TWI678851B - 開關裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種開關裝置，於發生地震時，需要電力之負載的電力供給受到切斷之情形可減少。開關裝置10，具備：地震偵測部1、開關部2、以及控制部3。地震偵測部1，偵測有無發生地震。開關部2，電性連接在電源91與負載92之間，並切換從電源91至負載92之通電狀態。控制部3，在地震偵測部1偵測到有地震發生時，控制開關部2以使開關部2導通。

Description

開關裝置

本發明一般係有關於開關裝置，更詳而言之，係有關於控制從電源至負載之通電狀態的開關裝置。

於習知技術，已有人提議一種技術，在地震導致大幅震動時，防止在例如可燃物（布及紙等）接觸到電暖器的狀態下對電暖器通電的情形。就此種技術而言，於專利文獻1（JP2002－367737A），記載有一種插座，在例如發生了地震時，會切斷對電器之電力供給。

［發明所欲解決的問題］

然而，於上述插座，由於一旦有例如照明器具作為負載而連接至插座，卻因發生地震而導致對負載之電力供給被切斷，則照明會熄滅，而有可能阻礙逃生。如此這般，視連接至插座之負載的種類而定，在有些情況下若斷電反而不理想。

本發明係有鑑於上述事由而研發，以提供如下開關裝置為目的：於發生地震時，需要電力之負載的電力供給受到切斷之情形可減少。
［解決問題之技術手段］

本發明之一態樣的開關裝置，具備：地震偵測部、開關部、以及控制部。該地震偵測部，偵測有無發生地震。該開關部，電性連接在電源與負載之間，並切換從該電源至該負載之通電狀態。該控制部，在該地震偵測部偵測到有地震發生時，控制該開關部以使該開關部導通。

（實施形態1）
（1）概要
本實施形態之開關裝置10，如圖1所示，係電性連接在電源91與負載92之間，而用以切換從電源91至負載92之通電狀態的裝置。電源91，係例如單相100〔V〕、60〔Hz〕的交流商用電源。負載92係照明器具，具備：例如具有LED（發光二極體）的光源、以及點亮光源的亮燈電路。於此負載92，係在電源91有進行電力供給時，光源才會亮燈。

開關裝置10具備：地震偵測部1、開關部2、以及控制部3。地震偵測部1，偵測有無發生地震。開關部2，電性連接在電源91與負載92之間，並切換從電源91至負載92之通電狀態。控制部3控制開關部2。於本實施形態，控制部3在地震偵測部1偵測到有地震發生時，控制開關部2以使開關部2導通（on）。在此，就在地震偵測部1偵測到有地震發生之前，若開關部2已經是在導通狀態下，則控制部3會控制開關部2而使開關部2繼續導通。另一方面，就在地震偵測部1偵測到有地震發生之前，若開關部2是在斷路狀態下，則控制部3會控制開關部2而使開關部2從斷路（off）狀態切換至導通狀態（開啟）。

在本發明所謂之「導通」，係意指經由開關部2而從電源91對負載92供給電力，以使負載92成為可動作之狀態。當例如開關裝置10以額定值而限制每單位時間從電源91對負載92供給之電量時，所謂的開關部2之「導通」狀態，就包含「相對於額定值而限制電量的狀態下從電源91對負載92通電」的狀態。

亦即，本實施形態之開關裝置10在發生地震之際，不會切斷電力供給，而會對照明器具等的負載92供給電力。藉此，於發生地震時，需要電力之負載92的電力供給受到切斷之情形，就能減少。例如，若因發生地震而導致對負載92之電力供給被切斷，而負載92又是照明器具的情況下，就有可能無法在建築物內確保足夠的亮度，而阻礙逃生。相對於此，於本實施形態之開關裝置10，由於在發生了地震時，還是會對負載92供給電力，所以例如在負載92係照明器具的情況下，負載92仍能確保建築物內的亮度。

雖然已知有警急照明燈這樣的照明裝置，會偵測地震，並使用充電電池的電力來照亮避難路徑，但一般住宅等施設大多未設置此種照明裝置。另一方面，在用作居家空間等的照明之一般性的照明器具，在一般住宅等施設也通常都有設置。因此，作為地震的防災準備，若是要對一般住宅等施設導入警急照明燈這樣的照明裝置，則會使得一般住宅等施設，既要準備一般性的照明器具、又要準備警急照明燈這樣的照明裝置，而產生浪費。就算是其既有的照明器具係設置具有警急照明燈功能的照明器具，也還是得要更換掉仍可使用的照明器具，而增加經濟上的許多負擔。相對於此，若藉由本實施形態之開關裝置10，則只要更換作為配線器具的開關裝置10，就可以使一般性的照明器具（負載92）如警急照明燈般來使用。

（2）詳情
本實施形態之開關裝置10如圖2所示，係例如安裝在住宅等建築物之營建物表面93（例如壁面、天花板面及地面等）的配線器具。此處，開關裝置10係作為配線器具，來安裝在以日本工業標準而標準化的大矩形可更換配線器具的安裝框101。具體而言，開關裝置10更進一步地具備外殼100，其至少容納開關部2（參照圖1）。然後，外殼100係安裝在營建物表面93。更進一步地，外殼100係如圖3所示，藉由安裝框101而安裝於營建物表面93。在此，安裝框101係經由內嵌盒、或是直接地，而固定於營建物表面93。也就是說，藉由將安裝框101固定於營建物表面93，而使開關裝置10（外殼100）藉由安裝框101而安裝於營建物表面93。在此，安裝框101可以與外殼100係不同個體，亦可與外殼100係一體。

開關裝置10如圖1所示，除了地震偵測部1、開關部2及控制部3以外，更進一步地具備：亮度感測器4、顯示燈5、操作部6、電源電路7、電流感測器8及一對端子T1與T2。

地震偵測部1，具有加速度感測器11及通訊部12。加速度感測器11，判定地震之震動所造成的加速度，是否已達到既定的量測震度。通訊部12，以Bluetooth（註冊商標）或ZigBee（註冊商標）等無線通信，接收緊急地震速報、或來自智慧型手機等終端機的推播通知所構成的「地震通知」，來判定有無發生地震。也就是說，地震偵測部1，係以加速度感測器11所偵測之加速度達到既定的量測震度、或是通訊部12接收到地震通知，來判斷出有地震發生。再者，地震偵測部1，亦可係以加速度感測器11所偵測之加速度達到既定的量測震度、並且通訊部12接收到地震通知，來判斷出有地震發生。地震偵測部1的偵測結果，會作為地震偵測訊號而輸出至控制部3。

一對端子T1與T2，分別電性連接至電源91或負載92。於圖1的案例，端子T1係與電源91電性連接，端子T2係與負載92電性連接。開關部2，係電性連接在一對端子T1與T2間。開關部2，係由電晶體或三端的雙向閘流體（三端雙向可控矽元件）等的半導體開關元件所構成。電晶體，包含MOSFET（金氧半場效電晶體）。於本實施形態，開關裝置10係所謂的單切開關，其可對一對端子T1與T2，連接2條配線。

電源電路7，係例如從一對端子T1與T2接受電力供給而產生直流電力，以作為地震偵測部1、開關部2、控制部3、亮度感測器4、顯示燈5及操作部6等之動作用電力。電流感測器8，係例如在一對端子T1與T2間，和開關部2電性串聯的分路電阻。作為電流感測器8之輸出的分路電阻之兩端電壓，係輸入至控制部3。

控制部3係例如以微電腦作為主要結構。微電腦係藉由以CPU（中央處理器）執行微電腦之記憶體所儲存的程式，以實現控制部3的功能。程式可以預先儲存在微電腦的記憶體，亦可儲存在記憶卡這樣的非揮發性記憶體而提供、或經由電信回路來提供。換言之，上述程式，係用以使微電腦發揮作為控制部3之功能的程式。

控制部3，接收來自電源電路7所供給的電力而動作。控制部3，至少對開關部2進行導通／斷路控制。更進一步地，控制部3亦可藉由位相控制（包括反相控制）或PWM（脈波寬度調變）控制，控制開關部2，以調節每單位時間從電源91對負載92供給之電量（以下亦會稱為「負載控制」）。再者，在開關裝置10具備複數個開關部2的情況下，控制部3亦可控制複數個開關部2。

操作部6，接受用以切換通電狀態的操作。控制部3，因應操作部6之操作以控制開關部2。操作部6就其一例而言，係以靜電電容式觸控關關來實現。藉由用戶對此操作部6進行觸控操作，操作部6就對控制部3輸出操作訊號。控制部3會按照操作訊號，切換開關部2的導通狀態／斷路狀態，執行包括負載控制之開關部2的控制。在進行負載控制的情況下，控制部3會按照操作訊號，以調節控制位準（若負載92為照明器具，就是調光位準）。

亮度感測器4，會偵測開關裝置10周圍的亮度。顯示燈5，顯示從電源91至負載92之通電狀態。

顯示燈5就其一例而言，係LED，並隨著開關部2之導通狀態／斷路狀態、或控制位準等，而使顯示態樣變化。顯示態樣之變化，係例如藉由顯示燈5之亮度的變化、或顯示燈5之顯示色（發光色）的變化等來實現。顯示燈5係配置在至少從開關裝置10之前方可視覺辨認之位置（例如，由外殼100之前面露出的位置）。

走筆至此，控制部3會在地震偵測部1偵測到有地震發生時，控制開關部2，而使開關部2導通。具體而言，當控制部3從地震偵測部1接收到代表有地震發生之地震偵測訊號時，就會對開關部2進行導通控制。此時，若現在（亦即接收到地震偵測訊號的時間點）開關部2的狀態係「導通狀態」，控制部3就會繼續維持導通狀態。另一方面，若現在開關部2的狀態係「斷路狀態」，控制部3就會控制開關部2，而使開關部2從斷路狀態切換至導通狀態。藉此，例如當負載92係照明器具的情況下，走廊或樓梯等就會被負載92照亮，用戶（例如居民）就可以開始安全地避難等等。亦即，用戶僅需更換作為配線器具之開關裝置10，就可以將一般性的照明器具（負載92）用作警急照明燈。

再者，於本實施形態，開關裝置10更進一步地具備過負載防止部31。過負載防止部31，在流經開關部2之電流的大小超過臨界值時，會抑制或切斷流經開關部2的電流。在此，過負載防止部31係作為控制部3的一項功能而實現。也就是說，控制部3具有作為過負載防止部31的功能。因此，當過負載防止部31要抑制流經開關部2的電流時，控制部3就會控制開關部2，以抑制流經開關部2的電流（亦即壓低）。當過負載防止部31要切斷流經開關部2的電流時，控制部3就會使開關部2斷路。藉此，當從電源91對負載92供給之電流超過既定值時，過負載防止部31就可以限制（抑制或切斷）流向負載92的電流。藉此，即使在例如由於地震造成建築物有局部崩塌等，而導致屋內配線發生短路時，也不易發生因為過電流在屋內配線流通所導致的問題。

再者，於本實施形態，控制部3會因應以亮度感測器4所偵測到的亮度，而控制開關部2，以使得從電源91至負載92的通電狀態變化。例如，只有在亮度感測器4所偵測到的照度在既定照度以下的情況下，控制部3才使開關部2導通；若照度高於既定照度，控制部3就不會使開關部2導通。再者，控制部3亦可因應照度的高低而對開關部2進行負載控制，若亮度感測器4所偵測到的照度越低，負載92的調光位準就越高，負載92的光輸出就越大。藉此，在白天等等不需點亮負載92（在此係照明器具）的情況下，就可以抑制對負載92供給之電力。

再者，本實施形態之開關裝置10，在地震偵測部1偵測到有地震發生時，會加大顯示燈5的光輸出。具體而言，控制部3控制顯示燈5的顯示態樣（亮燈狀態），而因應地震偵測部1之偵測結果以使顯示燈5的顯示態樣變化。然後，當發生地震時，藉由加大顯示燈5的光輸出，就能以照明模式而使顯示燈5亮燈，讓顯示燈5發揮輔助照明的功能。亦即，雖然顯示燈5係例如在暗處使開關裝置10（操作部6）之位置，以能對用戶示意之程度的亮度來亮燈；但發生地震時，會以更亮的照明模式來亮燈，而發揮照亮周圍之輔助照明的功能。藉此，即使在發生地震時，作為主要照明之負載92沒有亮燈的情況下，仍有顯示燈5可以發揮最低限度的照明之功能，而照亮避難路徑等。在顯示燈5發揮作為輔助照明之功能的情況下，為了確保足夠的亮度，顯示燈5較佳係具有複數個LED。

（3）變形例
實施形態1，僅為本發明之各種實施形態的一種。只要可達成本發明之目的，實施形態1可因應設計等而進行各種變更。以下將列舉實施形態1之變形例。

於實施形態1，開關部2之結構係切換2個電路（連接至一對端子T1與T2的電路）間之連接關係，但並不限定於此結構，開關部2之結構亦可係切換3個以上之電路的連接關係。亦即，雖然於實施形態1，開關裝置10係單切開關，但亦可為其他結構。例如，開關裝置10亦可係所謂的三路開關，而可以連接3條電路（配線）。再者，開關裝置10亦可係所謂的四路開關，而可以連接4條電路（配線）。若開關裝置10構成三路開關，則可藉由組合2個開關裝置10，而在例如建築物之樓梯的樓上部分與樓下部分這2處，切換對負載92的通電狀態。因此，設置於2處之開關裝置，只要其中一處係具備地震偵測部1的開關裝置10即可。

再者，操作部6並不限定為觸控關關，亦可係例如近接開關或機械式開關等。

再者，開關裝置10並不限定為安裝於建築物之營建物表面93的結構，例如，其結構亦可係安裝於屋外之支柱、牆壁等結構物的營建物表面。更進一步地，開關裝置10亦可為並不固定於定位之結構。

再者，開關裝置10亦可在亮度感測器4以外、或是取代亮度感測器4，而具備人體動作感測器、計時器功能及遠距操作功能等。

再者，負載92並不限定於照明器具，亦可係例如：換氣扇、電動鐵捲門或加熱器等機器。

再者，電源91並不限定於單相100〔V〕、60〔Hz〕的商用電源，亦可係單相100〔V〕、50〔Hz〕的商用電源。再者，電源91的電壓值，並不限定於100〔V〕。更進一步地，電源91並不限定於商用電源，亦可係分散式電源，亦可係直流電源。

（實施形態2）
本實施形態之開關裝置10，係控制部3之功能與實施形態1有所不同。以下，對於與實施形態1相同之結構，會標註共通的符號，並適度省略說明。

於本實施形態，當地震偵測部1偵測到有地震發生時，控制部3會控制開關部2，以限制狀態來導通開關部2，使得從電源91對負載92之供給電力小於穩定狀態。也就是說，在控制部3係以位相控制或PWM控制來進行負載控制之結構下，當控制部3接收到代表有地震發生之地震偵測訊號時，就控制開關部2，而使其相較於穩定狀態時，更為抑制供給至負載92之電力。也就是說，若負載92係照明器具，則在發生地震時，負載92的光輸出就不會是額定輸出（100%亮燈），而會壓低至額定輸出之50%（50%亮燈）或25%（50%亮燈）。藉此，一方面可確保用戶在建築物之走廊或樓梯等處行動所需之最低限度的照度，一方面即使在例如由於地震造成建築物有局部崩塌等，而導致屋內配線發生短路時，也不易發生因為過電流在屋內配線流通所導致的問題。更進一步地，在建築物之結構物等接觸到負載92的狀態下，負載92仍長時間動作所導致的問題也更不易發生。

再者，於本實施形態，控制部3對於開關部2以限制狀態來導通之狀態，係藉由進行重置操作，而解除開關部2之限制狀態。亦即，當控制部3接收到代表有地震發生之地震偵測訊號時，會控制開關部2，而以相較於穩定狀態更為壓低供給至負載92之電力的限制狀態來使開關部2導通；之後，待進行過重置操作，就解除限制狀態。換言之，一旦開關部2以限制狀態動作，則只要沒有進行重置操作，就會將供給至負載92之電力壓得比穩定狀態更低。在此，重置操作，係例如對操作部6進行斷路操作等既定的操作，或係與操作部6不同之重置開關等的操作。

圖4係繪示實施形態2之開關裝置10的控制部3之動作之一例的流程圖。

控制部3首先藉由地震偵測部1的輸出，來判斷有無發生地震（S1）。若有地震發生（S1：Yes），則控制部3就會判斷開關部2之狀態是否為導通狀態（S2）。此時，若開關部2之狀態是導通狀態（S2：Yes），就會以限制狀態而使開關部2繼續導通（S3）。另一方面，若開關部之狀態是斷路狀態（S2：No），就會使開關部2從斷路狀態切換至導通狀態（開啟），並以限制狀態來使開關部2導通（S4）。之後，控制部3會判斷有無重置操作（S5），若無重置操作（S5：No），就會繼續開關部2之限制狀態。若有重置操作（S5：Yes），控制部3就會解除開關部2之限制狀態（S6）。

控制部3會重複進行上述S1～S6之處理。但是，上述S1～S6之處理順序僅為一例，可適度變更。

於實施形態2所說明之結構，可以與在實施形態1所說明過的各種結構（包含變形例）適度組合套用。

（總結）
如以上說明，第1態樣之開關裝置10，具備：地震偵測部1、開關部2、以及控制部3。地震偵測部1，偵測有無發生地震。開關部2，電性連接在電源91與負載92之間，並切換從電源91至負載92之通電狀態。控制部3，在地震偵測部1偵測到有地震發生時，控制開關部2以使開關部2導通。

若藉由此態樣，於發生地震時，需要電力之負載92的電力供給受到切斷之情形，就能減少。

第2態樣之開關裝置10，係於第1態樣更進一步地具備：外殼100，其至少容納開關部2。外殼100係安裝在營建物表面93。

若藉由此態樣，開關裝置10不易妨礙人的行動等。

第3態樣之開關裝置10，係於第2態樣，外殼100係藉由安裝框101而安裝於營建物表面93。

若藉由此態樣，開關裝置10就易於安裝至營建物表面93。

第4態樣之開關裝置10，係於第1～3態樣中的任一態樣，地震偵測部1，具有加速度感測器11。

若藉由此態樣，則開關裝置10本身就會具有用以偵測地震之發生的功能。

第5態樣之開關裝置10，係於第1～4態樣中的任一態樣，開關部2係切換3個以上之電路的連接關係。

若藉由此態樣，開關裝置10亦可作為三路開關或四路開關等來使用。

第6態樣之開關裝置10，係於第1～5態樣中的任一態樣，當地震偵測部1偵測到有地震發生時，控制部3會控制開關部2，而以限制狀態來使開關部2導通。限制狀態，係相較於穩定狀態更為壓低從電源91供給至負載92之電力的狀態。

若藉由此態樣，即使在例如由於地震造成建築物有局部崩塌等，而導致屋內配線發生短路時，也不易發生因為過電流在屋內配線流通所導致的問題。

第7態樣之開關裝置10，係於第6態樣，控制部3對於開關部2以限制狀態來導通之狀態，係藉由進行重置操作，而解除開關部2之限制狀態。

若藉由此態樣，可以使限制狀態持續到用戶有意識地進行重置操作為止。

第8態樣之開關裝置10，係於第1～7態樣中的任一態樣，更進一步地具備過負載防止部31，在流經開關部2之電流的大小超過臨界值時，會抑制或切斷流經開關部2的電流。

若藉由此態樣，即使在例如由於地震造成建築物有局部崩塌等，而導致屋內配線發生短路時，也不易發生因為過電流在屋內配線流通所導致的問題。

第9態樣之開關裝置10，係於第1～8態樣中的任一態樣，更進一步地具備亮度感測器4。控制部3會因應以亮度感測器4所偵測到的亮度，而控制開關部2，以使通電狀態變化。

若藉由此態樣，當例如負載92係照明器具、且係在白天等等不需亮燈的情況下，可以抑制對負載92供給之電力。

第10態樣之開關裝置10，係於第1～9態樣中的任一態樣，更進一步地具備顯示燈5，以顯示通電狀態。開關裝置10在地震偵測部1偵測到有地震發生時，會加大顯示燈5的光輸出。

若藉由此態樣，可以使顯示燈5作為輔助照明，而在發生地震時作為逃生輔助。

第11態樣之開關裝置10，係於第1～10態樣中的任一態樣，更進一步地具備操作部6，接受用以切換通電狀態的操作。控制部3，因應操作部6之操作以控制開關部2。

若藉由此態樣，就可以手動操作開關部2。

至於第2～11態樣之結構，並非開關裝置10之必要結構，可適度省略。

1‧‧‧地震偵測部

2‧‧‧開關部

3‧‧‧控制部

4‧‧‧亮度感測器

5‧‧‧顯示燈

6‧‧‧操作部

7‧‧‧電源電路

8‧‧‧電流感測器

10‧‧‧開關裝置

11‧‧‧加速度感測器

12‧‧‧通訊部

31‧‧‧過負載防止部

91‧‧‧電源

92‧‧‧負載

93‧‧‧營建物表面

100‧‧‧外殼

101‧‧‧安裝框

T1、T2‧‧‧端子

［圖1］圖1係繪示實施形態1之開關裝置的概略結構的方塊圖。

［圖2］圖2係繪示上述開關裝置之外觀的前視圖。

［圖3］圖3係繪示上述開關裝置之外觀的立體圖。

［圖4］圖4係繪示實施形態2之開關裝置的動作的流程圖。

Claims (10)

1. 一種開關裝置，包括：地震偵測部，偵測有無發生地震；開關部，電性連接在電源與負載之間，並切換從該電源至該負載之通電狀態；以及控制部，在該地震偵測部偵測到有地震發生時，控制該開關部以使該開關部導通；當該地震偵測部偵測到有地震發生時，該控制部會控制該開關部，而以使從該電源供給至該負載之電力較穩定狀態更為壓低的限制狀態，來令該開關部導通。
2. 一種開關裝置，包括：地震偵測部，偵測有無發生地震；開關部，電性連接在電源與負載之間，並切換從該電源至該負載之通電狀態；控制部，在該地震偵測部偵測到有地震發生時，控制該開關部以使該開關部導通；以及過負載防止部，在流經該開關部之電流的大小超過臨界值時，抑制或切斷流經該開關部的電流。
3. 如申請專利範圍第1或2項之開關裝置，更包括：外殼，至少容納該開關部；該外殼係安裝在營建物表面。
4. 如申請專利範圍第3項之開關裝置，其中，該外殼，係藉由安裝框安裝於該營建物表面。
5. 如申請專利範圍第1或2項之開關裝置，其中，該地震偵測部，具有加速度感測器。
6. 如申請專利範圍第1或2項之開關裝置，其中，該開關部，係切換3個以上之電路的連接關係。
7. 如申請專利範圍第1項之開關裝置，其中，該控制部藉由進行重置操作，而從該開關部以該限制狀態導通之狀態，解除該開關部之該限制狀態。
8. 如申請專利範圍第1或2項之開關裝置，更包括：亮度感測器；該控制部依該亮度感測器所偵測到的亮度，而控制該開關部，以使該通電狀態變化。
9. 如申請專利範圍第1或2項之開關裝置，更包括：顯示燈，顯示該通電狀態；在該地震偵測部偵測到有地震發生時，會加大該顯示燈的光輸出。
10. 如申請專利範圍第1或2項之開關裝置，更包括：操作部，接受用以切換該通電狀態的操作；該控制部，依該操作部之操作而控制該開關部。