JP2002148366A

JP2002148366A - ソーラセル付電子時計

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Publication number: JP2002148366A
Application number: JP2000341380A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Murakami; 知巳村上; Toru Tanaka; 田中　　透; Takashi Cho; 孝長
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: JP4618866B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、時計ムーブメントに文字板とソーラセ
ルブロック等を組み込んだ状態で発電性能等の機能検査
が可能であり、時計ムーブメント状態では発電性能が確
認できなく、種々の文字板への対応が困難であり、光が
斜めに入光した場合、光が外装ケースによって遮られ、
陰になったソーラセルは、他のソーラセルより極端に少
ない発電力であった。【解決手段】時計ムーブメント５には文字板８の配置
面より上方で且つ上記内壁面の内面側に沿ったリング状
土手部を形成し、ソーラセル体１をそのリング状土手部
の内面に配置し、ソーラセルの出力を昇圧回路によって
昇圧した出力によって、充電用電池を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はソーラセル付電子時
計の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ソーラセル付電子時計の多くは、
ソーラセルを文字板の下面に配置するため、発電のため
の光エネルギーは風防ガラスを通過し、さらに文字板を
通過したエネルギーをソーラセルの発電に利用してい
る。そのため、文字板には所定以上の光透過特性を要求
される。従って、従来のような金属製の文字板を用いる
ことは不可能であった。

【０００３】それを解決する従来技術として、実公昭６
２−４２３９０号において時計の風防ガラスの下面と文
字板とに断面的に挟まれた間隙部の外装ケースの内壁面
にソーラセルをリング状に配置するが提案されている。
この提案によると、可撓性のあるプリント板にソーラセ
ルを装着したものをソーラセルブロックとし、外装ケー
ス内壁面に配置している。また、実開昭５８−２６６９
６号においても時計の風防ガラスの下、外周に配置され
る飾りリングにソーラセルを形成するものである。

【０００４】上記二つの提案の内容をみると、ソーラセ
ルを３０度毎に複数直列に装着するとなっている案と、
複数のアモルファスシリコン層を形成している案であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記二
つの提案では、時計ムーブメントにソーラセルを直接取
り付け時計回路と接続させる構造となっていないため、
時計ムーブメント単体では発電性能の確認ができず、時
計ムーブメントに文字板とソーラセルブロック等を組み
込んだ後に発電性能等の機能検査が必要となる。性能検
査を完了した時計ムーブメントを用意して、種々の文字
板への対応という従来の時計生産に対応することが困難
になる。

【０００６】また、複数のソーラセルを外装ケースの内
壁面に配置すると、例えば９０度毎に４枚のセルを配置
すると、光が斜めに入光した場合、光が外装ケースによ
って遮られ、陰になるソーラセルには光が入力されず、
他のソーラセルに対して極端に少なくなることは明らか
である。複数のソーラセルを直列に接続した場合、その
中のもっとも少ない電流がそのソーラセルブロックのそ
の時点での発生電流値となることは、明らかなことであ
る。従って、入射角度によって、発電電流に影響が大き
くなる。

【０００７】本発明は上記問題点を解決し、時計ムーブ
メントの完成状態で、確実に発電性能の確認ができ、種
々雑多な文字板への対応のできる構造とし、時計の携帯
中でも均等な発電を維持できる事を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ソーラセルを有する時計ムーブメントにお
いて、可撓性を有する基板上に形成した細長い帯状のソ
ーラセル体、時計ムーブメントの文字板の配置面より上
方で且つ上記時計ムーブメントの外周部に沿ったリング
状土手部を有し、上記ソーラセル体を上記リング状土手
部の内面に配置した事を特徴とする。

【０００９】また前記時計ムーブメントには、前記ソー
ラセルの出力を昇圧するための昇圧回路、充電用電池を
有し、前記ソーラセルの出力を該昇圧回路によって昇圧
した出力によって、該充電用電池を充電する事を特徴と
する。また前記ソーラセル体を一枚のソーラセルで形成
する事を特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明に係るソーラセル付電
子時計の実施形態について説明する。図１は本実施形態
のソーラセル付電子時計の断面図である。図２は、第一
実施形態のソーラセル体１の平面図である。図３は、本
実施形態であるソーラセル付電子時計のシステム構成図
である。図４は、第二実施形態のソーラセル体２０の平
面図である。図５は、第三実施形態のソーラセル体４０
の平面図である。図６は、第三実施形態のソーラセル体
４０を用いた時計のシステム図である。

【００１１】図１において、１はソーラセル体である。
まず、図２を用いてソーラセル体１の形状について説明
すると、２は、ソーラセル体１の基板となるフィルム基
板である。フィルム基板２の上面には薄膜の金属電極膜
（図示せず）が形成されている。３は前述のフィルム基
板２に形成された金属膜の上面に形成されるアモルファ
スシリコンのソーラセルである。そのソーラセル３のさ
らに上面には金属製の透明電極膜が形成されている（図
示せず）。４Ａ、４Ｂは前述のソーラセル３の上下面に
形成された金属電極膜と透明電極膜をそれぞれ外部接続
するための取り出し電極である。

【００１２】図１に戻り、５は時計ムーブメントを示
す。時計ムーブメント５には、図３で説明する時計指針
を運針駆動する駆動回路１１、二次電池１２、運針のた
めの指針輪列１４、昇圧充電回路１０等が内蔵してい
る。５Ａは、時計ムーブメント５の外周部にリング状に
設けたソーラ支持リング部である。ソーラ支持リング部
５Ａは、時計ムーブメント５を構成する一つの部品であ
る。又、ソーラ支持リング部５Ａの内壁面には、図示の
ごとく図２に示すソーラセル体１が配置してある。６
は、時計ムーブメント５に内蔵されている駆動回路とソ
ーラセル体１とを接続する接続バネである。接続バネ６
は、ソーラセル体１の取り出し電極４Ａ、４Ｂと独立し
て接触する。

【００１３】７は、ソーラセル体１を覆う様にソーラセ
ル体１の内側に配置した見返しリングである。この見返
しリング７は、光の透過性を有する材質で作られてい
る。８は、通常時計に使用されている文字板である。こ
の文字板８は、金属でもよく、外径は、図示のごとくソ
ーラセル体１の平面的配置より小さい。９は、通常の時
計の風防ガラスである。

【００１４】次に、図３において、本実施例であるソー
ラセル付電子時計のシステム構成について説明する。３
は図１におけるソーラセル３を示す。１０は、ソーラセ
ル３の発電電圧を昇圧し充電するための昇圧充電回路で
ある。１１は、時計の計時と指針輪列１４の運針駆動を
行う駆動回路である。１２は、昇圧充電回路１０の出力
を充電し、駆動回路１１の電源となる二次電池である。
１３は、図１において説明したソーラセル体１の取り出
し電極４Ａ、４Ｂと接続バネ６を示す接続部である。１
４は指針輪列である。

【００１５】次に本発明における動作を説明する。図１
において、矢印Ａのような光が入ると、風防ガラス９を
透過した光は文字板８の表面で反射され、再び風防ガラ
ス９の下面でその一部が反射し見返しリング７に入る。
見返しリング７に入光すると、見返しリング７を通過し
ソーラセル体１のソーラセル３に入力する。この辺の動
作については、図面から明らかである。

【００１６】次に、図３において、ソーラセル３は入力
した光の量に応じた電流と電圧を発生する。ここで、１
枚のソーラセル３が発電する電圧は、０．６Ｖから１．
０Ｖである。又、時計で使用されている二次電池１２の
電圧は、１．５Ｖ位が一般的である。つまり、時計シス
テムとして、１．５Ｖ系で構成されている。そこで、ソ
ーラセル３の発生する電力を昇圧充電回路１０に入力す
ることで、二次電池１２を充電するために有効な電圧ま
で昇圧する。

【００１７】昇圧充電回路１０の出力は、二次電池１２
を充電する。二次電池１２を電源として、駆動回路１１
及び指針輪列１４が駆動される。時計の全システムの動
作確認は、文字板８と見返しリング７等が組み込まれな
い状態、つまり時計ムーブメントの状態で確認できる。

【００１８】時計ムーブメントとして動作確認を行った
後に、図１に示すと文字板８と見返しリング７、指針等
を組み付け外装ケースに組み込むことができる。

【００１９】そのため、文字板８の外径は、ソーラセル
体１の配置された径より小さいことが必要である。ま
た、見返しリング７は、光の透過性が良いことはもちろ
んであるが、その光の透過率は、美観的にソーラセル体
１の色が風防ガラス９を通してあまり見えなくなる程度
の材質を選択する。

【００２０】図１に示すごとく、入光する光は矢印Ａか
らのものと、矢印Ｂからものがある。矢印Ａについて
は、図面の側のソーラセル３の面には入光して発電に寄
与する事は明らかである。しかし、矢印Ｂについては、
図面のソーラセル３の面には入光せず発電に寄与せず、
図面に示さない反対面のソーラセル３の面に入光して発
電に寄与することとなる。したがって、図２に示す一枚
のソーラセル１の形状であることが、大いに効果をもた
らすこととなる。

【００２１】図４は、図２に示すソーラセル体１の第２
実施形態である。図２に示す第１実施形態ではソーラセ
ル体１が一枚のソーラセルで構成されていたが、図４の
ソーラセル体２０においては、３１、３２、３３の３つ
のソーラーセルで構成されている。ソーラセル体２０に
おいて、ソーラセル３１，３２，３３は取り出し電極４
Ａ及び４Ｂ間に直列接続されている。従って、同じ光量
が照射された場合、３倍位の電圧が発生することにな
り、発生する電流量は面積に比例するため、１／３以下
となる。

【００２２】このソーラセル体２０を用いた場合は、図
３で説明した時計システムにおいて、昇圧充電回路１０
の機能の内、昇圧回路機能は不要となる。この図４に示
す様にソーラセル体２０において、ソーラセル３１，３
２，３３を横長の形状を縦に並べた形に配置する事で、
第一実施例において説明したように矢印Ｂ及び矢印Ａい
ずれの方向からの光の入力に対しても、どのソーラセル
３１，３２，３３にもある程度均等な光が照射される。

【００２３】図５は、ソーラセル体４０の第３実施形態
である。図５のソーラセル体４０において、３５及び３
６がソーラセルである。又４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ及び４Ｆ
は、それぞれソーラセル３５，３６の取り出し電極であ
り、ソーラセル３５は、取り出し電極４Ｆ、４Ｄによっ
て外部回路と接続でき、ソーラセル３６は取り出し電極
４Ｃ，４Ｅによって接続可能となる構成である。つま
り、第３実施形態のソーラセル体４０は、独立した２枚
のソーラセル３５，３６が配置している。

【００２４】図６は、図５に示すソーラセル体４０を用
いた時計のシステム図である。４０は、図５で説明した
ソーラセル体４０を示す。従って、同様にして３５は、
第１ソーラセル３５であり、３６も第２ソーラセル３６
を示す。又４Ｃおよび４Ｅはソーラセル３５の電極、４
Ｄ及び４Ｆは、ソーラセル３６の電極を示す。５０は、
４個のソーラセル体１の電極４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの
接続方法を切り替えるためのスイッチング回路である。
スイッチング回路５０には、図示のごとく同じ動きをす
る第１スイッチ５０Ａと第２スイッチ５０Ｂとそれらと
は反対の動きをする第３スイッチ５０Ｃと第４スイッチ
５０Ｄがある。第３スイッチ５０Ｃと第４スイッチ５０
Ｄは、回路システム全体が動作していない時は、閉路す
るようにされている。

【００２５】５１は、基準信号を出力する発振回路、５
２は基準信号を計数し時計の計時を行う計時回路、５３
は、計時回路５２の出力に従って図３で説明した指針輪
列１４を駆動する駆動回路である。５４は、二次電池、
５５は、二次電池５５の電圧を検出するための電圧検出
回路である。電圧検出回路５５は、二次電池５４の電圧
を測定し、所定の電圧以下であることを検出すると停止
信号ＳＴを、所定の電圧以上であることを検出している
ときは通常状態信号ＤＲを出力する。

【００２６】５６は、昇圧充電回路であり、通常状態信
号ＤＲの入力時には入力する電力の電圧を昇圧し出力す
る。この結果、電流量は反比例して減少する。ここで昇
圧充電回路５６は、電圧を３倍にする回路構成として説
明する。

【００２７】次に、図６を用いて第３実施形態の動作に
ついて説明する。まず、二次電池５４の電圧が所定以上
の電圧がある状態では、電圧検出回路５５は、通常状態
信号ＤＲを出力している。通常状態信号ＤＲを入力する
スイッチング回路５０は、第１スイッチ５０Ａと第２ス
イッチ５０Ｂとが閉路状態になり、第３スイッチ５０Ｃ
と第４スイッチ５０Ｄは開路状態になる。そのことによ
って、ソーラセル体１の第１ソーラセル３５と第２ソー
ラセル３６は、並列接続状態となる。この並列接続状態
では、図１及び図２で説明した一枚のソーラセル３と同
じ状態になる。つまり、発生する電圧は、一枚の場合と
同じ０．６Ｖ位であるが、電流値は、第１ソーラセル３
５と第２ソーラセル３６とのほぼ合算値となる。

【００２８】このときソーラセル体４０の発生する電力
は、昇圧充電回路５６に入力し、３倍昇圧となり、約
１．８Ｖに昇圧されて二次電池５４を充電する。充電さ
れた二次電池５４の電圧を電源として発振回路５１、計
時回路５２及び駆動回路５３は駆動される。この発振回
路５１、計時回路５２、駆動回路５３及び指針輪列１４
は図３で説明したものとほぼ同様である。

【００２９】そして、時計を暗所にしまって置いたりし
た場合、二次電池５４の電圧は、低下していく。所定の
電圧以下になると、電圧検出回路５５は、通常状態信号
ＤＲの出力を停止し、停止信号ＳＴを出力する。それに
よって、スイッチ回路５０の第１スイッチ５０Ａと第２
スイッチ５０Ｂとが開路状態になり、第３スイッチ５０
Ｃと第４スイッチ５０Ｄは閉路状態になる。さらに、停
止信号ＳＴによって、発振回路５１が停止する。それに
より、全ての動作が停止状態になる。

【００３０】このとき、ソーラセル体４０の二つのソー
ラセル３５，３６は、直列接続状態となっている。この
状態で、ソーラセル体４０に光が照射されると、ソーラ
セル体４０の発生する電圧は、約２倍の１．２Ｖ位とな
る。この電圧が、スイッチ回路５０の第４スイッチ５０
Ｄを介して発振回路５１に印可される。発振回路５１
は、その約１．２Ｖの電圧によって、発振を開始する。

【００３１】さらに、昇圧充電回路５６は、発振回路５
１の出力によって昇圧充電動作を始める。この状態が継
続すると、二次電池５４は、充電されていく。そして、
二次電池５４の電圧が所定の電圧以上になると、電圧検
出回路５５は、通常状態信号ＤＲの出力を開始し、停止
信号ＳＴの出力を停止する。そして、前述のごとくソー
ラセル体４０の二つのソーラセル３５、３６は、並列接
続状態となる。

【００３２】この第３実施形態においては、時計ムーブ
メントの外周部、図１に示すソーラ支持リング部５Ａの
内壁面の周囲を二分する様にソーラセル３５、３６を配
置することであるが、発振の起動時のみのことであり、
通常の状態では、前記の各実施形態と同様の光の入光を
得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明では、可撓性を有す
る基板上に形成した細長い帯状のソーラセル体と、時計
ムーブメントの文字板の配置面より上方で且つ上記時計
ムーブメントの外周部に沿ったリング状土手部とを設
け、ソーラセル体をリング状土手部の内面に配置するこ
とにより、時計ムーブメントにソーラセル体を組込、発
電機能を確認した状態で、時計ケースに組み付ける事が
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態のソーラセル付電子時計
の断面図である。

【図２】第一実施形態のソーラセル体の平面図である。

【図３】本発明におけるソーラセル付電子時計のシステ
ム構成図である。

【図４】第二実施形態のソーラセル体の平面図である。

【図５】第三実施形態のソーラセル体の平面図である。

【図６】第三実施形態のソーラセル体を用いた時計のシ
ステム図である。

【符号の説明】１ソーラセル体３ソーラセル５時計ムーブメント７見返しリング８文字板１０昇圧充電回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソーラセルを有する時計ムーブメントに
おいて、可撓性を有する基板上に形成した細長い帯状の
ソーラセル体と、時計ムーブメントの文字板の配置面よ
り上方で且つ上記時計ムーブメントの外周部に沿ったリ
ング状土手部とを有し、前記ソーラセル体を前記リング
状土手部の内面に配置した事を特徴とするソーラセル付
電子時計。
【請求項２】前記時計ムーブメントには、前記ソーラ
セルの出力を昇圧するための昇圧回路、充電用電池を有
し、前記ソーラセルの出力を該昇圧回路によって昇圧し
た出力によって、該充電用電池を充電することを特徴と
する請求項１記載のソーラセル付電子時計。
【請求項３】前記ソーラセル体は、数千ルックスの照
射時の閉路電圧が前記充電電池の満充電に必要とする電
圧以下のソーラセル数を直列に形成されている事を特徴
とする請求項１又は請求項２記載の電子時計。
【請求項４】前記文字板の外径は、前記リング状土手
の内側に配置する事を特徴とする請求項１に記載のソー
ラセル付電子時計。
【請求項５】前記ソーラセル体は、複数のソーラセル
で形成し、充電用電池の電圧が所定値以下の時は直列接
続とし、上記電圧が所定値以上の時は並列接続に切り替
える手段を有することを特徴とする請求項１記載のソー
ラセル付電子時計。
【請求項６】前記ソーラセル体は、細長い帯状の帯幅
を複数に分割し独立したソーラセルとし、それぞれを直
列接続することを特徴とする請求項１記載のソーラセル
付電子時計。