N I K KO T E C HN I CA L RE PO RT

コンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討
Study to expand the transportation time of asphalt
mixture using containers.
寺内崇仁・河邉真治TERAUCHI Takahito, KAWABE Masaharu
日工株式会社

開発部4課

から、合材を長時間保温可能なコンテナの開発に取り組んできた。本稿では、実際にコンテナへ投入した合材の保温特性について調査を行ったので、その概要を報告する。
2.

試験概要

2.1

試験に用いたコンテナの仕様試験に用いたコンテナの外観を図−2に、その仕様を表−1に示す。
コンテナは一般構造用圧延鋼材（ SS400 ）製とし、外装に特殊保温材と、それを保護する形で板金を施工している。
また、コンテナは上部から合材を投入し、下部から排概出する構造になっている。投入口の蓋（以下、投入ゲート）は

要

アスファルト混合物（以下、合材）の生産量は年々減少しており、それに合わせて、全国に点在しているアスファルも減少している。
そして、合材の生産性を改善するため、APはさらに減少すること（以下、統廃トプラント（以下、AP）
合）が予想される。合材の品質は温度に大きく依存することから、APの統廃合が進むと、現在のダンプトラックに合材を積載して舗装現場まで輸送する方法（以下、現行方法）
では、合材の温度低下によって、供給不可能なエリア自重で閉じ、排出口の蓋（以下、排出ゲート）は、図−2に示すようにコンテナが接地した状態でロックピンを抜き取り、コンテナを持ち上げると、排出ゲートが開き、合材が排出できるようになっている。

が拡大することが懸念される。
よって、合材の温度を維持することは、供給可能なエリアの拡大に向けて、重要な要

図−3

試験手順

表−2

試験条件

素技術となる。
）
田村ら1（2021）は、現行方法における合材の温度変化について検討を行っており、外気に晒される合材の表面よりも、ダンプトラック荷台と接触する合材の底面の方が著しい温度低下を示すことから、筐体への熱伝導と外気への熱伝達を抑制できる、合材の輸送コンテナを開発することが、供給可能なエリアを拡大する上で有効であると報告している。
これらのことを踏まえて、筆者らは、特殊保温材を施工したコンテナ（以下、コンテナ）の試作と改良を重コンテナを用いた合材の保温特性について検討を行った。
ねてきた2）3）。本稿では、

１.

緒言

現行方法において、合材は一般的に1.5〜2 時間を超える

図−2

コンテナ外観

表−1

コンテナ仕様なお、12点の測定点（以下、測定点）と使用機器を図−4に示と、温度低下により品質が劣化し舗装ができなくなる。
このたす。
ここで、測定点の位置関係を詳細に表すために、コンテナ

め、合材の輸送時間が 2 時間以内に収まるように全国に分の対角を通る鉛直方向の断面を斜断面と定義し、熱電対のこ挿入に関して、水平方向をx軸、鉛直方向をy軸と定義する。

「 2022 年度 アスファルト合材統散してAPを建設してきたが、コンテナに施工した特殊断熱材ののx 軸の熱電対に関して、計年報」4）によると、公共投資抑制の影響を受けて、2000 年に7,000 万 tあった合材製造数量が、2022 年には3,900 万 t2.2へと約 44% 減少しており、その製造数量の減少に合わせてとが読み取れる（図−1参照）。
豪雨災害等の更なる頻発化・激甚化などが予測され、国際（カーボン社会は2050 年の温室効果ガス排出量実質ゼロ

試験条件

関しては、コンテナの構造がy軸を対象として線対称であること

試験は合材の温度低下が著しい、冬期の寒冷地で実施

APの数も1,500 基から1,000 基へと、約34% 減少しているこ
また、近年、温室効果ガスによる地球温暖化の影響から、仕様上、熱電対は角部のみ挿入可能であった。
そして、x軸に

図−1 合材製造数量とプラント数の推移（出展 2022 年度 アスファルト合材統計年報 4）より編集）

ニュートラル）に向けて動き出した5 ）6 ）。無論、道路業界におできないエリアの拡大が懸念されるため、合材を長距離輸いてもカーボンニュートラルに向けた取り組みに注力してお送できる技術の開発が鋭意進められている。

から、温度分布も線対称になることが予想される。
よって、x 軸した。試験手順を、以下の箇条書きと、図−3で示し、試験条に関しては、合材中心より一方向のみ温度測定している。
この件を表−2に示す。

コンテナの構造の違いから、放散ことに対し、y軸に関しては、の挙動が異なることが予想されるため、合材中心から上方、下【試験手順】方へ向けてそれぞれ温度測定している。

①コンテナを投入ゲートが開いた状態で、フォークリフトを用3.

いて、合材排出口下部である、APの本体下へ運搬する。

評価

合材の長距離輸送を可能にする方法に関して、合材温②合材をコンテナが満杯になるまで投入する。

合材の保温時間が長くなることで、合材とコンテナ内壁と度が低くても一定の品質を担保する技術と、合材の温度低③合材表面がコンテナすりきりになるように均す。の接触境界面における温度低下は不可避であるが、実際加えて、ドライバーの労働時間が減少（自動車運転者の下を抑制する技術とがある。前者は、アスファルトに少量の水④投入ゲートを閉じ、後述するシース熱電対とデータロガーの舗 装 現 場においては、アスファルトフィニッシャーのスク労働時間等の改善のための基準の一部改正 7 ））することを添加し、発泡させることで流動性を増大させる、フォームドや、工場の働き手が減少すること等の人員不足に関する問アスファルトなどを挙げることができる。後者は、現行方法に題があり、経営合理化のため、さらにAPの統廃合が進むこ

用いている保温シートや、加熱ヒータを実装した容器などをコンテナで合材を保温中、コンテナ内部12点の温度と外気とが予測される。AP の統廃合が進行すると、合材を供給挙げることができる。筆者らは後者の技術に着目し、2021 年で測定し、データロガーで記録した。
温を、シース熱電対（K型）り、APにおける運営方法の見直しによる、合材生産性の改善（以下、APの革新）が求められる。

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を用いて21 時間に渡り連続で温度測定する。

リュード等により合材が撹拌され、温度がほぼ一様となる。
よって、本検討においては合材「全体」の平均温度が一般に達するまでの時間を的な合材受入れ温度（以下、150 ℃）保温可能時間と定義している。

コンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討

コンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討─ 37 ─

─ 38 ─

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3.2.3

解析結果

測定点に対して逆解析を行い、その結果、算出された合材全体、基準断面、斜断面の平均温度推移を図−9に示す。図−9中における、紫の二点鎖線で示すダンプ試験時の合材平均温度は、「 運搬中のアスファルト混合物の温度特ダンプ試験時の外気温性の考察」1）より編集したものであり、
図−6
3.2.2

は、その試験を行った1月の兵庫県内における外気温の実3次元モデルと定義断面測データである。
また、表−4にシミュレーションで求めた経過解析条件

時間毎の基準断面と斜断面の温度分布を示す。
この表−4

外気温は、合材の温度低下の勾配に影響を及ぼすため、
図−43.1

本試験において、コンテナを用いた合材の保温を検討する

測定点詳細と使用機器上で、重要なファクターである。
このことから、逆解析の結果試験結果が、可能な限り試験結果を再現するように、実測した外気温

図−4に示す測定点の平均温度と経過時間の関係を図の近似関数を作成し、熱解析シミュレーションに実装してい−5に示す。

る。その近似関数に加え、経過時間と実測した外気温の関係を図−7に示す。
また、熱解析シミュレーションに使用した条件を表−3に示す。合材密度は実測重量とコンテナ容量から算 出し、初 期 温 度については、合 材は出 荷 温 度 のより、合材の温度低下は、コンテナ上部が、コンテナ下部よりも顕著であることが読み取れる。

式−2は、熱拡散率αの値が大きいほど（熱伝導率λの値は大きいほど、比熱 cと密度ρの値は小さいほど）温度変化が顕著であることを示す。
次に、本試験に用いたコンテナの構造を簡略化したものを
図−8に示し、その境界条件に関する微分方程式を式−3に示す。
また、式−3は、異種個体が完全接触し、熱抵抗を考慮しない場合のものである。

177℃、コンテナは近似関数から算出して−0.8℃としている。
特殊断熱材は積層構造のため、熱伝導率や比熱、密度は各種と記載し、層厚は積層した合計の厚さを示す。合材の熱伝導率は、合材の比熱と密度を固定し、熱伝導率の値を変更しながら熱解析シミュレーションを行い、測定点の実測
図−5データと熱解析シミュレーションが近似した時の値を採用し測定点の平均温度と経過時間の関係

図−9 合材平均温度算出結果（ダンプ試験時の合材平均温度：出展「運搬中のアスファルト混合物の温度特性の考察」1）より編集）ている。
図−8

図−5より、測定点の平均温度が 150 ℃に達する時間はコンテナの構造（簡略図）

約 15 時間と読み取れる。
しかし、これは前述に定義した合材「全体」の温度では無く、最も合材の温度低下が顕著と予測されるコンテナ角部の表−4温度が反映されていない。
このことから、測定点以外の合材経過時間毎の基準断面と斜断面の温度分布温度を、後述する熱解析シミュレーションにて補完して、合材「全体」の平均温度を算出している。
3.2

図−7

熱解析を用いた保温可能時間の推定

合材全体平均温度を算出するために、熱流体解析ソフト

実測した外気温と近似関数
表−3ウェア（シーメンスPLMソフトウェア・コンピューテイショナルダ

解析条件を用いて、試イナミックス㈱製：STAR-CCM+ Ver.18.02 ）験結果に対して逆解析を行っている。
3.2.1

そして、図−8の保護板金と外気の境界における、自然対3次元モデルの作成

流による熱伝達を式−4に示す。

まず、コンテナと同一形状の3 次元モデルを作成している。
また、経過時間による合材内部の温度分布や、合材全体平ここで、熱伝導率、比熱、密度が一定の場合に関して、均温度との関係を調査するために、図−4にて定義した斜断面に加え、コンテナの中心を通り側面と並行位置にある鉛x,y,zで表記する直行座標系における3 次元熱伝導の微分直方向の断面（以下、基準断面）を定義している。
これらをさらに、式−1を変形したものを方程式を式−1に示す 9）10）。

図−6に示す。

式−2に示す。

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コンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討

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4.

考察

まず、
ΔTの推移について述べる。前述の通り、合材投入合材全体平均温度とを比較すると、最も温度が高いのは基ΔT AirはΔTに対して小さ直後から14 時間経過後において、準断面、次いで斜断面、そして、合材全体平均温度と続い合材投入直後の、赤い実線で示す合材全体平均温度と、い値を示すため、ΔT AirがΔTに及ぼす影響は極めて小さいている。
とりわけ、基準断面の温度が最も高くなるのは、この紫の二点鎖線で示すダンプ試験時の合材平均温度に着目と言える。
よって、結果的に外気温が−13 ℃まで低下しても、基準断面における放熱面積が最小となるために、合材からするため、図−9より、経過時間が 0 時間〜 2 時間の範囲で外気の温度低下速度より合材全体の温度低下速度の方がの放散熱量が抑えられるからであると考えられる。一方で、抜粋したものを図−10に示す。

速いので、ΔTは終始一貫して縮小している。逆に、外気の合材全体の平均温度が最も低い値を示すのは、図−14の温度低下速度の方が速い場合には、ΔTは増大することに赤丸で示したコンテナの投入・排出ゲート部における隙間ななる。
これらをまとめたものを表−5に示す。

どに、特殊断熱材を施工できないために放散熱量が多くなる

4.1

7.7％と小さい値を示すため、温度低下速度に大きな変化が合材投入直後の温度低下認められない。
これらの内容を図−12と式−6に示す。

表−5

ことを、シミュレーション結果でも反映されているものと推察さ合材全体温度、外気温およびΔTの関係れる。以上のことから、コンテナの投入・排出ゲート部の隙間による温度低下の影響は、基準断面と斜断面の合材におい図−11

図−10ては限定的であると考えられる。

経過時間と温度低下速度の関係

次に、ΔTが温度低下速度へ及ぼす影響について述べる。

合材平均温度算出結果一部抜粋

合材の温度低下速度は、コンテナ表面の単位面積当たりの図−10より、合材投入直後から0.5 時間までの温度低下放散熱（以下、熱流束）に比例し、さらに、この熱流束は、熱ダ勾配を算出すると、合材全体平均温度では−15.9 ℃/h 、これらのことか伝導率とΔTに比例することが知られている。

ンプ試験合材平均温度では−45.5 ℃/hと、いずれも急激なら、合材の温度低下速度は、ΔTに比例することになる。具体温度低下を示している。
ダンプ試験の目的は、運搬中の合材的に図−13より、合材の温度低下速度は、合材をコンテナの温度分布と挙動を明らかにすることであり、「 温度低下のへ投入した、初期温度低下の直後から14 時間を経過する1 ））
保温養生に至り、ΔTに比例して−3.0 ℃/h から弧を描くようにして−を行わなかったことと、大きな熱容量を有するダンプ荷台に1.8 ℃/hまで低下しているのが分かる。その後、合材の温度熱を奪われた結果、急激な温度低下が起こったと考えられ低下速度は、19 時間を経過するまで−1.8 ℃/h から−1.6 ℃る。
また、コンテナへ合材を投入した直後の急激な温度低下/hへ緩やかに低下していることが分かる。以上のことからも、

また、表−4に示す経過時間が21 時間の温度分布と、図（以下、初期温度低下）についても、合材から、温度測定開合材の温度低下速度がΔTに比例していることが裏付けら−14に示す合材表面の温度分布に着目すると、コンテナ角れる。
さらに、合材の温度低下速度は、
ΔTがΔT Airに関連し部から合材の温度低下が進行し、中心部では温度低下がした可能性が高い。
このことから、合材の保温可能時間を延ていることからも、外気温度の影響を少なからず受けているあまり見られないことが分かる。
この合材中心部での温度低長するためには、コンテナを予熱して合材と外気の温度差をと言える。
しかし、
ΔT 低下②において、外気温が約 10 ℃上下が小さいことに関しては、合材の熱伝導率が低いことが小さくする等、鋼板への熱伝導を抑制する方法が有効であ昇しているにも関わらず、温度低下速度の差は、0.2 ℃/hと理由であると推測できる。合材の熱伝導率は、常温のガラス続いて、図−11では大きな変化が認められなかった、ΔT影響が小さい。
これは、先に述べた通り、ΔT AirがΔTに及ぼ材料と同等（新編 熱物性ハンドブック8 ））で、1.25W/（ m・による温度低下速度の変化を詳細に表すため、図−11のす影響は極めて小さいことに加え、コンテナの大部分が特殊（表−3参照）と低い値を示す。
これにより、合材中心部は、K）

温度低下速度を一部抜粋したもの（温度低下速度が、−3

保温材に覆われており、鋼板が外気に晒される面積が小さコンテナに施工した厚さ70mmの特殊断熱材に加え、層厚〜−1.5 ℃/hの範囲）と、ΔTの関係を図−13に示す。

いことや、特殊断熱材が層厚 70mmと厚く、外気温の影響600mm 、熱伝導率 1.25W/（ m・K ）の合材自らの断熱材にが僅かな程度にとどまるためだと考えられる。

覆われていることに相当するため、21 時間保温後において挙動を大きく捉えるために」（田村ら,2021,p34

図−12

始時の外気温である−0.8 ℃に等しい温度の鋼板へ熱伝導ると言える。
4.2

保温可能時間と温度低下速度

コンテナの保温可図−9より、177 ℃で合材を出荷した時、ΔTとΔT Airの関係

これは、前述の通り、能時間は7.9時間という結果が得られた。

図−1421時間経過後の合材表面の温度分布

合材投入直後こそ、初期温度低下が見られるが、その後の温このように、氷点下の環境においても、外気温の変化によ度低下は緩慢になるためである。
ここで、経過時間に対する合る影響が極めて小さく、コンテナを用いた合材の保温可能時

このことから、合材保温可能時間を延長するための方法

材全体温度の変化率を、温度低下速度と定義し、その関係を間が、一般的な輸送時間である1.5 時間と比較して、約 5 倍として、一定以上のコンテナ容量を確保することが有効であ

図−11に示す。
また、温度低下速度は、0.5時間毎に算出し（図−9参照）は、当コンテに相当する7.9 時間を示したことると考えられる。
このことは、合材自らが一定の断熱性能を有てプロットしたものであり、その算出式を式−5に示す。

ナが、合材の長距離輸送にとって有効な手段となり得ることするものの、その断熱効果を十分に発揮させるためには、を示唆している。

600mm 以上の層厚が必要であることがシミュレーション結図−11より、時間経過と共に合材温度が低下し、それにも、大きな温度低下が見られなかったと考えられる。

果から明らかとなっている。そして、コンテナの形状を熱放散応じて温度低下速度が緩慢になる。
また、時間経過による外4.3は、合材投入直後から14 時間経気温の変化（以下、ΔT Air）（−0.8 ℃から−13 ℃に低下）である
過後において、−12.2 ℃が、合材全体温度と外気の温度差（以下、ΔT ）に対して、2024│NO.005

図−13

温度低下速度とΔTの関係①

断面温度分布と放熱箇所の調査面積（比表面積）が最小となる球に近づけることが最も理想

図−9より、橙色の一点鎖線で示す基準断面平均温度と緑である。
とりわけ、コンテナ角部の合材温度の低下が著しいの破線で示す斜断面平均温度、
ならびに、赤い実線で示すのは、熱放散面積（比表面積）が大きくなること、断熱材としコンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討

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2024│NO.005

N I K KO T E C HN I CA L RE PO RTての合材層厚が薄くなること、特殊断熱材の施工が難しい

参●合材の保温可能時間を延長するためには、一定以上のことなどを、そのことの根拠として挙げることができる。

考

文

献

コンテナ容量を確保することや、コンテナの熱放散面積以下に、コンテナの熱放散面積の削減について、具体的（比表面積）を削減することが有効だと推測できる。

１） 田村彰啓, 蓬莱秀人, 川村克裕：運搬中のアスファルト混合物の温度特性の考察,第34回日本道路会議論文,な方法を2 点述べる。1 点目は、前に述べたように、熱放散面6.

積（比表面積）が小さくなるようにコンテナの形状を変更する

今後の展開

論文番号3183,2021.
２） 田村彰啓：運搬中のアスファルト混合物の温度特性のことである。例えば、コンテナを円柱形状にすることで、同容

将来、カーボンニュートラルや、働き手の不足から、APの量のコンテナでも、角形形状よりも熱放散面積（比表面積）革新により、APの統廃合が進むと予測される。その時、現行の削減が可能であり、コンテナからの熱放散が抑制できる。2

方法では、合材を供給できないエリアの拡大が懸念される。

３） 河邉真治, 蓬莱秀人, 川村克裕：コンテナを用いたアス点目は、投入・排出ゲートの統一である。本試験で用いたコ

そこで、筆者らは合材を長時間保温可能なコンテナの開ファルト混合物の保温特性に関する調査,第35回日本

ンテナは、前述の通り、上部から合材を投入し、下部から合発に取り組んできた。当開発の最終目標は、合材の貯蔵や材を排出する構造になっているため、投入・排出ゲートのそ運搬システムの構築にある（図−15参照）。
これは、主要プ

４） 一般社団法人 日本アスファルト合材協会 資料・広報

れぞれに、特殊断熱材が施工不可能な箇所が存在する。

ラント（図−15のセンタープラント）に合材の生産を集約し、委員会 資料部会：2022年度 アスファルト合材統計年報,

よって、コンテナが反転可能な装置を設ける等の方法で、合プラントの瞬発力を維持しつつ、合材が連続的に生産される

pp.12-13,2023.

材の投入・排出を同一ゲートから行うことが可能になれば、ことを指す。その背景には、合材の保温にコンテナを用いる

特殊断熱材が施工不可能な箇所を削減でき、コンテナからことで、1 つのAPを拠点とした、合材供給可能なエリアの拡

https://www.mofa.go.jp/mofaj/ic/ch/page1w_00の熱放散を抑制できる。

大がある。
このシステム構築の第一歩として、コンテナを寒冷0121.html

地や離島などへ実装することを目指している。
そのためには、

アクセス日：2023年12月4日

5.

まとめ

合材の投入・排出や運搬が容易な構造へコンテナを改良す

本試験における、結果と考察を以下に要約する。
●氷点下の環境下でも特殊断熱材を施工したコンテナを用

道路会議論文,論文番号 3217,2023.

５） 外務省6） 地球温暖化対策推進本部：日本のNDC（国が決定ることや、コンテナ容量を見直すことが必要になると予測できする貢献）,2021.

るため、まずは、情報収集を予定している。

https://www.mofa.go.jp/mofaj/files/100285591.pdf

いれば、合材を7.9 時間保温可能である。

また、前述の通り、初期温度低下が著しいため、保温可能●合材をコンテナに投入した直後は、外気温に等しい鋼板への熱移動により合材温度が急激に低下する。

7） 自動車運転者の労働時間等の改善のための基準の要がある。
これは、中温化合材のような、出荷温度を下げて一部を改正する件,厚生労働省告示第367号,2022.

排熱を利用したコンテナの予熱など、初期温度低下を抑制

下が小さく、角部で温度低下が顕著である。

し、従来と同等の温度域で出荷可能な方法の検討も必要である。

断熱材として作用する。

アクセス日：2023年12月4日

時間を確保するために、合材を通常より高温で出荷する必CO 2排出量を削減している技術に逆行することになるため、●本試験において、コンテナ内の合材は、中心部の温度低●合材の熱伝導率は低く、合材中心部では周囲の合材が考察,日工テクニカルレポート第三号,pp.33-42,2022.

●時間経過による合材の温度低下勾配は、外気温の影響

今後も、今回のサンプリングデータや熱解析シミュレーショを受けるが、特殊断熱材がコンテナ表面を大幅に覆ってンを活用し、コンテナの改良検討を進めて行く所存である。

8） 日本熱物性学会：新編 熱物性ハンドブック[日本熱物性学会編],pp300,2008.
9） 門出政則：改訂版 熱伝導の順問題解と逆問題解,
pp1-7,2022.
10） 北山直方：図解 伝熱工学の学び方,
pp26,pp51-55,2015.

いる場合、その影響は小さい。
筆者紹介

TERAUCHI Takahito
寺内崇仁

2024 年入社
開発部

開発 4課

KAWABE Masaharu
河邉真治2021 年入社
開発部

図−152024│NO.005

開発 4 課

合材の貯蔵や運搬システムの構築

コンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討

コンテナを用いたアスファルト混合物の輸送時間拡大に向けた検討─ 43 ─

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2024│NO.005