本發(fā)明涉及一種水輪機及具有該水輪機的水力發(fā)電裝置，特別是涉及一種葉片組件可旋轉以調整角度的水輪機及具有該水輪機的水力發(fā)電裝置。

背景技術：

現(xiàn)有水力發(fā)電裝置中，有些水力發(fā)電裝置是應用在例如河流或溪流的水道，利用河流或溪流中的水流沖擊水輪機的葉片，以持續(xù)地帶動水輪機旋轉，使得水輪機能帶動發(fā)電機運轉發(fā)電。

目前應用在河流或溪流的水力發(fā)電裝置中，其水輪機是豎立地設置于水道上，水輪機包括一呈橫向延伸的轉軸，及多片呈放射狀排列的葉片。各葉片的角度為固定不動的狀態(tài)，所述葉片中的一部分葉片穿伸至水道的水流水面下并可被水流沖擊，而其余葉片則顯露在水流水面上方。然而，前述水輪機的設置方式會占據(jù)水流水面上方的空間，造成船只行駛于水道上的不便，甚至是無法行駛于水道上。此外，由于各葉片的角度為固定且無法轉動調整，因此，水流沖擊水面下的葉片時，水流沖擊葉片的沖擊力量需大于顯露在水流水面上方的葉片所受到的空氣阻力，如此，水流才能順利地帶動水輪機旋轉。所以，水流要帶動現(xiàn)有水輪機旋轉時所受到的阻力較大，導致水輪機帶動發(fā)電機運轉發(fā)電的效率較低。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的，在于提供一種水輪機，其葉片組件繞樞軸公轉的過程中能同時自轉以調整角度，借此，能降低水流帶動水輪機旋轉時的阻力。

本發(fā)明的另一目的，在于提供一種具有水輪機的水力發(fā)電裝置，水輪機的葉片組件繞樞軸公轉的過程中能同時自轉以調整角度，借此，能降低水流帶動水輪機旋轉時的阻力，以提升水輪機帶動發(fā)電機運轉發(fā)電的效率。

本發(fā)明的目的及解決背景技術問題是采用于下技術方案來實現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提出的水輪機包含一基座、一旋轉組件，及多個葉片組件。

該基座包括一樞軸，及一與該樞軸相間隔的導引圍壁，該樞軸定義有一第一軸線，該導引圍壁的一中心是位于該第一軸線上，該旋轉組件包括一可轉動地樞接于該樞軸的旋轉件，該旋轉件可繞該第一軸線相對于該樞軸旋轉，該旋轉件包含多個呈環(huán)狀相間隔排列的樞接部，各該葉片組件包括一可轉動地樞接于對應的該樞接部并可受該導引圍壁導引的軸桿總成，及一設置于該軸桿總成上的葉片，該軸桿總成定義有一第二軸線，該第二軸線與該第一軸線實質上相互垂直，各該葉片組件的該軸桿總成可受該導引圍壁導引而繞該第二軸線相對于該旋轉件旋轉，且各該葉片組件可通過該旋轉件繞該第一軸線旋轉。

各該葉片組件的該葉片呈長形片狀并包含一葉面，各該葉片組件可繞該第二軸線在一第一角度位置及一第二角度位置間旋轉，在該第一角度位置時，各該葉片組件的該葉面與該第一軸線實質上相互平行，在該第二角度位置時，各該葉片組件的該葉面與該第一軸線實質上相互垂直。

各該葉片組件可沿一旋轉方向繞該第一軸線在一第一角度轉換位置及一第二角度轉換位置間旋轉，當對應的該葉片組件轉動至該第一角度轉換位置時，該軸桿總成受該導引圍壁導引而轉動，使對應的該葉片組件由該第一角度位置轉動至該第二角度位置，當對應的該葉片組件轉動至該第二角度轉換位置時，該軸桿總成受該導引圍壁導引而轉動，使對應的該葉片組件由該第二角度位置轉動至該第一角度位置。

該第一角度轉換位置與該第二角度轉換位置是位于相反側。

該導引圍壁包含一第一導引壁體，及一沿著該第一軸線與該第一導引壁體相間隔的第二導引壁體，該第一導引壁體包括一第一螺旋面，該第二導引壁體包括一第二螺旋面，各該葉片組件的該軸桿總成包含一第一接觸件，及一第二接觸件，該第一螺旋面用以頂推該第一接觸件以使對應的該葉片組件由該第一角度位置旋轉至該第二角度 位置，該第二螺旋面用以頂推該第二接觸件以使對應的該葉片組件由該第二角度位置旋轉至該第一角度位置。

該第一接觸件及該第二接觸件分別為一滾輪，該第一接觸件的圓心與該第二接觸件的圓心間的夾角為90度。

各該葉片組件的該軸桿總成還包含一軸桿，該軸桿包括一樞接于對應的該樞接部的桿體、一第一樞接架體，及一第二樞接架體，該第一樞接架體沿一平行于該葉面的第一凸伸方向由該桿體外表面徑向朝外凸伸，該第二樞接架體沿一垂直于該葉面第二凸伸方向由該桿體外表面徑向朝外凸伸，該第一接觸件及該第二接觸件分別可轉動地樞接于該第一樞接架體及該第二樞接架體。

各該樞接部為一螺孔，該桿體外表面形成有一外螺紋段，各該軸桿的該桿體以該外螺紋段螺接于對應的該樞接部內。

該第一導引壁體包括一具有該第一螺旋面的第一弧形外凸輪板，該第二導引壁體包括一具有該第二螺旋面的第二弧形內凸輪板，該第一弧形外凸輪板與該第一軸線間的半徑大于該第二弧形內凸輪板與該第一軸線間的半徑，該桿體定義出該第二軸線，該第二樞接架體沿該第二軸線與該第一樞接架體相間隔并位于該第一樞接架體內側。

該第一弧形外凸輪板具有一連接于該第一螺旋面一端的第一弧形外端面，該第一導引壁體還包括一第一弧形內凸輪板，該第一弧形內凸輪板與該第一弧形外凸輪板位于相反側且兩者的開口相向，該第一弧形外凸輪板與該第一軸線間的半徑大于該第一弧形內凸輪板與該第一軸線間的半徑，該第一弧形內凸輪板具有一第一弧形內端面，該第二弧形內凸輪板具有一連接于該第二螺旋面一端并與該第一弧形內端面相間隔的第二弧形內端面，該第二接觸件分別可滾動地接觸于該第一、第二弧形內端面，該第二導引壁體還包括一第二弧形外凸輪板，該第二弧形內凸輪板與該第二弧形外凸輪板位于相反側且兩者的開口相向，該第二弧形外凸輪板與該第一軸線間的半徑大于該第二弧形內凸輪板與該第一軸線間的半徑，該第二弧形外凸輪板具有一與該第一弧形外端面相間隔的第二弧形外端面，該第一接觸件分別可滾動地接觸于該第一、第二弧形外端面。

該第一弧形內凸輪板還具有一連接于該第一弧形內端面一端并 與該第二螺旋面位置相對應的第一導引螺旋面，該第一導引螺旋面可導引該第二接觸件滾動至該第一弧形內端面，該第二弧形外凸輪板還具有一連接于該第二弧形外端面一端并與該第一螺旋面位置相對應的第二導引螺旋面，該第二導引螺旋面可導引該第一接觸件滾動至該第二弧形外端面。

該基座還包括一連接于該樞軸一端的第一基板，及一連接于該樞軸另一端的第二基板，該第一弧形外凸輪板及該第一弧形內凸輪板設置于該第一基板且圍繞于該樞軸以及該旋轉件外側，該第二弧形外凸輪板及該第二弧形內凸輪板設置于該第二基板且圍繞于該樞軸以及該旋轉件外側，該第一基板、該第二基板、該樞軸、該第一導引壁體以及該第二導引壁體共同界定出一用以供該旋轉組件容置的容置空間，該旋轉組件還包括一固定地連接于該旋轉件的傳動件。

本發(fā)明的目的及解決背景技術問題是采用于下技術方案來實現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提出的具有水輪機的水力發(fā)電裝置包括一發(fā)電機、一傳動機構，及一水輪機。

該傳動機構與該發(fā)電機相連接并可帶動該發(fā)電機運轉發(fā)電，該水輪機包含一基座、一旋轉組件，及多個葉片組件，該基座包括一樞軸，及一與該樞軸相間隔的導引圍壁，該樞軸定義有一第一軸線，該導引圍壁的一中心是位于該第一軸線上，該旋轉組件包括一可轉動地樞接于該樞軸的旋轉件，及一固定地連接于該旋轉件并與該傳動機構連接的傳動件，該旋轉件可繞該第一軸線相對于該樞軸旋轉，使該傳動件帶動該傳動機構運轉，該旋轉件包含多個呈環(huán)狀相間隔排列的樞接部，各該葉片組件包括一可轉動地樞接于對應的該樞接部并可受該導引圍壁導引的軸桿總成，及一設置于該軸桿總成上的葉片，該軸桿總成定義有一第二軸線，該第二軸線與該第一軸線實質上相互垂直，各該葉片組件的該軸桿總成可受該導引圍壁導引而繞該第二軸線相對于該旋轉件旋轉，且各該葉片組件可通過該旋轉件繞該第一軸線旋轉。

各該葉片組件的該葉片呈長形片狀并包含一葉面，各該葉片組件可繞該第二軸線在一第一角度位置及一第二角度位置間旋轉，在該第一角度位置時，各該葉片組件的該葉面與該第一軸線實質上相互平 行，在該第二角度位置時，各該葉片組件的該葉面與該第一軸線實質上相互垂直。

各該葉片組件可沿一旋轉方向繞該第一軸線在一第一角度轉換位置及一第二角度轉換位置間旋轉，當對應的該葉片組件轉動至該第一角度轉換位置時，該軸桿總成受該導引圍壁導引而轉動，使對應的該葉片組件由該第一角度位置轉動至該第二角度位置，當對應的該葉片組件轉動至該第二角度轉換位置時，該軸桿總成受該導引圍壁導引而轉動，使對應的該葉片組件由該第二角度位置轉動至該第一角度位置。

該第一角度轉換位置與該第二角度轉換位置是位于相反側。

該導引圍壁包含一第一導引壁體，及一沿著該第一軸線與該第一導引壁體相間隔的第二導引壁體，該第一導引壁體包括一第一螺旋面，該第二導引壁體包括一第二螺旋面，各該葉片組件的該軸桿總成包含一第一接觸件，及一第二接觸件，該第一螺旋面用以頂推該第一接觸件以使對應的該葉片組件由該第一角度位置旋轉至該第二角度位置，該第二螺旋面用以頂推該第二接觸件以使對應的該葉片組件由該第二角度位置旋轉至該第一角度位置。

該第一接觸件及該第二接觸件分別為一滾輪，該第一接觸件的圓心與該第二接觸件的圓心間的夾角為90度。

各該葉片組件的該軸桿總成還包含一軸桿，該軸桿包括一樞接于對應的該樞接部的桿體、一第一樞接架體，及一第二樞接架體，該第一樞接架體沿一平行于該葉面的第一凸伸方向由該桿體外表面徑向朝外凸伸，該第二樞接架體沿一垂直于該葉面第二凸伸方向由該桿體外表面徑向朝外凸伸，該第一接觸件及該第二接觸件分別可轉動地樞接于該第一樞接架體及該第二樞接架體。

各該樞接部為一螺孔，該桿體外表面形成有一外螺紋段，各該軸桿的該桿體以該外螺紋段螺接于對應的該樞接部內。

該第一導引壁體包括一具有該第一螺旋面的第一弧形外凸輪板，該第二導引壁體包括一具有該第二螺旋面的第二弧形內凸輪板，該第一弧形外凸輪板與該第一軸線間的半徑大于該第二弧形內凸輪板與該第一軸線間的半徑，該桿體定義出該第二軸線，該第二樞接架體沿 該第二軸線與該第一樞接架體相間隔并位于該第一樞接架體內側。

該第一弧形外凸輪板具有一連接于該第一螺旋面一端的第一弧形外端面，該第一導引壁體還包括一第一弧形內凸輪板，該第一弧形內凸輪板與該第一弧形外凸輪板位于相反側且兩者的開口相向，該第一弧形外凸輪板與該第一軸線間的半徑大于該第一弧形內凸輪板與該第一軸線間的半徑，該第一弧形內凸輪板具有一第一弧形內端面，該第二弧形內凸輪板具有一連接于該第二螺旋面一端并與該第一弧形內端面相間隔的第二弧形內端面，該第二接觸件分別可滾動地接觸于該第一、第二弧形內端面，該第二導引壁體還包括一第二弧形外凸輪板，該第二弧形內凸輪板與該第二弧形外凸輪板位于相反側且兩者的開口相向，該第二弧形外凸輪板與該第一軸線間的半徑大于該第二弧形內凸輪板與該第一軸線間的半徑，該第二弧形外凸輪板具有一與該第一弧形外端面相間隔的第二弧形外端面，該第一接觸件分別可滾動地接觸于該第一、第二弧形外端面。

該第一弧形內凸輪板還具有一連接于該第一弧形內端面一端并與該第二螺旋面位置相對應的第一導引螺旋面，該第一導引螺旋面可導引該第二接觸件滾動至該第一弧形內端面，該第二弧形外凸輪板還具有一連接于該第二弧形外端面一端并與該第一螺旋面位置相對應的第二導引螺旋面，該第二導引螺旋面可導引該第一接觸件滾動至該第二弧形外端面。

該基座還包括一連接于該樞軸一端的第一基板，及一連接于該樞軸另一端的第二基板，該第一弧形外凸輪板及該第一弧形內凸輪板設置于該第一基板且圍繞于該樞軸以及該旋轉件外側，該第二弧形外凸輪板及該第二弧形內凸輪板設置于該第二基板且圍繞于該樞軸以及該旋轉件外側，該第一基板、該第二基板、該樞軸、該第一導引壁體以及該第二導引壁體共同界定出一用以供該旋轉組件容置的容置空間。

本發(fā)明的有益效果在于：各葉片組件沿旋轉方向繞第一軸線在第一角度轉換位置及第二角度轉換位置間公轉的過程中，當對應的葉片組件轉動至第一角度轉換位置時，軸桿總成受導引圍壁導引而繞第二軸線自轉，使對應的葉片組件由第一角度位置轉動至第二角度位置； 當對應的葉片組件轉動至第二角度轉換位置時，軸桿總成受導引圍壁導引而轉動，使對應的葉片組件由第二角度位置轉動至第一角度位置。借此，能降低水流帶動水輪機的葉片組件旋轉時所受到的阻力，使得水流能順暢地帶動水輪機的葉片組件旋轉，以提升水輪機通過傳動機構帶動發(fā)電機運轉發(fā)電的效率。此外，水輪機設置于水道的底面且位于水流的水面下，不會占據(jù)水流水面上方的空間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例安裝于地形的立體圖，說明發(fā)電機設置于河岸，水輪機設置于水道內且位于水流的水面下；

圖2是沿圖1中的S1－S1線所截取的剖視圖，說明水輪機固定地設置于水道的底面，且水輪機位在水流的水面下；

圖3是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的立體圖，說明發(fā)電機、傳動機構及水輪機間的組裝關系；

圖4是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的水輪機的立體圖；

圖5是沿圖4中的S2－S2線所截取的剖視圖，說明基座、旋轉組件及葉片組件間的組裝關系；

圖6是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的水輪機的立體分解圖，說明基座、旋轉組件及葉片組件間的組裝關系；

圖7是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的水輪機的局部立體分解圖，說明第一導引壁體、第二導引壁體及旋轉組件的細部結構；

圖8是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的基座的前視圖，說明第一基板、第二基板、第一弧形外凸輪板、第一弧形內凸輪板、第二弧形外凸輪板，及第二弧形內凸輪板間的組裝關系，圖中省略樞軸；

圖9是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的葉片組件的立體分解圖，說明軸桿總成與葉片間的組裝關系；

圖10是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的局部俯視圖，說明各葉片組件的軸桿總成與第一導引壁體間的組裝關系，圖 中省略第二基板；

圖11是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的前視示意圖，說明其中一葉片組件位在第一角度位置，另一葉片組件位在第二角度位置；

圖12是圖11的后視示意圖；

圖13是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的后視示意圖，說明其中一葉片組件位在第一角度轉換位置，另一葉片組件位在第二角度轉換位置；

圖14是圖13的前視示意圖；

圖15是圖1的俯視圖，說明水輪機設置于水道內且位于水流的水面下，以及水流的流動方向；

圖16是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的水輪機的俯視圖，說明各葉片組件的旋轉角度變化；

圖17是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的后視示意圖，說明葉片組件的第一接觸件借由第一螺旋面的頂推而轉動，使葉片組件由第一角度位置轉換至第二角度位置；及

圖18是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例的前視示意圖，說明葉片組件的第二接觸件借由第二螺旋面的頂推而轉動，使葉片組件由第二角度位置轉換至第一角度位置。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

參閱圖1、圖2及圖3，是本發(fā)明具有水輪機的水力發(fā)電裝置的一實施例，該發(fā)電裝置200主要是應用在一具有水道10的地形1上，水道10可以是例如為天然的河流、溪流或是經由人工整治過的灌溉溝渠等。地形1包括一底面11、及兩分別連接于底面11相反側的側面12，底面11與兩側面12共同界定出供水流13流通的水道10。

發(fā)電裝置200包括一發(fā)電機20、一傳動機構30，及一水輪機40。發(fā)電機20設置于地形1的一河岸14上，水輪機40設置于水道10內并且固定于底面11。傳動機構30包含一設置于水道10內的第一齒輪箱31、一設置于發(fā)電機20一側的第二齒輪箱32、一連接于水輪機40與第一齒輪箱31內的齒輪組(圖未示)間的鏈條33，及一連接于第一 齒輪箱31內的齒輪組與第二齒輪箱32內的齒輪組(圖未示)間的傳動軸34。水輪機40被水流13帶動旋轉時，會通過傳動機構30帶動發(fā)電機20運轉發(fā)電。

參閱圖4、圖5及圖6，水輪機40包含一基座4、一旋轉組件5、及多個葉片組件6?；?包括一第一基板41、一第二基板42、一樞軸43，及一導引圍壁44。第一基板41可通過例如螺絲鎖固的方式固定地連接于地形1的底面11(如圖2所示)，且第一基板41可通過例如螺絲鎖固的方式固定地連接于樞軸43底端。第二基板42可通過例如螺絲鎖固的方式固定地連接于樞軸43頂端。樞軸43定義有一第一軸線A1。導引圍壁44設置于第一基板41與第二基板42間并與樞軸43相間隔，導引圍壁44的一中心是位于第一軸線A1上。旋轉組件5包括一可轉動地樞接于樞軸43的旋轉件51，及一固定地連接于旋轉件51的傳動件52。旋轉件51可繞第一軸線A1相對于樞軸43旋轉，旋轉件51包含多個呈環(huán)狀相間隔排列的樞接部511。本實施例的傳動件52為一通過例如螺絲鎖固或焊接方式固定地連接于旋轉件51下端的鏈輪，傳動件52用以供傳動機構30的鏈條33(如圖3所示)套設連接。借此，當旋轉件51帶動傳動件52旋轉時，傳動件52會同時帶動鏈條33轉動，使得傳動機構30帶動發(fā)電機20運轉發(fā)電。

各葉片組件6包括一可轉動地樞接于對應的樞接部511并可受導引圍壁44導引的軸桿總成60，及一設置于軸桿總成60上的葉片61。軸桿總成60定義有一第二軸線A2，第二軸線A2與第一軸線A1實質上相互垂直。各葉片組件6的軸桿總成60可受導引圍壁44導引而繞第二軸線A2相對于旋轉件51旋轉，且各葉片組件6可通過旋轉件51繞第一軸線A1旋轉，也就是說，各葉片組件6可繞第二軸線A2自轉并可通過旋轉件51繞第一軸線A1公轉。

參閱圖1、圖5及圖6，當水道10內的水流13沖擊各葉片組件6的葉片61時，會帶動所述葉片組件6繞第一軸線A1公轉，各葉片組件6繞第一軸線A1公轉的過程中會受到導引圍壁44導引而繞第二軸線A2自轉以調整葉片61角度，借此，能降低水流13帶動水輪機40運轉時的阻力，并且提升水輪機40通過傳動機構30帶動發(fā)電機20運轉發(fā)電的效率。此外，由于水輪機40是設置在水道10內且位于水 流13的水面下，因此，水輪機40會完全被水流13所淹沒而不會占據(jù)水流13水面上的空間。再者，由于水輪機40是固定地連接于底面11，因此，當水道10內的水流13因豪雨而暴漲時，水輪機40不會被水流13帶動而任意地漂流或者是阻塞水道10。

以下將針對水輪機40的具體構造與作動方式進行詳細說明:

參閱圖5、圖6及圖7，基座4的導引圍壁44包含一設置于第一基板41頂面的第一導引壁體450，及一設置于第二基板42底面的第二導引壁體470，第二導引壁體470沿著第一軸線A1與第一導引壁體450相間隔?；?的第一基板41、第二基板42、樞軸43、第一導引壁體450以及第二導引壁體470共同界定出一容置空間440，容置空間440用以供旋轉組件5容置。

參閱圖5、圖6、圖7及圖8，第一基板41具有一前端411及一相反于前端411的后端412。第一導引壁體450包括一第一弧形外凸輪板45，及一第一弧形內凸輪板46。第一弧形外凸輪板45及第一弧形內凸輪板46通過例如焊接方式固定地連接于第一基板41頂面。第一弧形外凸輪板45與第一弧形內凸輪板46位于相反側，兩者的開口相向并且共同構成一封閉環(huán)形狀。第一弧形外凸輪板45與第一軸線A1間的半徑大于第一弧形內凸輪板46與第一軸線A1間的半徑，第一弧形外凸輪板45鄰近于兩末端的部位分別位在第一弧形內凸輪板46鄰近于兩末端的部位外側。第一弧形外凸輪板45具有一第一弧形外端面451、兩分別連接于第一弧形外端面451相反端且朝第一基板41方向傾斜延伸的第一螺旋面452、452’，及兩分別形成于底端的開口453。兩第一螺旋面452、452’分別鄰近于第一基板41的后端412與前端411，兩開口453則用以供鏈條33(如圖3所示)穿設。

第一弧形內凸輪板46具有一第一弧形內端面461、兩分別連接于第一弧形內端面461相反端且朝第一基板41方向傾斜延伸的第一導引螺旋面462、462’，及兩分別形成于底端的開口463。兩第一導引螺旋面462、462’分別鄰近于第一基板41的前端411與后端412，且兩開口463可供鏈條33穿設。其中，第一螺旋面452與第一導引螺旋面462’呈外、內交錯狀，而第一螺旋面452’則與第一導引螺旋面462呈外、內交錯狀。

需說明的是，本實施例的第一弧形外凸輪板45與第一弧形內凸輪板46雖然是以兩個獨立的構件為例作說明，但是在其他的實施方式中，兩者也可通過一體成型的制法形成為單一個封閉環(huán)形狀元件。

第二導引壁體470包括一第二弧形內凸輪板47，及一第二弧形外凸輪板48。第二弧形內凸輪板47及第二弧形外凸輪板48通過例如焊接方式固定地連接于第二基板42底面。第二弧形內凸輪板47與第二弧形外凸輪板48位于相反側，兩者的開口相向并且共同構成一封閉環(huán)形狀。第二弧形內凸輪板47對齊于第一弧形內凸輪板46上方，第二弧形內凸輪板47的形狀與尺寸與第一弧形內凸輪板46相當。第二弧形外凸輪板48對齊于第一弧形外凸輪板45上方，第二弧形外凸輪板48的形狀與尺寸與第一弧形外凸輪板45相當。第二弧形外凸輪板48與第一軸線A1間的半徑大于第二弧形內凸輪板47與第一軸線A1間的半徑，第二弧形外凸輪板48鄰近于兩末端的部位分別位在第二弧形內凸輪板47鄰近于兩末端的部位外側。第二弧形內凸輪板47具有一第二弧形內端面471，及兩分別連接于第二弧形內端面471相反端且朝第二基板42方向傾斜延伸的第二螺旋面472、472’。第二弧形內端面471對應于第一弧形內端面461上方并與其相間隔，兩者共同界定出一使容置空間440與外部相連通的第一導引槽491。兩第二螺旋面472、472’分別對應于兩第一導引螺旋面462、462’上方并與其相間隔。

第二弧形外凸輪板48具有一第二弧形外端面481，及兩分別連接于第二弧形外端面481相反端且朝第二基板42方向傾斜延伸的第二導引螺旋面482、482’。第二弧形外端面481對應于第一弧形外端面451上方并與其相間隔，兩者共同界定出一使容置空間440與外部相連通的第二導引槽492。兩第二導引螺旋面482、482’分別對應于兩第一螺旋面452、452’上方并與其相間隔。其中，第二螺旋面472與第二導引螺旋面482’呈內、外交錯狀，而第二螺旋面472’則與第二導引螺旋面482呈內、外交錯狀。

此外，第一螺旋面452、第一導引螺旋面462’、第二螺旋面472’，以及第二導引螺旋面482共同界定一使容置空間440與外部相連通的第一轉換空間493，第一轉換空間493連通于第一導引槽491 與第二導引槽492相向的其中一端，且第一轉換空間493鄰近于第一基板41的后端412。第一螺旋面452’、第一導引螺旋面462、第二螺旋面472，以及第二導引螺旋面482’共同界定一使容置空間440與外部相連通的第二轉換空間494，第二轉換空間494連通于第一導引槽491與第二導引槽492相向的另一端，且第二轉換空間494鄰近于第一基板41的前端411，第二轉換空間494與第一轉換空間493位于前、后相反側。

需說明的是，本實施例的第二弧形內凸輪板47及第二弧形外凸輪板48雖然是以兩個獨立的構件為例作說明，但是在其他的實施方式中，兩者也可通過一體成型的制法形成為單一個封閉環(huán)形狀元件。

參閱圖5、圖6及圖7，旋轉件51包含一盤體512、一凸設于盤體512底端的第一柱體513，及一凸設于盤體512頂端的第二柱體514。盤體512包括一外周面515，本實施例的各樞接部511為一形成于外周面515上的螺孔。盤體512、第一柱體513及第二柱體514共同界定出一樞接于樞軸43的樞接孔516。傳動件52套設于第一柱體513底端并且固定地連接于第一柱體513。

旋轉組件5還包括兩個軸承53，及兩個防水軸封54。兩軸承53套設于樞軸43上且位于樞接孔516內，兩軸承53分別鄰近于樞軸43上、下兩端。兩防水軸封54套設于樞軸43上且位于樞接孔516內，兩防水軸封54分別抵接于兩軸承53上、下端，且兩防水軸封54分別密封地接合于樞軸43與第一柱體513間，以及樞軸43與第二柱體514間。借此，以防止水經由樞軸43與第一柱體513間的空隙或者是樞軸43與第二柱體514間的空隙滲流入樞接孔516內。

參閱圖5、圖6及圖9，各葉片組件6的軸桿總成60包含一軸桿62、一第一軸承63、一第一接觸件64、一第二軸承65，及一第二接觸件66。軸桿62包括一桿體621、一形成于桿體621上的第一樞接架體622、一形成于桿體621上的第二樞接架體623，及一形成于桿體621外端的塊體624。桿體621定義出第二軸線A2，桿體621外表面形成有一外螺紋段625，桿體621是以外螺紋段625螺接于旋轉件51的對應樞接部511內。第一樞接架體622沿一垂直于第二軸線A2的第一凸伸方向D1由桿體621外表面徑向朝外凸伸，第一樞接架體 622鄰近于塊體624。第二樞接架體623沿一垂直于第二軸線A2的第二凸伸方向D2由桿體621外表面徑向朝外凸伸，第二凸伸方向D2垂直于第一凸伸方向D1。又，第二樞接架體623沿著第二軸線A2與第一樞接架體622相間隔并位于第一樞接架體622內側，第二樞接架體623鄰近于外螺紋段625。

本實施例的第一接觸件64及第二接觸件66分別為一滾輪，第一接觸件64套設于第一軸承63上，而第一軸承63套設于第一樞接架體622的一第一軸部626上，借此，使得第一接觸件64可轉動地樞接于第一樞接架體622。第二接觸件66套設于第二軸承65上，而第二軸承65套設于第二樞接架體623的一第二軸部627上，借此，使得第二接觸件66可轉動地樞接于第二樞接架體623。由于第一樞接架體622的第一軸部626與第二樞接架體623的第二軸部627間的夾角為90度，因此，可得知第一接觸件64的圓心與第二接觸件66的圓心間的夾角A(如圖17所示)也為90度。

各葉片組件6的葉片61包含一片體611，及一形成于片體611一端的套接部612。各葉片61通過套接部612套設于軸桿62的塊體624上，套接部612與塊體624間可通過例如螺絲鎖固的方式固定地接合在一起。葉片61的片體611呈長形片狀，且片體611的長度延伸方向平行于第二軸線A2。片體611包括一用以供水流13沖擊的葉面613，葉面613平行于第一凸伸方向D1并且垂直于第二凸伸方向D2。

參閱圖5、圖6、圖7及圖10，欲組裝水輪機40時，先通過螺絲將樞軸43鎖固于第一基板41頂端。接著，將傳動件52固定地連接在旋轉件51的第一柱體513底端，再將鏈條33(如圖3所示)穿設于第一弧形外凸輪板45的兩開口453并套設連接于傳動件52上。隨后，將安裝有軸承53及防水軸封54的旋轉件51套設于樞軸43，使樞軸43穿設于旋轉件51的樞接孔516內。之后，依序將各葉片組件6的軸桿62的外螺紋段625螺接于旋轉件51的對應樞接部511內，使所述葉片組件6連接于旋轉件51上。

各葉片組件6的軸桿62螺接于對應樞接部511的過程中，需依照下述方式進行軸桿62螺接深度的調整：

1.參閱圖10及圖11，當一部分葉片組件6的軸桿62的桿體621位置是橫跨在第一弧形內凸輪板46的第一弧形內端面461上方時，需調整外螺紋段625螺接于樞接部511的深度，使第二接觸件66接觸第一弧形內端面461，而第一接觸件64則位在第一弧形內凸輪板46外側。此時，前述一部分葉片組件6在一第一角度位置，且葉面613與第一軸線A1(如圖5所示)實質上相互平行。

2.參閱圖10及圖12，當另一部分葉片組件6的軸桿62的桿體621位置是橫跨在第一弧形外凸輪板45的第一弧形外端面451上方時，需調整外螺紋段625螺接于樞接部511的深度，使第一接觸件64接觸第一弧形外端面451，而第二接觸件66則朝向上方。此時，前述另一部分葉片組件6在一第二角度位置，且葉面613與第一軸線A1(如圖5所示)實質上相互垂直。

3.參閱圖10及圖13，當其中一葉片組件6的軸桿62的桿體621位置是橫跨在第一弧形外凸輪板45的第一螺旋面452上方時，需調整外螺紋段625螺接于樞接部511的深度，使第一接觸件64接觸第一螺旋面452，而第二接觸件66則朝向上方。此時，葉片組件6的葉面613呈傾斜朝向上方的狀態(tài)。

4.參閱圖10及圖14，當另一葉片組件6的軸桿62的桿體621位置是橫跨在第一弧形外凸輪板45的第一螺旋面452’上方時，需調整外螺紋段625螺接于樞接部511的深度，使第一接觸件64接觸第一螺旋面452’，而第二接觸件66則朝向上方。此時，葉片組件6的葉面613呈傾斜朝向上方的狀態(tài)。

參閱圖5及圖11，當各葉片組件6的軸桿62的螺接深度調整完成后，借由螺絲將組裝有第二導引壁體470的第二基板42鎖固于樞軸43頂端，即完成水輪機40的組裝。此時，各葉片組件6的第一接觸件64及第二接觸件66與第二導引壁體470間的關系如下所示：

參閱圖11，與第一弧形內端面461接觸的一部分葉片組件6(圖11只顯示其中一個葉片組件6)的第二接觸件66會同時與第二弧形內凸輪板47的第二弧形內端面471接觸，第二接觸件66受到第一弧形內端面461及第二弧形內端面471的夾持而被固持在第一導引槽491內，使得一部分葉片組件6保持在第一角度位置。

參閱圖12，與第一弧形外端面451接觸的另一部分葉片組件6(圖12只顯示其中一個葉片組件6)的第一接觸件64會同時與第二弧形外凸輪板48的第二弧形外端面481接觸，第一接觸件64受到第一弧形外端面451及第二弧形外端面481的夾持而被固持在第二導引槽492內，使得另一部分葉片組件6保持在第二角度位置。

參閱圖13，與第一螺旋面452接觸的其中一葉片組件6位在第一轉換空間493內，且該葉片組件6的第二接觸件66與第二螺旋面472’接觸。參閱圖14，與第一螺旋面452’接觸的另一葉片組件6則位在第二轉換空間494內，且該葉片組件6的第二接觸件66與第二螺旋面472位置對齊。

參閱圖2、圖3及圖15，當水輪機40組裝完成后，通過螺絲將基座4的第一基板41鎖固于地形1的底面11，使第一基板41的前端411面向水流13的一流動方向F。接著，將鏈條33連接于第一齒輪箱31內的齒輪組后，水輪機40即安裝固定于水道10內。

參閱圖11、圖15及圖16，當水道10內的水流13沿流動方向F流向水輪機40時，由于一部分葉片組件6(如圖16中所示右半邊的葉片組件6)的第二接觸件66被固持在第一導引槽491內，使得前述葉片組件6保持在第一角度位置，因此，葉片61的葉面613面向水流13的流動方向F并與其垂直。借此，葉面613可受水流13沖擊的受力面積為最大，使得水流13能推動葉片組件6沿一第一旋轉方向R1繞第一軸線A1(如圖5所示)旋轉。此外，參閱圖12及圖16，由于另一部分葉片組件6(如圖16中所示左半邊的葉片組件6)的第一接觸件64被固持在第二導引槽492內，使得前述葉片組件6保持在第二角度位置，因此，葉片61的葉面613朝向上方并與水流13的流動方向F平行。借此，葉面613可受水流13沖擊的受力面積變小，能大幅地降低水流13對前述葉片組件6的葉片61所產生的推力。借由一部分葉片組件6保持在第一角度位置以及另一部分葉片組件6保持在第二角度位置的設計方式，能降低水流13帶動水輪機40的葉片組件6旋轉時所受到的阻力，使得水流13能順暢地帶動水輪機40的葉片組件6旋轉，以提升水輪機40通過傳動機構30帶動發(fā)電機20運轉發(fā)電的效率。

參閱圖13、圖16及圖17，位在第一轉換空間493內的葉片組件6是處在一第一角度轉換位置C1，該葉片組件6會被旋轉件51帶動而沿第一旋轉方向R1旋轉。由于該葉片組件6的第一接觸件64受到第一螺旋面452阻擋，因此，該葉片組件6沿第一旋轉方向R1旋轉的過程中，第一接觸件64會沿著第一螺旋面452往上滾動，同時，第一螺旋面452會頂推第一接觸件64使軸桿總成60沿一箭頭I方向繞第二軸線A2(如圖5所示)旋轉。

當?shù)谝唤佑|件64移離第一螺旋面452并滾動至第一弧形外端面451時，第一接觸件64會同時與第二弧形外端面481接觸，而第二接觸件66則移動至第二弧形外凸輪板48內側，此時，該葉片組件6轉動至第二角度位置并停止繞第二軸線A2旋轉。借由第二導引螺旋面482的設計，當軸桿總成60沿箭頭I方向繞第二軸線A2旋轉的過程中第一接觸件64觸碰到第二導引螺旋面482時，第二導引螺旋面482會導引第一接觸件64滾動至第二弧形外端面481上，借此，使得第一接觸件64能確實且順暢地滾動至第二導引槽492內。由于第一接觸件64被固持在第二導引槽492內，因此，該葉片組件6繼續(xù)沿第一旋轉方向R1旋轉的過程中會一直保持在第二角度位置。

同理，當保持在第一角度位置的其中一葉片組件6沿第一旋轉方向R1轉動到第一角度轉換位置C1時，該葉片組件6會依照前述方式進行角度的轉換，第一螺旋面452會頂推第一接觸件64以使該葉片組件6由第一角度位置旋轉至該第二角度位置。借此，能確保每一個葉片組件6轉動到第一角度轉換位置C1時都能由第一角度位置旋轉至該第二角度位置。

參閱圖5、圖11及圖13，需說明的是，由于本實例軸桿62的外螺紋段625的螺旋線為右螺紋，因此，軸桿總成60沿箭頭I方向繞第二軸線A2旋轉的過程中，外螺紋段625會沿第二軸線A2方向旋入對應的樞接部511內。借此，能縮短葉片組件6凸伸出旋轉件51的外周面515的長度，以降低水流13施加于第二角度位置的葉片組件6上的推力所形成的扭力值。

參閱圖14、圖16及圖18，位在第二轉換空間494內的葉片組件6是處在一第二角度轉換位置C2，該葉片組件6會被旋轉件51帶動 而沿第一旋轉方向R1旋轉。由于該葉片組件6的第二接觸件66受到第二螺旋面472阻擋，因此，該葉片組件6沿第一旋轉方向R1旋轉的過程中，第二接觸件66會沿著第二螺旋面472往下滾動，同時，第二螺旋面472會頂推第二接觸件66使軸桿總成60沿一相反于箭頭I方向(如圖13所示)的箭頭II方向繞第二軸線A2旋轉。

當?shù)诙佑|件66移離第二螺旋面472并滾動至第二弧形內端面471時，第二接觸件66會同時與第一弧形內端面461接觸，而第一接觸件64則移動至第一弧形內凸輪板46外側，此時，該葉片組件6轉動至第一角度位置并停止繞第二軸線A2旋轉。借由第一導引螺旋面462的設計，當軸桿總成60沿箭頭II方向繞第二軸線A2旋轉的過程中第二接觸件66觸碰到第一導引螺旋面462時，第一導引螺旋面462會導引第二接觸件66滾動至第一弧形內端面461上，借此，使得第二接觸件66能確實且順暢地滾動至第一導引槽491內。由于第二接觸件66被固持在第一導引槽491內，因此，該葉片組件6繼續(xù)沿第一旋轉方向R1旋轉的過程中會一直保持在第一角度位置。

同理，當保持在第二角度位置的其中一葉片組件6沿第一旋轉方向R1轉動到第二角度轉換位置C2時，該葉片組件6會依照前述方式進行角度的轉換，第二螺旋面472會頂推第二接觸件66以使該葉片組件6由第二角度位置旋轉至該第一角度位置。借此，能確保每一個葉片組件6轉動到第二角度轉換位置C2時都能由第二角度位置旋轉至該第一角度位置。

參閱圖5、圖12、圖16及圖18，需說明的是，由于本實例軸桿62的外螺紋段625螺旋線為右螺紋，因此，軸桿總成60沿箭頭II方向繞第二軸線A2旋轉的過程中，外螺紋段625會沿第二軸線A2方向旋出對應的樞接部511，借此，能增加葉片組件6凸伸出旋轉件51的外周面515的長度，以增加水流13施加于第一角度位置的葉片組件6上的推力所形成的扭力值。借由位在第一角度位置的葉片組件6凸伸出旋轉件51的外周面515長度較長，而位在第二角度位置的葉片組件6凸伸出旋轉件51的外周面515長度較短的設計方式，能降低水流13帶動水輪機40的葉片組件6旋轉時所受到的阻力，并且增加水流13帶動水輪機40的葉片組件6旋轉時的推力，借此，使得水 流13能更為順暢地帶動水輪機40的葉片組件6旋轉。

參閱圖13、圖14、圖15及圖16，雖然本實施例的水輪機40是以應用在水流13的流動方向F是由第一基板41的前端411朝向后端412方向為例作說明，但是在其他的實施方式中，水輪機40也可應用在水流13的流動方向F是由第一基板41的后端412朝向前端411方向的水道10內。在此實施方式中，水流13能推動葉片組件6沿一相反于第一旋轉方向R1的第二旋轉方向R2繞第一軸線A1(如圖5所示)旋轉。當保持在第一角度位置的其中一葉片組件6沿第二旋轉方向R2轉動到第二角度轉換位置C2時，第一螺旋面452’會頂推第一接觸件64以使葉片組件6由第一角度位置旋轉至第二角度位置。當保持在第二角度位置的其中一葉片組件6沿第二旋轉方向R2轉動到第一角度轉換位置C1時，第二螺旋面472’會頂推第二接觸件66以使葉片組件6由第二角度位置旋轉至第一角度位置。借此，使得水輪機40能應用在兩個水流13的流動方向F相反的水道10內，以增添水輪機40在使用上的彈性。

參閱圖7及圖9，借由各葉片組件6的第一接觸件64及第二接觸件66分別為滾輪的設計方式，使得第一接觸件64能以滾動接觸的方式與第一弧形外端面451、第一螺旋面452、452’、第二弧形外端面481，以及第二導引螺旋面482、482’接觸，而第二接觸件66能以滾動接觸的方式與第二弧形內端面471、第二螺旋面472、472’、第一弧形內端面461，以及第一導引螺旋面462、462’接觸。借此，能降低第一、第二接觸件64、66與第一、第二導引壁體450、470接觸時的摩擦力，使得各葉片組件6順暢地在第一、第二導引槽491、492內轉動，以及在第一、第二轉換空間493、494內進行角度的轉換。

特別說明的是，本實施例的水輪機40結構在設計時也可有下述的變化：

參閱圖7及圖16，在一實施方式中，第一弧形外凸輪板45可省略第一螺旋面452’，第二弧形外凸輪板48可省略第二導引螺旋面482’，第二弧形內凸輪板47可省略第二螺旋面472’，第一弧形內凸輪板46可省略第一導引螺旋面462’。此種設計方式的水輪機40只能應用在水流13的流動方向F是由第一基板41的前端411朝向后 端412的水道10內。

在另一實施方式中，第一弧形內凸輪板46可同時省略第一導引螺旋面462、462’，而第二弧形外凸輪板48可同時省略第二導引螺旋面482、482’。

參閱圖3及圖7，在又一實施方式中，傳動機構30的鏈條33也可穿設于第一弧形內凸輪板46的兩開口463，使發(fā)電機20及傳動機構30可選擇地設置于水輪機40另一側的地形1上。

歸納上述，本實施例的水輪機40，各葉片組件6沿第一旋轉方向R1繞第一軸線A1在第一角度轉換位置C1及第二角度轉換位置C2間公轉的過程中，當對應的葉片組件6轉動至第一角度轉換位置C1時，軸桿總成60受導引圍壁44導引而繞第二軸線A2自轉，使對應的葉片組件6由第一角度位置轉動至第二角度位置；當對應的葉片組件6轉動至第二角度轉換位置C2時，軸桿總成60受導引圍壁44導引而繞第二軸線A2自轉，使對應的葉片組件6由第二角度位置轉動至第一角度位置。借此，能降低水流13帶動水輪機40的葉片組件6旋轉時所受到的阻力，使得水流13能順暢地帶動水輪機40的葉片組件6旋轉，以提升水輪機40通過傳動機構30帶動發(fā)電機20運轉發(fā)電的效率。此外，水輪機40設置于水道10的底面11且位于水流13的水面下，不會占據(jù)水流13水面上方的空間，確實能達到本發(fā)明所訴求的目的。