１１，１２と一体に形成または接合されていなくても外圧によって板ガラス１１，１２間に保持されるが、脱落を防止するうえでは少なくとも一方の板ガラスと一体に形成されているか接合されていることが好ましい。なお、中空部Ｈがアルゴンガス等の他ガスで満たされる場合、中空ガラス１はピラーガラス１４を備えていなくともよい。

図２は、本実施形態に係る中空ガラス１の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示し、（ｅ）は第５工程を示している。

図２（ａ）に示すように、まず、下型（成形金型）ＬＤ内に各種ガラス１１〜１４が積層される（第１工程）。詳細には、同一素材で形成された２枚の板ガラス１１，１２の間に中空部Ｈ（図１参照）が形成されるように板ガラス１１，１２及び枠ガラス１３が積層される。さらに、本実施形態において製造される中空ガラス１は真空ガラスとすることを想定しているため、中空部Ｈ内にピラーガラス１４が積層される。なお、ピラーガラス１４は、四角の断面（例えば３ｍｍ角）を持つ四角柱によって構成されている。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１工程において積層された積層状態の各種ガラス１１〜１４が加熱される（第２工程）。この第２工程において各種ガラス１１〜１４は、各種ガラス１１〜１４を構成する素材の軟化点以下、且つ、所定圧（温度にもよるが例えば０．１ＭＰａ程度）以上で当該素材を拡散接合可能な温度まで加熱される。

その後、図２（ｃ）に示すように、第２工程において加熱されて積層された各種ガラス１１〜１４が上型（成形金型）ＵＤで所定圧以上に押圧される（第３工程）。この第３工程において、積層された各種ガラス１１〜１４が拡散接合して一体化される。

ここで、第３工程においては各種ガラス１１〜１４が柔らかくなっていることから、中空部Ｈが潰れていく傾向にある。そこで、本実施形態に係る製造方法では、第３工程において中空部Ｈ（図１参照）にガス（例えばアルゴンガス）が封入される。ガスは、各種ガラス１１〜１４の押圧と共に封入されてもよいし、押圧に続けて（連続して）封入されてもよい。また、中空部Ｈは必ずしも完全に閉じた空間である必要はなく、その場合ガスを注入し続けることで中空部Ｈを外部より高圧に保持することができる。すなわち、中空部Ｈにガスを送り続けることで中空部Ｈにガス圧力を印加するようにしてもよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、第３工程において中空部Ｈにガスを封入した積層状態の各種ガラス１１〜１４が、成形金型Ｄで保持された状態で歪点まで冷却させられる（第４工程）。ここでの冷却は自然冷却による徐冷となる。

その後、中空ガラス１は成形金型Ｄから取り外され、成形金型Ｄ外で冷却される。なお、上記の第４工程で徐冷により内部応力を除去したのち、再度徐冷点以上に温度を上げたうえで中空部Ｈに冷却空気を流してガラスを内側から急冷するとともに成形金型を水冷することによりガラスを外側からも急冷することにより、物理強化した中空ガラスを得ることもできる。

冷却後、図２（ｅ）に示すように、中空ガラス１の中空部Ｈは真空引きされる（第５工程）。第５工程の真空引きは、例えば第３工程においてガスを封入するために中空ガラス１に形成されたガス封入孔（不図示）を利用して行われる。また、真空引き後、ガス封入孔（真空引き孔）はガスバーナ等により溶かされて封止される。

なお、本実施形態に係る製造方法では中空部Ｈを真空とする中空ガラス１の製造方法を説明しているが、中空部Ｈを真空としない場合には第５工程を行わなくともよい。例えば内部に空気を満たしてもよいが、第３工程で中空部Ｈに封入したアルゴンガスを封じ込めたままガス封入孔を封止すれば、アルゴンガスは空気の２／３程度と低い熱伝導率を持つため、空気で満たされている場合と比べて断熱性の高い中空ガラス１を得ることができる。同様にクリプトンガスを使用すればクリプトンガスの熱伝導率は空気のおよそ１／３であることからさらに断熱性の高い中空ガラス１を得ることができる。

このようにして、本実施形態に係る中空ガラス１の製造方法によれば、中空部Ｈが形成されるように板ガラス１１，１２同士を積層して、軟化点以下且つ所定圧以上で当該素材を拡散接合可能な温度まで加熱し、積層状態の板ガラス１１，１２を成形金型Ｄで所定圧以上に押圧するため、低融点のガラスや金属を用いることなく、拡散接合により同一素材によって囲まれる中空部Ｈを形成することができる。さらに、成形金型Ｄで保持した状態で歪点まで冷却させるため、成型した形を保持することとなる。加えて、中空部Ｈにはガスが封入されることから、加熱された板ガラス１１，１２間の中空部Ｈが潰れてしまうことを防止することができる。従って、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラス１の製造方法を提供することができる。

また、板ガラス１１，１２間の中空部Ｈに対して真空引きを行うため、中空部Ｈの形状を保つために封入されたガスを抜いて真空断熱ガラスを製造することができる。

また、中空部Ｈ内に板ガラス１１，１２と同一素材のピラーガラス１４を積層し、ガラス部材とピラーガラス１４とを拡散接合させるため、ピラーガラス１４を板ガラス１１，１２と一体化させることができる。よって、中空ガラス１からピラーガラス１４が脱落してしまうことを防止することができる。

また、本実施形態に係る中空ガラス１によれば、２枚の板ガラス１１，１２と、２枚の板ガラス１１，１２の間に中空部Ｈを形成するように接合された接合部を有する枠ガラス１３と、を備え、２枚の板ガラス１１，１２と枠ガラス１３とは同一素材で形成されているため、低融点のガラスや金属を用いることなく、接合により同一素材によって囲まれる中空部Ｈを形成することができる。従って、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラス１を提供することができる。

また、板ガラス１１，１２と同一素材で形成されて、板ガラス１１，１２の一方から他方に向かって突出し、他方と接合状態又は非接合状態とされたピラーガラス１４を備えれば、ピラーガラス１４は少なくとも板ガラス２１，２２の一方とは一体化されており、中空ガラス１からピラーガラス１４が脱落してしまうことを防止することができる。

次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る中空ガラス及びその製造方法は第１実施形態のものと同様であるが、一部構成及び方法が異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図３は、第２実施形態に係る中空ガラスの一例を示す断面図である。図３に示すように、第２実施形態に係る中空ガラス２は、第１実施形態と同様に２枚の板ガラス２１，２２と、枠ガラス２３と、不図示のピラーガラスとを備えて構成されている。これらガラス２１〜２３（ピラーガラスを含む）は、全て同一素材で構成されている。

第２実施形態に係る中空ガラス２は、非常に微細なピラーガラスを備えているため、図示を省略している。さらに、第２実施形態に係る中空ガラス２は、枠ガラス２３が予め２枚の板ガラス２１，２２のそれぞれと一体に形成されている（拡散接合前に一体化されている）。加えて、第２実施形態に係る中空ガラス２は、予めピラーガラスが板ガラス２１と一体に形成されている。このため、例えば中空ガラス２は、枠ガラス２３及びピラーガラスを有する板ガラス２１と、枠ガラス２３を有する板ガラス２２との２部材を拡散接合して形成されたものとなっている。

なお、ピラーガラスは板ガラス２２と一体となっていてもよいし、中空部Ｈを真空化しない場合には設けられていなくともよい。さらに、枠ガラス２３は、２枚の板ガラス２１，２２のそれぞれと一体とされる場合に限らず、いずれか一方のみと一体とされていてもよい。

さらに、第２実施形態に係る中空ガラス２は、中空部Ｈがジグザグ状に形成されている。すなわち、２枚の板ガラス２１，２２のうち中空部Ｈに面する部位が三角プリズムＴＰとして機能するようになっている。三角プリズムＴＰは、用いられる用途に応じて適宜セラミック塗装等により鏡面付けされる。

図４は、図３に示した中空ガラス２を構成するための２枚の板ガラス２１，２２を製造するための工程を示す工程図であり、（ａ）は用意工程を示し、（ｂ）は加熱工程を示し、（ｃ）はプレス工程を示し、（ｄ）は徐冷工程を示している。

まず、図４（ａ）に示すように、中空ガラス２と同程度の面積を有すると共に表面に三角プリズムＴＰ（図３参照）、枠ガラス２３（図４（ｄ）参照）及びピラーガラスが形成されていない大判の平板ガラス１００が用意される（用意工程）。なお、用意工程では、平板ガラス１００に限らず、多少の凹凸を有した平板でない板ガラスが用意されてもよい。特に、用意工程では、最終形状となるガラス素材になるべく近い形状のものが用意されることが好ましい。加えて、第１工程では、後述の第２工程における加熱温度がなるべく小さく、熱膨張係数も比較的小さいものが選択されてもよいが、ソーダ石灰ガラスの青板と呼ばれるものや白板と呼ばれるもののように、加熱温度や熱膨張係数が比較的大きいものが選択されてもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、平板ガラス１００が下型ＬＤ１に搭載された状態で加熱される（加熱工程）。この加熱工程において、平板ガラス１００は、平板ガラス１００の素材の歪点（例えば５００℃）より高く軟化点（例えば７２０℃）よりも低く、且つ、所定圧（温度にもよるが例えば２．５ＭＰａ程度）以上のプレスによって形状変化可能な温度（例えば６９０℃付近）まで加熱される。また、加熱工程における加熱は平板ガラス１００が略均一に温度上昇するようにされる。

その後、図４（ｃ）に示すように、平板ガラス１００に対して上型（成形金型）ＵＤ１を所定圧以上で押圧してプレスを行う（プレス工程）。ここで、上型ＵＤ１は、三角プリズムＴＰ（図３参照）に対応すると共に、枠ガラス２３（図４（ｄ）参照）に対応した型構造となっており、プレス成型によって三角プリズムＴＰ及び枠ガラス２３を有した加熱状態の板ガラス２１，２２が製造される。

なお、第２実施形態においては、板ガラス２１，２２の一方に微細なピラーガラスを形成することを想定しているため、板ガラス２１，２２の一方を製造する上型ＵＤ１には、三角プリズムＴＰ及び枠ガラス２３に対応すると共にピラーガラスにも対応した型構造となっている。加えて、上型ＵＤ１は、三角プリズムＴＰ（図３参照）の各面の平滑度が高くなるように、上型ＵＤ１についても平滑度が高いものとされている。下型ＬＤ１も同様である。

次に、図４（ｄ）に示すように、三角プリズムＴＰ等が形成された板ガラス２１，２２を上型ＵＤ１及び下型ＬＤ１で保持した状態で歪点（例えば５００℃）まで冷却させる（第４工程）。ここでの冷却は自然冷却による徐冷となる。

その後、歪点まで徐冷されると板ガラス２１，２２は成形金型Ｄ１から取り外され、成形金型Ｄ１外で冷却される。

このように、図３に示した三角プリズムＴＰ及び枠ガラス２３（更にはピラーガラス）を有した板ガラス２１，２２が製造される。なお、上記した製造方法では板ガラス２１，２２が冷却されるまで上型ＵＤ１及び下型ＬＤ１によって保持されることから、精密な形状を形成し易く、また平滑度と高くする鏡面処理を行うことができる。よって、板ガラス２１，２２に鏡面処理すると共に精度の高い形状を形成することができる。

ここで、大判の板ガラス２１，２２を製造する場合には、加熱工程における加熱温度から歪点までの冷却の間に板ガラス２１，２２が割れてしまう可能性がある。例えば、１ｍ×２ｍの大判の板ガラス２１，２２を製造する場合、２ｍの長さの成形金型Ｄ１と板ガラス２１，２２とで膨張係数に２．０×１０^−６／Ｋの差があると、約２００℃の冷却（６９０℃付近から５００℃までの冷却）によって０．８ｍｍの長さの差が生じてしまう。そして、これを超える長さの差が生じると大判の板ガラス２１，２２には割れが生じてしまう。特に、成形しようとする形状が複数の凹または複数の凸を持ち、成形金型Ｄ１の熱膨張係数より板ガラス２１，２２の熱膨張係数が大きい場合には、成形金型Ｄ１と板ガラス２１，２２とがグリップし合い、板ガラス２１，２２に引っ張り応力が発生するため、割れやすい。

そこで、第２実施形態に係る板ガラス２１，２２の製造方法においてプレス工程では、成形温度から板ガラス２１，２２の歪点の間の温度帯においての熱膨張係数の、板ガラス２１，２２の歪点での熱膨張係数との差が２．０×１０^−６／Ｋ以下の成形金型Ｄ１でプレスを行う。これにより、大判の板ガラス１の割れを防止することができる。より好ましくは成形温度から板ガラス２１，２２の歪点の間の温度帯において熱膨張係数が板ガラス２１，２２の歪点での熱膨張係数より０〜２．０×１０^−６／Ｋの範囲で大きい成形金型Ｄ１でプレスを行う。この場合、徐冷中の成形金型Ｄ１の収縮量が板ガラス２１，２２よりわずかに大きいために板ガラス２１，２２に適度な範囲の圧縮力がかかり、引っ張りに弱いガラスに引っ張り力がかかり割れの原因になることを防止できる。

なお、一般にガラスには歪点と軟化点との間に転移点と呼ばれる温度があり、その前後で熱膨張係数が大きく変わる。転移点より下、常温から歪点の温度域では熱膨張係数はほぼ一定である。転移点は熱処理等により変動する等特定が困難なため具体的な温度を例示しないが、本発明の成形温度は軟化点に近いため、成形後の徐冷中にこの転移点を通過する。転移点以上ではガラスに流動性があるため徐冷中の熱膨張差による割れが生じにくいが転移点以下で生じやすいため、歪点におけるガラスの熱膨張係数と、金型の熱膨張係数を比較している。

具体的に第２実施形態では、平板ガラス１００として安価で鏡面処理されているフロートガラスを想定している。フロートガラスには、ソーダ石灰ガラスで製作される青板と呼ばれるものや、鉄分の少ない白板と呼ばれるものがある。青板や白板の熱膨張係数は常温から歪点までの間で８．５〜１０．０ｘ１０^−６／Ｋ、より典型的には９．０〜９．５×１０^−６／Ｋであり、歪点は４５０〜５２０℃程度、軟化点は６９０〜７３０℃程度である。一方、一般的な鋳造可能な金型材料の５００℃近辺での熱膨張係数はこれより大きく、また高融点材料や相溶性の低い材料の組み合わせ等、通常粉末の焼結により得られる金型材料の５００℃近辺での熱膨張係数はこれより小さい。例えば一般的な成形金型Ｄ１の素材の５００℃近辺での熱膨張係数は、マルテンサイト系ステンレス鋼（熱膨張係数：１３×１０^−６／Ｋ以上）、超硬合金（熱膨張係数：７×１０^−６／Ｋ以下）、及び、炭化ケイ素（熱膨張係数：３．９×１０^−６／Ｋ）等である。鉄とニッケルを組み合わせたインバー、さらにコバルトを組み合わせたスーパーインバー等の鉄・ニッケル系合金は鋳造可能でありながら原子間距離の膨張と原子半径の収縮の相殺により特異的に熱膨張係数を抑えられることが知られているが、５００〜７００℃の温度域では使えない。アルミナやジルコニア等の金属酸化物系のセラミックは同様に金属酸化物であるガラスに近い熱膨張係数を持つが、加工が困難であり、また表面に水酸基を持つことから金属酸化物同士で結合性を持つため離型性が悪い。このため、本実施形態に係る成形金型Ｄ１については特殊な金型素材を用いることとなる。なお、サーメットやその他のセラミック材料で製作した型も金型と呼ぶことにする。

本実施形態において成形金型Ｄ１の素材には、バインダーを増やして熱膨張係数を高めた超硬合金、熱膨張係数を高めたサーメット（特開２０１６−１２５０７３号公報、特開２０１７−２０６４０３号公報）、金属酸化物・窒化物・ホウ化物・ケイ化物等のセラミックスの一部、ガラスマトリックス中にフッ素金雲母の結晶を分散させ熱膨張係数を合わせたもの、単体でソーダ石灰ガラスに近い熱膨張係数を持つ白金族又は白金族系合金やクロム又はクロム系・クロム含有合金、熱膨張係数の大きい鉄に鉄膨張係数の小さい金属を組み合わせたモリブデン含有合金、タングステン含有合金等が考えられる（より具体的には冨士ダイス社ＷＣ−４０％ＣＯ超硬合金、冨士ダイス社炭化クロム基合金、冨士ダイス社ＫＦ合金、インコロイ９０９、日立金属ＨＲＡ９２９、ケイ化クロム、黒崎播磨マセライト等）。

さらに、本実施形態に係る製造方法においてプレス工程では、板ガラス２１，２２との接触面において高い離型性を持つか、離型性を高めるための表面処理が施された成形金型Ｄ１でプレスを行うことが好ましい。

詳細に説明すると、従来のリヒート成型では小型のガラス材を製造する関係上、金型とガラス材との貼り付き防止するために、むしろ熱膨張係数の差を設けるようにしていた。一方、本実施形態に係る大判の板ガラス２１，２２の製造方法においては、熱膨張係数の差が小さいことから板ガラス２１，２２が成形金型Ｄ１に貼り付き易くなってしまう。さらにリヒート成形では、押圧の圧力が増すほど、また型とガラス材との接触時間が増すほど、離型性が悪化することが知られている。特に、大判の板ガラス２１，２２を製造する場合には、小型のものを製造する場合よりも時間を掛けて加熱及び冷却を行うこととなるため、一層貼り付きが促進してしまう。

ところが、金型母材が高い離型性を持つか、離型性を高めるための表面処理が施された成形金型Ｄ１でプレスを行うことで、貼り付きによる問題を解消して板ガラス２１，２２を成形金型Ｄ１から取り外し易くすることができる。このためには、溶融状態のガラスと成形金型Ｄ１の表面の接触角が７０度以上であることが好ましく、９０度以上であることがより好ましい。成形金型Ｄ１の母材に表面処理が施される場合には、さらに表面処理の熱膨張係数も板ガラス２１，２２や成形金型Ｄ１の母材の熱膨張係数との差が２．０×１０^−６／Ｋ以内であることが好ましい。

具体的に表面処理は、例えば、特異的に溶融ガラスの濡れ性が悪く貼り付きの心配が少ない白金族系メッキや金合金メッキ、（特開２００１−２７８６３１号公報）、硬質金メッキやクロムメッキのメッキ処理であったり、クロム系合金の蒸着処理、金属窒化物やホウ化物、炭化物、ケイ化物等の超硬質膜であったりする。さらには特に成形金型Ｄ１の素材をクロムやクロム系合金としたときには、クロムメッキのメッキ処理やクロム系合金の蒸着処理は相性が良い。白金族金属は溶融ガラスに濡れにくいことが知られており、白金やロジウムは単体でも７０度以上の接触角を持つが、少量でも金を加えることでさらに接触角が増すことが知られており、好ましい。金は単体で１６０度程度の接触角を持つことが知られており、金をベースとして硬度等を改善した金合金メッキも好ましい。これらの粒子サイズが小さいものほど硬度が高く摩擦係数が小さいことが知られており、好ましい。さらには非晶質のアモルファスメッキであればさらに硬度が高く摩擦係数が小さく、なお好ましい。窒化物では、例えばＣｒＡｌＳｉＮが８０度程度の接触角を持ち、好ましい。窒化クロム、ケイ化クロムも１２０度程度以上の接触角を持つことが知られており（特開２００７−８４４１１）、好ましい。また、フッ素金雲母結晶を含有するガラスセラミックやそれにクロム化合物を混合して成形したものもガラスの非濡れ性が高いことが知られており（特開平６−６４９３７）、好ましい。これらの中でも特に金属クロムやクロム合金、白金や白金合金、ケイ化クロム、フッ素金雲母結晶を含有するガラスセラミックやそれにクロム化合物を混合して成形したものは熱膨張係数がガラスに近く、特に好ましい。これらは金型母材として使用されてもよいし、熱膨張係数は好適だが離型性のよくない金型母材で製作された金型の肉盛り、または薄膜の表面処理として使用されてもよい。

図５は、第２実施形態に係る中空ガラス２の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示している。

図５（ａ）に示すように、まず、下型ＬＤ内に三角プリズムＴＰ（図３参照）及び枠ガラス２３（更にはピラーガラス）を有した板ガラス２１，２２が積層される（第１工程）。この積層によって、板ガラス２１，２２の間には中空部Ｈが形成される。次に、図５（ｂ）に示すように、第１工程において積層された積層状態の板ガラス２１，２２が加熱される（第２工程）。この第２工程において板ガラス２１，２２は、軟化点以下、且つ、所定圧以上で板ガラス２１，２２を拡散接合可能な温度まで加熱される。

その後、図５（ｃ）に示すように、第２工程において加熱されて積層された板ガラス２１，２２が上型（成形金型）ＵＤで所定圧以上に押圧される（第３工程）。この第３工程において、積層された板ガラス２１，２２（特に枠ガラス２３部分）が拡散接合して一体化される。

ここで、一方側の板ガラス２１にピラーガラスが一体に形成され、他方側の板ガラス２２にピラーガラスが形成されていない場合において、ピラーガラスを他方側の板ガラス２２に拡散接合させたくない場合には、板ガラス２１，２２の全体を均一に加熱することなく、枠ガラス２３部分を加熱するようにすればよい。

また、第２実施形態においても第３工程では板ガラス２１，２２が柔らかくなっていることから、中空部Ｈが潰れていく傾向にある。そこで、第２実施形態に係る製造方法においても中空部Ｈにガス（例えばアルゴンガス）が封入される。ガスは、板ガラス２１，２２の押圧と共に封入されてもよいし、押圧に続けて（連続して）封入されてもよい。

次に、図５（ｄ）に示すように、第３工程において中空部Ｈにガスを封入した積層状態の板ガラス２１，２２が、成形金型Ｄで保持された状態で歪点まで冷却させられる（第４工程）。ここでの冷却は自然冷却による徐冷となる。その後、第５工程（図２（ｅ）参照）を経て、中空ガラス２が製造される。なお、徐冷による応力除去の後再加熱、急冷により物理強化ガラスとすることができるのは第１実施形態と同様である。

このようにして、第２実施形態に係る中空ガラス２の製造方法によれば、第１実施形態と同様に、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラス２の製造方法を提供することができる。また、中空部Ｈの形状を保つために封入されたガスを抜いて真空断熱ガラスを製造することができる。

さらに、第２実施形態によれば、中空部Ｈ内に位置して積層の一方側の板ガラス２１，２２と一体に形成され、他方側の板ガラス２１，２２に向かって突出するピラーガラスを備える板ガラス２１，２２を積層するため、一方側の板ガラス２１，２２にピラーが形成されていることから、ピラーガラスを有しない板ガラス２１，２２間にピラーガラスを規則的に配置する必要がなく、更にはピラーガラスが一方側と一体であるため、中空ガラス２からピラーガラスが脱落してしまうことも防止することができる。

また、第２実施形態に係る中空ガラス２によれば、第１実施形態と同様に、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラス２を提供することができる。また、中空ガラス２からピラーガラスが脱落してしまうことを防止することができる。

次に、本発明に係る第３実施形態を説明する。第３実施形態に係る中空ガラス及びその製造方法は第１実施形態のものと同様であるが、一部構成及び方法が異なっている。以下、第１実施形態との相違点について説明する。

図６は、第３実施形態に係る中空ガラスの一例を示す断面図である。図６に示すように、第３実施形態に係る中空ガラス３は、４枚の板ガラス３１〜３４を備え、４枚の板ガラス３１〜３４が一体化されて３列の中空部Ｈ１〜Ｈ３を有したものとなっている。

第１ガラス３１は、他面側に三角プリズムＴＰが形成されており、一面側が平面となる板ガラスである。第２〜第４ガラス３２〜３４のそれぞれは、平板ガラスの他面側の周端部に枠ガラス３５が一体化されると共に、中間側にピラーガラス３６が一体化されたものである。

第３実施形態に係る中空ガラス３において、第２列目の中空部Ｈ２内は真空とされて真空断熱部を形成している。

第１及び第３列目の中空部Ｈ１，Ｈ３内は、不図示の接続管によって接続されて冷媒が循環する構造となっており、特に中空ガラス３の一面側が他面側よりも温度が高いときに、中空ガラス３の一面側の熱を他面側に破棄する構造となっている。

詳細に説明すると、中空部Ｈ３は蒸発器として機能するようになっており、第４ガラス３４の一面側からの熱によって中空部Ｈ３内の液冷媒が蒸発するようになっている。この結果、第４ガラスの３４の一面側から熱が奪われることとなる。蒸発により得られた冷媒蒸気は不図示の接続管を通じて第１列目の中空部Ｈ１に移動する。

一方、中空部Ｈ１内は凝縮器として機能するようになっており、第１ガラス３１側の他面側の外気によって中空部Ｈ１内が冷却され、中空部Ｈ３からの冷媒蒸気が凝縮することとなる。凝縮熱は第１ガラス３１の他面側から破棄されることとなる。

以上より、第３実施形態に係る中空ガラス３は、一面側が他面側よりも温度が高いときに、一面側の熱を他面側に破棄することとなる。なお、中空ガラス３の他面側が一面側よりも温度が高いときには、第２列目の中空部Ｈ２によって断熱されて、他面側から一面側への熱貫流を抑える構造となっている。

さらに、第３実施形態に係る中空ガラス３は、第１ガラス３１の他面側が三角プリズムＴＰを形成している。この三角プリズムＴＰは第２実施形態のものと同様に用途に応じて適宜セラミック塗料で鏡面付けされ、設置状態や太陽高度等の条件に応じて太陽光を取り込んだり反射したりする。

なお、第１〜第４ガラス３１〜３４については、図４を参照して説明した方法によって形状精度よく作成することができる。

図７は、第３実施形態に係る中空ガラス３の製造方法を示す工程図であり、（ａ）は第１工程を示し、（ｂ）は第２工程を示し、（ｃ）は第３工程を示し、（ｄ）は第４工程を示している。

図７（ａ）に示すように、まず、下型ＬＤ内に枠ガラス３５（図６参照）及びピラーガラス３６（図６参照）を有した第２〜第４ガラス３２〜３４が積層されると共に、三角プリズムＴＰ（図６参照）を有した第１ガラス３１が積層される（第１工程）。この積層によって、各ガラス３１〜３４の間には中空部Ｈ１〜Ｈ３が形成される。次に、図７（ｂ）に示すように、第１工程において積層された積層状態の第１〜第４ガラス３１〜３４が加熱される（第２工程）。この第２工程において第１〜第４ガラス３１〜３４は、軟化点以下、且つ、所定圧以上で第１〜第４ガラス３１〜３４を拡散接合可能な温度まで加熱される。

その後、図７（ｃ）に示すように、第２工程において加熱されて積層された第１〜第４ガラス３１〜３４が上型（成形金型）ＵＤで所定圧以上に押圧される（第３工程）。この第３工程において、積層された第１〜第４ガラス３１〜３４（特に枠ガラス３５及びピラーガラス３６）が拡散接合して一体化される。なお、第２工程において枠ガラス３５部分を加熱してピラーガラス３６を接合しなくともよい。

また、第３工程では、第１実施形態と同様に中空部Ｈ１〜Ｈ３にガス（例えばアルゴンガス）が封入される。ガスは、第１〜第４ガラス３１〜３４の押圧と共に封入されてもよいし、押圧に続けて（連続して）封入されてもよい。

特に、第３実施形態においては第１〜第４ガラス３１〜３４を積層して上下に３列の中空部Ｈ１〜Ｈ３を形成している。このため、第３工程における押圧時には、例えば、第１〜第４ガラス３１〜３４の重みによって第１列目の中空部Ｈ１よりも第２列目の中空部Ｈ２が潰れ易く、第２列目の中空部Ｈ２よりも第３列目の中空部Ｈ３が潰れ易い。そこで、第３実施形態においては、中空部Ｈ１〜Ｈ３のうち積層の下側に位置するものほど封入するガス圧力を高くする。すなわち、第３実施形態においては、第３列目の中空部Ｈ３の圧力＞第２列目の中空部Ｈ２の圧力＞第１列目の中空部Ｈ１の圧力とされる。具体的には、中空部Ｈ１の圧力は第１ガラス３１の自重を支えられる程度以上の圧力とし、中空部Ｈ２の圧力は中空部Ｈ１の圧力に加えて第２ガラス３２の自重を支えられる圧力とし、中空部Ｈ３の圧力は中空部Ｈ２の圧力に加えて第３ガラス３３の自重を支えられる圧力にする。

次に、図７（ｄ）に示すように、第４工程において中空部Ｈ１〜Ｈ３にガスを封入した積層状態の第１〜第４ガラス３１〜３４が、成形金型Ｄで保持された状態で歪点まで冷却させられる（第４工程）。ここでの冷却は自然冷却による徐冷となる。その後、第５工程（図２（ｅ）参照）を経て、中空ガラス３が製造される。なお、徐冷による内部応力除去の後の再加熱、急冷により物理強化ガラスとすることができるのは第１及び第２実施形態と同様である。

なお、第１ガラス３１については、図４に示した工程を経ることなく、図７に示した第１〜第４工程によって三角プリズムＴＰが形成されてもよい。すなわち、図７に示す例において上型ＵＤは、三角プリズムＴＰに対応した型構造となっている。このため、図７に示す工程（具体的は第３工程）に図４に示した三角プリズムＴＰを形成する工程（具体的にはプレス工程）を含むようにして、第１ガラス３１の表面に三角プリズムＴＰを形成するようにしてもよい。図７（ｃ）でのプレス工程における中空部Ｈ１の圧力は図４（ｃ）のプレス工程同様に例えば２．５ＭＰａ程度とし、プレスの押圧はそれに加えて拡散接合に必要な圧力を、例えば０．１ＭＰａを加えた２．６ＭＰａ程度とするとよい。中空部Ｈ２の圧力を中空部Ｈ１よりわずかに高く、中空部Ｈ３の圧力を中空部Ｈ２よりさらに高くする点は上記と同様である。

このようにして、第３実施形態に係る中空ガラス３の製造方法によれば、第２実施形態と同様に、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラス３の製造方法を提供することができる。また、中空部Ｈ１〜Ｈ３の形状を保つために封入されたガスを抜いて真空断熱ガラスを製造することができる。

さらに、第３実施形態によれば、４枚の板ガラス３１〜３４を積層して上下に３列の中空部Ｈ１〜Ｈ３を形成し、３列の中空部Ｈ１〜Ｈ３のうち下側のものほど封入するガスの圧力を高くするため、４層に板ガラス３１〜３４を積層する場合において、重量に応じて潰れ易くなる下側の中空部Ｈ１〜Ｈ３の形状を適切に保持することができる。

また、第３実施形態に係る中空ガラス３によれば、第１実施形態と同様に、高コスト化を抑えると共に、密閉性の改善を図ることができる中空ガラス３を提供することができる。また、中空ガラス３からピラーガラス３６が脱落してしまうことを防止することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、図４に示す例において成形金型Ｄ１には表面処理が施されて離型性が高められているが、これに限らず、表面処理が施されることなく、エアーの吹込みにより板ガラス２１，２２を成形金型Ｄ１から取り外し易くする等、他の手段が講じられてもよい。

さらに、第２実施形態に係る成形金型Ｄ１は、熱膨張係数差が考慮され、離型性を高める表面処理がされているが、これらは図２、図５及び図７に示した成形金型Ｄに適用されてもよい。

さらに、第３実施形態においては第１〜第４ガラス３１〜３４が積層されているが、これに限らず、３枚又は５枚以上の板ガラスが積層されるようになっていてもよい。

１〜３ ：中空ガラス
１１，１２，２１，２２，３１〜３４ ：板ガラス
１３，２３，３５ ：枠ガラス
１４，３６ ：ピラーガラス
Ｄ ：成形金型
Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ ：中空部
ＬＤ ：下型（成形金型）
ＵＤ ：上型（成形金型）

Claims (7)

1. 内部に中空部を有する中空ガラスの製造方法であって、
   同一の素材の板ガラス間に中空部が形成されるように板ガラス同士を積層する第１工程と、
   前記第１工程において積層された積層状態の板ガラスを、その軟化点以下且つ所定圧以上で当該素材を拡散接合可能な温度まで加熱する第２工程と、
   前記第２工程において加熱された積層状態の板ガラスを成形金型で所定圧以上に押圧すると共に前記中空部にガスを送り込んでガス圧力を印加し、又は、前記成形金型で所定圧以上に押圧するのに続けて前記中空部にガスを送り込んでガス圧力を印加する第３工程と、
   前記第３工程において前記中空部にガス圧力が印加されている積層状態の板ガラスを成形金型で保持した状態で歪点まで冷却させる第４工程と、
   を備えることを特徴とする中空ガラスの製造方法。
2. 前記第４工程において歪点まで冷却させられた板ガラス間の中空部に対して真空引きを行う第５工程をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の中空ガラスの製造方法。
3. 前記第１工程では、前記中空部内に位置して積層される一方側の板ガラスと一体に形成され、他方側の板ガラスに向かって突出するピラーガラスを備える板ガラスを積層する
   ことを特徴とする請求項２に記載の中空ガラスの製造方法。
4. 前記第１工程では、前記中空部内に前記板ガラスと同一素材のピラーガラスを積層し、
   前記第３工程では、前記板ガラスと前記ピラーガラスとを拡散接合させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の中空ガラスの製造方法。
5. 前記第１工程では、３枚以上の板ガラスを積層して、上下に２列以上の中空部を形成し、
   前記第３工程では、２列以上の中空部のうち下側の中空部ほど、印加するガス圧力を高くする
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の中空ガラスの製造方法。
6. 少なくとも２枚の板ガラスと、
   前記少なくとも２枚の板ガラスの間に中空部を形成するように接合された接合部を有する枠ガラスと、を備え、
   前記少なくとも２枚の板ガラスと前記枠ガラスとは同一素材で形成されている
   ことを特徴とする中空ガラス。
7. 前記中空部を形成する２枚の板ガラスのうち、少なくとも一方には、他方に向かって突出すると共に他方と接合状態又は非接合状態とされたピラーガラスを備え、
   前記ピラーガラスは、前記少なくとも２枚の板ガラス及び前記枠ガラスと同一素材で形成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の中空ガラス。

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