(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下水位差を形成する河川横断構造物の直下流に、該河川横断構造物の上流側に連絡する上部ブロックと、この上部ブロックと連絡され略鉛直方向に延びる中間部ブロックと、この中間部ブロックに連絡され前記河川横断構造物の下流側に連絡される下部ブロックとを結合して骨組みされた架構を設け、
前記上部ブロック及び前記下部ブロックのそれぞれに設けた案内軌条と、前記中間部ブロックに並設される魚を上昇させるための上昇通路及び魚を下降させるための下降通路に沿って設けた案内軌条とが接続され、これらの案内軌条にエンドレスの連結材を回転自在に設け、
該連結材に一端が開口された箱型容器を、前記箱型容器が前記上昇通路に沿って上昇する際にはその一端開口が上方に臨み、前記下降通路に沿って下降する際にはその一端開口が下方に臨むように、一定間隔を置いて複数個固着し、
前記箱型容器が前記下降通路に沿って下降する際、前記下降通路を形成する側壁と前記箱型容器の底板とによりほぼ水密状態を構成し、該底板が底部となる水室を設け、
前記上部ブロックと前記河川横断構造物の上流側とが連絡される部位に、前記河川横断構造物の上流側の流水を前記水室に流入させる誘導槽を設け、
前記箱型容器が前記上部ブロックで反転して回転する位置の下方に、前記誘導槽に連絡する移送用シュートを設けたことを特徴とする水力エレベータ式魚道装置。
【請求項２】
前記下部ブロックに、前記河川横断構造物の下流側の流水を貯水する貯水水路を設けると共に、前記連結材の前記案内軌条を前記貯水水路に沿って設けたことを特徴とする請求項１記載の水力エレベータ式魚道装置。
【請求項３】
前記貯水水路の最下流端の延長線上に誘導水路を設けると共に呼び水管を配し、該誘導水路及び前記貯水水路のそれぞれの床面を繋ぐ底部閉塞板を、該底部閉塞板の前記誘導水路と連結している側を軸として回動自在に設けたことを特徴とする請求項２記載の水力エレベータ式魚道装置。
【請求項４】
前記中間部ブロックの前記上昇通路及び前記下降通路を鋼管製の主柱で枠組みして構成し、該主柱の上部を前記河川横断構造物の上流側に連通させ、前記主柱の下部を前記貯水水路の下方で護岸に囲まれた流水用貯水槽および前記呼び水管に連絡させたことを特徴とする請求項３記載の水力エレベータ式魚道装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、河川に構築した河川横断構造物に水位差が充分にある場合に設けられる水力エレベータ式魚道装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川に河川横断構造物を設けることによって遡上魚や、下降魚の移動を妨げることになるので、魚道装置の付設により魚の遡上、下降ができるようにされている。魚を遡上、下降させるのに無動力で行えるものには、敷地面積を利用した階段式魚道がある。これは上流と下流を結ぶ魚道の水路に順次隔壁を配置したものであり、河川の水位差を複数の隔壁により分割して魚が飛越できるようにし、遡上を図るようにしている。
【０００３】
また、魚を収容させるボックスをワイヤーで吊るして下流から上流に移動できるように索道を利用したものもある。また、水位差の大きい河川横断構造物では魚を収容させるボックスを昇降機によって垂直に移動させたエレベータ式の魚道装置が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水位差の大きい河川横断構造物において、無動力の魚道装置、すなわち、階段式魚道を付設しようとすると、広い敷地面積を必要とする問題が発生する。また、索道を利用して魚を収容させるボックスを移動させる場合は、ボックスの姿勢を上昇時と下降時とで同じ状態にさせ、遡上魚、下降魚を収容して移送することができるが、移送用駆動装置は省略することはできない。
【０００５】
本発明は、魚道を垂直型にして設置面積を小さくし、駆動装置を使用せずに魚の遡上、下降を支援するようにした水力エレベータ式魚道装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、上下水位差を形成する河川横断構造物の直下流に、該河川横断構造物の上流側に連絡する上部ブロックと、この上部ブロックと連絡され略鉛直方向に延びる中間部ブロックと、この中間部ブロックに連絡され前記河川横断構造物の下流側に連絡される下部ブロックとを結合して骨組みされた架構を設け、前記上部ブロック及び前記下部ブロックのそれぞれに設けた案内軌条と、前記中間部ブロックに並設される魚を上昇させるための上昇通路及び魚を下降させるための下降通路に沿って設けた案内軌条とが接続され、これらの案内軌条にエンドレスの連結材を回転自在に設け、該連結材に一端が開口された箱型容器を、前記箱型容器が前記上昇通路に沿って上昇する際にはその一端開口が上方に臨み、前記下降通路に沿って下降する際にはその一端開口が下方に臨むように、一定間隔を置いて複数個固着し、前記箱型容器が前記下降通路に沿って下降する際、前記下降通路を形成する側壁と前記箱型容器の底板とによりほぼ水密状態を構成し、該底板が底部となる水室を設け、前記上部ブロックと前記河川横断構造物の上流側とが連絡される部位に、前記河川横断構造物の上流側の流水を前記水室に流入させる誘導槽を設け、前記箱型容器が前記上部ブロックで反転して回転する位置の下方に、前記誘導槽に連絡する移送用シュートを設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明において、前記下部ブロックに、前記河川横断構造物の下流側の流水を貯水する貯水水路を設けると共に、前記連結材の前記案内軌条を前記貯水水路に沿って設けたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した発明において、前記貯水水路の最下流端の延長線上に誘導水路を設けると共に呼び水管を配し、該誘導水路及び前記貯水水路のそれぞれの床面を繋ぐ底部閉塞板を、該底部閉塞板の前記誘導水路と連結している側を軸として回動自在に設けたことを特徴とする。
【０００９】
さらにまた、請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した発明において、前記中間部ブロックの前記上昇通路及び前記下降通路を鋼管製の主柱で枠組みして構成し、該主柱の上部を前記河川横断構造物の上流側に連通させ、前記主柱の下部を前記貯水水路の下方で護岸に囲まれた流水用貯水槽および前記呼び水管に連絡させたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
本発明は上記のように構成したものであり、箱型容器が連結材によって上昇と下降を繰り返し、上昇時には下流側の流水を運び、遡上魚は流水と共に上流に移送される。架構の上流端から下降する箱型容器は、底部が上位置になり開口が下位置になる。したがって、架構の上流端から下降する箱型容器の底部が流水が下降する角筒の上部を閉塞し、上流の水が自由に流下することを防いでいる。そして、箱型容器で上昇してきた遡上魚は、箱型容器が回転して向きを変えるときに上流水路に放される。
次に、下降魚の場合について説明する。上流水路に集まっている下降魚は、箱型容器が下降するに従い水深が深まる側に移動し、流水と共に下方に移送される。そして、箱型容器が下流側に達し角筒から出ると流水と共に降下魚が放されることになる。
【００１１】
また、箱型容器は貯水水路を上流側に移動し、その後、架構の下部から上昇することになるが、貯水水路を移動中に、貯水水路に集まった遡上魚を寄せ集めて収容することになる。
【００１２】
また、貯水水路の最下流端で箱型容器が回転して向きを変え、上流側に移動するが、誘導水路および底部閉塞板を設け、さらに呼び水管を設けたことにより、箱型容器の回転に影響されず、箱型容器が貯水水路の最下流付近に位置しないときは、貯水水路と誘導水路の床面が底部閉塞板により連絡し、遡上魚が円滑に貯水水路に集魚される。さらに、箱型容器が貯水水路の最下流に位置して回転するときは底部閉塞板を押し上げて回転する。
【００１３】
架構の一部に鋼管を使用したことにより、鋼管の内部に上流水路からの流水を流して貯水水路や誘導水路に流下させ、この流水によって遡上魚の遡上本能を刺激する。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。魚の遡上を可能にする越流堰や魚道水路の隔壁は水位差がわずかであるが、図１に示すように、水路１を遮断する河川横断構造物（以下、ダムと言う）２の水位差が大きいものには、一例としてエレベータ式魚道装置３が使用される。このエレベータ式魚道装置３は、上流側水路に連絡する上部ブロック４、ほぼ鉛直な構造の中間部ブロック５および、下流側に延びた貯水水路７を構成する下部ブロック６に分割され、各ブロック４、５、６の端部のフランジ８を合わせボルト結合して一体にしたものである。
【００１５】
また、図１および図４に示すように、ダム２の上部には貫通水路９および制水ゲート１０が設けられ、貫通水路９の下流口と上部ブロック４の上流側端との間に誘導槽１１および土砂溜り１２が設けられ、土砂溜り１２には鋼製または木製ブロックの角落しゲート１３，１３ａが備えられている。ここで云う誘導槽１１と土砂溜り１２は同じものであるが、上流側を土砂溜り１２とし、本装置の側面側に延びた水路を誘導槽１１としている。また、図１および図５に示すように、下部ブロック６を構成する貯水水路７の下流側上方にアンカー１４が架設され、アンカー１４から垂下した吊り棒１５が下部ブロック６に長さ調節自在に連結され、下部ブロック６の傾斜および、姿勢を保持している。
【００１６】
各ブロック４、５、６を構成する架構は鋼管、形鋼等で製作され、図２および図３に示すように、内部にエンドレスの一対のローラチェン（連結材）１６が回転自在に作動するように、上部ブロック４に円弧状（図面上、円弧角は１８０度以上）の案内軌条１７が左右両側に設けられている。また、下部ブロック６の貯水水路７の下流側端にも円弧状（略半円）の案内軌条１８が設けられている。そして、中間部ブロック５に並設された上昇・下降通路１９，２０に、それぞれローラチェン１６を案内するための案内軌条２１が内蔵されており、上記の案内軌条１７，１８と接続されている。
【００１７】
そして、ローラチェン１６には魚類を収容する箱型容器２２が一定間隔で複数個取付けられ、上昇時には箱型容器２２の開口は上方に向けられる。また、図１５に示すように、箱型容器２２の降下姿勢のときに、底板２３に取付けた水密ゴム２４と、案内軌条２１からの漏水を防ぐために案内軌条２１の外側に設けた塞水板２５とで水密を保持し、側壁も塞水板２５で構成して中間部ブロック５に水室２６を形成させている。ただし、下降時における水室２６の水密性は後述する水の流れにより完全でなくても良い。また、箱型容器２２が上流端に位置したときに水を放流する側の箱型容器２２の側面は傾斜して作られている。なお、箱型容器２２が上昇するときに鳥に狙われないように回りの隙間を防鳥網２７で覆っている（図２及び図１１参照）。
【００１８】
上部ブロック４では、図４ないし図７に示すように、上昇してきた箱型容器２２が、円弧状の案内軌条１７（図２参照）の周上を移動しながら漸次回転する。そして、上部ブロック４には、箱型容器２２から放流される魚を受けて横方向の誘導槽１１に向けて滑らせる移送用シュート２８が傾斜して設けられている。また、誘導槽１１の底面には、図２、図６、図９に示すように、流量調整弁２９を備えた呼び水用配管３０が取付けられ、土砂溜り１２付近の底面からは流量調整弁３１を備えた注水用配管３２が取付けられている。また、箱型容器２２が反転する位置ではその両側にスクリーン３３を介して余水吐用貯水槽３４が取付けられ、ここに余水吐用配管３５が設けられている。
【００１９】
また、図１及び図２に示すように、上部ブロック４のフランジ８の延長線上の床面には、箱型容器２２の搬送速度を一定値以上にならぬよう安全装置として速度制御装置３６が付設されている。速度制御装置３６は図１２に示すように、上昇側のローラチェン１６に係合して回転するチェンホイール３７を備え、この軸にカップリングを介して変速機３８が連結され、変速機３８の出力軸に遠心ブレーキ３９が取付けられている。これはローラチェン１６の回転速度が速くなると遠心ブレーキ３９の負荷が大きくなり、ローラチェン１６の回転速度が抑えられるようになっている。通常、一定速度に落ち着くことになる。
【００２０】
ところで、架構の中間部ブロック５は上昇側と下降側とでそれぞれ４本の鋼管を鉛直に設けて主柱とし、各主柱の間には補強部材を組み込ませている。そして、図８、図９、図１０に示すように、注水用配管３２（図２参照）は下降通路２０の上流側の一対の主柱Ｔ１に接続され、余水吐用配管３５は上昇通路１９の上流側の一対の主柱Ｔ３に接続され、また、呼び水用配管３０は上昇通路１９の下流側の一対の主柱Ｔ４に接続されている。下降通路２０の下流側の一対の主柱Ｔ２のうち、誘導槽１１側は上部は降下魚の窒息を防ぐための抜水用に利用され、流量調整弁４０を備えた抜水用配管４１によって、主柱Ｔ２の上部と水室２６となる側面とを連通させている。また、図１０および図１４に示すように、一対の主柱Ｔ２の下部に流量調整弁４０ａを備えた排水管４１ａが接続され、排水管４１ａは下方に延び開口している。
【００２１】
また、図１４に示すように、下降通路２０の下流側の一対の主柱Ｔ２のうち、もう一方の側にはその中間部に内部の水室２６と連通する抜水用孔４２が複数個穿設され、また、下降通路２０の上流側の一対の主柱Ｔ１に注水用孔４３が穿設され、これら抜水用孔４２と注水用孔４３は同じ高さ位置に設けられている（図１３参照）。抜水用孔４２および注水用孔４３は数グループｍ１，ｍ２，ｍ３，・・に分割し、各グループ毎の孔（４２，４３）ｐ１，ｐ２，・・の直径を変えている。これは孔位置における静水頭による流出量をおよそ各グループ共に同量とするためである。さらに、主柱Ｔ１の下部には、図３、図１０に示すように、流量調整弁４４を介して貯水用配管４５が接続され、貯水用配管４５の先端は流水用貯水槽４６に向けて開口されている。
【００２２】
ローラチェン１６の緩みを取る構造は、中間部ブロック５の最上部フランジ８をベースに上部ブロック４の下側フランジ８に設けた押しボルトを回転させることにより上部ブロック４を浮かせ、調整管をその空間部に挿入し、上下フランジ８，８、調整管にボルトを貫通させて締め付けることにより上下のフランジ８，８を固着し、ローラチェン１６に引っ張り力を与える。
【００２３】
図３，図４に示すように、下部ブロック６の貯水水路７の底板の下方は流水用貯水槽４６を構成し、貯水水路７の下流側底部には湧水用孔７ａが明けられている。貯水水路７の下流端は円弧状の案内軌条１８によりローラチェン１６が摺動して箱型容器２２が回転移動するようになっており、貯水水路７の延長上に誘導水路４７が設けられ、貯水水路７の底面と誘導水路４７の底面とは底部閉塞板４８で連絡されている。底部閉塞板４８はヒンジを介して誘導水路４７の底面に回動自在に取付けられ、先端にウエイト４９を設けて常に倒れ勝手になっている。この底部閉塞板４８には水抜き孔４８ａが明けられ、底部閉塞板４８が回動したときの水の抵抗を少なくしている。また、貯水水路７の上流側底面は傾斜されて流水用吐き口５０が形成され、ここからも流水用貯水槽４６の水が流下される。
【００２４】
また、図４に示すように、貯水水路７の両側には呼び水管５１が配設され、誘導水路４７の先端位置から水を散水させるようになっている（図１６参照）。余水吐を流下させている主柱Ｔ３は下部において流量調整弁５２を介して補給水用配管５３が接続され、流水用貯水槽４６、貯水水路７に流れるようにされている。主柱Ｔ４の下部は流量調整弁５４を介して呼び水管５１に接続されている。
【００２５】
次に、魚道装置３の稼働について説明する。
まず、魚道装置３を作動させるときは、箱型容器２２や下降側の水室２６内に水が入ってないので、図２に示す流量調整弁３１を開き、主柱（配管）Ｔ１に注水する。主柱Ｔ１の注水用孔４３から中間部ブロック５に介在する箱型容器２２間の空間に流水が充水され、時間の経過と共に水重は増加し、水重が搬送系統における走行抵抗より大幅に増大することで、搬送系統は始動し慣性力と共に上流側からの流水も誘導槽１１の端部から流下して水室２６の中に充水され、下降側の箱型容器２２が降下し始め、ローラチェン１６が回転をすることになる。
【００２６】
一定の動きが出た後は流量調節弁３１を閉め、水室２６への充水を中止する。充水がなくても箱型容器２２の移動と共に上流の流水が、箱型容器２２が逆さまになってその底面が水室２６の底面になった中間部ブロック５の下降通路２０に流れ込み、ローラチェン１６の可動力を保持し続ける。
ローラチェン１６を停止させるには、制水ゲート１０を閉めきり本設備への流水供給をやめれば良い。または、図４，図１１に示す角落しゲート１３ａに数分割された木材、鋼材等のゲートを順次落とし込んでゆけば流水は遮断できる。しばらくすれば、主柱Ｔ１，Ｔ２に形成した複数の抜水用孔４２および注水用孔４３から排水管４１ａおよび貯水用配管４５を通って水室２６の水が抜けることになる。
【００２７】
ローラチェン１６の回転速度は排水管４１ａから流れる水量によって速度を小さくすることができ、回転速度は速度制御装置３６によって一定速度以上にならないように抑制されている。
【００２８】
下部ブロック６においては、ローラチェン１６は下流側に曲がって貯水水路７に沿って移動する。貯水水路７の勾配は、下部ブロック６と中間部ブロック５とのフランジ８の結合時にライナー板を挿入して位置調整すると共に、吊り棒１５の長さ調節を行って決め、下流水位に合わせて魚道勾配を適正な位置にする。
【００２９】
遡上魚は誘導水路４７の両側の呼び水管５１からの放水と、流水用貯水槽４６の湧水用孔７ａからの湧水と流水用吐き口５０からの流水によって、貯水水路７に誘導される。一定時間経過後、底部閉塞板４８より下方に位置していた箱型容器２２は底部閉塞板４８を押し上げて貯水水路７に移動することにより、貯水水路７の下流側は箱型容器２２で閉塞される。したがって、既に前進している箱型容器２２と後続する箱型容器２２間に滞溜する魚群を後続する箱型容器２２で完全に捕捉し遡上魚を確実に上流側に搬送することができる。また、箱型容器２２が垂直に移動する前に湾曲部を通過する際、箱型容器２２内の水が不足するが、補給水用配管５３で補水できる。箱型容器２２が垂直に上昇しているときは防鳥網２７によって遡上魚の安全性を確保している。
【００３０】
上部ブロック４の位置においては、箱型容器２２を回転させて遡上魚を放出させ、移送用シュート２８を滑らせて誘導槽１１に入れ遡上できるようにさせている。
【００３１】
降下魚は上部ブロック４の下降側に集まり、水流にしたがって中間部ブロック５の水室２６に滞溜する。水室２６の底面は箱型容器２２の底部が共用され、箱型容器２２の下降と共に、水室２６が下方に移動し下部ブロック６において降下魚は放流される。中間部ブロック５においては、箱型容器２２、２２間に魚が閉じ込められることになり、呼吸確保のため、水室２６の水を抜水用配管４１を通して主柱Ｔ２に流し、空気層の部分を作りだしている。
【００３２】
以上説明したように、遡上魚および、降下魚の搬送のための箱型容器２２の移動駆動源を河川横断構造物２の上下水位差に相当する水重により得たので、維持、管理費を安くすることができる。また、遡上魚を誘導するための呼び水や流下水、湧水は上流側の水を各主柱Ｔ１，Ｔ２，・・を利用して配管するので、構造が簡素になって架構外観がすっきりし、かつ、構造強度を向上させている。
【００３３】
また、エレベータ式魚道装置３を構成する架構は上中下のブロック４、５、６に分割されているので現地での組み立て、据え付けが簡単であり、したがって移設して使用する場合も、分解、組み立て、据え付けが容易で経費も安くなる。
また、従来技術に比べ、外形の構造は垂直に立ち上がって上下水位差を消化するので、装置の占める平面スペースは小さくなり、固定式コンクリート製魚道のように水平方向に延伸される魚道のような土木施設費は不要となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したものであるので、エレベータ式魚道装置は水流の落差を利用した水力を使用するので、動力のメンテナンスは不要となり、水を流す配管は架構の鋼管を利用するので設備費が安くなり、外観がすっきりするという利点がある。また、呼び水や湧水を利用するので遡上魚の誘導が効果的である。
また、遡上魚を搬送する箱型容器が降下するときに上下が反対になってその底部が上位置にくる。これによって、架構内に水室ができ、水室の底面が降下することで下降魚を下流に移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による実施例の水力エレベータ式魚道装置を示す側断面図である。
【図２】  図１に示す装置の上部拡大図である。
【図３】  図１に示す装置の下部拡大図である。
【図４】  図１に示す水力エレベータ式魚道装置の平面図である。
【図５】  図１に示す水力エレベータ式魚道装置の正面図である。
【図６】  図５に示す水力エレベータ式魚道装置の拡大図である。
【図７】  実施例の誘導槽および架構の上面図である。
【図８】  実施例の中間部ブロックの上部の配管を示す平面図である。
【図９】  実施例の中間部ブロックの主要な配管を示す平面図である。
【図１０】  実施例の中間部ブロックの下部の配管を示す平面図である。
【図１１】  実施例の上部ブロックの側面図である。
【図１２】  実施例の上部ブロックの速度制御装置を示す上面図である。
【図１３】  実施例の中間部ブロックの下降通路の平面図である。
【図１４】  実施例の中間部ブロックの下降通路の主柱を示す側面図である。
【図１５】  実施例の中間部ブロックの下降通路の断面図である。
【図１６】  実施例の中間部・下部ブロックの周辺を示す正面図である。
【符号の説明】
２                河川横断構造物
３                エレベータ式魚道装置
４                上部ブロック
５                中間部ブロック
６                下部ブロック
７                貯水水路
１１              誘導槽
１６              連結材
１７、１８、２１  案内軌条
１９              上昇通路
２０              下降通路
２２              箱型容器
２３              底板
２６              水室
２８              移送用シュート
４６              流水用貯水槽
４７              誘導水路
４８              底部閉塞板
５１              呼び水管
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４  主柱
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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