特許 6335742 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335742

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   G04C 10/00 20060101AFI20180521BHJP

   G04G 19/00 20060101ALI20180521BHJP

   H02N 1/08 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G04C10/00 C

   G04G19/00 Y

   H02N1/08

【請求項の数】16

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2014-202627(P2014-202627)

(22)【出願日】2014年9月30日

(65)【公開番号】特開2016-70846(P2016-70846A)

(43)【公開日】2016年5月9日

【審査請求日】2017年5月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100119987

【弁理士】

【氏名又は名称】伊坪 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100161089

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 良一

(72)【発明者】

【氏名】伊原 隆史

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 真

(72)【発明者】

【氏名】和泉 輝

【審査官】 榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７２０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８６４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５５１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０１／０６５３２１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０４Ｃ １０／００ − ０４

Ｇ０４Ｇ １９／００ − １２

Ｈ０２Ｎ １／００ − ０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体に対して回転自在な回転部材を有し、前記回転部材が回転することにより静電誘導を利用した発電を行う発電部と、
前記回転部材の回転を検知する回転検知部と、
前記発電部により発生した電力を蓄積する蓄電部と、
前記蓄電部から供給される電力を用いて動作する動作部と、
前記回転検知部からの出力に応じて前記動作部の動作を制御する制御部と、
を有することを特徴とする電子機器。

【請求項2】

前記制御部は、前記回転検知部からの出力に応じて、前記動作部の動作モードを通常モードと前記通常モードより消費電力が少ない節電モードとのいずれかに設定する、請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記動作部は、指針を機械的に駆動して時刻を表示する時計表示部であり、
前記制御部は、前記回転検知部が前記回転部材の回転を検知したときには、前記回転検知部が前記回転部材の回転を検知していないときより駆動力の高いパルスで前記時計表示部を駆動させる、請求項１または２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記動作部は、電波を受信する受信部であり、
前記制御部は、前記回転検知部が前記回転部材の回転を検知したときには、前記受信部による電波の受信を中止させる、請求項１または２に記載の電子機器。

【請求項5】

前記発電部は、
前記回転部材に対向して前記筐体に固定された固定基板と、
前記回転部材と前記固定基板のいずれか一方に配置された帯電膜と、
前記回転部材と前記固定基板のうちの他方に、前記帯電膜に対向して配置された対向電極と、をさらに有し、
前記帯電膜と前記対向電極の間で発生した電力を前記蓄電部に出力する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項6】

前記回転検知部は、前記回転部材の回転に応じて静電誘導により発生する電圧を検知するための回転検知電極を有する、請求項５に記載の電子機器。

【請求項7】

前記回転検知電極は、前記回転部材と前記固定基板のうちの前記他方に設けられる、請求項６に記載の電子機器。

【請求項8】

前記回転検知電極は、前記回転部材の回転軸の近傍か、または前記回転部材の外縁に沿って配置される、請求項７に記載の電子機器。

【請求項9】

前記回転検知電極の側面は前記対向電極の側面と平行である、請求項７または８に記載の電子機器。

【請求項10】

前記回転検知部は、前記回転検知電極を複数個有する、請求項６〜９のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項11】

前記発電部により発生した電圧を降圧回路により降圧して前記蓄電部を充電する充電部をさらに有し、
前記降圧回路は、前記回転検知電極からの出力波形の周期に合わせて直並列の接続を切換え可能な複数組のコンデンサで構成される、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項12】

前記発電部は、前記回転部材を回転させるための、前記筐体に対して回転自在な回転錘をさらに有し、
前記回転検知部は、前記回転錘が回転するときに前記回転錘と接触するバネ接点を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項13】

前記バネ接点は、前記回転錘の径方向において、前記回転錘の外縁よりも前記回転錘の回転軸に近い位置で前記回転錘に接触する、請求項１２に記載の電子機器。

【請求項14】

前記バネ接点は、前記回転錘の中心角の大きさに合わせて前記回転錘の回転軸の周りに均等な角度で複数個配置される、請求項１２または１３に記載の電子機器。

【請求項15】

前記バネ接点は、前記回転錘の回転方向において、当該電子機器の使用形態に応じた前記回転錘の停止位置の近傍に配置される、請求項１２または１３に記載の電子機器。

【請求項16】

前記回転検知部は、前記発電部と電気的に接続され、
前記発電部から前記回転検知部に流れ込む直流電流を除去する直流除去部をさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電誘導により発電して動作する電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、身体への携帯・非携帯状態を自動的に判定する携帯判定手段を設けた携帯用電子機器が記載されている。この携帯用電子機器は、携帯と判定した場合には、物理量計測手段による計測値を補正制御手段によって補正して表示し、非携帯と判定した場合には、計測値を補正せずに表示する。

【0003】

特許文献２，３には、ユーザの使用状態に応じて、節電モードと通常動作モードとを切り換えることができる携帯可能な電子機器が記載されている。この電子機器は、発電を行う発電装置と、発電により得られた電気エネルギーを蓄積可能な電源装置と、電源装置から供給される電力を用いて駆動される被駆動装置と、発電装置の発電状態に基づいて電子機器が携帯されているか否かを検出する携帯検出装置とを有し、携帯検出装置の検出結果に基づいて、電子機器が非携帯状態にある場合に被駆動装置の消費電力を低減させるべく、被駆動装置の動作モードを通常動作モードから節電モードに移行させる。

【0004】

また、特許文献４〜７には、エレクトレットによる静電誘導を利用した発電装置が記載されている。エレクトレットとは、電荷が打ち込まれ、半永久的に静電場を発生させる誘電体のことである。また、静電誘導とは、帯電した物体を導体に接近させると、帯電した物体とは逆の極性の電荷が引き寄せられる現象のことである。静電誘導を利用した発電装置では、電荷を保持する膜（以下、「帯電膜」という）と帯電膜に対向して配置された対向電極とを相対移動させて、静電誘導により発生した電荷を取り出すことにより発電を行う。

【0005】

図１は、エレクトレットによる静電誘導を利用した発電の原理の説明図である。この発電方法では、図１に示すように、エレクトレットが形成する静電場によって対向電極に誘導電荷が生じることを利用して、エレクトレットと対向電極との重なりの面積を振動などにより変化させることで、外部電気回路において交流電流を発生させる。エレクトレットによる発電は、構造が比較的簡単であり、低周波領域において電磁誘導による発電より高い出力が得られ有利であるため、近年いわゆる「環境発電（Energy Harvesting）」として注目されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−４３３６７号公報

【特許文献2】特許第３４８４７０４号公報

【特許文献3】特許第３８３０２８９号公報

【特許文献4】特開２０１１−７２０７０号公報

【特許文献5】特開２０１２−１３８５１４号公報

【特許文献6】特開２０１３−５９１４９号公報

【特許文献7】特開２０１３−１３５５４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

使用者が携帯可能な電子時計などの電子機器では、静電誘導により発生した電力を電源として使用し、携帯状態に応じて機器の動作を制御して消費電力を削減することが望ましい。しかしながら、特許文献１の電子機器では、携帯判定手段として衝撃センサなどを設けるため、機器のサイズを小型化することが難しい。

【0008】

一方、特許文献２，３の電子機器では、発電装置の出力を発電検出回路でモニタし、その発電状態に基づいて機器の携帯状態を検出する。しかしながら、特許文献２，３の電子機器における発電装置は、電磁誘導型の交流発電装置であり、発電圧が数Ｖ程度であるのに対し、上記したエレクトレットによる静電誘導を利用した発電装置では、発電圧は数十Ｖと高い。このため、特許文献２，３の構成をエレクトレットによる発電装置に適用した場合には、エレクトレットにて発生した高電圧により、発電検出回路が破壊される恐れがある。発電検出回路に保護回路を設ければ発電検出回路の破壊は防止できるが、この場合には、エレクトレットにて発生した電圧は電源電圧まで降下してしまうため、発電効率が著しく悪くなる。

【0009】

また、特許文献２，３の電子機器では、昇降圧回路の出力電圧から機器の携帯状態を判定するが、この構成では、発電が行われていないときにも昇降圧回路を動作させる必要がある。このため、昇降圧回路の消費電流を削減することができず、消費電力の削減の妨げとなる。

【0010】

そこで、本発明は、静電誘導により発電して動作する電子機器について、サイズを大型化することなく機器の携帯状態を把握し、発電と電力消費の効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の電子機器は、筐体と、筐体に対して回転自在な回転部材を有し、回転部材が回転することにより静電誘導を利用した発電を行う発電部と、回転部材の回転を検知する回転検知部と、発電部により発生した電力を蓄積する蓄電部と、蓄電部から供給される電力を用いて動作する動作部と、回転検知部からの出力に応じて動作部の動作を制御する制御部とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、静電誘導により発電して動作する電子機器について、サイズを大型化することなく機器の携帯状態を把握し、発電と電力消費の効率を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】エレクトレットによる静電誘導を利用した発電の原理の説明図である。

【図2】電子機器１のブロック図である。

【図3】筐体１０の内部構造を示す模式的な断面図である。

【図4】回転錘２１、回転部材２２および対向基板２４の斜視図である。

【図5A】帯電膜２３および発電電極２５のパターンならびに発電電流の取り出し方の例を示す図である。

【図5B】帯電膜２３および発電電極２５のパターンならびに発電電流の取り出し方の別の例を示す図である。

【図6】回転検知部３０Ａのバネ接点３１Ａ，３１Ｂの説明図である。

【図7】回転検知部３０Ａの回路構成の例を示す図である。

【図8】電子機器１’のブロック図である。

【図9】充電検知部８０の回路構成の例を示す図である。

【図10】電子機器２のブロック図である。

【図11】図５Ｂの形態における、発電電極２５、発電出力端子２５１、回転検知電極３３および回転検知出力端子３３１の配置例を示す図である。

【図12A】発電電極２５と回転検知電極３３の別の配置例を示す図である。

【図12B】発電電極２５と回転検知電極３３のさらに別の配置例を示す図である。

【図12C】発電電極２５と回転検知電極３３のさらに別の配置例を示す図である。

【図13】エレクトレットによる回転検知電極３３の電位変化の説明図である。

【図14】回転検知回路３４の回路構成の例を示す図である。

【図15】回転検知電極３３の出力波形の例を示す図である。

【図16】充電部４０の回路構成の例を示す図である。

【図17】発電部２０の発電状態と、回転検知回路３４の出力波形と、降圧回路４２の状態との対応関係をまとめた図である。

【図18】回転検知電極の配置の変形例を示す図である。

【図19】電子機器３のブロック図である。

【図20】直流除去部９０の回路構成の例を示す図である。

【図21】制御部７０による動作モードの切替え制御のフローチャートである。

【図22】制御部７０によるモータ駆動制御のフローチャートである。

【図23】制御部７０による電波受信制御のフローチャートである。

【図24】金属バンド２１０が装備された時計２００を平置きした状態を示す図である。

【図25】時計２００を腕に携帯して腕を下げている状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。各実施形態において、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0015】

図２は、電子機器１のブロック図である。電子機器１は、筐体１０、発電部２０、回転検知部３０Ａ、充電部４０、蓄電部５０、時計表示部６０および制御部７０を有する。本明細書では、電子機器が腕時計などの携帯用の電子時計である場合の例を説明する。この場合、筐体１０は、時計のハウジング（ケーシング）である。ただし、本発明の電子機器は電子時計には限定されない。

【0016】

電子機器１は、発電部２０の発電状態から機器の携帯状態を間接的に判断するのではなく、回転検知部３０Ａにより発電部２０の回転部材の動きを直接検知して、機器の携帯状態を判断する。そして、その携帯状態に応じて、電子機器１は、時計表示部６０による時刻表示（針の動作）を制御したり、充電部４０の動作を制御したりする。

【0017】

発電部２０は、筐体１０に対して回転自在な回転部材を有し、回転部材が回転することにより静電誘導を利用した発電を行う。発電部２０のエネルギー源は、人体の運動、機械などの振動、その他環境に広く存在する運動エネルギーである。ここでの「振動」には、規則的な振動のみならず、不規則的な振動も含まれる。また、本明細書でいう「回転」には、一方向の回転のみならず、回転振動や揺動運動も含まれる。

【0018】

回転検知部３０Ａは、発電部２０の回転部材の回転を直接検知し、その結果に応じた信号を制御部７０に出力する。充電部４０は、発電部２０が発生させた電力を後述する降圧回路４２（図１６（Ａ）を参照）により降圧して蓄電部５０に充電させるための回路である。蓄電部５０は、発電部２０が発生させた電力を蓄積する２次電池、大容量のコンデンサなどであり、充電部４０によって充電され、電子機器１の電源として機能する。時計表示部６０は、動作部の一例であり、蓄電部５０から供給される電力を利用し、指針を機械的に駆動して時刻を表示する。

【0019】

制御部７０は、回転検知部３０Ａからの出力信号に基づいて電子機器１の携帯状態を判定し、その結果に応じて、充電部４０や時計表示部６０など、電子機器１の全体の動作を制御する。制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを含み、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、図２１〜図２３を用いて後述する各処理を実行する。

【0020】

図３は、筐体１０の内部構造を示す模式的な断面図である。図３に示すように、筐体１０の内部には、回転軸１１、軸受１２および補助基板１３が配置される。回転軸１１は、筐体１０の内部の中央に、上下の軸受１２を介して固定される。補助基板１３は、回転軸１１に対して垂直に配置され、筐体１０の側壁に固定される。

【0021】

図４は、回転錘２１、回転部材２２および対向基板２４の斜視図である。筐体１０の内部には、発電部２０として、さらに回転錘２１、回転部材２２、帯電膜２３、対向基板２４および発電電極２５が配置される。発電部２０は、帯電膜２３と発電電極２５の間で発生した電力を充電部４０に出力する。

【0022】

回転錘２１は、回転軸１１の周りに筐体１０に対して矢印Ｃ方向に回転自在な、重量バランスの偏りを有する錘である。回転錘２１は、筐体１０の内部において、補助基板１３の上側に配置される。回転錘２１は、使用者が電子機器１を携帯して歩行などの動作をすることにより回転駆動される。また、電子機器１では、補助基板１３と回転錘２１の間に、後述するバネ接点３１が配置される。

【0023】

回転部材２２は、補助基板１３の下側に配置される円板状の部材である。回転部材２２は、回転錘２１が回転駆動されることで、その動力により回転軸１１に対して矢印Ｃ方向に回転する。回転部材２２は、金属またはガラスエポキシ基板などの周知の基板材料で構成される。なお、回転軸１１に回転錘２１を取り付ける代わりに、回転部材２２に錘を取り付けて、回転部材２２自体を回転錘としてもよい。

【0024】

帯電膜２３は、回転部材２２の下面に配置されたエレクトレット膜である。本実施形態で帯電膜２３として用いられるエレクトレット材料には、例えば、マイナスに帯電する材料として、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）や、フッ素樹脂材料などのエレクトレット材料がある。具体的には、マイナスに帯電する材料の一例として、旭硝子製のフッ素樹脂材料であるＣＹＴＯＰ（登録商標）などがある。さらに、その他にも、エレクトレット材料としては、高分子材料としてポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）などを、無機材料としては前述したシリコン酸化物（ＳｉＯ２）やシリコン窒化物（ＳｉＮ）などを使用してもよい。その他、周知の帯電膜を使用することができる。

【0025】

対向基板２４は、固定基板の一例であり、回転部材２２に対向して筐体１０の内側底面に固定される。対向基板２４は、金属またはガラスエポキシ基板などの周知の基板材料で構成される。

【0026】

発電電極２５は、対向電極の一例であり、対向基板２４の上面に、帯電膜２３に対向して配置される。なお、帯電膜２３は回転部材２２と対向基板２４のいずれか一方に配置し、発電電極２５は回転部材２２と対向基板２４のうちの他方に配置すればよい。このため、上記とは逆に、帯電膜２３を対向基板２４の上面に配置し、発電電極２５を回転部材２２の下面に配置してもよい。

【0027】

図５Ａおよび図５Ｂは、帯電膜２３および発電電極２５のパターンならびに発電電流の取り出し方の例を示す図である。まず、図５Ａについて説明する。帯電膜２３は、図５Ａの上部に示すように、円形領域内に等間隔に配置された複数の放射部２３’により形成される。回転軸１１は導電部材で構成され、帯電膜２３は、放射部２３’ごとに電気接点を介して回転軸１１に接続される。ただし、帯電膜２３からの電気配線は、各放射部２３’を連結配線した後に回転軸１１に接続してもよい。あるいは、回転部材２２が金属の場合には、各放射部２３’はそれぞれ回転部材２２の基板を通して回転軸１１に直接接続される。

【0028】

一方、発電電極２５も、図５Ａの下部に示すように、円形領域内に等間隔に配置された複数の放射部２５’により形成される。帯電膜２３と発電電極２５は、互いに相対的に回転したときに重なり面積が増減するのであれば、図５Ａに示す放射状とは異なる他の形状にパターニングされていてもよい。

【0029】

帯電膜２３と発電電極２５からの出力は、充電部４０の整流回路４１に接続される。整流回路４１は、４個のダイオードを有するブリッジ式であり、帯電膜２３と発電電極２５から入力を、平滑回路を介して後述する降圧回路４２に出力する。

【0030】

回転軸１１に固定された回転錘２１が歩行などの使用者の運動によって駆動されると、回転錘２１の回転に伴い、同じく回転軸１１に固定された回転部材２２が回転して、帯電膜２３（エレクトレット膜）と発電電極２５の間の重なり面積が増減する。例えば帯電膜２３の内面に負電荷が保持されているとすると、回転部材２２の回転に伴い、発電電極２５に引き寄せられる正電荷が増減して、帯電膜２３と発電電極２５の間に交流電流が発生する。このようにして電流を発生させることにより、発電部２０は静電誘導を利用した発電を行う。

【0031】

次に、図５Ｂについて説明する。図５Ｂの上部の帯電膜２３のパターンは、図５Ａに示したものと同じであるが、出力端子が不要となっている。図５Ａの例では発電電極２５’および回転軸１１から発電電流を取り出すのに対して、図５Ｂの例では、隣り合う発電電極２５’から発電電流を取り出す点が異なっている（特許文献７の図９および図１０の原理説明を参照。特許文献７を引用補充する。）。この場合には、静止する対向基板２４上の発電電極２５のみから電流を取り出せばよいので、回転する回転部材の電気的接続が不要になって便利である。

【0032】

次に、発電電極２５とは別体に回転検知部を設けて、回転部材２２の回転、すなわち発電が行われているか否かを検知し、降圧回路４２、蓄電部５０、時計表示部６０などの動作を制御する実施形態を説明する。

【0033】

図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、回転検知部３０Ａのバネ接点３１Ａ，３１Ｂの説明図である。これらの図では、筐体１０内部の構成要素のうち、回転軸１１、補助基板１３、回転錘２１およびバネ接点３１Ａ，３１Ｂを上から見た図を示している。

【0034】

回転検知部３０Ａは、回転錘２１が回転するときに回転錘２１と接触するバネ接点３１Ａまたはバネ接点３１Ｂを有する。バネ接点３１Ａ，３１Ｂと回転錘２１の接触状態は、回転錘２１の位置によって変化する。そこで、バネ接点３１Ａ，３１Ｂを通して出力される信号から回転錘２１の動作状態を把握できるように、回転検知部３０Ａは、回転錘２１とバネ接点３１Ａ，３１Ｂとの接触・非接触に応じて異なる信号を出力する。このような回転検知部３０Ａであれば、検知に必要な消費電流量は少なく、構造も単純なので、電子機器１のサイズを大型化させることもない。また、回転錘２１と回転部材２２が一体ではなく、双方の間に回転錘２１の回転を増速して回転部材２２へ伝達する増速輪列機構が設けられる場合には、回転錘２１は回転部材２２よりもトルクが大きいため、回転部材２２ではなく回転錘２１にバネ接点３１Ａまたは３１Ｂを接触させることにより、機械的負荷の影響を抑えることができる。

【0035】

回転部材２２にバネ接点３１Ａ，３１Ｂとの導通部分を設けて回転錘２１の動作状態を把握することも可能であるが、効率よく発電するためには帯電膜２３と発電電極２５とのギャップを厳密に管理する必要があり、バネ接点３１Ａ，３１Ｂが回転部材２２に接触した際の押し力でギャップが変化する可能性がある。一方、回転錘２１については前述のギャップ管理は必要なく、金属であるため電気を導通させやすい。このため、バネ接点３１Ａ，３１Ｂは、回転錘２１と導通させる方が適している。

【0036】

バネ接点３１の方式には、シングル接点とダブル接点の２通りがある。図６（Ａ）は、シングル接点のバネ接点３１Ａの配置位置を示し、図６（Ｂ）は、ダブル接点のバネ接点３１Ｂの配置位置を示す。以下、それぞれの構成における動作について説明する。なお以降の説明では、電源電圧をＶｓｓとし電源接地電圧をＶｄｄと呼ぶことにする。

【0037】

図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、回転検知部３０Ａの回路構成の例を示す図である。図７（Ａ）は、シングル接点のバネ接点３１Ａを用いた場合の例である。

【0038】

図７（Ａ）に示すように、回転検知部３０Ａは、バネ接点３１Ａと抵抗３２を有し、回転錘２１の回転の有無に応じて異なる信号を制御部７０に出力する。回転軸１１に別のバネを当てるなどしてＶｄｄと導通させ、回転軸１１に接続する回転錘２１もＶｄｄの電位にする。制御部７０への入力信号は、バネ接点３１Ａと回転錘２１が接触していないときには抵抗３２を介してＶｓｓの電位となり、バネ接点３１Ａと回転錘２１が接触しているときには、回転錘２１を介してＶｄｄの電位となる。回転錘２１が停止しているときには、バネ接点３１Ａと回転錘２１が接触している状態と、接触していない状態との両方が考えられる。このため、入力信号の電位がＶｄｄからＶｓｓに、またはＶｓｓからＶｄｄに変化することを検知することで、制御部７０は、回転錘２１が回転しているか否かを判断する。制御部７０は、回転錘２１が回転していることを示す信号が回転検知部３０Ａから一定時間入力されないか、または回転検知部３０Ａからの入力電圧に変化がないときには発電終了と判断し、充電部４０の動作を停止させる。なお、回転検知部３０Ａの形態に応じて、ＶｓｓとＶｄｄとを入れ替えても構わない。

【0039】

図７（Ｂ）は、ダブル接点のバネ接点３１Ｂを用いた回転検知部３０Ａの回路構成の例を示す図である。図７（Ａ）との違いは、バネ接点３１Ｂの接続構成であり、回転錘２１がＶｄｄと制御部７０への入力信号とを導通させる点にある。

【0040】

図６（Ｂ）のように並列に配置された２つのバネ接点３１Ｂは、一方がＶｄｄと接続しており、他方が補助基板１３の回転検知部３０Ａに接続されている。回転錘２１が回転して２つのバネ接点３１Ｂに接触すると、回転錘２１が２つのバネ接点間を短絡するため、補助基板１３の回転検知部３０ＡにＶｄｄが入力される。すると、それまで抵抗３２を通してＶｓｓの電位であった制御部７０への入力信号はＶｄｄに変化し、回転錘２１が回転したことを検出することが可能になる。図７（Ｂ）の形態では、図７（Ａ）とは異なり、回転錘１２をＶｄｄに接続する必要がなく、別の接触バネを回転軸１１に接触させることはないため、その分、回転部材２２における接触抵抗を低減させることができる。

【0041】

バネ接点３１の位置が回転錘２１の外縁２１Ｅに近い場合には、バネ接点３１の配置位置が軸中心付近であるときに比べて、回転錘２１が回転したときにバネ接点３１が回転錘２１と接触する距離が長くなるため、接触抵抗が大きくなり回転錘２１の回転力が下がる。そこで、バネ接点３１は回転錘２１の軸中心付近に配置することが好ましい。すなわち、バネ接点３１は、回転錘２１の径方向において、回転錘２１の外縁２１Ｅよりも回転錘２１の回転軸１１に近い位置で回転錘２１に接触させることが好ましい。回転錘２１の中心付近は最もトルクが大きく、バネ接点３１の機械的負荷の影響を抑えることができる。

【0042】

また、バネ接点３１は、回転錘２１の中心角の大きさに合わせて回転錘２１の回転軸１１の周りに均等な角度で周方向に複数個配置される。このように複数個のバネ接点３１を周方向に均等に配置することによって、回転錘２１の回転状態の検知の応答性を早めることができる。しかしながら、バネ接点３１の個数は、多すぎると回転錘２１の回転に負荷を与えることになるため、３６０度／（回転錘の中心角）（個）が好ましい。また、回転錘２１の中心角の大きさは、回転効率を考慮すると軸中心から１２０度程度が理想的である。このため、バネ接点３１の個数は３個が理想的であり、各々が１２０度ごとに均等配置されることが好ましい。

【0043】

補助基板１３のスペース制約やコストダウンなどにより、バネ接点３１を３個以上配置できない場合には、回転錘２１の停止位置に近い部位にバネ接点３１を配置すると、小さな回転錘２１の振動も検出しやすくなる。以下、本実施手段を腕時計に適用した例で説明する。

【0044】

図２４のように金属バンド２１０が装備された時計２００を平置きする場合には、金属バンド２１０を折り合わせて時計文字板面を上方に向けた状態にすることが多い。この場合、金属バンド２１０の構造的な理由から時計文字板面は水平にならず、時計の１２時方向か６時方向に傾くことになる。よって、回転錘２１もその円弧中心が１２時か６時位置で停止している。矢印３００は重力方向を示している。バネ接点３１’の配置位置を、回転錘２１の円弧中心が１２時か６時位置に停止しているときには回転錘２１と接触せず回転錘２１が少しでも動いた際に接触する位置とすることで、時計の携帯状態を鋭敏に検知することが可能となる。

【0045】

図２５のように時計２００を腕に携帯して腕を下げている状態（例えば歩行中など）では、右手携帯の場合は９時、左手携帯の場合は３時方向に回転錘２１の円弧中心が位置していることが多い。ここでも、矢印３００は重力方向を示している。したがって、バネ接点３１’’の配置位置を、回転錘２１の円弧中心が３時か９時位置で停止しているときに回転錘２１とは接触せず回転錘２１が少しでも動いた際に接触する位置とすることで、時計の携帯状態を鋭敏に検知することが可能となる。

【0046】

また、ある程度の回転錘２１の回転がないときには降圧回路などの重負荷機能を起動させたくない場合には、回転錘２１が少し動いたくらいでは接触しない位置にバネ接点３１’’を配置することで、時計の携帯状態に対して検知性能を引き下げることが可能となる。つまり、定常停止する位置における回転錘２１と、バネ接点３１の配置位置との離間距離により、時計の携帯状態に対する検知性能を選択可能となる。

【0047】

これまで、回転錘２１にバネ接点３１を接触させることにより回転錘２１の動作状態を検知する方法を示したが、バネ接点３１Ａ，３１Ｂの代わりに、回転錘２１と接触する部分が非導通のプッシュスイッチを用いて、回転錘２１がスイッチ直上を通過する際にスイッチを押す方法であってもよい。また、バネ接点３１Ａまたは３１Ｂの代わりに光や磁気などを用いて回転錘２１の動作を検知してもよい。この場合には、回転錘２１に接触による負荷がかからないため、発電量を低下させることがない。

【0048】

図８は、電子機器１’のブロック図である。電子機器１’は、図２に示す電子機器１と同様の筐体１０、発電部２０、回転検知部３０Ａ、充電部４０、蓄電部５０、時計表示部６０および制御部７０に加えて、充電部４０と蓄電部５０の間に充電検知部８０を有する。

【0049】

図９は、充電検知部８０の回路構成の例を示す図である。充電検知部８０は、発電が終了したか否かを判断するための回路であり、図９に示すように、抵抗８１と電圧モニタ部８２を有する。電子機器１’では、制御部７０は、抵抗８１に発生する電圧値を電圧モニタ部８２にてモニタすることによって、蓄電部５０への充電電流量を把握する。そして、制御部７０は、蓄電部５０への充電電流量が基準値以下になった場合には、発電が終了したと判断し、電力消費を抑えるために、充電部４０の降圧回路４２の動作を終了させる。また、制御部７０は、充電電流量のみならず、回転検知部３０Ａにおける信号電圧が一定時間以上にわたり変化しなかった場合にも、発電が終了したと判断し、降圧回路４２の動作を終了させてもよい。

【0050】

図１０は、電子機器２のブロック図である。電子機器２は、筐体１０、発電部２０、回転検知部３０Ｂ、充電部４０、蓄電部５０、時計表示部６０および制御部７０を有する。電子機器２の構成は、回転検知部３０Ｂを除いて、図２に示す電子機器１の構成と同一である。回転検知部３０Ｂは、回転部材２２の回転に応じて静電誘導により発生する電圧を検知するための回転検知電極３３および回転検知回路３４を有する。

【0051】

電子機器１の回転検知部３０Ａでは、回転錘２１が動くときにバネ接点３１が負荷になるため、発電効率が悪くなる。そこで、電子機器２では、バネ接点３１を設ける代わりに、発電部２０の対向基板２４上に、発電電極２５とともに回転検知電極３３が配置される。すなわち、電子機器２では、エレクトレットの発電基板（対向基板２４）上に、発電電極２５とは別系統の、発電電極２５と同期した信号を出力する回転検知電極３３が設けられる。そして、回転検知電極３３の出力信号に応じて制御部７０が電子機器２の携帯状態を認識し、機器の動作を制御する。対向基板２４上に回転検知電極３３を設ければ、回転検知電極３３用のスペースを新たに確保する必要はなく、回転部材２２の回転からエレクトレットによる発電の状態を瞬時に認識することができる。

【0052】

なお、回転検知電極３３は、回転部材２２と対向基板２４のうち、発電電極２５が設けられている方の部材に設けられる。したがって、対向基板２４ではなく、回転部材２２上に、発電電極２５と回転検知電極３３を配置してもよい。

【0053】

図１１（Ａ）は、図５Ｂの形態における、発電電極２５、発電出力端子２５１、回転検知電極３３および回転検知出力端子３３１の配置例を示す図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）における配線部分の拡大図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）における回転検知電極が配置された部分の拡大図である。図１１（Ａ）では、対向基板２４の上面図に、回転部材２２の外縁２２Ｅを破線で重ねて示している。図１１（Ａ）に示すように、対向基板２４の上面には、発電電極２５、発電出力端子２５１、回転検知電極３３および回転検知出力端子３３１が２つずつ設けられる。以下では、２つの発電電極２５のことをそれぞれＶｉｎ１，Ｖｉｎ２ともいい、２つの回転検知電極３３のことをそれぞれＶｉｎＳ１，ＶｉｎＳ２ともいう。また、２つの発電出力端子２５１のことをそれぞれＶｉｎ１１，Ｖｉｎ２１ともいい、２つの回転検知出力端子３３１のことをそれぞれＶｉｎＳ１１，ＶｉｎＳ２１ともいう。

【0054】

Ｖｉｎ１とＶｉｎ１１とは配線３０１により、Ｖｉｎ２とＶｉｎ２１とは配線３０２により、ＶｉｎＳ１とＶｉｎＳ１１とは配線３０３により、ＶｉｎＳ２とＶｉｎＳ２１とは配線３０４により、それぞれ導通している。Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２で発電した電荷は、Ｖｉｎ１１，Ｖｉｎ２１を介して充電部４０に運ばれて電子機器１の動作に用いられる。一方、ＶｉｎＳ１，ＶｉｎＳ２で発電した電荷は、ＶｉｎＳ１１，ＶｉｎＳ２１を介して回転検知回路３４に運ばれ、回転部材２２の回転検知に用いられる。

【0055】

ＶｉｎＳ１はＶｉｎ１と同期して、ＶｉｎＳ２はＶｉｎ２と同期して、それぞれ電圧を発生させる。これにより、ＶｉｎＳ１、ＶｉｎＳ２の電圧波形を監視することで、回転部材２２の回転による発電状況の把握が可能になる。さらに、この同期をより正確にするためには、発電電極２５の側面の延長線上に回転検知電極３３の側面を配置することが好ましい。ここでいう側面とは、回転軸１１を中心とする回転部材２２、または対向基板２４の半径方向における境界面のことを指している。

【0056】

図１１（Ｃ）を用いて詳しく説明する。Ｖｉｎ１（２５）の側面Ａの延長線上にＶｉｎＳ１（３３）の側面ＡＡが、Ｖｉｎ１（２５）の側面Ｂの延長線上にＶｉｎＳ１（３３）の側面ＢＢが、Ｖｉｎ２（２５）の側面Ｃの延長線上にＶｉｎＳ１（３３）の側面ＣＣが、Ｖｉｎ１（２５）の側面Ｄの延長線上にＶｉｎＳ１（３３）の側面ＤＤが、それぞれ配置される。これより、回転部材２２の帯電膜２３に対するＶｉｎ１とＶｉｎＳ１との近接距離が同等になるため、双方で電荷の発生するタイミングが一致し、ＶｉｎＳ１の発電波形とＶｉｎ１の回転検出波形が精密に同期する。すなわち、回転検知電極３３の側面は、発電電極２５の側面と平行であることが好ましい。

【0057】

また、回転検知電極３３は、発電電極２５の放射部２５’の中間（回転部材２２の回転中心と外縁２２Ｅの中間地点）ではなく、放射部２５’の内側端部または外側端部に配置することが好ましい。すなわち、回転検知電極３３は、回転軸１１の近傍か、または回転部材２２の外縁２２Ｅに沿って配置することが好ましい。これは、回転部材２２の回転中心と外縁２２Ｅの中間地点に回転検知電極３３を設けると、発電電極２５が分割されて発電効率が落ちるためである。また、回転検知電極３３を放射部２５’の中間に配置すると、分割された発電電極２５同士をスルーホールを介して配線接続する必要があり、配線上も不都合であるためである。回転検知電極３３は、電位の変化のみを検出できればよく、多くの電流量を必要としないため、発電面積が小さく発電への寄与度が小さい回転中心の付近か、または回転部材２２の外縁２２Ｅの付近に配置することが適している。

【0058】

図１２Ａは、発電電極２５と回転検知電極３３の別の配置例を示す図である。図１２Ａは、回転検知電極３３が１個の場合の例を示す。放射部２５’の回転軸１１近傍に回転検知電極３３が１個配置され、そこで発電した信号が配線により回転検知出力端子ＶｉｎＳ１１に入力される。回転検知電極３３は１個あれば振動状態の検知は可能であるため、回転検知部３０Ｂは回転検知電極３３を１個だけ有してもよい。ただし、精度良く回転部材２２の振動状態を検出するためには、回転検知部３０Ｂは、回転検知電極３３を複数個有することが好ましい。回転検知電極３３が２個あれば、より精密に回転部材２２の回転状態を検知することができる。この理由について以下に述べる。

【0059】

回転検知電極３３の発電波形は、回転部材２２の回転により帯電膜２３が回転検知電極３３に近接することで生じる電荷によるものであり、ＶｉｎＳ１に帯電膜２３が近接すると、ＶｉｎＳ１の発電波形はＶｓｓからＶｄｄ方向に変化する。一方、ＶｉｎＳ２は帯電膜２３が遠ざかり始めるために、ＶｉｎＳ２の発電波形がＶｄｄ方向からＶｓｓに変化する。しばらくして、ＶｉｎＳ１から帯電膜２３が遠ざかり始めると、ＶｉｎＳ１の発電波形はＶｄｄ方向からＶｓｓに変化し、その一方でＶｉｎＳ２に帯電膜２３が近接するので、ＶｉｎＳ２の発電波形はＶｓｓからＶｄｄ方向に変化する。このように、回転検知電極３３に対する帯電膜２３の接近状態、すなわち回転部材２２の回転状況を、２個の回転検知電極３３による発電波形から交互に検出することができる。

【0060】

回転検知電極３３が１個の場合には、回転検知電極３３が帯電膜２３と近接していない期間において、回転部材２２の振動状態を発電波形から検知することができないが、回転検知電極３３が２個の場合には、得られた２つの発電波形を例えば加算することにより連続的に回転検知ができるため、前述のような回転部材の振動状態を把握できない期間が生じることなく、回転検知の精度が向上する。さらに、２個の回転検知電極３３の大きさを変えて、両者の発電量に差をつければ、回転検知部３０Ｂの出力電圧値から、回転部材２２の回転方向を判定することも可能である。

【0061】

図１２Ｂ（Ａ）は、発電電極２５と回転検知電極３３の別の配置例を示す図である。また、図１２Ｂ（Ｂ）は、図１２Ｂ（Ａ）の部分拡大図である。図１１（Ａ）との違いは大きく２点ある。１点目は、発電出力端子Ｖｉｎ１１，Ｖｉｎ２１が配置されていた位置に回転検出出力端子ＶｉｎＳ１１，ＶｉｎＳ２１が配置され、回転検知出力端子ＶｉｎＳ１１が配置されていた位置に発電出力端子Ｖｉｎ１１が配置されるとともに、ＶｉｎＳ２１の側に発電出力端子Ｖｉｎ２１が配置されている点である。また、２点目は、Ｖｉｎ１１とＶｉｎ１およびＶｉｎ２１とＶｉｎ２がそれぞれスルーホールを介して配線３０１，３０２で接続されている一方で、ＶｉｎＳ１とＶｉｎＳ２が外縁２２Ｅの近傍に配置され、ＶｉｎＳ１とＶｉｎＳ１１、さらにＶｉｎＳ２とＶｉｎＳ２１が、それぞれ配線３０３，３０４により短距離で接続されている点である。

【0062】

図１１（Ａ）では、配線３０１に対して対向基板２４背面側の配線３０４が上面視でクロスしており、この部分を変更したものが図１２Ｂ（Ａ）である。図１１（Ａ）の配置構造では以下の状況が生じる。回転検出電極ＶｉｎＳ１と発電電極Ｖｉｎ１は、同じ放射部の区画に配置されており、回転部材２０が回転したときに、同じタイミングで帯電膜２３に近接し同じ極性に帯電するため、配線３０１と配線３０３との電圧波形は同じＶｄｄ方向に変化し、相互の電位差が少ない。このとき、回転検出電極ＶｉｎＳ２から帯電膜２３が遠ざかっていくため、ＶｉｎＳ２の電位はＶｄｄ方向からＶｓｓに変化し配線３０４も同様の電位に変化する。つまり、配線３０１はＶｄｄ方向、配線３０４はＶｓｓに変化するため、配線３０１と３０４とには大きな電位差が生じる。さらに、上面視で配線３０１と３０４がクロスする部位での双方の間隙は、対向基板２４の厚み分しかない。静電誘導発電で発生する電流は、一般の電子回路に比べて流れる電流が格段に少ないため、配線３０１に電位差の大きい配線が近接すると電荷が影響を受け、発電電流量が低下してしまう可能性がある。

【0063】

そこで、図１２Ｂ（Ａ）に示す構成にすることで、配線３０１が配線３０３と、配線３０２が配線３０４と上面視ではクロスするが、それぞれ同じタイミングで帯電膜に近接して同じ極性に帯電しており、電位差は少ないため相互の影響を少なくすることができる。

【0064】

図１２Ｃ（Ａ）は、発電電極２５と回転検知電極３３のさらに別の配置例を示す図である。また、図１２Ｃ（Ｂ）は、図１２Ｃ（Ａ）の部分拡大図である。図１２Ｂ（Ａ）の配置例では、配線３０１と配線３０２の一部がスルーホールになっているため、わずかながらインピーダンスが上がってしまう。これに対し、図１２Ｃ（Ａ）の配置例では、発電に関係のない回転検知電極３３にのみスルーホールを設けている。図１１（Ａ）と異なる点は、配線３０２がスルーホールを介さずにＶｉｎ２１とＶｉｎ２を接続しており、その配線３０２を挟むように外縁２２Ｅの近傍に分割されたＶｉｎＳ２が配置され、発電に寄与しない部位に設置されたスルーホールを介した配線３０４で、分割されたＶｉｎＳ２とＶｉｎＳ２１とが接続されている点である。このような構成にすることにより、配線３０２にスルーホールを用いる必要がないため、配線インピーダンスによる発電電流の減少を防止することができるとともに、配線３０４用のスルーホールを、発電用の放射部２５’に設けないため発電面積を最大限に確保することができる。したがって、発電効率の観点からは、図１１（Ａ）〜図１２Ｃ（Ａ）に示した４つの配置例の中では、図１２Ｃ（Ａ）の配置が最も好ましい。

【0065】

図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、エレクトレットによる回転検知電極３３の電位変化の説明図である。図１３（Ａ）に示す状態では、エレクトレット（帯電膜２３）が回転検知電極３３から離れているため、回転検知電極３３の電位はＶ１のままとなる。一方、図１３（Ｂ）に示す状態では、エレクトレット（帯電膜２３）が回転検知電極３３に接近しており、回転検知電極３３がエレクトレットによる影響を受けているため、回転検知電極３３の電位はＶ１より＋方向に高くなる。

【0066】

図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）は、回転検知回路３４の回路構成の例を示す図である。回転検知回路３４は、回転検知電極３３からの入力信号を検知するための回路であり、その信号の電位が閾値を超えたか否かに応じて、異なる２値の信号を出力する。

【0067】

図１４（Ａ）に示すように、回転検知回路３４は、ダイオード３５による保護回路、抵抗３６および比較器３７を有する。ＶｉｎＳ１からの信号は、抵抗３６を介して電源Ｖ１を接続することでバイアスされ、電源Ｖｓｓと接地電圧Ｖｄｄの間に配置された保護回路を介して比較器３７に入力される。また、比較器３７には、Ｖｉｎ１の電位からの振動の有無を判定するための閾値となる電位Ｖ２も入力される。比較器３７は、ＶｉｎＳ１の電位をＶ２と比較し、その結果を２値で出力する。なお、図示しないが、ＶｉｎＳ２からの信号についても、図１４（Ａ）と同じ回路により、電位Ｖ２との比較結果が２値で出力される。ここで、電位Ｖ１，Ｖ２は、Ｖｄｄ＞Ｖ２＞Ｖ１＞Ｖｓｓの関係を満たすものとする。

【0068】

図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は、回転検知電極３３の出力波形の例を示す図である。

【0069】

図１５（Ａ）は、ＶｉｎＳ１から回転検知回路３４への入力波形を示し、図１５（Ｂ）は、ＶｉｎＳ１から入力され回転検知回路３４の保護回路を通過した後の波形を示す。保護回路によって、図１５（Ｂ）に示すように、入力信号のうち、電源電位を超える部分はカットされる。また、図１５（Ｃ）は、比較器３７の（すなわち回転検知回路３４の）出力波形を示す。比較器３７の出力は閾値としての電位Ｖ２を基準に決定されるので、その出力波形は、ＶｉｎＳ１からの入力電圧が閾値Ｖ２を超えるか否かに応じて矩形波になる。ＶｉｎＳ１からの入力波形は正弦波であるため、図１５（Ａ）と図１５（Ｃ）を比べるとわかるように、比較器３７の出力波形における立下りから立上りまでの時間間隔は、ＶｉｎＳ１の出力波形における立上りから立下りまでの時間間隔より若干短くなる。

【0070】

図１５（Ｄ）は、ＶｉｎＳ２についての回転検知回路３４からの出力波形を示す。ＶｉｎＳ１とＶｉｎＳ２で発生する電圧の波形は位相が互いに１８０度ずれているため、回転検知回路３４からの出力波形も同様に、ＶｉｎＳ１とＶｉｎＳ２の間で位相が１８０度ずれる。回転部材２２が回転していれば、図１５（Ｃ）と図１５（Ｄ）に示すような波形が回転検知回路３４から出力され、回転部材２２が回転していなければ、回転検知回路３４からの出力波形に電位の変化は生じない。したがって、図１５（Ｃ）と図１５（Ｄ）に示すＶｉｎＳ１，ＶｉｎＳ２についての回転検知回路３４からの出力をモニタすることによって、発電部２０の回転部材２２の回転状態、すなわちエレクトレットの発電状態がわかる。

【0071】

なお、図１４（Ｂ）に示すように、比較器３７を用いる代わりに、Ｖ１の電位をＶｓｓに設定し、インバータ３７０などを用いてもよい。

【0072】

図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）は、充電部４０の回路構成の例を示す図である。

【0073】

図１６（Ａ）に示すように、充電部４０は、整流回路４１および降圧回路４２を有する。発電部２０にて発生した交流電圧は、整流回路４１により全波整流され降圧回路４２にて降圧されて、蓄電部５０に出力される。

【0074】

図１６（Ｂ）〜図１６（Ｄ）は、それぞれ、降圧回路４２の異なる回路構成を示す。降圧回路４２は、直並列の接続を切換え可能な複数組のコンデンサで構成される。ここでは、互いに直並列に接続されたＣａ１〜Ｃａ１０とＣｂ１〜Ｃｂ１０の１０個ずつ２組のコンデンサで降圧回路４２が構成される場合の例を示している。図１６（Ｂ）は、降圧回路４２が動作していない状態を示し、このとき、降圧回路４２の各コンデンサは蓄電部５０に並列に接続される。一方、図１６（Ｃ）および図１６（Ｄ）は降圧回路４２が動作している状態に対応する。

【0075】

降圧回路４２は、制御部７０による制御の下で、回転検知電極３３からの出力波形の周期に合わせて、図１６（Ｂ）〜図１６（Ｄ）に示すいずれかの状態に切り換えられる。例えば、回転検知部３０Ｂにより回転部材２２の回転（すなわち発電部２０の発電）が検知されると、降圧回路４２は、（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｂ）→（Ｄ）→（Ｂ）→（Ｃ）→・・・の順に切り換えられる。すなわち、発電のない図１６（Ｂ）の状態から、図１６（Ｃ）の状態に切り替えて、直列に接続されたＣｂ１〜Ｃｂ１０を直流電圧Ｖｉｎで充電させ、図１６（Ｂ）の状態に戻して並列に接続されたＣｂ１〜Ｃｂ１０の電荷を蓄電部５０に流し、続いて図１６（Ｄ）の状態に切り替えて直列に接続されたＣａ１〜Ｃａ１０を直流電圧Ｖｉｎで充電させ、再度図１６（Ｂ）の状態に戻して並列に接続されたＣａ１〜Ｃａ１０の電荷を蓄電部５０に流す、という動作が繰り返される。

【0076】

これは、コンデンサに蓄えられた電荷を蓄電部５０に流すには時間がかかるので、一方の組のコンデンサが放電している最中にも他方の組のコンデンサで充電ができるようにするためである。発電電極２５と回転検知電極３３はともに対向基板２４の放射部２５’の上に設けられているため、両者の電圧変化の周期は一致している。このため、回転検知回路３４からの出力波形の周期に合わせてコンデンサの接続を切り換えれば、発電電極２５の電圧変化のピークに合わせて常にどちらかの組のコンデンサに電荷を入れることができる。これにより、発電部２０から蓄電部５０への効率的な充電を行うことが可能になる。

【0077】

図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は、発電部２０の発電状態と、回転検知回路３４の出力波形と、降圧回路４２の状態との対応関係をまとめた図である。図１７（Ａ）は、発電部２０（発電電極２５）からのＶｉｎ１−Ｖｉｎ２の出力波形であり、図１７（Ｂ）は、充電部４０の整流回路４１を通過した後の、図１６（Ａ）に示すＶｉｎにおける波形である。図１７（Ｃ）および図１７（Ｄ）は、それぞれ、図１５（Ｃ）および図１５（Ｄ）と同じ、ＶｉｎＳ１，ＶｉｎＳ２についての回転検知回路３４からの出力波形である。また、図１７（Ｅ）は、図１６（Ｂ）〜図１６（Ｄ）に示す降圧回路４２の状態を表している。

【0078】

なお、回転検知電極３３からの信号と同期して降圧回路４２の状態を切り替える代わりに、回転検知電極３３からの信号のエッジを基準に、遅延回路などを用いてその切替えタイミングを変化させてもよい。

【0079】

図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）は、回転検知電極の配置の変形例を示す図である。これらの図では、図３と同様に、筐体１０の内部構造の模式的な断面を示している。回転検知電極３３は、必ずしも発電電極２５と同じ面（上記の説明では対向基板２４の上面）に設けなくてもよい。

【0080】

例えば、図１８（Ａ）に示すように、回転部材２２の上面、すなわち、帯電膜２３が形成されている面とは反対側の面に、回転検知電極３３’を配置してもよい。この場合、例えば、回転検知電極３３’と対向する補助基板１３の下面に、回転検知用の別の帯電膜３８を設ければ、回転検知電極３３’と帯電膜３８の間の静電誘導現象により、回転部材２２の回転を検知可能である。また、上記の回転検知用の別の帯電膜３８と回転検知電極３３’との配置を入れ替えてもよく、この構成であれば回転検知電極３３’が発電した電流を補助基板１３に設置された電気配線を通じて回転検知回路３４に導きやすく、電気配線のインピーダンスを低くすることができる。

【0081】

また、図１８（Ｂ）に示すように、回転部材２２の回転軸１１と動力的に接続された別輪列に、回転検知用の別の帯電膜３８を配置してもよい。図１８（Ｂ）では、回転軸１１に設置された歯車１４を介して回転軸１５の周りに回転する別の回転部材１６の上面に帯電膜３８が配置された例を示している。この場合には、回転部材１６に対向する基板１７の下面に回転検知電極３３’を設ければよい。この構成であれば、回転検知電極３３’で発生した信号を基板１７の配線で回転検知部３０に導くことができるため、配線長を最小限にすることが可能でノイズの影響を受けにくくすることができる。前述の配線長を長くしても問題ない場合には、帯電膜３８と回転検知電極３３’の配置を入れ替えてもよい。なお、上記のいずれの場合でも、回転検知電極３３’と帯電膜３８の形状は特に制限されない。

【0082】

また、図示しないが、回転検知電極３３は、帯電膜２３に対向して配置され回転検出信号が作られる位置であれば、回転部材２２または対向基板２４の外周部分や、回転軸１１、その他のデッドスペースに回転検知電極３３を配置してもよい。この場合、回転検知電極３３の面積分だけ発電部２０の発電量が減少することを防止できるという利点がある。

【0083】

図１９は、電子機器３のブロック図である。電子機器３は、筐体１０、発電部２０、回転検知部３０Ｃ、充電部４０、蓄電部５０、時計表示部６０、制御部７０および直流除去部９０を有する。電子機器３の構成は、回転検知部３０Ｃおよび直流除去部９０を除いて、図１０に示す電子機器２の構成と同一である。

【0084】

電子機器３では、回転検知部３０Ｃは、直流除去部９０を介して発電部２０と電気的に接続され、発電部２０で発生した電流の交流成分を取り出してその電圧変化を検出することにより、回転部材２２の回転（発電部２０の発電）を検知する。静電誘導により発電した電圧は高電圧になることが多く、発電部２０からの出力電圧によって回転検知部３０Ｃの回路の耐圧を超えてしまい、ＩＣが破壊される恐れがある。そこで、電子機器３では、発電部２０と回転検知部３０Ｃの間に直流除去部９０を設けることにより、発電部２０から回転検知部３０Ｃに流れ込む電流の直流成分を除去し、ＩＣの破壊を防止する。なお、電子機器３では、電子機器２とは異なり対向基板２４上に回転検知電極３３を配置しないため、回転検知電極３３の面積分だけ発電部２０の発電量が減少することがなく、電子機器２よりも発電部２０の発電能力を向上させることが可能である。

【0085】

図２０は、直流除去部９０の回路構成の例を示す図である。直流除去部９０は、一般的なハイパスフィルタ回路であり、発電部２０から回転検知部３０Ｃに流れ込む直流電流を除去する。このハイパスフィルタ回路のカットオフ周波数と回路素子定数との関係は、ｆ＝１／（２πＣＲ）の式から求められる。ここで、ｆはカットオフ周波数、Ｃはコンデンサの容量、Ｒは抵抗である。エレクトレットの最も低い周波数を１０Ｈｚとすると、例えば、周波数ｆをその周波数以下のｆ＝５Ｈｚに設定し、容量Ｃと抵抗ＲをＣ＝３３０ｐＦ，Ｒ＝９６．５０６４６５９３ＭΩにすればよい。このような回路定数により、回転検知部３０Ｃへの入力信号のうち、５Ｈｚ以下の成分を除去することが可能である。また、本実施形態に用いられるコンデンサは、入力される高電圧の信号に対応するために高い耐圧特性を備える必要があるが、集積回路に高耐圧特性を持たせると製造コストが上がってしまう。したがって、直流除去部９０は回転検知部３０Ｃと一体化した集積回路でもよいが、コンデンサのみ集積回路でなく別部品にして印加電圧の耐圧が高い部品を用い、他の回路は耐圧が低い集積回路で構成することで、製造コストの削減を図ることができる。

【0086】

以下では、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの検知結果に応じた、制御部７０による時計表示部６０の動作の制御について説明する。この制御は、上記した電子機器１，１’，２，３のいずれについても共通である。以下の図２１〜図２３に示すフローは、制御部７０内のＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って、制御部７０内のＣＰＵにより実行される。

【0087】

図２１は、制御部７０による動作モードの切替え制御のフローチャートである。時計表示部６０は、通常通りの運針を行って時刻を表示する通常モードと、運針を行わずに内部で計時処理を行うことで消費電力を削減する節電モードとのいずれかのモードで動作する。そこで、制御部７０は、以下で説明する動作モード切替え制御により、回転検知部からの出力に応じて、時計表示部６０の動作モードを、通常モードと通常モードより消費電力が少ない節電モードとのいずれかに設定する。

【0088】

電子機器の電源が入ると、まず、制御部７０は、回転部材２２の回転状態が継続している回転時間と、回転部材２２が回転しない状態（非回転状態）が継続している非回転時間を表すカウンタを０に初期化し、電子機器が節電モードにあることを示す節電フラグをオフにする（ステップＳ１１）。

【0089】

そして、節電フラグがオフの場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）には、制御部７０は、時計表示部６０は通常モードであると判断し、時計表示部６０に時刻計時処理と運針処理を実行させる（ステップＳ１３）。一方、節電フラグがオンの場合（ステップＳ１２でＮｏ）には、制御部７０は、時計表示部６０は節電モードであると判断し、時計表示部６０に時刻計時処理のみを実行させる（ステップＳ１４）。なお、ここでいう時刻計時処理は、時刻データを算出して求める処理のことである。また、運針処理とは、時刻計時処理で算出された時刻データに基づく時分秒を指し示すため、モータを駆動して指針を移動させる処理のことをいう。つまり、節電モードのフラグがオンしたときには、時刻算出は継続して行われるが、その時刻を指針で表示するためのモータ駆動が行われないので、消費電流を低減することができる。節電フラグがオンからオフに移行したときには、時刻計時処理で求められた現在時間に合致するように時分秒の針を移動させる運針が行われる。

【0090】

そして、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃによる回転状態のモニタタイミングになったとき（ステップＳ１５でＹｅｓ）に、制御部７０は以下の処理を実行し、モニタタイミングでないとき（ステップＳ１５でＮｏ）には、処理はステップＳ１２に戻る。モニタタイミングにおいて、制御部７０は、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力から、回転部材２２が回転状態であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。例えば、電子機器２では、制御部７０は、回転検知電極ＶｉｎＳの入力があるか否かを判定する。

【0091】

回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示している場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）には、制御部７０は、電子機器が携帯状態にあると判断し、回転時間のカウンタをアップさせるとともに、非回転時間のカウンタを初期化する（ステップＳ１７）。ここで、回転部材２２の回転状態が一定時間の間継続していない場合（ステップＳ１８でＮｏ）には、処理はステップＳ１２に戻る。回転状態が一定時間の間継続している場合（ステップＳ１８でＹｅｓ）のみ、制御部７０は、ステップＳ１９にて降圧回路４２の動作を開始させる。

【0092】

そして、節電フラグがオンの場合（ステップＳ２０でＹｅｓ）には、制御部７０は、節電フラグをオフにして（ステップＳ２１）、処理はステップＳ１２に戻る。節電フラグがオフの場合（ステップＳ２０でＮｏ）には、そのまま処理はステップＳ１２に戻る。すなわち、回転状態が一定時間だけ継続した場合に、制御部７０は、降圧回路４２の動作を開始させて、時計表示部６０を通常モードに移行させる。

【0093】

一方、ステップＳ１６において回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示していない場合（ステップＳ１６でＮｏ）には、制御部７０は、電子機器が非携帯状態にあると判断し、非回転時間のカウンタをアップさせるとともに、回転時間のカウンタを初期化する（ステップＳ２２）。ここで、非回転状態が第１の時間の間継続していない場合（ステップＳ２３でＮｏ）には、処理はステップＳ１２に戻る。非回転状態が第１の時間の間継続している場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）のみ、制御部７０は、ステップＳ２４にて降圧回路４２の動作を停止させる。

【0094】

そして、非回転状態が第１の時間より長い第２の時間の間継続している場合（ステップＳ２５でＹｅｓ）には、制御部７０は、節電フラグをオンにして（ステップＳ２６）、処理はステップＳ１２に戻る。非回転状態が第２の時間の間継続していない場合（ステップＳ２５でＮｏ）には、そのまま処理はステップＳ１２に戻る。すなわち、制御部７０は、非回転状態が第１の時間だけ継続した場合に、降圧回路４２の動作を停止させ、非回転状態がさらに長い第２の時間だけ継続したときに、時計表示部６０を節電モードに移行させる。

【0095】

このように、制御部７０は、回転検知部からの出力に応じて、非携帯状態と判断したときには時計表示部６０を節電モードに移行させ、携帯状態と判断したときには時計表示部６０を通常モードに移行させる。時計表示部６０の動作モードを切り換えることで、電子機器の消費電力を削減することが可能になる。

【0096】

図２２は、制御部７０によるモータ駆動制御のフローチャートである。時計表示部６０の運針は、消費電流量が比較的小さい通常のパルスと、消費電流量が比較的大きい負荷補償パルスのいずれかで、時計表示部６０内のモータを駆動することにより行われる。消費電力を削減するためには負荷補償パルスをなるべく使わないようにしたいが、回転部材２２が回転しているときには、ユーザが電子機器を携帯して活動している状態であるから、モータが駆動する歯車機構への負荷が変動し、通常のパルスではモータが回転しない場合がある。そこで、制御部７０は、以下で説明するモータ駆動制御により、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが回転部材２２の回転を検知したときには、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが回転部材２２の回転を検知していないときより強いパルス、すなわち通常のモータ駆動パルスより駆動力の高いパルスで時計表示部６０を駆動させる。

【0097】

まず、制御部７０は、現在が運針タイミングであるか否かを判定し（ステップＳ３１）、運針タイミングのときのみ以下の処理を実行する。

【0098】

運針タイミングのとき（ステップＳ３１でＹｅｓ）には、制御部７０は、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力から、回転部材２２が回転状態であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。

【0099】

回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示している場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）には、電子機器が携帯状態にあり、機器の振動により通常のパルス出力ではモータが回転しない可能性がある。そこで、確実に運針させるために、制御部７０は、負荷補償パルスを出力させる（ステップＳ３６）。そして、処理はステップＳ３１に戻り、制御部７０は次の運針タイミングまで待機する。

【0100】

一方、回転検知部の出力が回転状態を示していない場合（ステップＳ３２でＮｏ）には、電子機器は非携帯状態であり、機器の振動がないため、安定してモータを駆動させることができる。そこで、消費電力を削減するために、制御部７０は、通常のパルスを出力させる（ステップＳ３３）。

【0101】

続いて、制御部７０は、時計表示部６０における図示しないモータの回転検出回路の電流波形を検知する（ステップＳ３４）。モータが回転しているか否かでその電流波形が異なるため、回転検出部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの電流波形からモータの回転が検知されなければ（ステップＳ３４でＮｏ）、確実に運針させるために、制御部７０は、負荷補償パルスを出力させる（ステップＳ３６）。そして、処理はステップＳ３１に戻り、制御部７０は次の運針タイミングまで待機する。

【0102】

一方、モータの回転が検知されれば（ステップＳ３４でＹｅｓ）、制御部７０は、もう一度、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力から、回転部材２２が回転状態であるか否かを判定する（ステップＳ３５）。これは、回転部材２２が回転している場合には、エレクトレットの発電ノイズにより、ステップＳ３２のモータ回転検出過程で誤検知が生じる可能性があり、また、ステップＳ３４で、モータが実際には回転していないのに回転しているとの誤検知が生じる可能性があるためである。

【0103】

回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示している場合（ステップＳ３５でＹｅｓ）には、確実に運針させるために、制御部７０は、念のためもう一度負荷補償パルスを出力させる（ステップＳ３６）。その後、処理はステップＳ３１に戻る。一方、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示していない場合（ステップＳ３５でＮｏ）には、電子機器は非携帯状態であり、機器の振動がないため、負荷補償パルスは出力させず、そのまま処理はステップＳ３１に戻る。

【0104】

上記の制御により、機器の振動があるときでも時計表示部６０内のモータをより確実に回すことが可能になる。また、ステップＳ３２の判定でステップＳ３６に進むことにより、機器の振動があるときには、ステップＳ３３とステップＳ３６で２回のパルスが出力されることがなくなるため、消費電力を削減することができる。

【0105】

図２３は、制御部７０による電波受信制御のフローチャートである。時計表示部６０は、例えば１日に１回など、定期的に外部から電波を受信することにより表示時刻を修正する機能を有しており、電波を受信する受信部としても機能する。ただし、機器の振動があるときには、エレクトレットの発電ノイズにより、電波の受信に失敗する可能性がある。そこで、制御部７０は、以下で説明する電波受信制御により、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが回転部材２２の回転を検知したときには、時計表示部６０による電波の受信を中止させる。

【0106】

まず、制御部７０は、現在が受信タイミングであるか否かを判定し（ステップＳ４１）、受信タイミングのときのみ以下の処理を実行する。

【0107】

受信タイミングのとき（ステップＳ４１でＹｅｓ）には、制御部７０は、強制的に受信処理を行うように使用者が電子機器を設定しているか否かを判定する（ステップＳ４２）。強制受信の設定がなされている場合（ステップＳ４２でＹｅｓ）には、電波を受信できる可能性があるため、ステップＳ４４に進んで、制御部７０は受信動作を実施させる。

【0108】

一方、強制受信の設定がなされていない場合（ステップＳ４２でＮｏ）には、制御部７０は、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力から、回転部材２２が回転状態であるか否かを判定する（ステップＳ４３）。

【0109】

回転検知部の出力が回転状態を示している場合（ステップＳ４３でＹｅｓ）には、エレクトレットの発電ノイズにより受信に失敗する可能性がある。また、回転部材２２が回転状態にあるときには、電子機器を携帯している状態であるから、電波を受信するアンテナの方向が一定にならず、受信電波強度が変動するため時刻データの受信に失敗する確率が高くなる。このため、制御部７０は、回転部材２２が回転状態にあると電波の受信を中止させ（ステップＳ４８）、受信失敗の処理を行って（ステップＳ４９）、電波受信制御を終了する。

【0110】

一方、回転検知部の出力が回転状態を示していない場合（ステップＳ４３でＮｏ）には、エレクトレットの発電ノイズがなく、安定的に電波を受信できる可能性がある。このため、ステップＳ４４に進んで、制御部７０は受信動作を実施させる。続いて、制御部７０は、ステップＳ４４での受信に成功したか否かを判定する（ステップＳ４５）。

【0111】

ステップＳ４４での受信に失敗した場合（ステップＳ４５でＮｏ）には、制御部７０は、それ以降の受信を中止させる（ステップＳ４８）。そして、制御部７０は、ステップＳ４４で受信されたデータを無効にする受信失敗の処理を行って（ステップＳ４９）、電波受信制御を終了する。一方、受信に成功した場合（ステップＳ４５でＹｅｓ）には、制御部７０は、もう一度、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力から、回転部材２２が回転状態であるか否かを判定する（ステップＳ４６）。

【0112】

回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示している場合（ステップＳ４６でＹｅｓ）には、たとえ受信に成功しても、得られた時刻データにはエラーが含まれる可能性がある。このため、制御部７０は、それ以降の受信を中止させる（ステップＳ４８）。そして、制御部７０は、ステップＳ４４で受信されたデータを無効にする受信失敗の処理を行って（ステップＳ４９）、電波受信制御を終了する。

【0113】

一方、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの出力が回転状態を示していない場合（ステップＳ４６でＮｏ）には、エレクトレットの発電ノイズがなく、安定的に電波を受信できていると考えられるので、制御部７０は、受信成功の処理を行って（ステップＳ４７）、電波受信制御を終了する。

【0114】

以上説明してきたように、電子機器１，１’，２，３では、発電電極２５とは別体の回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにより発電部２０の回転部材２２の動きを直接検知する。回転検知部３０Ａのバネ接点３１や回転検知部３０Ｂの回転検知電極３３であれば、回転検知のセンサ専用のスペースを設ける必要がないため、機器サイズを大型化することなく、また構造的な変更が少ないままで、機器の携帯状態を把握することが可能になる。そして、回転検知部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの検知結果に応じて、制御部７０が充電部４０の動作や時計表示部６０の動作モードなどを制御することにより、発電部２０による発電を効率化しつつ、消費電力を削減することが可能になる。

【0115】

なお、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

【符号の説明】

【0116】

１，１’，２，３ 電子機器
１０ 筐体
１１ 回転軸
２０ 発電部
２１ 回転錘
２２ 回転部材
２３ 帯電膜
２４ 対向基板
２５，Ｖｉｎ１，Ｖｉｎ２ 発電電極
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 回転検知部
３１ バネ接点
３３，３３’，ＶｉｎＳ１，ＶｉｎＳ２ 回転検知電極
４０ 充電部
５０ 蓄電部
６０ 時計表示部
７０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】