(57)【要約】【課題】中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造し得るトチ、及び中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造し得る方法を提供する。【解決手段】円弧状ガラス曲板製造用トチ１は、ガラス平板２０を軟化させて変形させることにより円弧状ガラス曲板２１を製造する際に使用されるトチである。円弧状ガラス曲板製造用トチ１は、配置面１１を有する。配置面１１は、横断面が円弧状である中央部１１ａと、中央部１１ａの一方側端部から延びる延設部１１ｂとを含む。横断面において、延設部１１ｂは、中央部１１ａが沿う仮想円Ｃと、中央部１１ａの一方側端部における接線Ｌ１との間に位置している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス平板を軟化させて変形させることにより円弧状ガラス曲板を製造する際に使用されるトチであって、
前記ガラス平板を配置するための配置面を有し、
前記配置面は、横断面が円弧状である中央部と、前記中央部の一方側端部から延びる延設部とを含み、
横断面において、前記延設部は、前記中央部が沿う仮想円と、前記中央部の一方側端部における接線との間に位置している、円弧状ガラス曲板製造用トチ。
【請求項２】
前記延設部の横断面形状は、直線状または外側に向かって突出する曲線状である、請求項１に記載の円弧状ガラス曲板製造用トチ。
【請求項３】
前記中央部の中心角は、１８０°未満である、請求項１または２に記載の円弧状ガラス曲板製造用トチ。
【請求項４】
前記配置面は、前記中央部の他方側の端部から延びる別の延設部をさらに含み、
横断面において、前記別の延設部は、前記仮想円と、前記中央部の他方側端部における接線との間に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の円弧状ガラス曲板製造用トチ。
【請求項５】
前記別の延設部の横断面形状は、直線状または外側に向かって突出する曲線状である、請求項４に記載の円弧状ガラス曲板製造用トチ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の円弧状ガラス曲板製造用トチの前記配置面の上に、平面視矩形状のガラス平板を配置する配置工程と、
前記ガラス平板を加熱することにより軟化させ、前記配置面に沿った形状に変形させる変形工程と、
を備える円弧状ガラス曲板の製造方法。
【請求項７】
前記配置工程において、前記ガラス平板を、一端が前記延設部に当接するように配置する、請求項６に記載の円弧状ガラス曲板の製造方法。
【請求項８】
前記ガラス平板を、他端が前記中央部に当接するように配置する、請求項７に記載の円弧状ガラス曲板の製造方法。
【請求項９】
前記配置工程において、前記ガラス平板を水平方向に対して傾斜するように配置する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の円弧状ガラス曲板の製造方法。
【請求項１０】
前記配置工程において、前記ガラス平板の水平方向に対する傾斜角が５°〜４５°となるように前記ガラス平板を配置する、請求項９に記載の円弧状ガラス曲板の製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス平板として結晶性ガラス平板を用い、
前記変形したガラス平板を結晶化させる結晶化工程をさらに備える、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の円弧状ガラス曲板の製造方法。
【請求項１２】
前記変形工程と前記結晶化工程とを連続して行う、請求項１１に記載の円弧状ガラス曲板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円弧状ガラス曲板製造用トチ及び円弧状ガラス曲板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主結晶としてβ−石英固溶体結晶またはβ−スポジュメン結晶を含む結晶化ガラス板は、高い耐熱性を有すると共に、熱膨張率を小さくできるという利点を有する。このため、従来、例えばストーブや暖炉などの暖房装置の熱線透過部品などとして、結晶化ガラス板が広く用いられている（例えば、下記の特許文献１など）。
【０００３】
このような用途に使用される結晶化ガラス板には、暖房装置の意匠性を向上させるため、暖房装置に応じた形状に形成されていることが求められる。例えば、暖房装置の内部に配置されている燃焼装置の視認性を高めるために、横断面円弧状である結晶化ガラス板（以下、「円弧状結晶化ガラス曲板」と称する。）が求められることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のように、円弧状結晶化ガラス曲板を製造する方法としては、横断面円弧状の配置面を有するトチ（ｓｅｔｔｅｒ）の上に、結晶性ガラス平板を配置し、その状態で結晶性ガラス平板を熱処理する方法が挙げられる。この製造方法では、熱処理工程において、結晶性ガラス平板が軟化してトチの表面に沿う。その結果、横断面円弧状に形成される。その後、結晶性ガラス板を結晶化させることにより円弧状結晶化ガラス曲板が得られる。
【０００６】
上記製造方法により円弧状結晶化ガラス曲板を製造するに際しては、横断面円弧状の配置面の上に結晶性ガラス平板を配置できることが要件となる。このため、用いることのできる結晶性ガラス平板の幅は、配置面の曲率半径の２倍以下である必要がある。結晶性ガラス平板の幅が配置面の曲率半径の２倍を超える場合は、結晶性ガラス平板が配置面からはみ出してしまうためである。従って、上記製造方法では、幅寸法が曲率半径の２倍を超えるような円弧状結晶化ガラス曲板を製造することができないという問題がある。すなわち、上記製造方法では、中心角が大きな円弧状結晶化ガラス曲板を製造できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造し得るトチ、及び中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造し得る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】
本発明に係る円弧状ガラス曲板製造用トチは、ガラス平板を軟化させて変形させることにより円弧状ガラス曲板を製造する際に使用されるトチである。本発明に係る円弧状ガラス曲板製造用トチは、ガラス平板を配置するための配置面を有する。配置面は、横断面が円弧状である中央部と、中央部の一方側端部から延びる延設部とを含む。横断面において、延設部は、中央部が沿う仮想円と、中央部の一方側端部における接線との間に位置している。
【０００９】
本発明に係る円弧状ガラス曲板製造用トチでは、中央部が沿う仮想円と、中央部の一方側端部における接線との間に位置している延設部が設けられている。このため、中央部の曲率半径の２倍を超える幅のガラス平板を配置面に配置することができる。従って、本発明に係る円弧状ガラス曲板製造用トチを用いることによって、中心角が大きな円弧状ガラス曲板の製造が可能となる。
【００１０】
延設部の横断面形状は、直線状または外側に向かって突出する曲線状であることが好ましい。この構成の円弧状ガラス曲板製造用トチを用いることによって、円弧状ガラス曲板を高い形状精度で製造することができる。
【００１１】
中心角がより大きな円弧状ガラス曲板を製造可能にする観点からは、中央部の中心角が１８０°であることが好ましい。但し、より高い形状精度の円弧状ガラス曲板の製造を可能にする観点からは、中央部の中心角は、１８０°未満であることが好ましい。
【００１２】
配置面は、中央部の他方側の端部から延びる別の延設部をさらに含んでおり、横断面において、別の延設部は、仮想円と、中央部の他方側端部における接線との間に位置していることが好ましい。この構成の円弧状ガラス曲板製造用トチを用いることによって、中心角がさらに大きな円弧状ガラス曲板の製造が可能となる。
【００１３】
別の延設部の横断面形状は、直線状または外側に向かって突出する曲線状であることが好ましい。この構成の円弧状ガラス曲板製造用トチを用いることによって、円弧状ガラス曲板を高い形状精度で製造することができる。
【００１４】
本発明に係る円弧状ガラス曲板の製造方法は、上記本発明に係る円弧状ガラス曲板製造用トチの配置面の上に、平面視矩形状のガラス平板を配置する配置工程と、ガラス平板を加熱することにより軟化させ、配置面に沿った形状に変形させる変形工程とを備えている。本発明に係る円弧状ガラス曲板の製造方法によれば、中心角が大きな円弧状ガラス曲板を容易に製造することができる。
【００１５】
配置工程において、ガラス平板を、一端が延設部に当接するように配置することが好ましい。そうすることによって、中心角がより大きな円弧状ガラス曲板を製造することができる。また、この場合において、ガラス平板の他端が中央部に当接するようにガラス平板を配置することが好ましい。そうすることによって、円弧状ガラス曲板をより高い形状精度で製造することができる。
【００１６】
配置工程において、ガラス平板を水平方向に対して傾斜するように配置することが好ましい。そうすることによって、円弧状ガラス曲板をより高い形状精度で製造することができる。得られる円弧状ガラス曲板の形状精度をさらに高くする観点からは、配置工程において、ガラス平板の水平方向に対する傾斜角が５°以上となるようにガラス平板を配置することが好ましい。但し、ガラス平板の水平方向に対する傾斜角が大きすぎると、成形可能な円弧状ガラス曲板の中心角が小さくなる傾向にある。このため、配置工程において、ガラス平板の水平方向に対する傾斜角が４５°以下となるようにガラス平板を配置することが好ましい。
【００１７】
本発明に係る円弧状ガラス曲板の製造方法では、ガラス平板として結晶性ガラス平板を用い、変形したガラス平板を結晶化させる結晶化工程をさらに行ってもよい。この場合、高い耐熱性及び剛性を有する円弧状結晶化ガラス曲板を製造することができる。
【００１８】
なお、変形工程を行った後に、一旦冷却し、その後、結晶化工程を行ってもよいが、変形工程と結晶化工程とを連続して行うことが好ましい。すなわち、変形工程を行った後に実質的に冷却することなく結晶化工程を行うことが好ましい。そうすることにより、円弧状結晶化ガラス曲板の製造工程を簡略化できるばかりか、高い均一性で結晶化した円弧状結晶化ガラス曲板を製造することが可能となる。
【００１９】
本発明において、「結晶性ガラス」とは、熱処理により結晶化し、結晶化ガラスとなり得るガラスのことをいう。
【００２０】
「円弧状ガラス曲板」とは、横断面が円弧状であるガラス板のことをいう。
【００２１】
「矩形」には、４つの角部の少なくとも一つが面取り状またはＲ面取り状に形成されているものも含まれる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造し得るトチ、及び中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係るトチの略図的斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るトチの略図的側面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。
【図４】第１の実施形態における円弧状ガラス曲板の製造工程を説明するための略図的側面図である。
【図５】第１の実施形態における円弧状ガラス曲板の製造工程を説明するための略図的側面図である。
【図６】第２の実施形態における円弧状ガラス曲板の製造工程を説明するための略図的側面図である。
【図７】第３の実施形態に係るトチの略図的側面図である。
【図８】第４の実施形態に係るトチの略図的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示すトチ１及びトチ１を用いた円弧状ガラス曲板の製造方法を例に挙げて説明する。但し、トチ１及びトチ１を用いた円弧状ガラス曲板の製造方法は、単なる一例である。本発明は、トチ１及びトチ１を用いた円弧状ガラス曲板の製造方法に何ら限定されない。
【００２５】
図１は、第１の実施形態に係るトチの略図的斜視図である。図２は、第１の実施形態に係るトチの略図的側面図である。図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける略図的断面図である。
【００２６】
まず、図１〜図３を参照しながら、トチ１の構成について説明する。
【００２７】
トチ１は、ガラス平板を軟化させて、自重により変形させることにより円弧状ガラス曲板を製造する際に使用されるトチである。図１に示すように、トチ１は、複数の板状部材１０を有する。複数の板状部材１０のそれぞれは、図２に示すようにｘ方向及びｚ方向に平行に配置されている。複数の板状部材１０は、図２に示すようにｙ方向に沿って等間隔に配置されている。複数の板状部材１０のそれぞれは、一部が円弧状である頂面１０ａを有する。これら複数の板状部材１０の頂面１０ａによって、ガラスの配置面１１（図２を参照）が構成されている。このため、配置面１１の一部のｙ方向に垂直な横断面形状は、円弧状である。また、配置面１１は、複数の開口を有する。ここで、配置面１１には、頂面１０ａが位置している部分のみならず、隣り合う頂面１０ａ間の開口も含まれるものとする。隣り合う板状部材１０の間隔は、軟化したガラス板が開口に入り込まない程度の大きさである限りにおいて特に限定されない。隣り合う板状部材１０の間隔は、例えば、０ｍｍ〜５０ｍｍ程度とすることができる。なお、開口に、他の部材を充填して開口を閉鎖してもよい。その場合の充填材は、セラミックスからなる多孔体であることが好ましい。
【００２８】
板状部材１０の材質は特に限定されない。板状部材１０は、例えば、耐火セラミックスや結晶化ガラスにより形成することができる。結晶化ガラスの具体例としては、β−スポジュメン固溶体やβ−石英固溶体を主結晶とする結晶化ガラスが挙げられる。耐火セラミックスの具体例としては、コーディエライトやムライトなどが挙げられる。
【００２９】
本実施形態では、図２に示すように、配置面１１は、中央部１１ａと、延設部１１ｂとを含む。中央部１１ａは、横断面円弧状に形成されている。詳細には、中央部１１ａは、ｙ方向に垂直な横断面形状が円弧となるように形成されている。中央部１１ａの曲率半径は、ｙ方向において一定である。
【００３０】
中央部１１ａの曲率半径は、特に限定されないが、例えば、１５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度とすることができる。中央部１１ａの幅Ｗ１は、特に限定されないが、例えば、４７５ｍｍ〜１５００ｍｍ程度とすることができる。中央部１１ａの中心角は、１８０°未満であることが好ましく、１３０°以上１８０°未満の範囲内であることがより好ましく、１３０°〜１５０°の範囲内であることがさらに好ましい。
【００３１】
延設部１１ｂは、中央部１１ａのｘ１側の端部から延びている。具体的には、延設部１１ｂは、中央部１１ａのｘ１側の端部から、ｘ１側かつｚ１側に向かって延びている。すなわち、延設部１１ｂは、中央部１１ａのｘ１側の端部から、斜め上方に向かって延びている。延設部１１ｂの中央部１１ａとの接続部は、中央部１１ａのｘ１側端部における接線Ｌ１の延びる方向と略等しい方向に延びていることが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、延設部１１ｂは、ｙ方向に垂直な横断面において、中央部１１ａが沿う仮想円Ｃと、接線Ｌ１との間に位置するように設けられている。本実施形態では、延設部１１ｂは、ｙ方向に垂直な横断面において、仮想円Ｃと接線Ｌ１との間に位置する平面状に形成されている。すなわち、延設部１１ｂの横断面形状は、直線状である。
【００３３】
延設部１１ｂの幅Ｗ２は、特に限定されないが、例えば、中央部１１ａの幅Ｗ１の０．２倍〜１．０倍程度であることが好ましい。具体的には、延設部１１ｂの幅Ｗ２は、９５ｍｍ〜１５００ｍｍであることが好ましい。
【００３４】
なお、配置面１１のｙ方向に沿った長さは、特に限定されないが、例えば、５０ｍｍ〜２０００ｍｍ程度とすることができる。
【００３５】
次に、上記トチ１を用いた円弧状ガラス曲板の製造方法の一例について、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、ここでは、円弧状ガラス曲板が結晶化ガラスからなる例について説明する。但し、本発明において、円弧状ガラス曲板は、円弧状結晶化ガラス曲板に限定されない。
【００３６】
まず、円弧状ガラス曲板の基となる平面視矩形状の結晶性ガラス平板２０を用意する。ここで、例えば、円弧状結晶化ガラス曲板ではなく、円弧状非結晶化ガラス曲板を製造する場合は、非結晶性ガラス平板を用意する。本実施形態では、結晶性ガラス平板２０の幅Ｗ３は、中央部１１ａの幅Ｗ１よりも短い。結晶性ガラス平板２０の厚みは、特に限定されないが、例えば、３ｍｍ〜８．５ｍｍ程度とすることができる。
【００３７】
次に、その結晶性ガラス平板２０を配置面１１の上に配置する（配置工程）。本実施形態では、具体的には、結晶性ガラス平板２０を、水平方向に対して傾斜させ、結晶性ガラス平板２０のｘ１側の端部２０ａが中央部１１ａに当接する一方、結晶性ガラス平板２０のｘ２側の端部２０ｂが延設部１１ｂに当接するように配置する。配置された結晶性ガラス平板２０と水平方向とのなす角度θは、５°〜４５°であることが好ましい。
【００３８】
次に、結晶性ガラス平板２０をトチ１ごと加熱炉に投入し、結晶性ガラス平板２０を、結晶性ガラス平板２０のガラス転移温度以上の温度にまで加熱し、軟化させる。そうすることにより、図５に示すように、結晶性ガラス平板２０は、自重により、配置面１１に沿うように変形し、横断面円弧状の結晶性ガラス曲板２１が成形される（変形工程）。
【００３９】
ここで、結晶性ガラス平板２０を水平方向に対して傾斜させた場合は、変形工程において、結晶性ガラス曲板２０の下方に位置する側の端部２０ａの位置は実質的に移動しない一方、上方に位置する側の端部２０ｂの位置は移動する。具体的には、変形工程後における端部２０ａの位置は、変形工程前における端部２０ａと配置面１１との接触点Ａと略等しい一方、端部２０ｂの位置は、変形工程前における端部２０ｂと配置面１１との接触点Ｂとは異なる。すなわち、結晶性ガラス曲板２０は、点Ａを基準として変形する。このため、結晶性ガラス曲板２０の中央部１１ａと接触している側の端部２０ａが相対的に下方となるように結晶性ガラス平板２０を傾斜させておくことによって、結晶性ガラス曲板２１を中央部１１ａの上に位置させることができる。従って、結晶性ガラス曲板２１を、横断面円弧状とすることができる。なお、接触点Ａと、変形後の端部２０ｂとでｚ方向における位置が等しい場合は、円弧状結晶化ガラス曲板が側面視において略対象形となる。
【００４０】
端部２０ａの位置の移動をより効果的に規制する観点からは、角度θは、５°以上であることが好ましい。但し、角度θが大きすぎると、成形可能な円弧状結晶化ガラス曲板の幅が小さくなる。従って、角度θは、４５°以下であることが好ましい。
【００４１】
変形工程に続いて、結晶化工程を連続的に行うことにより、結晶性ガラス曲板２１を結晶化させ、円弧状結晶化ガラス曲板を完成させることができる。すなわち、本実施形態では、変形工程後、温度を実質的に低下させることなく、さらに昇温し、結晶化工程を行う。このように、変形工程と結晶化工程とを連続的に行うことによって、結晶を高い均一性で析出させることができる。従って、高い形状精度を有し、かつ高剛性な円弧状結晶化ガラス曲板を製造することができる。
【００４２】
なお、結晶化工程において温度プロフィールを、結晶核を生成させると共に結晶を成長させるようにしてもよいし、変形工程において結晶を生成させ、その後の結晶化工程において結晶核を成長させてもよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態では、仮想円Ｃと、接線Ｌ１との間に位置している延設部１１ｂが中央部１１ａから延びるように設けられているため、配置面１１の開口の幅を中央部１１ａの曲率半径の２倍よりも大きくできる。このため、ガラス平板の一方の端部が延設部１１ｂに当接するようにガラス平板を配置することによって、中央部１１ａの曲率半径の２倍を超える幅のガラス平板を配置することができる。よって、中央部１１ａの曲率半径の２倍を超える幅のガラス平板を成形することができる。従って、中心角が大きな円弧状ガラス曲板を製造することができる。具体的には、本実施形態の方法によれば、中心角が１１４°以上１８０°未満の円弧状ガラス曲板を製造することができる。
【００４４】
また、延設部１１ｂの横断面形状が直線状であるため、変形工程において、端部２０ｂがスムーズに移動する。よって、高い形状精度を有する円弧状ガラス曲板を製造することができる。延設部１１ｂの横断面形状が外側に向かって突出する曲線状である場合も、同様に、高い形状精度を有する円弧状ガラス曲板を製造することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、中央部１１ａの中心角が１８０°未満である。このため、延設部１１ｂが鉛直方向に対して傾斜した方向に延びる。よって、変形工程において、端部２０ｂがよりスムーズに移動する。従って、より高い形状精度を有する円弧状ガラス曲板を製造することができる。
【００４６】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４７】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態における円弧状ガラス曲板の製造工程を説明するための略図的側面図である。
【００４８】
上記第１の実施形態では、配置面１１が、中央部１１ａと、中央部１１ａのｘ１側端部から延びる延設部１１ｂとにより構成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。配置面１１は、中央部１１ａ及び延設部１１ｂに加えて、中央部１１ａのｘ２側端部から斜め上方に延びる延設部１１ｃをさらに含んでいてもよい。この延設部１１ｃは、横断面において、仮想円Ｃと、中央部１１ａのｘ２側端部における接線Ｌ２との間に位置するように設けられている。延設部１１ｃの横断面形状は、直線状または外側に向かって突出する曲線状であることが好ましい。
【００４９】
延設部１１ｂに加えて延設部１１ｃを設けることによって、より幅広のガラス平板の配置が可能になるため、中心角がより大きな円弧状ガラス曲板の製造が可能となる。
【００５０】
なお、延設部１１ｃは、延設部１１ｂと実質的に同様であるため、上記第１の実施形態における延設部１１ｂに関する説明を延設部１１ｃにも援用する。
【００５１】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係るトチの略図的側面図である。
【００５２】
上記第１の実施形態では、トチ１が複数の板状部材１０により構成されており、配置面１１に開口が形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図７に示すように、複数の板状部材１０の上に、曲板１３を配置し、その曲板１３の表面により、開口の形成されていない配置面１１を構成してもよい。
【００５３】
（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態に係るトチの略図的断面図である。
【００５４】
上記第１の実施形態では、延設部１１ｂの横断面形状が直線状である例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図８に示されるように、延設部１１ｂの横断面形状は、曲線状であってもよい。その場合は、延設部１１ｂは、中央部１１ａと延設部１１ｂとの接点における接線Ｌ１よりも外側に向かって延びる横断面形状を有していることが好ましい。換言すれば、延設部１１ｂの横断面形状は、中央部１１ａ側の基端から先端側に向かって水平との成す角の大きさが小さくなるような形状であることが好ましい。この場合、大きな結晶性ガラス平板の配置が可能となるためである。
【符号の説明】
【００５５】
１…トチ
１０…板状部材
１０ａ…頂面
１１…配置面
１１ａ…中央部
１１ｂ、１１ｃ…延設部
１３…曲板
２０…結晶性ガラス平板
２０ａ、２０ｂ…端部
２１…結晶性ガラス曲板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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