TW201804074A - 低水頭大流量川渠水輪機 - Google Patents

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Abstract

一種低水頭大流量川渠水輪機，包括導水座、水輪與閘門片，導水座具有頂板與底板，上、下游側分別為進水口與出水口，中間為水輪間，另兩外側為第一側板與第二側板，分別朝內部延伸第一導水壁與第二導水壁至水輪間邊緣；水輪具有轉軸與複數葉片，設置於導水座之水輪間；閘門片為圓柱殼形片，可穿過導水座頂板而滑動於水輪上游邊緣，而閘門片滑動調整閘門開度可調整流水斷面積，並控制進水流量及關閉機組，能夠依據流量調節上游水位於高水位狀態，使流量變化情況均能穩定、高效率運轉，達到結構簡單且易於安裝，適合直接設置於河川及渠道中。

Description

低水頭大流量川渠水輪機
本發明係有關於一種低水頭、大流量、流量變化均有高效率的豎軸水輪機結構，特別是指一種結構簡單、安裝容易及操作簡便，而能夠直接組裝於河道及渠道等場所，進行發電之低水頭大流量川渠水輪機。
水輪機是水力發電站中將水流的位能轉化為動能再轉化為機械能的設備。一般最常見中、高水頭傳統型的中、大型的水力發電站，係將河水以攔河壩將水流集中，讓水通過引水管線引至廠房內水輪機，衝擊水輪機水輪，並由水輪機帶動與其連接的發電機產生電能，即一般的傳統管線式水輪機，主要代表機型如佩爾頓(Pelton)及法蘭西斯式(Francis)等水輪機，該等傳統管線式水輪機的雖效率高達0.8~0.93e，但並不適合直接設置於河水或渠道中，故建廠少不了會含括攔水、引水管線及廠房等土木設施而增加不少工程費，在低水頭大流量的水力條件情況下，如採用該等傳統管線式水輪機尺寸會很變得相當龐大，故市場少有這種低水頭大流量的水力條件傳統管線式水輪機商品，如特別訂製費用昂貴，並不經濟，也幾乎沒有建廠商轉案例。
一般5公尺至30公尺低水頭的傳統管線式水輪發電機組包括管狀式(Tubular)、燈泡式(Bulb)及克普蘭式(Kaplan)等水輪機組，大都需以壓力水管等引至河水或渠道外側設置水輪機，5公尺以下低水頭大流 量水力條件下，該等水輪機實際上已不適合直接設置於河水或渠道中。
近年來也有些尚未商業發展成功的水力機組可直接設置於河水或渠道中，且可適用於低水頭情況，該些機組中，部分模仿及改善自傳統管線的阻力型機組的效率雖較高，但市場上商品只能處理較小流量，在低水頭大流量的情況時，設置常無法滿足流量通過需求，需變更加大渠道以設置多組該等水輪機組，且仍常有多餘流量需處理溢流問題，如特別訂製大尺寸機組，也會因價格高昂而經濟性欠佳；部分能於低水頭通過大流量的該些非阻力型機組大都效率不佳，約在0.1~0.4e(水輪機效率e為：e=W'/W)，因產出能量少而經濟性欠佳，且這些機組仍各有其設置條件的限制，故仍需考量其是否可符合其機組設置條件才能運用，該些機組包括效率及機組結構等仍有很大的改善空間。
而有一種水輪機稱作貫穿流式水輪機，能於低水頭情況通過稍大水量，其不像大多數水從徑向或軸向流入的水輪機類型，而是讓水直接穿過機組水輪扇葉，作為一種水車衍生類型，即水流自水輪機的單側邊小角度切向進入，後流入水輪之中，然後水會從水輪機的相反側扇葉間隙離開機組。此種設計會使得水流入及流出水輪時，除入水時會有衝擊力外，水排出時之反力也有二次推動水輪轉動效益。這種貫穿流式水輪機型式最早是由美國的Banki Donat教授發展出來，並於1919年取得US1436933A號專利，而其後更有其他業者於1986年改良導翼設計取得US457956A的專利，並發展出橫軸貫穿流式(Cross-flow)而廣泛成功的商業運用，該水輪機型屬於低水頭的傳統管線式水輪發電機組，不適合直接設置於河水或渠道中，而此類貫穿流式水輪機均係以橫軸設計，且轉輪的入水口範圍不大， 只讓較小流量流入，使水輪部分露於空氣中，以獲取較高效率，商業產品效率約0.85~0.75e，其後有更多的改變自橫軸貫穿流式的機種研究，如改變該型水輪機之水輪入水口範圍加大，讓更多水量進入水輪而減少水輪之空氣區比例，此反而導致效率下降；如改變該型水輪機之水輪全部浸於水中運轉，則效率更低。故貫穿流式水輪機的發展皆以橫軸式發展，如改變該型水輪機構直接設置於渠道上運用時，一般會以類似水車方式，其懸掛之水輪大部分位於水面上，也方便發電機設於岸旁，該型水輪全部浸於水中運轉效率變低，故少有直接將水輪設置全部浸沒於河川、渠道中運用案例。
另豎軸貫穿流式之水輪機如設置於河川、渠道中運用，雖因浸於水中會有效率變差情形，但因發電機仍可裝設於水面上，設備結構簡單、設置簡易快速、運轉維護簡便，且機組可不需新設引水路及廠房，故可節省大量的土木工程費用，其因效率與設置成本取得平衡而有良好經濟性，已有漸多設於河川及渠道的技術研究與運用。
為了使豎軸貫穿流式水輪機適合安裝於低水頭的河川及渠道等地點，如中華民國專利公報之公告第I472679號「水力發電裝置」，水力發電裝置包含堵住水道上的流水進行儲存且向入水口集水之集水板，與可以增減從入水口流入而作用於豎軸水輪機的旋轉葉片前端的水流的通水截面積之可動式閘門，藉由開閉可動式閘門來增減通水截面積，可以改變上游側的水位和阻尼孔的開口面積而調整流量，或切斷向豎軸水輪機的流水而停止旋轉葉片的動作。然上述專利在實際操作時，仍具有部分缺失，其雖然具有可動式閘門來增減通水截面積，但可動式閘門的移動方向，是沿著豎軸水輪機的外圍成弧形的移動，這使得閘門佔用了不少水輪之輪緣面 積，讓水輪流入及流出範圍減少，影響水輪機入流量；另因其水輪的入水流向角度也不是各貫穿流式水輪機研究所建議的較佳角度，故其商業產品效率約0.3~0.4e並不高。另該機在通水截面積調整時，並無法針對不同流量產生較穩定的轉速，因為在該專利圖中可看出，其目的僅在於通過可動式閘門以及開閉門扇的組合，調整衝擊水輪機的水量，並非控制水進入水輪的入水角度，故可動式閘門在全關閉的時候，從上游側的水無法進入水輪機內部，當可動式閘門開啟時，水才能從兩個相鄰的水輪機之間流過，故於不同流量的時候，閘門不同開度使水流進入豎軸水輪的平均入水角度不同，水輪的轉速及出力等不均勻的變化，需由其他設備調控，經由上述可以得知，該機仍有可改善的空間。
有鑑於上述的需求，本發明乃設計出一種嶄新的低水頭大流量川渠水輪機。
本發明的主要目的在於提供一種結構簡單、易於配合環境調整及易於安裝及操作，而能夠直接設置於河川、攔河堰埧、渠道、潮汐等低水頭大流量場所進行發電及具經濟性之水輪機結構。
本發明之另一目的，在於提供一種可依據水量狀態調節上游水位於固定高水位，在不同流量情況均能穩定、高效率運轉之水輪機結構。
為達上述目的，本發明低水頭大流量川渠水輪機包括：一導水座，一設置於該導水座內之水輪，以及，一為圓柱殼形而活動穿設於該導水座可控制流量之閘門片，其中：該導水座具有一底板與一頂板，中間為一中空圓柱形之水輪 間，兩側分別設有一第一側板與一第二側板，該第一側板與該第二側板分別朝內部尖塔狀延伸有一第一導水壁與一第二導水壁至中央之水輪間邊緣，第一導水壁與第二導水壁末端並分別設置有可供閘門片滑動之滑槽，第一導水壁與第二導水壁之間為反對稱於水輪軸心錯位設置，且導水座以水輪間為中心，其上、下游側分別為一上游段與一下游段，上游段與下游段最外側分別各為進水口與出水口；水輪具有複數環形排列之葉片與一轉軸，轉軸兩端分別以軸承組連結於該導水座之水輪間處底板與頂板上；該閘門片為圓柱殼形，可穿過該導水座頂板而滑動於水輪上游邊緣，兩端分別滑動於該第一導水壁與該第二導水壁末端滑槽。
在本發明一較佳實施例中，其中該導水座之頂板為一可分離或部分可分離之結構，以便於安裝水輪，以及，頂板設有一供該閘門片穿過之一弧形穿槽。
在本發明一較佳實施例中，其中該導水座之上游段進一步至少一個或一個以上之上游分流板，上游分流板朝向該第一導水壁延伸為一噴口弧板之水輪邊緣，以及導水座之下游段進一步設有一個或一個以上之下游分流板，下游分流板自水輪邊緣以接口弧板向下游延伸至出水口。
在本發明一較佳實施例中，其中該頂板與該底板配合導水座中央水輪間位置，分別設有一軸孔與一軸承組，該水輪轉軸分別穿過該等軸孔，該等軸承組將該水輪轉軸連結於底板與頂板。
在本發明一較佳實施例中，其中該第一導水壁與該第二導水壁末端分別設有一滑槽，該閘門片兩側分別設有一滑動於該等滑槽之滑條，以及閘門片於該上游分流板之噴口弧板末端鄰接處設有一加強條，閘 門片可借由該噴口弧板提供定位及支撐力。
在本發明一較佳實施例中，其中該閘門片進一步連結一帶動機構，帶動機構帶動該閘門片產生往復位移。
在本發明一較佳實施例中，其中該導水座頂板與底板之間進一步設有至少一個或一個以上之分層板，分層板於水輪間處設有供水輪及閘門片穿過之圓孔；以及水輪分別具有一上環片與一下環片，上環片與下環片之間設置葉片，且上環片與下環片之間進一步設置有至少一個或一個以上之分層環片。
在本發明一較佳實施例中，其中該分層環片進一步設有孔洞，令進入水輪之水可於分層環片上、下流動。
在本發明一較佳實施例中，其中該導水座底版下方設置下層排水空間，且該下環片進一步設有排水孔，令進入水輪中的水可自下環片排至下層排水空間，再自出水口排出。
本發明再一較佳實施例中，該水輪可以為豎軸或傾斜軸轉輪。
為簡化圖面易於觀察及瞭解，下列圖式省略了非本發明主要特徵機構，包括連結於水輪上方之加速機、發電機或傳動機構及閘門片帶動機構等設備。
1‧‧‧導水座
11‧‧‧底板
111‧‧‧軸孔
112‧‧‧軸承組
12‧‧‧頂板
121‧‧‧軸孔
122‧‧‧軸承組
123‧‧‧弧形穿槽
13‧‧‧第一側板
131‧‧‧第一導水壁
132‧‧‧滑槽
14‧‧‧第二側板
141‧‧‧第二導水壁
142‧‧‧滑槽
15‧‧‧上游段
151‧‧‧上游分流板
152‧‧‧噴口弧板
15a‧‧‧進水口
15b‧‧‧上游流路
15c‧‧‧噴流口
16‧‧‧下游段
161‧‧‧下游分流板
162‧‧‧接口弧板
16a‧‧‧出水口
16b‧‧‧下游流路
17‧‧‧分層板
171‧‧‧圓孔
18‧‧‧水輪間
19‧‧‧下層排水空間
2‧‧‧水輪
21‧‧‧轉軸
22‧‧‧葉片
23‧‧‧上環片
24‧‧‧下環片
241‧‧‧排水孔
25‧‧‧分層環片
3‧‧‧閘門片
31‧‧‧滑條
32‧‧‧加強條
4‧‧‧擋水板
41‧‧‧架高段
5‧‧‧消能槽
第1圖是是本發明較佳實施例之立體圖。
第2圖是本發明較佳實施例之立體分解圖。
第3圖是本發明較佳實施例之立體剖面圖。
第4圖是本發明較佳實施例之俯視剖面圖。
第5圖是本發明於機組上游側設置擋水板之一較佳實施例之縱剖面示意圖。
第6圖是本發明較佳實施例之流體流動及水輪動作示意圖。
第7圖是本發明於閘門板設置加強條之另一較佳實施例之部分示意圖。
第8圖是本發明運用於潮汐情況之另一較佳實施例之部分示意圖。
第9圖是本發明運用於有消能槽情況之另一較佳實施例之設置示意圖。
第10圖是本發明證實能於低水頭情況處理大流量之實驗數據圖。
第11圖是本發明各不同尺寸機組規模出力情況之機組效率實驗數據圖。
第12圖是本發明證實機組在流量變化情況均能高效運轉之實驗數據圖。
為能清楚了解本發明之內容，僅以下列說明搭配第1圖至第6圖所示，本發明包括一導水座1、一水輪2與一閘門片3，其中：該導水座1中間為中空的水輪間18，該水輪間18之上、下游側分別為上游段15與下游段16，上游段15與下游段16最外側開口分別為進水口15a與出水口16a；該導水座1上、下側包括一底板11與一頂板12，頂板12為可分離或部分可分離，以便於裝設水輪2，頂板12與底板11分別設有一軸孔111、121，並分離設有一可結合的軸承組112、122，以配合水輪2之裝設，頂板12並設有一弧形穿槽123可供閘門片3穿過及滑動；該導水座1兩側分別設有一第一側板13與一第二側板14，該第一側板13與該第二側板14分別朝內部尖塔狀延伸有一第一導水壁131與 一第二導水壁141至水輪間18邊緣，於第一導水壁131與第二導水壁141末端分別設有一可供閘門片3滑動之滑槽132、142；以及，導水座1上游段15進一步至少一個或一個以上之上游分流板151，上游分流板151朝向該水輪間方向延伸為一噴口弧板152至水輪間18前緣。
該水輪2為設置於該導水座1之水輪間18內，其具有一轉軸21與複數環形排列之葉片22，轉軸21兩端分別以軸承組112、122連接於該導水座1之底板11與頂板12上，即水輪2之轉軸21分別穿過該等軸孔111、121，該等軸承組112、122將該水輪轉軸21連接於底板11與頂板12。
該閘門片3為圓柱殼形而活動穿設於該導水座1之頂板12上，即閘門片3穿過該頂板12之弧形穿槽123，閘門片3兩端分別設有一滑條31，該等滑條31滑動於該第一導水壁131與該第二導水壁141末端之該等滑槽132、142，同時，該閘門片3進一步連結一帶動機構，該帶動機構可以是人力傳動或機械動力等裝置，可帶動該閘門片3產生往復位移。
應注意的是，依據實際應用的地點不同，或不同水量、水深等實際狀況的考量，該導水座1於頂板12與底板11之間，進一步設有至少一個或一個以上之分層板17，分層板17於水輪間18設有供水輪2及閘門片3穿過之圓孔171；同時，該水輪2分別具有一上環片23與一下環片24，上環片23與下環片24之間設置該等葉片22，且上環片23與下環片24之間進一步設置有至少一個或一個以上之分層環片25，該分層環片25進一步設有孔洞，讓水輪2中的水能於各分層中流通，可增加機組效率。
後續名稱定義，以利於說明，「上游流路」15b：由進水口 15a到水輪間18上游邊緣的流路空間，亦即導水座1在上游段15中，由底板11上游段、頂板12上游段、第一側板13上游段、第一導水壁131上游段與第二側板14上游段、第二導水壁141上游段、上游分流板151與噴口弧板152所形成的流路空間；「下游流路」16b：由水輪間18下游邊緣到出水口16a到的流路空間，亦即導水座1在下游段16中，由底板11下游段、頂板12下游段、第一側板13下游段、第一導水壁131下游段與第二側板14下游段及第二導水壁141下游段所形成的流路空間；「噴流口」15c：上述「上游流路」15b接近水輪2最窄的區域，其寬度明顯小於上游流路15b。
本發明實施時，先於水輪機1之上游側設置擋水板4及架高段41等攔阻水道(河川或渠道)整個斷面，並配合關閉閘門片3及以攔蓄上游的水形成較高水位蓄水池，運轉時再依來水量調整閘門片3的開度，水從上游段進水口15a流入通水斷面漸縮的上游流路15b，其最接近水輪2的噴流口15c斷面窄小，能讓流入的水由位能充分轉換為動能，配合上游分流板151及延伸的噴口弧板152，能保持高效而恆定的衝擊角度，以高速水流沖擊、流入及轉動水輪2，同時帶動上部所連結的發電機組(圖中未示)產出電力；水輪2入水區採大範圍，可通過大水量增加出力，轉動中的水輪2內部水自複數葉片22間隙排出，排出時之反力也第二次推動水輪2轉動；水輪2排出的水則排至導水座1的下游段16，而下游段16的導水區域16b明顯由小增大，而能夠快速地將水輪2排出的水導出至出水口16a下游，提高整體的水流量。
請參閱第5圖所示，輔助說明本發明效能，設總水頭為Ho，經扣除水頭損失後之有效水頭為H，重力加速度為g，噴流口15c流量係數C， 噴流口15c斷面的理論流速V為：
Figure TW201804074AD00001
；由各噴流口15c及閘門開 度所形成的總通水斷面積A，則通水量Q為：
Figure TW201804074AD00002
，理 論發電功率W為：W=Q×g×H，如實測發電功率W，則水輪機效率e為：e=W'/W。
請參閱第7圖所示，是本發明於閘門板設置加強條之另一較佳實施例之部分示意圖，相較於前述第1圖至第6圖之特點在於：該閘門片3上設有一供該上游分流板151之噴口弧板152末端定位之加強條32，藉此，當水流量通過閘門片3時，閘門片3可借由上游分流板151之噴口弧板152獲得部分支撐，可避免閘門片3變形過大及產生晃動等狀況。
請參閱第8圖所示(請同時配合參閱第2圖)，是本發明運用於潮汐情況之另一較佳實施例之部分示意圖，相較於前述第1圖至第6圖之特點在於：該導水座1之下游段16進一步設有一個或一個以上之下游分流板161，下游分流板161以該第一導水壁131朝向上游延伸為接口弧板162；「下游流路」16b係指導水座1在下游段16中，由第一側板13、第二導水壁141與第二側板14所形成的範圍；當水輪2運轉時排出的水，排至導水座1之下游段16，因為下游流路16b的流水斷面是逐漸擴張，使能平均分配及平順擴散水流。
本實施例亦可應用於潮汐發電的場合，因潮汐發電為上、下游水位高低會於不同時間隨潮汐互換，兩端會因不同時間而入水口及出水口互換，因此導水座1的結構也以水輪2中心，上、下游完全反對稱錯位之配置，應注意的是，上游段15設置上游分流板151，以及下游段16設置下游分流板161時，上游分流板151與下游分流板161的設置數量，為依據實際 水流的狀態來設置，在本實施例圖示中雖然是以設置一個上游分流板151與下游分流板161來做說明，但並不限定其設置的數量。
請參閱第9圖所示，是本發明運用於有消能槽情況之另一較佳實施例之設置示意圖，本發明設置於有高低差及消能槽5的場合，上游段設置擋水板41，落差處下游側會挖設低於河床面(或渠底面)的消能槽5，因本發明設置之水輪底面一般會設置於河床面(或渠底面)高程，而消能槽5有適合空間自下方排水，可在水輪2之下環片24間設有穿孔式或扇葉式排水孔241，並於導水座1下方所形成空間設置一架高之下層排水空間19結構，例如設置排水槽、或墊高空間等，讓水輪2中的水可自下環片24之排水孔241向下流至下層排水空間19，再排出至排水口15a下游側，可增加排水量及機組效率。
請參閱第10圖所示，是本發明證實能於低水頭情況處理大流量之實驗數據圖，在單位直徑(1M)水輪及單位水頭(1M)情況下，各不同閘門開度情況之機組可處理通過流量數據如圖10，閘門全開於轉速約為30rpm之較佳效率情況時，可處理約1.7CMS的流量，證實本發明機組於低水頭情況下可處理大流量，顯示可處理的流量比傳統管線式水輪機的流量大，適合直接設置於河川及渠道的場所，雖然效率比傳統管線式水輪機差一些，但因結構簡單及少了很多土木設施，在低水頭大流量的情況下，成本比上傳統管線式水輪機低很多，經濟性反而比傳統管線式水輪機為佳。
請參閱第11圖所示，是本發明各不同尺寸機組規模出力情況之機組效率實驗數據圖，本發明各不同尺寸由小而大之不同出力規模機組，其機組效率約介於0.4至0.6區間，效率比傳統管線式水輪機差一些，但 比其他直接裝置於河川或渠道的低水頭大流量機組為佳。
請參閱第12圖所示，是本發明證實機組在流量變化情況均能高效運轉之實驗數據圖，本發明證實單一機組在流量變化大時，即使流量只有最大處理流量25%情況下，仍能於高效區運轉，可適用於不同季節流量變化大的河川或渠道。
綜上所述，本發明確實具有下列優點：
1、上游段15形成噴流口15c，水的位能充分轉換為動能，形成高速水流平順沖擊水輪2單側，水輪2中的水自另一側排出形成反作用推力，包括沖擊力及反作用推力2種力一起作用高效率轉動水輪，同時帶動所連結的發電機組產出電力。
2、下游段16之下游流路16b的通水斷面自上游漸擴至下游，出水口16a通水斷面最寬，讓水輪2排出之水能快速平均分配及平順擴散於下游流路16b中，再流至下游渠道或河川。
3、閘門片3往復移動來調整閘門開度，以控制噴流口之流水斷面積，並借以控制進水流量及保持上游水位於固定高水位，能讓水輪機在不同大小流量情況均能穩定、高效率運轉，故能適用於不同季節流量變動大的環境，適用性高，稼動率也高。
唯，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。綜上所述，本發明之低水頭大流量川渠水輪機，係具有專利之發明性，及對產業的利用價值；申請人爰依專利法之規定提起發明專利之申請。
1‧‧‧導水座
11‧‧‧底板
111‧‧‧軸孔
112‧‧‧軸承組
12‧‧‧頂板
121‧‧‧軸孔
122‧‧‧軸承組
123‧‧‧弧形穿槽
13‧‧‧第一側板
131‧‧‧第一導水壁
132‧‧‧滑槽
14‧‧‧第二側板
141‧‧‧第二導水壁
142‧‧‧滑槽
15‧‧‧上游段
151‧‧‧上游分流板
152‧‧‧噴口弧板
16‧‧‧下游段
17‧‧‧分層板
171‧‧‧圓孔
18‧‧‧水輪間
2‧‧‧水輪
21‧‧‧轉軸
22‧‧‧葉片
23‧‧‧上環片
24‧‧‧下環片
25‧‧‧分層環片
3‧‧‧閘門片
31‧‧‧滑條

Claims (14)

  1. 一種低水頭大流量川渠水輪機，包括：一導水座，其內部具有一圓柱形中空之水輪間，水輪間上、下游兩側分別具有一上游段與一下游段，上游段與下游段最外側分別為一進水口與一出水口；該導水座具有一底板，底板兩側分別具有一第一側板與一第二側板，並以一頂板設置於該第一側板與該第二側板上，該第一側板與該第二側板分別朝內以尖塔狀延伸有一第一導水壁與一第二導水壁至水輪間外緣，該第一側板與該第二側板未端設有滑槽，第一導水壁與第二導水壁以水輪間中心反對稱錯位設置，使上游段形成一平滑漸縮的流路及一對準水輪間單側的噴流口，也使下游段形成一平滑漸擴的流路；一水輪，為設置於該導水座之水輪間內，其具有一轉軸及複數葉片，轉軸兩端分別穿過頂板及底板之軸孔，以軸承組連接於該導水座水輪間之底板與頂板上；以及一閘門片，為圓柱殼形，可穿過該導水座頂板而滑動於水輪上游邊緣，閘門片兩端分別滑動於該第一導水壁與該第二導水壁末端滑槽，藉此，閘門片滑動調整閘門開度，調整流水斷面積而控制該水輪的進水流量及關閉機組運轉，並進一步可調整上游水位於高水位狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該導水座之上游段進一步至少一個或一個以上之上游分流板，上游分流板朝向水輪間延伸為一噴口弧板，使上游段形成多條平滑漸縮的流路及對準水輪間單側的噴流口，可以讓上游來水以小角度切向高速平順穩定衝擊水輪。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該導水座之下游段進一步設有一個或一個以上之下游分流板，下游分流板朝向水輪間延伸為一接口弧板，可以讓水輪排出水平順穩定擴流至出水口。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該頂板為可分離或局部可分離，使便於裝設水輪；且該頂板設有一供該閘門片穿過及滑動之一弧形穿槽。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該閘門片表面進一步設有一加強條，使該閘門片得以利用該上游分流板之噴口弧板末端定位及加強支撐。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該閘門片進一步連結一帶動機構，帶動機構帶動該閘門片產生往復位移。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該水輪上方連接有加速器及發電機或其他傳動機構，以獲取能量加以運用。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該導水座於頂板與底板之間進一步設有至少一個或一個以上之分層板，分層板於水輪間設有容許水輪及閘門片穿過之圓孔。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該導水座上游側設置擋水板或加高版等設施，以攔阻水路斷面，並配合該閘門片控制，以攔蓄上游來水形成較高水位狀態，可增加能量。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該水輪分別具有一上環片與一下環片，上環片與下環片之間設置複數環形排列之葉片，且上環片與下環片之間進一步設置有至少一個或一個以上之分層環片。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該分層環片進一步設有孔洞，使水能通過該分層環片於分層間流動。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之低水頭大流量川渠水輪機，其中該下環片進一步設有排水孔，及於該導水座下方設置下層排水空間，令進入 水輪中的水可於自下環片排水孔向下流經下層排水空間流出至出水口外。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，該水輪為豎軸或傾斜軸轉輪。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之低水頭大流量川渠水輪機，該水輪機組轉動方向配置可以為順時鐘方向或逆時鐘方向。
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