(57)【要約】【課題】  時分割充電に於いて小容量コンデンサの端子電圧の上昇を抑えて、モータの駆動エネルギーの安定化を図り、モータ駆動の誤動作を防止し、且つ、ＩＣ等の電子部品の耐圧破壊防止を実現すると共に、発電手段としての太陽電池の検査に於いて、小容量コンデンサに蓄えられている電気エネルギーの影響を防止し、太陽電池の発電状況を正しく判定する充電式電子時計を提供する。【解決手段】  太陽電池２と、該太陽電池２からの電気エネルギーを充電する小容量コンデンサ３と、該小容量コンデンサ３の電気エネルギーを放電する放電Ｔｒ６と、太陽電池２からの電気エネルギーを充電する二次電池１３と、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６を検出する電圧検出回路８と、小容量コンデンサ３、二次電池１３からの電気エネルギーにより駆動する充電制御回路１１を含む時計制御回路１０と、小容量コンデンサ３と二次電池１３を分離する分離Ｔｒ１６とを有する構成とした。【選択図】      図１
2006058257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを生成する発電手段と、該発電手段と並列接続され該発電手段からの電気エネルギーを充電する第１の蓄電手段と、該第１の蓄電手段と並列接続される第１の電子スイッチと、前記発電手段と並列接続され前記発電手段からの電気エネルギーを充電する第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記第１及び第２の蓄電手段からの電気エネルギーによって駆動される充電制御手段を含む時計制御手段とを有し、前記充電制御手段は前記電圧検出手段からの検出情報を入力し、前記第１の蓄電手段の端子電圧が所定の電圧値を越えた場合、前記第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電することを特徴とする充電式電子時計。
【請求項２】
電気エネルギーを生成する発電手段と、該発電手段と逆流防止のための第１のダイオードを介して並列接続され該発電手段からの電気エネルギーを充電する第１の蓄電手段と、該第１の蓄電手段と並列接続される第１の電子スイッチと、前記発電手段と第２の電子スイッチ及び逆流防止のための第２のダイオードを介して並列接続され前記発電手段からの電気エネルギーを充電する第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記第１及び第２の蓄電手段からの電気エネルギーによって駆動される充電制御手段を含む時計制御手段と、前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離する第３の電子スイッチとを有し、前記充電制御手段は、前記第２の蓄電手段の初期充電時に於いて、前記第３の電子スイッチをＯＦＦして前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離すると共に、前記第２の電子スイッチを所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦ制御して前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を時分割充電し、更に、前記充電制御手段は前記電圧検出手段からの検出情報を入力し、前記第１の蓄電手段の充電期間中に該第１の蓄電手段の端子電圧が所定の電圧を超えた場合、前記第２の蓄電手段の充電期間中に前記第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電することを特徴とする充電式電子時計。
【請求項３】
前記電圧検出手段による前記第１の蓄電手段の電圧検出は、前記第２の電子スイッチによる時分割充電中で該第２の電子スイッチがＯＦＦの期間で行われることを特徴とする請求項２記載の充電式電子時計。
【請求項４】
前記第２の電子スイッチがＯＦＦ状態で前記発電手段からの電気エネルギーが前記第１の蓄電手段に充電されている際、前記電圧検出手段は前記第１の蓄電手段の電圧検出を間欠的に行うことを特徴とする請求項２記載の充電式電子時計。
【請求項５】
前記第２の電子スイッチがＯＦＦ状態で前記発電手段からの電気エネルギーが前記第１の蓄電手段に充電されている際、前記電圧検出手段による前記第１の蓄電手段の電圧検出間隔は、前記第２の電子スイッチがＯＮ状態であるときよりも長い電圧検出間隔であることを特徴とする請求項２記載の充電式電子時計。
【請求項６】
前記第１の電子スイッチがＯＮ状態で前記第１の蓄電手段が放電されている際、前記電圧検出手段は前記第２の電子スイッチ手段がＯＦＦ状態での電圧検出間隔よりも短い間隔で電圧検出を行うことを特徴とする請求項２記載の充電式電子時計。
【請求項７】
前記第２の電子スイッチがＯＦＦ状態で前記発電手段からの電気エネルギーが前記第１の蓄電手段に充電されている際は、前記電圧検出手段は前記第１の蓄電手段の電圧検出を行なわないことを特徴とする請求項２記載の充電式電子時計。
【請求項８】
前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーの放電は、該放電された電気エネルギーが前記第２の蓄電手段に充電されることによって行われることを特徴とする請求項２記載の充電式電子時計。
【請求項９】
電気エネルギーを生成する発電手段と、該発電手段と逆流防止のための第１のダイオードを介して並列接続され該発電手段からの電気エネルギーを充電する第１の蓄電手段と、該第１の蓄電手段と並列接続される第１の電子スイッチと、前記発電手段と第２の電子スイッチ及び逆流防止のための第２のダイオードを介して並列接続され前記発電手段からの電気エネルギーを充電する第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記第１及び第２の蓄電手段からの電気エネルギーによっ
て駆動される充電制御手段を含む時計制御手段と、前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離する第３の電子スイッチとを有し、前記充電制御手段は、前記発電手段の発電検査時に於いて、前記第２の電子スイッチと第３の電子スイッチを共にＯＦＦして前記第２の蓄電手段を前記発電手段と前記第１の蓄電手段から分離すると共に、前記電圧検出手段からの検出情報を入力し、前記第１の蓄電手段の端子電圧が所定の電圧値を越えている場合、前記第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電することを特徴とする充電式電子時計。
【請求項１０】
前記充電制御手段は前記発電手段の発電検査時に於いて、前記電圧検出手段によって前記第１の蓄電手段の端子電圧が少なくとも１回以上、所定の電圧値以下の状態が検出された場合、その後前記第１の蓄電手段の端子電圧が前記発電手段からの電気エネルギーで充電され所定の電圧値以上となっても放電動作を行わないことを特徴とする請求項９記載の充電式電子時計。
【請求項１１】
前記第１の蓄電手段は、前記第２の蓄電手段に比べて蓄電量が少ないことを特徴とする請求項１乃至１０何れかに記載の充電式電子時計。
【請求項１２】
前記第１の電子スイッチは、前記第１の蓄電手段からの放電電流を制限する抵抗が直列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０何れかに記載の充電式電子時計。
【請求項１３】
前記発電手段は太陽電池であることを特徴とする請求項１乃至１０何れかに記載の充電式電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電手段を有し当該発電手段から発生する電気エネルギーによって駆動される充電式電子時計に関し、特にその充電システムの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子時計では、使用者の利便性向上を目的として電池交換を不要とするために太陽電池等の発電手段を備え、該発電手段からの電気エネルギーを充電し、該充電された電気エネルギーで駆動される充電式電子時計が開発され商品化が盛んに行われて来た。これらの充電式電子時計は発電効率の向上や充電システムの改良が進められ、時計に照射される光が低照度のときでも二次電池への充電が可能となり、また、照射される光量に大きな変動が生じても安定したモータ駆動を実現する等の提案が本出願人よりなされている（例えば特許文献１参照）。以下、図面に基づいて特許文献１より従来の技術を説明する。
【０００３】
図４は太陽電池を搭載した従来の太陽電池時計の充電制御を中心とした回路ブロック図である。２０は従来の太陽電池時計であり、２１は光の照射を受けて電気エネルギーを発生する太陽電池である。２２は比較的蓄電量の小さい小容量コンデンサであり、ダイオード２３を介して前記太陽電池２１に並列に接続されている。２４は電圧検出回路であり、小容量コンデンサ２２に並列接続され、該小容量コンデンサ２２の端子電圧の検出結果を検出信号Ｐ１として出力する。２５は時計制御回路であり、電源のＶｄｄとＶｓｓは前記小容量コンデンサ２２の両端子に接続され、図示しないが内部に基準信号源、計時回路、充電制御回路、モータ駆動回路等を備え、太陽電池時計２０の全体を制御している。
【０００４】
２６はモータであり、時計制御回路２５に接続されて太陽電池時計２０の指針（図示せず）を駆動する。２７は過充電防止回路であり、前記太陽電池２１に並列接続され、また、時計制御回路２５から過充電制御信号Ｐ２を入力する。２８は蓄電量の大きい二次電池であり、ダイオード２９を介して小容量コンデンサ２２と並列接続される。３０は電圧検出回路であり、二次電池２８と並列接続されて検出信号Ｐ３を時計制御回路２５に出力する。３１は充電用トランジスタであり、ダイオード３２を介して太陽電池２１の発電出力端子と二次電池２８のマイナス端子とを接続する。また、該充電用トランジスタ３１のゲート端子Ｇは時計制御回路２５から出力される充電制御信号Ｐ４に接続される。
【０００５】
次に、従来の太陽電池時計２０の充電制御動作を図４及び図５のタイミングチャートに基づいて説明する。太陽電池２１に照射光３３が照射されると太陽電池２１は光発電を行って両端子に電圧Ｖ１が発生する。該電圧Ｖ１がダイオード２３の順方向電圧を超えると小容量コンデンサ２２に太陽電池２１からの電流Ｉ１が流れて小容量コンデンサ２２は充電を開始し、その端子電圧Ｖ２は上昇する。次に、小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２が時計制御回路２５の動作開始電圧を超えると時計制御回路２５は動作を開始して時計機能が動き出すと共に充電制御が開始される。時計制御回路２５は充電制御の初期段階として充電制御信号Ｐ４を所定時間毎に論理“１”と論理“０”に制御し、充電用トランジスタ３１をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【０００６】
すなわち、図５に於いて充電制御信号Ｐ４（タイミングチャートＡ参照）が論理“０”の時は、充電用トランジスタ３１はＯＦＦとなるので太陽電池２１からの電流Ｉ１は二次電池２８には流れず小容量コンデンサ２２だけに流れて小容量コンデンサ２２が充電される期間となる。また、充電制御信号Ｐ４が論理“１”の時は、充電用トランジスタ３１はＯＮとなるが、時計動作開始時に於いては二次電池２８の電池電圧が低いために電流Ｉ１は優先的に二次電池２８に流れ込み、この結果、実質的に太陽電池２１と小容量コンデ
ンサ２２は分離状態となって二次電池２８が充電される期間となる。よって、充電用トランジスタ３１を所定の時間毎にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、小容量コンデンサ２２と二次電池２８を時分割に充電することが可能となる。ここで、充電制御信号Ｐ４が論理“０”で小容量コンデンサ２２の充電期間中に於いて電圧検出回路２４は、小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２を所定の周期で電圧検出サンプリング（Ｓ１〜Ｓ９）し、端子電圧Ｖ２が制限電圧Ｖｍａｘを越えないかどうか監視する（タイミングチャートＣ参照）。尚、制限電圧Ｖｍａｘは、太陽電池時計２０の最大動作電圧や、時計制御回路２５、小容量コンデンサ２２の絶対最大定格等を考慮して決められるものである。
【０００７】
ここで、太陽電池２１に照射される照射光３３が低照度のときと高照度のときの二つの状態での充電動作を説明するが、最初に照射光３３が低照度のときの充電動作について説明する。照射光３３が低照度のときは、太陽電池２１が発生する電気エネルギーは小さいので、小容量コンデンサ２２の充電期間中に於いて小容量コンデンサ２２への充電は緩やかに行われ、その端子電圧Ｖ２は図示する如く緩やかに上昇する（タイミングチャートＤ参照）。小容量コンデンサ２２の充電期間中に電圧検出回路２４は、前述した如く所定の周期で端子電圧Ｖ２をサンプリングするが、端子電圧Ｖ２は制限電圧Ｖｍａｘを越えないので充電は継続され、所定の時間経過後充電制御信号Ｐ４が論理“１”となって充電用トランジスタ３１がＯＮされる（動作タイミングＴ２）。
【０００８】
次に、充電用トランジスタ３１がＯＮされると、太陽電池２１からの電流Ｉ１は入力インピーダンスの低い二次電池２８に流れ込むので少容量コンデンサ２２への充電は停止される。このため、小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２は上昇が停止し、端子電圧Ｖ２は安定する（動作タイミングＴ２−Ｔ３）。次に時計制御回路２５はモータ駆動信号Ｐ５（タイミングチャートＢ参照）を出力してモータ２６を駆動する（動作タイミングＴ３−Ｔ４）。ここで、モータ駆動信号Ｐ５は比較的大きな電流によってモータ２６を駆動するが、このときの電源である小容量コンデンサ２２から放電電流Ｉ２が流れるので、小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２はモータ駆動信号Ｐ５の出力タイミングに合わせて比較的大きく降下する（タイミングチャートＤ参照）。
【０００９】
尚、モータ駆動信号Ｐ５の出力中に太陽電池２１への照射光３３に大きな変化が生じても、二次電池２８への充電期間中であるために小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２は影響されず、安定したモータ駆動を実現出来る。次に動作タイミングＴ４以降、小容量コンデンサ２２の放電電流Ｉ２は時計制御回路２５の計時動作等によって少量流れ続けるので、その端子電圧Ｖ２は緩やかに降下する（動作タイミングＴ４−Ｔ５）。次に、所定の時間経過後、充電制御信号Ｐ４が再び論理“０”となると充電用トランジスタ３１はＯＦＦされるので、再び小容量コンデンサ２２に充電が開始され、その端子電圧Ｖ２は再び緩やかに上昇を始める（動作タイミングＴ５）。
【００１０】
次に、照射光３３が高照度のときの充電動作を同じく図５に基づいて説明する。照射光３３が高照度のときは、太陽電池２１が発生する電気エネルギーは大きいので、小容量コンデンサ２２の充電期間中に於いて小容量コンデンサ２２への充電は急速に行われ、その端子電圧Ｖ２は図示する如く急速に上昇する（タイミングチャートＥ参照）。電圧検出回路２４は所定の周期で端子電圧Ｖ２を電圧検出サンプリング（Ｓ１〜Ｓ９）するが、例えば、図示する如く電圧検出サンプリングＳ５で端子電圧Ｖ２が制限電圧Ｖｍａｘを越えたとするならば、電圧検出回路２４から検出信号Ｐ１が時計制御回路２５に出力される。時計制御回路２５は検出信号Ｐ１を入力し、過充電制御信号Ｐ２（タイミングチャートＦ参照）を論理“１”として過充電防止回路２７を動作させる（動作タイミングＴ１）。
【００１１】
過充電防止回路２７が動作すると太陽電池２１からの電流Ｉ１は過充電防止回路２７に流れ込むので小容量コンデンサ２２への充電は停止され、この結果、小容量コンデンサ
２２の端子電圧Ｖ２は動作タイミングＴ１以降電圧上昇が停止し安定する（タイミングチャートＥ参照）。ここで、電圧検出回路２４のサンプリング周期が遅い場合は、小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２の急激な上昇に対応出来ないので過充電防止回路２７の動作が遅れ、端子電圧Ｖ２は制限電圧Ｖｍａｘに対して大きなオーバーシュートを有することになり好ましくない。よって、電圧検出回路２４のサンプリング周期は比較的高速に設定されている。次に、所定の時間経過後、充電制御信号Ｐ４が論理“１”となって充電用トランジスタ３１がＯＮされ二次電池２８の充電期間が開始される（動作タイミングＴ２）。ここで、過充電制御信号Ｐ２は同じく動作タイミングＴ２で論理“０”に戻るので過充電防止回路２７は動作を停止し、太陽電池２１からの電流Ｉ１は二次電池２８に流れて二次電池２８は充電を開始する。以降、動作タイミングＴ２からＴ５の動作は、前述した低照度での動作と同様であるので説明は省略する。
【００１２】
以上のように、特許文献１の従来技術によるならば、太陽電池２１への照射光が低照度の時でも、時分割充電によって二次電池２８への充電が出来るので、低照度の状態が継続したとしても二次電池２８への充電を確実に行うことが出来る。また、モータ駆動信号Ｐ５が出力中のときは、充電用トランジスタ３１がＯＮしているので、太陽電池２１と小容量コンデンサ２２を実質的に分離することが出来、太陽電池２１への照射光に大きな変化が生じても小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２は影響されず、この結果、モータ駆動信号Ｐ５が変動せず安定したモータ駆動を実現出来る。また、小容量コンデンサ２２の充電期間中は、電圧検出回路２４が端子電圧Ｖ２を監視し、過充電防止回路２７によって小容量コンデンサ２２の過充電防止を実現している。
【００１３】
また、上記特許文献１と同様な太陽電池等の発電手段を搭載した従来の電子時計に於いて、該発電手段の発電能力検査を時計完成後に短時間で精度良く実施する技術を本出願人は提案している（特許文献２参照）。以下、図面に基づいて特許文献２より従来の技術を説明する。図６は発電手段を搭載した従来の電子時計の充電制御を中心とした回路ブロック図である。４０は従来の発電手段を搭載した電子時計であり、４１は光の照射を受けて電気エネルギーを発生する発電手段としての太陽電池である。４２は蓄電量の比較的小さい小容量コンデンサであり、ダイオード４３を介して前記太陽電池４１に並列に接続されている。４４は電圧検出回路であり、小容量コンデンサ４２に並列接続され、該小容量コンデンサ４２の端子電圧の検出結果を合格信号Ｐ１０として出力する。
【００１４】
４５は制御手段であり、プラス電源Ｖｄｄは前記小容量コンデンサ４２のプラス端子に接続され、マイナス電源Ｖｓｓはトランジスタ４６を介して小容量コンデンサ４２のマイナス端子に接続される。該制御手段４５は図示しないが内部に基準信号源、計時回路、充電制御回路等を備え、電子時計４０の全体を制御している。また、制御手段４５は制御信号Ｐ１１を出力して電圧検出回路４４を制御し、また、インバータ４７を介して前記トランジスタ４６をＯＮ／ＯＦＦ制御する。４８は外部操作部材であり、操作信号Ｐ１２を制御手段４５に出力する。４９は蓄電量の大きい二次電池であり、制御手段４５に並列接続されて制御手段４５の電源として機能する。５０は報知手段であり、図示しないがモータ駆動回路及び指針駆動用モータ等によって構成され、合格信号Ｐ１０を入力して指針駆動用モータに微少パルス等を出力する。
【００１５】
次に、従来の電子時計４０の発電検査動作を図６及び図７のタイミングチャートに基づいて説明する。電子時計４０の外部操作部材４８が操作されて操作信号Ｐ１２が制御手段４５に伝達されると、制御手段４５は発電検査モードになって制御信号Ｐ１１（タイミングチャートＨ参照）を論理“０”から論理“１“とする。電圧検出回路４４は制御信号Ｐ１１を入力して所定の周期で電圧検出サンプリング（タイミングチャートＩ参照）を開始し、また、トランジスタ４６のゲートには、インバータ４７を介して論理”０“が入力されるのでトランジスタ４６はＯＦＦとなり、太陽電池４１と二次電池４９は分離される
。ここで、発電検査モードの直前の状態に着目すると、トランジスタ４６はＯＮ状態であるので二次電池４９と小容量コンデンサ４２は並列接続されている。また、二次電池４９の初期の端子電圧は二次電池４９の充電量によって様々な電圧を有し、比較的低い電圧の場合もあれば高い電圧の場合もある。よって、小容量コンデンサ４２の端子電圧Ｖ４は、発電検査モードの直前の状態に於いて、二次電池４９の端子電圧に等しい。
【００１６】
ここで、二次電池４９の初期電圧が低い場合、発電検査モード以前の小容量コンデンサ４２の端子電圧Ｖ４は、検査合格電圧以下であり二次電池４９の端子電圧に等しく安定している（タイミングチャートＪ参照）。次に、発電検査モードに移行して制御信号Ｐ１１が論理“１”となり、同時に太陽電池４１に所定の照射光５１が照射されると、太陽電池４１は光発電によって電圧Ｖ３を発生する。この結果、該太陽電池４１からは電流Ｉ３が流れるが、前述した如く、太陽電池４１と二次電池４９はトランジスタ４６によって分離されているので電流Ｉ３は二次電池４９には流れず、電流Ｉ３のほとんどは小容量コンデンサ４２に流れて小容量コンデンサ４２を充電する。ここで、小容量コンデンサ４２の充電量が増加するに応じて端子電圧Ｖ４は徐々に高くなり、電圧検出回路４４は電圧検出サンプリングによって端子電圧Ｖ４を検出し、該端子電圧Ｖ４が所定の検査合格電圧を超えた時点で合格と判定され、合格信号Ｐ１０を出力する。
【００１７】
すなわち、図７のタイミングチャートＪに於いて、電圧検出サンプリングＳ５のタイミングで端子電圧Ｖ４が検査合格電圧を超えたとするならば、電圧検出回路４４は電圧検出サンプリングＳ５のタイミングで合格と判定して合格信号Ｐ１０を報知手段５０に出力する。報知手段５０は合格信号Ｐ１０を入力して指針駆動用モータ（図示せず）に微少パルス等を出力し、外部に合格情報を報知することが出来る。また、太陽電池４１が何らかの原因により故障し光発電を行うことが出来ない場合や、太陽電池４１から小容量コンデンサ４２への結線が切断されて電流Ｉ３が小容量コンデンサ４２に流れない場合等では、発電検査モードとなって照射光５１が照射されても小容量コンデンサ４２には充電されないので、端子電圧Ｖ４は上昇しない。この結果、端子電圧Ｖ４は検査合格電圧を超えないので電圧検出回路４４は合格信号Ｐ１０を出力せず、発電検査を不合格と判定することが出来る。
【００１８】
以上のように、特許文献２の従来技術によるならば、発電検査モードに於いて、トランジスタ４６によって太陽電池４１と二次電池４９とを電気的に分離するので、二次電池４９の電圧に影響されることなく、太陽電池４１からの電気エネルギーを小容量コンデンサ４２に充電出来、また、電圧検出回路４４は小容量コンデンサ４２の端子電圧Ｖ４を検出し判定するので、時計完成後の太陽電池４１の発電検査を簡単に実施することが出来る。
【００１９】
【特許文献１】特開平７−５５９６１号公報（第３頁−第４頁、第１図）
【特許文献２】特開２００４−１１７１６５号公報（第５頁−第６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記特許文献１の提案は、時分割充電で小容量コンデンサ２２に充電中、例えば、太陽電池２１に太陽光が直接照射された場合などでは、小容量コンデンサ２２の端子電圧Ｖ２が急激に上昇するので電圧検出回路２４のサンプリングが急激な電圧上昇に対応出来ず、過充電防止回路２７の動作が遅れて、制限電圧Ｖｍａｘに対して大きなオーバーシュートが発生し、端子電圧Ｖ２は制限電圧Ｖｍａｘを大きく越えた電圧で安定
する。この結果、端子電圧Ｖ２が太陽電池時計２０の動作限界電圧を超えた場合、例えば、モータ２６を駆動するモータ駆動信号Ｐ５の駆動エネルギーが増加してモータが誤動作（反跳現象など）を起こし時計の時刻表示が狂う等の大きな問題が生じる危険性がある。また、端子電圧Ｖ２は時計制御回路２５等の電源電圧の絶対最大定格を越える可能性があり、最悪の場合はＩＣ等の電子部品が破壊される危険がある。
【００２１】
これらの問題を解決するため、電圧検出回路２４の電圧検出サンプリングの周期を速くすれば端子電圧Ｖ２の急激な上昇にもある程度対応でき、制限電圧Ｖｍａｘに対して比較的少ないオーバーシュートで安定化させることが出来る。しかし、小容量コンデンサ２２の充電期間中の全てに於いて電圧検出サンプリングを高速動作させると電圧検出回路２４の消費電力が急増し、特に太陽電池２１への照射光３３が低照度のときは、充電効率が低下して小容量コンデンサ２２への充電がほとんど出来なくなる等の問題が発生する。この問題を回避するために電圧検出サンプリングの周期を遅くすると、端子電圧Ｖ２の急激な上昇に対応出来なくなり、前述した如く、モータ駆動の誤動作の問題やＩＣ等の耐圧の問題が発生する。また、太陽電池２１や小容量コンデンサ２２に対して直列に電流制限抵抗を挿入し、高照度での端子電圧Ｖ２の急激な上昇を抑える方法もあるが、この方法も、充電効率を低下させることになり得策ではない。
【００２２】
また、上記特許文献２の提案では下記の問題がある。すなわち、電子時計４０に組み込まれた二次電池４９の初期電圧が検査合格電圧より高い場合、発電検査モードの直前の状態で小容量コンデンサ４２の端子電圧Ｖ４は二次電池４９の端子電圧に等しいので、発電検査モードに移行したときの小容量コンデンサ４２の端子電圧Ｖ４は既に検査合格電圧を超えた値で安定している（図７のタイミングチャートＫ参照）。ここで、発電検査モードに移行することによって小容量コンデンサ４２は充電されてその端子電圧Ｖ４は徐々に上昇するが、電圧検出回路４４は、発電検査モードに移行した直後の最初の電圧検出サンプリングＳ１のタイミングで、小容量コンデンサ４２の端子電圧Ｖ４が検査合格電圧を超えていることを検出し、合格判定して直ちに合格信号Ｐ１０を出力してしまう。
【００２３】
すなわち、二次電池４９の初期電圧が検査合格電圧より高い場合は、太陽電池４１の良否に関わりなく合格判定がなされて、誤った検査結果となる問題がある。また、この問題を回避するために、小容量コンデンサ４２に蓄えられた電気エネルギーが時計システムで消費されるまで待ってから照射光５１を照射し発電検査を実施する方法が考えられるが、この方法では発電検査の作業性が極めて悪くなり検査工数が増大し問題である。尚、電子時計に組み込まれる二次電池４９は、組み込まれる前の放置期間の長短等によって、その端子電圧は様々であり、個々の二次電池によって大きく異なることが一般的である。
【００２４】
以上のように、太陽電池等の発電手段を有する電子時計に於いて、太陽電池に並列接続される小容量コンデンサは、電子時計をクイックスタートさせるために必要不可欠な構成部品であるが、太陽電池と直接並列接続されているので太陽電池への照射光が高照度となった場合、小容量コンデンサに過大な電気エネルギーが充電されて端子電圧が異常に高くなり、時計システムへ悪影響を及ぼす危険性がある。また、同様に太陽電池等の発電手段の発電検査工程に於いても、二次電池の初期電圧によって充電された小容量コンデンサの電気エネルギーが電圧検出に悪影響を及ぼし、検査結果を誤判定させる危険性がある。
【００２５】
本発明の目的は上記課題を解決し、時分割充電に於いてモータ等駆動時の動作電圧の安定化を図り、モータ駆動の誤動作を防止すると共に、ＩＣ等の電子部品の耐圧破壊を防ぎ、また、発電手段の発電検査に於いて、小容量コンデンサに蓄えられている電気エネルギーの影響を防止し、発電手段の発電状況を正しく判定する充電式電子時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の充電式電子時計は、下記記載の構成を採用する。
【００２７】
本発明の充電式電子時計は、電気エネルギーを生成する発電手段と、該発電手段と並列接続され該発電手段からの電気エネルギーを充電する第１の蓄電手段と、該第１の蓄電手段と並列接続される第１の電子スイッチと、前記発電手段と並列接続され前記発電手段からの電気エネルギーを充電する第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記第１及び第２の蓄電手段からの電気エネルギーによって駆動される充電制御手段を含む時計制御手段とを有し、前記充電制御手段は前記電圧検出手段からの検出情報を入力し、前記第１の蓄電手段の端子電圧が所定の電圧値を越えた場合、前記第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電することを特徴とする。
【００２８】
本発明の充電式電子時計により、電圧検出手段によって第１の蓄電手段の端子電圧を検出し、該端子電圧が所定の電圧を超えた場合、第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電するので、前記第１の蓄電手段の端子電圧を所定の電圧以下に抑えて充電式電子時計の動作を安定させることが出来る。
【００２９】
本発明の充電式電子時計は、電気エネルギーを生成する発電手段と、該発電手段と逆流防止のための第１のダイオードを介して並列接続され該発電手段からの電気エネルギーを充電する第１の蓄電手段と、該第１の蓄電手段と並列接続される第１の電子スイッチと、前記発電手段と第２の電子スイッチ及び逆流防止のための第２のダイオードを介して並列接続され前記発電手段からの電気エネルギーを充電する第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記第１及び第２の蓄電手段からの電気エネルギーによって駆動される充電制御手段を含む時計制御手段と、前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離する第３の電子スイッチとを有し、前記充電制御手段は、前記第２の蓄電手段の初期充電時に於いて、前記第３の電子スイッチをＯＦＦして前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離すると共に、前記第２の電子スイッチを所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦ制御して前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を時分割充電し、更に、前記充電制御手段は前記電圧検出手段からの検出情報を入力し、前記第１の蓄電手段の充電期間中に該第１の蓄電手段の端子電圧が所定の電圧を超えた場合、前記第２の蓄電手段の充電期間中に前記第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電することを特徴とする。
【００３０】
本発明の充電式電子時計により、第３の電子スイッチをＯＦＦして第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離すると共に、第２の電子スイッチを所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦ制御して前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を時分割充電するので、発電手段への照射光が低照度に於いても、第１の蓄電手段と第２の蓄電手段の両方に効率よく充電出来ると共に、電圧検出手段によって前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出し、該端子電圧が所定の電圧を超えた場合、第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電するので、発電手段への照射光が高照度となって前記第１の蓄電手段の端子電圧が急上昇しても、前記第１の蓄電手段の端子電圧を所定の電圧以下に抑えて充電式電子時計の動作を安定させることが出来る。
【００３１】
また、前記電圧検出手段による前記第１の蓄電手段の電圧検出は、前記第２の電子スイッチによる時分割充電中で該第２の電子スイッチがＯＦＦの期間で行われることを特徴とする。
【００３２】
これにより、第１の蓄電手段の充電期間中に電圧検出手段によって電圧検出が行われ
るので、常に第１の蓄電手段の充電期間中に於ける端子電圧の変化を把握でき、端子電圧を安定化して充電式電子時計の動作を安定させることが出来る。
【００３３】
また、前記第２の電子スイッチがＯＦＦ状態で前記発電手段からの電気エネルギーが前記第１の蓄電手段に充電されている際、前記電圧検出手段は前記第１の蓄電手段の電圧検出を間欠的に行うことを特徴とする。
【００３４】
これにより、電圧検出手段は第１の蓄電手段の充電期間中に電圧検出を間欠的に行うので、電圧検出手段の消費電流を少なく抑えることが出来、これによって充電効率の良い充電式電子時計を実現出来る。
【００３５】
また、前記第２の電子スイッチがＯＦＦ状態で前記発電手段からの電気エネルギーが前記第１の蓄電手段に充電されている際、前記電圧検出手段による前記第１の蓄電手段の電圧検出間隔は、前記第２の電子スイッチがＯＮ状態であるときよりも長い電圧検出間隔であることを特徴とする。
【００３６】
これにより、第１の蓄電手段が充電中の期間（第２の電子スイッチはＯＦＦ）と放電中の期間（第２の電子スイッチはＯＮ）に於いて、電圧検出手段による電圧検出間隔が異なるように制御しているので、充電中の期間及び放電中の期間でそれぞれ最適な電圧検出を行うことが出来、充電効率が良く、また、動作の安定した充電式電子時計を実現出来る。
【００３７】
また、前記第１の電子スイッチがＯＮ状態で前記第１の蓄電手段が放電されている際、前記電圧検出手段は前記第２の電子スイッチ手段がＯＦＦ状態での電圧検出間隔よりも短い間隔で電圧検出を行うことを特徴とする。
【００３８】
これにより、第１の蓄電手段の放電期間中は、充電期間中（第２の電子スイッチはＯＦＦ）より電圧検出手段による電圧検出間隔が短いので、放電期間中の端子電圧の急激な変化を正しく把握することが出来、放電制御を確実に実施して端子電圧を安定化し、安定したモータ駆動を実現した充電式電子時計を提供出来る。
【００３９】
また、前記第２の電子スイッチがＯＦＦ状態で前記発電手段からの電気エネルギーが前記第１の蓄電手段に充電されている際は、前記電圧検出手段は前記第１の蓄電手段の電圧検出を行なわないことを特徴とする。
【００４０】
これにより、第１の蓄電手段の充電期間中は電圧検出を行わないので、電圧検出手段の消費電力を最小限に抑えることが出来、更に充電効率の高い充電式電子時計を実現出来る。
【００４１】
また、前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーの放電は、該放電された電気エネルギーが前記第２の蓄電手段に充電されることによって行われることを特徴とする。
【００４２】
これにより、第１の蓄電手段から放電される電気エネルギーは第２の蓄電手段に充電されるので、第１の蓄電手段から放電される電気エネルギーを有効活用でき、第２の蓄電手段の充電効率を多少なりとも高めることが出来る。
【００４３】
本発明の充電式電子時計は、電気エネルギーを生成する発電手段と、該発電手段と逆流防止のための第１のダイオードを介して並列接続され該発電手段からの電気エネルギーを充電する第１の蓄電手段と、該第１の蓄電手段と並列接続される第１の電子スイッチと、前記発電手段と第２の電子スイッチ及び逆流防止のための第２のダイオードを介して並
列接続され前記発電手段からの電気エネルギーを充電する第２の蓄電手段と、前記第１の蓄電手段の端子電圧を検出する電圧検出手段と、前記第１及び第２の蓄電手段からの電気エネルギーによって駆動される充電制御手段を含む時計制御手段と、前記第１の蓄電手段と第２の蓄電手段を分離する第３の電子スイッチとを有し、前記充電制御手段は、前記発電手段の発電検査時に於いて、前記第２の電子スイッチと第３の電子スイッチを共にＯＦＦして前記第２の蓄電手段を前記発電手段と前記第１の蓄電手段から分離すると共に、前記電圧検出手段からの検出情報を入力し、前記第１の蓄電手段の端子電圧が所定の電圧値を越えている場合、前記第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電することを特徴とする。
【００４４】
本発明の充電式電子時計により、発電手段の発電検査時に於いて、第２と第３の電子スイッチを共にＯＦＦして第２の蓄電手段を発電手段と第１の蓄電手段から分離すると共に、電圧検出手段によって第１の蓄電手段の端子電圧を検出し、該端子電圧が所定の電圧を越えている場合、第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電するので、第１の蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーが発電手段の検査に悪影響を及ぼすことを防止し、発電手段の発電状況を正しく判定出来る。
【００４５】
また、前記充電制御手段は前記発電手段の発電検査時に於いて、前記電圧検出手段によって前記第１の蓄電手段の端子電圧が少なくとも１回以上、所定の電圧値以下の状態が検出された場合、その後前記第１の蓄電手段の端子電圧が前記発電手段からの電気エネルギーで充電され所定の電圧値以上となっても放電動作を行わないことを特徴とする。
【００４６】
これにより、充電制御手段は第１の蓄電手段の端子電圧が少なくとも１回以上所定の電圧値以下を検出したならば、直ちに発電検査を開始して発電手段からの電気エネルギーを第１の蓄電手段に充電するので、発電手段の検査を短時間で正しく実施出来る充電式電子時計を提供出来る。
【００４７】
また、前記第１の蓄電手段は、前記第２の蓄電手段に比べて蓄電量が少ないことを特徴とする。
【００４８】
これにより、蓄電量の少ない第１の蓄電手段は、発電手段からの電気エネルギーを短時間で充電するので、時計制御手段は第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーによって素早く動作を開始し、短時間で起動する充電式電子時計を実現出来る。
【００４９】
また、前記第１の電子スイッチは、前記第１の蓄電手段からの放電電流を制限する抵抗が直列に接続されていることを特徴とする。
【００５０】
これにより、第１の電子スイッチに放電電流を制限する抵抗が直列に接続されているので、該第１の電子スイッチがＯＮになったとき、過大な短絡電流が第１の電子スイッチに流れて第１の蓄電手段の端子電圧が瞬時に低下することを防ぎ、時計制御手段の誤動作を防止して、充電式電子時計の動作を安定させることが出来る。
【００５１】
また、前記発電手段は太陽電池であることを特徴とする。
【００５２】
これにより、発電手段は太陽電池であるので、時計に照射される光によって簡単に効率よく電気エネルギーを生成でき、コストが安く信頼性の高い充電式電子時計を実現出来る。
【発明の効果】
【００５３】
上記の如く本発明によれば、電圧検出手段によって第１の蓄電手段の端子電圧を検出
し、該端子電圧が所定の電圧を超えた場合、第１の電子スイッチを制御して前記第１の蓄電手段に充電された電気エネルギーを放電するので、前記第１の蓄電手段の端子電圧を所定の電圧以下に抑えて時計の動作を安定させ、信頼性の高い充電式電子時計を提供出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下図面により本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の充電式電子時計の充電制御を中心とした回路ブロック図である。図２は本発明の実施例１の充電制御動作を説明するタイミングチャートである。図３は本発明の実施例２の発電手段の発電検査動作を説明するタイミングチャートである。
【実施例１】
【００５５】
図１に基づいて本発明の充電式電子時計の回路構成を説明する。図１に於いて、１は本発明の充電式電子時計であり、２は光の照射を受けて電気エネルギーを生成する発電手段としての太陽電池である。３は比較的蓄電量の小さい第１の蓄電手段としての小容量コンデンサであり、ダイオード４を介して前記太陽電池２に並列接続される。５は過充電防止トランジスタ（以下、過充電防止Ｔｒと略記）であり、そのドレインＤとソースＳは前記太陽電池２に並列接続される。６は第１の電子スイッチとしての放電トランジスタ（以下、放電Ｔｒと略記）であり、そのドレインＤとソースＳは抵抗７を介して前記小容量コンデンサ３に並列に接続される。尚、抵抗７は放電Ｔｒ６に直列に接続されて小容量コンデンサ３からの放電電流Ｉ５を制限する機能を有し、電圧依存性の少ない素子であることが好ましい。８は電圧検出回路であり、前記小容量コンデンサ３に並列接続されて該小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６を検出し、検出信号Ｐ２０を出力する。
【００５６】
１０は時計制御手段としての時計制御回路であり、充電制御手段としての充電制御回路１１を含むと共に、図示しないが内部に基準信号源、計時回路、モータ駆動回路等を備え、充電式電子時計１の全体を制御している。また、該時計制御回路１０の電源ＶｄｄとＶｓｓは前記小容量コンデンサ３の両端子に接続される。１２はモータであり、前記時計制御回路１０に接続されて充電式電子時計１の指針（図示せず）を駆動する。１３は第２の蓄電手段としての蓄電量の大きい二次電池であり、第２の電子スイッチとしての充電トランジスタ１４（以下、充電Ｔｒと略記）とダイオード１５を介して前記太陽電池２に並列接続される。
【００５７】
１６は第３の電子スイッチとしての分離トランジスタ（以下、分離Ｔｒと略記）であり、ＯＮすることによって前記小容量コンデンサ３と二次電池１３を結合し、ＯＦＦすることによって前記小容量コンデンサ３と二次電池１３を分離する。１７は電圧検出回路であり、前記二次電池１３に並列接続されて該二次電池１３の端子電圧を検出し、検出信号Ｐ２１を出力する。また、前記時計制御回路１０は、前記検出信号Ｐ２０、Ｐ２１を入力し、過充電制御信号Ｐ２２を前記過充電防止Ｔｒ５のゲートＧに出力し、放電制御信号Ｐ２３を前記放電Ｔｒ６のゲートＧに出力し、充電制御信号Ｐ２４を充電Ｔｒ１４のゲートＧに出力し、更に、分離制御信号Ｐ２５を分離Ｔｒ１６のゲートＧに出力する。
【００５８】
次に、本発明の実施例１の充電式電子時計の充電制御動作を図１及び図２のタイミングチャートに基づいて説明する。尚、説明の前提として、小容量コンデンサ３及び二次電池１３は共に充電量がほぼ空の状態であるとする。ここで、太陽電池２に照射光１８が照射されると太陽電池２は光発電を行って両端子に電圧Ｖ５が発生する。該電圧Ｖ５がダイオード４の順方向電圧を超えると小容量コンデンサ３に太陽電池２からの電流Ｉ４が流れて小容量コンデンサ３は充電を開始する。次に、小容量コンデンサ３の充電量が増加して端子電圧Ｖ６が時計制御回路１０の動作開始電圧を超えると時計制御回路１０は動作を開始して時計機能が動き出すと共に充電制御が開始される。時計制御回路１０に含まれる充
電制御回路１１は、充電制御の初期段階として分離制御信号Ｐ２５を論理“０”として分離Ｔｒ１６をＯＦＦして小容量コンデンサ３と二次電池１３を電気的に分離すると共に、充電制御信号Ｐ２４を所定時間毎に論理“１”と論理“０”に制御し、充電Ｔｒ１４を所定時間毎にＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【００５９】
すなわち、図２のタイミングチャートＬに於いて充電制御信号Ｐ２４が論理“０”の時は、充電Ｔｒ１４はＯＦＦとなるので太陽電池２からの電流Ｉ４は二次電池１３には流れず小容量コンデンサ３だけに流れて小容量コンデンサ３が充電される期間となる。また、充電制御信号Ｐ２４が論理“１”の時は、充電Ｔｒ１４はＯＮとなるので太陽電池２からの電流Ｉ４は端子電圧の低い二次電池１３に流れ込み、この結果、実質的に太陽電池２と小容量コンデンサ３は分離状態となって二次電池１３が充電される期間となる。よって、充電Ｔｒ１４を所定の時間毎にＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、小容量コンデンサ３と二次電池１３を時分割に充電することが出来る。
【００６０】
ここで、太陽電池２に照射される照射光１８の照度は、充電式電子時計１の使用状態に応じて様々な値になるが、本発明の実施例１はこの照射光１８が高照度の時に大きな効果を発揮するので、以下、太陽電池２に照射される照射光１８が高照度のときの二つの充電制御について具体的に説明する。第１の充電制御は小容量コンデンサ３の充電期間中、電圧検出回路８によって電圧検出サンプリングを行う充電制御であり、タイミングチャートＮ〜Ｐで説明する。また、第２の充電制御は時計制御回路１０等の電子部品の耐圧に十分余裕がある場合、小容量コンデンサ３の充電期間中、電圧検出サンプリングを行わない充電制御であり、タイミングチャートＱ〜Ｓで説明する。尚、照射光１８が低照度のときの充電動作は、図５の従来例で示した低照度時での充電動作と同様であるので説明は省略する。
【００６１】
まず、照射光１８が高照度のときの第１の充電制御について説明する。電圧検出回路８は充電制御信号Ｐ２４が論理“０”で小容量コンデンサ３の充電期間中に於いて、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６を所定の周期で電圧検出サンプリング（Ｓ１０〜Ｓ１４）して検出し、端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えないかどうかを監視する（タイミングチャートＮ参照）。尚、制限電圧Ｖｍａｘは、充電式電子時計１の動作限界電圧や、時計制御回路１０、小容量コンデンサ３等の絶対最大定格等を考慮して決められるものである。ここで、太陽電池２が高照度の照射光１８で照射されている場合、太陽電池２は大きな電気エネルギーを生成し、この結果、小容量コンデンサ３の充電期間中に該小容量コンデンサ３への充電が急速に行われ、その端子電圧Ｖ６は図示するように急上昇する（タイミングチャートＯ参照）。
【００６２】
ここで、電圧検出回路８は所定の周期で端子電圧Ｖ６をサンプリングするが、例えば、タイミングチャートＮの電圧検出サンプリングＳ１２のタイミングで端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えたと判断されたならば、電圧検出回路８から検出信号Ｐ２０が充電制御回路１１に出力される。該充電制御回路１１は検出信号Ｐ２０を入力し、端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えたことを知って図示しないが過充電制御信号Ｐ２２を論理“０”として過充電防止Ｔｒ５をＯＮさせる（動作タイミングＴ１０）。過充電防止Ｔｒ５がＯＮすると太陽電池２から出力される電流Ｉ４は過充電防止Ｔｒ５に流れ込むので小容量コンデンサ３への充電は停止され、この結果、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６は動作タイミングＴ１０以降電圧上昇が停止し安定する。しかし、端子電圧Ｖ６が急上昇している場合は、電圧検出回路８の電圧検出サンプリングの周期に依存して過充電防止Ｔｒ５のＯＮ動作が遅れるので、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘに対してタイミングチャートＯで図示するようにオーバーシュートが発生し、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘを越えた値で安定する。
【００６３】
ここで、電圧検出回路８の電圧検出サンプリングの周期が遅い場合は、過充電防止Ｔｒ５のＯＮ動作が遅れるので、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘに対して大きなオーバーシュートが発生し、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘを大きく越えた値で安定し、時計制御回路１０等の耐圧を越える可能性が生じて好ましくない。また、電圧検出回路８の電圧検出サンプリングの周期が高速の場合は、即座に端子電圧Ｖ６の上昇を検出出来るので過充電防止Ｔｒ５のＯＮ動作も速くなり、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘに対して小さなオーバーシュートとなって制限電圧Ｖｍａｘを僅かに越えた値で安定し、時計制御回路１０等の耐圧の問題は解消される。
【００６４】
しかし、電圧検出回路８の電圧検出サンプリングが高速になると電圧検出回路８の内部回路が高速動作し、電圧検出回路８の消費電流が増加して特に低照度下での小容量コンデンサ３への充電効率が低下すると言う別の問題が生じる。よって、本発明の充電式電子時計の充電制御に於いて、小容量コンデンサ３の充電期間中での電圧検出回路８の電圧検出サンプリングは、電圧検出回路８の消費電流が著しく増加することなく、また、端子電圧Ｖ６のオーバーシュートが大きくなって制限電圧Ｖｍａｘを大きく越えることがないように適当な周期で間欠的に行われることが好ましい。具体的には製品化段階で実験した結果、端子電圧Ｖ６のオーバーシュートが大きくならず、且つ、電圧検出回路８の消費電流が著しく増加しない電圧検出サンプリングは周波数として１００Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度であることが好ましい。
【００６５】
次に所定の時間経過後、タイミングチャートＬで示す充電制御信号Ｐ２４は論理“１”となって充電Ｔｒ１４がＯＮするので、太陽電池２からの電流Ｉ４は端子電圧の低い二次電池１３に流れて二次電池１３の充電が開始される（動作タイミングＴ１１）。尚、動作タイミングＴ１１で図示しないが過充電制御信号Ｐ２２は論理“１”となり過充電防止Ｔｒ５はＯＦＦに戻る。また、動作タイミングＴ１１に同期して電圧検出回路８は電圧検出サンプリングＳ１４を行い、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えているかを検出し、検出結果を検出信号Ｐ２０として充電制御回路１１に出力する。充電制御回路１１は、検出信号Ｐ２０を入力して端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えていることを知ると、放電制御信号Ｐ２３（タイミングチャートＰ参照）を論理“１”として放電Ｔｒ６をＯＮする。放電Ｔｒ６がＯＮされると、小容量コンデンサ３は抵抗７を介して短絡状態となるので、小容量コンデンサ３から放電電流Ｉ５が抵抗７に流れで小容量コンデンサ３は放電を開始する。
【００６６】
電圧検出回路８は動作タイミングＴ１１以降、すなわち、放電制御信号Ｐ２３が論理“１”となったタイミングに同期して高速サンプリングを実施し、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６をモニターして端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になるかを検出し、端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になった時点で検出信号Ｐ２０を出力して充電制御回路１１に伝達する。充電制御回路１１は、検出信号Ｐ２０を入力して端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になったことを知ると、直ちに放電制御信号Ｐ２３を論理“０”に戻して小容量コンデンサ３の放電を停止する（動作タイミングＴ１２）。この結果、動作タイミングＴ１２以降、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６は、制限電圧Ｖｍａｘ以下になって安定する。
【００６７】
次に時計制御回路１０は、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になって安定した後に、タイミングチャートＭで示すモータ駆動信号Ｐ２６を出力してモータ１２を駆動する（動作タイミングＴ１４−Ｔ１５）。ここで、モータ駆動信号Ｐ２６は比較的大きな電流によってモータ１２を駆動するので小容量コンデンサ３から放電電流Ｉ５が流れ、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６は比較的大きく降下する。次に動作タイミングＴ１５以降、小容量コンデンサ３の放電電流Ｉ５は時計制御回路１０の計時動作等によって少量流れ続けるので、その端子電圧Ｖ６は緩やかに降下する。次に、所定の時間
経過後、充電制御信号Ｐ２４が再び論理“０”となると充電Ｔｒ１４はＯＦＦされるので、再び小容量コンデンサ３に充電が開始され、その端子電圧Ｖ６は再び上昇を開始する（動作タイミングＴ１６）。
【００６８】
充電制御の初期段階に於いては以上の動作が繰り返されるが、二次電池１３への充電が進み、二次電池１３の端子電圧が所定の電圧に達したことが電圧検出回路１７によって判定され検出信号Ｐ２１が出力されると、充電制御回路１１は充電Ｔｒ１４と分離Ｔｒ１６を共にＯＮする。この結果、小容量コンデンサ３と二次電池１３は共に太陽電池２に並列接続されて常に太陽電池２によって充電がなされると共に、時計制御回路１０は、分離Ｔｒ１６を介して二次電池１３から電力供給を受けて動作を継続する。
【００６９】
以上のように、太陽電池２が高照度の照射光１８で照射されると、太陽電池２は大きな電気エネルギーを生成し、この結果、小容量コンデンサ３の充電期間中に於いて、該小容量コンデンサ３への充電が急速に行われ、その端子電圧Ｖ６は急上昇する。しかし、本発明の充電式電子時計は、モータ駆動信号Ｐ２６が出力される前に電圧検出回路８によって端子電圧Ｖ６を高速サンプリングし、端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えていたならば、放電Ｔｒ６をＯＮして小容量コンデンサ３に蓄えられている電気エネルギーを放電する。この結果、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘ以下に戻されて安定するので、モータ駆動信号Ｐ２６の駆動エネルギーも安定しモータの誤動作（反跳現象など）を防ぎ、時計の時刻表示の狂いを無くして時計としての信頼性を大きく向上させることが出来る。この放電Ｔｒ６によって小容量コンデンサ３に過大に充電された電気エネルギーを放電し、端子電圧Ｖ６を制限電圧Ｖｍａｘ以下に戻して安定させ、モータ駆動の誤動作を防止することが本発明の最大の特徴である。
【００７０】
また、本発明の充電式電子時計の充電制御に於いては、小容量コンデンサ３の充電期間中の電圧検出回路８による電圧検出サンプリングの周期を適切に設定することにより、端子電圧Ｖ６は制限電圧Ｖｍａｘに対して問題にならないレベルのオーバーシュートで安定化するので、時計制御回路１０等の電子部品を端子電圧Ｖ６の高電圧による破壊から守ることが出来、また、電圧検出回路８の消費電流も適切に抑えられるので、充電効率に優れ信頼性の高い充電式電子時計を提供出来る。このように、本発明の充電式電子時計は、照射される照射光が低照度から高照度までの様々な環境に於いて、充電効率に優れ信頼性が高く安定した動作の電子時計を提供出来るものである。
【００７１】
次に、時計制御回路１０等の電子部品の耐圧に十分余裕がある場合の第２の充電制御について図２のタイミングチャートＱ〜Ｓに基づいて説明する。この第２の充電制御に於いて、充電制御信号Ｐ２４が論理“０”で小容量コンデンサ３の充電期間中は、電圧検出回路８の電圧検出サンプリングは行われない（タイミングチャートＱ参照）。すなわち、時計制御回路１０等の電子部品の耐圧に十分余裕があるので、小容量コンデンサ３の充電期間中に端子電圧Ｖ６は電圧検出回路８によってモニターされず自由に電圧上昇することが許される（タイミングチャートＲ参照）。次に、所定時間経過後、充電制御信号Ｐ２４が論理“１”となって二次電池１３の充電が開始されると、電圧検出回路８は電圧検出サンプリングＳ１４を実行して端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えているかどうか検出し、検出結果を検出信号Ｐ２０として充電制御回路１１に出力する（動作タイミングＴ１１）。
【００７２】
次に充電制御回路１１は、検出信号Ｐ２０を入力して端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを越えていることを知ると、放電制御信号Ｐ２３を論理“１”として放電Ｔｒ６をＯＮする（タイミングチャートＳ参照）。放電Ｔｒ６がＯＮされると小容量コンデンサ３は抵抗７を介して短絡状態となるので、小容量コンデンサ３から放電電流Ｉ５が抵抗７に流れで小容量コンデンサ３は放電を開始し端子電圧Ｖ６は低下する。電圧検出回路８は動作タ
イミングＴ１１以降、高速サンプリングを実施し、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６をモニターして端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になるかを検出し、端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になった時点で検出信号Ｐ２０を出力して充電制御回路１１に伝達する。充電制御回路１１は、検出信号Ｐ２０を入力して端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘ以下になったことを知ると、直ちに放電制御信号Ｐ２３を論理“０”に戻して小容量コンデンサ３の放電を停止する（動作タイミングＴ１３）。この結果、動作タイミングＴ１３以降、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６は、制限電圧Ｖｍａｘ以下になって安定する。
【００７３】
動作タイミングＴ１４以降については、前述したタイミングチャートＯと同様であるので説明は省略する。以上のように、時計制御回路１０等の電子部品の耐圧に十分余裕がある場合は、小容量コンデンサ３の充電期間中に於いて、電圧検出回路８によって電圧検出サンプリングを実行しなくて良いので電圧検出回路８の消費電流は最小に抑えられ、極めて充電効率の高い充電を行うことが出来る。また、モータ駆動の前には電圧検出回路８によって端子電圧Ｖ６の検出を行い、もし、端子電圧Ｖ６が制限電圧Ｖｍａｘを大きく越えていたとしても、充電制御回路１１は放電Ｔｒ６をＯＮして小容量コンデンサ３に蓄えられている電気エネルギーを放電し、端子電圧Ｖ６を制限電圧Ｖｍａｘ以下に戻して安定させることが出来る。この結果、モータ駆動信号Ｐ２６の駆動エネルギーも安定しモータの誤動作（反跳現象など）を防ぎ、時計の時刻表示の狂いを無くして信頼性の高い充電式電子時計を提供することが出来る。尚、この第２の充電制御に於いては、過充電防止Ｔｒ５は特に必要としない。
【００７４】
また、放電Ｔｒ６と直列に接続される抵抗７は、放電Ｔｒ６がＯＮしたときに小容量コンデンサ３からの放電電流Ｉ５を制限し、端子電圧Ｖ６が急激に低下して時計制御回路１０等の動作が不安定になることを防ぐ機能を有するが、必ずしも必要なものではなく、端子電圧Ｖ６の変動に対して動作上問題がなければ無くても良い。また、抵抗７の替わりに放電Ｔｒ６のトランジスタサイズを小さくして放電Ｔｒ６のオン抵抗を利用しても良い。また、図２のタイミングチャートＮとＱに於いて、充電制御信号Ｐ２４が論理“１”となったとき、すなわち動作タイミングＴ１１に同期して電圧検出サンプリングＳ１４が実行されているが、この動作タイミングに限定されるものではなく、電圧検出サンプリングＳ１４は動作タイミングＴ１１より遅れた任意の位置でサンプリングを実行しても良い。また、実施例１に於いて、小容量コンデンサ３の放電先を二次電池１３にしても良い。すなわち、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６が二次電池１３の端子電圧Ｖ７より高い場合は、小容量コンデンサ３を放電するに於いて、放電Ｔｒ６をＯＮするのではなく分離Ｔｒ１６をＯＮさせることにより、小容量コンデンサ３からの放電電流Ｉ５は二次電池１３に流れるので、小容量コンデンサ３に蓄えられた電気エネルギーを二次電池１３に充電でき、有効活用することが出来る。
【実施例２】
【００７５】
次に本発明の充電式電子時計に於いて発電手段の発電検査を実施する実施例２を説明する。尚、実施例２の回路構成は実施例１の図１で示した回路ブロック図と同等であるので説明は省略し、図３のタイミングチャートに基づいて動作を説明する。充電式電子時計１の外部操作部材（図示せず）が操作されると、充電制御回路１１は発電検査モードになって充電制御信号Ｐ２４と分離制御信号Ｐ２５を論理“１”から論理“０“として第２の電子スイッチとしての充電Ｔｒ１４と第３の電子スイッチとしての分離Ｔｒ１６を共にＯＦＦし、二次電池１３を太陽電池２と小容量コンデンサ３から分離する。この結果、太陽電池２によって生成される電気エネルギーは小容量コンデンサ３にのみ充電され、また、時計制御回路１０は小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６によって駆動される。
【００７６】
電圧検出回路８は充電制御回路１１が発電検査モードになると所定の周期で電圧検出サンプリングを開始し、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６のモニターを実行する。ここ
で、発電検査モードの直前の状態に着目すると、分離Ｔｒ１６がＯＮ状態の時、小容量コンデンサ３は二次電池１３と並列接続されているので、その端子電圧Ｖ６は二次電池１３の端子電圧Ｖ７に等しい。また、充電式電子時計１に組み込まれる二次電池１３の初期の端子電圧Ｖ７は二次電池１３の充電量によって様々な電圧を発生し、充電量が少なければ端子電圧Ｖ７は比較的低い電圧となり、充電量が多ければ端子電圧Ｖ７は比較的高い電圧となる。よって、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６は、発電検査モードの直前の状態に於いて二次電池１３の端子電圧Ｖ７に等しいので、発電検査モードとなって小容量コンデンサ３と二次電池１３が分離されても、発電検査モード直後に於いては、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６は二次電池１３の端子電圧Ｖ７にほぼ等しい状態が継続される。
【００７７】
ここで、発電検査モードの動作として、二次電池１３の端子電圧Ｖ７が低い場合と高い場合の説明が必要であるが、端子電圧Ｖ７が低い場合の動作は、従来例の図７で示した二次電池の端子電圧が低い場合で説明した内容と同等であるので、ここでの説明は省略し、本発明の充電式電子時計が大きな効果を発揮する二次電池１３の端子電圧Ｖ７が高い場合について、図３を基に説明する。ここで説明の前提として、発電検査モード前の状態に於いて、二次電池１３の端子電圧Ｖ７は検査合格電圧よりも高い状態にあり、よって、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６も二次電池１３の端子電圧Ｖ７に等しく検査合格電圧より高い状態にあるとする。ここで、充電制御回路１１はタイミングチャートＴに示すように充電制御信号Ｐ２４と分離制御信号Ｐ２５を論理“１”から論理“０”として発電検査モードを開始する（動作タイミングＴ２０）。次に電圧検出回路８は小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６の電圧検出サンプリング（タイミングチャートＵ参照）を開始し、最初のサンプリングＳ２０で端子電圧Ｖ６が検査合格電圧を超えているかどうかを検出し、その結果を検出信号Ｐ２０として出力する（動作タイミングＴ２１）。
【００７８】
次に充電制御回路１１は検出信号Ｐ２０を入力し、端子電圧Ｖ６が検査合格電圧を超えていると判定すると、放電制御信号Ｐ２３（タイミングチャートＶ参照）を論理“１”として第１の電子スイッチとしての放電Ｔｒ６をＯＮする。放電Ｔｒ６がＯＮされると、小容量コンデンサ３は抵抗７を介して短絡状態となるので、小容量コンデンサ３から放電電流Ｉ５が抵抗７に流れて小容量コンデンサ３は放電を開始する。小容量コンデンサ３の放電により、その端子電圧Ｖ６はタイミングチャートＷに示すように徐々に低下する。ここで、電圧検出回路８は所定の周期で電圧検出サンプリングを実行し、充電制御回路１１は検出信号Ｐ２０を入力して端子電圧Ｖ６が下限電圧以下になるかを判定する。次に、充電制御回路１１は電圧検出サンプリングＳ２２で端子電圧Ｖ６が下限電圧以下になったと判定したならば、放電制御信号Ｐ２３を論理“０”に戻して放電Ｔｒ６を再びＯＦＦとして小容量コンデンサ３の放電を停止する（動作タイミングＴ２２）。すなわち、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６が発電検査モードの初期状態に於いて、既に検査合格電圧を超えていても、放電Ｔｒ６によって小容量コンデンサ３に蓄えられている電気エネルギーを放電するので、その端子電圧Ｖ６を下限電圧以下に戻して発電検査を正しく開始させることが出来る。
【００７９】
次に、太陽電池２に所定の照射光１８が照射されると、太陽電池２は光発電によって電圧Ｖ５を発生し電流Ｉ４が流れるが、前述した如く、太陽電池２と二次電池１３は充電Ｔｒ１４と分離Ｔｒ１６によって分離されているので電流Ｉ４は二次電池１３には流れず、電流Ｉ４のほとんどは小容量コンデンサ３に流れて小容量コンデンサ３を充電する。この結果、小容量コンデンサ３の充電量が増加するに応じて端子電圧Ｖ６は徐々に高くなり、電圧検出回路８は電圧検出サンプリングを所定の周期で実行して端子電圧Ｖ６をモニターする。充電制御回路１１は電圧検出回路８からの検出信号Ｐ２０を入力し、端子電圧Ｖ６が電圧検出サンプリングＳ２５で検査合格電圧を超えたことを知ると発電検査を合格と判定する（動作タイミングＴ２３）。時計制御回路１０は、充電制御回路１１が発電検査を合格と判定すると、モータ１２に微少パルスを出力して充電式電子時計１の外部に検査
合格情報を報知する。尚、検査合格情報の報知はモータ１２への微少パルスに限定されず、時計外部に情報伝達できる手段であればどのような手段であっても良い。
【００８０】
以上のように本発明の実施例２によるならば、太陽電池２の発電検査に於いて、充電式電子時計１に組み込まれた二次電池１３の充電量が多いために端子電圧Ｖ７が検査合格電圧を超えていたとしても、充電制御回路１１は発電検査モードに於いて二次電池１３を太陽電池２と小容量コンデンサ３から分離し、且つ、発電検査モードの開始時に小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６を検査し、放電Ｔｒ６によって小容量コンデンサ３に蓄えられている電気エネルギーを短時間で放電するので、小容量コンデンサ３に蓄えられた電気エネルギーが太陽電池２の発電検査に悪影響を及ぼして誤判定することを防止し、太陽電池２の発電状況を短時間で正しく判定出来る充電式電子時計を提供することが出来る。尚、発電検査に於いて少なくとも１回以上、小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６が所定の電圧値以下と判定された場合、その後太陽電池２の発電電流により小容量コンデンサ３の端子電圧Ｖ６が検査合格電圧を越えた場合でも、放電Ｔｒ６による放電動作が禁止されるよう制御されることが望ましい。これは放電Ｔｒ６による放電動作が禁止されない場合、端子電圧Ｖ６が太陽電池２の発電による電圧上昇と、放電Ｔｒ６の放電動作による電圧降下が繰り返し行われ、この結果、電圧検出回路８の検出信号Ｐ２０の出力が不安定となり、検査の可否判断が困難な状態となることを防止する為である。
【００８１】
以上のように、発電手段と並列に配置される第１の蓄電手段としての小容量コンデンサは、充電式電子時計をクイックスタートさせる為に必要不可欠な構成要素であるが、この小容量コンデンサに蓄えられる電気エネルギーによって、モータ駆動の誤動作を招き、また、時計制御回路等に耐圧を越える電圧を供給して時計の信頼性を低下させる問題があった。また同様に、この小容量コンデンサに蓄えられる電気エネルギーは発電手段の発電検査に於いて、電圧検出に悪影響を及ぼし、検査結果を誤判定させる問題があった。しかし、本発明は上記問題を解決し、小容量コンデンサに蓄えられる電気エネルギーを電子スイッチによって放電することにより、モータ駆動を安定させて誤動作を防止し、且つ、時計制御回路等の耐圧の問題を改善して時計の信頼性を向上させると共に、発電手段の発電検査を短時間で正確に実施出来る充電式電子時計を提供する上で、その効果は極めて大きい。
【００８２】
尚、本発明の実施例で提示した回路ブロック図は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更することが出来る。また、発電手段として太陽電池を提示したが、これに限定されず、例えば、熱電効果を利用した半導体による発電手段であっても良い。また、第２の蓄電手段として二次電池を提示したが、これにも限定されず、例えば、小型の電気二重層コンデンサ等による大容量コンデンサであっても良い。また、本発明の実施例はモータを用いたアナログ表示時計を提示しているが、この構成にも限定されず、デジタル表示時計やアナログ表示とデジタル表示を併用した時計であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の充電式電子時計の充電制御を中心とした回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１の充電制御動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施例２の発電手段の発電検査動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】従来の太陽電池時計の充電制御を中心とした回路ブロック図である。
【図５】従来の太陽電池時計の充電制御動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】従来の発電手段を搭載した電子時計の充電制御を中心とした回路ブロック図である。
【図７】従来の発電手段を搭載した電子時計の発電検査動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１  充電式電子時計
２、２１、４１  太陽電池
３、２２、４２  小容量コンデンサ
４、１５、２３、２９、３２、４３  ダイオード
５  過充電防止Ｔｒ
６  放電Ｔｒ
７  抵抗
８、１７、２４、３０、４４  電圧検出回路
１０、２５  時計制御回路
１１  充電制御回路
１２、２６  モータ
１３、２８、４９  二次電池
１４  充電Ｔｒ
１６  分離Ｔｒ
２０  太陽電池時計
２７  過充電防止回路
３１  充電用トランジスタ
４０  電子時計
４５  制御手段
４６  トランジスタ
４７  インバータ
４８  外部操作部材
５０  報知手段
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２０、Ｐ２１  検出信号
Ｐ２、Ｐ２２  過充電制御信号
Ｐ４、Ｐ２４  充電制御信号
Ｐ５、Ｐ２６  モータ駆動信号
Ｐ１０  合格信号
Ｐ１１  制御信号
Ｐ１２  操作信号
Ｐ２３  放電制御信号
Ｐ２５  分離制御信号
【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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【図７】
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