JP4618866B2 - ソーラセル付電子時計 - Google Patents

Description

【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６２−４２３９０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５８−２６６９６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、
文字板の表面に対してほぼ垂直に配設するソーラセルを有する時計ムーブメントにおいて、
基板上に形成された帯状のソーラセル体と、
時計ムーブメントの外周部に配置するとともに該時計ムーブメントを構成するソーラ支持リングと、を有し、
前記ソーラセル体は、前記ソーラ支持リングの内面に配置され、さらに、
前記ソーラセル体は、細長い帯状の帯幅を前記ソーラセル体の短辺方向に複数に分割して独立したソーラセルとし、各ソーラセルを直列接続する事を特徴とする。

【０００９】
また、前記ソーラセルの個数が３である事を特徴とする。
【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。１４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４Ａ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３１，３２，３３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３６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、４Ｄ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５０Ｄ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、５２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３５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５０Ｃ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５０Ｄ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５１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 (2)

1. 文字板の表面に対してほぼ垂直に配設するソーラセルを有する時計ムーブメントにおいて、
   基板上に形成された帯状のソーラセル体と、
   時計ムーブメントの外周部に配置するとともに該時計ムーブメントを構成するソーラ支持リングと、
   を有し、
   前記ソーラセル体は、前記ソーラ支持リングの内面に配置され、さらに、
   前記ソーラセル体は、細長い帯状の帯幅を前記ソーラセル体の短辺方向に複数に分割して独立したソーラセルとし、各ソーラセルを直列接続する
   ことを特徴とするソーラセル付電子時計。
2. 前記ソーラセルの個数が３であることを特徴とする請求項１にソーラセル付電子時計。

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