(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、該太陽電池によってスイッチ手段を介さずに充電される比較的容量の小さい小容量コンデンサと、前記太陽電池よりスイッチ手段を介して充電される大容量コンデンサと、前記小容量コンデンサ及び前記大容量コンデンサを時分割充電する為の時分割信号を発生する時分割信号作成回路と、モータ駆動信号を出力する駆動信号作成回路を有する時計回路とを備え、前記太陽電池による充電開始時は前記小容量コンデンサによってクイックスタ−トする電子時計に於いて、
前記クイックスタ−ト時、はじめてモータ駆動信号が出力されるまでは、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって、前記太陽電池が前記小容量コンデンサに対してのみ充電を行うように制御する構成としたことを特徴とする太陽電池時計。
【請求項２】
前記クイックスタ−ト時、はじめてモータ駆動信号が出力されるまでは、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって前記スイッチ手段がＯＦＦ状態に保持されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池時計。
【請求項３】
前記大容量コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路を設け、該電圧検出回路の検出結果により前記大容量コンデンサが十分に充電されていることが検出されているときには、電圧検出回路からの検出信号により前記時分割信号作成回路からの時分割信号の出力を停止させ、前記時分割信号作成回路からスイッチ手段を常時オン制御させる制御信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の太陽電池時計。
【請求項４】
前記大容量コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路を設け、該電圧検出回路の検出結果により前記大容量コンデンサが十分に充電されていることが検出されているときには、前記小容量コンデンサと大容量コンデンサとが並列接続される状態となるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の太陽電池時計。
【請求項５】
前記スイッチ手段は、Ｎｃｈタイプトランジスタの充電用トランジスタであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の太陽電池時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池と蓄電器としての大容量コンデンサ及びクイックスタート用の小容量コンデンサによって駆動されるモータ負荷を備えた電子時計に於ける、クイックスタート時の起動性の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池と電気二重層型の大容量コンデンサとを組み合わせることにより電池交換を不要とした長寿命の電子時計が製品化されている。しかし前記大容量コンデンサは容量が大きいため電子時計を暗い場所に放置するなどして一度完全に放電してしまうと、次に明かるい場所に出して光を当てても時計回路の動作開始電圧まで充電するのに長時間を必要とし、時計の動作開始に時間がかかり過ぎるという問題があった。しかるに、この問題を解決するための提案が特公平４−８０３５５号公報にて行なわれている。
【０００３】
この方式は太陽電池の発生電圧が所定値を越えるまでは大容量コンデンサに充電を行なわず小容量コンデンサのみによって時計回路を動作させクイックスタートを実現している。しかし、この方式は一度放電した状態から光を当てた場合の照射条件によっては、いつまでたっても大容量コンデンサへの充電がおこなわれないという問題が発生する。すなわち太陽電池時計に光照射を再開したとき太陽電池の発生電圧が最低動作開始電圧を維持する程度の照度しか得られない場合には、時計回路は小容量コンデンサによって動作を開始するが、大容量コンデンサへの充電がいつまでたっても行なわれない可能性がある。
【０００４】
従って太陽電池に光が当たっている間は小容量コンデンサによって時計回路が動作しているが、ちょっとでも光が当たらなくなると大容量コンデンサからの電圧供給は行なわれないため時計回路の動作は停止してしまうことになる。すなわち、少し暗い照明下にあるオフィスや、店内においては大容量コンデンサが二次電池の機能をはたさない構成となっている。
【０００５】
上記の問題を解決する方式が実公平５−３４１９６号公報により提案されている。この方式は大容量コンデンサと小容量コンデンサとを時分割で充電すると共にクイックスタート時は太陽電池にて充電状態にある小容量コンデンサで、モータ負荷の駆動を行なう事により前述の様な条件の悪い照明下においても大容量コンデンサへの充電を確実に行う事が出来るものである。以下図面により説明する。
【０００６】
図５は従来の太陽電池時計のブロック図であり、１０は電気二重層型の大容量コンデンサ、１１は小容量コンデンサ、４は小容量コンデンサ１１充電用のＮ型トランジスタ、７は大容量コンデンサ１０充電用のＰ型トランジスタ、８は太陽電池への逆流防止用のダイオード、９は太陽電池、１２はコンパレータ、４０は時計回路であり、モータコイル５０を駆動する機能を有する。
太陽電池９は光照射により起電力を発生し、一次電源として機能する。この太陽電池９に、逆流防止用ダイオード８およびＰ型トランジスタ７を介して接続する大容量コンデンサ１０は、太陽電池９により充電され二次電源として機能する。また太陽電池９に逆流防止用ダイオード８およびＮ型トランジスタ４を介して接続する小容量コンデンサ１１は、太陽電池９により、極く短時間に時計回路４０を駆動できる程度の電圧にまで充電され、前記大容量コンデンサ１０の電圧が、前記時計回路４０を駆動出来ない程度に低下しているときに、これに代わって前記時計回路４０に電源を供給する。コンパレータ１２は、前記大容量コンデンサ１０の電位と小容量コンデンサ１１の電位とを比較し、大容量コンデンサ１０が十分充電されているときはＬレベルの出力を送出し、十分充電されていないときはＨレベルの出力を送出する。時計回路４０は、コンパレータ１２よりＨレベルの信号を入力するとＮ型トランジスタ４、Ｐ型トランジスタ７のゲート入力を時分割に制御し、Ｌレベル信号を入力するとＮ型トランジスタ４とＰ型トランジスタ７をＯＮ状態に制御する。大容量コンデンサ１０はＮ型トランジスタ４とＰ型トランジスタ７を介して、また小容量コンデンサ１１は直接、時計回路４０およびモータ５０より構成される負荷回路に接続し、これらに電源を供給している。
【０００７】
次に、図５に基づいて従来例の動作について説明する。先ず、クイックスタート動作について説明する。クイックスタートとは太陽電池９に光が長時間照射されず、大容量コンデンサ１０と小容量コンデンサ１１が放電しきって、全く動作が停止した状態から、太陽電池９に光を照射すると、即動作（運針）を再開する機能である。
太陽電池９に光が照射されると、この太陽電池９に所定の起電力が発生し、太陽電池９、小容量コンデンサ１１、Ｎ型トランジスタ４、逆流防止用ダイオード８、太陽電池９という小容量コンデンサ１１の充電回路が構成され、小容量コンデンサ１１の充電が開始される。小容量コンデンサ１１は、容量が小さいため、短時間で、時計回路４０を駆動できる程度に充電される。
【０００８】
時計回路４０が動作を開始するとコンパレータ１２も働きだす。この時、大容量コンデンサ１０は、未だ充電が開始されておらず、他方、小容量コンデンサ１１は十分に充電されており、コンパレータ１２の出力はＨレベルとなる。時計回路４０は、コンパレータ１２からのＨレベルの制御信号を受け、Ｎ型トランジスタ４とＰ型トランジスタ７のゲートを時分割制御する。該制御信号は、図６（ニ）（ホ）に示す様、１秒周期で１／４秒間Ｈレベル、３／４秒間Ｌレベルというものである。Ｎ型トランジスタ４およびＰ型トランジスタ７は、交互にＯＮ状態となり、１秒のうちの１／４秒はＮ型トランジスタ４がＯＮ状態となり、３／４秒はＰ型トランジスタ７がＯＮ状態となる。これにより、Ｎ型トランジスタ４がＯＮ状態となる１／４秒間は、太陽電池９、小容量コンデンサ１１、Ｎ型トランジスタ４、逆流防止ダイオード８、太陽電池９という小容量コンデンサ１１の充電回路が形成され、小容量コンデンサ１１が充電される。Ｐ型トランジスタ７がＯＮ状態となる３／４秒間は、太陽電池９、大容量コンデンサ１０、Ｐ型トランジスタ７、逆流防止ダイオード８、太陽電池９という大容量コンデンサ１０の充電回路が形成され、大容量コンデンサ１０が充電される。モータ５０は時計回路４０からの制御信号により、１秒に１回運針信号を出力する。運針タイミング（図６（ト））は１Ｈｚ信号（図６（イ））の立ち下がりに同期しているので、運針タイミングは小容量コンデンサ１１の充電タイミング（図６（ヘ））期間となっている。
つまり、クイックスタート後、１秒周期で１／４秒間小容量コンデンサ１１に充電を行ない、続いて３／４秒間大容量コンデンサ１０に充電を行なうことを繰り返している（時分割充電動作）。
【０００９】
上記時分割充電動作が継続され、所定の時間が経過すると、大容量コンデンサ１０は十分に充電され、その電圧が時計回路４０を駆動するのに十分なものとなり、小容量コンデンサ１１の電圧より高くなると、コンパレータ１２の出力はＬレベルとなる。これを入力した時計回路４０はＮ型トランジスタ４のゲートにＨレベル、Ｐ型トランジスタ７のゲートにＬレベルの制御信号を出力する。（図６（ロ）（ハ））この為、Ｎ型トランジスタ４とＰ型トランジスタ７は、ともに常時ＯＮ状態となり、小容量コンデンサ１１と大容量コンデンサ１０を並列接続する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実公平５−３４１９６号公報の方式においては、クイックスタート時、太陽電池から小容量コンデンサに充電される充電時間が１／４秒と短いため、照度が低い所では、１秒後の最初の運針タイミングでモータが回る可能性が低いという問題がある。
本発明の目的は上記問題を解決し、クイックスタート時、最初の運針タイミングでモータが回る可能性を向上させた太陽電池時計を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成は下記の通りである。太陽電池と、該太陽電池によってスイッチ手段を介さずに充電される比較的容量の小さい小容量コンデンサと、前記太陽電池よりスイッチ手段を介して充電される大容量コンデンサと、前記小容量コンデンサ及び前記大容量コンデンサを時分割充電する為の時分割信号を発生する時分割信号作成回路と、モータ駆動信号を出力する駆動信号作成回路を有する時計回路とを備え、前記太陽電池による充電開始時は前記小容量コンデンサによってクイックスタ−トする電子時計に於いて、
前記クイックスタ−ト時、はじめてモータ駆動信号が出力されるまでは、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって、前記太陽電池が前記小容量コンデンサに対してのみ充電を行うように制御する構成としたことを特徴とする。
更に、前記クイックスタ−ト時、はじめてモータ駆動信号が出力されるまでは、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって前記スイッチ手段がＯＦＦ状態に保持されることを特徴とする。
【００１２】
更に、前記大容量コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路を設け、該電圧検出回路の検出結果により前記大容量コンデンサが十分に充電されていることが検出されているときには、電圧検出回路からの検出信号により前記時分割信号作成回路からの時分割信号の出力を停止させ、前記時分割信号作成回路からスイッチ手段を常時オン制御させる制御信号を出力するように構成したことを特徴とする。
更に、前記大容量コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路を設け、該電圧検出回路の検出結果により前記大容量コンデンサが十分に充電されていることが検出されているときには、前記小容量コンデンサと大容量コンデンサとが並列接続される状態となるように構成したことを特徴とする。
更に、前記スイッチ手段は、Ｎｃｈタイプトランジスタの充電用トランジスタであることを特徴とする。
【００１３】
【実施例】
以下図面により本発明の実施例を詳述する。図１は本発明の太陽電池時計のブロック図であり、９は太陽電池、１０は電気二重層型の大容量コンデンサ、４０は時計回路で、モータコイル５０を駆動する機能を有する。１は時分割手段、８と１３は太陽電池９への逆流防止用のダイオード、１１は小容量コンデンサ、２は大容量コンデンサ１０への逆流防止用ダイオード、１２は電圧検出回路である。尚、上記構成において図５と同一番号は同一要素を示し、同じ動作を行うものである。
【００１４】
図２は図１における時計回路４０の詳細を示すブロック図である。また図３は本発明における一実施例の波形図である。４１は水晶発振回路、４２は分周回路、４３はモータ駆動信号作成回路、４４はモータ駆動回路、４６はパワーオン等により回路起動を検出する起動検出回路、４８はパルス化回路である。
４５は時分割信号作成回路で、前記分周回路４２よりの信号を入力し、制御端子Ｃ１に電圧検出回路１２からＨレベルの電圧検出信号Ｐｋが入力されると、Ｑ出力より１秒周期で１／４秒間Ｌレベル、３／４秒間Ｈレベルの時分割信号Ｐｃ（図３（ホ））を出力し、Ｌレベルの電圧検出信号Ｐｋが入力されるとＨレベルの時分割信号Ｐｃｈが出力する。尚、制御端子Ｃ２に後述する時分割禁止制御回路４７からの時分割禁止信号Ｐｐが入力されると、制御端子Ｃ１のＨ、Ｌに関係なく、Ｑ出力よりＬレベルの時分割信号Ｐｃｌが出力される。
４７は時分割禁止制御回路で、セット優先のセット・リセット付フリップフロップ（以降ＳＲ−ＦＦと略記する。）で構成されており、Ｓ端子に起動検出回路４６からの起動信号Ｐｓが入力されるとＱ出力より時分割禁止信号Ｐｐが出力され、Ｒ端子に分周回路４２からの１Ｈｚ信号（図３（イ））がパルス化回路４８を介して入力されると時分割禁止信号Ｐｐが解除される。
【００１５】
次に、動作の説明をする。先ず、クイックスタート動作について説明する。太陽電池９に光が照射されると、この太陽電池９に所定の起電力が発生し、太陽電池９、小容量コンデンサ１１、逆流防止用ダイオード８、太陽電池９という小容量コンデンサ１１の充電回路が構成され、小容量コンデンサ１１の充電が開始される。尚、この状態では、時計回路４０は動作を開始しておらず、時分割手段１はＯＮ状態になっていないので大容量コンデンサ１０への充電は行われない。
【００１６】
小容量コンデンサ１１の充電電圧が時計回路４０の動作開始電圧に達すると時計回路４０は動作を開始する。先ず、図２に示す起動回路４６より起動信号Ｐｓ（図３（ロ））が出力され、時分割禁止制御回路４７のＱ出力より時分割禁止信号Ｐｐ（図３（ニ））が出力される。次に、水晶発振回路４１、分周回路４２も動作を開始する。時分割信号作成回路４５は分周回路４２からの信号群を入力し時分割信号Ｐｃを作成しているが、制御端子Ｃ２に時分割禁止信号Ｐｐを入力している為、Ｌレベルの時分割信号Ｐｃｌが出力される。時分割手段１は、Ｌレベル信号をゲート入力とするとＯＦＦとなるため、改めて太陽電池９、小容量コンデンサ１１、逆流防止用ダイオード８、太陽電池９という小容量コンデンサ１１の充電回路が構成される。
【００１７】
クイックスタートから１秒経過後、時分割禁止制御回路４７のＲ端子に分周回路４２からの１Ｈｚ信号（図３（イ））がパルス化回路４８を介して入力されると、時分割禁止信号Ｐｐは解除される。時分割信号作成回路４５は、制御端子Ｃ２に時分割禁止信号Ｐｐが入力されなくなった為、Ｑ出力からのＬレベルの時分割信号Ｐｃｌの出力をやめる。つまり、クイックスタート後、最初の１秒間は小容量コンデンサ１１のみが充電されることになる。
同時に、図３（イ）に示す１Ｈｚ信号の立ち下がりに同期して、駆動信号作成回路４３はモータ駆動信号Ｐｍ（図３（ハ））を出力し、コイル端子Ｏ１を介して駆動信号Ｐｏ１がモータコイル５０に供給される。
【００１８】
時分割信号作成回路４５は制御端子Ｃ１にＨレベルの電圧検出信号Ｐｋが入力されていることにより、Ｑ出力から１秒周期で１／４秒間Ｌレベル、３／４秒間Ｈレベルの時分割信号Ｐｃを出力する。時分割信号Ｐｃをゲート信号とする時分割手段１は時分割信号ＰｃがＬの時にはＯＦＦとなっているため太陽電池９の発生電圧はダイオード８を介して小容量コンデンサ１１のみを充電し、小容量コンデンサ１１の充電電圧によって時計回路４０を動作させるが、時分割信号ＰｃがＨになると時分割手段４がＯＮとなることによって太陽電池９の発生電圧はダイオード１３及び時分割手段１を介して大容量コンデンサ１０の充電も行なう。尚、この時ダイオード８を介して小容量コンデンサ１１が並列接続されるが、クイックスタート時は大容量コンデンサ１０の充電電圧が低く、小容量コンデンサ１１の充電電圧が高い為、太陽電池９の発生電圧は電圧の低い大容量コンデンサ１０に充電され、この結果ダイオード８が逆バイアスされる事により小容量コンデンサ１１には充電が行なわれず、実質的に太陽電池９から切り離される。
つまり、１秒周期で１／４秒間小容量コンデンサ１１に充電を行ない、続いて３／４秒間大容量コンデンサ１０に充電を行なうことを繰り返している（時分割充電動作）。
【００１９】
照度が低くて電圧検出信号ＰｋはＨの状態にある時は、時分割信号ＰｃがＬの間に小容量コンデンサ１１に充電された電圧によって時計回路４０をクイックスタート状態にて動作させ、又時分割信号ＰｃがＨの間は大容量コンデンサ３の充電を行なう事により徐々に大容量コンデンサ３の電圧を上昇させていくものである。
【００２０】
そして大容量コンデンサ１０が十分に充電される事によって充電電圧が上昇すると電圧検出回路１２からの電圧検出信号ＰｋがＬに反転される。この結果、時分割信号作成回路４５はＨレベルの時分割信号Ｐｃｈを出力するため、時分割手段１がＯＮ状態に保持され、逆流防止ダイオード２を介して小容量コンデンサ１１と大容量コンデンサ１０とが並列接続される。
【００２１】
図４は本発明の別の実施例を示す波形図である。尚、図３の波形図と同一の番号のものは同様の動作を行うものである。
（イ）は１Ｈｚ信号で、（ロ）は起動信号Ｐｓで、（ニ）は起動信号Ｐｓによりセットされ１Ｈｚ信号のパルス信号によりリセットされる時分割禁止信号Ｐｐでクイックスタート後１秒間だけ出力される。（ホ）は１秒周期で３／４秒間Ｈレベル、１／４秒間Ｌレベルの時分割信号Ｐｃで、時分割禁止信号Ｐｐ出力時のみ、Ｌレベルの時分割信号Ｐｃｌが出力される。又、運針タイミング（ハ）は大容量コンデンサ１０の充電タイミングとなっている。
【００２２】
図４（ホ）に示す時分割信号Ｐｃでは１秒周期の前半３／４秒がＨレベルで、大容量コンデンサ１０の充電タイミングとなっている。従って、本発明のようにクイックスタート後１秒間だけはＬレベルの時分割信号Ｐｃｌが出力され小容量コンデンサ１１を充電する構成は、特に有効である。
【００２３】
上記の如く本発明では、クイックスタート時にはじめてのモータ駆動信号Ｐｍが出力されるまでは、時分割信号作成回路４５より出力されるＬレベルの時分割信号Ｐｃｌによって小容量コンデンサ１１のみに充電を行ない、以降は時分割信号ＰｃがＨレベルの間は大容量コンデンサ１０を充電し、Ｌレベルの間は小容量コンデンサ１１を充電し、大容量コンデンサ１０が十分に充電されると、Ｈレベルの時分割信号Ｐｃｈにより、大容量コンデンサ１０と小容量コンデンサ１１とを並列接続していくものである。
【００２４】
【発明の効果】
上記の如く本発明によれば、照度が低い状態においてもはじめてのモータ駆動信号が出力されるまでは、時分割信号によって小容量コンデンサに充電する方式であるため、室内等の使用場所で、太陽電池の発生電圧が最低動作開始電圧を維持する程度の照度しか得られない場合であっても、クイックスタート時、最初の運針タイミングでモータが回る可能性向上に大なる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池時計を示すブロック図である。
【図２】本発明の時計回路の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の波形図である。
【図４】本発明の別の実施例を示す波形図である。
【図５】従来の太陽電池時計を示すブロック図である。
【図６】従来の波形図である。
【符号の説明】
１  時分割手段
２  逆流防止ダイオード
８、１３  逆流防止ダイオード
９  ソーラセル
１０  大容量コンデンサ
１１  小容量コンデンサ
１２  電圧検出手段
４０  時計回路
４２  分周回路
４３  駆動信号作成回路
４５  時分割信号作成回路
４６  起動検出回路
４７  時分割禁止制御回路
４８  パルス化回路
５０  モータコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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