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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】P2024138836
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】機械式時計
(51)【国際特許分類】
G04C 3/06 20060101AFI20241002BHJP
G04B 17/06 20060101ALI20241002BHJP
G04B 17/22 20060101ALI20241002BHJP
G04C 10/00 20060101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
G04C3/06 B
G04B17/06
G04B17/22 Z
G04C10/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023049540
(22)【出願日】2023-03-27
(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
【テーマコード（参考）】
2F101
【Ｆターム（参考）】
2F101DA06
2F101DJ05
(57)【要約】
【課題】指針の指示時刻のずれの原因となる外部磁界ノイズ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、永久磁石およびコイルを備え、永久磁石およびコイルの一方がテンプに保持される調速手段と、コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、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、クロック信号と振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、駆動パルスによって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する処理を実行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る。調速制御手段は、外部磁界の検出結果に応じて、テンプを調速する処理内容を変更する。
【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、永久磁石およびコイルを備え、永久磁石およびコイルの一方がテンプに保持される調速手段と、コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、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、クロック信号と振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、駆動パルスによって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する処理を実行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る。調速制御手段は、外部磁界の検出結果に応じて、テンプを調速する処理内容を変更する。
【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、
永久磁石およびコイルを備え、前記永久磁石および前記コイルの一方が前記テンプに保持される調速手段と、
前記コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、
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、
前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、前記駆動パルスによって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する処理を実行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、
前記調速制御手段は、
前記外部磁界の検出結果に応じて、前記テンプを調速する処理内容を変更する
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、
永久磁石およびコイルを備え、前記永久磁石および前記コイルの一方が前記テンプに保持される調速手段と、
前記コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、
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、
前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、前記駆動パルスによって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する処理を実行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、
前記調速制御手段は、
前記外部磁界の検出結果に応じて、前記テンプを調速する処理内容を変更する
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、
前記蓄電手段から前記調速制御手段に前記電気エネルギーを供給する第１の電源ラインおよび第２の電源ラインが設けられ、
前記調速制御手段は、
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、を備え、
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、前記第４のスイッチはトランジスターであり、
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、前記第４のスイッチを制御することで、前記テンプを調速する処理を実行する
ことを特徴とする機械式時計。
前記蓄電手段から前記調速制御手段に前記電気エネルギーを供給する第１の電源ラインおよび第２の電源ラインが設けられ、
前記調速制御手段は、
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、を備え、
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、前記第４のスイッチはトランジスターであり、
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、前記第４のスイッチを制御することで、前記テンプを調速する処理を実行する
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、
前記外部磁界検出手段は、
前記第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された第５のスイッチおよび第１の抵抗素子を備え、
前記第５のスイッチをオンに制御して前記外部磁界を検出する処理を実行する
ことを特徴とする機械式時計。
前記外部磁界検出手段は、
前記第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された第５のスイッチおよび第１の抵抗素子を備え、
前記第５のスイッチをオンに制御して前記外部磁界を検出する処理を実行する
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、
前記外部磁界検出手段は、
前記第２の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された第６のスイッチおよび第２の抵抗素子を備え、
前記第５のスイッチまたは前記第６のスイッチを交互にオンに制御して前記外部磁界を検出する処理を実行する
ことを特徴とする機械式時計。
前記外部磁界検出手段は、
前記第２の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された第６のスイッチおよび第２の抵抗素子を備え、
前記第５のスイッチまたは前記第６のスイッチを交互にオンに制御して前記外部磁界を検出する処理を実行する
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項5】
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、
前記第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された前記第５のスイッチおよび前記第１の抵抗素子を備える
ことを特徴とする機械式時計。
前記振動検出手段は、
前記第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された前記第５のスイッチおよび前記第１の抵抗素子を備える
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項6】
請求項５に記載の機械式時計において、
前記調速制御手段は、
前記外部磁界の検出期間、振動検出期間、前記駆動パルスの出力期間以外の期間は、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、前記第４のスイッチをオフに制御する
ことを特徴とする機械式時計。
前記調速制御手段は、
前記外部磁界の検出期間、振動検出期間、前記駆動パルスの出力期間以外の期間は、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、前記第４のスイッチをオフに制御する
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項7】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出した場合、
前記調速制御手段は、前記テンプを調速する処理を第１期間停止する
ことを特徴とする機械式時計。
前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出した場合、
前記調速制御手段は、前記テンプを調速する処理を第１期間停止する
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項8】
請求項７に記載の機械式時計において、
前記外部磁界検出手段は、前記第１期間経過後、前記外部磁界を検出する処理を実行し、
前記調速制御手段は、
前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出した場合、前記テンプを調速する処理をさらに第１期間停止し、
前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出しなかった場合、前記テンプを調速する処理を再開する
ことを特徴とする機械式時計。
前記外部磁界検出手段は、前記第１期間経過後、前記外部磁界を検出する処理を実行し、
前記調速制御手段は、
前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出した場合、前記テンプを調速する処理をさらに第１期間停止し、
前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出しなかった場合、前記テンプを調速する処理を再開する
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項9】
請求項８に記載の機械式時計において、
前記テンプを調速する処理を停止した期間を記憶する記憶部を備え、
前記調速制御手段は、前記テンプを調速する処理を再開した場合に、前記記憶部に記憶された期間に応じて、前記駆動パルスの出力間隔を短くする
ことを特徴とする機械式時計。
前記テンプを調速する処理を停止した期間を記憶する記憶部を備え、
前記調速制御手段は、前記テンプを調速する処理を再開した場合に、前記記憶部に記憶された期間に応じて、前記駆動パルスの出力間隔を短くする
ことを特徴とする機械式時計。
【請求項10】
請求項１に記載の機械式時計において、
前記発電機は、前記ゼンマイからの動力により輪列を介して回転する発電用ローターと、前記発電用ローターの回転によって発電する発電用コイルとを備え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、前記ゼンマイからの動力により輪列を介して回転する発電用ローターと、前記発電用ローターの回転によって発電する発電用コイルとを備え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11】
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。
【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、動力源からの動力で駆動するテン輪のテン真に取り付けられたローターと、コイルとを備え、テン輪の正逆回転運動に伴うローターの回転によって発電し、ローターの回転検出信号に基づいてコイルに調速パルスを出力してローターの動きを制御する機械式時計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２２／１７６４５３号
【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、コイルに生じる電圧波形によってローターの回転を検出している。このため、外部磁界ノイズがある環境下では、磁界ノイズをコイルで検出してしまうことでローターの回転を正確に検出することができず、誤検出に基づいて調速パルスを出力することで、指針で指示する時刻にズレが生じるという課題がある。
【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、永久磁石およびコイルを備え、前記永久磁石および前記コイルの一方が前記テンプに保持される調速手段と、前記コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、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、前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、前記駆動パルスによって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する処理を実行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、前記調速制御手段は、前記外部磁界の検出結果に応じて、前記テンプを調速する処理内容を変更す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】機械式時計の回路構成を示すブロック図である。
【図9】機械式時計の整流部の構成を示す回路図である。
【図10】機械式時計の電子調速装置の構成を示す回路図である。
【図11】機械式時計の制御を示すフローチャートである。
【図12】機械式時計の調速制御信号を示すタイミングチャートである。
【図13】機械式時計の電子調速装置での振動検出時および外部磁界検出時の動作を示す回路図である。
【図14】外部ノイズの発生要因の一例であるスイッチングレギュレーターのスイッチング波形および出力波形を示す図である。
【図15】機械式時計の振動検出波形を示す波形図である。
【図16】機械式時計の電子調速装置での調速制御時の動作を示す回路図である。
【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ために追加された電子調速装置４０、制御部５０、発電機６０、整流部７０、蓄電部８０、振動子９０を備える。
機械式ムーブメント１０は、図２に示すように、動力用のゼンマイ１２、輪列２０、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０を備え、輪列２０には、時針４、分針５、秒針６が取り付けられている。
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ために追加された電子調速装置４０、制御部５０、発電機６０、整流部７０、蓄電部８０、振動子９０を備える。
機械式ムーブメント１０は、図２に示すように、動力用のゼンマイ１２、輪列２０、ガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０を備え、輪列２０には、時針４、分針５、秒針６が取り付けられている。
【0008】
図３にも示すように、動力用のゼンマイ１２は、香箱歯車１３、香箱真１４および香箱蓋からなる香箱車１１内に収納されている。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。
【0009】
香箱歯車１３の回転は、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。
【0010】
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。
【0011】
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振動検出用コイルと、外部磁界を検出する外部磁界検出用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振動検出用コイルと、外部磁界を検出する外部磁界検出用コイルとを兼用している。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
図８は、機械式時計１の回路ブロック図である。図８に示すように、機械式時計１は、制御部５０、発電機６０、整流部７０、電子調速装置４０、蓄電部８０、電圧検出部８５、振動子９０を備えて構成される。
制御部５０は、発振回路５１と、第１検出回路５２と、第２検出回路５３と、制御回路５４とを備える。
なお、電子調速装置４０、制御部５０、整流部７０、蓄電部８０、電圧検出部８５は、第１の電源ライン８１と、第２の電源ライン８２とに接続されている。本実施形態では、第１の電源ライン８１の電位はＶＤＤであり、第２の電源ライン８２の電位はＶＤＤと異なる電位のＶＳＳである。また、本実施形態では、高電位側の電位ＶＤＤを基準電位としているが、低電位側の電位ＶＳＳを基準電位としてもよい。
制御部５０は、発振回路５１と、第１検出回路５２と、第２検出回路５３と、制御回路５４とを備える。
なお、電子調速装置４０、制御部５０、整流部７０、蓄電部８０、電圧検出部８５は、第１の電源ライン８１と、第２の電源ライン８２とに接続されている。本実施形態では、第１の電源ライン８１の電位はＶＤＤであり、第２の電源ライン８２の電位はＶＤＤと異なる電位のＶＳＳである。また、本実施形態では、高電位側の電位ＶＤＤを基準電位としているが、低電位側の電位ＶＳＳを基準電位としてもよい。
【0016】
発電機６０は、図３に示すように、テン真３３に取り付けられた発電用ローター６１と、発電用ローター６１が配置される開口を区画するステーター６２と、ステーター６２に両端が固定された磁心６３と、磁心６３に巻回された発電用コイル６４と、発電用コイル６４の両端が導通された端子６５、６６とを備えている。
発電機６０は、ゼンマイ１２から輪列２０を介してテンプ３０に伝達される機械エネルギーでテン真３３と共に発電用ローター６１が回転することで、ステーター６２および磁心６３に流れる磁力線の向きを変化させ、発電用コイル６４に誘起電力を発生させる電磁発電機である。
発電機６０は、ゼンマイ１２から輪列２０を介してテンプ３０に伝達される機械エネルギーでテン真３３と共に発電用ローター６１が回転することで、ステーター６２および磁心６３に流れる磁力線の向きを変化させ、発電用コイル６４に誘起電力を発生させる電磁発電機である。
【0017】
整流部７０は、図９に示すように、全波整流回路であり、かつ、チョッピングにより発電機６０の発電用コイル６４をショートさせて、発電用コイル６４に発生する交流電力を昇圧整流して蓄電部８０に充電するものである。このため、整流部７０は、第１のスイッチ７１と、第２のスイッチ７２と、ダイオード７７、７８とを備える。
第１のスイッチ７１は、発電用コイル６４の第１端子ＭＧ１１と、第１の電源ライン８１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７３、７４で構成される。電界効果型トランジスター７３、７４は互いに並列に接続され、電界効果型トランジスター７３のゲートは発電用コイル６４の第２端子ＭＧ１２に接続され、電界効果型トランジスター７４のゲートは制御回路５４に接続されている。
第２のスイッチ７２は、第２端子ＭＧ１２と、第１の電源ライン８１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７５、７６で構成される。電界効果型トランジスター７５、７６は互いに並列に接続され、電界効果型トランジスター７５のゲートは第１端子ＭＧ１１に接続され、電界効果型トランジスター７６のゲートは制御回路５４に接続されている。
なお、発電用コイル６４の第１端子ＭＧ１１、第２端子ＭＧ１２は、発電機６０に設けられた端子６５、６６を介して整流部７０に接続されている。
第１のスイッチ７１は、発電用コイル６４の第１端子ＭＧ１１と、第１の電源ライン８１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７３、７４で構成される。電界効果型トランジスター７３、７４は互いに並列に接続され、電界効果型トランジスター７３のゲートは発電用コイル６４の第２端子ＭＧ１２に接続され、電界効果型トランジスター７４のゲートは制御回路５４に接続されている。
第２のスイッチ７２は、第２端子ＭＧ１２と、第１の電源ライン８１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７５、７６で構成される。電界効果型トランジスター７５、７６は互いに並列に接続され、電界効果型トランジスター７５のゲートは第１端子ＭＧ１１に接続され、電界効果型トランジスター７６のゲートは制御回路５４に接続されている。
なお、発電用コイル６４の第１端子ＭＧ１１、第２端子ＭＧ１２は、発電機６０に設けられた端子６５、６６を介して整流部７０に接続されている。
【0018】
第１のスイッチ７１の電界効果型トランジスター７３と、第２のスイッチ７２の電界効果型トランジスター７５とは、ゲートが第２端子ＭＧ１２、第１端子ＭＧ１１にそれぞれ接続されているため、発電機６０で発電しているときは、電界効果型トランジスター７３、７５のうち、発電用コイル６４の低電位側の端子に接続されたトランジスターがオフ状態となり、高電位側の端子に接続されたトランジスターがオン状態となる。
第１のスイッチ７１の電界効果型トランジスター７４と、第２のスイッチ７２の電界効果型トランジスター７６とは、制御回路５４から出力されるチョッパ信号Ｐ１がゲートに入力されることによってチョッピング制御が実行され、同時にオン状態またはオフ状態に制御される。
ダイオード７７、７８は、発電用コイル６４の第１端子ＭＧ１１、第２端子ＭＧ１２と、第２の電源ライン８２との間に配置されている。ダイオード７７、７８は、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わず、例えば、ショットキーバリアダイオードやシリコンダイオードを利用できる。
第１のスイッチ７１の電界効果型トランジスター７４と、第２のスイッチ７２の電界効果型トランジスター７６とは、制御回路５４から出力されるチョッパ信号Ｐ１がゲートに入力されることによってチョッピング制御が実行され、同時にオン状態またはオフ状態に制御される。
ダイオード７７、７８は、発電用コイル６４の第１端子ＭＧ１１、第２端子ＭＧ１２と、第２の電源ライン８２との間に配置されている。ダイオード７７、７８は、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わず、例えば、ショットキーバリアダイオードやシリコンダイオードを利用できる。
【0019】
発電機６０のチョッピング制御は、整流部７０に対して制御回路５４からチョッパ信号Ｐ１を出力し、チョッピング用の電界効果型トランジスター７４、７６を、発電用ローター６１の回転に比べて高い周波数で同時にオン／オフさせる制御である。この制御により発電用コイル６４の両端のショートとオープンが繰り返される。電界効果型トランジスター７４、７６が同時にオンしている期間は、発電用コイル６４の両端はショート状態になるため、発電用コイル６４の内部には大きな電流が流れる。次に、前述した２つの電界効果型トランジスター７４、７６を同時にオフにすると、その瞬間に発電用コイル６４に流れていた電流は電圧に変換され、高い誘起電圧が発生する。
【0020】
なお、整流部７０は、図９に示す全波整流回路に限定されない。すなわち、整流部７０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、発電機６０の交流出力を整流して、蓄電部８０に充電できるものであればよい。また、チョッピングによる昇圧整流を行わずに、発電機６０の交流出力を整流して蓄電部８０に充電してもよい。
【0021】
蓄電部８０は、二次電池やコンデンサーなどで構成される。蓄電部８０は、第１の電源ライン８１、第２の電源ライン８２を介して、整流部７０、電子調速装置４０、電圧検出部８５、制御部５０に接続されている。このため、発電機６０で発電された電気エネルギーは、整流部７０を介して蓄電部８０に蓄えられる。また、蓄電部８０に蓄積された電気エネルギーは、制御部５０や電子調速装置４０に供給される。蓄電部８０が設けられることで、発電機６０の発電が停止している間も、蓄電部８０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８０は、後述する調速制御手段である制御回路５４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８０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８０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、発電機６０および蓄電部８０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、発電機６０は、発電電力が小さい小型の発電機を利用できる。また、蓄電部８０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８０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８０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、発電機６０および蓄電部８０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、発電機６０は、発電電力が小さい小型の発電機を利用できる。また、蓄電部８０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。
【0022】
電圧検出部８５は、蓄電部８０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８５は、蓄電部８０の蓄電量を検出する。
振動子９０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９０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９０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９０は、所定周波数のクロック信号を制御部５０に出力する。
【0023】
電子調速装置４０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、テンプ３０に保持された永久磁石３６と、コイル３５と、図１０に示すスイッチ回路４３とを備えて構成される。
スイッチ回路４３は、制御回路５４で制御され、コイル３５と、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、第５のスイッチ４３５と、第６のスイッチ４３６と、第１の抵抗素子４４１と、第２の抵抗素子４４２とを備える。各スイッチ４３１～４３６は、制御回路５４から出力される制御信号ＣＳ１～ＣＳ６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８１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８１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８２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８２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。
スイッチ回路４３は、制御回路５４で制御され、コイル３５と、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、第５のスイッチ４３５と、第６のスイッチ４３６と、第１の抵抗素子４４１と、第２の抵抗素子４４２とを備える。各スイッチ４３１～４３６は、制御回路５４から出力される制御信号ＣＳ１～ＣＳ６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８１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８１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８２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８２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。
【0024】
第５のスイッチ４３５は、コイル３５の第１の端子３５１と、第１の電源ライン８１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６のスイッチ４３６は、コイル３５の第２の端子３５２と、第１の電源ライン８１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１の抵抗素子４４１は、コイル３５の第１の端子３５１と、第５のスイッチ４３５との間に接続され、第２の抵抗素子４４２は、コイル３５の第２の端子３５２と、第６のスイッチ４３６との間に接続されている。これらの第１の抵抗素子４４１、第２の抵抗素子４４２は、１００ｋΩ程度のＩＣ内蔵の半導体拡散抵抗等で構成される。
第５のスイッチ４３５および第１の抵抗素子４４１は、コイル３５の第１の端子３５１と、第１の電源ライン８１との間に直列に接続され、第１のスイッチ４３１とは並列に接続されている。
第６のスイッチ４３６および第２の抵抗素子４４２は、コイル３５の第２の端子３５２と、第１の電源ライン８１との間に直列に接続され、第２のスイッチ４３２とは並列に接続されている。
第１の抵抗素子４４１は、コイル３５の第１の端子３５１と、第５のスイッチ４３５との間に接続され、第２の抵抗素子４４２は、コイル３５の第２の端子３５２と、第６のスイッチ４３６との間に接続されている。これらの第１の抵抗素子４４１、第２の抵抗素子４４２は、１００ｋΩ程度のＩＣ内蔵の半導体拡散抵抗等で構成される。
第５のスイッチ４３５および第１の抵抗素子４４１は、コイル３５の第１の端子３５１と、第１の電源ライン８１との間に直列に接続され、第１のスイッチ４３１とは並列に接続されている。
第６のスイッチ４３６および第２の抵抗素子４４２は、コイル３５の第２の端子３５２と、第１の電源ライン８１との間に直列に接続され、第２のスイッチ４３２とは並列に接続されている。
【0025】
発振回路５１は、振動子９０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５４に出力する。基準クロックの周波数は、テンプ３０の振動検出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、テンプ３０の振動検出周期が１秒毎、つまり１Ｈｚであれば、基準クロックの周波数を１Ｈｚに設定すればよく、テンプ３０の振動を各振動毎に検出する場合、つまり振動検出周期が６Ｈｚであれば、基準クロックの周波数を６Ｈｚに設定すればよい。
【0026】
第１検出回路５２および第２検出回路５３は、図１０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、コイル３５で生じた誘起電圧波形を予め設定された閾値と比較して検出可能に構成されている。なお、本実施形態では、テンプ３０の振動を検出する第１検出回路５２で用いられる第１閾値は、外部磁界を検出する第２検出回路５３で用いられる第２閾値よりも高い値に設定されている。また、第２検出回路５３は、短いパルス幅の信号も検出できるように応答速度が速い回路を用いている。
【0027】
制御回路５４は、前述したように、整流部７０に対してチョッパ信号Ｐ１を出力するとともに、スイッチ回路４３に対して制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
このため、制御部５０は、前述した発電機６０のチョッピング制御のほかに、外部磁界検出処理と、テンプ３０の振動検出処理と、テンプ３０の調速制御と実行する。
制御部５０による外部磁界検出処理と、テンプ３０の振動検出処理と、テンプ３０の調速制御とに関し、図１１～図１６を参照して説明する。
このため、制御部５０は、前述した発電機６０のチョッピング制御のほかに、外部磁界検出処理と、テンプ３０の振動検出処理と、テンプ３０の調速制御と実行する。
制御部５０による外部磁界検出処理と、テンプ３０の振動検出処理と、テンプ３０の調速制御とに関し、図１１～図１６を参照して説明する。
【0028】
機械式時計１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、テン真３３および発電用ローター６１が回転し、発電用コイル６４に起電力が発生し、発電した電気エネルギーが蓄電部８０に蓄えられることで蓄電部８０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９０が作動する。
制御部５０は、起動後に、１分間隔で電圧検出部８５により蓄電部８０の電圧を検出し、蓄電部８０の電圧が予め設定された所定の電圧値以上に維持されている間は、図１１のフローチャートに示す制御を実行する。
制御部５０は、起動後に、１分間隔で電圧検出部８５により蓄電部８０の電圧を検出し、蓄電部８０の電圧が予め設定された所定の電圧値以上に維持されている間は、図１１のフローチャートに示す制御を実行する。
【0029】
［外部磁界検出処理］
制御部５０は、まず、磁界検出タイミングであるか否かを判定するステップＳ１を実行する。磁界検出タイミングは、一定時間間隔、例えば１０秒間隔に設定され、さらに、テン輪３１、３２に取り付けた永久磁石３６がコイル３５上を通過しないタイミングに設定されている。
制御部５０は、まず、磁界検出タイミングであるか否かを判定するステップＳ１を実行する。磁界検出タイミングは、一定時間間隔、例えば１０秒間隔に設定され、さらに、テン輪３１、３２に取り付けた永久磁石３６がコイル３５上を通過しないタイミングに設定されている。
【0030】
制御部５０は、磁界検出タイミングになり、ステップＳ１でＹＥＳと判定すると、外部磁界を検出するステップＳ２を実行する。ステップＳ２では、制御回路５４は、図１２のタイミングチャートの外部磁界検出期間Ｔ１に示すように、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５をオンにし、他のスイッチ４３１、４３３、４３４、４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。なお、外部磁界検出期間Ｔ１は、例えば３０msec程度である。
具体的には、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５は、Ｐチャネルの電界効果型トランジスターであるため、制御回路５４は、制御信号ＣＳ２、ＣＳ５をＬレベルに切り替えて各スイッチ４３２、４３５をオンにする。第１のスイッチ４３１および第６のスイッチ４３６は、Ｐチャネルの電界効果型トランジスターであるため、制御回路５４は、制御信号ＣＳ１、ＣＳ６をＨレベルのままに維持して各スイッチ４３１、４３６をオフに維持する。第３のスイッチ４３３および第４のスイッチ４３４は、Ｎチャネルの電界効果型トランジスターであるため、制御回路５４は、制御信号ＣＳ３、ＣＳ４をＬレベルのままに維持して各スイッチ４３３、４３４をオフに維持する。
また、外部磁界検出期間Ｔ１の経過後は、制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
具体的には、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５は、Ｐチャネルの電界効果型トランジスターであるため、制御回路５４は、制御信号ＣＳ２、ＣＳ５をＬレベルに切り替えて各スイッチ４３２、４３５をオンにする。第１のスイッチ４３１および第６のスイッチ４３６は、Ｐチャネルの電界効果型トランジスターであるため、制御回路５４は、制御信号ＣＳ１、ＣＳ６をＨレベルのままに維持して各スイッチ４３１、４３６をオフに維持する。第３のスイッチ４３３および第４のスイッチ４３４は、Ｎチャネルの電界効果型トランジスターであるため、制御回路５４は、制御信号ＣＳ３、ＣＳ４をＬレベルのままに維持して各スイッチ４３３、４３４をオフに維持する。
また、外部磁界検出期間Ｔ１の経過後は、制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
【0031】
外部磁界検出期間Ｔ１に外部磁界の影響を受けると、図１３に示すように、コイル３５に電流Ｉ１が流れる。この電流Ｉ１は、検出用の第１の抵抗素子４４１を流れるため、第１の端子３５１には検出抵抗を設けない場合に比べて大きな電圧波形が現れる。したがって、制御部５０は、外部磁界検出期間Ｔ１に、第１の端子３５１、第２の端子３５２に接続された第２検出回路５３で第２閾値を超える電圧波形を検出した場合は、ステップＳ３で外部磁界を検出したのでＹＥＳと判定する。一方、制御部５０は、第２閾値を超える電圧波形を検出しなかった場合は、ステップＳ３でＮＯと判定する。
この外部磁界検出期間Ｔ１で検出される外部磁界は、例えば、スイッチングレギュレーターによるスパイクノイズである。スイッチングレギュレーターは、ＤＣ／ＤＣコンバーターとして効率が良く小型というメリットがあるため、電子機器等の電源装置として広く普及している。ただし、図１４に示すように、上段に示すスイッチング波形の電圧変化時に、下段に示す点線で囲まれた部分のように、大きなスパイクノイズが発生するというデメリットがある。このため、機械式時計１の近くに電子機器が存在し、コイル３５を用いたテンプ３０の振動検出動作中にスイッチングレギュレーターによるスパイクノイズがコイル３５に飛び込んでくると、テンプ３０の振動を誤検出する可能性がある。
この外部磁界検出期間Ｔ１で検出される外部磁界は、例えば、スイッチングレギュレーターによるスパイクノイズである。スイッチングレギュレーターは、ＤＣ／ＤＣコンバーターとして効率が良く小型というメリットがあるため、電子機器等の電源装置として広く普及している。ただし、図１４に示すように、上段に示すスイッチング波形の電圧変化時に、下段に示す点線で囲まれた部分のように、大きなスパイクノイズが発生するというデメリットがある。このため、機械式時計１の近くに電子機器が存在し、コイル３５を用いたテンプ３０の振動検出動作中にスイッチングレギュレーターによるスパイクノイズがコイル３５に飛び込んでくると、テンプ３０の振動を誤検出する可能性がある。
【0032】
制御部５０は、ステップＳ３で磁界を検出してＹＥＳと判定した場合は、ステップＳ１に戻る。制御部５０は、ステップＳ１でＮＯと判定した場合、つまり１０秒間隔で発生する磁界検出タイミングの間、つまり１０秒後の磁界検出タイミングになるまでの間は、前回の外部磁界検出で磁界検出有りであったか否かを判定するステップＳ４を実行する。
制御部５０は、前回の磁界検出タイミングで外部磁界を検出し、ステップＳ４でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ１に戻る。このため、制御部５０は、外部磁界を検出した場合は、次の磁界検出タイミングまでの１０秒間つまり第１期間が経過するまでは、振動検出処理および調速制御を実行しない。外部磁界の影響下では、テンプ３０の振動、具体的にはテンプ３０のテン輪３１、３２に設けられた永久磁石３６がコイル３５を通過する正確なタイミングを検出できない可能性があるからである。
制御部５０は、前回の磁界検出タイミングで外部磁界を検出し、ステップＳ４でＹＥＳと判定した場合、ステップＳ１に戻る。このため、制御部５０は、外部磁界を検出した場合は、次の磁界検出タイミングまでの１０秒間つまり第１期間が経過するまでは、振動検出処理および調速制御を実行しない。外部磁界の影響下では、テンプ３０の振動、具体的にはテンプ３０のテン輪３１、３２に設けられた永久磁石３６がコイル３５を通過する正確なタイミングを検出できない可能性があるからである。
【0033】
制御部５０は、外部磁界検出期間Ｔ１でスイッチ４３２、４３５をオンした場合、次の外部磁界検出期間では、スイッチ４３１、４３６をオンし、外部磁界検出期間でオンするスイッチを交互に切り替えている。スイッチ４３２、４３５をオンした場合と、スイッチ４３１、４３６をオンした場合とで、検出しやすい磁界の向きも変化するため、スイッチを交互にオンにすることで、磁界を検出し易い利点がある。
【0034】
［振動検出処理］
制御部５０は、ステップＳ３でＮＯと判定した場合と、ステップＳ４でＮＯと判定した場合、つまり外部磁界の影響が無いと推定できる場合は、振動検出タイミングであるか否かを判定するステップＳ５を実行する。振動検出タイミングは、一定時間間隔、例えば１秒間隔に設定され、さらに、テン輪３１、３２に取り付けた永久磁石３６がコイル３５上を通過するタイミングに設定されている。
制御部５０は、振動検出タイミングになり、ステップＳ５でＹＥＳと判定すると、テンプ３０の振動を検出するステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、制御回路５４は、図１２のタイミングチャートの振動検出期間Ｔ２に示すように、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５をオンにし、他のスイッチ４３１、４３３、４３４、４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。このため、外部磁界検出期間Ｔ１と同じく、図１３に示すように、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５がオン、他のスイッチ４３１、４３３、４３４、４３６がオフとなり、検出用のコイル３５が基準電位ＶＤＤに接続し、テンプ３０の振動を検出できる振動検出状態となる。また、振動検出期間Ｔ２は、テンプ３０の振動バラツキを考慮して設定すればよく、例えば、１００～２００msec程度である。
また、振動検出期間Ｔ２の経過後は、制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
制御部５０は、ステップＳ３でＮＯと判定した場合と、ステップＳ４でＮＯと判定した場合、つまり外部磁界の影響が無いと推定できる場合は、振動検出タイミングであるか否かを判定するステップＳ５を実行する。振動検出タイミングは、一定時間間隔、例えば１秒間隔に設定され、さらに、テン輪３１、３２に取り付けた永久磁石３６がコイル３５上を通過するタイミングに設定されている。
制御部５０は、振動検出タイミングになり、ステップＳ５でＹＥＳと判定すると、テンプ３０の振動を検出するステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、制御回路５４は、図１２のタイミングチャートの振動検出期間Ｔ２に示すように、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５をオンにし、他のスイッチ４３１、４３３、４３４、４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。このため、外部磁界検出期間Ｔ１と同じく、図１３に示すように、第２のスイッチ４３２および第５のスイッチ４３５がオン、他のスイッチ４３１、４３３、４３４、４３６がオフとなり、検出用のコイル３５が基準電位ＶＤＤに接続し、テンプ３０の振動を検出できる振動検出状態となる。また、振動検出期間Ｔ２は、テンプ３０の振動バラツキを考慮して設定すればよく、例えば、１００～２００msec程度である。
また、振動検出期間Ｔ２の経過後は、制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
【0035】
振動検出期間Ｔ２に、テン輪３１、３２が回転し、永久磁石３６がコイル３５に近づくと、外部磁界検出時と同様に、コイル３５および第１の抵抗素子４４１に電流Ｉ１が流れ、コイル３５に誘起電圧波形が生じる。コイル３５に生じる誘起電圧波形は、図１５（Ａ）に示すテンプ３０の往路の波形と、図１５（Ｂ）に示すテンプ３０の復路の波形とで逆向きとなり、そのピーク値が生じるタイミングは、永久磁石３６がコイル３５上を通過する一定のタイミングである。このため、第１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。
なお、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、コイル３５には、１秒間に往路で３回、復路で３回の計６回、誘起電圧波形が生じる。振動検出タイミングは、１秒間隔であるため、振動検出期間Ｔ２においては、計６回の誘起電圧波形のうちの１回の波形を検出する。
なお、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、コイル３５には、１秒間に往路で３回、復路で３回の計６回、誘起電圧波形が生じる。振動検出タイミングは、１秒間隔であるため、振動検出期間Ｔ２においては、計６回の誘起電圧波形のうちの１回の波形を検出する。
【0036】
次に、制御部５０は、ステップＳ７を実行し、制御回路５４において発振回路５１から入力される基準クロックと、第１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の振動が基準クロックに比べて進んでいるか、遅れているか、あるいは一致するかを判定する。
制御部５０は、テン輪３１、３２の振動が基準クロックよりも進んでいると判定した場合は、ステップＳ８を実行し、制御回路５４からテン輪３１、３２に制動力を加えるために遅れパルスを出力する。制御部５０は、テン輪３１、３２の振動が基準クロックよりも遅れていると判定した場合は、ステップＳ８を実行し、制御回路５４からテン輪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、制御部５０は、テン輪３１、３２の振動が基準クロックに一致し、調速が不要と判定した場合は、調速用の駆動パルス出力は行わない。
制御部５０は、テン輪３１、３２の振動が基準クロックよりも進んでいると判定した場合は、ステップＳ８を実行し、制御回路５４からテン輪３１、３２に制動力を加えるために遅れパルスを出力する。制御部５０は、テン輪３１、３２の振動が基準クロックよりも遅れていると判定した場合は、ステップＳ８を実行し、制御回路５４からテン輪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、制御部５０は、テン輪３１、３２の振動が基準クロックに一致し、調速が不要と判定した場合は、調速用の駆動パルス出力は行わない。
【0037】
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。
制御部５０の制御回路５４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スイッチ回路４３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１２に示すタイミングチャートでは、最初の振動検出期間Ｔ２の検出結果に応じた調速期間Ｔ３では、第１のスイッチ４３１、第４のスイッチ４３４をオン状態にして、図１６に示すように、コイル３５に電流Ｉ２を流して調速制御を行っている。
調速期間Ｔ３の経過後は、制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
制御部５０の制御回路５４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スイッチ回路４３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１２に示すタイミングチャートでは、最初の振動検出期間Ｔ２の検出結果に応じた調速期間Ｔ３では、第１のスイッチ４３１、第４のスイッチ４３４をオン状態にして、図１６に示すように、コイル３５に電流Ｉ２を流して調速制御を行っている。
調速期間Ｔ３の経過後は、制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６をオフにする制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する。
【0038】
制御部５０は、ステップＳ７で一致と判定した場合や、ステップＳ８、Ｓ９のパルス出力処理の実行後は、ステップＳ１に戻り、処理を継続する。このため、外部磁界検出期間Ｔ１で外部磁界を検出していない場合は、次の磁界検出タイミングである１０秒後になるまでは、ステップＳ１でＮＯ、ステップＳ４でＮＯと判定するため、ステップＳ５でＹＥＳと判定する１秒毎にステップＳ６のテンプ３０の振動検出処理を実行する。このため、図１２に示すタイミングチャートでは、振動検出期間Ｔ２の１秒後の振動検出期間Ｔ４と、振動検出期間Ｔ４の１秒後の振動検出期間Ｔ６において、テンプ３０の振動検出処理を実行している。なお、振動検出期間Ｔ４では、制御回路５４は、制御信号ＣＳ１、ＣＳ６により、スイッチ４３１、４３６をオンし、他のスイッチ４３２～４３５をオフし、振動検出期間Ｔ６では、制御信号ＣＳ２、ＣＳ５により、スイッチ４３２、４３５をオンし、他のスイッチ４３１、４３３、４３４、４３６をオフしている。このように、制御回路５４は、振動検出期間毎に、オンにするスイッチを交互に切り替えているが、振動検出期間毎に同じスイッチの組みをオンしてもよいし、最初の数回は交互に切り替え、誘起電圧波形のピーク値が大きくなるスイッチの組み合わせを判定し、その後は、ピーク値が大きくなるスイッチをオンするように制御してもよい。
【0039】
各振動検出期間Ｔ４、Ｔ６の後、ステップＳ８またはステップＳ９が実行される場合は、制御回路５４は、調速期間Ｔ５、Ｔ７で第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、テンプ３０を調速する。なお、図１２では、制御回路５４は、調速期間Ｔ５ではスイッチ４３２、４３３をオン状態にし、調速期間Ｔ７ではスイッチ４３１、４３４をオン状態にしているが、ステップＳ７の比較結果によっては、各調速期間Ｔ５、Ｔ７でそれぞれ異なるスイッチをオン状態にする場合もある。また、ステップＳ７で一致と判定された場合は、スイッチをオン状態にする調速期間は発生しない。
すなわち、制御回路５４は、テン輪３１、３２の回転方向と、制御回路５４から出力されるパルスの種類によって、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５４は、遅れパルスまたは進みパルスの出力後、次の磁界検出期間や振動検出期間までの間は、すべてのスイッチ４３１～４３６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８１および第２の電源ライン８２から電気的に切り離してオープン状態に制御する。
すなわち、制御回路５４は、テン輪３１、３２の回転方向と、制御回路５４から出力されるパルスの種類によって、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５４は、遅れパルスまたは進みパルスの出力後、次の磁界検出期間や振動検出期間までの間は、すべてのスイッチ４３１～４３６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８１および第２の電源ライン８２から電気的に切り離してオープン状態に制御する。
【0040】
以上のとおり、テンプ３０の振動検出処理と、その検出結果に基づくテンプ３０の調速処理とは１秒間隔で実行され、外部磁界検出処理は１０秒間隔で実行される。
また、テンプ３０の振動を検出して振動検出信号を制御回路５４に出力する振動検出手段は、第１検出回路５２と、コイル３５と、テン輪３１、３２に保持された永久磁石３６と、スイッチ回路４３とを備えて構成される。
外部磁界を検出して外部磁界検出信号を制御回路５４に出力する外部磁界検出手段は、第２検出回路５３に加えて、コイル３５と、スイッチ回路４３とを備えて構成される。
調速手段である永久磁石３６およびコイル３５を用いてテンプ３０を調速する処理を実行する調速制御手段は、発振回路５１から入力されるクロック信号と、第１検出回路５２から入力される振動検出信号との比較結果に基づいて駆動パルスである制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する制御回路５４と、制御信号ＣＳ１～ＣＳ６によってコイル３５に電流を出力して調速用の電磁力を発生させるスイッチ回路４３とを備えて構成される。
このため、コイル３５を調速用に加えて振動検出用および外部磁界検出用にも兼用しているので、別途、専用の振動検出手段や外部磁界検出手段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。
また、テンプ３０の振動を検出して振動検出信号を制御回路５４に出力する振動検出手段は、第１検出回路５２と、コイル３５と、テン輪３１、３２に保持された永久磁石３６と、スイッチ回路４３とを備えて構成される。
外部磁界を検出して外部磁界検出信号を制御回路５４に出力する外部磁界検出手段は、第２検出回路５３に加えて、コイル３５と、スイッチ回路４３とを備えて構成される。
調速手段である永久磁石３６およびコイル３５を用いてテンプ３０を調速する処理を実行する調速制御手段は、発振回路５１から入力されるクロック信号と、第１検出回路５２から入力される振動検出信号との比較結果に基づいて駆動パルスである制御信号ＣＳ１～ＣＳ６を出力する制御回路５４と、制御信号ＣＳ１～ＣＳ６によってコイル３５に電流を出力して調速用の電磁力を発生させるスイッチ回路４３とを備えて構成される。
このため、コイル３５を調速用に加えて振動検出用および外部磁界検出用にも兼用しているので、別途、専用の振動検出手段や外部磁界検出手段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。
【0041】
制御部５０は、電圧検出部８５で一定時間毎、例えば１分毎に、蓄電部８０の電圧検出を行い、蓄電部８０の電圧が予め設定された調速停止電圧以下に低下した場合は、発振回路５１への電源供給を強制的に停止して振動子９０の発振を停止する待機モードに移行する。待機モードに移行することで、エネルギー消費を抑えて蓄電部８０に蓄電される電気エネルギーを保持し、次回の発電機６０の起動に備えることができる。
待機モードでは、スイッチ４３１～４３６をすべてオフにして第１の電源ライン８１および第２の電源ライン８２からコイル３５を切り離して開放状態にする。この待機モードでは、電子調速装置４０が完全に停止するため、機械式時計１はガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０で調速される一般的な機械式時計の精度となる。このため、機械式時計１の精度は、電子調速装置４０を作動した場合のクオーツ時計と同等の日差±０．５秒つまり月差±１５秒程度の精度から、一般的な機械式時計と同等の日差±４～６秒程度の精度となる。
待機モードでは、スイッチ４３１～４３６をすべてオフにして第１の電源ライン８１および第２の電源ライン８２からコイル３５を切り離して開放状態にする。この待機モードでは、電子調速装置４０が完全に停止するため、機械式時計１はガンギ車２１、アンクル２２、テンプ３０で調速される一般的な機械式時計の精度となる。このため、機械式時計１の精度は、電子調速装置４０を作動した場合のクオーツ時計と同等の日差±０．５秒つまり月差±１５秒程度の精度から、一般的な機械式時計と同等の日差±４～６秒程度の精度となる。
【0042】
［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９０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。
外部磁界の有無を検出し、外部磁界の検出結果に応じてテンプ３０の調速処理内容を変更し、外部磁界を検出した場合は、テンプ３０の振動を誤検出する可能性があるために調速制御を停止しているので、外部磁界ノイズの影響を受けずに調速制御を行うことができる。
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９０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。
外部磁界の有無を検出し、外部磁界の検出結果に応じてテンプ３０の調速処理内容を変更し、外部磁界を検出した場合は、テンプ３０の振動を誤検出する可能性があるために調速制御を停止しているので、外部磁界ノイズの影響を受けずに調速制御を行うことができる。
【0043】
蓄電部８０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、スイッチ回路４３をオフ状態にしてコイル３５を第１の電源ライン８１および第２の電源ライン８２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。
制御回路５４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、スイッチ回路４３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。
制御回路５４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、スイッチ回路４３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。
【0044】
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、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を制動力および駆動力で調速制御する場合、巻き戻しトルクが低下する領域まで調速制御することができる。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延ばすことができる。
このため、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を制動力および駆動力で調速制御する場合、巻き戻しトルクが低下する領域まで調速制御することができる。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延ばすことができる。
【0045】
スイッチ回路４３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５４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。
制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６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、外部磁界検出状態、停止状態を容易に切り替えて制御することができる。
制御回路５４は、各スイッチ４３１～４３６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、外部磁界検出状態、停止状態を容易に切り替えて制御することができる。
【0046】
スイッチ回路４３は、第１の抵抗素子４４１および第５のスイッチ４３５や、第２の抵抗素子４４２および第６のスイッチ４３６を備え、制御回路５４は、外部磁界検出時や振動検出時には、コイル３５に流れる電流が、第１の抵抗素子４４１または第２の抵抗素子４４２の一方を流れるように制御しているので、振動検出時や外部磁界検出時の検出電圧を大きくでき、第１検出回路５２や第２検出回路５３による検出精度を向上できる。
また、コイル３５の第１の端子３５１に接続される第１の抵抗素子４４１および第５のスイッチ４３５と、第２の端子３５２に接続される第２の抵抗素子４４２および第６のスイッチ４３６とを設け、外部磁界検出期間毎に、各スイッチ４３５、４３６を交互に接続しているので、外部磁界の向きによって最初の外部磁界検出期間では外部磁界を検出できない場合でも、次の外部磁界検出期間に検出できる可能性が高まり、外部磁界の検出精度を向上できる。
また、コイル３５の第１の端子３５１に接続される第１の抵抗素子４４１および第５のスイッチ４３５と、第２の端子３５２に接続される第２の抵抗素子４４２および第６のスイッチ４３６とを設け、外部磁界検出期間毎に、各スイッチ４３５、４３６を交互に接続しているので、外部磁界の向きによって最初の外部磁界検出期間では外部磁界を検出できない場合でも、次の外部磁界検出期間に検出できる可能性が高まり、外部磁界の検出精度を向上できる。
【0047】
専用の発電機６０を設けているので、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した場合に比べて、発電性能を向上でき、かつ、調整制御も精度良く行うことができる。
【0048】
［変形例］
なお、本発明は前記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、外部磁界の検出による調速制御の未実施期間を記憶し、外部磁界を検出しなくなった後に調速動作の頻度を増やして、テンプ３０の進みや遅れを取り戻すように制御してもよい。すなわち、外部磁界を検出していない通常制御時は、１秒ごとにテンプ３０の振動検出を行い、調速用の駆動パルスを出力し、外部磁界の検出による調速制御の未実施後のリカバリー動作中は、１秒間に例えば２回の振動検出および調速制御を行うようにすればよい。例として、６０秒間の調速制御の未実施期間があった場合は、この６０秒間に実施される予定であった６０回分の調速制御をリカバリー動作で実行すればよい。例えば、１秒間に２回の調速制御を行う場合、６０回分の補正でリカバリー動作を行う実施期間は３０秒となる。
なお、調速制御の未実施期間から一定時間以上が経過すると、機械式時計１の姿勢差や温度などの原因でテンプ３０の振動周期のズレ量つまり補正量が当初から変わってしまうため、このリカバリー動作を実施するのは、磁界検出が無くなってから例えば最大３０分とすればよい。
なお、本発明は前記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、外部磁界の検出による調速制御の未実施期間を記憶し、外部磁界を検出しなくなった後に調速動作の頻度を増やして、テンプ３０の進みや遅れを取り戻すように制御してもよい。すなわち、外部磁界を検出していない通常制御時は、１秒ごとにテンプ３０の振動検出を行い、調速用の駆動パルスを出力し、外部磁界の検出による調速制御の未実施後のリカバリー動作中は、１秒間に例えば２回の振動検出および調速制御を行うようにすればよい。例として、６０秒間の調速制御の未実施期間があった場合は、この６０秒間に実施される予定であった６０回分の調速制御をリカバリー動作で実行すればよい。例えば、１秒間に２回の調速制御を行う場合、６０回分の補正でリカバリー動作を行う実施期間は３０秒となる。
なお、調速制御の未実施期間から一定時間以上が経過すると、機械式時計１の姿勢差や温度などの原因でテンプ３０の振動周期のズレ量つまり補正量が当初から変わってしまうため、このリカバリー動作を実施するのは、磁界検出が無くなってから例えば最大３０分とすればよい。
【0049】
外部磁界を検出した場合のテンプの調速制御の内容としては、前記実施形態のように、第１期間、具体的には次の外部磁界検出タイミングになるまで、振動検出処理や調速制御を実行しないものに限定されず、外部磁界の影響を軽減できる調速制御を行ってもよい。例えば、外部磁界を検出した場合の振動検出処理の実行間隔を、外部磁界を検出していない場合に比べて短くし、振動検出期間に第１検出回路５２で第１閾値を超えて検出される波形の検出タイミングの間隔を測定し、振動検出信号と外部磁界ノイズとを判別して調速制御を行うようにしてもよい。
【0050】
スイッチ回路４３では、振動検出や外部磁界検出のために、２つのスイッチ４３５、４３６と、２つの抵抗素子４４１、４４２を設けていたが、直列に接続される１つのスイッチおよび抵抗素子のみを設けてもよい。抵抗素子を１つにすればスイッチ回路４３を小さくできる。
また、スイッチ４３５、４３６や抵抗素子４４１、４４２は、第１の端子３５１、第２の端子３５２と、第２の電源ライン８２との間に配置してもよい。
また、スイッチ４３５、４３６や抵抗素子４４１、４４２は、第１の端子３５１、第２の端子３５２と、第２の電源ライン８２との間に配置してもよい。
【0051】
機械式時計１に温度センサーを搭載し、予め不揮発性記憶手段に記憶した、ヒゲゼンマイ３４や振動子９０等の温度特性データに基づく温度補正データを用いて調速制御に反映させた温度補正を行ってもよい。温度変化による部品の伸縮でヒゲゼンマイ３４のバネ力やテン輪３１、３２の慣性モーメントが変化するため、テンプ３０の振動が検出されてから駆動パルスを出力するまでの時間を、測定した温度に応じて変化させてもよい。
【0052】
前記実施形態では、振動検出タイミングを１秒間隔とし、この振動検出タイミングの後に調速用の駆動パルスを出力していたが、駆動パルスの出力は１秒間隔を維持し、振動検出タイミングは１秒よりも短い間隔としてもよい。例えば、テンプ３０が６振動の場合、１秒間に６回現れる振動検出信号と基準クロックとのタイミングを比較することで正確な補正量を算出できる。振動検出信号が基準クロックより進んでいる場合は、テンプ３０に制動力を与えるタイミングでコイル３５に電流を流し、逆に振動検出信号が基準クロックより遅れている場合は、テンプ３０に駆動力を与えるタイミングや位相でコイル３５に電流を流すよう制御を行えば良い。但し、振動検出時にも電気エネルギーを消費するため、１秒間隔で振動検出を行ったほうが消費エネルギーを低減できる。
【0053】
発電機は、前記実施形態のようにテン真３３に発電用ローター６１を取り付けた発電機６０に限定されない。例えば、輪列２０によって駆動されるカナを有する発電用ローターを備える発電機を用いてもよい。また、テンプ３０に設けた永久磁石３６と、コイル３５とを発電機として兼用してもよい。
さらに、発電機は、ソーラーパネルでもよいし、回転錘で回転するローターを備えた発電機でもよいし、外部充電器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。これらのゼンマイ１２の機械エネルギーを用いない発電機を用いれば、発電に機械エネルギーが消費されないため、その分、持続時間を延長したり、テンプ３０を容易に調速制御することができる。
さらに、発電機は、ソーラーパネルでもよいし、回転錘で回転するローターを備えた発電機でもよいし、外部充電器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。これらのゼンマイ１２の機械エネルギーを用いない発電機を用いれば、発電に機械エネルギーが消費されないため、その分、持続時間を延長したり、テンプ３０を容易に調速制御することができる。
【0054】
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。
【0055】
前記実施形態では、コイル３５は、振動検出用コイル、外部磁界検出用コイル、調速制御用コイルを兼用していたが、振動および外部磁界の検出用のコイルと、調速制御用のコイルとを別々に設けてもよい。さらに、振動検出用コイル、外部磁界検出用コイル、調速制御用コイルをそれぞれ別々に設けてもよい。このように、各コイルを別体とした場合は、用途に応じて巻き数や線径などを最適化したコイル仕様とすることで、それぞれ最大の性能を得ることができる。
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。
【0056】
制御回路５４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。
【0057】
前記実施形態では、蓄電部８０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８１、第２の電源ライン８２に接続するスイッチ４３１～４３６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８１、第２の電源ライン８２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。
【0058】
［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、永久磁石およびコイルを備え、前記永久磁石および前記コイルの一方が前記テンプに保持される調速手段と、前記コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、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、前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、前記駆動パルスによって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する処理を実行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、前記調速制御手段は、前記外部磁界の検出結果に応じて、前記テンプを調速する処理内容を変更す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、外部磁界の有無を検出しているので、外部磁界の検出結果に応じてテンプの調速処理内容を変更でき、外部磁界によってテンプの振動を誤検出する可能性がある場合は調速制御を停止するなどの外部磁界ノイズの影響を低減した調速制御を行うことができる。
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、永久磁石およびコイルを備え、前記永久磁石および前記コイルの一方が前記テンプに保持される調速手段と、前記コイルによって外部磁界を検出する外部磁界検出手段と、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、前記クロック信号と前記振動検出信号とを比較した結果に応じて駆動パルスを出力し、前記駆動パルスによって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する処理を実行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、前記調速制御手段は、前記外部磁界の検出結果に応じて、前記テンプを調速する処理内容を変更す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、外部磁界の有無を検出しているので、外部磁界の検出結果に応じてテンプの調速処理内容を変更でき、外部磁界によってテンプの振動を誤検出する可能性がある場合は調速制御を停止するなどの外部磁界ノイズの影響を低減した調速制御を行うことができる。
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。
【0059】
本開示の機械式時計において、前記蓄電手段から前記調速制御手段に前記電気エネルギーを供給する第１の電源ラインおよび第２の電源ラインが設けられ、前記調速制御手段は、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、を備え、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、前記第４のスイッチはトランジスターであり、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、前記第４のスイッチを制御することで、前記テンプを調速する処理を実行することが好ましい。
調速制御手段を、４つのスイッチからなるブリッジ回路を備えて構成しているので、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。
調速制御手段を、４つのスイッチからなるブリッジ回路を備えて構成しているので、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。
【0060】
本開示の機械式時計において、前記外部磁界検出手段は、前記第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された第５のスイッチおよび第１の抵抗素子を備え、前記第５のスイッチをオンに制御して前記外部磁界を検出する処理を実行することが好ましい。
この構成によれば、外部磁界検出手段は、第５のスイッチをオンすることで、外部磁界によってコイルに流れる電流を、第１の抵抗素子にも流すことができるので、抵抗素子を設けない場合に比べて大きな検出電圧を得ることができ、検出感度を向上できる。このため、微小な外部磁界でも検出することができる。
この構成によれば、外部磁界検出手段は、第５のスイッチをオンすることで、外部磁界によってコイルに流れる電流を、第１の抵抗素子にも流すことができるので、抵抗素子を設けない場合に比べて大きな検出電圧を得ることができ、検出感度を向上できる。このため、微小な外部磁界でも検出することができる。
【0061】
本開示の機械式時計において、前記外部磁界検出手段は、前記第２の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された第６のスイッチおよび第２の抵抗素子を備え、前記第５のスイッチまたは前記第６のスイッチを交互にオンに制御して前記外部磁界を検出する処理を実行することが好ましい。
外部磁界検出手段は、第５のスイッチをオンに制御して外部磁界を検出する処理と、第６のスイッチをオンに制御して外部磁界を検出する処理とを交互に実行するため、外部磁界の向きによって一方のスイッチをオンに制御した場合には検出し難い場合でも、他方のスイッチをオンに制御することで検出できる可能性が高まるため、外部磁界の検出精度を向上できる。
外部磁界検出手段は、第５のスイッチをオンに制御して外部磁界を検出する処理と、第６のスイッチをオンに制御して外部磁界を検出する処理とを交互に実行するため、外部磁界の向きによって一方のスイッチをオンに制御した場合には検出し難い場合でも、他方のスイッチをオンに制御することで検出できる可能性が高まるため、外部磁界の検出精度を向上できる。
【0062】
本開示の機械式時計において、前記振動検出手段は、前記第１の端子と前記第１の電源ラインとの間に直列に接続された前記第５のスイッチおよび前記第１の抵抗素子を備えることが好ましい。
この構成によれば、コイルに対して永久磁石が相対的に重なるタイミングで第５のスイッチをオンに制御すれば振動検出手段として機能し、コイルに対して永久磁石が相対的に重ならないタイミングで第５のスイッチをオンに制御すれば磁界検出手段として機能するため、第５のスイッチおよび第１の抵抗素子を外部磁界検出手段および振動検出手段で兼用できる。
この構成によれば、コイルに対して永久磁石が相対的に重なるタイミングで第５のスイッチをオンに制御すれば振動検出手段として機能し、コイルに対して永久磁石が相対的に重ならないタイミングで第５のスイッチをオンに制御すれば磁界検出手段として機能するため、第５のスイッチおよび第１の抵抗素子を外部磁界検出手段および振動検出手段で兼用できる。
【0063】
本開示の機械式時計において、前記調速制御手段は、前記外部磁界の検出期間、振動検出期間、前記駆動パルスの出力期間以外の期間は、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、前記第４のスイッチをオフに制御することが好ましい。
この構成によれば、各検出期間や駆動パルスの出力期間以外は、コイル端子を各電源ラインから切り離して開放状態、つまりハイインピーダンス状態にできる。このため、ヒゲゼンマイによるテンプの振動運動中に、コイルに電流が流れて磁界が発生し、テンプの振動に影響を与えることを防止できる。
この構成によれば、各検出期間や駆動パルスの出力期間以外は、コイル端子を各電源ラインから切り離して開放状態、つまりハイインピーダンス状態にできる。このため、ヒゲゼンマイによるテンプの振動運動中に、コイルに電流が流れて磁界が発生し、テンプの振動に影響を与えることを防止できる。
【0064】
本開示の機械式時計において、前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出した場合、前記調速制御手段は、前記テンプを調速する処理を第１期間停止することが好ましい。
外部磁界を検出した場合にテンプの調速処理を第１期間停止しているので、外部磁界の影響によってテンプの振動を誤検出して誤った調速制御を行うことを防止できる。
外部磁界を検出した場合にテンプの調速処理を第１期間停止しているので、外部磁界の影響によってテンプの振動を誤検出して誤った調速制御を行うことを防止できる。
【0065】
本開示の機械式時計において、前記外部磁界検出手段は、前記第１期間経過後、前記外部磁界を検出する処理を実行し、前記調速制御手段は、前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出した場合、前記テンプを調速する処理をさらに第１期間停止し、前記外部磁界検出手段が前記外部磁界を検出しなかった場合、前記テンプを調速する処理を再開することが好ましい。
外部磁界の検出を第１期間経過する毎に実行しているので、外部磁界が長く影響を与えている場合でも、外部磁界を検出している間はテンプの調速処理を第１期間停止しているので、外部磁界の影響によってテンプの振動を誤検出して誤った調速制御を行うことを確実に防止できる。
外部磁界の検出を第１期間経過する毎に実行しているので、外部磁界が長く影響を与えている場合でも、外部磁界を検出している間はテンプの調速処理を第１期間停止しているので、外部磁界の影響によってテンプの振動を誤検出して誤った調速制御を行うことを確実に防止できる。
【0066】
本開示の機械式時計において、前記テンプを調速する処理を停止した期間を記憶する記憶部を備え、前記調速制御手段は、前記テンプを調速する処理を再開した場合に、前記記憶部に記憶された期間に応じて、前記駆動パルスの出力間隔を短くすることが好ましい。
テンプの調速処理の停止期間に応じて駆動パルスの出力間隔を短くすることで、停止期間中の精度低下による時刻の指示ズレを短期間で取り戻すことができる。
テンプの調速処理の停止期間に応じて駆動パルスの出力間隔を短くすることで、停止期間中の精度低下による時刻の指示ズレを短期間で取り戻すことができる。
【0067】
本開示の機械式時計において、前記発電機は、前記ゼンマイからの動力により輪列を介して回転する発電用ローターと、前記発電用ローターの回転によって発電する発電用コイルとを備える電磁発電機であることが好ましい。
発電用ローターおよび発電用コイルを備えた専用の発電機を設けているので、発電性能を向上でき、テンプの調速制御への影響を軽減できる。
発電用ローターおよび発電用コイルを備えた専用の発電機を設けているので、発電性能を向上でき、テンプの調速制御への影響を軽減できる。
【0068】
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。
振動検出用の永久磁石およびコイルを発電にも兼用できるので、別途、専用の発電機を設ける場合に比べて、部品数を少なくでき、コストを低減できる。
振動検出用の永久磁石およびコイルを発電にも兼用できるので、別途、専用の発電機を設ける場合に比べて、部品数を少なくでき、コストを低減できる。
【符号の説明】
【0069】
１…機械式時計、４…時針、５…分針、６…秒針、１０…機械式ムーブメント、１１…香箱車、１２…ゼンマイ、２０…輪列、２１…ガンギ車、２２…アンクル、３０…テンプ、３１…テン輪、３２…テン輪、３３…テン真、３４…ヒゲゼンマイ、３５…コイル、３６…永久磁石、４０…電子調速装置、４３…スイッチ回路、５０…制御部、５１…発振回路、５２…第１検出回路、５３…第２検出回路、５４…制御回路、６０…発電機、６１…発電用ローター、６４…発電用コイル、７０…整流部、８０…蓄電部、８１…第１の電源ライン、８２…第２の電源ライン、８５…電圧検出部、９０…振動子、３５１…第１の端子、３５２…第２の端子、３６１…永久磁石、３６２…永久磁石、３６３…永久磁石、３６４…永久磁石、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、４３５…第５のスイッチ、４３６…第６のスイッチ、４４１…第１の抵抗素子、４４２…第２の抵抗素子。
【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】