JP2008224544A - 発電機能付き電子時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発電機能付き電子時計1は、発電手段4と、発電電流を充電する二次電池7と、時刻表示制御手段14と、時刻表示制御手段14で制御されて時刻表示を行う時刻表示手段と、発電手段4の発電状態を検出する電流検出手段6と、電流検出手段6から出力される検出結果信号に基づいて発電状態を表示する発電状態表示手段とを備える。発電状態表示手段は、指針と、この指針を正逆両方向に駆動するアクチュエータである発電表示用モータ駆動手段10および発電表示用モータ11と、発電表示制御手段9を備える。
【選択図】図1
Description
このような発電機能付き電子時計においては、発電手段で発電された電力を二次電池に充電して利用している。この発電機能付き電子時計では、通常、時計の使用者に対し、時計の持続時間の目安を示し、必要に応じて発電を促すために、二次電池の電圧を検出し、その残量を表示させる機能を備えているものもある(特許文献1参照)。
このため、例えば、時計のりゅうずを回して発電する手巻き発電手段の場合、十分な発電が行えない状態であることを使用者は確認できないため、二次電池を十分に充電できない可能性があった。すなわち、時計のりゅうずを回して発電機のロータを回転させ、そのロータの回転によってコイルを横切る磁束を変化させることで発電する手巻き発電手段の場合、前記ロータの回転速度がある程度高くないと十分な発電が行われない。このため、使用者が、りゅうずをゆっくりと回している場合には、回し続けても二次電池を十分に充電することができないおそれがあった。
前記発電状態表示手段は、指針と、この指針を正逆両方向に駆動するアクチュエータとを備えることを特徴とする。
また、アクチュエータとしては、ステッピングモータ、圧電モータなどの指針を駆動可能な各種モータが利用できる。なお、通常は、指針を回転駆動させればよいが、ラック及びピニオンのように、モータの回転駆動を直線駆動に変換し、指針を直線的に移動させてもよい。
さらに、前記発電検出手段としては、発電手段の種類などに応じて設定すればよく、発電手段における発電量をリアルタイムに検出できるものが好ましい。例えば、発電手段として、ロータを回転させてコイルを鎖交する磁束を変化させることで発電する発電機を用いた場合には、発電機から出力される発電電流は交流電流であるため、全波整流回路等で整流された発電電流を検出する電流検出手段などが利用できる。
また、発電状態表示手段は、時刻表示手段とは別に設けられているので、時刻表示と発電状態の表示とを同時に行うこともでき、電子時計の使用者にとって利便性が高い。
さらに、発電状態表示手段として、アクチュエータで駆動される指針を設けたので、指針の移動によって発電状態をアナログ的にかつ連続的に表示することができる。従って、自動車のエンジンの回転数を表示するタコメータのように、発電状態をリアルタイムにかつ視覚的に表示でき、使用者は発電状態を感覚的にかつ容易に把握できる。
ここで、前記第1目標位置および第2目標位置は、例えば、指針が一定角度範囲で往復駆動可能に設けられている場合には、その移動可能範囲の両端部をそれぞれ第1目標位置および第2目標位置とすればよい。
例えば、指針が一定角度範囲で往復駆動可能に設けられている場合には、その移動可能範囲の一方の端部を発電量が0の場合の第2目標位置とし、他方の端部を発電量がMAX値の場合の第1目標位置とし、発電量が0からMAX値の間の場合には、その発電量の大きさに応じて前記移動可能範囲の両端部間で各目標位置を設定すればよい。
例えば、発電電流が0の場合の第2目標位置を、発電電流の積算値(発電量)が0の場合を下限とし、その積算値が大きくなるに従って、第2目標位置を第1目標位置側にずらして設定すればよい。
そして、発電電流の積算値に応じて第2目標位置を移動させることで、使用者は蓄電手段の充電量の上昇を把握できるで、発電作業において達成感を得ることができ、かつ、無駄な発電作業を行うことも防止できる。
なお、本発明においては、第2目標位置ではなく、第1目標位置を移動するように設定してもよいし、第1および第2の各目標位置をそれぞれ移動するように設定してもよい。
特に、腕時計に組み込み可能な小型のモータは、指針を移動させる速度もある程度までに制限されるが、サンプリングレート(サンプリング周波数)を適宜設定し、かつ、本発明の処理を組み合わせれば、手巻き発電操作と指針の移動が追従し、使用者にとって非常に心地よい操作感を与えることができる。
複数個の検出結果信号の積算値や平均値に基づいて、指針の表示位置を設定すれば、一時的な変動の影響を薄めることができ、安定した発電量表示を行うことができる。
このような構成によれば、発電状態表示手段の指針を他の情報表示にも利用でき、指針を増やす必要がないため、時計の構成を簡易化できる。
このような構成によれば、所定の発電量、例えば所定閾値I4以上の発電電流を検出したか否かのみで表示の切替制御を行うことができるので、表示の切替を迅速に行うことができる。特に、りゅうずを回すことなどで発電を行う手巻き発電機による発電状態を表示する場合には、所定の発電量が検出されたことは、使用者が手動で発電操作を行っている可能性が高いため、指針を発電状態の表示に切り替えて使用者に対して発電状態を迅速に表示することができる。
このような構成によれば、ある程度継続して発電している場合に、発電状態を表示するようにしているので、発電を行っている場合のみに確実に発電状態表示を行うことができる。このため、発電手段として、ソーラー発電機や、外部交流磁界を利用した発電機のように、一定の発電が長時間継続する場合に発電状態を確実に検出して表示することができる。
このような構成によれば、所定の発電量が複数回あった場合に初めて発電状態の表示に切り替えているため、例えば、発電機のロータを回転錘によって回転させる自動巻き発電と、前記発電機のロータをりゅうず等を操作して回転させる手巻き発電を併用する場合、自動巻き発電では発電量表示状態に移行しにくく、手巻き発電のときは発電量表示状態に移行しやすくなり、使用者が確認しやすい場合のみ発電量の表示を行うことができる。
すなわち、自動巻き発電は、時計を装着した腕などを動かして回転錘を回転させており、通常、使用者が意識することなく発電される。このため、発電量や発電間隔は一定せず、上記条件に該当する可能性は低い。これに対し、手巻き発電では、使用者が意識して発電操作を行うために、1回の発電で所定の発電量があることが所定時間以内に所定回数あるという条件を満たしやすい。そして、自動巻き発電では、そもそも使用者が意識していないから指針を発電量表示状態にする必要がなく、発電量表示状態に移行しないことでその駆動のための電力消費を不要にできる。一方、手巻き発電では、発電量表示状態にすることで、使用者が発電状態を容易に確認でき、利便性を向上できる。
このような構成によれば、所定の発電量があった後、所定時間以内に所定量の発電を検出した場合に初めて発電状態の表示に切り替えているため、例えば、発電機のロータを回転錘によって回転させる自動巻き発電と、前記発電機のロータをりゅうず等を操作して回転させる手巻き発電を併用する場合、自動巻き発電では発電量表示状態に移行しにくく、手巻き発電のときは発電量表示状態に移行しやすくなり、使用者が確認しやすい場合のみ発電量の表示を行うことができる。従って、自動巻き発電では、発電量表示状態に移行しないことでその駆動のための電力消費を不要にでき、手巻き発電では、発電量表示状態にすることで、使用者が発電状態を容易に確認でき、利便性を向上できる。
このような構成によれば、使用者の意思で確実に表示を切り替えることができる。このため、使用者が発電状態を確認したい場合のみ表示することができ、不必要な発電状態表示を防止でき、省電力化も図ることができる。
このような構成によれば、使用者の意思で確実に表示を切り替えることができる。このため、使用者が発電状態を確認したい場合のみ表示することができる。
なお、本発明において、持続時間とは、蓄電手段に蓄積された電気エネルギで電子時計を駆動し続ける時間を意味し、具体的には計時制御手段が時刻表示手段を停止制御するまでの動作継続時間を意味する。すなわち、発電機能付きの電子時計においては、ICや水晶振動子等で構成される計時制御手段が停止してしまうと、ICの駆動開始電圧まで充電しなければならず、かつ、水晶振動子が安定駆動するまで所定の時間が必要となるため、計時制御手段の動作を再駆動させるのに時間がかかる。このため、通常、蓄電手段の電圧が低下すると、計時制御手段のICや水晶振動子のみを駆動し続け、指針およびモータや液晶ディスプレイ等からなる時刻表示手段の駆動を停止するスリープモードに移行する制御が行われる。従って、発電機能付き電子時計における持続時間とは、スリープモードに移行するまでの動作継続時間を意味する。
また、発電状態の表示と、持続時間の表示とを同じ指針で表示することになるが、発電状態と持続時間は互いに関連が強く、同じカテゴリーの情報であるため、同一の指針で兼用して表示しても、使用者は容易に情報を理解することができ、利便性も向上できる。
このような構成によれば、非発電状態になって発電量の表示が不要になると自動的に表示を復帰し、使用者が復帰操作する必要がないため、利便性を向上できる。
このような構成によれば、発電状態に切り替わってからの経過時間のみをチェックすることで表示を復帰できるので、構成が簡単になる。また、現在、発電状態の表示であるか、通常表示に復帰したかを確認すれば、発電状態に切り替わってからの概略の経過時間を確認することもできる。
[電子時計の全体構成]
電子時計1は、図1に示すように、回転錘2、りゅうず3、発電手段4、整流手段5、電流検出手段6、蓄電手段である二次電池7、積分手段8、発電表示制御手段9、発電表示用モータ駆動手段10、発電表示用モータ11、発振手段12、分周手段13、時刻表示制御手段14、時刻表示用モータ駆動手段15、時刻表示用モータ16を備えている。
従って、本実施形態では、積分手段8、発電表示制御手段9、時刻表示制御手段14は、CPU101、ROM102、RAM103を用い、所定のソフトウェアを実行させることによって実現されている。
また、電子時計1の文字板24の9時位置には、時刻表示用指針20とは別に設けられる発電表示用指針である表示針(副表示針)31および発電表示用目盛板32が設けられている。表示針31は、前記発電表示用モータ11によって駆動される。
なお、文字板24の3時位置には窓241が形成され、文字板24の裏面に配置された日車によって日付が表示可能とされている。この日車は、図示略の日車用モータで回転駆動される。
また、本発明の発電検出手段は、電流検出手段6、積分手段8を備えて構成され、発電状態表示手段は、発電表示制御手段9、発電表示用モータ駆動手段10、発電表示用モータ11、表示針31、発電表示用目盛板32を備えて構成されている。なお、発電状態表示手段の指針は、表示針31で構成され、アクチュエータは、発電表示用モータ駆動手段10、発電表示用モータ11で構成されている。
さらに、検出した発電電流が閾値以上であるかを判定する発電レベル判定部と、表示針31の駆動を制御する駆動制御部は、発電表示制御手段9の一機能として組み込まれおり、本実施形態では、発電レベル判定部および駆動制御部は、発電表示制御手段9によって構成されている。
発電手段4は、図4にも示すように、時計1のケース内部に配置された回転錘2を用いた自動巻き発電と、りゅうず3を用いた手巻き発電とを行えるように構成されている。
すなわち、発電手段4は、発電装置40と、発電装置40に回転錘2からの機械的エネルギを伝達する自動巻き発電用伝達手段46と、発電装置40にりゅうず3からの機械的エネルギを伝達する手巻き発電用伝達手段47とを備えている。
なお、一対の切換車462,463は、図示しないラチェット車を備えた構成であり、回転錘車461がいずれの方向に回転した場合でも、ロータ41を一方向に回転させることが可能に構成されている。
そして、巻真471の先端にはりゅうず3が取り付けられているため、使用者がりゅうず3を回すと、巻真471が回転する。巻真471の回転は、きち車472、丸穴車473を介して揺動車474に伝達され、揺動車474の回転が第一手巻伝え車475に伝達され、第一手巻伝え車475の回転は、第二手巻伝え車476および第三手巻伝え車477を介して切換車463に伝達される。
整流手段5は、発電装置40から出力される交流電流を整流するものであり、全波整流回路、半波整流回路などの公知の整流回路が利用できる。
本実施形態では、図5に示すように、4つのダイオード51を用いたブリッジ整流回路(全波整流回路)によって整流手段5が構成されている。
電流検出手段6は、整流手段5で整流された電流の大きさを検出可能に構成されたものである。
具体的には、電流検出手段6は、図5に示すように、整流手段5および二次電池7間に配置された抵抗61と、この抵抗61を流れる電流を測定して発電電流のピーク値を検出するピーク検出回路62と、ピーク検出回路62で検出された値を閾値と比較する比較回路63とを備えている。
ピーク検出回路62では、図6に示すように、整流手段5から出力された発電電流をサンプリングし、各サンプリングにおけるピーク値を検出する。比較回路63では、ピーク検出回路62で検出されたピーク値を、所定の閾値、例えば図6においては、閾値I1〜I4と比較し、その検出結果信号を積分手段8および発電表示制御手段9に出力可能に構成されている。
なお、本実施形態の比較回路63は、積分手段8の積算値などに基づいて、CPU101からの信号によって前記閾値の大きさ、つまり検出レベルを切り替えることができるように構成されている。
蓄電手段は、発電電流を充電可能な二次電池7で構成されている。そして、発電装置40の出力は、整流手段5で整流され、電流検出手段6を介して二次電池7に充電されている。なお、蓄電手段としては、二次電池7に限らず、キャパシタを利用してもよい。
積分手段8は、電流検出手段6から出力される検出結果信号に基づいて平均電流値を算出し、その平均電流値を積算する。
すなわち、積分手段8は、予め各サンプリングにおける発電電流のピーク値の値と、そのピーク値の場合の平均電流値との関係を実験などで調べておき、その関係テーブルをROM102に保存している。そして、電流検出手段6から出力される検出結果信号(ピーク値)に対応する平均電流値を前記テーブルから求め、その平均電流値を積算している。
発電量カウンタは、図6に示すように、1回の発電時毎に前記平均電流値を積算し、1回の発電の積算値(発電量)を記憶するカウンタである。本実施形態では、後述するように、発電量表示状態への移行条件の1つに、この発電量カウンタで積算している1回の発電毎の発電量がQ1以上になったか否かの条件があるため、このカウンタを設けている。
なお、前記1日分の発電量や消費電流は、電子時計1の消費電流を測定して毎日の消費量を算出し、その測定した消費量に基づいて1日分の発電量を設定してもよいが、この場合、消費電流を測定する回路などを組み込まなければならず、腕時計のような小型の電子時計1においては実現が難しい。
このため、本実施形態では、電子時計1の標準的な1日の消費電流を予め工場において測定、算出しておき、その消費量に対応する1日の発電量を予め設定してROM102等に記憶している。そして、積算した発電量が前記ROM102に記憶された1日分の発電量になれば持続時間カウンタを1日分加算している。一方、電子時計1が通常運針で1日経過する毎に、1日分の消費電流が消費されたものとみなして、持続時間カウンタを1日分減算している。
なお、電子時計1を使用している場合に、通常の運針制御以外で消費電流が大きな機能を実行した場合には、各機能毎に単位時間あたりの消費電流値を設定しておき、その機能の実行時間を掛けて消費電流を補正してもよい。例えば、電子時計1に、電波を受信して時刻修正を行う電波修正時計機能が組み込まれている場合には、電波受信処理時や、時刻修正処理時の消費電流を設定しておき、その消費量に基づいて持続時間を補正すればよい。
発電表示制御手段9は、電流検出手段6および積分手段8の出力に基づいて発電表示用モータ駆動手段10を制御している。すなわち、通常時は、積分手段8の持続時間カウンタを参照し、カウンタ値つまり持続時間を表示針31で指示するように発電表示用モータ駆動手段10を制御する。
本実施形態では、発電表示用目盛板32の1目盛りが、持続時間の1日分に相当するように設定されている。そして、前述のように発電が行われて持続時間カウンタが1ステップアップすると、発電表示用モータ駆動手段10は、表示針31を反時計回り方向に1目盛り分移動する。一方、電力が消費されて持続時間カウンタが1ステップダウンすると、発電表示用モータ駆動手段10は、表示針31を時計回り方向に1目盛り分移動する。
一方、手巻き発電により連続的な発電状態になると、発電表示制御手段9は、表示針31を通常の持続時間表示から発電量表示に切り替える。その動作の詳細については後述する。
発電表示用モータ駆動手段10は、発電表示制御手段9から出力される駆動制御信号に基づいて、発電表示用モータ11のモータコイル111に駆動パルスを出力して発電表示用モータ11の駆動を制御している。
発電表示用モータ11は、図4に示すように、モータコイル111が巻かれたコイルブロック112と、ロータ114が回転自在に配置されたステータ113とを備えている。
前記ロータ114のロータかなには、中間車34が噛み合い、この中間車34のかなには表示車33が噛み合っている。そして、この表示車33に前記表示針31が取り付けられている。
このため、発電表示用目盛板32は平面扇形に形成されており、前記表示針31の先端の移動軌跡に沿って円弧状に目盛321が形成されている。
そして、表示針31が持続時間を指示する持続計として用いられている場合、1目盛りあたり1日相当の持続時間を示し、最大10日分の持続を表示可能に構成されている。
すなわち、持続時間カウンタのカウンタ値が0日になると、表示針31は第0目盛321Aを指し、1日になると、表示針31は第1目盛を指す。以下、1日増える毎に、表示針31は第2〜10目盛を指示する。また、持続時間が10日よりも大きくなっても、目盛が10日分しかないため、表示針31は第10目盛321Bを指す。
なお、本実施形態では、第10目盛321Bを発電状態表示時に表示針31が向かう第1目標位置に設定している。一方、第2目標位置は、後述するように、発電量表示状態になってからの積算値で変化する非発電時表示位置に設定している。
一方、通常の時刻を表示するための計時制御手段および時刻表示手段は、従来からある一般的なアナログ式クオーツ時計の構成であるため、詳細な説明は省略する。
すなわち、発振手段12は、水晶振動子などで構成され、所定周波数の信号を出力する。分周手段13は、発振手段12からの信号を分周し、例えば1Hzの基準信号を出力する。
時刻表示制御手段14は、分周手段13の基準信号に基づいて時刻表示用モータ駆動手段15に駆動信号を出力する。通常、発振手段12から1Hzの基準信号が入力される毎に、駆動信号を出力する。時刻表示用モータ駆動手段15は、前記駆動信号に基づいて時刻表示用モータ16のモータコイルに入力し、時刻表示用モータ16は時刻表示用指針20をステップ運針する。
なお、時刻表示用モータ駆動手段15は、発電表示制御手段9からの制御信号により、持続時間が0になった際には、時刻表示用指針20の運針を停止するスリープモードに移行するように構成されている。
なお、これらのフローチャートによる制御は、図6に示すサンプリングタイミング毎に繰り返し実施される。
電子時計1の動作が開始すると、CPU101は、電流検出手段6をサンプリング駆動して電流検出結果の取り込み処理を行う(ステップS1)。このため、回転錘2やりゅうず3によって発電手段4で発電が行われていると、整流手段5を介して二次電池7に発電電流(充電電流)が流れ、その電流が電流検出手段6で検出される。すると、電流検出手段6からは、各サンプリング毎の電流ピーク値に対応する検出結果信号、具体的には図6に示すように、閾値レベルI1〜I4との比較結果を示す信号が出力される。
発電表示制御手段9は、ステップS3において、発電量表示状態ではないと判定(S3で「No」と判定)した場合には、発電量表示状態への移行条件を満たしているかを、以下のステップS4〜S6において判断する。
ステップS4で「Yes」と判定されれば、発電表示制御手段9は、前回の発電終了から予め設定された所定時間t1以内であるかを判断する(ステップS5)。
そして、ステップS5で「Yes」と判定されれば、発電表示制御手段9は、前回の発電積算値(1回の発電の発電量)が予め設定された所定値Q1以上であるかを判断する(ステップS6)。
すなわち、本実施形態では、図6に示すように、充電電流がI3以上であり、かつ、前回の1巻きの発電(電流検出結果がI1以上になってからI1以下になるまでの発電量がQ1以上であり、かつ、前回の発電の終了から(電流検出結果がI1以下になってから)所定時間t1以内である場合に、発電量表示状態に移行するように条件が設定されている。
この移行条件は、回転錘2による自動巻き発電では、使用者が意識して発電しているのではなく、無意識のうちに発電しているように、発電が不定期に行われていたり、発電量が低い場合には、発電量表示状態には移行しないように設定されている。
一方、ステップS4,S5,S6のいずれかで「No」と判定された場合には、発電量表示状態への移行条件を満たさないため、発電表示制御手段9は、処理を終了し、通常表示を継続する。
また、ステップS3において、既に発電量表示状態である場合には、発電量表示処理(ステップS10)において発電量表示状態を継続する。
ステップS11で「Yes」と判定されると、発電表示制御手段9は、非発電時表示位置が最大値(本実施形態では第10目盛321B)になっているかを確認し(ステップS12)、最大値になっていなければ、非発電時表示位置に「1」を加算し(ステップS13)、積分手段8で積算されている発電量表示状態になってからの積算値をリセットする(ステップS14)。また、ステップS12において最大値であった場合も、発電量表示状態での積算値をリセットする(ステップS14)。
従って、発電量表示状態では、この状態になってからの発電量(電荷)がQ2を超える毎に、非発電時表示位置(針目盛位置)が最大針位置10(第10目盛)まで、1目盛分ずつアップすることになる。
ここで、充電電流がI2以上の場合には、表示針31が逆転運針中であるかを判定する(ステップS16)。なお、本実施形態においては、表示針31が第0目盛321Aから第10目盛321Bの方向つまり第1目標位置に向かって移動している場合を正転運針とし、逆に第10目盛321Bから第0目盛321Aの方向つまり第2目標位置に向かって移動している場合を逆転運針としている。
ステップS19において「Yes」と判定された場合には、発電表示制御手段9は、その正転運針を続行し(ステップS20)、ステップS10の発電量表示処理を終了する。
ステップS21において「Yes」と判定された場合には、表示針31が正転方向のMAX値になっていて、それ以上正転運転できないため、ステップS10の発電量表示処理を終了する。
一方、ステップS21において「No」と判定された場合、例えば、表示針31が持続時間表示を行っていたなどの場合には、針位置10に向かって表示針31を正転運針し(ステップS18)、ステップS10の発電量表示処理を終了する。
ステップS34において「Yes」と判定された場合には、発電表示制御手段9は、その逆転運針を続行し(ステップS35)、ステップS10の発電量表示処理を終了する。
ステップS36において「Yes」と判定された場合には、発電表示制御手段9は、充電電流がI1よりも小さい状態が所定時間t2以上継続しているかを判断する(ステップS37)。
一方、ステップS37において「No」と判定された場合には、表示針31を非発電時表示位置に維持したまま、ステップS10の発電量表示処理を終了する。非発電時表示位置は、ステップS11〜S14において、発電積算量がQ2になるたびに1ずつ加算されるため、今回の発電操作によって発電(充電)された量が表示針31で指示され、使用者が視認できるようになっている。
従って、次のサンプリングタイムになれば、また図7のフローチャートに基づく制御が行われ、発電表示制御手段9はサンプリングタイムの周期に基づいて以上の制御を繰り返すことになる。
例えば、図10(A)に示すように、持続時間表示として、表示針31が第4目盛(持続時間4日)を指示している状態で、手巻き発電が検出されると、図10(B)に示すように、発電量表示に切り替わる。
そして、発電表示制御手段9は、発電がある時、つまり充電電流がI2以上のときは、針位置MAX=10つまり第1目標位置に向けて表示針31を正転運針する。このとき、表示針31が逆転運針中だった場合には、一旦それを停止して正転駆動を行う。
また、発電表示制御手段9は、発電が無い時、つまり充電電流がI2未満のときは、非発電時表示位置つまり第2目標位置に向けて表示針31を逆転運針する。このとき、表示針31が正転運針中だった場合には、一旦それを停止して逆転駆動を行う。
このような制御を行うことで、表示針31の動きを、りゅうず操作に連動しているように見せることができる。
また、非発電時表示位置は、発電量表示状態になってからの発電量の積算値に応じてアップ(目盛10側に移動)する。そのため、発電量表示時に表示針31が下がる位置が段々とかさ上げされていくような動きになり、使用者は今回の手巻きによって充電された量を視覚的に確認することができる。例えば、発電量の積算値が、Q2×4以上でかつ、Q2×5未満であれば、非発電時表示位置は第4目盛になるため、表示針31は、図10(C)に示すように、第4目盛および第10目盛間で振れる。この後、更に発電量が積算されていけば、非発電時表示位置が1目盛ずつアップし、最終的には第10目盛になり、表示針31は振れなくなって第10目盛で固定される。この状態になると、所定の持続時間分、例えば1日分の充電が行われることになる。
(1)電子時計1は、電流検出手段6で検出された発電状態(発電電流)に応じて移動する表示針31、および、この表示針31の駆動を制御する発電表示制御手段9、発電表示用モータ駆動手段10、発電表示用モータ11を備えた発電状態表示手段を備えているので、使用者は、発電手段4における発電状態をリアルタイムに確認することができる。このため、手巻き発電操作時に、発電量が十分であるかを確認でき、使用者は発電状態を確認しながら操作することで、手巻き発電操作を確実に行うことができる。
さらに、発電状態を表示針31で表示できるので、タコメータのように、発電状態をリアルタイムにかつ視覚的に表示でき、使用者は発電状態を感覚的にかつ容易に把握できる。
その上、実際に実機にて検証したところ、このような簡単な制御であるにも関わらず、手巻き発電操作を行う使用者にとって自然で違和感のない表示を行うことができ、発電状態も容易に確認することができた。
さらに、通常時には持続時間が表示されているので、使用者は、時計1が発電せずにどれくらい作動し続けるのかを把握でき、時計が停止する前に発電操作を行うことで、時計1が停止してしまうことも防止できる。
例えば、電流検出手段6としては、図11に示すように、抵抗61に並列に接続されたコンデンサ64を備え、充電電流の平均値を検出するものを利用してもよい。この場合、充電電流はコンデンサ64で積分されて平均化されるため、簡単な処理で、実際に単位時間に二次電池7に充電される充電量を検出することができる。
この場合、実際の発電電流の大きさを表示針31の振れに反映させることができ、特に表示針31を高速で移動可能であり、各サンプリングタイム内で表示針31を目標位置まで移動可能なモータであれば、実際の発電状態をより忠実に表現できる。
複数回のサンプリング結果に基づいて運針制御を行えば、突発的な変動の影響を抑えることができ、安定した運針制御つまり発電量表示を実現することができる。
例えば、持続時間表示状態において、所定の充電電流(例えばI4)を検出した場合に、即座に発電表示状態に移行してもよい。この場合、前記実施形態に比べて、表示の切替をすばやく実行できる。前記実施形態では、発電装置40が自動巻きおよび手巻きの両方で発電可能になっており、手巻き発電のみを検出するために、手巻き発電の特性に基づいて条件を設定していたが、自動巻き発電装置のみが設けられている場合には、手巻き発電を考慮した移行条件を設定する必要がないため、単純に充電電流が所定の閾値(例えばI4)以上になったかのみで移行すればよい。
このような移行条件は、ソーラー発電や外部交流磁界による発電等、一定の発電量が長時間継続する発電装置を用いている場合に有効である。
このような移行条件であれば、手巻き発電のように、所定時間内に一定回数の発電が行われる場合に発電表示状態に移行しやすく、自動巻き発電のように、不定期に発電が行われる場合には発電表示状態に移行し難くできる。このため、自動巻き発電と手巻き発電を併用する場合、使用者にとって意図せずに発電が行われるために、発電状態の確認が困難な自動巻きでは発電量表示状態に入りにくく、使用者が意図して行う手巻きのときのみ発電量表示状態に移行しやすくなり、無駄な発電量表示処理を不要にできて発電量表示のための消費電力を低減できる。
手動操作で表示を切り替えれば、使用者が発電表示状態を確認したい場合のみ、その表示状態に移行でき、使用者の意思で確実に表示を切り替えられると共に、不要な発電量表示を無くすことができて省電力化を図ることもできる。
その上、りゅうず3の回転による手巻き発電が設けられている場合には、その手巻き発電を行うりゅうず3の回転操作自体で表示も切り替えるので、表示切替を確実に行うことができ、手巻き発電時の状態を確実に表示できる。すなわち、前記実施形態のように、充電電流の大きさや、時間などに基づいて表示を切り替える場合には、使用者のりゅうず3の巻き方によっては表示を切り替えることができず、表示切替はりゅうず3の巻き方に依存してしまうことになる。これに対し、りゅうず3の回転を検出するスイッチを設ければ、りゅうず3の巻き方には依存せず、回転されたことが検出されれば確実に表示を切り替えることができる。
さらに、自動巻き発電と手巻き発電を併用する場合、使用者にとって意図せずに発電が行われるために、発電状態の確認が困難な自動巻きでは発電量表示状態に入りにくく、使用者が意図して行う手巻きのときのみ発電量表示状態に確実に移行するため、無駄な発電量表示処理を不要にできて発電量表示のための消費電力を低減できる。
このように設定すれば、経過時間のみで持続時間表示への復帰を制御できるので、制御回路構成が簡単になる。また、使用者は、発電が行われて発電量表示状態に切り替わった際に発電状態を確認でき、その後、所定時間経過すれば自動的に持続時間表示に切り替わるため、持続時間の確認も容易に行うことができる。すなわち、発電状態の表示から持続時間の表示に自動的に切り替わるため、発電状態表示になった後は、使用者は何ら操作することなく、発電状態と持続時間とを確認でき、利便性を向上できる。
但し、前記実施形態の表示針31のように、一定角度範囲で移動するほうが、時計1の文字板部分に副針として組み込んだ際に、指針のサイズを大きくでき、視認性を向上できる。
また、本発明は、腕時計に限らず、発電機能を備えていれば、懐中時計、置時計、掛け時計などの他の時計にも適用できる。
要するに、本発明は、発電機能を有し、かつ、時刻を指示する指針とは別に設けられた副表示針を備え、この副表示針で持続時間や発電量を表示できる多針式の電子時計に広く利用できる。
Claims (19)
- 発電手段と、
前記発電手段で発電された電気エネルギを蓄積する蓄電手段と、
前記蓄電手段に蓄積された前記電気エネルギで駆動される計時制御手段と、
前記計時制御手段によって制御されて時刻表示を行う時刻表示手段と、
前記発電手段の発電状態を検出する発電検出手段と、
前記発電検出手段から出力される検出結果信号に基づいて発電状態を表示する発電状態表示手段とを備え、
前記発電状態表示手段は、指針と、この指針を正逆両方向に駆動するアクチュエータとを備えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1に記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電検出手段は、前記発電手段で発電された発電電流を所定のサンプリングレートでサンプリングし、各サンプリング時の発電電流のピーク値を検出することを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1に記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電検出手段は、前記発電手段で発電された発電電流を所定のサンプリングレートでサンプリングし、各サンプリング時の発電電流の平均値を検出することを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、
前記発電検出手段からの検出結果信号に基づいて、検出した発電電流が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する発電レベル判定部と、
前記発電レベル判定部において、前記発電電流が閾値以上であると判定された場合には、前記アクチュエータを、前記指針が第1目標位置に向かう方向に駆動し、前記発電電流が閾値未満であると判定された場合には、前記指針が第2目標位置に向かう方向に駆動する駆動制御部と、
を備えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項4に記載の発電機能付き電子時計において、
前記閾値は複数設けられ、
前記第1目標位置および第2目標位置は、前記発電検出手段で検出されて前記各閾値と比較することで求められる発電電流の大きさに応じて変更されることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項4に記載の発電機能付き電子時計において、
前記第1目標位置および第2目標位置の少なくとも一方は、前記発電検出手段で検出された発電電流の積算値に応じてその位置が変更されることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項4から請求項6のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記駆動制御部は、前記発電レベル判定部において、前回の判定と異なる判定結果となった場合には、その時点で前回の判定による駆動を中断し、今回の判定結果に基づく新しい目標位置に対して指針を移動させることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項4から請求項7のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記駆動制御部は、前記発電検出手段からの検出結果信号を複数個積算した積算値、または、複数個の検出結果信号の平均値に基づいて設定される表示位置に前記指針を移動することを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項4から請求項8のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記駆動制御部は、指針を移動する速度を、その移動方向によって切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、前記発電手段において発電が行われている際に、前記発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、前記発電検出手段において所定の発電量を検出した場合に、前記指針を発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、一定時間内に所定の発電量の発電がある状態が所定時間以上継続した場合に、前記指針を発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、1回の発電で所定の発電量があることが所定時間以内に所定回数あった場合に、前記指針を発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、1回の発電で所定の発電量があり、その後、所定時間以内に所定量の発電を検出した場合に、前記指針を発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
外部操作部材を備え、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、前記外部操作部材の所定操作を検出した場合に、前記指針を発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
外部操作部材と、この外部操作部材の操作を検出するスイッチを備え、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針を他の情報表示に利用し、前記スイッチによって操作部材の操作を検出した場合に、前記指針を発電状態の表示に切り替えることを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項10から請求項16のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、通常は、前記指針によって時計の持続時間を表示することを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項10から請求項17のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、発電状態の表示を行っている際に、一定時間以上でかつ所定値以上の発電が無かった場合には、通常の表示状態に復帰することを特徴とする発電機能付き電子時計。 - 請求項10から請求項17のいずれかに記載の発電機能付き電子時計において、
前記発電状態表示手段は、発電状態の表示に切り替わってから、一定時間経過後に通常の表示状態に復帰することを特徴とする発電機能付き電子時計。
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