(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属コーティングした表面が円筒状のシェルとなるようにガラス管内部を金属コーティングする方法であって、
両端部で前記ガラス管を封鎖する工程と、
前記ガラス管を水平の位置に持っていく工程と、
増感剤溶液を前記ガラス管の内部空間の一部だけが満たされる量で内部空間に満たす工程と、
前記増感剤溶液を一定の滞留時間後に内部空間から除去する工程と、
反射面コーティング溶液を前記ガラス管の内部空間に導入し、前記ガラス管の内面全体を前記反射面コーティング溶液によって濡らす工程と、
使用済み反射面コーティング溶液を前記ガラス管の内部空間から除去する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
処理を始める前に前記ガラス管を予備加熱することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記増感剤溶液または前記反射面コーティング溶液との濡れ具合を増すために前記ガラス管を一定期間回転させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
異なる溶液を用いた処理の合間に前記ガラス管をすすぐことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
反射面をコーティングした後に、前記ガラス管の内部空間を加熱された空気で乾燥させることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス管をすすいだ後に、前記ガラス管の内部空間を加熱された空気で乾燥させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラス管の内部空間での前記増感剤溶液の滞留時間を１秒から６０秒の間とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ガラス管の内部空間での前記増感剤溶液の滞留時間を１０秒から３０秒の間とすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラス管の内部空間での前記反射面コーティング溶液の滞留時間を１分から１０分の間とすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラス管の内部空間での前記反射面コーティング溶液の滞留時間を２分から５分の間とすることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
金属コーティングする円筒状のシェルを、円筒の半分のシェルにすることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス管内部を金属コーティングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面鏡、曲面鏡、管状放物面鏡（Parabol-Rinnenspiegel; parabolic channel reflector）、魔法瓶、クリスマス・ツリーのボールなどを製造するための金属コーティングの方法が一般に知られている。ここで、金属コーティング層は、反応溶液を用いて金属コーティングすべき物体に吹き付けを行なったり、あるいは振ったり向きを変えたりして塗布される。このとき、常に当該対象物の表面全体が被覆される。
【０００３】
対象物によって仕様や要求されるものは異なる。研磨された平面ガラスの場合は、ガラス、反射鏡、銅、ラッカーの順番となる構造が重要である。これに対して、魔法瓶の場合、視覚的な外観は全く重要ではない。
【０００４】
真空ガラス管式集熱器として使用される、金属コーティングが施されたガラス管には、特別の仕様が求められる。この場合、当該ガラス管の内面に反射層が設けられ、それも、反射面が外被の如く円筒状の曲面板（シェル）の形を有するように内面の半分に設けられることが必要である。この円筒状のシェルは、ガラス管の全長もしくはその大半にわたって延在する。
【０００５】
既知の方法は、円筒状のシェルの形をした反射面を当該ガラス管の中に導入するというものである。この反射面は、たとえばアルミニウム薄板からなる。
【０００６】
このような解決法の欠点は明らかである。アルミニウム薄板を導入するには手間とコストがかかる。内側に反射面が形成された完成後のガラス管の出来栄えや動作の仕方は不十分である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、金属コーティングされる表面が円筒状のシェルだけになるようにガラス管内を金属コーティングできる方法を提供することにある。このとき、ガラス管の金属コーティングされた部分と金属コーティングされていない部分の間は、正確に画定された状態で分離されなければならない。反射面の縁部は、シャープでしかも真直ぐになるように形成され、管の軸に対して平行にならなければならない。
【０００８】
その上、半分側の金属コーティングされていない部分は（視覚および審美的理由から、さらにＩＣＲ管の機能が低下するという理由から）、しぶきによる銀色の光沢のしみといった欠陥を有してはならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題は、独立請求項の特徴部分に記載の構成によって解決される。このとき、本方法による工程の一段階において、ガラス管を或る水平位置に持っていき、その都度必要な溶液を或る分量だけ入れて、これにより、ガラス管の内部空間が部分的にのみ満たされ、こうして、ガラス管の内面が部分的にのみ当該溶液によって処理されるようにするという原理を用いることができる。
【００１０】
このようにして、ガラス管は、簡単かつコスト的に有効な方法で、内側の金属コーティングを行なうことができる。この方法は、コスト的に有利である。反射面の縁部がシャープで鮮明かつ真直ぐに分離することになる。反射面の縁部は、ガラス管の長手方向軸線に平行に延在する。
【００１１】
管の端部は、反射面が全くない状態に保つことができる。このことは、管の端部をさらに高温加工する際に、高温成形領域において反射面の蒸発が防止されるという理由で好ましい。
【００１２】
本方法により金属コーティングしたガラス管を用いることで、最適な反射特性が得られる。このガラス管には、例えば、塩の堆積ないし粗い反射鏡表面といった視覚的な欠陥が全くない。このように得られた反射鏡表面の平滑性により、好適な物理的結果が得られる。
【００１３】
本発明は、特に重要な利点をもたらす。すなわち、開放された自由な側の金属コーティング表面、したがって、ガラスに対して反対の方向を向く表面は、本発明により、あらゆる点において質が高い。この表面は、それゆえ完全に閉じて滑らかである。こうして、この表面は、最適な仕方でその機能を実現する。また、この表面は、全周長にわたって見て、また全長にわたって見ても、均一な厚さである。
【００１４】
その理由は、全体の作業工程が或る密閉系内、すなわちガラス管内で行なわれ、さらには、その工程が既知の方法に比べて一層良好に制御されることにあるからと考えられる。このようにして金属コーティングされたガラス管は、太陽集熱器ならびに日常使用する水の加熱および暖房補助用に使用することができる。
【００１５】
具体的には、本願の課題は、以下の方法によって解決される。
（１）金属コーティングした表面が円筒状のシェルとなるようにガラス管内部を金属コーティングする方法であって、両端部で前記ガラス管を封鎖する工程と、前記ガラス管を水平の位置に持っていく工程と、増感剤溶液を前記ガラス管の内部空間の一部だけが満たされる量で内部空間に満たす工程と、前記増感剤溶液を一定の滞留時間後に内部空間から除去する工程と、反射面コーティング溶液を前記ガラス管の内部空間に導入し、前記ガラス管の内面全体を前記反射面コーティング溶液によって濡らす工程と、使用済み反射面コーティング溶液を前記ガラス管の内部空間から除去する工程とを含む方法。
（２）処理を始める前に前記ガラス管を予備加熱する方法。
（３）前記増感剤溶液または前記反射面コーティング溶液との濡れ具合を増すために前記ガラス管を一定期間回転させる方法。
（４）異なる溶液を用いた処理の合間に前記ガラス管をすすぐ方法。
（５）反射面をコーティングした後に、前記ガラス管の内部空間を加熱された空気で乾燥させる方法。
（６）前記ガラス管をすすいだ後に、前記ガラス管の内部空間を加熱された空気で乾燥させる方法。
（７）前記ガラス管の内部空間での前記増感剤溶液の滞留時間を１秒から６０秒の間とする方法。
（８）前記ガラス管の内部空間での前記増感剤溶液の滞留時間を１０秒から３０秒の間とする方法。
（９）前記ガラス管の内部空間での前記反射面コーティング溶液の滞留時間を１分から１０分の間とする方法。
（１０）前記ガラス管の内部空間での前記反射面コーティング溶液の滞留時間を２分から５分の間とする方法。
（１１）金属コーティングする円筒状のシェルを、円筒の半分のシェルにする方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ガラス管内壁の半分の側に銀をコーティングするための本発明による方法の好ましい実施形態（請求項１参照）を以下に述べることにする。
【００１７】
可能な第一の「予備加熱」工程において、内側のガラス表面に吸着されている水を除去するために、ガラス管を８０℃の高温の空気（加熱された空気）で少し暖める。これは、正確な反射面（本明細書中、反射鏡と称する場合もある）の縁部を形成するために重要である。
【００１８】
第二の「増感（Sensibilisieren）」工程において、増感剤（Sensitizer）６５０ｍｌを水平に配置したガラス管に注入する。管の両端部を外部に対して密閉する栓で閉じる。増感剤を一方の栓の穴から流し込む。ガラス管内への増感剤の正確な流入速度、さらに、栓の穴の位置ならびに形状が重要である。というのも、さもないと、液体の乱れた波の動きやガラスの内側表面にしぶきによるしみが出来ることで欠陥が生じるためである。
【００１９】
増感剤は、ＲＸ濃縮物（RX-Konzentrat）からなる。このＲＸ濃縮物を十分に脱塩した水（ＶＥ水；voll entsalztem Wasser）で１：５００００に希釈する。この希釈工程は、二つの工程で行なわれる。すなわち、上記ＲＸ濃縮物を、層ごとに１回、１０リットルの容器中で脱塩水を用いて１：１０００に人手を使って予備希釈する。この予備希釈物を、次に、管毎に、自動化された混合装置および添加装置の中で必要な希釈比率まで脱塩水を用いて約１：５０のファクターで再希釈する。
【００２０】
注入後、同じ栓の排出口を開けて、管から再び増感剤を除去する。これは、先ず管が水平の状態で行い、続いて加速して除去するために約７５°に管を傾けて行なう。２０秒の待ち時間が経過した後（これは増感剤を十分に水切りさせるために重要である）、次の工程のために管を水平の位置に再び戻す。
【００２１】
第二工程「増感後のすすぎ」において、脱塩水５００ｍｌを第一工程のように同じ栓から水平に配置したガラス管に注入し、その後、第一工程と同じやり方で再度除去し、このようにしてガラス管内の増感剤の残留物をさらに減少させる。
【００２２】
第三工程「金属コーティング」において、ガラス管を水平に向け、管の端部から所定の距離のところで、ガラス管を液密に保てる内側に位置する栓で両側を閉じる。これは、反射面が管の端部まで形成されないようにして、続く工程で不都合を引き起こすことがないようにするために重要である。
【００２３】
アンモニアを含む苛性ソーダ溶液（KA-Loesung, ammoniac caustic soda solution）１００ｍｌ、還元剤溶液（KR-Loesung, reduction solution）１００ｍｌ、およびアンモニアを含む硝酸銀溶液（KS-Loesung, ammoniac silver nitrate solution）１００ｍｌを作製し、特別の混合槽内において決まった順序で混合して反射面コーティング溶液（金属コーティング溶液）とし（ここで重要な点として、最適の混合を保証するために混合槽において最適の高さ／直径比にする）、続いて直ちに混合槽の排出口に付属しているホース導管を介して栓の一つからガラス管に流れ込ませる。
【００２４】
反射面コーティング溶液の流入速度は、反射面の欠陥（褐色の輪、飛沫による染み）を防止するために、ホースの直径、栓の穴の直径および／または混合槽とガラス管のあいだの高さの差によって最適化されていなければならない。
【００２５】
反射面コーティング溶液は、管に流れ込み、そのとき反対側の栓に向って波状運動しながらガラス管を流れ、そこで跳ね返って反射面コーティング溶液が最初に流れ込んだ栓の方向に向う。ガラス管内を流れる反射面コーティング溶液の波がこの栓に再び達すると、ガラス管を固有の管軸周りに回転させる工程を開始する（持続時間３分、回転が始まる正確な時間は、反射面欠陥を防ぐために重要である）。このとき、アンモニアを含む硝酸銀溶液の銀塩（Silbersalz）と還元剤溶液中の糖との化学反応によって、管の内側表面に厚さがおよそ１００μｍの金属の銀反射面が生成される。反射面コーティング溶液のｐＨ値を調節するためにアンモニアを含む苛性ソーダ溶液を使用する。
【００２６】
３分間の回転時間の経過後、ガラス管を片側に傾けて、そのとき使い終わった使用済みの反射面コーティング溶液を管から排出させる。
【００２７】
第四工程の「反射面コーティング後のすすぎ」において、以後の管の加工に不都合をもたらす反射面コーティング溶液の残留物を管の内部から洗い出すため、ガラス管を１．５リットルの水ですすぐ。
【００２８】
第五工程において、おおよそ８０℃の高温の空気（加熱された空気）の送風機中で２．５分間にわたってガラス管を乾燥する。
【００２９】
内部反射面コーティングは、普通、ガラス管の内側外周表面の半分をカバーする。すなわち、反射鏡表面は、円筒状の半分のシェルである。しかしながら、この形状以外でも構わないことは明らかである。つまり、円筒状のシェルは、当該ガラス管の内側外周表面のさらに小さい周長、又はさらに大きい周長にわたって延在してもよい。
【００３０】
「増感剤」とは、ガラス表面に反射面コーティング溶液がなじむようにガラス表面を予備活性化することができる何らかの活性剤のことを意味する。
【００３１】
一般には、金属コーティング溶液として、アンモニアを含む硝酸塩、炭酸水素塩、および還元剤溶液が使用される。
【００３２】
特許請求の範囲に掲げた三つの方法は、一部変更することができる。例えば、請求項１によりガラス管の内面を増感剤の溶液で濡らすことが必要であるが、これは別の方法で実施することができる。ガラス管の内部は、たとえば、増感剤の溶液を吹き付けることができる。これとは異なり、ガラス管は、両方の端部を閉じて水平位置に持っていくことができ、その後、内部空間の一部のみが満たされる量で増感剤の溶液をガラス管の内部空間に満たすことができる。
【００３３】
同じことが金属コーティング溶液の塗布についても当てはまる。
【００３４】
同じことがさらに請求項２について当てはまる。ガラス管の内面は、異なる方法で濡らすことができ、反射面コーティング溶液の塗布も同様である。
【００３５】
同じことが当然請求項３による方法にも当てはまる。