(57)【要約】      （修正有）【課題】実際の踏圧負荷に近い形で、定量的、且つ多数の試験区を効率的に処理できると共に簡易な芝生などの土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置を提供する。【解決手段】略鉛直方向に設けられた支柱の回りを回転する回転軸５を有する支持部２と、回転軸５に長手方向が略直交して固定支持されたアーム７と、アーム７に連結して並列に設けられた駆動軸９と、駆動軸９と一体回転し、土壌表面のマット植物上を転動して踏圧を掛ける車輪１１と、アーム７に連結し、交流電源周波数に同期するモータ１３とを有する本体部１と、本体部１のモータ１３への電力供給部３とからなる踏圧負荷装置である。交流電源周波数に同期する定回転タイプのモータ１３により、車輪１１の移動速度を一定にでき、実際の使用状況に近い踏圧負荷を掛けることができる。そして、定常的な踏圧条件を維持したまま、一度に多数の試験区に踏圧負荷を掛けることが可能となる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
略鉛直方向に設けられた支柱と、該支柱の周囲に遊嵌し、支柱の回りを回転する回転軸とを有する支持部と、
該回転軸に長手方向が略直交するように固定支持されたアームと、該アームに連結し、交流電源周波数に同期して駆動するモータと、前記アームに連結し、該アームに沿って並列に設けられ、前記モータの駆動により回転駆動する駆動軸と、該駆動軸と一体回転し、土壌表面を覆うマット植物上を転動することで踏圧を掛ける車輪とを有する本体部と、
前記本体部のモータに電力を供給する電源を有する電力供給部と
を備えたことを特徴とする土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置。
【請求項２】
前記電源からモータに電力を供給する電力供給部は、
電源から延びるコードを内部に支持して地面から地上に向けて放物線状に延設された支持パイプと、
該支持パイプ内のコードに接続し、支持パイプの上端部から垂下するカールコードと、
前記回転軸に固定され、カールコードの下端部に連結して前記モータに電力を供給する回転コネクターと
を備えたことを特徴とする請求項１記載の土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、芝生などの土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市部では、アスファルト舗装、ビルの輻射熱、ビルの冷房の排気熱、車の排気熱などによって、都市部の気温が、夏になると周辺地域よりも数度高くなるいわゆるヒートアイランド現象を引き起こすようになった。特にこのヒートアイランド現象は、大都市の都心部においては深刻な問題になっている。
【０００３】
そして、このヒートアイランド現象を緩和する手法の一つとして、小中学校の校庭や公園、広場、競技場などの施設の緑化対策が行われている。植栽された植物の蒸散作用により周辺の温度が低下するほか、断熱効果も高く、省エネルギーにつながることが期待されている。また、土壌の断熱効果や植物の蒸散効果のみならず、雨水の流出緩和、大気の浄化など様々な効果をもたらし、更に植物が二酸化炭素を吸収することによる地球温暖化対策としても有効である。  
また、転んでも痛くない、怪我が少ないといったことから、安全性や子供の運動意欲向上につながること、環境教育・情操教育の面からも有効と考えられ、注目を集めている。
【０００４】
緑化対策に用いられる植物としては、芝生などのマット植物が利用されている。マット植物とは、厚さ数センチの「グランドカバープランツ（Ｇｒｏｕｎｄ Ｃｏｖｅｒ Ｐｌａｎｔｓ 以下ＧＣＰという）」（地面を覆う低植物）であり、互いに根が絡み合いマット状になることから「マット植物」と呼ばれている。例えば、芝生やタマリュウ、セダム、スギゴケ、タイムなどのＧＣＰが代表的なものである。そして、このようにマット状にすることにより、植物の軽量化と共に雑草を生え難くする作用がある。また、容器の中に不織布製などの薄層基盤で植物を育成したものなど、相互の根が絡み合った１枚のマット状にした植物もある。  
ＧＣＰは、上述のような特徴を有することから、緑化対策の一環として非常に有効な手段である。
【０００５】
しかし、このようなＧＣＰが多くの人の集う場所に使用される場合は、人々の踏圧により痛みが激しくなることから耐久性に優れる品種を選定する必要がある。そして、例えば小中学校などの校庭には生徒による恒常的な踏圧負荷があり、芝生にとって良好な環境ではない。小中学校の校庭などに選定する芝生の種類として、生徒の踏圧に耐えうる品種が想定されるため、品種間の耐性の差異を明らかにすることが重要である。
【０００６】
これまでの芝生などの踏圧負荷試験では、一つには人力（足踏み）による方法がある。例えば下記特許文献１には、体重６３ｋｇの人がテニスシューズを履いて一日あたり３０回の踏圧を実施する方法が開示されており、１ｍ2当たりに換算して一日約１０００歩の踏圧量となる。また、下記非特許文献１には、ゴム底の運動靴を履いた体重約６５ｋｇの人間が４０×８０ｃｍの範囲を一日に付き２００回（同一箇所につき約１５回／日に相当）で約６か月間踏みつける方法が開示されている。
【０００７】
しかし、このような人力による方法では、負荷にばらつきが出やすく精度が落ちる。さらに、耐踏圧性のデータの信頼性を高めるためには多数の反復試験区画を設ける必要があるが、その場合、多くの人員と時間を要する。また、人力では、定常的に負荷を掛け続けることは容易ではない。
【０００８】
二つめの方法として、トラクターやライガーといった農作業機械による負荷試験がある。この方法では、重量（例えば、小中学校の校庭の場合は子供の平均体重）の設定が難しく、且つ、同じ場所に定量的に負荷を掛け続ける高度な運転技術を必要とする。運転技術による誤差をなくすためには、一つの試験区をより広く取り、反復も多くなり、広大な試験圃場が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−３１３６７４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】浅野義人、他２名、「踏圧耐性芝生の造成に関する基礎的研究」、芝草研究、２０００年３月、第２８巻、第２号、ｐ．１１９−１２６
【非特許文献２】平拓人、他２名、「異なる刈高の芝生への摩擦回数の違いが裸地率に及ぼす影響について」、２００８年度日本芝草学会春季大会、６月１５日のポスターセッション資料
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、耐踏圧性を有する品種を見つけ出すことは重要であるが、肝心の踏圧負荷試験に良い方法がないという問題がある。できれば、人手や労力、コストを掛けずに、また広大な場所を必要とせず、定量的に負荷を掛けることのできる試験方法が望まれる。
【００１２】
そこで、上記非特許文献２には、図１１に示すように、モータ回転軸７０を鉛直に配置し、該モータ回転軸７０に長手方向が直交するようにアーム７３を固定し、アーム７３の先端に車輪７５を設けた踏圧負荷機が開示されている。これは、芝を生やした試験区の中心に設置したモータ７７の回転によりアーム７３を回し、アーム７３の先端に取り付けたタイヤ７５を回転させずに引きずらせて摩擦をかける芝生負荷装置である。
【００１３】
小学校の校庭を想定し、タイヤ７５の重さを子供の運動時の平均接地圧に基づいて算出し、子供の運動時の平均接地圧を０．２ｋｇ／ｃｍ2、タイヤの接地面積を１１．３ｃｍ2（０．２ｋｇ／ｃｍ2×１１．３ｃｍ2＝約２．３ｋｇ）に設定している。そして、摩擦回数の適性収容力を一日１４回、限界収容力を一日３０回、限界収容力以上を一日４０回に設定し、適性収容力、限界収容力、限界収容力以上の３段階で裸地率（（タイヤの接触部−茎葉部）／タイヤの接触部×１００（％））を調べている。
【００１４】
また、非特許文献２には、踏圧方法についても比較のため記載されているが、この方法は、上記芝生負荷装置において、タイヤ７５を引きずらせずに連れ回りさせる点で上記摩擦処理方法と異なるだけである。  
この芝生負荷装置を使用することで、人力や農作業機械による負荷試験と比べて、容易且つ労力を掛けずに省スペースで芝生に負荷を掛けることができる。
【００１５】
しかし、この装置のタイヤ７５の大きさは子供用自転車程度で、タイヤ幅が狭くて荷重も数ｋｇ程度と軽く、局所的に摩擦状態を把握できるだけで校庭における踏圧状況とは乖離している。実際に使用された状況と同じような踏圧状況を擬似的に作り出せる方法、再現できる方法でなければ、芝生の耐踏圧性を正当に評価することはできない。
【００１６】
また、車輪を常に一定速度で児童の平均的な歩行速度に合わせるためには、モータ回転速度や車輪の旋回半径など調整する項目が多く煩雑で容易ではない。この装置のモータ７７はインダクションモータと思われ、モータ７７にかかる電圧の調整により回転速度を変えるタイプのものであるため、回転速度を一定に保つのが難しい。さらに、多数の試験区を同時に処理する場合、アーム７３の長さを変える必要があり、それにより微妙な電圧の調整が必要となる。さらに、アーム７３を長くすると一定速度でタイヤ７５を回すためにはモータ７７に負荷がかかる。また、モータ７７の駆動力を強化するためには、モータ７７自体を交換しなければならないが、この装置ではモータ７７を地面に埋め込んでいるため、モータ７７の交換も容易ではない。
【００１７】
このように、従来の踏圧試験方法では、実際の踏圧負荷に近い形で、定量的、且つ多数の試験区を効率的に処理することは容易ではなかった。  
そこで、本考案の課題は、上記問題点を解決することであり、実際の踏圧負荷に近い形で、定量的、且つ多数の試験区を効率的に処理できると共に、簡易な芝生などの土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本考案は、以下のような構成を採用することにより達成できる。  
請求項１記載の考案は、略鉛直方向に設けられた支柱と、該支柱の周囲に遊嵌し、支柱の回りを回転する回転軸とを有する支持部と、該回転軸に長手方向が略直交するように固定支持されたアームと、該アームに連結し、交流電源周波数に同期して駆動するモータと、前記アームに連結し、該アームに沿って並列に設けられ、前記モータの駆動により回転駆動する駆動軸と、該駆動軸と一体回転し、土壌表面を覆うマット植物上を転動することで踏圧を掛ける車輪とを有する本体部と、前記本体部のモータに電力を供給する電源を有する電力供給部とを備えた土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置である。
【００１９】
請求項２記載の考案は、前記電源からモータに電力を供給する電力供給部は、電源から延びるコードを内部に支持して地面から地上に向けて放物線状に延設された支持パイプと、該支持パイプ内のコードに接続し、支持パイプの上端部から垂下するカールコードと、前記回転軸に固定され、カールコードの下端部に連結して前記モータに電力を供給する回転コネクターとを備えた請求項１記載の土壌表面を覆うマット植物の踏圧負荷装置である。
【００２０】
（作用）
芝生をはじめとしたＧＣＰは、校庭を始め、サッカー場、テニスコート、野球場などで利用されている。これらの各場所では、それぞれ使用状況も異なるため、個々に実際に使用された状況と同じような踏圧状況を擬似的に作り出せる方法、再現できる方法が望ましい。図１１に示す従来の芝生負荷装置では、芝生上に摩擦をかけることを目的とし、接地圧力（何回踏んだか）を基準に負荷を掛けており、踏圧方法についても同様である。しかし、例えば、小中学校の校庭の場合は、無理に摩擦をかけたり、同じ箇所を何度も踏んだりするような使用形態ではなく、普通に生徒が遊戯したり、走ったり、歩いたり、座ったりする動作が行われているのが通常である。
【００２１】
したがって、本考案者らは、実際の校庭等の使用状況を適確に把握するためには、接地圧力を基準とするのではなく、その区域にどれほどの時間、どの程度の体重の人が滞在したか（重量×滞在時間）を基準とすれば、より実際の負荷に近い形で踏圧状況を再現できると考えた。
【００２２】
小中学校の校庭の場合は、実際に生徒が使用した状況をまず把握することが重要である。そこで、本考案者らは、生徒が活発に遊ぶ期間であって、且つ芝生が十分に生育している期間に校庭における生徒の行動を調査し、芝生上に滞在する生徒数と時間を計測し、生徒一人当たりの一日の平均滞在時間（単位面積当たり）と平均体重から負荷量の算出を行った。また、踏圧負荷装置についても、以下の観点から開発を試みた。
【００２３】
人が歩行するときの足裏にかかる重心移動を考えると、車輪による転圧（車輪が転動する際の踏圧）が妥当である。そして、駆動車輪を鉛直方向に設けられた支柱を中心に周回運動（円運動）させて同一軌道部分に繰り返し、車輪の転動による踏圧負荷を掛けることで、擬似的な踏圧処理を行い、それを一定期間連続的に行うことのできる装置が望まれる。垂直軸（鉛直軸）を中心に装置本体部を回転させる方式とすることで、連続的な負荷を与えることができる。また、実際の使用状況に近づけるためには、駆動車輪の移動速度を人の歩行速度（又は運動している場合は走行速度）に合わせて一定速度で踏圧を掛ける（車輪の回転速度を一定に保つ）と共に、車輪にかかる荷重を、利用する人の平均体重に合わせると良い。
【００２４】
図１１に示す従来の芝生負荷装置では、タイヤの回転速度の調整が難しいが、駆動車輪のモータとして、交流電源周波数に同期する定回転タイプのモータを使用することで、通常の電源を使用する限り速度が一定に保たれる。駆動車輪の回転速度が一定であると、駆動車輪が周回する円運動の回転半径に影響しないため、回転半径を変えて複数の試験区においても負荷を掛けることが可能となる。
【００２５】
そして、請求項１記載の考案によれば、ＧＣＰ上を周回運動する車輪自体にモータを設けて駆動させること、またモータに交流電源周波数に同期する定回転タイプのモータを使用することで、駆動車輪の移動速度が一定に保たれるため、人の歩行速度に合わせることで、実際の使用状況に近い踏圧負荷を掛けることができる。また、駆動車輪の回転速度が一定である場合は、回転半径（アームの長さ）に影響しない。したがって、アームの長さを変えることで、定常的な踏圧条件を維持したまま、一度に多数の試験区に踏圧負荷を掛けることが可能となる。
【００２６】
また、装置の本体部は、鉛直方向に設けられた支柱を中心とした円(旋回)運動を行うため、電力供給部の電源からモータに至る配線が絡まることが考えられる。
【００２７】
しかし、請求項２記載の考案によれば、上記請求項１記載の考案の作用に加えて、回転コネクターを使用することで電源コードのねじれを防ぎ、カールコードを採用することで、回転コネクターなどに不具合が生じた場合でも、短時間であればねじれを吸収できる。そして、電源から延びるコードを地面から地上に向けて放物線状に延設された支持パイプにより支持し、支持パイプの先端からカールコードを垂下させた釣り竿方式により電源コードを本体部の直上から配置することで、本体部と電源コードが絡まることを防止できる。
【考案の効果】
【００２８】
本考案により、簡易な構成で、また実際の踏圧負荷に近い形で、定量的、且つ多数の試験区を効率的に処理できる。
【００２９】
具体的には、請求項１記載の考案によれば、交流電源周波数に同期する定回転タイプのモータを使用することで、駆動車輪の移動速度が一定に保たれるため、人の歩行速度等に合わせることで、実際の使用状況に近い踏圧負荷を掛けることができる。そして、定常的な踏圧条件を維持したまま、一度に多数の試験区に踏圧負荷を掛けることが可能となる。更に、装置間の個体差も出にくいので、複数台による同時処理が可能となる。
【００３０】
請求項２記載の考案によれば、請求項１記載の考案の効果に加えて、電源コードのねじれや本体部と電源コードが絡まることを防止でき、装置を停止させることなく長時間の踏圧負荷処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の踏圧負荷装置の全体図である。
【図２】図１の踏圧負荷装置の本体部の拡大図（正面図）である。
【図３】図２の駆動軸受けの構造を示した図である。
【図４】図１の本体部の回転中心部分の構造を示した図である。
【図５】図４の回転軸を着脱する際の図である。
【図６】生徒一人当たりの一日の平均滞在時間を解析する方法に人数補正を用いた場合の例を示した図である（実施例）。
【図７】人数補正の際に基準とした体格値を示した図である（実施例）。
【図８】本実施形態の踏圧負荷装置の処理時間の計算手順を示した図である（実施例）。
【図９】本実施形態の踏圧負荷装置により、踏圧処理を行う前と踏圧処理を行った後の試験区の写真である（実施例）。
【図１０】小学校の校庭において、夏休み養生期間後、１か月程度、児童が利用した後の芝生の状態を示す写真である。
【図１１】従来の踏圧負荷装置の全体図（正面図）である。
【考案を実施するための形態】
【００３２】
以下に本考案について詳細に説明する。ＧＣＰの中でも使用頻度の高い芝生の踏圧負荷を測定する場合を例に説明する。  
図１には、本実施形態の踏圧負荷装置の全体図を示し、図２には、図１の踏圧負荷装置の本体部の拡大図（一部省略）を示す。また、図３には、図２の駆動軸受けの構造を示し、図４には、図１の本体部の回転中心部分の構造を示す。更に、図５には、図４の回転軸を着脱する際の図を示す。
【００３３】
本踏圧負荷装置はタイヤ（車輪）１１の回転動作により芝生上に踏圧を掛ける本体部１と、本体部１を支持する支持部２と、本体部１に電力を供給する電力供給部３とから構成している。タイヤ１１は踏圧負荷装置の本体部１の駆動と、芝生（試験区Ｋ）の踏圧処理を兼ねる働きをする。
【００３４】
そして、本体部１は支持枠２５に固定された支柱２９を中心とした円（旋回）運動を行う。支柱２９（図４、図５）の周りに回動可能に装着された回転軸５は本体部１と一体化しており、本体部１の円運動の支持軸となる。回転軸５を支柱２９の上方から差し込み、地面に置かれた支持枠２５上の回転台座２７に載置した状態で本体部１は旋回運動を行う。すなわち、回転軸５は、本体部１の円運動の中心回転軸ともなる。そして、これら支持枠２５、回転台座２７、支柱２９、回転軸５などにより支持部２を構成している。
【００３５】
回転軸５と地面が接する箇所には、ベアリング入りの回転台座２７を間に挟んでいるため、摩擦が軽減される。また、回転軸５は支柱２９に遊嵌しており固定されていないため、図５に示すように、回転軸５を上方へ持ち上げることで容易に支柱２９から着脱が可能である。
【００３６】
そして、回転軸５には長手方向が略直交するようにアーム７の端部が固定支持されており、アーム７には、該アーム７に沿って並列に配置された車軸９が連結している。そして、芝生表面を転動することによる転圧により踏圧負荷を掛けるためのタイヤ１１が車軸９と一体化し、車軸９により支持されている。  
更に、アーム７には、交流電源周波数に同期して電力供給部３からの電源により車軸９及びタイヤ１１を回転させるリアクションシンクロナスモータ１３が支持部材３１を介して連結している。
【００３７】
本体部１の駆動装置について説明する。駆動装置は、図２に示すように、交流電源周波数に同期するリアクションシンクロナスモータ１３、モータ１３の回転を減速させる減速ギア３３、モータ１３の回転軸１４と車軸９を繋ぐためのカップリング３５、車軸９、車軸９の駆動軸受け３７、タイヤ１１、及び車軸９とタイヤ１１を連結するためのホイールハブ３９などからなる。なお、タイヤ１１の中央部にはホイール（図示せず）があり、ホイールのモータ１３側（図２では左側）の面にホイールハブ３９をボルト・ナットなどの固定手段により取り付けるため、ホイールハブ３９は、図２の位置（タイヤ１１の中央部）よりも若干モータ１３寄りに位置することになる。
【００３８】
また、タイヤ１１に掛かる重量調節及び本体部１の可搬性を持たせるため、取っ手４１（図１）を本体部１に取り付けている。取っ手４１はアーム７のタイヤ１１側の端部（回転軸５とは反対側の端部）に固着しており、一人が取っ手４１を持ち上げ、一人が回転軸５を上方へ持ち上げることで、二人の作業で容易に支柱２９から本体部１の着脱が可能である。
【００３９】
タイヤ１１にかかる荷重を、芝生を利用する人の平均体重に合わせる際にタイヤ１１が軽い場合は、タイヤ１１近傍の車軸９部分に重りを取り付けると良い。また、取っ手４１をタイヤ１１の近傍に設け、取っ手４１の両端部に重りが掛けられるようにフック（図示せず）を設けて、該フックに平均体重との差分の重りを掛ければ、平均体重の調整が容易にできる。なお、タイヤ１１の幅は、一人当たりの一日の平均滞在時間（単位面積当たり）と平均体重から負荷量の算出を行うのにある程度の幅（接地面）が必要であるため、１０ｃｍ以上であれば好ましい。
【００４０】
また、タイヤ１１をゴム製のものとし、タイヤ溝を、サッカー場の場合はサッカー用シューズ、テニスコートの場合はテニスシューズ、校庭の場合は運動靴など、適宜、踏圧負荷試験地で使用される靴底の形に合わせると、より実際の踏圧負荷に近い形で負荷を掛けることができる。また、いろいろな利用状況が考えられる場合は、複数の靴底の形を組み合わせても良い。
【００４１】
次に、駆動軸受け３７の内部構造について説明する。図３の上の図は駆動軸受け３７の内部構造が分かりやすいように、各部材を連結する前の状態を示しており、図３の下の図は各部材を連結した後の状態を示している。なお、駆動軸受け３７の各部材の連結関係が分かりやすいように、車軸９の長さを長めに図示している。駆動軸受け３７と回転軸５は同等の部材から構成されており、その構造は、図３に示すように、パイプ４３内に２個の転がり軸受け４５をゴムシート４７とパイプ延長金具４９により固定し、回転を安定化したものである。パイプ延長金具４９により転がり軸受け４５と単管パイプ４３を覆い、穴４９ａにボルトなどの固定具を差し込んで締めて固定する。
【００４２】
電力供給部３は、電源１５から延びるコード１７を内部に支持して地面から地上に向けて放物線状に延設された支持パイプ１９と、支持パイプ１９の下端部を固定し、支持パイプ１９を支持する支持台５１と、支持パイプ１９の先端（上端部）から垂下するカールコード２１と、回転軸５に固着し、カールコード２１の先端（下端部）が連結する回転コネクター２３（図４、図５）と、タイマー５３などから構成される。回転コネクター２３は固定具５５（テープなどでよい）により回転軸５に固定され、回転コネクター２３の下部から延びるコード１７がモータ１３へと繋がっている。
【００４３】
装置の本体部１は、支柱２９を中心とした円（旋回）運動を行うため、電力供給部の電源１５からモータ１３に至るコードが絡まることが考えられる。回転コネクター２３を使用することで電源コードのねじれを防ぎ、カールコード２１を採用することで、回転コネクター２３などに不具合が生じた場合でも短時間であればねじれを吸収できる。回転コネクター２３はヘアドライヤーの回転コードを改良することで、容易に製作できる。  
そして、電源１５から延びるコードを地面から地上に向けて放物線状に延設された支持パイプ１９により支持し、支持パイプ１９の先端からカールコード２１を垂下させた釣り竿方式で電源コード１７（カールコード２１）を本体部１の直上から配置することで、本体部１と電力供給部３の電源コード等が絡まることを防止できる。
【００４４】
本実施形態の踏圧負荷装置により、芝生に定量的な踏圧負荷を掛けることが可能となる。具体的には以下の通りである。  
踏圧負荷装置のタイヤ１１の回転速度は、モータ１３の回転数とギア３３の減速率、タイヤ１３の外周長によって決まるが、モータ１３は交流電源周波数に同期する定回転タイプであり、通常の電源を使用する限り速度が一定に保たれるのが特徴である。そして、タイヤ１３への加重はおもり等により設定値(例えば、生徒児童の平均体重等)に調整することができ、実際に利用する人による負荷状態に近付けることができる。
【００４５】
更に、本実施形態の踏圧負荷装置により、多数処理区の効率的処理が可能となる。具体的には以下の通りである。  
アーム７を図２の矢印方向に動かして装置の回転軸５と本体部１の取り付け位置を調節し、タイヤ１１が周回する円運動の回転半径を変える（すなわち、回転軸５とタイヤ１１間のアーム７の長さを変える）ことにより、踏圧負荷を掛ける場所を変えることができる。このとき、タイヤ１１の回転速度が一定であるため、踏圧条件は変えずに稼働時間(負荷量)について複数の処理区を設けることが可能となる。
【００４６】
また、交流電源周波数に同期するモータ１３の使用により速度が一定に保たれるため、装置間の個体差も出にくい。したがって、複数台の踏圧負荷装置による同時処理が可能となる。また、タイマー５３により装置を自動稼働させれば、人員の拘束時間を短くするとともに、少ない人員(最低２人以上）で複数台の装置を操作、稼働することが可能である。
【００４７】
一方、踏圧負荷装置の重量により、タイヤ１１の車軸９である駆動軸には大きな負荷がかかるが、以下の構成を採用することで、車軸９にかかる負荷を軽減できる。  
第一に、車軸９には無垢のスチール棒を使用し、キー溝を加工して接合部の強度を上げると、より強固な構造となる。  
また、ホイールの固定を確実にするため、ホイールハブ３９をホイールの大きさに合わせてボルト・ナットなどの固定手段により固定することで、車軸９への取り付け強度を上げることができる。ホイールハブ３９を貫通するボルト（例えば、いもネジ）の先端が車軸９の径方向２箇所から車軸９に当接することで車軸９とホイールハブ３９が強固に固定される。
【００４８】
そして、モータ１３のモータ軸１４と車軸９との接続をフレキシブルカップリング３５のキーにより強化すると共に軸線のずれを吸収することで、車軸９にかかる負荷を軽減できる。具体的には、フレキシブルカップリング３５の長手方向（図２の左右方向）両端部であって、モータ軸１４及び車軸９の挿入口にそれぞれキー溝（図示せず）を設け、モータ軸１４及び車軸９の端部に設けたキー（図示せず）をフレキシブルカップリング３５のキー溝に両側からそれぞれ挟み込むことで、モータ軸１４及び車軸９をフレキシブルカップリング３５により固定する。フレキシブルカップリング３５のキー溝にモータ軸１４及び車軸９のキーが噛み合うことで、強固な連結構造となる。  
また、本実施形態の踏圧負荷装置はほぼ市販の部品を用いることによる簡易な構成であることから、低コストで製作可能である。
【実施例】
【００４９】
本実施形態の踏圧負荷装置を実際に運用した例を示す。  
小中学校の校庭を想定し、実際に生徒が使用した状況を把握するために、校庭芝生化が実施されている都内の小学校において、生徒児童が活発に遊び、且つ芝生が十分に生育している期間中の１週間について、校庭における生徒の行動を調査した。そして、芝生上に滞在する生徒数と時間を計測し、生徒一人当たりの一日の平均滞在時間（単位面積当たり）と平均体重から負荷量の算出を行った。なお、校庭以外の各場所（サッカー場や競技場など）でも、それぞれＧＰＣ上に滞在する人の数と時間を計測することで、個々に実際に使用された状況を把握でき、その結果に応じて利用者の平均体重から同じように負荷量の算出を行うことができる。
【００５０】
（調査方法）  
芝生の生育が停滞する冬期、および、長期の休みがある夏期や、秋期に多く行われる芝種子播種後の養生期間などは、生徒の行動に影響を与える可能性が考えられるため、芝生の生育がもっとも活発と考えられる５月中旬〜６月下旬に絞り込み、調査した。  
芝生化された校庭はおおよそ６０ｍ×３０ｍの長方形で、北西面（約７０ｍ）および南西面（約２５ｍ）に校舎がＬ字状に位置している。校庭西側、つまり２つの校舎が交わる位置の屋上に、デジタルビデオカメラ（（株）ソニー製ＤＣＲ−ＳＲ６５）を校庭のほぼ全域が写せる角度に設置し、芝生部分を１週間連続撮影した。
【００５１】
（解析方法）  
ビデオカメラの撮影により得られたデータのうち、平日の日中、好天日、３日間についてを解析対象とし、そこから無作為に５０シーンを抽出して解析を行った。解析は動画解析ソフト（（株）構造計画研究所製Ｖｉｔｒａｃｏｍ  Ｓｉｔｅ  Ｖｉｅｗ）を用いて行った。周囲に配置された遊具等の影響を排除するため、校庭中央付近約１００ｍ2（１０ｍ×１０ｍ）について、範囲内に入った児童の滞在時間を積算した。解析結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0003155709.tif 000003
【００５３】
上記表１の結果から、一日あたり、一人の児童が延べ２６，９０９秒／１００ｍ2滞在していた計算になる。しかし、複数の児童が画面上で重なるとき、解析ソフトでは分別できず一つに結合されてしまうという問題があった。
【００５４】
そこで、以下の方法をとることで、表１の結果に補正を加えた。図６には、生徒一人当たりの一日の平均滞在時間を解析する方法に人数補正を用いた場合の例を示し、図７には、補正の際に基準とした体格値を示す。  
（Ａ）認識された物体の大きさにより、人数を加算し補正した。（Ｂ）学年・性別でみて体格が一番大きい６年生女子の平均的な体格を基準とした。平均値は平成１９年度学校保健統計調査東京都分及び日本人人体寸法データベース１９９７−９８による。（Ｃ）基準となる高さは身長（平均身長１４６．７ｃｍ、約１．５ｍ）とした。（Ｄ）幅は歩行時、走行時に変動幅が大きいため、０．９ｍ（両肘を上げたときの幅）を基準に、＋１０ｃｍ（１．０ｍ）および＋２０ｃｍ（１．１ｍ）について検討した。（Ｅ）人数の加算は、重複を避けるため、認識された物体の高さまたは幅のどちらか大きい方を採用し、基準値の１〜２倍の範囲であれば１人を加算し、以降、倍数ごとに人数を加算した。また、表２には、上記（Ｅ）に関する人数の補正表の例を示す。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
以上の方法により補正処理（パラメーターを変えて表計算ソフト（マイクロソフト社のエクセル）にて集計した）することで、数値が約３割増加し、誤差が低減された。補正後の解析値は３４，７７６秒／１００ｍ2となり、一日あたり一人の児童が延べ時間で約３４８秒／ｍ2滞在していたことになる。  
以上のように、芝生化された校庭における生徒の滞在時間を定量的に把握することができる手法を開発することができた。
【００５７】
（踏圧負荷試験方法）  
踏圧負荷装置のタイヤ１１（ゴルフカート用にゴム製のタイヤで、溝が運動靴のゴム底と似たような模様であって、幅約２０ｃｍのものを使用）の自重（及び重りの重量）と処理時間を調節することによって踏圧負荷量を決めた。処理時間は、下記式（１）が成り立つと考え、これを変形した式（２）より算出される。  
体重×滞在時間÷調査面積＝踏圧負荷装置重量×処理時間÷踏圧面積  （１）  
処理時間＝（体重×滞在時間×踏圧面積）／（調査面積×踏圧負荷装置重量）（２）
式（１）の左辺は上記小学校における調査結果より算出された固定値となり、右辺は試験圃場での条件（踏圧負荷装置の重量及び回転半径）により決まる。重量負荷は小学生の平均体重（２９．３ｋｇ、平成１７年度学校保健統計調査）を参考にしたが、複数の処理区を設けた場合の可搬性から、約１割軽減して２６ｋｇに調整した。踏圧面積は装置の回転半径により決まるため、回転軸５とアーム７との取り付け位置を変えることにより、一つの試験区Ｋ内に数種類の処理区を設定することが可能である。
【００５８】
図８には、処理時間の計算手順を示す。  
まず、実際に踏圧処理を行うため、月単位での負荷量を求め、そこから処理日と装置の稼働時間を決めていった。まず、（体重×滞在時間÷調査面積（芝生面積）×芝生の使用日数）から月間の負荷量が算出される。なお、芝生の使用日数は休みの日と雨の日を除いた日数とした。そして、踏圧処理可能日数とタイヤ１１の轍面積（踏圧面積）及びタイヤ１１（又は重りを加えた場合）の重量（子供の平均体重）から一日の処理時間が算出される。
【００５９】
夏芝２品種（ノシバ属の品種名エルトロ、バミューダグラス属の品種名ティフトン４１９）を用いて、踏圧負荷装置により１か月踏圧処理を行った。試験条件は、タイヤ１１の回転速度を１３００回／分（子供の歩く速さを参考とし、およそ時速４ｋｍに相当）とし、タイヤ１１に掛かる荷重を２６ｋｇ（タイヤ１１に重りを加えた重量）とした。
【００６０】
なお、処理区は小学校と同程度の踏圧を処理した区（以下、１００％区という）と、半分程度の踏圧を処理した区（以下、５０％区という）、及び無踏圧の対照区（以下、０％区という）の３種とした。具体的な処理区は、１００％区で一日１２分間、５０％区で一日７分間とし、この条件で、週３日踏圧処理を行った。この条件は、校庭における生徒の滞在時間の１週間分に相当する。なお、雨天日及び圃場状態の悪い日は順延して行った。
【００６１】
図１に示すように、４つの試験区Ｋの中心に回転軸５（支柱２９）が位置するように踏圧負荷装置を設置し、回転軸５とアーム７との取り付け位置を変えて、アーム７の長さが短い短軸（１２０ｃｍ）の場合は１２分（１００％区）、アーム７の長さが長い長軸（１５０ｃｍ）の場合は７分（５０％区）踏圧処理を行った（踏圧処理開始日は９月８日）。すなわち、同じ試験区Ｋで内輪側が１００％区、外輪側が５０％区である。
【００６２】
図９には、左から踏圧開始前（踏圧処理開始日の１週間前の芝生の状態、撮影日は９月２日）、踏圧開始直後（踏圧処理開始日の翌日の状態、撮影日は９月９日）、踏圧開始から１か月後（撮影日は１０月７日）の試験区Ｋの写真を示す。上段はティフトン４１９、下段はエルトロの写真を示す。写真に見られる轍のうち、右下（内輪側）が１００％区、左上（外輪側）が５０％区である。  
また、図１０には、小学校の校庭（図９と同じ品種である）において、１か月間、児童が利用した後の芝生の写真を示す。上段はティフトン４１９、下段はエルトロの写真を示す。なお、エルトロの養生期間中の写真は踏圧開始前の状態を示している。また、ティフトン４１９の踏圧開始前の状態を示す写真はないが、全面緑色の良い状態であった。
【００６３】
図９と図１０を比較すると、それぞれの１か月後の結果から校庭に使用されている芝生の使用状況と、踏圧負荷装置により上記条件で踏圧処理した後の芝生の状態は、非常に近似していることが確認された。  
したがって、本実施形態の踏圧負荷装置によって、踏圧状況を擬似的に作り出せる、すなわち再現できると思われる。また、この踏圧負荷装置により、様々な品種の比較も可能である。例えば、ノシバ属のエルトロとバミューダグラス属のティフトン４１９とでは、同じ芝生用途でも、形態や生育特性が異なるため、踏圧に対する反応（エルトロは瞬間的な耐踏圧性に優れているが、回復・修復能力が遅い、一方、ティフトン４１９は踏圧耐性は低いが、回復・修復能力に優れている）が全く違うと言われている。しかし、それらの特徴は定量的にはとらえられておらず、比較ができなかったが、本実施形態の踏圧負荷装置によりそれが可能となる。
【００６４】
したがって、校庭に使用されている芝生以外の品種も踏圧処理することで、品種間の芝生の痛み具合を比較できるため、今後の品種や個体の選定（育種の場面等）にも活用できる。そして、学校を含むその他の施設での利用条件（生徒数、利用人数や芝生化面積など）に合った品種を選択することが可能となり、校庭芝生化や緑化の推進にも役立つ。  
そして、踏圧負荷処理による芝生の経過を観察したり、各品種の１００％区と５０％区を比較することで、負荷に応じた芝生の痛み具合が把握できるため、芝生の寿命が予測でき、補修や取り替え時期の目安が分かる。また、一つの試験区Ｋ内に数種類の処理区を設定できるので、処理区同士の比較がし易い。更に、踏圧処理の条件を変えることで、実際よりも短期間で芝生の痛み具合を予測できる。
【００６５】
これらの結果から、本実施形態の踏圧負荷装置によって、複数の品種を一定の踏圧条件下で、同時に比較することができ、品種特性の把握が可能となり、品種間の耐性の差異を明らかにすることができる。また、本踏圧負荷装置によれば、複数台を少ない人数で操作でき、短時間で多くの試験区Ｋを踏圧処理でき、効率的に作業が行える。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本考案は、校庭や公園、広場、競技場などの施設の他、牧草などの農場でも利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６７】
１  本体部            ２  支持部
３  電力供給部        ５  回転軸
７  アーム            ９  車軸
１１  タイヤ          １３  リアクションシンクロナスモータ
１４  回転軸          １５  電源
１７  コード          １９  支持パイプ
２１  カールコード    ２３  回転コネクター
２５  支持枠          ２７  回転台座
２９  支柱            ３１  支持部材
３３  減速ギア        ３５  カップリング
３７  駆動軸受け      ３９  ホイールハブ
４１  取っ手          ４３  単管パイプ
４５  転がり軸受け    ４７  ゴムシート
４９  パイプ延長金具  ４９ａ  穴
５１  支持台          ５３  タイマー
５５  固定具          ７０  モータ回転軸
７３  アーム          ７５  車輪
７７  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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