JP2001194473A - 電子時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソーラセルと充電型電池を用いた上記型電子
時計のシステムでは充電時と駆動時の切り分けがあいま
いのため、充電と駆動が互いに効率よく行われてなかっ
た。 【解決手段】 ソーラセルと充電型電池を備えた電子時
計において、充電と時刻表示を効率良く切り分ける。電
圧に応じて充電と時刻表示を効率良く切り分けきるよう
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池や、熱発電
素子や、ユーザーの動的エネルギーを電気料に変換する
発電装置などの外部環境のエネルギー採取型電源により
駆動される電子時計の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子式時計は２０年以上も前に開発さ
れ、その高精度の時刻表示および好携帯性ファッショ性
があるため現在まで普及している。

【０００３】このような電子時計のエネルギー源として
は通常は電池であるが、手間と費用がかかる電池取り替
えなしで何年間動き続けるかは課題の１つである。その
ため最近では、太陽電池を採用した製品やユーザーの動
的エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置を採
用した製品が販売されている。

【０００４】図６は現在の太陽電池（ソーラセル）を採
用した電子時計のシステムブロック図である。電子時計
は、モーター系６０３と、システムＩＣ系６０２と、電
源系６０１との３つの系から形成されいる。

【０００５】モーター系６０３は、モーターと、ヨーク
と、輪列等から形成させるモーター駆動系を示す。シス
テムＩＣ系６０２は、時計を駆動するための発振分周
と、負荷補償および電源経路を切り替えるためのＭＯＳ
−ＦＥＴであるスイッチＡ６１３およびスイッチＢ６１
４等を備える集積回路系である。

【０００６】電源系６０１はクイックスタート用のコン
デンサであるＣＳコンデンサ６０９と充電型電池である
ＭＴ電池６０８および４段ソーラセル６０７から構成さ
れている。

【０００７】スイッチＡ６１３は低電位側電源６２５を
ＭＴ電池６０８のマイナス電位するためのスイッチであ
り、スイッチＢ６１４はＭＴ電池６０８への充電を行う
ためのスイッチである。さらに、ツェナーダイオード６
１０は、電圧が２．６ＶになるとオンするＭＴ電池６０
８への過充電防止のために備えられたダイオードであ
る。

【０００８】ダイオード６１１はソーラセル６０７から
低電圧側電源６２５への電流逆流防止のために備えられ
ており、ダイオード６１５はソーラセル６０７からＭＴ
電池６０８への電流逆流防止のために備えられている。

【０００９】ＭＴ電圧測定回路６１６はＭＴ電池６０８
の電圧が１．２０Ｖになったことをを測定する回路であ
り、ＣＳ電圧測定回路６１７はＣＳコンデンサ６０９の
電圧が１．３０Ｖになったことをを測定する回路であ
る。

【００１０】回路６１８は、スイッチ制御を含む時刻表
示のためのあらゆる機能を備えた総合的な電子回路を示
す。また、高電位電源６２６は電子時計全体の基準電源
を示し、すべての系の高電位側は高電位電源６２６に接
続されている。

【００１１】実際の動作状態を説明するために図７に各
部の電圧変動模式図を示す。図中、縦軸は電圧を示し横
軸は任意の時間を示す。高光量領域７１６は比較的多量
の光が照射されたときの状態を示し、低光量領域７１８
は比較的少量光が照射されたときの状態を示し、中光量
領域７１７は高光量領域７１６と抵抗量領域７１８の中
間的な量の光が照射されたときの状態を示す。

【００１２】一点鎖線で示される４段ソーラセル６０７
の電圧である４段セル電圧７０８は高光量領域７１６で
はツェナーダイオード７１０で規定される２．６Ｖ迄上
り、中光量領域７１７においては１．７Ｖから１．６Ｖ
付近で上下しており、低光量領域７１８ではゼロＶまで
急激に下がる。

【００１３】波線で示されるＭＴ電池６０８の電圧であ
るMT電圧７１１は高光量領域７１６および中光量領域７
１７では４段ソーラセル６０７に時分割で充電され１．
３Ｖ程度までになり、低光量領域ではモータ系１０３と
システムＩＣ系６０２の電源として放電するために少し
ずつ下がる。

【００１４】切り替えポイント７１２では、ＭＴ電圧１
０８が１．２０Ｖを越えたのでモータ系６０３とシステ
ムＩＣ系６０２の電源として４段ソーラセル６０７から
ＭＴ電池６０８に切り替わるポイントである。

【００１５】矢印７１０はモータ系１０３とシステムＩ
Ｃ系６０２の電源である電源電圧の経路を示す。高光量
領域７１６および中光量領域７１７においてはＭＴ電池
６０８の容量が無いので、スイッチＡ６１３をオフ、ス
イッチＢ６１４を所定の周期にてオン−オフを繰り返す
ことによって充電しながら時刻表示を行う。したがっ
て、電源電圧は４段セル電圧７０８に沿ってゼロＶから
２．６Ｖまでの変動電圧となる。

【００１６】低光量領域７１８中のＭＴ電圧７１１が
１．２０Ｖを越えるのと同時にスイッチＡ６１３および
スイッチＢ６１４をオンする。上記操作によって低電位
側電源６２５をＭＴ電池６０８とする。したがって、電
源電圧はＭＴ電圧７１０に沿った電圧となる

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】電位変動型発電装置と
充電型電池を用いた上記型電子時計のシステムでは充電
時と駆動時の切り分けがあいまいのため、充電と駆動が
互いに効率よく行われてなかった。

【００１８】〔発明の目的〕本発明は、上記の課題を解
決するために、システムの形態および状態に応じて充電
と駆動が高効率で行えるシステムを備えた電子時計を提
案することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は時刻表示を行うための機能を備えた時刻表
示装置と外部環境の変化に応じて摂取電力が変化する電
源である電力変動型電源とを備え該時刻表示装置と該充
電型電池と該電力変動型電源との接続経路の形態を制御
する電源経路制御装置を備えた電子時計において、該電
力変動型電源は該電源経路制御装置に制御されずに該電
源経路制御装置を初期駆動できる電源である初期電源と
該電源経路制御装置に制御されて該電子時計全体の電源
となりえる本電源から構成され、該初期電源は該本電源
の一部分であり、該初期電源は該本電源と独立した電源
であり、該電子時計全体の駆動エネルギーを蓄えるため
の容量素子を備え該電源経路装置により本電源によって
電子時計全体を駆動し該本電源は該充電型電池は該充電
型電池への充電は行わない状態をとり、該電子時計の駆
動電力を蓄えるための容量素子を備え該電源経路装置に
より本電源により該充電型電池への充電を行い電子時計
全体は該容量素子により駆動される状態をとり、該電子
時計の駆動エネルギーを蓄えるための容量素子を備え該
電源経路装置により該電子時計全体の電圧が所定の電圧
である基準電圧を基準に請求項２の状態と請求項３の状
態に分かれ、該電子時計の駆動エネルギーを蓄えるため
の容量素子を備え該電源経路装置により該充電型電池に
よって電子時計全体を駆動し該本電源は該充電型電池は
該充電型電池への充電を行う状態をとり、該電子時計の
駆動エネルギーを蓄えるための容量素子を備え該電源経
路装置により該基準電圧を基準に請求項７の状態と請求
項４の状態とに分かれ、該電子時計全体を駆動する電源
として所定の基準電圧を越すために第１に該初期電源を
使用し第２に該本電源を使用し第３に該充電型電源を使
用し、該初期電源は該電源経路制御装置をするための必
要最低限の電源電圧である初期電圧以上の電圧を発生
し、外部環境が同じ時には該本電源は該初期電源より高
い電圧を発生し、該電位変動型電源は太陽電池素子であ
り、該初期電源に対する太陽電池素子は２個直列に接続
された構成であり、該初期電源に対する太陽電池素子は
１個で構成であり、該本電源部分の太陽電池素子は４個
直列に接続された構成であり、該本電源部分の太陽電池
素子は４個直列に接続された構成であり、該初期電源部
分に対する太陽電池素子は２個直列に接続された構成で
あり本電源部分の太陽電池素子は３個直列に接続された
構成であり、該電位変動型電源は熱発電素子であり、該
電位変動型電源は動的エネルギーを電気エネルギーに変
換する発電装置であり、該初期電源と該本電源は異なっ
た形式の電位変動型電源であることとする。

【００２０】〔作用〕太陽電池と充電型電池を用いた携
帯電子時計における太陽電池の役割は、充電型電池への
充電と時刻表示のための駆動の２つの役割を持つ。図６
に示すような従来技術のシステムにおいては、上述した
２つの役割が完全には分離しておらず最適化されていな
かった。

【００２１】そこで本発明では図５（ａ）〜（ｃ）に示
すような充電時と駆動時を明確に分離できるシステムと
した。この発明の電子時計システムにおいては、クイッ
クスタートを２段ソーラセル１０４によってシステムＩ
Ｃをまず起動した後、２段ソーラセル１０４と直列に接
続された２段ソーラセル１０５から構成される４段ソー
ラセル１０７によってモータ駆動される。

【００２２】図５（ａ）に示すように、スイッチＢ１１
４とスイッチＡ１１３をオフして、スイッチＣ１１２を
オンすることにより、４段ソーラセル１０７は低電位電
源線１２５の電源となり、ＣＳコンデンサ１０９に充電
する。

【００２３】所定の電圧まで達すると、図５（ｂ）に示
すように、スイッチＣ１１２をオフしてスイッチＢ１１
４をオンすることにより、ソーラセル１０３は充電型電
池であるＭＴ電池１０８に充電することのみに使われ
る。この間の指針の運針は、ＣＳコンデンサ１０９内に
保持された電荷によって駆動される。

【００２４】ＣＳコンデンサ１０９の電圧が所定の電圧
よりも下がると、図５（ａ）に示すように、スイッチＢ
１１４をオフしてスイッチＣ１１２をオンすることによ
り、４段ソーラセル１０３はＣＳコンデンサ１０８に充
電することのみに使われる。

【００２５】以上の操作を繰り返して、ＣＳコンデンサ
１０９とＭＴ電池１０８への充電を行うことによって、
必要以上のモータ駆動エネルギーを摂取しないと同時
に、その余ったエネルギーを充電にふりむけることがで
きる。

【００２６】また、低光量照射時には、図５（ｃ）に示
すように、スイッチＣ１１２をオフして、スイッチＡと
スイッチＢ１１４とをオンすることによって、４段ソー
ラセル１０７の代わりにＭＴ電池１０８が低電位電源線
１２５の電源となる。ふたたび高光量が照射されて所定
の電圧になったときは、図５（ａ）、および図５（ｂ）
の状態に戻る。

【００２７】本発明は以上の通りの動作を行うことによ
り高効率の充電と時刻表示が行えるので、時計の連続動
作時間を延ばすことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】（電子時計システム構成説明：図
１）以下、図面を用いて本発明の電子時計における最適
な実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態による
電子時計システム構成を示す図面である。システムは、
モーター系１０３と、システムＩＣ系１０２および電源
系１０１の３つの系から形成されいる。モーター系１０
３はモーター、ヨーク、コイル等から形成させるモータ
ー駆動系を示す。システムＩＣ系１０２は時計を駆動す
るための発振、分周負荷補償および電源切り替え機能等
をもつ集積回路系である。

【００２９】電源系は、４段ソーラセル１０７と、リチ
ウムイオン充電型電池からなるＭＴ電池１０８と、指針
の運針が停止した状態からのスタート（クイックスター
ト）用コンデンサであるＣＳコンデンサ１０９とから構
成されている。

【００３０】ダイオード１１１は、２ソーラセル１０４
から低電圧側電源６２５への電流逆流防止のために備え
られており、ダイオード１１５は、４段ソーラセル１０
７からＭＴ電池６０８への電流逆流防止のために備えら
れている。

【００３１】４段ソーラセル１０７は、全システム電源
の基準である高電位電源線１２６を基準に４つのソーラ
セルが直列に接続された電源であり、光の当たり具合に
よってゼロＶから３Ｖ程度までの電圧を生じる。４段ソ
ーラセル１０７は、２段ソーラセル１０４と２段ソーラ
セル１０６とから構成されている。

【００３２】２段ソーラセル１０４のカソードはダイオ
ード１１１のカソードに接続されており、２段ソーラセ
ル１０６のカソードはダイオード１１５のカソードに接
続されている。２段ソーラセル１０４はクイックスター
ト時のシステムＩＣ系１０２を最初に駆動するための電
源となる。

【００３３】ＣＳコンデンサ１０９の一方の端子は高電
位電源線１２６と接続され、他方の端子は低電に電源１
２５に接続されている。ＭＴ電池１０８の一方の端子は
高電位電源線１２６と接続され、他方の端子はダイオー
ド１１１のカソードに接続されている。

【００３４】システムＩＣ系１０２中のツェナーダイオ
ード１１０は４段ソーラセル１０７によるＭＴ電池１０
８への過充電防止のための２．６Ｖツェナーダイオード
である。ＭＴ電圧測定回路１１６はＭＴ電池１０８の電
圧検出回路であり１．２０Ｖを検出するように設定して
ある。ＣＳ電圧測定回路１１７はＣＳコンデンサの電圧
検出回路であり１．５０Ｖ、１．３０Ｖ、１．１０Ｖお
よび１．００Ｖを検出するように設定してある。

【００３５】スイッチＡ１１３は低電位電源線１２５と
ＭＴ電池１０８を必要に応じて導通させるための回路で
あり、ＭＯＳトランジスタ素子で形成されている。スイ
ッチＢ１１４は４段ソーラセル１０７でＭＴ電池１０８
を充電させるための回路であり、ＭＯＳトランジスタ素
子で形成されている。

【００３６】スイッチＣ１１２は低電に電源１２５と４
段ソーラセル１０７のカソードを導通させるためのスイ
ッチング回路であり、ＭＯＳトランジスタ素子で形成さ
れている。スイッチＡ、スイッチＢ１１４およびスイッ
チＣ１１２のオン，オフはいずれもロジック回路１２２
によって制御される。

【００３７】レギュレータ回路Ａ１１９は、供給される
電源電圧として０．４Ｖの安定した電源電圧を供給する
ための回路である。発信分周回路１２０は、システムＩ
Ｃ系１０２を駆動するための源信となる水晶を発振させ
る回路と発生したクロックパルスを分周する回路であ
り、０．４Ｖで駆動される。レベルシフタ回路Ａ１２１
は、０．４Ｖ系信号を０．７Ｖ系信号にする回路であ
る。

【００３８】レギュレータ回路Ｂ１１８は、供給される
電源電圧として０．７Ｖの安定した電源電圧を供給する
ための回路である。ロジック回路１２２は、運針を精度
良く確実に行い、スイッチＡ１１３、スイッチＢ１１４
およびスイッチＣ１１２を制御するための回路である。
ロジック回路１２２は、０．７Ｖで駆動される。レベル
シフタＢ１２３は、０．７Ｖ信系号を低電位電源の電位
で決まる電圧系にするレベルシフタである。

【００３９】ドライバ１２４は、モータを駆動するた
め、出力インピーダンスの低いＭＯＳトランジスタ素子
で形成される。

【００４０】〔電子時計の駆動を規定するための項目別
電圧範囲の説明：図２〕図２は本発明による電子時計の
駆動を規定するための項目別電圧範囲のプロファイルを
示す。図中、横軸は部分を示し縦軸は各部分の電圧範囲
を示す。ＳＣ電圧範囲２１１はソーラセルの電圧変化の
可能性を示し、４段ソーラセル１０７の電圧範囲である
４段セル電圧範囲２０１と２段ソーラセル１０４の電圧
範囲である２段セル電圧範囲２０２に分けて示してあ
る。

【００４１】４段ソーラセル電圧範囲２０１は、まった
く光が照射されない場合のゼロＶから４段のソーラセル
素子から構成されることよりツェナーダイオード１１０
で規制される２．６Ｖまで変化する可能性がある。２段
ソーラセル電圧範囲２０２はまったく光の当たらない場
合のゼロＶから２段のソーラセル素子から構成されるこ
とより１．６Ｖ付近まで変化する可能性がある。

【００４２】電源選択２１２は４段ソーラセル１０７お
よび２段ソーラセル１０４を電源として駆動するＳＣ電
源電圧範囲２０４とＭＴ電池１０８と共に電源とするＭ
Ｔ電圧範囲２０３を示す。

【００４３】ＳＣ電源電圧範囲２０４は、定常時すなわ
ちクイックスタート時でない場合の１．５０Ｖを基準と
して、スイッチＣ１１２をオン、オフすることによって
１．５０Ｖから１．３０Ｖまで変動する。ただし、２段
ソーラセル１０４が１．６０Ｖまで上昇する可能性があ
るので最高値は１．６０Ｖとなる。

【００４４】ＭＴ電源電圧範囲２０３は、１．３０Ｖを
基準としてスイッチＣ１１２をオフし、スイッチＡ１１
３とスイッチＢ１１４をオンすることによって１．５０
ＶからゼロＶまで変動する。ただし、クイックスタート
時はＳＣ電源電圧範囲２０４がゼロＶから１．６０Ｖま
で変動する。

【００４５】運針形態２１３は定常状態の運針の形態を
示す。モータ駆動能力のないゼロＶから１．００Ｖは運
針を停止電圧範囲２０７となり、ＭＴ電池１０８の残量
がなく光量もない状態であると認められる１．００Ｖ〜
１．１０Ｖでは２秒運針電圧範囲２０６となり、１．１
０Ｖから１．６０Ｖまでは通常運針電圧範囲２０５とな
る。

【００４６】ここで、クイックスタート時はＳＣ電源電
圧範囲２０４がゼロＶから１．６０Ｖまで２秒運針す
る。

【００４７】充電２１４は４段ソーラセル１０７による
ＭＴ電池１０４への充電の電圧範囲を示し、ダイオード
１１５のＶｔｈで決まる０．３Ｖ程度からツェナーダイ
オード１１０で決まる２．６Ｖまでの充電電圧範囲２０
８となる。

【００４８】駆動電圧範囲２１５は、各機能の駆動電圧
範囲を示し、発振電圧範囲２０９は０．４Ｖ程度、ロジ
ック電圧範囲２１０は０．７Ｖ程度、モータ電圧範囲は
運針を開始する１．００Ｖから１．６０Ｖの範囲で、そ
れぞれ駆動する。

【００４９】〔プロファイルのフローチャート説明：図
３〕図３はプロファイルに従ったフローチャートを示
す。フローチャートはクイックスタートルーチン３１７
と、運針停止ルーチン３１８と、電源切り替えルーチン
３１９と、運針形態ルーチン３２０との４つのルーチン
から構成され、さらにクイックスタート状態３２１とク
イックスタートルーチン３１７以外のルーチンである定
常状態ルーチン３２２とに分けることができる。

【００５０】クイックスタート状態３２１は、運針が停
止した状態において光が照射されることによって比較的
早いうちに運針を開始しながら、ＭＴ電池１０８を所定
の電位になるまで充電するまでの状態を意味する。

【００５１】定常状態３２２は、クイックスタート状態
３２１によってＭＴ電池１０８を所定の電位になるまで
充電してから、ＭＴ電池１０８の容量がなくなって運針
停止になるまでの通常の安定した運針期間を示す。

【００５２】以下に図３のフローチャートについて説明
する。図３中、クイックスタートルーチン３１７は、操
作３０２による運針停止状態から操作３０６によって、
ＭＴ電圧測定回路１１６によって測定されたＭＴ電池１
０８の電圧（ＭＴ電圧）が、１．２０Ｖ以上になるまで
のルーチンを意味する。

【００５３】操作３０１の運針停止状態から操作３０２
によってスイッチＣ１１２をオン、スイッチＡ１１３と
スイッチＢ１１４をオフにする。

【００５４】つぎに操作３０３、操作３０４によってＣ
Ｓ電圧測定回路１１７によってＣＳコンデンサ１０９の
電圧（ＣＳ電圧）を測定する。その結果、電圧が１．０
０Ｖ未満なら運針を停止し、１．６０Ｖ未満なら操作３
００によって２秒運針を行いながら操作３０２の状態を
保持し、１．６０Ｖ以上であれば操作３０５によりスイ
ッチＢ１１４をオン、スイッチＡ１１３とスイッチＣ１
１２をオフにする。

【００５５】すなわち、４段ソーラセル１０７が取得し
たエネルギーは、操作３０２によってＣＳコンデンサ１
０９に充電され、操作３０５によってＭＴ電池１０８の
充電される。

【００５６】操作３０４によってＭＴ電圧はＭＴ電圧測
定回路１１６によって測定される。その測定の結果、電
圧が１．２０Ｖ未満であれば操作３０７により２秒運針
し、１．２０Ｖ以上であれば定常状態３２２の最初の操
作である操作３０８で示される運針停止ルーチン３１８
に進む。

【００５７】その操作３０８は、ＣＳ電圧測定回路１１
７によって測定した結果のＣＳ電圧が１．００Ｖ未満な
らば指針の運針を停止し、１．００Ｖ以上なら操作３０
９から操作３１３からなる電源切り替えルーチン３２１
に進む。

【００５８】操作３０９、操作３１０、操作３１１は、
４段ソーラセル１０７を電源とする場合の操作である。
操作３０９によりＣＳ電圧が１．５０Ｖ以下なら操作３
１０によりスイッチＣ１１２をオンさせてスイッチＢ１
１４をオフして４段ソーラセル１０７によってＣＳコン
デンサ１０９に充電し、操作３１６により通常運針す
る。

【００５９】操作３０９によりＣＳ電圧が１．５０Ｖよ
り高い場合は、操作３１０によりスイッチＣ１１２をオ
フさせてスイッチＢ１１４をオンして４段ソーラセル１
０７によってＭＴ電池１０８を充電する。

【００６０】操作３１２、操作３１３は、ＭＴ電池１０
８を電源とする場合の操作である。操作３１２によりＣ
Ｓ電圧が１．３０Ｖ以下であるならば操作３１０によ
り、スイッチＣ１１２をオフさせてスイッチＢ１１４お
よびスイッチＡをオンしてＭＴ電池１０８によってＣＳ
コンデンサ１０９に充電する。

【００６１】つぎに操作３１４、操作３１５および操作
３１６による運針形態ルーチンに進む。操作３１４によ
りＣＳ電圧が１．１０Ｖ以下なら操作３１５により２秒
運針し、１．１０Ｖ以上なら操作３１６により通常運針
する。

【００６２】以上の操作を操作３０８より繰り返すこと
により、定常状態３２２における運針と電源は操作され
る。

【００６３】〔各部の電圧変動説明：図４〕図４は実際
の動作状態を説明するためにＭＴ電圧が１．２０Ｖまで
上昇するまでのクイックスタート状態４０１からＭＴ電
圧４１１が１．２０Ｖ以上になった後の定常状態４０２
に移行するまでの各部の電圧変動を示す。

【００６４】図４中、縦軸は電圧を示し横軸は任意の時
間を示す。高光量領域４１６は比較的多量の光が照射さ
れた状態を示し、低光量領域４１８は比較的少量の光が
照射された状態を示し、中光量領域４１７は高光量領域
４１６と抵抗量領域４１８の中間的な量の光が照射され
た状態を示す。

【００６５】一点鎖線にて示される４段ソーラセル１０
７の電圧である４段セル電圧４０８は、高光量領域４１
６ではツェナーダイオード１１０で規定される２．６Ｖ
迄上り、中光量領域４１７では１．７Ｖから１．６Ｖ付
近で上下しており、低光量領域ではゼロＶまで急激に下
がる。

【００６６】２点差線にて示される２段ソーラセル１０
４の電圧である２段セル電圧４０９は、高光量領域では
１．６Ｖ程度まで上がり、中光量領域４１７では０．７
Ｖから０．８Ｖ付近で上下しており、低光量領域ではゼ
ロＶまで急激に下がる。

【００６７】波線にて示されるＭＴ電池１０８の電圧で
あるＭＴ電圧４１１は、高光量領域４１６および中光量
領域４１７では、４段ソーラセル１０７に余裕に応じて
時分割で充電され１．３Ｖ程度までになり、低光量領域
ではモータ系１０３とシステムＩＣ系１０２の電源とし
て放電するために少しずつ下がる。

【００６８】実線にて示される電圧は、モータ系１０３
とシステムＩＣ系１０２の電源電圧４２０を示す。高光
量領域４１６では２段ソーラセル１０４および４段ソー
ラセル１０７によって電源電圧４２０は１．６０Ｖまで
上昇し、上昇しきったフル充電領域４０４では２段ソー
ラセル１０４のみを電源として、４段ソーラセル１０７
でＭＴ電池１０８を充電する。

【００６９】中光量領域４１７では電源電圧４２０は、
１．５０Ｖ以下になったところで４段ソーラセル１０７
によるＭＴ電池１０８への充電をやめて、電源として使
うようスイッチングされ、１．５０Ｖ以上になったとこ
ろで４段ソーラセル１０７はＭＴ電池１０８への充電専
用として使うようスイッチングされる。

【００７０】すなわち、上記の動作を繰り返すことによ
って電源電圧４２０は１．５０Ｖ付近で安定する。な
お、４段ソーラセル１０７が充電を行っている間は電源
としてＣＳコンデンサ１０９に蓄積された電荷を電源と
している。

【００７１】低光量領域４１８では電源電圧４２０はＣ
Ｓ電圧が１．３０Ｖ以下になったところでＭＴ電池１０
８を電源として使うようスイッチングされ、１．３０Ｖ
より上になったところでＭＴ電池１０８を電源とするこ
とをやめるようスイッチングされる。

【００７２】上記の動作を繰り返すことによって電源電
圧４２０は、１．３０Ｖ付近で安定する。なお、４段ソ
ーラセル１０７が充電を行っている間は電源としてＣＳ
１０９に蓄積された電荷を電源としている。また、４段
ソーラセル１０７が１．５０Ｖを越えると電源電圧は中
光量領域あるいは高光量領域の動作に戻る。

【００７３】以上のように安定した時計システム動作と
充電電池への合理的な充電が行えることとなる。

【００７４】この実施形態では２段ソーラセル１０４を
簡略のため４段ソーラセルの１部としたが、もちろん別
系列として専用の２段ソーラセルを備えても同様であ
る。今回はシステムＩＣ系１０２の起動電源として２段
のソーラセルを用いる実施形態で説明したが、条件によ
っては１段や３段等段数を変更することは可能である。

【００７５】また、この実施形態においてはソーラセル
とＭＴ型充電池を備えた電子時計の場合について説明し
たが、熱発電や動的発電等の電位変動型電源と充電型電
池を用いた電子時計についても同様である。さらに、本
発明においては指針で時刻表示するアナログ型電子時計
について説明したが、もちろんデジタル式電子時計等の
時刻表示手段を採用した電子時計についても同じよう
に、以上説明した実施形態は適用可能である。

【００７６】電源を切り替える基準については、本発明
では電圧変化をモニタして行った実施形態で説明した
が、光量測定等の外部環境をモニタする方法やモータ系
やシステムＩＣ系の消費電流をモニタする方法などによ
っても行なうことができる。

【００７７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子時計によれば、外部環境をエネルギー源とする電
位変動型の電源と充電型電池を備えた電子時計におい
て、充電と時刻表示を効率良く切り分けた長寿命の電子
時計を作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における電子時計の構造を示
すシステムブロック図である。

【図２】本発明の実施形態における電子時計のシステム
プロファイル図である。

【図３】本発明の実施形態における電子時計のシステム
フローチャートである。

【図４】本発明の実施形態における電子時計の各部電圧
の相関模式図である。

【図５】本発明の実施形態における電子時計の状態別シ
ステムブロック図である。

【図６】従来技術における電子時計のシステムブロック
図である。

【図７】従来技術における電子時計の各部電圧の相関模
式図である。

【符号の説明】

１０２：システムＩＣ １０４：２段ソーラ
セル １０７：４段ソーラセル １０８：ＭＴ電池 １０９：ＣＳコンデンサ １１３：スイッチ
Ａ １１４：スイッチＣ １１５：スイッチＢ ２０８：モータ電圧範囲 ３１７：クイック
スタート状態 ３１８：定常状態 ４０８：４段セル電圧 ４０９：２段セル電圧 ４１１：ＭＴ電圧 ４２０：電源電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０４Ｇ 1/00 ３１０ Ｇ０４Ｇ 1/00 ３１０Ｙ (72)発明者 相原 克好 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内 (72)発明者 小峰 伸一 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2F002 AA00 AB04 AE01 AE02 AE03 GA04 2F082 AA00 CC01 CC06 DD10 EE08 JJ00 JJ01 2F084 AA00 BB04 BB06 BB09 CC03 GG02 GG04 HH15 HH16 HH24 JJ02 JJ08 KK01

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時刻表示を行うための機能を備えた時刻
   表示装置と外部環境の変化に応じて摂取電力が変化する
   電源である電力変動型電源とを備え、 前記時刻表示装置と前記充電型電池と前記電力変動型電
   源との接続経路の形態を制御する電源経路制御装置を備
   えた電子時計において、 前記電力変動型電源は前記電源経路制御装置に制御され
   ずに前記電源経路制御装置を初期駆動できる電源である
   初期電源と、 前記電源経路制御装置に制御されて前記電子時計全体の
   電源となりえる本電源から構成されていることを特徴と
   する電子時計。
2. 【請求項２】 前記初期電源は前記本電源の一部分であ
   ることを特徴とする請求項１記載の電子時計。
3. 【請求項３】 前記初期電源は前記本電源と独立した電
   源であることを特徴とする請求項１記載の電子時計。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電子時計において、 前記電子時計全体の駆動エネルギーを蓄えるための容量
   素子を備え、 前記電源経路装置により本電源によって電子時計全体を
   駆動し、 前記本電源は前記充電型電池は前記充電型電池への充電
   は行わない状態をとることを特徴とする電子時計。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電子時計において、 前記電子時計の駆動電力を蓄えるための容量素子を備
   え、 前記電源経路装置により本電源により前記充電型電池へ
   の充電を行い電子時計全体は前記容量素子により駆動さ
   れる状態をとることを特徴とする電子時計。
6. 【請求項６】 請求項１記載の電子時計において、 前記電子時計の駆動エネルギーを蓄えるための容量素子
   を備え、 前記電源経路装置により前記電子時計全体の電圧が所定
   の電圧である基準電圧を基準に請求項２の状態と請求項
   ３の状態に分かれることを特徴とする電子時計。
7. 【請求項７】 請求項１記載の電子時計において、 前記電子時計の駆動エネルギーを蓄えるための容量素子
   を備え、 前記電源経路装置により前記充電型電池によって電子時
   計全体を駆動し、 前記本電源は前記充電型電池は前記充電型電池への充電
   を行う状態をとることを特徴とする電子時計。
8. 【請求項８】 請求項１記載の電子時計において、 前記電子時計の駆動エネルギーを蓄えるための容量素子
   を備え、 前記電源経路装置により前記基準電圧を基準に請求項７
   の状態と請求項４の状態とに分かれることを特徴とする
   電子時計。
9. 【請求項９】 請求項１記載の電子時計において、 前記電子時計全体を駆動する電源として所定の基準電圧
   を越すために第１に前記初期電源を使用し、 第２に前記本電源を使用し第３に前記充電型電源を使用
   することを特徴とする電子時計。
10. 【請求項１０】 前記初期電源は、 前記電源経路制御装置をするための必要最低限の電源電
    圧である初期電圧以上の電圧を発生することが可能であ
    ることを特徴とする請求項１記載の電子時計。
11. 【請求項１１】 外部環境が同じ時には前記本電源は、 前記初期電源より高い電圧を発生することを特徴とする
    請求項１記載の電子時計。
12. 【請求項１２】 前記電位変動型電源は、 太陽電池素子であることを特徴とする請求項１記載の電
    子時計。
13. 【請求項１３】 前記初期電源に対する太陽電池素子
    は、 ２個直列に接続された構成であることを特徴とする請求
    項３記載の電子時計。
14. 【請求項１４】 初期電源に対する太陽電池素子は、 １個で構成であることを特徴とする請求項３記載の電子
    時計。
15. 【請求項１５】 本電源部分の太陽電池素子は、 ４個直列に接続された構成であることを特徴とする請求
    項３記載の電子時計。
16. 【請求項１６】 本電源部分の太陽電池素子は、 ４個直列に接続された構成であることを特徴とする請求
    項３記載の電子時計。
17. 【請求項１７】 初期電源部分に対する太陽電池素子
    は、２個直列に接続された構成であり本電源部分の太陽
    電池素子は３個直列に接続された構成であることを特徴
    とする請求項３記載の電子時計。
18. 【請求項１８】 前記電位変動型電源は、 熱発電素子であることを特徴とする請求項１記載の電子
    時計。
19. 【請求項１９】 前記電位変動型電源は、 動的エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置で
    あることを特徴とする請求項１記載の電子時計。
20. 【請求項２０】 前記初期電源と前記本電源とは、異な
    る構造の電位変動型電源であることを特徴とする請求項
    １記載の電子時計。