JP6875609B2 - 大迫天井構造およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス溶解炉等に用いる大迫天井構造およびその製造方法に係り、特に空気燃焼によるガラス溶解炉に好適なヴォールト形状の大迫天井構造およびその製造方法に関する。

空気燃焼のガラス溶解炉は、ガラスを溶解させるため炉内が非常に高温になり、その炉壁、天井等は炉内面に耐性を有する耐火レンガにより構成し、さらに、その外層に断熱構造を設けることで炉内の熱を外部に放出しないようにしている。

例えば、空気燃焼のガラス溶解炉の上部構造を、テーパー形状の緻密質なケイ石レンガで大迫形状に構築し、そのケイ石レンガの上部には、ケイ石断熱レンガをシリカ質のモルタルで繋ぎ、さらにその上部に、周知の方法で施工した断熱層（たとえば、断熱レンガやセラミックスファイバー等）を設けたガラス溶解炉の大迫構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、環境負荷の低減が望まれており、さらに、溶解するガラスの特殊化により溶解温度が高温化する傾向にあり、環境負荷に優れた、酸素燃焼のガラス溶解炉が増加してきた。酸素燃焼によるガラス溶解炉では、空気燃焼よりも用いられる火炎温度が高く、ガラス溶解炉の上部構造も、より高温に晒されることとなる。

酸素燃焼のガラス溶解炉の場合、炉内温度が１６５０℃前後もの高温になるため、その上部構造は良好な耐熱性、耐食性が求められ、空気燃焼のガラス溶解炉で用いられているケイ石レンガに変えて、アルミナ質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、ジルコニア質などの耐火性、耐食性を有する電鋳レンガ製のブロック（以下、電鋳レンガブロックと称する）を使用した大迫天井構造が提案されている。なお、電鋳レンガブロックを使用した大迫天井構造では、その上部の断熱層は、耐熱性、耐食性以外に軽量性と断熱性も求められる。

この耐熱性、耐食性以外に軽量性と断熱性が良好な断熱層を有する、酸素燃焼のガラス溶解炉に好適な大迫天井構造としては、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個の耐火ブロック（電鋳レンガブロック）をヴォールト形状となるように整列、配置した耐食層と、該耐食層の耐火ブロックの上層に配置された複数個の断熱ブロックと、少なくとも耐火ブロックの目地を覆うように設けられた緻密質不定形耐火物と、緻密質不定形耐火物の上に積層され、断熱ブロックと緻密質不定形耐火物とで形成される空間を埋めるように設けられた軽量断熱不定形耐火物と、を有する軽量断熱層と、を有する大迫天井構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。
この大迫天井構造は、断熱ブロックが、アルミナ・ジルコニア質の軽量断熱不定形耐火物で形成すること、緻密質不定形耐火物が、Ａｌ_２Ｏ_３を８５質量％以上含有するアルミナ質で形成すること、が好ましいとされている。

国際公開第０２／０８１２８号 日本国特許第５８５１４０４号公報

一方、空気燃焼用のガラス溶解炉についても、近年、省エネ性の一層の強化が求められている。従来、このガラス溶解炉の断熱層として用いられている、リフラクトリーセラミックスファイバーは、発がん性が疑われ、また中長期間使用時の結晶化による断熱性の低下や、さらには省エネ性の低下が生じるという課題があり、これに代わる優れた断熱構造が求められている。

なお、近年、リフラクトリーセラミックスファイバーの使用を回避するために生体溶解性ファイバーが開発され実用化されているが、その耐熱性はリフラクトリーセラミックスファイバーよりも劣り、結晶化が起こりやすく、断熱性の低下や、さらには、省エネ性の低下が生じる等の課題があり、これを用いても断熱構造として十分なものとはいえない。

また、空気燃焼の大迫天井構造において、例えば、上記特許文献２に記載の大迫天井構造の断熱構造（以下、「酸素燃焼の断熱構造」という）を適用しようとした場合、いくつかの課題があり、必ずしも好ましいものとは言えない。

すなわち、この酸素燃焼の断熱構造では、耐食層として大型の耐火ブロック（電鋳レンガブロック）を使用する。これに対し、特許文献１に示すような空気燃焼のガラス溶解炉では、通常、耐食層を小型のケイ石レンガをシリカ質のモルタルで繋いで構築しているため、至るところに目地がある。そのため、上記酸素燃焼の断熱構造のように、耐火ブロックの上層に配置される複数個の断熱ブロックは、それに応じて小型化する必要があり、目地部の緻密質不定形耐火物および、軽量断熱不定形耐火物も小割にして、至る所に施工する必要が生じる。そのため、施工に多大な手間を要し、材料の製造、施工においてもコストがかかるおそれがある。さらに、その場合、目地部の面積が非常に大きくなるため、耐熱性、耐食性の確保で問題が生じるおそれがあり、また、十分にガスリーク遮断できない等のおそれもある。

さらに、特許文献２記載の大迫天井構造では、耐食層として、アルミナ質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、ジルコニア質などの耐火性、耐食性を有する電鋳レンガブロックを用いるため、電鋳レンガブロック自体が化学反応で溶融する等の劣化は通常起こらない。

一方、空気燃焼のガラス溶解炉では、耐食層として、緻密質なケイ石レンガを用いるが、ケイ石レンガの化学成分は、ほとんどがＳｉＯ_２である。このケイ石レンガに接する断熱構造として、例えば、特許文献２の断熱構造で好適に使用される、アルミナ・ジルコニア質の軽量断熱不定形耐火物で形成された断熱ブロックやＡｌ_２Ｏ_３を８５質量％以上含有するアルミナ質の緻密質不定形耐火物を使用した場合、これらとケイ石レンガとの接触により、ＳｉＯ_２以外の成分であるアルミナ、アルミナ・ジルコニア等の成分と、さらに炉内のガラス蒸気に起因する生成物の介在で低融点の反応物を生成することにより、ケイ石レンガの変質や目地部の変質が生じるおそれがあり、耐熱性、耐食性の確保が完全にできず、また、十分にガスリーク遮断できない等の不具合が想定される。

そこで、本発明は、上記のような課題を解消するために、空気燃焼のガラス溶解炉に好適な大迫天井構造として、中長期間使用時においても断熱性の低下を抑制でき、優れた省エネ性を発揮し、耐食層としてケイ石レンガを使用する場合にも、施工が極めて容易で、かつ、ケイ石レンガや目地部の変質を抑制して長期間の使用を可能とする大迫天井構造を提供することを目的とする。

本発明の大迫天井構造は、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガをヴォールト形状となるように整列、配置してなる耐食層と、前記耐食層の上に形成された、シリカ質焼結体を有するシリカ質断熱層と、前記シリカ質断熱層の上に形成され、２層以上の層構造で構成される軽量断熱層と、を有し、前記軽量断熱層は、少なくとも前記シリカ質断熱層と接する層が、複数個の断熱ブロックと、前記断熱ブロック間の目地部に設けられた軽量断熱不定形耐火物と、からなる層構造であることを特徴とする。

本発明の大迫天井構造の製造方法は、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガをヴォールト形状となるように整列、配置して耐食層を形成し、前記耐食層の上に、シリカ質焼結体を有するシリカ質断熱層を形成し、前記シリカ質断熱層の上に、２層以上で構成される軽量断熱層を形成する、大迫天井構造の製造方法であって、前記軽量断熱層は、少なくとも前記シリカ質断熱層と接する層が、複数個の断熱ブロックと、前記断熱ブロック間の目地部に設けられた軽量断熱不定形耐火物と、からなる層構造であることを特徴とする。

本明細書において、軽量断熱層は、軽量断熱不定形耐火物を有して形成された層である。断熱ブロックは、軽量断熱不定形耐火物用の粉体組成物を事前に成形して得られるプレキャストブロックである。軽量断熱不定形耐火物は、耐火性軽量骨材とアルミナセメント等を配合したセメント系不定形耐火物用の粉体組成物を使用して得られる、軽量で、断熱性と耐熱性の両特性に優れた不定形耐火物である。
本明細書において、「接する」とは、直接接する場合と近接する場合を含む。近接する場合の構成としては、例えば、軽量断熱層とシリカ質断熱層とをモルタル等の接合材料を介して積層する場合が挙げられる。

本発明の大迫天井構造およびその製造方法によれば、ガラス溶解炉における中長期間使用時においても断熱性の低下を抑制でき、優れた省エネ性を発揮し、耐食層としてケイ石レンガを使用する場合にも、施工が極めて容易で、かつ、ケイ石レンガや目地部の変質を抑制して長期間の使用を可能とする大迫天井構造を提供できる。この大迫天井構造は、空気燃焼のガラス溶解炉に好適な大迫天井構造である。

さらに、本発明の大迫天井構造およびその製造方法は、軽量性と断熱性にも優れ、炉内ガスの漏出を有効に防止するガスリーク抑制作用も奏する大迫天井構造を提供できる。

また、ここで用いられる軽量断熱層は、断熱ブロックと軽量断熱不定形耐火物とで形成された層構造を有して構成されており、断熱ブロックの交換補修を簡便な操作で行うこともできる。

本発明の大迫天井構造の構成を模式的に示した正面図である。 図１Ａの大迫天井構造の構成を模式的に示した平面図である。 本発明の第１の実施形態である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 図２Ａの大迫天井構造の円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 本発明の第１の実施形態である図２Ａの変形例である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 本発明の第１の実施形態である図２Ｂの変形例である大迫天井構造の円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 本発明の第１の実施形態である図２Ａの他の変形例である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 本発明の第１の実施形態である図２Ｂの他の変形例である大迫天井構造の円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 図４Ａ、４Ｂで示した大迫天井構造の平面図である。 図４Ａ〜Ｃで示した大迫天井構造の、さらに他の変形例を示した平面図である。 本発明の第２の実施形態である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 図６Ａの大迫天井構造の円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。 図７Ａの大迫天井構造の円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。

以下、本発明の大迫天井構造の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る大迫天井構造は、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガをヴォールト形状となるように整列、配置した耐食層と、耐食層の上に形成され、シリカ質焼結体を有するシリカ質断熱層と、シリカ質断熱層の上に形成され、２層以上の層構造で構成される軽量断熱層と、を有する。本実施の形態では、軽量断熱層は、少なくともシリカ質断熱層と接する層が、断熱ブロックと軽量断熱不定形耐火物とからなる層構造を有しており、まず、軽量断熱層を構成する２層の各層が、断熱ブロックと軽量断熱不定形耐火物とからなる層構造を有する例を説明する。

例えば、図１Ａ〜１Ｂおよび図２Ａ〜２Ｂに示したように、ヴォールト形状に形成した耐食層２と、該耐食層２の上層として設けられたシリカ質断熱層３と、該シリカ質断熱層３の上層として設けられた軽量断熱層４と、で構成される大迫天井構造１が例示できる。ここで、軽量断熱層４は、第１の断熱ブロック４１ａと第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂとからなる第１の軽量断熱層４１と、第２の断熱ブロック４２ａと第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂとからなる第２の軽量断熱層４２と、の２層構造である。
なお、図１Ａは本発明の大迫天井構造の構成を模式的に示した正面図であり、図１Ｂはその平面図である。

ここで、ヴォールト形状とは、アーチ形状を水平方向に押出して形成した形状である。本明細書では、このヴォールト形状における、アーチ（円弧）を形成している方向を円周方向と呼び、アーチ形状を水平方向に伸ばした方向を長手方向とよぶ。

以下、図１Ａ〜１Ｂと併せて、図２Ａ〜２Ｂも参照しながら、本実施形態の大迫天井構造について説明する。ここで、図２Ａは本発明の第１の実施形態である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、図２Ｂはその円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、である。

耐食層２は、図２Ａ〜２Ｂに示したように、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガ２ａをヴォールト形状に整列、配置して形成された層である。この耐食層２は、炉内に露出して使用され、炉内温度の被加熱物および揮発物と接触するため、耐熱性、耐食性を有する層である。耐食層２は、従来の空気燃焼用のガラス溶解炉における大迫天井構造の耐食層と同様に形成すればよい。
ケイ石レンガ２ａとしては、好ましくは、ガラス溶解炉の炉内温度に対する耐熱性および溶融した際に発生するガラス蒸気に対する耐食性を有する。ケイ石レンガ２ａとしては、例えば、緻密質のシリカ質焼結体が挙げられ、化学成分でシリカを９６質量％以上含有し、１１０℃の嵩比重が１．８５以上のシリカ質焼結体が好ましい。

ここで用いられるケイ石レンガ２ａとしては、通常、その高さは３５０ｍｍ以上が好ましく、３５０〜４００ｍｍの範囲がより好ましい。ケイ石レンガ２ａの高さが、耐食層２の厚さとなる。ケイ石レンガ２ａの高さは、ケイ石レンガ２ａとして使用する材料と共に、耐食層２の耐熱性、耐食性等の特性を決定する。また、ケイ石レンガ２ａの円周方向における長さ（幅）は、整列によりヴォールト形状の形成を容易にできるように、炉外側の寸法を７５〜８５ｍｍの範囲とし、炉内側に向かって幅が小さくなるテーパー形状とするのが好ましい。また、ケイ石レンガ２ａの長手方向における長さ（奥行）は、耐食層２の築炉のしやすさ等により、１５０〜２５０ｍｍの範囲が好ましい。

シリカ質断熱層３は、耐食層２の上層として設けられ、シリカ質焼結体を含んで形成される断熱性を有する層である。シリカ質断熱層３は、耐食層２と直接接触するため、高い耐熱性と耐食性が必要となる。本実施形態では、このシリカ質焼結体としてケイ石断熱レンガ３ａを用いる場合について説明する。本明細書において、ケイ石断熱レンガとは、ガラス溶解炉のケイ石レンガの裏張り用に使用されるシリカ質の断熱レンガであり、耐熱性が高く、ケイ石レンガと高温でも反応しない性質のレンガを意味する。ケイ石断熱レンガを作製するには、軽量ケイ石質原料を、成型、焼成してもよいし、ケイ石質原料に発泡ポリスチレンビーズなどの有機発泡剤を混ぜて、成型、焼成してもよい。

このケイ石断熱レンガ３ａを用いる場合には、例えば、図２Ａ〜２Ｂに示したように、ケイ石断熱レンガ３ａを、ケイ石レンガ２ａと同様にヴォールト形状に形成してシリカ質断熱層３とできる。ケイ石断熱レンガ３ａとしては、耐熱性および炉内より発生するガラス蒸気に対して耐食性を有し、かつ、断熱性に優れたものが好ましい。このケイ石断熱レンガ３ａは、例えば、断熱性のシリカ質焼結体が挙げられ、化学成分でシリカを９０質量％以上含有するシリカ質焼結体が好ましく、さらに、１１０℃における嵩比重が１．２５以下のシリカ質焼結体がより好ましい。
なお、本明細書において、嵩比重は、ＪＩＳ−Ｒ−２２０５ により測定した嵩比重である。

ケイ石断熱レンガ３ａとしては、典型的には、幅６５ｍｍ、高さ１１４ｍｍ、奥行２３０ｍｍ程度の大きさの直方体の並型形状のレンガ等が使用でき、築炉の際の向きは適宜決定でき、例えば、高さ６５ｍｍ（円周方向長さ１１４ｍｍ）や高さ１１４ｍｍ（円周方向長さ６５ｍｍ）として使用できる。このような直方体のレンガを用いた場合、ケイ石断熱レンガ３ａをヴォールト形状に積むため、ケイ石レンガ２ａとの間やケイ石断熱レンガ３ａ同士の間に、隙間が発生する。そのため、適宜、ケイ石質のモルタル（シリカモルタル）等の粉状物を上記隙間に充填し、施工すると、ガタツキの発生を防止でき好ましい。

本実施形態においては、耐食層２の上に断熱性のシリカ質焼結体を設けることで、耐食層２のケイ石レンガ２ａに接している材料の大部分がこのケイ石断熱レンガ３ａとなる。そのため、ＳｉＯ_２以外の化学成分が、ケイ石レンガ２ａと接触し、反応を起こす可能性を低下させ、それによってケイ石レンガ２ａの変質を効果的に抑制できる。したがって、この耐食層２は、ガラス溶融の操業を開始した後も、耐熱性、耐食性を確保でき、長期間の安定した使用も可能とする。

軽量断熱層４は、シリカ質断熱層３の上に形成され、複数個の断熱ブロックと軽量断熱不定形耐火物とからなる層構造を２層以上有して構成される。以下、図２Ａ〜２Ｂを参照して、軽量断熱層が第１の軽量断熱層４１と第２の軽量断熱層４２の２層構造の場合を例に説明するが、この軽量断熱層は２層構造に限定されず、３層以上の構造を有してもよい。

なお、ここで用いる断熱ブロックは、上記のケイ石レンガ２ａやケイ石断熱レンガ３ａよりもサイズが大きく、特に、大迫天井構造の円周方向において、ケイ石レンガ２ａやケイ石断熱レンガ３ａの幅よりも大きい幅を有するブロックが好ましい。また、大迫天井構造の長手方向において、ケイ石レンガ２ａやケイ石断熱レンガ３ａの長さよりも大きい長さを有するブロックが好ましい。これにより、レンガの目地よりも、断熱ブロックの目地は大幅に少なくなり、目地部の劣化を抑制できる。

また、本明細書において、不定形耐火物とは、不定形耐火物用粉体組成物を施工して得られたものをいう。不定形耐火物用粉体組成物としては、特に制限されないが、骨材と、結合材と、耐火性微粉とを含むものが基本的な組成として挙げられる。不定形耐火物用粉体組成物は、水と混錬してコンクリートと同様に流し込み施工ができ、簡便な操作で施工体を構築できる。

ここで、第１の軽量断熱層４１は、第１の断熱ブロック４１ａと第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂとを有して構成され、ガラス溶解炉の炉内側に形成される層である。この第１の軽量断熱層４１としては、例えば、複数個の第１の断熱ブロック４１ａを、所定の間隔を有するように整列、配置し、第１の断熱ブロック４１ａ間の目地部に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを施工して一体化したものが挙げられる。

第２の軽量断熱層４２は、第２の断熱ブロック４２ａと第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂとを有して構成され、ガラス溶解炉の炉外側に形成される層である。この第２の軽量断熱層４２としては、例えば、複数個の第２の断熱ブロック４２ａを、所定の間隔を有するように整列、配置し、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工して一体化したものが挙げられる。

軽量断熱層４は、上記のようにそれぞれ一体化して形成された第１の軽量断熱層４１および第２の軽量断熱層４２を有するため、優れた断熱作用を有し、ガラス溶解炉外への熱の放出を抑制できる。そのため、この軽量断熱層４により、エネルギーコストを低減でき、省エネ性に寄与できる。また、軽量断熱層４は、それぞれ軽量化した第１の軽量断熱層４１および第２の軽量断熱層４２を有するため、大迫天井構造の質量を不要に増大させることなく、施工しやすく、かつ、安全性が高められる。

また、軽量断熱層４は、第１の軽量断熱層４１および第２の軽量断熱層４２の２層構造としているため、各層の特性を調整することで、最適な構成とできる。すなわち、多層化することで各層に温度分布がつくため、炉内側の層を耐熱温度が高い材料、炉外側の層をそれよりも耐熱温度が低い材料で設計でき、各層ごとに、温度分布に合わせて、耐熱性や耐食性、断熱性等のその他の特性を考慮し、最適な材質を選定できる。例えば、１５５０℃付近の炉内温度に近い高温側では、耐熱性、耐食性が重視され、外気３０℃付近の炉外温度に近い低温側では、軽量性、断熱性を重視して設計できる。

第１の軽量断熱層４１を形成する第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂとしては、例えば、後述する材料に、溶融アルミナ・ジルコニア質中空粒子を配合する等、耐熱温度が１６００℃以上、１１０℃の嵩比重 １．０〜１．２５の不定形耐火物が例示できる。第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂは、従来公知の緻密質不定形耐火物、結合レンガに匹敵する性能を有し、これによれば軽量化、省エネ化を向上できる。この第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを形成する粉体組成物は、第１の断熱ブロック４１ａを形成する材料としても使用できる。

第２の軽量断熱層４２を形成する第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂとしては、例えば、後述する材料に、アルミナ・シリカ質中空粒子を配合する等、耐熱温度が１１５０℃以上、１１０℃の嵩比重 ０．４７〜０．６の不定形耐火物が挙げられる。第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂは、従来公知のセラミックスファイバーに匹敵する断熱性能を有する。セラミックスファイバーは断熱性が大幅に経年劣化（例えば２０％〜３０％）するのに対し、軽量断熱不定形耐火物を用いた場合、そのような劣化が生じない分、省エネ化を向上できる。この第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを形成する粉体組成物は、第２の断熱ブロック４２ａを形成する材料としても使用できる。

上記のような関係は、軽量断熱層４を３層以上で構成した場合にも同様にできる。すなわち、ガラス溶解炉の炉外側よりも炉内側の層がより高い耐熱性が求められるため、好ましくは、炉内側にいくほど、軽量断熱層の耐熱性が高くなるような積層構造とする。軽量断熱層の各層は、それぞれが求められる最低限の耐熱性を確保できればよい。

また、上記のように第１の軽量断熱層４１および第２の軽量断熱層４２は、それぞれ一体化して形成されており、このような一体的な層構造を少なくとも２層有するため、ガラス溶解炉内のガス（ガラス蒸気等）が炉外に漏出することを効果的に抑制できる。本実施形態においては、耐食層２やシリカ質断熱層３は、レンガを整列、配置し、例えば、そのレンガの間の目地をシリカモルタル等で埋めて構築する。レンガ間の目地部においては、ガスが流通するおそれがあり、目地部をシリカモルタル等で埋めるだけではガスリークを十分に抑制できないおそれがある。しかしながら、本実施形態では、上記のように軽量断熱層４を設けているため、ガスリークの優れた抑制作用を奏する。そのため、この軽量断熱層４により、省エネ性にも優れ、環境の負荷の増大も抑制できる。

ここで用いられる第１の断熱ブロック４１ａは、アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質、溶融シリカ質等の組成で、耐熱性、耐食性を有し、さらに、軽量性、断熱性に優れた不定形耐火物の成形体が好ましく、アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質またはシリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が１．２以下の不定形耐火物の成形体がより好ましい。第１の断熱ブロック４１ａが不定形耐火物の成形体の場合、１０００℃の熱伝導率が０．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、０．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．５５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。ここで、本明細書における不定形耐火物の成形体とは、所定の組成を有する不定形耐火物用粉体組成物を予めブロック状に成形したものである。
また、本明細書において、熱伝導率測定は、ＪＩＳ Ｒ２６１６にて測定した値をいう。

なお、本明細書では、例えば、シリカ質とはＳｉＯ_２を主成分とする意味で使用し、アルミナ・ジルコニア質等の他の材料も同様の意味で使用する。ただし、主成分とは成分を内掛け表示としたときに、含有量（アルミナ・ジルコニア・シリカ質のような場合にはＡｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、およびＳｉＯ_２の合計）が５０質量％以上のものをいう。なお、本明細書において、耐火物中の化学成分の含有量は全て内掛け表示で示す。

アルミナ・ジルコニア質としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３が８３質量％、ＺｒＯ_２が６質量％で、１１０℃の嵩比重が１．０、耐熱温度が１６００℃の不定形耐火物、アルミナ・ジルコニア・シリカ質としては、Ａｌ_２Ｏ_３が７０質量％、ＳｉＯ_２が１４質量％、ＺｒＯ_２が４質量％で、１１０℃の嵩比重が０．７７、耐熱温度が１３００℃の不定形耐火物、シリカ質としては、ＳｉＯ_２が８３質量％で、１１０℃の嵩比重が１．２、耐熱温度が１３００℃の不定形耐火物等が挙げられる。

この第１の断熱ブロック４１ａは、上記したような軽量断熱不定形耐火物を通常の振動成形法、すなわち常温で水と混練したのち型枠に流し込みして振動成形し、硬化させ、型枠から取り出し、１１０℃程度の温度で乾燥させて、所定のブロック形状の成形体として製造できる。

また、ここで用いられる第１の断熱ブロック４１ａは、アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質、または溶融シリカ質等の組成で、耐熱性、耐食性を有し、さらに、軽量性、断熱性に優れた焼結体が好ましい。第１の断熱ブロック４１ａとして耐熱性と耐食性の高いものを用いる場合には、１１０℃の嵩比重が１．２５以下の焼結体としてもよく、特に耐熱温度１５００℃以上が好ましく、ＳｉＯ_２が９１質量％以上で、１１０℃の嵩比重が０．５〜１．２５のシリカ質焼結体が好ましい。なお、強度が十分に確保できれば、嵩比重が低いほど低熱伝導率となり好ましい。第１の断熱ブロック４１ａが焼結体の場合、８００℃の熱伝導率が１．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。また、第１の断熱ブロック４１ａが焼結体の場合、１０００℃の熱伝導率が１．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。

次に、ここで用いられる第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂは、アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質、または溶融シリカ質等の組成で、耐熱性、耐食性を有し、さらに、軽量性、断熱性に優れた不定形耐火物が好ましく、アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質またはシリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が１．３以下の不定形耐火物がより好ましい。アルミナ・ジルコニア質としては、Ａｌ_２Ｏ_３が８３質量％、ＺｒＯ_２が６質量％で、１１０℃の嵩比重が１．２５、耐熱温度が１６００℃の不定形耐火物が好適に使用できる。アルミナ・ジルコニア・シリカ質としては、Ａｌ_２Ｏ_３が７６質量％、ＳｉＯ_２が１６質量％、ＺｒＯ_２が３質量％で、１１０℃の嵩比重が１．００、耐熱温度が１３００℃の不定形耐火物が好適に使用できる。シリカ質としては、ＳｉＯ_２が８５質量％で、１１０℃の嵩比重が１．３、耐熱温度が１３００℃の不定形耐火物等が好適に使用できる。第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂは、１０００℃の熱伝導率が０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、０．７５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。

第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂは、冷間、または熱間で、コテ塗り施工、パッチング施工等するため、通常の不定形耐火物で用いる振動成形法よりも、硬い坏土で施工する。そのため、不定形耐火物中の水分が低くなり、嵩比重は大きくなる。

ここで用いられる第２の断熱ブロック４２ａは、アルミナ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、シャモット質、またはシャモット・ジルコン質等の組成で、軽量性、断熱性に優れた不定形耐火物の成形体が好ましく、アルミナ・シリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が０．６５以下の不定形耐火物の成形体が好ましい。また、第２の断熱ブロック４２ａは、１０００℃の熱伝導率が０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。
アルミナ・シリカ質としては、Ａｌ_２Ｏ_３が３９質量％、ＳｉＯ_２が３９質量％で、１１０℃の嵩比重０．４７、耐熱温度が１１５０℃、かつ１０００℃の熱伝導率が０．３１Ｗ／（ｍ・Ｋ）の軽量断熱不定形耐火物が好適に使用できる。

ここで、第２の断熱ブロック４２ａは、第１の断熱ブロック４１ａと同様に軽量断熱不定形耐火物を通常の振動成形法、すなわち常温で水と混練したのち型枠に流し込みして振動成形し、硬化させ、型枠から取り出し、１１０℃程度の温度で乾燥させて、所定のブロック形状の成形体として製造できる。

第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂは、アルミナ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、シャモット質、またはシャモット・ジルコン質等の組成で、軽量性、断熱性に優れたものが好ましく、アルミナ・シリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が０．６５以下の不定形耐火物が好ましい。アルミナ・シリカ質としては、Ａｌ_２Ｏ_３が３４質量％、ＳｉＯ_２が４５質量％で、１１０℃の嵩比重が０．３９、耐熱温度が１１５０℃、１０００℃の熱伝導率が０．２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）の不定形耐火物またはＡｌ_２Ｏ_３が３９質量％、ＳｉＯ_２が３９質量％で、１１０℃の嵩比重が０．６、耐熱温度が１１５０℃、１０００℃の熱伝導率が０．３３Ｗ／（ｍ・Ｋ）の不定形耐火物が好適に使用できる。第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂは、１０００℃の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が好ましく、０．３５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がより好ましく、０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下がさらに好ましい。

第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂは、冷間、または熱間で、コテ塗り施工、パッチング施工等するため、通常の不定形耐火物で用いる振動成形法よりも、硬い坏土で施工する。そのため、不定形耐火物中の水分が低くなり、嵩比重は大きくなる。

軽量断熱層４の上部の構成は特に限定されないが、例えばさらに断熱ボードを有してもよい。断熱ボードとしては、例えばケイ酸カルシウムボードが使用できる。

（大迫天井構造の製造方法）
本実施形態における大迫天井構造の製造方法は、まず、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガ２ａをヴォールト形状となるように整列、配置して耐食層２を形成する。

この耐食層２の形成は、従来の方法と同様に、例えば、図２Ａ、図２Ｂに示したように、ケイ石レンガ２ａをヴォールト形状に整列、配置すればよい。なお、ケイ石レンガ２ａをそのまま整列、配置してもよいが、ケイ石レンガ２ａ同士の間の目地部が開かないように、例えば、シリカモルタルを塗って施工してもよい。このようにシリカモルタルを用いれば、施工時のガタツキを抑え、ケイ石レンガ２ａ同士を接着できる。

次いで、耐食層２の上に、シリカ質焼結体であるケイ石断熱レンガ３ａをヴォールト形状となるように整列、配置してシリカ質断熱層３を形成する。

このシリカ質断熱層３の形成は、従来の方法と同様に、ケイ石断熱レンガ３ａをヴォールト形状に整列、配置すればよい。なお、ケイ石レンガ２ａとの間、ケイ石断熱レンガ３ａ同士の間の目地部は開かないように、例えば、シリカモルタルを粉末状で充填して施工すればよい。このようにシリカモルタルを用いれば、施工時のガタツキを抑え、ケイ石レンガ２ａとケイ石断熱レンガ３ａ、ケイ石断熱レンガ３ａ同士を一体化できる。

さらに、シリカ質断熱層３の上に、断熱ブロックと軽量断熱不定形耐火物とからなる層構造を２層以上で構成される軽量断熱層４を形成する。

まず、第１の断熱ブロック４１ａを冷間状態で円周方向に構築する。第１の断熱ブロック４１ａを、スペーサーブロック等を用いて所定の間隔で固定して構築し目地を作り、目地の隙間に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを施工する。第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを硬化させた後、スペーサーブロックを除去することで、第１の断熱ブロック４１ａが脱落することなく第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂで固定できる。
なお、上記では冷間施工を説明したが、ガラス溶解炉の熱上げ後に熱間施工してもよく、一部を冷間施工、残りを熱間施工としてもよい。特に大迫天井構造の迫頂部(最頂部)においては熱間施工が好ましい。

次に、第２の断熱ブロック４２ａを冷間状態で円周方向に構築する。第２の断熱ブロック４２ａを、スペーサーブロック等を用いて所定の間隔で固定して構築し目地を作り、目地の隙間に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工する。第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを硬化させた後、スペーサーブロックを除去することで、第２の断熱ブロック４２ａが脱落することなく第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで固定できる。
なお、上記では冷間施工を説明したが、ガラス溶解炉の熱上げ後に熱間施工してもよく、一部を冷間施工、残りを熱間施工としてもよい。特に大迫天井構造の迫頂部（最頂部）においては熱間施工が好ましい。

冷間施工する部分が全て施工された状態で、ガラス溶解炉を所定の温度まで熱上げして、温度が安定し材料が十分に膨張した状態とする。その後、円周方向で熱間施工する目地および長手方向の目地部において、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを熱間でコテ塗り施工し、硬化させた後、その上に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを熱間でコテ塗り施工し、硬化させる。
このようにして、第１の実施形態における大迫天井構造が得られる。

また、上記の軽量断熱層４の形成にあたって、予め第１の断熱ブロック４１ａの上に第２の断熱ブロック４２ａを積層し一体化させ断熱ブロック積層体を形成してもよい。
この場合、断熱ブロック積層体は次のように得ることができる。すなわち、上記断熱ブロックの形成と同様にして、まず第１の断熱ブロック４１ａ形成用の軽量断熱不定形耐火物を型枠に振動成形して硬化させた後、その上に、第２の断熱ブロック４２ａ形成用の軽量断熱不定形耐火物を型枠内に振動成形して硬化させて、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａが積層一体化した状態とする。次に、この積層体を型枠から取り出し、１１０℃程度の温度で乾燥させて、所定のブロック形状の積層体である断熱ブロック積層体を形成できる。

このようにして得られた断熱ブロック積層体を用いて、シリカ質断熱層３の上に軽量断熱層４を形成するには、まず、冷間状態で円周方向に構築するに際し、断熱ブロック積層体を、スペーサーブロック等を用いて所定の間隔で固定して構築し目地を作る。このとき、第１の断熱ブロック４１ａを所定の配置とすることで、同時に第２の断熱ブロック４２ａも所定の配置となり、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地も形成される。

そして、まず第１の断熱ブロック４１ａ間の目地の隙間に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを施工し、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを硬化させる。続けて、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地の隙間に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工し、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを硬化させる。その後、スペーサーブロックを除去することで、断熱ブロック積層体が脱落することなく第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂおよび第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで固定できる。
そして、円周方向で熱間施工する目地および長手方向の目地部においては、上記と同様に、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを熱間でコテ塗り施工し、硬化させた後、その上に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを熱間でコテ塗り施工し、硬化させればよい。

このように、予め断熱ブロック積層体を形成しておくことで、スペーサーブロック等を用いて所定の間隔で固定して構築する操作を１度行うだけで、断熱ブロックは全て所定の位置に配置されることとなる。そのため、後は、目地部における軽量断熱不定形耐火物の施工を、上記操作と同様に行えばよく、第１の断熱ブロックと第２の断熱ブロックをそれぞれ構築する場合に比べ、工程を簡素化できる。

（第１の実施形態における変形例１）
次に、上記第１の実施形態における変形例１を、図２Ａ〜２Ｂと併せて、図３Ａ〜３Ｂを参照しながら説明する。ここで、図３Ａは第１の実施形態である図２Ａの変形例である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、図３Ｂは第１の実施形態である図２Ｂの変形例である大迫天井構造の円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、である。

この変形例においては、基本的には、図２Ａ〜２Ｂで説明した大迫天井構造と同様の構造を有している。唯一異なるのが、軽量断熱層４を構成する第１の断熱ブロック４１ａ間において、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを介しておらず断熱ブロック同士が隣接して形成されている部分が存在する点である。すなわち、耐食層２およびシリカ質断熱層３は、上記説明と同一であるため、記載を省略する。以下、相違点のみについて説明する。

この変形例においては、図３Ａに示したように、円周方向において、冷間状態で複数個の第１の断熱ブロック４１ａを目地なしで迫らして構築した後、第２の断熱ブロック４２ａを、スペーサーブロック等を用いて所定の間隔で固定して構築し目地を作る。目地の隙間への第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂは冷間施工でも熱間施工でもよい。

すなわち、第１の軽量断熱層４１の形成の際、大迫天井構造の円周方向において、第１の断熱ブロック４１ａ間の一部または全部が第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを介さないように、第１の断熱ブロック４１ａ同士を隣接して整列、配置する。次いで、第２の軽量断熱層４２の形成の際、第１の軽量断熱層４１の上に、第２の断熱ブロック４２ａを所定の間隔を有するように配置しておき、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを冷間状態および／または熱間状態で施工する。
なお、図３Ａにおいて、上記と同様の方法で、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａを予め一体化して断熱ブロック積層体としておくことで、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａを同時に一回の操作で配置でき、さらに、スペーサーブロック等を用いることなく軽量断熱層を構成する断熱ブロックを配置できるため、断熱層を配置する時間が大幅に短縮されるなど工業的価値が大きい。なお、図３Ａでは、図示している第１の断熱ブロック４１ａ間の全部を目地なしとしているが、この円周方向においては、一部に目地を形成し、該目地部には第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂで一体化するようにしてもよい。

すなわち、軽量断熱層４の形成の際、大迫天井構造の円周方向において、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａを予め一体化して断熱ブロック積層体とする。第１の断熱ブロック４１ａ間の一部または全部が第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを介さないように、断熱ブロック積層体の第１の断熱ブロック４１ａ同士を隣接して整列、配置する。第１の断熱ブロック４１ａ間に目地部がある場合には、該目地部に、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを冷間および／または熱間状態で施工する。次いで、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地部の一部または全部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを冷間状態および／または熱間状態で施工する。

次いで、ガラス溶解炉を所定の温度まで熱上げする。熱上げ後、第２の断熱ブロック４２ａの目地部の未施工部分がある場合には、該目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工して一体化する（図３Ａ）。
さらに、長手方向においては、例えば、図２Ｂの様に施工することができる。すなわち、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを熱間状態で施工し硬化したのち、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工する。このようにして、第１の軽量断熱層４１と第２の軽量断熱層を一体化した軽量断熱層４を形成する。

また、他の変形例においては、図３Ｂに示したように、長手方向において、冷間状態で複数個の第１の断熱ブロック４１ａの一部を目地なしで迫らして構築した後、目地部には第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを熱間でコテ塗り施工し、硬化させて第１の軽量断熱層４１を完成させればよい。なお、この図３Ｂでは、第１の断熱ブロック４１ａの２個を隣接して配置し、その２個毎に目地部を形成するようにして、該目地部に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを施工する例を示している。しかし、この第１の断熱ブロック４１ａの隣接配置する個数は、これに限られず、３個以上としてもよく、用いるブロックサイズ等により適宜変更できる。

なお、図３Ｂに示す長手方向においては、一般にレンガやブロックのサイズが円周方向よりも大きく、熱膨張も大きいので、熱上げ時に亀裂が入りにくいように、適切な長さで目地部を形成して亀裂の発生を防止し、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを施工することが好ましい。

さらに、その上に、第２の断熱ブロック４２ａを所定の間隔を有するように配置しておき、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを熱間でコテ塗り施工し、硬化させて第２の軽量断熱層４２を完成させればよい（図３Ｂ）。ここで、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂは、ケイ石レンガ２ａの膨張に伴い、目地部分が膨張して亀裂が入りやすいため熱間状態での施工が好ましいが、膨張の影響が少なくなるように、例えば、目地を１つおきに冷間施工してもよい。

すなわち、第１の軽量断熱層４１の形成の際、大迫天井構造の長手方向において、第１の断熱ブロック４１ａ間の一部が第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを介さないように、第１の断熱ブロック４１ａ同士を隣接して整列、配置する。第２の軽量断熱層４２の形成の際、第１の軽量断熱層４１の上に、第２の断熱ブロック４２ａを所定の間隔を有するように配置しておく。さらに、第１の断熱ブロック４１ａ間の目地部に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを熱間状態で施工し、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを冷間状態および／または熱間状態で施工し、第１の軽量断熱層４１と第２の軽量断熱層４２を一体化して、軽量断熱層４を形成する。

なお、図３Ｂにおいて、上記と同様の方法で、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａを予め一体化して断熱ブロック積層体とできる。このとき、断熱ブロック積層体の第１の断熱ブロック４１ａ間の一部が第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを介さないように、断熱ブロック同士を隣接して整列、配置しておく。さらに、第１の断熱ブロック４１ａ間の目地部に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを熱間状態で施工し、第２の断熱ブロック４２ａ間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを冷間状態および／または熱間状態で施工し、第１の軽量断熱層４１と第２の軽量断熱層４２を一体化して、軽量断熱層４を形成する。これによれば、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａを同時に一回の操作で配置できるため、断熱層を配置する時間が大幅に短縮されるなど工業的価値が大きい。

なお、図３Ｂの実施に際しては、円周方向の断熱ブロックは、たとえば、図２Ａの構造、手順で施工できるし、図３Ａの構造、手順でも施工できる。

上記のような変形例の場合、長手方向に第１の断熱ブロック４１ａが部分的に目地なしで一体化される。ガラス溶解炉のメンテナンスに際して、熱間状態で第１の断熱ブロック４１ａを除去する際、目地部の第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂが一部に存在するのみであるため、解体作業の範囲が限定され、断熱ブロックの除去、交換等の作業が容易にできる等の利点がある。

これにより、第１の断熱ブロック４１ａを冷間状態で構築するに際し、目地の隙間を作り、隙間に第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを施工し硬化させる箇所が限定されるため（図３Ｂの、第１の断熱ブロック４１ａでは２個毎）、目地の施工工程（通常、硬化に２０時間程度の時間を要する）を省略でき、短期間に少ない労力で軽量断熱層４を形成できる。

なお、熱上げ前後で第１の断熱ブロック４１ａ部分に隙間が生ずるおそれがある場合は、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを充填するなどすることで、隙間を塞ぎ、機密性を高められる。

（第１の実施形態における変形例２）
上記第１の実施形態における変形例２を、図２Ａ、Ｂと併せて、図４Ａ、Ｂを参照しながら説明する。ここで、図４Ａは第１の実施形態である図２Ａの変形例である大迫天井構造の長手方向から見た頂部（つまり円周方向における頂部）を、部分的に拡大して示した断面図、図４Ｂは第１の実施形態である図２Ｂの変形例である大迫天井構造の円周方向から見た頂部（つまり長手方向における頂部）を、部分的に拡大して示した断面図、である。

本変形例２では、第１の実施形態と異なる構成（相違点）についてのみ説明する。その他の構成は第１の実施の形態に準じるため、説明を省略する。

本変形例２では、図４Ａ、Ｂに示したように、軽量断熱層４において、ガラス溶解炉の炉内側の第１の軽量断熱層４１は第１の断熱ブロック４１ａと第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂとの層構造からなり、炉外側の第２の軽量断熱層４２は第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂのみからなる。耐食層２、シリカ質断熱層３および第１の軽量断熱層４１は、第１の実施形態と同一であるため説明を省略する。

本変形例２の第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂのみからなる第２の軽量断熱層４２を構築する施工方法は、例えば、耐食層２から第１の軽量断熱層４１を構築するまでは、上記第１の実施形態で説明した方法と同一の操作により行い、ガラス溶解炉が熱上げされ第１の軽量断熱層４１が完全に構築された後に、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを熱間コテ塗り施工で行う。

第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを熱間コテ塗り施工する手順は、まず、ガラス溶解炉が熱上げされ完全に膨張した状態で、例えば、大迫天井構造の長手方向を１ｍ〜３ｍ程度のスパンに分割し、スパンごとに施工を完了して、徐々に長手方向に移動しながらコテ塗り施工を繰り返し完成する。スパンごとの施工では、通常円周方向は半分に分けてそれぞれ行い、例えば、円周方向の下部より、天井部に向かって施工する。この場合、施工は一回で厚み方向の施工を完了しながら、円周方向および長手方向に移動してコテ塗り施工をすることにより、打ち継ぎ施工による打ち継ぎ部の亀裂や、強度低下を抑制し、良好な施工体を得ることができる。さらに、施工途中の材料に人間が乗るような施工をできるだけ避けて、材料の損傷も防止できる。

上記施工では、施工を途中で中断するとき、材料温度が上がり軽量断熱不定形耐火物が硬化してしまうので、例えば数メートル角スパンに碁盤目の様に打ち継ぎを設けるよう、レンガで仕切り等を設けるなどして、打ち継ぎを直線的に形成しながら仕上げて終わることが好ましい。このようにすれば、次に再開しても、直線状の打ち継ぎであれば、打ち継ぎ部分の亀裂を防止することができる。

ガラス溶解炉が熱上げされた状態で第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工するため、冷間の施工に比較して施工後の膨張による亀裂がほとんど起こらないという利点がある。

図４Ｃは、本変形例２として説明している大迫天井構造の構成を模式的に示した平面図である。図４Ｃに示したように、第２の軽量断熱層４２は、第２の軽量断熱不定形耐火物のみで形成されている。この場合、第１の実施形態と比較すると、第２の断熱ブロック４２ａの成形の手間や準備が必要なく、工期期間や、費用を削減できるなどの利点がある。

第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂとしては、第１の実施形態に記載したものが好ましく使用できる。

さらに、本変形例２の説明では、第２の軽量断熱層４２として、全面が第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで施工、形成されている場合を説明したが（図４Ｃ）、大部分を第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで形成しながら、その一部に第２の断熱ブロック４２ａを設けてもよい。例えば、図５に示したように、頂部のみに第２の断熱ブロック４２ａを設ける場合が例示できる。図５は、第１の実施形態の変形例２として図４Ａ〜Ｃで示した大迫天井構造の、さらなる変形例である大迫天井構造の構成を模式的に示した平面図である。図５では、その頂部において、円周方向に３列隣接して第２の断熱ブロック４２ａが設けられている。

このように、頂部付近にのみ第２の断熱ブロック４２ａを設けると、頂部付近における第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂの施工面積が大幅に減るため、熱上げ後の作業負担を軽減できる。したがって、円周方向の頂部付近以外の端部側を冷間で施工し、頂部付近を熱間で施工する場合には、変形例２に加えて、さらに労働負荷の高い熱間作業時間を短縮することができる。

この図５における、第２の軽量断熱層４２を構築する施工方法を説明する。図５の施工方法では、冷間施工と、熱間施工を組み合わせて行うことができる。例えば、円周方向の頂部周辺（図５で第２の断熱ブロック４２ａで示した部分）以外を、円周方向および、長手方向に１ｍ〜３ｍ程度の碁盤目の様にスパンを分割し、分割部には、１００〜２００ｍｍ程度の打ち継ぎ目地を設ける。そこで、冷間施工で、上記頂部周辺部とスパンの分割部の打ち継ぎ目地以外を、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを施工する。次に、ガラス溶解炉が熱上げされケイ石レンガが十分に膨張したのち、スパンの分割部の打ち継ぎ目地部を第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで熱間コテ塗り施工する。最後に、頂部周辺部に第２の断熱ブロック４２ａを設置するに際し、第２の断熱ブロック４２ａと冷間施工した第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂに幅１００〜２００ｍｍ程度の打ち継ぎ目地を予め設けておき、第２の断熱ブロック４２ａを設置したのち、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを熱間コテ塗り施工して、目地を完全に塞いで一体化できる。

ここで、図５の第２の断熱ブロック４２ａは、円周方向に３列ある。中央部の第２の断熱ブロック４２ａは、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂと接着されない状態であるため、必要な時に、容易に外すことができる。中央部の第２の断熱ブロック４２ａを外した後は、両サイドの第２の断熱ブロック４２ａを容易に除去できる。通常、ガラス溶解炉の熱下げ前には、ケイ石レンガとその上の断熱材料（本形態ではケイ石断熱レンガ）との膨張差の影響を緩和するために、上記頂部周辺部の断熱材の除去が必要である。図５の方法によれば、断熱材の除去を容易に実施することができる。図５の第２の断熱ブロック４２ａは、円周方向に３列以上であることが好ましい。
図５のような構成であれば、冷間施工部分の膨張亀裂などは多少あっても、冷間作業で大半の材料を施工できるため、労働負荷の高い熱間作業時間を短縮することができる。

上記の通り、図４Ａ〜Ｃや図５を参照して説明した変形例２において、さらに第１の軽量断熱層の構成として、上記変形例１として説明した図３Ａ、Ｂの構成とすることも可能である。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る大迫天井構造は、基本的な構成は、第１の実施形態と同様に、ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガをヴォールト形状となるように整列、配置した耐食層と、耐食層の上に形成され、シリカ質焼結体を有するシリカ質断熱層と、シリカ質断熱層の上に形成され、断熱ブロックと軽量断熱不定形耐火物とからなる層構造を２層以上で構成される軽量断熱層と、を有する。

ここで、本実施形態においては、シリカ質断熱層３の構成が第１の実施形態とは異なり、それ以外は第１の実施形態と同一である。以下、同一の構成についての説明は省略し、相違点について説明する。

以下、図１Ａ、１Ｂと併せて、図６Ａ〜６Ｂを参照しながら、本実施形態の大迫天井構造について説明する。ここで、図６Ａは本実施形態である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、図６Ｂはその円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図である。

上記のように、耐食層２および軽量断熱層４は、第１の実施形態と同一であるため、説明を省略する。
本実施形態におけるシリカ質断熱層３は、図６Ａ〜６Ｂに示したように、シリカ質焼結体ブロック３１ａと緻密質不定形耐火物３１ｂとを有して構成される点に特徴を有する。緻密質不定形耐火物としては、耐火性骨材に、少量のアルミナセメントと、活性超微粉原料等を配合した、低セメント不定形耐火物であり、低水量で、ＣａＯ量の減量により、耐食性や熱間強度に特に優れた不定形耐火物が好ましい。

シリカ質断熱層３は、耐食層２を形成するケイ石レンガ２ａの上層に、シリカ質焼結体ブロック３１ａと緻密質不定形耐火物３１ｂとを有して構成される。このシリカ質断熱層３は、例えば、複数個のシリカ質焼結体ブロック３１ａを、互いに所定の間隔を有するように整列、配置し、シリカ質焼結体ブロック３１ａの間の目地部に緻密質不定形耐火物３１ｂを施工して一体化したものが挙げられる。

なお、ここで用いるシリカ質焼結体ブロック３１ａは、上記のケイ石レンガ２ａよりもサイズが大きく、特に、大迫天井構造の円周方向および長手方向において、ケイ石レンガ２ａよりも大きい幅と長さを有するブロックが好ましい。

ここで、シリカ質焼結体ブロック３１ａ同士が緻密質不定形耐火物３１ｂにより一体化してシリカ質断熱層３が形成されており、第１の実施形態よりも一体化した層構造が多いため、炉内ガスのリークをより効果的に抑制できる。したがって、ガスリークを有効に防止でき、また、炉内の熱や、ガス成分がガラス溶解炉の外部に漏出するのを確実に防止できる。そのためエネルギーコストを低減でき、省エネ性に寄与し、かつ環境の負荷の増大も抑制できる。

ここで用いられるシリカ質焼結体ブロック３１ａは、焼結シリカ質、溶融シリカ質等があり、１１０℃の嵩比重が１．２５以下のシリカ質焼結体が好ましい。また、緻密質不定形耐火物３１ｂは、焼結シリカ原料添加品、溶融シリカ原料添加品等があり、シリカ質の緻密質不定形耐火物が好ましい。

シリカ質焼結体ブロック３１ａは、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａを個々に成形しておき、現場で積層してもよい。また、あらかじめ、シリカ質焼結体ブロック３１ａの上に第１の断熱ブロック４１ａを積層一体化しておいてもよい。また、第１の断熱ブロック４１ａの上に第２の断熱ブロック４２ａを積層一体化しておいてもよい。また、シリカ質焼結体ブロック３１ａの上に第１の断熱ブロック４１ａを積層し、さらにその上に第２の断熱ブロック４２ａを積層一体化しておいてもよい。このように、ブロック同士を一体成型しておくことにより現場での取り付け施工が簡素化でき、層間のガスリークも防止でき気密性にも優れるため好ましい。

シリカ質焼結体ブロック３１ａは、化学成分としてシリカを９１質量％以上含有するシリカ質焼結体で、特に耐熱温度１５００℃以上が好ましく、さらに、１１０℃の嵩比重が０．５〜１．２５の焼結体が好ましい。また、シリカ質焼結体ブロック３１ａは、強度が十分にあれば、嵩比重が低いほど低熱伝導率となり、断熱性が高く好ましい。

また、シリカ質の緻密質不定形耐火物３１ｂは、化学成分としてシリカを９９質量％以上含有し、耐熱温度１５５０℃以上の不定形耐火物が好ましい。

ここで、ケイ石レンガ２ａの上層として、化学成分として大部分がシリカであるシリカ質焼結体ブロック３１ａとシリカ質の緻密質不定形耐火物３１ｂとでシリカ質断熱層３を形成しているため、第１の実施形態と同様、ケイ石レンガ２ａの変質を抑制でき、ガラス溶融の操業を開始した後も、耐熱性、耐食性を確保でき、長期間の安定した使用も可能とする。

この第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、複数個のケイ石断熱レンガ３ａを配置せずに、ケイ石レンガ２ａの上層に複数個のシリカ質焼結体ブロック３１ａを直接配置して、シリカ質断熱層３を形成したものである。この構成の大迫天井構造は、ケイ石断熱レンガ３ａを施工する必要が無く、それよりも大型のシリカ質焼結体ブロック３１ａを用いているため、大迫天井構造の施工を、短期間で、かつ、少ない労力で達成できるという利点を有する。

また、第２の実施形態においても、第１の実施形態で説明した変形例１と同様に、円周方向の一部または全部、かつ、長手方向の一部を目地なしの構成とできる。なお、第２の実施形態においては、円周方向において、シリカ質焼結体ブロック３１ａ間を目地なしとしたもの、シリカ質焼結体ブロック３１ａ間と第１の断熱ブロック４１ａ間の両方を目地なしとしたもの、とできる。また、第１の実施形態で説明した変形例２と同様に、第２の軽量断熱層４２を図４Ｃや図５Ａで示した構成にもできる。

この第２の実施形態の大迫天井構造は、シリカ質断熱層３の形成以外は、第１の実施形態で説明した大迫天井構造の製造方法と同一の操作により製造できる。
なお、シリカ質断熱層３の形成にあたっても、使用する材料が異なるだけで、第１の実施形態で説明した軽量断熱層の形成と同様の操作により達成できる。すなわち、例えば、第１の実施形態において、第１の断熱ブロック４１ａをシリカ質焼結体ブロック３１ａと、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを緻密質不定形耐火物３１ｂと、それぞれ読み替えて同様の操作を行うことで、本実施形態におけるシリカ質断熱層３を形成できる。

（第２の実施形態における変形例）
次に、上記第２の実施形態における変形例を、図７Ａ〜７Ｂを参照しながら説明する。ここで、図７Ａは第２の実施形態の変形例である大迫天井構造の長手方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、図７Ｂはその円周方向から見た頂部を、部分的に拡大して示した断面図、である。

この変形例においては、基本的には、図６Ａ〜６Ｂで説明した大迫天井構造と同様の構造を有している。唯一異なるのが、シリカ質断熱層３のシリカ質焼結体ブロック３１ａ間において、形成される不定形耐火物が、緻密質不定形耐火物３１ｂと軽量断熱不定形耐火物３１ｃとの２層構造となっている点である。ここで、炉内側に緻密質不定形耐火物３１ｂが、炉外側に軽量断熱不定形耐火物３１ｃが積層して形成されている。

この変形例は、シリカ質焼結体ブロック３１ａ同士が緻密質不定形耐火物３１ｂと軽量断熱不定形耐火物３１ｃとにより一体化してシリカ質断熱層３が形成されており、炉内ガスのリークをより効果的に抑制できるのに加え、目地部の断熱性が向上し、軽量化も図れる点で、より好ましい形態である。

ここで用いられる軽量断熱不定形耐火物３１ｃとしては、上記説明した第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂで説明した軽量断熱不定形耐火物を使用できる。

以下、本発明の実施形態である大迫天井構造について、実施例（例１〜例３）によって説明する。なお、本願発明は、これら実施例に限定されるものではない。

（例１）
図２Ａ〜２Ｂに示した大迫天井構造を有するガラス溶解炉の大迫天井構造について、以下の大きさで形成した。
炉長さ 約９ｍ
炉幅 約６ｍ
大迫 半径６ｍ（耐食層２の炉内側半径）
大迫 角度６０度

まず、炉内面側に、ケイ石レンガ２ａを、円周方向に８７個、長手方向に３９個のヴォールト形状となるように整列、配置して耐食層２を構築した。ここでケイ石レンガ２ａは、厚みが３７５ｍｍのものを使用し、ケイ石レンガ同士の目地部にはシリカモルタルを塗って施工した。このケイ石レンガ２ａとしては、化学成分としてシリカを９６質量％含有し、１１０℃の嵩比重が１．８５のレンガを用いた。

次に、ケイ石レンガ２ａの上層に、複数個の並形状（幅６５ｍｍ、高さ１１４ｍｍ、奥行２３０ｍｍ）のケイ石断熱レンガ３ａを、厚み１１４ｍｍ、円周方向６５ｍｍ、長手方向２３０ｍｍとなる向きに配置、整列して、ヴォールト形状になるようにシリカ質断熱層３を構築した。ケイ石断熱レンガ同士の目地部にはシリカモルタルを粉末で充填し施工した。
なお、ケイ石断熱レンガ３ａは、化学成分としてシリカを９２質量％含有し、１１０℃の嵩比重が１．０７、熱伝導率が３５０℃で０．３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）かつ耐熱温度が１５５０℃のレンガを使用した。

軽量断熱層４に用いる断熱ブロックは、第１の断熱ブロック４１ａの厚みが１１０ｍｍ、第２の断熱ブロック４２ａの厚みが１２０ｍｍとなるように、一体化して形成した。すなわち、幅２９７ｍｍ、奥行６００ｍｍ、高さ２３０ｍｍの型枠に、まず、第１の断熱ブロック４１ａ形成用の軽量断熱不定形耐火物を、常温で水と混練した後、型枠内に流し込みして振動成形し、硬化させた。次に、その上部に、第２の断熱ブロック４２ａ形成用の軽量断熱不定形耐火物を上記と同様の操作で流し込みして振動成形し、硬化させた。次に、型枠から積層体を取り出して、１１０℃で２４時間乾燥させた。これにより、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａが積層一体化した断熱ブロック積層体を得た。

なお、ここで使用した材料は次のとおりである。
第１の断熱ブロック４１ａの材料は、アルミナ・ジルコニア質（Ａｌ_２Ｏ_３ ８３質量％、ＺｒＯ_２ ６質量％）、１１０℃の嵩比重が１．０で、１０００℃の熱伝導率が０．５４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度１６００℃の軽量断熱不定形耐火物を用いた。

第２の断熱ブロック４２ａの材料は、アルミナ・シリカ質（Ａｌ_２Ｏ_３ ３９質量％、ＳｉＯ_２ ３９質量％）、１１０℃の嵩比重が０．４７で、１０００℃の熱伝導率が０．３１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度１１５０℃の軽量断熱不定形耐火物を用いた。

得られた断熱ブロック積層体（幅２９７ｍｍ、奥行６００ｍｍ、厚み２３０ｍｍ）を、室温の状態で、第１の断熱ブロック４１ａがケイ石断熱レンガ３ａの外表面に接するように、長手方向に１３個、および円周方向に１９個、それぞれに約７５ｍｍの隙間（目地）を形成して整列、配置した。

ここで、ケイ石断熱レンガ３ａの外表面の段差や隙間には、あらかじめシリカ質のモルタルを粉状に敷いて、平滑になるように施工した。また、ケイ石断熱レンガ３ａの外表面は組み上がりで概円弧上を示すので、その上に底面が平面状の断熱ブロック積層体を載せると、両側に隙間があくので、その隙間もシリカ質のモルタルを粉状に敷いて塞ぐことで断熱ブロック積層体をガタツキがないように設置した。

さらに、ヴォールト形状のケイ石断熱レンガ３ａの円周方向においては、下方から上方（迫頂部側）に向かって断熱ブロック積層体を、ブロック間に目地幅の木製のスペーサーブロックを挟みながら積み上げた。最下部の断熱ブロック積層体は、炉外の構造より支持した。なお、スペーサーブロックは、熱上げ前までに除去した。

次に、断熱ブロック積層体間の間隙に対して、次の操作により間隙を埋め、軽量断熱層４を形成した。なお、ここで使用した材料は次のとおりである。

第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂとしては、アルミナ・ジルコニア質（Ａｌ_２Ｏ_３ ８３質量％，ＺｒＯ_２ ６質量％）で、嵩比重が１１０℃で１．２５、１０００℃の熱伝導率が０．７３Ｗ／（ｍ・ｋ）、かつ耐熱温度１６００℃の不定形耐火物を使用した。

第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂとしては、アルミナ・シリカ質（Ａｌ_２Ｏ_３ ３４質量％，ＳｉＯ_２ ４５質量％）で、１１０℃の嵩比重が０．３９、１０００℃の熱伝導率が０．２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度が１１５０℃の不定形耐火物を使用した。

まず、室温で、円周方向の目地部（図２Ａに示している目地部）の施工を次の通り行った。円周方向における断熱ブロック積層体間の間隙に、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを高さ１１０ｍｍとなるようにコテ塗り施工した。さらに第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂが硬化したのち、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを、第２の軽量断熱ブロック（断熱ブロック積層体）２個毎に、高さ１２０ｍｍになるようコテ塗り施工した。ここで、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂの施工しなかった部分は、炉の熱上げ後に施工した。

なお、熱上げに際し、長手方向の断熱ブロック積層体の間隙（図２Ｂに示している目地部）など、断熱されていない部分は、断熱ファイバー等で保護しながら、炉内温度を１５５０℃に熱上げし、耐食層２のケイ石レンガ２ａを熱膨張変位させて熱間施工を行った。
具体的には、長手方向における断熱ブロック積層体間の間隙に、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを高さ１１０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させた。さらに、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂの上に、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを高さ１２０ｍｍになるようコテ塗り施工し、硬化させた。

なお、上記のように、第２の軽量断熱ブロックの目地部について、室温状態で円周方向の目地部は２個毎で施工しており、この熱間施工において、円周方向で施工していない部分の目地も同様の操作により、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで施工した。

また、炉最上部（迫頂部）とそれに隣接する断熱ブロック積層体の３個およびその下層のケイ石断熱レンガ３ａは、炉の熱上げ後に設置した。隣接する円周方向横並び３個の断熱ブロック積層体間は目地なしで施工した。両サイド（横並び３個の断熱ブロック積層体の両端）のみ、断熱ブロック積層体間の間隙に、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを高さ１１０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、さらに第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂが硬化したのち、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを高さ１２０ｍｍになるようコテ塗り施工した。

このように、炉最上部の１ｍ程度の幅において、断熱ブロック積層体を炉の熱上げ後に設置することにより、円周方向の耐食層２、シリカ質断熱層３、軽量断熱層４の膨張差による変形が生じた後で、炉最上部の施工を行うので、軽量断熱層４の熱膨張による亀裂等を防止する効果がある。さらに、長期間の運転（通常５年以上）の後、炉を停止し熱下げする場合には、まず最上部断熱ブロックを熱上げ状態で除去し（このときブロックは容易に除去できる）、熱下げを行う。このようにすることで、軽量断熱層４の熱下げ時の熱収縮による亀裂等も防止できる。

このようにして、耐食層２とシリカ質断熱層３の上部に、厚さ２３０ｍｍの２層構造である軽量断熱層４を形成した。さらに、軽量断熱層４の上部に、厚み５０ｍｍのケイ酸カルシウムボードをモルタルで貼り付け施工した。ここで、ケイ酸カルシウムボードは、主成分がケイ酸カルシウムで、１１０℃の嵩比重が０.１５、６００℃の熱伝導率が０．１１Ｗ／（ｍ・Ｋ）のものを使用した。

このように、本実施形態における大迫天井構造を有するガラス溶解炉を製造できた。得られたガラス溶解炉は、耐熱性および断熱性に優れた天井構造であった。また、ガスリークも有効に防止できるものであった。さらに、軽量断熱層４は、断熱ブロック同士が不定形耐火物で一体的に形成されており、高温状態においても、隙間や亀裂のない軽量断熱層であった。

（例２）
例１において、以下の材料、厚みの変更を行った以外は、例１と同様の操作により本実施形態の大迫天井構造を有するガラス溶解炉を形成した。
第１の断熱ブロック４１ａの材料としてシリカ質焼結体を用い、その厚みを１２０ｍｍとした。ここで用いた第１の断熱ブロック４１ａのシリカ質焼結体は、シリカ質（ＳｉＯ_２ ９３質量％）で、１１０℃の嵩比重が０．８５、８００℃の熱伝導率が０．４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度１５５０℃のものである。

第２の断熱ブロック４２ａおよび第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを、それぞれの厚みを１３０ｍｍとした。

また、断熱ブロック積層体は、次のように得た。
第１の断熱ブロック４１ａは、幅２９７ｍｍ、奥行６００ｍｍ、厚み１２０ｍｍのブロックになるように予め成形したシリカ質焼結体ブロックを用いた。この第１の断熱ブロック４１ａの上部に空間を設けるよう型枠を設置し、型枠に第２の断熱ブロック４２ａの材料として、アルミナ・シリカ質の軽量断熱不定形耐火物を１３０ｍｍ厚みになるよう振動成形して、硬化して一体化した後、型枠を外し、１１０℃で２４時間乾燥した。これにより、第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａが一体化した、幅２９７ｍｍ、奥行６００ｍｍ、厚み２５０ｍｍの断熱ブロック積層体を得た。

（例３）
図６Ａ〜６Ｂに示した大迫天井構造を有するガラス溶解炉の大迫天井構造について、以下の大きさで形成する。
炉長さ 約９ｍ
炉幅 約６ｍ
大迫 半径６ｍ（耐食層２の炉内側の半径）
大迫 角度６０度

まず、例１と同じ操作で、炉内面側にケイ石レンガ２ａを厚み３７５ｍｍでヴォールト形状となるように整列、配置して耐食層２を構築する。
次に、本例では、その耐食層２の上層に、シリカ質焼結体ブロック３１ａと緻密質不定形耐火物３１ｂと軽量断熱不定形耐火物３１ｃを有するシリカ質断熱層３と、さらにその上に、第１の軽量断熱層４１および第２の軽量断熱層４２の２層構造の軽量断熱層４を形成して、第２の実施形態である大迫天井構造を有するガラス溶解炉を形成する。

シリカ質焼結体ブロック３１ａとしては、幅２９７ｍｍ、奥行４００ｍｍ、厚み１１５ｍｍのブロック形状のシリカ質焼結体を用いる。このシリカ質焼結体としては、シリカ質（ＳｉＯ_２ ９３質量％）で、１１０℃の嵩比重が０．８５、８００℃の熱伝導率が０．４８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度が１５５０℃の、焼結体ブロックを用いる。

また、第１の断熱ブロック４１ａとしては、幅２９７ｍｍ、奥行４００ｍｍ、厚み１１５ｍｍのブロック形状のシリカ質焼結体を用いる。このシリカ質焼結体は、シリカ質（ＳｉＯ_２ ９３質量％）で、１１０℃嵩比重が０．５２、８００℃の熱伝導率が０．３４Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度が１５００℃の、焼結体ブロックである。

まず、シリカ質焼結体ブロック３１ａの上に、第１の断熱ブロック４１ａを積層し、シリカモルタルにより接着し、一体化させる。
次に、第２の断熱ブロック４２ａの厚みが１３０ｍｍとなるように、第１の断熱ブロック４１ａの上部に空間を設けるように、幅２９７ｍｍ、奥行４００ｍｍ、高さ１３０ｍｍの型枠を設置し、型枠に第２の断熱ブロック４２ａ形成用の例１と同じアルミナ・シリカ質の軽量断熱不定形耐火物を常温で水と混練した後型枠内に流し込みして振動成形し、硬化させた後、型枠を外し、１１０℃で２４時間乾燥する。これにより、シリカ質焼結体ブロック３１ａと第１の断熱ブロック４１ａと第２の断熱ブロック４２ａが積層一体化した断熱ブロック積層体を得る。この断熱ブロック積層体は、幅２９７ｍｍ、奥行４００ｍｍ、厚み３６０ｍｍの断熱ブロック積層体である。ここで、第２の断熱ブロック４２ａは、例１と同じアルミナ・シリカ質の軽量断熱不定形耐火物とする。

得られた断熱ブロック積層体（幅２９７ｍｍ、奥行４００ｍｍ、厚み３６０ｍｍ）を、室温の状態で、シリカ質焼結体ブロック３１ａがケイ石レンガ２ａの外表面に接するように、長手方向に１９個、および円周方向に１９個、それぞれに約７５ｍｍの隙間（目地）を形成して整列、配置する。

ここで、ケイ石レンガ２ａの外表面の段差や隙間には、あらかじめシリカ質のモルタルを粉状に敷いて、平滑になるように施工する。また、ケイ石レンガ２ａの外表面は組み上がりで概円弧上を示すので、その上に底面が平面状の断熱ブロック積層体を載せると、両側に隙間があくので、その隙間もシリカ質のモルタルを粉状に敷いて塞ぐことで断熱ブロック積層体をガタツキがないように設置する。

さらに、ヴォールト形状のケイ石レンガ２ａの円周方向においては、下方から上方に向かって断熱ブロック積層体を、ブロック間に目地幅の木製のスペーサーブロックを挟みながら積み上げた。最下部の断熱ブロック積層体は、炉外の構造より支持する。なお、スペーサーブロックは、熱上げ前までに除去する。

次に、断熱ブロック積層体間の間隙に対して、次の操作により間隙を埋め、シリカ質断熱層３および軽量断熱層４を形成する。なお、ここで使用する材料は次のとおりである。

緻密質不定形耐火物３１ｂは、シリカ質（ＳｉＯ_２ ９９.５質量％）で、１１０℃の嵩比重が１．８２、耐熱温度が１６２０℃の不定形耐火物を使用する。軽量断熱不定形耐火物３１ｃは、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂと同じものを使用した。

第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂとしては、アルミナ・ジルコニア質（Ａｌ_２Ｏ_３ ８３質量％、ＺｒＯ_２ ６質量％）であって、嵩比重が１１０℃で１．２５、１０００℃の熱伝導率が０．７３Ｗ／（ｍ・ｋ）、かつ耐熱温度が１６００℃のものを使用する。

第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂとしては、アルミナ・シリカ質（Ａｌ_２Ｏ_３ ３４質量％、ＳｉＯ_２ ４５質量％）で、１１０℃の嵩比重が０．３９、１０００℃の熱伝導率が０．２８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、かつ耐熱温度１１５０℃のものを使用する。

まず、室温で、円周方向の目地部（図６Ａ示している目地部）の施工を次の通り行う。円周方向における断熱ブロック積層体間の間隙に、緻密質不定形耐火物３１ｂを高さ４０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させる。この緻密質不定形耐火物３１ｂの上に、軽量断熱不定形耐火物３１ｃの構成も含め、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを高さ１９０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させる。さらに、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂの上に、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを高さ１３０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させる。
なお、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂのみ、断熱ブロック積層体２個毎にコテ塗り施工する。ここで、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂの冷間で施工しなかった部分は、炉の熱上げ後に施工する。

なお、熱上げに際し、長手方向の断熱ブロック積層体の間隙（図６Ｂに示している目地部）など、断熱されていない部分は、断熱ファイバー等で保護しながら、炉内温度を１５５０℃に熱上げし、耐食層２のケイ石レンガ２ａを熱膨張変位させて熱間施工を行う。
具体的には、長手方向における断熱ブロック積層体間の間隙に、緻密質不定形耐火物３１ｂを高さ４０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させる。この緻密質不定形耐火物３１ｂの上に、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを高さ１９０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させる。さらに、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂの上に、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを高さ１３０ｍｍとなるようにコテ塗り施工し、硬化させる。

なお、上記のように、室温状態で円周方向の目地部は第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを２個毎に施工しており、この熱間施工において、円周方向で施工していない部分の目地も第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂで施工する。

また、炉最上部とそれに隣接する断熱ブロック積層体の３個は、炉の熱上げ後に設置し、ブロック同士は目地なしで施工し、両サイドのみ、断熱ブロック積層体間の間隙に、緻密質不定形耐火物３１ｂを高さ４０ｍｍ、第１の軽量断熱不定形耐火物４１ｂを高さ１９０ｍｍ、第２の軽量断熱不定形耐火物４２ｂを高さ１３０ｍｍとなるように、上記と同様にコテ塗り施工により形成する。

このようにして、耐食層２の上部に、厚さ３６０ｍｍのシリカ質断熱層３と軽量断熱層４とが積層構造を形成する。さらに、軽量断熱層４の上部に、厚み５０ｍｍのケイ酸カルシウムボードをモルタルで貼り付け施工する。ここで、ケイ酸カルシウムボードは、主成分がケイ酸カルシウムで、１１０℃の嵩比重が０.１５で、６００℃の熱伝導率が０．１１Ｗ／（ｍ・Ｋ）のものを使用する。

このように、本実施形態における大迫天井構造を有するガラス溶解炉を製造できる。得られたガラス溶解炉は、耐熱性および断熱性に優れた天井構造である。また、ガスリークも有効に防止できるものである。さらに、軽量断熱層４は、断熱ブロック同士が不定形耐火物で一体的に形成されており、高温状態においても、隙間や亀裂のない軽量断熱層である。

（例４）
従来の大迫天井構造として、軽量断熱層にセラミックスファイバーを用いたものを次のように作成した。
厚さ３７５ｍｍのケイ石レンガの上に、厚さ６５ｍｍ、耐熱温度１５５０℃で１１０℃の嵩比重が１．０７のケイ石断熱レンガ（ＳｉＯ_２ ９２質量％）を２層積層して厚さ１３０ｍｍの断熱層とし、その上に、耐熱温度１３００℃のＪＩＳ−Ｂ５レンガを厚さ６５ｍｍ、耐熱温度１２６０℃のセラミックスファイバーブランケットを厚さ７５ｍｍを、順に積層して、合計６４５ｍｍの大迫天井構造を有するガラス溶解炉を形成した。

[特性評価]
例１〜例４で得られたガラス溶解炉において、大迫天井構造の断熱性能（放散熱量、炉外表面温度）を、一次元の定常熱計算により求めた。ここで、炉内温度、炉外温度はそれぞれ、１５５０℃、３０℃とし、外気側の表面の放射率を０．９４として求めた。結果を表１に示す。

本実施形態の例１〜例３は、従来構造の例４と比較し、わずかに厚みと重量の増加はあるが、放散熱量と表面温度を大幅に低下できており、大幅にエネルギーコストを低減でき、省エネ性に寄与できる。

さらに、例１と、例４で一年間運転した結果、本実施形態の例１では、炉外表面温度はほとんど変化がなかったが、従来の例４では、炉外表面温度が４０℃以上、上がる結果となり、放散熱量が３０％以上も、大幅に増加したものとなった。

また、例４では、セラミックスファイバーブランケットを使用しており、これはリフラクトリーセラミックスファイバーである。リフラクトリーセラミックスファイバーは発がん性が疑われる物質であり、さらに、中長期間使用時の結晶化による断熱性の低下、さらには、省エネ性の低下の問題が知られている。例４の炉外表面温度の上昇は、このようなリフラクトリーセラミックスファイバーの結晶化に起因するという、公知の知見に沿った結果となった。

これに対して、例１〜３では、緻密質不定形耐火物、軽量断熱不定形耐火物やシリカ質焼結体などバルク質（繊維を含まない材料）で構成されており、安全であるばかりか、長期の高温下での使用においても、断熱性の経年劣化が起こらず、高い省エネ性を長期間維持できる。

以上の結果から、本実施形態の大迫天井構造は、中長期間使用時において断熱性の低下がなく優れた省エネ性を提供し、施工が極めて容易であって、かつ、ケイ石レンガの変質や目地部の変質がなく、長期間の使用を可能とする大迫天井構造を提供できる。さらに、本実施形態の大迫天井構造は、炉内ガスの漏出を有効に防止しながら、軽量性と断熱性にも優れ、空気燃焼のような高温操業に好適な大迫天井構造である。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

なお、本出願は、２０１９年３月２９日出願の日本特許出願（特願２０１９−６６３６９）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

本実施形態の大迫天井構造は、ガラス溶解炉のように高温処理を行う際の上部構造として好適である。また、ガラス溶解炉に限定されず、比較的低温処理で使用される炉の上部構造にも広く適用できる。

１…大迫天井構造、２…耐食層、２ａ…ケイ石レンガ、３…シリカ質断熱層、３ａ…ケイ石断熱レンガ、４…軽量断熱層、３１ａ…シリカ質焼結体ブロック、３１ｂ…緻密質不定形耐火物、３１ｃ…軽量断熱不定形耐火物、４１…第１の軽量断熱層、４１ａ…第１の断熱ブロック、４１ｂ…第１の軽量断熱不定形耐火物、４２…第２の軽量断熱層、４２ａ…第２の断熱ブロック、４２ｂ…第２の軽量断熱不定形耐火物

Claims (18)

1. ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガをヴォールト形状となるように整列、配置してなる耐食層と、
   前記耐食層の上に形成された、シリカ質焼結体を有するシリカ質断熱層と、
   前記シリカ質断熱層の上に形成され、２層以上の層構造で構成される軽量断熱層と、を有し、
   前記軽量断熱層は、少なくとも前記シリカ質断熱層と接する層が、複数個の断熱ブロックと、前記断熱ブロック間の目地部に設けられた軽量断熱不定形耐火物と、からなる層構造であることを特徴とする大迫天井構造。
2. 前記シリカ質焼結体がケイ石断熱レンガであり、
   前記シリカ質断熱層が、複数個の前記ケイ石断熱レンガをヴォールト形状となるように整列、配置してなる請求項１に記載の大迫天井構造。
3. 前記シリカ質焼結体が、前記大迫天井構造の円周方向および長手方向において、前記ケイ石レンガの幅よりも大きい幅を有し、かつ、前記ケイ石レンガの長さよりも大きい長さを有するシリカ質焼結体ブロックであり、
   前記シリカ質断熱層が、複数個の前記シリカ質焼結体ブロックと、前記シリカ質焼結体ブロック間の目地部に設けられた、緻密質不定形耐火物または前記緻密質不定形耐火物とその上に形成した軽量不定形耐火物と、からなる請求項１に記載の大迫天井構造。
4. 前記シリカ質焼結体ブロックの嵩比重が１．２５以下で、前記緻密質不定形耐火物がシリカ質である請求項３に記載の大迫天井構造。
5. 前記軽量断熱層が、前記ガラス溶解炉の炉内側の第１の軽量断熱層と炉外側の第２の軽量断熱層の２層で構成され、
   前記第１の軽量断熱層が、
   アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質、もしくは溶融シリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が１．２以下の軽量断熱不定形耐火物の成形体または１１０℃の嵩比重が１．２５以下の焼結体である第１の断熱ブロックと、
   アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質または溶融シリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が１．３以下の第１の軽量断熱不定形耐火物と、からなり、
   前記第２の軽量断熱層が、
   アルミナ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、シャモット質、またはシャモット・ジルコン質、からなり、１１０℃の嵩比重が０．６５以下の軽量断熱不定形耐火物の成形体である第２の断熱ブロックと、
   アルミナ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、シャモット質、またはシャモット・ジルコン質、からなり、１１０℃の嵩比重が０．６５以下の第２の軽量断熱不定形耐火物と、からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の大迫天井構造。
6. 前記軽量断熱層が、前記ガラス溶解炉の炉内側の第１の軽量断熱層と炉外側の第２の軽量断熱層の２層で構成され、
   前記第１の軽量断熱層が、
   アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質、もしくは溶融シリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が１．２以下の軽量断熱不定形耐火物の成形体または１１０℃の嵩比重が１．２５以下の焼結体である第１の断熱ブロックと、
   アルミナ・ジルコニア質、アルミナ質、ジルコニア質、アルミナ・ジルコニア・シリカ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、アルミナ・ジルコン質、ジルコン質、シャモット質、シャモット・ジルコン質、または溶融シリカ質からなり、１１０℃の嵩比重が１．３以下の第１の軽量断熱不定形耐火物と、からなり、
   前記第２の軽量断熱層が、アルミナ質、アルミナ・シリカ質、ムライト質、シリカ質、シャモット質、またはシャモット・ジルコン質、からなり、１１０℃の嵩比重が０．６５以下の第２の軽量断熱不定形耐火物、からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の大迫天井構造。
7. 前記大迫天井構造の円周方向において、前記第１の軽量断熱層の前記第１の断熱ブロック間の一部または全部が、前記第１の軽量断熱不定形耐火物を介さずに前記第１の断熱ブロック同士が隣接している請求項５または６に記載の大迫天井構造。
8. 前記大迫天井構造の長手方向において、前記第１の軽量断熱層の前記第１の断熱ブロック間の一部が、前記第１の軽量断熱不定形耐火物を介さずに前記第１の断熱ブロック同士が隣接している請求項５〜７のいずれか１項に記載の大迫天井構造。
9. 前記軽量断熱層の上に、断熱ボードを有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の大迫天井構造。
10. ガラス溶解炉の炉内側に、複数個のケイ石レンガをヴォールト形状となるように整列、配置して耐食層を形成し、
    前記耐食層の上に、シリカ質焼結体を有するシリカ質断熱層を形成し、
    前記シリカ質断熱層の上に、２層以上で構成される軽量断熱層を形成する、大迫天井構造の製造方法であって、
    前記軽量断熱層は、少なくとも前記シリカ質断熱層と接する層が、複数個の断熱ブロックと、前記断熱ブロック間の目地部に設けられた軽量断熱不定形耐火物と、からなる層構造であることを特徴とする大迫天井構造の製造方法。
11. 前記軽量断熱層の形成において、
    まず、前記シリカ質断熱層の上に、複数個の第１の断熱ブロックと、前記第１の断熱ブロック間の目地部に設けられた第１の軽量断熱不定形耐火物と、からなる第１の軽量断熱層を形成した後、
    前記第１の軽量断熱層の上に、複数個の第２の断熱ブロックと、前記第２の断熱ブロック間の目地部に設けられた第２の軽量断熱不定形耐火物と、からなる第２の軽量断熱層を形成する、請求項１０に記載の大迫天井構造の製造方法。
12. 前記第１の断熱ブロックと前記第２の断熱ブロックとを予め積層一体化して断熱ブロック積層体としておき、当該断熱ブロック積層体を前記シリカ質断熱層の上に整列、配置した後、
    前記第１の断熱ブロック間の目地部に第１の軽量断熱不定形耐火物を施工し前記第１の軽量断熱層を形成し、
    前記第２の断熱ブロック間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物を施工し前記第２の軽量断熱層を形成する、請求項１１に記載の大迫天井構造の製造方法。
13. 前記断熱ブロック積層体を用いて前記軽量断熱層を形成する際、前記大迫天井構造の円周方向において、前記断熱ブロック積層体の前記第１の断熱ブロック間の一部または全部が前記第１の軽量断熱不定形耐火物を介さないように、前記第１の断熱ブロック同士を隣接するように整列、配置し、
    前記第１の断熱ブロック間に前記目地部がある場合には、該目地部に、前記第１の軽量断熱不定形耐火物を冷間および／または熱間状態で施工し、
    前記第２の断熱ブロック間の目地部に、前記第２の軽量断熱不定形耐火物を冷間状態および／または熱間状態で施工する、ことを特徴とする請求項１２に記載の大迫天井構造の製造方法。
14. 前記断熱ブロック積層体を用いて前記軽量断熱層を形成する際、前記大迫天井構造の長手方向において、前記断熱ブロック積層体の前記第１の断熱ブロック間の一部が前記第１の軽量断熱不定形耐火物を介さないように、前記第１の断熱ブロック同士を隣接して整列、配置し、
    前記第１の断熱ブロック間の目地部に前記第１の軽量断熱不定形耐火物を熱間状態で施工し、
    前記第２の断熱ブロック間の目地部に第２の軽量断熱不定形耐火物を冷間状態および／または熱間状態で施工する、ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の大迫天井構造の製造方法。
15. 前記軽量断熱層の形成において、
    まず、前記シリカ質断熱層の上に、複数個の第１の断熱ブロックと、前記第１の断熱ブロック間の目地部に設けられた第１の軽量断熱不定形耐火物と、からなる第１の軽量断熱層を形成した後、
    前記第１の軽量断熱層の上に、第２の軽量断熱不定形耐火物からなる第２の軽量断熱層を形成する、請求項１０に記載の大迫天井構造の製造方法。
16. 前記シリカ質焼結体が、前記大迫天井構造の円周方向および長手方向において、前記ケイ石レンガの幅よりも大きい幅を有し、かつ、前記ケイ石レンガの長さよりも大きい長さを有するシリカ質焼結体ブロックであり、
    前記シリカ質断熱層が、複数個の前記シリカ質焼結体ブロックと、前記シリカ質焼結体ブロック間の目地部に設けられた、緻密質不定形耐火物または前記緻密質不定形耐火物とその上に形成した軽量断熱不定形耐火物と、からなる請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の大迫天井構造の製造方法。
17. 前記シリカ質断熱層の形成において、
    まず、前記耐食層の上に、前記シリカ質焼結体ブロックと前記断熱ブロックとを予め積層一体化して積層体としておき、当該積層体の複数個を前記耐食層の上に整列、配置した後、前記シリカ質焼結体ブロック間の目地部に前記緻密質不定形耐火物または前記緻密質不定形耐火物とその上に形成した軽量断熱不定形耐火物を施工し前記シリカ質断熱層を形成する、請求項１６に記載の大迫天井構造の製造方法。
18. 前記軽量断熱層の上に断熱ボードを貼り付け施工して、前記軽量断熱層と前記断熱ボードを一体化する請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の大迫天井構造の製造方法。

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