当日発表資料：論文番号3177

技術名称 高熱伝導コンクリート

NETIS番号 HR-230007-A

設計熱伝導率という新しい考え方
ロードヒーティングのコスト縮減に寄与する高熱伝導舗装について
令和5年度 第35回 日本道路会議
日時：2023.11.2

論文発表

場所：都市センターホテル

発表者： 東邦産業株式会社
新潟太平洋生コン株式会社
東邦産業㈱

〇美寺
浅野寿人
宏
1

当日発表資料：論文番号3177

東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177

化石エネルギーから再生可能エネルギーへの転換に寄与する基礎技術としての使用が可能となります。
これまでの課題
北海道や多積雪地では、設計放熱量が大低温度の下水熱などの再生可能エネルギーだけでは、ロードヒーティングの舗装体を設計温度に加熱できない
このため、ヒートポンプや化石エネルギーによる加熱が必要
また、ロードヒーティングは、投資コストが高い
これらの課題を解消する方法として、本技術は次のようなメリットにつながる可能性があります。
①北海道や多積雪地域において、低温度の未利用熱をヒートポンプレス等で活用することが可能となります。
②無散水融雪施設の全体最適な設計を行うことでコスト縮減が可能となります。
東邦産業㈱

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高熱伝導コンクリートの特徴

当日発表資料：論文番号3177

高熱伝導性：熱伝導率は、従来のコンクリートの約3倍まで向上
任意の値に熱伝導率をコントロール：アルミナ骨材の置換割合により熱伝導率が比例する

東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177

熱伝導率の違いによる融解状況の観察実験「熱伝導率の大小による放熱能力の違い」「熱伝導率の大小により、同じ温度の熱エネルギーを加えた場合の放熱能力に違いがあることを実証試験により確認しました。

実験開始時
1－2：普通コンクリート（熱伝導率2.0w/ⅿ・k）

2－2：高熱伝導
コンクリート（熱伝導率6.1 w/ⅿ・k）
3－2：高熱伝導
コンクリート（熱伝導率3.4 w/ⅿ・k）

協力：株式会社スノーテック新潟

東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177• マイナス1℃に設定した恒温槽において、マイナス1℃に冷やした3種類の熱伝導率の異なるサンプル（10㎝×10㎝×5㎝の直方体）の上に、氷を置き、サンプルの底面に同流量の水温約10℃の水を流して、氷の融解する状況を観察する。
水温約10℃

吐水量：約40㎖/分

実験ポンチ絵試験動画QRコード

恒温槽

マイナス1℃設定

供給水温度約10℃のケースの動画（16倍速：1分27秒）

協力：株式会社スノーテック新潟

23秒表示
•
東邦産業㈱

サンプル2－2に兆候

約1分表示

約25秒表示サンプル3－2に兆候。

サンプル1－2に兆候。
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当日発表資料：論文番号3177

左側の普通コンクリートはほとんど融解していません。
このことから、熱伝導理率を向上することで、放熱能力が大きくなることが定性的にわかります。

実験終了時
開始から24分後
1－2：普通コンクリート（熱伝導率2.0w/ⅿ・k）
2－2：高熱伝導
コンクリート（熱伝導率6.1 w/ⅿ・k）

3－2：高熱伝導
コンクリート（熱伝導率3.4 w/ⅿ・k）

協力：株式会社スノーテック新潟

東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177①厳寒地区や多積雪地区で、未利用となっている低温度熱エネルギー(下水熱や地中熱等)の活用が可能となります。
机上計算の結果によって、低温度の熱エネルギーを活用できることを示します。

熱伝導率λ(W/m℃)

×〇1.62.42.52.75
3456

放熱管往き温度Ta（ ℃）

放熱管還り温度Tb（℃）

16.84
11.92
12.1
7.18
11.72
6.81
10.9 10℃低下 5.98
10.21
5.29
8.32
3.4
7.18
2.26
6.42
1.5
東邦産業㈱

利用する下水温度が12℃の場合

加熱なしで12℃以上に温めることは不可能
設計上必要な不凍液の放熱管入口温度を低くすることができ、低温度の未利用熱をヒートポンプレスで活用することが可能となります。
8当日発表資料：論文番号3177②熱伝導率を変数として扱うことで、「施設の全体最適な設計（コスト縮減など）をすることが可能」

革新的方式

従来方式
設計条件（設計熱量等）

放熱部の設計

放熱部の設計

熱源部の設計

熱源部の設計

舗装体の熱伝導率を【定数】として取扱って放熱部の設計

設計完了
東邦産業㈱

新たなパラメータとしての舗装体の熱伝導率9当日発表資料：論文番号3177

計算事例：北海道（道央地区）
熱伝導率をパラメータとして部分最適でなく全体最適な設計を行う。

4千万円以上コスト縮減
４W/m℃付近において建設費が最小値となる。

熱伝導率と採熱管費用＋アルミナ費用

新たに熱伝導率を変数として施設設計を行うことができ、無散水融雪施設の全体最適な設計（建設コスト縮減等）が可能となります。
東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177

今冬に向けた事例：見附駅東口駅前広場における無散水融雪施設への導入

東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177

実証実験

現計画
幅1800ｍｍ

幅1200ｍｍ

融雪幅員3000ｍｍ

融雪幅員3000ｍｍ

＠300

＠200
放熱管拡幅イメージ図

そこで、設置費用を安価にする方法として、放熱部の舗装体の熱伝導率を大きくすることで、地中熱交換井1本あたりの放熱面積を大きくすることが設計上、可能となります。
今冬、両タイプを比較して高熱伝導コンクリートの実証実験を行い、来年度に工事を行う歩道部に、その成果を生かすこととしています。

歩道部の地中熱活用ヒートパイプによるロードヒーティング計画区域において、全体最適な設計を行い既存技術の建設費のコスト縮減を図る実証実験を予定
東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177

その他
課題：意匠上、路面に着色を予定

舗装体
放熱管

放熱管

舗装体
路盤

路盤

着色方法として、従来技術では次の通り
樹脂系薄層舗装：カラー砕石を樹脂により接着する舗装
カラーブロックの設置：舗装体表面にブロックの設置
東邦産業㈱

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論文番号3177

課題：意匠上、路面に着色を予定

設計における舗装体の熱伝導率の位置づけ

ロードヒーティングの設計図書である「路面消・融雪施設等設計要領H20.5」を参照
路面で設計必要熱量を放熱するのに適切な放熱管入口温度は次式により算定するものとする。
Ｔ₁＝〒＋1/2・⊿Ｔ₁
Ｔ₁：放熱管入口温度（℃）、〒：放熱管平均通水温度（℃）、⊿Ｔ₁：放熱による温度低下（℃）
また、〒 = ｑu・

𝐋₁+𝐋₂
𝟐𝛌+ ｑ・𝒂,𝟐𝛑・𝛌𝐩・𝐋・㏑ｄ₀
ｄ₁+ 𝑇ⅿ-------------式（2.12）

𝐋₁ + 𝐋₂
𝐪𝐮・𝟐𝛌

路面

舗装体の熱伝導率が関係する第１項の変数
舗装体

ｑu：上部放熱量：W/m²）
L₁:放熱管中心から路面までの最長距離（m）
L₂:放熱管中心から路面までの最短距離（m）

放熱管
路盤
放熱管と路面の位置関係

λ：舗装体の熱伝導率（W/m/ｋ）
東邦産業㈱

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当日発表資料：論文番号3177

課題対応策：以下の対応策として、着色コンクリートの使用

舗装体

舗装面に樹脂系の薄層舗装等を行うと放熱管熱伝導率の低下
放熱管

舗装体

路盤

路盤

樹脂系薄層舗装：熱伝導率の小さい樹脂による舗装体の
𝝀＝𝒕/（𝒕𝟏/𝝀𝟏 + 𝒕𝟐/𝝀𝟐） 合成熱伝導率の低下による放熱能力の低下
カラーブロックの設置：放熱管と路面間の距離が長くなることによる放熱能力の低下
𝐋₁ + 𝐋₂
𝐪𝐮・𝟐𝛌
東邦産業㈱

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未利用熱エネルギーの普及拡大に繋がり、GX(グリーントランスフォーメーション)の実現に寄与し、質の高い道路空間の形成にも資することを期待します。
Special thanks

新潟県見附市㈱スノーテック新潟

新潟大学工学部 佐伯教授、日本軽金属㈱、日軽産業㈱、太平洋セメント㈱当社ホームページ
https://www.tohos.co.jp

技術名称：高熱伝導コンクリート
NETIS登録番号：HR-230007-A

本論文に関する問い合わせ先
東邦産業株式会社 副社長 美寺寿人（MITERA HISATO）〒951-8124 新潟市中央区医学町通 2 番町 10 番地 1
℡ 025-228-0168
e-mail:hisato@tohos.co.jp
高熱伝導コンクリートに関する記事は、当社ホームページの【お知らせ】に掲載しています。
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