JPH08101284A - 電子制御時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、薄型で持続時間が長く、時刻精度の高
い電子制御時計を得る。 【構成】 ゼンマイ１を動力とする発電機３のコイルに
誘起した交流の起電力１０２はダイオード２１によって
整流され、ＩＣ１１内の昇圧回路１５に供給される。昇
圧回路１５は、整流された起電力１０２を、例えば２倍
の昇圧電圧１０３とし平滑用コンデンサ４に蓄電力１０
８として一時的に蓄える。昇圧制御回路１６は、昇圧回
路１５の昇圧動作を制御する昇圧制御信号を生成する。
周期比較回路８は、発振回路７からの基準周期信号と、
発電機３の回転周期と同期した検出周期信号１０５の差
異を比較し、両者の時間的な差異を無くするための周期
補正信号１０６を生成して負荷制御回路５に出力する。
負荷制御回路５は、回路内部のスイッチ素子の切換で負
荷抵抗を適宜選択することにより、発電機３の負荷電流
１０７を変化させ、電流量１０７に対応する電磁ブレー
キの大きさを制御して、発電機３の回転周期を調速す
る。そして、発電機３を駆動する増速輪列２に連動した
指針１２の運針周期を一定にして、時刻精度を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゼンマイを動力源と
し、ゼンマイで駆動される発電機と、発電機の起電力で
動作する電子的調速手段を有する電子制御時計に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゼンマイを動力源として電子回路
を用いて調速するいわゆる電子制御時計としては、図
３、図４に示すようなものがある。図３は回路ブロック
図、図４はゼンマイ等の機構部品を含んだシステムブロ
ック図である。

【０００３】図４において、時計のゼンマイ１に蓄積さ
れた機械的エネルギ１０１が増速輪列２を介して指針１
２を運針させるとともに、発電機３を回転させる。発電
機３が回転することで発電機中のコイルの両端に起電力
１０２が誘起し、その起電力１０２はコイルと電気的に
接続した平滑用コンデンサ４に蓄電力１０８として一時
的に蓄えられる。その蓄電力１０８により水晶振動子１
０による発振回路７や、分周回路６、周期比較回路８、
周期検出回路９、負荷制御回路５等を含む集積回路（以
下ＩＣと称す）を駆動する。水晶振動子１０が動作する
ことにより発振した信号は発振回路７から分周回路６を
介してある一定周期まで分周される。その分周信号は、
例えば１秒周期の基準周期信号として周期比較回路８に
出力される。

【０００４】周期検出回路９は発電機３の回転周期と同
期した誘起電圧１０４を取り込み、検出周期信号１０５
として周期比較回路８に出力する。周期比較回路８は、
基準周期信号と検出周期信号の周期を比較して、両者の
時間的な差異を求め、その差異を無くする様に、すなわ
ち発電機３と基準周期信号の周期が同期する様に発電機
３の回転周期を補正するための周期補正信号１０６を生
成して負荷制御回路５に出力する。

【０００５】負荷制御回路５は、回路内部のスイッチの
切換で負荷抵抗を適宜選択することにより、発電機３の
負荷電流、すなわち発電機３のコイルに流れる電流量１
０７を変化させ、電流量に対応する電磁ブレーキの大き
さを制御して、発電機３の回転周期を調速する。そし
て、発電機３の回転周期をＩＣと水晶振動子１０で生成
する基準周期信号と同期させて周期を一定にする。そし
て、発電機３を駆動する増速輪列２に連動した指針１２
の運針周期を一定にすることにより、時刻精度を保つの
である。

【０００６】図３には上記各回路の接続関係を示してい
る。このような原理の電子制御時計は、例えば特開昭５
９−１３５３８８号公報、特開昭５９−１１６０７８号
公報に記載されている。次に上記の電子制御時計におけ
る持続時間、すなわちゼンマイを一杯に巻き込んだ状態
から徐々に開放し、指針が正確な時刻を表示できる間の
時間について述べる。持続時間は、図５に示す通りゼン
マイトルクＴｚと、発電機の回転に伴う最小損失トルク
Ｔｈｍｉｎの関係が Ｔｚ＜Ｔｈｍｉｎ×Ｚ になるま
でのゼンマイの開放角度θによって決まる。ここで、Ｚ
はゼンマイから発電機までの輪列の増速比である。

【０００７】すなわち、発電機の回転周期をｔとする
と、単位時間当たりのゼンマイの開放角度Δθは、 ２
π／（ｔ×Ｚ） で決まる。そして、ゼンマイの開放角
度θをΔθで割った値（θ／Δθ）が、電子制御時計に
おける持続時間となる。従って、増速比Ｚが大きい程、
また発電機の回転周期ｔが長い程、持続時間は長くな
る。

【０００８】ところで発電機の回転周期ｔは、以下の制
約条件を満たす必要がある。第一に、発電機の回転周期
は常に一定であること。増速輪列を介して連動した指針
は時刻を表示するため、指針の回転周期が決まっている
（例えば秒針は１回転あたり１分間の周期）。そのため
に発電機も常に一定の回転周期で回転する必要がある。

【０００９】第二に、一定の周期で回転する発電機が発
生する起電力は、ＩＣや水晶振動子の安定した動作を確
保できる電力でなければならない。水晶発振回路を含む
ＩＣは、発電機により発生され平滑用コンデンサに一時
的に蓄えられた電力で駆動されるからである。

【００１０】第三に、発電機の起電力を確保するため
に、発電機が回転するときに生じる損失トルクを増加さ
せてはいけない。つまり発電機の回転周期は、ゼンマイ
トルクＴｚと発電機の回転で生じる磁気的損失トルクや
機械的損失トルク等の損失トルクの総和Ｔｈに増速比Ｚ
を掛けた Ｔｈ×Ｚ とが釣り合う時の回転周期に一致
する。そのため、ゼンマイが保有できるトルクの最大値
Ｔｚｍａｘに対して、前記の損失トルクＴｈがＴｈ×Ｚ
＞Ｔｚｍａｘの関係になると、時計として必要な運針周
期が確保できなくなるのである。

【００１１】以上で説明した発電機の回転周期に関する
３つの条件のもとで、電子制御時計の発電機は回転して
いる。次に、発電機の回転数と各特性すなわちコイルの
起電圧、磁気的損失トルク、機械的損失トルクの関係を
図６、図７、図８を用いて簡単に説明する。ここで回転
周期ｔと回転数ωの関係は １／ｔ＝ω である。

【００１２】図６は、発電機の回転数ωと発電機から平
滑用コンデンサに充電する起電圧Ｅの関係を示したグラ
フである。図６の実線（Ａ）に示すように発電機の回転
数が増加すると起電圧Ｅが上昇する。発電機が回転数ω
１で回転すると、起電圧Ｅは動作電圧Ｅ１、すなわち水
晶発振回路を含むＩＣの安定した動作を確保できる電圧
に達する。

【００１３】図７は、発電機の回転数ωと機械的損失ト
ルクＴｓの関係を示したグラフである。発電機の回転数
が増加すると機械的損失トルクが上昇する。そして機械
的損失トルクは発電機の回転数に応じて変化し、回転数
ω１の時にＴｓ１となる。図８は、発電機の回転数と磁
気的損失トルクの関係を示したグラフである。磁気的損
失トルクは、渦電流損失トルクと、ヒステリシス損失ト
ルクを含んでいる。これら２つの損失トルクの和が磁気
的損失トルクとなる。渦電流損失トルクは発電機の回転
数の増加に伴い上昇する。一方ヒステリシス損失トルク
は回転数とは無関係に一定であり、磁性材で構成する磁
路上の磁区が、ロータ磁石の磁束の変化に応じて磁区の
反転を行うときに消費されるエネルギに伴い生じるトル
クである。そして、発電機の回転数がω１の時に、磁気
的損失トルクはＴｕ１となる。

【００１４】以上総合すると、発電機が回転数ω１で回
転している時の最少損失トルクＴｈｍｉｎは Ｔｈｍｉ
ｎ＝Ｔｓ１＋Ｔｕ１＋Ｔｇ となる。ここでＴｇは電気
的消費トルクであり、発電機の電気的負荷となる発振回
路を含むＩＣ等で電気的に消費される損失トルクであ
る。

【００１５】以上述べた条件で作動する電子制御時計に
おいては、平滑用コンデンサの電圧は、発電機で誘起す
る起電圧で決まる。そのため水晶発振回路を含むＩＣの
動作電圧が高い場合、発電機で誘起する起電圧を高くす
る必要がある。従来、発電機の起電圧を高くするために
は、輪列の増速比を大きくして発電機の回転周期を短く
する方策、発電機の磁気的特性を改善する方策、あるい
は発電機のコイルの巻き数を増やす方策等が一般的に採
られていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子制御時計は以下の課題を有している。第１の方
策として、図６の実線（Ａ）で示す特性で、発電機の回
転数をω２に増やして起電圧をＥ２まで高くすると、図
７に示す機械的損失トルクもＴｓ２まで増加し、図８に
示す磁気的損失トルクもＴｕ２まで増加してしまう。結
局これらの損失トルクの和である、発電機の回転で発生
する最小損失トルクＴｈｍｉｎも増加することになる。

【００１７】第２の方策として、発電機を構成する磁石
のエネルギ積またはパーミアンスの大きな構造にするこ
とにより、コイルの鎖交磁束数を増やした場合、図６の
破線（Ｂ）で示す特性となる。この場合は、起電圧は発
電機の回転数がω１のままでＥ２まで高くすることがで
きるが、図８の破線で示したように磁気的損失トルクも
Ｔｕ２まで増加してしまう。結局この場合も発電機の回
転で発生する最小損失トルクＴｈｍｉｎが増加する。

【００１８】第３の方策として、コイル巻き数を増やし
た場合も、図６の破線（Ｂ）で示した特性となり、起電
圧を高くすることができる。しかしながら、この場合コ
イルの長さあるいは厚みが増加してしまう。またコイル
を長くした場合は、磁路長が長くなることから磁気的損
失トルクも増加してしまう。

【００１９】以上の課題をまとめると、 （１）第１および第２の方策では、発電機の最小損失ト
ルクＴｈｍｉｎも上昇するため、持続時間が短くなって
しまう。すなわち図５に示すように、最小損失トルクが
Ｔｈｍｉｎ１からＴｈｍｉｎ２に上昇すると、持続時間
はＤ１からＤ２に短くなる。 （２）第３の方策では、発電機が占有する体積が増えて
しまうため、時計としての形状が大きくなり商品性の低
下を招く。

【００２０】また、持続時間を長くするためにゼンマイ
の占有体積を増やすことも同様に、時計としての商品性
の低下を招く。そこで本発明の目的は、形大化や持続時
間の短縮といった時計としての商品性を損なうことのな
い、平滑用コンデンサが高い電圧を維持可能で、安定し
たＩＣの動作を確保することが可能で、時計としての時
刻精度が高い電子制御時計を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、電子制御時計において、時計の動力とな
る機械エネルギを蓄えるゼンマイと、ゼンマイに蓄えら
れた機械エネルギを徐々に開放しながら伝達する増速輪
列と、増速輪列に駆動され、交流の誘起電力を発生して
機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、発電
機が発生した誘起電力の電圧を、所定の電圧レベルまで
昇圧した昇圧電圧を発生する昇圧回路と、昇圧回路が発
生した昇圧電圧により充電され、発電機で発生した電気
エネルギを蓄える平滑用コンデンサと、平滑用コンデン
サに蓄えられた電気エネルギにより駆動され、所定の周
波数の発振信号を出力する水晶発振回路と、水晶発振回
路が出力する発振信号を分周して、所定の周期の基準周
期信号を出力する分周回路と、発電機が発生する交流の
誘起電力に応答し、発電機の回転周期に対応した検出周
期信号を出力する周期検出回路と、分周回路が出力する
基準周期信号と、周期検出回路が出力する検出周期信号
の周期を比較し、両信号の差異に対応した周期補正信号
を出力する周期比較回路と、周期比較回路が出力する周
期補正信号に応答して発電機の電気的な負荷を変化さ
せ、発電機の電気的な損失トルクを制御することによっ
て発電機の回転周期を基準周期信号に対応した所定の周
期に一致させるための可変負荷回路と、増速輪列に係合
し、発電機の回転周期に対応した所定の周期で運針し、
時刻を表示するための指針と、を有する構成とした。

【００２２】そしてその昇圧回路は、複数のコンデンサ
と複数のスイッチ素子を有し、複数のスイッチ素子は、
複数のコンデンサを並列に接続して発電機の誘起電力を
充電し、充電された複数のコンデンサを直列に接続して
平滑用コンデンサへ放電するように周期的に切り換える
構成とすることができる。

【００２３】その昇圧回路に対して昇圧制御回路を設
け、その昇圧制御回路は周期検出回路が出力する検出周
期信号に応答して、検出周期信号に同期した昇圧制御信
号を出力し、昇圧回路は昇圧制御回路が出力する昇圧制
御信号によって複数のスイッチ素子のオン／オフが制御
され、検出周期信号に同期して昇圧動作を行う構成とす
ることができる。

【００２４】さらに昇圧制御回路は昇圧回路の昇圧倍率
を制御する機能を有し、周期検出回路が出力する検出周
期信号に応答して、検出周期信号に同期した昇圧制御信
号を出力するとともに、周期比較回路が出力する周期補
正信号に応答して昇圧回路の昇圧倍率を変化させること
により、発電機の電気的な負荷を変化させ、発電機の電
気的な損失トルクを制御して発電機の回転周期を基準周
期信号に対応した所定の周期に一致させることにより、
昇圧回路が可変負荷回路の機能を含む構成とすることも
できる。

【００２５】また昇圧回路は、発電機と直列に接続され
たサブコンデンサで構成され、サブコンデンサの端子電
圧は周期検出回路が出力する検出周期信号の周期から独
立して発電機の起電圧に重畳され、平滑用コンデンサへ
の充電電圧を昇圧する構成とすることができる。

【００２６】さらに昇圧回路は、複数のコンデンサと複
数のスイッチ素子を有し、複数のスイッチ素子は周期的
に複数のコンデンサを並列に接続して発電機の誘起電力
から充電し、複数のコンデンサを直列に接続して平滑用
コンデンサへ放電する第１の昇圧回路と、発電機と直列
に接続されたサブコンデンサで構成され、サブコンデン
サの端子電圧は周期検出回路が出力する検出周期信号の
周期から独立して発電機の起電圧に重畳され、平滑用コ
ンデンサへの充電電圧を昇圧する第２の昇圧回路からな
る構成とすることもできる。

【００２７】可変負荷回路は、スイッチ素子と抵抗を有
する負荷制御回路で構成され、スイッチ素子は周期比較
回路が出力する周期補正信号に応答して抵抗と発電機と
の接続を周期的にオン／オフ制御し、発電機の負荷を変
化させる構成とすることができる。

【００２８】

【作用】上記構成により、発電機に生じる起電圧に同期
して、昇圧制御信号を生成して昇圧回路を動作させるこ
とで、平滑用コンデンサの電位を昇圧することが可能と
なる。

【００２９】また昇圧回路の昇圧倍率を変化させること
により、発電機の負荷電流を変化させ、発電機の回転数
を一定に調速することが可能となる。昇圧回路をサブコ
ンデンサとダイオードで構成することにより、ＩＣの動
作とは独立に昇圧作用を行うことが可能となる。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明を図面に基づいて説明する。 〔実施例１〕まず本発明に於ける実施例１について、図
１と図２を用いて説明する。

【００３１】図１は本発明の実施例１の回路ブロック図
であり、図２は、ゼンマイ等の機構部品とともに本実施
例１における昇圧回路１５を含んだ電子制御時計のシス
テムブロック図である。図２において、ゼンマイ１は時
計の動力となる機械的エネルギ１０１を蓄積している。
この機械的エネルギ１０１が増速輪列２を介して指針１
２を運針させるとともに、発電機３を回転させる。発電
機３が回転することで発電機中のコイルの両端に起電力
１０２が誘起する。

【００３２】図１において、発電機３のコイルの一端
は、ダイオード２１及びＩＣ１１（図１の破線で囲んだ
部分）に設けた負荷制御回路５と接続され、他端はＧＮ
Ｄに接地されている。ダイオード２１は発電機３で誘起
した交流の起電力１０２を整流する。整流された起電力
１０２はＩＣ１１内の昇圧回路１５に供給される。昇圧
回路１５は、整流された起電力１０２から必要に応じ
て、例えば２倍の昇圧電圧１０３を生成する。昇圧電圧
１０３は、昇圧回路１５と並列に配置された平滑用コン
デンサ４に蓄電力１０８として一時的に蓄えられる。昇
圧制御回路１６は、昇圧回路１５の昇圧動作を制御する
昇圧制御信号を生成する。平滑用コンデンサ４は、蓄え
た蓄電力１０８を常時ＩＣ１１に供給することで、ＩＣ
１１の連続駆動を可能としている。

【００３３】ＩＣ１１は、発振回路７と分周回路６と周
期比較回路８と周期検出回路９と負荷制御回路５と昇圧
回路１５と昇圧制御回路１６から構成されている。各々
の回路の一端はＧＮＤに接地されている。発振回路７
は、水晶振動子１０と電気的に接続しており、発振クロ
ック信号を分周回路６に出力する。分周回路６は、発振
クロック信号を元に、例えば１秒周期の基準周期信号を
生成して周期比較回路８に出力する。

【００３４】周期検出回路９は、発電機３から誘起電圧
１０４を取り込み、発電機３の回転周期と同期した検出
周期信号１０５を生成して周期比較回路８と昇圧制御回
路１６に出力する。周期比較回路８は、分周回路６で生
成した基準周期信号と周期検出回路９で生成した検出周
期信号の周期を比較して、両者の時間的な差異を無くす
るための周期補正信号１０６を生成して負荷制御回路５
に出力する。

【００３５】昇圧制御回路１６は、検出周期信号を元に
昇圧制御信号を生成し昇圧回路１５に出力する。昇圧回
路１５は、昇圧制御信号をもとに誘起電圧１０４の周
期、すなわち発電機３の回転周期に同期したタイミング
で昇圧動作を行う。負荷制御回路５は、回路内部のスイ
ッチ素子の切換で負荷抵抗を適宜選択することにより、
発電機３の負荷電流、すなわち発電機３のコイルに流れ
る電流量１０７を変化させ、電流量１０７に対応する電
磁ブレーキの大きさを制御して、発電機３の回転周期を
調速する。負荷制御回路５に設けたスイッチ素子のＯＮ
／ＯＦＦ切換は、周期補正信号１０６に対応して行われ
る。

【００３６】スイッチ素子がＯＮ状態になると、発電機
３と負荷制御回路５の間に電気的な閉ループが形成され
る。この時、発電機３のコイルに生じる起電力の電位差
によって、負荷制御回路５に電流が流れ込み、電力を消
費する。そして、発電機には電磁ブレーキが加わり、発
電機３の回転周期は長くなる。

【００３７】一方、スイッチ素子がＯＦＦ状態になる
と、発電機３と負荷制御回路５の間は電気的に開ループ
となる。この時には、負荷制御回路５に電流は流れず、
負荷制御回路５で電力を消費することはない。従って、
発電機の電気的負荷が軽くなり、発電機３の回転周期は
短くなる。

【００３８】そして、発電機３の回転周期をＩＣと水晶
振動子１０で生成する基準周期と同期させて回転周期を
一定周期に一致させる。すなわち、秒針を正確に１ｒｐ
ｍで回転させる場合、発電機３の回転周期を、秒針から
発電機３までの増速比ＺＺ分だけ増速または減速した回
転速度に対応する回転周期にすることで、発電機３を駆
動する増速輪列２に連動した指針１２の運針周期を一定
にして、時刻精度を保つ。

【００３９】この負荷制御回路５は、発電機３の電気的
負荷を制御することによって、発電機の調速を行うもの
であるが、他の手段で電気的負荷の制御が可能な場合は
必ずしも必要ではない。次に昇圧回路１５を電気回路上
に設けたことによる、発電機の回転数と機械的損失トル
クあるいは磁気的損失トルクの関係について、図６、図
７、図８に基づいて説明する。

【００４０】発電機の回転数ωをω１に維持して起電圧
ＥがＥ１となっている時、昇圧回路１５を用いて昇圧す
ると電圧はＥ２まで上昇することができる。これは見掛
け上、発電機の特性を図６の実線（Ａ）から破線（Ｂ）
まで向上させたこととなる。その結果、発電機の回転数
をω２に増加させることなく、ω１に維持したまま、等
価的に起電圧Ｅ２が得られる。そしてその状態で、機械
的損失トルクは図７に示すようにＴｓ１のままであり、
また磁気的損失トルクも図８に示すようにＴｕ１のまま
である。従って電気回路上に昇圧回路１５を設けること
で、機械的損失トルクや磁気的損失トルクの上昇を防ぐ
とともに、高い起電圧を確保することが可能になるので
ある。

【００４１】一方、必要とする昇圧電圧がＥ１で充分な
場合は、発電機の回転数はω１より遅くすることができ
る。すなわち、昇圧回路１５を用いることで、図６の破
線（Ｂ）の特性から、発電機の回転数はω１からω３に
減少できる。発電機の回転数を低減することは、ゼンマ
イの持続時間を長くするための有効な手段となる。

【００４２】次に、本実施例１で用いた昇圧回路１５の
具体例について図９、図１０、図１１、及び表１を用い
て説明する。図９は２倍昇圧を可能とする昇圧回路の回
路ブロック図である。昇圧回路１５は、スイッチ素子１
５１、１５２、１５３、１５４と昇圧コンデンサ１５
５、１５６を有する。スイッチ素子１５１、１５２、１
５３、１５４のＯＮ／ＯＦＦ切換は、昇圧制御回路１６
からの昇圧制御信号Ｓ１，Ｓ２によって制御される。昇
圧制御信号Ｓ１、Ｓ２がＨｉｇｈ状態（以後”Ｈ”と記
述する）の時にスイッチはＯＮ状態に、Ｌｏｗ状態（以
後”Ｌ”と記述する）の時にスイッチはＯＦＦ状態にな
る。

【００４３】図１０（ａ）、（ｂ）は、昇圧回路１５が
昇圧動作時を行う際の、２つの状態それぞれにおける発
電機３、ダイオード２１、平滑用コンデンサ４、昇圧コ
ンデンサ１５５、１５６等の電気的素子の接続状態を示
す。昇圧回路１５は、図１０（ａ）に示す、昇圧コンデ
ンサ１５５、１５６が並列に接続された充電状態と、図
１０（ｂ）に示す、昇圧コンデンサ１５５、１５６が直
列に接続された放電状態を交互に繰り返す。

【００４４】図１１は、昇圧動作時における、昇圧回路
１５に設けたスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦ切換のタイミ
ングと昇圧コンデンサの電位Ｖｓ及び平滑用コンデンサ
の電位Ｖｃの変化を示している。また、図中の波形Ｅは
発電機３の起電圧、昇圧制御信号Ｓ１はスイッチ素子１
５１、１５３のＯＮタイミング、昇圧制御信号Ｓ２はス
イッチ素子１５２、１５４のＯＮタイミングをそれぞれ
示している。昇圧制御信号Ｓ１、Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦ状
態は、起電圧Ｅが基準電圧ＶTHを越えるか否かで判定し
ている。なお、昇圧制御信号Ｓ１、Ｓ２の生成方法は基
準電圧による判定に限定する必要はない。

【００４５】表１は、昇圧回路１５の動作を簡単にまと
めた表である。

【００４６】

【表１】 まず、昇圧回路が充電状態の場合のスイッチ動作につい
て説明する。昇圧回路１５に設けた各スイッチ素子は、
昇圧制御信号Ｓ１が”Ｈ”になるとスイッチ素子１５
１、１５３がＯＮ状態となる。一方、昇圧制御信号Ｓ２
は”Ｌ”のままのため、スイッチ素子１５２、１５４は
ＯＦＦ状態にある。

【００４７】このとき、図１０（ａ）に示すように、昇
圧コンデンサ１５５、１５６は並列に接続される。そし
てそれぞれの昇圧コンデンサ１５５、１５６は発電機３
と並列に接続された電気的ループを形成する。昇圧回路
１５に流れる電流ｉは、昇圧コンデンサ１５５に流れる
電流をｉ１、昇圧コンデンサ１５６に流れる電流をｉ２
とすると、ｉ＝ｉ１＋ｉ２となる。そして、昇圧コンデ
ンサの電位Ｖｓは、図１１に示す様にほぼ起電圧Ｅとな
る。すなわち、昇圧コンデンサ１５５、１５６の端子電
圧をＶ１とすると、Ｖｓ＝Ｖ１＝Ｅとなる。

【００４８】次に、昇圧回路が放電状態、すなわち２倍
昇圧を行う状態でのスイッチ動作について説明する。こ
の状態では、昇圧制御信号Ｓ１は”Ｌ”になるためスイ
ッチ素子１５１、１５３はＯＦＦ状態となる。一方、昇
圧制御信号Ｓ２は”Ｈ”になるので、スイッチ素子１５
２、１５４はＯＮ状態となる。

【００４９】この時、図１０（ｂ）に示すように、昇圧
コンデンサ１５５、１５６は直列に接続される。そして
直列に接続された昇圧コンデンサ１５５、１５６は平滑
用コンデンサ４と電気的ループを形成する。そして、直
列に接続した２つの昇圧コンデンサの電位Ｖｓは、Ｖｓ
＝（Ｖ１＋Ｖ１）となる。この電位（Ｖ１＋Ｖ１）は、
平滑用コンデンサの電位Ｖｃを上回っている。これは、
図１１の示すように、平滑用コンデンサの蓄電力が常に
ＩＣなどの電気的素子によって消費されることにより、
電位Ｖｃが２倍昇圧状態の初期から徐々に低くなるため
である。

【００５０】従って、図１０（ｂ）に示すように、平滑
用コンデンサ４と昇圧回路１５の間には、電流ｉ３が流
れる。そして平滑用コンデンサ４の電位Ｖｃは、図１１
に示すように昇圧コンデンサの電位Ｖｓとほぼ同電位と
なる電圧まで上昇する。このとき、各昇圧コンデンサ１
５５、１５６の電位Ｖ１はＶｃ／２まで降下する。

【００５１】こうして、発電機３に生じる起電圧Ｅに同
期して、昇圧制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成して昇圧回路１
５のスイッチ切換を行うことで、常時平滑用コンデンサ
４の電位を昇圧することが可能となる。ところで本実施
例では、昇圧コンデンサを２個使用して２倍昇圧を行う
回路例を説明したが、３個以上の昇圧コンデンサを使用
すれば、昇圧倍率を３倍以上にすることができるため、
平滑用コンデンサの電位を、発電機の起電圧に対してさ
らに高くすることが可能となる。

【００５２】上記実施例１の構成により、発電機３の起
電圧がＩＣの動作電圧に達しない場合でも、平滑用コン
デンサ４にはＩＣの動作を維持できる電位の電力を蓄え
ることができる。よって、発電機３の占有体積を増やさ
ずに、実質的に発電機３の特性を向上させることができ
る。また上記構成において、発電機３の起電圧が充分高
い場合でも、昇圧回路を用いることにより発電機の回転
数を低減させることができる。よって、ゼンマイの占有
体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くすることが
できる。結果として、小型、薄型で持続時間の長い電子
制御時計を得ることができる。

【００５３】なお、図９に示す昇圧回路１５のスイッチ
素子１５４は、ダイオードに置き換え可能である。すな
わちダイオードを、平滑用コンデンサ４の蓄電力の、昇
圧コンデンサ側への放電を防止するように設ければ、ス
イッチ素子１５４のＯＮ／ＯＦＦ切換と同様な効果が得
られるためである。

【００５４】また本実施例１では、昇圧回路１５をＩＣ
内部に設けたが、回路要素の一部または全部をＩＣの外
部に設けても同様の機能を果たすことが可能である。 〔実施例２〕次に、本発明の実施例２について説明す
る。

【００５５】実施例２の構成は、昇圧回路１５の昇圧倍
率を可変とすることにより、発電機３と昇圧回路で形成
した電気的閉ループに流れる電流の量を調整して、発電
機３に発生する電磁ブレーキの大きさを変化させて、発
電機３の回転周期を一定に調速するものである。この回
転数制御は、発電機が誘起する起電力と、ＩＣの消費電
力を含む昇圧に費やされる電力を等しくすれば、発電機
３の回転周期が一定になるという原理に基づくものであ
る。この構成では、発電機３の調速手段としての負荷制
御回路が不要となる。

【００５６】上記回転数制御が実現可能なのは、ＩＣに
印加される電圧、すなわち平滑用コンデンサの電圧に応
じて、ＩＣが消費する電力が変化する特性が有るためで
ある。対象となるＩＣの電気特性を図１２に示す。図１
２の横軸はＩＣ印加電圧であり、縦軸にはＩＣの単位時
間当たりの消費電力を示している。図１２の印加電圧が
ＩＣ動作開始電圧Ｖ０を越えると、ＩＣは動作を開始す
るとともに電力を消費する。そして、印加電圧が上昇す
るにつれて、消費電力も上昇する。

【００５７】つまり、昇圧回路１５で平滑用コンデンサ
４の電位を昇圧することでＩＣの消費電力は変化し、Ｉ
Ｃの消費電力に比例して昇圧回路に流れ込む電力も変化
するため、発電機と昇圧回路の間に流れる電流の量が変
化する。そして、発電機の回転周期は、発電機の電流量
に依存するため、昇圧回路の昇圧倍率を変化させること
で、発電機の回転周期を制御することが可能となるので
ある。

【００５８】この昇圧回路１５を含む本実施例２の動作
を図１３のシステムブロック図を用いて説明する。ま
ず、発電機３のコイルの両端に発生した起電力１０２
は、昇圧回路１５に入力される。昇圧回路１５は、昇圧
制御回路１６で生成した昇圧制御信号に応答して昇圧動
作を実行して、起電力の電圧を所定の倍率に昇圧する。

【００５９】昇圧回路１５による昇圧電圧１０３で、平
滑用コンデンサ４が充電され、結果的に起電力１０２が
平滑用コンデンサ４に蓄電力として一時的に蓄えられ
る。平滑用コンデンサ４は電気的にＩＣ１１と接続して
おり、平滑用コンデンサ４に蓄えた蓄電力を常時ＩＣ１
１に供給することで、ＩＣ１１の連続駆動を可能として
いる。水晶振動子１０が動作することにより発振した信
号は発振回路７から分周回路６を介してある一定周期ま
で分周される。その分周信号は、例えば１秒周期の基準
周期信号として周期比較回路８に出力される。

【００６０】周期検出回路９は、発電機３から誘起電圧
１０４を取り込み、発電機３の回転周期と同期した検出
周期信号１０５を生成して周期比較回路８と昇圧制御回
路１６に出力する。周期比較回路８は、分周回路６で生
成した基準周期信号と周期検出回路９で生成した検出周
期信号の周期を比較して、両者の時間的な差異を無くす
るための周期補正信号１０６を生成して昇圧制御回路１
６に出力する。

【００６１】昇圧制御回路１６は、周期補正信号と検出
周期信号を元に昇圧制御信号を生成し昇圧回路１５に出
力する。昇圧回路１５は、回路上に設けたスイッチの切
換で昇圧回路１５に設けた複数のコンデンサの接続を、
直列または並列に切換える。昇圧回路１５のスイッチ素
子のＯＮ／ＯＦＦ切換は、昇圧制御回路１６で生成した
昇圧制御信号に対応して行われる。そして、昇圧の倍率
を適宜変化させることにより、発電機３の負荷電流、す
なわち発電機３のコイルから昇圧回路１５に流れ込む電
流量１０７を変化させ、電流量１０７に対応する電磁ブ
レーキの大きさを制御して、発電機３の回転周期を調速
する。

【００６２】なお、ゼンマイ１から発電機３までの機械
的エネルギの伝達、及び平滑用コンデンサ４からＩＣ１
１と水晶振動子１０への電気的エネルギの伝達について
は実施例１で説明した図２と同様である。次に昇圧倍率
αと発電機の回転数ωとゼンマイトルクＴｚの関係につ
いて、図１４を用いて説明する。

【００６３】ゼンマイ１から発電機３に供給される機械
エネルギＥｚは、次式となる。 Ｅｚ＝Ｔｚ×ｇ×２π×ω／Ｚ ここで、ｇ＝重力加速度、Ｚ＝ゼンマイ１から発電機３
までの増速比、である。一方、ＩＣが消費する電力Ｅｉ
ｃは、次式となる。

【００６４】Ｅｉｃ＝（α×Ｋ×２π×ω)²／Ｒ ここで、Ｋ＝発電係数、Ｒ＝電気的抵抗値、である。そ
して、ゼンマイの保持するエネルギＥｚとＩＣが消費す
る電力Ｅｉｃは、次式の関係がある。

【００６５】ρ×Ｅｚ＝Ｅｉｃ ここで、ρ＝エネルギ伝達効率、である。この関係を昇
圧倍率αと発電機の回転数ωとゼンマイトルクＴｚのみ
について示すと、 Ｔｚ／α² ∝ω となる。この関係
をグラフに示したのが図１４である。

【００６６】ゼンマイトルクＴｚを一定値Ｔｚ０に保持
したとき、昇圧しない場合（１倍昇圧）の発電機の回転
数をω０とすると、昇圧倍率αを上げることで、回転数
ω０は減少する。つまり、√２倍昇圧では回転数は（ω
０／２）に、２倍昇圧では回転数は（ω０／４）とな
る。

【００６７】本実施例２は、このような昇圧倍率αと回
転数ωの関係を発電機の回転数の制御に用いたものであ
る。次に、実施例２の回路構成について、図１５を用い
て説明する。図１５は、昇圧回路１５と発電機３と平滑
用コンデンサ４と周期検出回路９と昇圧制御回路１６を
示す回路ブロック図であり、２倍昇圧を可能とする昇圧
回路である。昇圧回路１５は、スイッチ素子１５１、１
５２、１５３、１５４と昇圧コンデンサ１５５、１５６
を有する。スイッチ素子１５１、１５２、１５３、１５
４のＯＮ／ＯＦＦ切換は、昇圧制御回路１６からの昇圧
制御信号Ｓ１，Ｓ２によって制御される。昇圧制御信号
Ｓ１、Ｓ２が Ｈ の時にスイッチはＯＮ状態に、 Ｌ
の時にスイッチはＯＦＦ状態になる。

【００６８】昇圧制御回路１６はＩＣ１１と周期検出回
路９と接続して、周期補正信号と検出周期信号に基づい
て昇圧制御信号を生成し昇圧回路１５に出力している。
なお、図１５に示す回路の基本的な動作については、実
施例１で説明した図９と同様である。また、昇圧コンデ
ンサを３個以上使用すれば、上記と同様の基本動作で３
倍以上の昇圧が可能である。

【００６９】次に、実施例２における昇圧回路１５の昇
圧タイミングについて図１６を用いて説明する。図１６
は、横軸に持続時間に対応するゼンマイの開放角度θを
取り、縦軸にゼンマイトルクＴｚを示してある。ゼンマ
イを一杯に巻き込んだ状態をの開放角度をθ０とし、そ
の時のゼンマイトルクをＴｚｍａｘとする。ゼンマイ開
放角度がθ０からθ１になった時のゼンマイトルクをＴ
ｚ１とする（区間Ａ）。ゼンマイ開放角度がθ１からθ
２になった時のゼンマイトルクをＴｚ２とする（区間
Ｂ）。そしてゼンマイ開放角度がθ２からθ３になった
時のゼンマイトルクをＴｚｍｉｎとする（区間Ｃ）。

【００７０】一方、昇圧により電気的消費トルクＴｇ
は、発電機が所定の回転数で回転している場合、昇圧な
しの時（１倍昇圧時）にＴｇ１、２倍昇圧時にＴｇ２、
３倍昇圧時にＴｇ３、４倍昇圧時にＴｇ４とする。そし
て、ゼンマイトルクＴｚ１、Ｔｚ２、Ｔｚｍｉｎと、電
気的消費トルクＴｇ３、Ｔｇ２、Ｔｇ１に相当する損失
トルクが、それぞれ釣り合っているものとする。

【００７１】このような関係に基づいて、ゼンマイトル
クＴｚと、損失トルクの総和すなわち（電気的消費トル
クＴｇ＋磁気的損失トルク＋機械的損失トルク）を釣り
合わせることで、発電機を所定の回転数に維持する。以
下その動作を具体的に説明する。

【００７２】上記ゼンマイの開放角度とゼンマイトルク
の関係において、区間ＡではＴｚはＴｇ４とＴｇ３の間
にあるため４倍昇圧と３倍昇圧を交互に切換えることに
より、発電機の回転数を一定に保つことが可能となる。
また、区間ＢではＴｚはＴｇ３とＴｇ２の間にあるため
３倍昇圧と２倍昇圧を交互に切換えることにより、発電
機の回転数を一定に保つことが可能となる。区間Ｃでは
ＴｚはＴｇ２とＴｇ１の間にあるため２倍昇圧と１倍昇
圧（昇圧なし）を交互に切換えることにより、発電機の
回転数を一定に保つことが可能となる。

【００７３】ところで、ゼンマイ開放角度がθ３を越え
ると、発電機を所定の回転数に維持するためのゼンマイ
トルクを確保できなくなる。それは、”所定の回転数で
常に消費するトルク＞ゼンマイトルクＴｚｍｉｎ”とな
り、トルクの釣り合いを保つために回転数が遅くなるた
めである。そこで、ゼンマイの開放角度θ３に至るまで
に費やした時間が、本発明の電子制御時計の持続時間と
なる。なお、上記の各損失トルクはゼンマイ部に加わる
トルクに換算するため、増速比分の補正を加えた値であ
る。

【００７４】上記実施例２の構成によって、昇圧倍率を
適宜切換えてＩＣの消費電力を変化させることにより、
発電機の回転数制御が可能となるため、特別な負荷制御
回路が不要となる。また発電機３の占有体積やゼンマイ
の占有体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くする
ことができるため、小型、薄型で持続時間の長い電子制
御時計を得ることができる。

【００７５】（実施例３）本発明の実施例３について図
１７、図１８に基づいて説明する。実施例３の構成は、
発電機の起電圧の昇圧動作を、ＩＣの動作とは独立に実
行できるものである。

【００７６】図１７に示す昇圧回路は、サブコンデンサ
１８とダイオード１７から構成される。サブコンデンサ
１８は発電機３と直列に配置する。そして、発電機３と
サブコンデンサ１８とダイオード１７で電気的閉ループ
を形成する。ダイオード１７のカソード端子は、ダイオ
ード２１のアノード端子及び発電機３の一端と接続して
いる。ダイオード１７のアノード端子は、サブコンデン
サ１８の一端と接続している。

【００７７】上記に述べた昇圧回路の昇圧原理を以下に
説明する。発電機３には交流の起電力が生じる。そして
電流はｉａもしくはｉｂの方向に流れる。電流ｉａは、
サブコンデンサ１８が蓄えている電位Ｖｂを上回った時
に流れ、サブコンデンサ１８に電荷が貯まり電位が高く
なる。このとき電流は、発電機３とサブコンデンサ１８
とダイオード１７で形成された電気的閉ループを流れ
る。

【００７８】一方、発電機の起電圧Ｅとサブコンデンサ
１８の電圧Ｖｂを加算した電圧が、平滑用コンデンサ４
の電位Ｖｃを上回った時、電流ｉｂは流れる。但し、負
荷制御回路５への電気的閉ループが形成されているとき
は無条件で電流ｉｂは流れる。電流ｉｂは、負荷制御回
路５もしくは、ダイオード２１を通り平滑用コンデンサ
４に流れ込む。そして平滑用コンデンサ４の電圧Ｖｃ
は、起電圧Ｅとサブコンデンサ１８の電圧Ｖｂの和（Ｅ
＋Ｖｂ）と等しくなるまで上昇する。

【００７９】図１８は、発電機３の起電圧Ｅが、サブコ
ンデンサ１８が保持する電圧Ｖｂだけ昇圧された波形を
示している。図１８の実線は昇圧した結果の電圧（Ｅ＋
Ｖｂ）を示しており、破線は発電機の起電圧Ｅを測定し
た結果である。ところでサブコンデンサの静電容量は平
滑用コンデンサの静電容量を下回るものであれば特定す
る必要はない。

【００８０】以上で述べた様に、発電機で誘起する起電
圧が交流特性を持つことを利用する実施例３の昇圧回路
は、ＩＣ１１の電気的動作の有無に関わらず、平滑用コ
ンデンサに充電する電力の電位を昇圧することが可能と
なる。よって、発電機の起電圧が高くなったのと同様の
効果がある。これにより発電機の回転数を低減できるこ
とから、小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計を得
ることができる。

【００８１】（実施例４）本発明の実施例４を図１９に
示す。本実施例４は、発電機の起電圧の昇圧動作を、Ｉ
Ｃの動作とは独立に実行するための他の構成に係わるも
のである。図１９の回路ブロック図に示す通り、平滑用
コンデンサ４とサブコンデサ１８をＩＣ１１に対して直
列に配置したものである。この昇圧回路の基本的な昇圧
動作は実施例３と同様であり、また得られる効果も実施
例３と同等である。

【００８２】（実施例５）本発明の実施例５を図２０に
示す。本実施例５は、図２０に示す通り、電気的に昇圧
する昇圧回路１５と、ＩＣの動作とは独立に動作するサ
ブコンデンサ１８による昇圧回路を組み合わせることに
より昇圧の倍率をさらに高めたものである。この実施例
５の基本的な昇圧動作は実施例１の昇圧回路および実施
例３の昇圧回路と同様である。よって、得られる効果も
実施例１と実施例３の効果を重畳したものとなる。

【００８３】（実施例６）本発明の実施例６を図２１に
示す。本実施例６は、昇圧回路から平滑用コンデンサに
供給する電力を損なうことなく、発電機の回転周期を調
速するのに必要なブレーキトルクを確保できるものであ
る。図２１に示す通り、サブコンデンサ１８に対して負
荷制御回路５と発電機３が並列に配置されている。この
昇圧回路の基本的な昇圧動作は実施例３と同様である。
そして実施例３と同等の効果が得られるとともに、さら
に負荷制御回路５によるサブコンデンサ１８に蓄えた蓄
電力の消費が防止でき、サブコンデンサ１８の電圧を負
荷制御回路５の動作に独立して維持することができるた
め、昇圧電圧をより安定に保つことができる。

【００８４】（実施例７）本発明の実施例７を図２２に
示す。本実施例７は、図２２に示す通り、実施例１で示
した電気的に昇圧する昇圧回路１５と、実施例６に示し
た、サブコンデンサ１８による昇圧回路を組み合わせる
ことにより昇圧の倍率をさらに高めたものである。この
実施例７の基本的な昇圧動作は実施例１の昇圧回路およ
び実施例６の昇圧回路と同様である。よって、得られる
効果も実施例１と実施例６の効果を重畳したものとな
る。

【００８５】（実施例８）本発明の実施例８を図２３に
示す。本実施例８は、図２３に示した通り、実施例２で
示した電気的に昇圧する昇圧回路１５によって、発電機
３の調速を行う構成と、実施例３に示した、サブコンデ
ンサ１８による昇圧回路を組み合わせることにより昇圧
の倍率をさらに高めたものである。この実施例８の基本
的な昇圧動作および調速動作は実施例２の昇圧回路およ
び実施例３の昇圧回路と同様である。よって、得られる
効果も実施例２と実施例３の効果を重畳したものとな
る。

【００８６】（実施例９）本発明の実施例９を図２４に
示す。本実施例９は、実施例２で示した電気的に昇圧す
る昇圧回路１５によって、発電機３の調速を行う構成
と、実施例６に示した、サブコンデンサ１８による昇圧
回路を組み合わせることにより昇圧の倍率をさらに高め
たものである。図２４には発電機３と並列に負荷制御回
路５が配置されているが、通常は実施例２と同様に、昇
圧回路１５で発電機の回転周期の調速を行う。一方、通
常とは異なる外部エネルギが時計に加わり、発電機の回
転周期が短くなる時に、負荷制御回路５による発電機の
回転数の制御が実行される。

【００８７】具体的に負荷制御回路５の動作について述
べると、外部磁界や衝撃などの発電機の回転周期を短く
する要因が時計に加わると、発電機の回転は加速してい
く。このとき、周期検出回路９は、上記発電機の加速を
検出して、検出周期信号を昇圧制御回路１６に出力す
る。昇圧制御回路１６は検出周期信号を元に昇圧倍率を
上げる様な信号を昇圧回路１５に出力する。そして昇圧
倍率が上限に達しても、発電機の回転周期が所定の周期
に一致しない場合、昇圧制御回路１６がら負荷制御回路
５に信号を出力し、負荷制御回路５の動作が開始する。
その結果、負荷制御回路５に電流が流れ込み、発電機に
電磁ブレーキが加わり、発電機の回転周期を所定の周期
に一致させていく。

【００８８】この様に、通常とは異なる外乱が時計に加
わり、昇圧回路の制御では回転数の維持ができない場合
に、昇圧回路に替わって負荷制御回路５が回転数の制御
を行うのである。なおこの実施例９の基本的な昇圧動作
および調速動作は実施例２の昇圧回路および実施例６の
昇圧回路と同様である。よって、得られる効果も実施例
２と実施例６の効果を重畳したものとなる。

【００８９】

【発明の効果】上記構成により、本発明では発電機３の
起電圧がＩＣの動作電圧に達しない場合でも、平滑用コ
ンデンサ４にはＩＣの動作を維持できる電位の電力を蓄
えることができる。よって、発電機３の占有体積を増や
さずに、実質的に発電機３の特性を向上させることがで
きる。また上記構成において、発電機３の起電圧が充分
高い場合でも、昇圧回路を用いることにより発電機の回
転数を低減させることができる。よって、ゼンマイの占
有体積を増やさずに、実質的に持続時間を長くすること
ができる。結果として、小型、薄型で持続時間の長い電
子制御時計を得ることができる。

【００９０】また昇圧倍率を適宜切換えてＩＣの消費電
力を変化させることにより、発電機の回転数制御が可能
となるため、特別な負荷制御回路が不要となる。また発
電機３の占有体積やゼンマイの占有体積を増やさずに、
実質的に持続時間を長くすることができるため、小型、
薄型で持続時間の長い電子制御時計を得ることができ
る。

【００９１】さらにサブコンデンサとダイオードで構成
した昇圧回路は、ＩＣ１１の電気的動作の有無に関わら
ず、平滑用コンデンサに充電する電力の電位を昇圧する
ことが可能となる。よって、発電機の起電圧が高くなっ
たのと同様の効果がある。これにより発電機の回転数を
低減できることから、小型、薄型で持続時間の長い電子
制御時計を得ることができる。

【００９２】そして上記２種類の昇圧回路を適宜組み合
わせることにより、互いの奏する効果を重畳することが
でき、さらに小型、薄型で持続時間の長い電子制御時計
を得ることができる。また本発明では発電機３の起電圧
がＩＣの動作電圧に達しない場合でも、昇圧回路によっ
てＩＣの動作を維持できる電位を確保できるため、発電
機３の回転数が検出できなくなるという不具合を回避で
き、回転数の検出が常時可能となる。その結果、発電機
の回転数をさらに精度よく調速可能となり、時計として
の時刻精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子制御時計の実施例１の回路ブロッ
ク図である。

【図２】本発明における電子制御時計のエネルギ伝達を
示すブロック図である。

【図３】従来の電子制御時計の回路ブロック図である。

【図４】従来の電子制御時計のエネルギ伝達を示すブロ
ック図である。

【図５】電子制御時計のゼンマイトルクと開放角度、及
び発電機の損失トルクを示す図である。

【図６】電子制御時計の発電機における回転数と起電圧
の関係を示す図である。

【図７】電子制御時計の発電機における回転数と機械的
損失トルクの関係を示す図である。

【図８】電子制御時計の発電機における回転数と磁気的
損失トルクの関係を示す図である。

【図９】本発明における昇圧回路の実施例を示す回路ブ
ロック図である。

【図１０】（ａ）は本発明の実施例３における昇圧前の
平滑用コンデンサと昇圧コンデンサの接続関係を示した
回路ブロック図であり、（ｂ）は本発明の実施例３にお
ける昇圧時の平滑用コンデンサと昇圧コンデンサの関係
を示した回路ブロック図である。

【図１１】電子制御時計の昇圧回路におけるスイッチ素
子のＯＮ／ＯＦＦタイミングを示す図である。

【図１２】ＩＣの電気特性を示す図である。

【図１３】本発明の電子制御時計の実施例２の回路ブロ
ック図である。

【図１４】発電機の回転数とゼンマイトルクの関係を示
す図である。

【図１５】本発明における実施例２の昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図１６】本発明の実施例２におけるゼンマイの開放角
度と昇圧倍率の関係を示す図である。

【図１７】本発明の実施例３におけるサブコンデンサを
用いた昇圧回路を示す回路ブロック図である。

【図１８】本発明の実施例３における昇圧した電圧波形
を示すグラフである。

【図１９】本発明の実施例４におけるサブコンデンサを
用いた昇圧回路を示す回路ブロック図である。

【図２０】本発明の実施例５における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図２１】本発明の実施例６における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図２２】本発明の実施例７における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図２３】本発明に実施例８における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【図２４】本発明に実施例９における昇圧回路を示す回
路ブロック図である。

【符号の説明】

１ ゼンマイ ２ 増速輪列 ３ 発電機 ４ 平滑用コンデンサ ５ 負荷制御回路 ６ 分周回路 ７ 発振回路 ８ 周期比較回路 ９ 周期検出回路 １０ 水晶振動子 １１ 集積回路（ＩＣ） １２ 指針 １５ 昇圧回路 １６ 昇圧制御回路 １８ サブコンデンサ １７、２１ ダイオード １０１ 機械的エネルギ １０２ 起電力 １０３ 昇圧電圧 １０４ 誘起電圧 １０５ 検出周期信号 １０６ 周期補正信号 １０８ 蓄電力 １５１、１５２、１５３、１５４ スイッチ素子 １５５、１５６ 昇圧コンデンサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時計の動力となる機械エネルギを蓄える
   ゼンマイ（１）と、 前記ゼンマイ（１）に蓄えられた機械エネルギを徐々に
   開放しながら伝達する増速輪列（２）と、 前記増速輪列（２）によって駆動され、交流の誘起電力
   を発生して機械エネルギを電気エネルギに変換する発電
   機（３）と、 前記発電機（３）が発生した誘起電力の電圧を、所定の
   電圧レベルまで昇圧した昇圧電圧を発生する昇圧回路
   （１５、１８）と、 前記昇圧回路（１５、１８）が発生した昇圧電圧により
   充電され、前記発電機（３）で発生した電気エネルギを
   蓄える平滑用コンデンサ（４）と、 前記平滑用コンデンサ（４）に蓄えられた電気エネルギ
   により駆動され、所定の周波数の発振信号を出力する水
   晶発振回路（７）と、 前記水晶発振回路（７）が出力する発振信号を分周し
   て、所定の周期の基準周期信号を出力する分周回路
   （６）と、 前記発電機（３）が発生する交流の誘起電力に応答し、
   前記発電機（３）の回転周期に対応した検出周期信号を
   出力する周期検出回路（９）と、 前記分周回路（６）が出力する基準周期信号と、前記周
   期検出回路（９）が出力する検出周期信号の周期を比較
   し、両信号の差異に対応した周期補正信号を出力する周
   期比較回路（８）と、 前記周期比較回路（８）が出力する周期補正信号に応答
   して前記発電機（３）の電気的な負荷を変化させ、前記
   発電機（３）の電気的な損失トルクを制御することによ
   って前記発電機（３）の回転周期を基準周期信号に対応
   した所定の周期に一致させるための可変負荷回路（５、
   １５）と、 前記増速輪列（２）に係合し、前記発電機（３）の回転
   周期に対応した所定の周期で運針し、時刻を表示するた
   めの指針（１２）と、 を有することを特徴とする電子制御時計。
2. 【請求項２】 前記昇圧回路（１５）は、複数のコンデ
   ンサと複数のスイッチ素子を有し、前記複数のスイッチ
   素子は、前記複数のコンデンサを並列に接続して前記発
   電機（３）の誘起電力を充電し、充電された前記複数の
   コンデンサを直列に接続して前記平滑用コンデンサ
   （４）へ放電するように周期的に切り換える構成である
   請求項１記載の電子制御時計。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電子制御時計は、さらに
   昇圧制御回路（１６）を有し、前記昇圧制御回路（１
   ６）は前記周期検出回路（９）が出力する検出周期信号
   に応答して、検出周期信号に同期した昇圧制御信号を出
   力し、前記昇圧回路（１５）は前記昇圧制御回路（１
   ６）が出力する昇圧制御信号によって前記複数のスイッ
   チ素子のオン／オフが制御され、検出周期信号に同期し
   て昇圧動作を行う構成である。
4. 【請求項４】 前記昇圧制御回路（１６）は前記昇圧回
   路（１５）の昇圧倍率を制御する機能を有し、前記周期
   検出回路（９）が出力する検出周期信号に応答して、検
   出周期信号に同期した昇圧制御信号を出力するととも
   に、前記周期比較回路（８）が出力する周期補正信号に
   応答して前記昇圧回路（１５）の昇圧倍率を変化させる
   ことにより、前記発電機（３）の電気的な負荷を変化さ
   せ、前記発電機（３）の電気的な損失トルクを制御して
   前記発電機（３）の回転周期を基準周期信号に対応した
   所定の周期に一致させることにより、前記昇圧回路（１
   ５）が前記可変負荷回路の機能を含む構成である請求項
   ３記載の電子制御時計。
5. 【請求項５】 前記昇圧回路（１８）は、前記発電機
   （３）と直列に接続されたサブコンデンサ（１８）で構
   成され、前記サブコンデンサ（１８）の端子電圧は前記
   周期検出回路（９）が出力する検出周期信号の周期から
   独立して前記発電機（３）の起電圧に重畳され、前記平
   滑用コンデンサ（４）への充電電圧を昇圧する構成であ
   る請求項１記載の電子制御時計。
6. 【請求項６】 前記昇圧回路（１５、１８）は、複数の
   コンデンサと複数のスイッチ素子を有し、前記複数のス
   イッチ素子は周期的に前記複数のコンデンサを並列に接
   続して前記発電機（３）の誘起電力から充電し、前記複
   数のコンデンサを直列に接続して前記平滑用コンデンサ
   （４）へ放電する第１の昇圧回路（１５）と、前記発電
   機（３）と直列に接続されたサブコンデンサ（１８）で
   構成され、前記サブコンデンサ（１８）の端子電圧は前
   記周期検出回路（９）が出力する検出周期信号の周期か
   ら独立して前記発電機（３）の起電圧に重畳され、前記
   平滑用コンデンサ（４）への充電電圧を昇圧する第２の
   昇圧回路（１８）からなる請求項１記載の電子制御時
   計。
7. 【請求項７】 前記可変負荷回路は、スイッチ素子と抵
   抗を有する負荷制御回路（５）で構成され、前記スイッ
   チ素子は前記周期比較回路（８）が出力する周期補正信
   号に応答して前記抵抗と前記発電機（３）との接続を周
   期的にオン／オフ制御し、前記発電機（３）の負荷を変
   化させる構成である請求項１記載の電子制御時計。