JP6128175B2 - 時計ムーブメントおよび時計 - Google Patents

Description

本発明は、時計ムーブメントおよび時計に関する。

太陽電池を搭載した時計は、ベースとなる一般的なアナログ時計に太陽電池を搭載し、電源回路を充電機能に対応したものに変更し、電池を一次電池から二次電池に変更することで、太陽電池式アナログ時計を実現している（例えば特許文献１）。

特開平５−１５００５５号公報

しかしながら、上述のような構造を採る場合、太陽電池の電極と回路ブロックを導通させるため、地板などのムーブメントのベース部品を、一般的なアナログ時計と太陽電池式アナログ時計の間で完全に共通化することができなかった。
つまり、太陽電池の電極と回路ブロックとの導通を図る構成にした場合、電池として一次電池を装着すると、一次電池に太陽電池からの充電電流が流れてしまい、一次電池を破壊してしまうことがある。そのため、従来の太陽電池式アナログ時計においては、誤って一次電池が装着された場合には、太陽電池および回路ブロックと一次電池とを導通させないように構成するのが一般的であった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、地板などのムーブメントのベース部品を、一般的なアナログ時計と太陽電池式アナログ時計の間で共通化することができる電子時計および二次電池ユニットを提供することを解決課題としている。

以上の課題を解決するため、本発明に係る時計ムーブメントは、一次電池または充電可能な二次電池と、ソーラーパネルから前記二次電池への充電を制御する充電制御部と前記二次電池とを有する二次電池ユニットとが、交換可能に収納される電池収納部を備え、前記一次電池または充電可能な二次電池もしくは前記二次電池ユニットにおける前記二次電池の電極端子との接触部と、前記二次電池ユニットの前記充電制御部との接触部とが異なる位置に設けられている、ことを特徴とする。

この時計ムーブメントでは、電池収納部に二次電池ユニットを収納すると、二次電池ユニットの電極端子であるプラス端子と接触部とが接触し、プラス端子と表示制御部のプラス電源端子とが導通する。また、二次電池ユニットの電極端子であるマイナス端子と接触部とが接触し、マイナス端子と表示制御部のマイナス電源端子とが導通する。さらに、前記二次電池ユニットの充電制御部と接触部とが接触する。
一方、電池収納部に一次電池または二次電池を収納すると、一次電池または二次電池の電極端子であるプラス端子と接触部とが接触し、プラス端子と表示制御部のプラス電源端子とが導通する。また、一次電池または二次電池の電極端子であるマイナス端子と接触部とが接触し、マイナス端子と表示制御部のマイナス電源端子とが導通する。しかし、充電制御部との接触部は、電極端子との接触部とは異なる位置に設けられており、一次電池または二次電池を収納しても非接触となる位置に配置されるので、ソーラーパネルと一次電池とが電気的に分離される。
以上より、本発明によれば、地板などのムーブメントのベース部品を、一般的な一次電池式電子時計とソーラーパネル式電子時計の間で共通化することができ大幅なコストダウンが実現される。また、汎用性の高い地板などのムーブメントのベース部品となり、生産効率が向上する。

前記充電制御部は、前記ソーラーパネルへの電流の逆流を防止する逆流防止ダイオードと、前記ソーラーパネルと前記二次電池とを電気的に接続する導通ばねによりなることが好ましい。この場合には、二次電池ユニットからソーラーパネルへの電流の逆流を防止しつつ、ソーラーパネルによる二次電池ユニットの充電が行われる。

また、上述した時計ムーブメントにおいて、前記ソーラーパネルを備え、前記ソーラーパネルの最大出力電圧は、前記二次電池ユニットにおける前記二次電池の耐圧を超えないように設定されていることが好ましい。この場合には、二次電池ユニットが破壊されることが防止される。

また、上述した時計ムーブメントにおいて、前記二次電池の耐圧と前記逆流防止ダイオードの降下電圧との和が、前記ソーラーパネルの最大出力電圧以上であることが好ましい。この場合には、二次電池ユニットが破壊されることが防止される。

次に、本発明に係る時計は、上述したソーラーパネルを備える時計ムーブメントと、前記ソーラーパネルを収納する外装ケースと、前記二次電池ユニットと、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、二次電池ユニットに充電制御部を取り込んであるので、ソーラーパネルと電気的に接続される接触部と充電制御部とを接触させて、ソーラーパネルで発電された電力を、ソーラーパネルへの電流の逆流を防止しつつ、二次電池ユニットの二次電池に蓄電することができる。

次に、本発明に係る時計は、上述したソーラーパネルを備える時計ムーブメントと、前記ソーラーパネルを収納する外装ケースと、前記一次電池と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、二次電池ユニットの充電制御部との接触部は、一次電池の電極端子との接触部とは異なる位置に設けられており、一次電池を収納しても非接触となる位置に配置されるので、ソーラーパネルと一次電池とが電気的に分離される。

次に、本発明に係る時計は、上述した時計ムーブメントと、外装ケースと、前記一次電池と、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、一次電池の電極端子であるプラス端子と接触部とが接触し、プラス端子と表示制御部のプラス電源端子とが導通する。また、一次電池の電極端子であるマイナス端子と接触部とが接触し、マイナス端子と表示制御部のマイナス電源端子とが導通する。したがって、一次電池により時計が駆動されることになる。

次に、本発明に係る時計は、上述した時計ムーブメントと、外装ケースと、前記二次電池または前記二次電池ユニットと、を備える、ことを特徴とする。
この発明によれば、二次電池または前記二次電池ユニットの二次電池の電極端子であるプラス端子と接触部とが接触し、プラス端子と表示制御部のプラス電源端子とが導通する。また、二次電池または前記二次電池ユニットの二次電池の電極端子であるマイナス端子と接触部とが接触し、マイナス端子と表示制御部のマイナス電源端子とが導通する。したがって、二次電池または前記二次電池ユニットにより時計が駆動されることになる。

本発明の一実施形態に係る電子時計１００の平面図である。 電子時計１００の一部断面図である。 電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。 電子時計１００の電池収納部８６の周辺の一部断面図である。 電池収納部８６に二次電池ユニット２７が収納された状態を示す一部断面図である。 電子時計１００の二次電池ユニット２７の収納状態を示す斜視図である。 電池収納部８６に二次電池ユニット２７が収納された状態の回路図である。 電池収納部８６に一次電池５０が収納された状態を示す一部断面図である。 電池収納部８６に二次電池ユニット２７が収納された状態の回路図である。 一次電池式電子時計２００の平面図である。

以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら詳細に説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るソーラー電子時計１００（以下「電子時計１００」という）の平面図である。図１に示すように、電子時計１００は、外装ケース８０を備えている。この外装ケース８０の内周側に、環状のダイヤルリング８３を介して、円盤状の文字板１１が時刻表示部として配置され、この文字板１１上には、時刻や日付等を表示する指針１３（１３ａ〜ｃ）が配置されている。そして、外装ケース８０の表面側の開口は、カバーガラス８４で塞がれており、カバーガラス８４通じて、内部の文字板１１、指針１３（１３ａ〜ｃ）及び液晶表示パネル１４が視認可能となっている。なお、文字板１１は非導電性材料で構成できる。

ダイヤルリング８３は、外周側が、外装ケース８０の内周面に接触する水平な環状部分となっているととともに、さらにその内周側が内方へ傾斜したすり鉢状部分となっている。
また、電子時計１００は、図１に示す竜頭１６や操作ボタン１７及び１８を手動操作することにより、内部時刻情報の修正などができるようになっている。

図２は電子時計１００の内部構造を示す一部断面図である。図２に示すように、電子時計１００は、外装ケース８０の内周に沿って、環状のダイヤルリング８３が取り付けられている。外装ケース８０の二つの開口のうち、表面側の開口は、カバーガラス８４で塞がれており、裏面側の開口は金属で形成された裏蓋８５で塞がれている。金属製の裏蓋８５と金属製の外装ケース８０とは、スクリュー溝で固定されている。

また電子時計１００は、地板３１に、リチウムイオン電池などの二次電池を含む二次電池ユニット２７や一次電池を収納することが可能である。なお、図２は、二次電池ユニット２７を収納した例を示している。
二次電池ユニット２７は、後述のソーラーパネル８７が発電した電力で充電される。すなわち、ソーラー充電が行われる。二次電池ユニット２７は、後述するように逆流防止ダイオード２８と導通ばね２５（コイルばね）を備える（図４参照）。導通ばね２５によりソーラーパネル８７と二次電池ユニット２７とが電気的に接続される。逆流防止ダイオード２８と導通ばね２５とは、二次電池への充電を制御する充電制御部として機能する。なお、導通ばね２５は導電性の弾性部材の一例である。

電子時計１００は、外装ケース８０の内側に、光透過性の文字板１１と、文字板１１を貫通した指針軸１２と、指針軸１２を中心に周回して現在時刻を指し示す複数の指針１３（秒針１３ａ、分針１３ｂ及び時針１３ｃ）と、指針軸１２を回転させて複数の指針１３を駆動する駆動機構３０とを備える。指針軸１２は、外装ケース８０の中心軸に沿って表裏方向に延在している。

文字板１１は、外装ケース８０の内側で時刻を表示する時刻表示部を構成する円形の板材であり、プラスチックなどの光透過性の材料で形成され、カバーガラス８４との間に指針１３（１３ａ〜ｃ）を挟み、ダイヤルリング８３の内側に配置されている。文字板１１の中央部には、指針軸１２が貫通する穴が形成されている。

駆動機構３０は、地板３１に取り付けられ、ステップモーターと歯車などの輪列とを有し、当該ステップモーターが当該輪列を介して指針１３を回転させることにより、複数の指針１３を駆動する。具体的には、時針１３ｃは１２時間、分針１３ｂは６０分、秒針１３ａは６０秒で一周する。また、駆動機構３０が取り付けられた地板３１は、指針１３との間に文字板１１を挟むように配置されている。

駆動機構３０の駆動は、回路基板３５上に設けられた表示制御部３６によって制御されている。表示制御部３６のプラス電位は、回路基板３５の下部に形成されたプラス側接触端子３８ａを介して、二次電池ユニット２７のプラス端子と接続される。また、表示制御部３６のマイナス電位は、後述する板ばね４０のマイナス側接触端子４１を介して二次電池ユニット２７のマイナス端子と接続される。

また電子時計１００は、外装ケース８０の内側に、光発電を行うソーラーパネル８７を備える。ソーラーパネル８７は、光エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換する複数のソーラーセル（光発電素子）を直列接続した円形の平板であり、文字板１１と駆動機構３０との間に配置され、指針軸１２の横断面に沿って延在している。またソーラーパネル８７は、その延在方向において、ダイヤルリング８３の内側に配置されている。

図３は、電子時計１００の回路構成を示すブロック図である。表示制御部３６は、プラス電源端子３６ｐ、マイナス電源端子３６ｎ、制御部７０、駆動回路７４及び水晶振動子７３を備える。プラス電源端子３６ｐには高電位電源が供給され、マイナス電源端子３６ｎには低電位電源が供給される。プラス電源端子３６ｐ及びマイナス電源端子３６ｎに供給される電力によって、表示制御部３６は動作する。なお、表示制御部３６にレギュレータを設け、プラス電源端子３６ｐ及びマイナス電源端子３６ｎに供給される電圧を安定化して、制御部７０や駆動回路７４に供給してもよい。

制御部７０は、例えばＩＣと水晶振動子７３で構成される。制御部７０は水晶振動子７３によって生成される基準クロック信号をもとに、駆動回路７４を介してすべての指針１３の駆動を制御する。

ソーラーパネル８７は、低電位を出力するマイナス電源端子８７ｎ（一方の電源端子）と高電位を出力するプラス電源端子８７ｐ（他方の電源端子）とを備え、発電した電力を二次電池ユニット２７に供給する。

二次電池ユニット２７は、ソーラーパネル８７のプラス電源端子８７ｐと電気的に接続されるプラス端子２７ｐと、ソーラーパネル８７のマイナス電源端子８７ｎと電気的に接続される充電制御端子２７ｃと、表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎと電気的に接続されるマイナス端子２７ｎとを備える。プラス端子２７ｐとマイナス端子２７ｎとの間には二次電池が設けられている。ソーラーパネル８７で発電された電力は、二次電池に充電される。屋内での使用や天候の影響によってソーラーパネル８７で発電できない場合、二次電池ユニット２７は表示制御部３６に対して電力を供給する。

図４は、二次電池ユニット２７又は一次電池を収納する電池収納部８６の詳細を示す断面図である。なお、同図は、図２に示す電子時計１００に対して上下を逆にして示してある。
外装ケース８０の内部に設けられた地板３１には、二次電池ユニット２７の電池収納部８６が形成されている。電池収納部８６には、地板３１に案内孔８２ａが形成されており、この案内孔８２ａに二次電池ユニット２７の導通ばね２５が挿入される。これにより、二次電池ユニット２７の位置決めがなされ、誤装着が防止される。また、案内孔８２ａに対応する位置にソーラーパネル８７の接触部８８が形成されている。接触部８８は、ソーラーパネル８７のマイナス電源端子８７ｎ（図示略）と電気的に接続されており、導電材料によって構成される。

また、地板３１には、マイナス側接触端子４１を備えた板ばね４０が設けられている。この板ばね４０は、表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎと電気的に接続されている。マイナス側接触端子４１及び板ばね４０は、導電材料で構成されている。なお、この例では、表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎは板ばね４０と電気的に接続されていて、図４に示す矢印の方向に付勢されている。したがって、厚さが相違する二次電池ユニット２７と一次電池とのいずれを電池収納部８６に収納しても、表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎと電気的に接続することが可能となる。電池収納部８６において、二次電池ユニット２７や一次電池は、地板３１、輪列受３２、プラス端子３８、及び板ばね４０によって保持される。
なお、接触部８８は、一次電池を電池収納部８６に収納した状態では、一次電池と非接触となり、二次電池ユニット２７を電池収納部８６に収納した状態では、二次電池ユニット２７の導通ばね２５と接触する位置に設けられている。

図５に、二次電池ユニット２７を収納した電池収納部８６の断面図を示す。二次電池ユニット２７は、基板２６と、この基板２６に接続された導通ばね２５、逆流防止ダイオード２８、およびマイナス端子２７ｎとを備えている。導通ばね２５とマイナス端子２７ｎとは導電性の材料で構成されている。

二次電池ユニット２７を電池収納部８６に収納すると、板ばね４０のマイナス側接触端子４１と、二次電池ユニット２７のマイナス端子２７ｎとが接触する。これにより、二次電池ユニット２７のマイナス端子２７ｎと表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎとが導通する。また、導通ばね２５が接触部８８と接触する。これにより、ソーラーパネル８７のマイナス電源端子８７ｎと二次電池ユニット２７の充電制御端子２７ｃとが導通する。

また、プラス端子３８には、表示制御部３６のプラス電位の電源配線と電気接続されている(図示略)。二次電池ユニット２７を電池収納部８６に収納すると、プラス端子３８のプラス側接触端子３８ａと、二次電池ユニット２７のプラス端子（二次電池２７ａのプラス電極）とが接触するように構成されている。

図６は、電池収納部８６に二次電池ユニット２７を収納した場合の、板ばね４０と、逆流防止ダイオード２８と、導通ばね２５の接触状態をしめす模式的な斜視図である。図６に示すように、逆流防止ダイオード２８は、その一方の端子（カソード）が導通ばね２５を介してソーラーパネル８７に接続されるとともに、その他方の端子（アノード）が板ばね４０を介して表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎと接続されるようになっている。

図７は、電池収納部８６に二次電池ユニット２７を収納した場合の回路図である。接触点Ｘは、地板３１のプラス側接触端子３８ａと二次電池ユニット２７との接触点である。また、接触点Ｙは、板ばね４０のマイナス側接触端子４１と二次電池ユニット２７のマイナス端子２７ｎとの接触点である。さらに、接触点Ｚは、導通ばね２５とソーラーパネル８７の接触部８８との接触点である。

図７に示すように、二次電池ユニット２７の二次電池２７ａのプラス電極は、接触点Ｘを介して、表示制御部３６のプラス電源端子３６ｐと、ソーラーパネル８７のプラス電源端子８７ｐに接続される。また、二次電池２７ａのマイナス電極は、接触点Ｙを介して、表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎに電気的に接続される。さらには、二次電池２７ａのマイナス電極は、逆流防止ダイオード２８および導通ばね２５ならびに接触点Ｚを介して、ソーラーパネル８７のマイナス電源端子８７ｎに接続される。

従って、二次電池ユニット２７からソーラーパネル８７への電流の逆流を防止しつつ、ソーラーパネル８７による二次電池ユニット２７の充電が行われる。また、二次電池ユニット２７から表示制御部３６へ電力の供給が行われる。
なお、本実施形態では、ソーラーパネル８７の最大出力電圧は、二次電池ユニット２７の耐圧を超えないように設定されている。ここで、最大出力電圧をＶmax、二次電池２７ａの耐圧をＶｘ、逆流防止ダイオード２８の降下電圧をＶｄとすれば、Ｖmax＜Ｖｘ＋Ｖｄとなる。また、Ｖmax＜Ｖｘとしてもよい。例えば、ソーラーパネル８７として、３セルのアモルファスシリコン太陽電池を用いて最大出力電圧を２．４Ｖとし、二次電池２７ａとして、充電限界が２．６Ｖ以上のものを用いればよい。

図８は、電池収納部８６に一次電池５０を収納した状態を示す断面図である。図８に示すように、一次電池５０は、二次電池ユニット２７と同径である。また、一次電池５０には、導通ばねおよび逆流防止ダイオードが設けられていない。さらに、一次電池５０の厚さは二次電池ユニット２７の厚さよりも大きい。

電池収納部８６に一次電池５０を収納すると、地板３１のテーパー部と、一次電池５０とが接触することにより、一次電池５０を保持するようになっている。このように一次電池５０が保持された状態では、板ばね４０のマイナス側接触端子４１と、一次電池５０のマイナス電極が接触する。またプラス端子３８のプラス側接触端子３８ａと、一次電池５０のプラス電極とが接触する。

図９は、電池収納部８６に一次電池５０を収納した場合の回路図である。図９においては、接触点Ｘが、プラス端子３８のプラス側接触端子３８ａと一次電池５０のプラス端子との接触点である。また、接触点Ｙが、板ばね４０のマイナス側接触端子４１と一次電池５０のマイナス端子との接触点である。
一次電池５０のプラス端子は、接触点Ｘを介して、表示制御部３６のプラス電源端子３６ｐに電気的に接続される。また、一次電池５０のマイナス電極は、接触点Ｙを介して、表示制御部３６のマイナス電源端子３６ｎに電気的に接続される。
しかしながら、一次電池５０には、導通ばね２５が設けられていないので、一次電池５０とソーラーパネル８７とは非接続となる。従って、ソーラーパネル８７から一次電池５０へ充電電流が流れることがなく、一次電池５０が破壊するといった不具合を防止することができる。
このように、電池収納部８６に一次電池５０が収納された場合には、一次電池５０から表示制御部３６へ電力が供給されることになる。

以上のように、本実施形態によれば、二次電池２７ａと、逆流防止ダイオード２８を実装した基板２６とを一体化した二次電池ユニット２７を採用したことにより、また、二次電池ユニット２７に導通ばね２５を備えてソーラーパネル８７と電気的に接続することにより、電池を除くムーブメントのすべての部品を、一次電池式電子時計と、ソーラーパネル式電子時計との間で共通化することができる。その結果、大幅なコストの削減を実現することができる。

図１０に一次電池式電子時計の断面図を示す。同図に示す一次電池式電子時計２００は、そこに用いられる全ての部品が、図２に示すソーラーパネル式電子時計１００の部品と共通化されている。また、一次電池式電子時計２００において、一次電池５０の替わりに二次電池ユニット２７を収納しても、導通ばね２５は、非導電性の文字板１１に接触するだけであるので、二次電池２７ａが充電されていれば、一次電池式電子時計２００を動作させることができる。

また、本実施形態の時計のムーブメントは、一次電池５０を組み込んだ場合にはアナログ時計として機能し、二次電池ユニット２７を組み込んだ場合にはソーラーパネル式電子時計として機能するので、汎用性の非常に高いムーブメントとなり、生産効率を大幅に向上させることができる。特に、二次電池が故障し、交換が必要だがすぐに手に入れることができないような場合に、二次電池ユニット２７の替わりに一次電池５０を収納すれば、ソーラーパネル式電子時計１００を確実に動作させることが可能となる。

１００…電子時計、２５…導通ばね、２６…基板、２７…二次電池ユニット、２７ａ…二次電池、２８…逆流防止ダイオード、３１…地板、３８…プラス端子、３８ａ…プラス側接触端子、４０…板ばね、５０…一次電池、１２…指針軸、１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）…指針、３０…駆動機構、８０…外装ケース、８４…カバーガラス、８５…裏蓋、８６…電池収納部、８７…ソーラーパネル。

Claims (8)

1. 一次電池または二次電池と、ソーラーパネルから前記二次電池への充電を制御する充電制御部と前記二次電池とを有する二次電池ユニットとが、交換可能に収納される電池収納部と、
   前記一次電池の電極端子、または前記二次電池の電極端子、もしくは前記二次電池ユニットにおける前記二次電池の電極端子に接触する接触部であって、前記一次電池または前記二次電池による電源供給先の電源端子に接続される接触部と、
   一端が前記電極端子に接続された前記充電制御部の他端に接触する接触部であって、前記ソーラーパネルの電源経路に接続された接触部と、を備え、
   前記電極端子に接触する前記接触部と、前記充電制御部の他端に接触する前記接触部とは、異なる位置に設けられている、
   ことを特徴とする時計ムーブメント。
2. 前記充電制御部は、前記ソーラーパネルへの電流の逆流を防止する逆流防止ダイオードと、前記ソーラーパネルと前記二次電池とを電気的に接続する導通ばねによりなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の時計ムーブメント。
3. 前記ソーラーパネルを備え、
   前記ソーラーパネルの最大出力電圧は、前記二次電池ユニットにおける前記二次電池の耐圧を超えないように設定されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の時計ムーブメント。
4. 前記二次電池の耐圧と前記逆流防止ダイオードの降下電圧との和が、前記ソーラーパネルの最大出力電圧以上である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の時計ムーブメント。
5. 請求項３または請求項４に記載の時計ムーブメントと、
   前記ソーラーパネルを収納する外装ケースと、
   前記二次電池ユニットと、
   を備える、
   ことを特徴とする時計。
6. 請求項３または請求項４に記載の時計ムーブメントと、
   前記ソーラーパネルを収納する外装ケースと、
   前記一次電池と、
   を備える、
   ことを特徴とする時計。
7. 請求項１または請求項２に記載の時計ムーブメントと、
   外装ケースと、
   前記一次電池と、
   を備える、
   ことを特徴とする時計。
8. 請求項１または請求項２に記載の時計ムーブメントと、
   外装ケースと、
   前記二次電池または前記二次電池ユニットと、
   を備える、
   ことを特徴とする時計。

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