JP2018169298A - 電波腕時計 - Google Patents

Abstract

【課題】内蔵電池の温度に応じて適切な動作制限を行う電波時計を提供する。【解決手段】内蔵電池４２と、内蔵電池４２の温度を示す温度データを出力する温度センサ３７と、内蔵電池４２から電力供給を受け、外部から信号を受信する受信回路２０と、内蔵電池４２から電力供給を受け、受信回路２０により信号を受信する場合に、温度データに基づいて、内蔵電池４２から受信回路２０に電力を供給する上限時間を決定する制御回路３０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は電波腕時計に関し、特に電波腕時計のバッテリマネジメントに関する。

ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの時刻信号に基づいて時刻修正を行う衛星電波時計や、標準電波送信所から送信される長波標準電波と呼ばれる時刻信号に基づいて時刻修正を行う標準電波時計といった、電波腕時計が知られている。多くの電波腕時計は内蔵充電池により動作するが、特に時刻信号の受信中には比較的大きな電力が消費される。このため、時刻信号の受信動作中、電波腕時計の内蔵電池においては比較的大きな電圧降下が起きる。そして、電池残量が少ない場合に、このような大きな電圧降下が起きると、現在時刻を保持する等の枢要な動作を担う内蔵プロセッサが動作不能となる、システムダウンのおそれがある。

この点、下記特許文献１に開示された衛星電波腕時計は、上限時間内に衛星からの信号を受信できない場合に、直ちに受信動作を停止し、受信失敗の旨の表示を行う。このとき、電池電圧の降下を抑制するため、上記の上限時間を現在の電池電圧の値によって変化させるようにしている。

特許第５６１４５４８号公報

しかしながら、負荷時における電池の電圧降下量はむしろ電池の温度に大きく依存する。このため、上記従来技術に係る衛星電波腕時計では、例えば腕時計が腕から外されて冷気に曝されている場合など、特に内蔵電池の温度が低い場合において、受信の上限時間が十分に短くならない可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、内蔵電池の温度に応じて適切な動作制限を行うことができる電波腕時計を提供することにある。

（１）内蔵電池と、前記内蔵電池の温度を示す温度データを出力する温度センサと、前記内蔵電池から電力供給を受け、外部から信号を受信する受信回路と、前記内蔵電池から電力供給を受け、前記受信回路により前記信号を受信する場合に、前記温度データに基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路に電力を供給する上限時間を決定する制御回路と、を含む電波腕時計。

（２）（１）に記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信する場合に、前記温度データと前記内蔵電池の電圧に基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路に電力を供給する上限時間を決定する、電波腕時計。

（３）（１）又は（２）に記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信する場合に、前記温度データに基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路への電力供給を禁止するか否かを判断する、電波腕時計。

（４）（３）に記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記温度データ及び前記内蔵電池の電圧に基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路への電力供給を禁止するか否かを判断する、電波腕時計。

（５）（１）乃至（４）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記温度データの範囲及び前記電圧の範囲の組み合わせにそれぞれ関連づけて、前記上限時間の複数の候補を記憶するメモリをさらに含む、電波腕時計。

（６）（５）に記載の電波腕時計において、前記メモリは、時刻補正のために前記信号を受信する場合の前記上限時間の複数の候補と、測位のために前記信号を受信する場合の前記上限時間の複数の候補と、をそれぞれ前記温度データの範囲及び前記内蔵電池の電圧の範囲の組み合わせに関連づけて記憶する電波腕時計。

（７）（５）又は（６）に記載の電波腕時計において、前記メモリは、前記内蔵電池が充電中の場合の前記上限時間の複数の候補と、前記内蔵電池が放電中の場合の前記上限時間の複数の候補と、をそれぞれ前記温度データの範囲及び前記内蔵電池の電圧の範囲の組み合わせに関連づけて記憶する電波腕時計。

（８）（５）乃至（７）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記上限時間の複数の候補のそれぞれに関連づけられる前記温度データの範囲の幅は、該範囲が低温に係るものであるほど狭い、電波腕時計。

（９）（５）乃至（８）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記温度センサが出力する前記温度データの傾向を示す温度傾向データを取得し、前記温度傾向に基づいて前記温度データの各範囲を変更する、電波腕時計。

（１０）（９）に記載の電波腕時計において、前記温度傾向データは、前記電波腕時計の位置データを含む、電波腕時計。

（１１）（９）又は（１０）に記載の電波腕時計において、前記温度傾向データは、現在の日付データを含む、電波腕時計。

（１２）（１）乃至（１１）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信中に、前記電波腕時計の運針の制限を実施し、前記上限時間まで前記信号の受信に成功しない場合に、所与の待機時間の経過後に前記運針の制限を解除する電波腕時計。

（１３）（１２）に記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記待機時間が経過するまで前記信号の受信中である旨を表示する電波腕時計。

（１４）（１２又は（１３）に記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記温度データに基づいて、前記待機時間を決定する電波腕時計。

（１５）（１４）に記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記温度データ及び前記電圧に基づいて、前記待機時間を決定する電波腕時計。

（１６）（１）乃至（１５）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記信号の受信に成功する場合に、前記待機時間及び受信成功までの時間により定まる時間の経過後に、前記運針の制限を解除する電波腕時計。

（１７）（１）乃至（１６）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信中に、前記電波腕時計の運針の制限を実施し、前記上限時間まで前記信号の受信に成功しない場合に、前記電圧と所定の基準電圧との比較に応じて、前記運針の制限を解除する電波腕時計。

（１８）（１）乃至（１７）のいずれかに記載の電波腕時計において、前記温度センサから出力される前記温度データは、クロック信号を生成する振動子の温度補償にも用いられる、電波腕時計。

（１９）（１８）に記載の電波腕時計において、前記温度センサ、前記振動子及び前記内蔵電池は、いずれも前記電波腕時計の中心を通る二分線の片側の領域に配置される、電波腕時計。

本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計の外観の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計の内部構成を示すブロック図である。 衛星信号の受信失敗時の二次電池の電圧推移を示す図である。 上限時間テーブルの一例を示す図である。 上限時間テーブルの変形例１を示す図である。 待機時間テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計の受信動作を示すフロー図である。 受信失敗時復帰処理を示すフロー図である。 受信失敗時復帰処理の変形例を示すフロー図である。 受信成功時復帰処理を示すフロー図である。 上限時間テーブルの変形例２を示す図である。 上限時間テーブルの変形例３を示す図である。 上限時間テーブルの変形例４を示す図である。 本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計の内部構成の変形例を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態に係る衛星電波腕時計１は、時刻情報を含んだ電波を受信し、当該受信した電波に含まれる時刻情報を用いて自身が計時している時刻の修正を行う。図１は、本実施形態に係る衛星電波腕時計１の外観の一例を示す平面図であり、図２は、衛星電波腕時計１の内部構成を示す構成ブロック図である。これらの図に示されるように、衛星電波腕時計１は、アンテナ１０と、受信回路２０と、ＤＣＤＣコンバータ２３と、制御回路３０と、振動子３８と、電力供給部４０と、駆動機構５０と、時刻表示部５１と、指針５２と、文字板５３と、操作部６０と、を含んで構成される。

アンテナ１０は、時刻情報を含んだ電波として、衛星から送信される衛星信号を受信する。特に本実施形態では、アンテナ１０は、ＧＰＳ衛星から送信される周波数約１．６ＧＨｚの電波を受信するパッチアンテナである。ＧＰＳは、衛星測位システムの一種であって、地球の周囲を周回する複数のＧＰＳ衛星によって実現されている。これらのＧＰＳ衛星は、それぞれ高精度の原子時計を搭載しており、原子時計によって計時された時刻情報を含んだ衛星信号を周期的に送信している。

受信回路２０は、アンテナ１０によって受信された衛星信号を復号して、復号の結果得られる衛星信号の内容を示すビット列（受信データ）を出力する。具体的に、受信回路２０は、高周波回路（ＲＦ回路）２１及びデコード回路２２を含んで構成されている。二次電池４２の出力電圧は、ＤＣＤＣコンバータ２３により所定の電圧に変換され、変換後の電圧が電源電圧として受信回路２０に供給されている。

高周波回路２１は、高周波数で動作する集積回路であって、アンテナ１０が受信したアナログ信号に対して増幅、検波を行って、ベースバンド信号に変換する。デコード回路２２は、ベースバンド処理を行う集積回路であって、高周波回路２１が出力するベースバンド信号を復号してＧＰＳ衛星から受信したデータの内容を示すビット列を生成し、制御回路３０に対して出力する。

衛星電波腕時計１の文字板５３には、例えば「ＯＫ」、「ＮＧ」、「ＲＸ」の文字による、受信回路２０の状態を示す受信状態表示６１が設けられており、受信回路２０による衛星信号の受信中には秒針５２ｃが「ＲＸ」の文字を指示し、その後、受信回路２０により衛星信号の受信に成功すれば秒針５２ｃが「ＯＫ」の文字を指示した後、通常の運針を再開する。また、衛星信号の受信に失敗すれば、秒針５２が「ＮＧ」の文字を指示した後、通常の運針を再開する。

制御回路３０は、衛星電波腕時計１に含まれる各種回路や機構を制御する回路であり、マイクロコントローラ３１と、モータ駆動回路３５と、発振回路３６と、温度センサ３７と、を含んで構成される。マイクロコントローラ３１は、演算部３２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４と、を含み、制御回路３０は、例えば１つの集積回路により構成される。

演算部３２は、ＲＯＭ３４に格納されたプログラムに従って各種の情報処理を行う。本実施形態において演算部３２が実行する処理の詳細については、後述する。ＲＡＭ３３は、演算部３２のワークメモリとして機能し、演算部３２の処理対象となるデータが書き込まれる。特に本実施形態では、受信回路２０によって受信された衛星信号の内容を表すビット列（受信データ）が、ＲＡＭ３３内のバッファ領域に順次書き込まれるほか、制御用の各種変数の値が保持される。

発振回路３６は、衛星電波腕時計１の内部での計時に使用されるクロック信号を供給する。演算部３２は、発振回路３６より供給されるクロック信号に基づいて内部時刻を取得し、時刻表示部５１に表示すべき時刻（表示時刻）を決定する。

発振回路３６は、水晶振動子などの外部の振動子３８に電気的に接続されている。振動子３８の発振周波数には温度依存性があるため、発振回路３６は、自身が生成するクロック信号の周波数を一定にするよう、温度補償動作を行う。具体的には、温度センサ３７により計測される振動子３８の温度データをマイクロコントローラ３１が取得すると、該マイクロコントローラ３１はクロック信号の周波数を一定にするように補償信号を発振回路３６に送信する。発振回路３６は、補償信号に応じて振動子３８の発振周波数を変化させ、これにより振動子３８の発振周波数や発振回路３６から出力されるクロック信号の周波数を温度によらず一定にしている。

温度センサ３７は、感温デバイスの状態を計測することにより、温度データを取得するものである。例えば、温度センサ３７はＣＲ発振器を含んで構成されてよく、該ＣＲ発振器の発振周波数を計測し、そうして得られる発振周波数から温度データを取得することができる。

ここで、温度センサ３７は、図１に示すように、集積回路である制御回路３０の角部に内蔵されている。衛星電波腕時計１のケース内においては、平面視で円形の二次電池４２の隣に振動子３８が配置されており、二次電池４２と振動子３８とによりできる隅部に、温度センサ３７が設けられた制御回路３０の角部が配置され、これにより温度センサ３７は振動子３８のみならず、二次電池４２にも近接するようになっている。二次電池４２と振動子３８と温度センサ３７は、いずれも時計の中心（指針５２の回転軸の位置）を通る二分線αの一方側の領域（図１では上側）に配置されている。なお、図１では、二分線αは３時及び９時の位置を通るが、二分線αは時計の中心を通り、平面視で文字板５３を二分する任意の直線であってよい。また、二次電池４２が大型の場合には、二次電池４２の中心４２ａが二分線αの上記一方側の領域に位置していればよく、その周縁部の一部が他方側にあってもよい。その他の要素、例えば制御回路３０の温度センサ３７以外の部分、アンテナ１０、受信回路２０、ＤＣＤＣコンバータ２３などは、二分線αのどちらの側に配置されてもよく、図１は、制御回路３０、アンテナ１０、受信回路２０、ＤＣＤＣコンバータ２３の配置の一例である。以上の二次電池４２、振動子３８及び温度センサ３７の配置により、温度センサ３７の出力する温度データは、振動子３８の温度を示すものとしてのみならず、二次電池４２の温度を示すものとしても利用することができる。なお温度センサ３７は、制御回路３０に内蔵される必要はなく、独立したデバイスであってよい。あるいは、温度センサ３７は他のデバイスに内蔵されてもよい。いずれの場合も、温度センサ３７は二次電池４２及び振動子３８の近傍に配置される。また、振動子３８の温度と二次電池４２の温度とを別々のセンサにより検出してもよい。

モータ駆動回路３５は、演算部３２により決定された表示時刻に応じて、駆動機構５０に含まれるモータを駆動する駆動信号を出力する。これにより、マイクロコントローラ３１によって生成された表示時刻が時刻表示部５１に表示される。

また、本実施形態に係る衛星電波腕時計１では、演算部３２が、発振回路３６から供給されるクロック信号によって計時された内部時刻を、受信回路２０によって受信された衛星信号に基づいて修正する。

電力供給部４０は、受信回路２０や制御回路３０、駆動機構５０など、衛星電波腕時計１内の各部に対して、その動作に必要な電力を供給する。電力供給部４０は太陽電池４１と、二次電池４２と、スイッチＳｗ１とを含む。

太陽電池４１は、例えば透光性の薄板である文字板５３の下に配置されており、衛星電波腕時計１に対して照射される太陽光などの外光によって発電し、発電した電力を二次電池４２に供給する。

二次電池４２は、リチウムイオン電池等の充電可能な電池と、そのリチウムイオン電池等の電池の充電および放電を管理するバッテリマネジメント回路とを含み、太陽電池４１によって発電された電力を蓄積する。そして、蓄積された電力を、受信回路２０、制御回路３０、駆動機構５０など、電力を必要とする各部に対して供給する。また、上記のバッテリマネジメント回路は二次電池４２本体の電圧を検出する電圧センサを含んでおり、この電圧センサが検出した電圧はマイクロコントローラ３１に通知される。

二次電池４２は、直列接続されたスイッチＳｗ１を介して太陽電池４１と並列接続されている。具体的には、太陽電池４１の正極と二次電池４２の正極とはスイッチＳｗ１を介して接続されている。太陽電池４１は、スイッチＳｗ１がオンになっている間、二次電池４２へ電力供給を行う。

ここで、受信回路２０による衛星信号の受信は比較的大きな電力を消費することから、ＤＣＤＣコンバータ２３から受信回路２０への電力供給は、制御回路３０から出力されるスイッチＳｗ２により制御されている。マイクロコントローラ３１は、必要時のみスイッチＳｗ２をオン状態として受信回路２０に給電することにより、電力の節減を図っている。例えば、マイクロコントローラ３１は、毎日決められた時刻に受信回路２０に給電したり、操作部６０により受信操作が行われた場合に受信回路２０に給電したりする。また、マイクロコントローラ３１は、太陽電池４１の発電量が大きく、文字板５３の下に配置されたアンテナ１０が衛星方向を向いている可能性が高いと推測される場合に、受信回路２０に給電してよい。

ここで、本実施形態に係る衛星電波腕時計のバッテリマネジメントについて説明する。図３は、衛星信号の受信時における二次電池４２の電圧推移を概略的に示している。特に同図では、上限時間内で衛星信号の受信が成功しなかった場合における二次電池４２の電圧推移を示している。

同図に示すように、スイッチＳｗ２がオン状態に切り替えられ（タイミングＴ１）、受信回路２０が衛星信号の受信動作を開始すると、直後に、二次電池４２の電圧は急激に降下する。なお、衛星信号の受信動作を開始する際には、上述のように秒針５２ｃは文字板５３の「ＲＸ」の文字を指し示し、これにより受信動作が開始したことを使用者に知らせる。

その後、受信回路２０への通電開始直後の急激な電圧降下は収束し、二次電池４２の電圧はある程度回復する。しかしその後、受信回路２０による電力消費が続くにつれて、徐々に二次電池４２の電圧は下降する。ここで、受信回路２０による電力消費によって二次電池４２の電圧が降下するスピードは、二次電池４２の温度に大きく依存する。すなわち、温度が低いほど二次電池４２の電圧が降下するスピードは速い。そこで、本実施形態では、ＲＯＭ３４に記憶される上限時間テーブル（後述）を参照し、二次電池４２の温度に基づき、受信回路２０に給電する時間の上限を決定している。具体的には、二次電池４２の温度が低いほど給電の上限時間を短くする。

そして、受信回路２０への給電を開始してからの経過時間が、こうして決定される上限時間に達すると（タイミングＴ２）、マイクロコントローラ３１はスイッチＳｗ２をオフ状態に切り替える。これにより、二次電池４２の電圧が過度に低下しないようにできる。

ここで、受信回路２０への通電を上限時間まで継続すると、二次電池４２の電圧は駆動機構５０を駆動するのに十分な電圧（モータ駆動電圧）を下回る可能性がある。ここで、モータ駆動電圧とは、正回転、逆回転及び高速運針など、全てのモータの動作を行うことのできる電圧とする。駆動電圧は、上記に限らず、正回転のみできる電圧などモータが異常動作を行わない任意の電圧に設定することができる。

そこで、本実施形態では、マイクロコントローラ３１は、スイッチＳｗ２をオフ状態に切り替えて受信回路２０による受信動作を停止した後も、直ちにはモータ駆動回路３５によるモータ駆動を再開しないようにしている。こうして電力消費を控えることにより、タイミングＴ２以降、二次電池４２の電圧は徐々に回復する。

このとき、二次電池４２の電圧の回復スピードは、二次電池４２の温度に大きく依存する。すなわち、温度が低いほど二次電池４２の電圧が回復スピードは遅い。このことを考慮し、本実施形態では受信回路２０への給電が停止してから、モータ駆動回路３５によるモータ駆動が開始するまでの待機時間を、ＲＯＭ３４に記憶される待機時間テーブル（後述）を参照して、二次電池４２の温度に基づいて決定するようにしている。具体的には、二次電池４２の温度が低いほど待機時間を長くする。なお、待機時間は、待機時間経過後のモータ駆動により二次電池４２の電圧がモータ駆動電圧を再度下回らないよう、十分な時間が設定される。待機中は、秒針５２ｃは「ＲＸ」の文字を指示したままとなる。

受信回路２０への給電が停止してから経過時間が、上記のようにして決定される待機時間に達すると（タイミングＴ３）、マイクロコントローラ３１は、モータ駆動回路３５により秒針５２ｃを動かして、該秒針５２ｃが文字板５３の「ＮＧ」の文字を指示すようにする。その後、マイクロコントローラ３１は、モータ駆動回路３５に通常の運針動作を再開させる。

なお正転、逆転、高速運針、又は低速運針など、指針の動作方法によって二次電池４２の電圧降下量が異なる。そこで、待機時間の経過後、モータ駆動回路３５により指針を動作させる場合、二次電池４２の温度や電圧に基づいて、その動作方法を選択してもよい。

図４は、上述した上限時間テーブルの一例を示す図である。本実施形態では、二次電池４２のバッテリマネジメント回路は、二次電池４２本体の電圧が２．０Ｖ未満（電圧範囲１）、２．０Ｖ以上２．１Ｖ未満（電圧範囲２）、２．１Ｖ以上２．４Ｖ未満（電圧範囲３）、２．４Ｖ以上２．６５Ｖ未満（電圧範囲４）、２．６５Ｖ以上２．７Ｖ未満（電圧範囲５）、２．７Ｖ以上２．８Ｖ未満（電圧範囲６）、２．８Ｖ以上３．３Ｖ未満（電圧範囲７）、３．３Ｖ以上（電圧範囲８）のいずれであるかを検出し、それをマイクロコントローラ３１に通知する。また、温度センサ３７で検出される温度データは例えば０．１度刻みであり、マイクロコントローラ３１では温度データが示す温度が、例えば−１０℃未満（温度範囲１）、−１０℃以上−５℃未満（温度範囲２）、−５℃以上０℃未満（温度範囲３）、０℃以上５℃未満（温度範囲４）、５℃以上１０℃未満（温度範囲５）、１０℃以上２５℃未満（温度範囲６）、２５℃以上４０℃未満（温度範囲７）、４０℃以上（温度範囲８）のいずれであるかを判定する。温度範囲は、低温のものほど狭くなるように設定されている。これにより、低温ほど緻密なバッテリマネジメントを行うことができる。

図４に示す上限時間テーブルは、ＲＯＭ３４に保持されるものであり、上記のようにしてマイクロコントローラ３１が取得する電圧範囲及び温度範囲の各組み合わせに関連づけて上限時間の候補を記憶するものである。なお、受信回路２０による受信動作が禁止される温度範囲及び電圧範囲の組み合わせに対しては、「禁止」の旨のフラグが上限時間テーブルに記憶されている。

上限時間テーブルでは、温度範囲が低温であるほど上限時間が短くなる。例えば、４０℃以上では上限時間が８０秒なのに対して、−５℃以上０℃未満では上限時間が５秒に短縮される。また、温度範囲が低温であるほど高い電圧で受信回路２０による受信動作が禁止される。例えば、４０℃以上では２．６５Ｖ未満のときに受信動作が禁止されるのに対して、−５℃以上０℃未満ではそれより高い２．８Ｖ未満のときに受信動作が禁止される。なお、図５に示すように、上限時間テーブルにおいて、各温度範囲の上限時間は、電圧範囲が下がるにつれて短くなるように設定してよい。こうすれば、温度範囲のみならず、電圧範囲にも依存して、上限時間を変化させることができる。

また、マイクロコントローラ３１はバッテリマネジメント回路により計測された電圧を表示するようにしてよい。たとえば、文字板５３に低電圧レベルを示す「Ｌ０」の文字、中電圧レベルを示す「Ｌ１」の文字、高電圧レベルを示す「Ｌ２」の文字を表示しておき、操作部６０に対して所定操作があった場合に、秒針５２ｃ等の指針５２により、バッテリマネジメント回路から送られる電圧範囲に対応する文字を指し示すようにしてよい。ここでは、電圧範囲１〜４の場合は「Ｌ０」が指示され、電圧範囲５及び６の場合は「Ｌ１」が指示され、電圧範囲７及び８の場合は「Ｌ２」が指示される。低電圧レベルの場合には、他の電圧レベルよりも多い４つの電圧範囲により、電圧情報がバッテリマネジメント回路からマイクロコントローラ３１に通知され、より緻密なバッテリマネジメントが可能となっている。

なお、図４及び図５の上限時間テーブルに示される上限時間は、受信回路２０の通電開始タイミングからの経過時間を示すものであってもよい。また、受信回路２０が通電開始直後に低消費電力の暖機動作を行い、その後に実際に受信動作を行う場合には、上記上限時間は、暖機動作の終了タイミングからの経過時間を示すものであってよい。

次に、図６は、上述した待機時間テーブルの一例を示す図である。同図に示す待機時間テーブルは、ＲＯＭ３４に保持されるものであり、上記のようにしてマイクロコントローラ３１が取得する電圧範囲及び温度範囲の各組み合わせに関連づけて待機時間の候補を記憶するものである。なお、運針の再開が禁止される温度範囲及び電圧範囲の組み合わせに対しては、「禁止」の旨のフラグが待機時間テーブルに記憶されている。

待機時間テーブルでは、温度範囲が低温であるほど待機時間が長くなる。例えば、二次電池４２の電圧が３．３Ｖ以上の場合、４０℃以上では待機時間が０秒なのに対して、−５℃以上０℃未満では待機時間が３０秒に延長される。また、温度範囲が低温であるほど高い電圧で運針の再開が禁止される。例えば、４０℃以上では２．６５Ｖ未満のときに運針の再開が禁止されるのに対して、−５℃以上０℃未満ではそれより高い２．７Ｖ未満のときに運針の再開が禁止される。また、待機時間テーブルにおいて、各温度範囲の待機時間は、電圧範囲が下がるにつれて長くなるように設定されている。こうして、温度範囲のみならず、電圧範囲にも依存して、待機時間を変化させるようにしている。なお、待機時間を温度範囲のみによって決まるようにしてよいのはもちろんである。

図７は、衛星信号の受信時におけるマイクロコントローラ３１による制御を示すフロー図である。同図に示す制御は、定期的な衛星信号の受信タイミングが到来したり、操作部６０により衛星信号の受信指示がされたりした場合に実行されるものである。まず、マイクロコントローラ３１は、秒針５２ｃが受信状態表示６１における「ＲＸ」を指示するよう、モータ駆動回路３５を制御する。その後、指針５２の動作を停止する（Ｓ１０１）。次に、温度センサ３７から温度データを取得するとともに、二次電池４２のバッテリマネジメント回路から電圧データを取得する（Ｓ１０２）。その後、取得した温度データが属する温度範囲を特定する。そして、ＲＯＭ３４に記憶されている上限時間テーブルを参照し、特定した温度範囲、及びバッテリマネジメント回路から取得した電圧データが示す電圧範囲に関連づけられた上限時間、又は禁止フラグを読みだす（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３で禁止フラグを読み出した場合には（Ｓ１０４）、衛星信号の受信が禁止されている旨を表示し（Ｓ１１２）。この場合には受信動作を行わない。例えば、秒針５２ｃを２秒運針させたり、秒針５２ｃを受信禁止状態であり非受信の旨を示す特別位置に移動させたりする。あるいは、時針５２ａ、分針５２ｂ、秒針５２ｃとは別の指針（不図示）を設け、その指針により受信禁止且つ非受信の旨を表示してもよい。衛星信号の受信禁止且つ非受信の旨を明示的に表示した後は、通常の運針動作を再開する。なお、通常運針の再開前に所定の待機時間の経過を待ってもよい。

また、Ｓ１０４では、衛星信号の受信が禁止されている旨を明示的に表示しなくてもよい。この場合には、秒針５２ｃが受信状態表示６１における「ＲＸ」を指示した状態で、所定の待機時間（比較的長めの時間であり、例えば３０秒である。）の経過を待ち、その後に秒針５２ｃが「ＮＧ」を一旦指示してから、通常運針を再開するようにすることが望ましい。こうすれば、操作部６０により連続して受信動作が指示されたとしても、図７に示される動作が開始される間隔を延ばすことができ、低消費電力化を図ることができる。本実施形態では、二次電池４２の温度及び電圧の両方に基づいて、受信動作を禁止するか否かを判断しているので、二次電池４２の過度な電圧降下を確実に防止できる。

一方、Ｓ１０３で上限時間を読みだした場合には（Ｓ１０４）、スイッチＳｗ２をオン状態にして受信回路２０に通電するとともに、マイクロコントローラ３１でタイマのカウントを開始する（Ｓ１０５）。このタイマは受信回路２０への通電時間を計測するためのものである。なお、上述のように、上限時間テーブルで暖機動作の終了タイミングからの経過時間を上限時間として保持する場合には、暖機動作の終了タイミングからタイマのカウントを開始してよい。その後、衛星信号の受信に成功するか（Ｓ１０７）、タイマの値がＳ１０３で読みだした上限時間に達するまで（Ｓ１０８）、衛星信号の受信動作を継続する（Ｓ１０６）。タイマの値が上限時間に達する前に衛星信号の受信に成功すれば（Ｓ１０７）、タイマを停止し（Ｓ１１０）、後述する受信成功時復帰処理を実行し（Ｓ１１１）、処理を終了する。また、衛星信号の受信に成功することなく、タイマの値が上限時間に達すれば（Ｓ１０８）、後述する受信失敗時復帰処理を実行し（Ｓ１０９）、処理を終了する。

なお、Ｓ１０６のタイミングにて、Ｓ１０２及びＳ１０３の処理を再度実行し、受信上限時間を更新してもよい。こうすれば、二次電池４２の温度や電圧の変化に応じて、より確実に電圧低下を防止できる。また、受信中に取得した温度範囲や電圧範囲に関連づけて、上限時間テーブルに禁止フラグが記憶されている場合には、受信回路２０への通電を直ちに停止することが望ましい。その場合、二次電池４２の電圧が上昇するまで一定時間待機してから、運針を再開することが望ましい。この場合、消費電力を抑えるために２秒運針を行ってもよい。また、衛星信号の受信を中断すべき二次電池４２の温度範囲や電圧範囲は、上限時間テーブルとは別のテーブルにより管理してもよい。ここで、衛星信号の受信を中断すべき二次電池４２の電圧範囲は、上限時間テーブルにおいて「禁止」の旨が関連づけられた電圧範囲よりも低くしてよい。

さらに、受信回路２０を通電後、所定期間（例えば２〜３秒以内）、比較的短い時間間隔での測定により、二次電池４２の電圧変化を監視し、その間の電圧降下量が所期の値よりも小さい場合には（二次電池４２の劣化が小さい場合など）、上限時間を延長してよい。例えば、所定時間（例えば５秒など）をＳ１０３で取得した上限時間に加算してよい。或は、上限時間テーブルの高温側、或は高電圧側に隣接する候補値（現在の上限時間より長いか同じである。）があれば、その値に上限時間を変更してよい。

逆に、受信回路２０を通電後、所定期間だけ二次電池４２の電圧変化を監視し、その間の電圧降下量が所期の値よりも大きい場合には（二次電池４２の劣化が大きい場合など）、上限時間を短縮してよい。例えば、所定時間（例えば５秒など）をＳ１０３で取得した上限時間から減算してよい。或は、上限時間テーブルの低温側、或は低電圧側に隣接する候補値（現在の上限時間より短いか同じである。）があれば、その値に上限時間を変更してよい。こうすれば、通電直後の二次電池４２の実際の挙動により、より適切に通電の上限時間を設定することができる。

以上の実施形態によれば、二次電池４２の温度が低い場合に、それに応じて受信回路２０の上限通電時間を短くでき、二次電池４２の電圧が過度に低下しないようにできる。これにより、システムダウンの可能性を低減できる。

図８は、図７のＳ１０９の受信失敗時復帰処理の一例を示すフロー図である。この処理では、まず待機時間テーブルを参照し、既に特定されている温度範囲、及び既に取得されている電圧データが示す電圧範囲に関連づけられた待機時間、又は禁止フラグを読みだす（Ｓ２０１）。なお、温度データや電圧データはこのタイミングで再度取得してよいのはもちろんである。待機時間テーブルにおいて、再度取得した温度データ及び電圧データに対応する温度範囲及び電圧範囲に関連づけて禁止フラグが記憶されている場合とは、受信回路２０による受信開始時には衛星信号の受信が禁止されていなかったにも関わらず、受信動作中に二次電池４２の温度又は電圧のうち少なくとも一方が低下し、待機時間テーブルにおいて「禁止」に関連づけられた温度範囲及び電圧範囲に遷移した場合である。このような場合、十分に長い待機時間（例えば０〜１００秒）が経過した後、二次電池４２の電圧が所定の閾値以上であれば、運針を再開する。このように、二次電池４２の温度及び電圧の両方に基づいて運針再開を禁止するか否かを判断すれば、二次電池４２の過度な電圧降下をより確実に防止できる。

Ｓ２０１で待機時間が読み出されれば、タイマのカウントをスタートし（Ｓ２０２）、Ｓ２０１で読み出した待機時間が経過するまで（Ｓ２０３）、タイマのカウントを継続する。そして、待機時間が経過すると、マイクロコントローラ３１は秒針５２ｃを移動させ、受信状態表示６１の「ＮＧ」を指示するようにしてから、所定時間後、通常の運針を再開する。すなわち、現在時刻の表示を再開する。こうすれば、二次電池４２の電圧が十分に上昇してから運針を再開でき、運針のためのモータ駆動により二次電池４２の電圧が過度に低下しないようにできる。なお、マイクロコントローラ３１は現在時刻を保持しており、現在時刻の表示の再開に必要な指針の動作量を計算することができる。そこでマイクロコントローラ３１は、この動作量に応じて待機時間を調整してよい。すなわち、動作量が大きい場合には待機時間を延長し、動作量が小さい場合には待機時間を短縮してよい。こうすれば、待機時間を必要十分な長さにすることができる。また、動作量に応じて指針の動作方法を選択してよい。こうすれば、動作量が大きい場合に節電しながら指針を動作させることができる。

図９は、図７のＳ１０９の受信失敗時復帰処理の他の例を示すフロー図である。この処理では、二次電池４２のバッテリマネジメント回路から二次電池４２本体の電圧を取得し（Ｓ３０１）、該電圧が閾値以上でなければ（Ｓ３０２）、所定時間だけ待機してから（Ｓ３０３）、二次電池４２本体の電圧を取得する動作（Ｓ３０１）を繰り返す。そして、二次電池４２本体の電圧が閾値以上となれば、マイクロコントローラ３１は秒針５２ｃを移動させ、受信状態表示６１の「ＮＧ」を指示するようにしてから、所定時間後、通常の運針を再開する。こうしても、二次電池４２の電圧が十分に上昇してから運針を再開できる。

図１０は、図７のＳ１１１の受信成功時復帰処理の一例を示すフロー図である。この処理では、まず図７のＳ１０３で読みだした上限時間（ｔ１）、Ｓ１１０で停止したタイマの値（ｔ２）を用いて、待機時間を計算する（Ｓ４０１）。例えば、図８のＳ２０１と同様にして待機時間テーブルから待機時間を基準時間として取得し、取得した基準時間に（ｔ２／ｔ１）を乗算することにより、実際の待機時間を得てもよい。

その後、マイクロコントローラ３１はタイマのカウントを開始し（Ｓ４０２）、Ｓ４０１で取得した待機時間が経過するまで（Ｓ４０３）、タイマのカウントを継続する。待機時間が経過すれば、マイクロコントローラ３１は秒針５２ｃを移動させ、受信状態表示６１の「ＯＫ」を指示するようにしてから、所定時間後、通常の運針を再開する。こうすれば、受信成功時にも、二次電池４２の電圧が十分に上昇してから運針を再開できる。なお、受信成功時には衛星信号に基づいて正しい時刻情報が得られており、マイクロコントローラ３１は修正時刻の表示に必要な指針の動作量を計算することができる。そこでマイクロコントローラ３１は、この動作量に応じて待機時間を調整してよい。すなわち、動作量が大きい場合には待機時間を延長し、動作量が小さい場合には待機時間を短縮してよい。こうすれば、待機時間を必要十分な長さにすることができる。また、動作量に応じて指針の動作方法を選択してよい。こうすれば、動作量が大きい場合に節電しながら指針を動作させることができる。また、受信成功時復帰処理のスタート時点において二次電池４２の温度及び電圧を再度取得してよい。そして、待機時間テーブルにおいて、再度取得した温度データ及び電圧データに対応する温度範囲及び電圧範囲に関連づけて禁止フラグが記憶されている場合は、十分に長い待機時間（例えば０〜１００秒）が経過した後、二次電池４２の電圧が所定の閾値以上であれば、運針を再開してよい。

以上説明した衛星電波腕時計１によれば、二次電池４２の温度により受信回路２０の通電時間が制限されるようにしたので、二次電池４２の電圧が過度に低下しないようにできる。これにより、マイクロコントローラ３１に供給される電圧が過度に低下し、システムダウンすることを防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、上記実施形態は種々の変形が可能であり、それらの変形も本発明の範囲に含まれるものである。例えば、図１１に示すように、上限時間テーブルは、各上限時間の候補を温度範囲のみに関連づけて記憶するものであってもよい。図１１に示す上限時間テーブルを用いる場合、二次電池４２の電圧が所定電圧（電圧閾値）未満であるか、温度が所定温度（温度閾値）未満であるか、いずれか少なくとも一方の条件を満たす場合、衛星信号の受信を禁止してよい。すなわち、温度範囲によらず共通の電圧閾値が用いられ、電圧範囲によらず共通の温度閾値が用いられる。

また、衛星電波腕時計１は、衛星信号から時刻情報を得るのみならず、位置情報を得てもよい。時刻情報を得るには、１の衛星からの衛星信号の一部のみを受信すれば足りるが、高精度の位置情報を得るためには、複数の衛星から衛星信号を受信する必要があり、また受信しなければならない衛星信号のサイズも大きくなる。このため、時刻情報を得る場合に比べて、位置情報を得る場合は、受信回路２０の通電の上限時間は長くする必要がある。そこで、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、位置情報取得のために受信回路２０を通電する場合の上限時間テーブル（ａ）と、時刻情報取得のために受信回路２０を通電する場合の上限時間テーブル（ｂ）と、の２つのテーブルをＲＯＭ３４に記憶しておき、マイクロコントローラ３１はそれらテーブルを受信目的により使い分けてよい。

この場合も、図１１の上限時間テーブルと同様、図１３（ａ）に示すように、二次電池４２の電圧が所定電圧（位置情報用電圧閾値）未満であるか、温度が所定温度（位置情報用温度閾値）未満であるか、いずれか少なくとも一方の条件を満たす場合、位置情報取得のための衛星信号の受信を禁止してよい。同様に、図１３（ｂ）に示すように、二次電池４２の電圧が所定電圧（時刻情報用電圧閾値）未満であるか、温度が所定温度（時刻情報用温度閾値）未満であるか、いずれか少なくとも一方の条件を満たす場合、時刻情報取得のための衛星信号の受信を禁止してよい。ここで、時刻用電圧閾値は位置情報用電圧閾値より低くてよい。また、時刻情報用温度閾値も位置情報用温度閾値より低くてよい。

各電圧閾値は、温度閾値以上の温度において、受信回路２０その他の全ての電子部品が正常動作できる電圧に設定することが望ましい。また、各温度閾値は、電圧閾値以上の電圧において、受信回路２０その他の全ての電子部品が正常動作できる温度に設定することが望ましい。

また、衛星信号の受信中に二次電池４２の温度を取得して、取得される温度が所定の温度閾値（受信中温度閾値）未満であれば衛星信号の受信を中断してよい。受信中温度閾値は、上限時間テーブルにより示される温度閾値より低くてよい。同様に、衛星信号の受信中に二次電池４２の電圧を取得して、取得される温度が所定の電圧閾値（受信中電圧閾値）未満であれば衛星信号の受信を中断してよい。受信中電圧閾値も、上限時間テーブルにより示される電圧閾値より低くてよい。

また、二次電池４２の充電時と放電時とで上限時間テーブルを２つ用意して、それらをＲＯＭ３４に記憶しておき、マイクロコントローラ３１はそれらテーブルを二次電池４２が充電中か否かにより使い分けてよい。なお、マイクロコントローラ３１は、二次電池４２の電圧推移から二次電池４２が充電中か否かを判断できる。或は、バッテリマネジメント回路に満充電の旨が記憶されていれば、放電中であると判断できる。

また、衛星電波腕時計１が低温の環境にあるか、高温の環境にあるか、といった温度傾向により、上限時間テーブルや待機時間テーブルを切り替えてもよい。低温環境でのテーブルは、同程度のサイズのテーブルでありながら、低温側の各温度範囲がより細かく（幅が狭く）設定されることが望ましい。逆に、高温環境でのテーブルは、高温側の各温度範囲がより細かく設定されることが望ましい。温度傾向としては、位置により気温傾向が異なることを考慮し、例えば電波腕時計の位置データ、例えば衛星信号から取得される緯度データを採用することができる。また、季節により気温傾向が異なることを考慮し、温度傾向として、日付データを採用することができる。

さらに、上限時間テーブルを用いたバッテリマネジメントと、待機時間テーブルを用いたバッテリマネジメントと、は独立した２つの発明の各実施形態であり、各発明は単独で実施可能である。例えば、上記の上限時間テーブルに依らず、二次電池４２の電圧のみに基づいて上限時間を決定し、決定された上限時間を用いて受信回路２０の通電時間を制御した後、図８に示すようにして、待機時間テーブルにより決定される待機時間、通常運針の再開までモータ駆動を停止したままとしてよい。

また、温度データは受信開始時に取得せずとも、定期的に取得しているデータ（例えば１分毎のログデータなど）を流用してもよい。同様に、電圧データは受信開始時に取得せずとも、定期的に取得しているデータ（例えば１０秒毎のログデータなど）を流用してもよい。

また本発明は、衛星電波腕時計１が第１動作及び第２動作を順に行う場合に広く適用できる。すなわち、このような場合に、第２動作の開始タイミングを二次電池４２の温度に基づいて決定してよい。例えば、受信回路２０が第１電源電圧Ｖａで動作する回路部分（例えばアナログ回路部分）と、第２電源電圧Ｖｂ（Ｖａ＞Ｖｂ）で動作する回路部分（例えばデジタル回路部分）と、を有している場合、図１４に示すように、第１電源電圧ＶａはＤＣＤＣコンバータ２３ａにより生成され、第２電源電圧ＶｂはＤＣＤＣコンバータ２３ｂにより生成されてよい。このような場合、ＤＣＤＣコンバータ２３ａ，２３ｂでの電圧変換を同時に開始すると、二次電池４２の電圧降下は大きくなる。そこで、制御回路３０はＤＣＤＣコンバータ２３ａにおける電圧変換とＤＣＤＣコンバータ２３ｂにおける電圧変換とを異なるタイミングで開始させてよい。そして、その開始タイミングのずれ（たとえばミリ秒のオーダー）を二次電池４２の温度に基づいて決定してよい。この場合、二次電池４２の温度範囲とずれ時間とを関連づけたテーブルを用いてよい。このテーブルでは、例えば、温度範囲が低くなればなるほど、ずれ時間は大きくなる。或は、二次電池４２の温度及び電圧に基づいて決定してよい。この場合、二次電池４２の温度範囲及び電圧範囲の組み合わせに関連づけたテーブルを用いてよい。このテーブルでは、例えば、温度範囲が低くなればなるほど、ずれ時間は大きくなる。また、電圧範囲が低くなればなるほど、ずれ時間は大きくなる。なお、ＤＣＤＣコンバータ２３ａの方が電圧変換開始直後の電圧降下量が大きいことから、該ＤＣＤＣコンバータ２３ａから電圧変換を開始してよい。テーブルで保持されるずれ時間は、一方のＤＣＤＣコンバータによる電圧変換が開始されてからの経過時間であってもよい。

１ 衛星電波腕時計、１０ アンテナ、２０ 受信回路、２１ 高周波回路、２２ デコード回路、２３，２３ａ，２３ｂ ＤＣＤＣコンバータ、３０ 制御回路、３１ マイクロコントローラ、３２ 演算部、３３ ＲＡＭ、３４ ＲＯＭ、３５ モータ駆動回路、３６ 発振回路、３７ 温度センサ、３８ 振動子、４０ 電力供給部、４１ 太陽電池、４２ 二次電池、５０ 駆動機構、５１ 時刻表示部、５２ 指針、５２ａ 時針、５２ｂ 分針、５２ｃ 秒針、５３ 文字板、６０ 操作部、６１ 受信状態表示。

Claims (19)

1. 内蔵電池と、
   前記内蔵電池の温度を示す温度データを出力する温度センサと、
   前記内蔵電池から電力供給を受け、外部から信号を受信する受信回路と、
   前記内蔵電池から電力供給を受け、前記受信回路により前記信号を受信する場合に、前記温度データに基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路に電力を供給する上限時間を決定する制御回路と、
   を含む電波腕時計。
2. 請求項１に記載の電波腕時計において、
   前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信する場合に、前記温度データと前記内蔵電池の電圧に基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路に電力を供給する上限時間を決定する、電波腕時計。
3. 請求項１又は２に記載の電波腕時計において、
   前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信する場合に、前記温度データに基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路への電力供給を禁止するか否かを判断する、電波腕時計。
4. 請求項３に記載の電波腕時計において、
   前記制御回路は、前記温度データ及び前記内蔵電池の電圧に基づいて、前記内蔵電池から前記受信回路への電力供給を禁止するか否かを判断する、電波腕時計。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の電波腕時計において、
   前記温度データの範囲及び前記電圧の範囲の組み合わせにそれぞれ関連づけて、前記上限時間の複数の候補を記憶するメモリをさらに含む、電波腕時計。
6. 請求項５に記載の電波腕時計において、
   前記メモリは、時刻補正のために前記信号を受信する場合の前記上限時間の複数の候補と、測位のために前記信号を受信する場合の前記上限時間の複数の候補と、をそれぞれ前記温度データの範囲及び前記内蔵電池の電圧の範囲の組み合わせに関連づけて記憶する電波腕時計。
7. 請求項５又は６に記載の電波腕時計において、
   前記メモリは、前記内蔵電池が充電中の場合の前記上限時間の複数の候補と、前記内蔵電池が放電中の場合の前記上限時間の複数の候補と、をそれぞれ前記温度データの範囲及び前記内蔵電池の電圧の範囲の組み合わせに関連づけて記憶する電波腕時計。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載の電波腕時計において、
   前記上限時間の複数の候補のそれぞれに関連づけられる前記温度データの範囲の幅は、該範囲が低温に係るものであるほど狭い、電波腕時計。
9. 請求項５乃至８のいずれかに記載の電波腕時計において、
   前記温度センサが出力する前記温度データの傾向を示す温度傾向データを取得し、前記温度傾向に基づいて前記温度データの各範囲を変更する、電波腕時計。
10. 請求項９に記載の電波腕時計において、
    前記温度傾向データは、前記電波腕時計の位置データを含む、電波腕時計。
11. 請求項９又は１０に記載の電波腕時計において、
    前記温度傾向データは、現在の日付データを含む、電波腕時計。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の電波腕時計において、
    前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信中に、前記電波腕時計の運針の制限を実施し、前記上限時間まで前記信号の受信に成功しない場合に、所与の待機時間の経過後に前記運針の制限を解除する電波腕時計。
13. 請求項１２に記載の電波腕時計において、
    前記制御回路は、前記待機時間が経過するまで前記信号の受信中である旨を表示する電波腕時計。
14. 請求項１２又は１３に記載の電波腕時計において、
    前記制御回路は、前記温度データに基づいて、前記待機時間を決定する電波腕時計。
15. 請求項１４に記載の電波腕時計において、
    前記制御回路は、前記温度データ及び前記電圧に基づいて、前記待機時間を決定する電波腕時計。
16. 請求項１２乃至１５のいずれかに記載の電波腕時計において、
    前記制御回路は、前記信号の受信に成功する場合に、前記待機時間及び受信成功までの時間により定まる時間の経過後に、前記運針の制限を解除する電波腕時計。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載の電波腕時計において、
    前記制御回路は、前記受信回路により前記信号を受信中に、前記電波腕時計の運針の制限を実施し、前記上限時間まで前記信号の受信に成功しない場合に、前記電圧と所定の基準電圧との比較に応じて、前記運針の制限を解除する電波腕時計。
18. 請求項１乃至１７のいずれかに記載の電波腕時計において、
    前記温度センサから出力される前記温度データは、クロック信号を生成する振動子の温度補償にも用いられる、電波腕時計。
19. 請求項１８に記載の電波腕時計において、
    前記温度センサ、前記振動子及び前記内蔵電池は、いずれも前記電波腕時計の中心を通る二分線の片側の領域に配置される、電波腕時計。

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