CN113646274A

CN113646274A - 大拱顶棚构造及其制造方法

Info

Publication number: CN113646274A
Application number: CN202080025040.5A
Authority: CN
Inventors: 小野泰史; 小林律雄
Original assignee: Asahi Glass Ceramics Co Ltd
Current assignee: AGC Ceramics Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2040-03-23
Also published as: JPWO2020203426A1; WO2020203426A1; CN113646274B; EP3950608A4; JP6875609B2; EP3950608A1

Abstract

本发明提供一种大拱顶棚构造，该大拱顶棚构造(1)具有：耐腐蚀层(2)，其通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；二氧化硅材质绝热层(3)，其形成在该耐腐蚀层(2)之上，并具有二氧化硅材质烧结体；以及轻量绝热层(4)，其形成在该二氧化硅材质绝热层(3)之上，并由两层以上构成，轻量绝热层(4)是至少与二氧化硅材质绝热层(3)接触的层由多个绝热模块和设于该绝热模块之间的接缝部的轻量绝热不定形耐火物构成的层构造。

Description

大拱顶棚构造及其制造方法

技术领域

本发明涉及玻璃熔化炉等所使用的大拱顶棚构造及其制造方法，特别是涉及适合利用空气燃烧的玻璃熔化炉的拱顶形状的大拱顶棚构造及其制造方法。

背景技术

空气燃烧的玻璃熔化炉由于要熔化玻璃，因此炉内的温度非常高，其炉壁、顶棚等由在炉内表面具有抵抗性的耐火砖构成，并且，通过在其外层设置绝热构造而使炉内的热量不会逸出到外部。

例如，公知有下述的玻璃熔化炉的大拱构造(例如参照专利文献1)，即，以锥形形状的致密材质的硅石砖将空气燃烧的玻璃熔化炉的上部构造构筑为大拱形状，利用二氧化硅材质的灰浆在该硅石砖的上部连接硅石绝热砖，进而在该硅石绝热砖的上部设置以众所周知的方法施加的绝热层(例如绝热砖、陶瓷纤维等)。

此外，近年来期望降低环境负荷，并且，存在因熔化的玻璃的特殊化而熔化温度高温化的倾向，环境负荷优异的、氧燃烧的玻璃熔化炉不断增加。在利用氧燃烧的玻璃熔化炉中，与空气燃烧相比使用的火焰温度较高，玻璃熔化炉的上部构造也暴露在更高的温度中。

在氧燃烧的玻璃熔化炉的情况下，由于炉内温度成为1650℃左右的高温，因此其上部构造要求良好的耐热性、耐腐蚀性，因此提出了一种替代在空气燃烧的玻璃熔化炉中使用的硅石砖而使用氧化铝材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化锆材质等的具有耐火性、耐腐蚀性的电铸砖制的模块(以下称为电铸砖模块)的大拱顶棚构造。另外，在使用了电铸砖模块的大拱顶棚构造中，其上部的绝热层除了要求耐热性、耐腐蚀性之外也要求轻量性和绝热性。

作为具有该除了耐热性、耐腐蚀性之外轻量性和绝热性也良好的绝热层的、适合氧燃烧的玻璃熔化炉的大拱顶棚构造，公知有下述的大拱顶棚构造(例如参照专利文献2)，即，具有：耐腐蚀层，其通过将多个耐火模块(电铸砖模块)以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；以及轻量绝热层，其具有配置在该耐腐蚀层的耐火模块的上层的多个绝热模块、以至少覆盖耐火模块的接缝的方式设置的致密材质不定形耐火物、以及层叠在致密材质不定形耐火物之上并以填埋由绝热模块和致密材质不定形耐火物形成的空间的方式设置的轻量绝热不定形耐火物。

该大拱顶棚构造优选的是，绝热模块由氧化铝·氧化锆材质的轻量绝热不定形耐火物形成，致密材质不定形耐火物由含有85质量％以上的Al₂O₃的氧化铝材质形成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第02/08128号

专利文献2：日本特许第5851404号公报

发明内容

发明要解决的问题

另一方面，对于空气燃烧用的玻璃熔化炉而言，近年来也要求进一步强化节能性。以往存在这样的问题：作为该玻璃熔化炉的绝热层而使用的耐火陶瓷纤维的致癌性成疑，而且发生由中长期使用时的结晶引起的绝热性的下降、进而节能性的下降，寻求一种取而代之的优异的绝热构造。

另外，近年来，为了避免使用耐火陶瓷纤维，开发并实际使用了生物体熔解性纤维，但其耐热性与耐火陶瓷纤维相比较差，存在易于引起结晶化从而发生绝热性下降、进而节能性下降等问题，即便使用该生物体熔解性纤维，作为绝热构造也称不上充分。

此外，在空气燃烧的大拱顶棚构造中，例如在应用上述专利文献2所记载的大拱顶棚构造的绝热构造(以下称为“氧燃烧的绝热构造”)的情况下，存在几个问题，称不上一定是优选的。

即，在该氧燃烧的绝热构造中，使用大型的耐火模块(电铸砖模块)作为耐腐蚀层。与此相对应，在专利文献1所示的空气燃烧的玻璃熔化炉中，由于通常是利用二氧化硅材质的灰浆连接小型的硅石砖来构筑耐腐蚀层，因此到处存在接缝。因此，像上述氧燃烧的绝热构造那样，配置在耐火模块的上层的多个绝热模块需要与其相应地小型化，接缝部的致密材质不定形耐火物及轻量绝热不定形耐火物也需要做成细条，需要到处进行施工。因此，施工需要大量的劳力和时间，在材料的制造、施工过程中也有可能花费成本。并且，在该情况下，由于接缝部的面积变得非常大，因此有可能在确保耐热性、耐腐蚀性的方面产生问题，而且也有可能无法充分地进行漏气阻断等。

并且，在专利文献2所记载的大拱顶棚构造中，由于使用氧化铝材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化锆材质等的具有耐火性、耐腐蚀性的电铸砖模块作为耐腐蚀层，因此通常不会发生电铸砖模块自身因化学反应而熔融等劣化。

另一方面，在空气燃烧的玻璃熔化炉中，使用致密材质的硅石砖作为耐腐蚀层，但硅石砖的化学成分基本上都是SiO₂。在使用例如在专利文献2的绝热构造中适当地使用的、由氧化铝·氧化锆材质的轻量绝热不定形耐火物形成的绝热模块、含有85质量％以上的Al₂O₃的氧化铝材质的致密材质不定形耐火物作为与该硅石砖接触的绝热构造的情况下，通过这些材料与硅石砖的接触，由于作为除SiO₂之外的成分的氧化铝、氧化铝·氧化锆等成分以及进而是由炉内的玻璃蒸气引起的生成物的存在而生成低融点的反应物，从而有可能发生硅石砖的变质、接缝部的变质，不能完全确保耐热性、耐腐蚀性，而且可设想不能充分地进行漏气阻断等不良。

因此，本发明为了解决上述那样的问题，其目的在于提供一种如下这样的大拱顶棚构造作为适合空气燃烧的玻璃熔化炉的大拱顶棚构造：即使在中长时间使用时也能够抑制绝热性的下降，发挥优异的节能性，在使用硅石砖作为耐腐蚀层的情况下，施工也极为容易，而且抑制硅石砖、接缝部的变质，能够进行长时间的使用。

用于解决问题的方案

本发明的大拱顶棚构造的特征在于，具有：耐腐蚀层，其通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；二氧化硅材质绝热层，其形成在所述耐腐蚀层之上，并具有二氧化硅材质烧结体；以及轻量绝热层，其形成在所述二氧化硅材质绝热层之上，并由两层以上的层构造构成，所述轻量绝热层是至少与所述二氧化硅材质绝热层接触的层由多个绝热模块和设于所述绝热模块之间的接缝部的轻量绝热不定形耐火物构成的层构造。

本发明的大拱顶棚构造的制造方法通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而形成耐腐蚀层，在所述耐腐蚀层之上形成具有二氧化硅材质烧结体的二氧化硅材质绝热层，在所述二氧化硅材质绝热层之上形成由两层以上构成的轻量绝热层，其特征在于，所述轻量绝热层是至少与所述二氧化硅材质绝热层接触的层由多个绝热模块和设于所述绝热模块之间的接缝部的轻量绝热不定形耐火物构成的层构造。

在本说明书中，轻量绝热层是形成为具有轻量绝热不定形耐火物的层。绝热模块是事先对轻量绝热不定形耐火物用的粉体组成物进行成形而得到的预制模块。轻量绝热不定形耐火物是使用将耐火性轻量骨料和氧化铝水泥等混合而成的水泥类不定形耐火物用的粉体组成物而得到的、轻量且绝热性和耐热性这两个特性优异的不定形耐火物。

在本说明书中，“接触”包含直接接触的情况和相接近的情况。作为相接近的情况的结构，例如能列举出将轻量绝热层和二氧化硅材质绝热层隔着灰浆等接合材料层叠的情况。

发明的效果

根据本发明的大拱顶棚构造及其制造方法，能够提供一种这样的大拱顶棚构造：即使在玻璃熔化炉的中长时间使用时也能够抑制绝热性下降，发挥优异的节能性，在使用硅石砖作为耐腐蚀层的情况下，也极容易施工，而且抑制硅石砖、接缝部的变质，能够进行长时间的使用。该大拱顶棚构造是适合空气燃烧的玻璃熔化炉的大拱顶棚构造。

并且，本发明的大拱顶棚构造及其制造方法能够提供一种这样的大拱顶棚构造：轻量性和绝热性也很优异，且也起到有效地防止炉内气体的泄漏的漏气抑制作用。

此外，在此使用的轻量绝热层构成为具有由绝热模块和轻量绝热不定形耐火物形成的层构造，也能够利用简便的操作进行绝热模块的更换修补。

附图说明

图1A是示意地表示本发明的大拱顶棚构造的结构的主视图。

图1B是示意地表示图1A的大拱顶棚构造的结构的俯视图。

图2A是局部放大地表示本发明的第1实施方式的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图2B是局部放大地表示图2A的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

图3A是局部放大地表示本发明的第1实施方式的图2A的变形例的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图3B是局部放大地表示本发明的第1实施方式的图2B的变形例的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

图4A是局部放大地表示本发明的第1实施方式的图2A的另一个变形例的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图4B是局部放大地表示本发明的第1实施方式的图2B的另一个变形例的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

图4C是图4A、图4B所示的大拱顶棚构造的俯视图。

图5是表示图4A～图4C所示的大拱顶棚构造的又一个变形例的俯视图。

图6A是局部放大地表示本发明的第2实施方式的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图6B是局部放大地表示图6A的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

图7A是局部放大地表示本发明的第2实施方式的变形例的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图。

图7B是局部放大地表示图7A的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的大拱顶棚构造的实施方式。

(第1实施方式)

第1实施方式的大拱顶棚构造具有：耐腐蚀层，其通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；二氧化硅材质绝热层，其形成在耐腐蚀层之上，具有二氧化硅材质烧结体；以及轻量绝热层，其形成在二氧化硅材质绝热层之上，由两层以上的层构造构成。在本实施方式中，轻量绝热层具有至少与二氧化硅材质绝热层接触的层由绝热模块和轻量绝热不定形耐火物构成的层构造，首先，说明具有构成轻量绝热层的两层中的各层由绝热模块和轻量绝热不定形耐火物构成的层构造的例子。

例如，如图1A～图1B及图2A～图2B所示，能够例示出由形成为拱顶形状的耐腐蚀层2、作为该耐腐蚀层2的上层而设置的二氧化硅材质绝热层3、以及作为该二氧化硅材质绝热层3的上层而设置的轻量绝热层4构成的大拱顶棚构造1。在此，轻量绝热层4是由第1绝热模块41a和第1轻量绝热不定形耐火物41b构成的第1轻量绝热层41以及由第2绝热模块42a和第2轻量绝热不定形耐火物42b构成的第2轻量绝热层42的两层构造。

另外，图1A是示意地表示本发明的大拱顶棚构造的结构的主视图，图1B是其俯视图。

在此，拱顶形状是指沿水平方向推挤出拱形状而形成的形状。在本说明书中，将该拱顶形状中的、形成拱(圆弧)的方向称为圆周方向，将使拱形状沿水平方向延伸的方向称为长度方向。

以下，在参照图1A～图1B的同时也参照图2A～图2B说明本实施方式的大拱顶棚构造。在此，图2A是局部放大地表示本发明的第1实施方式的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图，图2B是局部放大地表示从其圆周方向观察的顶部的剖视图。

如图2A～图2B所示，耐腐蚀层2是将多个硅石砖2a呈拱顶形状排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而形成的层。该耐腐蚀层2由于暴露在炉内地进行使用，与炉内温度的被加热物及挥发物接触，因此是具有耐热性、耐腐蚀性的层。耐腐蚀层2与以往的空气燃烧用的玻璃熔化炉的大拱顶棚构造的耐腐蚀层同样地形成即可。

作为硅石砖2a，优选的是相对于玻璃熔化炉的炉内温度而言具有耐热性以及相对于在熔融时产生的玻璃蒸气而言具有耐腐蚀性。作为硅石砖2a，例如能列举出致密材质的二氧化硅材质烧结体，优选为在化学成分方面含有96质量％以上的二氧化硅且110℃的体积密度为1.85以上的二氧化硅材质烧结体。

作为在此使用的硅石砖2a，通常其高度优选为350mm以上，更优选为350mm～400mm的范围。硅石砖2a的高度成为耐腐蚀层2的厚度。硅石砖2a的高度与作为硅石砖2a而使用的材料一同决定耐腐蚀层2的耐热性、耐腐蚀性等特性。此外，就硅石砖2a的圆周方向上的长度(宽度)而言，优选将炉外侧的尺寸设在75mm～85mm的范围，并设为朝向炉内侧而宽度变小的锥形形状，从而能够通过排列而使拱顶形状的形成变得容易。此外，鉴于耐腐蚀层2的筑炉的容易性等，硅石砖2a的长度方向上的长度(深度)优选为150mm～250mm的范围。

二氧化硅材质绝热层3作为耐腐蚀层2的上层而设置，是包含二氧化硅材质烧结体而形成的具有绝热性的层。二氧化硅材质绝热层3由于与耐腐蚀层2直接接触，因此需要较高的耐热性和耐腐蚀性。在本实施方式中，对使用硅石绝热砖3a作为该二氧化硅材质烧结体的情况进行说明。在本说明书中，硅石绝热砖是指用于玻璃熔化炉的硅石砖的衬垫用途的二氧化硅材质的绝热砖，是耐热性较高、在高温下也不与硅石砖进行反应的性质的砖的意思。为了制作硅石绝热砖，既可以成型、焙烧轻量硅石材质原料，也可以向硅石材质原料中混合发泡聚苯乙烯珠等有机发泡剂并进行成型、焙烧。

在使用该硅石绝热砖3a的情况下，例如，如图2A～图2B所示，能够将硅石绝热砖3a与硅石砖2a同样形成为拱顶形状而设为二氧化硅材质绝热层3。作为硅石绝热砖3a，优选为具有耐热性并相对于从炉内产生的玻璃蒸气而言具有耐腐蚀性、且绝热性优异的材料。该硅石绝热砖3a例如能列举出绝热性的二氧化硅材质烧结体，优选为在化学成分方面含有90质量％以上的二氧化硅的二氧化硅材质烧结体，更优选为110℃下的体积密度为1.25以下的二氧化硅材质烧结体。

另外，在本说明书中，体积密度是根据日本工业标准JIS－R－2205测量的体积密度。

作为硅石绝热砖3a，典型地讲，能够使用宽度65mm、高度114mm、深度230mm左右的大小的长方体的并列形状的砖等，能够适当地决定筑炉时的方向，例如能够设为高度65mm(圆周方向长度114mm)、或高度114mm(圆周方向长度65mm)而使用。在使用这样的长方体的砖的情况下，由于将硅石绝热砖3a堆积成拱顶形状，因此在硅石绝热砖3a与硅石砖2a之间、硅石绝热砖3a相互之间产生间隙。因此，若适当地将硅石材质的灰浆(二氧化硅灰浆)等粉状物填充于上述间隙并进行施工，能够防止发生晃动，是优选的。

在本实施方式中，通过在耐腐蚀层2之上设置绝热性的二氧化硅材质烧结体，与耐腐蚀层2的硅石砖2a接触的材料大部分是该硅石绝热砖3a。因此，减少SiO₂以外的化学成分与硅石砖2a接触并发生反应的可能性，由此能够有效地抑制硅石砖2a的变质。因而，在开始了玻璃熔融的作业之后，该耐腐蚀层2也能够确保耐热性、耐腐蚀性，也能够长期稳定地使用。

轻量绝热层4形成在二氧化硅材质绝热层3之上，构成为具有两层以上由多个绝热模块和轻量绝热不定形耐火物构成的层构造。以下，参照图2A～图2B以轻量绝热层是第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42这两层构造的情况为例进行说明，但该轻量绝热层并不限定于两层构造，也可以具有三层以上的构造。

另外，在此使用的绝热模块优选为这样的模块，即，与上述的硅石砖2a、硅石绝热砖3a相比尺寸较大，特别是在大拱顶棚构造的圆周方向上具有比硅石砖2a、硅石绝热砖3a的宽度大的宽度。此外，优选为在大拱顶棚构造的长度方向上具有比硅石砖2a、硅石绝热砖3a的长度大的长度的模块。由此，与砖的接缝相比，绝热模块的接缝大幅度地变小，能够抑制接缝部的劣化。

此外，在本说明书中，不定形耐火物是指通过对不定形耐火物用粉体组成物进行施工而得到的材料。作为不定形耐火物用粉体组成物，没有特别的限制，作为基本的组成，能列举出包含骨料、结合材料、耐火性微粉的材料。不定形耐火物用粉体组成物能够与水混炼而与混凝土同样地进行流入施工，能够利用简便的操作构筑施工体。

在此，第1轻量绝热层41构成为具有第1绝热模块41a和第1轻量绝热不定形耐火物41b，且是形成于玻璃熔化炉的炉内侧的层。作为该第1轻量绝热层41，例如能列举出将多个第1绝热模块41a以具有预定的间隔的方式排列配置、且对第1绝热模块41a之间的接缝部施加第1轻量绝热不定形耐火物41b并一体化而得到的材料。

第2轻量绝热层42构成为具有第2绝热模块42a和第2轻量绝热不定形耐火物42b，且是形成于玻璃熔化炉的炉外侧的层。作为该第2轻量绝热层42，例如能列举出将多个第2绝热模块42a以具有预定的间隔的方式排列配置、且对第2绝热模块42a之间的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b并一体化而得到的材料。

轻量绝热层4由于像上述那样具有分别一体化而形成的第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42，因此具有优异的绝热作用，能够抑制热量逸出到玻璃熔化炉外。因此，利用该轻量绝热层4能够减少能量成本，能够有助于节能性。此外，轻量绝热层4由于具有分别轻量化的第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42，因此不会不必要地使大拱顶棚构造的质量增大，易于进行施工，而且提高了安全性。

此外，轻量绝热层4由于设为第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42这两层构造，因此通过调整各层的特性能够设为最佳的结构。即，由于通过进行多层化而使各层带有温度分布，因此能够以耐热温度较高的材料设计炉内侧的层，以与炉内侧的层相比耐热温度较低的材料设计炉外侧的层，针对各层与温度分布相结合地考虑耐热性、耐腐蚀性、绝热性等其他的特性来选择最佳的材质。例如能够在接近1550℃附近的炉内温度的高温侧重视耐热性、耐腐蚀性，在接近外部空气30℃附近的炉外温度的低温侧重视轻量性、绝热性地进行设计。

作为形成第1轻量绝热层41的第1轻量绝热不定形耐火物41b，例如能够例示出向后述的材料中混合熔融氧化铝·氧化锆材质空心颗粒等耐热温度为1600℃以上、110℃的体积密度为1.0～1.25的不定形耐火物。第1轻量绝热不定形耐火物41b具有与以往公知的致密材质不定形耐火物、结合砖相匹敌的性能，由此能够提高轻量化、节能化。形成该第1轻量绝热不定形耐火物41b的粉体组成物也能够作为形成第1绝热模块41a的材料来使用。

作为形成第2轻量绝热层42的第2轻量绝热不定形耐火物42b，例如能列举出向后述的材料中混合氧化铝·二氧化硅材质空心颗粒等耐热温度为1150℃以上、110℃的体积密度为0.47～0.6的不定形耐火物。第2轻量绝热不定形耐火物42b具有与以往公知的陶瓷纤维相匹敌的绝热性能。相对于陶瓷纤维的绝热性大幅度地经年劣化(例如20％～30％)而言，在使用轻量绝热不定形耐火物的情况下，能够将节能化提高与不发生这样的劣化相应的量。形成该第2轻量绝热不定形耐火物42b的粉体组成物也能够作为形成第2绝热模块42a的材料来使用。

在由三层以上构成轻量绝热层4的情况下也能够同样地形成上述那样的关系。即，由于与玻璃熔化炉的炉外侧相比炉内侧的层要求更高的耐热性，因此优选设为越靠炉内侧、轻量绝热层的耐热性越高这样的层叠构造。轻量绝热层的各层能够确保各自要求的最低限度的耐热性即可。

此外，像上述那样，第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42由于分别一体化而形成，至少具有两层这样的一体的层构造，因此能够有效地抑制玻璃熔化炉内的气体(玻璃蒸气等)泄漏到炉外。在本实施方式中，耐腐蚀层2、二氧化硅材质绝热层3通过将砖排列配置、例如用二氧化硅灰浆等填埋该砖之间的接缝来构筑。在砖间的接缝部，气体有可能流通，只是用二氧化硅灰浆等填埋接缝部的话有可能不能充分地抑制漏气。然而，在本实施方式中，由于像上述那样设置轻量绝热层4，因此起到漏气的优异的抑制作用。因此，利用该轻量绝热层4，节能性也很优异，也能够抑制环境的负荷增大。

在此使用的第1绝热模块41a优选为氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、氧化铝·锆石材质、锆石材质、熟料材质、熟料·锆石材质、熔融二氧化硅材质等的组成且具有耐热性、耐腐蚀性的、轻量性、绝热性也很优异的不定形耐火物的成形体，更优选为由氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质或者二氧化硅材质构成的、110℃的体积密度为1.2以下的不定形耐火物的成形体。在第1绝热模块41a是不定形耐火物的成形体的情况下，1000℃的导热系数优选为0.7W/(m·K)以下，更优选为0.6W/(m·K)以下，进一步优选为0.55W/(m·K)以下。在此，本说明书中的不定形耐火物的成形体是将具有预定的组成的不定形耐火物用粉体组成物预先成形为模块状而成的。

此外，在本说明书中，导热系数测量是指根据日本工业标准JIS R2616测量的值。

另外，在本说明书中，例如二氧化硅材质是以将SiO₂作为主要成分的意思来使用的，氧化铝·氧化锆材质等其他的材料也是以同样的意思来使用的。其中，主要成分是指在该成分与总成分进行比较时，含有量(在氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质这样的情况下为Al₂O₃、ZrO₂及SiO₂的总和)为50质量％以上的成分。另外，在本说明书中，耐火物中的化学成分的含有量全部以该成分与总成分的比值来表示。

作为氧化铝·氧化锆材质，例如能列举出Al₂O₃为83质量％、ZrO₂为6质量％的、110℃的体积密度为1.0、耐热温度为1600℃的不定形耐火物，作为氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质，能列举出Al₂O₃为70质量％、SiO₂为14质量％、ZrO₂为4质量％的、110℃的体积密度为0.77、耐热温度为1300℃的不定形耐火物，作为二氧化硅材质，能列举出SiO₂为83质量％的、110℃的体积密度为1.2、耐热温度为1300℃的不定形耐火物等。

该第1绝热模块41a能够利用通常的振动成形法，即在将上述那样的轻量绝热不定形耐火物在常温下与水混炼之后使其流入到模框进行振动成形，使其固化并从模框取出，在110℃左右的温度下进行干燥，从而制造出预定的模块形状的成形体。

此外，在此使用的第1绝热模块41a优选为氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、氧化铝·锆石材质、锆石材质、熟料材质、熟料·锆石材质或者熔融二氧化硅材质等的组成且具有耐热性、耐腐蚀性的、轻量性、绝热性也很优异的烧结体。在使用耐热性和耐腐蚀性较高的材料作为第1绝热模块41a的情况下，也可以是110℃的体积密度为1.25以下的烧结体，特别优选耐热温度为1500℃以上，优选为SiO₂为91质量％以上的、110℃的体积密度为0.5～1.25的二氧化硅材质烧结体。另外，只要能够充分地确保强度，就优选的是体积密度越低导热系数越低。在第1绝热模块41a是烧结体的情况下，800℃的导热系数优选为1.1W/(m·K)以下，更优选为0.8W/(m·K)以下，进一步优选为0.6W/(m·K)以下。此外，在第1绝热模块41a是烧结体的情况下，1000℃的导热系数优选为1.3W/(m·K)以下，更优选为1W/(m·K)以下，进一步优选为0.6W/(m·K)以下。

接着，在此使用的第1轻量绝热不定形耐火物41b优选为氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、氧化铝·锆石材质、锆石材质、熟料材质、熟料·锆石材质或者熔融二氧化硅材质等的组成且具有耐热性、耐腐蚀性的、轻量性、绝热性也很优异的不定形耐火物，更优选为由氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质或者二氧化硅材质构成的、110℃的体积密度为1.3以下的不定形耐火物。作为氧化铝·氧化锆材质，能够适当地使用Al₂O₃为83质量％、ZrO₂为6质量％的、110℃的体积密度为1.25、耐热温度为1600℃的不定形耐火物。作为氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质，能够适当地使用Al₂O₃为76质量％、SiO₂为16质量％、ZrO₂为3质量％的、110℃的体积密度为1.00、耐热温度为1300℃的不定形耐火物。作为二氧化硅材质，能够适当地使用SiO₂为85质量％的、110℃的体积密度为1.3、耐热温度为1300℃的不定形耐火物等。第1轻量绝热不定形耐火物41b的1000℃的导热系数优选为0.8W/(m·K)以下，更优选为0.75W/(m·K)以下，进一步优选为0.65W/(m·K)以下。

第1轻量绝热不定形耐火物41b由于在冷状态或热状态下进行烙铁涂抹施工、修补施工等，因此与通常的不定形耐火物所使用的振动成形法相比在较硬的生坯土中进行施工。因此，不定形耐火物中的水分变低，体积密度变大。

在此使用的第2绝热模块42a优选为氧化铝材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、熟料材质或者熟料·锆石材质等的组成且轻量性、绝热性优异的不定形耐火物的成形体，优选为由氧化铝·二氧化硅材质构成的、110℃的体积密度为0.65以下的不定形耐火物的成形体。此外，第2绝热模块42a的1000℃的导热系数优选为0.5W/(m·K)以下，更优选为0.4W/(m·K)以下，进一步优选为0.35W/(m·K)以下。

作为氧化铝·二氧化硅材质，能够适当地使用Al₂O₃为39质量％、SiO₂为39质量％的、110℃的体积密度为0.47、耐热温度为1150℃且1000℃的导热系数为0.31W/(m·K)的轻量绝热不定形耐火物。

在此，第2绝热模块42a与第1绝热模块41a同样能够利用通常的振动成形法，即在将轻量绝热不定形耐火物在常温下与水混炼之后使其流入到模框进行振动成形，使其固化并从模框取出，在110℃左右的温度下进行干燥，从而制造出预定的模块形状的成形体。

第2轻量绝热不定形耐火物42b优选为氧化铝材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、熟料材质或者熟料·锆石材质等的组成且轻量性、绝热性优异的材料，优选为由氧化铝·二氧化硅材质构成的、110℃的体积密度为0.65以下的不定形耐火物。作为氧化铝·二氧化硅材质，能够适当地使用Al₂O₃为34质量％、SiO₂为45质量％的、110℃的体积密度为0.39、耐热温度为1150℃、1000℃的导热系数为0.28W/(m·K)的不定形耐火物或者Al₂O₃为39质量％、SiO₂为39质量％的、110℃的体积密度为0.6、耐热温度为1150℃、1000℃的导热系数为0.33W/(m·K)的不定形耐火物。第2轻量绝热不定形耐火物42b的1000℃的导热系数优选为0.4W/(m·K)以下，更优选为0.35W/(m·K)以下，进一步优选为0.3W/(m·K)以下。

第2轻量绝热不定形耐火物42b由于在冷状态或热状态下进行烙铁涂抹施工、修补施工等，因此与通常的不定形耐火物所使用的振动成形法相比在较硬的生坯土中进行施工。因此，不定形耐火物中的水分变低，体积密度变大。

轻量绝热层4的上部的结构没有特别的限定，例如也可以还具有绝热板。作为绝热板，例如能够使用硅酸钙板。

(大拱顶棚构造的制造方法)

本实施方式的大拱顶棚构造的制造方法首先将多个硅石砖2a以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而形成耐腐蚀层2。

该耐腐蚀层2的形成与以往的方法同样例如如图2A、图2B所示将硅石砖2a排列配置成拱顶形状即可。另外，可以将硅石砖2a原封不动地排列配置，但也可以为了使硅石砖2a相互之间的接缝部不裂开而例如涂抹二氧化硅灰浆进行施工。若这样地使用二氧化硅灰浆，则能够抑制施工时的晃动，将硅石砖2a相互粘接起来。

接着，将作为二氧化硅材质烧结体的硅石绝热砖3a以呈拱顶形状的方式排列配置在耐腐蚀层2之上而形成二氧化硅材质绝热层3。

该二氧化硅材质绝热层3的形成与以往的方法同样将硅石绝热砖3a排列配置成拱顶形状即可。另外，为了使硅石绝热砖3a与硅石砖2a之间、硅石绝热砖3a相互之间的接缝部不裂开而例如以粉末状填充二氧化硅灰浆并进行施工即可。若这样地使用二氧化硅灰浆，则能够抑制施工时的晃动，使硅石砖2a与硅石绝热砖3a、硅石绝热砖3a相互一体化。

进而，在二氧化硅材质绝热层3之上形成以两层以上的由绝热模块和轻量绝热不定形耐火物形成的层构造构成的轻量绝热层4。

首先，在冷状态下沿圆周方向构筑第1绝热模块41a。使用隔离块等以预定的间隔固定并构筑第1绝热模块41a，作出接缝，对接缝的间隙施加第1轻量绝热不定形耐火物41b。通过在使第1轻量绝热不定形耐火物41b固化之后除去隔离块，第1绝热模块41a不会脱落而能够利用第1轻量绝热不定形耐火物41b进行固定。

另外，在上述的内容中说明了冷施工，但既可以在加热玻璃熔化炉之后进行热施工，也可以对一部分进行冷施工，对剩余的部分进行热施工。特别是在大拱顶棚构造的拱顶部(最顶部)优选为热施工。

接着，在冷状态下沿圆周方向构筑第2绝热模块42a。使用隔离块等以预定的间隔固定并构筑第2绝热模块42a，作出接缝，对接缝的间隙施加第2轻量绝热不定形耐火物42b。通过在使第2轻量绝热不定形耐火物42b固化之后除去隔离块，第2绝热模块42a不会脱落而能够利用第2轻量绝热不定形耐火物42b进行固定。

在全部施工了进行冷施工的部分的状态下，将玻璃熔化炉加热至预定的温度，设为温度稳定、材料充分地膨胀的状态。之后，在于圆周方向上进行热施工的接缝及长度方向上的接缝部，在热状态下对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工并使其固化，之后在热状态下在其上对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工并使其固化。

这样，得到第1实施方式的大拱顶棚构造。

此外，在形成上述的轻量绝热层4的过程中，也可以预先在第1绝热模块41a之上层叠第2绝热模块42a并进行一体化，形成绝热模块层叠体。

在该情况下，能够如下地得到绝热模块层叠体。即，与上述绝热模块的形成同样，首先在于模框中振动成形第1绝热模块41a形成用的轻量绝热不定形耐火物并使其固化之后，在其上在模框内振动成形第2绝热模块42a形成用的轻量绝热不定形耐火物并使其固化，设为第1绝热模块41a与第2绝热模块42a层叠一体化的状态。接着，从模框取出该层叠体，在110℃左右的温度下使其干燥，能够形成作为预定的模块形状的层叠体的绝热模块层叠体。

在使用这样得到的绝热模块层叠体在二氧化硅材质绝热层3之上形成轻量绝热层4时，首先在冷状态下沿圆周方向构筑时，使用隔离块等以预定的间隔固定并构筑绝热模块层叠体，作出接缝。此时，通过将第1绝热模块41a设为预定的配置，同时第2绝热模块42a也成为预定的配置，也形成第2绝热模块42a之间的接缝。

而且，首先对第1绝热模块41a之间的接缝的间隙施加第1轻量绝热不定形耐火物41b，并使第1轻量绝热不定形耐火物41b固化。接着，对第2绝热模块42a之间的接缝的间隙施加第2轻量绝热不定形耐火物42b，并使第2轻量绝热不定形耐火物42b固化。之后，通过除去隔离块，绝热模块层叠体不会脱落而能够利用第1轻量绝热不定形耐火物41b和第2轻量绝热不定形耐火物42b进行固定。

而且，在于圆周方向上进行热施工的接缝及长度方向上的接缝部，与上述同样于在热状态下对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工并使其固化之后，在热状态下在其上对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工并使其固化即可。

通过这样预先形成绝热模块层叠体，只是进行一次使用隔离块等以预定的间隔固定并构筑的操作，绝热模块就会全部配置在预定的位置。因此，之后与上述操作同样地进行接缝部处的轻量绝热不定形耐火物的施工即可，与分别构筑第1绝热模块和第2绝热模块的情况相比能够简化工序。

(第1实施方式的变形例1)

接着，在参照图2A～图2B的同时也参照图3A～图3B说明上述第1实施方式的变形例1。在此，图3A是局部放大地表示第1实施方式的图2A的变形例的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图，图3B是局部放大地表示第1实施方式的图2B的变形例的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部的剖视图。

在该变形例中，基本上具有与在图2A～图2B中说明的大拱顶棚构造同样的构造。唯一不同的点在于，在构成轻量绝热层4的第1绝热模块41a之间存在绝热模块相互间不隔着第1轻量绝热不定形耐火物41b而邻接地形成的部分。即，由于耐腐蚀层2及二氧化硅材质绝热层3与上述说明相同，因此省略记载。以下，仅对不同点进行说明。

在该变形例中，如图3A所示，在圆周方向上在冷状态下将多个第1绝热模块41a没有接缝地拱起构筑之后，使用隔离块等以预定的间隔固定并构筑第2绝热模块42a，作出接缝。对于第2轻量绝热不定形耐火物42b向接缝的间隙的施工，既可以是冷施工也可以是热施工。

即，在形成第1轻量绝热层41时，在大拱顶棚构造的圆周方向上以一部分第1绝热模块41a之间或全部第1绝热模块41a之间不隔着第1轻量绝热不定形耐火物41b的方式将第1绝热模块41a相互邻接地排列配置。接着，在形成第2轻量绝热层42时，在第1轻量绝热层41之上以具有预定的间隔的方式配置第2绝热模块42a，在冷状态和/或热状态下对第2绝热模块42a之间的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b。

另外，在图3A中，通过利用与上述同样的方法预先将第1绝热模块41a和第2绝热模块42a一体化做成绝热模块层叠体，能够利用一次操作同时配置第1绝热模块41a和第2绝热模块42a，并且能够不使用隔离块等地配置构成轻量绝热层的绝热模块，因此配置绝热层的时间大幅度地缩短等工业上的价值较大。另外，在图3A中，使图示的全部第1绝热模块41a之间没有接缝，但也可以是在该圆周方向上在一部分形成接缝，在该接缝部利用第1轻量绝热不定形耐火物41b进行一体化。

即，在形成轻量绝热层4时，在大拱顶棚构造的圆周方向上预先将第1绝热模块41a和第2绝热模块42a一体化做成绝热模块层叠体。以一部分第1绝热模块41a之间或全部第1绝热模块41a之间不隔着第1轻量绝热不定形耐火物41b的方式将绝热模块层叠体的第1绝热模块41a相互邻接地排列配置。当在第1绝热模块41a之间存在接缝部的情况下，在冷状态和/或热状态下对该接缝部施加第1轻量绝热不定形耐火物41b。接着，在冷状态和/或热状态下对第2绝热模块42a之间的一部分接缝部或全部接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b。

接着，将玻璃熔化炉加热至预定的温度。当在加热之后存在第2绝热模块42a的接缝部的未施工部分的情况下，对该接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b并进行一体化(图3A)。

并且，在长度方向上例如能够像图2B那样进行施工。即，在热状态下对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行施工并使其固化之后对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行施工。这样，形成将第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层一体化而成的轻量绝热层4。

此外，在另一个变形例中，如图3B所示，在长度方向上在冷状态下将多个第1绝热模块41a的一部分第1绝热模块41a没有接缝地拱起构筑之后，在热状态下在接缝部对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工并使其固化来完成第1轻量绝热层41即可。另外，在该图3B中，示出将两个第1绝热模块41a邻接地配置、并以针对每两个第1绝热模块41a形成接缝部的方式对该接缝部施加第1轻量绝热不定形耐火物41b的例子。然而，该第1绝热模块41a邻接配置的个数不限于此，也可以是3个以上，能够根据使用的模块尺寸等适当地变更。

另外，在图3B所示的长度方向上，与圆周方向相比砖、模块的尺寸通常较大，热膨胀也较大，因此为了在加热时不易发生龟裂，优选以适当的长度形成接缝部来防止龟裂的发生，并施加第1轻量绝热不定形耐火物41b。

并且，在该第1轻量绝热不定形耐火物41b上以具有预定的间隔的方式配置第2绝热模块42a，在热状态下在第2绝热模块42a之间的接缝部对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工并使其固化来完成第2轻量绝热层42即可(图3B)。在此，由于伴随着硅石砖2a的膨胀，第2轻量绝热不定形耐火物42b的接缝部分膨胀而易于发生龟裂，因此优选为热状态下的施工，但为了使膨胀的影响变少，例如也可以每隔一个接缝地进行冷施工。

即，在形成第1轻量绝热层41时，在大拱顶棚构造的长度方向上，以一部分第1绝热模块41a之间不隔着第1轻量绝热不定形耐火物41b的方式将第1绝热模块41a相互邻接地排列配置。在形成第2轻量绝热层42时，在第1轻量绝热层41之上以具有预定的间隔的方式配置第2绝热模块42a。并且，在热状态下对第1绝热模块41a之间的接缝部施加第1轻量绝热不定形耐火物41b，在冷状态和/或热状态下对第2绝热模块42a之间的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b，将第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42一体化而形成轻量绝热层4。

另外，在图3B中，利用与上述同样的方法预先将第1绝热模块41a和第2绝热模块42a一体化做成绝热模块层叠体。此时，以绝热模块层叠体的一部分第1绝热模块41a之间不隔着第1轻量绝热不定形耐火物41b的方式将绝热模块相互邻接地排列配置。并且，在热状态下对第1绝热模块41a之间的接缝部施加第1轻量绝热不定形耐火物41b，在冷状态和/或热状态下对第2绝热模块42a之间的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b，将第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42一体化而形成轻量绝热层4。由此，能够利用一次操作同时配置第1绝热模块41a和第2绝热模块42a，因此配置绝热层的时间大幅度地缩短等工业上的价值较大。

另外，在图3B的实施时，圆周方向上的绝热模块例如既能够根据图2A的构造、步骤进行施工，也能够根据图3A的构造、步骤进行施工。

在上述那样的变形例的情况下，在长度方向上第1绝热模块41a局部没有接缝地一体化。在维护玻璃熔化炉时在热状态下除去第1绝热模块41a时，仅在局部存在接缝部的第1轻量绝热不定形耐火物41b，因此分解作业的范围被限定，有能够使绝热模块的除去、更换等作业变容易等优点。

由此，当在冷状态下构筑第1绝热模块41a时，作出接缝的间隙并对间隙施加第1轻量绝热不定形耐火物41b且使其固化的部位受到限定(图3B的、每隔两个第1绝热模块41a)，能够省略接缝的施工工序(固化通常需要20小时左右的时间)，能够在短期内利用较少的劳力形成轻量绝热层4。

另外，当在加热前后有可能在第1绝热模块41a部分产生间隙的情况下，通过填充第1轻量绝热不定形耐火物41b等，堵塞间隙，提高了气密性。

(第1实施方式的变形例2)

在参照图2A、图2B的同时参照图4A、图4B说明上述第1实施方式的变形例2。在此，图4A是局部放大地表示第1实施方式的图2A的变形例的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部(也就是圆周方向上的顶部)的剖视图，图4B是局部放大地表示第1实施方式的图2B的变形例的大拱顶棚构造的从圆周方向观察的顶部(也就是长度方向上的顶部)的剖视图。

在本变形例2中，仅对与第1实施方式不同的结构(不同点)进行说明。由于其他的结构依据第1实施方式，因此省略说明。

在本变形例2中，如图4A、图4B所示，在轻量绝热层4中，玻璃熔化炉的炉内侧的第1轻量绝热层41由第1绝热模块41a和第1轻量绝热不定形耐火物41b的层构造构成，炉外侧的第2轻量绝热层42仅由第2轻量绝热不定形耐火物42b构成。耐腐蚀层2、二氧化硅材质绝热层3及第1轻量绝热层41由于与第1实施方式相同，因此省略说明。

对于本变形例2的构筑仅由第2轻量绝热不定形耐火物42b构成的第2轻量绝热层42的施工方法，例如从耐腐蚀层2到构筑第1轻量绝热层41为止利用与在上述第1实施方式中说明的方法相同的操作进行，在加热玻璃熔化炉并完全构筑了第1轻量绝热层41之后利用热烙铁涂抹施工对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行施工。

对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行热烙铁涂抹施工的步骤是：首先在玻璃熔化炉被加热而完全膨胀的状态下，例如将大拱顶棚构造的长度方向分割为1m～3m左右的跨度，针对每个跨度完成施工，在使其逐渐地沿长度方向移动的同时反复完成烙铁涂抹施工。在每个跨度的施工中，通常在圆周方向上分成一半来分别进行，例如从圆周方向的下部朝向顶棚部进行施工。在该情况下，施工是在通过完成一次厚度方向的施工的同时沿圆周方向和长度方向移动地进行烙铁涂抹施工，从而抑制由接续施工引起的接续部的龟裂、强度下降，能够得到良好的施工体。并且，尽量避免人员登上施工中途的材料这样的施工，也能够防止材料的损伤。

在上述施工过程中，当在中途中断施工时，由于材料温度上升，轻量绝热不定形耐火物会固化，因此优选以每隔例如几米见方跨度像棋盘格那样设置接续的方式以砖设置隔板等，在直线地形成接续的同时进行精加工从而结束。这样的话，即使接下来再次开始施工，只要是直线状的接续，就能够防止接续部分的龟裂。

由于在玻璃熔化炉被加热的状态下对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行施工，因此与冷状态的施工相比较具有几乎不会发生由施工后的膨胀引起的龟裂这样的优点。

图4C是示意地表示作为本变形例2进行说明的大拱顶棚构造的结构的俯视图。如图4C所示，第2轻量绝热层42仅由第2轻量绝热不定形耐火物形成。在该情况下，与第1实施方式进行比较，无需第2绝热模块42a的成形的劳力和时间、准备，具有能够削减工期时间、费用等优点。

作为第2轻量绝热不定形耐火物42b，能够优选使用第1实施方式所记载的材料。

并且，在本变形例2的说明中，作为第2轻量绝热层42，对整个面由第2轻量绝热不定形耐火物42b施工、形成的情况进行了说明(图4C)，但也可以在大部分由第2轻量绝热不定形耐火物42b形成的同时在其局部设置第2绝热模块42a。例如能够例示出如图5所示仅在顶部设置第2绝热模块42a的情况。图5是作为第1实施方式的变形例2而示意地表示图4A～图4C所示的大拱顶棚构造的、作为另一个变形例的大拱顶棚构造的结构的俯视图。在图5中，在其顶部沿圆周方向三列邻接地设有第2绝热模块42a。

在这样仅在顶部附近设置第2绝热模块42a时，由于顶部附近的第2轻量绝热不定形耐火物42b的施工面积大幅度地减小，因此能够减轻加热后的作业负担。因而，于在冷状态下对圆周方向的除顶部附近之外的端部侧进行施工、且在热状态下对顶部附近进行施工的情况下，在变形例2的基础之上能够进一步缩短劳动负荷较高的热作业时间。

说明构筑该图5的第2轻量绝热层42的施工方法。在图5的施工方法中，能够将冷施工和热施工组合起来进行。例如将圆周方向的除顶部周边(图5中第2绝热模块42a所示的部分)之外的部分在圆周方向和长度方向上像1m～3m左右的棋盘格那样地分割跨度，在分割部设置100mm～200mm左右的接续接缝。于是，利用冷施工在上述顶部周边部和跨度的除分割部的接续接缝之外的部分对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行施工。接着，在玻璃熔化炉被加热、硅石砖充分地膨胀之后，利用第2轻量绝热不定形耐火物42b对跨度的分割部的接续接缝部进行热烙铁涂抹施工。最后，当在顶部周边部设置第2绝热模块42a时，在第2绝热模块42a和进行了冷施工的第2轻量绝热不定形耐火物42b预先设置宽度100mm～200mm左右的接续接缝，在设置了第2绝热模块42a之后对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行热烙铁涂抹施工，能够完全堵塞接缝并进行一体化。

在此，图5的第2绝热模块42a在圆周方向上有三列。由于中央部的第2绝热模块42a是不与第2轻量绝热不定形耐火物42b粘接的状态，因此在必要时能够容易地拆卸。在拆下了中央部的第2绝热模块42a之后，能够容易地除去两侧的第2绝热模块42a。通常在玻璃熔化炉冷却之前，为了缓和硅石砖与其上的绝热材料(在本方式中是硅石绝热砖)之间的膨胀差的影响，需要除去上述顶部周边部的绝热材料。采用图5的方法，能够容易地实施绝热材料的除去。图5的第2绝热模块42a优选在圆周方向上有三列以上。

采用图5那样的结构，即使多少有一些冷施工部分的膨胀龟裂等，也能够利用冷作业对大部分的材料进行施工，因此能够缩短劳动负荷较高的热作业时间。

像上述那样，在参照图4A～图4C、图5说明的变形例2中，进一步作为第1轻量绝热层的结构，也可以是作为上述变形例1进行了说明的图3A、图3B的结构。

(第2实施方式)

第2实施方式的大拱顶棚构造的基本结构与第1实施方式同样具有：耐腐蚀层，其通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；二氧化硅材质绝热层，其形成在耐腐蚀层之上，具有二氧化硅材质烧结体；以及轻量绝热层，其形成在二氧化硅材质绝热层之上，构成有两层以上的由绝热模块和轻量绝热不定形耐火物构成的层构造。

在此，在本实施方式中，二氧化硅材质绝热层3的结构与第1实施方式有所不同，除此之外与第1实施方式相同。以下，省略与相同的结构相关的说明，说明不同点。

以下，在参照图1A、图1B的同时参照图6A～图6B说明本实施方式的大拱顶棚构造。在此，图6A是局部放大地表示本实施方式的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图，图6B是局部放大地表示从其圆周方向观察的顶部的剖视图。

由于像上述那样耐腐蚀层2和轻量绝热层4与第1实施方式相同，因此省略说明。

如图6A～图6B所示，本实施方式的二氧化硅材质绝热层3的特征点在于构成为具有二氧化硅材质烧结体模块31a和致密材质不定形耐火物31b。作为致密材质不定形耐火物，是在耐火性骨料中混合少量的氧化铝水泥和活性超微粉原料等而成的低水泥不定形耐火物，优选为低水量且通过减少CaO量而耐腐蚀性、热强度特别优异的不定形耐火物。

二氧化硅材质绝热层3构成为在形成耐腐蚀层2的硅石砖2a的上层具有二氧化硅材质烧结体模块31a和致密材质不定形耐火物31b。该二氧化硅材质绝热层3例如能列举出这样的结构，即，将多个二氧化硅材质烧结体模块31a以相互具有预定的间隔的方式排列配置，对二氧化硅材质烧结体模块31a之间的接缝部施加致密材质不定形耐火物31b并进行一体化而成的结构。

另外，在此使用的二氧化硅材质烧结体模块31a优选为与上述的硅石砖2a相比尺寸较大、特别是在大拱顶棚构造的圆周方向和长度方向上具有比硅石砖2a大的宽度和长度的模块。

在此，由于二氧化硅材质烧结体模块31a利用致密材质不定形耐火物31b相互一体化而形成二氧化硅材质绝热层3，与第1实施方式相比一体化的层构造较多，因此能够更有效地抑制炉内气体的泄漏。因而，能够有效地防止漏气，此外，能够可靠地防止炉内的热、气体成分泄漏到玻璃熔化炉的外部。因此，能够降低能量成本，有助于节能性，而且也能够抑制环境的负荷的增大。

在此使用的二氧化硅材质烧结体模块31a是烧结二氧化硅材质、熔融二氧化硅材质等，优选为110℃的体积密度为1.25以下的二氧化硅材质烧结体。此外，致密材质不定形耐火物31b是烧结二氧化硅原料添加品、熔融二氧化硅原料添加品等，优选为二氧化硅材质的致密材质不定形耐火物。

二氧化硅材质烧结体模块31a也可以是各自成形第1绝热模块41a和第2绝热模块42a，并在现场进行层叠。此外，也可以预先在二氧化硅材质烧结体模块31a之上层叠第1绝热模块41a并进行一体化。此外，也可以在第1绝热模块41a之上层叠第2绝热模块42a并进行一体化。此外，也可以在二氧化硅材质烧结体模块31a之上层叠第1绝热模块41a，进而在该第1绝热模块41a之上层叠第2绝热模块42a并进行一体化。通过这样将模块相互一体成型，能够简化现场的安装施工，也能够防止层间的漏气，气密性也很优异，因此较为理想。

二氧化硅材质烧结体模块31a是在化学成分方面含有91质量％以上的二氧化硅的二氧化硅材质烧结体，特别优选为耐热温度1500℃以上，进一步优选为110℃的体积密度为0.5～1.25的烧结体。此外，二氧化硅材质烧结体模块31a只要强度充分，就是体积密度越低导热系数越低，绝热性越高，是优选的。

此外，二氧化硅材质的致密材质不定形耐火物31b优选为在化学成分方面含有99质量％以上的二氧化硅、耐热温度为1550℃以上的不定形耐火物。

在此，作为硅石砖2a的上层，在化学成分方面大部分由作为二氧化硅的二氧化硅材质烧结体模块31a和二氧化硅材质的致密材质不定形耐火物31b形成二氧化硅材质绝热层3，因此与第1实施方式同样能够抑制硅石砖2a的变质，在开始了玻璃熔融的作业之后也能够确保耐热性、耐腐蚀性，也能够长时间稳定地使用。

在该第2实施方式中，与第1实施方式不同，未配置多个硅石绝热砖3a而是在硅石砖2a的上层直接配置多个二氧化硅材质烧结体模块31a，形成二氧化硅材质绝热层3。该结构的大拱顶棚构造由于无需对硅石绝热砖3a进行施工，且使用更大型的二氧化硅材质烧结体模块31a，因此具有能够在短时间内且利用较少的劳力实现大拱顶棚构造的施工这样的优点。

此外，在第2实施方式中，也与在第1实施方式中说明的变形例1同样能够做成使圆周方向的一部分或全部且是长度方向的一部分没有接缝的结构。另外，在第2实施方式中，能够做成在圆周方向上使二氧化硅材质烧结体模块31a之间没有接缝的结构、使二氧化硅材质烧结体模块31a之间和第1绝热模块41a之间这两者没有接缝的结构。此外，与在第1实施方式中说明的变形例2同样也能够将第2轻量绝热层42做成图4C、图5A所示的结构。

该第2实施方式的大拱顶棚构造除了二氧化硅材质绝热层3的形成之外能够利用与在第1实施方式中说明的大拱顶棚构造的制造方法相同的操作来制造。

另外，在二氧化硅材质绝热层3的形成过程中也是，仅是使用的材料不同，而能够利用与在第1实施方式中说明的轻量绝热层的形成同样的操作来实现。即，例如在第1实施方式中，通过将第1绝热模块41a换称为二氧化硅材质烧结体模块31a、将第1轻量绝热不定形耐火物41b换称为致密材质不定形耐火物31b地进行同样的操作，能够形成本实施方式的二氧化硅材质绝热层3。

(第2实施方式的变形例)

接着，参照图7A～图7B说明上述第2实施方式的变形例。在此，图7A是局部放大地表示第2实施方式的变形例的大拱顶棚构造的从长度方向观察的顶部的剖视图，图7B是局部放大地表示其从圆周方向观察的顶部的剖视图。

在该变形例中，基本上具有与在图6A～图6B中说明的大拱顶棚构造同样的构造。唯一不同的点在于：在二氧化硅材质绝热层3的二氧化硅材质烧结体模块31a之间，形成的不定形耐火物成为致密材质不定形耐火物31b和轻量绝热不定形耐火物31c这两层构造。在此，形成为在炉内侧层叠有致密材质不定形耐火物31b，在炉外侧层叠有轻量绝热不定形耐火物31c。

对于该变形例，二氧化硅材质烧结体模块31a相互利用致密材质不定形耐火物31b和轻量绝热不定形耐火物31c一体化而形成二氧化硅材质绝热层3，除了能够更有效地抑制炉内气体的泄漏之外，在提高接缝部的绝热性、也能谋求轻量化的方面，是更优选的方式。

作为在此使用的轻量绝热不定形耐火物31c，能够使用在上述说明的第1轻量绝热不定形耐火物41b中说明的轻量绝热不定形耐火物。

【实施例】

以下，利用实施例(例1～例3)说明作为本发明的实施方式的大拱顶棚构造。另外，本申请发明并不限定于这些实施例。

(例1)

具有图2A～图2B所示的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉的大拱顶棚构造由以下的大小形成。

首先，将硅石砖2a以呈在圆周方向上有87个、在长度方向上有39个的拱顶形状的方式排列配置在炉内表面侧，从而构筑耐腐蚀层2。在此，硅石砖2a使用厚度为375mm的砖，在硅石砖相互的接缝部涂抹二氧化硅灰浆而进行施工。作为该硅石砖2a，使用在化学成分方面含有96质量％的二氧化硅、110℃的体积密度为1.85的砖。

接着，多个并列形状(宽度65mm、高度114mm、深度230mm)的硅石绝热砖3a以厚度114mm、圆周方向65mm、长度方向230mm的朝向配置排列在硅石砖2a的上层，以呈拱顶形状的方式构筑二氧化硅材质绝热层3。用粉末在硅石绝热砖相互的接缝部填充二氧化硅灰浆而进行施工。

另外，硅石绝热砖3a使用在化学成分方面含有92质量％的二氧化硅、110℃的体积密度为1.07、350℃下导热系数为0.38W/(m·K)且耐热温度为1550℃的砖。

轻量绝热层4所使用的绝热模块通过以第1绝热模块41a的厚度为110mm、第2绝热模块42a的厚度为120mm的方式一体化而形成。即，对于宽度297mm、深度600mm、高度230mm的模框而言，首先在将第1绝热模块41a形成用的轻量绝热不定形耐火物在常温下与水混炼之后使其流入到模框内进行振动成形，并使其固化。接着，利用与上述同样的操作使第2绝热模块42a形成用的轻量绝热不定形耐火物流入到该第1绝热模块41a形成用的轻量绝热不定形耐火物的上部进行振动成形，并使其固化。接着，从模框取出层叠体，使其在110℃下干燥24小时。由此，得到第1绝热模块41a与第2绝热模块42a层叠一体化而成的绝热模块层叠体。

另外，在此使用的材料如下所述。

第1绝热模块41a的材料使用氧化铝·氧化锆材质(Al₂O₃ 83质量％、ZrO₂6质量％)、110℃的体积密度为1.0、1000℃的导热系数为0.54W/(m·K)且耐热温度1600℃的轻量绝热不定形耐火物。

第2绝热模块42a的材料使用氧化铝·二氧化硅材质(Al₂O₃ 39质量％、SiO₂ 39质量％)、110℃的体积密度为0.47、1000℃的导热系数为0.31W/(m·K)且耐热温度1150℃的轻量绝热不定形耐火物。

将得到的绝热模块层叠体(宽度297mm、深度600mm、厚度230mm)在室温的状态下以第1绝热模块41a与硅石绝热砖3a的外表面接触的方式在长度方向上形成13个约75mm的间隙(接缝)、在圆周方向上形成19个约75mm的间隙(接缝)地排列配置。

在此，预先在硅石绝热砖3a的外表面的台阶、间隙中以粉状铺设二氧化硅材质的灰浆，进行施工以使其变平滑。此外，由于硅石绝热砖3a的外表面通过编排而显示大致圆弧状，当在该硅石绝热砖3a的外表面上放置底面为平面状的绝热模块层叠体时，两侧空出间隙，因此通过在该间隙中也以粉状铺设二氧化硅材质的灰浆进行堵塞而以不会晃动的方式设置绝热模块层叠体。

并且，在拱顶形状的硅石绝热砖3a的圆周方向上，在模块之间夹着接缝宽度的木制的隔离块地从下方朝向上方(拱顶部侧)堆积绝热模块层叠体。最下部的绝热模块层叠体利用炉外的构造进行支承。另外，到加热之前除去了隔离块。

接着，对于绝热模块层叠体之间的间隙而言，利用以下的操作填埋间隙，形成轻量绝热层4。另外，在此使用的材料如下所述。

作为第1轻量绝热不定形耐火物41b，使用氧化铝·氧化锆材质(Al₂O₃ 83质量％，ZrO₂ 6质量％)、体积密度在110℃下为1.25、1000℃的导热系数为0.73W/(m·k)且耐热温度1600℃的不定形耐火物。

作为第2轻量绝热不定形耐火物42b，使用氧化铝·二氧化硅材质(Al₂O₃ 34质量％，SiO₂ 45质量％)、110℃的体积密度为0.39、1000℃的导热系数为0.28W/(m·K)且耐热温度为1150℃的不定形耐火物。

首先，在室温下如下地进行圆周方向的接缝部(图2A所示的接缝部)的施工。对圆周方向上的绝热模块层叠体之间的间隙以成为高度110mm的方式对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工。并且，在第1轻量绝热不定形耐火物41b固化之后，针对每两个第2轻量绝热模块(绝热模块层叠体)以成为高度120mm的方式对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工。在此，第2轻量绝热不定形耐火物42b的未进行施工的部分在炉的加热之后进行施工。

另外，在加热时，长度方向上的绝热模块层叠体之间的间隙(图2B所示的接缝部)等、未进行绝热的部分在利用绝热纤维等保护的同时将炉内温度加热到1550℃，使耐腐蚀层2的硅石砖2a热膨胀位移来进行热施工。

具体地讲，在长度方向上的绝热模块层叠体之间的间隙以成为高度110mm的方式对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。并且，在第1轻量绝热不定形耐火物41b之上以成为高度120mm的方式对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。

另外，像上述那样，对于第2轻量绝热模块的接缝部而言，在室温状态下针对每两个圆周方向的接缝部进行施工，在该热施工的过程中，在圆周方向上未进行施工的部分的接缝也利用同样的操作由第2轻量绝热不定形耐火物42b进行施工。

此外，炉最上部(拱顶部)的绝热模块层叠体和与其邻接的绝热模块层叠体这三者及其下层的硅石绝热砖3a在加热炉之后设置。邻接的圆周方向横排三个绝热模块层叠体之间没有接缝地进行施工。仅在两侧(横排三个绝热模块层叠体的两端)对绝热模块层叠体之间的间隙以成为高度110mm的方式对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工，并且在第1轻量绝热不定形耐火物41b固化之后以成为高度120mm的方式对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工。

通过这样在炉最上部的1m左右的宽度内在加热炉之后设置绝热模块层叠体，从而在发生了由圆周方向的耐腐蚀层2、二氧化硅材质绝热层3、轻量绝热层4的膨胀差引起的变形之后进行炉最上部的施工，因此有防止由轻量绝热层4的热膨胀引起的龟裂等的效果。并且，当在长时间的运转(通常是5年以上)之后使炉停止并冷却的情况下，首先在加热状态下除去最上部绝热模块(此时模块能够容易地除去)，进行冷却。通过这样做，也能够防止由轻量绝热层4冷却时的热收缩引起的龟裂等。

这样，在耐腐蚀层2和二氧化硅材质绝热层3的上部形成有厚度230mm的两层构造的轻量绝热层4。并且，利用灰浆在轻量绝热层4的上部粘贴厚度50mm的硅酸钙板而进行施工。在此，硅酸钙板使用主要成分是硅酸钙、110℃的体积密度为0.15、600℃的导热系数为0.11W/(m·K)的材料。

这样，能够制造具有本实施方式的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉。得到的玻璃熔化炉是耐热性和绝热性优异的顶棚构造。此外，也能够有效地防止漏气。并且，就轻量绝热层4而言，绝热模块相互由不定形耐火物一体地形成，是即使在高温状态下也没有间隙、龟裂的轻量绝热层。

(例2)

在例1中，除了进行以下的材料、厚度的变更之外利用与例1同样的操作形成具有本实施方式的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉。

使用二氧化硅材质烧结体作为第1绝热模块41a的材料，将其厚度设为120mm。在此使用的第1绝热模块41a的二氧化硅材质烧结体是二氧化硅材质(SiO₂ 93质量％)、110℃的体积密度为0.85、800℃的导热系数为0.48W/(m·K)且耐热温度1550℃的材料。

将第2绝热模块42a和第2轻量绝热不定形耐火物42b各自的厚度设为130mm。

此外，如下地得到绝热模块层叠体。

第1绝热模块41a使用预先成形为宽度297mm、深度600mm、厚度120mm的模块的二氧化硅材质烧结体模块。以在该第1绝热模块41a的上部设置空间的方式设置模框，在模框上作为第2绝热模块42a的材料而以成为130mm厚度的方式对氧化铝·二氧化硅材质的轻量绝热不定形耐火物进行振动成形并使其固化从而一体化之后拆除模框，使其在110℃下干燥24小时。由此，得到第1绝热模块41a与第2绝热模块42a一体化而成的、宽度297mm、深度600mm、厚度250mm的绝热模块层叠体。

(例3)

具有图6A～图6B所示的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉的大拱顶棚构造由以下的大小形成。

首先，利用与例1相同的操作将硅石砖2a以厚度375mm且呈拱顶形状的方式排列、配置在炉内表面侧，从而构筑耐腐蚀层2。

接着，在本例中，在该耐腐蚀层2的上层形成具有二氧化硅材质烧结体模块31a、致密材质不定形耐火物31b及轻量绝热不定形耐火物31c的二氧化硅材质绝热层3，进而在该二氧化硅材质绝热层3之上形成第1轻量绝热层41和第2轻量绝热层42这两层构造的轻量绝热层4，形成具有作为第2实施方式的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉。

作为二氧化硅材质烧结体模块31a，使用宽度297mm、深度400mm、厚度115mm的模块形状的二氧化硅材质烧结体。作为该二氧化硅材质烧结体，使用二氧化硅材质(SiO₂ 93质量％)、110℃的体积密度为0.85、800℃的导热系数为0.48W/(m·K)且耐热温度为1550℃的烧结体模块。

此外，作为第1绝热模块41a，使用宽度297mm、深度400mm、厚度115mm的模块形状的二氧化硅材质烧结体。该二氧化硅材质烧结体是二氧化硅材质(SiO₂ 93质量％)、110℃体积密度为0.52、800℃的导热系数为0.34W/(m·K)且耐热温度为1500℃的烧结体模块。

首先，在二氧化硅材质烧结体模块31a之上层叠第1绝热模块41a，并利用二氧化硅灰浆将它们粘接起来而一体化。

接着，以第2绝热模块42a的厚度成为130mm并在第1绝热模块41a的上部设置空间的方式设置宽度297mm、深度400mm、高度130mm的模框，将与第2绝热模块42a形成用的例1相同的氧化铝·二氧化硅材质的轻量绝热不定形耐火物在常温下与水混炼之后使其流入到模框内进行振动成形，并使其固化，然后拆卸模框，使其在110℃下干燥24小时。由此，得到二氧化硅材质烧结体模块31a、第1绝热模块41a及第2绝热模块42a层叠一体化而成的绝热模块层叠体。该绝热模块层叠体是宽度297mm、深度400mm、厚度360mm的绝热模块层叠体。在此，第2绝热模块42a设为与例1相同的氧化铝·二氧化硅材质的轻量绝热不定形耐火物。

将得到的绝热模块层叠体(宽度297mm、深度400mm、厚度360mm)在室温的状态下以二氧化硅材质烧结体模块31a与硅石砖2a的外表面接触的方式在长度方向上形成19个约75mm的间隙(接缝)、在圆周方向上形成19个约75mm的间隙(接缝)地排列配置。

在此，预先在硅石砖2a的外表面的台阶、间隙中以粉状铺设二氧化硅材质的灰浆，进行施工以使其变平滑。此外，由于硅石砖2a的外表面通过编排而显示大致圆弧状，当在该硅石砖2a的外表面上放置底面为平面状的绝热模块层叠体时，两侧空出间隙，因此通过在该间隙中也以粉状铺设二氧化硅材质的灰浆进行堵塞而以不会晃动的方式设置绝热模块层叠体。

并且，在拱顶形状的硅石砖2a的圆周方向上，在模块之间夹着接缝宽度的木制的隔离块地从下方朝向上方堆积绝热模块层叠体。最下部的绝热模块层叠体利用炉外的构造进行支承。另外，到加热之前除去隔离块。

接着，对于绝热模块层叠体之间的间隙而言，利用以下的操作填埋间隙，形成二氧化硅材质绝热层3和轻量绝热层4。另外，在此使用的材料如下所述。

致密材质不定形耐火物31b使用二氧化硅材质(SiO₂ 99.5质量％)、110℃的体积密度为1.82、耐热温度为1620℃的不定形耐火物。轻量绝热不定形耐火物31c使用与第1轻量绝热不定形耐火物41b相同的材料。

作为第1轻量绝热不定形耐火物41b，使用氧化铝·氧化锆材质(Al₂O₃ 83质量％、ZrO₂ 6质量％)、体积密度在110℃下为1.25、1000℃的导热系数为0.73W/(m·k)且耐热温度为1600℃的材料。

作为第2轻量绝热不定形耐火物42b，使用氧化铝·二氧化硅材质(Al₂O₃ 34质量％、SiO₂ 45质量％)、110℃的体积密度为0.39、1000℃的导热系数为0.28W/(m·K)且耐热温度1150℃的材料。

首先，在室温下如下地进行圆周方向的接缝部(图6A所示的接缝部)的施工。在圆周方向上的绝热模块层叠体之间的间隙以成为高度40mm的方式对致密材质不定形耐火物31b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。在该致密材质不定形耐火物31b之上也包含轻量绝热不定形耐火物31c的结构在内地以成为高度190mm的方式对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。并且，在第1轻量绝热不定形耐火物41b之上以成为高度130mm的方式对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。

另外，针对每两个绝热模块层叠体仅进行第2轻量绝热不定形耐火物42b的烙铁涂抹施工。在此，第2轻量绝热不定形耐火物42b的未在冷状态下进行施工的部分在加热炉之后进行施工。

另外，在加热时，长度方向上的绝热模块层叠体之间的间隙(图6B所示的接缝部)等、未进行绝热的部分在利用绝热纤维等保护的同时将炉内温度加热到1550℃，使耐腐蚀层2的硅石砖2a热膨胀位移来进行热施工。

具体地讲，在长度方向上的绝热模块层叠体之间的间隙以成为高度40mm的方式对致密材质不定形耐火物31b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。在该致密材质不定形耐火物31b之上以成为高度190mm的方式对第1轻量绝热不定形耐火物41b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。并且，在第1轻量绝热不定形耐火物41b之上以成为高度130mm的方式对第2轻量绝热不定形耐火物42b进行烙铁涂抹施工，并使其固化。

另外，像上述那样，在室温状态下针对每两个圆周方向的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物42b，在该热施工的过程中，在圆周方向上未进行施工的部分的接缝也由第2轻量绝热不定形耐火物42b进行施工。

此外，炉最上部的绝热模块层叠体和与其邻接的绝热模块层叠体这三者在加热炉之后设置，模块相互间没有接缝地进行施工，仅在两侧在绝热模块层叠体之间的间隙以使致密材质不定形耐火物31b成为高度40mm，使第1轻量绝热不定形耐火物41b成为高度190mm，使第2轻量绝热不定形耐火物42b成为高度130mm的方式与上述同样地利用烙铁涂抹施工而形成。

这样，在耐腐蚀层2的上部，厚度360mm的二氧化硅材质绝热层3和轻量绝热层4形成层叠构造。并且，利用灰浆在轻量绝热层4的上部粘贴厚度50mm的硅酸钙板而进行施工。在此，硅酸钙板使用主要成分是硅酸钙、110℃的体积密度为0.15、600℃的导热系数为0.11W/(m·K)的材料。

这样，能够制造具有本实施方式的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉。得到的玻璃熔化炉是耐热性和绝热性优异的顶棚构造。此外，也能够有效地防止漏气。并且，就轻量绝热层4而言，绝热模块相互由不定形耐火物一体地形成，且是在高温状态下也没有间隙、龟裂的轻量绝热层。

(例4)

作为以往的大拱顶棚构造，如下地制作轻量绝热层使用陶瓷纤维的大拱顶棚构造。

在厚度375mm的硅石砖之上层叠两层厚度65mm、耐热温度1550℃、110℃的体积密度为1.07的硅石绝热砖(SiO₂ 92质量％)而做成厚度130mm的绝热层，在该绝热层之上依次以厚度65mm层叠耐热温度1300℃的JIS－B5砖，以厚度75mm层叠耐热温度1260℃的陶瓷纤维毛毡，形成具有合计645mm的大拱顶棚构造的玻璃熔化炉。

[特性评价]

在于例1～例4中得到的玻璃熔化炉中，通过一维的恒热计算求出了大拱顶棚构造的绝热性能(发散热量、炉外表面温度)。在此，炉内温度、炉外温度分别设为1550℃、30℃，外部空气侧的表面的热辐射率设为0.94地求出。将结果表示于表1。

【表1】

表1

本实施方式的例1～例3与以往构造的例4相比较，厚度和重量略有增加，但能够大幅度地降低发散热量和表面温度，能够大幅度地降低能量消耗，能够有助于节能性。

并且，基于在例1和例4中运转了一年的结果，在本实施方式的例1中，炉外表面温度几乎没有变化，但在以往的例4中，炉外表面温度成为上升了40℃以上的结果，发散热量也大幅度地增加了30％以上。

此外，在例4中，使用陶瓷纤维毛毡，其是耐火陶瓷纤维。耐火陶瓷纤维是疑有致癌性的物质，并且已知有由中长时间使用时的结晶化引起的绝热性下降、进而是节能性下降的问题。例4的炉外表面温度的上升成为由这样的耐火陶瓷纤维的结晶化引起的、公知所见的结果。

与此相对，在例1～例3中，由致密材质不定形耐火物、轻量绝热不定形耐火物、二氧化硅材质烧结体等本体材质(不包含纤维的材料)构成，不仅安全，而且即使长期在高温下使用，也不会引起绝热性的经年劣化，能够长时间维持较高的节能性。

基于以上的结果，本实施方式的大拱顶棚构造在中长时间使用时提供绝热性不会下降的优异的节能性，施工极为容易，而且硅石砖、接缝部不会变质，能够进行长时间的使用。并且，本实施方式的大拱顶棚构造在有效地防止炉内气体的泄漏的同时轻量性和绝热性也很优异，适合空气燃烧这样的高温作业。

以上，参照附图说明了各种实施方式，自不待言本发明并不限定于该例。显然只要是本领域技术人员，就能够在权利要求书所记载的范畴内想到各种变更例或修改例，可了解到这些变更例或修改例当然也属于本发明的保护范围。此外，也可以在不脱离发明的主旨的范围内任意地组合上述实施方式的各构成要素。

另外，本申请基于2019年3月29日提出申请的日本特许出愿(特愿2019－66369)，其内容作为参照被引用到本申请中。

产业上的可利用性

本实施方式的大拱顶棚构造适合作为像玻璃熔化炉那样进行高温处理时的上部构造。此外，并不限定于玻璃熔化炉，也能够广泛地应用于在较低温的处理中使用的炉的上部构造。

附图标记说明

1、大拱顶棚构造；2、耐腐蚀层；2a、硅石砖；3、二氧化硅材质绝热层；3a、硅石绝热砖；4、轻量绝热层；31a、二氧化硅材质烧结体模块；31b、致密材质不定形耐火物；31c、轻量绝热不定形耐火物；41、第1轻量绝热层；41a、第1绝热模块；41b、第1轻量绝热不定形耐火物；42、第2轻量绝热层；42a、第2绝热模块；42b、第2轻量绝热不定形耐火物。

Claims

1.一种大拱顶棚构造，其特征在于，

该大拱顶棚构造具有：

耐腐蚀层，其通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而成；

二氧化硅材质绝热层，其形成在所述耐腐蚀层之上，并具有二氧化硅材质烧结体；以及

轻量绝热层，其形成在所述二氧化硅材质绝热层之上，并由两层以上的层构造构成，

所述轻量绝热层是至少与所述二氧化硅材质绝热层接触的层由多个绝热模块和设于所述绝热模块之间的接缝部的轻量绝热不定形耐火物构成的层构造。

2.根据权利要求1所述的大拱顶棚构造，其中，

所述二氧化硅材质烧结体是硅石绝热砖，

所述二氧化硅材质绝热层通过将多个所述硅石绝热砖以呈拱顶形状的方式排列配置而成。

3.根据权利要求1所述的大拱顶棚构造，其中，

所述二氧化硅材质烧结体是在所述大拱顶棚构造的圆周方向和长度方向上具有比所述硅石砖的宽度大的宽度且具有比所述硅石砖的长度大的长度的二氧化硅材质烧结体模块，

所述二氧化硅材质绝热层由多个所述二氧化硅材质烧结体模块和设于所述二氧化硅材质烧结体模块之间的接缝部的致密材质不定形耐火物构成，或者由多个所述二氧化硅材质烧结体模块和所述致密材质不定形耐火物以及形成在该致密材质不定形耐火物之上的轻量不定形耐火物构成。

4.根据权利要求3所述的大拱顶棚构造，其中，

所述二氧化硅材质烧结体模块的体积密度为1.25以下，所述致密材质不定形耐火物是二氧化硅材质。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的大拱顶棚构造，其中，

所述轻量绝热层由所述玻璃熔化炉的炉内侧的第1轻量绝热层和炉外侧的第2轻量绝热层这两层构成，

所述第1轻量绝热层由第1绝热模块和第1轻量绝热不定形耐火物构成，

上述的第1绝热模块由氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、氧化铝·锆石材质、锆石材质、熟料材质、熟料·锆石材质或熔融二氧化硅材质构成，是110℃的体积密度为1.2以下的轻量绝热不定形耐火物的成形体或者110℃的体积密度为1.25以下的烧结体；

上述的第1轻量绝热不定形耐火物由氧化铝·氧化锆材质、氧化铝材质、氧化锆材质、氧化铝·氧化锆·二氧化硅材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、氧化铝·锆石材质、锆石材质、熟料材质、熟料·锆石材质或熔融二氧化硅材质构成，110℃的体积密度为1.3以下，

所述第2轻量绝热层由第2绝热模块和第2轻量绝热不定形耐火物构成，

上述的第2绝热模块由氧化铝材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、熟料材质或熟料·锆石材质构成，是110℃的体积密度为0.65以下的轻量绝热不定形耐火物的成形体；

上述的第2轻量绝热不定形耐火物由氧化铝材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、熟料材质或熟料·锆石材质构成，110℃的体积密度为0.65以下。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的大拱顶棚构造，其中，

所述第2轻量绝热层由第2轻量绝热不定形耐火物构成，该第2轻量绝热不定形耐火物由氧化铝材质、氧化铝·二氧化硅材质、富铝红柱石材质、二氧化硅材质、熟料材质或熟料·锆石材质构成，110℃的体积密度为0.65以下。

7.根据权利要求5或6所述的大拱顶棚构造，其中，

在所述大拱顶棚构造的圆周方向上，所述第1轻量绝热层的一部分所述第1绝热模块之间或全部所述第1绝热模块之间不隔着所述第1轻量绝热不定形耐火物而所述第1绝热模块相互邻接。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的大拱顶棚构造，其中，

在所述大拱顶棚构造的长度方向上，所述第1轻量绝热层的一部分所述第1绝热模块之间不隔着所述第1轻量绝热不定形耐火物而所述第1绝热模块相互邻接。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的大拱顶棚构造，其中，

在所述轻量绝热层之上具有绝热板。

10.一种大拱顶棚构造的制造方法，其通过将多个硅石砖以呈拱顶形状的方式排列配置在玻璃熔化炉的炉内侧而形成耐腐蚀层，

在所述耐腐蚀层之上形成具有二氧化硅材质烧结体的二氧化硅材质绝热层，

在所述二氧化硅材质绝热层之上形成由两层以上构成的轻量绝热层，

其特征在于，

11.根据权利要求10所述的大拱顶棚构造的制造方法，其中，

在形成所述轻量绝热层的过程中，

首先，在所述二氧化硅材质绝热层之上形成由多个第1绝热模块和设于所述第1绝热模块之间的接缝部的第1轻量绝热不定形耐火物构成的第1轻量绝热层，之后，

在所述第1轻量绝热层之上形成由多个第2绝热模块和设于所述第2绝热模块之间的接缝部的第2轻量绝热不定形耐火物构成的第2轻量绝热层。

12.根据权利要求11所述的大拱顶棚构造的制造方法，其中，

预先将所述第1绝热模块和所述第2绝热模块层叠一体化而做成绝热模块层叠体，将该绝热模块层叠体排列配置在所述二氧化硅材质绝热层之上，之后，

对所述第1绝热模块之间的接缝部施加第1轻量绝热不定形耐火物而形成所述第1轻量绝热层，

对所述第2绝热模块之间的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物而形成所述第2轻量绝热层。

13.根据权利要求12所述的大拱顶棚构造的制造方法，其特征在于，

在使用所述绝热模块层叠体形成所述轻量绝热层时，在所述大拱顶棚构造的圆周方向上以所述绝热模块层叠体的一部分所述第1绝热模块之间或全部所述第1绝热模块之间不隔着所述第1轻量绝热不定形耐火物的方式将所述第1绝热模块相互邻接地排列配置，

当在所述第1绝热模块之间存在所述接缝部的情况下，在冷状态和/或热状态下对该接缝部施加所述第1轻量绝热不定形耐火物，

在冷状态和/或热状态下对所述第2绝热模块之间的接缝部施加所述第2轻量绝热不定形耐火物。

14.根据权利要求12或13所述的大拱顶棚构造的制造方法，其特征在于，

在使用所述绝热模块层叠体形成所述轻量绝热层时，在所述大拱顶棚构造的长度方向上以所述绝热模块层叠体的一部分所述第1绝热模块之间不隔着所述第1轻量绝热不定形耐火物的方式将所述第1绝热模块相互邻接地排列配置，

在热状态下对所述第1绝热模块之间的接缝部施加所述第1轻量绝热不定形耐火物，

在冷状态和/或热状态下对所述第2绝热模块之间的接缝部施加第2轻量绝热不定形耐火物。

15.根据权利要求10所述的大拱顶棚构造的制造方法，其中，

在形成所述轻量绝热层的过程中，

在所述第1轻量绝热层之上形成由第2轻量绝热不定形耐火物构成的第2轻量绝热层。

16.根据权利要求10～15中任一项所述的大拱顶棚构造的制造方法，其中，

所述二氧化硅材质绝热层由多个所述二氧化硅材质烧结体模块和设于所述二氧化硅材质烧结体模块之间的接缝部的致密材质不定形耐火物构成，或者由多个所述二氧化硅材质烧结体模块和所述致密材质不定形耐火物以及形成在该致密材质不定形耐火物之上的轻量绝热不定形耐火物构成。

17.根据权利要求16所述的大拱顶棚构造的制造方法，其中，

在形成所述二氧化硅材质绝热层的过程中，

首先，在所述耐腐蚀层之上预先将所述二氧化硅材质烧结体模块和所述绝热模块层叠一体化而做成层叠体，将多个该层叠体排列配置在所述耐腐蚀层之上，之后，对所述二氧化硅材质烧结体模块之间的接缝部施加所述致密材质不定形耐火物或者所述致密材质不定形耐火物和形成在该致密材质不定形耐火物之上的轻量绝热不定形耐火物，形成所述二氧化硅材质绝热层。

18.根据权利要求10～17中任一项所述的大拱顶棚构造的制造方法，其中，

在所述轻量绝热层之上进行粘贴绝热板的施工，将所述轻量绝热层和所述绝热板一体化。