JP4126262B2

JP4126262B2 - 充填材入り人工芝における融雪方法

Info

Publication number: JP4126262B2
Application number: JP2003338001A
Authority: JP
Inventors: 俊泰織茂; 稔石橋; 成年大坪
Original assignee: OKU EN-TOUT-CAS CO.,LTD.; Sato Kogyo Co Ltd
Current assignee: OKU EN-TOUT-CAS CO.,LTD.; Sato Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP2005105588A

Description

本発明は、基布に植設されたパイル間に粒状の充填材が投入された充填材入り人工芝において、降雪初期に効果的に融雪を行うための融雪方法に関する。

サッカーフィールドをはじめとして陸上競技場、野球場や競馬場では、天然芝に代えて管理が容易な人工芝への切換が徐々に行われている。特に東北地方のサッカー場等では、その寒冷条件により天然芝の生育が期待できず、人工芝による施設整備が強く望まされている。特に、サッカーフィールドに関しては、日本サッカー連盟は人工芝の公認施設化を検討しており、近い将来、人工芝グランドの新設や改修工事が多く予想される。なお、人工芝には、基布に植設されたパイル間に粒状の充填材（砂、砂及びゴムチップ）が充填された充填材入り人工芝（下記特許文献１〜４等参照）や、樹脂発泡体にパイルを植設した高密度人工芝（下記特許文献５等参照）等が存在するが、各種競技場における人工芝としては機能性で優る前者のものが採用されている。

天然芝に比べて管理が非常に容易な人工芝といえども、降雪に対しては十分な対応方法がなく、降雪による積雪が大きな問題となっている。

従来より融雪方法には、大別すると２通りの方法が存在する。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。
特表２００２−５００７１１号公報特開平１０−２３７８１５号公報特開２００３−９６７１２号公報特開２００３−１７１９０８号公報特開平７−３１７０１１号公報

上記散水による融雪と、ヒーティングによる融雪方法は現在でも非常に有効な融雪方法であるが、プラスチック素材からなる人工芝は、熱特性、熱伝導特性も天然芝とは大きく異なるため、人工芝の特性に応じた効果的な融雪方法の開発が望まされているとともに、積雪させないためには、降雪初期に効果的に融雪を行うことが重要となる。

そこで本発明の主たる課題は、基布に植設されたパイル間に粒状の充填材が投入された充填材入り人工芝において、降雪初期に効果的に融雪を行うための融雪方法を提供することにある。

本発明者等は、基布に植設されたパイル間に粒状の充填材が投入された充填材入り人工芝を対象としてヒーティングによる融雪を検討した結果、後述の実施例に示されるように、乾燥状態（湿潤度約０〜１０％程度）と、最大湿潤状態に近い状態（湿潤度１００％前後）とで温度上昇特性を比較検討した結果、充填材下面の温度は乾燥状態の方が最大湿潤状態よりも高くなるのに対し、充填材上面温度は、意外にも最大湿潤状態の方が乾燥状態よりも高くなることを知見した。本発明はこの知見に基づいて成されたものである。

その結果、前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、基布に植設されたパイル間に粒状の充填材が投入された充填材入り人工芝における融雪方法であって、
人工芝への散水設備と人工芝へのヒーティング設備とを併設しておき、降雪開始時若しくは降雪開始前に、前記充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態となるまで散水を行い、ヒーティングを行うことを特徴とする充填材入り人工芝における融雪方法が提供される。

上記請求項１記載の充填材入り人工芝を対象とした融雪方法では、ヒーティングによる方法を基本的な融雪対策として採用しながら、このヒーティング効果を通常よりも高めるために、散水により人工芝の充填材層を湿潤度７０〜１５０％の状態としておくようにするものである。充填材層の湿潤度を１００％前後とすることにより乾燥状態よりも温度が上昇する理由については、基盤内に埋設した温水管や電熱線から放出された熱が地表側に伝達する際、散水により人工芝と空気との境界に気相（空気）と液相（水）との気液相境界が形成されるようになる。空気と水とでは水の方が熱伝導率が高く、空気は熱伝導率が低いため、基盤側から伝達された熱が前記気液相境界部分で一種の堰効果により、液相側に滞留するためであると考えられる。

請求項２に係る本発明として、降雪検出手段として降雪センサを配設し、降雪を検知すると同時に前記充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態となるまでの散水と、ヒーティングとを行うようにする請求項１記載の充填材入り人工芝における融雪方法が提供される。

請求項３に係る本発明として、降雪予測情報に基づき、降雪開始前に前記充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態となるまでの散水と、ヒーティングとを行うようにする請求項１記載の充填材入り人工芝における融雪方法が提供される。

請求項４に係る本発明として、前記充填材を砂とした人工芝、または前記充填物を砂及びゴムチップとした人工芝を対象として融雪を行う請求項１〜３いずれかに記載の充填材入り人工芝における融雪方法が提供される。

以上詳説のとおり本発明によれば、基布に植設されたパイル間に粒状の充填材が投入された充填材入り人工芝において、降雪開始時若しくは降雪開始前に、前記粒状充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態まで散水を行うようにしたため、芝生の半湿潤状態および乾燥状態の時よりも人工芝の表層温度を高く維持できるようになるため、少なくとも降雪初期において優れた融雪効果を発揮するようになる。

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は人工芝の構造断面図である。

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人工芝グランドを、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。

本形態例における人工芝の地盤構成は、図２に示されるように、路床７の上面側に砕石を敷設し排水層ともなる砕石層６を形成し、その上側に開粒アスコン層５を形成した後、基布３に多数のパイル２，２…が植設された人工芝基材を敷設し、かつパイル間（芝目）に粒状の充填材４を投入したものである。各層の厚さは、例えば前記砕石層６は１５０mm、開粒アスコン層５は５０mm、パイル２の起立高さは６３mm、充填材層４は４４mmを標準とすることができる。

前記基布３は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂製の基布原糸を一軸延伸または短繊維を撚り合わせて長繊維としたものを織り込んで布状にしたものなどが好適に使用される。

また、前記パイル２は、比較的幅広で薄い細帯状のプラスチック素材が使用される。具体的にはポリエチレンまたはポリプロピレン等の樹脂からなり、細帯の幅は０．６〜２．６cm、好ましくは１．３cm程度とし、厚さは６５〜１５０μmとしたものが好適である。

一方、前記充填材４は、例えば珪砂、セラミックス、ガラス球、スラグ、ゴムチップ、プラスチック等の粒状物を使用することができるが、珪砂とゴムチップとを所定割合で混合した充填材が好適である。充填材を入れることにより、スライディング時の摩擦抵抗を低減させる効果があるとともに、ボールのバウンドや転がりのバラツキが防止されるようになるなどの競技機能性が向上できるようになる。

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、図示されるように開粒アスコン層５内に埋設するか、砕石層６内に配設するのが望ましい。

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。

また、フィールド地盤中には、熱電対８が埋設されている。この熱電対８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、基布３近傍付近に埋設するのがよい。なお、前記熱電対８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。

一方、散水設備としては、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１０，１０…（スプリンクラー）を配設し、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１０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、散水器が常設されていない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。これら可搬式のスタンド式散水器や散水車も本発明の散水設備を構成するものである。

また、前記サッカーフィールド脇には、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９Ａ、９Ｂは、地盤上に立設されたポールに対して日射計，外気温度計，外気湿度計，風速計、風向計、降雪センサ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。

他方で、観覧席の上方に設けられた張出屋根の先端に、積雪状況を把握するためのサーモグラフィを設けることもできる。サーモグラフィは、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降雪センサとして使用することができる。

以上詳説したサッカー競技場において、降雪初期に効果的に融雪を行うには、降雪を前記降雪センサが検知したならば、前記充填材層４が湿潤度７０〜１５０％、好ましくは８０〜１２０％、より好ましくは９０〜１００％の状態となるまで散水を行い、ヒーティングを行うようにする。湿潤度が７０％未満では芝生表面での温度の上昇効果が小さく所望の融雪効果を得ることができない。また、湿潤度が１５０％を超える場合には、充填材４間の空間および表面に保有されず、自由水となって砕石層６側に流下する水量が多くなり、この自由水の移動によって保有熱が深層側へ逃げるため、芝生表面温度の上昇効果が小さくなってしまう。なお、湿潤度１００％とは充填材４内部に保有可能な最大水分量の状態を言うため、湿潤度１００％を超える水は排水されるようになる。従って、例えば充填材層４が散水によって一時的に湿潤度１５０％になったしても、時間の経過と共に充填材層４の湿潤度１００％の値に近付くようになる。この時間遅れを極力小さくするには、湿潤度９０〜１００％の飽和湿潤度状態を目標として散水を行うようにするのが望ましいが、１００％の飽和湿潤度状態で均一に散水することは現実的には非常に困難であると思われるため、ある程度の幅をもたせた湿潤度範囲を設定している。

ヒーティング時に予め充填材層４の湿潤度を飽和状態としておくことにより、芝生の表面温度を乾燥状態と比べて３〜５度程度上昇させることができるため、降った雪を効果的に融雪することが可能となる。

また、降雪が予測されるならば、降雪の前に予め散水を行い、前記充填材層４の湿潤度を飽和状態とし、ヒーティングを開始しておくこともできる。事前に散水とヒーティングを開始しておくことにより、降雪時には既に芝生の表面温度が上昇した状態となっており、より効果的に融雪を行い得るようになる。なお、降雪予測は日本気象協会などの公的気象予測団体や民間の気象予測会社から降雪予測データを入手するようにしても良いし、前記気象データ計測機器ユニット９Ａ、９Ｂにより独自に予測するようにしてもよい。なお、前記散水は消費電力を考慮して、降雪の３０分〜６０分前頃に行うようにするのが望ましい。

(1)実験装置
図３に示されるように、実験用に1300mm×1000mm×150mmのパレット状の模型台３１を製作し、底面に電熱線３２（銅ニッケル合金線 100V）を敷設し（電熱量250W/m²)、その上面側に厚さ５０mmの透水性コンクリート３３を打設し、さらにその上面にパイル高５０mmの人工芝３４（フィールドターフ社製）を敷設し、珪砂＋ゴムチップからなる充填材を３３mm厚で充填した。また、温度計測用に熱電対３５を透水コンクリートの下面位置（加温位置）および充填材下面位置および充填材上面位置にそれぞれ設置した。

(2)実験（その１）
充填材の湿潤度を乾燥状態（湿潤度０〜１０％程度）と飽和湿潤状態（湿潤度１００％程度）とした２ケースについて、前記電熱線により250W/m²の熱量を与え、熱電対配設位置毎に温度上昇経過を測定した。その結果を図４に示す。なお、図中、実線が加温位置の温度上昇線であり細線側が乾燥状態、太線側が飽和湿潤状態を示し、波線が充填材下面位置の温度上昇線であり細線側が乾燥状態、太線側が飽和湿潤状態を示し、一点鎖線が充填材上面位置の温度上昇線であり細線側が乾燥状態、太線側が飽和湿潤状態を示している。

同図において注目すべき事は、加温位置および充填材下面位置では乾燥状態の方が飽和湿潤状態よりも温度が高いのに対して、充填材上面位置ではこの関係が逆転しており、飽和湿潤状態の方が乾燥状態よりも温度が高くなっていることである。

(3)実験（その２）
実験（その２）では、上記乾燥状態と飽和湿潤状態の他、中間の湿潤状態の温度特性を見るため、５０％湿潤度をケースとして加え、それぞれの温度上昇特性を調べた。なお、加温位置の温度測定について試験結果から除き、充填材の上面位置温度と下面位置温度とについて行った。その結果を図５に示す。

同図において、充填材上面位置の温度は、湿潤度１００％の場合が最も大きく、次いで湿潤度５０％、乾燥状態の順であるのに対して、充填材下面の温度は予想に反して、湿潤度５０％が最も大きく、次いで乾燥状態、湿潤度１００％の順であった。

本発明が適用されるサッカー場の平面図である。人工芝の構造断面図である。実施例で使用した芝生模型を示す図である。実験（その１）の結果図である。実験（その２）の結果図である。

符号の説明

１…サッカー競技場、２…パイル、３…基布、４…充填材、５…開粒アスコン、６…砕石、７…路床、８…熱電対、９Ａ・９Ｂ…気象データ計測機器ユニット、１０…散水器

Claims

基布に植設されたパイル間に粒状の充填材が投入された充填材入り人工芝における融雪方法であって、
人工芝への散水設備と人工芝へのヒーティング設備とを併設しておき、降雪開始時若しくは降雪開始前に、前記充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態となるまで散水を行い、ヒーティングを行うことを特徴とする充填材入り人工芝における融雪方法。
降雪検出手段として降雪センサを配設し、降雪を検知すると同時に前記充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態となるまでの散水と、ヒーティングとを行うようにする請求項１記載の充填材入り人工芝における融雪方法。
降雪予測情報に基づき、降雪開始前に前記充填材層が湿潤度７０〜１５０％の状態となるまでの散水と、ヒーティングとを行うようにする請求項１記載の充填材入り人工芝における融雪方法。
前記充填材を砂とした人工芝、または前記充填物を砂及びゴムチップとした人工芝を対象として融雪を行う請求項１〜３いずれかに記載の充填材入り人工芝における融雪方法。