JPH1114766A

JPH1114766A - 電子制御式機械時計

Info

Publication number: JPH1114766A
Application number: JP16313397A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takahashi; 理高橋; Kazuhiro Tsuchiya; 和博土屋; Hiroteru Wachi; 浩輝和地
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】針合わせを行った際の誤差を小さくでき、安
定した時間制御を行うことができる電子制御式機械時計
を提供すること。【解決手段】ゼンマイの機械エネルギを電気エネルギ
に変換する発電機２０と、発電機２０の回転周期を制御
する回転制御手段５０とに、コンデンサ３０と、このコ
ンデンサ３０よりも容量が小さなコンデンサ４０とを並
列に接続する。発電機２０が動き始めた際に、容量が小
さなコンデンサ４０が先に充電されて回転制御手段５０
の駆動開始電圧に迅速に達するため、回転制御手段５０
を素早く駆動でき、針合わせ時の誤差を小さくできる。
定常運転時には、容量の大きなコンデンサ３０で回転制
御手段５０を駆動でき、外部からの影響を受けにくくで
き、時間制御を安定して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼンマイが開放す
る時の機械エネルギを発電機で電気エネルギに変換し、
その電気エネルギにより回転制御手段を作動させて発電
機の回転周期を制御することにより、輪列に固定される
指針を正確に駆動する電子制御式機械時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼンマイが開放する時の機械エネルギを
発電機で電気エネルギに変換し、その電気エネルギによ
り回転制御手段を作動させて発電機のコイルに流れる電
流値を制御することにより、輪列に固定される指針を正
確に駆動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計
として、特開平８−５７５８号公報に記載されたものが
知られている。

【０００３】この際、発電機による電気エネルギを一
旦、平滑用コンデンサに供給し、このコンデンサからの
電力で回路制御手段を駆動しているが、このコンデンサ
には発電機の回転周期と同期した交流の起電力が入力さ
れるため、ＩＣや水晶振動子を備える回路制御手段の動
作を可能とするための電力を長期間保持する必要がなか
った。このため、従来は、ＩＣや水晶振動子を数秒程度
動作可能な静電容量の比較的小さなコンデンサが用いら
れていた。

【０００４】但し、時計は携帯時等に、外部からの衝撃
や磁気健康商品等に良く使われる永久磁石による直流磁
界が加わって一時的に発電機による発電電力が低下する
場合があり、ある程度の大きさの静電容量も必要であ
る。このため、従来は、０．５〜５μＦ程度のコンデン
サが用いられていた。

【０００５】この電子制御式機械時計は、指針の駆動を
ゼンマイを動力源とするためにモータが不要であり、部
品点数が少なく安価であるという特徴がある。その上、
電子回路を作動させるのに必要な僅かな電気エネルギを
発電するだけでよく、少ない入力エネルギで時計を作動
することもできた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子制
御式機械時計は、以下の課題を有している。すなわち、
通常は竜頭を引き出して行う針合わせ（時刻合わせ）を
行う場合、正確に時刻を合わせられるように、時、分、
秒の各指針を停止させていた。指針を停止することは、
輪列を停止させることになるため、発電機も停止されて
いた。

【０００７】このため、発電機から平滑用コンデンサへ
の起電力の入力が停止する一方で、ＩＣは駆動し続ける
ため、コンデンサに蓄えられた電荷はＩＣ側に放電され
て端子電圧が低下し、その結果、回路制御手段も停止し
ていた。

【０００８】そして、針合わせを終えて竜頭を押し込
み、発電機が回転を開始しても、コンデンサの電圧が回
路制御手段の駆動開始電圧（ＩＣを駆動可能な電圧）に
達するまでＩＣが動作せず、正確な時間制御を行えない
という問題があった。

【０００９】本発明の目的は、発電機が停止される針合
わせ作業からの復帰操作時に、時間制御ができない時間
を短くでき、針合わせを行った際の誤差を小さくできる
とともに、安定した時間制御を行うことができる電子制
御式機械時計を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子制御式機械
時計は、ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼンマイ
の機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、前
記輪列に結合された指針と、変換した前記電気エネルギ
により駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転
制御手段とを備える電子制御式機械時計において、前記
発電機および回転制御手段には、第１の蓄電手段と、こ
の第１の蓄電手段よりも容量が小さな第２の蓄電手段と
が、並列に接続されていることを特徴とするものであ
る。

【００１１】本発明では、針合わせ操作から復帰して発
電機が動き始めた際に、まず容量が小さな第２の蓄電手
段が充電されて回転制御手段の駆動開始電圧に迅速に達
するため、ＩＣや水晶振動子で構成される回転制御手段
が従来に比べて素早く駆動される。

【００１２】また、第１の蓄電手段が駆動開始電圧に達
した後は、この容量の大きな第１の蓄電手段で回転制御
手段を駆動することができ、外部からの衝撃や直流磁界
の影響を受けにくくできる。

【００１３】従って、発電機の立上り時は、容量の小さ
な第２の蓄電手段を用いて回転制御手段を迅速に駆動で
きて時間制御不能時間を短くでき、針合わせ時の誤差も
小さくできるとともに、定常運転時には静電容量の大き
な第１のコンデンサを用いて回転制御手段を駆動でき、
衝撃や磁界の影響が小さくなって安定した時間制御を行
うことができる。

【００１４】ここで、前記第１の蓄電手段は、静電容量
が０．５〜５μＦのコンデンサで構成され、前記第２の
蓄電手段は、静電容量が０．０５〜０．５μＦのコンデ
ンサで構成されていることが好ましい。

【００１５】静電容量が０．５〜５μＦのコンデンサで
第１の蓄電手段を構成すれば、外部からの衝撃や直流磁
界等の影響で発電機の発電電力が一時的に低下しても、
回転制御手段に十分な電力を供給することができる。さ
らに、５μＦ程度の大きさまでのコンデンサであれば、
セラミックコンデンサ等の電解質を含まない信頼性の高
いコンデンサを利用することができる。

【００１６】一方、第２の蓄電手段の静電容量は小さい
ほど立上りが速いが、発電機が動き始めた当初の周波数
が５〜１０Ｈｚと低いため、静電容量があまり小さいと
１周期での電圧変動が大きく、回転制御手段を駆動でき
る電圧を下回ってしまう。このため、第２の蓄電手段の
静電容量は０．０５μＦ以上であることが好ましい。一
方、第２の蓄電手段の静電容量が大きすぎると、立上り
が遅くなり、回転制御手段を駆動できるまでに時間がか
かるため、第２の蓄電手段の静電容量は０．５μＦ以下
であることが好ましい。

【００１７】従って、例えば、第２の蓄電手段として、
静電容量が０．１μＦのコンデンサを用いれば、０Ｖか
ら回転制御手段を駆動する電圧（１Ｖ程度）まで充電す
るのに約０．５秒程度しかかからず、回転制御手段を迅
速に駆動することができる。

【００１８】また、前記第１の蓄電手段は、抵抗および
スイッチが並列に接続された切替回路を介して前記発電
機および回転制御手段に接続され、前記スイッチは、第
１の蓄電手段の端子電圧が回転制御手段を駆動可能な大
きさまで高まった際に接続され、前記回転制御手段を駆
動可能な大きさ以下に下がった際に切断されるように構
成されていることが好ましい。

【００１９】さらに、前記第１の蓄電手段は、ダイオー
ドおよびスイッチが並列に接続された切替回路を介して
前記発電機および回転制御手段に接続され、前記スイッ
チは、第１の蓄電手段の端子電圧が回転制御手段を駆動
可能な大きさまで高まった際に接続され、前記回転制御
手段を駆動可能な大きさ以下に下がった際に切断される
ように構成されていてもよい。

【００２０】このようなスイッチおよび抵抗あるいはス
イッチおよびダイオードを備える切替回路を備えていれ
ば、抵抗値やダイオードの配置等を設定することで、発
電機の立上り時に第１の蓄電手段に供給される電力量つ
まりは第２の蓄電手段側に供給される電力量を設定で
き、各蓄電手段が充電されるまでの時間等を設定するこ
とができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００２２】図１は、本実施形態の電子制御式機械時計
の要部を示す平面図であり、図２及び図３はその断面図
である。

【００２３】電子制御式機械時計は、ゼンマイ１ａ、香
箱歯車１ｂ、香箱真１ｃ及び香箱蓋１ｄからなる香箱車
１を備えている。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１
ｂ、内端が香箱真１ｃに固定される。香箱真１ｃは、地
板２と輪列受３に支持され、角穴車４と一体で回転する
ように角穴ネジ５により固定されている。

【００２４】角穴車４は、時計方向には回転するが反時
計方向には回転しないように、こはぜ６と噛み合ってい
る。なお、角穴車４を時計方向に回転しゼンマイ１ａを
巻く方法は、機械時計の自動巻または手巻機構と同様で
あるため、説明を省略する。

【００２５】香箱歯車１ｂの回転は、７倍に増速されて
二番車７へ、順次６．４倍増速されて三番車８へ、9.37
5 倍増速されて四番車９へ、３倍増速されて五番車１０
へ、１０倍増速されて六番車１１へ、１０倍増速されて
ロータ１２へと、合計１２６，０００倍の増速をしてい
る。

【００２６】二番車７には筒かな７ａが、筒かな７ａに
は分針１３が、四番車９には秒針１４がそれぞれ固定さ
れている。従って、二番車７を１ｒｐｈで、四番車９を
１ｒｐｍで回転させるためには、ロータ１２は５ｒｐｓ
で回転するように制御すればよい。このときの香箱歯車
１ｂは、１／７ｒｐｈとなる。

【００２７】この電子制御式機械時計は、ロータ１２、
ステータ１５、コイルブロック１６から構成される発電
機２０を備えている。ロータ１２は、ロータ磁石１２
ａ、ロータかな１２ｂ、ロータ慣性円板１２ｃから構成
される。ロータ慣性円板１２ｃは、香箱車１からの駆動
トルク変動に対しロータ１２の回転数変動を少なくする
ためのものである。ステータ１５は、ステータ体１５ａ
に４万ターンのステータコイル１５ｂを巻線したもので
ある。

【００２８】コイルブロック１６は、磁心１６ａに１１
万ターンのコイル１６ｂを巻線したものである。ここ
で、ステータ体１５ａと磁心１６ａはＰＣパーマロイ等
で構成されている。また、ステータコイル１５ｂとコイ
ル１６ｂは、各々の発電電圧を加えた出力電圧がでるよ
うに直列に接続されている。

【００２９】次に、電子制御式機械時計の制御回路につ
いて、図４を参照して説明する。

【００３０】発電機２０からの交流出力は、昇圧コンデ
ンサ２１，ダイオード２２，２３からなる昇圧整流回路
を通して昇圧、整流されて第１の蓄電手段であるコンデ
ンサ３０および第２の蓄電手段であるコンデンサ４０に
充電される。

【００３１】コンデンサ３０，４０は互いに並列に配置
され、発電機２０と、ＩＣ５１および水晶振動子５２を
備える回転制御手段５０とに接続されている。

【００３２】コンデンサ３０は、１μＦの静電容量を有
するものであり、スイッチ３１および抵抗３２が並列に
接続された切替回路３３を介して前記発電機２０、回転
制御手段５０に接続されている。

【００３３】コンデンサ４０は、コンデンサ３０よりも
小さな静電容量０．１μＦを有するものが用いられてい
る。また、抵抗３２は抵抗値が１００ＭΩのものが用い
られている。

【００３４】前記スイッチ３１は、発電機２０が停止し
てコンデンサ３０の端子電圧が回転制御手段５０を駆動
できない電圧まで下がった際に切断され、発電機２０が
作動されて回転制御手段５０を駆動可能な電圧以上にな
った際に接続されるように制御されている。

【００３５】そして、コンデンサ３０またはコンデンサ
４０に、ＩＣ５１および水晶振動子５２を駆動可能な所
定電圧、例えば、１Ｖの電圧が蓄えられると、その蓄電
力でＩＣ５１および水晶振動子５２が駆動され、発電機
２０のコイルに流れる電流量を可変して電磁ブレーキ量
を調整し、発電機２０つまり指針の回転周期を調速して
いる。

【００３６】なお、コイルに流れる電流量を可変する手
段としては、特開平８−１０１２８４号公報の実施例１
に記載されるような、発電機２０両端と並列に接続され
た負荷制御回路の抵抗を可変する方法や、実施例２に記
載されるような、昇圧段数を可変する方法等が有効であ
る。

【００３７】このような本実施形態において、発電機２
０が作動されている定常運転時には、スイッチ３１が入
れられており、発電機２０からの電力は一旦コンデンサ
３０に蓄えられてから回転制御手段５０に供給され、発
電機２０の回転つまり指針の時間制御が行われる。

【００３８】ここで、針合わせを行うために竜頭を引き
出して指針を停止させると、発電機２０も停止する。す
ると、しばらくは、コンデンサ３０に蓄えられた電力が
回転制御手段５０側に供給されるが、コンデンサ３０の
電圧が低下して回転制御手段５０を駆動可能な電圧以下
になると、スイッチ３１が切断され、回転制御手段５０
も停止される。

【００３９】そして、針合わせ操作を終了して竜頭を押
し込むと、発電機２０が作動し始め、電力がコンデンサ
３０および４０側に供給される。この際、スイッチ３１
が切断されており、コンデンサ３０は大きな抵抗値を有
する抵抗３２を介して接続されているとともに、コンデ
ンサ４０のほうがコンデンサ３０よりも容量が小さいた
め、コンデンサ４０側に大きな電流が流れて先に充電さ
れる。そして、コンデンサ４０が回転制御手段５０を駆
動可能な電圧（１Ｖ程度）になると、回転制御手段５０
が作動し、時計の時間が制御される。

【００４０】また、コンデンサ３０にも抵抗３２を介し
て電流の一部が流れて同時に充電され、このコンデンサ
３０の端子電圧が、コンデンサ４０の電圧と同じになっ
た場合、あるいは回転制御手段５０を駆動可能な電圧に
達すると、スイッチ３１が接続され、コンデンサ３０側
から回転制御手段５０に電力が供給され、定常運転に戻
る。

【００４１】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。

【００４２】定常運転時に用いられるコンデンサ３０
のほかに、より静電容量の小さなコンデンサ４０を設け
たので、針合わせ操作からの復帰時に、回転制御手段５
０のＩＣ５１等を駆動可能な電圧まで迅速に充電するこ
とができ、回転制御手段５０を素早く作動させることが
できる。

【００４３】このため、回転制御手段５０が作動せず、
発電機２０の回転制御つまりは時計の時間制御を正確に
行えない立上り時間を短縮でき、針合わせ時の誤差を非
常に小さくできる。例えば、前記第１実施形態では、コ
ンデンサ４０は発電機２０が駆動してから約０．５秒程
度でＩＣ５１を駆動可能な電圧になり、ＩＣ５１を駆動
することができる。なお、ＩＣ５１が駆動していない間
も、指針はゼンマイで動いているため、実際の誤差は一
定量補正することなどで、０．１秒以下に制御でき、誤
差を非常に小さくできる。

【００４４】前記実施形態では、スイッチ３１および
抵抗３２からなる切替回路３３を介してコンデンサ３０
を発電機２０や回転制御手段５０に接続したので、発電
機２０の立上り時にはスイッチ３１を切断しておき、抵
抗３２を介してコンデンサ３０に電流を流すことがで
き、これにより抵抗３２の抵抗値の大きさを適宜設定す
ることで、コンデンサ３０，４０への充電タイミングを
適宜設定することができる。

【００４５】従って、コンデンサ４０へは素早く充電し
てＩＣ５１等を迅速に駆動できるとともに、コンデンサ
３０も比較的速く充電することができるような設定を容
易に行うことができる。

【００４６】前記実施形態では、従来の回路に比べ
て、第２の蓄電手段であるコンデンサ４０と、切替回路
３３とを新たに加えるだけで形成でき、コスト増加も殆
ど無く、電子制御式機械時計の製造コストなども従来と
同程度にすることができる。

【００４７】さらに、コンデンサ３０の電圧がＩＣ５
１等を駆動可能な電圧以下に低下した場合に、スイッチ
３１を切断しているので、コンデンサ３０内の電荷は、
消費されにくくなり、針合わせ時間が短ければ、コンデ
ンサ３０内の電荷が残った状態で再度充電することがで
き、この場合には、コンデンサ３０の電圧をＩＣ５１等
を駆動可能な電圧以上にするまでの時間をより短縮する
ことができ、素早く定常運転に移行することができる。

【００４８】次に、本発明の第２実施形態について、図
５を参照して説明する。

【００４９】本実施形態は、前記第１実施形態とは、切
替回路３３の構成のみが相違するものである。このた
め、前記第１実施形態と、同一の構成部分には同一符号
を付し、説明を省略あるいは簡略する。

【００５０】この第２実施形態では、スイッチ３１およ
びダイオード３４によって切替回路３３が構成されてい
る。ダイオード３４は、順方向に電圧を加えた場合、通
常０．６Ｖ程度の電圧が加わるまでは電流が流れず、
０．６Ｖ程度以上の電圧が加わると、電流が流れ出すた
め、発電機２０の立上り時にスイッチ３１を切断してお
けば、最初はコンデンサ４０側のみに電流が流れてコン
デンサ４０が迅速に充電され、ＩＣ５１を迅速に駆動で
きる。

【００５１】一方、ダイオード３４に加わる電圧が所定
電圧（０．６Ｖ程度）以上になるとコンデンサ３０側に
もダイオード３４を介して電流が流れて充電される。そ
して、コンデンサ３０の電圧がコンデンサ４０と同じ電
圧になるか、あるいはコンデンサ３０の電圧がＩＣ５１
を駆動可能な電圧に達した際にはスイッチ３１を接続
し、コンデンサ３０によって回転制御手段５０を駆動す
る。

【００５２】なお、ダイオード３４を直列に２つ接続し
て設ければ、ダイオード３４を介して電流が流れ始める
電圧が約２倍（１．２Ｖ程度）となるため、コンデンサ
４０がＩＣ５１を駆動可能な電圧（１Ｖ前後）になるま
でコンデンサ３０側には電流を流れないように制御する
こともできる。このダイオード３４の数や、種類は、各
コンデンサ３０，４０の充電タイミングなどを考慮して
適宜設定すればよい。

【００５３】このような本実施形態においても、前記第
１実施形態の〜と同じ作用効果が得られる。さら
に、抵抗３２の代わりにダイオード３４を用いているの
で、コンデンサ３０の電圧が低下してスイッチ３１を切
断した際に、コンデンサ３０内の電荷がダイオード３４
側に流れないので、コンデンサ３０内により確実に電荷
を残しておくことができる。

【００５４】なお、本発明は前述の各実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での
変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【００５５】例えば、前記各実施形態では、第１の蓄電
手段であるコンデンサ３０を切替回路３３を介して発電
機２０や回転制御手段５０側に接続していたが、この切
替回路３３は必ずしも設けなくてもよい。但し、切替回
路３３を設けたほうが、発電機２０の立上り時に静電容
量の小さな第２の蓄電手段であるコンデンサ４０側のみ
に電流を流して充電することができるため、コンデンサ
４０の電圧を回転制御手段５０の駆動可能な電圧により
速く高めることができる。

【００５６】また、第１および第２の蓄電手段として
は、コンデンサ３０，４０に限らず、固体電解質電池
や、リチウムイオン電池等でもよく、充放電が可能なも
のであればよい。

【００５７】さらに、各コンデンサ３０，４０の静電容
量の値や、抵抗３２、ダイオード３４の抵抗値、種類な
ども前記各実施形態のものに限らず、駆動する回転制御
手段５０で必要とする電圧などに応じて適宜選択すれば
よい。

【００５８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の電子制御
式機械時計によれば、定常運転時に利用する第１の蓄電
手段のほかに、発電機の立上り時に用いられる容量の小
さな第２の蓄電手段を設けたので、第２の蓄電手段を回
転制御手段を駆動可能な電圧まで充電して回転制御手段
を迅速に駆動でき、時間制御ができない時間を短くでき
る。このため、針合わせを行った際の誤差を小さくでき
るとともに、安定した時間制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における電子制御式機械時
計の要部を示す平面図である。

【図２】図１の要部を示す断面図である。

【図３】図１の要部を示す断面図である。

【図４】前記実施形態の要部の回路を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態の要部の回路を示す図で
ある。

【符号の説明】

１香箱車１ａゼンマイ２地板３輪列受１２ロータ１３分針１４秒針１５ステータ１６コイルブロック２０発電機３０第１の蓄電手段であるコンデンサ３１スイッチ３２抵抗３３切替回路３４ダイオード４０第２の蓄電手段であるコンデンサ５０回転制御手段５１ＩＣ５２水晶振動子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゼンマイと、輪列を介して伝達されるゼ
ンマイの機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機
と、前記輪列に結合された指針と、変換した前記電気エ
ネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御す
る回転制御手段とを備える電子制御式機械時計におい
て、前記発電機および回転制御手段には、第１の蓄電手段
と、この第１の蓄電手段よりも容量が小さな第２の蓄電
手段とが、並列に接続されていることを特徴とする電子
制御式機械時計。
【請求項２】請求項１に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記第１の蓄電手段は、静電容量が０．５〜５
μＦのコンデンサで構成され、前記第２の蓄電手段は、
静電容量が０．０５〜０．５μＦのコンデンサで構成さ
れていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の電子制
御式機械時計において、前記第１の蓄電手段は、抵抗お
よびスイッチが並列に接続された切替回路を介して前記
発電機および回転制御手段に接続され、前記スイッチ
は、第１の蓄電手段の端子電圧が回転制御手段を駆動可
能な大きさまで高まった際に接続され、前記回転制御手
段を駆動可能な大きさ以下に下がった際に切断されるよ
うに構成されていることを特徴とする電子制御式機械時
計。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の電子制
御式機械時計において、前記第１の蓄電手段は、ダイオ
ードおよびスイッチが並列に接続された切替回路を介し
て前記発電機および回転制御手段に接続され、前記スイ
ッチは、第１の蓄電手段の端子電圧が回転制御手段を駆
動可能な大きさまで高まった際に接続され、前記回転制
御手段を駆動可能な大きさ以下に下がった際に切断され
るように構成されていることを特徴とする電子制御式機
械時計。