耐压玻璃球的制作方法

本发明关于一种耐压玻璃球，包含可收纳相机、摄影机、地震仪等观察机器、测量机器等，而使用在深海、海底、地底或者南极大陆等厚冰中等的探测探索。

背景技术：

使用相机、摄影机、地震仪等在海、深海、地底或南极大陆等厚冰中进行探测探索，需要收纳这些观察机器、测量机器的耐压容器。已知，有使用钛合金等高强度金属材料。

之后，为了轻量化，也有使用玻璃制的耐压容器以替代金属材料。此为活用玻璃虽然在拉应力下会容易被破坏，但是对于压应力有极高强度的特性。有检讨在南极大陆的冰中，在玻璃制耐压容器中配置目的为侦测来自宇宙的基本粒子的光电倍增器。

又，不同于金属材料或陶瓷材料，玻璃为透明也是很大的优点之一，可使用收纳的相机或录像机等视觉性地观察海底及深海的状态。

非专利文献1中，记载有使用耐压玻璃球试作深海照相系统的相关内容，虽然玻璃球自1964年左右起在美国开始被利用为耐压容器，但由于有表面最后加工状态等问题点，因此得到日本国内玻璃制造厂商的协助，而开发试作耐压玻璃球。开发试作的玻璃球为外径36cm、内径32cm及外径36cm、内径33cm的二个种类。

非专利文献2中，记载有使用非专利文献1中记载的外径36cm、壁厚1.5cm的玻璃球及外径26cm、壁厚1cm的玻璃球的自由落水式深海照相系统。

专利文献1中，虽然揭示有使用一成对的中空玻璃制半球体的海洋测定器用的壳罩，但二个中空玻璃制半球并非圆形开口部(研磨合接面)直接接合，而是透过保护架所结合。

专利文献2中，作为专利文献1中揭示的技术的问题点，举出有材料成本与运作成本价格高，以及通过密封材的密封可靠度很低的问题点，为了改善这些，揭示有作为防止在深海中高压下的海水入侵所致的压坏的手段，将研磨合接面以更高精度抛光(±4μm)，并且于研磨合接面的外侧之赤道面接合部施予非硬化性材料，另外再以黏接胶带包覆的技术。

专利文献3，揭示有将一成对的中空半球体，以互相接合的研磨合接面而合接形成一个球的耐压玻璃体，通过于研磨合接面经涂抹硬化性黏着剂所构成的黏着结合层所互相结合的耐压玻璃体。此为，以专利文献2所揭示的技术，有必要将研磨合接面以高精密度抛光，以及为了防止合接二个中空半球体时发生位置偏移的危险性，为了解决这些问题，通过硬化性黏着剂黏着二个中空半球体之物。

专利文献4为一成对的中空玻璃半球体以研磨合接面而合接的耐压构造物，特征为于至少一方的研磨合接面上形成有金属膜。此为，为了解决由于专利文献3中揭示的技术中，以硬化性黏着剂所构成的黏着结合层将研磨合接面互相结合，因此在深海观测后回收耐压玻璃体的情况，为了取出收容的观测机器等必须破坏黏着结合层，只能使用一次的问题点。即，提倡有利处为，通过使用金属膜替代黏着结合面，不破坏在深海观测后回收的耐压构造物，可回收内部所收容的观测机器，并更能反复使用。

又，专利文献4中，通过反复使用耐压构造物，对研磨合接面反复着加压(深海)→减压(地上)→加压→减压的过程，而在研磨合接面产生裂痕及剥落的问题点，通过于研磨合接面经形成金属膜而补强，可抑制裂痕的发生及剥落。

专利文献5中，揭示有关于耐压容器的外壳体、耐压容器及探测装置，相关于由陶瓷所构成具有贯穿孔的耐压容器，特征为由陶瓷所构成的凸面状的外壳部，以及连接于该外壳部且于厚度方向具有贯穿孔的部分的壁厚予以增厚的外壳体。

非专利文献3揭示有，美国teledynebenthos公司的深海用玻璃制浮力球(floatationglasssphere)的技术规格，为外径13in(33cm)、内径12in(30.5cm)、重量9.07kgf、上浮力10.4kgf的玻璃球，及外径17in(43.2cm)、内径15.9in(40.4cm)、重量17.7kgf、上浮力25.4kgf的玻璃球。在此，上浮力为通过玻璃球所得的浮力扣除玻璃球的重量。

非专利文献4揭示有，德国nautilusmarineservicegmbh公司的玻璃球的相关数据表，为外径17in(432mm)，球壳厚度21mm、18mm、14mm的玻璃球，及外径13in(330mm)、球壳厚12mm的玻璃球。

〔现有技术文献〕

〔专利文献〕

专利文献1：美国专利第3563089号公报

专利文献2：美国专利第3587122号公报

专利文献3：日本特表2003-571571号公报

专利文献4：日本特开2010-38854号公报

专利文献5：日本国专利第5313400号公报

〔非专利文献〕

非专利文献1：关于使用耐压玻璃球的深海照相系统的试作，海洋科学技术中心试验研究报告第1号，p.26～31、1977

非专利文献2：4·自由落水式耐压玻璃球的深海照相系统，jamstectr3，1979

非专利文献3：http://teledynebenthos.com/product/flotation_instrument_housings/flotation-glass-spheres

非专利文献4：http://www.nautilus-gmbh.com/fileadmin/images_nautilus/002_vitrovex/instruments/data_sheets/140101_vitrovex_deep_sea_instrumentation_housings.pdf

技术实现要素：

非专利文献1中记载的耐压玻璃球，记载有空中重量16kgf而实效浮力(上浮力)8kgf及空中重量12.5kgf而实效浮力(上浮力)12.5kgf，记载有使用这些耐压玻璃球的深海照相系统的最大到达深度为5810m。

非专利文献2中，记载有使用外径36cm、壁厚1.5cm、空中重量12.5kgf、实效浮力(上浮力)12.5kgf的大型的耐压玻璃球的自由落水式耐压玻璃球的深海照相系统，具有相当于水深6700m的耐压效能，并实际成功于水深3400m的深海生物的照相摄影及回收。并且，记载有此深海照相系统的回收之际的浮上速度为1.1m/s。又记载有利用外径26cm、壁厚1cm、实效浮力4.7kgf的小型玻璃球的深海照相系统，于水深6000m的耐压测试合格。此外，建议有为了有效率地探测探索及系统的回收，通过耐压玻璃球的轻量化的上浮力增大为重要的课题。又记载有，对于耐压玻璃球在大深度中的连续使用次数尚有许多疑问。

专利文献1中所揭示的技术，虽说使用玻璃球，但非研磨合接形式，并且有专利文献2所指出的课题。

专利文献2所揭示的技术，需要研磨合接面的高精密度的抛光加工及赤道面周围的密封加工。又，耐压玻璃球的耐压试验以10000psi(约69mpa)进行。此为相当于水深约6900m。

专利文献3中所揭示的技术，由于与前述一样使用硬化性黏着剂，因此有难以反复使用的课题。又，工作深度为至7000m为止为佳。

专利文献4中所揭示的技术，虽然为通过于研磨合接面形成金属膜而补强，以作为抑制研磨合接面的玻璃的裂痕及剥落，但是加压减压测试以四分钟加压至60mpa为止，接着以四分钟为减压，将此重复50次，假设在水深6000m的探测探索与回收。

专利文献5所揭示的技术，虽然为了提升贯穿孔部分的强度以能够进行在11000m等级的深海的探测探索，而增厚贯穿孔部分的壁厚，但对象为不透明的陶瓷制耐压容器的外壳体。在耐压玻璃球中，于球壳的一部分开贯穿孔、增厚该部分的壁厚的加工为困难，且有无助于研磨合接面的强度改善的课题。

非专利文献3及4中所记载的商品范例中，外径10in的球及外径13in的球中的上浮力小。同样的，虽然有深度9000m的球及12000m等级的17in等级的产品阵容，但与7000m等级相比的上浮力并不足够，从深海的回收需要时间。

从这些公知技术及已知范例的记载中可得知，在本发明相关的耐压玻璃球中，维持可承受深海的水压而反复使用的耐压效能，并同时图谋轻量化及增大上浮力为重要的课题。

本发明为了解决前述已知的课题，将一成对的中空玻璃制半球体以于其赤道面的研磨合接面作为接合面而合接所得，其中：自该研磨合接面至指定的宽幅的赤道面部处该中空玻璃制半球体之球壳的厚度，较赤道面部以外的部分的球壳的厚度为更厚。在此，所谓中空玻璃制半球体，换言之，为在半球的赤道面拥有研磨合接面的玻璃制半球壳体，所谓球壳，为在中空玻璃半球体中，以玻璃所构成的部分。

本发明是基于耐压玻璃球的裂痕及剥落，产生在研磨合接面，而在深海中将以这些裂痕及剥落作为起点而发生耐压玻璃球整体的压坏的事实之物。

本发明，为了改善强度，并非将耐压玻璃球的所有部分的球壳厚度增厚，而仅通过将自带给强度影响的赤道面(研磨合接面)至指定宽幅的赤道面部的球壳的厚度，较赤道面部以外的部分的球壳厚度更为增厚，而在防止增加重量且增大上浮力的同时改善强度。

在本发明中，该一成对的中空玻璃制半球体的自该研磨合接面至指定宽幅的赤道面部的球壳的厚度，相较于赤道面部以外的部分的球壳的厚度，较外径为更外侧地且较内径为更内侧地合计更厚0.5mm以上为佳。换言之，包含研磨合接面的赤道面部的球壳的外径，较其他部分的球壳的外径于外侧厚0.5mm以上，或是包含磨合接面的赤道面体的球壳内径，较其他部分的球壳内径于内侧厚0.5mm以上，例如，往外侧较厚0.25mm以上，且往内侧较厚0.25mm以上，合计厚于0.5mm以上的构成为佳。

作为本发明的具体型态，可举出一种耐压玻璃球，该一成对的中空玻璃制半球体的外径为330mm，该赤道面部以外的部分的球壳厚度为17mm，在赤道面部中的球壳厚度分别增厚为较外径为更向外侧0.25mm以上，且较内径为更向内侧0.25mm以上。

作为本发明其他的具体型态之一，可举出一种耐压玻璃球，该一成对的中空玻璃制半球体的外径为330mm，该赤道面部以外的部分的球壳厚度为16mm，在赤道面部中的球壳厚度，相较于赤道面部以外的部分的球壳厚度，分别增厚为较外径为更向外侧0.5mm以上，且较内径为向更内侧0.5mm以上。

另外，在该二个具体型态中，330mm的外径，与公知范例中所记载的外径13in相同，严格上并不限定于330mm，本具体型态包含具有数毫米程度的外径差的玻璃球。又，球壳厚度为17mm或16mm的情况，严格上，也并非限定于17mm或16mm，通常容许±0.5mm以内的误差。

作为本发明的又另外的具体形态之一，可举出一种耐压玻璃球，该一成对的中空玻璃半球体的外径为432mm，该赤道面部以外的部分的球壳厚度为20mm，赤道面部中的球壳厚度，相较于赤道面部以外的部分的球壳厚度，较外径为更外侧地、且较内径为更内侧地合计增厚0.5mm以上。本具体型态中的432mm的外径，与公知范例中记载的外径17in相同，严格上并非限定于432mm，具有数毫米左右的外径差的玻璃球，皆包含于本具体型态。

作为本发明又另外的具体形态之一，可举出一种耐压玻璃球，该一成对中空玻璃制半球体的外径为250mm，该赤道面部以外的部分的球壳厚度为8mm，赤道面部中的球壳厚度，较外径向更外侧且较内径向更内侧合计增厚0.5mm以上。本具体型态中的250mm的外径，与公知范例中记载的外径10in相同，严格上并非限定于250mm，具有数毫米左右的外径差的玻璃球皆包含于本具体型态。又，球壳厚度为8mm的情况，通常容许±0.5mm以内的误差。

在构成如此耐压玻璃球的中空玻璃制半球体之中，球壳的厚度，作为较赤道面部以外的部分的厚度为厚的赤道面部的指定宽幅，自赤道面的研磨合接面9mm以上且130mm以下为佳。换言之，于自赤道面之研磨合接面9mm以上且130mm以下的宽幅被增厚的部分为赤道面部。此为，不可能仅将研磨合接面之赤道面的球壳厚度增厚，因此将自研磨合接面之赤道面的该指定宽幅予以增厚。

赤道面部的宽幅限定于该数值范围，是因为若太过小于9mm，则有研磨合接面的壁厚增加所致的强度提升的效果变差的风险，若赤道面部的宽幅超过130mm，则耐压玻璃球的重量减少所致的上浮力增加效果变小。

然后，在该中空玻璃制半球体中，作为成为接合面的研磨合接面的表面精度，表示平坦度的pv值为20μm以下，表面粗度ra为0.5μm以下，垂直度为2μm以下为佳。因为通过如此，成为可能在抑制球壳厚度变薄的同时使研磨合接面的强度更为提升。

非专利文献2中，记载有使研磨合接面的抛光精度为±4μm，但本发明中，为了提升研磨合接面的强度，使表面粗糙度ra为0.5以下，且导入垂直度作为新的概念。针对垂直度，之后详细说明，但其是基于两个中空玻璃球互相以研磨合接面而合接时，研磨合接面的平行度(相对于接线的垂直度)越高，越能抑制产生强度减低所导致的裂痕及剥落的想法。

若通过本发明，由于在将中空玻璃制半球体的球壳厚度抑制为薄的同时仅将自研磨合接面至指定的宽幅的赤道面部的球壳的厚度增大而提高耐压强度，因此可减轻耐压玻璃球整体的重量，而结果得到提升上浮力的效果。

附图说明

图1是说明本发明的耐压玻璃球的制造过程的图。

图2是表示本发明的耐压玻璃球的研磨合接面及赤道面部的图(实施例1)。

图3是本发明中研磨合接面的垂直度的定义及测定方法的图。

图4是根据本发明的耐压玻璃球(实施例1)的整体设计图。

图5是为图4中的c部分的放大图而表示研磨合接面的加工精度。

图6是球壳厚度均等为17mm的耐压玻璃球的设计图(比较例)。

图7是本发明的实施例的另外的一范例的设计图。

图8是显示本发明的实施例之又一例的设计图。

图9是显示记载于本发明的权利要求6的耐压玻璃球的构造的设计图。

具体实施方式

用于本发明的中空玻璃制半球体如以下步骤而制作。

成型步骤中，通过将经熔融的玻璃以通常的直接压模技术成型为中空半球体形状。如图1-3所显示，于模具(凹模)内投入经融化的玻璃块(玻璃料块)，自上方放下模具(凸模)，将玻璃压模成型，转印模具的形状，得到中空玻璃半球体。

在此阶段，决定中空玻璃制半球体的外表面、内表面的形状及表面状态。在本发明中，相当于凹模的赤道面部的位置，仅就增厚化的份而变宽，而相当于凸模的赤道面部的位置，则仅就增厚化的份而变窄加工。通过如此作为，耐压玻璃球的赤道面部的球壳厚度，较其他的部分的球壳的厚度为增厚。

模具的形状精度及相接于玻璃的模具表面的表面精度极为重要，大大左右经压模成型的中空玻璃制半球体的质量及形状精度。在本发明中，由于被增厚的赤道面部的宽幅，以9mm以上130mm以下为佳，因此相当于耐压玻璃球的赤道部面的增厚部分的凹模及凸模的部分，被加工为如此的尺寸及形状。

作为本发明的耐压玻璃球使用的玻璃材质，比重2.35左右的硼硅酸盐玻璃为佳。由于相比与一般的玻璃材质的苏打石灰玻璃的比重2.50，比重较小，因此可期待在深海中得到的上浮力变大。

又，作为本发明的耐压玻璃球使用的玻璃材质，从耐热性及耐热冲击性的观点上亦以硼硅酸盐玻璃为佳。由于硼硅酸盐玻璃的线热膨胀系数很小，约为50×10^-7/℃，因此伴随着温度变化的形状变化及产生的热应力变小。所以硼硅酸盐玻璃的耐用度也很高。

挤压成型后，将经缓慢冷却至室温为止的中空玻璃制半球体，移至加工步骤。首先，如图1-4所显示，将挤压成型时凸出的多余的玻璃部分通过mc(machiningcenter，切削机)加工机除去。在此，使用例如号数为600号左右的钻石电镀磨棒。通过管理研磨时间，研磨至成为所希望的尺寸为止。通过此步骤，完成粗研磨的研磨合接面(接合面)。

接着于接合面的内侧及外侧的边缘部施予直边倒角。此步骤使用号数600号左右的砂带研磨机手动进行。由于中空玻璃制半球体的接合面的边缘部存在研磨加工时产生的细微的细屑，因此必须将此除去，并且为了预防使用处理中产生的破屑、剥落及裂痕，而施予如此直边倒角。经由实验确认，若进行的非为直边倒角，而是曲率大的所谓的r加工，则在加压时，研磨合接面的端部会产生大的应力，以宽幅0.3～0.5mm左右的直边倒角加工为适切。

接着，通过使用号数1000号左右的金钢砂的抛光盘的抛光，进行接合面的精密抛光加工，得到图1-5的中空玻璃制半球体。

图2为将赤道面14的近旁的赤道面部11的球壳的壁厚，以较内径为更内侧地及外径为更外侧地，约在15mm的宽幅，分别仅增厚约0.5mm的构成的，本发明的耐压玻璃球的赤道面部近旁的剖面图。

在本实施型态中，设计为赤道面部以外的部分的球壳14的厚度为17mm，朝向赤道面部11而球壳的厚度渐渐地变厚，在赤道面部中的球壳的厚度约18mm。外径部的增厚部，自赤道面部以外的部分以30mm的曲率渐渐地增厚。另一方面，内径部的增厚部，自赤道面部以外的部分以95mm的曲率渐渐地增厚。图2中表示，虽然记载有2.82°，但这是为了让使用模具的压模成型的中空玻璃制半球体在挤压成型后自模具容易脱模，而附加的非常小的斜度(倾斜2.82°)。

本实施型态中，研磨合接面12的端部，内侧边缘中以小于0.3mm的宽幅直边倒角。外侧中以0.5mm的宽幅直边倒角。结果上，一成对的中空玻璃制半球体，以宽幅17.68mm的研磨合接面而接合。

接合面之研磨合接面12的表面精度及形状精度的测定，对表面粗糙度(ra)通过表面粗糙及轮廓形状测定机(mitutoyocs-3000)，又对平坦度(pv)及垂直度，通过三次元形状测定机(mitutoyocrt-ac776)执行。

pv(平坦度)及垂直度的测定方法如以下说明。首先，将中空玻璃半球体，以赤道面向上而组装于三维形状测定器的试料台上。然后自研磨合接面(赤道面)上的任意四点的位置(高度)，测定倾斜度(水平度)。自动修正其赤道面的倾斜度，作为基准面(水平面)。

接着，测定将中心角以每10度分割的研磨合接面上的36点的位置，自最大值(peak)及最小值(valley)求出peak-to-valley值，即为pv值(平坦度)。

更进一步，在将中心角以每45度分割的八个位置，如图3所显示，使探针扫过玻璃球的外侧至研磨合接面而至内侧，而测定垂直度。即，所谓垂直度为表示出研磨合接面的外径部及内径部相较于完全水平面偏移多少程度的数值。可想到垂直度越大，研磨合接面的变高的部分，成为被挤压而容易产生裂痕及剥落，并非理想。

经完成的一成对的中空玻璃制半球体，以赤道面的研磨合接面合接，将玻璃球内自孔部减压至800pa程度。研磨合接面的接合部位以丁基胶带及聚氯乙烯胶带缠绕一周而固定。以如此制作本发明的耐压玻璃球，提供于加压测试。另外，使用于该减压的孔部的直径约5mm，使用钻孔机而形成，穿入观测等所需配线后，透过o型环以螺栓和螺帽锁紧而封住。

(实施例1)

该图2为在外径300mm、球壳的壁厚17mm的耐压玻璃球中，自研磨合接面12之赤道面14跨越15mm的宽幅，二个中空玻璃制半球体的厚度，较外径为更外侧地0.5mm，较内径为更外侧地0.5mm增厚的构成。因此，在赤道面部11中球壳14的厚度，较赤道面部以外的部分合计变厚1mm。内径侧为自赤道面部以外的部分的球壳，以曲率95mm将壁厚渐渐地增厚0.5mm。又，外径侧以曲率30mm将壁厚渐渐地增大0.5mm。研磨合接面12的宽幅为17.68mm。研磨合接面，使用号数1000号的金钢砂，抛光至表面粗糙度成为0.5μm以下为止。为了除去存在于玻璃端部的缺陷，使用号数600号的抛光带将外侧的端部以0.5mm内侧的端部以0.3mm的宽幅而抛光。

使用前述方法测定研磨合接面12的表面精度等。其结果，研磨合接面的表面粗糙度为0.157μm、pv值为7.9μm、垂直度以全球周的八个位置为0.1～1.5μm。

将如此所得的中空玻璃制半球体以研磨合接面12合接，在赤道面部11的外侧缠绕橡胶制的带而固定，作为耐压玻璃球。研磨合接面无使用黏着剂等的缓冲材。

本实施例，相当于之后显示的表1中的no.4的构成，耐压玻璃球的重量为12.48kgf、浮力为19.24kgf，自浮力扣除重量的上浮力为6.76kgf。由于球壳全部的壁厚为18mm的表1中的no.21中，重量为13.06kgf、浮力为19.23kgf、上浮力为6.17kgf，因此通过作为本实施型态的构成而上浮力增大了0.59kgf。

针对此耐压玻璃球，实施两种耐压测试。

第一个测试为，相当于水深12000m水压的120mpa的单纯加压测试。自常压以20分加压至120mpa为止，以120mpa的压力保持20分之后，以20分回到常压。之后，观察耐压玻璃球的研磨合接面，结果确认并无产生裂痕及剥落。

第二个测试为，反复加压测试。反复加压测试中，以15分加压至最大到达压力114mpa为止，之后以15分回到常压的周期作为一个周期，而反复此七次。其结果，如图2所显示的本发明，也可承受此测试。测试后，观察研磨合接面，结果并无确认产生导致破损及压坏的裂痕及剥落。

〔其他的实施例及比较例〕

将实施例及比较例的整理结果显示于表1。这些为计算在施加120mpa压力的情况在球壳的内侧边缘部产生的最大拉应力f(mpa)。由于此计算为使用dassaultsystems公司的solidworks软件，因此可以计算出耐压玻璃球受到相当于深海水深压力的情况的，在耐压玻璃球各部分所产生的应力。

当对应水深的外压作用于耐压玻璃球，虽然球壳的研磨合接面产生应力，但如前述，内侧边缘部产生最大拉应力f，当其应力超过耐压玻璃球的强度，则玻璃球会压坏破损。因此，在外压的作用下，内侧边缘部产生的最大拉应力较小的情况，耐压强度会较高。

表1中，作为x所表示的尺寸，为在赤道面部中，自内径往内侧，自外径往外侧，各别视为增厚部分的厚度。y为经增厚的部分的宽幅，记载有自研磨合接面的尺寸。内r为在内径侧中自赤道面部以外的部分为了将赤道面部增厚而渐渐地增加厚度时的曲率。所谓外r，即为在外径侧中自赤道面部以外的部分为了将赤道面部增厚而渐渐地增加厚度，而使厚度增加收敛时的曲率。

表1为当作参考，显示耐压玻璃球的体积、外径体积及重量，更进一步显示自外径体积计算的浮力及自浮力与重量的差计算的上浮力。在此，玻璃的比重以2.35，海水的比重以1.02而计算。

表1

表1中，作为no.4所显示的构成的实施例1，通过相当于水深12000m的单纯加压测试及反复加压测试。实施例1中，中空玻璃制半球体的赤道面部的球壳，相较于赤道面部以外的部分的球壳厚度，较内径为更内侧地，自研磨合接面横跨约15mm的宽幅(y)仅增厚0.5mm。然后，较内径为更内侧地，自赤道面部以外的球壳以95mm的曲率半径(内r)形成增厚部。又，虽然赤道面部，较外径为更外侧也增厚0.5mm壁厚，但自赤道面部以外的球壳以30mm的曲率半径(外r)形成赤道面部的增厚部。

实施例1的中空玻璃制半球体的设计图显示于图4。将一成对的中空玻璃制半球体，通过以接合面的研磨合接面12接合，而得到本发明的耐压玻璃球。赤道面部以外的部分的球壳14的厚度为17±0.5mm的设计值。如所记载的作为外半径为165.1mm，外径为330.2mm。在顶部，为了穿入观测等所需的配线，而形成有孔部。赤道面部11(以c所显示的部分)的构造，放大显示于图5。

图5，显示为研磨合接面12的表面的最后完成状态。如同前述，研磨合接面使用号数1000号左右的细的金刚砂，进行精密抛光加工至表面粗糙度成为0.5μm以下为止。然后，加工成为pv值为20μm以下，垂直度为2μm以下。研磨合接面的端部，内径侧施予宽幅0.3mm以下的边缘加工，外径侧施予宽幅0.5mm左右的直边倒角加工。

no.20为比较例，外径330mm，球壳的厚度为均等的17mm的耐压玻璃球。no.20的构成显示于图6。由于赤道面部无增厚部，因此一成对的中空玻璃制半球体的研磨合接面的宽幅为16.69mm，相较于图2所显示的实施例1短1mm。另外，图2及图6中，由于中空玻璃制半球体的外径为165.1mm，内径为147.6mm，因此赤道面部以外的部分的球壳厚度成为17.5mm。

no.21及no.22同为比较例，no.21为球壳厚度为均等的18mm的耐压玻璃球，no.22为球壳厚度为均等的19mm的耐压玻璃球。

实施例1的no.4的内侧边缘部测出的最大拉应力的值为95mpa，相对比较例的n.20的116是相当的小，而与no.21及no.22同等。从此可知，赤道面部的增厚，与球壳厚度均等地增厚具有相同的效果。

又，自重量及上浮力的观点整理，得知相对于no.4耐压玻璃球的重量为12.48kgf、浮力为19.24kgf、上浮力为6.76kgf，no.21中上浮力为6.17kgf，较no.4小0.59kgf，no.22中上浮力为5.53kgf，也较no.4小1.23kgf。

表1中，当选出研磨合接面的内侧边缘发生的拉应力，可抑制与实施例1的no.4同等左右以下的构成，则为no.2、3、5、7～9、11～16、19。其中，no.13、no.15、16及19有与21及22同样的上浮力较no.4小的缺点，并非理想。

由以上的结果清楚知道，作为可得到即使赤道面部以外的球壳厚度为17mm，也具有与耐压120mpa、外径330mm、球壳厚度18mm的耐压玻璃球同等程度的耐压强度，具有与no.20同等程度的上浮力的耐压玻璃球的构成，重要的是，将赤道面部的球壳的外径的外侧或内径的内侧其中一方增厚，且使这些增厚的合计厚度为0.5mm以上。

作为赤道面部的增厚的宽幅y，以9mm以上且130mm以下为适合，9mm以上且65mm以下为佳。即使增厚超过130mm，并无有利于提升强度，反而上浮力低下的弊处变大。

关于表1中的内r及外r，认为对于强度及上浮力的影响小，将赤道面部的增厚部自赤道面部以外的部分开始平滑地构成即可。

图7，在赤道面部中，较内径为更内侧0.25mm且较外径为更外侧0.25mm，合计增厚0.5mm的本发明的构成之一，相当于表1中的no.3。此构造中，研磨合接面的宽幅为17.19mm，作用于内侧边缘部的最大拉应力为82mpa，较实施例为小。又，相较于上浮力为6.79kgf，球壳的全部厚度为18mm的no.21的构成，上浮力增大0.62kgf。

图8，在赤道面部中，较内径为更内侧1.0mm，较外径为更外侧1.0mm，合计增厚2mm的本发明的其他的构成之一，相当于表1中的no.5。此构成，研磨合接面的宽幅为18.69mm、作用于内侧边缘部的最大拉应力为81mpa，较实施例1为小。又，相较于上浮力为6.68kgf，球壳的厚度均等为19mm的no.22的构成，上浮力增大1.15kgf。但，若从no.13、16及19的构成来判断，认为外径侧或者内径侧的增厚的厚度超过1mm，也对强度上的利处不大，反倒有减小上浮力的弊处。

以上的结果，在外径330mm、球壳的厚度17mm的耐压玻璃球中，通过仅将研磨合接面近旁的赤道面部的球壳增厚，使得赤道面部以外的球壳厚度保持薄的状态，且使耐压强度提升的同时，在上浮力的观点亦为有利。

同样的想法，不只外径330mm的耐压玻璃球，确认到也适用针对于外径250mm的耐压玻璃球及外径432mm的耐压玻璃球。通过仿真的计算结果显示于表2。此仿真也与显示于表1的计算相同，使用dassaultsystems公司制作的软件solidworks。

表2

例如，水深7000m等级的深海中探测探索所使用的外径330mm的耐压玻璃球(非专利文献4中的nms-is-7000-13)，虽然球壳的厚度为均等的12mm(相当于表2中的no.11)，若应用于本发明的想法，通过使球壳的厚度为11mm，跨越赤道面部的宽幅15mm，将外径侧及内径侧分别增厚0.5mm，可具有同等的耐压强度，并且使上浮力增大0.63kgf。

又，在预想在水深6700m使用的外径432mm的耐压玻璃球(非专利文献3的spheremodel2040-17v及非专利文献4中的nms-is-6700-17)中，虽然球壳的厚度为均等的14mm(相当于表2中的no.13)，但是若应用于本发明的想法，通过使球壳的厚度为13mm，跨越研磨合接面的赤道面部的宽幅15mm，外径侧及内径侧各增厚0.50mm，可提升耐压强度，并同时增大上浮力1.14kgf。

又，在预想在水深10000m使用的外径250mm的耐压玻璃球(非专利文献4中的nms-is-10000-10)中，球壳的厚度为均等的9mm。虽然表2中的no.4为具有与此nms-is-10000-10相同构成的耐压玻璃球，但当受到对应于水深9000m的90mpa的外压，则作用于内侧边缘部的最大拉应力的值达到100mpa。因此，若应用于本发明的想法，通过使球壳的厚度为8mm，跨越研磨合接面的赤道面部宽幅15mm，外径侧及内径侧分别增厚0.5mm，可具有与10mm均等壁厚的情况(相当于表2中的no.5)同等的耐压强度，并且使上浮力增大0.78kgf。

另外，在预想在水深12000m使用的外径432mm的耐压玻璃球(非专利文献4中的nms-is-12000-17)中，虽然球壳的厚度为均等的21mm(相当于表2中的no.2)，若应用于本发明的想法，通过使球壳的厚度为19mm，跨越研磨合接面之赤道面部的宽幅15mm，外径侧及内径侧各自增厚1.0mm，可具有与表2中的no.2同等以上的耐压强度，并且使上浮力增大2.06kgf。

预想在水深12000m使用的外径330mm的耐压玻璃球于市场中不存在。表2中作为no.8显示的17mm均等壁厚的玻璃球中，作用于内侧边缘的最大拉应力成为116mpa，耐压强度无法称为足够。另一方面，表2中作为no.9显示的18mm均等壁厚的玻璃球中，虽然作用于内侧边缘的最大拉应力可低减至93mpa为止，但相较于17mm均等壁厚的玻璃球，上浮力却减少0.64kgf。

因此，若应用于本发明的想法，通过使球壳的厚度为16mm，跨越研磨合接面的赤道面部宽幅15mm，外径侧及内径侧的分别增厚0.5mm(表2中的no.6)，可具有与no.9同等以上的耐压强度，并且使上浮力增大1.23kgf。

在同样的案例，通过使球壳的厚度为16mm，跨越研磨合接面的赤道面部的宽幅15mm，在外径侧增厚0.5mm、内径侧增厚1.5mm(表2中的no.7)，亦可具有与no.9同等以上的耐压强度，且增大上浮力1.06kgf。此构成的耐压玻璃球的设计图显示于图9。

符号说明

11赤道面部

12研磨接合面

13赤道面

14球壳