JP2000197415A - 芝生面における融雪および積雪防止方法およびそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】芝生を痛めること無く、あらゆる状況からでも
効果的に融雪や積雪防止を可能とする。 【解決手段】融雪対象芝生面または積雪防止対象芝生面
に、散水設備およびヒーティング設備とを併設し、降雪
状況または積雪状況に応じてこれら散水設備およびヒー
ティング設備のうちから選択されたいずれか一方によ
り、または両設備を併用することによって、融雪または
積雪防止を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に芝が張られた
芝生グランド、サッカー競技場、競馬場、ゴルフ場など
を対象として、芝生を痛めることなく、融雪または積雪
防止を可能とした芝生面における融雪・積雪防止方法お
よびそのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】サッカーフィールドをはじめとして天然
芝が張られた陸上競技場や競馬場では、降雪による積雪
が大きな問題となっている。これらの競技場や競馬場で
は、競技日時や競馬開催日が予め決まっているため、積
雪による競技中止や競馬中止は極力避けなければなら
ず、積雪があった場合にはその除雪作業には多大な手間
と時間が掛かっていた。すなわち、重機などによる機械
的な除雪は芝を痛めるため行うことが出来ず、専ら人手
により除雪作業を時間と多くの人工を掛けて行ってい
た。しかも、特に競馬場では競争馬が残雪など白いもの
を怖がることがあるため、競馬場内のすべての雪を場外
へ搬出しなければならず、労力的にもかつ時間的にも大
きな負担となっていた。

【０００３】従来より融雪方法または積雪防止方法に
は、大別すると２通りの方法が存在している。一つは散
水方式であり、残りの一つはヒーティング方式である。
説明するまでもなく、前者の散水方式は道路面や積雪面
の上部より水（温水含む。）を供給することにより、雪
に熱を加えて溶かすものであり、後者のヒーティング方
式は、地中に温水管または電気配線を設けて地表面を暖
めることにより雪を溶かすものである。このヒーティン
グ方式は前者の散水方式に比べると、費用が掛かり設備
も大掛かりとなっている。

【０００４】従来からこれらの融雪または積雪防止技術
は、専らゴルフ場のグリーンや道路面などを対象として
展開されてきており、現状では大規模な芝生競技フィー
ルドを対象とするものはほとんど見当たらない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
散水方式の場合には、積雪の表面付近で溶けた融雪水
（散水した水を含む。）が、さらに雪を溶かしながら積
雪を縦断しながら流下し芝生面に達するが、この融雪水
が芝生面上および芝生土壌中に滞留した状態となり、そ
の後周囲の冷熱によって再度凍結したり、あるいは散水
停止後に外気温の低下と共に凍結したりするため、芝生
を痛めてしまうなどの問題が発生していた。

【０００６】他方、後者のヒーティング方式の場合は、
降雪初期には効果的であるけれども、積雪した状態から
の融雪や積雪量が多い場合には融雪効果および積雪防止
効果があまり期待出来ないなどの問題がある。すなわ
ち、このヒーティング方式は地中より積雪の下面側に熱
を供給することにより融雪を促す方式であるが、芝生の
葉と地表との間や、葉と葉の間に僅かな空気層が形成さ
れているため、この空気層が断熱層となって積雪側に熱
が伝達され難いとともに、積雪の下面側からある程度の
範囲まで融雪が進むと、今度は積雪下面と芝生面との間
の融雪によって形成された空間が同じく断熱層となっ
て、いくら加熱を行ってもヒーティングによる熱がほと
んど伝達されない状態となり、ヒーティングによる融雪
効果が一切望めないようになる。また、熱の放散もない
ため、土壌中に熱が蓄積されることにより、熱影響によ
り芝生が痛んでしまうなどの問題が発生している。な
お、この現象は芝生の葉長が長い競馬場で顕著となって
いる。

【０００７】そこで本発明の主たる課題は、芝生を痛め
ること無く、積雪した状態からの融雪や雪の降り始めか
らの積雪防止等、あらゆる状況からでも融雪や積雪防止
を可能とした芝生面における融雪および積雪防止方法お
よびそのシステムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明方法は、融雪対象芝生面または積雪防止対象芝
生面において、散水とヒーティングとを併用することに
よって、融雪または積雪防止を行うことを特徴とするも
のである。

【０００９】融雪または積雪防止を行うに当たり、散水
方式とヒーティング方式とがそれぞれ公知の方法である
ことは前述のとおりであるが、特に芝生面を対象とする
場合には、両者を併用することにより両者の組合せ以上
の新たな相乗的な効果、具体的には芝生を痛めることな
く融雪または積雪防止が行えるようになるなどの別の効
果が新たに発揮されるようになる。

【００１０】以下、この点について詳述すると、散水方
式の場合には、積雪の上面からの散水によって効果的に
雪を溶かすことが出来るけれども、融雪水が凍結し芝生
を痛めるという問題があり、一方、ヒーティング方式の
場合には、融雪初期には効果を発揮するけれども、積雪
と芝生面との間に形成されている若しくは融雪によって
新たに形成された断熱空間によって熱の伝達性が極端に
低下し、熱影響によって芝生を痛めるなどの問題があっ
た。

【００１１】しかしながら、本発明に従ってヒーティン
グを行いながら散水を行った場合には、散水された水は
融雪水と共に積雪下面（芝生面）側に流れることによ
り、芝生面および土壌域での熱容量が増大し、すなわち
融雪水の供給によってヒーティングによる熱が緩和され
るため、ヒーティングによる熱が芝生面および土壌域で
の過度の温度上昇をもたらすことが無くなる。以下、こ
の効果を「温度上昇防止効果」という。また、散水によ
り雪が部分的に崩れ落ちることにより、あるいは積雪を
縦断する流れの発生等により、断熱空気層が全体的また
は部分的に破壊され、或いは断熱性が低減されることに
より、ヒーティングによる熱が積雪側に伝達され易くな
りヒーティングによる融雪効果が望めるようになる。

【００１２】一方で、前記融雪水はヒーティングによる
熱を受けることにより、熱が蓄えられ融雪効果が促進さ
れるようになると同時に、常時凍結温度以上の温度に維
持されることにより芝生面で凍結することが無くなり、
従来のように散水した水の凍結によって結果的に芝を痛
めてしまうような事態が回避されるようになる。以下、
この効果を「凍結防止効果」という。

【００１３】換言すれば、散水とヒーティングとを併用
して行うことにより、散水は本来的効果である消雪効果
の他に、ヒーティング熱を緩和させることによる上記
「温度上昇防止効果」をもたらし、一方ヒーティング
は、本来的効果である加熱による融雪の他に、散水によ
る融雪水との間で熱を交換することにより上記の「凍結
防止効果」をもたらすようになる。

【００１４】このように、芝生面と積雪とによって挟ま
れた地帯において、融雪水による冷熱とヒーティングに
よる温熱とが巧みな熱量バランスを取ることで、融雪効
果が助長されるようになるとともに、凍結防止が図れ、
かつ熱による芝生の損傷も同時に防止されるようにな
る。

【００１５】上記融雪および積雪防止方法は、融雪対象
芝生面または積雪防止対象芝生面を対象とした融雪・積
雪防止システムとして構築する場合には、必ずしも両者
の併用のみによって達成されるものではなく、降雪状
況、積雪状況に応じてこれらの一方を選択的に、あるい
は両者の併用によって効果的かつ効率的な融雪および積
雪防止システムが構築される。

【００１６】具体的にその融雪・積雪防止システムは、
融雪対象芝生面または積雪防止対象芝生面に、散水設備
およびヒーティング設備とを併設し、降雪状況または積
雪状況に応じてこれら散水設備およびヒーティング設備
のうちから選択されたいずれか一方により、または両設
備を併用することによって、融雪または積雪防止を行う
ことを特徴とするものである。

【００１７】また、大規模なサッカー競技場などに適用
した場合で、かつ競技場の周囲を覆う張出屋根が存在す
るようなケースでは、黄道の関係で日陰や日向域が出
来、日射量が均等にはならない。このような不均一な融
雪条件および積雪状況に対応させるために、前記融雪対
象芝生面または積雪防止対象芝生面を複数のブロックに
区画し、かつこれらブロック毎に散水設備およびヒーテ
ィング設備を併設することが望ましい。

【００１８】前記システムにおいては、芝生の育成環境
上、前記ヒーティング設備により、芝生面下５cm範囲の
土壌温度が５℃以下にならないように制御するようにす
るのが望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。図１は本発明が適用さ
れるサッカー競技場の平面図であり、図２はパイプの敷
設状況図である。

【００２０】本例においては、サッカー競技場１の周囲
に張出屋根付きの観覧席が設けられており、日射条件等
の日照り条件が異なるため、サッカー競技場となる芝生
グランドを、ゾーンＡ〜ゾーンＬまでの１２ゾーンに区
画し、これら各ゾーン毎に熱媒体供給源となるパイプＰ
を夫々独立に敷設し、ゾーン毎にヒーティング管理が行
えるようにしている。

【００２１】フィールドの地盤構成は、図２および図３
に示されるように、芝生カッター車などの管理車が往来
するため、地盤の沈下および轍堀などを防止するととも
に、水はけを考慮して、上層側より細砂と改良土との混
合土による芝土壌層２，砂利層３および砕石層４の三層
構成となっている。熱媒体を循環させるためのパイプＰ
は、表層近傍に埋設したのでは管理車による上載荷重や
槍投げ、ハンマー競技などの競技の際に変形や破壊を起
こすことがあるため、地表面下数十センチの安全な深さ
位置にネット６を敷設した上に設置されている。前記パ
イプＰの深さ位置ｈは、概ね１５〜３５cm、好ましくは
２５〜３０cm程度とされる。なお、前記パイプ埋設深さ
ｈは、芝生管理上の制約から望ましい数値範囲であり、
融雪および積雪防止制御の面からはもっと浅くした方が
望ましい場合もある。すなわち、パイプの変形や破壊の
虞がない場合には、浅い位置に埋設した方がパイプＰに
供給される熱媒体の熱を速やかに芝生面に伝達させるこ
とができるようになり、制御上のタイムラグを小さくす
ることができる。

【００２２】前記パイプＰに対しては、図示しない熱源
操作手段により所定温度の温水等の熱媒体が供給循環さ
れるようになっている。他の熱媒体としては、たとえば
蒸気、高温ガスなどを用いることができる。前記パイプ
Ｐに供給される熱媒体は、周囲の地盤との熱交換により
次第に温度降下することになるが、敷設されたパイプＰ
の中間に、所定温度の熱媒体が貯留された補助熱媒体を
設けたり、あるいは加熱コイル等の熱媒体に対する加熱
手段を設けることにより、循環の途中で熱媒体の温度を
元の基準温度に回復させることができるようになる。

【００２３】また、フィールド地盤中には、深さ方向に
適宜の間隔で熱電対５，５…が埋設されている。この熱
電対５は、前記各ゾーンＡ〜Ｌに対応させて１ゾーン当
たり、たとえば２〜３箇所とし、かつ芝カッター車など
の上載荷重や槍投げ、ハンマー投げなどの競技を考慮し
て、地表面下数十センチの範囲（地盤表層領域Ｘ）には
埋設できないため、パイプＰを同じ深さ位置と、これよ
り深い位置に複数個埋設されている。なお、前記熱電対
５に代えて光ファイバーケーブルなどを温度計として使
用することもできる。なお、この熱電対５の埋設深さに
ついても、芝生管理上の制約から上記範囲としたが、制
御の点からは表層から深層まで一定間隔で設置すること
が望ましい。したがって、熱電対５に対する衝撃などを
考慮する必要のない場合や破損の虞が少ない場合には、
表層領域Ｘにも熱電対５を設置することが望ましい。

【００２４】一方、積雪時の融雪および積雪防止のため
の散水は、図１に示されるように、競技フィールドの外
側位置に計８個の散水器（スプリンクラー）を配設し、
融雪用水を競技フィールド内に散水できるようにしてい
る。各散水器８は集中管理室において制御されるように
なっており、首振り角度範囲や水圧を自動調整すること
により所定のゾーンＡ〜Ｌに散水が行えるようになって
いる。なお、ヒーティング設備のみが設置され、散水設
備が無いような競技場等の場合には、設置・撤去が簡単
に行えるスタンド式散水器を設置するようにしてもよい
し、或いは散水車によって散水を行うようにしてもよ
い。

【００２５】また、前記サッカーフィールド脇の芝上に
は、図１に示されるように、種々の気象データを測定す
るために２台の気象データ計測機器ユニット９Ａ、９Ｂ
が設置されている。前記気象データ計測機器ユニット９
Ａ、９Ｂは、地盤上に立設されたポールに対して日射計
４０，外気温度計４１，外気湿度計４２，風速計４３、
風向計、降雪計４４等を設備したもので、サッカーフィ
ールド脇にそれぞれ設置することによって日向部と日陰
部との両方を計測できるようにしてある。なお、前記降
雪計４４には、超音波あるいはレーザ式の非接触変位計
の理論を応用した積雪センサにより積雪深を計測するも
のが好適に用いられる。これら前記気象データ計測機器
ユニット９Ａ、９Ｂの計測データおよび前記熱電対５，
５…の計測データはすべて、コンピューター５２に入力
されるようになっている。

【００２６】他方で、観覧席の上方に設けられた張出屋
根の先端には、積雪状況を把握するためのサーモグラフ
ィ８，８が設置されている。このサーモグラフィ８によ
る熱映像は、伝送用温度情報付きビデオケーブル５５に
よりコンピューター５２に入力されるようになってい
る。なお、５４はリモート制御用ケーブル、５０はモデ
ム、５１はインターフェイスボックスである。このサー
モグラフィ８は、降雪中は降っている雪をカメラが捉え
てしまうためフィールド面の積雪状況を把握することは
できないが、逆にこの現象を映像的に解析することによ
り雪が降っているか否かの確認が可能となっている。

【００２７】以上の各種計測機器により降雪および積雪
感知システムが構成され、降雪状況および積雪状況に応
じて、散水およびヒーティングのいずれかの選択や両者
の併用などの制御パターンによって管理されるようにな
っている。

【００２８】以下具体的に、制御方法例について詳述す
ると、 雪の降り始めから積雪を防止する場合 降雪開始時点ではヒーティングによって降り落ちた雪を
溶かすとともに、少なくとも芝生面（地表面）から５cm
程下までの土壌温度が、融雪水の冷熱影響があっても常
時５℃以上を保つようにパイプＰの熱媒体温度、通水量
および通水時間の少なくとも一つが制御される。

【００２９】降雪の勢いが強く、前記ヒーティングのみ
では積雪が予想される場合や積雪現象が見られるような
らば、間欠的に散水を開始する。散水された水は、積も
った雪を溶かすと共に、芝の葉の間や地表面上に溜まっ
た水がヒーティングによる熱を受けて温度上昇するた
め、その後に降り落ちた雪が効果的に融雪されるように
なる。それでも降雪によって積雪があるような場合に
は、連続的に散水を行うようにする。

【００３０】前記連続散水でも融雪が間に合わず、積雪
がある場合にはヒーティング熱量を上昇させることによ
り散水による融雪効果を助長させるようにする。

【００３１】その後、積雪しない状態で降雪が止み、急
激に外気温が下がる場合または下がることが予想される
場合には、芝生面上に滞留している融雪水や土壌中に浸
透した融雪水が凍結するのを防止するため、ヒーティン
グのみを継続して行うことにより土壌温度を所定の温度
以上に保ち凍結を防止するようにする。この際、水分が
蒸発し芝生面の温度が上昇し過ぎないようにヒーティン
グ温度を調整したり、間欠的に散水を行うことにより芝
を保護するようにしてもよい。

【００３２】なお、パイプＰに対する熱媒体の管理、す
なわち土壌温度管理は、地中に埋設された熱電対５，５
…の計測データに基づいて２次元または次元ＦＥＭモデ
ルを用いた熱伝導解析によるが、この詳細にはついては
本出願人による先の特開平８−１９６１４０号や特願平
９−１２５９２２号に記載される温度制御方法により行
うことが出来る。

【００３３】積雪した状態から消雪を行う場合 次いで、ある程度の積雪がある状態から消雪を行う場合
には、先ず積雪量がかなり少ないケースでは、上部から
の散水または地中からのヒーティングのいずれか一方の
選択により雪を溶かすようにする。なお、この場合でも
融雪時間を短縮した場合には両者を併用するようにして
もよい。

【００３４】また、積雪が多いケースでは、散水および
ヒーティングを併用しながら消雪を行うようにする。散
水とヒーティングでは明らかに散水の方が消雪効率が優
れているため、基本的には散水により融雪を行うととも
に、融雪水に対する加熱により融雪効果を助長するよう
にし、かつその後に融雪水が凍結しないようにヒーティ
ングを行うようにする。

【００３５】これらの融雪および積雪防止制御は、日向
または日陰等の温度環境が区域毎に異なるため、各ゾー
ン毎に行うようにするのが望ましく、また前述した気象
データ計測機器ユニット９Ａ、９Ｂおよびサーモグラフ
ィ８などの計測機器データにより現在の降雪状況や積雪
状況を把握するとともに、さらには今後の気象予測計算
に基づいて散水スケジュールやパイプに対する熱媒体の
温度制御、通水時間および通水量制御などを自動化する
こともできる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳説のとおり本発明によれば、芝生
を痛めること無く、積雪した状態からの融雪や雪の降り
始めからの積雪防止等、あらゆる状況からでも効果的に
融雪または積雪防止を行い得るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるサッカー競技場の平面図で
ある。

【図２】パイプ敷設要領図である。

【図３】地盤構成断面図である。

【図４】融雪および積雪防止システムの計測・制御系統
図である。

【符号の説明】

１…サッカー競技場、２…芝土壌層、３…砂利層、４…
砕石層、５…熱電対、６…ネット、９Ａ・９Ｂ…気象デ
ータ計測機器ユニット、８…サーモグラフィ、Ｐ…パイ
プ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 達哉 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2B024 AA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】融雪対象芝生面または積雪防止対象芝生面
   において、散水とヒーティングとを併用することによっ
   て、融雪または積雪防止を行うことを特徴とする芝生面
   における融雪および積雪防止方法。
2. 【請求項２】融雪対象芝生面または積雪防止対象芝生面
   に、散水設備およびヒーティング設備とを併設し、 降雪状況または積雪状況に応じて、これら散水設備およ
   びヒーティング設備のうちから選択されたいずれか一方
   により、または両設備を併用することによって、融雪ま
   たは積雪防止を行うことを特徴とする芝生面における融
   雪および積雪防止システム。
3. 【請求項３】前記融雪対象芝生面または積雪防止対象芝
   生面を複数のブロックに区画し、かつこれらブロック毎
   に散水設備およびヒーティング設備を併設した請求項２
   記載の芝生面における融雪および積雪防止システム。
4. 【請求項４】前記ヒーティング設備により、芝生面下５
   cm範囲の土壌温度が５℃以下にならないように制御する
   請求項２，３いずれかに記載の芝生面における融雪およ
   び積雪防止システム。