(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、
低酸素濃度ガスを供給する低酸素濃度ガス供給手段とを備え、
前記低酸素濃度ガス供給手段により供給された低酸素濃度ガスによって低酸素濃度とされた環境下にて、前記マイクロ波照射手段によりマイクロ波を照射してアスファルトを加熱するアスファルト加熱装置。
【請求項２】
前記低酸素濃度ガスが、窒素ガスである請求項１に記載のアスファルト加熱装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のアスファルト加熱装置と、
アスファルトを貯留する貯留タンクと、
該貯留タンクに貯留されたアスファルトと骨材とを混合する混合機とを備え、
前記アスファルト加熱装置が、前記貯留タンクまたは前記混合機あるいは前記貯留タンクと前記混合機との間のいずれかに設けられた舗装材製造設備。
【請求項４】
マイクロ波を照射するマイクロ波照射工程と、
低酸素濃度ガスを供給する低酸素濃度ガス供給工程とを備え、
前記低酸素濃度ガス供給工程により供給された低酸素濃度ガスによって低酸素濃度とされた環境下にて、前記マイクロ波照射工程によりマイクロ波を照射してアスファルトを加熱するアスファルト加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルトの加熱装置及び方法並びに舗装材製造設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、道路等の舗装材として、アスファルトと骨材とを混合したアスファルト混合物が用いられる。ここで、アスファルトは、例えば、１６０℃を超えると劣化が生じ、粘度が高くなるため、敷設する際の作業性が悪化してしまう。一方で、アスファルトが劣化しない温度域でアスファルト混合物の加熱を行うと、骨材の芯まで加熱することができないため、温度低下（例えば、１４０℃以下）が起こりやすい。その結果、アスファルト混合物は、粘度が高くなり、敷設する際の作業性が悪化するという不都合があった。
【０００３】
上記の問題に対して、マイクロ波による加熱・乾燥方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には、ベルトコンベアにて搬送されてくるアスファルト混合物に、マイクロ波を照射することにより加熱を行っている。ここで、マイクロ波は、通常の外熱加熱に比べて熱効率が高く、加熱電力の制御が容易である。また、応答性にも優れるため、温度の制御も比較的容易であるなどの特徴を有している。
【特許文献１】特開平２−１８３００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記技術では、アスファルトの酸化が起こり易く、その結果、アスファルト混合物の粘度が高くなるため、敷設する際の作業性が悪化するという問題がある。また、マイクロ波でアスファルト混合物を加熱するためには、長い加熱時間および大量の電力を必要とし、効率的な加熱を行うことができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、アスファルトの熱及び酸化による劣化を防止しつつ、効率的にアスファルトを加熱する装置及び方法並びに舗装材製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射手段と、低酸素濃度ガスを供給する低酸素濃度ガス供給手段とを備え、前記低酸素濃度ガス供給手段により供給された低酸素濃度ガスによって低酸素濃度とされた環境下にて、前記マイクロ波照射手段によりマイクロ波を照射してアスファルトを加熱するアスファルト加熱装置を採用する。
【０００７】
本発明によれば、低酸素濃度ガス供給手段により低酸素濃度とされた環境下にて、アスファルトに対してマイクロ波照射手段によりマイクロ波が照射される。これにより、アスファルトの粘度を低下させることができ、当該アスファルトと骨材とを混合したアスファルト混合物を舗装材として敷設する際の作業性を向上させることができる。また、低酸素濃度の環境下とすることで、マイクロ波によるアスファルトの加熱時間を短縮することができるとともに、昇温に要するコストを低減することが可能となる。なお、低酸素濃度の環境として、例えば、酸素濃度が５％以下である環境が好適である。
【０００８】
上記発明において、前記低酸素濃度ガスが、窒素ガスであってもよい。
このようにすることで、効果的にアスファルトの粘度を低下させることができる。なお、窒素ガスにより加熱装置内の酸素濃度を５％以下とすることが望ましいので、窒素ガスの濃度は、例えば、９５％以上とすることが好適である。
【０００９】
また、本発明は、上記のアスファルト加熱装置と、アスファルトを貯留する貯留タンクと、該貯留タンクに貯留されたアスファルトと骨材とを混合する混合機とを備え、前記アスファルト加熱装置が、前記貯留タンクまたは前記混合機あるいは前記貯留タンクと前記混合機との間のいずれかに設けられた舗装材製造設備を採用する。
【００１０】
本発明によれば、アスファルト加熱装置により加熱されたアスファルトを用いて舗装材を製造することによって、敷設時の作業性が高い舗装材を製造することが可能となる。なお、アスファルト加熱装置を貯留タンク、または貯留タンクと混合機との間に設けることにより、マイクロ波を骨材に吸収させず、アスファルトに全て吸収させることができるので、アスファルトの粘度を効率的に低下させることが可能となる。
【００１１】
また、本発明は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射工程と、低酸素濃度ガスを供給する低酸素濃度ガス供給工程とを備え、前記低酸素濃度ガス供給工程により供給された低酸素濃度ガスによって低酸素濃度とされた環境下にて、前記マイクロ波照射工程によりマイクロ波を照射してアスファルトを加熱するアスファルト加熱方法を採用する。
【００１２】
本発明によれば、低酸素濃度ガス供給工程により低酸素濃度とされた環境下にて、アスファルトに対してマイクロ波照射工程によりマイクロ波が照射される。これにより、アスファルトの粘度を低下させることができ、当該アスファルトと骨材とを混合したアスファルト混合物を舗装材として敷設する際の作業性を向上させることができる。また、低酸素濃度の環境下とすることで、マイクロ波によるアスファルトの加熱時間を短縮することができ、アスファルトの昇温に要するコストを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アスファルトの熱及び酸化による劣化を防止しつつ、効率的にアスファルトを加熱することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係るアスファルト加熱装置およびこれを備える舗装材製造装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態にかかる舗装材製造設備１００は、舗装道路から剥ぎ取ったアスファルト再生材を乾燥する舗装材乾燥装置１０１と、舗装材乾燥装置１０１により乾燥したアスファルト再生材を貯留するアスファルト再生材タンク１０２と、例えばレジン等の軟化剤を貯留する軟化剤タンク１０３と、ストレートアスファルトを貯留する貯留タンク１０４と、山から採石したバージン骨材を加熱する骨材加熱炉１０５と、アスファルト再生材タンク１０２から供給されるアスファルト再生材、軟化剤タンク１０３から供給される軟化剤、貯留タンク１０４から供給されるストレートアスファルト、および骨材加熱炉１０５より供給されるバージン骨材を混合する混合機１０６とを備えている。
【００１５】
貯留タンク１０４は、マイクロ波によりアスファルトを加熱するアスファルト加熱装置１５０を備えている。アスファルト加熱装置１５０は、マイクロ波を照射するマイクロ波照射部１５１と、低酸素濃度ガスを供給する低酸素濃度ガス供給部１５２とを有し、低酸素濃度ガス供給部１５２により供給された低酸素濃度ガスによって低酸素濃度とされた環境下において、マイクロ波照射部１５１によりマイクロ波を照射してアスファルトを加熱するようになっている。ここでは、低酸素濃度ガス供給部１５２により供給される低酸素濃度ガスは、窒素ガスであるとして説明する。
【００１６】
上記構成を有する舗装材製造設備１００における舗装材の製造工程について以下に説明する。
舗装道路から剥ぎ取ったアスファルト再生材は、舗装材乾燥装置１０１に供給され、熱風による緩慢加熱が行われる。ここで、舗装材乾燥装置１０１内に供給する熱風の温度は、例えば、入口部で６００℃、出口部で１７２℃とされている。また、アスファルト再生材の加熱時間は、例えば、１０分とされている。
【００１７】
舗装材乾燥装置１０１により加熱されたアスファルト再生材は、アスファルト再生材タンク１０２に供給されて一時貯留される。アスファルト再生材タンク１０２には、例えば電熱ヒータ等の加熱装置が設けられており、内部のアスファルト再生材が保温される。貯留タンク１０２に一時貯留される時間は、１０時間以内が一般的であり、その際の保温温度は１６０℃から１７０℃である。
このように一時貯留されたアスファルト再生材は、舗装材の必要時期および必要量に応じて混合機１０６に供給される。なお、その供給量は、最終的な製品である舗装材の５割から６割であることが一般的である。
【００１８】
また、貯留タンク１０４では、ストレートアスファルトが貯留されるとともに、低酸素濃度ガス供給部１５２により供給された窒素ガスによって、例えば、５％以下の低酸素濃度とされた環境下にて、マイクロ波照射部１５１によりマイクロ波が照射され、ストレートアスファルトが加熱される。
このように加熱されたストレートアスファルトが、舗装材の必要時期および必要量に応じて、混合機１０６に供給される。
【００１９】
また、舗装材の必要時期および必要量に応じて、骨材加熱炉１０５により、山から採石したバージン骨材が１６０℃から１７０℃となるように直接加熱され、混合機１０６に供給される。また、混合機１０６には、軟化剤タンク１０３に貯留された軟化剤が供給される。なお、プラントによっては、軟化剤を舗装材乾燥装置１０１入口で添加してもよい。
【００２０】
このように供給されたアスファルト再生材、バージン骨材、ストレートアスファルト、および軟化剤が混合機１０６により混合される。そして、混合後の製品が舗装材として出荷される。この際、舗装材の品質は、針入度、すなわち、ＪＩＳ  Ｋ  ２５３０標準条件（温度２５℃，荷重１００ｇ，貫入時間５秒）にて定められている針が材料中に垂直に貫入したときの探さにて規定されており、例えば、東京都に出荷する場合には、針入度が４０から５０となるように、前述の各種原料の混合比や加熱条件が決定される。
【００２１】
次に、本実施形態に係るアスファルト加熱装置１５０およびこれを備える舗装材製造設備１００の作用効果について、図２に示す試験の結果を用いて以下に説明する。
図２に示す試験は、マイクロ波による加熱や加熱時の雰囲気が、アスファルトの粘性に与える影響を確認することを目的としている。
【００２２】
試験方法として、図２に示すように、Ｎｏ．１からＮｏ．９の９つのサンプルに対して、乾燥機またはマイクロ波による加熱を大気または窒素雰囲気下で行い、常温まで自然冷却した後にオイルバスにて温度を再び上昇させ、複数の温度条件における粘度を測定した。ここで、１回目の試験におけるサンプルは新品のアスファルトであり、２回目の試験におけるサンプルは１回目の試験を行った後のサンプルを混合したものであり、３回目の試験におけるサンプルは２回目の試験を行った後のサンプルを混合したものである。
【００２３】
図３は、１回目の試験結果を示しており、縦軸はアスファルトの粘度を、横軸は粘度を測定する際のアスファルトの温度を表している。なお、粘度の測定には回転粘度計を使用しており、測定する粘度に応じてロータの回転数および周速を変化させている。
ここで、ＢＡＳＥ１とＯＶ＿Ａｉｒとの試験結果を比較すると、全ての温度条件においてＯＶ＿Ａｉｒの粘度の方が高くなっている。これは、乾燥機により大気雰囲気下で加熱することによって、アスファルトの粘度が上昇することを示している。
【００２４】
また、ＯＶ＿ＡｉｒとＭＷ＿Ａｉｒとの試験結果を比較すると、全ての温度条件においてＭＷ＿Ａｉｒの粘度の方が低くなっている。これは、乾燥機とマイクロ波との加熱方法の違いによるものである。すなわち、乾燥機による加熱では、大気に接触したまま加熱するので酸化劣化してアスファルトの粘度が上昇してしまうのに対し、マイクロ波加熱では酸化劣化しつつもマイクロ波の粘度低下効果によって粘度の上昇を抑制できているためである。
【００２５】
一方、ＭＷ＿Ｎ２＿１とＭＷ＿Ａｉｒとの試験結果を比較すると、特に、８０℃から１００℃において、ＭＷ＿Ｎ２＿１の粘度の方が顕著に低くなっている。これは、マイクロ波により加熱をする際に窒素雰囲気とすることによって、アスファルトの粘度を低減することができることを示している。
【００２６】
上記事項は、２回目の試験結果を示す図４および３回目の試験結果を示す図５においても、同様の傾向が現れている。なお、図４において、ＭＷ＿Ｎ２＿１７０とＭＷ＿Ｎ２＿１９０との試験結果に大きな差異がないことより、マイクロ波による加熱の温度を１７０℃から１９０℃の間で変化させても、アスファルトの粘度には大きな影響を与えないことが示されている。
【００２７】
図６は、粘度測定の際の温度条件が１２０℃における、ＢＡＳＥ１、ＢＡＳＥ２、およびＢＡＳＥ３の粘度を結んだ折れ線グラフ（ＢＡＳＥ）と、ＭＷ＿Ｎ２＿１、ＭＷ＿Ｎ２＿１７０、およびＭＷ＿Ｎ２＿４の粘度を結んだ折れ線グラフ（ＭＷ＿Ｎ２）を示している。図６において、加熱が繰り返し行われたことによって、ＢＡＳＥ２およびＢＡＳＥ３の粘度は、ＢＡＳＥ１の粘度よりも高くなっている。一方、ＭＷ＿Ｎ２＿１７０およびＭＷ＿Ｎ２＿４の粘度は、ＭＷ＿Ｎ２＿１の粘度よりも低くなっている。これは、窒素雰囲気下でマイクロ波により加熱することによって、加熱が繰り返し行われた場合においても、アスファルトの粘度を低減することができることを示している。
【００２８】
次に、各サンプルを１７０℃まで加熱した際の温度と経過時間との関係を、図７から図１２を用いて説明する。
図７は、ＯＶ＿Ａｉｒ（サンプルＮｏ．２）を乾燥機により大気雰囲気下で加熱した際の温度と経過時間との関係を示しており、１７０℃まで昇温させるために２００分の加熱時間を要している。
図８は、ＭＷ＿Ａｉｒ（サンプルＮｏ．３）をマイクロ波により大気雰囲気下で加熱した際の温度と経過時間との関係を示しており、１７０℃まで昇温させるために６３分３２秒の加熱時間を要している。
【００２９】
図９から図１２は、ＭＷ＿Ｎ２＿１（サンプルＮｏ．４）、ＭＷ＿Ｎ２＿１７０（サンプルＮｏ．６）、ＭＷ＿Ｎ２＿１９０（サンプルＮｏ．７）、ＭＷ＿Ｎ２＿４（サンプルＮｏ．９）をマイクロ波により窒素雰囲気下で加熱した際の温度と経過時間を示している。これらの試験において、１７０℃まで昇温させるために要した加熱時間は、それぞれ、２６分５２秒、１９分４６秒、２３分１９秒、１５分２８秒であった。すなわち、マイクロ波により窒素雰囲気下で加熱した際の加熱時間は、図７に示す乾燥機により大気雰囲気下で加熱した場合の試験結果の約１／１３から約１／８であり、図８に示すマイクロ波により大気雰囲気下で加熱した場合の試験結果の約１／４から約２／５である。これは、マイクロ波により窒素雰囲気下で加熱することで、アスファルトの加熱時間を大幅に短縮することができることを示している。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るアスファルト加熱装置１５０およびこれを備える舗装材製造設備１００によれば、低酸素濃度ガス供給部１５２により低酸素濃度とされた環境下にて、アスファルトに対してマイクロ波照射部１５１によりマイクロ波が照射される。これにより、アスファルトの粘度を低下させることができ、当該アスファルトと骨材とを混合したアスファルト混合物を舗装材として敷設する際の作業性を向上させることができる。また、低酸素濃度の環境下とすることで、マイクロ波によるアスファルトの加熱時間を短縮することができるとともに、昇温に要するコストを低減することが可能となる。なお、低酸素濃度の環境として、例えば、酸素濃度が５％以下である環境が好適である。
【００３１】
また、低酸素濃度ガスを窒素ガスとすることで、効果的にアスファルトの粘性を低下させることができる。なお、窒素ガスにより加熱装置内の酸素濃度を５％以下とすることが望ましいので、窒素ガスの濃度は、例えば、９５％以上とすることが好適である。
【００３２】
また、アスファルト加熱装置１５０を貯留タンク１０４に設けることにより、マイクロ波を骨材に吸収させず、アスファルトに全て吸収させることができるので、アスファルトの粘度を効率的に低下させることが可能となる。
【００３３】
なお、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本実施形態において、アスファルト加熱装置１５０は、貯留タンク１０４に設けられているとして説明したが、アスファルト加熱装置１５０を混合機１０６または貯留タンク１０４と混合機１０６との間に設けてもよい。また、アスファルト加熱装置１５０を骨材乾燥炉１０５またはアスファルト再生材タンク１０２あるいは骨材乾燥炉１０５と混合機１０６との間に設けてもよい。これにより、アスファルト再生材に付着したアスファルトについても粘度を低下させ、舗装材の敷設性をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態として示した舗装材製造設備の構成概略図である。
【図２】図１に示す舗装材製造設備の作用効果を確認するための試験の条件を説明する図である。
【図３】図２に示す試験において１回目の粘度測定結果を示すグラフである。
【図４】図２に示す試験において２回目の粘度測定結果を示すグラフである。
【図５】図２に示す試験において３回目の粘度測定結果を示すグラフである。
【図６】図２に示す試験において粘度測定結果を示すグラフである。
【図７】図２に示す試験において温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【図８】図２に示す試験において温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【図９】図２に示す試験において温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１０】図２に示す試験において温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１１】図２に示す試験において温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１２】図２に示す試験において温度と経過時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１００  舗装材製造設備
１０１  舗装材乾燥装置
１０２  アスファルト再生材タンク
１０３  軟化剤タンク
１０４  貯留タンク
１０５  骨材加熱炉
１０６  混合機
１５０  アスファルト加熱装置
１５１  マイクロ波照射部
１５２  低酸素濃度ガス供給部
【図１】
0005128885.tif 000002
【図２】
0005128885.tif 000003
【図３】
0005128885.tif 000004
【図４】
0005128885.tif 000005
【図５】
0005128885.tif 000006
【図６】
0005128885.tif 000007
【図７】
0005128885.tif 000008
【図８】
0005128885.tif 000009
【図９】
0005128885.tif 000010
【図１０】
0005128885.tif 000011
【図１１】
0005128885.tif 000012
【図１２】
0005128885.tif 000013