JP2022169402A - 電子制御式機械時計 - Google Patents

Abstract

【課題】外部磁界の影響を受けずに調速機を正しく動作させて調速精度を向上でき、指針による時刻指示精度も向上できる電子制御式機械時計の提供。【解決手段】電子制御式機械時計は、ぜんまいと、ぜんまいによって回転される輪列と、輪列により駆動されて時刻を指示する指針と、輪列の回転速度を調速する調速機と、を備え、調速機は、静電力によって輪列の回転を制動する静電式制動機と、静電式制動機の制動状態を制御する調速回路と、を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、電子制御式機械時計に関する。

ぜんまいの機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーによって輪列を調速する調速機を駆動する電子制御式機械時計が知られている（例えば特許文献１参照）。
この電子制御式機械時計は、ぜんまいが解けることで発生する回転力を輪列で増速して磁石付きのローターを回転させ、ローターの周囲に配置されるステーターに設けられたコイルから電力を取り出す電磁誘導式の発電機を備えている。この発電機は、コイルの両端をショートさせることでローターの回転を制動できるため、電磁ブレーキとしても機能させて輪列の回転速度を調速する調速機として使用している。この構成により、輪列に連動する指針の運針速度を精度良く調整でき、指針で指示される時刻精度をクオーツ時計のレベルに向上させることができる。

特開２００８－２６７９７９号公報

特許文献１の電子制御式機械時計は、電磁誘導式の発電機を調速機としても用いているため、外部磁界の影響を受けてしまう。例えば、時計外部から強力な交流磁界が印加されると、調速機が正しく動作せずに調速精度が低下し、指針による時刻指示精度も低下する課題がある。

本開示の電子制御式機械時計は、ぜんまいと、前記ぜんまいによって回転される輪列と、前記輪列により駆動されて時刻を指示する指針と、前記輪列の回転速度を調速する調速機と、を備え、前記調速機は、静電力によって前記輪列の回転を制動する静電式制動機と、前記静電式制動機の制動状態を制御する調速回路と、を備えることを特徴とする。

静電式発電機の原理を説明する図である。 静電式発電機の原理を説明する図である。 静電式発電機における対向電極の電圧波形と、全波整流回路での整流後の電圧波形とを示すグラフである。 静電ブレーキの原理を説明する図である。 静電ブレーキの構成を説明する図である。 第１実施形態の電子制御式機械時計の正面図である。 第１実施形態の電子制御式機械時計のムーブメントの要部を示す模式図である。 第１実施形態の調速機の構成を示す図である。 第１実施形態の調速回路を示すブロック図である。 第２実施形態の電子制御式機械時計のムーブメントの要部を示す模式図である。 第２実施形態の調速機の構成を示す図である。 第３実施形態の調速機の構成を示す図である。 第４実施形態の電子制御式機械時計のムーブメントの要部を示す模式図である。 第４実施形態の調速機の構成を示す図である。 第５実施形態の電子制御式機械時計のムーブメントの要部を示す模式図である。 第５実施形態の調速機の構成を示す図である。

［静電誘導による発電および静電ブレーキの原理］
本開示の電子制御式機械時計は、電磁誘導による調速機を使わずに、静電誘導を使った調速機で調速することで、耐磁性の高い時計を実現したものである。
そこで、静電誘導による発電と、静電ブレーキ（制動機）の原理について説明する。
図１および図２は、静電式発電機１の原理を説明する図である。図１、２において、対向配置される２つの基板２、４のうち、下側の基板２は導電性の基板であり、左右方向に移動可能とされている。基板４に対向する基板２の表面には、エレクトレット膜３Ａ、３Ｂが形成されている。エレクトレット膜３Ａ、３Ｂは、基板２の移動方向つまり矢印方向に沿って所定間隔で配置され、表面はマイナスに帯電している。基板２は、ＧＮＤ電位（グランド電位）に接続されている。
図１、２において、上側の基板４は絶縁基板であり、下側の基板２に対向する表面に対向電極５Ａ、５Ｂが形成されている。対向電極５Ａ、５Ｂは、ダイオードによる全波整流回路６に接続されており、全波整流回路６は負荷回路７に接続されている。負荷回路７は、コンデンサー８と抵抗９が並列に接続された回路である。

静電式発電機１では、基板２を矢印方向に動かして、エレクトレット膜３Ａが対向電極５Ｂに対向し、対向電極５Ａに対向しない図１の状態になった時、エレクトレット膜３Ａの表面のマイナスの電荷により対向電極５Ｂにプラスの電荷が誘起される。
基板２を矢印方向に動かして、エレクトレット膜３Ａが対向電極５Ａに対向し、対向電極５Ｂに対向しない図２の状態になった時は、対向電極５Ａにプラスの電荷が誘起される。このように、基板２を動かして、エレクトレット膜３Ａ、３Ｂを対向電極５Ａ、５Ｂに対して動かすことで、誘導電荷が移動し、交流電流を発生させることができる。この交流電流を全波整流回路６で整流した電流が負荷回路７に流れ、コンデンサー８に充電される。
図３は、静電式発電機１における対向電極５Ａ、５Ｂ間の電圧波形と、全波整流回路６での整流後の電圧波形とを示すグラフである。なお、全波整流回路６では、ダイオードの順方向電圧降下が生じるため、発電電圧が順方向電圧以下の期間は出力電圧が０Ｖとなる。

次に、図４および図５を用いて静電ブレーキについて説明する。図４は、静電ブレーキの原理を説明する図であり、図５は、静電ブレーキの構成を示す図である。
図４は、距離ｄで対向する２つの平板電極１１，１２に電源１３から電圧Ｖを印加する例である。平板電極１１、１２は奥行寸法Ｗであり、下側の平板電極１１が紙面に沿った左右方向つまり矢印方向に移動して、平板電極１１、１２の左右方向の重なり寸法Ｌを変化できるように構成されている。
図４の状態で、電極端部の電界の乱れを無視して、寸法Ｌの電極重なり部に発生する垂直方向の力Ｆ_ｖは、次の式（１）となる。
Ｆ_ｖ＝(ε_０ＷＬ／２)(Ｖ／ｄ)^２…（１）
ここで、ε_０は、真空の誘電率である。一方、下側の平板電極１１が左右方向に可動して重なり寸法Ｌを変化できる場合、水平方向に働く力（平行力）Ｆ_ｈは次の式（２）となる。
Ｆ_ｈ＝ε_０ＷＶ^２／２ｄ…（２）
このように、互いに平行な平板電極１１、１２に電圧Ｖを与えた際に働く平行力Ｆ_ｈは、平板電極１１、１２の重なり寸法Ｌに関係なく一定であり、平板電極１１、１２の重なり寸法Ｌを増やす方向に力が働く。これを利用することで、静電ブレーキを実現することができる。

図５は、エレクトレットを使った静電ブレーキの構成を説明する図である。図５の下側の基板１５は導電性であり、上側の基板１６に対向する対向面にエレクトレット膜１７が形成されている。エレクトレット膜１７の表面はマイナスに帯電しており、表面の電位は－Ｖである。基板１５は左右方向に移動可能であり、ＧＮＤ電位に接続されている。
一方、図５の上側の基板１６は絶縁性の基板であり、対向電極１８が形成されている。対向電極１８は、スイッチ１９によってＧＮＤ電位に接続する状態と、開放状態とを選択できる。スイッチ１９を閉じて電極をＧＮＤ電位にすると、電極間にＶの電位差が発生し、電極間に電極の重なりを増やすように力が発生する。これにより、左右方向に可動な基板１５を制動することができる。
一方、スイッチ１９を開放すると対向電極１８は浮遊状態となり、静電力はほとんど発生せず、基板１５の動きを制動することは無い。このように、静電力を使って電気的に制御可能な静電ブレーキを実現することができる。図５の例では、対向電極１８を定電位と開放（浮遊）状態とで切り替えることで制御を行ったが、対向電極１８を異なる二つ以上の電位で切り替えることで制動の有無や制動力を切り替える構成でも良い。また、図５では、エレクトレット膜１７を設けて静電力を発生していたが、図４で示した通り、基板１５、１６にそれぞれ電極を設け、各電極間に外部から直接電圧を与えて制動力を発生させてもよい。

［第１実施形態］
次に、本開示の第１実施形態の電子制御式機械時計２０について説明する。
図６は電子制御式機械時計２０の正面図であり、図７は電子制御式機械時計２０のムーブメント３０の要部を示す模式図であり、図８は調速機４０の構成を示す図である。
電子制御式機械時計２０は、ユーザーの手首に装着される腕時計であり、円筒状の外装ケース２１を備え、外装ケース２１の内周側に、文字板２２が配置されている。外装ケース２１の二つの開口のうち、表面側の開口はカバーガラスで塞がれており、裏面側の開口は裏蓋で塞がれている。
電子制御式機械時計２０は、外装ケース２１内に収容されたムーブメント３０と、図６に示す時刻情報を指示する時針２３、分針２４、秒針２５とを備えている。文字板２２には、カレンダー小窓２６が設けられており、カレンダー小窓２６から、日車２７が視認可能となっている。また、文字板２２には、時刻を指示するためのアワーマーク２８が設けられている。さらに、外装ケース２１の側面には、りゅうず２９が設けられている。

ムーブメント３０は、図７に示す輪列３００を備えている。なお、電子制御式機械時計２０では、図６に示すように、時針２３、分針２４、秒針２５は同軸上に配置されているが、図７では、説明のために輪列３００を横に展開して示している。
ムーブメント３０は、動力源となるぜんまい３１０と、ぜんまい３１０の機械エネルギーで駆動する輪列３００と、輪列３００の各歯車の回転速度を調速する調速機４０とを備える。
ぜんまい３１０は、香箱車３１に収納されている。香箱車３１は、ぜんまい３１０を収納する香箱３１１と、香箱真３１２とを備える。香箱真３１２は、図示略の角穴車が取り付けられ、角穴車と一体に香箱真３１２を回転することでぜんまい３１０が巻き上げられる。ぜんまい３１０の巻き上げ機構は、従来の機械時計と同じであるため、説明を省略する。なお、ぜんまい３１０の巻き上げ機構は、りゅうず２９を操作する手巻きの巻き上げ機構でもよいし、回転錘を用いた自動巻きの巻き上げ機構でもよい。
香箱車３１は、ぜんまい３１０から解放される機械エネルギーで回転する。香箱車３１の回転は、輪列３００に伝達される。輪列３００は、二番車３２、三番車３３、四番車３４を備える。そして、香箱車３１の回転は、増速されて二番車３２に伝達される。二番車３２には分針２４が取り付けられている。二番車３２の回転は、三番車３３を介して四番車３４に増速されて伝達される。四番車３４には秒針２５が取り付けられている。二番車３２から四番車３４までの増速比は６０倍となっている。なお、時針２３は、二番車３２から減速輪列を介して駆動される。この減速輪列は、従来の機械時計と同じ構成であるため図示を省略するが、例えば、筒カナ、日の裏車、筒車で構成され、筒車に時針２３が取り付けられる。なお、指針の代わりにディスクで時刻を表示してもよい。

秒針２５が取り付けられた四番車３４の先には、さらに調速機車４１が設けられ、四番車３４から増速されて回転される。
調速機車４１には円盤状の回転基板５０が取り付けられている。回転基板５０と対向する位置には、円盤状の固定基板６０が設けられている。回転基板５０は、調速機車４１と一体に回転する。固定基板６０は、図示略の輪列受けや回路基板などに固定されている。
調速機４０は、調速機車４１と、回転基板５０と、固定基板６０とを備えて構成されている。調速機４０は、回転基板５０および調速機車４１の回転速度を調整することで、輪列３００の回転速度を制御し、時針２３、分針２４、秒針２５の各指針の運針速度を制御する。すなわち、調速機４０がない場合、ぜんまい３１０が高速で解けてしまい、各指針は時刻の進みよりも早く進んでしまう。電子制御式機械時計２０では、調速機４０により、回転基板５０の回転を制動することで、時針２３、分針２４、秒針２５が時刻の進みと合うように調速される。

図８にも示すように、調速機４０は、調速機車４１、回転基板５０、固定基板６０に加えて、発電電流を充電する充電回路７０と、調速回路８０とを備える。
充電回路７０は、発電された交流電流を整流する整流回路７１と、整流回路７１で整流された電流を定電圧化する電源回路７２と、電源回路７２で定電圧化された電圧を印加することで電気エネルギーが蓄電される蓄電装置であるコンデンサー７３とを備える。整流回路７１は、ダイオードを用いたブリッジ回路による全波整流回路である。また、蓄電装置は、コンデンサー７３の代わりに、二次電池を用いてもよい。
回転基板５０は導電性基板であり、ＧＮＤ電位に接続されている。回転基板５０の回転軸５１の軸方向に直交して設けられ、固定基板６０に対向する回転対向面５２には、エレクトレット膜で形成される帯電膜５３が放射状に配置されている。帯電膜５３の表面は負電荷が保持されてマイナスに帯電している。
帯電膜５３は、回転基板５０の回転中心から外周縁に向かって放射状に形成されている。すなわち、回転基板５０の回転対向面５２の平面中心部分には、平面円形の中心面部５４が設けられている。そして、中心面部５４の外周から回転対向面５２の外周縁まで放射状に帯電膜５３が設けられている。このため、帯電膜５３は、回転対向面５２の半径方向に沿った２本の区画線に挟まれた領域に形成され、内周から外周に向かうに従って幅寸法が徐々に大きくされている。
また、帯電膜５３は、回転対向面５２の円周方向に沿って所定角度毎に形成されている。本実施形態では、図８に示すように、回転対向面５２の円周方向に沿って３０度間隔で１２本の帯電膜５３が設けられている。すなわち、各帯電膜５３は、角度α＝３０度の間隔で配置されている。
各帯電膜５３間には、帯電膜が設けられていない間隔部５５が設けられている。間隔部５５は、回転対向面５２が露出する部分であり、各間隔部５５も帯電膜５３と同じ角度α＝３０度の間隔で配置されている。
ここで、帯電膜５３の円周方向の幅寸法は、間隔部５５の円周方向の幅寸法よりも小さい寸法である。すなわち、帯電膜５３の外周縁の角度範囲をβ１、間隔部５５の外周縁の角度範囲をβ２とした場合、β１＜β２である。β１は例えば１４度、β２は例えば１６度である。

固定基板６０は、絶縁性基板である。固定基板６０の回転基板５０に対向する固定対向面６１には、対向電極が放射状に配置されている。
対向電極は、回転基板５０の回転によって移動する帯電膜５３により発電を行う発電電極６３と、回転基板５０の回転を静電力で制動するための制動電極６４とを備えている。
発電電極６３および制動電極６４は、帯電膜５３と同様に、固定基板６０の回転中心から外周縁に向かって放射状に形成されている。すなわち、固定基板６０の固定対向面６１の平面中心部分には、平面円形の中心面部６５が設けられている。そして、中心面部６５の外周から固定対向面６１の外周縁まで放射状に発電電極６３、制動電極６４が設けられている。このため、発電電極６３、制動電極６４は、帯電膜５３と同じく、固定対向面６１の半径方向に沿った２本の区画線に挟まれた領域に形成され、内周から外周に向かうに従って幅寸法が徐々に大きくされている。
また、固定基板６０の平面中心には、回転軸５１が挿通される貫通孔６５Ａが形成されている。

制動電極６４は、固定対向面６１の円周方向に沿って帯電膜５３と同じく３０度間隔で形成されている。なお、本実施形態では、図８に示すように、固定対向面６１の円周方向に沿って３０度間隔で９本の制動電極６４が設けられている。これらの制動電極６４間には、間隔部６６が設けられている。間隔部６６は、固定対向面６１が露出する部分であり、間隔部５５と同じく３０度の間隔で配置されている。固定対向面６１において、制動電極６４が配置された領域によって制動電極領域６４Ａが構成される。

発電電極６３は、２つの第１電極６３１と、２つの第２電極６３２とを備えている。第１電極６３１および第２電極６３２は、固定対向面６１の円周方向に沿って交互に配置されている。２つの第１電極６３１は帯電膜５３と同じく３０度間隔で配置され、２つの第２電極６３２も３０度間隔で配置され、第１電極６３１とその隣の第２電極６３２とは１５度間隔で配置されている。ここで、第１電極６３１とその隣の第２電極６３２とで一対の発電電極６３が構成されている。したがって、固定基板６０には、二対の発電電極６３が設けられている。
固定対向面６１において、発電電極６３が配置された領域によって発電電極領域６３Ａが構成される。また、固定対向面６１において、制動電極領域６４Ａと発電電極領域６３Ａとの間には、第１間隔部６７および第２間隔部６８が設けられている。

第１電極６３１、第２電極６３２および制動電極６４の円周方向の幅寸法は、帯電膜５３と同じであり、間隔部６６、第１間隔部６７、第２間隔部６８の円周方向の幅寸法よりも小さい寸法である。間隔部６６および第１間隔部６７の円周方向の幅寸法は、間隔部５５と同じであり、第２間隔部６８の円周方向の幅寸法は、間隔部５５や間隔部６６、第１間隔部６７よりも大きい寸法とされている。
このため、回転基板５０の回転に伴い、回転基板５０の回転軸５１に沿った方向から見た平面視で、帯電膜５３が第１電極６３１と重なり、かつ、第２電極６３２と重ならない第１状態と、帯電膜５３が第２電極６３２と重なり、かつ、第１電極６３１と重ならない第２状態とが交互に生じることになる。

固定基板６０の２つの第１電極６３１は第１配線６３５に接続され、２つの第２電極６３２は第２配線６３６に接続され、９本の制動電極６４は第３配線６４１に接続されている。
第１配線６３５および第２配線６３６は、充電回路７０の充電配線７４に接続されている。充電配線７４は、整流回路７１および調速回路８０に接続されている。整流回路７１は、電源回路７２およびＧＮＤ電位にも接続され、発電電極６３で発電された電流を整流して電源回路７２に出力する。電源回路７２は、調速回路８０を駆動するための定電圧を発生する。電源回路７２と調速回路８０との間には、電気エネルギーが蓄電されるコンデンサー７３が設けられている。
第３配線６４１は、制動配線８６を介して調速回路８０に接続されている。調速回路８０は、発電電極６３の電圧変動から検出した回転基板５０の回転速度が基準速度になるように、制動電極６４に制動信号を出力する。

図９は、調速回路８０のブロック図である。調速回路８０は、基準周波数発生回路８１と、コンパレーター８２と、位相周波数比較器８３と、タイミング発生回路８４と、制動制御回路８５とを備える。なお、図９では、位相周波数比較器８３をＰＦＤと表記する。ＰＦＤは、Phase Frequency Detectorの略語である。
基準周波数発生回路８１は、振動子８１１を使った発振回路と分周回路とを備える。振動子８１１は、水晶振動子やＭＥＭＳ振動子などであり、例えば、32.768kHzの音叉水晶振動子を使って発振回路を構成する。なお、ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsの略語である。基準周波数発生回路８１は、振動子８１１の発振周波数を分周し、タイミング発生回路８４に出力するクロック信号と、位相周波数比較器８３に出力する調速用の基準周波数信号とを発生する。
発電電極６３から調速回路８０に入力される電圧信号は、コンパレーター８２により基準電圧と比較されて方形波に整形され、回転基板５０の回転速度を表す回転速度信号となる。
基準周波数発生回路８１で発生した基準周波数信号と回転速度信号とは、位相周波数比較器８３で比較される。位相周波数比較器８３は、ＰＬＬ回路などで使われている公知の比較器であり、ＦＩＮ端子に入力される回転速度信号の周波数が、ＲＥＦ端子に入力される基準周波数信号より高ければＤＯＷＮ出力に信号を出力するものである。このため、位相周波数比較器８３は、回転速度信号が基準周波数信号より高い周波数の場合には、タイミング発生回路８４に回転速度信号の進みを示す信号を出力する。なお、ＰＬＬはＰｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ の略語である。
タイミング発生回路８４は、基準周波数発生回路８１で生成したクロック信号をもとに、制動電極６４に制動信号を送るタイミングを生成する。本実施形態の調速機４０は、ぜんまい３１０が高速で解けることを防止するため、回転基板５０の速度を減速する制御のみを行う。このため、タイミング発生回路８４は、回転基板５０の回転が制動される方向にのみ静電力が働く制動信号が送られるように、波形のタイミングを調整する。
制動制御回路８５は、タイミング発生回路８４からの制御信号によってスイッチ８５１をオン、オフする。本実施形態では、スイッチ８５１をオンして制動電極６４をＧＮＤ電位に接続することで、回転基板５０を制動する制動状態に制御し、スイッチ８５１をオフすることで回転基板５０を非制動状態に制御する。
制動制御回路８５から出力される制動信号は制動配線８６を介して制動電極６４に与えられ、回転基板５０の回転を制動する。このため、回転基板５０は、回転速度信号と基準周波数信号とが一致する回転数で安定する。このようにして、電子制御式機械時計２０の調速を行うことができる。

以上のとおり、調速機４０は、回転基板５０の回転により、静電誘導による発電を行うとともに、発電した電力を使って回転基板５０の調速を行うことができる。
このため、調速機４０は、静電式制動機４２と、調速回路８０と、静電式発電機４３と、充電回路７０とを備えて構成される。静電式制動機４２は、回転基板５０と、固定基板６０とを備えて構成される。特に、帯電膜５３が放射状に配置された回転基板５０と、制動電極６４が放射状に配置された制動電極領域６４Ａを有する固定基板６０とで静電式制動機４２が構成される。
静電式発電機４３は、回転基板５０と、固定基板６０とを備えて構成される。特に、帯電膜５３が放射状に配置された回転基板５０と、発電電極６３が放射状に配置された発電電極領域６３Ａを有する固定基板６０とで静電式発電機４３が構成される。

次に、電子制御式機械時計２０における調速制御動作について説明する。電子制御式機械時計２０のぜんまい３１０を手巻きあるいは自動巻きで巻き上げた後、ぜんまい３１０が解けて香箱車３１が回転すると、輪列３００を介して調速機車４１および回転基板５０が回転する。回転基板５０が回転すると、対向する固定基板６０の発電電極６３および制動電極６４に対して、回転基板５０の帯電膜５３が移動する。
回転基板５０の回転に伴い、帯電膜５３が第１電極６３１に対向する第１状態と、帯電膜５３が第２電極６３２に対向する第２状態とが交互に発生し、これにより前述したように、第１電極６３１および第２電極６３２に交互に電荷が誘起されて発電電流が発生する。発生した交流電流は、整流回路７１で整流され、電源回路７２で定電圧とされてコンデンサー７３に充電され、調速回路８０を駆動する。
調速回路８０は、前述したように、発電電極６３から出力される発電電極信号に基づく回転速度信号が、振動子８１１の発振信号を分周した基準周波数信号に一致するように、制動電極信号を制動電極６４に出力する。基準周波数信号は、秒針２５が取り付けられた四番車３４が６０秒で１回転する速度に合わせて設定されている。これにより、回転基板５０に制動が加わり、調速機車４１を介して輪列３００も一定速度に調速され、時針２３、分針２４、秒針２５も一定速度で運針される。また、回転基板５０が一定速度で回転することで、発電電極６３における発電電流も一定レベルで継続して発生し、調速回路８０を安定して駆動する。

［第１実施形態の作用効果］
本実施形態の電子制御式機械時計２０によれば、静電式制動機４２で輪列３００の回転速度を調速しているので、外部磁界の影響を受けずに安定した調速を行うことができ、耐磁性能の高い時計を実現できる。
制動電極６４が配置された固定対向面６１に発電電極６３も設けているので、回転基板５０および固定基板６０を、静電式制動機４２および静電式発電機４３で兼用でき、構造を簡易にでき、調速機４０の小型化に寄与できる。さらに、回転基板５０および固定基板６０は１枚ずつ設ければよいため、調速機４０の薄型化にも寄与できる。
静電式発電機４３を備えているので、発電機も外部磁界の影響を受けないため、耐磁性能をより向上できる。また、調速回路８０を駆動する一次電池を不要にできるため、電子制御式機械時計２０の更なる小型化に寄与できる。

回転基板５０に帯電膜５３を設けているので、帯電膜５３の代わりに電極を設け、この電極および制動電極６４間に電位差を与える場合のように、制動のために高電位を発生する必要が無いため、調速回路８０の構成を簡易化できる。
固定基板６０に発電電極６３、制動電極６４を設けているので、これらの電極を回転基板５０に設ける場合に比べて、第１電極６３１、第２電極６３２、第３配線６４１、充電配線７４、制動配線８６等も容易に配線できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の電子制御式機械時計２０Ｂについて、図１０および図１１を参照して説明する。
図１０は、電子制御式機械時計２０Ｂのムーブメント３０Ｂの要部を示す図であり、図１１は、電子制御式機械時計２０Ｂの調速機４０Ｂの構成を示す図である。なお、電子制御式機械時計２０Ｂにおいて、第１実施形態の電子制御式機械時計２０と同じ構成には同一符号を付して説明を省略または簡略する。
調速機４０Ｂは、調速機車４１に一体に取り付けた回転基板５０Ｂと、第１固定基板６１０および第２固定基板６２０とを備えて構成されている。回転基板５０Ｂは、第１固定基板６１０および第２固定基板６２０の間に配置されている。なお、ぜんまい３１０を収納する香箱車３１や輪列３００の構成は、第１実施形態のムーブメント３０と同じであるため説明を省略する。

調速機４０Ｂの回転基板５０Ｂは、輪列３００により駆動されて回転し、回転軸５１に直交する第１回転対向面５２１および第２回転対向面５２２を有する。第１回転対向面５２１は、第１固定基板６１０に対向する面であり、第２回転対向面５２２は、第２固定基板６２０に対向する面である。
第１回転対向面５２１および第２回転対向面５２２には、第１実施形態の回転基板５０の回転対向面５２と同じく帯電膜５３が放射状にそれぞれ配置されている。帯電膜５３の配置数や配置間隔などは回転基板５０と同じである。また、回転軸５１、中心面部５４、間隔部５５等も回転基板５０と同じである。

第１固定基板６１０は、第１回転対向面５２１に対向して配置され、第２固定基板６２０は、第２回転対向面５２２に対向して配置されている。第１固定基板６１０は、第１回転対向面５２１に対向する第１固定対向面６１１を備える。第２固定基板６２０は、第２回転対向面５２２に対向する第２固定対向面６２１を備える。
第１固定対向面６１１、第２固定対向面６２１の平面中心には、固定基板６０と同様に、中心面部６５と、回転軸５１が挿通される貫通孔６５Ａとが形成されている。
第１固定対向面６１１には、制動電極６４および間隔部６６が放射状に配置されている。第１固定対向面６１１は全面が制動電極領域とされており、制動電極６４は、対向する第１回転対向面５２１の帯電膜５３と同じ配置数および配置間隔で配置されている。各制動電極６４は、第３配線６４１に接続され、第３配線６４１は制動配線８６に接続されている。

第２固定対向面６２１には、発電電極６３が放射状に配置されている。第２固定対向面６２１は全面が発電電極領域とされている。発電電極６３は、第１電極６３１と第２電極６３２とを備え、第１電極６３１および第２電極６３２は円周方向に沿って交互に配置されている。
第１電極６３１は、帯電膜５３と同じく、円周方向に沿って３０度間隔で１２個配置されている。第２電極６３２も帯電膜５３と同じく、円周方向に沿って３０度間隔で１２個配置されている。したがって、第２固定対向面６２１には、第１電極６３１および第２電極６３２の対で構成される発電電極６３が１２対設けられている。
第１電極６３１は第１配線６３５に接続され、第２電極６３２は第２配線６３６に接続され、第１配線６３５および第２配線６３６は充電配線７４に接続されている。
図１１に示すように、調速機４０Ｂは、第１実施形態の調速機４０と同じく、充電回路７０と調速回路８０とを備える。充電回路７０および調速回路８０は第１実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。

電子制御式機械時計２０Ｂにおいては、回転基板５０Ｂの回転に伴い、第２固定基板６２０の第２固定対向面６２１に配置された第１電極６３１、第２電極６３２に対して、第２回転対向面５２２の帯電膜５３が移動することで、第１電極６３１および第２電極６３２に交互にプラスの電荷が誘起され、第１配線６３５、第２配線６３６、充電配線７４を介して誘導電荷が移動して交流電流が充電回路７０に出力される。この交流電流は、整流回路７１で整流され、電源回路７２で定電圧とされ、コンデンサー７３に蓄電される。調速回路８０は、コンデンサー７３に蓄電された電気エネルギーで駆動される。
調速回路８０から出力される制動電極信号は、制動配線８６および第３配線６４１を介して第１固定基板６１０の制動電極６４に入力される。これにより、第１固定基板６１０の第１固定対向面６１１に配置された制動電極６４と、回転基板５０Ｂの第１回転対向面５２１に配置された帯電膜５３との間で静電ブレーキ力が発生し、回転基板５０Ｂの回転速度を一定速度に調速でき、輪列３００も一定速度で回転し、時針２３、分針２４、秒針２５も一定速度で運針される。

このため、調速機４０Ｂは、静電式制動機４２Ｂと、調速回路８０と、静電式発電機４３Ｂと、充電回路７０とを備えて構成される。静電式制動機４２Ｂは、回転基板５０Ｂと、第１固定基板６１０とを備えて構成される。特に、帯電膜５３が放射状に配置された回転基板５０Ｂの第１回転対向面５２１と、制動電極６４が放射状に配置された第１固定基板６１０とで静電式制動機４２Ｂが構成される。
静電式発電機４３Ｂは、回転基板５０Ｂと、第２固定基板６２０とを備えて構成される。特に、帯電膜５３が放射状に配置された回転基板５０Ｂの第２回転対向面５２２と、発電電極６３が放射状に配置された第２固定基板６２０とで静電式発電機４３Ｂが構成される。

［第２実施形態の作用効果］
本実施形態の電子制御式機械時計２０Ｂによれば、第１実施形態と同様の構成により同様の作用効果を奏することができる。すなわち、静電式制動機４２Ｂで輪列３００の回転速度を調速しているので、外部磁界の影響を受けずに安定した調速を行うことができ、耐磁性能の高い時計を実現できる。
また、回転基板５０Ｂの両面に帯電膜５３を配置し、回転基板５０Ｂを挟んで第１固定基板６１０および第２固定基板６２０を設けたので、第１固定基板６１０の第１固定対向面６１１の全面に制動電極６４を配置でき、第２固定基板６２０の第２固定対向面６２１の全面に発電電極６３を配置できる。このため、第１固定基板６１０、第２固定基板６２０に静電式制動機４２Ｂと静電式発電機４３Ｂとの機能を独立して割り当てることができる。このため、制動効率および発電効率を共に高めることができ、回転基板５０Ｂおよび第１固定基板６１０、第２固定基板６２０の直径も小さくでき、回転基板５０Ｂも１枚でよいため、調速機４０Ｂの小型化、薄型化に寄与できる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の電子制御式機械時計２０Ｃについて説明する。電子制御式機械時計２０Ｃは、第１実施形態の電子制御式機械時計２０に対して調速機４０Ｃを変更したものであり、ぜんまい３１０が収納される香箱車３１や輪列３００は同じ構成であるため、説明を省略する。なお、電子制御式機械時計２０Ｃにおいて、第１、２実施形態と同じ構成には同一符号を付して説明を省略または簡略する。

図１２は、電子制御式機械時計２０Ｃの調速機４０Ｃの構成を示す図である。調速機４０Ｃは、回転基板５０Ｃと、回転基板５０Ｃに対向して配置された固定基板６０Ｃと、切替回路９０と、充電回路７０と、調速回路８０とを備える。
回転基板５０Ｃは、第１実施形態の回転基板５０と同じ構成であり、図示略の調速機車４１と一体で回転し、固定基板６０Ｃに対向する回転対向面５２Ｃには、帯電膜５３が放射状に配置されている。回転基板５０Ｃの回転軸５１、中心面部５４、間隔部５５も回転基板５０と同じ構成である。
固定基板６０Ｃは、第２実施形態の第２固定基板６２０と同様の構成であり、回転基板５０Ｃに対向する固定対向面６１Ｃには、第１電極６３１および第２電極６３２が交互にかつ放射状に配置されている。これらの第１電極６３１、第２電極６３２は、発電のための発電電極と、制動のための制動電極とを兼用するものであり、切替回路９０によって時間的に機能を切り替えることで発電と制動による調速を両立させている。固定基板６０Ｃの中心面部６５、貫通孔６５Ａも第２固定基板６２０と同じ構成である。

切替回路９０は、第１電極６３１に接続された第１配線６３５と、第２電極６３２に接続された第２配線６３６とを、充電回路７０および調速回路８０に選択的に接続するスイッチ９１、９２を備えている。スイッチ９１、９２は、調速回路８０から切替配線８７を介して出力される切替信号によって、第１配線６３５、第２配線６３６を、充電配線７４に接続する発電状態と、制動配線８６に接続する制動状態とを切り替える。
このため、回転基板５０Ｃおよび固定基板６０Ｃは、切替回路９０で発電状態とされている場合は静電式発電機４３Ｃとして機能し、制動状態とされている場合は静電式制動機４２Ｃとして機能する。
充電回路７０および調速回路８０は、第１実施形態と同じ構成であるため説明を省略する。

調速回路８０は、一定の周期、例えば、１秒間に、スイッチ９１、９２を充電配線７４に接続する発電期間と、スイッチ９１、９２を制動配線８６に接続する制動期間との割合を調整することで制動ブレーキ力を制御できる。すなわち、ぜんまい３１０が巻き上げられて蓄積された機械エネルギーが大きい状態では、香箱車３１から輪列３００に伝達される機械エネルギーも大きいため、調速回路８０は、制動期間を長くすることで制動ブレーキ力を大きくする。一方、ぜんまい３１０が解けて機械エネルギーが低下した状態では、調速回路８０は、制動期間を短くすることで制動ブレーキ力を小さくする。
また、調速回路８０は、制動期間では、第１電極６３１をＧＮＤ電位に接続し、第２電極６３２を開放状態にする第１制動状態と、第２電極６３２をＧＮＤ電位に接続し、第１電極６３１を開放状態にする第２制動状態とを、交互に切り替えることで、第１電極６３１および第２電極６３２の両方を用いて制動ブレーキを加えることができる。これにより、短時間で制動ブレーキ力を高めることができる。

［第３実施形態の作用効果］
電子制御式機械時計２０Ｃによれば、前記各実施形態と同様の構成により同様の作用効果を奏することができる。すなわち、静電式制動機４２Ｃで輪列３００の回転速度を調速しているので、外部磁界の影響を受けずに安定した調速を行うことができ、耐磁性能の高い時計を実現できる。
また、固定基板６０Ｃの固定対向面６１Ｃに設けた第１電極６３１および第２電極６３２を、調速回路８０および充電回路７０に選択的に接続する切替回路９０を設けたので、第１電極６３１および第２電極６３２を発電電極および制動電極に兼用できる。このため、第１電極６３１および第２電極６３２の機能を切替回路９０で時間的に切り替えることで、静電式制動機４２Ｃおよび静電式発電機４３Ｃを実現できるため、調速機４０Ｃの構造を簡易化できて小型化、薄型化に寄与できる。
さらに、固定基板６０Ｃの固定対向面６１Ｃの全面に設けた第１電極６３１および第２電極６３２を、時間的に切り替えて発電電極および制動電極に利用できるので、発電のための電極面積と制動のための電極面積を最大限大きくすることができ、発電効率および制動効率を高めることができる。このため、回転基板５０Ｃおよび固定基板６０Ｃの直径を小さくすることもでき、調速機４０Ｃの小型化に貢献することができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態の電子制御式機械時計２０Ｄについて、図１３および図１４を参照して説明する。
図１３は、電子制御式機械時計２０Ｄのムーブメント３０Ｄの要部を示す図であり、図１４は、電子制御式機械時計２０Ｄの調速機４０Ｄの構成を示す図である。なお、電子制御式機械時計２０Ｄにおいて、前記各実施形態の電子制御式機械時計２０、２０Ｂ、２０Ｃと同じ構成には同一符号を付して説明を省略または簡略する。
調速機４０Ｄは、輪列３００で駆動される調速機車４１と、調速機車４１から増速されて回転する発電機車４５と、静電式制動機４２Ｄと、静電式発電機４３Ｄとを備える。
静電式制動機４２Ｄは、調速機車４１と一体で回転する第１回転基板５１０Ｄと、第１回転基板５１０Ｄに対向する第１固定基板６１０Ｄと、調速回路８０とを備える。
静電式発電機４３Ｄは、発電機車４５と一体で回転する第２回転基板５２０Ｄと、第２回転基板５２０Ｄに対向する第２固定基板６２０Ｄと、充電回路７０とを備える。
なお、ぜんまい３１０を収納する香箱車３１や、輪列３００の構成は第１実施形態のムーブメント３０と同じであるため説明を省略する。

第１回転基板５１０Ｄは、第１固定基板６１０Ｄに対向する第１回転対向面５１１Ｄを有する。第１回転対向面５１１Ｄには、第１実施形態の回転基板５０の回転対向面５２と同じく帯電膜５３が放射状にそれぞれ配置されている。帯電膜５３、間隔部５５の配置数や配置間隔などは回転基板５０と同じである。
第１固定基板６１０Ｄは、第２実施形態の第１固定基板６１０と同じ構成であり、第１回転対向面５１１Ｄに対向する第１固定対向面６１１Ｄを備え、第１固定対向面６１１Ｄには、制動電極６４および間隔部６６が放射状に配置されている。制動電極６４は、第３配線６４１に接続され、第３配線６４１は制動配線８６に接続されている。

第２回転基板５２０Ｄは、第２固定基板６２０Ｄに対向する第２回転対向面５２２Ｄを有する。第２回転対向面５２２Ｄには、第１実施形態の回転基板５０の回転対向面５２と同じく帯電膜５３が放射状にそれぞれ配置されている。帯電膜５３、間隔部５５の配置数や配置間隔などは回転基板５０と同じである。
第２固定基板６２０Ｄは、第２実施形態の第２固定基板６２０と同じ構成であり、第２回転基板５２０Ｄに対向する第２固定対向面６２１Ｄを備え、第２固定対向面６２１Ｄには、第１電極６３１および第２電極６３２の対で構成される発電電極６３が放射状に配置されている。
第１電極６３１は第１配線６３５に接続され、第２電極６３２は第２配線６３６に接続され、第１配線６３５および第２配線６３６は充電配線７４に接続されている。
図１４に示すように、調速機４０Ｄは、第１実施形態の調速機４０と同じく、充電回路７０と調速回路８０とを備える。充電回路７０および調速回路８０は第１実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。

電子制御式機械時計２０Ｄにおいては、輪列３００に連動して調速機車４１および発電機車４５が回転すると、第１回転基板５１０Ｄおよび第２回転基板５２０Ｄが回転する。第２回転基板５２０Ｄの回転に伴い、第２固定基板６２０Ｄの第２固定対向面６２１Ｄに配置された第１電極６３１、第２電極６３２に対して、第２回転対向面５２２Ｄの帯電膜５３が移動することで、第１電極６３１および第２電極６３２に交互にプラスの電荷が誘起され、第１配線６３５、第２配線６３６、充電配線７４を介して誘導電荷が移動して交流電流が充電回路７０に出力される。交流電流は、整流回路７１で整流され、電源回路７２で定電圧とされ、コンデンサー７３に蓄電される。調速回路８０は、コンデンサー７３に蓄電された電気エネルギーで駆動される。
調速回路８０から出力される制動電極信号は、制動配線８６および第３配線６４１を介して第１固定基板６１０Ｄの制動電極６４に入力される。これにより、第１固定基板６１０Ｄの第１固定対向面６１１Ｄに配置された制動電極６４と、第１回転基板５１０Ｄの第１回転対向面５１１Ｄに配置された帯電膜５３との間で静電ブレーキ力が発生し、第１回転基板５１０Ｄの回転速度を一定速度に調速でき、輪列３００も一定速度で回転し、時針２３、分針２４、秒針２５も一定速度で運針される。

［第４実施形態の作用効果］
電子制御式機械時計２０Ｄによれば、前記各実施形態と同様の構成により同様の作用効果を奏することができる。すなわち、静電式制動機４２Ｄで輪列３００の回転速度を調速しているので、外部磁界の影響を受けずに安定した調速を行うことができ、耐磁性能の高い時計を実現できる。
また、静電式制動機４２Ｄを構成する第１回転基板５１０Ｄおよび第１固定基板６１０Ｄと、静電式発電機４３Ｄを構成する第２回転基板５２０Ｄおよび第２固定基板６２０Ｄとを独立して設けたので、第１回転基板５１０Ｄと第２回転基板５２０Ｄの回転速度を別々に設定できる。このため、第１回転基板５１０Ｄの回転速度を制動に適した速度に設定し、第２回転基板５２０Ｄの回転速度を発電に適した速度に設定することができ、発電効率と調速効率を共に高めることができる。

［第５実施形態］
次に、第５実施形態の電子制御式機械時計２０Ｅについて、図１５および図１６を参照して説明する。
図１５は、電子制御式機械時計２０Ｅのムーブメント３０Ｅの要部を示す図であり、図１６は、電子制御式機械時計２０Ｅの調速機４０Ｅの構成を示す図である。なお、電子制御式機械時計２０Ｅにおいて、前記各実施形態の電子制御式機械時計２０、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄと同じ構成には同一符号を付して説明を省略または簡略する。
調速機４０Ｅは、輪列３００で駆動される調速機車４１と、調速機車４１から増速されて回転する発電機車４５と、静電式制動機４２Ｅと、電磁誘導式発電機２００とを備える。すなわち、調速機４０Ｅは、調速機４０Ｄの静電式発電機４３Ｄの代わりに電磁誘導式発電機２００を設けたのものである。
静電式制動機４２Ｅは、調速機車４１と一体で回転する回転基板５０Ｅ、回転基板５０Ｅに対向する固定基板６０Ｅと、調速回路８０とを備える。
回転基板５０Ｅは、第１実施形態の回転基板５０と同じ構成であり、固定基板６０Ｅに対向する回転対向面５２Ｅを有する。回転対向面５２Ｅには、第１実施形態の回転対向面５２と同じく帯電膜５３が放射状にそれぞれ配置されている。帯電膜５３、間隔部５５の配置数や配置間隔などは回転基板５０と同じである。
固定基板６０Ｅは、第２実施形態の第１固定基板６１０と同じ構成であり、回転対向面５２Ｅに対向する固定対向面６１Ｅを備え、固定対向面６１Ｅには、制動電極６４および間隔部６６が放射状に配置されている。制動電極６４は、第３配線６４１に接続され、第３配線６４１は制動配線８６に接続されている。

電磁誘導式発電機２００は、一般的な電子時計におけるステッピングモーターと同様の構成であり、調速機車４１から増速されて回転する発電機車４５と、発電機車４５と一体で回転するローター２２０と、ローター２２０の周囲に配置されたステーター２３０と、コイル２４０とを備える。コイル２４０は、充電配線７４を介して充電回路７０に接続されている。

電子制御式機械時計２０Ｅにおいては、輪列３００に連動して調速機車４１および発電機車４５が回転すると、回転基板５０Ｅおよびローター２２０が回転する。ローター２２０の回転に伴い、ステーター２３０に流れる磁束が変化し、コイル２４０に誘起電力を発生させて発電する。コイル２４０で発生した交流電流は、充電配線７４を介して充電回路７０に出力され、整流回路７１で整流され、電源回路７２で定電圧とされ、コンデンサー７３に蓄電される。調速回路８０は、コンデンサー７３に蓄電された電気エネルギーで駆動される。
調速回路８０から出力される制動電極信号は、制動配線８６および第３配線６４１を介して固定基板６０Ｅの制動電極６４に入力される。これにより、固定基板６０Ｅの固定対向面６１Ｅに配置された制動電極６４と、回転基板５０Ｅの回転対向面５２Ｅに配置された帯電膜５３との間で静電ブレーキ力が発生し、回転基板５０Ｅの回転速度を一定速度に調速でき、輪列３００も一定速度で回転し、時針２３、分針２４、秒針２５も一定速度で運針される。

［第５実施形態の作用効果］
電子制御式機械時計２０Ｅによれば、静電式制動機４２Ｅを用いているので、前記各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、発電機として一般的な電子時計のステッピングモーターと同様の構成である電磁誘導式発電機２００を用いているので、発電電力を高めることができ、コストも低減できる。
さらに、電磁誘導式発電機２００は外部磁界の影響を受けるが、調速回路８０を駆動できるだけの発電は十分に可能であり、輪列３００の回転速度を調速する調速機４０Ｅは静電式であるため、外部磁界の影響を排除して安定して高精度の調速を行うことができて耐磁性能の高い時計を実現できる。

［他の実施形態］
なお、本開示は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記各実施形態では、回転基板５０、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｅ、第１回転基板５１０Ｄ、第２回転基板５２０Ｄに帯電膜５３を設け、固定基板６０、６０Ｃ、６０Ｅ、第１固定基板６１０、６１０Ｄ、第２固定基板６２０、６２０Ｄに制動電極６４や発電電極６３を設けているが、回転基板に制動電極や発電電極を設け、固定基板に帯電膜を設けてもよい。
静電式制動機４２、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅでは、制動電極６４に出力する制動信号は、制動状態がＧＮＤ電位、非制動状態が開放となるようにしているが、上述の静電ブレーキの原理のところで説明したように、異なる電位で切り替える方式でもよい。
また、前記各実施形態では、帯電膜５３つまりエレクトレット膜を設けていたが、帯電膜５３の代わりに制動電極６４に対向する電極を設け、これらの電極間に電位差を与えることで静電ブレーキを加える方式を採用してもよい。
調速回路８０は一次電池や二次電池で駆動してもよい。なお、二次電池を設けた場合は、電子制御式機械時計に輪列３００の駆動に連動せずに発電するソーラーパネルや電磁誘導式発電機などの発電装置を設けても充電してもよいし、電子制御式機械時計の外部から非接触で充電するためのコイル等を設けて充電してもよいし、電子制御式機械時計に充電用の外部端子を設けて充電してもよい。

前記実施形態では、時針２３、分針２４、秒針２５の運針の調速に静電式調速機を用いていたが、クロノグラフ用の指針の運針などの調速に静電式調速機を利用してもよい。
回転基板５０、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｅ、第１回転基板５１０Ｄ、第２回転基板５２０Ｄは絶縁性基板で構成してもよく、また、円盤状に限らず、帯電膜５３の形状に合わせて帯電膜５３部分のみに基板がある風車状の形状でもよい。
固定基板６０、６０Ｃ、６０Ｅ、第１固定基板６１０、６１０Ｄ、第２固定基板６２０、６２０Ｄは導電性基板で構成してもよく、この場合は、絶縁膜を介して発電電極６３や制動電極６４を形成すればよい。
第１電極６３１および第２電極６３２で構成される発電電極６３の対の数は、前記各実施形態の２対や１２対に限定されず、少なくとも１対あればよく、その数は調速回路８０を駆動するために必要となる発電能力に応じて設定すればよい。

［本開示のまとめ］
本開示の電子制御式機械時計は、ぜんまいと、前記ぜんまいによって回転される輪列と、前記輪列により駆動されて時刻を指示する指針と、前記輪列の回転速度を調速する調速機と、を備え、前記調速機は、静電力によって前記輪列の回転を制動する静電式制動機と、前記静電式制動機の制動状態を制御する調速回路と、を備えることを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、輪列の回転速度を調速する調速機を、静電式制動機を用いて構成しているので、外部磁界の影響を無くすことができ、安定した調速を行うことができて耐磁性能の高い時計を実現できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記静電式制動機は、前記輪列により駆動されて回転する回転基板と、前記回転基板に対向して配置された固定基板と、を備え、前記回転基板の前記固定基板に対向する回転対向面には、帯電膜が放射状に配置され、前記固定基板の前記回転基板に対向する固定対向面には、制動電極が放射状に配置され、前記調速回路は、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御することを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、静電式制動機に帯電膜を使うことで、制動のために高電圧を発生する必要が無くなり、調速回路の構成を簡易化できる。
また、固定基板に制動電極を設けたので、制動電極の電気的状態を変化させる配線も容易に配置できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記静電式制動機は、前記輪列により駆動されて回転する回転基板と、前記回転基板に対向して配置された固定基板と、を備え、前記回転基板の前記固定基板に対向する回転対向面には、制動電極が放射状に配置され、前記固定基板の前記回転基板に対向する固定対向面には、帯電膜が放射状に配置され、前記調速回路は、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御することを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、静電式制動機に帯電膜を使うことで、制動のために高電圧を発生する必要が無くなり、調速回路の構成を簡易化できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記制動電極が配置された前記固定対向面または前記回転対向面には、前記制動電極が配置された制動電極領域と、第１電極および第２電極で構成される発電電極が一対または複数対設けられた発電電極領域とが設けられ、前記静電式制動機は、前記回転基板の回転に伴い、前記回転基板の回転軸に沿った方向から見た平面視で、前記帯電膜が前記第１電極および前記第２電極に交互に重なることで発電する静電式発電機を兼用し、前記調速回路は、前記静電式発電機で発電される電力で駆動されることを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、静電式発電機を備えるため、一次電池等を用いずに調速回路を動作させることができる。また、発電機も静電式とすることで、発電機も外部磁界の影響を受けないため、耐磁性能のより高い時計を実現できる。
さらに、制動電極が配置された固定対向面または回転対向面に発電電極も設けているので、制動機と発電機を一体化することができ、構造を簡易にでき、電子制御式機械時計の小型化に寄与できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記輪列により駆動されて回転し、回転軸に直交する第１回転対向面および第２回転対向面を有する回転基板と、前記第１回転対向面に対向して配置された第１固定基板と、前記第２回転対向面に対向して配置された第２固定基板と、とを備え、前記第１回転対向面および前記第２回転対向面には、それぞれ帯電膜が放射状に配置され、前記第１固定基板の前記第１回転対向面に対向する第１固定対向面には、制動電極が放射状に配置され、前記第２固定基板の前記第２回転対向面に対向する第２固定対向面には、第１電極および第２電極で構成される発電電極が一対または複数対設けられ、前記回転基板と前記第１固定基板とで前記静電式制動機が構成され、前記回転基板と前記第２固定基板とで静電式発電機が構成され、前記調速回路は、前記静電式発電機で発電される電力で駆動され、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御することを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、回転基板の両面に帯電膜を配置し、回転基板を挟んで第１固定基板および第２固定基板を設け、それぞれに制動電極および発電電極を設けることで、各固定基板に制動機と発電機の機能を独立して割り当てることができる。このため、制動効率および発電効率を共に高めることができ、回転基板および固定基板の直径を小さくでき、回転基板も１枚でよいため、調速機の小型化に寄与できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記輪列により駆動されて回転し、帯電膜が放射状に配置された回転対向面を有する回転基板と、前記回転基板に対向して配置され、制動電極および発電電極を兼用する第１電極および第２電極が周方向に沿って交互に配置されて前記回転対向面に対向する固定対向面を有する固定基板と、前記第１電極に接続する第１配線と、前記第２電極に接続する第２配線と、前記第１電極および前記第２電極で発電した発電電流を整流する整流回路および蓄電する蓄電装置を有する充電回路と、前記第１配線および前記第２配線を前記調速回路に接続して前記回転基板および前記固定基板を前記静電式制動機として機能させる制動状態と、前記第１配線および前記第２配線を前記充電回路に接続して前記回転基板および前記固定基板を静電式発電機として機能させる発電状態とに切り替える切替回路と、を備え、前記調速回路は、前記静電式発電機で発電されて前記蓄電装置に蓄電された電力で駆動され、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御することを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、固定基板の固定対向面に設けた第１電極および第２電極を、調速回路および充電回路に選択的に接続する切替回路を設けたので、第１電極および第２電極を発電電極および制動電極に兼用できる。このため、第１電極および第２電極の機能を切替回路で時間的に切り替えることで、静電式制動機および静電式発電機の構造を簡易化でき、小型化に寄与できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記輪列により駆動されて発電する前記静電式制動機および静電式発電機を備え、前記静電式制動機は、前記輪列により駆動されて回転する第１回転基板と、前記第１回転基板に対向して配置された第１固定基板と、を備え、前記第１回転基板の前記第１固定基板に対向する第１回転対向面には、帯電膜が放射状に配置され、前記第１固定基板の前記第１回転基板に対向する第１固定対向面には、制動電極が放射状に配置され、前記静電式発電機は、前記輪列により駆動される回転する第２回転基板と、前記第２回転基板に対向して配置された第２固定基板と、を備え、前記第２回転基板の前記第２固定基板に対向する第２回転対向面には、帯電膜が放射状に配置され、前記第２固定基板の前記第２回転基板に対向する第２固定対向面には、第１電極および第２電極で構成される発電電極が一対または複数対設けられ、前記調速回路は、前記静電式発電機で発電される電力で駆動され、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御することを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、静電式制動機を構成する第１回転基板および第１固定基板と、静電式発電機を構成する第２回転基板および第２固定基板とを独立して設けたので、第１回転基板と第２回転基板の回転速度を別々に設定できる。このため、第１回転基板の回転速度を制動に適した速度に設定し、第２回転基板の回転速度を発電に適した速度に設定することができ、発電効率と調速効率を共に高めることができる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記輪列により駆動されて発電する電磁誘導式発電機を備え、前記電磁誘導式発電機は、前記輪列により駆動される回転するローターと、ステーターと、コイルとを備え、前記調速回路は、前記電磁誘導式発電機で発電される電力で駆動されることを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、発電機として一般的な電子時計のステッピングモーターと同様の構成である電磁誘導式発電機を用いているのでコストを低減できる。
また、電磁誘導式発電機は外部磁界の影響を受けるが、調速回路を駆動できるだけの発電は十分に可能であり、輪列の回転速度を調速する調速機は静電式であるため、外部磁界の影響を排除して安定して高精度の調速を行うことができて耐磁性能の高い時計を実現できる。

本開示の電子制御式機械時計において、前記調速回路を駆動する一次電池または二次電池を備えることを特徴とする。
本開示の電子制御式機械時計によれば、一次電池や二次電池で調速回路を駆動するため、時計の回路構成を簡単にできる。

１…静電式発電機、２…基板、３Ａ…エレクトレット膜、３Ｂ…エレクトレット膜、４…基板、５Ａ…対向電極、５Ｂ…対向電極、６…全波整流回路、７…負荷回路、８…コンデンサー、９…抵抗、１１…平板電極、１２…平板電極、１３…電源、１５…基板、１６…基板、１７…エレクトレット膜、１８…対向電極、１９…スイッチ、２０…電子制御式機械時計、２０Ｂ…電子制御式機械時計、２０Ｃ…電子制御式機械時計、２０Ｄ…電子制御式機械時計、２０Ｅ…電子制御式機械時計、２３…時針、２４…分針、２５…秒針、３０…ムーブメント、３０Ｂ…ムーブメント、３０Ｄ…ムーブメント、３０Ｅ…ムーブメント、３１…香箱車、３２…二番車、３３…三番車、３４…四番車、４０…調速機、４０Ｂ…調速機、４０Ｃ…調速機、４０Ｄ…調速機、４０Ｅ…調速機、４１…調速機車、４２…静電式制動機、４２Ｂ…静電式制動機、４２Ｃ…静電式制動機、４２Ｄ…静電式制動機、４２Ｅ…静電式制動機、４３…静電式発電機、４３Ｂ…静電式発電機、４３Ｃ…静電式発電機、４３Ｄ…静電式発電機、４５…発電機車、５０…回転基板、５０Ｂ…回転基板、５０Ｃ…回転基板、５０Ｅ…回転基板、５１…回転軸、５２…回転対向面、５２Ｃ…回転対向面、５２Ｅ…回転対向面、５３…帯電膜、５５…間隔部、６０…固定基板、６０Ｃ…固定基板、６０Ｅ…固定基板、６１…固定対向面、６１Ｃ…固定対向面、６１Ｅ…固定対向面、６３…発電電極、６３Ａ…発電電極領域、６４…制動電極、６４Ａ…制動電極領域、６５Ａ…貫通孔、６６…間隔部、６７…第１間隔部、６８…第２間隔部、７０…充電回路、７１…整流回路、７２…電源回路、７３…コンデンサー、７４…充電配線、８０…調速回路、８１…基準周波数発生回路、８２…コンパレーター、８３…位相周波数比較器、８４…タイミング発生回路、８５…制動制御回路、８６…制動配線、８７…切替配線、９０…切替回路、９１…スイッチ、９２…スイッチ、２００…電磁誘導式発電機、２２０…ローター、２３０…ステーター、２４０…コイル、３００…輪列、３１０…ぜんまい、５１０Ｄ…第１回転基板、５１１Ｄ…第１回転対向面、５２０Ｄ…第２回転基板、５２１…第１回転対向面、５２２…第２回転対向面、５２２Ｄ…第２回転対向面、６１０…第１固定基板、６１０Ｄ…第１固定基板、６１１…第１固定対向面、６１１Ｄ…第１固定対向面、６２０…第２固定基板、６２０Ｄ…第２固定基板、６２１…第２固定対向面、６２１Ｄ…第２固定対向面、６３１…第１電極、６３２…第２電極、６３５…第１配線、６３６…第２配線、６４１…第３配線、８１１…振動子、８５１…スイッチ。

Claims (9)

1. ぜんまいと、
   前記ぜんまいによって回転される輪列と、
   前記輪列により駆動されて時刻を指示する指針と、
   前記輪列の回転速度を調速する調速機と、を備え、
   前記調速機は、
   静電力によって前記輪列の回転を制動する静電式制動機と、
   前記静電式制動機の制動状態を制御する調速回路と、を備える
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
2. 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
   前記静電式制動機は、
   前記輪列により駆動されて回転する回転基板と、
   前記回転基板に対向して配置された固定基板と、を備え、
   前記回転基板の前記固定基板に対向する回転対向面には、帯電膜が放射状に配置され、
   前記固定基板の前記回転基板に対向する固定対向面には、制動電極が放射状に配置され、
   前記調速回路は、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御する
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
3. 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
   前記静電式制動機は、
   前記輪列により駆動されて回転する回転基板と、
   前記回転基板に対向して配置された固定基板と、を備え、
   前記回転基板の前記固定基板に対向する回転対向面には、制動電極が放射状に配置され、
   前記固定基板の前記回転基板に対向する固定対向面には、帯電膜が放射状に配置され、
   前記調速回路は、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御する
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
4. 請求項２または請求項３に記載の電子制御式機械時計において、
   前記制動電極が配置された前記固定対向面または前記回転対向面には、前記制動電極が配置された制動電極領域と、第１電極および第２電極で構成される発電電極が一対または複数対設けられた発電電極領域とが設けられ、
   前記静電式制動機は、前記回転基板の回転に伴い、前記回転基板の回転軸に沿った方向から見た平面視で、前記帯電膜が前記第１電極および前記第２電極に交互に重なることで発電する静電式発電機を兼用し、
   前記調速回路は、前記静電式発電機で発電される電力で駆動される
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
5. 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
   前記輪列により駆動されて回転し、回転軸に直交する第１回転対向面および第２回転対向面を有する回転基板と、
   前記第１回転対向面に対向して配置された第１固定基板と、
   前記第２回転対向面に対向して配置された第２固定基板と、とを備え、
   前記第１回転対向面および前記第２回転対向面には、それぞれ帯電膜が放射状に配置され、
   前記第１固定基板の前記第１回転対向面に対向する第１固定対向面には、制動電極が放射状に配置され、
   前記第２固定基板の前記第２回転対向面に対向する第２固定対向面には、第１電極および第２電極で構成される発電電極が一対または複数対設けられ、
   前記回転基板と前記第１固定基板とで前記静電式制動機が構成され、
   前記回転基板と前記第２固定基板とで静電式発電機が構成され、
   前記調速回路は、前記静電式発電機で発電される電力で駆動され、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御する
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
6. 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
   前記輪列により駆動されて回転し、帯電膜が放射状に配置された回転対向面を有する回転基板と、
   前記回転基板に対向して配置され、制動電極および発電電極を兼用する第１電極および第２電極が周方向に沿って交互に配置されて前記回転対向面に対向する固定対向面を有する固定基板と、
   前記第１電極に接続する第１配線と、
   前記第２電極に接続する第２配線と、
   前記第１電極および前記第２電極で発電した発電電流を整流する整流回路および蓄電する蓄電装置を有する充電回路と、
   前記第１配線および前記第２配線を前記調速回路に接続して前記回転基板および前記固定基板を前記静電式制動機として機能させる制動状態と、前記第１配線および前記第２配線を前記充電回路に接続して前記回転基板および前記固定基板を静電式発電機として機能させる発電状態とに切り替える切替回路と、を備え、
   前記調速回路は、前記静電式発電機で発電されて前記蓄電装置に蓄電された電力で駆動され、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御する
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
7. 請求項１に記載の電子制御式機械時計において、
   前記輪列により駆動されて発電する前記静電式制動機および静電式発電機を備え、
   前記静電式制動機は、
   前記輪列により駆動されて回転する第１回転基板と、
   前記第１回転基板に対向して配置された第１固定基板と、を備え、
   前記第１回転基板の前記第１固定基板に対向する第１回転対向面には、帯電膜が放射状に配置され、
   前記第１固定基板の前記第１回転基板に対向する第１固定対向面には、制動電極が放射状に配置され、
   前記静電式発電機は、
   前記輪列により駆動される回転する第２回転基板と、
   前記第２回転基板に対向して配置された第２固定基板と、を備え、
   前記第２回転基板の前記第２固定基板に対向する第２回転対向面には、帯電膜が放射状に配置され、
   前記第２固定基板の前記第２回転基板に対向する第２固定対向面には、第１電極および第２電極で構成される発電電極が一対または複数対設けられ、
   前記調速回路は、前記静電式発電機で発電される電力で駆動され、前記制動電極の電気的状態を変化させて前記静電式制動機の制動状態を制御する
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
8. 請求項２または請求項３に記載の電子制御式機械時計において、
   前記輪列により駆動されて発電する電磁誘導式発電機を備え、
   前記電磁誘導式発電機は、前記輪列により駆動される回転するローターと、ステーターと、コイルとを備え、
   前記調速回路は、前記電磁誘導式発電機で発電される電力で駆動される
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。
9. 請求項２または請求項３に記載の電子制御式機械時計において、
   前記調速回路を駆動する一次電池または二次電池を備える
   ことを特徴とする電子制御式機械時計。

Images