JP3456476B2 - 電子制御式機械時計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ゼンマイ等の機械的エネルギー貯蔵手段を
駆動源として動作しつつ、一部を発電機で電気エネルギ
ーに変換し、この電力により回転制御手段を作動させて
回転周期を制御する電子制御式機械時計に関し、特に機
械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機の周辺
構造の改良に関する。

背景技術 ゼンマイが解ける時の機械エネルギーを発電機で電気
エネルギーに変換し、その電気エネルギーにより回転制
御手段を作動させて発電機のコイルに流れる電流値等を
制御することにより、輪列に固定される指針を正確に駆
動して正確に時刻を表示する電子制御式機械時計とし
て、特開平８−５７５８号公報に記載されたものが知ら
れている。

図１７，１８は、同公報に開示された時計の平面図お
よび断面図である。

各図において、ゼンマイを内蔵した香箱車１からの回
転動力は、地板２および輪列受３、二番受１１３に支持
された二番車７、三番車８、四番車９、五番車１０、六
番車１１からなる輪列を介して増速されて発電機２０に
連繋される。

発電機２０は、従来の電池駆動式電子時計の駆動用ス
テップモータに類似する構造であり、ロータ１２、ステ
ータ１５０、およびコイルブロック１６０とからなって
いる。

ロータ１２は、六番車１１に連繋して回転するロータ
かな１２ａの軸回りに、ロータ磁石１２ｂ、円板状のロ
ータ慣性板１２ｃを一体に取付けたものである。

ステータ１５０は、ステータ体１５０ａに４万ターン
のステータコイル１５０ｂを巻線したものである。

コイルブロック１６０は、磁心１６０ａに１１万ター
ンのコイル１６０ｂを巻線したものである。ここで、ス
テータコイル１５０ｂとコイル１６０ｂは、各々の発電
電圧を加えた出力電圧がでるように直列に接続されてい
る。

そして、この発電機２０は、ロータ１２の回転により
得られた電力を、図示しないコンデンサを介して水晶発
振器を備えた電子回路に給電し、この電子回路でロータ
の回転検出及び基準周波数に応じてロータ回転の制御信
号をコイルに送り、この結果、輪列は常時その制動力に
応じて一定の回転速度で回転する。

このような電子制御式機械時計は、指針の駆動をゼン
マイを動力源とするために運針駆動用のモータが不要で
あり、部品点数が少なく安価であるという特徴がある。
そのうえ、電子回路を作動させるのに必要な僅かな電気
エネルギーを発電するだけでよく、少ない入力エネルギ
ーで時計を作動することもできた。

ところで、前述の公報記載の電子制御式機械時計にお
いては、ゼンマイが解ける力でロータ１２を一定速度で
回転させる必要があるが、このロータ１２の回転を安定
させるために前記ロータ慣性板１２ｃが設けられてい
る。

しかしながら、ロータ慣性板１２ｃの周辺には、この
ロータ慣性板１２ｃに対して軸方向に近接対向するよう
に地板２やステータ１５０が配置されているため、ロー
タ慣性板１２ｃとそれらの地板２、ステータ１５０との
間のギャップが小さ過ぎると、それらの部品間で生じる
空気粘性抵抗がロータ１２の回転に悪影響を及ぼす。す
なわち、それらの部品間のギャップが小さ過ぎる場合に
は、空気粘性抵抗が大きくなってロータ１２を回転させ
るのに必要な負荷トルクが増すので、その分だけ時計の
持続時間が短くなるという問題が生じる。

また、電子制御式機械時計に用いられる発電機として
は、慣性板１２ｃを備えたものの他、ブラシレスモータ
と同様な構造のものを用いることがある。このような発
電機では、ロータの軸方向に沿って一対の円板状のステ
ータ体が取り付けられ、各ステータ体には交互に極が異
なる複数の磁石が周方向に設けられ、これらのステータ
体間（磁石間）に挟まれるようにして基板上に形成され
たコイルが介装されている。従って、円板状のステータ
体を含むロータ自身が慣性板としても作用するため、前
述のような慣性板１２ｃが不要である。

しかし、そのような発電機においても、ステータ体と
地板やコイルとの間のギャップが小さ過ぎると、それら
の部品間の空気粘性抵抗によって前述の問題が同様に生
じる。

本発明の目的は、空気粘性抵抗の影響を低減して持続
時間を延ばすことができる電子制御式機械時計を提供す
ることにある。

発明の開示 請求項１記載の電子制御式機械時計は、機械的エネル
ギー貯蔵手段をエネルギー源として機械的エネルギー伝
達手段を駆動するとともに、機械的エネルギー伝達手段
によって回転する発電機に電力を生じさせ、この電力に
より駆動される電子回路によって前記発電機の回転周期
を制御することで、機械的エネルギー伝達手段に制動を
かけて調速するようにした電子制御式機械時計におい
て、前記発電機は前記機械的エネルギー伝達手段に連繋
して回転するロータを備え、このロータの最大径部材と
当該ロータに対して軸方向に最も近接対向して固定され
た対向部品との前記軸方向のギャップをｈ、円周率を
π、空気の粘度をμ、ロータの回転周波数をｆ、ロータ
に伝えられる機械的エネルギー貯蔵手段の最大出力トル
クをＴ _rzmax、係数をＫ、ロータの回転中心からロータ
の最大径部材と前記対向部品とが平面的に重なる部分の
内縁までの距離をr₁、ロータの回転中心からロータの最
大径部材と前記対向部品とが平面的に重なる部分の外縁
までの距離を r₂とし、前記ギャップｈが、 で与えられる場合に、前記係数Ｋは１／１０以下に設定
されていることを特徴とする。

ここで、「対向部品」および「最大径部材」とは、互
いのギャップｈが小さくなるにつれて、それらの間で粘
性抵抗が大きくなり、ロータでの負荷トルクを大きくさ
せる部品および部材である。

従って、「対向部品」に関していえば、例えば、後述
の請求項６に記載のブリッジ形状または片持ち式の支持
部材や、請求項８に記載の近接部品など、ロータの最大
径部材と平面的に重なる面積が少なく、ギャップｈが小
さくなっても最大径部材との間の空気粘性抵抗が問題と
ならない部品は対向部品に含まれない。

「最大径部材」についていえば、例えば、ロータ慣性
板などの最大径部材における半径の中点より外周側にお
いて、慣性を高めるための凸部を対向部品側に突出させ
て設けた場合、対向部品と平面的に重なる凸部の面積が
最大径のなす面積の１／５未満であれば、凸部と対向部
品との対向面間の空気粘性抵抗は問題にならないため、
このような対向面間のギャップは本発明でいうギャップ
ｈではなく、本発明でいうギャップｈは、この凸部以外
の面と対向部品とのギャップを指す。そして、この凸部
は本発明の最大径部材にはならない。

また、ロータ慣性板などの最大径部材の半径の中点よ
り中心側に前記のような凸部を設けた場合でも、対向部
品と平面的に重なる凸部の面積が最大径のなす面積の２
／５未満であれば、凸部と対向部品との対向面間の空気
粘性抵抗は問題にならないため、このような対向面間の
ギャップも本発明でいうギャップｈではなく、本発明で
いうギャップｈは、この凸部以外の面と対向部品とのギ
ャップを指す。そして、この凸部も本発明の最大径部材
にはならない。

このような本発明においては、発電機がロータを備え
て構成されるが、ロータにおける空気粘性抵抗が問題と
なり易い最大径部材と対向部品との間のギャップｈは、
これらの部品間の空気粘性抵抗による負荷トルクが機械
的エネルギー貯蔵手段からロータに伝えられる最大出力
トルクＴ _rzmaxの１／１０（１０％）以下になるように
設定される。

例えば、図１４のグラフには、本発明者が後述する第
１実施例に記載の実験を行って得た二番車７（符号に関
しては図１、図２を参照）の負荷トルクＴ_2#とギャップ
ｈとの関係、および本発明者が後述する第１実施形態に
記載の理論から計算した空気粘性によるロータ負荷トル
クＴ_rzを二番車７の負荷トルクＴ_2#に換算した値とギャ
ップｈとの関係が示されている。

このグラフにおいて、実測値から計算値を減じた値は
ギャップｈの大きさによらず略一定であるため、この値
は輪列での機械摩擦やほぞの油の粘性抵抗など、ロータ
１２および対向部品（例えばステータ１２３，１３３や
等）間に働く空気の粘性抵抗以外による負荷抵抗である
と判断できる。

一方、図１６のグラフは、後述の第２実施例に記載の
ように、ギャップｈと持続時間およびムーブメントの厚
みとの関係を示している。

図１４，１６のグラフから、ギャップｈを０．１mm未
満にすると、空気粘性による負荷が急激に大きくなり、
持続時間は急激に短くなることがわかる。持続時間は、
ゼンマイ１ａの能力と時計を動かすのに必要な負荷トル
クの関係で決まる。ギャップｈを０．１mmとしたときの
空気粘性によるロータ１２での負荷トルク７Ｔ_rzは、図
１４のグラフから二番車７換算で８４．３４×１０^-6Ｎ
・ｍ（０．８６gcmを国際単位系に変換した値である）
であり、機械的エネルギ貯蔵手段であるゼンマイ１ａか
らロータ１２に伝達される最大出力トルクＴ _rzmaxの略
１／１０に相当する。

このことから、ギャップｈを係数Ｋが１／１０以下に
なるように設定すると、ロータ１２の空気粘性抵抗によ
る負荷トルクＴ_rzが小さく抑えられ、機械的エネルギ貯
蔵手段のエネルギロスが小さく抑えられて時計の持続時
間が延びる。

請求項２記載の電子制御式機械時計では、前記係数Ｋ
は、１／２０ないし１／６０に設定されていることを特
徴とする。

請求項３記載の電子制御式機械時計では、前記係数Ｋ
は、１／２０ないし１／４０に設定されていることを特
徴とする。

図１６において、ギャップｈを０．６mm以上にして
も、ムーブメントの厚みが大きくなる割に持続時間は長
くならないことがわかる。ギャップｈが０．６mmのとき
の空気粘性による二番車７換算の負荷トルクＴ_2#は、図
１４ら１３．７３×１０^-6Ｎ・ｍ（０．１４gcmを国際
単位系に変換した値である）となり、ゼンマイ１ａから
ロータ１２に伝達される最大出力トルクＴ _rzmaxの略１
／６０になる。

時計として求められる持続時間およびムーブメントの
厚みを考慮すると、ギャップｈは０．２〜０．４mmあた
りがより好ましい値になる。ギャップｈ０．２mmのとき
の空気粘性による負荷トルクＴ_2#は４２．１７×１０^-6
Ｎ・ｍ（０．４３gcmを国際単位系に変換した値であ
る）、０．４mmのときの負荷トルクＴ_2#は２１．５７×
１０^-6Ｎ・ｍ（０．２２gcmを国際単位系に変換した値
である）で、それぞれゼンマイ１ａからロータ１２に伝
達される最大出力トルクＴ _rzmaxの略１／２０、１／４
０になる。

請求項４記載の電子制御式機械時計では、前記対向部
品は、前記ロータの軸方向の少なくとも一端側を支持す
る支持部材であり、この支持部材は、当該支持部材に保
持されて前記軸方向の一端側を受ける軸受よりも前記ロ
ータから軸方向に離れていることを特徴とする。

ここで、支持部材としては、例えば、機械的エネルギ
ー伝達手段としての輪列を受ける輪列受や地板などを適
用できる。

このような構成では、ロータの回転中心に近い軸受よ
りも回転中心から離れた（径方向に離れているの意）位
置にある支持部材が、ロータに対して軸方向にも大きく
離れるので、軸受とロータの軸方向との係合状態を何ら
変えることなく良好に維持しながらも、支持部材とロー
タの最大径部材とのギャップｈを確実に確保できる。

請求項５記載の電子制御式機械時計では、前記対向部
品は、前記ロータの軸方向の少なくとも一端側を支持す
る支持部材であり、この支持部材は、前記軸方向の一端
側を受ける軸受を保持するための保持部を有するととも
に、この保持部の周辺部位が当該保持部よりも前記ロー
タから軸方向に離れていることを特徴とするものであ
り、ここでの支持部材としても、輪列受や地板を適用で
きる。

このよな構成でも、支持部材におけるロータの最大径
部材と近接対向する部位のみがロータに対して大きく離
れ、軸受自身の構造等は何ら変更されないから、前述し
た請求項４記載の発明と同じ作用効果を奏する。また加
えて、支持部材に設けられる軸受保持用の保持部はロー
タから離れず、大きな肉厚に形成されるので、軸受が確
実に保持されるようになる。なお、この際、保持部はロ
ータの回転中心寄り、すなわちロータの周速度が小さ
く、空気粘性抵抗がさほど問題とならない位置に設けら
れるから、時計の持続時間が短くなるように作用するこ
とはない。

請求項６記載の電子制御式機械時計では、前記ロータ
の軸方向の一端は、前記機械的エネルギー伝達手段を支
持する部品とは別体で、かつブリッジ形状または片持ち
式とされた支持部材で支持されていることを特徴とす
る。

このような構成では、ロータを支持する支持部材を機
械的エネルギー伝達手段支持用の部品とは別体に設ける
ため、このロータ支持部材を面状ではなく、比較的棒状
に近い構造のブリッジ形状あるいは片持ち式に設けるこ
とができる。従って、ロータを確実に支持しつつ、ロー
タに対して軸方向に近接対向する対向部品をギャップｈ
以上確実に離すことができるうえ、支持部材による空気
粘性抵抗の上昇も生じない。

請求項７記載の電子制御式機械時計では、前記機械エ
ネルギー伝達手段は複数の番車から構成された輪列であ
り、前記ロータと当該ロータに噛み合う前記機械的エネ
ルギー伝達手段の番車との軸方向のギャップｈ′は、前
記ギャップｈよりも小さいことを特徴とする。

このような場合には、ギャップｈ′をギャップｈより
も小さく設定することで時計の厚みが小さくなり、時計
の薄型化が促進される。なお、この際には、番車とロー
タ（後述のロータ慣性板やロータ体）との重なり合う部
位は、互いの噛み合いによる回転によって同方向に向か
うため、その重なり合う部位での相対速度がさほど大き
くならず、ギャップｈは、両部品間で生じる空気粘性抵
抗によってロータに噛み合う番車やロータに振れが生じ
ても互いに接触しない程度に設定しておけば、実際上は
問題がない。ただし、ｈ′≧１／２ｈとすれば、空気粘
性抵抗の影響を十分に小さくできる。

請求項８記載の電子制御式機械時計では、前記ロータ
の最大径部材と前記対向部品との間に配置された近接部
品を備え、この近接部品における前記ロータの最大径部
材に対応した位置には、前記軸方向に貫通した開口部が
設けられていることを特徴とする。

このような構成では、近接部品におけるロータの最大
径部材と対向する位置に開口部が設けられているので、
最大径部材と対向部品とのギャプｈを確実に確保しなが
らも、ロータの負荷トルクに何ら影響を及ぼさずにロー
タの最大径部材および対向部品間に近接部品を配置する
ことができ、時計内の部品配置スペースに対する配置効
率を向上させることができる。

請求項９記載の電子制御式機械時計では、前記機械的
エネルギー貯蔵手段、機械的エネルギー伝達手段、およ
び発電機を含んで構成されたムーブメントの内部が減圧
されていることを特徴とするものである。

ここで、「減圧されている」とは、真空を含むものを
いう。

このような本発明においては、ムーブメント内の空気
密度が低いので、前述来の空気粘性抵抗が問題となら
ず、時計の持続時間を格段に延ばすことが可能である。

一方、請求項１０記載の電子制御式機械時計では、前
記発電機のロータは径方向に延出した慣性板を備え、こ
の慣性板が前記ロータの最大径部材であることを特徴と
する。

他方、請求項１１記載の電子制御式機械時計では、前
記発電機のロータは径方向に延出しかつ複数のロータ磁
石が周方向に配置されたロータ体を備え、このロータ体
が前記ロータの最大径部材であることを特徴とする。

これらのように、本発明の電子制御式機械時計に用い
られる発電機としては、慣性板を備えたロータで構成さ
れるタイプ、およびロータ体を備えたロータで構成され
るタイプの両方に適用できる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１実施形態に係る電子制御式機械
時計を示す平面図である。

図２は、前記第１実施形態を示す断面図である。

図３は、前記第１実施形態における発電機と電子回路
との接続形態を示す回路ブロック図である。

図４は、図３のショート回路を示す回路図である。

図５は、本発明の実施形態の要部を拡大して示す断面
図である。

図６は、本発明の第２実施形態に係る電子制御式機械
時計の要部を拡大して示す断面図である。

図７は、本発明の第４実施形態に係る電子制御式機械
時計の要部を示す断面図である。

図８は、前記第４実施形態を示す平面図である。

図９は、本発明の第５実施形態に係る電子制御式機械
時計の要部を示す断面図である。

図１０は、本発明の第６実施形態に係る電子制御式機
械時計の要部を示す平面図である。

図１１は、前記第６実施形態を示す断面図である。

図１２は、本発明の第７実施形態に係る電子制御式機
械時計の要部を示す断面図である。

図１３は、本発明の第８実施形態に係る電子制御式機
械時計の要部を示す断面図である。

図１４は、本発明の第１実施例を示すグラフである。

図１５は、本発明の第２実施例を示す断面図である。

図１６は、前記第２実施例を示すグラフである。

図１７は、従来技術を示す平面図である。

図１８は、従来技術を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の各実施形態につき、図面を参照して説
明する。

〔第１実施形態〕 図１〜図２は、本発明の第１実施形態に示すものであ
る。なお、各図において、発電機の構成の主要部が従来
と異なる以外は、従来と同一なので、その同一部分もし
くは相当部分に同一符号を付し、異なる部分、あるいは
新たに説明を付加する部分にのみ異なる符号を付して説
明する。

各図において、電子制御式機械時計は、機械的エネル
ギー貯蔵手段としてのゼンマイ１ａ、香箱歯車１ｂ、香
箱真１ｃ、及び香箱蓋１ｄからなる香箱車１を備えてい
る。ゼンマイ１ａは、外端が香箱歯車１ｂ、内端が香箱
真１ｃに固定される。筒状の香箱真１ｃは、地板２に設
けあられた支持部材に挿通されてこの支持部材と香箱ネ
ジ５とによって上下方向（軸方向）のガタが設定され、
角穴車４と一体で回転する。そして、地板２には、カレ
ンダー板２ａ、および円板状の文字板２ｂが取り付けら
れている。

香箱歯車１ｂの回転は、機械的エネルギー伝達手段と
しての増速輪列となる各番車７〜１１を介して合計１２
６，０００倍に増速されている。この際、各番車７〜１
１は各々異なる軸線上に設けられて後述するコイル１２
４，１３４に重ならない位置に配置され、ゼンマイ１ａ
からのトルク伝達経路を形成している。

二番車７と係合する筒かな７ａには時刻表示を行う図
示しない分針が、秒かな１４ａには時刻表示を行う図示
しない秒針がそれぞれ固定されている。従って、二番車
７を１ｒｐｈで、秒かな１４ａを１ｒｐｍで回転させる
ためには、ロータ１２は５ｒｐｓで回転するように制御
すればよい。このときの香箱歯車１ｂは、１／７ｒｐｈ
となる。

また、トルク伝達経路から外れた秒かな１４ａは、香
箱車１とコイル１２４との間に設けられた指針抑制装置
１４０によってそのバックラッシュが詰められている。
指針抑制装置１４０は、テフロン処理や分子間結合被膜
等で表面処理された一対の直線状の抑制ばね１４１，１
４２と、各抑制ばね１４１，１４２の基端側を支持して
二番受１１３に固定されるヒゲ玉１４３，１４４とで構
成されている。

この電子制御式機械時計は、ロータ１２およびコイル
ブロック１２１，１３１から構成される発電機１２０を
備えている。ロータ１２は、ロータかな１２ａ、ロータ
磁石１２ｂ、および円板状のロータ慣性板１２ｃを備
え、このロータ慣性板１２ｃがロータ１２の最大径部材
である。

コイルブロック１２１，１３１は、それぞれ同一形状
の薄板を積層して構成したステータ（コア、磁心）１２
３，１３３にコイル１２４，１３４を巻線して構成され
たものである。ステータ１２３，１３３は、ロータ１２
に隣接して配置されるコアステータ部１２２，１３２
と、前記コイル１２４，１３４が巻回されるコア巻線部
１２３ｂ、１３３ｂと、互いに連結されるコア磁気導通
部１２３ａ，１３３ａとが一体に形成されて構成されて
いる。

前記各ステータ１２３，１３３つまり各コイル１２
４，１３４は互いに平行に配置されている。そして、前
記ロータ１２は、コアステータ部１２２，１３２側にお
いて、その中心軸が各コイル１２４，１３４間に沿った
境界線Ｌ上に配置され、コアステータ部１２２，１３２
が前記境界線Ｌに対して左右対称となるように構成され
ている。

この際、各ステータ１２３，１３３のロータ１２が配
置されたステータ孔１２２ａ，１３２ａには、図２に示
すように、樹脂製のブッシュ６０が配置されている。そ
して、各ステータ１２３，１３３の長手方向の中間部分
つまりコアステータ部１２２，１３２およびコア磁気導
通部１２３ａ，１３３ａ間に樹脂製の偏心ビン５５を配
置している。この偏心ビン５５を回すと、各ステータ１
２３，１３３のコアステータ部１２２，１３２をブッシ
ュ６０に当接させてその位置合わせを正確にかつ簡単に
行うことができるとともに、コア磁気導通部１２３ａ，
１３３ａの側面同士を確実に接触させることができる。

各コイル１２４，１３４の巻数は同数とされている。
本実施形態において、巻数が同数とは、完全に同数の場
合だけではなく、コイル全体からは無視できる程度の誤
差、例えば数百ターン程度の違いまでをも含むものであ
る。

なお、各ステータ１２３，１３３のコア磁気導通部１
２３ａ，１３３ａは、その側面が当接されて互いに連結
されている。また、コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ
の下面は、各コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａに跨っ
て配置された図示しないヨークに接触されている。これ
により、コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａでは、各コ
ア磁気導通部１２３ａ，１３３ａの側面部分を通る磁気
導通経路と、コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａの下面
側に跨設された前記ヨークを通る磁気導通経路との２つ
の磁気導通経路が形成され、ステータ１２３，１３３は
環状の磁気回路を形成している。各コイル１２４，１３
４は、ステータ１２３，１３３のコア磁気導通部１２３
ａ，１３３ａからコアステータ部１２２，１３２に向か
う方向に対して同方向に巻線されている。

これらの各コイル１２４，１３４の端部は、ステータ
１２３，１３３のコア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ上
に設けられた図示しないコイルリード基板に接続されて
いる。

このように構成された電子制御式機械時計を使用して
いる場合、各コイル１２４，１３４に外部磁界Ｈ（図
１）が加わると、外部磁界Ｈは平行に配置された各コイ
ル１２４，１３４に対して同方向に加わるため、各コイ
ル１２４，１３４の巻線方向に対しては外部磁界Ｈは互
いに逆方向に加わることになる。このため、外部磁界Ｈ
によって各コイル１２４，１３４で発生する起電圧は互
いに打ち消し合うように働くため、その影響を軽減でき
る。

また、直列に接続された各コイル１２４，１３４は、
図３に示すように、起電力発生用、ロータ１２の回転検
出用、および発電機１２０の回転制御用に兼用されてい
る。すなわち、ＩＣからなる電子回路２４０をコイル１
２４，１３４の起電力で駆動し、回転検出および回転制
御を行っている。電子回路２４０は、水晶振動子２４１
を駆動する発振回路２４２と、発振回路２４２に生じた
クロック信号を基に時刻信号となる基準周波数信号を生
成する分周回路２４３と、前記ロータ１２を回転を検出
する検出回路２４４と、検出回路２４４で得られた回転
周期と基準周波数信号とを比較してその差分を出力する
比較回路２４５と、その差分に応じて前記発電機１２０
に制動用の制御信号を送る制御回路２４６とから構成さ
れている。なお、水晶振動子２４１の代わりに各種の基
準振動源等を用いてクロック信号を発生させてもよい。

各回路２４２〜２４６は、直列に接続された各コイル
１２４，１３４で生成した電力により駆動されるもの
で、発電機１２０のロータ１２が輪列からの回転を受け
て一方向に回転すると、各コイル１２４，１３４には交
流出力が生じ、この出力をダイオード２４７、コンデン
サ２４８からなる昇圧充電回路により昇圧整流し、この
整流された直流電流が蓄電用のコンデンサ２５０に充電
され、このコンデンサ２５０により制御回路（電子回
路）２４０を駆動する。

また、各コイル１２４，１３４の交流出力の一部は、
ロータ１２の回転周期の検出信号として取り出され、前
記検出回路２４４に入力される。各コイル１２４，１３
４から出力された出力波形は、一回転周期毎に正確な正
弦波を描く。従って検出回路２４４は、この信号をＡ／
Ｄ変換して時系列的なパルス信号とし、この検出信号を
比較回路２４５により基準周波数信号と比較し、制御回
路２４６ではその差分に応じた制御信号を各コイル１２
４，１３４のブレーキ回路として機能するショート（閉
ループ）回路２４９に送る。

そして、制御回路２４６からの制御信号に基づいて、
ショート回路２４９は各コイル１２４，１３４の両端を
短絡してショートブレーキをかけてロータ１２の回転周
期を調速する。

なお、前記ショート回路２４９は、図４に示すよう
に、互いに逆方向に電流を通す一対のダイオード２５１
と、これらの各ダイオード２５１に直列に接続されたス
イッチＳＷと、各スイッチＳＷに並列に接続された寄生
ダイオード２５０とからなる両方向スイッチにより構成
されている。これにより、各コイル１２４，１３４の交
流出力の全波を利用してブレーキ制御を行うことがで
き、ブレーキ量を大きくとれるようにしている。

次に、図５に基づいて、本実施形態の最も特徴的な構
成について以下に説明する。

本実施形態の電子制御式機械時計においては、ロータ
慣性板１２ｃとこれに対して軸方向に近接対向する対向
部品としてのステータ１２３，１３３（厳密にはコアス
テータ部１２２，１３２）との間には、空気粘性抵抗が
生じる。この際、ロータ慣性板１２ｃとコアステータ部
１２２，１３２との間の空気の流れはクエット（Couett
e）流と見なすことができるので、空気粘性抵抗に相当
する空気層のせん断応力をτ、空気の粘度をμ、ロータ
１２の回転速度をＵ、ロータ慣性板１２ｃとコアステー
タ部１２２，１３２とのギャップをｈとすれば、せん断
応力τは以下の（１）式で与えられる。

また、このせん断応力τ（空気粘性抵抗）による負荷
トルクをＴ、ロータ慣性板１２ｃとコアステータ部１２
２，１３２とが重なる部分の面積をＳ、ロータ１２の回
転中心からロータ慣性板１２ｃとコアステータ部１２
２，１３２とが平面的に重なる部分までの距離をｒとす
れば、負荷トルクＴは、コアステータ部１２２，１３２
の平面形状によっても若干異なるが、概ね以下の（２）
式で与えられる。

さらに、ロータ１２の角速度をω、回転周波数をｆ、
円周率をπとすれば、回転速度Ｕ＝ｒ・ω＝ｒ・２πｆ
となり、面積Ｓを前記ロータ慣性板１２ｃとコアステー
タ部１２２，１３２とが平面的に重なる部分までの距離
r₁からdrだけ径方向に大きくなった微少面積とすれば、
ロータ１２がコアステータ部１２２，１３２とが重なり
合う部分全体での負荷トルクＴ_rzは以下の（３）式で与
えられる。ここで、r₂は、図５に示すように、ロータ１
２の回転中心から両部品が重なる部分の外縁までの距離
である。

従って、前記（３）式から、ギャップｈは以下の
（４）式で表せる。

そして、本実施形態のように、機械的エネルギー貯蔵
手段としてゼンマイ１ａを用いた場合、ゼンマイ１ａが
解けきる持続末期での出力トルクは、最大出力トルクの
１／２程度になってしまう。また、電子制御式機械時計
においては、磁気的損失、摩擦損失、および制御回路で
のエネルギー損失が全体のエネルギー損失の大部分を占
める。このため、ロータ１２に伝えられるゼンマイ１ａ
の最大出力トルクをＴ _rzmaxとした場合、ロータ１２と
コアステータ部１２２，１３２との間の空気粘性抵抗に
よる負荷トルクＴ_rzは、図１４のグラフに基づいて前述
したように、最大出力トルクＴ _rzmaxの１／１０以下
（Ｔ＝１／１０・Ｔ _rzmax)、好ましくは１／２０〜１
／４０に設定する必要がある。

従って、図５に示すギャップｈは、係数をＫとすれ
ば、以下の（５)、（６）式で決定されることになり、こ
うすることで空気粘性抵抗を小さくしてその分の負荷ト
ルクＴ_rzを抑え、ゼンマイ１ａのエネルギーロスを小さ
くすることが可能である。

また、図５に示すように、ロータ慣性板１２ｃと六番
車１１の歯車との間のギャップｈ′は、ロータ慣性板１
２ｃとステータ１２３，１３３との間のギャップｈより
も小さく設定され（ｈ′＜ｈ)、時計の薄型化が図られ
ている。

このような本実施形態によれば、以下のような効果が
ある。

１）本実施形態の電子制御式機械時計では、ロータ慣
性板１２ｃとステータ１２３，１３３との間のギャップ
ｈは、係数Ｋを１／１０以下とすることにより、これら
の部品間の空気粘性抵抗による負荷トルクＴ_rzがロータ
１２でのゼンマイ１ａの最大出力トルクＴ _rzmaxの１／
１０以下となるように設定されているので、ゼンマイ１
ａのエネルギーロスを小さく抑えることができ、時計の
持続時間を延ばすことができる。

２）係数Ｋを１／２０〜１／４０以下に設定すれば、
ギャップｈをより大きくしてロータ１２での負荷トルク
Ｔ_rzを一層小さくでき、時計の持続時間をさらに延ばす
ことができるうえ、ギャップｈが必要以上に大きくなる
のを防止でき、時計が極端に厚くなるの防いで薄型化を
阻害する心配がない。

３）ロータ慣性板１２ｃとこれに噛み合う六番車１１
との間のギャップｈ′がギャップｈよりも小さく設定さ
れているため、時計の厚みを小さくして薄型化を促進で
きる。また、この際には、六番車１１とロータ慣性板１
２ｃとの重なり合う部位は、互いの噛み合いによる回転
によって同方向に向かうため、その重なり合う部位での
相対速度がさほど大きくならず、両部品間で生じる空気
粘性抵抗はギャップｈ′が小さくても問題になることは
ない。

４）ステータ１２３，１３３はそれぞれ独立した部品
で形成され、構造上ステータ孔の片持ち支持などによる
脆弱部分や外ノッチのように変形しやすい部分がないた
め、取扱いが簡単になり、各工程でのハンドリング性を
良好にでき、歩留り低下も防止できる。

５）ステータ１２３，１３３が同一形状であるため、
同一部品を表裏にして巻線でき、部品を共用でき、部品
数を削減できる。このため、製造コストや部品コストを
低減でき、取り扱いも容易にできる。

６）同一形状のステータ１２３，１３３を左右対称に
配置し、かつ各ステータ１２３，１３３のコイル１２
４，１３４の巻回数が同じであるため、時計の外部に発
生するＡＣノイズ等による磁束は二本のコイル１２２，
１３２内を同数流れ、これによって外部ノイズの影響を
キャンセルすることができ、ノイズに強い電子制御式機
械時計を形成できる。

７）二〜六番車７〜１１を各々異なった軸線上に配置
することでそれら番車７〜１１の配置設計の自由度を高
めることが可能であるから、秒かな１４ａをトルク伝達
経路から外すなどして、各番車７〜１１をロータ１２に
向けて迂遠させて配置することにより、コイル１２４，
１３４と重ならない位置に配置することができる。従っ
て、コイル１２４，１３４の厚み方向を大きくするよう
にして巻数を稼げるため、コイル１２４，１３４の平面
方向の長さ、すなわち磁路長を短くでき、鉄損を減少さ
せてゼンマイ１ａの持続時間を延ばすことができる。

８）さらに、ロータ１２を前記境界線Ｌ上に配置しか
つ各ステータ１２３，１３３を左右対称に構成している
ので、コアステータ部１２２，１３２部分の磁路も短く
でき、この点でも磁路長を短くできて鉄損を減少させる
ことができる。

９）コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ部分で２つの
磁気導通経路を形成しているので、磁気抵抗を小さくか
つ安定させることができる。そして、磁気抵抗が安定す
ることで、起電圧を安定化でき、発電やブレーキも安定
化できる。また、漏れ磁束を低減でき、金属部品での渦
損失を削減することができる。

10）偏心ビン５５およびブッシュ６０を設けたので、
ロータ１２をステータ孔５３内に配置した状態でステー
タ１２３，１３３の位置合わせを行うことができ、例え
ば製品出荷直前においてロータ１２に対するステータ１
２２，１２３の最適位置の設定を簡単に行うことがで
き、位置精度をより一層向上させることができる。

11）偏心ビン５５を各ステータ１２３，１３３よりも
柔らかい樹脂部品で構成したので、偏心ビン５５による
各ステータ１２３，１３３の破損も防止できる。

12）偏心ビン５５を、コアステータ部１２２，１３２
およびコア磁気導通部１２３ａ，１３３ａ間に配置した
ので、各ステータ１２３，１３３毎に１つの偏心ビン５
５でコアステータ部１２２，１３２の位置合わせおよび
コア磁気導通部１２３ａ，１３３ａの当接状態を調整す
ることができる。これにより、偏心ビン５５の数を少な
くできて構成を簡易にでき、コストも低減できる。

13）外部磁界Ｈによる磁気ノイズを軽減できるため、
電子制御式機械時計の文字板２ｂ部分などムーブメント
部品に耐磁板を設けたり、外装部品に耐磁効果のある材
料を使用する必要がなくなる。このため、コストを軽減
できるとともに、耐磁板等が不要になる分、ムーブメン
トの小型化や薄型化を実現でき、ひいては各部品の配置
などが外装部品に制限されないためにデザインの自由度
が高まり、意匠性や製造効率などに優れた電子制御式機
械時計を提供できる。

14）秒かな１４ａがトルク伝達経路から外れているこ
とにより、秒かな１４ａには香箱車１と重なるトルク伝
達用の歯車等が不要であるから、その分ゼンマイ１ａの
幅（香箱真１ｃの軸線と平行方向の大きさ）を大きくで
き、時計全体の厚さを維持しつつゼンマイ１ａの持続時
間をさらに延ばすことができる。

〔第２実施形態〕 図６に基づき、本発明の第２実施形態について説明す
る。なお、本実施形態において、前記第１実施形態と同
様な部品等には同一符号を付してそれらの説明を省略す
るとともに、以下には第１実施形態との相違点について
説明する。

本実施形態では、ロータ１２として、ブラシレスモー
タと同様な構造（フラットトルクモータタイプ）のもの
が用いられている。すなわち、ロータ１２は、複数のロ
ータ磁石１２ｂを円板状のバックヨーク１２ｄ上で回転
軸周りに配置したロータ体１２ｅを備え、このロータ体
１２ｅを軸方向に対向配置した構成になっている。各ロ
ータ体１２ｅにおいて、隣り合うロータ磁石１２ｂは極
の方向が交互に異なるように配置されている。対向部品
としての基板２２３は、各ロータ体１２ｅ間に配置され
ており、各ロータ磁石１２ｂに対応した位置には周方向
に配置された複数のコイル１２４が設けられている。こ
のロータ１２では、円板状のロータ体１２ｅが慣性板と
しても作用するため、第１実施形態のようなロータ慣性
板１２ｃは設けられていない。

すなわち、本実施形態では、このロータ体１２ｅが第
１実施形態のロータ慣性板１２ｃと同様、対向部品との
ギャップｈを規定する際の基準となる部品であって、ロ
ータ１２の最大径部材になっている。このため、ロータ
体１２ｅ（ロータ磁石１２ｂ）とこれに近接対向する基
板２２３との間のギャップｈは、前述した（５)、（６）
式のように設定されている。また、ロータ体１２ｅと六
番車１１との間のギャップｈ′もギャップｈより小さく
設定されている。

従って、本実施形態においても、前述した１）〜３）
の効果を同様に得ることができる。

なお、図中下側のロータ体１２ｅと地板２との間の距
離、および上側のロータ体１２ｅと輪列受３との間の距
離もまた、前述した（５)、（６）式のように設定されて
おり、これら地板２、輪列受３による空気粘性抵抗の影
響を受けずにロータ１２を回転させることが可能であ
る。

〔第３実施形態〕 本発明の第３実施形態としての電子制御式機械時計
は、図示を省略するが、ゼンマイ、各番車で形成された
輪列、および発電機を含んで構成されらたムーブメント
の内部が減圧されいるものである。

このような電子制御式機械時計は、例えば気密性を有
する透明な箱内を減圧しておき、この箱内に手を差し入
れるなどしてムーブメントの組立や、ケースへのムーブ
メントの組込、およびケースへの裏蓋の取付を行うこと
で得ることが可能である。

このような実施形態では、ムーブメント内の空気密度
が低いので、前述来の空気粘性抵抗を低減でき、時計の
持続時間を格段に延ばすことができる。

また、空気粘性抵抗を低減できることにより、ロータ
とステータとのギャップをより小さくするなどして、時
計の薄型化を一層促進できるという効果もある。

〔第４実施形態〕 図７、図８には、本発明の第４実施形態に係る電子制
御式機械時計の要部が示されている。

本実施形態の電子制御式機械時計では、ロータ慣性板
１２ｃが各ステータ１２３，１３３と地板２との間に介
在するようにロータ１２が構成されている。

この際、ロータ慣性板１２ｃに近接した近接部品とし
ての地板２には、ロータ慣性板１２ｃと対向する部位に
軸方向に貫通した開口部２ｃが設けられている。開口部
２ｃの中央にはロータ１２の図７中の下端のホゾ１２ｆ
を受ける組軸受３１用の保持部２ｄが設けられ、この保
持部２ｄは隣接する六番車１１の組軸受３２用に設けら
れた保持部２ｅと連続している。このような構成では、
地板２に開口部２ｃが設けられていることにより、ロー
タ慣性板１２ｃの地板２側の略全面は、各保持部２ｄ，
２ｅおよびこれらの連続部分を除き、開口部２ｃの奥側
にあるカレンダー板２ａと対向することになる。そし
て、保持部２ｄ，２ｅおよびこれらの連続部分はロータ
慣性板１２ｃと平面的に重なる面積が非常に小さいた
め、ロータ慣性板１２ｃに近接していても、負荷トルク
Ｔ_rzを上昇させることはない。

従って、本実施形態では、カレンダー板２ａが本発明
に係る対向部品であり、ロータ慣性板１２ｃとカレンダ
ー板２ａとの間のギャップｈや、ロータ慣性板１２ｃと
ステータ１２３，１３３との間のギャップｈ等は、それ
ぞれ第１実施形態で説明した（５)、（６）式に基づいて
設定されている（以下の各実施形態での図面に記載のギ
ャップｈも同様である)。

本実施形態によれば、ロータ慣性板１２ｃと最も近接
した地板２においては、ロータ慣性板１２ｃと対向する
対向部位に開口部２ｃが設けられているので、ロータ慣
性板１２ｃに対して実質的に対向する部品はカレンダー
板２ａとなる。従って、ロータ慣性板１２ｃとカレンダ
ー板２ａとのギャップｈを確実に確保すれば、前述した
１）の効果を得ることができる。

この際、開口部２ｃの面積は、この開口部２ｃがない
場合に地板２とロータ慣性板１２ｃとが平面的に重なる
面積の１／２以上、好ましくは２／３以上であれば、前
記効果が著しい。

また、地板２全体をロータ１２の負荷トルクＴ_rzを何
ら上昇させることなく当該ロータ１２にギャップｈより
も近接配置でき、時計内の部品配置スペースに対する配
置効率を向上させて時計の薄型化を促進できるという効
果がある。

なお、本実施形態では、開口部２ｃの中央の保持部２
ｄが六番車１１の保持部２ｅと連続していたが、図７の
平面図である図８中に一点鎖線で示すように、保持部２
ｄと開口部２ｃの別の内周部分とを連続させる連続部２
ｆ等を設けてもよく、保持部２ｄを開口部２ｃのどの部
分に連続させるかや、何カ所で連続させるかなどは、地
板２に要求される強度等を勘案して任意に決められてよ
い。しかし、本実施形態のように、六番車１１側の保持
部２ｅが保持部２ｄ側に膨出して設けられている場合に
は、これらの保持部２ｄ，２ｅ間を連続させることが、
ロータ慣性板１２ｃとの平面的な重なり部分をより少な
くできる。

〔第５実施形態〕 図９に示す第５実施形態は、フラットトルクモータタ
イプのロータ１２を有する電子制御式機械時計の地板２
に、前述した第４実施形態と略同様な開口部２ｃを設け
た構成である。ただし、図９において、保持部２ｄと開
口部２ｃの内周との連続部分は存在するが図示されてい
ない。

このような電子制御式機械時計においても、ロータ１
２（下側のロータ体１２ｅ）と最も近接する部品は地板
２であるが、この地板２にも開口部２ｃが設けられてい
るので、下側のロータ体１２ｅと実質的に対向するの
は、このロータ体１２ｅから大きく離れたカレンダー板
２ａであり、カレンダー板２ａが本発明に係る対向部品
である。

このような本実施形態でも、前記第４実施形態と同様
な効果を奏することができる。すなわち、ロータ１２の
空気粘性抵抗による負荷トルクＴ_rzを小さくできるとと
もに、地板２全体をロータ体１２ｅに近づけることがで
き、時計の薄型化を図ることができる。

この際、開口部２ｃの面積も、第４実施形態と同様
に、この開口部２ｃがない場合に地板２とロータ体１２
ｅとが平面的に重なる面積の１／２以上、好ましくは２
／３以上であれば、前記効果が著しい。ことに、開口部
２ｃの内周縁がロータ体１２ｅの外周縁より大きな径で
形成されていると、ロータ体１２ｅの最外周の回転速度
が最も大きいだけに、空気粘性抵抗を減じる効果は大き
くなる。

〔第６実施形態〕 第１０、１１に示す第６実施形態では、図示しない二
番車から六番車１１で構成される輪列が地板２と輪列受
３とで支持されているのに対し、ロータ１２は、一端側
が地板２で支持され、他端側が輪列受３とは別体の支持
部材４０で支持されている。

支持部材４０は、地板２に対してロータ１２の径方向
の両側に位置するように立設されるビン等の一対の支柱
部材４１（図中の一点鎖線）間にブリッジ形状（支柱部
材４１を含めた断面門形状）に跨設されてネジ止めされ
ている。支持部材４０の長手方向の略中央には組軸受３
３が保持され、この組軸受３３にロータ１２のホゾ１２
ｇが係合している。支持部材４０は、幅寸法Ｔがロータ
慣性板１２ｃの径寸法Ｄの１／２以下に設定されてお
り、ロータ１２を確実に支持できる強度を有しながら
も、ロータ慣性板１２ｃと重なる面積を小さくしてい
る。この際、この重なる面積は、好ましくは、ロータ慣
性板１２ｃ全体が重なる場合の面積の１／２以下であ
り、より好ましくは１／３以下である。

また、輪列受３においては、六番車１１用の組軸受３
４を保持するための保持部３ａがロータ慣性板１２ｃと
平面的に重なるように膨出している。ただし、この保持
部３ａの大きさも、組軸受３４を確実に保持し、かつ膨
出量が最小限になるように設けられており、ロータ慣性
板１２ｃと重なる面積が極力小さくなるように設定され
ている。

このような本実施形態によれば、ロータ１２を支持す
る支持部材４０を輪列受３とは別体に設けるため、この
支持部材４０を大きな面状部分を有しない部品にでき
る。従って、ロータ慣性板１２ｃに対して軸方向に近接
対向する対向部品を、ロータ慣性板１２ｃから大きく離
れた裏蓋４３にでき、ギャップｈを確実に確保できる。

なお、本実施形態では、支持部材４０は、支柱部材４
１間にブリッジ形状に跨され、これによって支柱部材４
１を含めた断面門形形状に設けられていたが、この他、
地板２の切削加工時に、筒状の掘り残し部分を設け、こ
の筒状部分の開口側に支柱部材４０を架け渡す等して断
面門形状に設けてもよい。しかし、このような場合に
は、ロータ慣性板１２ｃの外周端面と周方向に連続した
筒状部分の内面との間で空気粘性抵抗が大きくなる可能
性があるので、ビンなどの支柱部材４１を用いて断面門
形状に形成するのが好ましい。

また、本実施形態では、支持部材４０は、その両端が
支柱部材４１に固定されたブリッジ状であったが、例え
ば、そのような支柱部材４１を一本のみ立設し、この支
柱部材４１に支持部材４０の一端をビス止めして構成し
てもよく、このような場合には、棒状部品が支柱部材４
１に片持ち式で固定されるようになる。

また、ロータ慣性板が地板側に近接するロータでは、
ロータの一端側を輪列受で支持し、輪列受に固定した支
持部材でその他端側を支持してもよい。

さらに、ロータ慣性板を備えたロータの他、フラット
トルクモータタイプのロータを本実施形態のような支持
部材で支持してもよい。

〔第７実施形態〕 図１２に示す第７実施形態では、ロータ慣性板１２ｃ
と最も近接対向した輪列受３（支持部材）の厚み寸法が
組軸受３３の厚み寸法よりも小さく、輪列受３のロータ
慣性板１２ｃとの対向面が組軸受３３の対向面よりもロ
ータ慣性板１２ｃから軸方向に離れている。

組軸受３３において、外周を形成している外周部材３
３ａは、輪列受３に接触する部分の肉厚が輪列受３の厚
み寸法に応じて同様に薄くされているが、中央側が従来
と同様に厚くなっている。このため、外周部材３３ａ内
の部品の大きさや形状を変える必要がなく、ロータ１２
とホゾ１２ｇとの係合状態を良好に維持することが可能
になっている。

本実施形態では、ロータ１２の回転中心に近い組軸受
３３よりも、回転中心から離れた（径方向に離れている
の意）位置にある輪列受３が、ロータ慣性板１２ｃに対
して軸方向にも大きく離れているので、組軸受３３とロ
ータ１２のホゾ１２ｇとの係合状態を何ら変えることな
く良好に維持しながらも、輪列受３とロータ慣性板１２
ｃの外周側とのギャップｈを大きできる。このため、ロ
ータ慣性板１２ｃの周速度が大きくなる外周側、すなわ
ち空気粘性抵抗が大きく影響する部位において、当該空
気粘性抵抗を確実に減少させることができ、時計の持続
時間を延ばすことができる。

前述の中央が厚くなった部分の面積は小さい方がよい
が、回転中心側に設けられているので、ロータ慣性板１
２ｃの平面視での投影面積（ロータ慣性板１２ｃに開口
部分がある場合、この開口部分の投影部分も投影面積に
含める）の１／３以下であれば、空気粘性抵抗を減少さ
せる効果は大きい。

なお、組軸受３３の外周部材３３ａの外形形状は断面
逆凸状である必要はなく、図中に一点鎖線で示すよう
に、断面矩形状の通常タイプであってもよい。

また、本実施形態では、ロータ慣性板１２ｃに最も近
接対向した支持部材として輪列受３の場合を示したが、
ロータ慣性板１２ｃが地板２側に近接して設けられるよ
うな場合には、この地板２を図１２に示す組軸受３１よ
りもロータ慣性板１２ｃから離せばよい。

さらに、このような構成の地板２や輪列受３をフラッ
トトルクモータタイプのロータを有した電子制御式機械
時計に適用しても同様の効果が得られる。

〔第８実施形態〕 図１３に示す第８実施形態では、ロータ１２の図中下
側のホゾ１２ｆを支持し、かつロータ１２（下側のロー
タ体１２ｅ）に最も近接対向して固定された支持部材と
しての地板２は、ホゾ１２ｆを受ける組軸受３１をその
厚み寸法の全域で保持するための保持部２ｄを有してい
る。この保持部２ｄの周辺は、当該保持部２よりもロー
タ体１２ｅから離れるように窪んだ凹状部２ｇとなって
いる。

このような本実施形態によれば、地板２には、組軸受
３１をその厚み寸法の全域で保持する保持部２ｄが設け
られているから、組軸受３１の保持強度を確実に確保で
きる。この際、厚みの大きい保持部２ｄは、ロータ１２
のホゾ１２ｆ寄り、すなわちロータ体１２ｅの周速度が
小さく、空気粘性抵抗がさほど問題とならない位置に設
けられるから、時計の持続時間が短くなるように作用す
ることはない。むしろ、保持部２ｄの周囲に設けられた
凹状部２ｇにより、地板２をロータ体１２ｅの外周側か
ら確実に離すことができ、ギャップｈを確保できる。

なお、上側のロータ体１２ｅが輪列受３と最も近接対
向している場合には、図中の一点鎖線で示すように、こ
の輪列受３に凹状部３ｂを設ければよい。この際、各凹
状部２ｇ，３ｂの面積は、ロータ体１２ｅに対して１／
２以上、好ましくは２／３以上であれば、空気粘性抵抗
が著しく減少する。

また、このような凹状部２ｇ，３ｂを有した地板２や
輪列受３を、ロータ慣性板付のロータを備えた電子制御
式機械時計に適用しても同様な効果を得ることができ
る。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以
下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記第１実施形態では、発電機１２０周りの
構造以外にも電子制御式機械時計にかかわる他の構造が
示されているが、これら他の箇所に関する構造や構成部
品等は第１実施形態の構造や形状に限定されるものでは
なく、その実施にあたって任意に決められてよい。

また、第１実施形態では、ロータ１２のロータ慣性板
１２ｃがステータ１２３，１３３と輪列受３との間に配
置されていたが、図７に示すように、ステータと地板と
の間に配置されていてもよく、このような場合には、ロ
ータ慣性板とステータとの間、あるいはロータ慣性板と
地板との間の各ギャップを前記（５)、（６）式に基づい
て設定すればよい。

さらに、前記第１、第２実施形態では、ギャップｈ′
がギャップｈよりも小さく設定されていたが、これに限
らず、ギャップｈ′をギャップｈよりも大きく設定した
場合でも本発明に含まれる。しかし、各実施形態のよう
にすることにより、空気粘性抵抗の影響を考慮すること
なく時計を薄型化できるので好ましい。

そして、本発明に係るロータ慣性板を有するロータと
しては、ロータ磁石が無いタイプも含まれる。このよう
な場合には、ロータ磁石が例えばロータと噛み合う六番
車等に設けられ、この六番車を含んで発電機が構成され
ることになる。

また、本発明の最大径部材としてのロータ慣性板やロ
ータ体は、地板などの対向部品との対向面が平面である
必要はなく、このような対向面に開口部を設けてもよ
い。このような場合には、ロータ側の開口部の空気はロ
ータと共に回転するため、ロータ側に開口部を設けても
空気粘性の低減に対する効果は薄いが、開口部を設ける
ことでロータの余分な重量が減少するので、軸受での摩
擦損失を抑えることができる。特に開口部をロータの中
心側に設けると、重量を抑えながらロータの慣性を大き
くでき、効果的である。そして、この際の開口部の面積
は、ロータ慣性板やロータ体の面積の１／２以上、好ま
しくは２／３以上であると、その効果が顕著である。

本発明に係る対向部品としては、地板、輪列受、裏蓋
等に限定されず、例えば、輪列を構成する番車のうち、
ロータ慣性板やロータ体と平面的に重なり、かつこれら
に比べて回転速度が著しく遅い番車も、ロータ慣性板や
ロータ体からすれば実質的に静止しているのと同じであ
るから、対向部品として見なすことができる。また、任
意の番車を蹴飛ばしてロータを始動させるような蹴飛ば
し機構が設けられている時計では、この蹴飛ばし機構の
レバーが当該機構を作動させることで一時的にロータ慣
性板やロータ体と平面的に重なって近接対向する場合が
ある。従って、このようなレバーも空気粘性抵抗の関係
でロータの負荷トルクに影響を及ぼす時には対向部品と
見なしてよい。

前記各実施形態では、機械エネルギ貯蔵手段としてゼ
ンマイ１ａが用いられていたが、機械エネルギ貯蔵手段
としてはゼンマイに限定されず、ゴム、スプリング、重
錘でもよく、また、電子制御式機械時計を腕時計として
ではなく、大がかりな時計として製作する場合には、圧
縮空気などの流体を機械エネルギ貯蔵手段としてもよ
い。

また、前記請求項６以外の電子制御式機械時計におい
ては、機械的エネルギー伝達手段として、輪列以外の例
えばタイミングベルトやチェーンなど、無端縁状の部品
を用いてもよい。

〔第１実施例〕 本発明の第１実施例として、先ず、第１実施形態に基
づき、ギャップｈを以下の表１に示すように変化させた
時の空気粘性抵抗による負荷トルクＴ_2#を、前記（３）
式による計算および実測によって調べた。表１および図
１４にギャップｈと負荷トルクＴ_2#との関係を示す。な
お、この負荷トルクＴ_2#はロータ１２での負荷トルクＴ
_rzを二番車７で生じる負荷トルクに換算したものであ
る。（６）式にその換算式を示す。ここで、ｎはロータ
１２から二番車７までの増速比であり、本実施例では３
６０００、ｘはロータ１２から二番車７までの一段あた
りの伝達効率であり、本実施例では０．９、ｙはロータ
１２から二番車７６までの噛み合い段数であり、本実施
例では５である。また、表１において、下段の表は、上
段の表の値を国際単位系に変換したものである。

本実施例における諸条件は以下の通りである。

空気の粘度μ：１．８５３Pa・s（０．１８９×１０^-8
gfs/mm²を国際単位系に変換した値である） 回転周波数ｆ：１０Hz 距離r₁ ：１．５mm 距離r₂ ：３．０mm ゼンマイ ：ロータに伝えられるゼンマイの最大出
力トルクＴ _rzmaxｘが０．０１３７×１０^-6Ｎ・ｍ
（１．４mgmm（二番車換算で８．５gcm）を国際単位系
に変換した値である）のものを用いた。

ロータ磁石 ：磁気による負荷トルクを生じさせない
ために、ロータ磁石の代わりとして、同等の形状および
重量を有する磁気のない部材を用いた。

本実施例によれば、表１および図１４のグラフから明
らかなように、実測値から計算値を減じた値が略一定で
あるため、この値が輪列中の機械摩擦やほぞ油の粘性抵
抗など、空気粘性抵抗以外の抵抗によるものであると解
される。

従って、（３）式によって求められる負荷トルクＴ_rz
を略間違いなく空気粘性抵抗によるものと判断できる。

また、本実施例では、最大出力トルクＴ _rzmaxが０．
０１３７×１０^-6Ｎ・ｍ（１．４mgmm（二番車換算で
８．５gcm）を国際単位系に変換した値である）である
から、前記（５)、（６）式によれば、ギャップｈが０．
１０２mm以上となるように係数Ｋを設定すればよいこと
になる。このことに関し、図１４のグラフによれば、ギ
ャップｈが０．１０２mmよりも小さいと、二番車換算の
負荷トルクＴ_2#が８３．３６×１０^-6Ｎ・ｍ（０．８５
gcm（ロータ換算にして０．１４mgmm）を国際単位系に
変換した値である）を越えてしまって急激に増大し、ロ
ータ１２での空気粘性抵抗による負荷トルクＴ_rzが最大
出力トルクＴ _rzmaxの１／１０を越えてしまうから、空
気粘性抵抗が時計の持続時間に悪影響を及ぼすことがわ
かる。

反対に、ギャップｈが０．１０２mm以上であれば、負
荷トルクＴ_2#がほぼ横ばいとなって十分に小さくなるた
め、空気粘性抵抗が持続時間に与える影響を無視できる
と判断できる。

従って、この実施例により、ギャップｈを前記（５)、
（６）式の通りに設定することの有効性が認められる。

〔第２実施例〕 続いて、第２実施例について以下に説明する。本実施
例では、第１実施形態の前記（５)、（６）式に基づいて
設定されるギャップｈと、時計の持続時間と、ムーブメ
ントの厚みとの関係を調べた。

本実施例における諸条件は以下の通りである。

空気の粘度μ：１．８５３Pa・s（０．１８９×１０^-8
gfs/mm²を国際単位系に変換した値である） 回転周波数ｆ：８Hz 距離r₁ ：１．５mm 距離r₂ ：３．０mm ゼンマイ ：蓄積可能エネルギ→１．１０６μＪ 最大出力トルク→６．７７Ｎ・ｍ（６
９gcm（ロータに伝えられる最大出力トルクＴ _rzmaxが
１．４mgmm（二 車換算で８．５gcm)）を国際単位系に
変換した値である） 有効巻数→５．７２巻 有効巻数解けた後の出力トルク→２．
９４Ｎ・ｍ（３０gcmを国際単位系に変換した値であ
る） 以上の条件下で、香箱車から二番車の増速比を７とし
た場合、旧来の機械式時計並の４０時間の持続時間を持
つ電子制御式機械時計のギャップｈは、前記（５)、
（６）式より、最小で０．０９５mmとなり、ムーブメン
ト全体の厚みは、図１５に示す通り３．０mm、およびム
ーブメントの各部の厚みも図１５に示す通りである。そ
して、本実施例では、ギャップｈをさらに大きく変化さ
せた時の持続時間の変化、およびムーブメントの厚みの
変化を調べた。

ただし、香箱車から二番車の増速比は、空気粘性抵抗
による負荷トルクの変化に応じて適切な値を選んだ。ま
た、図１５において、ギャップｈ≧０．５５mmの場合に
は、輪列受３とロータ慣性板１２ｃとの間のギャップ
ｈ″もギャップｈと等しくなるように変化させた。

表２、および図１６にその結果を示す。

この表２および図１６のグラフから明らかなように、
ギャップｈを大きくすれば、これに伴って持続時間も延
びることを確認でき、前記（５)、（６）式に基づいてギ
ャップｈを設定することの有効性を確認できた。なお、
持続時間の延び率は、ギャップｈが０．３mmを越えたあ
たりから著しく小さくなるため、ギャップｈを必要以上
に大きくしても、ムーブメントの厚みが厚くなるのに対
しての持続時間を延ばすメリットが減少する。このた
め、ギャップｈを０．３mm程度にすることが、ムーブメ
ントの厚みをさほど厚くせずに、持続時間を効果的に延
ばせる（４８．４時間）といえる。

ただし、ギャップｈは、０．３±０．２mm程度であれ
ば、持続時間やムーブメント厚を勘案しても十分に実用
に供される。

従って、この０．３mmは、当初の持続時間（４０時
間）の時のギャップｈ（０．０９５mm）の約３倍である
から、前記（５）式から逆算すれば、Ｔ _rzmaxの１／３
０（約３０％）となるようにギャップｈを決定するのが
効果的である。

そして、その効果としては、持続時間が４０時間から
４８時間に延びれば、例えば手巻き式の電子制御式機械
時計では、二日毎の同じ時刻にゼンマイを巻き上げれば
よいうえ、巻上げ時には時刻合わせが不要なので、持続
時間が４０時間の場合に比べて使い勝手を良好にでき
る。これにより、前記請求項２の発明が有効であるとい
える。

産業上の利用可能性 以上に述べたように、本発明によれば、部品間の空気
粘性抵抗による負荷トルクが十分小さくなるように係数
Ｋ、ひいては部品間のギャップｈが設定されるているの
で、ゼンマイのエネルギーロスを小さく抑えることがで
き、時計の持続時間を延ばすことができるという効果が
ある。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−223388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−15219（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−16468（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−21060（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−45158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−255889（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−1479（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−46182（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−132267（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭45−26831（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04B 17/00 G04B 31/00 G04B 37/02 G04C 3/14 G04C 10/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械的エネルギー貯蔵手段をエネルギ
   ー源として機械的エネルギー伝達手段を駆動するととも
   に、機械的エネルギー伝達手段によって回転する発電機
   に電力を生じさせ、この電力により駆動される電子回路
   によって前記発電機の回転周期を制御することで、機械
   的エネルギー伝達手段に制動をかけて調速するようにし
   た電子制御式機械時計において、 前記発電機は前記機械的エネルギー伝達手段に連繋して
   回転するロータを備え、このロータの最大径部材と当該
   ロータに対して軸方向に最も近接対向して固定された対
   向部品との前記軸方向のギャップをｈ、円周率をπ、空
   気の粘度をμ、ロータの回転周波数をｆ、ロータに伝え
   られる機械的エネルギー貯蔵手段の最大出力トルクをＴ
   _rzmax、係数をＫ、ロータの回転中心からロータの最大
   径部材と前記対向部品とが平面的に重なる部分の内縁ま
   での距離をr₁、ロータの回転中心からロータの最大径部
   材と前記対向部品とが平面的に重なる部分の外縁までの
   距離をr₂とし、前記ギャップｈが、 で与えられる場合に、前記係数Ｋは１／１０以下に設定
   されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子制御式機械時計
   において、前記係数Ｋは、１／２０ないし１／６０に設
   定されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電子制御式機械時計
   において、前記係数Ｋは、１／２０ないし１／４０に設
   定されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに
   記載の電子制御式機械時計において、前記対向部品は、
   前記ロータの軸方向の少なくとも一端側を支持する支持
   部材であり、この支持部材は、当該支持部材に保持され
   て前記軸方向の一端側を受ける軸受よりも前記ロータか
   ら軸方向に離れていることを特徴とする電子制御式機械
   時計。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれかに
   記載の電子制御式機械時計において、前記対向部品は、
   前記ロータの軸方向の少なくとも一端側を支持する支持
   部材であり、この支持部材は、前記軸方向の一端側を受
   ける軸受を保持するための保持部を有するとともに、こ
   の保持部の周辺部位が当該保持部よりも前記ロータから
   軸方向に離れていることを特徴とする電子制御式機械時
   計。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項３のいずれかに
   記載の電子制御式機械時計において、前記ロータの軸方
   向の一端は、前記機械的エネルギー伝達手段を支持する
   部品とは別体で、かつブリッジ形状または片持ち式とさ
   れた支持部材で支持されていることを特徴とする電子制
   御式機械時計。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれかに
   記載の電子制御式機械時計において、前記機械エネルギ
   ー伝達手段は複数の番車から構成された輪列であり、前
   記ロータと当該ロータに噛み合う前記機械的エネルギー
   伝達手段の番車との軸方向のギャップｈ′は、前記ギャ
   ップｈよりも小さいことを特徴とする電子制御式機械時
   計。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれかに
   記載の電子制御式機械時計において、前記ロータの最大
   径部材と前記対向部品との間に配置された近接部品を備
   え、この近接部品における前記ロータの最大径部材に対
   応した位置には、前記軸方向に貫通した開口部が設けら
   れていることを特徴とする電子制御式機械時計。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれかに
   記載の電子制御式機械時計において、前記機械的エネル
   ギー貯蔵手段、機械的エネルギー伝達手段、および発電
   機を含んで構成されたムーブメントの内部が減圧されて
   いることを特徴とする電子制御式機械時計。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれか
    に記載の電子制御式機械時計において、前記発電機のロ
    ータは径方向に延出した慣性板を備え、この慣性板が前
    記ロータの最大径部材であることを特徴とする電子制御
    式機械時計。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項９のいずれか
    に記載の電子制御式機械時計において、前記発電機のロ
    ータは径方向に延出しかつ複数のロータ磁石が周方向に
    配置されたロータ体を備え、このロータ体が前記ロータ
    の最大径部材であることを特徴とする電子制御式機械時
    計。