JP2000081493A

JP2000081493A - 発電システム

Info

Publication number: JP2000081493A
Application number: JP11192070A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Nagata; 洋一永田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1999-07-06
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2019-07-06
Also published as: JP4376360B2

Abstract

(57)【要約】【課題】使用環境により発電電圧の極性が反転する発
電手段を使用しても、常にその発電電力を効率良く利用
できるようにする。【解決手段】発電手段１０の一対の発電端子ｇ１，ｇ
２と一対の出力端子ｅ１，ｅ２との間に、その接続関係
を切り替える複数のスイッチング素子からなるスイッチ
手段３を設け、その出力電圧を負荷手段２に印加してそ
の電力を利用するとともに、その出力端子の電圧をスイ
ッチ出力計測手段４によって計測し、その計測結果に応
じて制御手段５が、スイッチ手段３の入出力端子間の接
続関係を制御して、出力端子ｅ１，ｅ２から常に負荷手
段２で必要な極性の電圧を出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、外部のエネルギ
を利用して発電する発電手段を内蔵する発電システムに
関し、特に、環境により発電手段の発電電圧の極性が反
転するような場合でも、その発電した電気エネルギを効
率良く利用して負荷手段（電子機器等）を駆動すること
ができる発電システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光エネルギや熱エネルギ、あるいは機械
的エネルギなどの外部エネルギを電気エネルギに変換す
る発電手段を内蔵し、それによって発電した電気エネル
ギを電子機器の駆動に利用することができる発電システ
ムがある。

【０００３】このような発電システムとしては、その発
電手段が太陽電池である太陽電池システム、回転錘の機
械的エネルギを電気エネルギに変換して利用する手段で
ある機械発電システム、あるいは複数直列に接続した熱
電対を用いてその両端の温度差による熱エネルギで発電
する手段である温度差発電システムなどがある。

【０００４】上記のうち、特に従来の発電システムの一
例として、図７に示すように、小型の電子携帯機器の代
表である電子時計に応用した温度差発電（熱電）システ
ムがある。

【０００５】この熱電システムである電子時計は、発電
手段１０がスイッチ手段３０を介して蓄電手段２２と計
時手段２１とからなる負荷手段２０に接続され、発電手
段１０の発電電力を負荷手段２０において利用可能に構
成されている。すなわち、この例においては、発電手段
１０の発電電圧により発生する電流をスイッチ手段３０
によって整流し、この整流された電流を蓄電手段２２お
よび計時手段２１に出力し、蓄電手段２２への充電と計
時手段２１の駆動を行なうようになっている。

【０００６】発電手段１０は、図示しない熱電対を複数
直列に接続して構成されている。この熱電システムのよ
うに電子時計を駆動する場合の発電手段１０は、温接点
側をその時計の裏蓋に接触させるとともに、冷接点側を
裏蓋から熱絶縁されたケースに接触させるように配置さ
れている。そして、この配置によって、携帯時において
外気によって冷やされるケースと体温によって温められ
る裏蓋との間に発生する温度差による熱エネルギを電気
エネルギに変換して発電し、その発電した電力によって
計時手段を含む負荷手段を駆動する。

【０００７】負荷手段２０は、時計機能を有する計時手
段２１と、２次電池である蓄電手段２２を並列に接続し
て構成されている。計時手段２１は、正極端子を接地
し、負極端子を負荷手段２０の負極としてスイッチ手段
３０に接続している。

【０００８】スイッチ手段３０は、第１から第４のダイ
オード３６〜３９からなり、いわゆる全波整流器を構成
するようにこれらのダイオードをブリッジ状に接続して
いる。すなわち、発電手段１０の一端が第１のダイオー
ド３６のアノードと第４のダイオード３９のカソードに
接続し、発電手段１０の他端が第２のダイオード３７の
アノードと第３のダイオード３８のカソードに接続して
いる。

【０００９】また、第３のダイオード３８のアノードと
第４のダイオード３９のアノードが負荷手段２０の負極
に接続され、第１のダイオード３６のカソードと第２の
ダイオード３７のカソードが接地されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような熱電システ
ムにおける熱電対（熱電素子）からなる発電手段は、発
電電圧の極性が外部から与えられる温度差の方向により
変化する性質がある。このため、熱電システムにおける
発電手段には、環境の変化により発電電圧の正負の極性
が逆転する現象が生じる。

【００１１】例えば、前述した電子時計が腕に装着して
使用する腕時計の場合、通常は外気に触れるケース側よ
りも腕に密着する裏蓋側の方が温度が高いが、真夏の直
射日光下や高温作業時あるいは酷暑地などで使用すると
きには、裏蓋側よりもケース側の方が温度が高くなるこ
とがある。それによって、発電手段１０による発電電圧
の極性が反転することになる。

【００１２】図７におけるスイッチ手段３０は、このよ
うに発電手段１０による発電電圧の極性が反転しても、
その発電電力を有効に利用できるようにするために設け
られている。しかし、時計内部に生じるわずかな温度差
によって、電子時計の動作に必要な１．０Ｖ程度の発電
電圧を発電手段１０から得るためには、発電手段１０に
は熱電対を２０００個以上直列に接続して設けなければ
ならない。このような発電手段を時計のような限られた
スペースの中で実現しようとすると、熱電対の内部抵抗
が最低でも数１０ＫΩという大きさになってしまう。そ
のため、スイッチ手段３０の図７に示したようなブリッ
ジ整流回路をショットキバリアダイオードなどで構成し
ても、それほど電流を流すことができず、負荷手段２０
側に取り出せる電力は、本来得られる電力の４０％程度
にしかならないので、発電電力の利用効率が非常が悪い
という問題があった。

【００１３】この発明は、上記のような問題を改善し、
発電電圧の極性が反転する性質を有する発電手段を使用
する発電システムにおいても、常にその発電電力を効率
良く利用することができるようにすることを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明による発電シス
テムは、上記目的を達成するため、外部からのエネルギ
を電気エネルギに変換して発電電圧を出力する発電手段
と、複数のスイッチング素子からなり、その発電手段の
発電電圧を出力する一対の発電端子へそれぞれ接続可能
な一対の出力端子を有するスイッチ手段と、該スイッチ
手段の出力電圧を計測するスイッチ出力計測手段と、ス
イッチ手段の一対の出力端子に接続され該スイッチ手段
の出力電圧が印加されてその電力により動作する負荷手
段と、スイッチ出力計測手段の計測結果に応じて、上記
スイッチ手段の複数のスイッチング素子を制御して、発
電手段の一対の発電端子とスイッチ手段の一対の出力端
子との接続関係を制御する制御手段とを備えたものであ
る。

【００１５】また、外部からのエネルギを電気エネルギ
に変換して発電電圧を出力する発電手段と、発電手段の
発電電圧を計測する発電電圧計測手段と、複数のスイッ
チング素子からなり、その発電手段の発電電圧を出力す
る一対の発電端子へそれぞれ接続可能な一対の出力端子
を有するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力電圧を
計測するスイッチ出力計測手段と、スイッチ手段の一対
の出力端子に接続され該スイッチ手段の出力電圧が印加
されてその電力により動作する負荷手段と、発電電圧計
測手段およびスイッチ出力計測手段の計測結果に応じ
て、上記スイッチ手段の複数のスイッチング素子を制御
して、発電手段の一対の端子とスイッチ手段の一対の出
力端子との接続関係を制御する制御手段とを備えた発電
システムにすることもできる。

【００１６】上記発電システムにおいて、上記スイッチ
出力計測手段が、その計測動作を所定の周期で間欠的に
行なうようにするとよい。

【００１７】また、上記制御手段が、上記スイッチ出力
計測手段の計測動作時に、上記発電手段と上記負荷手段
とを切り離すかあるいは上記負荷手段が低負荷状態とな
るように、上記スイッチ手段を制御する手段を有すると
良く、上記発電電圧計測手段の計測動作時にも、上記発
電手段と上記負荷手段とを切り離すかあるいは上記負荷
手段が低負荷状態となるように、上記スイッチ手段を制
御する手段を有すると良い。

【００１８】上記負荷手段が、上記発電手段による電力
供給を不要とするときは、該発電手段の一対の発電端子
間を短絡するように上記スイッチ手段を制御する手段を
有するようにしてもよい。

【００１９】さらに、上記制御手段が動作停止状態にあ
るときおよび該動作停止状態から上記発電手段が発電を
開始するときには、上記発電手段の発電電圧を上記負荷
手段を介さずに該制御手段に印加する初期化手段を有す
るとよい。

【００２０】また、上記スイッチ手段の一対の出力端子
間に、上記負荷手段への給電方向と逆方向の電圧成分を
短絡する短絡手段を備えることもできる。

【００２１】上記制御手段が、上記スイッチ手段の出力
電圧が所定の値を下回っているときに、該スイッチ手段
が上記発電手段の発電電圧の極性を反転して上記負荷手
段に印加するように、上記発電手段の一対の発電端子と
上記スイッチ手段の一対の出力端子との接続関係を制御
する手段であっても良い。

【００２２】さらに、上記制御手段が、上記スイッチ出
力計測手段の計測動作時には、上記発電手段の一対の発
電端子の一方を該スイッチ出力計測手段の接地電位と等
しくし、他方の発電端子を該スイッチ出力計測手段の入
力端子に接続するように、上記スイッチ手段を制御する
手段を有するようにすると良い。

【００２３】またさらに、上記制御手段が、上記スイッ
チ出力計測手段の計測結果により、該スイッチ出力計測
手段の計測動作の周期を変えるように制御する手段を有
すると良い。

【００２４】また、上記制御手段が、発電電圧計測手段
によって計測された発電手段の発電電圧が所定の値以上
のときと、該所定の値を下回るときとで、発電手段の一
対の発電端子とスイッチ手段の一対の出力端子との接続
関係を逆転するように、上記スイッチ手段を制御する手
段であってもよい。

【００２５】そして、上記制御手段が、発電電圧計測手
段の計測動作時には、上記発電手段の一対の発電端子の
一方を該発電電圧計測手段の接地電位と等しくし、他方
の発電端子の電圧を該発電電圧計測手段が計測するよう
に、上記スイッチ手段を制御する手段を有するようにす
ることもできる。

【００２６】さらに、上記制御手段が、上記スイッチ出
力計測手段によって計測された上記スイッチ手段の出力
電圧が所定の値を下回っているときに、上記発電手段と
上記負荷手段とを切り離すように上記スイッチ手段を制
御する手段を有するのが望ましい。

【００２７】以上のような構成により、例えば熱電発電
装置のように、外部エネルギの状況によって発電電圧の
極性が順方向あるいは逆方向へ変化するような発電手段
を備えた発電システムであっても、発電電圧の変化を計
測して、その計測結果に応じて、発電手段の一対の発電
端子とスイッチ手段の一対の出力端子との接続関係を制
御することによって、発電電圧の極性に係わりなく、ス
イッチ手段の出力端子には常にを負荷手段の要求に適し
た極性の電圧が出力されるよにする。したがって、発電
手段による発電電力を常に効率良く、負荷手段によって
利用することが可能になる。

【００２８】このため、この発明によれば、従来は効率
良く利用することができなかった逆極性の発電電圧をも
利用できることになり、両方向の発電電圧を高効率で利
用できる発電システムを実現することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の発電システムを
実施するための最適な形態である電子時計について図面
を用いて説明する。［第１の実施形態：図１から図３］図１は、この発明に
よる発電システムの第１の実施形態である電子時計の構
成を示すブロック回路図である。図２はその制御手段の
具体的な回路例を示す回路図、図３はその電子時計の要
部の電圧および信号の波形を示すタイミング図である。

【００３０】まず、図１を用いてこの電子時計のシステ
ム構成について説明する。この図１に示す電子時計は、
図７に示した従来例と同じように、発電手段が発電する
電圧による電力で駆動される電子時計である。

【００３１】この電子時計は、発電手段１０にスイッチ
手段３を介して負荷手段２を接続するとともに、そのス
イッチ手段３および負荷手段２を制御する制御手段５を
接続している。さらに、発電手段１０の一方の発電端子
ｇ１に発電電圧計測手段８とダイオード１１のカソード
を接続し、そのダイオード１１のアノードを制御手段５
の負極端子に接続し、スイッチ手段３の一方の出力端子
ｅ１にスイッチ出力計測手段４を接続している。

【００３２】発電手段１０は、図示はしないが、外部に
存在する熱エネルギを電気エネルギに変換する発電素子
として多数の熱電対を直列に接続して構成された熱電発
電装置であり、その温接点側と冷接点側の間に温度差が
与えられることにより発電を行う。例えば、温接点側と
冷接点側との間の温度差が１℃のときに、一対の発電端
子ｇ１，ｇ２間に約０．８Ｖの発電電圧が発生するもの
を想定している。

【００３３】そして、発電手段１０は電子時計である腕
時計の内部に、温接点側が裏蓋に接触し、冷接点側が裏
蓋から断熱されたケースの内面に接触するように配置さ
れている。その電子時計が使用者の腕に装着されて携帯
されるときに、腕に密着する裏蓋側と外気に触れるケー
ス側との温度差によって、発電手段１０の両接点間に温
度差が発生し、その温度差の熱エネルギによって発電す
る構造になっている。

【００３４】このような電子時計では、通常は腕に密着
する裏蓋側は体温で温められる裏蓋側の方が外気で冷さ
れるケース側よりも温度が高く、発電手段１０はその温
度差の方向に応じた極性の発電電圧を発生する。しか
し、先に説明したように、電子時計を取り巻く環境によ
っては温接点側と冷接点側の温度が入れ替わって、温接
点側が冷されて冷接点側が温められることがある。その
ように温度差の方向が逆転すると、発電手段１０を構成
する熱電対の特性上、当然ながら逆方向の極性の発電電
圧が発生する。

【００３５】そこで、便宜上、電子時計が通常使用され
る状態で、発電手段が発生する電圧の方向を順方向とし
て、そのときに温まる側を温接点、冷える側を冷接点と
称する。さらに、そのときに高い電位が現れる端子を正
極端子とし、低い電位が現れる端子を負極端子とする。
そして、図１に示す発電手段１０は、発電端子ｇ１が負
極端子、発電端子ｇ２が正極端子であり、通常は正極端
子ｇ２がアースライン６に接続され、負荷手段２および
制御手段５には負電圧を印加するようになっている。

【００３６】スイッチ手段３は、発電手段１０の一対の
発電端子ｇ１，ｇ２に常時接続される一対の入力端子ｉ
１，ｉ２と、発電端子ｇ１，ｇ２にそれぞれ選択的に接
続可能な一対の出力端子ｅ１，ｅ２を有し、その出力端
子ｅ１，ｅ２の出力電圧を負荷手段２に印加し、その電
力で負荷手段２が動作する。

【００３７】さらに、このスイッチ手段３の入力端子ｉ
１，ｉ２と出力端子ｅ１，ｅ２の間に、スイッチング素
子であるＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）からな
る４個のスイッチ３１〜３４が接続されている。すなわ
ち、入力端子ｉ２と出力端子ｅ２の間に第１のスイッチ
３１が、入力端子ｉ１と出力端子ｅ２の間に第２のスイ
ッチ３２が、入力端子ｉ１と出力端子ｅ１との間に第３
のスイッチ３３が、入力端子ｉ２と出力端子ｅ１の間に
第４のスイッチ３４がそれぞれ接続されている。このス
イッチ手段３の動作については後述する。

【００３８】負荷手段２は、時計機能を有する計時手段
２１と、リチウムイオン等の２次電池からなる蓄電手段
２２および昇圧手段２３と、それぞれスイッチング素子
であるＦＥＴからなる放電スイッチ２４、第１の分配ス
イッチ２５および第２の分配スイッチ２６とから構成さ
れている。

【００３９】計時手段２１は、図示はしないが、一般的
な電子時計と同様に、水晶発振器の発振周波数を少なく
とも周期が２秒となる周波数まで分周し、さらにその分
周信号を後述のステッピングモータの駆動に必要な波形
の駆動信号に変形する計時回路と、この計時回路からの
駆動信号により回転駆動されるステッピングモータ、お
よびそのステッピングモータの回転を輪列で減速伝達
し、時刻表示用の指針を回転駆動する時刻表示系とから
構成されている。

【００４０】上記の時刻表示系はアナログ表示方式の電
子時計の場合であるが、デジタル表示方式の電子時計の
場合には、計時回路にステッピングモータの駆動に必要
な波形の駆動信号を形成する回路に代えて、上記分周信
号をデコードして時刻の数値表示信号を形成する回路を
設け、時刻表示系は、その数値表示信号によって時刻を
デジタル表示する液晶表示器とその駆動回路によって構
成される。この計時手段２１は、計測クロックＳ１、昇
圧クロックＳ２、および分配クロックＳ３を発生してお
り、発生する各クロック信号をともに後述する制御手段
５へ入力させる。

【００４１】計測クロックＳ１はロウレベルとなる時間
が８ミリ秒（m sec)で周期が２秒（sec)の波形である。
昇圧クロックＳ２は、周波数が４ＫＨｚの矩形波であ
り、分配クロックＳ３は周波数が８Ｈｚの矩形波であ
る。なお、これらの計測クロックＳ１、昇圧クロックＳ
２および分配クロックＳ３の波形生成は、水晶発振器の
発振信号を分周した信号の簡単な波形合成で可能である
ため、その生成回路についての詳しい説明は省略する。

【００４２】昇圧手段２３は、２個のコンデンサの接続
状態を並列と直列に切り替えて、入力電圧を２倍に昇圧
する昇圧回路とする。２個のコンデンサを並列に接続し
て入力電圧で充電し、その後直列に接続して２個のコン
デンサの充電電圧を加算した電圧を出力する。この昇圧
手段２３は、後述の制御手段５によって昇圧クロックＳ
２が加工された昇圧信号Ｓ２０で、上記２個のコンデン
サの接続状態を切り替えるスイッチング素子のオン／オ
フが制御されて昇圧動作を行うように構成されている。
なお、昇圧手段２３の構成についての詳しい説明は省略
する。

【００４３】そして、昇圧手段２３の負の入力端子はス
イッチ手段３の出力端子ｅ１に接続しており、昇圧手段
２３の負の出力端子には第２の分配スイッチ２６を介し
て蓄電手段２２の負極端子が接続され、第１の分配スイ
ッチ２５を介して計時手段２１の負極端子が接続されて
いる。なお、この昇圧手段２３、蓄電手段２２、および
計時手段２１の各正極端子は、いずれもアースライン６
に接続して接地されている。

【００４４】放電スイッチ２４、第１の分配スイッチ２
５および第２の分配スイッチ２６は、いずれもＮチャン
ネルＦＥＴからなり、計時手段２１、蓄電手段２２およ
び昇圧手段２３のそれぞれの間の充放電を行うために接
続したものである。すなわち、放電スイッチ２４は、計
時手段２１の負極端子と蓄電手段２２の負極端子との間
に接続され、第１の分配スイッチ２５は、計時手段２１
の負極端子と昇圧手段２３の負の出力端子との間に接続
され、第２の分配スイッチ２６は、蓄電手段２２の負極
端子と昇圧手段２３の負の出力端子との間に接続されて
いる。

【００４５】放電スイッチ２４は、発電手段１０が発電
を行っていないときにオンにされ、蓄電手段２２に蓄え
られた電力により計時手段２１を駆動可能にする。ま
た、第１の分配スイッチ２５と第２の分配スイッチ２６
は、発電手段１０が発電を行っているときに昇圧手段２
３の昇圧動作に同期してそのいずれかがオンにされるこ
とにより、昇圧手段２３の昇圧出力を計時手段２１ある
いは蓄電手段２２のいずれかに印加する。

【００４６】そして、放電スイッチ２４と第１の分配ス
イッチ２５および第２の分配スイッチ２６のオン／オフ
制御は、制御手段５によってそれぞれ放電信号Ｓ２４、
第１の分配信号Ｓ２５、および第２の分配信号Ｓ２６
を、各スイッチ２４，２５，２６のゲート端子に印加す
ることによって行なわれる。

【００４７】制御手段５は、計時手段２１と並列に接続
され、計時手段２１が動作していれば動作可能になって
いる。この制御手段５は、計時手段２１からの計測クロ
ックＳ１、昇圧クロックＳ２および分配クロックＳ３を
入力するとともに、スイッチ出力計測手段４と発電電圧
計測手段８から、それぞれスイッチ出力計測信号Ｓ４お
よび発電電圧計測信号Ｓ５を入力している。

【００４８】そして、この制御手段５は出力として、第
１のスイッチ信号Ｓ３１、第２のスイッチ信号Ｓ３２、
第３のスイッチ信号Ｓ３３、および第４のスイッチ信号
Ｓ３４をスイッチ手段３に出力し、さらに放電信号Ｓ２
４、第１の分配信号Ｓ２５、および第２の分配信号Ｓ２
６を負荷手段２に出力している。なお、この制御手段５
の構成および作用についての詳しい説明は後述する。

【００４９】スイッチ出力計測手段４は、電源の正極端
子と負極端子が制御手段５の正極端子（接地）と負極端
子に接続している（図１における符号Ａは互いに接続さ
れることを示している）。そして、入力電圧の電位が−
０．６Ｖ以上でなければ、ハイレベルの信号を出力し、
−０．６以上（正電位も含む）であればロウレベルの信
号を出力する比較アンプ回路である。このスイッチ出力
計測手段４は、スイッチ手段３の出力端子ｅ１の電圧を
入力し、出力信号であるスイッチ出力計測信号Ｓ４を制
御手段５に入力させる。

【００５０】発電電圧計測手段８も、電源の正極端子と
負極端子が制御手段５の正極端子（接地）と負極端子に
接続している。そして、入力電圧の電位が−０．２Ｖ以
上でなければハイレベルの信号を出力し、−０．２Ｖ以
上（正電位も含む）であればロウレベルの信号を出力す
る比較アンプ回路である。この発電電圧計測手段８は、
発電手段１０の発電端子ｇ１の電圧を入力し、出力信号
である発電電圧計測信号Ｓ５を制御手段５に入力させ
る。

【００５１】制御手段５は、これらの発電電圧計測手段
８の計測結果である発電電圧計測信号Ｓ５と、スイッチ
出力計測手段４の計測結果であるスイッチ出力計測信号
Ｓ４とに応じて、第１から第４のスイッチ信号Ｓ３１か
らＳ３４を、スイッチ手段３の各第１から第４のスイッ
チ３１から３４の各ゲートに選択的に出力し、そのオン
／オフ状態を制御する。

【００５２】それによって、発電手段１０の発電端子ｇ
１，ｇ２とスイッチ手段３の出力端子ｅ１，ｅ２との間
の接続関係を制御する。スイッチ手段３の第１，第２の
スイッチ３１，３２はＰチャンネルＦＥＴであり、第
３，第４のスイッチ３３，３４はＮチャンネルＦＥＴで
ある。

【００５３】なお、上述したスイッチ手段３、負荷手段
２の計時手段２１の計時回路や昇圧手段のコンデンサ以
外の部分、制御手段５、ダイオード１１、スイッチ出力
計測手段４、および発電電圧計測手段８の各回路群は一
般的な電子時計と同様に、すべて同一の集積回路に設け
ることができる。

【００５４】次に、図２を用いて、前述した制御手段５
の具体的な回路例およびその動作について詳細に説明す
る。

【００５５】図２に示す制御手段５は、第１のフリップ
フロップ回路５１および第２のフリップフロップ回路５
２と、第１のインバータ５３および第２のインバータ５
６と、第１のアンドゲート５４および第２のアンドゲー
ト５５と、発振停止検出回路５７と、第１のノアゲート
５８および第２のノアゲート５９と、マルチバイブレー
タ６０と、充放電制御回路７０と、過充電検出回路９０
とによって構成されている。

【００５６】第１のフリップフロップ回路５１は、入力
クロックの立ち上がり時にデータ入力の値を保持して出
力するデータタイプのフリップフロップ回路である。そ
して、この第１のフリップフロップ５１は、入力クロッ
クとして計測クロックＳ１が入力され、データ入力とし
て発電電圧計測手段８の出力信号である発電電圧計測信
号Ｓ５が入力される。そして、出力信号Ｓ７を出力す
る。

【００５７】第２のフリップフロップ回路５２は、入力
クロックの立ち上がり時にデータ入力の値を保持して出
力する、セット端子付きのデータタイプのフリップフロ
ップである。そして、この第２のフリップフロップ回路
５２には、データ入力としてスイッチ出力計測手段４の
出力であるスイッチ出力計測信号Ｓ４が入力され、入力
クロックとしてマルチバイブレータ６０の出力信号Ｓ１
Ｔが入力される。またセット端子はアクティブロウであ
り、計時手段２１からの計測クロックＳ１が入力され
る。そして、出力信号Ｓ６を出力する。

【００５８】第１のインバータ５３は、第１のフリップ
フロップ回路５１の出力信号Ｓ７を入力して、その反転
信号を出力する。第１のアンドゲート５４は、３入力の
アンドゲートであって、第１のインバータ５３の出力信
号（フリップフロップ回路５１の出力信号Ｓ７の反転信
号）と、計測クロックＳ１および第２のフリップフロッ
プ回路５２の出力信号Ｓ６を入力し、それらの論理積と
って第４のスイッチ信号Ｓ３４として出力する。

【００５９】同様に、第２のアンドゲート５５も３入力
のアンドゲートであって、第１のフリップフロップ回路
５１の出力信号Ｓ７と、計測クロックＳ１および第２の
フリップフロップ回路５２の出力信号Ｓ６を入力し、そ
れらの論理積をとって第３のスイッチ信号Ｓ３３として
出力する。第２のインバータ５６は、計測クロックＳ１
を入力して、その反転信号を出力する。

【００６０】発振停止検出回路５７は、入力信号として
昇圧クロックＳ２を入力して、昇圧クロックＳ２の周波
数に応じて動作する。すなわち、この発振停止検出回路
５７は、入力信号が振動していない状態ではハイレベル
の信号を出力し、ひとたび入力信号が一定の周波数以上
で振動を始めればロウレベルの信号を出力する。なおこ
の発振停止検出回路の構成は一般的であるため、詳細な
説明は省略する。

【００６１】第１のノアゲート５８は、２入力のノアゲ
ートであって、第４のスイッチ信号Ｓ３４と後述する過
充電検出信号Ｓ８を入力し、それらの論理和の反転信号
を第２のスイッチ信号Ｓ３２として出力する。

【００６２】また、第２のノアゲート５９は、４入力の
ノアゲートであって、発振停止検出回路５７の出力信
号、過充電検出信号Ｓ８、第３のスイッチ信号Ｓ３３、
および計測クロックＳ１の反転信号を入力し、それらの
論理和の反転信号を第１のスイッチ信号Ｓ３１として出
力する。

【００６３】特に、この第２のノアゲート５９と発振停
止検出回路５７は、他の論理回路部分と異なり、制御手
段５に電源を投入した直後から所定の信号を出力するこ
とができるものを使用する。

【００６４】マルチバイブレータ６０は、入力波形がロ
ウレベルに立ち下がったときから一定時間経過すれば、
入力波形の状態によらずハイレベルを出力するタイマ回
路であり、ここではロウレベルを維持する時間は１６ミ
リ秒(m sec）に設定してあるものとする。このマルチバ
イブレータ６０は、計測クロックＳ１を入力し、出力信
号Ｓ１Ｔを出力する。

【００６５】なお、この実施形態で使用するフリップフ
ロップ回路は単純化のため、すべて電源投入時に保持デ
ータがセットされるように構成されているものとする。
過充電検出手段９０は、−２．０Ｖより低い電圧が入力
されるとハイレベルを出力する比較アンプ回路であり、
入力端子が蓄電手段２２の負極に接続され、過充電検出
信号Ｓ８を出力する。

【００６６】なお、この発振停止検出回路５７と第２の
ノアゲート５９とともに、図１に示したダイオード１１
と第１のスイッチ３１とが初期化手段に相当しており、
この実施の形態の初期起動動作を実現する構成要素とな
っている。

【００６７】充放電制御回路７０は、第３のアンドゲー
ト７４と、第３のインバータ７５と、第４のインバータ
７６と、第５のインバータ７７および第４のアンドゲー
ト７８と、第５のアンドゲート７９とから構成されてい
る。

【００６８】第３のアンドゲート７４は３入力のアンド
ゲートであって、第２のフリップフロップ回路５２の出
力信号Ｓ６と、昇圧クロックＳ２およびマルチバイブレ
ータ６０の出力信号Ｓ１Ｔの論理積をとって、昇圧信号
Ｓ２０として出力する。

【００６９】第３のインバータ７５は、第２のフリップ
フロップ回路５２の出力信号Ｓ６を入力して反転し、放
電信号Ｓ２４として出力する。第４のインバータ７６
は、昇圧クロックＳ２を入力し、その反転信号を出力す
る。第５のインバータ７７は、分配クロックＳ３を入力
し、その反転信号を出力する。

【００７０】第４のアンドゲート７８は４入力のアンド
ゲートであって、昇圧クロックＳ２の反転信号と、第２
のフリップフロップ回路５２の出力信号Ｓ６と、マルチ
バイブレータ６０の出力信号Ｓ１Ｔと、分配クロックＳ
３とを入力し、それらの論理積をとって、第１の分配信
号Ｓ２５として出力する。

【００７１】第５のアンドゲート７９も４入力のアンド
ゲートであって、昇圧クロックＳ２の反転信号と、第２
のフリップフロップ回路５２の出力信号Ｓ６と、マルチ
バイブレータ６０の出力信号Ｓ１Ｔと、第５のインバー
タ７７の出力である分配クロックＳ３の反転信号とを入
力し、それらの論理積をとって、第２の分配信号Ｓ２６
として出力する。この充放電制御回路７０は、後述する
この発明の第２の実施形態においても同様に使用する。

【００７２】次に、上述した電子時計による発電システ
ムとしての動作について、図３も参照しながら説明す
る。図３は、発電手段１０の発電電圧Ｖ１０を初めとし
て、この電子時計における要部の電圧および信号の波形
を示すタイミング図である。発電電圧Ｖ１０は、発電手
段１０の発電端子ｇ１，ｇ２の間に発生する電位差の電
圧波形を示し、説明を分かりやすくするため、負荷電流
による電圧降下がない状態での開放電圧を示している。

【００７３】以下の説明では、蓄電手段２２に蓄電され
た電力がほとんどないため、その端子電圧が０．６Ｖ程
度となっており、負荷手段２を構成する計時手段２１と
制御手段は、動作停止状態にあるものとする。そして、
この電子時計は、この動作停止状態から発電手段１０が
順方向に１．０Ｖ以上発電すると始動することができる
ように構成されている。そこで、まずその始動動作から
説明する。

【００７４】上記停止状態から発電手段１０が順方向
（発電端子ｇ１側が負極性）の発電を開始すると、制御
回路５には負荷手段２を介さずにダイオード１１を通し
て、その発電電圧が印加される。

【００７５】このとき、図２に示した制御手段５の発振
停止検出回路５７は、入力信号が振動していないために
ハイレベルの信号を出力する。したがって、第２のノア
ゲート５９は強制的にロウレベルの信号を出力する。こ
れによって、第１のスイッチ信号Ｓ３１がロウレベルと
なり、図１におけるスイッチ手段３の第１のスイッチ３
１は、計時手段２１の停止時であってもアナログ的にオ
ン状態になりやすいようになっている。

【００７６】したがって、発電手段１０が順方向に発電
を始めて約１．０Ｖの発電電圧が発生すると、ダイオー
ド１１がオン状態となり、かつ第１のスイッチ３１もす
ぐにオン状態になる。そうするとその結果、発電手段１
０の発電電圧が制御手段５および計時手段２１に印加さ
れることによって、電力が投入され所定の動作を開始す
ることになる。

【００７７】計時手段２１は動作開始に伴って、計測ク
ロックＳ１、昇圧クロックＳ２および分配クロックＳ３
の出力を開始しつつ、電子時計としての計時動作を開始
する。また、昇圧クロックＳ２を入力する発振停止検出
回路５７も、発振開始によりロウレベルの信号を出力す
るようになる。なお、ひとたび制御手段５が動作を開始
すれば、発振停止検出回路５７は、その後の制御手段５
の動作に影響を及ぼさない。

【００７８】一方、図２における第１のフリップフロッ
プ回路５１の出力信号Ｓ７および第２のフリップフロッ
プ回路５２の出力信号Ｓ６は、制御手段５が始動した直
後はハイレベルに初期化される。

【００７９】よって、計測クロックＳ１がハイレベルと
なっている間は、図１におけるスイッチ手段３の第１の
スイッチ３１および第３のスイッチ３３がオン状態とな
り、第２のスイッチ３２と第４のスイッチ３４はオフ状
態となる。したがって、スイッチ手段３は、発電手段１
０の発電端子ｇ１，ｇ２を、それぞれスイッチ手段３の
出力端子ｅ１，ｅ２に順方向に接続し、入力される発電
電圧をそのまま出力することとなる。

【００８０】また、計測クロックＳ１が立ち下がるまで
はマルチバイブレータ６０の出力信号Ｓ１Ｔもハイレベ
ルであるので、図２において、この出力信号Ｓ１Ｔと第
２のフリップフロップ回路５２のハイレベルの出力信号
Ｓ６とを入力する第３のアンドゲート７４は、昇圧クロ
ックＳ２を昇圧信号Ｓ２０としてそのまま昇圧手段２３
へ出力する。それにより昇圧手段２３が昇圧動作を行
う。

【００８１】このとき、スイッチ手段３は、発電手段１
０の発電電圧をそのまま出力しているので、昇圧手段２
３は発電手段１０が順方向に発電している発電電圧を少
ない損失で昇圧することが可能である。

【００８２】さらに、分配クロックＳ３がハイレベルと
なっている間は、第１の分配信号Ｓ２５は昇圧クロック
Ｓ２の反転信号を出力し、反対に分配クロックＳ３がロ
ウレベルとなっている間は、分配クロックＳ３の反転信
号を入力する第２の分配信号Ｓ２６が、昇圧クロックＳ
２の反転信号を出力する。

【００８３】これにより、図１における負荷手段２の第
１の分配スイッチ２５と第２の分配スイッチ２６が交互
にオンとオフになり、昇圧手段２３からの昇圧出力が計
時手段２１側と蓄電手段２２側とに交互に印加され、充
電と計時動作が並行して行われる。

【００８４】一方、図２における第２のフリップフロッ
プ回路５２の出力信号Ｓ６がハイレベルの間は、第３の
インバータ７５により反転された放電信号Ｓ２４はロウ
レベルになる。したがって、図１の負荷手段２における
放電スイッチ２４はオフ状態で、蓄電手段２２と計時手
段２１とが切り離された状態になる。なお、上記動作と
は直接の関係はないが、蓄電手段２２は蓄電電圧が０．
６Ｖ程度であるため、過充電検出手段９０は過充電検出
信号Ｓ８をロウレベルになっている。

【００８５】ここで、この電子時計の制御手段５が、発
電電圧計測手段８やスイッチ出力計測手段４の計測結果
を処理する場合の動作について説明する。この動作は計
時手段２１からの計測クロックＳ１がロウレベルになる
と行われる。

【００８６】計測クロックＳ１が立ち下がると、図２に
示した制御手段５の第２のフリップフロップ回路５２は
保持データがセットされ、その出力信号Ｓ６がハイレベ
ルになるが、マルチバイブレータ６０からは、一定時間
ロウレベルの出力信号Ｓ１Ｔが出力される。このため、
その一定時間は昇圧信号Ｓ２０がロウレベルになり、昇
圧手段２３の昇圧動作は停止する。

【００８７】それによって、発電手段１０が負荷手段２
から切り離された開放状態と同様な状態となり、発電手
段１０の発電端子ｇ１，ｇ２間には、無負荷状態の正し
い発電電圧が得られる。また、放電信号Ｓ２４もロウレ
ベルを継続する。同様に、第１の分配信号Ｓ２５と第２
の分配信号Ｓ２６もロウレベルとなり、負荷手段２に含
まれる３個のスイッチ２４，２５，２６はすべてオフ状
態となる。

【００８８】さらに、スイッチ手段３の第２のスイッチ
３２と第３のスイッチ３３と第４のスイッチ３４はオフ
状態となる。ただし、第１のスイッチ３１だけはオン状
態を継続するため、発電手段１０の発電端子ｇ１，ｇ２
のうち正極側の発電端子ｇ２がアースライン６に接続さ
れ、その発電端子ｇ２の電位が発電電圧計測手段８の接
地電位と等しくなる。これにより、以下に説明する発電
電圧計測手段８による計測動作が正しく行われ、発電手
段１０の負極側の発電端子ｇ１の電圧が計測される。

【００８９】さて、発電手段１０が順方向に１．０Ｖ以
上の電圧を発生している状態では、その負極側の発電端
子ｇ１の接地電位に対する電圧である発電電圧計測手段
８の入力電圧は、−１．０Ｖより低い電圧になってい
る。このため、発電電圧計測手段８は、入力電圧を内部
のしきい値である−０．２Ｖと比較し、入力電圧の方が
低いため、発電電圧計測信号Ｓ５としてハイレベルの信
号を出力する。

【００９０】その後、計測クロックＳ１がハイレベルに
立ち上がるが、この立上りのエッジで、第１のフリップ
フロップ回路５１はハイレベルの発電電圧計測信号Ｓ５
を取り込むので、その出力信号Ｓ７は再びハイレベルと
なる。

【００９１】このときも、発電手段１０は順方向に１．
０Ｖ以上の電圧を発生しており、さらに、計測クロック
Ｓ１がハイレベルになると、図１におけるスイッチ手段
３の第１のスイッチ３１および第３のスイッチ３３がオ
ン状態となり、第２のスイッチ３２と第４のスイッチ３
４はオフ状態になる。

【００９２】そのため、発電手段１０の正極側の発電端
子ｇ２がアースライン６に接続されたままで、スイッチ
出力計測手段４の接地電位と等しくなるとともに、負極
側の発電端子ｇ１がスイッチ手段３の出力端子ｅ１に接
続され、スイッチ出力計測手段４には発電手段１０の発
電電圧が順方向に正しく入力される。よって、スイッチ
出力計測手段４の接地電位に対する入力電圧は−１．０
Ｖより低い電圧となるため、スイッチ出力計測手段４は
入力電圧と内部のしきい値である−０．６Ｖとを比較
し、入力電圧の方が低いためスイッチ出力計測信号Ｓ４
としてハイレベルの信号を出力する。

【００９３】計測クロックＳ１が立ち上がった後８ミリ
秒(m sec）が経過すると、図２におけるマルチバイブレ
ータ６０の出力信号Ｓ１Ｔが立ち上がる。その立上りエ
ッジで、第２のフリップフロップ回路５２がハイレベル
のスイッチ出力計測信号Ｓ４を取り込み、その出力信号
Ｓ６を再びハイレベルにする。

【００９４】このように、第２のフリップフロップ回路
５２の出力信号Ｓ６と第１のフリップフロップ回路５１
の出力信号Ｓ７がともにハイレベルであれば、制御手段
５はスイッチ信号Ｓ３１からＳ３４によって、スイッチ
手段３の第１のスイッチ３１および第３のスイッチ３３
をオン状態にし、第２のスイッチ３２と第４のスイッチ
３４をオフ状態にし続ける。したがって、スイッチ手段
３は発電手段１０の発電電圧をそのまま出力する状態を
継続する。

【００９５】さらに、マルチバイブレータ６０の出力信
号Ｓ１Ｔがハイレベルとなると、昇圧信号Ｓ２０と、第
１の分配信号Ｓ２５および第２の分配信号Ｓ２６がアク
ティブになり、昇圧手段２３が動作を開始し、スイッチ
手段３の出力端子ｅ１，ｅ２から印加される発電電圧を
昇圧して、蓄電手段２２への充電および計時手段２１へ
の電力供給を行う。

【００９６】次に、発電手段１０の発電電圧Ｖ１０が
１．０Ｖ程度から低下して、順方向で０．４Ｖ付近とな
った場合について説明する。

【００９７】前述の状態から引き続いて、計測クロック
Ｓ１が再び立ち下がると、第１のフリップフロップ回路
５１および第２のフリップフロップ回路５２が信号の取
り込み準備をする。すなわち、制御手段５からの各信号
により昇圧手段２３が昇圧動作を停止し、負荷手段２中
の３個のスイッチ２４，２５，２６がすべてオフ状態に
なる。また、スイッチ手段３では第１のスイッチ３１だ
けがオン状態を継続するようになる。

【００９８】そして、発電電圧計測手段８には、接地電
位に対する発電手段１０の負極側の発電端子ｇ１の電圧
−０．４Ｖが入力される。したがって、その入力電圧は
内部のしきい値である−０．２Ｖより低いため、発電電
圧計測手段８はこのときも発電電圧計測信号Ｓ５として
ハイレベルの信号を出力する。

【００９９】そして、その８ミリ秒(m sec）後に計測ク
ロックＳ１が立ち上がると、第１のフリップフロップ回
路５１がそのタイミングでハイレベルの発電電圧計測信
号Ｓ５を取り込むので、その出力信号Ｓ７はハイレベル
に維持される。それによって、第１のスイッチ信号Ｓ３
１はローレベル、第３のスイッチ信号Ｓ３３はハイレベ
ルになるため、スイッチ手段３における第１のスイッチ
３１と第３のスイッチ３３が再びオン状態になり、発電
手段１０の発電電圧を負荷手段２に対してそのまま（順
方向に）印加する。

【０１００】このとき、スイッチ出力計測手段４には発
電手段１０の発電電圧が順方向に正しく印加されるが、
その印加電圧は−０．４Ｖである。したがって、内部の
しきい値である−０．６Ｖより高いため、スイッチ出力
計測手段４はローレベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を
出力する。

【０１０１】さらにその８ミリ秒後に、マルチバイブレ
ータ６０の出力信号Ｓ１Ｔが立ち上がると、このローレ
ベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を第２のフリップフロ
ップ５２が取り込むため、その出力信号Ｓ６がロウレベ
ルに変化する。

【０１０２】第２のフリップフロップ回路５２の出力信
号Ｓ６がロウレベルとなると、第１のスイッチ信号Ｓ３
１と第２のスイッチ信号Ｓ３２はハイレベルになり、第
３のスイッチ信号Ｓ３３と第４のスイッチ信号Ｓ３４は
ロウレベルになる。したがって、スイッチ手段３内の４
個のスイッチ３１〜３４はすべてオフ状態になる。

【０１０３】さらに、昇圧信号Ｓ２０と第１の分配信号
Ｓ２５と第２の分配信号Ｓ２６もロウレベルになるか
ら、昇圧手段２３は昇圧動作を停止した状態になる。こ
れにより、負荷手段２内の第１の分配スイッチ２５およ
び第２の分配スイッチ２６はいずれもオフ状態となる。
ただし、放電信号Ｓ２４は第２のフリップフロップ回路
５２の出力信号Ｓ６を反転した信号であるからハイレベ
ルになるので、放電スイッチ２４はオン状態になる。こ
うして、蓄電手段２２に蓄えた電力によって、計時手段
２１と制御手段５を継続して動作させることが可能にな
る。

【０１０４】次に、この電子時計の環境が変化して、発
電手段１０の発電電圧が順方向の０．４Ｖ程度から逆方
向の０．４Ｖ付近になった場合について説明する。

【０１０５】この状態において、計測クロックＳ１が再
び立ち下がると、第１のフリップフロップ回路５１およ
び第２のフリップフロップ回路５２が信号の取り込み準
備をする。すなわち、制御手段からの各信号によって昇
圧手段２３が昇圧動作を停止し、負荷手段２に設けられ
た３個のスイッチ２４，２５，２６はすべてオフ状態と
なる。

【０１０６】また、スイッチ手段３においては、第１の
スイッチ３１だけがオン状態を継続するので、発電手段
１０の負極側の発電端子ｇ１の接地電位に対する電圧で
ある＋０．４Ｖが発電電圧計測手段８に入力される。こ
の入力電圧は発電電圧計測手段８の内部のしきい値であ
る−０．２Ｖより高いため、発電電圧計測手段８は発電
電圧計測信号Ｓ５としてローレベルの信号を出力する。
なお。発電電圧計測手段８は、入力電圧が接地電位より
高いときは接地電位として検知する。

【０１０７】その８ミリ秒後に計測クロックＳ１が立ち
上がるが、そのタイミングで第１のフリップフロップ回
路５１がローレベルの発電電圧計測信号Ｓ５を取り込
み、その出力信号Ｓ７をロウレベルにする。これによ
り、第１のスイッチ信号Ｓ３１と第４のスイッチ信号Ｓ
３４がハイレベル、第２のスイッチ信号Ｓ３２と第３の
スイッチ信号Ｓ３３がローレベルになり、スイッチ手段
３において、第２のスイッチ３２と第４のスイッチ３４
がオン状態となり、第１のスイッチ３１と第３のスイッ
チ３３はオフ状態になる。

【０１０８】したがって、制御手段５によって、発電手
段１０の一対の発電端子ｇ１，ｇ２とスイッチ手段３の
一対の出力端子ｅ１，ｅ２との接続関係が逆転するよう
に、すなわち発電端子ｇ１と出力端子ｅ２が、発電端子
ｇ２と出力端子ｅ１がそれぞれ接続されるようにスイッ
チ手段３が制御される。これによって、スイッチ手段３
は発電手段１０の発電電圧をその極性を反転して出力
し、負荷手段２へそれまでと同じ正常な極性の電圧を印
加することになる。

【０１０９】このとき、スイッチ出力計測手段４には発
電手段１０の発電電圧がその正常な極性で印加される。
しかし、その接地電位に対する電圧は−０．４Ｖである
ので、スイッチ出力計測手段４は、その内部のしきい値
である−０．６Ｖより高いため、スイッチ出力計測手段
４はローレベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を出力す
る。

【０１１０】さらにその８ミリ秒後に、マルチバイブレ
ータ６０の出力信号Ｓ１Ｔが立ち上がると、このロウレ
ベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を第２のフリップフロ
ップ回路５２が取り込み、その出力信号Ｓ６はロウレベ
ルを維持する。

【０１１１】第２のフリップフロップ回路５２の出力信
号Ｓ６がロウレベルであると、第１のスイッチ信号Ｓ３
１と第２のスイッチ信号Ｓ３２はハイレベルとなる。ま
た、第３のスイッチ信号Ｓ３３と第４のスイッチ信号Ｓ
３４はロウレベルとなり、スイッチ手段３内の４個のス
イッチ３１〜３４は再びすべてオフ状態になる。

【０１１２】さらに、昇圧信号Ｓ２０と第１の分配信号
Ｓ２５と第２の分配信号Ｓ２６もロウレベルになるた
め、昇圧手段２３は昇圧動作を停止した状態になり、第
１の分配スイッチ２５および第２の分配スイッチ２６は
オフ状態になる。ただし、放電信号Ｓ２４は第２のフリ
ップフロップ回路５２の出力信号Ｓ６を反転した信号を
入力するためハイレベルになり、放電スイッチ２４はオ
ン状態になる。したがって、蓄電手段２２に蓄えた電力
で計時手段２１および制御手段５を継続して動作するこ
とができる状態になる。

【０１１３】次に、この電子時計を取り巻く環境がさら
に変化して、発電手段１０の発電電圧が上記の状態から
逆方向の１．０Ｖ付近になった場合について説明する。

【０１１４】このとき、計測クロックＳ１が再び立ち下
がり、第１のフリップフロップ回路５１と第２のフリッ
プフロップ回路５２が信号を取り込む準備をする。すな
わち制御手段５からの各信号により、昇圧手段２３が昇
圧動作を停止し、負荷手段２中の３個のスイッチ２４，
２５，２６がすべてオフ状態になる。

【０１１５】また、スイッチ手段３においては、第１の
スイッチ３１だけがオン状態を継続するので、発電電圧
計測手段８には発電手段１０の負極側の発電端子ｇ１か
ら接地電位に対して＋１．０Ｖの電圧が入力される。し
たがって、発電電圧計測手段８は、その入力電圧が内部
のしきい値である−０．２Ｖより高いので、ロウレベル
の発電電圧計測信号Ｓ５を出力する。

【０１１６】その８ミリ秒後に計測クロックＳ１が立ち
上がると、そのタイミングで第１のフリップフロップ回
路５１がロウレベルの発電電圧計測信号Ｓ５を取り込
み、その出力信号Ｓ７をロウレベルにする。これによ
り、スイッチ手段３においては、第２のスイッチ３２と
第４のスイッチ３４がオン状態となり、第１のスイッチ
３１および第３のスイッチ３３はオフ状態となる。これ
により、スイッチ手段３は発電手段１０の発電電圧を極
性を反転させて出力し、正常な極性の電圧を負荷手段２
に印加する。

【０１１７】よって、スイッチ出力計測手段４には、発
電手段１０の発電電圧が極性を反転されて入力される
が、その接地電位に対する電圧は−１．０Ｖになってい
るのでその入力電圧が内部のしきい値−０．６Ｖより低
いため、ハイレベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を出力
する。

【０１１８】さらにその８ミリ秒後に、マルチバイブレ
ータ６０の出力信号Ｓ１Ｔが立ち上がると、このハイレ
ベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を第２のフリップフロ
ップ回路５２が取り込み、その出力信号Ｓ６をハイレベ
ルに維持する。

【０１１９】第２のフリップフロップ回路５２の出力信
号Ｓ６がハイレベルであると、第１のスイッチ信号Ｓ３
１と第４のスイッチ信号Ｓ３４はハイレベルとなり、ま
た第２のスイッチ信号Ｓ３２と第３のスイッチ信号Ｓ３
３はロウレベルとなる。その結果、スイッチ手段３で
は、第２のスイッチ３２と第４のスイッチ３４だけがオ
ン状態になり、スイッチ手段３は前述の逆接続状態を継
続する。

【０１２０】また、昇圧信号Ｓ２０と第１の分配信号Ｓ
２５と第２の分配信号Ｓ２６がアクティブとなり、昇圧
手段２３は昇圧動作を行って、その昇圧した電圧を蓄電
手段２２に充電するか又は計時手段２１および制御手段
５に印加する。ただし、第２のフリップフロップ回路５
２の出力信号Ｓ６を反転した放電信号Ｓ２４は、ロウレ
ベルになるので、放電スイッチ２４はオフ状態になり、
蓄電手段２２に蓄電された電力は放出されなくなる。

【０１２１】次に、蓄電手段２２への充電が進んで蓄電
手段２２が過充電状態になった場合について説明する。

【０１２２】上述のようにして、発電手段１０の発電電
圧を昇圧して蓄電手段２２を充電していくと、やがて蓄
電手段２２の端子間電圧が上昇して、２．０Ｖを越えた
状態になる。この状態では、蓄電手段２２の接地電位に
対する負極端子の電圧は−２．０Ｖより低くなっている
ので、図２に示すように蓄電手段２２の負極端子に接続
している過充電検出手段９０は、この電圧を入力してロ
ウレベルであった過充電検出信号Ｓ８をハイレベルにす
る。

【０１２３】そして、過充電検出信号Ｓ８がハイレベル
となると、これを入力する第１のノアゲート５８と第２
のノアゲート５９は、他の入力信号に関係なくロウレベ
ルの信号を出力する。すなわち、第１のスイッチ信号Ｓ
３１と第２のスイッチ信号Ｓ３２がロウレベルになるた
め、スイッチ手段３における第１のスイッチ３１と第２
のスイッチ３２が共にオン状態になる。したがって、こ
の第１のスイッチ３１と第２のスイッチ３２により、発
電手段１０の一対の発電端子ｇ１，ｇ２間が短絡され
る。

【０１２４】その後に、第２のフリップフロップ５２が
スイッチ出力計測信号Ｓ４を取り込む際には、スイッチ
出力計測手段４の入力電圧がほぼ０Ｖになっているの
で、スイッチ出力計測信号Ｓ４はロウレベルとなり、当
然ながら第２のフリップフロップ回路５２がこれを取り
込めば、その出力信号Ｓ６はロウレベルになる。

【０１２５】このため、昇圧信号Ｓ２０は、ロウレベル
となって昇圧手段２３の昇圧動作も停止する。したがっ
て、蓄電手段２２への充電も停止するため、蓄電手段２
２の過充電を防止することができる。

【０１２６】さて、これまでの動作説明より明らかであ
るが、この電子時計では、発電手段１０からひとたび充
分な発電電圧が得られれば、全体の動作が停止した状態
からでも正しく負荷手段２を始動させることができる。
また、発電電圧が順方向であるときは、スイッチ手段３
を順方向の接続状態にし、発電電圧が逆方向であると
き、又は順方向に微小であるときは、発電手段１０の発
電電極ｇ１，ｇ２とスイッチ手段３の出力端子ｅ１，ｅ
２の接続関係を切り換えるように制御手段５が各スイッ
チ３１〜３４を制御する。

【０１２７】そして、発電手段１０の発電電圧を、スイ
ッチ手段３によって常に所定の極性にして、その電圧が
負荷手段２で利用可能なレベルにあるときだけ昇圧手段
２３を動作させ、発電電力を負荷手段２の駆動に利用で
きるようにしている。

【０１２８】［第２の実施の形態：図４から図６］次
に、この発明による発電システムの第２の実施形態につ
いて図４乃至図６によって説明する。図４は、この発明
による発電システムの第２の実施形態である電子時計の
構成を示すブロック回路図である。図５はその制御手段
の具体的な回路構成を示す回路図、図６はその電子時計
の動作を説明するための要部の電圧および信号の波形を
示すタイミング図である。

【０１２９】まず、図４を用いてこの実施形態の電子時
計のシステム構成について説明する。この電子時計は、
前述した第１の実施形態の電子時計とほとんど同じ構成
を有しているが、スイッチ手段１３および制御手段１５
の構成が第１の実施形態のスイッチ手段３および制御手
段５と異なっており、第１の実施形態における発電電圧
計測手段８を省略している。

【０１３０】なお、負荷手段２の計時手段２１も、その
出力信号として第１の実施形態と同様な計測クロックＳ
１（周期が若干異なる），昇圧クロッＳ２，および分配
クロックＳ３に加えて、計測禁止クロックＳ９を出力す
る点で第１の実施形態の計時手段２１と若干相違する
が、負荷手段と計時手段には説明の便宜上第１図と同じ
符号を付している。以下での説明ではこれらの相違点を
中心に説明し、第１の実施形態と同じ部分についてはそ
の説明を省略ないし簡略化する。

【０１３１】図４に示すスイッチ手段１３は、図１に示
したスイッチ手段３と同様に、一対の出力端子ｅ１，ｅ
２と発電手段１０の一対の発電端子ｇ１，ｇ２にそれぞ
れ接続された一対の入力端子ｉ１，ｉ２との間に、それ
ぞれスイッチング素子であるＦＥＴからなる第１から第
４のスイッチ３１〜３４を接続しているが、さらに、そ
の出力端子ｅ１，ｅ２間にショットキバリアダイオード
による短絡手段３５が出力端子ｅ１からｅ２の方向に順
方向になるように接続されている。

【０１３２】この短絡手段３５は、スイッチ手段１３の
出力端子ｅ１，ｅ２間に、負荷手段２への供給方向と逆
方向の電圧（この例では接地電位に対してプラスの電
圧）が出力されたとき、その電圧成分を短絡するために
設けたものである。

【０１３３】計時手段２１は、第１の実施の形態の計時
手段２１と若干異なり、計測禁止クロックＳ９を発生す
るように構成されている。計測禁止クロックＳ９は、２
秒周期で１６ミリ秒(m sec）間ロウレベルとなる波形の
信号であって、計測クロックＳ１の立ち下がるタイミン
グの８ミリ秒前に立ち下がるような波形の信号である。
そして、この計測禁止クロックＳ９は、計測クロックＳ
１，昇圧クロッＳ２，および分配クロックＳ３と同様に
制御手段１５に入力される。なお、この計測禁止クロッ
クＳ９の波形を生成する回路についての説明は省略す
る。

【０１３４】また、この実施形態では、スイッチ出力計
測手段４の計測処理のタイミングが第１の実施形態での
計測処理タイミングと若干異なるため、計測クロックＳ
１を１６Ｈｚ（周期６２．５ミリ秒）でロウレベルにな
る時間が８ミリ秒となるようにしている。なお、この計
測処理についても後に詳述する。

【０１３５】また、この第２の実施形態では、第１の実
施形態では設けた発電電圧計測手段８を設けていないた
め、この実施形態における制御手段１５は、発電電圧計
測信号Ｓ５が入力されない構成になっている。

【０１３６】次に、その制御手段１５の構成を図５によ
って説明する。この制御手段１５は、アンドゲート６１
および６６と、オアゲート６２および６９と、フリップ
フロップ回路６３および６７と、ディレイバッファ６４
と、インバータ６５および６８と、充放電制御回路７０
とから構成されている。

【０１３７】アンドゲート６１は２入力のアンドゲート
であって、オアゲート６２の出力とオアゲート６９の出
力とが入力され、出力端子から計測信号Ｓ１０を出力す
る。オアゲート６２は２入力のオアゲートであって、計
時手段２１から出力される計測クロックＳ１と計測禁止
クロックＳ９とを入力し、その出力をアンドゲート６１
の一方の入力にする。オアゲート６９も２入力のオアゲ
ートであって、計測クロックＳ１と、フリップフロップ
回路６３の出力信号Ｓ４Ｌとを入力し、その出力をアン
ドゲート６１の他方の入力にする。

【０１３８】フリップフロップ回路６３は、入力クロッ
クの立ち上がり時にデータ入力の値を保持して出力する
データタイプのフリップフロップ回路であり、入力クロ
ックとしては、計測信号Ｓ１０が入力され、データ入力
としてスイッチ出力計測信号Ｓ４が入力される。

【０１３９】なお、この第２の実施形態で使用するフリ
ップフロップ回路についても、説明の単純化のために、
すべて電源投入時に保持データがセットされるような構
成であるものとする。ディレイバッファ６４は、フリッ
プフロップ回路６３とインバータ６５の応答時間の和程
度の伝達遅れを有しており、計測信号Ｓ１０を遅らせた
（たとえば約５０マイクロ秒ほど）信号を、遅延信号Ｓ
１０Ｄとして出力する。この遅延信号Ｓ１０Ｄはアンド
ゲート６６の一方の入力端子と充放電制御回路７０に入
力される。

【０１４０】インバータ６５は、フリップフロップ回路
６３の出力信号を反転し、それをアンドゲート６６の一
方の入力端子に入力させる。アンドゲート６６は、イン
バータ６５の出力信号と遅延信号Ｓ１０Ｄとを入力して
その論理積を出力する。

【０１４１】フリップフロップ回路６７は、入力クロッ
クの立ち上がり毎に保持しているデータの値を反転して
出力するトグルタイプのフリップフロップ回路であり、
アンドゲート６６の出力信号を入力クロックとして入力
している。そして、このフリップフロップ回路６７は、
出力信号を第３のスイッチ信号Ｓ３３および第２のスイ
ッチ信号Ｓ３２として出力する。

【０１４２】このフリップフロップ回路６７はトグルタ
イプであるため、スイッチ手段１３のスイッチ動作は、
フリップフロップ回路６７が出力をハイレベルに保持す
るときは、入出力端子間を順方向に接続するように制御
され、逆にフリップフロップ回路６７が出力をロウレベ
ルに保持するときは、入出力端子間を逆方向に接続する
ように制御される。

【０１４３】インバータ６８は、フリップフロップ回路
６７から出力される第２のスイッチ信号Ｓ３２および第
３のスイッチ信号Ｓ３３を反転して、第１のスイッチ信
号Ｓ３１および第４のスイッチ信号Ｓ３４として出力す
る。

【０１４４】充放電制御回路７０は、第１の実施の形態
における図２に示した充放電制御回路７０と同じ構成で
あり、昇圧クロックＳ２および分配クロックＳ３を入力
して昇圧信号Ｓ２０、放電信号Ｓ２４、第１の分配信号
Ｓ２５および第２の分配信号Ｓ２６を負荷手段２へ出力
する。

【０１４５】なお、この第２の実施形態においては、第
１の実施の形態で充放電制御回路７０へ入力していた第
２のフリップフロップ回路５２の出力信号Ｓ６の代わり
にフリップフロップ回路６３の出力信号Ｓ４Ｌを入力
し、マルチバイブレータ６０の出力信号Ｓ１Ｔの代わり
に遅延信号Ｓ１０Ｄを入力している。

【０１４６】次に、図４から図６を用いてこの第２の実
施形態の発電システムとしての動作について説明する。
図６に示す発電電圧Ｖ１０は、発電手段１０の発電端子
ｇ１，ｇ２間の電位差を電圧波形として示したもので、
説明を分かりやすくするため、この発電電圧Ｖ１０は、
負荷電流による電圧降下のない状態での開放電圧を示し
ている。

【０１４７】この発電システムである電子時計において
は、説明の簡単のため、蓄電手段２２には計時手段２１
および制御手段１５が動作するのに充分な電力が蓄えら
れており、かつ充電可能な容量も充分大きいことを前提
としている。このため、第１の実施の形態で示したよう
な過充電防止の機能や、発電システムの動作停止時から
起動動作を実現するための機能を有しておらず、蓄電手
段２２の端子電圧は、１．２Ｖの一定値であることを想
定している。

【０１４８】まず、発電手段１０が順方向に１．０Ｖ以
上の電圧で発電している場合の動作について説明する。
この場合、この電子時計における計時手段２１および制
御手段１５には必要な電力が供給されているので、計測
クロックＳ１、分配クロックＳ２、昇圧クロックＳ３お
よび計測禁止クロックＳ９は、所定の波形となって計時
手段２１より出力されている。

【０１４９】そして、説明の都合上、図５に示したフリ
ップフロップ回路６３の出力信号Ｓ４Ｌはハイレベルで
あり、かつ、フリップフロップ回路６７も出力信号をハ
イレベルに保持しているものとする。このフリップフロ
ップ回路６７が出力信号をハイレベルにしていれば、第
２，第３のスイッチ信号Ｓ３２，Ｓ３３がハイレベル
で、Ｓ３１，Ｓ３４がローレベルになるため、スイッチ
手段１３は入出力端子間を順方向に接続する状態になっ
ている。

【０１５０】このとき、スイッチ出力計測手段４は、発
電手段１０の順方向の発電電圧を入力するため、ハイレ
ベルのスイッチ出力計測信号Ｓ４を出力している。ま
た、フリップフロップ回路６３の出力信号Ｓ４Ｌがハイ
レベルであれば、オアゲート６９が常にハイレベルの信
号を出力する。

【０１５１】さらに、オアゲート６２が計測クロックＳ
１と計測禁止クロックＳ９との論理和の信号を出力する
ので、アンドゲート６１はその論理和の信号をそのまま
計測信号Ｓ１０として出力する。このときの計測信号Ｓ
１０は、計測クロックＳ１の本来の６２．５ミリ秒の周
期を、計測禁止クロックＳ９の周期である２秒周期に変
更した波形の信号となる。

【０１５２】これによって、スイッチ出力計測手段４に
よる計測動作の周期が変更され、フリップフロップ回路
６３はスイッチ出力計測信号Ｓ４を２秒周期で取り込む
ことになる。ここでは発電手段１０が１．０Ｖ以上の電
圧で発電しているので、フリップフロップ回路６３はハ
イレベルとなっているスイッチ出力計測信号Ｓ４をとり
こみ、ハイレベルの出力信号Ｓ４Ｌを継続して出力す
る。

【０１５３】このとき、アンドゲート６６は、フリップ
フロップ回路６３のハイレベルの出力信号Ｓ４Ｌの反転
信号を入力しているので、出力信号はロウレベルのまま
となる。したがって、その後のフリップフロップ回路６
７の信号には変化がないため、スイッチ手段１３は入出
力端子間を順方向に接続する状態を維持する。

【０１５４】なお、この間は充放電制御回路７０におい
て、ハイレベルで入力されるフリップフロップ回路６３
の出力信号Ｓ４Ｌを反転して放電信号Ｓ２４がロウレベ
ルにするので、図４に示す放電スイッチ２４はオフ状態
になる。一方、昇圧信号Ｓ２０はアクティブとなり、昇
圧手段２３の昇圧動作は継続される。

【０１５５】次に、この電子時計の環境が変化して、発
電手段１０の発電電圧が順方向に０．４Ｖ程度になった
場合について説明する。

【０１５６】これまでの動作では、スイッチ手段１３は
入出力端子間を順方向に接続する状態になっているが、
この状態で発電手段１０の発電電圧が順方向に０．４Ｖ
程度になると、スイッチ出力計測手段４には接地電位に
対して−０．４Ｖの電圧が入力される。このため、これ
を閾値（threshold)である−０．６Ｖと比較し、入力電
圧がそれ以上の電圧であるので、ロウレベルのスイッチ
出力計測信号Ｓ４が出力される。

【０１５７】また、これまでは、図５におけるフリップ
フロップ回路６３の出力信号Ｓ４Ｌはハイレベルであっ
たので、計測信号Ｓ１０は２秒おきにアクティブになっ
たが、このときフリップフロップ回路６３がロウレベル
のスイッチ出力計測信号Ｓ４を取り込むと、その出力信
号Ｓ４Ｌがロウレベルに変化する。

【０１５８】すると、インバータ６５の出力信号がハイ
レベルに変化し、このハイレベルになったインバータ６
５の出力信号と、計測信号Ｓ１０よりも立ち上がりが遅
れて現れる遅延信号Ｓ１０Ｄとを入力するアンドゲート
６６は、遅延信号Ｓ１０Ｄの立上りを受けて出力信号を
ロウレベルからハイレベルに変化させる。

【０１５９】これによって、フリップフロップ回路６７
はこのアンドゲート６６の出力信号の立ち上がりで、ハ
イレベルであった出力信号をロウレベルに反転する。こ
れにより、第１から第４のスイッチ信号Ｓ３１〜Ｓ３４
のレベルがすべて反転するため、図４におけるスイッチ
手段１３は第２，第４のスイッチ３２，３４がオンにな
り、第１，第３のスイッチＳ３１，Ｓ３２はオフになっ
て、入出力端子間を逆方向に接続する状態になる。した
がって、発電手段１０の発電電圧の極性がスイッチ手段
１３によって反転されて出力される。

【０１６０】なお、放電信号Ｓ２４はフリップフロップ
回路６３の出力信号Ｓ４Ｌを受けてハイレベルになり、
放電スイッチ２４はオン状態となる。したがって、計時
手段２１は放電スイッチ２４を介して、蓄電手段２２か
ら電力の供給を受けて安定して駆動されることになる。
一方、昇圧信号Ｓ２０はロウレベルとなるから、昇圧手
段２３の昇圧動作は停止する。

【０１６１】次に、発電手段１０の発電電圧が絶対値で
０．６Ｖ未満になった場合について説明する。このよう
な環境の場合、スイッチ手段１３がどのような順方向ま
たは逆方向のいずれの接続状態になっていても、スイッ
チ出力計測手段４に接地電位に対して−０．６Ｖを下回
る電位が入力されることはない。したがって、発電電圧
が絶対値で０．６Ｖ未満である間は、スイッチ出力計測
信号Ｓ４はロウレベルのまま出力される。

【０１６２】また、これまでフリップフロップ回路６３
の出力信号Ｓ４Ｌはロウレベルとなっているが、この間
はオアゲート６９およびアンドゲート６１は計測クロッ
クＳ１をそのまま出力するので、計測信号Ｓ１０は６
２．５ミリ秒周期で高速にアクティブとなる。そして、
この周期でフリップフロップ回路６３がスイッチ出力計
測信号Ｓ４を取り込むが、スイッチ出力計測信号Ｓ４が
ロウレベルである間は、フリップフロップ６３は出力信
号Ｓ４Ｌをロウレベルに維持する。

【０１６３】このとき、アンドゲート６６は計測信号Ｓ
１０を遅らせた遅延信号Ｓ１０Ｄをそのまま出力するの
で、フリップフロップ回路６７は６２．５ミリ秒周期で
出力信号のトグル動作を繰り返す。それによって、スイ
ッチ手段１３は、その入出力端子間を順方向に接続する
状態と逆方向に接続する状態とを交互に繰り返すことに
なる。

【０１６４】このように、発電手段１０の発電電圧が順
方向あるいは逆方向のいずれの方向にも不十分な電圧で
あるときには、スイッチ手段１３は６２．５ミリ秒周期
で接続状態を切り換え、出力電圧の極性を反転させるの
で、スイッチ出力計測手段４により発電手段１０が発電
を開始する極性をすばやく判別できる。なお、この間は
放電スイッチ２４はオン状態を継続し、昇圧信号Ｓ２０
はロウレベルになり、昇圧手段２３の昇圧動作は停止し
たままになる。

【０１６５】ここで、スイッチ手段１３は、入出力端子
間の接続方向を順方向と逆方向に切り換えているが、こ
の実施形態では、そのスイッチ手段１３の出力端子ｅ
１，ｅ２間に短絡手段３５を備えており、出力端子ｅ
１，ｅ２間に負荷への給電方向と逆方向の電圧成分が生
じたときには短絡手段３５が出力端子ｅ１，ｅ２間を短
絡する。したがって、発電手段１０の発電電圧がどのよ
うな値であっても、負荷手段２側に接地電位を越える逆
方向電圧が印加されることはなく、負荷手段２を含む集
積回路を破損などから保護することができる。

【０１６６】次に、発電手段１０の発電電圧が１．０Ｖ
で逆方向に発電した場合について説明する。上記の過程
では、スイッチ手段１３は入出力端子間を順方向または
逆方向に接続する状態になるが、スイッチ手段１３が逆
方向の接続状態であるときに発電手段１０が逆方向に
１．０Ｖの電圧を出力していると、スイッチ手段１３に
よってその電圧の極性が逆転されて出力され、接地電位
に対して−１．０Ｖの電圧がスイッチ出力計測手段４に
入力するので、スイッチ出力計測信号Ｓ４はロウレベル
からハイレベルに変化する。そして、図５におけるフリ
ップフロップ回路６３がこのハイレベルのスイッチ出力
計測信号Ｓ４を取り込んで、その出力信号Ｓ４Ｌをハイ
レベルにする。

【０１６７】フリップフロップ回路６３の出力信号Ｓ４
Ｌがハイレベルになると、アンドゲート６６の出力信号
はロウレベルになり、フリップフロップ６７のトグル動
作は停止する。この結果、スイッチ手段１３は入出力端
子間を逆方向に接続する状態を継続するので、逆方向に
発電した発電電圧の極性を順方向に反転して、負荷手段
２へ出力する。したがって、この逆方向の発電電圧によ
る電力も負荷手段２で有効に利用することができ、昇圧
手段２３によって昇圧して蓄電手段２２に充電したり、
計時手段２１および制御手段１５の動作に使用すること
ができる。

【０１６８】これまでの動作説明より明らかであるが、
この実施形態においては、発電手段１０による発電電圧
が順方向で充分な電圧であるときは、スイッチ手段１３
を順方向の接続状態にし、反対に発電電圧が逆方向で充
分な電圧であるときは、スイッチ手段１３を逆方向の接
続状態にして、発電電圧をその極性を反転させて出力す
る。そして、このときも昇圧手段２３を動作させること
によって、その電力を負荷手段の駆動に利用するように
している。

【０１６９】さらに、発電手段１０の発電電圧が順方向
あるいは逆方向のいずれにも微小であるときは、スイッ
チ手段１３の接続状態を順方向と逆方向に交互に切り換
えて発電手段１０が充分に発電を開始する極性を判定し
続けるようにしており、第１の実施形態で設けた発電電
圧計測手段８を省略している。

【０１７０】以上説明した第１，第２の実施形態は、こ
の発明による発電システムを電子時計に適用した例につ
いて説明したが、この発明による発電システムはこれに
限るものではなく、各種携帯機器や小型電子機器などの
電源システムとしても同様に適用できることは勿論であ
る。

【０１７１】また、この発電システムに使用する発電手
段は、熱電発電装置の場合に発電電圧の極性の反転が生
じやすいので、主にそれを想定して説明したが、それ以
外の発電手段であっても、使用環境等によって発電極性
が変わる発電装置を使用する場合には、すべて有効であ
る。

【０１７２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の発
電システムによれば、発電電圧の極性が順方向あるいは
逆方向へ変化するような発電手段を備えた発電システム
であっても、その発電電圧の極性変化に応じて、スイッ
チ手段の接続状態を切り換えることによって、出力電圧
の極性を負荷手段で必要とする所定の状態に極めて低損
失で変換することができる。

【０１７３】したがって、従来の全波整流器を用いた発
電システムでは効率良く利用することができなかった、
熱電発電装置のような発電手段による両方向の発電電圧
成分を高効率で利用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による発電システムの第１の実施形態
である電子時計の構成を示すブロック回路図である。

【図２】図１における制御手段の具体的な回路構成を示
す回路図である。

【図３】図１における電子時計の動作を説明するための
各部の電圧および信号の波形を示すタイミング図であ
る。

【図４】この発明による発電システムの第２の実施形態
である電子時計の構成を示すブロック回路図である。

【図５】図４における制御手段の具体的な回路構成を示
す回路図である。

【図６】図４における電子時計の動作を説明するための
各部の電圧および信号の波形を示すタイミング図であ
る。

【図７】従来の発電システムの一例である電子時計の構
成を示すブロック回路図である。

【符号の説明】

２：負荷手段３，１３：スイッチ手段４：スイッチ出力計測手段５，１５：制御手段６：アースライン８：発電電圧計測手段１０：発電手段１１：ダイオード２１：計時手段２２：蓄電手段２３：昇圧手段２４：放電スイッチ２５：第１の分配スイッチ２６：第２の分配スイッチ３１：第１のスイッチ３２：第２のスイッチ３３：第３のスイッチ３４：第４のスイッチ５７：発振停止検出回路７０：充放電制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部からのエネルギを電気エネルギに変
換して発電電圧を出力する発電手段と、複数のスイッチング素子からなり、前記発電手段の発電
電圧を出力する一対の発電端子へそれぞれ接続可能な一
対の出力端子を有するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力電圧を計測するスイッチ出力計測
手段と、前記スイッチ手段の前記一対の出力端子に接続され、該
スイッチ手段の出力電圧が印加されてその電力により動
作する負荷手段と、前記スイッチ出力計測手段の計測結果に応じて、前記ス
イッチ手段の複数のスイッチング素子を制御して、前記
発電手段の前記一対の発電端子と前記スイッチ手段の前
記一対の出力端子との接続関係を制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする発電システム。
【請求項２】外部からのエネルギを電気エネルギに変
換して発電電圧を出力する発電手段と、前記発電手段の発電電圧を計測する発電電圧計測手段
と、複数のスイッチング素子からなり、前記発電手段の発電
電圧を出力する一対の発電端子へそれぞれ接続可能な一
対の出力端子を有するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力電圧を計測するスイッチ出力計測
手段と、前記スイッチ手段の前記一対の出力端子に接続され、該
スイッチ手段の出力電圧が印加されてその電力により動
作する負荷手段と、前記発電電圧計測手段および前記スイッチ出力計測手段
の計測結果に応じて、前記スイッチ手段の複数のスイッ
チング素子を制御して、前記発電手段の前記一対の端子
と前記スイッチ手段の前記一対の出力端子との接続関係
を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする発電シ
ステム。
【請求項３】前記スイッチ出力計測手段が、その計測
動作を所定の周期で間欠的に行なうことを特徴とする請
求項１又は２記載の発電システム。
【請求項４】前記制御手段が、前記スイッチ出力計測
手段の計測動作時に、前記発電手段と前記負荷手段とを
切り離すかあるいは前記負荷手段が低負荷状態となるよ
うに、前記スイッチ手段を制御する手段を有することを
特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項５】前記制御手段が、前記発電電圧計測手段
の計測動作時に、前記発電手段と前記負荷手段とを切り
離すかあるいは前記負荷手段が低負荷状態となるよう
に、前記スイッチ手段を制御する手段を有することを特
徴とする請求項２に記載の発電システム。
【請求項６】前記制御手段が、前記負荷手段が前記発
電手段による電力供給を不要とするときは、該発電手段
の前記一対の発電端子間を短絡するように前記スイッチ
手段を制御する手段を有することを特徴とする請求項１
又は２に記載の発電システム。
【請求項７】前記制御手段が動作停止状態にあるとき
および該動作停止状態から前記発電手段が発電を開始す
るときには、前記発電手段の発電電圧を前記負荷手段を
介さずに該制御手段に印加する初期化手段を有すること
を特徴とする請求項１又は２記載の発電システム。
【請求項８】前記スイッチ手段の前記一対の出力端子
間に、前記負荷手段への給電方向と逆方向の電圧成分を
短絡する短絡手段を備えていることを特徴とする請求項
１又は２に記載の発電システム。
【請求項９】前記制御手段が、前記スイッチ手段の出
力電圧が所定の値を下回っているときに、該スイッチ手
段が前記発電手段の発電電圧の極性を反転して前記負荷
手段に印加するように、前記発電手段の前記一対の発電
端子と前記スイッチ手段の前記一対の出力端子との接続
関係を制御する手段であることを特徴とする請求項１に
記載の発電システム。
【請求項１０】前記制御手段が、前記スイッチ出力計
測手段の計測動作時には、前記発電手段の前記一対の発
電端子の一方を該スイッチ出力計測手段の接地電位と等
しくし、他方の発電端子を該スイッチ出力計測手段の入
力端子に接続するように、前記スイッチ手段を制御する
手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の
発電システム。
【請求項１１】前記制御手段が、前記スイッチ出力計
測手段の計測結果により、該スイッチ出力計測手段の前
記計測動作の周期を変えるように制御する手段を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の発電システム。
【請求項１２】前記制御手段が、前記発電電圧計測手
段によって計測された前記発電手段の発電電圧が所定の
値以上のときと、該所定の値を下回るときとで、前記発
電手段の前記一対の発電端子と前記スイッチ手段の前記
一対の出力端子との接続関係を逆転するように、前記ス
イッチ手段を制御する手段であることを特徴とする請求
項２に記載の発電システム。
【請求項１３】前記制御手段が、前記発電電圧計測手
段の計測動作時には、前記発電手段の前記一対の発電端
子の一方を該発電電圧計測手段の接地電位と等しくし、
他方の発電端子の電圧を該発電電圧計測手段が計測する
ように、前記スイッチ手段を制御する手段を有すること
を特徴とする請求項２に記載の発電システム。
【請求項１４】前記制御手段が、前記スイッチ出力計
測手段によって計測された前記スイッチ手段の出力電圧
が所定の値を下回っているときに、前記発電手段と前記
負荷手段とを切り離すように前記スイッチ手段を制御す
る手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載
の発電システム。