JP4834172B2 - Electronic watch with solar cell - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to the structure of an electronic timepiece with a solar cell.
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。 Conventionally, in many electronic timepieces with solar cells, the solar cell is arranged on the lower surface of the dial, so that the light energy for power generation passes through the windshield, and further the energy that has passed through the dial is used for power generation of the solar cell. . For this reason, the dial plate is required to have a light transmission characteristic that exceeds a predetermined level. Therefore, it has been impossible to use a conventional metal dial.
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。
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。
As a conventional technique for solving this problem, Japanese Utility Model Publication No. 62-42390 proposes that a solar cell is arranged in a ring shape on the inner wall surface of the outer case of the gap partly sandwiched between the lower surface of the windshield glass of the watch and the dial. Has been. According to this proposal, a solar cell block formed by mounting a solar cell on a flexible printed board is arranged on the inner wall surface of the outer case. In Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-26696, a solar cell is formed on a decorative ring arranged on the outer periphery under the windshield glass of a watch.
Looking at the contents of the above two proposals, there are a proposal that a plurality of solar cells are mounted in series every 30 degrees and a proposal that a plurality of amorphous silicon layers are formed.
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。 However, in the above two proposals, since the solar cell is not directly attached to the watch movement and connected to the watch circuit, the power generation performance cannot be confirmed by the watch movement alone, and the dial and the solar cell block are attached to the watch movement. After installation, functional tests such as power generation performance are required. It becomes difficult to prepare a timepiece movement for which performance inspection has been completed and to cope with the conventional timepiece production of various dials.
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。
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。
In addition, when multiple solar cells are arranged on the inner wall surface of the outer case, for example, when four cells are arranged every 90 degrees, when light enters obliquely, the light is blocked by the outer case, and the solar cell that is shaded Obviously, no light is input and it is extremely less than other solar cells. When a plurality of solar cells are connected in series, it is obvious that the smallest current among them is the current value generated at that time of the solar cell block. Therefore, the influence on the generated current increases depending on the incident angle.
The present invention solves the above-mentioned problems, makes it possible to reliably confirm the power generation performance in the completed state of the watch movement, and to support various kinds of dials, and to maintain uniform power generation even when the watch is carried. With the goal.
上記目的を達成するための本発明は、
電源としての二次電池と、
該二次電池の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記二次電池に充電するためのソーラセル体と、を有し、
前記電圧検出回路は、所定電圧以下を検出した時は、停止信号を出力し、
所定電圧以上を検出した時は、通常状態信号を出力し、
前記ソーラセル体は、複数のソーラセルで構成され、
前記停止信号の出力時は、前記複数のソーラセルは直列接続とされ、
前記通常状態信号の出力時は、前記複数のソーラセルを並列接続に切り替えられる事を特徴とする。
また、前記二次電池を電源とする発振回路を有し、
前記停止信号により該発振回路は停止し、前記複数のソーラセルは直列接続状態となる事を特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides:
A secondary battery as a power source;
A voltage detection circuit for detecting the voltage of the secondary battery;
A solar cell body for charging the secondary battery,
When the voltage detection circuit detects a predetermined voltage or less, it outputs a stop signal,
When it detects more than a predetermined voltage, it outputs a normal status signal,
The solar cell body is composed of a plurality of solar cells,
At the time of outputting the stop signal, the plurality of solar cells are connected in series,
The plurality of solar cells can be switched to a parallel connection when the normal state signal is output .
In addition, an oscillation circuit using the secondary battery as a power source,
The oscillation circuit is stopped by the stop signal, and the plurality of solar cells are connected in series .
以上のように本発明では、
停止時は、複数のソーラセルを直列接続として出力電圧を上げ、発振回路などが起動しやすくし、
通常状態では、複数のソーラセルを並列接続に切り替えられて電流を多く取れるようにするので、簡単な構成で、発振時の機動性と通常使用時の発電電力量の増加を並立させることが出来る。
As described above, in the present invention,
When stopping, increase the output voltage by connecting multiple solar cells in series, making it easier to start the oscillation circuit,
In a normal state, a plurality of solar cells are switched to a parallel connection so that a large amount of current can be obtained. Therefore, with a simple configuration, the mobility at the time of oscillation and the increase in the amount of generated power at the time of normal use can be paralleled.
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。
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。
Embodiments of an electronic timepiece with solar cell according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view of an electronic timepiece with a solar cell according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the
In FIG. 1, 1 is a solar cell body. First, the shape of the
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。
Returning to FIG. 1,
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。
A
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。
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。
Next, referring to FIG. 3, a system configuration of the electronic timepiece with solar cell according to the present embodiment will be described.
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。
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。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。
Next, the operation in the present invention will be described.
In FIG. 1, when light as indicated by an arrow A enters, the light transmitted through the
Next, in FIG. 3, the
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。
After confirming the operation as a timepiece movement, as shown in FIG. 1, the
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。
Therefore, the outer diameter of the
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。
As shown in FIG. 1, incident light is from the arrow A and from the arrow B. As for the arrow A, it is clear that light enters the surface of the
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。
FIG. 4 is a second embodiment of the
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。
When this
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。
FIG. 5 is a third embodiment of the
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。
FIG. 6 is a system diagram of a timepiece using the
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。
51 is an oscillation circuit that outputs a reference signal, 52 is a timing circuit that counts the reference signal and counts the clock, and 53 is a drive circuit that drives the
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。
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。
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to FIG. First, in a state where the voltage of the
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。
At this time, the electric power generated by the
The voltage is doubled and boosted to about 1.8 V to charge the
Is substantially the same as that described in FIG.
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。
When the watch is placed in a dark place, the voltage of the
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。
At this time, the two
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。
Further, the
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。
In the third embodiment, the
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該二次電池の電圧を検出する電圧検出回路と、A voltage detection circuit for detecting the voltage of the secondary battery;
前記二次電池に充電するためのソーラセル体と、を有し、A solar cell body for charging the secondary battery,
前記電圧検出回路は、所定電圧以下を検出した時は、停止信号を出力し、When the voltage detection circuit detects a predetermined voltage or less, it outputs a stop signal,
所定電圧以上を検出した時は、通常状態信号を出力し、When it detects more than a predetermined voltage, it outputs a normal status signal,
前記ソーラセル体は、複数のソーラセルで構成され、The solar cell body is composed of a plurality of solar cells,
前記停止信号の出力時は、前記複数のソーラセルは直列接続とされ、At the time of outputting the stop signal, the plurality of solar cells are connected in series,
前記通常状態信号の出力時は、前記複数のソーラセルを並列接続に切り替えられるWhen outputting the normal state signal, the plurality of solar cells can be switched to parallel connection.
ことを特徴とするソーラセル付電子時計。An electronic watch with a solar cell.
前記停止信号により該発振回路は停止し、前記複数のソーラセルは直列接続状態となるThe oscillation circuit is stopped by the stop signal, and the plurality of solar cells are connected in series.
ことを特徴とする請求項1に記載のソーラセル付電子時計。The electronic timepiece with solar cell according to claim 1.
前記ソーラセル体の発生する電力を昇圧し、前記二次電池を充電する昇圧充電回路を有するA step-up charging circuit for boosting electric power generated by the solar cell body and charging the secondary battery;
ことを特徴とする請求項1ないし2のいずれか1つに記載のソーラセル付電子時計。The electronic timepiece with a solar cell according to claim 1, wherein the electronic timepiece has a solar cell.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のソーラセル付電子時計。The electronic timepiece with solar cell according to claim 1, wherein the electronic timepiece has a solar cell.
前記ソーラセル体を前記ソーラ支持リングの内面に配置することで、By arranging the solar cell body on the inner surface of the solar support ring,
前記ソーラセル体が文字板の表面に対してほぼ垂直に配設されるThe solar cell body is disposed substantially perpendicular to the surface of the dial.
ことを特徴とする請求項4に記載のソーラセル付電子時計。The electronic timepiece with solar cell according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4ないし5のいずれか1つに記載のソーラセル付電子時計。The electronic timepiece with solar cell according to claim 4, wherein the electronic timepiece has a solar cell.
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