JPH116882A

JPH116882A - 電子制御式機械時計

Info

Publication number: JPH116882A
Application number: JP9159043A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tsuchiya; 和博土屋; Osamu Takahashi; 理高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】針合わせ時等で発電機が停止した場合でも、
正確な針合わせ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とを備える電子制御式機械時計
に、発電機２０が停止中に回転制御手段５０に電気エネ
ルギを供給する太陽電池４０等からなる電力供給手段を
設ける。針合わせ時等に発電機が停止しても、太陽電池
４０から回転制御手段５０に電気エネルギを供給し続け
ることができるため、ＩＣ５１や水晶振動子５２を安定
して駆動し続けることができ、正確な時間制御を行えて
正確な針合わせを行うことができる。

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】

【背景技術】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】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。

【０００５】

【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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】また、水晶振動子は、電圧を加えてから、
安定して発振信号を出すまでに少々の時間を必要するた
め、ＩＣが駆動しても、水晶振動子が安定するまでに時
間がかかり、その間も正確な時間制御を行えないという
問題があった。

【０００９】このため、正確な針合わせを行うことがで
きないという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、針合わせ時等で発電機が
停止した場合でも、正確な針合わせ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。

【００１１】

【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
発電機が停止している際に、前記回転制御手段に電気エ
ネルギを供給する電力供給手段を備えることを特徴とす
るものである。

【００１２】本発明では、針合わせ時等に発電機が停止
した場合でも、電力供給手段を備えているので、回転制
御手段に電気エネルギを供給し続けることができる。こ
のため、ＩＣや水晶振動子からなる回転制御手段を安定
して駆動し続けることができ、針合わせ後に時計を作動
させた時も、正確な時間制御を行えて正確な針合わせを
行うことができる。

【００１３】この際、前記電力供給手段としては、光を
電気エネルギに変換する太陽電池や、浮遊電波を電気エ
ネルギに変換する浮遊電波発電装置や、温度差を電気エ
ネルギに変換する熱発電素子、さらには電池等が利用で
きる。

【００１４】さらに、前記発電機が停止している際には
前記電力供給手段を前記回転制御手段に接続し、発電機
が駆動されている際には前記電力供給手段を前記回転制
御手段から切断するスイッチを備えることが好ましい。

【００１５】このようなスイッチを備えていれば、発電
機が駆動している間は、前記電力供給手段を回路から切
り離しておくことができ、余分な電力消費等を防止する
ことができる。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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、整流されて平滑用コンデンサ３０に充電
される。コンデンサ３０には、ＩＣ５１および水晶振動
子５２を備える回転制御手段５０が接続されている。

【００２６】そして、コンデンサ３０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。

【００２７】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。また、昇圧整流回路に設けられたスイッチ２４は、
過電流、過電圧が加わった際のリミッタである。

【００２８】この回路には、電力供給手段である太陽電
池４０が設けられている。太陽電池（セル）４０は、Ｉ
Ｃ５１や水晶振動子５２を駆動可能な程度の小さな電力
を出力できればよいため、時計の文字板の植字部程度の
大きさでよい。このため、例えば、図５に示すように、
時計の文字板の一部、例えば１２時を表す植時部の代わ
りに配置したり、文字板全体を太陽電池としてもよい
し、時計バンドに組み込んでもよい。

【００２９】この太陽電池４０は、スイッチ４１を介し
てＩＣ５１側に接続されている。スイッチ４１は、時計
の竜頭６０を引き出す（針合わせ操作を行う）と接続さ
れ、竜頭６０を押し込む（針合わせ操作を終了して時計
を駆動させる）と切断されるように構成されている。

【００３０】このような本実施形態において、針合わせ
を行うために竜頭６０を引き出して指針を停止させる
と、発電機２０も停止する。同時に、スイッチ４１が入
り、太陽電池４０からＩＣ５１や水晶振動子５２に電力
が供給される。なお、発電機２０が停止しても、一定時
間（１〜数秒）は、コンデンサ３０からも電力が供給さ
れるため、ＩＣ５１等には途切れることなく電力が供給
されて回転制御手段５０は作動し続ける。

【００３１】そして、針合わせが終了して竜頭６０を押
し込むと、発電機２０が回転して発電し、その出力電力
によって回転制御手段５０を駆動して時間制御を行う。
なお、発電機２０が回転し始めてからコンデンサ３０を
その端子電圧が所定電圧となるまで充電するには一定時
間が必要なため、竜頭６０を押し込んでから一定時間経
過後に前記スイッチ４１を切断するようにしてもよい。
但し、本実施形態では、発電機２０が停止中は太陽電池
４０から電力が供給され、コンデンサ３０内の電圧が殆
ど低下しないため、竜頭６０を押し込むのと同時にスイ
ッチ４１を切断しても、コンデンサ３０から電力を供給
することができる。

【００３２】これにより、針合わせ時等の発電機２０が
停止している間も、太陽電池４０から電力が供給され、
ＩＣ５１および水晶振動子５２からなる回転制御手段５
０は、常時駆動し続ける。

【００３３】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。

【００３４】電力供給手段である太陽電池４０を設け
たので、発電機２０が停止している間も、太陽電池４０
によりＩＣ５１等の回転制御手段５０に電力を供給し続
けることができる。このため、針合わせ作業を終了して
発電機２０を駆動させ始めた直後から、正確に時間を制
御でき、正確な針合わせ作業を行うことができる。

【００３５】スイッチ４１を設けて、発電機２０が駆
動されている間は、太陽電池４０を回路側から切り離し
ているので、コンデンサ３０から回転制御手段５０に供
給される電力が太陽電池４０側にリークすることがな
く、エネルギー効率を向上することができる。特に、太
陽電池４０が光を受けて発電している場合は問題ない
が、光を受けない場合に太陽電池４０が回路に接続され
ていると、コンデンサ３０からの電力の一部が太陽電池
４０側にリークして消費されてしまうが、本実施形態で
は、スイッチ４１を設けているので、リーク電流を遮断
してエネルギー効率を向上することができる。

【００３６】太陽電池４０は、ＩＣ５１等を駆動可能
な小さな電力を出力できればよく、文字板の植字部程度
の大きさでよいため、文字板や時計バンドなどに組み込
んだ場合でも、目立たず、デザイン性を低下させること
もない。

【００３７】針合わせ作業は、通常、太陽光や蛍光灯
などの光の下で行うため、太陽電池４０は確実に電力を
出力することができ、針合わせ作業中は、ＩＣ５１等を
確実に駆動し続けることができる。

【００３８】次に本発明の第２実施形態について説明す
る。なお、以下の各実施形態において、前述の各実施形
態と同一もしくは同様の構成部分には、同一符号を付
し、説明を省略あるいは簡略する。

【００３９】本実施形態は、図６に示すように、電力供
給手段として前記第１実施形態の太陽電池４０の代わり
に、浮遊電波を受信して発電する浮遊電波発電装置７０
を用いたものである。この浮遊電波発電装置７０は、ア
ンテナ７１、コイル７２およびコンデンサ７３を備えた
同調回路によって構成され、浮遊電波をアンテナ７１で
受信し、コイル７２およびコンデンサ７３で発電して所
定電圧の電力を出力するものである。

【００４０】このような本実施形態においても、針合わ
せ時に竜頭６０を引き出すと、スイッチ４１が入り、浮
遊電波発電装置７０から回転制御手段５０に電力が供給
されるため、ＩＣ５１や水晶振動子５２に針合わせ時も
含めて常時電力が供給される。

【００４１】このような本実施形態においても、前記第
１実施形態の、と同様な効果が得られる。すなわ
ち、浮遊電波発電装置７０により発電機２０が停止中も
回転制御手段５０に電力を供給することができ、正確な
針合わせ作業を行うことができるとともに、スイッチ４
１を設けたので、発電機２０が駆動中に浮遊電波発電装
置７０側へのリーク電流を遮断して余分な電力消費を防
止できる。

【００４２】さらに、本実施形態では、浮遊電波により
発電しているため、太陽電池４０のように、光が無い場
合でも発電することができる。特に、コイル７２の巻数
を増やして地磁気程度の大きさの電波でも発電できるよ
うにすれば、どのような場所であっても、発電すること
ができる。

【００４３】また、コイル７２およびコンデンサ７３は
時計のムーブメント内部に構成でき、アンテナ７１を時
計バンド等に組み込むことができるため、時計のデザイ
ンに浮遊電波発電装置７０が影響することもなく、様々
な意匠の時計に容易に組み込むことができる。

【００４４】なお、時計で針合わせをする場合、通常、
時計を手に持って行うため、コンデンサ７３やアンテナ
７１を人体を利用して実現することもできる。この場合
には、時計内にコイル７２のみを組み込んでもよい。

【００４５】次に本発明の第３実施形態について説明す
る。

【００４６】本実施形態は、図７に示すように、電力供
給手段として熱発電素子８０を用いたものである。熱発
電素子８０は、ｐ型とｎ型の半導体の一端を結合し、他
端を分枝端として、これらの各端部間で温度差を与える
と電流が発生するゼーベック効果を利用したものであ
り、ＺｎＳｂ、ＰｂＴｅ等のカルコゲン系化合物、Ｇｅ
Ｓｉ等のケイ化物、ＢＰ等のホウ化物等で構成されたも
のである。

【００４７】この熱発電素子８０は、図８に示すよう
に、時計の裏蓋８１に設けられたり、時計バンド８２内
に組み込まれたり、図９に示すように、竜頭６０内に設
けられており、装着する人が熱発電素子８０の一端の装
着部分に触れて体温で暖めることで、温度差を生じさせ
て発電を生じさせるものである。

【００４８】すなわち、図９に示す場合を例にして説明
すれば、竜頭６０のケース８３内にはプラス電極板８
４、熱発電素子８０、マイナス電極板８５が積層されて
いる。マイナス電極板８５は、竜頭６０の軸８６を通し
て時計内部の回路に接続され、プラス電極板８４はバネ
性を有する配線８７および時計の外装ケース８８を介し
て内部回路に接続されている。そして、竜頭６０の表面
のマイナス電極板８５を人が触れるとプラス電極板８４
との間で温度差が生じるため、熱発電素子８０で発電さ
れる。

【００４９】このような本実施形態においても、針合わ
せ時に竜頭６０を引き出すと、スイッチ４１が入り、そ
の際、人が熱発電素子８０部分を触ることで、熱発電素
子８０から回転制御手段５０に電力が供給されるため、
発電機２０が停止している間も、ＩＣ５１や水晶振動子
５２に電力が供給される。

【００５０】このような本実施形態においても、前記第
１実施形態の、と同様に、熱発電素子８０で発電機
２０の停止中に回転制御手段５０に電力を供給でき、正
確な針合わせ作業を行うことができるとともに、スイッ
チ４１により熱発電素子８０側へのリーク電流を遮断し
て余分な電力消費を防止できるという同じ効果が得られ
る。

【００５１】また、本実施形態では、熱発電素子８０に
より発電しているため、人が熱発電素子８０を触るだけ
で発電することができ、光や浮遊電波が無い場合でも確
実に発電することができる。

【００５２】さらに、裏蓋８１やバンド８２等は、針合
わせ時に無意識に触る場所であるため、利用者がそれほ
ど意識しなくても、確実に発電できるが、特に竜頭６０
に熱発電素子８０を設けた場合には、針合わせ時に必ず
竜頭６０を触るため、確実に発電することができる。

【００５３】また、熱発電素子８０は、時計内部、バン
ド８２、竜頭６０等に組み込むことができるため、時計
のデザインに熱発電素子８０が影響することもなく、様
々な意匠の時計に組み込むことができる。

【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、電力供給手段としては、前記各実
施形態の太陽電池４０、浮遊電波発電装置７０、熱発電
素子８０に限らず、通常の電池を用いてもよく、要する
に、発電機２０が停止中に電力をＩＣ５１や水晶振動子
５２等の回転制御手段５０に供給可能なものであればよ
い。

【００５６】特に、固体電解質電池は、溶液タイプの電
解質に比べドライアップや漏液が無く、数十年の信頼性
があり、本発明の電子制御式機械時計に組み込んで十分
利用できる。そして、仮に０．１ｍＡＨの電池を用いる
とともに、その電池を竜頭の引き出しおよび押し込み操
作に応じて断続されるスイッチ４１を介して回転制御手
段５０に接続し、針合わせ時のみに電力を供給するよう
にすれば、針合わせに１回５分かかった場合でも、約１
２，０００回分の電力を持っていることになり、長期間
交換せずに利用することができる。

【００５７】また、前記各実施形態では、電力供給手段
を回転制御手段５０に対して断続するスイッチ４１を設
けていたが、このスイッチ４１は必ずしも設けなくても
良い。但し、スイッチ４１を設けたほうが、発電機２０
が駆動している際に、前記電力供給手段を回路から切り
離しておくことができ、余分な電力消費等を防止するこ
とができる点で好ましい。

【００５８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
メインの発電機のほかに、電力供給手段を設けたことに
より、針合わせ時等で発電機が停止した場合でも、ＩＣ
に電力を供給でき、水晶振動子の発振を維持できるた
め、正確な針合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１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】前記実施形態が組み込まれた文字板を示す平面
図である。

【図６】本発明の第２実施形態の要部の回路を示す図で
ある。

【図７】本発明の第３実施形態の要部の回路を示す図で
ある。

【図８】前記第３実施形態が組み込まれた時計の概略断
面を示す図である。

【図９】前記第３実施形態が組み込まれた時計の竜頭部
分の概略断面を示す図である。

【符号の説明】

１香箱車１ａゼンマイ１３分針１４秒針２０発電機３０平滑用コンデンサ４０電力供給手段である太陽電池４１スイッチ５０回転制御手段５１ＩＣ５２水晶振動子６０竜頭７０電力供給手段である浮遊電波発電装置８０電力供給手段である熱発電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０４Ｇ 1/00 ３１０Ｇ０４Ｇ 1/00 ３１０Ｙ

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、前記発電機が停止している際に、前記回転制御手段に電
気エネルギを供給する電力供給手段を備えることを特徴
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、前記電力供給手段は、光を電気エネルギに変換
する太陽電池であ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に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記電力供給手段は、浮遊電波を電気エネルギ
に変換する浮遊電波発電装置であ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に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記電力供給手段は、温度差を電気エネルギに
変換する熱発電素子であることを特徴とする電子制御式
機械時計。
【請求項５】請求項１に記載の電子制御式機械時計に
おいて、前記電力供給手段は、電池であることを特徴と
する電子制御式機械時計。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の電子制
御式機械時計において、前記発電機が停止している際に
は前記電力供給手段を前記回転制御手段に接続し、発電
機が駆動されている際には前記電力供給手段を前記回転
制御手段から切断するスイッチを備えることを特徴とす
る電子制御式機械時計。