JPH10177079A

JPH10177079A - 発電機を備えた時計

Info

Publication number: JPH10177079A
Application number: JP9338592A
Authority: JP
Inventors: Farine Pierre-Andre; ピエール−アンドレ・ファリヌ; Berunasukoni Ermano; エルマノ・ベルナスコニ
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1998-06-30
Also published as: CH690523A5; SG67449A1; CN1187643A; HK1015043A1; US5835456A; TW346559B; CN1116626C

Abstract

(57)【要約】【課題】発電機コイルの巻線数を多くする必要がな
く、またいずれの状況においても電子回路の供給電圧が
それを適当に作動させるために不十分になる危険もな
く、ロータの制動抵抗の値を非常に低くする、ゼロにす
ることさえできる時計を提供する。【解決手段】バレル（１）内のゼンマイで動作する発
電機（２）の出力端子に整流回路（４）を接続するが、
その整流回路を発電機の出力電圧を４倍に昇圧できるよ
うにした。ただし、この４倍に限るわけではない。８
倍、１６倍であっても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子時計、特にバ
レルの主ぜんまいで駆動される発電機で電力を発生する
ようにしたこの形式の時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばスイス特許出願第６８６，３３２
号に開示されているこれらの特徴を備えた時計は、水晶
発振器が発生する信号から基準パルスが発生し、その周
波数が発電機のロータの回転速度を、従って現在時間を
表示する針の回転速度を決定するので従来の電子時計と
同様に正確である。

【０００３】さらに、この時計では、電子回路への給電
が、従来の機械式時計に使用されているものと同様なバ
レルの主ぜんまいによって形成された機械エネルギ源に
ロータを接続した発電機によって得られる電力で確保さ
れるので、電池もアキュムレータも設けられていない。

【０００４】これは、寿命が限られている電池またはア
キュムレータによって回路に給電する従来の電子時計に
較べて明らかな利点を備えている。上記スイス特許出願
に開示されている時計において、発電機のロータを制動
する手段が、電子スイッチに直列接続された抵抗によっ
て形成されており、この抵抗とこのスイッチによって形
成されたユニットが発電機のコイルに並列接続されてい
る。

【０００５】さらに、このスイッチは比較信号によっ
て、比較信号が第１状態にある時、すなわち発電機のロ
ータが所望速度で回転していれば占める位置よりも進ん
でいる限り、いつも閉じるように直接制御される。

【０００６】このため、特に先に角衝撃によって強く加
速されている場合、非常に長時間にわたって中断するこ
となくこのロータが制動されることがあるであろう。時
計の電子回路には、発電機で発生した交流電圧を整流す
る回路によって与えられた直流電圧が供給される。

【０００７】この直流電圧の値は、この交流電圧の値に
応じて決まるが、必ず電子回路を適当に作動させること
ができる十分な大きさでなければならないことは明らか
である。

【０００８】発電機ローラを制動する時、制動抵抗の値
が低いほど、発生する交流電圧が低くなり、制動抵抗自
体の値がゼロである場合、この交流電圧は明らかにゼロ
になる。

【０００９】発電機ロータが比較的短時間だけ制動され
るのであれば、この制動時間中に時計の電子回路には、
制動抵抗の値がゼロであったとしても、これらの回路に
給電する整流器回路に一般的に含まれているコンデンサ
内に蓄積されている電気エネルギを供給できるであろ
う。

【００１０】しかし、前述したように、発電機ロータは
比較的長時間にわたって中断することなく制動されるこ
とがある。このため、整流器回路のコンデンサは非常に
高い静電容量を備えていなければならず、従って必然的
に高価になり、多くのスペースを必要とすることになる
であろうから、制動抵抗にゼロの値を選択することは事
実上不可能である。また、発電機ロータが制動される最
大時間を前もって予測することができないため、このコ
ンデンサが持つべき静電容量を確実に決定することがで
きないであろう。

【００１１】制動抵抗を発電機コイルに並列接続した
時、一方ではこの接続によって生じる回転速度の低下の
ため、また他方では制動抵抗が電流を吸収することによ
って発電機コイル内に発生する電圧降下のため、このコ
イルに発生する交流電圧が減少する。

【００１２】従って、時計の電子回路の供給電圧を常に
十分にするため、前述したように、制動抵抗の値をゼロ
にしないことだけでは不十分で、この値を比較的高くし
なければならない。

【００１３】しかし、制動抵抗値が低いほど、発電機ロ
ータに加えられる制動トルクが高くなり、制動抵抗の値
がゼロの時、この制動トルクが最大になる。

【００１４】バレルの主ぜんまいによって供給される駆
動トルクがどのようなものであっても、この制動トルク
が発電機ロータを所望速度より低い回転速度に制御しな
ければならないことは明らかである。

【００１５】この駆動トルクの最大値をできる限り高く
することは、時計の自律性に、すなわちバレルの主ぜん
まいを巻き直さないで作動できる時間に好都合な効果が
あり、従って、それを高くするために制動トルクも高く
しなければならず、これは制動抵抗が低い値であること
を意味する。この抵抗の値がゼロであることが好まし
い。

【００１６】このため、ロータの制動抵抗は２つの矛盾
する条件を満たさなければならない。一方では、電気回
路の供給電圧をあらゆる状況において十分にするため、
それは十分に高くなければならず、いずれにしてもゼロ
であってはならない。他方、機械エネルギ源によって供
給される駆動トルクが最大である時でも、制動トルクを
高くし、制動時のロータの回転速度を所望速度より低速
にするため、それを非常に低くしなければならず、ゼロ
であることが好ましい。

【００１７】上記第１条件をもっと容易に満たすため、
理論的には発電機のコイルの巻線数を増加させることが
できるであろう。しかし、巻線数が多いコイルはかさば
り、腕時計等の小さい時計内で使用可能な限られた空間
内に収容することが困難であろう。あまり場所を取らな
いようにこのコイルを十分に小径の電線で形成すること
を選択した場合、その製造が困難になり、それのコスト
が増大する。

【００１８】また、小径の電線の巻線数を多くすると、
内部抵抗が高くなるため、制動抵抗が追加されてロータ
の制動トルクが低下する一方、発電機から供給された電
流がそれを流れる時に発電機で発生する交流電圧が減少
することも説明する必要がある。

【００１９】上記第２の条件をもっと容易に満たすた
め、発電機ロータを駆動するバレルの主ぜんまいによっ
て供給される駆動トルクの最大値をもちろん減少させる
こともできる。しかし、その場合には時計の自律性が低
下し、これが望ましくないことは明らかである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のものと同じ形式であるが、それの欠点を伴ってない時
計、すなわち発電機コイルの巻線数を多くする必要がな
く、またいずれの状況においても電子回路の供給電圧が
それを適当に作動させるために不十分になる危険もな
く、ロータの制動抵抗の値を非常に低くする、ゼロにす
ることさえできる時計を提供することである。さらに、
このように制動抵抗の値を非常に低くする、ゼロにする
ことさえできることによって、発電機ロータを駆動する
バレルの主ぜんまいは、その最大トルクが高くなるよう
に選択することができ、従って他がすべて同じである時
に時計の自律性が上記の従来の時計よりも高くなる。

【００２１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、バ
レルと、バレル内に収容されたぜんまいと、バレルに機
械的に連結された時間表示部材と、やはりバレルに機械
的に連結されていると共に、第１及び第２出力端子間に
交流電圧を供給するように構成されている発電機と、２
つのそれぞれの入力端子間で発電機の第１及び第２出力
端子に接続されていると共に、２つの出力端子間に交流
電圧から得た直流電圧を供給するように構成されている
整流器回路と、直流電圧を供給されて、表示部材が現在
時間の正確な表示に対応した回転速度に管理されるよう
に発電機の回転速度を制御する調整回路とを備えた時計
に関する。時計は、整流器回路に、発電機の第１及び第
２出力端子に接続されている倍電圧整流器を備えて、こ
の倍電圧整流器の第１出力端子及び第２出力端子間に直
流電圧を、その第１出力端子の電位が第２出力端子より
も高くなるように供給するように構成しており、さら
に、倍電圧整流器の第１出力端子及び発電機の第１出力
端子間に直列接続された第１コンデンサ及び第１ダイオ
ードを備えて、電流が倍電圧整流器の第１出力端子から
発電機の第１出力端子へ流れるように第１ダイオードの
向きを定めており、さらに、発電機の第１出力端子及び
倍電圧整流器の第２出力端子間に直列接続された第２コ
ンデンサ及び第２ダイオードを備えて、電流が発電機の
第１出力端子から倍電圧整流器の第２出力端子へ流れる
ように第２ダイオードの向きを定めていることを特徴と
している。

【００２２】この構造の結果、整流器回路は、かさばる
多数の部材を必要としないで供給電圧を偶数倍、少なく
とも４倍することができる構造になっている。このた
め、本発明による時計は、発電機コイルの巻線数を多く
する必要がなく、またいずれの状況においても電子回路
の供給電圧がそれを適当に作動させるために不十分にな
る危険もなく、ロータの制動抵抗の値を非常に低くする
ことができる。

【００２３】本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面
を参照しながら非制限的な例に関する以下の詳細な説明
を読めば明らかになるであろう。

【００２４】

【発明の実施の形態】まず、本発明に従った時計の全体
的簡略線図を示す図１を参照する。この図面において、
この時計の発電機の回転速度を制御または管理する調整
回路に関する部分についてはここでは詳細に説明しない
が、当該分野の専門家であれば、本特許出願の出願人の
名前によるスイス特許出願第６８６，３３２号を参照す
ればこの管理装置を容易に設計できることに注意された
い。しかし、本発明の理解を容易にするため、この線図
の主要部材及びこの調整回路の作動についてここで簡単
に説明する。

【００２５】本発明による時計は、通常の時計用の手動
または自動巻きの主ぜんまい１ａを収容しているバレル
１によって形成された機械エネルギ源を備えている。

【００２６】バレル１は、一点鎖線で記号表示されてい
る歯車機構３を介して発電機２のロータ２ａに機械的に
連結されている。

【００２７】発電機２はコイル２ｂを含み、ロータ２ａ
が駆動回転された時にそれの端子Ｂ１及びＢ２間に交流
電圧Ｕｇを発生し、このロータは図１の矢印で記号表示
されている磁界を発生する１つまたは複数の永久磁石を
担持しており、それにコイル２ｂが連結されている。

【００２８】コイル２ｂの端子Ｂ１及びＢ２は整流器４
に接続されており、これの出力端子４ａ及び４ｂが、交
流電圧Ｕｇから生じた直流電圧Ｕａを供給し、時計の様
々な電子回路に給電する。

【００２９】現在時間や、おそらく日付、曜日及び他の
時間関連表示を表示できるようにするため、針５または
他の従来の機械的時間表示手段が歯車機構３に連結され
ている。

【００３０】針の回転速度は、調整回路６で所望速度Ｖ
ｃに管理される、すなわちその速度にされる一定の平均
値に保持される。

【００３１】上記引用の特許出願に記載されているよう
に、調整回路６の構成部材は、ロータ２ａの回転速度を
調整して、ロータが所望速度Ｖｃで回転する時に針５が
時間を正確に表示するために必要な速度で回転できるよ
うに構成されている。所望速度Ｖｃは、例えば毎秒７回
転である。

【００３２】管理または調整回路６は、時計用の水晶で
安定化した発振器７と、この発振器の周波数を、半導体
部材１０、例えばｎ型ＭＯＳトランジスタのゲートを制
御する機能モジュール９が使用できる値にする分周器８
とを備えている。

【００３３】この半導体部材は、その主回路を介して発
電機２のコイル２ｂの端子Ｂ１及びＢ２に接続されてい
る。従って、この半導体部材は導通時にこのコイルを短
絡させて、発電機２の回転移動に対する制動効果が得ら
れるようにする。

【００３４】以上に記載した様々な部材の構造特徴及び
機能性は、（ｉ）主ぜんまい１ａが完全に緩んだ状態で
はない限り、コイル２ｂが半導体部材１０で短絡してい
なければ、ロータ２ａの平均回転速度が所望速度Ｖｃよ
り高速になる、（ｉｉ）主ぜんまい１ａが完全に巻き上
げられて、それが与える駆動トルクが最大値である時で
も、コイル２ａが短絡していれば、この平均回転速度が
所望速度Ｖｃより低速になるように設計されている。

【００３５】また本発明の範囲内において、以上に簡単
に列挙した部材及び機能性は、発電機の回転速度が上記
のように正確に調整される限り、上記特許出願に記載さ
れている方法以外でも達成できることにも注意された
い。このため、この調整は、発電機２のコイル２ｂの反
復短絡による発電機２の連続的減速によって（針５によ
る時間の正確な表示によって決定される）必要な所望速
度Ｖｃに相関させて実施される。

【００３６】機能モジュール９と半導体部材１０のゲー
トの間の線１１を循環する制動制御信号ＳＦは論理形式
であり、図示の例では、時計が遅れている限り、すなわ
ちロータ２ａの平均速度が所望速度Ｖｃより低速である
場合、この信号の論理状態が「０」である。この状態で
は、部材すなわちトランジスタ１０がブロックされたま
まで、ロータ２ａは制動されない。

【００３７】反対に、時計が進んでいる、すなわちロー
タ２ａの平均速度が所望速度Ｖｃより高速である場合、
例えばコイル２ｂの端子Ｂ１及びＢ２における電圧Ｕｇ
の各正交番の開始時に始まる所定の持続時間のパルスで
制動制御信号ＳＦが形成される。制御信号ＳＦのこれら
のパルスの各々において、この信号の論理状態が「１」
であり、トランジスタ１０を導通させてロータ２ａを制
動する。

【００３８】図２は、図１に示されている整流器回路の
本発明による実施形態を示している。整流器回路４は、
倍電圧整流器２０と、２つのダイオード２１及び２２
と、２つのコンデンサ２３および２４を備えている。

【００３９】倍電圧整流器２０は、発電機の出力端子Ｂ
１及びＢ２に接続されており、２つの出力端子２０ａ及
び２０ｂを介して直流電圧Ｕｓを、第１出力端子２０ａ
の電位が第２出力端子２０ｂよりも高くなるようにして
供給するように構成されている。従って、倍電圧整流器
２０は、発電機２の第１出力端子Ｂ２及び第２出力端子
Ｂ１間に直列接続されたコンデンサ２７及びダイオード
２５を備えている。ダイオード２５は、電流が発電機２
の第１出力端子Ｂ２から第２出力端子Ｂ１へ流れるよう
に向きが定められている。

【００４０】さらに、倍電圧整流器２０は、発電機の第
１出力端子Ｂ２及び第２出力端子Ｂ１間に直列接続され
たコンデンサ２８及びダイオード２６を備えている。ダ
イオード２６は、電流が発電機２の第２出力端子Ｂ１か
ら第１出力端子Ｂ２へ流れるように向きが定められてい
る。

【００４１】ダイオード２５のカソードが倍電圧整流器
の出力端子２０ａに接続されているのに対して、ダイオ
ード２６のアノードが倍電圧整流器の出力端子２０ｂに
接続されている。

【００４２】ダイオード２１、２２、２５及び２６は、
それらの順方向駆動導電路の電圧降下を抑えるため、シ
ョットキー型または能動型であることが好ましい。

【００４３】発電機２が正の、すなわち端子Ｂ２の電位
がＢ１の電位より高い電圧Ｕｇを発生する時、ダイオー
ド２５が導通して、端子Ｂ２及びＢ１間に電流が流れて
コンデンサ２７を充電する。このコンデンサ２７は、こ
の場合は発電機２に並列に接続されているので、プレー
ト間に電圧Ｕｃ１、約Ｕｇを有する。

【００４４】同様に、発電機２が負の、すなわち端子Ｂ
２の電位がＢ１の電位より低い電圧Ｕｇを発生する時、
ダイオード２５が非導通になる一方、ダイオード２６が
導通する。このため、端子Ｂ１及びＢ２間に電流が流れ
てコンデンサ２８を充電する。このコンデンサ２８は、
プレート間に電圧Ｕｃ２、約Ｕｇを有する。

【００４５】従って、倍電圧整流器２０の出力端子２０
ａ及び２０ｂ間の電圧Ｕｓは、（ダイオード２５及び２
６間の電圧降下を無視した場合）Ｕｃ１＋Ｕｃ２＝２Ｕ
ｇに等しい値の直流電圧である。

【００４６】倍電圧整流器２０の出力端子２０ａと発電
機２の出力端子Ｂ２の間にダイオード２１及びコンデン
サ２３が直列接続されている。同様に、倍電圧整流器２
０の出力端子２０ｂと発電機２の出力端子Ｂ２の間にダ
イオード２２及びコンデンサ２４が直列接続されてい
る。ダイオード２１は、電流が倍電圧整流器２０の出力
端子２０ａから発電機２の出力端子Ｂ２へ流れるように
向きが定められているのに対して、ダイオード２２は、
電流が発電機２の出力端子Ｂ２から倍電圧整流器２０の
出力端子２０ｂへ流れるように向きが定められている。

【００４７】次に、発電機２が正の電圧Ｕｇを発生する
場合についてもう一度考えてみる。図２に示されている
ように、この場合は端子Ｂ２及び端子２０ｂ間の電位差
がＵｃ２＋Ｕｇ＝２Ｕｇである。従って、ダイオード２
２が導通して、端子Ｂ２及び２０ｂ間にコンデンサ２４
を介して電流が流れてそれを充電する。その時、コンデ
ンサ２４はそのプレート間に２Ｕｇに等しい電圧Ｕｃ４
を有する。

【００４８】同様に、発電機２が負の電圧Ｕｇを発生す
る時、端子２０ａ及び端子Ｂ２間の電位差がＵｃ１＋Ｕ
ｇ＝２Ｕｇである。従って、ダイオード２１が導通し
て、端子２０ａ及び端子Ｂ２間にコンデンサ２３を介し
て電流が流れてそれを充電する。このため、コンデンサ
２３はそのプレート間に２Ｕｇに等しい電圧Ｕｃ３を有
する。

【００４９】このため、整流器回路の出力端子４ａ及び
４ｂ間の電圧Ｕａが、Ｕｃ３＋Ｕｃ４＝４Ｕｇに等しい
値の直流電圧であることがわかる。

【００５０】図２に示されている構造によって、発電機
２が発生した電圧が４倍化される。このため、発電機２
が非常に低い電圧Ｕｇを発生する時でも、図１に示され
ている形式の時計に関連した電子回路に対して十分な供
給電圧を確保することができる。

【００５１】さらに、同じ供給電圧値に対して、時計の
設計者がこれらの電子回路に給電する閾値をもっと低く
考えている場合、図２に示されている構造は、発電機２
から得る必要がある交流電圧を低できるという利点を有
する。従って、巻線数を少なくして発電機２を形成でき
るため、製造コストが低くなる。

【００５２】好都合にも、図２の整流器回路４は多数の
かさばる部材を必要としない。図２において、コンデン
サ２３及び２４は、端子４ａ及び４ｂ間に時計の電子回
路用の大きいエネルギを供給する一方、コンデンサ２７
及び２８は、発電機２で発生した電荷をコンデンサ２３
及び２４へ移動させるために一定の方法で使用されるこ
とに注意されたい。このため、コンデンサ２７及び２８
は大容量を必要とせず、本発明の範囲内で実施される実
際の実施形態では、電子回路内に一体化することさえで
きる。例えば、本発明人が製造した回路では、コンデン
サ２３及び２４の各々の値が２２００ｎＦであるのに対
して、コンデンサ２７及び２８の各々の値はわずかに１
００ｎＦである。コンデンサ２７及び２８の容量は１０
〜１００ｎＦであり、コンデンサ２３及び２４の容量は
１００〜２２００ｎＦであり、４ａ及び４ｂ間のコンデ
ンサ２９の容量は２２００ｎＦであることが好ましい。

【００５３】本発明の範囲から逸脱しない幾つかの変更
及び改良の両方またはいずれか一方を、本発明に従った
発電機装置に加えることができることに注意されたい。

【００５４】これに関連して説明すると、上記と同じ原
理を用いて、発電機の電圧を８倍、１６倍等にする電圧
増倍器を形成することも可能である。整流器／８倍増倍
器型の倍電圧整流器２０を含む時計を製造するために
は、図２の倍電圧整流器２０をこの図面の整流器回路４
全体で交換するだけでよい。

【００５５】同様に、整流器／１６倍増倍器を含む時計
を製造するためには、前段落で述べた整流器／８倍増倍
器を交換すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による時計の全体簡略線図である。

【図２】図１の時計の整流器回路を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

４整流器回路、２０倍電圧整流器、２１第１
ダイオード、２２第２ダイオード、２３第１コン
デンサ、２４第２コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バレル（１）と、バレル（１）内に収容されたぜんまい（１ａ）と、バレル（１）に機械的に連結された時間表示部材（５）
と、バレル（１）に機械的に連結されていると共に、第１及
び第２出力端子（Ｂ１、Ｂ２）間に交流電圧（Ｕｇ）を
供給する発電機（２）と、２つのそれぞれの入力端子間で発電機の第１及び第２出
力端子（Ｂ１、Ｂ２）に接続されていると共に、２つの
出力端子（４ａ、４ｂ）間に交流電圧（Ｕｇ）から得た
直流電圧（Ｕａ）を供給する整流器回路（４）と、直流電圧（Ｕａ）を供給されて、表示部材（５）が現在
時間の正確な表示に対応した回転速度に管理されるよう
に発電機（２）の回転速度を制御する調整回路（６）と
を有する時計であって、前記整流器回路（４）は、発電機（２）の第１及び第２出力端子（Ｂ１、Ｂ２）に
接続されていると共に、第１出力端子（２０ａ）及び第
２出力端子（２０ｂ）間に直流電圧を、第１出力端子
（２０ａ）の電位が第２出力端子（２０ｂ）よりも高く
なるように供給する倍電圧整流器（２０）と、倍電圧整流器（２０）の第１出力端子（２０ａ）と発電
機（２）の第１出力端子（Ｂ２）との間に直列接続され
た第１コンデンサ（２３）及び第１ダイオード（２１）
と、発電機（２）の第１出力端子（Ｂ２）及び倍電圧整流器
（２０）の第２出力端子（２０ｂ）間に直列接続された
第２コンデンサ（２４）及び第２ダイオード（２２）と
を備えて、電流が倍電圧整流器（２０）の第１出力端子
（２０ａ）から発電機（２）の第１出力端子（Ｂ２）へ
流れるように第１ダイオード（２１）の向きを定めると
共に、電流が発電機（２）の第１出力端子（Ｂ２）から
倍電圧整流器（２０）の第２出力端子（２０ｂ）へ流れ
るように第２ダイオード（２２）の向きを定めているこ
とを特徴とする時計。
【請求項２】整流器回路（４）は、発電機（２）の第１出力端子（Ｂ２）及び第２出力端子
（Ｂ１）間に直列接続された第３コンデンサ（２７）及
び第３ダイオード（２５）と、発電機（２）の第１出力端子（Ｂ２）及び第２出力端子
（Ｂ１）間に直列接続された第４コンデンサ（２８）及
び第４ダイオード（２６）とを備えて、電流が発電機
（２）の第１出力端子（Ｂ２）から第２出力端子（Ｂ
１）へ流れるように第３ダイオード（２５）の向きを定
めると共に、電流が前記発電機（２）の第２出力端子
（Ｂ１）から第１出力端子（Ｂ２）へ流れるように第４
ダイオード（２６）の向きを定めていることを特徴とす
る請求項１記載の時計。
【請求項３】ダイオード（２１、２２、２５、２６）
はショットキー型または能動型であることを特徴とする
請求項１または２記載の時計。
【請求項４】第１（２３）及び第２（２４）コンデン
サの容量は１００ないし２２００ｎＦであることを特徴
とする先行する請求項のいずれか１項に記載の時計。
【請求項５】第３（２７）及び第４（２８）コンデン
サの容量は１００ないし２２００ｎＦであることを特徴
とする請求項２から４までのいずれか１項に記載の時
計。
【請求項６】第３（２７）及び第４（２８）コンデン
サは一体型であることを特徴とする請求項５記載の時
計。