JP2006047234A - 無線機能付き時計 - Google Patents
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Abstract
【課題】 太陽電池を電源とする小型の無線機能付き時計において、発電量を向上すること。
【解決手段】 無線機能付き時計1は、外装ケース91の表面側開口に取り付けられたカバーガラス92と、裏面側開口に取り付けられた裏蓋93と、外装ケース91内に収納された時計体および太陽電池とを備える。時計体は、アンテナ21を用いて電波を受信する無線通信手段と、発電電力を蓄電する二次電源72と、蓄電された電力で駆動される時刻表示手段とを含む。裏蓋93は、光を透過するガラス932を備え、前記太陽電池は、カバーガラス92を介して入射する光によって発電する第1の太陽電池711と、裏蓋93のガラス932を介して入射する光によって発電する第2の太陽電池712とを備える。時計の表面側だけでなく裏面側にも太陽電池712が設けられているので、小型の時計でも発電量を向上でき、無線機能付き時計を実現できる。
【選択図】図4
【解決手段】 無線機能付き時計1は、外装ケース91の表面側開口に取り付けられたカバーガラス92と、裏面側開口に取り付けられた裏蓋93と、外装ケース91内に収納された時計体および太陽電池とを備える。時計体は、アンテナ21を用いて電波を受信する無線通信手段と、発電電力を蓄電する二次電源72と、蓄電された電力で駆動される時刻表示手段とを含む。裏蓋93は、光を透過するガラス932を備え、前記太陽電池は、カバーガラス92を介して入射する光によって発電する第1の太陽電池711と、裏蓋93のガラス932を介して入射する光によって発電する第2の太陽電池712とを備える。時計の表面側だけでなく裏面側にも太陽電池712が設けられているので、小型の時計でも発電量を向上でき、無線機能付き時計を実現できる。
【選択図】図4
Description
本発明は、時刻情報等を含んだ外部無線情報を受信して時刻修正等の処理を行う電波修正時計などのように、無線情報を受信又は送信可能な無線機能付き時計に関する。
外部からの時刻情報を受信して時刻修正を行う電波修正時計において、電源として太陽電池を用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この電波修正時計は、時計の文字板側にソーラーセルを設け、ソーラーセルを電源として電波受信等の処理を行っている。
この電波修正時計は、時計の文字板側にソーラーセルを設け、ソーラーセルを電源として電波受信等の処理を行っている。
しかしながら、太陽電池のサイズは、文字板の大きさで制限される。特に、女性向けの小型の腕時計では、太陽電池の面積が小さいために発電量が少ないという問題があった。このため、電波受信処理のために通常の時計に比べて電力消費量が多い電波時計においてはエネルギー収支が課題となるため、小型の腕時計において太陽電池を電源とする電波修正時計の実現は困難であった。
このような問題は、電波修正時計に限らず、無線通信機能を有する各種の無線機能付き時計に共通する問題であった。
本発明の目的は、太陽電池を電源とする小型の無線機能付き時計において、発電量を向上できる無線機能付き時計を提供することにある。
本発明の目的は、太陽電池を電源とする小型の無線機能付き時計において、発電量を向上できる無線機能付き時計を提供することにある。
本発明の無線機能付き時計は、筒形状の外装ケースと、この外装ケースの表面側の開口に取り付けられた風防と、裏面側の開口に取り付けられた裏蓋と、前記外装ケース内に収納された時計体と、前記外装ケース内に収納された太陽電池とを備え、前記時計体は、アンテナを用いて外部無線情報を受信または送信する無線通信手段と、前記太陽電池で発電された電力が蓄電される蓄電手段と、この蓄電手段に蓄電された電力によって駆動される時刻表示手段とを含み、前記裏蓋の少なくとも一部は、光を透過する透光性部材で構成され、前記太陽電池は、時計体の風防側に配置され、風防を介して入射する光によって発電する第1の太陽電池と、前記時計体の裏蓋側に配置され、裏蓋の透光性部材を介して入射する光によって発電する第2の太陽電池とを備えて構成されていることを特徴とするものである。
本発明においては、風防を介して入射する光によって発電する第1の太陽電池の他に、裏蓋の透光性部材を介して入射する光によって発電する第2の太陽電池を備えている。すなわち、時計体(アナログ時計のムーブメントや、デジタル表示時計のモジュール)の表面側および裏面側に第1および第2の太陽電池を設けている。このため、例えば、時計を横向きに置いて、時計の表面側(風防側)だけでなく、裏面側(裏蓋側)にも光が当たるようにすれば、第1および第2の太陽電池の両方で発電できる。従って、従来の時計のように、第1の太陽電池のみ設けられている場合に比べて、時計のサイズを大きくすることなく、太陽電池の面積を大きくすることができる。このため、小型の時計においても、発電量を向上でき、外部無線情報の受信や送信などの電力消費量が大きな処理も実現できる。従って、従来、実現が困難であった、女性用の腕時計として利用可能な電波修正時計を実現することもできる。
ここで、前記外装ケースは金属製とされ、前記裏蓋の透光性部材および第2の太陽電池は、前記外部無線情報が通過可能な非導電性部材で構成されていることが好ましい。
外装ケースを金属製とすれば、プラスチック製の場合に比べて、時計の意匠性を向上でき、高級感のある時計にすることができる。また、標準電波等の外部無線情報は、非導電性部材で構成された裏蓋の透光性部材および第2の太陽電池を通過できるので、前記アンテナは、透光性部材および第2の太陽電池を通して外部無線情報を受信又は送信することができる。従って、外装ケースを金属製にしたために、外装ケース部分を介して外部無線情報を送受信することが難しい場合に、裏蓋および第2の太陽電池を介して外部無線情報を送受信することができ、受信感度の低下も防止できる。
外装ケースを金属製とすれば、プラスチック製の場合に比べて、時計の意匠性を向上でき、高級感のある時計にすることができる。また、標準電波等の外部無線情報は、非導電性部材で構成された裏蓋の透光性部材および第2の太陽電池を通過できるので、前記アンテナは、透光性部材および第2の太陽電池を通して外部無線情報を受信又は送信することができる。従って、外装ケースを金属製にしたために、外装ケース部分を介して外部無線情報を送受信することが難しい場合に、裏蓋および第2の太陽電池を介して外部無線情報を送受信することができ、受信感度の低下も防止できる。
また、前記外装ケースは金属製とされ、前記第1の太陽電池の風防側または時計体側には文字板が設けられ、前記風防、文字板および第1の太陽電池は、前記外部無線情報が通過可能な非導電性部材で構成されていることが好ましい。
外装ケースを金属製とすれば、時計の意匠性を向上でき、高級感のある時計にできる。また、風防、文字板および第1の太陽電池を非導電性部材で構成したので、前記アンテナは、風防、文字板および第1の太陽電池を介して外部無線情報を受信や送信することができる。従って、外装ケースを金属製にしたために、外装ケース部分を介して外部無線情報を送受信することが難しい場合にも、風防などを介して外部無線情報を送受信することができ、受信感度の低下などを防止できる。
なお、風防、文字板および第1の太陽電池と、裏蓋の透光性部材および第2の太陽電池とをそれぞれ非導電性部材で構成すれば、アンテナは、時計の表面側および裏面側の両方から外部無線情報を受信又は送信でき、受信感度も一層向上できる。
外装ケースを金属製とすれば、時計の意匠性を向上でき、高級感のある時計にできる。また、風防、文字板および第1の太陽電池を非導電性部材で構成したので、前記アンテナは、風防、文字板および第1の太陽電池を介して外部無線情報を受信や送信することができる。従って、外装ケースを金属製にしたために、外装ケース部分を介して外部無線情報を送受信することが難しい場合にも、風防などを介して外部無線情報を送受信することができ、受信感度の低下などを防止できる。
なお、風防、文字板および第1の太陽電池と、裏蓋の透光性部材および第2の太陽電池とをそれぞれ非導電性部材で構成すれば、アンテナは、時計の表面側および裏面側の両方から外部無線情報を受信又は送信でき、受信感度も一層向上できる。
また、前記外装ケースの対向する2カ所には時計バンドが連結され、前記アンテナの軸方向は、外装ケースの時計バンドが連結された部分を結ぶ方向にほぼ平行とされていることが好ましい。
例えば、12時間式の指針を備えたアナログ式の腕時計では、外装ケースの12時方向および6時方向に時計バンドが連結されるため、アンテナの軸方向は、外装ケースの12時方向および6時方向を結ぶ方向にほぼ平行とされる。このような時計において、外装ケースの表面側(風防側)および裏面側(裏蓋側)の両方に光が当たるように、外装ケースの9時側または3時側を下側にし、3時側または9時側を上側にして、外装ケースが横向きに置かれると、アンテナの軸方向は、外装ケースの載置面に略平行つまり略水平方向に向くことになる。
従って、前記アンテナの軸方向は、電波修正時計で受信する標準電波の磁界の向きとほぼ一致し、アンテナコイルと鎖交する磁界成分が最大になる。このため、外装ケースを横向きに置いた場合、アンテナの軸方向を外装ケースの時計バンドが連結された部分を結ぶ方向に略平行とすれば、アンテナの軸方向をその他の方向にした場合に比べ、最高の受信性能が得られる。
例えば、12時間式の指針を備えたアナログ式の腕時計では、外装ケースの12時方向および6時方向に時計バンドが連結されるため、アンテナの軸方向は、外装ケースの12時方向および6時方向を結ぶ方向にほぼ平行とされる。このような時計において、外装ケースの表面側(風防側)および裏面側(裏蓋側)の両方に光が当たるように、外装ケースの9時側または3時側を下側にし、3時側または9時側を上側にして、外装ケースが横向きに置かれると、アンテナの軸方向は、外装ケースの載置面に略平行つまり略水平方向に向くことになる。
従って、前記アンテナの軸方向は、電波修正時計で受信する標準電波の磁界の向きとほぼ一致し、アンテナコイルと鎖交する磁界成分が最大になる。このため、外装ケースを横向きに置いた場合、アンテナの軸方向を外装ケースの時計バンドが連結された部分を結ぶ方向に略平行とすれば、アンテナの軸方向をその他の方向にした場合に比べ、最高の受信性能が得られる。
また、前記第2の太陽電池は、裏蓋の透光性部材の時計体側に密着して配置され、かつ、裏蓋に一体的に取り付けられていることが好ましい。
第2の太陽電池を裏蓋に一体に取り付けておけば、裏蓋の透光性部材の大きさに合わせて太陽電池を組み込むことができるので、効率よく発電できる。また、透光性部材によって太陽電池の強度を補強できるので、太陽電池を薄型化することもできる。さらに、第2の太陽電池を裏蓋と共に着脱できるので、例えば、時計体に配置された蓄電手段である二次電池等を容易に交換できる。
第2の太陽電池を裏蓋に一体に取り付けておけば、裏蓋の透光性部材の大きさに合わせて太陽電池を組み込むことができるので、効率よく発電できる。また、透光性部材によって太陽電池の強度を補強できるので、太陽電池を薄型化することもできる。さらに、第2の太陽電池を裏蓋と共に着脱できるので、例えば、時計体に配置された蓄電手段である二次電池等を容易に交換できる。
また、前記第2の太陽電池は、前記時計体の裏蓋側に密着して配置され、かつ、時計体に一体的に取り付けられていることが好ましい。
第2の太陽電池を時計体に一体に取り付けておけば、太陽電池と時計体内の蓄電手段との導通構造(配線など)を簡略化できる。また、裏蓋の外装ケースへの取付構造をスクリュータイプにできるので、防水性能を向上できる。
第2の太陽電池を時計体に一体に取り付けておけば、太陽電池と時計体内の蓄電手段との導通構造(配線など)を簡略化できる。また、裏蓋の外装ケースへの取付構造をスクリュータイプにできるので、防水性能を向上できる。
ここで、前記第1および第2の太陽電池は直列に接続されていることが好ましい。
第1および第2の太陽電池の電気接続は、並列に接続してもよいが、直列に接続した方が起電圧を高くできる点で好ましい。
第1および第2の太陽電池の電気接続は、並列に接続してもよいが、直列に接続した方が起電圧を高くできる点で好ましい。
また、前記裏蓋は、金属製のリングと、このリング内に装着された透光性部材とで構成され、前記透光性部材は、ガラスまたはプラスチックにより構成されていることが好ましい。
裏蓋全体をプラスチック製にしてもよいが、金属製のリングとガラスやプラスチックからなる透光性部材で構成すれば、意匠性を向上でき、かつ、金属リング部分で外装ケースに取り付けることができるので、取付構造を強固にできる。
裏蓋全体をプラスチック製にしてもよいが、金属製のリングとガラスやプラスチックからなる透光性部材で構成すれば、意匠性を向上でき、かつ、金属リング部分で外装ケースに取り付けることができるので、取付構造を強固にできる。
さらに、前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、前記蓄電手段の電圧が所定値以上の場合には第1および第2の太陽電池または第2の太陽電池を短絡して蓄電手段への充電量を制御する充電制御手段とを備えることが好ましい。
このような充電制御手段を備えていれば、蓄電手段の電圧が所定値以上の際に、充電制御手段によって第1および第2の太陽電池または第2の太陽電池を短絡しているので、発電電流を短絡部分に流すことで、蓄電手段を迂回させることができ、蓄電手段の過充電を防止できる。
このような充電制御手段を備えていれば、蓄電手段の電圧が所定値以上の際に、充電制御手段によって第1および第2の太陽電池または第2の太陽電池を短絡しているので、発電電流を短絡部分に流すことで、蓄電手段を迂回させることができ、蓄電手段の過充電を防止できる。
前述のように本発明の無線機能付き時計によれば、太陽電池の発電量を向上でき、太陽電池を電源とする小型の無線機能付き時計においてエネルギー収支を良好にでき、女性用の腕時計のような小型の無線機能付き時計を実現できるという効果がある。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明にあたって、前述した実施形態と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第1実施形態〕
図1には、本発明の第1実施形態に係る無線機能付き時計としての電波修正時計1の構成を示すブロック図が示されている。
本発明の電波修正時計1は、一般的な電波修正時計と同様の構成を備えるものであり、時刻情報を含む電波(外部無線情報)を受信する無線通信手段としての受信手段2と、駆動制御回路部3と、指針を駆動する駆動手段4と、時刻をカウントするカウンタ部6と、電力を供給する電力供給手段7と、リュウズなどの外部入力装置8とを備えて構成されている。
図1には、本発明の第1実施形態に係る無線機能付き時計としての電波修正時計1の構成を示すブロック図が示されている。
本発明の電波修正時計1は、一般的な電波修正時計と同様の構成を備えるものであり、時刻情報を含む電波(外部無線情報)を受信する無線通信手段としての受信手段2と、駆動制御回路部3と、指針を駆動する駆動手段4と、時刻をカウントするカウンタ部6と、電力を供給する電力供給手段7と、リュウズなどの外部入力装置8とを備えて構成されている。
無線受信手段2は、電波を受けるアンテナ21と、コンデンサ等で構成されてアンテナ21で受信する電波に同調させる同調回路部22と、アンテナ21で受けた情報を処理する受信回路部23と、受信回路部23で処理された時刻データを記憶する時刻データ記憶回路部24とを備えて構成されている。
アンテナ21は、図2にも示すように、磁性体コア(アンテナコア)211にコイル212を巻いて構成されており、必要に応じて、耐食性に優れるカチオン電着塗装等で絶縁を施したものである。
アンテナ21は、図2にも示すように、磁性体コア(アンテナコア)211にコイル212を巻いて構成されており、必要に応じて、耐食性に優れるカチオン電着塗装等で絶縁を施したものである。
同調回路部22は、図2に示されるように、アンテナ21に対して並列に接続された2つのコンデンサ22A,22Bを備えて構成され、一方のコンデンサ22Bはスイッチ22Cを介してアンテナ21に接続されている。
そして、駆動制御回路部3から出力される周波数切替え制御信号により、前記スイッチ22Cをオンまたはオフすることで、アンテナ21で受信する電波の周波数を切り替えるように構成されている。これにより、例えば、日本国内において、送信周波数40kHzのおおたかどや山(東日本)の標準電波出力局と、送信周波数60kHzのはがね山(西日本)の標準電波出力局とから出力されている2種類の周波数の長波標準電波を切り替えて受信することができるように構成されている。また、米国の標準電波(60kHz)とドイツの標準電波(77.5kHz)とを切り換えて受信することもできる。
本実施形態では、前記スイッチ22Cをオンすると、選択可能な周波数のうち、低い周波数に同調し、オフすると高い周波数に同調する。なお、スイッチ22Cはトランジスタで構成され、後述する受信IC81に内蔵されている。
そして、駆動制御回路部3から出力される周波数切替え制御信号により、前記スイッチ22Cをオンまたはオフすることで、アンテナ21で受信する電波の周波数を切り替えるように構成されている。これにより、例えば、日本国内において、送信周波数40kHzのおおたかどや山(東日本)の標準電波出力局と、送信周波数60kHzのはがね山(西日本)の標準電波出力局とから出力されている2種類の周波数の長波標準電波を切り替えて受信することができるように構成されている。また、米国の標準電波(60kHz)とドイツの標準電波(77.5kHz)とを切り換えて受信することもできる。
本実施形態では、前記スイッチ22Cをオンすると、選択可能な周波数のうち、低い周波数に同調し、オフすると高い周波数に同調する。なお、スイッチ22Cはトランジスタで構成され、後述する受信IC81に内蔵されている。
受信回路部23は、アンテナ21によって受信された長波標準電波信号を増幅する増幅回路231と、増幅された長波標準電波信号から所望の周波数成分のみを抜き出すバンドパスフィルタ232と、長波標準電波信号を平滑化し復調する復調回路233と、増幅回路231のゲインコントロールを行ない、電界強度に左右されずに長波標準電波信号の受信レベルが一定になるように制御するAGC(Automatic Gain Control)回路234と、復調された長波標準電波信号をデコードして出力するデコード回路235とを備えて構成されている。
受信回路部23で受信され信号処理された時刻データは、図1に示すように、時刻データ記憶回路部24に出力されて記憶される。
受信回路部23は、予め設定されたスケジュールや外部入力装置8による強制受信操作等によって、駆動制御回路部3から出力される受信制御信号(パワーオン制御信号)に基づいて駆動制御されている。例えば、受信制御信号がHiレベルのときに受信動作を行い、受信回路部23から時刻データ記憶回路部24に受信データが出力される。また、受信制御信号がLoレベルのときに受信動作を停止する。
なお、受信回路部23が動作しているときの消費電流は約100μAであり、時計の通常動作時(運針動作時)の200倍近い電流消費量となる。
受信回路部23で受信され信号処理された時刻データは、図1に示すように、時刻データ記憶回路部24に出力されて記憶される。
受信回路部23は、予め設定されたスケジュールや外部入力装置8による強制受信操作等によって、駆動制御回路部3から出力される受信制御信号(パワーオン制御信号)に基づいて駆動制御されている。例えば、受信制御信号がHiレベルのときに受信動作を行い、受信回路部23から時刻データ記憶回路部24に受信データが出力される。また、受信制御信号がLoレベルのときに受信動作を停止する。
なお、受信回路部23が動作しているときの消費電流は約100μAであり、時計の通常動作時(運針動作時)の200倍近い電流消費量となる。
駆動制御回路部3は、図1に示されるように、パルス合成回路31からのパルス信号が入力される。パルス合成回路31は、水晶振動子などの基準振動子311からの基準パルスを分周してクロックパルスを生成し、また、基準パルスからパルス幅やタイミングの異なるパルス信号を発生させる。
駆動制御回路部3は、一秒に一回出力され秒針を駆動させる秒駆動パルス信号PS1と、一分間に一回出力され時分針を駆動させる時分駆動パルス信号PS2とを、各秒駆動回路41、時分駆動回路42に出力して、指針の駆動を制御する。すなわち、各駆動回路41,42は、各回路41、42からのパルス信号によって駆動されるステッピングモータからなる秒モータ411,時分モータ421を駆動し、これにより各モータ411,421に接続された秒針と、分針および時針とを駆動する。そして、各指針、モータ411,421、駆動回路41,42によって時刻を表示する時刻表示手段が構成されている。なお、時刻表示手段としては、1つのモータで、時針、分針、秒針を駆動するものでもよい。
カウンタ部6は、秒をカウントする秒カウンタ回路部61と、時分をカウントする時分カウンタ回路部62とを備えて構成されている。
秒カウンタ回路部61は、秒位置カウンタ611と、秒時刻カウンタ612と、一致検出回路613とを備えて構成されている。秒位置カウンタ611および秒時刻カウンタ612はともに60カウント、つまり1Hzの信号が入力された場合には60秒でループするカウンタである。秒位置カウンタ611は、駆動制御回路部3から秒駆動回路41に供給される駆動パルス信号(秒駆動パルス信号PS1)をカウントしている。つまり、秒針を駆動させる駆動パルス信号をカウントすることによって、秒針が示している秒針の位置をカウントしている。
秒時刻カウンタ612は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzの基準パルス信号(クロックパルス)をカウントする。また、受信手段2で時刻データを受信した場
合には、この時刻データのうちの秒データに合わせてカウンタ値が修正される。
秒カウンタ回路部61は、秒位置カウンタ611と、秒時刻カウンタ612と、一致検出回路613とを備えて構成されている。秒位置カウンタ611および秒時刻カウンタ612はともに60カウント、つまり1Hzの信号が入力された場合には60秒でループするカウンタである。秒位置カウンタ611は、駆動制御回路部3から秒駆動回路41に供給される駆動パルス信号(秒駆動パルス信号PS1)をカウントしている。つまり、秒針を駆動させる駆動パルス信号をカウントすることによって、秒針が示している秒針の位置をカウントしている。
秒時刻カウンタ612は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzの基準パルス信号(クロックパルス)をカウントする。また、受信手段2で時刻データを受信した場
合には、この時刻データのうちの秒データに合わせてカウンタ値が修正される。
同様に、時分カウンタ回路部62は、時分位置カウンタ621と、時分時刻カウンタ622と、一致検出回路623とを備えて構成されている。時分位置カウンタ621および時分時刻カウンタ622はともに24時間分の信号が入力されるとループするカウンタである。時分位置カウンタ621は、駆動制御回路部3から時分駆動回路42に供給される駆動パルス信号(時分駆動パルス信号PS2)をカウントし、時針、分針が示している時分針の位置をカウントしている。
時分時刻カウンタ622は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzのパルス(クロックパルス)をカウントする(正確には1Hzを60回計数したところで1カウントとする)。また、受信手段2で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの時分データに合わせてカウンタ値が修正される。
時分時刻カウンタ622は、通常は、駆動制御回路部3から出力される1Hzのパルス(クロックパルス)をカウントする(正確には1Hzを60回計数したところで1カウントとする)。また、受信手段2で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの時分データに合わせてカウンタ値が修正される。
各一致検出回路613,623は、各位置カウンタ611,621と各時刻カウンタ612,622とのカウント値の一致を検出し、一致しているか否かを示す検出信号を駆動制御回路部3に出力する。
駆動制御回路部3は、各一致検出回路613,623から不一致信号が入力されると、一致信号が入力されるまで各駆動パルス信号PS1,PS2を出力し続ける。このため、通常運針時は、駆動制御回路部3から1Hzの基準信号によって各時刻カウンタ612,622のカウンタ値が変化して位置カウンタ611,621と不一致となると、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力されて各指針が動くとともに、各位置カウンタ611,621が時刻カウンタ612,622と一致することになり、この動作を繰り返すことで、通常の運針制御が行われる。
また、受信した時刻データで各時刻カウンタ612,622が修正されると、そのカウンタ値に各位置カウンタ611,621のカウンタ値が一致するまで、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力され続け、指針が早送りされて正しい時刻に修正される。
なお、以上に説明した指針の駆動制御は、カウンタ部6等のハードウェアを用いて制御するものに限らず、CPUおよびソフトウェアで制御してもよい。
駆動制御回路部3は、各一致検出回路613,623から不一致信号が入力されると、一致信号が入力されるまで各駆動パルス信号PS1,PS2を出力し続ける。このため、通常運針時は、駆動制御回路部3から1Hzの基準信号によって各時刻カウンタ612,622のカウンタ値が変化して位置カウンタ611,621と不一致となると、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力されて各指針が動くとともに、各位置カウンタ611,621が時刻カウンタ612,622と一致することになり、この動作を繰り返すことで、通常の運針制御が行われる。
また、受信した時刻データで各時刻カウンタ612,622が修正されると、そのカウンタ値に各位置カウンタ611,621のカウンタ値が一致するまで、各駆動パルス信号PS1,PS2が出力され続け、指針が早送りされて正しい時刻に修正される。
なお、以上に説明した指針の駆動制御は、カウンタ部6等のハードウェアを用いて制御するものに限らず、CPUおよびソフトウェアで制御してもよい。
電力供給手段7は、太陽電池(ソーラー発電機)によって構成された発電手段としての発電装置71と、発電装置71で発電された電力を蓄電する蓄電手段としての高容量二次電源72とを備えて構成されている。高容量二次電源72は、リチウムイオン電池のような二次電池が利用できる。
外部入力手段としての外部入力装置8は、リュウズ等を備え、受信動作や時刻合わせなどを行うために利用される。
本実施形態では、無線受信手段2、駆動制御回路部3、駆動手段4、カウンタ部6、高容量二次電源72を備えてムーブメント(時計体)が構成されている。
外部入力手段としての外部入力装置8は、リュウズ等を備え、受信動作や時刻合わせなどを行うために利用される。
本実施形態では、無線受信手段2、駆動制御回路部3、駆動手段4、カウンタ部6、高容量二次電源72を備えてムーブメント(時計体)が構成されている。
次に、電波修正時計1の具体的構造について説明する。
電波修正時計1は、図3〜5にも示すように、約円筒状に形成された外装ケース(胴)91と、外装ケース91の表面側に装着されたカバーガラス(風防)92と、外装ケース91の裏面側に着脱可能に取り付けられた裏蓋93とを備えている。
外装ケース91は、ステンレス鋼、真鍮、チタン等の金属材で構成されている。外装ケース91内には、アンテナ21や高容量二次電源72を含む前記ムーブメントが組み込まれている。
すなわち、外装ケース91内には、コンデンサ22A,22B、受信IC81、CPU82、基準振動子311等が取り付けられた回路基板80や、蓄電手段を構成する高容量二次電源72や、駆動手段4を構成するモータ411,421等が組み込まれた時計体(ムーブメント)が組み込まれている。そして、受信IC81、CPU82等によって、受信回路部23、駆動制御回路部3、カウンタ部6が構成されている。
電波修正時計1は、図3〜5にも示すように、約円筒状に形成された外装ケース(胴)91と、外装ケース91の表面側に装着されたカバーガラス(風防)92と、外装ケース91の裏面側に着脱可能に取り付けられた裏蓋93とを備えている。
外装ケース91は、ステンレス鋼、真鍮、チタン等の金属材で構成されている。外装ケース91内には、アンテナ21や高容量二次電源72を含む前記ムーブメントが組み込まれている。
すなわち、外装ケース91内には、コンデンサ22A,22B、受信IC81、CPU82、基準振動子311等が取り付けられた回路基板80や、蓄電手段を構成する高容量二次電源72や、駆動手段4を構成するモータ411,421等が組み込まれた時計体(ムーブメント)が組み込まれている。そして、受信IC81、CPU82等によって、受信回路部23、駆動制御回路部3、カウンタ部6が構成されている。
アンテナ21は、一般的なバーアンテナのように、棒状(直線状)のものでもよいが、本実施形態では、図3に示すように、平面円弧状に湾曲されたアンテナを用いている。このアンテナ21は、外装ケース91の円周状の内周面91Aに沿って配置されている。すなわち、図3に示すように、アンテナ21の磁性体コア211の平面形状は、内周面91Aと略同心円の円弧状に形成され、コイル212は磁性体コア211に巻かれることで平面略円弧状に構成されている。
アンテナ21の磁性体コア211は、フェライトや積層アモルファス箔などで構成される。磁性体コア211を積層アモルファス箔で構成する場合、例えば、コバルト系のアモルファス箔(例;Co50wt%以上のアモルファス箔)を型で打ち抜くか、エッチングで成形したものを10〜30枚程接着して重ね合わせ、焼鈍等の熱処理を行って磁気特性を安定化させたものが利用できる。そして、磁性体コア211は、平面円弧状のアモルファス箔を時計の厚み方向に積層して構成すればよい。
なお、磁性体コア211をフェライトで構成する場合、型等で成形し、熱処理して製造すればよい。コア211をフェライトで構成すれば、アモルファス泊を用いた場合に比べて安価である。但し、コア211をアモルファス泊で構成したほうが、フェライトで構成した場合に比べて保持力が弱いため、外装ケース91を金属製にした場合に性能的に有利となる。
なお、磁性体コア211をフェライトで構成する場合、型等で成形し、熱処理して製造すればよい。コア211をフェライトで構成すれば、アモルファス泊を用いた場合に比べて安価である。但し、コア211をアモルファス泊で構成したほうが、フェライトで構成した場合に比べて保持力が弱いため、外装ケース91を金属製にした場合に性能的に有利となる。
ここで、磁性体コア211を構成するアモルファス箔は、通常、厚さ寸法が0.01mm〜0.05mm程度であるため、例えば30枚積層した場合、磁性体コア211の積層方向の厚さ寸法は0.3〜1.5mm程度である。アモルファス材はフェライトに比べて磁気特性が良いため、より小型・薄型のアンテナ21を実現できる。そして、アンテナ特性は、コアの体積によって影響されるため、アンテナを薄くする分、アンテナ特性を維持するには、アンテナの平面積を大きくするか、アンテナ長さ(コア長さ)を長くする必要がある。例えば、磁性体コア211の幅寸法は例えば0.5〜3.0mm程度であり、長さは15〜30mm程度とすればよい。なお、アモルファス金属板の厚みが0.05mmより厚くなると、板圧中央部は迅速な冷却を行うことが困難なため、金属はアモルファス化させることなく結晶化されてしまう。すなわち、アモルファス金属を製造するには、金属が結晶化される以前に、迅速な冷却作業を行う必要があり、そのためには、金属の厚みを薄くしなくてはならない。また、アモルファス金属板の厚みが0.01mmより薄くなると、組立作業等において、アモルファス金属板の強度が弱くなって変形しやすくなるので、部品の位置決め作業や部品の取扱作業等が非常にやりにくくなる。
アンテナ21のコイル212は、長波標準電波(40〜77.5kHz)を受信する場合は、10mH程度のインダクタンス値が必要となる。このため、本実施形態では、コイル212として直径0.1μm程度のウレメット線を数百ターンほど巻いて構成している。なお、本実施形態では、コイル212の巻き作業を容易にし、端部の巻きくずれを防止するため、コイル212をコア211の端面まで巻くのではなく、コア211の端面から所定寸法(通常は数ミリ)離した位置まで巻いている。従って、コア211の端部には、コイル212が巻かれていない部分が存在することになる。
また、コイル212の巻き方としては、特に限定されず、乱巻きなどでもよいが、特に整列巻きが好ましい。整列巻きを採用すれば、コイル線材間の無駄な空間が無くなり、同じインダクタンス値を得るためのコイル体積を小さくできる。なお、本実施形態では、コア211が平面円弧状であるため、次のようにしてアンテナ21を製造している。まず、ボビンに自己融着電線のコイルを巻いた後、熱もしくは溶液に浸してコイルを固める。コイルが固まった後、ボビンを引き抜き、ボビンを引き抜くことで形成された貫通孔部分に前記磁性体コア211を挿入して成形する。なお、コイルを巻いたボビンにコアを挿入してアンテナを構成してもよい。この場合、ボビンが存在する分、サイズが大きくなるが、アンテナを容易に製造できる。
また、コイル212の巻き方としては、特に限定されず、乱巻きなどでもよいが、特に整列巻きが好ましい。整列巻きを採用すれば、コイル線材間の無駄な空間が無くなり、同じインダクタンス値を得るためのコイル体積を小さくできる。なお、本実施形態では、コア211が平面円弧状であるため、次のようにしてアンテナ21を製造している。まず、ボビンに自己融着電線のコイルを巻いた後、熱もしくは溶液に浸してコイルを固める。コイルが固まった後、ボビンを引き抜き、ボビンを引き抜くことで形成された貫通孔部分に前記磁性体コア211を挿入して成形する。なお、コイルを巻いたボビンにコアを挿入してアンテナを構成してもよい。この場合、ボビンが存在する分、サイズが大きくなるが、アンテナを容易に製造できる。
アンテナ21は熱可塑性樹脂(ホットメルト)、紫外線硬化型エポキシ等を用いてムーブメントの地板に固定されている。また、アンテナ21の緩衝材としての機能を持たせるため、弾性のあるシーリング材を利用して固定してもよい。
また、アンテナ21と受信IC81とは2本の配線で接続されている。すなわち、コイル212をアンテナ端部から取り出して回路基板80にはんだ付けすることにより、アンテナ21と受信IC81とは電気的に接続されている。なお、前記電気的接続は、アンテナ21にポリイミド等からなるフレキシブル基板を取り付け、この基板を回路基板80にネジ留めすることなどで行ってもよい。
また、アンテナ21と受信IC81とは2本の配線で接続されている。すなわち、コイル212をアンテナ端部から取り出して回路基板80にはんだ付けすることにより、アンテナ21と受信IC81とは電気的に接続されている。なお、前記電気的接続は、アンテナ21にポリイミド等からなるフレキシブル基板を取り付け、この基板を回路基板80にネジ留めすることなどで行ってもよい。
また、外装ケース91が金属製であるので、外装ケース91とアンテナ21とを絶縁するために、外装ケース91の内周面91Aとアンテナ21との間にはプラスチックなどの絶縁材からなる中枠96が設けられるのが一般的である。プラスチック製の中枠96を設けることで、アンテナ21に磁束が入りやすくなるので、受信特性が向上する。
また、図3に示すように、二次電源72やモータ411,421等の金属製の部材は、受信特性を向上させるために、アンテナ21に対して平面的に離れた位置に配置されている。さらに、ノイズ源となるCPU82や基準振動子311も、ある程度アンテナ21から離して配置することが好ましい。
一方、コンデンサ等で構成される同調回路部22や受信IC81は、配線損失を減少させるために、アンテナ21に近付けて配置されている。
また、図3に示すように、二次電源72やモータ411,421等の金属製の部材は、受信特性を向上させるために、アンテナ21に対して平面的に離れた位置に配置されている。さらに、ノイズ源となるCPU82や基準振動子311も、ある程度アンテナ21から離して配置することが好ましい。
一方、コンデンサ等で構成される同調回路部22や受信IC81は、配線損失を減少させるために、アンテナ21に近付けて配置されている。
また、外装ケース91内におけるアンテナ21の配置位置は限定されないが、図3に示すように、文字板95の中心点に対して9時方向(9時側)に配置することが好ましい。アンテナ21を文字板95の3時方向に配置すると、外部入力装置8であるリューズと干渉し、アンテナ21のレイアウトが困難になるが、アンテナ21を文字板95の9時方向に配置すれば、外部入力装置8であるリューズとの干渉を容易に防止できる。
図4,5に示すように、ムーブメントの表面側つまりカバーガラス92側には、第1の太陽電池711が配置され、この第1の太陽電池711のカバーガラス92側には文字板95が配置されている。
文字板95は、プラスチックや貝などの非導電性部材(電気絶縁体)であり、光透過性も備え、さらに電波も通過させることができる材質のもので構成されている。
文字板95は、プラスチックや貝などの非導電性部材(電気絶縁体)であり、光透過性も備え、さらに電波も通過させることができる材質のもので構成されている。
第1の太陽電池711は、有機樹脂フィルム製の基板に、アモルファスシリコン層薄膜を積層したタイプのソーラーパネルのような電波を通過させることができる太陽電池で構成されている。
裏蓋93は、ステンレスやチタンなどからなる金属製のリング931と、このリング931内の開口部分に嵌め込まれた透光性部材であるガラス932とを備えている。なお、リング931内に嵌め込まれるのはガラスに限らず、プラスチックなどでもよく、光を透過可能な透光性を備え、かつ、非導電性(電気絶縁体)を有し、電波が通過可能な部材を用いればよい。
この裏蓋93は、リング931を介して外装ケース91にねじ込まれるビス933により、外装ケース91に着脱可能に取り付けられている。
この裏蓋93は、リング931を介して外装ケース91にねじ込まれるビス933により、外装ケース91に着脱可能に取り付けられている。
裏蓋93の外装ケース91内部側つまりムーブメント側には、第2の太陽電池712が配置されている。第2の太陽電池712は、第1の太陽電池711と同様に、有機樹脂フィルム製の基板に、アモルファスシリコン層薄膜を積層したタイプのソーラーパネルのような電波を通過させることができる太陽電池で構成されている。
第2の太陽電池712は、裏蓋93のガラス932に密着して取り付けられている。第2の太陽電池712およびムーブメント間には、導通用の2本のコイルバネ713が配置されている。従って、第2の太陽電池712で発電された電流は、コイルバネ713を介してムーブメントの二次電源72に供給されている。
第2の太陽電池712は、裏蓋93のガラス932に密着して取り付けられている。第2の太陽電池712およびムーブメント間には、導通用の2本のコイルバネ713が配置されている。従って、第2の太陽電池712で発電された電流は、コイルバネ713を介してムーブメントの二次電源72に供給されている。
第1の太陽電池711は、図6にも示すように、3つのソーラーセル711A〜711Cを備えている。各ソーラーセル711A〜711Cは、平面略扇形に形成されている。また、ソーラーセル711Aには、日車を露出させて日付を表示させる開口715が形成されている。
第2の太陽電池712は、図示しないが、1つのソーラーセルで構成されている。通常、第1の太陽電池711に比べて第2の太陽電池712は光が当たりにくく照度が低い。このため、第2の太陽電池712は、裏蓋93のガラス932と略同じ面積の1枚のソーラーセルで構成されている。従って、第2の太陽電池712は、ソーラーセル1枚の面積が、第1の太陽電池711の各ソーラーセル711A〜711Cに比べて大きくされている。
第2の太陽電池712は、図示しないが、1つのソーラーセルで構成されている。通常、第1の太陽電池711に比べて第2の太陽電池712は光が当たりにくく照度が低い。このため、第2の太陽電池712は、裏蓋93のガラス932と略同じ面積の1枚のソーラーセルで構成されている。従って、第2の太陽電池712は、ソーラーセル1枚の面積が、第1の太陽電池711の各ソーラーセル711A〜711Cに比べて大きくされている。
本実施形態では、図7に示すように、ソーラーセル711A〜711Cおよび第2の太陽電池712は直列に接続されている。各ソーラーセルの起電圧は1枚あたり0.5V程度であるため、ソーラーセル4段を直列に接続することで、約2Vの起電圧が得られる。従って、1.5Vの電源で駆動するように設計された時計では、本実施形態のように、4段のソーラーセルを直列に接続すればよい。なお、3Vの電源で駆動される時計では、6枚のソーラーセルを設けて6段の直列接続となるように構成すればよい。例えば、第1の太陽電池711を4〜5枚のソーラーセルで構成し、第2の太陽電池712を1〜2枚のソーラーセルで構成してトータルで6枚のセルを用意し、6枚のセルを直列に接続すればよい。
駆動制御回路部3は、二次電源72の電圧を検出する電圧検出手段として機能する電源電圧検出回路301と、電源電圧検出回路301の検出値に応じて二次電源72への充電量を制御する充電制御回路302とを備える。二次電源72および過充電防止トランジスタ303間には、逆流防止用のダイオード304が設けられている。
充電制御回路302は、太陽電池711、712および二次電源72と並列に接続された過充電防止トランジスタ303のオン・オフを制御する。すなわち、電源電圧検出回路301で二次電源72の電圧が所定値を上回ると、充電制御回路302は、過充電防止トランジスタ303をオンして太陽電池711、712を短絡し、太陽電池711、712の発電電流が二次電源72を迂回するように制御し、二次電源72の過充電を防止する。
充電制御回路302は、太陽電池711、712および二次電源72と並列に接続された過充電防止トランジスタ303のオン・オフを制御する。すなわち、電源電圧検出回路301で二次電源72の電圧が所定値を上回ると、充電制御回路302は、過充電防止トランジスタ303をオンして太陽電池711、712を短絡し、太陽電池711、712の発電電流が二次電源72を迂回するように制御し、二次電源72の過充電を防止する。
なお、電源電圧が1.5Vに設定されている場合、二次電源72は通常リチウムイオン系の二次電池が用いられる。この場合、充電制御回路302は、二次電源72の最大充電電圧を2.4V程度に抑えるように過充電防止トランジスタ303を制御する。
図8にも示すように、外装ケース91の対向する2カ所、通常は文字板95における12時方向および6時方向には、時計バンド97を連結するための連結用突片(カン)94がそれぞれ突設されている。
時計バンド97は、複数の駒部材をピン(バネ棒等)で互いに回動可能に連結することで構成されている。そして、端部の駒部材も外装ケース91の連結用突片94にピンで回動可能に連結されている。
時計バンド97は、複数の駒部材をピン(バネ棒等)で互いに回動可能に連結することで構成されている。そして、端部の駒部材も外装ケース91の連結用突片94にピンで回動可能に連結されている。
このような構成においては、図5に示すように、電波の一部である磁界成分は、カバーガラス92やガラス932から外装ケース91内に入り、アンテナ21のコア211を、その一方の端部から他方の端部へと通過する。すると、コア211に巻回されたコイル212に交流電流が誘導され、これに伴ってコイル212の両端に交流電圧が発生する。そして、この交流電圧がアナログ受信信号として受信回路部23に流れる。
そして、このアナログ受信信号を受信回路部23で増幅、復調、デコード等の処理をしてデジタルの時刻データとし、時刻データ記憶回路部24に記憶している。
そして、このアナログ受信信号を受信回路部23で増幅、復調、デコード等の処理をしてデジタルの時刻データとし、時刻データ記憶回路部24に記憶している。
すなわち、アンテナ21は、コア211の各端部を結ぶ延長線方向(コア211やコイル212の軸方向)の磁界に反応する指向性を有している。従って、コア211やコイル212の軸方向に、金属製の外装ケース91が近接して配置されていると、コイル212を鎖交する磁界が妨げられるため、アンテナ21におけるアンテナ特性(受信感度)が低下する。これに対し、本実施形態では、前述のように、コア211やコイル212を平面円弧状に形成し、その端部を内周面91Aに沿って配置しているので、その軸方向に配置される金属製の外装ケース91までの距離を比較的大きくでき、アンテナ21における電波の受信感度を向上することができる。
また、二次電源72、モータ411,421や基準振動子311、CPU82もアンテナ21から離されて鎖交磁界に影響しないようにされている。すなわち、二次電源72やモータ411,421は金属製であるため、外装ケース91と同様に、コア211に近接して配置されると鎖交磁界に影響を与える。一方、基準振動子311は、32.768kHzの水晶振動子が利用されており、この振動周波数が長波受信周波数(40kHz)に近いため、基準振動子311がアンテナ21に近接して配置されると、アンテナ21にノイズとして信号が混入する可能性がある。従って、二次電源72や基準振動子311等は、アンテナ21(コア211)に対して、ある程度離して配置されている。
また、二次電源72、モータ411,421や基準振動子311、CPU82もアンテナ21から離されて鎖交磁界に影響しないようにされている。すなわち、二次電源72やモータ411,421は金属製であるため、外装ケース91と同様に、コア211に近接して配置されると鎖交磁界に影響を与える。一方、基準振動子311は、32.768kHzの水晶振動子が利用されており、この振動周波数が長波受信周波数(40kHz)に近いため、基準振動子311がアンテナ21に近接して配置されると、アンテナ21にノイズとして信号が混入する可能性がある。従って、二次電源72や基準振動子311等は、アンテナ21(コア211)に対して、ある程度離して配置されている。
また、本実施形態では、時計1を使用していない場合には、図8に示すように、横向きに置くことが好ましい。時計1を横向きにすれば、カバーガラス92および裏蓋93のガラス932から光を取り込んで第1の太陽電池711および第2の太陽電池712で発電することができる。
また、アンテナ21の軸方向は、外装ケース91の12時方向および6時方向を結ぶ方向にほぼ平行とされている。そして、標準電波の磁界の向きは、図8に示すような向きとなるので、外装ケース91を横向きに置いた際に、アンテナ21の軸方向と、標準電波の磁界の向きがほぼ一致し、アンテナ21のコイル212と鎖交する磁界成分が最大になる。このため、本実施形態では、外装ケース91を横向きに置いた場合に最高の受信性能が得られる。
ここで、アンテナ21の軸方向は、そのアンテナ21において電波受信の指向性が最も強い方向に直交する方向である。例えば、アンテナが直線状に形成されたバーアンテナの場合には、通常、その長手方向に沿った方向を意味する。また、アンテナが平面湾曲形状とされた円弧状のアンテナの場合には、アンテナの軸方向は、通常、アンテナの両端間の中心部における円弧の接線方向を意味する。また、時計1を横向きにした際に、アンテナ21が机等の載置面に対して略平行とされるので、載置面の影響を受け難くなって受信感度劣化を防止できる。
また、アンテナ21の軸方向は、外装ケース91の12時方向および6時方向を結ぶ方向にほぼ平行とされている。そして、標準電波の磁界の向きは、図8に示すような向きとなるので、外装ケース91を横向きに置いた際に、アンテナ21の軸方向と、標準電波の磁界の向きがほぼ一致し、アンテナ21のコイル212と鎖交する磁界成分が最大になる。このため、本実施形態では、外装ケース91を横向きに置いた場合に最高の受信性能が得られる。
ここで、アンテナ21の軸方向は、そのアンテナ21において電波受信の指向性が最も強い方向に直交する方向である。例えば、アンテナが直線状に形成されたバーアンテナの場合には、通常、その長手方向に沿った方向を意味する。また、アンテナが平面湾曲形状とされた円弧状のアンテナの場合には、アンテナの軸方向は、通常、アンテナの両端間の中心部における円弧の接線方向を意味する。また、時計1を横向きにした際に、アンテナ21が机等の載置面に対して略平行とされるので、載置面の影響を受け難くなって受信感度劣化を防止できる。
このような構成による電波修正時計1の動作を説明する。
まず、通常時の時刻表示について説明する。通常は、駆動制御回路部3は、パルス合成回路31から入力されるパルス信号(基準信号)を利用し、1Hzのパルス信号を送って秒時刻カウンタ612のカウンタ値をカウントアップする。秒時刻カウンタ612がカウントアップして秒位置カウンタ611のカウンタ値と異なると、一致検出回路613はその不一致を検出して駆動制御回路部3に不一致信号を出力する。駆動制御回路部3は、その不一致信号に基づいて、秒駆動パルス信号PS1を出力する。この秒駆動パルス信号PS1の出力により、秒位置カウンタ611がカウントアップされるとともに、秒駆動回路41を介して秒モータ411が駆動され、秒針が駆動される。以上の処理は一致検出回路613で各カウンタ611,612の値が一致するまで行われる。従って、通常運針時は、秒時刻カウンタ612に1Hzが入力されてカウンタ値が「1」カウントアップされる毎に、秒駆動パルス信号PS1が1つ出力され、秒針が1秒分毎ステップ運針される。
時分についても同様に、時分時刻カウンタ622でカウントされるカウント値に時分位置カウンタ621のカウント値を一致させるように駆動制御回路部3から時分駆動パルス信号PS2が出力され、時分駆動パルス信号PS2に応じて時分駆動回路42から時分モータ421にパルス信号が出力され時針、分針が駆動される。
まず、通常時の時刻表示について説明する。通常は、駆動制御回路部3は、パルス合成回路31から入力されるパルス信号(基準信号)を利用し、1Hzのパルス信号を送って秒時刻カウンタ612のカウンタ値をカウントアップする。秒時刻カウンタ612がカウントアップして秒位置カウンタ611のカウンタ値と異なると、一致検出回路613はその不一致を検出して駆動制御回路部3に不一致信号を出力する。駆動制御回路部3は、その不一致信号に基づいて、秒駆動パルス信号PS1を出力する。この秒駆動パルス信号PS1の出力により、秒位置カウンタ611がカウントアップされるとともに、秒駆動回路41を介して秒モータ411が駆動され、秒針が駆動される。以上の処理は一致検出回路613で各カウンタ611,612の値が一致するまで行われる。従って、通常運針時は、秒時刻カウンタ612に1Hzが入力されてカウンタ値が「1」カウントアップされる毎に、秒駆動パルス信号PS1が1つ出力され、秒針が1秒分毎ステップ運針される。
時分についても同様に、時分時刻カウンタ622でカウントされるカウント値に時分位置カウンタ621のカウント値を一致させるように駆動制御回路部3から時分駆動パルス信号PS2が出力され、時分駆動パルス信号PS2に応じて時分駆動回路42から時分モータ421にパルス信号が出力され時針、分針が駆動される。
次に、時刻情報を受信する場合の動作について説明する。
駆動制御回路部3は、設定された受信開始時間になると、例えば各モータ411,421の駆動コイル412をショート状態にして各モータ411,421を停止した後、受信回路部23を駆動して時刻情報の受信を開始する。なお、外部入力装置8による受信動作開始の操作によって強制的に開始(強制受信)させることも可能であるが、この場合も外部入力装置8によって受信動作が指示されると、駆動制御回路部3はまず駆動コイル412をショートしてその電圧を所定電位に固定した後、受信回路部23を駆動して時刻情報の受信を開始する。
受信回路部23が作動されると、アンテナ21を介して受信された電波(時刻情報)は受信回路部23で処理されたのち、記憶回路部24に記憶される。このとき、受信した時刻データが正しいか否かの検証も合わせて行われる。具体的には、長波標準電波の時刻情報は1分毎のデータとなるため、受信した複数の時刻データが1分間隔の異なるデータになっているか等で判断される。
駆動制御回路部3は、設定された受信開始時間になると、例えば各モータ411,421の駆動コイル412をショート状態にして各モータ411,421を停止した後、受信回路部23を駆動して時刻情報の受信を開始する。なお、外部入力装置8による受信動作開始の操作によって強制的に開始(強制受信)させることも可能であるが、この場合も外部入力装置8によって受信動作が指示されると、駆動制御回路部3はまず駆動コイル412をショートしてその電圧を所定電位に固定した後、受信回路部23を駆動して時刻情報の受信を開始する。
受信回路部23が作動されると、アンテナ21を介して受信された電波(時刻情報)は受信回路部23で処理されたのち、記憶回路部24に記憶される。このとき、受信した時刻データが正しいか否かの検証も合わせて行われる。具体的には、長波標準電波の時刻情報は1分毎のデータとなるため、受信した複数の時刻データが1分間隔の異なるデータになっているか等で判断される。
受信された時刻情報が正しいデータと判断されると、駆動制御回路部3の指示によって、時刻データは秒時刻カウンタ612と時分時刻カウンタ622に出力され、秒時刻カウンタ612と時分時刻カウンタ622のカウント値が修正される。この際、駆動コイル412のショート状態つまり各モータ411,421の停止状態も解除される。
そして、各時刻カウンタ612,622のカウント値が修正された結果、各位置カウンタ611,621と異なる値になると、駆動制御回路部3は、各カウント値が一致するまで各一致検出回路613,623の不一致信号を受ける。すると、駆動制御回路部3は、各駆動パルス信号PS1、PS2を出力し、各指針を駆動する。この指針の駆動は、各カウンタ値が一致するまで早送りで継続されるため、受信時刻に合わせて指針位置が自動的に修正され、時刻合わせが行われる。
そして、各時刻カウンタ612,622のカウント値が修正された結果、各位置カウンタ611,621と異なる値になると、駆動制御回路部3は、各カウント値が一致するまで各一致検出回路613,623の不一致信号を受ける。すると、駆動制御回路部3は、各駆動パルス信号PS1、PS2を出力し、各指針を駆動する。この指針の駆動は、各カウンタ値が一致するまで早送りで継続されるため、受信時刻に合わせて指針位置が自動的に修正され、時刻合わせが行われる。
なお、秒位置カウンタ611、時分位置カウンタ621の初期設定は、ユーザーの操作によって初期的にセットされるが、図7に示すように、指針の位置を検出可能な針位置検出手段5を設けている場合には、その検出結果をもとに自動的に各カウンタ611,621を初期値に設定することもできる。
これらの動作は、ハードウェアで構成された各手段で実現してもよいが、CPUおよびソフトウェアで実現してもよい。
これらの動作は、ハードウェアで構成された各手段で実現してもよいが、CPUおよびソフトウェアで実現してもよい。
前述の本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1)第1の太陽電池711の他に、第2の太陽電池712を設けたので、時計1を横向きに置いて、時計1の表面側(風防側)だけでなく、裏面側(裏蓋側)にも光が当たるようにすれば、第1および第2の太陽電池711,712の両方で発電できる。従って、時計1のサイズを大きくすることなく、太陽電池711,712の面積を大きくすることができ、発電量を向上できる。このため、女性用の小型の腕時計においても、発電量を向上でき、外部無線情報の受信や送信などの電力消費量が大きな処理が必要な電波修正時計を実現することができる。
(1)第1の太陽電池711の他に、第2の太陽電池712を設けたので、時計1を横向きに置いて、時計1の表面側(風防側)だけでなく、裏面側(裏蓋側)にも光が当たるようにすれば、第1および第2の太陽電池711,712の両方で発電できる。従って、時計1のサイズを大きくすることなく、太陽電池711,712の面積を大きくすることができ、発電量を向上できる。このため、女性用の小型の腕時計においても、発電量を向上でき、外部無線情報の受信や送信などの電力消費量が大きな処理が必要な電波修正時計を実現することができる。
(2)外装ケース91は金属製であるため、電波修正時計1の外観意匠を向上でき、デザイン上の制約も少なくかつ高級感のある電波修正時計1を提供することができる。
その上、裏蓋93に非導電性部材であるガラス932を設け、かつ、第2の太陽電池712を有機樹脂フィルム製の基板等で構成しているので、裏蓋93側から外装ケース91内に外部無線情報を通すことができる。
さらに、カバーガラス92、文字板95、第1の太陽電池711も非導電性部材で構成したので、表面側から外装ケース91内に外部無線情報を通すこともできる。
従って、アンテナ21は、カバーガラス92側および裏蓋93側を介して外部無線情報を受信できるので、金属製の外装ケース91部分で外部無線情報が遮断されても、受信感度の低下を防止できる。
その上、裏蓋93に非導電性部材であるガラス932を設け、かつ、第2の太陽電池712を有機樹脂フィルム製の基板等で構成しているので、裏蓋93側から外装ケース91内に外部無線情報を通すことができる。
さらに、カバーガラス92、文字板95、第1の太陽電池711も非導電性部材で構成したので、表面側から外装ケース91内に外部無線情報を通すこともできる。
従って、アンテナ21は、カバーガラス92側および裏蓋93側を介して外部無線情報を受信できるので、金属製の外装ケース91部分で外部無線情報が遮断されても、受信感度の低下を防止できる。
(3)第2の太陽電池712は、裏蓋93のガラス932に密着して裏蓋93と一体的に設けられているので、第2の太陽電池712の大きさをガラス932に合わせて組み込むことができ、発電効率を向上できる。そのうえ、ガラス932で第2の太陽電池712の機械的強度を確保できるので、太陽電池712に別途補強板を設ける必要がなく、薄型化することもできる。
さらに、太陽電池712を裏蓋93と共に着脱できるので、ムーブメントに配置された二次電源72を容易に交換できる。
さらに、太陽電池712を裏蓋93と共に着脱できるので、ムーブメントに配置された二次電源72を容易に交換できる。
(4)第1の太陽電池711および第2の太陽電池712を直列に接続しているので、発電電圧を向上できる。特に、本実施形態では、第1の太陽電池711を3つのソーラーセル711A〜711Cで構成し、各ソーラーセル711A〜711Cおよび第2の太陽電池712を直列に接続しているので、4段のソーラーセルを直列に接続することになる。このため、各セルが0.5V程度の起電圧であっても、約2.0V近くの発電電圧が得られ、1.5V程度の電源で駆動される時計1の電力供給手段7として利用できる。
また、太陽光が当たり易く、単位面積あたりの発電量が大きくなる時計1の表面側に面する第1の太陽電池711を3つのソーラーセル711A〜711Cに分割し、裏蓋側に面する第2の太陽電池712は1つのソーラーセルで構成したので、各ソーラーセルの発電量のバラツキを抑えることができ、発電効率を向上できる。
また、太陽光が当たり易く、単位面積あたりの発電量が大きくなる時計1の表面側に面する第1の太陽電池711を3つのソーラーセル711A〜711Cに分割し、裏蓋側に面する第2の太陽電池712は1つのソーラーセルで構成したので、各ソーラーセルの発電量のバラツキを抑えることができ、発電効率を向上できる。
(5)裏蓋93を、金属製のリング931と、このリング内に装着された透光性のガラス932で構成しているので、裏蓋93の意匠性を向上できる。また、裏蓋93は、金属リング931部分で外装ケース91に取り付けることができるので、取付構造を強固にできる。
(6)二次電源72の電圧を検出し、その電圧が所定電圧以上になると過充電防止トランジスタ303をオンする電源電圧検出回路301および充電制御回路302を備えているので、発電電流を短絡部分に流すことができ、二次電源72を迂回させることができる。このため、二次電源72の過充電を防止できる。
(7)さらに、前記実施形態では、アンテナ21を湾曲させて外装ケース91の内周面91Aに近接して配置できるので、アンテナ21の長さもある程度確保できて、アンテナ特性の低下も防止できるとともに、時計1を小型化することもできる。従って、この点でも女性用の電波修正時計1を容易に実現できる。
その上、ケース91の内部に配置される各IC、電池等のレイアウトの制限が少なくなり、比較的大きなあるいは巻数の多いアンテナ21を用いることができ、アンテナ感度を向上できる。
その上、ケース91の内部に配置される各IC、電池等のレイアウトの制限が少なくなり、比較的大きなあるいは巻数の多いアンテナ21を用いることができ、アンテナ感度を向上できる。
(8)アンテナ21を高容量二次電源(二次電池)72や基準振動子311から離して配置しているので、電波受信時の電池72や基準振動子311による影響を軽減でき、アンテナ特性の低下を抑えることができる。
(9)アンテナ21の軸方向を、外装ケース91の12時方向および6時方向を結ぶ方向にほぼ平行としたので、外装ケース91を横向きに置いた際に、アンテナ21の軸方向と、標準電波の磁界の向きをほぼ一致でき、アンテナ21のコイル212と鎖交する磁界成分を最大にできる。このため、外装ケース91を横向きに置いた場合に、アンテナ21の軸方向を他の方向に向けた場合に比べて受信性能を向上できる。すなわち、本実施形態によれば、外装ケース91を横向きに置いた場合において、最高の受信性能が得られる。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、図9,10に示すように、第2の太陽電池712を、裏蓋93に一体に設けるのではなく、ムーブメントの裏蓋93側に配置してムーブメントと一体化した点が前記第1実施形態と相違する。
本実施形態では、第2の太陽電池712はムーブメントに一体化されているので、前記第1実施形態のように、第2の太陽電池712とムーブメントとの導通用のコイルバネ713を設ける必要が無く、第2の太陽電池712から二次電源72までの電源導通構造を簡単にできる利点がある。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、図9,10に示すように、第2の太陽電池712を、裏蓋93に一体に設けるのではなく、ムーブメントの裏蓋93側に配置してムーブメントと一体化した点が前記第1実施形態と相違する。
本実施形態では、第2の太陽電池712はムーブメントに一体化されているので、前記第1実施形態のように、第2の太陽電池712とムーブメントとの導通用のコイルバネ713を設ける必要が無く、第2の太陽電池712から二次電源72までの電源導通構造を簡単にできる利点がある。
また、第1実施形態では、コイルバネ713に対するムーブメント側の接点部と第2の太陽電池712側の接点部との相対位置が変わらないように、裏蓋93がケース91に対して回転されるスクリュータイプの裏蓋取付構造を利用できない。これに対し、第2実施形態では、裏蓋93に第2の太陽電池712を一体化していないので、スクリュータイプの裏蓋を用いることもでき、その分、防水性能を向上できる。
なお、第2の太陽電池712をムーブメントに一体化した場合、第2の太陽電池712をムーブメントから取り外して二次電源72を交換してもよいが、電池交換を簡単にするため、図10に示すように、第2の太陽電池712に二次電源72の形状に合わせた切欠712Aを設け、この切欠712A部分から二次電源72を着脱できるように構成してもよい。
また、アンテナ21は、第1実施形態と同様な湾曲したものを用いてもよいが、図10に示すように、直線状のアンテナを利用してもよい。
また、アンテナ21は、第1実施形態と同様な湾曲したものを用いてもよいが、図10に示すように、直線状のアンテナを利用してもよい。
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、当業者が様々な変形を加えることができる。
例えば、図11に示すように、過充電防止トランジスタ303を第2の太陽電池712と並列に設け、二次電源72の電圧が所定値を上回ると、第2の太陽電池712を短絡し、第1の太陽電池711のみで充電するように構成してもよい。この場合、第2の太陽電池712が短絡されることで、二次電源72の充電電圧が低くなり、過充電を防止することができる。
なお、電源電圧検出回路301、充電制御回路302、過充電防止トランジスタ303は、必須の構成要件ではないが、二次電源72の過充電を防止できるので、設けたほうが好ましい。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、当業者が様々な変形を加えることができる。
例えば、図11に示すように、過充電防止トランジスタ303を第2の太陽電池712と並列に設け、二次電源72の電圧が所定値を上回ると、第2の太陽電池712を短絡し、第1の太陽電池711のみで充電するように構成してもよい。この場合、第2の太陽電池712が短絡されることで、二次電源72の充電電圧が低くなり、過充電を防止することができる。
なお、電源電圧検出回路301、充電制御回路302、過充電防止トランジスタ303は、必須の構成要件ではないが、二次電源72の過充電を防止できるので、設けたほうが好ましい。
さらに、図11の過充電防止トランジスタ303のように、第2の太陽電池712を短絡するスイッチを設け、第2の太陽電池712が発電していない場合に、この太陽電池712を短絡するように制御してもよい。腕時計1を装着している場合、裏蓋93が腕に密着して第2の太陽電池712に光が当たらない可能性が高い。この場合、第2の太陽電池712を短絡し、第1の太陽電池711のみを二次電源72に接続すれば、充電効率を向上できる。
また、本発明の時計1における外装ケース91は、金属製のものに限らず、例えば、プラスチックケースの表面にステンレスやチタン等の金属製カバーを取り付けて構成されたものでもよい。さらに、外装ケース91は、合成樹脂やセラミックなどの非導電性材料で構成してもよく、さらにはこれらプラスチック等にメタリック塗装などの表面処理を施して金属層を形成したもので構成してもよい。外装ケース91をプラスチック製などとして外部無線情報を通過可能に構成すれば、外部無線情報を遮断してしまう構造の太陽電池を利用することもできる。
また、前記実施形態では、裏蓋93側から外部無線情報(電波)を受信可能なように、非導電性のガラス932や太陽電池712を用いていたが、電波をカバーガラス92側のみから受信できればよい場合には、裏蓋93や太陽電池712には電波を通さない材質のものを利用してもよい。
さらに、前記実施形態では、金属リング931およびガラス932で裏蓋93を構成していたが、透光性を有するプラスチックのみで裏蓋を構成してもよい。
すなわち、裏蓋93は、少なくとも光を透過させて太陽電池712で発電させることができるものであればよい。
さらに、前記実施形態では、金属リング931およびガラス932で裏蓋93を構成していたが、透光性を有するプラスチックのみで裏蓋を構成してもよい。
すなわち、裏蓋93は、少なくとも光を透過させて太陽電池712で発電させることができるものであればよい。
一方、前記実施形態では、カバーガラス92側から外部無線情報(電波)を受信可能なように、非導電性のガラス92、文字板95、太陽電池711を用いていたが、電波を裏蓋93側のみから受信できればよい場合には、カバーガラス92、文字板95、太陽電池711には電波を通さない材質のものを利用してもよい。すなわち、カバーガラス92や文字板95は、少なくとも光を透過させて太陽電池711で発電させることができるものであればよい。
前記実施形態では、各太陽電池711,712を直列に接続していたが、並列に接続してもよい。
さらに、本発明は、アナログ式の電波修正時計1に限らず、デジタル式の電波修正時計1Aに適用してもよい。デジタル式の電波修正時計1Aは、図12に示すように、アンテナ21、受信回路部23、時刻データ記憶回路部24、駆動制御回路部3、パルス合成回路31、発電装置71、二次電池72、リュウズなどの外部入力装置8等の電波修正時計1と同様の構成を備えている。さらに、駆動制御回路部3内には時刻カウンタ630が設けられ、時刻カウンタ630の時刻データが液晶パネルの駆動回路43を介して時刻表示手段である液晶パネル430に表示されるように構成されている。なお、液晶パネル(LCD)430の代わりに、発光ダイオード(LED)を用いた表示パネルを利用してもよい。
なお、時刻カウンタ630の値は、パルス合成回路31からのパルス信号によって変化するとともに、受信回路部23で受信され時刻データ記憶回路部24に記憶された時刻データが正しいと判断された場合には、その時刻データによって更新される。
なお、時刻カウンタ630の値は、パルス合成回路31からのパルス信号によって変化するとともに、受信回路部23で受信され時刻データ記憶回路部24に記憶された時刻データが正しいと判断された場合には、その時刻データによって更新される。
このようなデジタル式の電波修正時計1Aにおいても、発電装置71は、2つの太陽電池711、712を備えているので、発電電力を向上でき、時計を小型化できる。
なお、アナログ表示およびデジタル表示の両方を備えた電波修正時計に本発明を適用してもよい。
なお、アナログ表示およびデジタル表示の両方を備えた電波修正時計に本発明を適用してもよい。
さらに、アンテナ21によって受信する無線情報としては、時刻情報を含む長波標準電波に限定されない。例えば、時刻情報を受信する場合でも、その無線信号としては、300MHz帯の微弱電波無線、400MHz帯の特定小電力無線、2.4GHz帯のBluetooth(ブルートゥース)等を利用してもよい。これらの無線を受信する場合には、周波数が高いため、コイル212のターン数は少なくてよく、アンテナ21も小さくできる。
また、電波を用いた無線通信に限らず、電磁結合方式や電磁誘導方式等の他の無線通信方式を用いてもよい。なお、電磁結合や電磁誘導方式は、通信機器同士を近接させる必要があるが、ステンレス等の非磁性体であれば金属部分でも透過して通信が可能なため、アンテナが内蔵されるケースをステンレス等の金属製で構成できる利点がある。
さらに、前記アンテナ21を用いて通信する無線情報としては、時刻情報に限らない。例えば、時計1内にICカード機能を内蔵させ、電車の定期券や各種プリペイドICカードのような情報を送受信するために利用してもよい。例えば、ケース91内にICチップとアンテナ等を組み込み、ICカードを用いた改札機や入退室管理機、各種の課金支払機等に腕時計を近接させて情報をやり取りできるようにしてもよい。この場合、別途、ICカードを出し入れする必要がなく、時計をはめた手を近付けるだけでよいため、操作性を非常に向上することができる。
従って、本発明の外装ケース91に内蔵されるアンテナ21としては、標準電波を受信する場合のような受信専用に用いるものでもよいし、非接触ICを用いたタグのように、情報を送受信するために用いてもよいし、さらには送信専用に用いてもよく、これらは本発明を適用する無線機能付き時の種類に応じて適宜選択すればよい。
従って、本発明の外装ケース91に内蔵されるアンテナ21としては、標準電波を受信する場合のような受信専用に用いるものでもよいし、非接触ICを用いたタグのように、情報を送受信するために用いてもよいし、さらには送信専用に用いてもよく、これらは本発明を適用する無線機能付き時の種類に応じて適宜選択すればよい。
アンテナ21は、受信や送信する無線情報の種類に応じたものを用いればよく、その種類は前記実施形態のものに限定されない。同調回路部22も、受信や送信する外部無線情報の種類に応じて設計すればよい。また、アンテナの配置位置も特に前記実施形態に限定されるものではない。
1,1A…電波修正時計、2…無線受信手段、3…駆動制御回路部、4…駆動手段、6…カウンタ部、7…電力供給手段、21…アンテナ、22…同調回路部、23…受信回路部、24…時刻データ記憶回路部、41…秒駆動回路、42…時分駆動回路、43…駆動回路、71…発電装置、72…二次電源、91…外装ケース、92…カバーガラス、93…裏蓋、95…文字板、301…電源電圧検出回路、302…充電制御回路、303…過充電防止トランジスタ、411…秒モータ、421…時分モータ、430…液晶パネル、711…第1の太陽電池、712…第2の太陽電池、931…金属リング、932…ガラス。
Claims (9)
- 筒形状の外装ケースと、この外装ケースの表面側の開口に取り付けられた風防と、裏面側の開口に取り付けられた裏蓋と、前記外装ケース内に収納された時計体と、前記外装ケース内に収納された太陽電池とを備え、
前記時計体は、アンテナを用いて外部無線情報を受信または送信する無線通信手段と、前記太陽電池で発電された電力が蓄電される蓄電手段と、この蓄電手段に蓄電された電力によって駆動される時刻表示手段とを含み、
前記裏蓋の少なくとも一部は、光を透過する透光性部材で構成され、
前記太陽電池は、時計体の風防側に配置され、風防を介して入射する光によって発電する第1の太陽電池と、前記時計体の裏蓋側に配置され、裏蓋の透光性部材を介して入射する光によって発電する第2の太陽電池とを備えて構成されていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1に記載の無線機能付き時計において、
前記外装ケースは金属製とされ、
前記裏蓋の透光性部材および第2の太陽電池は、前記外部無線情報が通過可能な非導電性部材で構成されていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1または請求項2に記載の無線機能付き時計において、
前記外装ケースは金属製とされ、
前記第1の太陽電池の風防側または時計体側には文字板が設けられ、
前記風防、文字板および第1の太陽電池は、前記外部無線情報が通過可能な非導電性部材で構成されていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線機能付き時計において、
前記外装ケースの対向する2カ所には時計バンドが連結され、
前記アンテナの軸方向は、外装ケースの時計バンドが連結された部分を結ぶ方向にほぼ平行とされていることを特徴とする電波修正時計。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の無線機能付き時計において、
前記第2の太陽電池は、裏蓋の透光性部材の時計体側に密着して配置され、かつ、裏蓋に一体的に取り付けられていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の無線機能付き時計において、
前記第2の太陽電池は、前記時計体の裏蓋側に密着して配置され、かつ、時計体に一体的に取り付けられていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の無線機能付き時計において、
前記第1および第2の太陽電池は直列に接続されていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の無線機能付き時計において、
前記裏蓋は、金属製のリングと、このリング内に装着された透光性部材とで構成され、
前記透光性部材は、ガラスまたはプラスチックにより構成されていることを特徴とする無線機能付き時計。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の無線機能付き時計において、
前記蓄電手段の電圧を検出する電圧検出手段と、前記蓄電手段の電圧が所定値以上の場合には第1および第2の太陽電池または第2の太陽電池を短絡して蓄電手段への充電量を制御する充電制御手段とを備えることを特徴とする無線機能付き時計。
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