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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024113308
(43)【公開日】2024-08-22
(54)【発明の名称】機械式時計
(51)【国際特許分類】
G04C 3/06 20060101AFI20240815BHJP
G04C 3/04 20060101ALI20240815BHJP
【ＦＩ】
G04C3/06 B
G04C3/04 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023018195
(22)【出願日】2023-02-09
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 照彦
(57)【要約】
【課題】蓄電部の電圧が低下しても、指針が指示する時刻精度への影響を低減できる機械式時計を提供すること。
【解決手段】機械式時計は、ゼンマイと、ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、クロック信号を出力する発振回路と、テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、永久磁石およびコイルを備える調速手段と、調速手段を制御してテンプを調速制御する調速制御手段と、調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、永久磁石およびコイルの一方はテンプに保持され、調速制御手段は、クロック信号と振動検出信号とを比較し、コイルに電流を出力して発生させた電磁力を永久磁石に働かせてテンプを調速制御し、蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替えることを特徴とする。
【選択図】図８
【解決手段】機械式時計は、ゼンマイと、ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、クロック信号を出力する発振回路と、テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、永久磁石およびコイルを備える調速手段と、調速手段を制御してテンプを調速制御する調速制御手段と、調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、永久磁石およびコイルの一方はテンプに保持され、調速制御手段は、クロック信号と振動検出信号とを比較し、コイルに電流を出力して発生させた電磁力を永久磁石に働かせてテンプを調速制御し、蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替えることを特徴とする。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゼンマイと、
前記ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、
クロック信号を出力する発振回路と、
前記テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、
永久磁石およびコイルを備える調速手段と、
前記調速手段を制御して前記テンプを調速制御する調速制御手段と、
前記調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と
前記電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、
前記永久磁石および前記コイルの一方は前記テンプに保持され、
前記調速制御手段は、
前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較し、前記コイルに電流を出力して発生させた電磁力を前記永久磁石に働かせて前記テンプを調速制御し、
前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、前記テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替える
ことを特徴とする機械式時計。
前記ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、
クロック信号を出力する発振回路と、
前記テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、
永久磁石およびコイルを備える調速手段と、
前記調速手段を制御して前記テンプを調速制御する調速制御手段と、
前記調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と
前記電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、
前記永久磁石および前記コイルの一方は前記テンプに保持され、
前記調速制御手段は、
前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較し、前記コイルに電流を出力して発生させた電磁力を前記永久磁石に働かせて前記テンプを調速制御し、
前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、前記テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替える
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項2】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記コイルと前記コイルに電流を供給する電源ラインとの間に接続された電源スイッチを備え、
前記調速制御手段は、前記電源スイッチをオフ状態にして前記停止状態に切り替える
ことを特徴とする機械式時計。
前記コイルと前記コイルに電流を供給する電源ラインとの間に接続された電源スイッチを備え、
前記調速制御手段は、前記電源スイッチをオフ状態にして前記停止状態に切り替える
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項3】
請求項２に記載の機械式時計において、
前記電源ラインは、第１の電源ラインと、前記第１の電源ラインと異なる電位の第２の電源ラインとを備え、
前記電源スイッチは、
前記コイルの第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に接続された第１のスイッチと、
前記コイルの第２の端子と前記第１の電源ラインとの間に接続された第２のスイッチと、
前記コイルの前記第１の端子と前記第２の電源ラインとの間に接続された第３のスイッチと、
前記コイルの前記第２の端子と前記第２の電源ラインとの間に接続された第４のスイッチと、
で構成され、
前記調速制御手段は、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御し、前記コイルに流れる電流の向きを制御することで前記テンプを調速する調速状態と、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチをオフ状態に制御し、前記コイルに電流が流れない前記停止状態と、を切り替えて制御する
ことを特徴とする機械式時計。
前記電源ラインは、第１の電源ラインと、前記第１の電源ラインと異なる電位の第２の電源ラインとを備え、
前記電源スイッチは、
前記コイルの第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に接続された第１のスイッチと、
前記コイルの第２の端子と前記第１の電源ラインとの間に接続された第２のスイッチと、
前記コイルの前記第１の端子と前記第２の電源ラインとの間に接続された第３のスイッチと、
前記コイルの前記第２の端子と前記第２の電源ラインとの間に接続された第４のスイッチと、
で構成され、
前記調速制御手段は、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御し、前記コイルに流れる電流の向きを制御することで前記テンプを調速する調速状態と、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチをオフ状態に制御し、前記コイルに電流が流れない前記停止状態と、を切り替えて制御する
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項4】
請求項３に記載の機械式時計において、
前記振動検出手段は、
前記コイルと、
前記コイルの前記第１の端子および前記第２の端子に接続され、前記テンプの振動に伴い前記コイルに対して相対的に移動する前記永久磁石によって前記コイルに流れる電流を検出する検出回路と、を備えて構成され、
前記調速制御手段は、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの一方のスイッチをオン状態とし、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの他方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチとをオフ状態とする振動検出状態と、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの一方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの一方のスイッチとをオン状態とし、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの他方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの他方のスイッチと、をオフ状態とする前記調速状態と、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチをオフ状態とする前記停止状態と、を切り替えて制御する
ことを特徴とする機械式時計。
前記振動検出手段は、
前記コイルと、
前記コイルの前記第１の端子および前記第２の端子に接続され、前記テンプの振動に伴い前記コイルに対して相対的に移動する前記永久磁石によって前記コイルに流れる電流を検出する検出回路と、を備えて構成され、
前記調速制御手段は、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの一方のスイッチをオン状態とし、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの他方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチとをオフ状態とする振動検出状態と、
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの一方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの一方のスイッチとをオン状態とし、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの他方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの他方のスイッチと、をオフ状態とする前記調速状態と、
前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチをオフ状態とする前記停止状態と、を切り替えて制御する
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項5】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記発電機は、前記永久磁石および前記コイルを備え、前記テンプの振動によって前記永久磁石および前記コイルが相対的に移動して発電する電磁発電機である
ことを特徴とする機械式時計。
前記発電機は、前記永久磁石および前記コイルを備え、前記テンプの振動によって前記永久磁石および前記コイルが相対的に移動して発電する電磁発電機である
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項6】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記発電機は、ソーラーパネルを備えるソーラー発電機であることを特徴とする機械式時計。
前記発電機は、ソーラーパネルを備えるソーラー発電機であることを特徴とする機械式時計。
【請求項7】
請求項６に記載の機械式時計において、
透光性の裏蓋を備え、
前記ソーラーパネルは、前記裏蓋を透過する光を受光して発電することを特徴とする機械式時計。
透光性の裏蓋を備え、
前記ソーラーパネルは、前記裏蓋を透過する光を受光して発電することを特徴とする機械式時計。
【請求項8】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記発電機は、発電コイルと、ローターと、前記ローターを回転させる回転機構とを備えた電磁発電機であることを特徴とする機械式時計。
前記発電機は、発電コイルと、ローターと、前記ローターを回転させる回転機構とを備えた電磁発電機であることを特徴とする機械式時計。
【請求項9】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記発電機は、外部から印加された磁界により電磁誘導で発電する発電コイルを備えることを特徴とする機械式時計。
前記発電機は、外部から印加された磁界により電磁誘導で発電する発電コイルを備えることを特徴とする機械式時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、テンプを有する機械式時計に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ゼンマイを内蔵するバレルによって加えられる機械的エネルギーで駆動される輪列を備え、輪列の速度を調速するテンプを有する機械式時計において、テンプの運動をセンサーで検出し、水晶共振器およびクロック回路を有する補助発振器から出力されるデジタル基準信号に対するセンサーの検出信号の時間ドラフトを測定し、この時間ドラフトに応じて制動デバイスを作動させる制御回路を有する機械式時計が開示されている。
特許文献１では、エネルギー源である光起電力セルや熱電素子で生成された電気エネルギーを貯蔵デバイスに貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーで制御回路を駆動している。
特許文献１では、エネルギー源である光起電力セルや熱電素子で生成された電気エネルギーを貯蔵デバイスに貯蔵し、貯蔵された電気エネルギーで制御回路を駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－５２０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の機械式時計では、貯蔵デバイスに貯蔵された電気エネルギーの電圧が低下した場合、制御回路による調速制御が正しく実行されず、機械式共振器であるテンプの動作に影響を与えてしまい、指針が指示する時刻精度に影響を与えてしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の機械式時計は、ゼンマイと、前記ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、クロック信号を出力する発振回路と、前記テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、永久磁石およびコイルを備える調速手段と、前記調速手段を制御して前記テンプを調速制御する調速制御手段と、前記調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と前記電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、前記永久磁石および前記コイルの一方は前記テンプに保持され、前記調速制御手段は、前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較し、前記コイルに電流を出力して発生させた電磁力を前記永久磁石に働かせて前記テンプを調速制御し、前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、前記テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施形態の機械式時計を示す正面図である。
【図2】機械式時計の構成を示すブロック図である。
【図3】機械式時計の要部の構成を示す概略斜視図である。
【図4】機械式時計のテンプ、アンクル、ガンギ車を示す分解斜視図である。
【図5】機械式時計のテンプの永久磁石およびコイルを示す側面図である。
【図6】機械式時計のテン輪、永久磁石およびコイルを示す平面図である。
【図7】機械式時計のテンプの動作を説明する図である。
【図8】機械式時計の電子調速装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図9】機械式時計の調速部の構成を示す回路図である。
【図10】機械式時計の振動検出波形を示す波形図である。
【図11】機械式時計の調速制御を示すフローチャートである。
【図12】機械式時計のテンプ調速制御を示すフローチャートである。
【図13】機械式時計のテンプ調速制御用の調速制御信号を示すタイミングチャートである。
【図14】機械式時計の香箱トルクカーブを示すグラフである。
【図15】変形例の機械式時計を示す概略断面図である。
【図16】他の変形例の電磁発電機を示す斜視図である。
【図17】他の変形例の発電機を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の機械式時計１を図面に基づいて説明する。
機械式時計１は、図１に示すように、ケース２と、文字板３と、時針４、分針５、秒針６と、りゅうず７と、日車８とを備える。
機械式時計１は、図２に示すように、機械式ムーブメント１０と、機械式ムーブメント１０の精度を向上させる電子調速装置４０とを備える。
機械式ムーブメント１０は、一般的な機械式時計の機械式ムーブメントに対して、主にテンプ３０の構成を変更したものである。機械式ムーブメント１０は、図３にも示すように、動力用のゼンマイ１２、香箱歯車１３、香箱真１４および香箱蓋からなる香箱車１１を備えている。ゼンマイ１２は、外端が香箱歯車１３、内端が香箱真１４に固定される。香箱真１４は、地板に設けられた支持部材に挿通されて角穴ネジによって固定され、角穴車１５と一体で回転する。角穴車１５は、りゅうず７により丸穴車１６等を介して回転され、ゼンマイ１２が巻き上げられる。
機械式時計１は、図１に示すように、ケース２と、文字板３と、時針４、分針５、秒針６と、りゅうず７と、日車８とを備える。
機械式時計１は、図２に示すように、機械式ムーブメント１０と、機械式ムーブメント１０の精度を向上させる電子調速装置４０とを備える。
機械式ムーブメント１０は、一般的な機械式時計の機械式ムーブメントに対して、主にテンプ３０の構成を変更したものである。機械式ムーブメント１０は、図３にも示すように、動力用のゼンマイ１２、香箱歯車１３、香箱真１４および香箱蓋からなる香箱車１１を備えている。ゼンマイ１２は、外端が香箱歯車１３、内端が香箱真１４に固定される。香箱真１４は、地板に設けられた支持部材に挿通されて角穴ネジによって固定され、角穴車１５と一体で回転する。角穴車１５は、りゅうず７により丸穴車１６等を介して回転され、ゼンマイ１２が巻き上げられる。
【0008】
香箱歯車１３の回転は、増速輪列となる二番車１７、三番車１８、四番車１９の各歯車を介して増速される。これらの各歯車１７～１９は、地板および輪列受け等で軸支されている。各歯車１７～１９によって、ゼンマイ１２からの機械的エネルギーを伝達する輪列２０が構成されている。なお、図３では、三番車１８に噛み合う秒かなに固定された秒針６のみが表示されているが、実際には、図示しない筒かなや筒車を介して駆動される分針５や時針４も設けられている。
機械式ムーブメント１０は、ガンギ車２１およびアンクル２２を備えた脱進機と、テンプ３０を備えた調速機とを備えている。脱進機は、四番車１９を介してゼンマイ１２から供給される機械的エネルギーを調速機に少しずつ供給して調速機の振動を維持させるとともに、調速機の振動周期に応じて輪列２０の回転速度を制御している。
機械式ムーブメント１０は、ガンギ車２１およびアンクル２２を備えた脱進機と、テンプ３０を備えた調速機とを備えている。脱進機は、四番車１９を介してゼンマイ１２から供給される機械的エネルギーを調速機に少しずつ供給して調速機の振動を維持させるとともに、調速機の振動周期に応じて輪列２０の回転速度を制御している。
【0009】
テンプ３０は、図４～図６にも示すように、上下２枚のテン輪３１、３２と、テン真３３と、ヒゲゼンマイ３４とを備えている。テンプ３０は、テン輪３１、３２の中に細いヒゲゼンマイ３４を仕込んだものであり、ヒゲゼンマイ３４は一端がテン輪３１、３２の軸であるテン真３３に固定され、反対の端がヒゲ持３９を介して時計本体に固定されている。テンプ３０のテン輪３１、３２は、等時性のあるヒゲゼンマイ３４の伸縮で規則正しい往復回転運動を繰り返すことで振動する。
【0010】
テン輪３１、３２の互いに対向する対向面には、図５にも示すように、永久磁石３６が取り付けられている。永久磁石３６は、ボタン型のネオジム磁石などで構成され、テン輪３１に取り付けられた永久磁石３６１、３６２と、テン輪３２に取り付けられた永久磁石３６３、３６４とを備える。
上下のテン輪３１、３２間には、コイル３５が配置されている。コイル３５は、後述するように、テンプ３０に制動力や駆動力を与えてテンプ３０の振動速度を調速する駆動コイルと、テンプ３０の振動状態を検出する検出コイルと、永久磁石３６およびコイル３５が相対的に移動することで発電する発電コイルとを兼用している。
上下のテン輪３１、３２間には、コイル３５が配置されている。コイル３５は、後述するように、テンプ３０に制動力や駆動力を与えてテンプ３０の振動速度を調速する駆動コイルと、テンプ３０の振動状態を検出する検出コイルと、永久磁石３６およびコイル３５が相対的に移動することで発電する発電コイルとを兼用している。
【0011】
永久磁石３６１および永久磁石３６３は、コイル３５を挟んでテン真３３の軸方向に互いに対向する位置に取り付けられ、永久磁石３６１はコイル３５側がＮ極となり、永久磁石３６３はコイル３５側がＳ極となる向きでテン輪３１、３２に固定されている。
永久磁石３６２および永久磁石３６４は、コイル３５を挟んでテン真３３の軸方向に互いに対向する位置に取り付けられ、永久磁石３６２はコイル３５側がＳ極となり、永久磁石３６４はコイル３５側がＮ極となる向きでテン輪３１、３２に固定されている。
このため、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線は、図５に示すように、永久磁石３６１から永久磁石３６３に向かう方向となり、永久磁石３６４から永久磁石３６２に向かう方向となり、これらの磁力線に直交するようにコイル３５が設けられている。
永久磁石３６２および永久磁石３６４は、コイル３５を挟んでテン真３３の軸方向に互いに対向する位置に取り付けられ、永久磁石３６２はコイル３５側がＳ極となり、永久磁石３６４はコイル３５側がＮ極となる向きでテン輪３１、３２に固定されている。
このため、Ｎ極からＳ極に向かう磁力線は、図５に示すように、永久磁石３６１から永久磁石３６３に向かう方向となり、永久磁石３６４から永久磁石３６２に向かう方向となり、これらの磁力線に直交するようにコイル３５が設けられている。
【0012】
テン輪３１、３２は、ヒゲゼンマイ３４によってテン真３３を中心にして、一体で左右に往復回転運動し、永久磁石３６はテン輪３１、３２に固定されているので、一体で左右に往復回転運動する。コイル３５は、機械式ムーブメント１０の図示しない支持板に固定されている。コイル３５は、図６に示すように、テン真３３の軸方向から見た平面視で、左右に往復回転運動する永久磁石３６が、往路および復路の中間位置を通過する際に、永久磁石３６と重なる位置に配置されている。
また、テン輪３１、３２は、永久磁石３６１、３６２、３６３、３６４を取り付けることで、重量バランスに偏りが生じる。このため、テン輪３１、３２には、テン真３３を挟んで永久磁石３６とは反対側に、重量バランス調整用の重り３８が取り付けられている。
また、テン輪３１、３２は、永久磁石３６１、３６２、３６３、３６４を取り付けることで、重量バランスに偏りが生じる。このため、テン輪３１、３２には、テン真３３を挟んで永久磁石３６とは反対側に、重量バランス調整用の重り３８が取り付けられている。
【0013】
図７は、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０の動きを説明する図である。
ゼンマイ１２に蓄積された機械的エネルギーで輪列２０を介してガンギ車２１が回転すると、ガンギ車２１の歯２１１によってアンクル２２の爪石２２１、２２２が押され、アンクル２２の爪石２２１、２２２とは反対側のクワガタ２２３が左右に移動してテンプ３０の降り石３７を押し、テン輪３１、３２を回転させる。振り石３７は摩擦に強い人工ルビー製であり、クワガタ２２３の中央に留まろうとする性質を持っているが、アンクル２２の爪石２２１、２２２がガンギ車２１の歯２１１で押されてクワガタ２２３が左右に移動することで左右に振られ、これによりテン輪３１、３２が左右に回転し、左右に回りきった状態からヒゲゼンマイ３４によってテン輪３１、３２は逆方向に回転する。
ここで、テン輪３１、３２の回転角度が２７０度であった場合、図７（Ａ）は、テン輪３１、３２が右方向（反時計回り）に回った後、ヒゲゼンマイ３４によって左方向（時計回り）に回転し始めた状態である。図７（Ｂ）は、テン輪３１、３２が左方向に１３５度回転した状態つまり左方向への回転の中間位置である。図７（Ｃ）は、テン輪３１、３２が左方向に回った状態、つまりヒゲゼンマイ３４によって右方向に回転し始める状態である。また、図７（Ｄ）は、テン輪３１、３２が右方向に１３５度回転した状態つまり右方向への回転の中間位置であり、図７（Ｅ）は、テン輪３１、３２が右方向に回った状態である。このため、図７（Ａ）の状態に戻り、以下、図７（Ａ）～（Ｅ）の動作が繰り返される。
本実施形態では、コイル３５は、テン輪３１、３２が右方向および左方向に回転する中間位置に配置され、永久磁石３６は、この中間位置においてコイル３５と平面視で重なる位置に配置されている。
ゼンマイ１２に蓄積された機械的エネルギーで輪列２０を介してガンギ車２１が回転すると、ガンギ車２１の歯２１１によってアンクル２２の爪石２２１、２２２が押され、アンクル２２の爪石２２１、２２２とは反対側のクワガタ２２３が左右に移動してテンプ３０の降り石３７を押し、テン輪３１、３２を回転させる。振り石３７は摩擦に強い人工ルビー製であり、クワガタ２２３の中央に留まろうとする性質を持っているが、アンクル２２の爪石２２１、２２２がガンギ車２１の歯２１１で押されてクワガタ２２３が左右に移動することで左右に振られ、これによりテン輪３１、３２が左右に回転し、左右に回りきった状態からヒゲゼンマイ３４によってテン輪３１、３２は逆方向に回転する。
ここで、テン輪３１、３２の回転角度が２７０度であった場合、図７（Ａ）は、テン輪３１、３２が右方向（反時計回り）に回った後、ヒゲゼンマイ３４によって左方向（時計回り）に回転し始めた状態である。図７（Ｂ）は、テン輪３１、３２が左方向に１３５度回転した状態つまり左方向への回転の中間位置である。図７（Ｃ）は、テン輪３１、３２が左方向に回った状態、つまりヒゲゼンマイ３４によって右方向に回転し始める状態である。また、図７（Ｄ）は、テン輪３１、３２が右方向に１３５度回転した状態つまり右方向への回転の中間位置であり、図７（Ｅ）は、テン輪３１、３２が右方向に回った状態である。このため、図７（Ａ）の状態に戻り、以下、図７（Ａ）～（Ｅ）の動作が繰り返される。
本実施形態では、コイル３５は、テン輪３１、３２が右方向および左方向に回転する中間位置に配置され、永久磁石３６は、この中間位置においてコイル３５と平面視で重なる位置に配置されている。
【0014】
電子調速装置４０は、テンプ３０の往復回転運動の周期を精度よく調整するものである。図８は、電子調速装置４０の回路ブロック図である。図８に示すように、電子調速装置４０は、発電部４１、整流部４２、調速部４３、蓄電部４４、電圧検出部４５、振動子４６、振動検出部４７、制御部５０を備えて構成される。
発電部４１は、テンプ３０に保持された永久磁石３６と、コイル３５とを備えて構成されて電気エネルギーを発電する発電機である。すなわち、発電部４１は、テンプ３０の往復回転運動に伴い、永久磁石３６およびコイル３５が相対的に移動することで発電する電磁発電機である。
整流部４２は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスター整流等からなり、発電部４１からの交流出力を整流して、蓄電部４４に充電供給する。なお、発電部４１がソーラーセルなどの直流発電機の場合は、整流部４２は設けられない。
発電部４１は、テンプ３０に保持された永久磁石３６と、コイル３５とを備えて構成されて電気エネルギーを発電する発電機である。すなわち、発電部４１は、テンプ３０の往復回転運動に伴い、永久磁石３６およびコイル３５が相対的に移動することで発電する電磁発電機である。
整流部４２は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスター整流等からなり、発電部４１からの交流出力を整流して、蓄電部４４に充電供給する。なお、発電部４１がソーラーセルなどの直流発電機の場合は、整流部４２は設けられない。
【0015】
調速部４３は、テンプ３０の往復回転運動の速度を調速する調速手段であり、コイル３５と永久磁石３６と、図９に示す電源スイッチ４３０とを備えて構成される。
電源スイッチ４３０は、制御回路５３で制御され、コイル３５とコイル３５に電流を供給する電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳとの間に設けられた第１のスイッチ４３１と、第２のスイッチ４３２と、第３のスイッチ４３３と、第４のスイッチ４３４とを備える。すなわち、各スイッチ４３１～４３４は、制御回路５３から出力される制御信号Ｐ１、Ｐ２、Ｎ１、Ｎ２によってオン状態およびオフ状態が制御される。
第１のスイッチ４３１は、コイル３５の第１の端子３５１と、第１の電源ラインＶＤＤとの間に接続されたＰチャネルの電界効果型トランジスターである。第２のスイッチ４３２は、コイル３５の第２の端子３５２と、第１の電源ラインＶＤＤとの間に接続されたＰチャネルの電界効果型トランジスターである。
第３のスイッチ４３３は、コイル３５の第１の端子３５１と、第２の電源ラインＶＳＳとの間に接続されたＮチャネルの電界効果型トランジスターである。第４のスイッチ４３４は、コイル３５の第２の端子３５２と、第２の電源ラインＶＳＳとの間に接続されたＮチャネルの電界効果型トランジスターである。
電源スイッチ４３０は、制御回路５３で制御され、コイル３５とコイル３５に電流を供給する電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳとの間に設けられた第１のスイッチ４３１と、第２のスイッチ４３２と、第３のスイッチ４３３と、第４のスイッチ４３４とを備える。すなわち、各スイッチ４３１～４３４は、制御回路５３から出力される制御信号Ｐ１、Ｐ２、Ｎ１、Ｎ２によってオン状態およびオフ状態が制御される。
第１のスイッチ４３１は、コイル３５の第１の端子３５１と、第１の電源ラインＶＤＤとの間に接続されたＰチャネルの電界効果型トランジスターである。第２のスイッチ４３２は、コイル３５の第２の端子３５２と、第１の電源ラインＶＤＤとの間に接続されたＰチャネルの電界効果型トランジスターである。
第３のスイッチ４３３は、コイル３５の第１の端子３５１と、第２の電源ラインＶＳＳとの間に接続されたＮチャネルの電界効果型トランジスターである。第４のスイッチ４３４は、コイル３５の第２の端子３５２と、第２の電源ラインＶＳＳとの間に接続されたＮチャネルの電界効果型トランジスターである。
【0016】
蓄電部４４は、二次電池やコンデンサーなどで構成される。蓄電部４４は、第１の電源ラインＶＤＤ、第２の電源ラインＶＳＳを介して、整流部４２、調速部４３、電圧検出部４５、制御部５０に接続されている。このため、発電部４１で発電された電気エネルギーは、整流部４２を介して蓄電部４４に蓄えられる。また、蓄電部４４に蓄積された電気エネルギーは、制御部５０や調速部４３に供給される。蓄電部４４が設けられることで、発電部４１の発電が停止している間も、蓄電部４４に蓄えた電気エネルギーで制御部５０を作動できるので、電子調速装置４０によるテンプ３０の調速制御も継続できる。したがって、蓄電部４４は、後述する調速制御手段である制御回路５３に供給する電気エネルギーを蓄積する蓄電手段である。
蓄電部４４は、全固体電池を用いることが好ましい。全固体電池は、電池容量は少ないが、経時性能劣化は殆ど無い特徴があり、長く使い続けることができる機械式時計１の蓄電部４４として適している。機械式時計１は、ゼンマイ１２によって時針４、分針５、秒針６等の指針を駆動しており、発電部４１および蓄電部４４は、制御部５０を構成するＩＣを駆動させるために必要な僅かな電力を発電、蓄電できればよい。例えば、ステップモーターによって指針を運針するアナログクオーツ時計の消費電力に対し、本実施形態のような電子調速を行う機械式時計１の消費電力は１／２０程度である。したがって、発電部４１は、発電電力が小さい小型の発電機を利用でき、テンプ３０の往復回転運動による永久磁石３６およびコイル３５の電磁誘導による発電機を利用できる。また、蓄電部４４は、電池容量が少ない二次電池、例えば全個体電池を利用できる。
蓄電部４４は、全固体電池を用いることが好ましい。全固体電池は、電池容量は少ないが、経時性能劣化は殆ど無い特徴があり、長く使い続けることができる機械式時計１の蓄電部４４として適している。機械式時計１は、ゼンマイ１２によって時針４、分針５、秒針６等の指針を駆動しており、発電部４１および蓄電部４４は、制御部５０を構成するＩＣを駆動させるために必要な僅かな電力を発電、蓄電できればよい。例えば、ステップモーターによって指針を運針するアナログクオーツ時計の消費電力に対し、本実施形態のような電子調速を行う機械式時計１の消費電力は１／２０程度である。したがって、発電部４１は、発電電力が小さい小型の発電機を利用でき、テンプ３０の往復回転運動による永久磁石３６およびコイル３５の電磁誘導による発電機を利用できる。また、蓄電部４４は、電池容量が少ない二次電池、例えば全個体電池を利用できる。
【0017】
電圧検出部４５は、蓄電部４４の電圧を検出し、検出結果を制御部５０に出力する。したがって、電圧検出部４５は、蓄電部４４の蓄電量を検出する。
振動子４６は、水晶振動子やシリコン製のＭＥＭＳ振動子である。ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsの略語であり、ＭＥＭＳ振動子を用いた場合、水晶振動子に比べて精度は劣るが小型化が可能である。振動子４６は、所定周波数のクロック信号を制御部５０に出力する。
振動子４６は、水晶振動子やシリコン製のＭＥＭＳ振動子である。ＭＥＭＳは、Micro Electro Mechanical Systemsの略語であり、ＭＥＭＳ振動子を用いた場合、水晶振動子に比べて精度は劣るが小型化が可能である。振動子４６は、所定周波数のクロック信号を制御部５０に出力する。
【0018】
振動検出部４７は、テンプ３０の振動を検出し、検出回路５２に振動波形を出力するものであり、部品の共通化のために、駆動コイルおよび発電コイルと兼用されるコイル３５と、テン輪３１、３２に保持された永久磁石３６とを備えて構成される。駆動用および発電用のコイル３５を振動検出用に兼用すれば、別途、専用の振動検出部４７を設ける場合に比べて、機械式時計１の小型化や低コスト化のメリットがある。
なお、振動検出部４７は、テン輪３１、３２の往復回転運動を検出できればよいため、ＬＥＤおよびフォトトランジスターを用いた光検出方式でもよい。この光検出方式は、コイル３５を用いた磁気検出方式に比べて検出時の消費電力は大きいが、外部磁界ノイズの影響を受けないメリットがある。また、振動検出部４７は、機械接点方式でもよく、この場合、摩擦損失が大きくなるがコストが安く外部磁界ノイズの影響を受けないメリットがある。
本実施形態では、テンプ３０が振動すると、コイル３５に対して永久磁石３６が相対的に移動するため、コイル３５に誘起電圧が生じる。コイル３５に生じる誘起電圧波形は、図１０（Ａ）に示すテンプ３０の往路の波形と、図１０（Ｂ）に示すテンプ３０の復路の波形とで逆向きとなり、誘起電圧の振幅が最も大きなピーク値を検出することで、テンプ３０の振動位相を検出することができる。例えば、テンプ３０の半周期を１つの振動とした場合、１秒間に６振動に設定されている場合は、後述する検出回路５２は、１秒間に往路で３回、復路で３回の計６回、検出信号を検出する。
なお、振動検出部４７は、テン輪３１、３２の往復回転運動を検出できればよいため、ＬＥＤおよびフォトトランジスターを用いた光検出方式でもよい。この光検出方式は、コイル３５を用いた磁気検出方式に比べて検出時の消費電力は大きいが、外部磁界ノイズの影響を受けないメリットがある。また、振動検出部４７は、機械接点方式でもよく、この場合、摩擦損失が大きくなるがコストが安く外部磁界ノイズの影響を受けないメリットがある。
本実施形態では、テンプ３０が振動すると、コイル３５に対して永久磁石３６が相対的に移動するため、コイル３５に誘起電圧が生じる。コイル３５に生じる誘起電圧波形は、図１０（Ａ）に示すテンプ３０の往路の波形と、図１０（Ｂ）に示すテンプ３０の復路の波形とで逆向きとなり、誘起電圧の振幅が最も大きなピーク値を検出することで、テンプ３０の振動位相を検出することができる。例えば、テンプ３０の半周期を１つの振動とした場合、１秒間に６振動に設定されている場合は、後述する検出回路５２は、１秒間に往路で３回、復路で３回の計６回、検出信号を検出する。
【0019】
図８に示すように、制御部５０は、発振回路５１、検出回路５２、制御回路５３を備えている。
発振回路５１は、振動子４６を発振させ、発振信号を分周して所定周波数の基準クロックを制御回路５３に出力する。基準クロックの周波数は、テンプ３０の振動周期に応じて設定される。例えば、テンプ３０が１秒間に６振動に設定されている場合は、基準クロックの周波数を６Ｈｚに設定すればよい。
発振回路５１は、振動子４６を発振させ、発振信号を分周して所定周波数の基準クロックを制御回路５３に出力する。基準クロックの周波数は、テンプ３０の振動周期に応じて設定される。例えば、テンプ３０が１秒間に６振動に設定されている場合は、基準クロックの周波数を６Ｈｚに設定すればよい。
【0020】
検出回路５２は、図９にも示すように、コイル３５の第１の端子３５１、第２の端子３５２に接続され、テンプ３０の振動に伴いコイル３５に対して相対的に移動する永久磁石３６によってコイル３５に流れる電流を検出する。すなわち、検出回路５２は、テンプ３０の１振動毎に振動検出部４７であるコイル３５から出力される誘起電圧波形を検出し、振動検出信号を制御回路５３に出力する。
したがって、本実施形態では、コイル３５と永久磁石３６とで振動検出部４７が構成され、この振動検出部４７および検出回路５２を備えて振動検出手段が構成されている。
したがって、本実施形態では、コイル３５と永久磁石３６とで振動検出部４７が構成され、この振動検出部４７および検出回路５２を備えて振動検出手段が構成されている。
【0021】
制御回路５３は、テンプ３０の振動位相の適切なタイミングで電源スイッチ４３０を制御し、コイル３５に流れる電流の向きを切り替え、コイル３５に電流を流すことで生じる電磁力を永久磁石３６に影響させることで、テンプ３０を加速させる駆動力または減速させる制動力を与えることができる。したがって、制御回路５３は、調速手段を制御してテンプ３０を調速する調速制御手段である。
すなわち、制御回路５３は、発振回路５１から入力される基準クロックの入力タイミングと、検出回路５２から入力される振動検出信号の入力タイミングとを比較する。そして、振動検出信号が基準クロックよりも進んでいる場合は、テンプ３０に制動力を与えるタイミングでコイル３５に制動力が生じる向きに電流が流れるように各スイッチ４３１～４３４を制御する。また、振動検出信号が基準クロックよりも遅れている場合は、テンプ３０に駆動力を与えるタイミングでコイル３５に駆動力が生じる向きに電流が流れるように各スイッチ４３１～４３４を制御する。
また、制御回路５３は、電圧検出部４５で検出した蓄電部４４の電圧が調速停止電圧以下、つまり蓄電部４４の蓄電量が所定値以下の場合は、テンプ３０の調速制御を停止する停止状態に切り替え、各スイッチ４３１～４３４をオフ状態にして各電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳとコイル３５との接続を切り離す。これにより、コイル３５には電流が流れないため電磁力が発生せず、テンプ３０の永久磁石３６にも影響しなくなるため、テンプ３０の振動周期は、ヒゲゼンマイ３４によって設定される通常の機械式時計の精度となる。
すなわち、制御回路５３は、発振回路５１から入力される基準クロックの入力タイミングと、検出回路５２から入力される振動検出信号の入力タイミングとを比較する。そして、振動検出信号が基準クロックよりも進んでいる場合は、テンプ３０に制動力を与えるタイミングでコイル３５に制動力が生じる向きに電流が流れるように各スイッチ４３１～４３４を制御する。また、振動検出信号が基準クロックよりも遅れている場合は、テンプ３０に駆動力を与えるタイミングでコイル３５に駆動力が生じる向きに電流が流れるように各スイッチ４３１～４３４を制御する。
また、制御回路５３は、電圧検出部４５で検出した蓄電部４４の電圧が調速停止電圧以下、つまり蓄電部４４の蓄電量が所定値以下の場合は、テンプ３０の調速制御を停止する停止状態に切り替え、各スイッチ４３１～４３４をオフ状態にして各電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳとコイル３５との接続を切り離す。これにより、コイル３５には電流が流れないため電磁力が発生せず、テンプ３０の永久磁石３６にも影響しなくなるため、テンプ３０の振動周期は、ヒゲゼンマイ３４によって設定される通常の機械式時計の精度となる。
【0022】
次に、テンプ３０の調速制御に関して、図１１および図１２のフローチャートと、図１３のタイミングチャートとを用いて説明する。
機械式時計１では、りゅうず７によってゼンマイ１２を巻き上げることで起動を開始する。すなわち、ゼンマイ１２に蓄積された機械的エネルギーで輪列２０を介してガンギ車２１が回転すると、アンクル２２が左右に揺動し、テンプ３０のテン輪３１、３２が左右方向に振動する。テン輪３１、３２の振動により、永久磁石３６とコイル３５とが相対的に移動し、コイル３５に起電力が発生し、発電した電気エネルギーが蓄電部４４に蓄えられることで蓄電部４４の電圧が上昇して制御部５０等のシステムが起動し、発振回路５１により振動子４６が作動する。このため、制御部５０の制御回路５３は、起動開始時に、ステップＳ１を実行し、振動子４６の発振を検出したか否かを判定する。
制御回路５３は、ステップＳ１で発振検出がＮＯと判定した場合は、発振検出を継続する。制御回路５３は、ステップＳ１で発振検出がＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ２を実行し、電圧検出部４５によって蓄電部４４の電圧を検出する。
次に、制御回路５３は、ステップＳ３を実行し、蓄電部４４の電圧が予め設定された所定の電圧値以上となったか、つまり調速開始電圧以上となったことを検出したか否かを判定する。制御回路５３は、ステップＳ３でＮＯと判定した場合は、ステップＳ２、Ｓ３の処理を繰り返す。
機械式時計１では、りゅうず７によってゼンマイ１２を巻き上げることで起動を開始する。すなわち、ゼンマイ１２に蓄積された機械的エネルギーで輪列２０を介してガンギ車２１が回転すると、アンクル２２が左右に揺動し、テンプ３０のテン輪３１、３２が左右方向に振動する。テン輪３１、３２の振動により、永久磁石３６とコイル３５とが相対的に移動し、コイル３５に起電力が発生し、発電した電気エネルギーが蓄電部４４に蓄えられることで蓄電部４４の電圧が上昇して制御部５０等のシステムが起動し、発振回路５１により振動子４６が作動する。このため、制御部５０の制御回路５３は、起動開始時に、ステップＳ１を実行し、振動子４６の発振を検出したか否かを判定する。
制御回路５３は、ステップＳ１で発振検出がＮＯと判定した場合は、発振検出を継続する。制御回路５３は、ステップＳ１で発振検出がＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ２を実行し、電圧検出部４５によって蓄電部４４の電圧を検出する。
次に、制御回路５３は、ステップＳ３を実行し、蓄電部４４の電圧が予め設定された所定の電圧値以上となったか、つまり調速開始電圧以上となったことを検出したか否かを判定する。制御回路５３は、ステップＳ３でＮＯと判定した場合は、ステップＳ２、Ｓ３の処理を繰り返す。
【0023】
制御回路５３は、ステップＳ３でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ１０を実行し、テンプ調速制御を開始する。
制御回路５３は、ステップＳ１０のテンプ調速制御を開始すると、図１２に示すように、ステップＳ１１を実行してテンプ振動を検出する。すなわち、制御回路５３は、電源スイッチ４３０を制御して、コイル３５でテンプ３０の振動を検出できる振動検出状態とする。例えば、図１３に示すように、テンプ３０の振動を検出する検出期間は、電源ラインＶＤＤに接続される第１のスイッチ４３１または第２のスイッチ４３２のみをオン状態にし、残りのスイッチをオフ状態にし、駆動コイルを兼ねる検出用のコイル３５を基準電位と接続させる。テン輪３１、３２が回転し、永久磁石３６がコイル３５に近づくと、図１０に示すように、コイル３５に誘起電圧波形が生じる。このため、検出回路５２は、テン輪３１、３２の回転方向と、振動位相つまりテン輪３１、３２に保持された永久磁石３６とコイル３５との位置関係で設定される振動検出位置まで回転したことを検出できる。
制御回路５３は、ステップＳ１０のテンプ調速制御を開始すると、図１２に示すように、ステップＳ１１を実行してテンプ振動を検出する。すなわち、制御回路５３は、電源スイッチ４３０を制御して、コイル３５でテンプ３０の振動を検出できる振動検出状態とする。例えば、図１３に示すように、テンプ３０の振動を検出する検出期間は、電源ラインＶＤＤに接続される第１のスイッチ４３１または第２のスイッチ４３２のみをオン状態にし、残りのスイッチをオフ状態にし、駆動コイルを兼ねる検出用のコイル３５を基準電位と接続させる。テン輪３１、３２が回転し、永久磁石３６がコイル３５に近づくと、図１０に示すように、コイル３５に誘起電圧波形が生じる。このため、検出回路５２は、テン輪３１、３２の回転方向と、振動位相つまりテン輪３１、３２に保持された永久磁石３６とコイル３５との位置関係で設定される振動検出位置まで回転したことを検出できる。
【0024】
制御回路５３は、ステップＳ１２を実行し、発振回路５１から入力される基準クロックと、検出回路５２から入力される振動検出信号とを比較し、テン輪３１、３２の振動が設定値、例えば１秒間に６振動よりも進んでいるか、遅れているか、あるいは設定値と一致するかを判定する。
制御回路５３は、テン輪３１、３２の振動が設定値よりも進んでいると判定した場合は、ステップＳ１３を実行し、テン輪３１、３２に制動力を加えるために遅れパルスを出力する。制御回路５３は、テン輪３１、３２の振動が設定値よりも遅れていると判定した場合は、ステップＳ１４を実行し、テン輪３１、３２に駆動力を加えるために進みパルスを出力する。また、制御回路５３は、テン輪３１、３２の振動が設定値に一致し、調速が不要と判定した場合は、調速用のパルス出力は行わない。
遅れパルス、進みパルスは、対となる第１のスイッチ４３１および第４のスイッチ４３４をオン状態にする、あるいは、第２のスイッチ４３２および第３のスイッチ４３３をオン状態にする調速制御信号であり、本実施形態では予め設定された固定幅のパルスである。
制御回路５３は、テンプ３０を調速する調速状態では、テン輪３１、３２の永久磁石３６がコイル３５と重なる適切なタイミングで、遅れパルスまたは進みパルスを電源スイッチ４３０に出力し、第１のスイッチ４３１および第４のスイッチ４３４をオン状態にする、あるいは、第２のスイッチ４３２および第３のスイッチ４３３をオン状態にして、コイル３５に電流を流して電磁力を発生させる。コイル３５に流れる電流の向きを変えることで、テン輪３１、３２に取り付けた永久磁石３６に対して、電磁力によって吸引あるいは反発の力を切り替えて制御することができる。
このため、テンプ３０に制動力を加えて減速したり、駆動力を加えて加速することができる。例えば、テン輪３１、３２の振動により、永久磁石３６がコイル３５から離れ始めるタイミングで永久磁石３６に対して吸引する電磁力を発生させれば、テン輪３１、３２の振動を減速できる。逆に、永久磁石３６がコイル３５から離れ始めるタイミングで永久磁石３６に対して反発する電磁力を発生させれば、テン輪３１、３２の振動を加速できる。
図１３に示すタイミングチャートでは、最初の検出期間の検出結果により、第１のスイッチ４３１、第４のスイッチ４３４をオン状態にして調速制御を行っている。次の検出期間の検出結果により、前回と異なる第２のスイッチ４３２、第３のスイッチ４３３をオン状態にして調速制御を行っている。ただし、各検出期間の検出結果によっては、前回と同じスイッチがオン状態に制御される場合もある。すなわち、制御回路５３は、テン輪３１、３２の回転方向と、制御回路５３から出力されるパルスの種類、つまり遅れパルスまたは進みパルスのいずれであるかとによって、どのスイッチをオン状態にするかを制御する。また、制御回路５３は、遅れパルスまたは進みパルスの出力後、次の検出期間までの間は、すべてのスイッチ４３１～４３４をオフ状態に切り替えて、コイル３５の第１の端子３５１、第２の端子３５２を、第１の電源ラインＶＤＤおよび第２の電源ラインＶＳＳから電気的に切り離してオープン状態に制御する。
制御回路５３は、テン輪３１、３２の振動が設定値よりも進んでいると判定した場合は、ステップＳ１３を実行し、テン輪３１、３２に制動力を加えるために遅れパルスを出力する。制御回路５３は、テン輪３１、３２の振動が設定値よりも遅れていると判定した場合は、ステップＳ１４を実行し、テン輪３１、３２に駆動力を加えるために進みパルスを出力する。また、制御回路５３は、テン輪３１、３２の振動が設定値に一致し、調速が不要と判定した場合は、調速用のパルス出力は行わない。
遅れパルス、進みパルスは、対となる第１のスイッチ４３１および第４のスイッチ４３４をオン状態にする、あるいは、第２のスイッチ４３２および第３のスイッチ４３３をオン状態にする調速制御信号であり、本実施形態では予め設定された固定幅のパルスである。
制御回路５３は、テンプ３０を調速する調速状態では、テン輪３１、３２の永久磁石３６がコイル３５と重なる適切なタイミングで、遅れパルスまたは進みパルスを電源スイッチ４３０に出力し、第１のスイッチ４３１および第４のスイッチ４３４をオン状態にする、あるいは、第２のスイッチ４３２および第３のスイッチ４３３をオン状態にして、コイル３５に電流を流して電磁力を発生させる。コイル３５に流れる電流の向きを変えることで、テン輪３１、３２に取り付けた永久磁石３６に対して、電磁力によって吸引あるいは反発の力を切り替えて制御することができる。
このため、テンプ３０に制動力を加えて減速したり、駆動力を加えて加速することができる。例えば、テン輪３１、３２の振動により、永久磁石３６がコイル３５から離れ始めるタイミングで永久磁石３６に対して吸引する電磁力を発生させれば、テン輪３１、３２の振動を減速できる。逆に、永久磁石３６がコイル３５から離れ始めるタイミングで永久磁石３６に対して反発する電磁力を発生させれば、テン輪３１、３２の振動を加速できる。
図１３に示すタイミングチャートでは、最初の検出期間の検出結果により、第１のスイッチ４３１、第４のスイッチ４３４をオン状態にして調速制御を行っている。次の検出期間の検出結果により、前回と異なる第２のスイッチ４３２、第３のスイッチ４３３をオン状態にして調速制御を行っている。ただし、各検出期間の検出結果によっては、前回と同じスイッチがオン状態に制御される場合もある。すなわち、制御回路５３は、テン輪３１、３２の回転方向と、制御回路５３から出力されるパルスの種類、つまり遅れパルスまたは進みパルスのいずれであるかとによって、どのスイッチをオン状態にするかを制御する。また、制御回路５３は、遅れパルスまたは進みパルスの出力後、次の検出期間までの間は、すべてのスイッチ４３１～４３４をオフ状態に切り替えて、コイル３５の第１の端子３５１、第２の端子３５２を、第１の電源ラインＶＤＤおよび第２の電源ラインＶＳＳから電気的に切り離してオープン状態に制御する。
【0025】
次に、制御回路５３は、ステップＳ１５を実行し、振動検出タイミングとなったか否かを判定する。例えば、テン輪３１、３２が１秒間に６振動する設定の場合は、１／６秒毎に振動検出タイミングが設定される。このため、前回の振動検出タイミングからの経過時間が１／６秒となれば、制御回路５３はステップＳ１５でＹＥＳと判定し、ステップＳ１１のテンプ振動検出処理に戻ってテンプ調速制御を継続する。
一方、制御回路５３は、ステップＳ１５でＮＯと判定した場合は、ステップＳ１６を実行し、電圧検出タイミングとなったか否かを判定する。電圧検出タイミングは、所定時間間隔、たとえば６０秒間隔に設定され、制御回路５３は、前回の電圧検出から所定時間経過していない場合は、ステップＳ１６でＮＯと判定し、ステップＳ１５に戻って処理を継続する。
一方、制御回路５３は、ステップＳ１５でＮＯと判定した場合は、ステップＳ１６を実行し、電圧検出タイミングとなったか否かを判定する。電圧検出タイミングは、所定時間間隔、たとえば６０秒間隔に設定され、制御回路５３は、前回の電圧検出から所定時間経過していない場合は、ステップＳ１６でＮＯと判定し、ステップＳ１５に戻って処理を継続する。
【0026】
一方、制御回路５３は、ステップＳ１６でＹＥＳと判定すると、ステップＳ１０のテンプ調速制御を一旦終了し、図１１に示すように、ステップＳ４を実行し、電圧検出部４５によって蓄電部４４の電圧を検出する。
次に、制御回路５３は、ステップＳ５を実行し、蓄電部４４の電圧が予め設定された調速停止電圧以下であるかを判定する。調速停止電圧は、ＩＣである制御部５０の動作電圧よりも高い電圧である。また、調速停止電圧は、振動子４６の発振停止電圧よりも高い電圧である。さらに、調速停止電圧と調速開始電圧とは、同じ電圧でもよいが、調速制御を開始してから短時間で調速停止状態に移行することを防止するため、調速開始電圧を調速停止電圧よりも高い電圧に設定することが好ましい。
制御回路５３は、ステップＳ５でＮＯと判定した場合は、ステップＳ１０のテンプ調速制御を再開する。
次に、制御回路５３は、ステップＳ５を実行し、蓄電部４４の電圧が予め設定された調速停止電圧以下であるかを判定する。調速停止電圧は、ＩＣである制御部５０の動作電圧よりも高い電圧である。また、調速停止電圧は、振動子４６の発振停止電圧よりも高い電圧である。さらに、調速停止電圧と調速開始電圧とは、同じ電圧でもよいが、調速制御を開始してから短時間で調速停止状態に移行することを防止するため、調速開始電圧を調速停止電圧よりも高い電圧に設定することが好ましい。
制御回路５３は、ステップＳ５でＮＯと判定した場合は、ステップＳ１０のテンプ調速制御を再開する。
【0027】
制御回路５３は、ステップＳ５でＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ６を実行し、調速制御を停止し、図１３に示すように、すべてのスイッチ４３１～４３４をオフ状態に切り替えて、コイル３５の第１の端子３５１、第２の端子３５２を、第１の電源ラインＶＤＤおよび第２の電源ラインＶＳＳから電気的に切り離してオープン状態にして、電子調速装置４０による調速制御を停止状態に切り替える。
コイル３５がオープン状態となると、コイル３５に電磁力が発生せず、テンプ３０は一般的な機械式時計と同じく、ヒゲゼンマイ３４による機械的な調速制御のみとなる。このため、機械式時計１の精度は、クオーツ時計の月差精度、例えば月差±１５秒を維持することはできないが、一般的な機械式時計と同様の日差精度は維持することができる。
コイル３５がオープン状態となると、コイル３５に電磁力が発生せず、テンプ３０は一般的な機械式時計と同じく、ヒゲゼンマイ３４による機械的な調速制御のみとなる。このため、機械式時計１の精度は、クオーツ時計の月差精度、例えば月差±１５秒を維持することはできないが、一般的な機械式時計と同様の日差精度は維持することができる。
【0028】
次に、制御回路５３は、ステップＳ７を実行し、ステップＳ６の調速制御を停止してから所定時間、例えば、２４時間が経過したか否かを判定する。制御回路５３は、ステップＳ７でＮＯと判定した場合は、ステップＳ４に戻り、制御を継続する。このため、蓄電部４４の電圧が一時的に低下しても、その後、調速停止電圧よりも大きくなれば、テンプ調速制御を再開できる。例えば、蓄電部４４の電圧低下の要因が、ゼンマイ１２が解けて輪列２０に加わる機械的エネルギーが低下した場合であれば、ユーザーがゼンマイ１２を巻き上げることで蓄電部４４の電圧を上昇させることで、テンプ調速制御を再開することができる。
【0029】
制御回路５３は、ステップＳ７でＹＥＳと判定した場合、つまり蓄電部４４の電圧が調速停止電圧以下に低下したまま、所定時間が経過すると、ステップＳ８を実行し、発振回路５１への電源供給を強制的に停止して振動子４６の発振を止め、エネルギー消費を抑えて蓄電エネルギーを保持し、制御部５０つまりＩＣが作動できる電圧を維持して次回の発電後の起動に備える待機モードに移行する。
待機モードにおいて、ユーザーがゼンマイ１２を巻き上げて起動を開始すると、図１１のステップＳ１からの制御を実行する。
以上のとおり、調速制御手段である制御回路５３は、各スイッチ４３１～４３４のオン状態およびオフ状態を制御することで、テンプ３０の振動を検出する振動検出状態と、コイル３５に流れる電流の向きを制御することでテンプ３０を調速する調速状態と、各スイッチ４３１～４３４をオフ状態に制御し、コイル３５に電流が流れない停止状態と、を切り替えて制御する。
待機モードにおいて、ユーザーがゼンマイ１２を巻き上げて起動を開始すると、図１１のステップＳ１からの制御を実行する。
以上のとおり、調速制御手段である制御回路５３は、各スイッチ４３１～４３４のオン状態およびオフ状態を制御することで、テンプ３０の振動を検出する振動検出状態と、コイル３５に流れる電流の向きを制御することでテンプ３０を調速する調速状態と、各スイッチ４３１～４３４をオフ状態に制御し、コイル３５に電流が流れない停止状態と、を切り替えて制御する。
【0030】
［実施形態の効果］
本実施形態によれば、ゼンマイ１２で輪列２０を作動して運針し、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０によって調速する機械式時計１において、調速機であるテンプ３０の振動を検出した振動検出信号と、振動子４６からのクロック信号とを比較した結果に基づいてテンプ３０の振動を調速できるため、機械式時計１の時刻精度をクオーツ時計レベルに向上できる。
蓄電部４４の電気エネルギーが減少し、調速停止電圧以下に電圧が低下して電子調速ができなくなった場合は、電源スイッチ４３０をオフ状態にしてコイル３５を電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳから切り離す停止状態に切り替えているので、コイル３５がテンプ３０の機械的な調速に影響を与えることを確実に防止できる。このため、調速制御の停止状態では、指針が指示する時刻精度を一般的な機械式時計の精度に維持でき、時刻精度が著しく低下することを防止できる。
また、制御回路５３は、遅れパルスまたは進みパルスの出力後、次の検出期間までの間も、電源スイッチ４３０をオフ状態とすることで、コイル３５がテンプ３０の機械的な調速に影響を与えることを防止できる。
本実施形態によれば、ゼンマイ１２で輪列２０を作動して運針し、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０によって調速する機械式時計１において、調速機であるテンプ３０の振動を検出した振動検出信号と、振動子４６からのクロック信号とを比較した結果に基づいてテンプ３０の振動を調速できるため、機械式時計１の時刻精度をクオーツ時計レベルに向上できる。
蓄電部４４の電気エネルギーが減少し、調速停止電圧以下に電圧が低下して電子調速ができなくなった場合は、電源スイッチ４３０をオフ状態にしてコイル３５を電源ラインＶＤＤ、ＶＳＳから切り離す停止状態に切り替えているので、コイル３５がテンプ３０の機械的な調速に影響を与えることを確実に防止できる。このため、調速制御の停止状態では、指針が指示する時刻精度を一般的な機械式時計の精度に維持でき、時刻精度が著しく低下することを防止できる。
また、制御回路５３は、遅れパルスまたは進みパルスの出力後、次の検出期間までの間も、電源スイッチ４３０をオフ状態とすることで、コイル３５がテンプ３０の機械的な調速に影響を与えることを防止できる。
【0031】
テンプ３０の調速を、テン輪３１、３２に設けた永久磁石３６と、電流を流すことによって電磁力を発生させるコイル３５とを用いて行っているので、テンプ３０に制動力を加えて減速する調速と、テンプ３０に駆動力を加えて加速する調速とを実行することができる。特に、テンプ３０を加速することができるため、ゼンマイ１２のトルクが小さい領域、つまり巻き戻し速度が遅い期間も調速することができる。
このため、図１４に示すように、ゼンマイ１２で機械式時計１を調速できる持続時間を延ばすことができる。すなわち、テンプ３０を制動力のみで調速制御する場合、巻き戻しトルクがＴ１に低下すると調速制御することができないため、テンプ３０を電子調速装置４０で調速できるのは、ゼンマイ１２の巻解け数で１０．５巻までであり、それ以降のゼンマイ１２のトルクが小さい領域は、テンプ３０の電子調速制御が停止されるため、一般的な機械式時計の精度になる。
一方、本実施形態のように、テンプ３０を制動力および駆動力で調速制御する場合、巻き戻しトルクがＴ１よりも小さいＴ２まで調速制御することができ、ゼンマイ１２の巻解け数で１３巻まで調速制御できる。このため、機械式時計１は、クオーツ時計の精度で駆動できる持続時間を、ゼンマイ１２の１３巻まで延ばすことができる。
このため、図１４に示すように、ゼンマイ１２で機械式時計１を調速できる持続時間を延ばすことができる。すなわち、テンプ３０を制動力のみで調速制御する場合、巻き戻しトルクがＴ１に低下すると調速制御することができないため、テンプ３０を電子調速装置４０で調速できるのは、ゼンマイ１２の巻解け数で１０．５巻までであり、それ以降のゼンマイ１２のトルクが小さい領域は、テンプ３０の電子調速制御が停止されるため、一般的な機械式時計の精度になる。
一方、本実施形態のように、テンプ３０を制動力および駆動力で調速制御する場合、巻き戻しトルクがＴ１よりも小さいＴ２まで調速制御することができ、ゼンマイ１２の巻解け数で１３巻まで調速制御できる。このため、機械式時計１は、クオーツ時計の精度で駆動できる持続時間を、ゼンマイ１２の１３巻まで延ばすことができる。
【0032】
電源スイッチ４３０を、４つのスイッチ４３１～４３４からなるブリッジ回路で構成しているので、制御回路５３は、コイル３５に流れる電流の方向を容易に変更でき、永久磁石３６に対して制動力および駆動力を簡単な制御で選択して加えることができ、テンプ３０の進みや遅れの調速制御を簡単な回路構成で実現できる。
さらに、制御回路５３は、各スイッチ４３１～４３４のオン状態およびオフ状態を適宜設定することで、振動検出状態、調速状態、停止状態を容易に切り替えて制御することができる。
調速手段である永久磁石３６およびコイル３５を発電機として兼用するため、別途、発電機を設ける必要が無い。このため、調速手段とは独立した発電機を設ける場合に比べて、部品数を少なくできてコストを低減でき、機械式時計１を小型化、薄型化できる。
さらに、制御回路５３は、各スイッチ４３１～４３４のオン状態およびオフ状態を適宜設定することで、振動検出状態、調速状態、停止状態を容易に切り替えて制御することができる。
調速手段である永久磁石３６およびコイル３５を発電機として兼用するため、別途、発電機を設ける必要が無い。このため、調速手段とは独立した発電機を設ける場合に比べて、部品数を少なくできてコストを低減でき、機械式時計１を小型化、薄型化できる。
【0033】
［変形例］
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、図１５に示す機械式時計１Ｂのように、発電機としてソーラーパネル６５を用いてもよい。機械式時計１Ｂは、ケース２Ｂの裏蓋６０として、ガラス裏蓋６１と、ガラス裏蓋６１の外周を保持する保持リング６２とを備える。そして、機械式ムーブメント１０Ｂの裏蓋６０側に、ソーラーパネル６５が取り付けられている。ソーラーパネル６５は、ガラス裏蓋６１を透過した光を受光して発電する。
機械式時計１Ｂの機械式ムーブメント１０Ｂには、機械式時計１と同様に、ゼンマイ１２を内蔵する香箱車１１や、全固体電池で構成される蓄電部４４、水晶振動子で構成される振動子４６が配置されている。なお、機械式ムーブメント１０Ｂには、輪列２０、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０等も設けられているが、図示を省略する。
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、図１５に示す機械式時計１Ｂのように、発電機としてソーラーパネル６５を用いてもよい。機械式時計１Ｂは、ケース２Ｂの裏蓋６０として、ガラス裏蓋６１と、ガラス裏蓋６１の外周を保持する保持リング６２とを備える。そして、機械式ムーブメント１０Ｂの裏蓋６０側に、ソーラーパネル６５が取り付けられている。ソーラーパネル６５は、ガラス裏蓋６１を透過した光を受光して発電する。
機械式時計１Ｂの機械式ムーブメント１０Ｂには、機械式時計１と同様に、ゼンマイ１２を内蔵する香箱車１１や、全固体電池で構成される蓄電部４４、水晶振動子で構成される振動子４６が配置されている。なお、機械式ムーブメント１０Ｂには、輪列２０、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０等も設けられているが、図示を省略する。
【0034】
機械式時計１Ｂによれば、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、ソーラーパネル６５は独立した発電機であるため、ゼンマイ１２のトルク変動に影響されずに発電できる。さらに、テンプ３０に設けられる永久磁石３６やコイル３５を発電機として兼用する必要が無いため、テンプ３０の振動検出や調速に適した永久磁石３６やコイル３５を用いることができる。
ソーラーパネル６５は、ガラス裏蓋６１から受光するため、一般的な文字板側に配置したソーラーパネルに比べて発電量は少ないが、機械式時計１Ｂでは指針運針用のモーターを駆動する必要が無く、調速制御用の制御部５０を駆動するだけでよいため、発電量が少なくても充分にエネルギーを賄うことができる。その上、文字板側にソーラーパネルを配置する場合は、光を透過させるプラスチック文字板を使う必要があるが、裏蓋６０側にソーラーパネル６５を設けた場合は、光を透過しない金属製の文字板等も利用でき、時計外観の制約がないため、質感を高めることができる。
ソーラーパネル６５は、ガラス裏蓋６１から受光するため、一般的な文字板側に配置したソーラーパネルに比べて発電量は少ないが、機械式時計１Ｂでは指針運針用のモーターを駆動する必要が無く、調速制御用の制御部５０を駆動するだけでよいため、発電量が少なくても充分にエネルギーを賄うことができる。その上、文字板側にソーラーパネルを配置する場合は、光を透過させるプラスチック文字板を使う必要があるが、裏蓋６０側にソーラーパネル６５を設けた場合は、光を透過しない金属製の文字板等も利用でき、時計外観の制約がないため、質感を高めることができる。
【0035】
また、図１６に示すように、発電機としてゼンマイ１２とは連結していない電磁発電機７０を用いてもよい。電磁発電機７０は、回転錘７１と、動力伝達機構７２と、発電機７３とを備える。回転錘７１は、回転軸７１Ａを回転中心として外部からの運動エネルギーにより回転自在に構成される。動力伝達機構７２は、複数の歯車を組み合わせた増速輪列であり、回転錘７１の回転をローター７３１に伝達する。したがって、回転錘７１および動力伝達機構７２は、ローター７３１を回転する回転機構である。
発電機７３は、ローター７３１、ステーター７３２、発電コイル７３３を備え、回転錘７１の回転が動力伝達機構７２を介してローター７３１に伝達することで、ローター７３１の回転による起電力によって発電する。
発電機７３は、ローター７３１、ステーター７３２、発電コイル７３３を備え、回転錘７１の回転が動力伝達機構７２を介してローター７３１に伝達することで、ローター７３１の回転による起電力によって発電する。
【0036】
電磁発電機７０を用いた場合も、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、電磁発電機７０は独立した発電機であるため、機械式時計１Ｂと同様の効果を奏することができる。また、電磁発電機７０は、前述のとおり、モーターを駆動しないため発電量は少なくてよく、そのため、一般的な自動巻きのクオーツ時計よりも回転錘７１や発電機７３を小さくでき、機械式時計を小型化、薄型化できる。
なお、回転錘７１の回転運動は、発電に使うだけでなく、ゼンマイ１２の巻き上げに利用してもよい。また手巻きの機械式時計をベースに組み合わせて、ゼンマイ１２の巻上げは手巻きで行い、発電は回転錘７１によるものとしてもよい。
なお、回転錘７１の回転運動は、発電に使うだけでなく、ゼンマイ１２の巻き上げに利用してもよい。また手巻きの機械式時計をベースに組み合わせて、ゼンマイ１２の巻上げは手巻きで行い、発電は回転錘７１によるものとしてもよい。
【0037】
図１７に示すように、機械式時計１Ｄに設ける発電機としては、外部充電器８５からの電磁誘導によるワイヤレス充電機構を用いてもよい。機械式時計１Ｄは、ガラス裏蓋６１Ｄおよび保持リング６２Ｄを有する裏蓋６０Ｄと、ムーブメントの裏蓋６０Ｄ側に配置した受電用コイル８１とを備える。ガラス裏蓋６１Ｄを用いているのは、充電用の高周波信号を効率良く通過させるためである。
外部充電器８５は、充電ユニット本体８６と、送電用コイル８７とを備える。充電ユニット本体８６から送電用コイル８７に１２０ｋＨｚ程度の送電用信号を出力すると、送電用コイル８７に電流が流れ、磁界が発生する。この磁界を受けた受電用コイル８１には誘導電流が流れ、蓄電部４４を充電することができる。したがって、受電用コイル８１は、外部から印加された磁界により電磁誘導で発電する発電コイルである。
外部充電器８５は、充電ユニット本体８６と、送電用コイル８７とを備える。充電ユニット本体８６から送電用コイル８７に１２０ｋＨｚ程度の送電用信号を出力すると、送電用コイル８７に電流が流れ、磁界が発生する。この磁界を受けた受電用コイル８１には誘導電流が流れ、蓄電部４４を充電することができる。したがって、受電用コイル８１は、外部から印加された磁界により電磁誘導で発電する発電コイルである。
【0038】
このような外部充電器８５および受電用コイル８１を用いた場合も、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、外部充電器８５、受電用コイル８１はゼンマイ１２の機械的エネルギーを利用しない発電機であるため、機械式時計１Ｂと同様の効果を奏することができる。また、外部充電器８５からの磁界を受けて電流を発生するコイルとして、専用の受電用コイル８１を用いているので伝達効率を向上できる。
なお、電磁発電機７０の発電コイル７３３を受電用コイルとして用いてもよい。すなわち、発電コイル７３３を用いた場合でも、磁束の向きを外部充電器８５の送電用コイル８７と適切な位置関係で合わすことで、ワイヤレス充電を行うことができる。この場合、機械式時計をユーザーが手首に装着して利用している間は、回転錘７１の回転運動による電磁誘導により蓄電部４４を充電し、機械式時計を外部充電器８５の送電用コイル８７上に載置することで、外部充電器８５を用いたワイヤレス充電で蓄電部４４を充電することができる。
なお、電磁発電機７０の発電コイル７３３を受電用コイルとして用いてもよい。すなわち、発電コイル７３３を用いた場合でも、磁束の向きを外部充電器８５の送電用コイル８７と適切な位置関係で合わすことで、ワイヤレス充電を行うことができる。この場合、機械式時計をユーザーが手首に装着して利用している間は、回転錘７１の回転運動による電磁誘導により蓄電部４４を充電し、機械式時計を外部充電器８５の送電用コイル８７上に載置することで、外部充電器８５を用いたワイヤレス充電で蓄電部４４を充電することができる。
【0039】
テンプ３０は、２枚のテン輪３１、３２を備えるものに限定されず、１枚のテン輪を備えるものでもよい。
また、コイル３５をテン輪に取り付け、永久磁石３６はムーブメント側に固定してもよい。例えば、１枚のテン輪にコイル３５を取り付け、テン輪を挟んで対となる永久磁石３６１～３６４を配置してもよい。
永久磁石３６の数は４つに限定されない。特に発電機を別途設け、コイル３５を発電用には用いずにテンプ３０の調速や振動検出に用いる場合は、永久磁石は少なくとも１つ設けられていればよい。この場合、コイル３５はテン輪３１、３２間に配置されるものに限定されず、テンプ３０の外周側や、テンプ３０の文字板側あるいは裏蓋側に配置してもよい。
また、コイル３５をテン輪に取り付け、永久磁石３６はムーブメント側に固定してもよい。例えば、１枚のテン輪にコイル３５を取り付け、テン輪を挟んで対となる永久磁石３６１～３６４を配置してもよい。
永久磁石３６の数は４つに限定されない。特に発電機を別途設け、コイル３５を発電用には用いずにテンプ３０の調速や振動検出に用いる場合は、永久磁石は少なくとも１つ設けられていればよい。この場合、コイル３５はテン輪３１、３２間に配置されるものに限定されず、テンプ３０の外周側や、テンプ３０の文字板側あるいは裏蓋側に配置してもよい。
【0040】
前記実施形態では、コイル３５は、振動検出用コイルと調速制御用コイルとを兼用していたが、振動検出用のコイルと、調速制御用のコイルとを別々に設けてもよい。
さらに、調速制御用コイルを複数設けてもよい。例えば、テン輪３１、３２の振動の中間位置に振動検出用コイルを配置し、この振動検出用コイルを挟んで左右に調速制御用コイルをそれぞれ配置してもよい。
さらに、調速制御用コイルを複数設けてもよい。例えば、テン輪３１、３２の振動の中間位置に振動検出用コイルを配置し、この振動検出用コイルを挟んで左右に調速制御用コイルをそれぞれ配置してもよい。
【0041】
制御回路５３は、調速制御信号として、パルス幅が一定の遅れパルス、進みパルスを出力していたが、クロック信号に対する振動検出信号の進み量、遅れ量に応じて、遅れパルス、進みパルスのパルス幅を調整し、制動力や駆動力を調整してもよい。
【0042】
前記実施形態では、蓄電部４４の電圧が調速停止電圧以下になった場合、コイル３５を第１の電源ラインＶＤＤ、第２の電源ラインＶＳＳに接続するスイッチ４３１～４３４をすべてオフ状態にして調速制御を停止状態に切り替えていたが、例えば、コイル３５と第１の電源ラインＶＤＤ、第２の電源ラインＶＳＳとの間に高抵抗を配置することで停止状態としてもよい。すなわち、停止状態は、コイル３５に電流が流れない、あるいは、電流が流れても極力小さな電流しか流れないようにして、コイル３５で電磁力が発生しない、あるいは、調速制御に影響を与えない僅かな電磁力しか発生しないようにすることで、テンプ３０の動作に影響を与えないものであればよい。
【0043】
［本開示のまとめ］
本開示の機械式時計は、ゼンマイと、前記ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、クロック信号を出力する発振回路と、前記テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、永久磁石およびコイルを備える調速手段と、前記調速手段を制御して前記テンプを調速制御する調速制御手段と、前記調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と前記電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、前記永久磁石および前記コイルの一方は前記テンプに保持され、前記調速制御手段は、前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較し、前記コイルに電流を出力して発生させた電磁力を前記永久磁石に働かせて前記テンプを調速制御し、前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、前記テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替えることを特徴とする。
本開示の機械式時計によれば、テンプの振動を検出した振動検出信号と、クロック信号とを比較した結果に基づいてテンプの振動を調速できるため、機械式時計の時刻精度をクオーツ時計レベルに向上できる。また、蓄電手段の蓄電量が所定値以下に低下した場合、調速制御を停止する停止状態に切り替えているので、コイルがテンプの動作に影響を与えないようにできる。このため、調速制御の停止状態では、指針が指示する時刻精度を一般的な機械式時計の精度に維持でき、時刻精度が著しく低下することを防止できる。
さらに、テンプの調速を、永久磁石と、電流を流すことによって電磁力を発生させるコイルとを用いて行っているので、テンプに制動力を加えて減速する調速と、テンプに駆動力を加えて加速する調速とを実行することができる。特に、テンプを加速できるため、ゼンマイのトルクが小さい領域、つまり巻き戻し速度が遅い期間も調速することができる。このため、ゼンマイで機械式時計を調速できる持続時間を延ばすことができる。
本開示の機械式時計は、ゼンマイと、前記ゼンマイからの動力により駆動されるテンプと、クロック信号を出力する発振回路と、前記テンプの振動を検出して振動検出信号を出力する振動検出手段と、永久磁石およびコイルを備える調速手段と、前記調速手段を制御して前記テンプを調速制御する調速制御手段と、前記調速制御手段に供給する電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と前記電気エネルギーを発電する発電機と、を備え、前記永久磁石および前記コイルの一方は前記テンプに保持され、前記調速制御手段は、前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較し、前記コイルに電流を出力して発生させた電磁力を前記永久磁石に働かせて前記テンプを調速制御し、前記蓄電手段の蓄電量が所定値以下の場合に、前記テンプの調速制御を停止する停止状態に切り替えることを特徴とする。
本開示の機械式時計によれば、テンプの振動を検出した振動検出信号と、クロック信号とを比較した結果に基づいてテンプの振動を調速できるため、機械式時計の時刻精度をクオーツ時計レベルに向上できる。また、蓄電手段の蓄電量が所定値以下に低下した場合、調速制御を停止する停止状態に切り替えているので、コイルがテンプの動作に影響を与えないようにできる。このため、調速制御の停止状態では、指針が指示する時刻精度を一般的な機械式時計の精度に維持でき、時刻精度が著しく低下することを防止できる。
さらに、テンプの調速を、永久磁石と、電流を流すことによって電磁力を発生させるコイルとを用いて行っているので、テンプに制動力を加えて減速する調速と、テンプに駆動力を加えて加速する調速とを実行することができる。特に、テンプを加速できるため、ゼンマイのトルクが小さい領域、つまり巻き戻し速度が遅い期間も調速することができる。このため、ゼンマイで機械式時計を調速できる持続時間を延ばすことができる。
【0044】
本開示の機械式時計において、前記コイルと前記コイルに電流を供給する電源ラインとの間に接続された電源スイッチを備え、前記調速制御手段は、前記電源スイッチをオフ状態にして前記停止状態に切り替えることが好ましい。
調速制御手段は、停止状態では、電源スイッチをオフ状態にしているので、コイルを電源ラインから確実に切り離すことができ、コイルがテンプの動作に影響することを確実に防止できる。
調速制御手段は、停止状態では、電源スイッチをオフ状態にしているので、コイルを電源ラインから確実に切り離すことができ、コイルがテンプの動作に影響することを確実に防止できる。
【0045】
本開示の機械式時計において、前記電源ラインは、第１の電源ラインと、前記第１の電源ラインと異なる電位の第２の電源ラインとを備え、前記電源スイッチは、前記コイルの第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に接続された第１のスイッチと、前記コイルの第２の端子と前記第１の電源ラインとの間に接続された第２のスイッチと、前記コイルの前記第１の端子と前記第２の電源ラインとの間に接続された第３のスイッチと、前記コイルの前記第２の端子と前記第２の電源ラインとの間に接続された第４のスイッチと、で構成され、前記調速制御手段は、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチのオン状態およびオフ状態を制御し、前記コイルに流れる電流の向きを制御することで前記テンプを調速する調速状態と、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチをオフ状態に制御し、前記コイルに電流が流れない前記停止状態と、を切り替えて制御することが好ましい。
電源スイッチは、４つのスイッチからなるブリッジ回路を構成するため、コイルに対して電流が流れる方向を簡単な制御で変更でき、永久磁石に対して制動力および駆動力を選択して加えることができ、テンプの進みや遅れの調速制御を簡単な回路構成で実現できる。
電源スイッチは、４つのスイッチからなるブリッジ回路を構成するため、コイルに対して電流が流れる方向を簡単な制御で変更でき、永久磁石に対して制動力および駆動力を選択して加えることができ、テンプの進みや遅れの調速制御を簡単な回路構成で実現できる。
【0046】
本開示の機械式時計において、前記振動検出手段は、前記コイルと、前記コイルの前記第１の端子および前記第２の端子に接続され、前記テンプの振動に伴い前記コイルに対して相対的に移動する前記永久磁石によって前記コイルに流れる電流を検出する検出回路と、を備えて構成され、前記調速制御手段は、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの一方のスイッチをオン状態とし、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの他方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチとをオフ状態とする振動検出状態と、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの一方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの一方のスイッチとをオン状態とし、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチの他方のスイッチと、前記第３のスイッチおよび前記第４のスイッチの他方のスイッチと、をオフ状態とする前記調速状態と、前記第１のスイッチ、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第４のスイッチをオフ状態とする前記停止状態と、を切り替えて制御することが好ましい。
調速制御手段は、各スイッチのオン状態およびオフ状態を適宜設定することで、振動検出状態、調速状態、停止状態を、容易に切り替えて制御することができる。
調速制御手段は、各スイッチのオン状態およびオフ状態を適宜設定することで、振動検出状態、調速状態、停止状態を、容易に切り替えて制御することができる。
【0047】
本開示の機械式時計において、前記発電機は、前記永久磁石および前記コイルを備え、前記テンプの振動によって前記永久磁石および前記コイルが相対的に移動して発電する電磁発電機であることが好ましい。
調速手段である永久磁石およびコイルを発電機として兼用するため、別途、発電機を設ける必要が無い。このため、調速手段とは独立した発電機を設ける場合に比べて、部品数を少なくできてコストを低減でき、機械式時計を小型化、薄型化できる。
調速手段である永久磁石およびコイルを発電機として兼用するため、別途、発電機を設ける必要が無い。このため、調速手段とは独立した発電機を設ける場合に比べて、部品数を少なくできてコストを低減でき、機械式時計を小型化、薄型化できる。
【0048】
本開示の機械式時計において、前記発電機は、ソーラーパネルを備えるソーラー発電機であることが好ましい。
発電機としてソーラーパネルを設ければ、機械式時計を使用していない非携帯時にもソーラーパネルに受光させることで発電させることができ、蓄電手段の蓄電量の低下を防止してテンプの調速制御を継続できるため、クオーツ時計レベルの精度を維持できる。
また、調速手段である永久磁石およびコイルで発電する必要が無いため、永久磁石やコイルを発電用に設定する必要が無い。このため、永久磁石の数を減少でき、コイルを小型化することができる。
発電機としてソーラーパネルを設ければ、機械式時計を使用していない非携帯時にもソーラーパネルに受光させることで発電させることができ、蓄電手段の蓄電量の低下を防止してテンプの調速制御を継続できるため、クオーツ時計レベルの精度を維持できる。
また、調速手段である永久磁石およびコイルで発電する必要が無いため、永久磁石やコイルを発電用に設定する必要が無い。このため、永久磁石の数を減少でき、コイルを小型化することができる。
【0049】
本開示の機械式時計において、透光性の裏蓋を備え、前記ソーラーパネルは、前記裏蓋を透過する光を受光して発電することが好ましい。
ソーラーパネルが裏蓋から受光するため、文字板を透光性のプラスチックなどで構成する必要が無い。このため、文字板の材質やデザインの制約が少なく、意匠性を向上できる。
ソーラーパネルが裏蓋から受光するため、文字板を透光性のプラスチックなどで構成する必要が無い。このため、文字板の材質やデザインの制約が少なく、意匠性を向上できる。
【0050】
本開示の機械式時計において、前記発電機は、発電コイルと、ローターと、前記ローターを回転させる回転機構とを備えた電磁発電機であることが好ましい。
回転錘等の回転機構でローターを回転させているので、ゼンマイの機械的エネルギーを用いずに発電することができる。このため、機械式時計を携帯することなどで回転錘を回転させることで、効率的に発電することができる。また、電磁発電機は時計のケース内部に配置できるので、ソーラーパネルを用いた場合のように透光部を設ける必要が無く、時計の外観に制約が無くなるため、意匠性を向上できる。
また、回転機構を、ゼンマイの巻上げ機構と兼用すれば、ゼンマイを自動で巻き上げつつ、発電することができ、機械式時計を携帯するだけで、継続的にクオーツ時計の精度で駆動できる。
回転錘等の回転機構でローターを回転させているので、ゼンマイの機械的エネルギーを用いずに発電することができる。このため、機械式時計を携帯することなどで回転錘を回転させることで、効率的に発電することができる。また、電磁発電機は時計のケース内部に配置できるので、ソーラーパネルを用いた場合のように透光部を設ける必要が無く、時計の外観に制約が無くなるため、意匠性を向上できる。
また、回転機構を、ゼンマイの巻上げ機構と兼用すれば、ゼンマイを自動で巻き上げつつ、発電することができ、機械式時計を携帯するだけで、継続的にクオーツ時計の精度で駆動できる。
【0051】
本開示の機械式時計において、前記発電機は、外部から印加された磁界により電磁誘導で発電する発電コイルを備えることが好ましい。
外部の専用充電器に機械式時計を置いて充電するワイヤレス充電を実現できる。このため、機械式時計を専用充電器に置く必要があるが、蓄電手段を短時間で充電することができる。また、機械式時計には発電コイルのみを設ければよいため、ソーラーパネルや電磁発電機を内蔵する場合に比べて、機械式時計を小型化、薄型化できる。
外部の専用充電器に機械式時計を置いて充電するワイヤレス充電を実現できる。このため、機械式時計を専用充電器に置く必要があるが、蓄電手段を短時間で充電することができる。また、機械式時計には発電コイルのみを設ければよいため、ソーラーパネルや電磁発電機を内蔵する場合に比べて、機械式時計を小型化、薄型化できる。
【符号の説明】
【0052】
１…機械式時計、１Ｂ…機械式時計、１Ｄ…機械式時計、１０…機械式ムーブメント、１０Ｂ…機械式ムーブメント、１１…香箱車、１２…ゼンマイ、２１…ガンギ車、２２…アンクル、３０…テンプ、３１…テン輪、３２…テン輪、３４…ヒゲゼンマイ、３５…コイル、３６…永久磁石、３７…振り石、４０…電子調速装置、４１…発電部、４２…整流部、４３…調速部、４４…蓄電部、４５…電圧検出部、４６…振動子、４７…振動検出部、５０…制御部、５１…発振回路、５２…検出回路、５３…制御回路、６５…ソーラーパネル、７０…電磁発電機、７３…発電機、８１…受電用コイル、８５…外部充電器、３６１…永久磁石、３６２…永久磁石、３６３…永久磁石、３６４…永久磁石、４３０…電源スイッチ、４３１…第１のスイッチ、４３２…第２のスイッチ、４３３…第３のスイッチ、４３４…第４のスイッチ、ＶＤＤ…第１の電源ライン、ＶＳＳ…第２の電源ライン。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】