JPH07294670A - アナログ電子時計及びその充電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確なアナログ表示を行うことができるアナ
ログ電子時計を提供すること。 【構成】 使用者の動作にともなう運動エネルギーを電
気エネルギーに変換し、発電コイル２２から充電用出力
電圧を出力して２次電池４０を充電し、前記２次電池４
０の充電エネルギーを用いて時計回路７０からモータ駆
動パルスを出力し、運針用モータを回転駆動するアナロ
グ電子時計である。前記２次電池４０の電圧が所定電圧
に達すると、リミッタ回路５０を用い前記２次電池に対
するバイパス回路を形成し、過充電を防止する。そし
て、強制遮断回路５６は、前記モータ駆動パルス出力中
は、前記バイパス回路を強制的に遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ電子時計、特
に使用者の動作にともない発生する運動エネルギーを用
いて発電し、２次電源を充電するアナログ電子時計に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子時計では、時計駆動のエネル
ギー源となる電気は、電池から供給されている。しか
し、電池はエネルギーを使い果たすと交換が必要とな
る。このため、使用者の腕の自然な動きにより時計駆動
に必要な電気エネルギーを生み出す自動巻き発電機構を
搭載した電子式の腕時計の開発が行われている。このタ
イプの電子時計は、煩わしい電池交換の必要がないばか
りではなく、使用済み電池などの廃棄物を生み出すこと
がないため、省資源、環境保護の観点からも注目されて
いる。

【０００３】この電子時計は、内部に発電機構を備えて
おり、使用者の動作にともなう運動エネルギーを、電気
エネルギーに変換し、発電コイルから充電電圧を出力す
る。この充電電圧を用いて２次電源を充電し、この充電
エネルギーを時計回路の電源として用いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この構成の電子時計を
用いてアナログ表示を行う場合には、アナロク表示針を
動かす運針用モータが発電機と同じ時計ケース内に配置
される。このため、発電機の発電コイルで発生した磁束
が原因で、運針用モータの動作不良が発生するという問
題があった。

【０００５】すなわち、腕時計等では、狭い時計ケース
内に部品を効率よく実装するため、前記発電機と運針用
モータとが隣接配置されることが多い。このため、発電
コイルに比較的大きな電流が流れると、発生する磁束の
一部が漏れ磁束となって運針用モータに悪影響を与え、
運針用ロータの動作不良を引き起こす場合がある。

【０００６】この問題は、２次電源の過充電を防止する
ため、発電コイルと２次電源との間にバイパス回路を形
成する場合に顕著に現れる。すなわち、２次電源の電圧
がある基準レベル以上になると、発電コイルの両端をリ
ミッタ等で短絡し、２次電源の充電を停止する。このと
き発電コイルに大きな短絡電流が流れる。この状態で運
針用モータの駆動コイルに駆動パルスが通電されると、
発電機からの漏れ磁束によって運針用モータに動作不良
が発生し、正確な時刻表示が行えなくなる。

【０００７】特に、水晶発振器等を用いたアナログ電子
時計は、極めて高い精度が要求されるため、前述した動
作不良が発生すると、クオーツ式電子時計として商品価
値が著しく低下する。

【０００８】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、２次電源の過充電防止
動作中における運針用モータの誤動作を防止し、正確な
アナログ表示を行うことができるアナログ電子時計およ
びその充電方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、使用者の動作にともなう運動エ
ネルギーを電気エネルギーに変換し、発電コイルから充
電用電気エネルギーとして出力する発電手段と、前記充
電用電気エネルギーにより充電される２次電源と、前記
２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源に対
する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形成
し、２次電源の過充電を防止する過充電防止手段と、前
記２次電源の充電エネルギーを用いて作動し、モータ駆
動パルスを出力する時計回路と、前記モータ駆動パルス
が駆動コイルに通電されることにより、運針用のロータ
を回転駆動する運針用モータと、前記時計回路のモータ
駆動パルス出力中は、前記バイパス回路を流れるバイパ
ス電流を強制的に制限する電流制限手段と、を含むこと
を特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、前
記電流制限手段は、前記時計回路のモータ駆動パルス出
力中は、前記過充電防止手段のバイパス回路を強制的に
遮断する強制遮断手段として形成されたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１，２のいずれ
かにおいて、前記発電手段は、回転自在に取付けられ、
使用者の動作に伴い発生する運動エネルギーを回転運動
に変換する回転錘と、前記回転運動により回転駆動され
る発電用ロータを含み、この発電用ロータの回転により
前記発電コイルから充電用電気エネルギーとしての充電
電圧を出力する発電機と、を含むことを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、請求項２，３のいずれ
かにおいて、前記過充電防止手段は、また、請求項２の
発明は、前記発電手段は、回転自在に取付けられ、使用
者の動作に伴い発生する運動エネルギーを回転運動に変
換する回転錘と、前記回転錘の回転運動を増速する増速
用輪列と、増速された回転運動により回転駆動される発
電用ロータを含み、この発電用ロータの回転により前記
発電コイルから充電用電気エネルギーとしての充電電圧
を出力する発電機と、前記２次電源の短絡回路をオン，
オフするスイッチ手段を含み、前記強制遮断手段は、前
記モータ駆動パルスの出力タイミングを検出し、モータ
駆動パルス出力中は前記スイッチ手段を強制的にオフ制
御するよう形成されたことを特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれ
かにおいて、前記強制遮断手段は、前記過充電防止手段
の２次電源の過充電防止動作を検出し、過充電防止動作
中は、モータ駆動パルスの出力に先立って前記過充電防
止手段のバイパス回路を強制的に遮断し、モータ駆動パ
ルスの出力終了後に前記バイパス回路の強制遮断を解除
するよう形成されたことを特徴とする。

【００１４】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
かにおいて、腕時計として形成されたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項７の発明は、運針用モータの駆動コ
イルに向けモータ駆動パルスを出力する時計回路の駆動
電源となる２次電源を充電する方法において、使用者の
動作にともなう運動エネルギーを電気エネルギーに変換
し、発電コイルから充電用電気エネルギーを出力し２次
電源を充電する工程と、前記２次電源の電圧が所定電圧
に達すると前記２次電源に対する前記充電用電気エネル
ギーのバイパス回路を形成し、２次電源の過充電を防止
する工程と、前記時計回路のモータ駆動パルス出力中
は、前記過充電防止手段のバイパス回路を流れるバイパ
ス電流を強制的に制限する工程と、を含むことを特徴と
する。

【００１６】

【作用】請求項１のアナログ電子時計によれば、使用者
の動作にともない発生する運動エネルギーが、発電手段
により電気エネルギーに変換され、発電コイルから充電
用電気エネルギーとして出力される。これにより２次電
源が充電される。

【００１７】そして、時計回路は、２次電源の充電エネ
ルギーを用いて作動し、駆動パルスを出力する。この駆
動パルスが駆動コイルに通電されることにより、運針用
モータの運針用ロータが回転駆動され、時刻がアナログ
表示される。

【００１８】ところで、前記発電手段により２次電源が
充電され所定電圧レベルになると、過充電防止手段が、
２次電源のバイパス回路を形成する。これにより、発電
手段の発電コイルから出力される充電エネルギーは、２
次電源を充電することなく前記バイパス回路を通過す
る。

【００１９】この際、発電コイルには大きな電流が流
れ、大きな磁束が発生する。この磁束の一部が漏れ磁束
となって、運針用モータと鎖交し動作不良を引き起こ
す。

【００２０】本発明では、電流制限手段を用い、前記時
計回路のモータ駆動パルス出力中は、前記バイパス回路
を流れるバイパス電流を強制的に制限する構成とした。
これにより、モータ駆動パルスの出力中に、運針用モー
タが、発電コイルから受ける磁束の影響を著しく低減で
きる。したがって、運針用モータは、モータ駆動パルス
の通電により確実に動作し、時刻を正確にアナログ表示
することとなる。

【００２１】この様に、本発明によれば、２次電源の過
充電防止動作中における運針用モータの誤動作を防止
し、正確なアナログ表示を行うことができるアナログ電
子時計を提供できる。

【００２２】なお、前記バイパス電流の制限は、電流値
が小さくなるよう限流してもよく、また請求項２の発明
のように、電流を強制遮断しても良い。

【００２３】請求項２の発明では、前記電流制限手段を
強制遮断手段として形成し、時計回路のモータ駆動パル
ス出力中は、前記過充電防止手段のバイパス回路を強制
的に遮断する構成とした。これにより、モータ駆動パル
スの出力中の運針用モータが、発電コイルから受ける磁
束の悪影響を著しく低減でき、時刻をより正確にアナロ
グ表示することができる。

【００２４】また、請求項３の発明によれば、使用者の
動作に伴い発生する運動エネルギーを、回転錘により回
転運動に変換し発電機のロータの回転駆動する。このた
め、発電機の発電コイルから充電用電気エネルギーを良
好に出力することができる。

【００２５】また、請求項４の発明によれば、前記過充
電防止手段を、２次電源のバイパス回路をオン／オフす
るスイッチ手段を用いて形成し、スイッチ手段を前記強
制遮断手段を用いてオン／オフ制御している。これによ
り、前述の過充電を防止し、しかも過充電防止動作中に
おける運針用モータの誤動作を防止する回路の構成を、
簡単なものとすることができる。

【００２６】また、請求項５の発明によれば過充電防止
動作中は、モータ駆動パルスの出力に先立って過充電防
止手段のバイパス回路を強制遮断し、モータ駆動パルス
の出力後に前記バイパス回路の強制遮断を解除するよう
構成している。このため、２次電源の過充電防止動作中
における運針用モータの誤動作をより確実に防止するこ
とができる。

【００２７】さらに、請求項６の発明によれば、自動巻
き充電機能付きのアナログ電子式腕時計を得ることがで
きる。

【００２８】さらに、請求項７の発明によれば、アナロ
グ電子時計の２次電源の充電を、充電防止動作中におけ
る運針用モータの誤動作を引き起こすことがないように
行うアナログ電子時計の充電方法を得ることができる。

【００２９】

【実施例】次に、本発明をアナログ表示型電子腕時計に
適用した場合を例にとり詳細に説明する。

【００３０】図２には、実施例の電子時計に用いられる
発電手段１０の構成が示されている。この充電手段１０
は、時計ケース内の地板に回動自在に取り付けられた半
円形の回転錘１２と、この回転錘１２の回転を増速する
輪列機構１４と、この輪列機構１４により発電ロータ１
８が回転駆動される発電機１６とを含む。

【００３１】そして、使用者が電子時計を装着し腕を動
かすと、回転錘１２が回転し、その時の運動エネルギー
が図中矢印方向の回転運動となる。この回転錘１２の回
転は輪列機構１４により約１００倍に増速されて発電ロ
ータ１８に伝達される。そして、Ｎ極およびＳ極の永久
磁石から構成された発電ロータ１８の高速回転によっ
て、発電ステータ２０を介して発電コイル２２に鎖交す
る磁束が変化する。

【００３２】磁束が変化すると、電磁誘導により、発電
コイル２２から交流電圧が出力され、この交流電圧が、
図１に示す整流ダイオード３０で整流され、２次電池と
してのキャパシタ４０を充電する。そして、このキャパ
シタ４０から、平準化された電気エネルギーが供給され
て、クオーツ７２を使用した時計回路７０が駆動される
ことになる。

【００３３】前記キャパシタ４０は、昇圧回路６０、補
助コンデンサ４２とともに２次電源を構成する。前述し
たように、発電機１６が稼働するとキャパシタ４０に充
電されていくが、実施例ではキャパシタ電圧が低くて時
計の駆動可能電圧に満たないときは、昇圧回路６０によ
りキャパシタ電圧を高電圧に変換して時計を駆動する構
成としている。電圧変換された電力は、補助コンデンサ
４２に蓄電される。したがって、実際の時計の駆動電源
は補助コンデンサ４２となる。

【００３４】また、キャパシタ４０の過充電を防止する
ため、過充電防止手段として機能するリミッタ回路５０
が設けられている。このリミッタ回路５０は、発電コイ
ル２２と並列に接続され、キャパシタ充電回路に対する
バイパス回路を構成している。

【００３５】前記リミッタ回路５０は、バイパス回路を
オン，オフするスイッチ素子５２を含み、キャパシタ４
０の充電電圧が過充電検出用基準値を上回わることを検
出し、スイッチ素子５２をオンするように形成されてい
る。

【００３６】これにより、図４（Ａ）に示すようキャパ
シタ４０を充電していた充電電流２００は、図４（Ｂ）
に示すようリミッタ回路５０を用いて構成される発電コ
イル２２のバイパス回路を図中２１０に示すように流
れ、キャパシタ４０の過充電が防止される。

【００３７】また、前記時計回路７０は、振動部にクオ
ーツ７２を用いた発振回路７４と、その発進出力を分周
する分周回路７６と、分周出力に基づき１ｍｓごとに極
性の異なる駆動パルスを出力する駆動回路７８とを含
み、前記駆動パルスは運針用モータ８０の駆動コイル８
２に向け出力されている。これにより、運針用モータと
して機能するステップモータ８０には、その駆動コイル
８２へ図５に示すような駆動パルスが１秒毎に通電さ
れ、図２に示すロータ８６はその都度回転駆動される。

【００３８】そして、このロータ８６の回転出力は、図
２に示す３針駆動用輪列機構９０を介し、秒針１０４、
分針１０６、時針１０８へそれぞれ伝達され、時刻をア
ナログ表示するように構成されている。

【００３９】このように、自動巻き発電機構を採用した
アナログ電子時計では、時計ケース内に、発電機１６と
運針用のステップモータ８０とを実装することとなる。
特に、今日の高密度実装型の電子時計では、前記発電機
１６とステップモータ８０とは図３に示すよう、時計ケ
ース２の内部において隣接配置されることが多い。この
ため、発電機１６で発生する磁束がステップモータ８０
の動作に悪影響を与える。この悪影響は、発電機１６か
ら発生する磁束が大きいほど強くなる。

【００４０】特に、リミッタ回路５０のスイッチ素子５
２がオンされ、過充電防止動作が行われている場合に、
回転錘１２が回転し発電動作が行われると、図４（Ｂ）
に示すよう発電コイル２２に短絡電流が流れる。これ
が、発電機１６から発生する磁束の量が増加し、ステッ
プモータ８０に駆動パルスが印加されているにもかかわ
らず、ロータ８６が回転しないなどといった誤動作発生
の原因となる。

【００４１】このような誤動作を防止するため、実施例
の電子時計では、図１に示すよう強制遮断回路５６を設
け、駆動パルス出力中はリミッタ回路５０のスイッチ素
子５２を強制的にオフ制御し、過充電防止用のバイパス
回路を遮断する。これにより、駆動パルス出力時に発電
コイル２２から出力される磁束を大巾に少なくし、ステ
ップモータ８０を確実に回転駆動させることができる。

【００４２】図５には実施例の強制遮断動作の具体例が
示されている。強制遮断回路５６は、リミッタ回路５０
の状態に基づき、２次電池としてのキャパシタ４０の過
充電防止動作の検出を行っている。そして、図５におけ
るｔa のタイミングでリミッタ回路５２のスイッチ素子
５２がオンし、過充電防止動作が開始されると、駆動回
路７８の内部状態から駆動パルスの出力タイミングを検
出する。そして、駆動パルスの出力に先立って、スイッ
チ５２をオフ制御し、駆動パルス出力終了後に前記スイ
ッチ回路５２をオン状態に復帰させるという制御動作を
行う。

【００４３】なお、前記駆動パルスの検出は、駆動回路
７８が駆動パルス出力用に行う分周出力のカウント値に
基づき行う。すなわち、駆動回路７８は、このカウント
値が、１秒に相当する値に達するごとに駆動パルスを出
力するようになっている。したがって、強制遮断回路５
０は、駆動回路７８のカウント値から駆動パルス出力前
約３０ｍｓの時点ｔb において、スイッチ素子５２を強
制的にオフ制御し、駆動パルス出力終了後約３０ｍｓ経
過した時点ｔc において、スイッチング素子５２を再度
オン状態に復帰させるという制御を行う。

【００４４】このように、駆動パルスに対し余裕をもっ
てスイッチング素子５２を強制的にオフ制御することに
より、２次電池の過充電防止動作中におけるステップモ
ータ８０の誤動作をより確実に防止することができる。
なお、リミッタ回路５０が前述した過充電防止動作を行
っていない場合には、強制遮断回路５６によるこのよう
なスイッチング素子５２に対する強制的なオフ制御動作
が行われることはない。

【００４５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【００４６】例えば、前記実施例の電子時計では、電流
制限手段として、バイパス電流を強制遮断する強制遮断
回路５６を用いたが、本発明はこれに限らず、必要に応
じ例えばバイパス電流を小さく制限する限流回路等を用
いてもよい。

【００４７】また、前実施例は、本発明を腕時計に適用
した場合を例にとり説明したが、本発明はこれ以外各種
の携帯用時計に適用可能であることはいうまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用者の動作にともなう運動エネルギーを利用して、２
次電源を充電するタイプのアナログ電子時計において、
２次電源の過充電防止動作中における運針用モータの誤
動作を防止し、正確な時刻表示を行うことを可能とする
アナログ電子時計およびその充電方法を提供できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のアナログ電子時計の回路図である。

【図２】本実施例の電子時計の機械構成の要部を示す説
明図である。

【図３】腕時計のケース内に収納された発電機とステッ
プモータとの位置関係の説明図である。

【図４】同図（Ａ）は、２次電池に対する充電動作の概
略説明図であり、同図（Ｂ）は過充電保護動作の概略説
明図である。

【図５】実施例の電子時計の動作を示すタイミングチャ
ート図である。

【符号の説明】

１０ 発電手段 １２ 回転錘 １４ 輪列機構 １６ 発電機 ２２ 発電コイル ４０ キャパシタ ５０ リミッタ回路 ５６ 強制遮断回路 ７０ 時計回路 ７２ クオーツ ７８ 駆動回路 ８０ ステップモータ ８２ 駆動コイル １０４ 秒針 １０６ 分針 １０８ 時針

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の動作にともなう運動エネルギー
   を電気エネルギーに変換し、発電コイルから充電用電気
   エネルギーとして出力する発電手段と、 前記充電用電気エネルギーにより充電される２次電源
   と、 前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源
   に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形
   成し、２次電源の過充電を防止する過充電防止手段と、 前記２次電源の充電エネルギーを用いて作動し、モータ
   駆動パルスを出力する時計回路と、 前記モータ駆動パルスが駆動コイルに通電されることに
   より、運針用のロータを回転駆動する運針用モータと、 前記時計回路のモータ駆動パルス出力中は、前記バイパ
   ス回路を流れるバイパス電流を強制的に制限する電流制
   限手段と、 を含むことを特徴とするアナログ電子時計。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記電流制限手段は、 前記時計回路のモータ駆動パルス出力中は、前記過充電
   防止手段のバイパス回路を強制的に遮断する強制遮断手
   段として形成されたことを特徴とするアナログ電子時
   計。
3. 【請求項３】 請求項１，２のいずれかにおいて、 前記発電手段は、 回転自在に取付けられ、使用者の動作に伴い発生する運
   動エネルギーを回転運動に変換する回転錘と、 前記回転運動により回転駆動される発電用ロータを含
   み、この発電用ロータの回転により前記発電コイルから
   充電用電気エネルギーとしての充電電圧を出力する発電
   機と、 を含むことを特徴とするアナログ電子時計。
4. 【請求項４】 請求項２，３のいずれかにおいて、 前記過充電防止手段は、 前記２次電源の短絡回路をオン，オフするスイッチ手段
   を含み、 前記強制遮断手段は、 前記モータ駆動パルスの出力タイミングを検出し、モー
   タ駆動パルス出力中は前記スイッチ手段を強制的にオフ
   制御するよう形成されたことを特徴とするアナログ電子
   時計。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかにおいて、 前記強制遮断手段は、 前記過充電防止手段の２次電源の過充電防止動作を検出
   し、過充電防止動作中は、モータ駆動パルスの出力に先
   立って前記過充電防止手段のバイパス回路を強制的に遮
   断し、モータ駆動パルスの出力終了後に前記バイパス回
   路の強制遮断を解除するよう形成されたことを特徴とす
   るアナログ電子時計。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 腕時計として形成されたことを特徴とするアナログ電子
   時計。
7. 【請求項７】 運針用モータの駆動コイルに向けモータ
   駆動パルスを出力する時計回路の駆動電源となる２次電
   源を充電する方法において、 使用者の動作にともなう運動エネルギーを電気エネルギ
   ーに変換し、発電コイルから充電用電気エネルギーを出
   力し２次電源を充電する工程と、 前記２次電源の電圧が所定電圧に達すると前記２次電源
   に対する前記充電用電気エネルギーのバイパス回路を形
   成し、２次電源の過充電を防止する工程と、 前記時計回路のモータ駆動パルス出力中は、前記過充電
   防止手段のバイパス回路を流れるバイパス電流を強制的
   に制限する工程と、 を含むことを特徴とするアナログ電子時計の充電方法。