JP7408489B2 - 時計 - Google Patents

Description

本発明は、時計に関する。

従来、静電誘導型の発電装置や駆動装置がある。特許文献１には、第１帯電膜及び第１対向電極間で発生した電力を出力する静電誘導発電器が開示されている。特許文献２には、複数の誘導電極を有する誘導体と、複数の導電部材を有する被誘導体と、を備える静電誘導アクチュエータが開示されている。

特開２０１５－１８６４２４号公報 特開２０１５－７０７１７号公報

静電誘導型の駆動装置において高トルクを得るためには、高電圧駆動が必要である。一方、時計は、発振回路等の低電圧で動作する回路を含んでいる。各装置に応じた電圧を供給するために降圧や昇圧を行なうと、電力効率の低下を招くという問題がある。

本発明の目的は、電力効率を向上させることができる時計を提供することである。

本発明の時計は、第一蓄電部と、前記第一蓄電部から供給される電力を動力に変換する静電誘導変換器と、第二蓄電部と、第一電圧の電力を発電する静電誘導型の第一発電器を有し、前記第一発電器で発電された前記第一電圧の電力を前記第一蓄電部に蓄電する第一発電部と、前記第一電圧よりも低圧の第二電圧の電力を発電し、前記第二電圧の電力を前記第二蓄電部に蓄電する第二発電部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る時計は、第一発電器で発電された第一電圧の電力を第一蓄電部に蓄電する第一発電部と、第一電圧よりも低圧の第二電圧の電力を発電し、第二電圧の電力を第二蓄電部に蓄電する第二発電部と、を備える。本発明に係る時計によれば、昇圧や降圧による損失を抑制し、電力効率を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る時計の概略構成を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る時計の動力伝達経路を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る発電部および静電誘導変換器の断面図である。 図４は、第１実施形態に係る静電誘導変換器の帯電膜を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る発電部の帯電膜を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る静電誘導変換器の電極を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る発電部の電極を示す図である。 図８は、第１実施形態に係る時計のブロック図である。 図９は、第１実施形態のブレーキ制御を説明する図である。 図１０は、第１実施形態の第一発電部の図である。 図１１は、第１実施形態の第二発電部の図である。 図１２は、第２実施形態に係る時計の要部を示す図である。 図１３は、第２実施形態にかかるステータの平面図である。 図１４は、第二発電部の構成例を示す図である。 図１５は、第二発電器を示す平面図である。 図１６は、第二発電器を示す平面図である。 図１７は、第３実施形態に係る時計の断面図である。 図１８は、第３実施形態に係る静電誘導変換器を示す図である。 図１９は、第３実施形態に係るモータ駆動部を示す図である。 図２０は、第３実施形態に係る時計のブロック図である。 図２１は、実施形態の変形例に係る発電部の断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る時計につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図１１を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、時計に関する。図１は、第１実施形態に係る時計の概略構成を示す図、図２は、第１実施形態に係る時計の動力伝達経路を示す図、図３は、第１実施形態に係る発電部および静電誘導変換器の断面図、図４は、第１実施形態に係る静電誘導変換器の帯電膜を示す図、図５は、第１実施形態に係る発電部の帯電膜を示す図、図６は、第１実施形態に係る静電誘導変換器の電極を示す図、図７は、第１実施形態に係る発電部の電極を示す図、図８は、第１実施形態に係る時計のブロック図、図９は、第１実施形態のブレーキ制御を説明する図、図１０は、第１実施形態の第一発電部の図、図１１は、第１実施形態の第二発電部の図である。

図１から図３に示すように、本実施形態に係る時計１は、ぜんまい１５を運針の動力源とする機械式時計である。時計１は、香箱２、指針１０、増速輪列２０、静電誘導変換器３、第一発電部４、および第二発電部５を有する。指針１０は、秒針１１、分針１２、および時針１３を有する。秒針１１、分針１２、および時針１３は、増速輪列２０を介して香箱２と連結されており、香箱２の回転と連動して回転する。

図３に示す静電誘導変換器３は、指針１０の回転速度を調速する調速装置である。静電誘導変換器３、第一発電部４、および第二発電部５は、同軸上に配置されている。

図２に示すように、香箱２の内部には、ぜんまい１５が収容されている。ぜんまい１５は、指針１０を回転させる動力源である。ぜんまい１５の一端は香箱真１４に接続され、ぜんまい１５の他端は香箱２に接続されている。香箱真１４は、時計１の筐体によって回転不能に支持されている。香箱２は、香箱真１４を回転中心として香箱真１４に対して相対回転する。香箱２は、巻き上げられたぜんまい１５が発生する動力によって回転する。香箱２の外周面には、歯車が設けられている。

増速輪列２０は、第一回転軸２１、第二回転軸２２、および第三回転軸２３を有する。第一回転軸２１には、二番車２４が固定されている。第二回転軸２２には、カナ２５および三番車２６が固定されている。第三回転軸２３には、カナ２７および四番車２８が固定されている。静電誘導変換器３、第一発電部４、および第二発電部５は、回転軸３１を共有している。回転軸３１には、カナ３２、および回転体３３が固定されている。

第一回転軸２１の二番車２４は、香箱２の歯車およびカナ２５と噛み合っている。二番車２４およびカナ２５によって、第一回転軸２１の回転が増速されて第二回転軸２２に伝達される。第二回転軸２２の三番車２６は、カナ２７と噛み合っている。三番車２６およびカナ２７によって、第二回転軸２２の回転が増速されて第三回転軸２３に伝達される。第三回転軸２３の四番車２８は、カナ３２と噛み合っている。四番車２８およびカナ３２によって、第三回転軸２３の回転が増速されて回転軸３１に伝達される。

分針１２は、第一回転軸２１に連結されている。分針１２は、例えば、第一回転軸２１に固定されており、第一回転軸２１の回転速度と同じ速度で回転する。秒針１１は、第三回転軸２３に連結されている。秒針１１は、例えば、第三回転軸２３に固定されており、第三回転軸２３の回転速度と同じ速度で回転する。なお、図示しないが、時針１３は、減速輪列を介して第一回転軸２１と連結されている。

図３に示すように、静電誘導変換器３は、基板３４、固定電極３５、および帯電膜３６を有する。帯電膜３６は、回転体３３の第一面３３ａに配置されている。回転体３３は、シリコン基板、帯電用の電極面が設けられたガラスエポキシ基板、あるいはアルミ板などの基板材料により形成された円盤形状の部材である。第一面３３ａは、例えば、時計１の前面側を向く面である。基板３４は、回転体３３の第一面３３ａと対向して配置されている。固定電極３５は、基板３４に配置されており、回転軸３１の軸方向において帯電膜３６と対向している。

第一発電部４は、基板４０、第一固定電極４１、および第一帯電膜４２を有する。第一固定電極４１および第一帯電膜４２は、静電誘導型の第一発電器４Ａを構成している。第一帯電膜４２は、回転体３３の第二面３３ｂに配置されている。第二面３３ｂは、例えば、時計１の背面側を向く面である。基板４０は、回転体３３の第二面３３ｂと対向して配置されている。第一固定電極４１は、基板４０に配置されており、回転軸３１の軸方向において第一帯電膜４２と対向している。

第二発電部５は、基板４０、第二固定電極５１、および第二帯電膜５２を有する。第二固定電極５１および第二帯電膜５２は、静電誘導型の第二発電器５Ａを構成している。第二帯電膜５２は、回転体３３の第二面３３ｂに配置されている。第二固定電極５１は、基板４０に配置されており、回転軸３１の軸方向において第二帯電膜５２と対向している。

静電誘導変換器３の帯電膜３６、第一帯電膜４２、および第二帯電膜５２は、エレクトレット材料で構成されている薄膜である。本実施形態の帯電膜３６，４２，５２は、マイナスの電位に帯電している。

図４に示すように、静電誘導変換器３は、複数の帯電膜３６を有する。複数の帯電膜３６は、回転軸３１を中心とする周方向に沿って等間隔で配置されている。隣接する二つの帯電膜３６の間には、隙間３７が設けられている。隙間３７の幅は、例えば、帯電膜３６の幅よりも大きい。

図５に示すように、第一発電部４は、複数の第一帯電膜４２を有する。第一帯電膜４２は、第二面３３ｂの外側領域３３ｃに配置されている。外側領域３３ｃは、第二面３３ｂのうち、半径方向の外側に位置する領域である。複数の第一帯電膜４２は、回転軸３１を中心とする周方向に沿って等間隔で配置されている。隣接する二つの第一帯電膜４２の間には、隙間４３が設けられている。隙間４３の幅は、例えば、第一帯電膜４２の幅よりも大きい。

第二発電部５は、複数の第二帯電膜５２を有する。第二帯電膜５２は、第二面３３ｂの内側領域３３ｄに配置されている。内側領域３３ｄは、第二面３３ｂのうち、半径方向の内側に位置する領域である。つまり、第二帯電膜５２は、第一帯電膜４２よりも半径方向の内側に配置されている。複数の第二帯電膜５２は、回転軸３１を中心とする周方向に沿って等間隔で配置されている。隣接する二つの第二帯電膜５２の間には、隙間５３が設けられている。隙間５３の幅は、例えば、第二帯電膜５２の幅よりも大きい。

第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、第一帯電膜４２の幅Ｗ１よりも狭い。幅Ｗ１，Ｗ２は、周方向に沿った幅である。第一帯電膜４２の幅Ｗ１は、例えば、半径方向における第一帯電膜４２の中心位置の幅であってもよい。この場合、比較対象とする第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、半径方向における第二帯電膜５２の中心位置の幅である。

第一帯電膜４２の幅Ｗ１は、第一帯電膜４２における幅の平均値であってもよい。言い換えると、第一帯電膜４２の幅Ｗ１は、下記式（１）で算出されてもよい。幅Ｗ１ａは、第一帯電膜４２の最内周の辺４２ａの長さである。例示された最内周の辺４２ａの形状は、円弧形状である。幅Ｗ１ｂは、第一帯電膜４２の最外周の辺４２ｂの長さである。例示された最外周の辺４２ｂの形状は、円弧形状である。
Ｗ１＝（Ｗ１ａ＋Ｗ１ｂ）／２ （１）

第一帯電膜４２の幅Ｗ１が幅の平均値である場合、比較対象とする第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、第二帯電膜５２における幅の平均値である。この場合、第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、下記式（２）で算出されてもよい。幅Ｗ２ｂは、第二帯電膜５２の最外周の辺５２ｂの長さである。例示された第二帯電膜５２の形状は、扇形状である。つまり、第二帯電膜５２の最内周では、幅が実質的に０である。例示された最外周の辺５２ｂの形状は、円弧形状である。
Ｗ２＝Ｗ２ｂ／２ （２）
なお、図示しないが、第二帯電膜５２の最内周は、ある程度の幅を有していてもよい。その場合、第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、下記式（３）で算出されてもよい。幅Ｗ２ａは、第二帯電膜５２の最内周の辺の長さである。
Ｗ２＝（Ｗ２ａ＋Ｗ２ｂ）／２ （３）

なお、第一帯電膜４２の幅Ｗ１は、第一帯電膜４２の最外周の辺４２ｂの長さであってもよい。この場合、比較対象とする第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、第二帯電膜５２の最外周の辺５２ｂの長さである。

図６に示すように、静電誘導変換器３の固定電極３５は、複数の第一電極３５ａおよび複数の第二電極３５ｂを有する。第一電極３５ａおよび第二電極３５ｂは、基板３４に形成されている。第一電極３５ａおよび第二電極３５ｂは、回転軸３１を中心とする周方向に沿って交互に、かつ等間隔で配置されている。各第一電極３５ａは、配線Ｇ１を介して駆動回路８に接続されている。各第二電極３５ｂは、配線Ｇ２を介して駆動回路８に接続されている。駆動回路８は、第一蓄電部６から供給される電力によって第一電極３５ａおよび第二電極３５ｂに対する駆動信号を生成する回路である。

図７に示すように、第一発電部４の第一固定電極４１および第二発電部５の第二固定電極５１は、基板４０の同じ面に配置されている。より詳しくは、第一固定電極４１は、基板４０の外側領域４０ａに配置され、第二固定電極５１は、基板４０の内側領域４０ｂに配置されている。外側領域４０ａは、基板４０のうち半径方向の外側の領域である。内側領域４０ｂは、基板４０における外側領域４０ａよりも半径方向の内側の領域である。

第一固定電極４１は、複数の第一電極４１ａおよび複数の第二電極４１ｂを有する。第一電極４１ａおよび第二電極４１ｂは、回転軸３１を中心とする周方向に沿って交互に、かつ等間隔で配置されている。各第一電極４１ａは、配線Ｇ３を介して整流回路１６に接続されている。各第二電極４１ｂは、配線Ｇ４を介して整流回路１６に接続されている。整流回路１６は、第一電極４１ａと第二電極４１ｂとの間の電位差により発生する電流を整流して第一蓄電部６に蓄電する。

第二固定電極５１は、複数の第一電極５１ａおよび複数の第二電極５１ｂを有する。第一電極５１ａおよび第二電極５１ｂは、回転軸３１を中心とする周方向に沿って交互に、かつ等間隔で配置されている。各第一電極５１ａは、配線Ｇ５を介して整流回路１７に接続されている。各第二電極５１ｂは、配線Ｇ６を介して整流回路１７に接続されている。整流回路１７は、第一電極５１ａと第二電極５１ｂとの間の電位差により発生する電流を整流して第二蓄電部７に蓄電する。

図８は、実施形態に係る時計１のブロック図である。図８に示すように、第一蓄電部６は、駆動回路８に電力を供給する。第二蓄電部７は、歩進制御部９に電力を供給する。歩進制御部９は、時計１の歩進制御を行なう制御回路である。歩進制御部９は、発振回路９ａを有し、発振回路９ａから出力される発信信号に基づいて指針１０の回転速度を制御する。発振回路９ａは、第二蓄電部７から供給される低圧の電力によって動作する。歩進制御部９は、例えば、回転体３３の回転速度に同期した周波数信号を整流回路１６または整流回路１７から取得する。歩進制御部９は、周波数信号と、発振回路９ａから取得した発信信号との比較結果に基づいて駆動回路８に対してブレーキ信号を出力する。

歩進制御部９は、例えば、周波数信号が基準周波数よりも高い周波数を示している場合にブレーキ信号を出力する。また、歩進制御部９は、周波数信号と基準周波数との差分が大きいほど、ブレーキ力を大きくさせるブレーキ信号を駆動回路８に対して出力する。

駆動回路８は、ブレーキ信号に応じて、静電誘導変換器３によってブレーキ力を発生させる。駆動回路８は、例えば、図９に示す構成を有する。図９に例示された駆動回路８は、第一スイッチ８１および第二スイッチ８２を有する。第一スイッチ８１は、第一蓄電部６の正極と第一電極３５ａとの間に介在するスイッチである。第二スイッチ８２は、第一蓄電部６の負極と第二電極３５ｂとの間に介在するスイッチである。

駆動回路８は、ブレーキ力を発生させる場合、例えば、図９に示すように第一スイッチ８１および第二スイッチ８２をＯＮとする。これにより、第一電極３５ａと帯電膜３６との間には吸引力Ｆ１が発生し、第二電極３５ｂと帯電膜３６との間には反発力Ｆ２が発生する。この状態で回転体３３が回転すると、コギングトルクが発生し、回転体３３に対してブレーキ力が作用する。

駆動回路８は、ブレーキ信号に応じて、発生させるブレーキ力の大きさを調節することができる。例えば、ブレーキ信号には、発生させるブレーキ力の指令値が含まれる。駆動回路８は、例えば、指令値に応じてブレーキ制御のデューティ比を変化させる。デューティ比は、単位時間のうち、ブレーキ力を発生させる時間の割合である。駆動回路８は、デューティ比に応じて第一スイッチ８１および第二スイッチ８２のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

なお、駆動回路８は、第一蓄電部６の正極に接続する電極を帯電膜３６の回転位置に応じて切り替えてもよい。例えば、駆動回路８は、図９に示すように第一電極３５ａが帯電膜３６と対向しているときは、第一電極３５ａを第一蓄電部６の正極に接続する。この場合、駆動回路８は、第二電極３５ｂを第一蓄電部６の負極に接続してもよい。一方、駆動回路８は、帯電膜３６に対して第二電極３５ｂが対向している場合、第二電極３５ｂを第一蓄電部６の正極と接続する。この場合、駆動回路８は、第一電極３５ａを第一蓄電部６の負極に接続してもよい。このような制御により、回転体３３に作用させるブレーキ力の増加を図ることができる。

駆動回路８は、第一電極３５ａと第二電極３５ｂとを電気的に遮断することでブレーキ力を発生させてもよい。第一電極３５ａと第二電極３５ｂとが遮断されたオープン状態となることで、第一電極３５ａの電位と第二電極３５ｂの電位との間に電位差が生じる。よって、コギングトルクにより回転体３３にブレーキ力が作用する。このような制御により、消費電力を抑制しつつブレーキ力を発生させることができる。なお、オープン状態では、第一蓄電部６から固定電極３５に電圧を印加する場合と比較して、第一電極３５ａと第二電極３５ｂとの間の電位差は小さい。つまり、オープン状態では、小さなブレーキ力を発生させることができる。

本実施形態の時計１は、第二発電器５Ａの発電電圧である第二電圧Ｖ２が、第一発電器４Ａの発電電圧である第一電圧Ｖ１よりも低圧である。つまり、第二蓄電部７に蓄電される電圧は、第一蓄電部６に蓄電される電圧よりも低圧である。第二蓄電部７は、発振回路９ａを含む歩進制御部９に電力を供給する低圧系の蓄電装置である。第二蓄電部７から歩進制御部９に供給する電圧は、例えば、２［Ｖ］程度である。この場合、第二発電器５Ａは、例えば、第二電圧Ｖ２が２［Ｖ］以上５［Ｖ］以下となるように構成される。

第一蓄電部６は、上記のように、静電誘導変換器３に対して電力を供給する高圧系の蓄電装置である。第一蓄電部６から静電誘導変換器３に供給する電圧は、例えば、３０［Ｖ］程度である。この場合、第一発電器４Ａは、例えば、第一電圧Ｖ１が３０［Ｖ］となるように構成される。なお、第一発電器４Ａの発電電圧および第二発電器５Ａの発電電圧の値は、例えば、実効電圧の値である。第一電圧Ｖ１および第二電圧Ｖ２は、時計１の動作状態等に応じて変動する場合がある。

本実施形態では、以下に図１０および図１１を参照して説明するように、第一電圧Ｖ１が所望の電圧となるように第一帯電膜４２の幅Ｗ１が設定され、第二電圧Ｖ２が所望の電圧となるように第二帯電膜５２の幅Ｗ２が設定されている。図１０には、第一帯電膜４２と第一固定電極４１との間に発生する電気力線が矢印Ａｒ１で示されている。図１１には、第二帯電膜５２と第二固定電極５１との間に発生する電気力線が矢印Ａｒ２で示されている。

上述したように、第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、第一帯電膜４２の幅Ｗ１よりも狭い。従って、第一帯電膜４２と第二帯電膜５２とを比較した場合、第二帯電膜５２の方が電気力線が少なくなる。その結果、第二発電器５Ａは、相対的に低圧な第二電圧Ｖ２で発電し、第一発電器４Ａは、相対的に高圧の第一電圧Ｖ１で発電する。なお、例示された第一発電器４Ａでは、第一固定電極４１の幅は、第一帯電膜４２の幅Ｗ１と同様である。また、例示された第二発電器５Ａでは、第二固定電極５１の幅は、第二帯電膜５２の幅Ｗ２と同様である。

このように、本実施形態の時計１は、発電電圧が異なる二つの発電部４，５、および蓄電電圧が異なる二つの蓄電部６，７を有している。よって、降圧や昇圧による損失を低減させることができる。例えば、静電誘導変換器３におけるブレーキ力を増加させるためには、静電誘導変換器３に印加する電圧を高電圧とすることが有効である。この場合、一つの蓄電部から歩進制御部９および静電誘導変換器３の両方に対して電力を供給しようとする場合、降圧回路または昇圧回路の何れかが必要となる。これに対して、本実施形態の時計１は、静電誘導変換器３に対しては第一蓄電部６から高電圧を供給し、歩進制御部９に対しては第二蓄電部７から低電圧を供給することで、エネルギー損失を低減させることができる。

また、本実施形態の第一発電器４Ａ及び第二発電器５Ａは、香箱２から伝達される動力により発電する。つまり、第一発電器４Ａ及び第二発電器５Ａは、常時発電を行なうことができる。従って、第一蓄電部６及び第二畜電部７として小容量の蓄電装置を用いることができる。言い換えると、第一蓄電部６及び第二畜電部７を高容量とする必要がないため、小型でリークの少ない蓄電池を用いることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る時計１は、第一蓄電部６と、静電誘導変換器３と、第二蓄電部７と、第一発電部４と、第二発電部５と、を有する。静電誘導変換器３は、第一蓄電部６から供給される電力を動力に変換する変換器である。第一発電部４は、第一電圧Ｖ１の電力を発電する静電誘導型の第一発電器４Ａを有する。第一発電部４は、第一発電器４Ａで発電された第一電圧Ｖ１の電力を第一蓄電部６に蓄電する。第二発電部５は、第一電圧Ｖ１よりも低圧の第二電圧Ｖ２の電力を発電し、第二電圧Ｖ２の電力を第二蓄電部７に蓄電する。本実施形態の時計１は、昇圧や降圧による損失を抑制し、時計１の電力効率を向上させることができる。

本実施形態の時計１は、発振回路９ａを有する。発振回路９ａは、第二蓄電部７から供給される電力により動作する。低圧の第二蓄電部７から発振回路９ａに電力を供給することで、時計１の電力効率が向上する。

本実施形態の時計１では、第二発電部５が第一発電部４と同軸上に配置されている。これにより、時計１の小型化が実現される。

本実施形態の第二発電部５は、第二電圧Ｖ２の電力を発電する静電誘導型の第二発電器５Ａを有する。第一発電器４Ａは、回転体３３に配置された第一帯電膜４２を有する。第二発電器５Ａは、回転体３３に配置された第二帯電膜５２を有する。周方向に沿った第二帯電膜５２の幅Ｗ２は、周方向に沿った第一帯電膜４２の幅Ｗ１よりも狭い。よって、第二発電器５Ａにおける発電電圧を第一発電器４Ａにおける発電電圧よりも低圧とすることができる。

本実施形態の第一帯電膜４２および第二帯電膜５２は、同じ回転体３３に配置されている。一つの回転体３３に二つの帯電膜４２，５２が配置されることで、軸方向の小型化が実現される。

本実施形態の時計１は、ぜんまい１５の力によって回転し、指針１０を回転させる香箱２を有する。第一発電部４および第二発電部５は、香箱２から伝達される動力により発電する。第一発電部４が常時発電を行なうため、第一蓄電部６として小容量の蓄電装置を用いることができる。

本実施形態の静電誘導変換器３は、第一蓄電部６から供給される電力により指針１０の速度を調速する。本実施形態の静電誘導変換器３は、高圧の電力により高い調速能力で調速を行なうことができるため、よりトルクの大きなブレーキ力で回転体３３の回転速度の制御を行うことが出来る。

［第２実施形態］
図１２から図１６を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１２は、第２実施形態に係る時計の要部を示す図、図１３は、第２実施形態にかかるステータの平面図、図１４は、第二発電部の構成例を示す図、図１５および図１６は、第二発電器を示す平面図である。第２実施形態の時計１において、上記第１実施形態と異なる点は、例えば、第二発電部５として磁気発電部を有する点である。

図１２および図１３に示すように、第２実施形態に係る第二発電部５は、電磁変換により発電する磁気発電部である。第２実施形態の第二発電部５は、第二発電器５Ｂを有する。第二発電器５Ｂは、ロータ５４と、ステータ５５と、コイル５６と、を有する。ロータ５４は、例えば、永久磁石を有する回転体である。例示されたロータ５４の形状は、円環形状であり、回転軸３１に固定されている。ロータ５４は、Ｎ極５４ａおよびＳ極５４ｂを有する。

回転軸３１は、受石３８ａ，３８ｂによって回転自在に支持されている。一方の受石３８ａは、回転軸３１の一端に配置されており、他方の受石３８ｂは、回転軸３１の他端に配置されている。受石３８ａ，３８ｂは、例えば、回転軸３１の端部が挿入される凹部を有する。受石３８ａ，３８ｂの凹部の内径は、回転軸３１の外径よりも大きい。

ステータ５５は、磁性材料によって環状に形成されている。ステータ５５は、ロータ５４によって発生した磁界をコイル５６に誘導する部材である。ステータ５５は、ロータ５４が挿入される孔部５５ａを有する。図１３に示すように、孔部５５ａの形状は、円形である。第二発電器５Ｂは、ロータ５４の静的安定点が生じないように構成されている。例えば、例示された第二発電器５Ｂは、ロータ５４とステータ５５との隙間Ｇｐ１が周方向に沿って一様となるように構成されている。隙間Ｇｐ１は、ロータ５４の外周面と孔部５５ａの内周面との隙間である。隙間Ｇｐ１の大きさが周方向に沿って一様とされていることで、ロータ５４の静的安定点が存在しない。その結果、ロータ５４の回転負荷が軽減され、第二発電器５Ｂの発電効率が向上する。

コイル５６は、ステータ５５に巻き付けられている。コイル５６は、例えば、整流回路１７を介して第二蓄電部７に接続される。香箱２から伝達される動力により回転軸３１が回転すると、ロータ５４がステータ５５に対して相対回転し、電磁誘導による発電がなされる。

図１２に示すように、第一発電部４は、上記第１実施形態の第一発電器４Ａと類似した第一発電器４Ｂを有する。第一発電器４Ｂは、第一固定電極４１および第一帯電膜４２を有する。第一帯電膜４２は、回転体３３の第二面３３ｂに配置されている。第２実施形態の第二面３３ｂには、第二帯電膜５２は設けられていない。第一固定電極４１は、基板４０に配置されている。第２実施形態の基板４０には、第二固定電極５１は設けられていない。第一固定電極４１は、整流回路１６を介して第一蓄電部６に接続されている。

第一発電器４Ｂは、第一電圧Ｖ１で発電するように構成されている。第一発電部４は、第一発電器４Ｂで発電された第一電圧Ｖ１の電力を第一蓄電部６に蓄電する。第二発電器５Ｂは、第一電圧Ｖ１よりも低圧の第二電圧Ｖ２で発電するように構成されている。第二発電部５は、第二発電器５Ｂで発電された第二電圧Ｖ２の電力を第二蓄電部７に蓄電する。なお、第一発電部４は発電電圧が高電圧となる静電誘導変換器で、第二発電部５はロータ５４、ステータ５５、コイル５６を用いた電磁誘導による発電であるため、第二発電部５の第二電圧Ｖ２は第一発電器４Ｂの第一電圧Ｖ１よりも低い電圧となる。

第２実施形態の時計１では、第二発電器５Ｂによって軸方向Ｘにおける回転軸３１の位置決めがなされる。軸方向Ｘは、回転軸３１の中心軸線の方向である。第二発電器５Ｂでは、ロータ５４とステータ５５との間に磁力による引力が作用する。この引力は、軸方向Ｘにおいてロータ５４を位置決めすることができる。第二発電器５Ｂは、例えば、受石３８ａ，３８ｂの何れに対しても軸方向Ｘにおいて回転軸３１を浮かせた状態とするように構成される。言い換えると第二発電器５Ｂは、回転軸３１の先端を受石３８ａ，３８ｂの何れにも当接させないように構成される。このような構成により、回転軸３１と受石３８ａ，３８ｂとの間の摺動摩擦が低減される。

なお、第二発電部５は、図１４から図１６に示すように構成されていてもよい。図１４に示すように、第二発電部５は、二つの第二発電器５Ｃ，５Ｄを有する。二つの第二発電器５Ｃ，５Ｄは、回転体３３を挟んで軸方向Ｘの両側に配置されている。

図１４および図１５に示すように、一方の第二発電器５Ｃは、ロータ５４、ステータ５５、およびコイル５６を有する。ロータ５４は、回転軸３１に対して固定されており、かつ回転体３３に対して受石３８ａの側に配置されている。軸方向視した場合のロータ５４の形状は、円環形状である。ステータ５５は、ロータ５４が挿入される孔部５５ａを有する。図１５に示すように、ステータ５５の磁極５５ｂ，５５ｃは、第一方向Ｙ１において対向している。第一方向Ｙ１は、回転軸３１の軸方向Ｘに対して直交する方向である。第二発電器５Ｃは、受石３８ａ、３８ｂによって第一方向Ｙ１、第二方向Ｙ２が位置決めされるため、ロータ５４とステータ５５との隙間Ｇｐ１が周方向に沿って一様となるように構成されている。

図１４および図１６に示すように、他方の第二発電器５Ｄは、ロータ５７、ステータ５８、およびコイル５９を有する。ロータ５７は、回転軸３１に対して固定されており、かつ回転体３３に対して受石３８ｂの側に配置されている。軸方向視した場合のロータ５７の形状は、円環形状である。ステータ５８は、ロータ５７が挿入される孔部５８ａを有する。図１６に示すように、ステータ５８の磁極５８ｂ，５８ｃは、第二方向Ｙ２において対向している。第二方向Ｙ２は、回転軸３１の軸方向Ｘおよび第一方向Ｙ１のそれぞれに対して直交する方向である。第二発電器５Ｃと同様に第二発電器５Ｄは、ロータ５７とステータ５８との隙間Ｇｐ２が周方向に沿って一様となるように構成されている。

上記のように第二発電器５Ｃの磁極５５ｂ，５５ｃの対向方向と、第二発電器５Ｄの磁極５８ｂ，５８ｃの対向方向とが直交している。これにより、第二発電部５は、第一方向Ｙ１および第二方向Ｙ２において回転軸３１を位置決めすることができる。その結果、回転軸３１の外周面と受石３８ａ，３８ｂとの間の摺動摩擦が低減される。

以上説明したように、第２実施形態に係る第二発電部５は、電磁変換により発電する磁気発電部である。磁気発電部である第二発電器５Ｂは、ロータ５４と、ステータ５５と、コイル５６と、を有する。第二発電器５Ｂは、ロータ５４とステータ５５との間で作用する磁力により、軸方向Ｘにおいてロータ５４を位置決めする。よって、回転軸３１の摺動摩擦を低減させることができる。

本実施形態の第二発電器５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、ロータ５４，５７の外周面と孔部５５ａ，５８ａの内周面との隙間Ｇｐ１，Ｇｐ２が周方向に沿って一様となるように構成されている。これにより、静的安定点が無くなることで、ロータ５４，５７の回転負荷が軽減される。

［第３実施形態］
図１７から図２０を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記第１実施形態および第２実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１７は、第３実施形態に係る時計の断面図、図１８は、第３実施形態に係る静電誘導変換器を示す図、図１９は、第３実施形態に係るモータ駆動部を示す図、図２０は、第３実施形態に係る時計のブロック図である。第３実施形態の時計１において、上記各実施形態と異なる点は、例えば、第一発電部４および第二発電部５が回転錘６８から供給される動力によって発電する点である。

図１７に示すように、回転軸３１は、地板６４および受け板６５によって支持されている。地板６４および受け板６５は、時計１の外装ケース１８に対して固定されている。外装ケース１８の前面は、透明な風防１９によって閉塞されている。地板６４は、回転軸３１の一端を支持する受石６４ａを有する。受け板６５は、回転軸３１の他端を支持する受石６５ａを有する。

回転体３３は、回転軸３１に対して固定されている。回転体３３の一面には、第一帯電膜４２および第二帯電膜５２が配置されている。第一帯電膜４２および第二帯電膜５２の形状および回転体３３に対する配置は、上記第１実施形態における形状および配置と同様である。基板４０は、地板６４に対して固定されており、回転体３３と対向している。基板４０には、第一固定電極４１および第二固定電極５１が配置されている。第一固定電極４１は、第一帯電膜４２と対向しており、第二固定電極５１は、第二帯電膜５２と対向している。なお、第一帯電膜４２および第二帯電膜５２は、回転体３３の異なる面に配置されてもよい。

回転軸３１には、歯車６６ａが固定されている。歯車６６ａは、回転軸６７の歯車６６ｂと噛み合っている。回転軸６７は、受け板６５の軸受６５ｂによって回転自在に支持されている。回転錘６８は、回転軸６７に対して固定されており、回転軸６７と一体回転する運動体である。回転錘６８は、ユーザの腕の動きなどを捉えて回転する錘である。回転錘６８の形状は、例えば、扇形状または半円形状である。

回転錘６８が回転すると、その回転運動が歯車６６ｂから歯車６６ａに伝達される。歯車６６ｂから歯車６６ａに伝達された回転トルクにより、回転体３３が基板４０に対して相対回転する。第一発電部４では、第一固定電極４１に対して第一帯電膜４２が相対回転することにより発電がなされる。第二発電部５では、第二固定電極５１に対して第二帯電膜５２が相対回転することにより発電がなされる。

本実施形態の静電誘導変換器３は、指針１０を運針させる静電モータである。図１７および図１８に示すように、静電誘導変換器３は、回転軸７５、回転体７０、帯電膜７６、第一電極７１、第二電極７２、第三電極７３、および基板７８を有する。回転軸７５は、地板６４等によって回転自在に支持されている。回転体７０は、回転軸７５に対して固定されており、回転軸７５と一体回転する。帯電膜７６は、回転体７０の一面に、周方向に沿って等間隔で配置されている。

基板７８は、回転体７０と対向して配置されている。基板７８には、複数の電極群７４が配置されている。電極群７４は、軸方向において帯電膜７６と対向するように、周方向に沿って配置されている。一つの電極群７４は、第一電極７１、第二電極７２、および第三電極７３を一つずつ有する。第一電極７１、第二電極７２、および第三電極７３は、この順序で回転体７０の回転方向に沿って並んでいる。

静電誘導変換器３は、図１９に示すモータ駆動部８０によって駆動される。モータ駆動部８０は、静電誘導変換器３に対する駆動信号を出力する駆動回路である。モータ駆動部８０は、第一駆動部８０ａ、第二駆動部８０ｂ、および第三駆動部８０ｃを有する。

第一駆動部８０ａは、トランジスタＰ１およびトランジスタＮ１を有する。トランジスタＰ１は、接地電位ＶＤＤと第一電極７１との間に介在している。トランジスタＰ１は、ゲート端子Ｇに供給される制御信号に応じて第一電極７１と接地電位ＶＤＤとを接続し、あるいは第一電極７１と接地電位ＶＤＤとを遮断する。

トランジスタＮ１は、電源ＶＳＳと第一電極７１との間に介在している。電源ＶＳＳの電位は、例えば、接地電位ＶＤＤよりも低い負の電位である。トランジスタＮ１は、ゲート端子Ｇに供給される制御信号に応じて第一電極７１と電源ＶＳＳとを接続し、あるいは第一電極７１と電源ＶＳＳとを遮断する。第一駆動部８０ａは、第一電極７１の状態を接地電位ＶＤＤと接続された接地状態、電源ＶＳＳと接続された印加状態、または接地電位ＶＤＤおよび電源ＶＳＳの何れとも遮断されたオープン状態、の何れかに切り替える。

第二駆動部８０ｂは、接地電位ＶＤＤと第二電極７２との間に介在するトランジスタＰ２、および電源ＶＳＳと第二電極７２との間に介在するトランジスタＮ２を有する。第二駆動部８０ｂは、第二電極７２の状態を接地状態、印加状態、またはオープン状態、の何れかに切り替える。

第三駆動部８０ｃは、接地電位ＶＤＤと第三電極７３との間に介在するトランジスタＰ３、および電源ＶＳＳと第三電極７３との間に介在するトランジスタＮ３を有する。第三駆動部８０ｃは、第三電極７３の状態を接地状態、印加状態、またはオープン状態、の何れかに切り替える。モータ駆動部８０は、第一電極７１、第二電極７２、および第三電極７３に対して順次駆動パルスを出力することで、回転体７０を回転させる。

図２０に示すように、第一発電部４は、整流回路１６を介して第一蓄電部６に接続されている。第一発電部４は、発電した第一電圧Ｖ１の電力を第一蓄電部６に蓄電する。第一蓄電部６は、モータ駆動部８０に対して電力を供給する。

第二発電部５は、整流回路１７を介して第二蓄電部７に接続されている。第二発電部５は、発電した第二電圧Ｖ２の電力を第二蓄電部７に蓄電する。第二蓄電部７は、制御部８４に対して電力を供給する。制御部８４は、時計１を制御する制御回路である。制御部８４は、発振回路８４ａを有しており、発振回路８４ａから出力される発信信号に基づいて指針１０の運針制御を行なう。発振回路８４ａは、第二蓄電部７から供給される低圧の電力によって動作する。制御部８４は、発信信号に基づいて内部時刻を算出し、モータ駆動部８０に対して運針指令を出力する。

静電誘導変換器３は、輪列９０を介して指針１０に接続されている。輪列９０は、例えば、回転軸７５の回転を減速して指針１０に伝達する減速輪列である。時計１は、静電誘導変換器３によって、秒針１１、分針１２、および時針１３の全てを運針させることができる。時計１は、指針１０の一部、例えば秒針１１のみを静電誘導変換器３で運針させてもよい。この場合、時計１は、分針１２および時針１３を運針させる電磁モータを有していてもよい。

［実施形態の変形例］
上記各実施形態の変形例について説明する。図２１は、実施形態の変形例に係る発電部の断面図である。第二発電部５の発電電圧を第一発電部４の発電電圧よりも低圧とする手段として、第二固定電極５１と第二帯電膜５２との距離が大きくされてもよい。例えば、図２１に示すように、第二固定電極５１と第二帯電膜５２との距離Ｇｐ４が第一固定電極４１と第一帯電膜４２との距離Ｇｐ３よりも大きくされてもよい。なお、距離Ｇｐ３，Ｇｐ４は、軸方向Ｘの距離である。

第一発電部４と第二発電部５は、別軸上に配置されてもよい。例えば、第一発電部４は、香箱２から伝達される動力によって発電し、第二発電部５は、回転錘６８から伝達される動力によって発電してもよい。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ 時計
２ 香箱
３ 静電誘導変換器
４：第一発電部、 ４Ａ，４Ｂ：第一発電器
５：第二発電部、 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ：第二発電器
６ 第一蓄電部
７ 第二蓄電部
８ 駆動回路
９：歩進制御部、 ９ａ：発振回路
１０ 指針
１１：秒針、 １２：分針、 １３：時針
１４ 香箱真
１５ ぜんまい
１６，１７：整流回路、 １８：外装ケース、 １９：風防
２０ 増速輪列
２１：第一回転軸、 ２２：第二回転軸、 ２３：第三回転軸、 ２４：二番車、
２５：カナ、 ２６：三番車、 ２７：カナ、 ２８：四番車
３１：回転軸、 ３２：カナ、 ３３：回転体、 ３３ａ：第一面、 ３３ｂ：第二面
３３ｃ：外側領域、 ３３ｄ：内側領域
３４：基板、 ３５：固定電極、 ３５ａ：第一電極、 ３５ｂ：第二電極
３６：帯電膜、 ３７：隙間、 ３８ａ，３８ｂ：受石
４０：基板、 ４０ａ：外側領域、 ４０ｂ：内側領域、 ４１：第一固定電極
４２：第一帯電膜、 ４２ａ：最内周の辺、 ４２ｂ：最外周の辺、 ４３：隙間
５１：第二固定電極、 ５２：第二帯電膜
５２ｂ：最外周の辺、 ５３：隙間、 ５４：ロータ、 ５５：ステータ
５５ａ：孔部、 ５６：コイル
６４：地板、 ６５：受け板、 ６６ａ，６６ｂ：歯車、 ６７：回転軸、 ６８：回転錘
７０回転体、 ７１：第一電極、 ７２：第二電極、 ７３：第三電極
７５：回転軸、 ７６:帯電膜、 ７７：貫通孔、 ７８：基板
８０：モータ駆動部、 ８０ａ：第一駆動部、 ８０ｂ：第二駆動部、 ８０ｃ：第三駆動部
８４：制御部、 ８４ａ：発振回路
Ｖ１：第一電圧、 Ｖ２：第二電圧
Ｗ１：第一帯電膜の幅、 Ｗ２：第二帯電膜の幅
Ｘ 軸方向

Claims (13)

1. 第一蓄電部と、
   前記第一蓄電部から供給される電力によって駆動されて動力を発生する静電誘導変換器と、
   第二蓄電部と、
   第一電圧の電力を発電する静電誘導型の第一発電器を有し、前記第一発電器で発電された前記第一電圧の電力を前記第一蓄電部に蓄電する第一発電部と、
   前記第一電圧よりも低圧の第二電圧の電力を発電し、前記第二電圧の電力を前記第二蓄電部に蓄電する第二発電部と、
   を備えることを特徴とする時計。
2. 発振回路を有し、
   前記発振回路は、前記第二蓄電部から供給される電力により動作する
   請求項１に記載の時計。
3. 前記第二発電部が前記第一発電部と同軸上に配置されている
   請求項１または２に記載の時計。
4. 前記第二発電部は、前記第二電圧の電力を発電する静電誘導型の第二発電器を有し、
   前記第一発電器は、回転体に配置された第一帯電膜を有し、
   前記第二発電器は、回転体に配置された第二帯電膜を有し、
   周方向に沿った前記第二帯電膜の幅は、周方向に沿った前記第一帯電膜の幅よりも狭い
   請求項１から３の何れか１項に記載の時計。
5. 前記第二発電部は、前記第二電圧の電力を発電する静電誘導型の第二発電器を有し、
   前記第一発電器は、回転体に配置された第一帯電膜と、前記第一帯電膜に対向する第一固定電極と、を有し、
   前記第二発電器は、回転体に配置された第二帯電膜と、前記第二帯電膜に対向する第二固定電極と、を有し、
   軸方向に沿った前記第二帯電膜と前記第二固定電極との間の距離は、軸方向に沿った前記第一帯電膜と前記第一固定電極との間の距離よりも大きい
   請求項１から３の何れか１項に記載の時計。
6. 前記第一帯電膜および前記第二帯電膜は、同じ回転体に配置されている
   請求項４または５に記載の時計。
7. 前記第二発電部は、電磁変換により発電する磁気発電部であって、前記第一発電部と同軸上に配置されたロータを有する
   請求項１から３の何れか１項に記載の時計。
8. 前記磁気発電部は、前記ロータと、ステータと、コイルと、を有し、
   前記ロータと前記ステータとの間で作用する磁力により、軸方向において前記ロータを位置決めする
   請求項７に記載の時計。
9. 前記磁気発電部は、前記ロータと、前記ロータが挿通される孔部を有するステータと、コイルと、を有し、
   前記磁気発電部は、前記ロータの外周面と前記孔部の内周面との隙間が周方向に沿って一様となるように構成されている
   請求項７または８に記載の時計。
10. ぜんまいの力によって回転し、指針を回転させる香箱を備え、
    前記第一発電部および前記第二発電部は、前記香箱から伝達される動力により発電する
    請求項１から９の何れか１項に記載の時計。
11. 前記第一発電部および前記第二発電部に対して連結された運動体を備え、
    前記第一発電部および前記第二発電部は、前記運動体から供給される動力によって発電する
    請求項１から９の何れか１項に記載の時計。
12. 前記静電誘導変換器は、前記第一蓄電部から供給される電力により指針の速度を調速する
    請求項１から１１の何れか１項に記載の時計。
13. 前記静電誘導変換器は、指針を駆動する静電モータである
    請求項１から１１の何れか１項に記載の時計。

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