(57)【要約】　【課題】　蓄電装置の過充電を防止できるとともに正確な時刻の指示を実現できる電子制御式機械時計およびその過充電防止方法を提供する。　【解決手段】　発電機（２０）に対して、発電機から出力された電気的エネルギを蓄える蓄電装置（２２）とバイパス回路（３１）とを並列に接続し、このバイパス回路（３１）のバイパス回路用スイッチ（３３）を蓄電装置（２２）の電圧に応じてオン・オフ制御する。これにより、蓄電装置への入力電流を低減して蓄電装置の電圧低下を実現できるので、過充電を防止できる。また、発電機の回転周期に対応した発電波形が得られるので、この発電波形に基づいて発電機の回転周期を高精度かつ確実に制御できるから、正確な時刻指示を実現できる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、当該発電機から出力された電気的エネルギを蓄える蓄電装置と、この蓄電装置から供給された電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子制御式機械時計であって、
　前記蓄電装置と並列に接続されたバイパス回路と、
　当該バイパス回路に設けられたバイパス回路用スイッチと、
　このバイパス回路用スイッチを前記蓄電装置の電圧に応じてオン・オフ制御する電圧検出回路とを備えたことを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項２】
　請求項１に記載した電子制御式機械時計において、
　前記回転制御装置は、前記発電機の両端子の間を遮断又は閉ループ状態に接続する回路開閉装置を備えることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項３】
　請求項２に記載した電子制御式機械時計において、
　前記回転制御装置は、前記回路開閉装置の接続及び遮断を繰り返す開閉周期を、発電機の回転速度の基準となる回転基準信号の周期よりも短くなるようにチョッピング制御する制御手段を有することを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項４】
　請求項２または請求項３に記載した電子制御式機械時計において、
　前記バイパス回路は、前記発電機に対して前記回路開閉装置よりも蓄電装置側に配置されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項５】
　請求項１〜４のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記発電機から出力された電流を整流する整流回路を有するとともに、前記バイパス回路は、前記発電機に対して整流回路よりも前記蓄電装置側に配置されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項６】
　請求項５に記載した電子制御式機械時計において、
　前記蓄電装置の一端は、前記発電機に接続された前記整流回路の一端側に接続され、蓄電装置の他端は、前記整流回路の他端側に接続され、前記バイパス回路は、発電機に対して前記回路開閉装置および前記整流回路よりも前記蓄電装置側に配置されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項７】
　請求項６に記載の電子制御式機械時計において、
　前記整流回路の一端側は、前記発電機の第１の交流入力端子と前記蓄電装置の一端側との間に配置された第１の整流用スイッチと、前記発電機の第２の交流入力端子と前記蓄電装置の一端側との間に配置された第２の整流用スイッチとにより構成され、
　前記回路開閉装置は、前記第１の整流用スイッチと並列に接続された第１の回路開閉用スイッチと、前記第２の整流用スイッチと並列に接続された第２の回路開閉用スイッチとを備えて構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項８】
　請求項１〜７のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記電圧検出回路は、前記蓄電装置の出力により駆動されることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項９】
　請求項１〜８のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記電圧検出回路は一定間隔で駆動するように構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１０】
　請求項１〜８のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記電圧検出回路は、蓄電装置の電圧の検出値が設定値を超えた場合には常時駆動され、設定値以下の場合には一定間隔で駆動されるように構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１１】
　請求項９または請求項１０に記載した電子制御式機械時計において、
　前記電圧検出回路は、前記蓄電装置の電圧の検出値が設定値を越えた場合に前記バイパス回路用スイッチをオンしかつ前記検出値が設定値以下の場合に前記バイパス回路用スイッチをオフするコンパレータと、このコンパレータおよびバイパス回路用スイッチの間に設けられてコンパレータの出力を保持するラッチ回路とを有することを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１２】
　請求項１１に記載した電子制御式機械時計において、
　前記ラッチ回路は、ラッチ信号に対応して作動され、このラッチ信号は、前記蓄電装置の電圧が設定値以下の場合には第１時間間隔で出力され、設定値を越えた場合には前記第１時間間隔に比べて短い第２時間間隔で出力されるよう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。
【請求項１３】
　請求項１１または請求項１２に記載の電子制御式機械時計において、
　前記電圧検出回路には、前記蓄電装置の電圧を分圧して前記コンパレータに入力させるための分圧用抵抗器と、当該分圧用抵抗器に対する前記蓄電装置からの電気的エネルギの供給を遮断する抵抗器スイッチと、前記蓄電装置から前記コンパレータへの電気的エネルギの供給を遮断するコンパレータスイッチと、これらの抵抗器スイッチおよびコンパレータスイッチを一定間隔でオンさせる駆動装置とが設けられ、
　前記コンパレータは、前記分圧用抵抗器により抵抗分割された電圧を検出して前記設定値と比較することを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１４】
　請求項１〜１３のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記バイパス回路には、所定の抵抗値を有する抵抗器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。
【請求項１５】
　請求項１〜１４のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記バイパス回路には、ダイオード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。
【請求項１６】
　請求項１〜１５のいずれかに記載した電子制御式機械時計において、
　前記バイパス回路は、前記電圧検出回路の一部であることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１７】
　請求項１６に記載した電子制御式機械時計において、
　前記電圧検出回路は、前記蓄電装置の電圧を分圧する分圧用抵抗器を備えて構成され、
　前記バイパス回路は、この分圧用抵抗器で構成されていることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１８】
　機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、当該発電機から出力された電気的エネルギを蓄える蓄電装置と、この蓄電装置から供給された電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子制御式機械時計の過充電防止方法であって、
　バイパス回路を前記発電機に対して前記蓄電装置と並列に接続しておき、前記蓄電装置の電圧の検出値が予め設定した設定値を越えた場合にのみ前記バイパス回路を導通させて前記充電装置への入力電流を減少させることを特徴とする電子制御式機械時計の過充電防止方法。
【請求項１９】
　請求項１８に記載した電子制御式機械時計の過充電防止方法において、
　前記蓄電装置の電圧の検出を一定間隔で行うことを特徴とする電子制御式機械時計の過充電防止方法。
【請求項２０】
　請求項１８に記載した電子制御式機械時計の過充電防止方法において、
　前記蓄電装置の電圧の検出値が設定値を超えた場合には電圧検出を常時行い、検出値が設定値以下の場合には電圧検出を一定間隔で行うことを特徴とする電子制御式機械時計の過充電防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、電子制御式機械時計およびその過充電防止方法に関し、詳しくは、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、当該発電機から出力された電気的エネルギを蓄える蓄電装置と、この蓄電装置から供給された電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子制御式機械時計、および、その過充電防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　通常、時計には定期的な電池交換が必要とされるが、近年、回転錘、ゼンマイ、太陽電池等の発電機により発電した電力を、コンデンサや二次電池等の蓄電装置に充電して駆動源とすることにより、電池交換を不要にするとともに取扱い性や環境に配慮した時計が知られている。
【０００３】
　このような時計の発電機のなかで、特に、ゼンマイによりロータを回転させて発電する発電機は、太陽電池等のように、環境、場所、時間等に制約を受けることがなく、使用者がゼンマイを巻くことで常にかつ確実に発電させることができるため、広く利用されている。
【０００４】
　ゼンマイ式の発電機を用いた電子機器としては、例えば、電子制御式機械時計がある。電子制御式機械時計は、ゼンマイが開放する時の機械的エネルギを発電機で電気的エネルギに変換し、その電気的エネルギにより回転制御装置を作動させて発電機のコイルに流れる電流値を制御することで、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ものである。この時計では、発電機の発電波形を検出することによりロータの回転速度を求め、このロータ回転速度（位相）を、水晶振動子からなる時間標準源からの基準信号の速度（位相）と一致させるようにブレーキ制御することで、時計の基本機能である正確な時刻の指示を実現している。
【０００５】
　一方、発電した電力を充電する蓄電装置にはそれぞれ耐圧があり、蓄電装置の電圧がこの耐圧を越えると容量低下等の特性劣化や、膨張による破壊・漏液等の原因となり、ひいては、発電機を組み込んだ時計が故障するおそれがある。
【０００６】
　このため、回転錘の回転により発電する発電機や太陽電池を用いた発電機では、蓄電装置の充電電圧の異常な上昇を防止するために、特開昭６１−２３６３３２号公報に開示されたような回路が採用されている。この回路は、蓄電装置の電圧をコンパレータで検出して、電圧値が所定の値以上になると、発電機の両端をショートして蓄電装置に新たに電流が流れ込まないように構成されている。このような回路を設ければ、蓄電装置の電圧が上昇したときに発電機をショートさせて蓄電装置への電力供給を中断できるため、過充電を防止できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　しかしながら、特開昭６１−２３６３３２号の回路では、発電機の両端をショートするので、発電機の両端に発生する発電波形が変形したり電圧レベルが低下したりする。このため、特開昭６１−２３６３３２号の回路を前述した電子制御式機械時計に組み込むと、発電波形からロータの正確な回転速度を求めることができなくなるので、ロータの回転速度を時間標準源の基準信号に合わせる制御が行えなくなり、正確な時刻指示を行えないという問題があった。
【０００８】
　本発明の目的は、蓄電装置の過充電を防止できるとともに正確な時刻の指示を実現できる電子制御式機械時計およびその過充電防止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　本発明は、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、当該発電機から出力された電気的エネルギを蓄える蓄電装置と、この蓄電装置から供給された電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子制御式機械時計であって、発電機に対して蓄電装置と並列に接続されたバイパス回路と、当該バイパス回路に設けられたバイパス回路用スイッチと、このバイパス回路用スイッチを蓄電装置の電圧に応じてオン・オフ制御する電圧検出回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
　発電機から出力された電気的エネルギは蓄電装置に入力されて充電される。本発明においては、蓄電装置と並列にバイパス回路が設けられているので、電圧検出回路が蓄電装置の電圧に応じてバイパス回路のバイパス回路用スイッチをオンすると、バイパス回路が導通して発電機からの電気的エネルギがバイパス回路にも流れ込むようになる。従って、蓄電装置に入力される電流を小さくでき、これにより、蓄電装置の電圧を低下させることができるから、蓄電装置の過充電を防止できる。
【００１１】
　また、発電機をショートすることなく蓄電装置への入力電流を削減できるので、発電波形が変形したり電圧レベルが低下したりすることがなくなり、発電機の回転周期に対応した発電波形が得られる。従って、発電波形により発電機の回転周期が正確に得られるので、この発電波形に基づいて発電機の回転周期を高精度かつ確実に制御できるから、正確な時刻指示を実現できる。
【００１２】
　さらに、蓄電装置の電圧が上昇すると、蓄電装置への充電電流が減少し、これによるブレーキ効果が小さくなり、トータルとして必要なブレーキ量が確保できなくなるおそれがある。これに対し、本発明では、蓄電装置の電圧が設定電圧以上に上昇すると、バイパス回路に充電電流を流すことで蓄電装置の電圧上昇に歯止めをかけているため、蓄電装置への充電電流によるブレーキ効果の低減を抑えることができ、全体として必要なブレーキ量を確保することができる。
【００１３】
　その上、テストモードなどでブレーキを印加しない状態に設定されたときには、ロータが高速回転（例えば通常回転速度の２〜１０倍）する場合がある。このとき、発電機からは通常状態に比較して大きな発電電流が蓄電装置に供給されて電圧が上昇してしまうが、本発明によれば、バイパス回路に充電電流を流して電圧上昇を防止でき、リミッタとして機能させることができる。
【００１４】
　さらに、蓄電装置の電圧上昇を防止できるため、電子制御式機械時計の使用時間を長くすることができる。すなわち、電子制御式機械時計では、ゼンマイ等の機械的エネルギ源の消耗を可能な限り少なくすることで、電子制御式機械時計の使用時間も長くすることができる。そのためには、発電機の駆動速度を極力低速化することが望ましい。この際、発電機は駆動低速化に伴い起電力が低下するため、この起電力で駆動される回転制御装置や電圧検出回路等の回路部を構成するＩＣの消費電力も低くすることが求められる。ここで、ＩＣの消費電力を低下させるためには、ＩＣのゲート酸化膜を薄くする必要があり、このためＩＣの耐圧は低下してしまう。従って、蓄電装置からＩＣに加える電圧も低く抑えなければならない。そこで、本発明によれば、バイパス回路で蓄電装置の電圧上昇を制限できるため、この蓄電装置からの電圧で作動する回転制御装置等を構成するＩＣとして、耐圧の低いすなわち消費電力の低いＩＣを用いることができる。従って、電子制御式機械時計において、蓄電装置と並列にバイパス回路を設けることは、発電機の駆動速度も低速にできて電子制御式機械時計の使用時間も長くすることができ、極めて大きな意義を有している。
【００１５】
　この際、前記回転制御装置は、前記発電機の両端子の間を遮断又は閉ループ状態に接続する回路開閉装置を備えることが好ましい。回転制御装置としては、発電機に可変抵抗等を接続して発電機のコイルに流れる電流値を変えることで回転速度を調速してもよいが、発電機の両端子間を接続したり、遮断することで、閉ループ状態と閉ループでない状態とに切り替える回路開閉装置を用いれば、発電機の端子間を閉ループさせてショートブレーキを掛けてブレーキ制御することができるため、回転制御装置の構成を簡易にできて容易に回転制御することができる。
【００１６】
　また、前記回転制御装置は、前記回路開閉装置の接続及び遮断を繰り返す開閉周期を、発電機の回転速度の基準となる回転基準信号の周期よりも短くなるようにチョッピング制御する制御手段を有することが好ましい。この場合、チョッピングによる昇圧を行うことができるので、起電力を向上できるとともに、効率的なブレーキ制御を行うことができる。
【００１７】
　さらに、前記バイパス回路は、前記発電機に対して前記回路開閉装置よりも蓄電装置側に配置されていることが好ましい。バイパス回路が発電機と回路開閉装置との間に配置されていると、バイパス回路用スイッチが接続されている間は、回路開閉装置による回転制御を行うことができないが、バイパス回路を回路開閉装置よりも蓄電装置側つまり回路開閉装置の発電機側とは反対側に設ければ、バイパス回路用スイッチの断続に関わらず、発電機の回転制御を行うことができるとともに、蓄電装置に充電される過充電も確実に防止できる。
【００１８】
　さらに、電子制御式機械時計としては、前記発電機から出力された電流を整流する整流回路を有するとともに、前記バイパス回路は、前記発電機に対して整流回路よりも前記蓄電装置側に配置されていることが望ましい。
　この場合も、バイパス回路によって発電機から出力される電流の整流動作が妨げられることがなく、かつ蓄電装置の過充電も確実に防止できる。
【００１９】
　さらに、前記蓄電装置の一端は、前記発電機に接続された前記整流回路の一端側に接続され、蓄電装置の他端は、前記整流回路の他端側に接続され、前記バイパス回路は、発電機に対して前記回路開閉装置および前記整流回路よりも前記蓄電装置側に配置されていることがより好ましい。
　この場合には、バイパス回路によって、回路開閉装置による回転制御動作と、整流回路による整流動作とが妨げられることがなく、かつ蓄電装置の過充電も確実に防止できる。
【００２０】
　さらに、前記整流回路の一端側は、前記発電機の第１の交流入力端子と前記蓄電装置の一端側との間に配置された第１の整流用スイッチと、前記発電機の第２の交流入力端子と前記蓄電装置の一端側との間に配置された第２の整流用スイッチとにより構成され、前記回路開閉装置は、前記第１の整流用スイッチと並列に接続された第１の回路開閉用スイッチと、前記第２の整流用スイッチと並列に接続された第２の回路開閉用スイッチとを備えて構成されていることが好ましい。
【００２１】
　発電機の整流用のスイッチと、発電機の両端子間を遮断状態又は閉ループ状態に切り替える回路開閉用のスイッチとを別々に設ければ、整流制御と、回路開閉用スイッチによる回転制御とを独立して行うことができるため、各制御を容易に行うことができる。
【００２２】
　さらに、電圧検出回路は、蓄電装置の出力により駆動させることが望ましい。
　このようにすることで、別途電圧検出回路用の駆動源を設けなくてもよくなるため、構造を簡略化できる。
【００２３】
　そして、この電圧検出回路は一定間隔で駆動するように構成されていることが望ましい。このように電圧検出回路を間欠的に駆動させれば、常時駆動させるよりも電圧検出回路の消費電流を削減できるから、蓄電装置に効率よく充電させることができる。
【００２４】
　また、前記電圧検出回路は、蓄電装置の電圧の検出値が設定値を超えた場合には常時駆動され、設定値以下の場合には一定間隔で駆動されるように構成されていることが好ましい。
【００２５】
　電圧検出回路を、一定間隔で駆動している場合には、バイパス回路をオンした際に、次の電圧検出時までに電圧が著しく降下しないように、バイパス回路の抵抗値をある程度大きくしておく必要がある。このため、バイパス回路の電流を流す能力が低くなり、蓄電装置の電圧が設定値以上になってバイパス回路を接続した際でも、その電圧値を設定値以下に低下させるまでに時間がかかる。
【００２６】
　一方で、本発明のように、蓄電装置の電圧が設定値以上の際に電圧検出回路を常時駆動すれば、電圧が設定値以下に低下した際に即座に前記バイパス回路用スイッチをオフしてバイパス回路に流れる電流を遮断することができ、蓄電装置の電圧を必要以上に低下させることを防止できるとともに、バイパス回路の抵抗値を低減できてバイパス回路の電流を流す能力を高めることができる。さらに、蓄電装置の電圧が設定値以下の場合には、一定間隔で電圧検出回路を駆動しているので、電圧が低い場合の消費電流を削減でき、蓄電装置に効率よく充電させることができる。
【００２７】
　このとき、電圧検出回路は、蓄電装置の電圧の検出値が設定値を超えた場合に前記バイパス回路用スイッチをオンしかつ前記検出値が設定値以下の場合に前記バイパス回路用スイッチをオフするコンパレータと、このコンパレータおよびバイパス回路用スイッチの間に設けられてコンパレータの出力を保持するラッチ回路とを有することが好ましい。
【００２８】
　ここで、ラッチ回路とは、常時作動してコンパレータの出力を保持するものである。このため、コンパレータの出力は、コンパレータの駆動・停止に関わらず、つまり、コンパレータが停止している状態においてもラッチ回路によって保持され、ラッチ回路からバイパス回路用スイッチへの出力は連続的に行われる。
【００２９】
　すなわち、電圧検出回路を一定間隔で駆動させると、電圧検出回路が停止している状態では、コンパレータのバイパス回路用スイッチへの出力も停止されるため、その際に、バイパス回路用スイッチがコンパレータの指示した状態とは異なる状態に切り替わることが考えられる。例えば、オン状態のバイパス回路用スイッチが、電圧検出回路が停止したときにオフ状態に切り替わると、バイパス回路が発電機と切断されるので蓄電装置の電圧を充分に低下させることができないおそれが生じる。また、オフ状態のバイパス回路用スイッチが、電圧検出回路の停止時にオン状態に切り替わると、バイパス回路が発電機と接続されるので蓄電装置の充電効率が低下する場合がある。
【００３０】
　これに対し、本発明では、常時駆動しているラッチ回路にコンパレータの出力を保持させることができるので、電圧検出回路が停止している間もコンパレータによるバイパス回路用スイッチの制御状態を維持できるから、バイパス回路用スイッチのオン・オフ制御を高精度に効率よく行える。
【００３１】
　この場合、前記ラッチ回路は、ラッチ信号に対応して作動されるとともに、このラッチ信号は、前記蓄電装置の電圧が設定値以下の場合には第１時間間隔（例えば２秒間隔）で出力され、設定値を越えた場合には前記第１時間間隔に比べて短い第２時間間隔（例えば１ミリ秒間隔）で出力されることが好ましい。
　この場合には、蓄電装置の電圧が設定値を超えている際には、コンパレータの出力変化を即座にラッチ回路からの出力に反映させることができ、応答性のよい回路にすることができる。
【００３２】
　また、前記電圧検出回路には、蓄電装置の電圧を分圧してコンパレータに入力させるための分圧用抵抗器と、当該分圧用抵抗器に対する蓄電装置からの電気的エネルギの供給を遮断する抵抗器スイッチと、蓄電装置からコンパレータへの電気的エネルギの供給を遮断するコンパレータスイッチと、これらの抵抗器スイッチおよびコンパレータスイッチを一定間隔でオンさせる駆動装置とが設けられ、コンパレータは、分圧用抵抗器により抵抗分割された電圧を検出して設定値と比較するように構成されていることが好ましい。
【００３３】
　このように分圧用抵抗器を設けて、蓄電装置の電圧を抵抗分割してコンパレータで検出するようにすれば、コンパレータの種類に応じてコンパレータへの入力電圧を調整できる。例えば、コンパレータの設定値（基準電圧）が規定されている場合等に、その設定値の大小に応じて分圧用抵抗器の抵抗値を変えることで、入力電圧をコンパレータに対応させることができるので、既存の各種コンパレータを用いることができる。
【００３４】
　以上において、前記バイパス回路には、所定の抵抗値を有する抵抗器が設けられていることが望ましい。この抵抗器を設ければ、発電機からの充電電流をバイパス回路に流して蓄電装置に入力される電流を小さくできるとともに、蓄電装置に蓄えられた電荷を抵抗を介して放電させることで蓄電装置の電圧を低下させることができ、蓄電装置の過充電をより効果的に防止できる。
【００３５】
　なお、抵抗器の抵抗値は、蓄電装置の容量にもよるが、例えば蓄電装置として１０μＦのコンデンサを用いた場合には、１００ｋΩ〜１０ＭΩ程度の範囲が好ましい。この抵抗値を必要以上に小さい値とすると、バイパス回路用スイッチが接続された直後に蓄電装置に充電された電荷がバイパス回路に必要以上に流れ、蓄電装置の電圧が急激に低下し、この急激な電圧低下によって電子制御式機械時計で異常が発生したり、電子制御式機械時計が停止したりするおそれがある。また、抵抗値が必要以上に大きいと、バイパス回路を流れる充電電流が小さくなり、蓄電装置に流れ込む充電電流をそれほど減少させることができず、蓄電装置の電圧を低下させる割合が小さくなる。従って、抵抗器の抵抗値は、例えば、抵抗器を流れる電流が蓄電装置を流れる電流よりも大きくなるようにして蓄電装置に流れ込む充電電流を小さくでき、かつ蓄電装置の電圧が急激に低下しないような値に設定すればよい。このようにすることで、蓄電装置に入力される電流を大幅に低減でき、かつ蓄電装置の電荷を放電させることができるので、蓄電装置の電圧を短時間で効率よく低下させることができる。
【００３６】
　また、前記バイパス回路には、ダイオードが設けられていてもよい。ダイオードを設ければ、発電機からの充電電流をバイパス回路側に流すことができて蓄電装置の過充電を防止できるとともに、バイパス回路用スイッチが接続された直後に、蓄電装置からバイパス回路に電流が流れることを防止でき、蓄電装置の電圧が急激に低下することを防止できる。
【００３７】
　さらに、前記バイパス回路は、前記電圧検出回路の一部であってもよい。特に、前記電圧検出回路は、前記蓄電装置の電圧を分圧する分圧用抵抗器を備えて構成され、前記バイパス回路は、この分圧用抵抗器で構成されていることが好ましい。
　バイパス回路を、例えば蓄電装置の電圧を分圧する分圧用抵抗器等の電圧検出回路の一部で構成すれば、バイパス回路用の抵抗器などを別途設ける必要が無く、回路を構成する素子数などを低減できて回路規模を小さくできる。このため、回路の小型化、消費電力の低減、コスト低減を図ることができる。
【００３８】
　本発明の過充電防止方法は、機械的エネルギ源と、この機械的エネルギ源により駆動されるとともに誘起電力を発生して電気的エネルギを出力する発電機と、当該発電機から出力された電気的エネルギを蓄える蓄電装置と、この蓄電装置から供給された電気的エネルギにより駆動されて前記発電機の回転周期を制御する回転制御装置とを有する電子制御式機械時計の過充電防止方法であって、バイパス回路を前記発電機に対して前記蓄電装置と並列に接続しておき、蓄電装置の電圧の検出値が予め設定した設定値を超えた場合にのみ前記バイパス回路を導通させて充電装置への入力電流を減少させることを特徴とする。
【００３９】
　このような本発明においては、蓄電装置の電圧の検出値が設定値を越えた場合にのみ、バイパス回路を導通させることで発電機からの電気的エネルギを充電装置とバイパス回路との両方に入力させるようにして、充電装置への入力電流を減少させる。これにより、蓄電装置の電圧を制限できるので、蓄電装置の過充電を防止できる。
【００４０】
　また、発電機をショートすることなく蓄電装置への入力電流を削減できるので、発電波形が変形したり電圧レベルが低下したりすることがなくなり、発電波形に基づいて回転周期を正確に制御できるから、正確な時刻指示を実現できる。
　この場合、蓄電装置の電圧の検出を一定間隔で行うことが好ましい。このようにすれば、蓄電装置の出力によりバイパス回路の導通状態を制御する場合に、バイパス回路用スイッチの制御に要する電気的エネルギを低減できるから、蓄電装置での充電を効率よく行える。
【００４１】
　また、蓄電装置の電圧の検出値が設定値を超えた場合には電圧の検出を常時行い、検出値が設定値以下の場合には電圧検出を一定間隔で行うことが好ましい。
　蓄電装置の電圧が設定値以上の際に電圧検出を常時行えば、電圧が設定値以下に低下した際に即座に前記バイパス回路用スイッチをオフしてバイパス回路に流れる電流を遮断することができ、蓄電装置の電圧を必要以上に低下させることを防止できる。さらに、蓄電装置の電圧が設定値以下の場合には、一定間隔で電圧検出回路を駆動しているので、電圧が低い場合の消費電流を削減でき、蓄電装置に効率よく充電させることができる。特に、常時駆動するのは蓄電装置の電圧が設定値以上であって電力消費の影響が少ない場合のみであり、電力消費を効率的に制御できる。
【発明の効果】
【００４２】
　本発明によれば、発電機に対して蓄電装置と並列にバイパス回路が設けられているので、蓄電装置の電圧に応じてバイパス回路のスイッチをオンすると、バイパス回路が導通して発電機からの電気的エネルギがバイパス回路にも流れ込むようになる。従って、蓄電装置に入力される電流を小さくでき、蓄電装置の電圧を低下させることができるから、蓄電装置の過充電を防止できる。
【００４３】
　また、発電機をショートすることなく蓄電装置への入力電流を削減できるので、発電波形が変形したり電圧レベルが低下したりすることがなくなり、発電機の回転周期に対応した発電波形が得られる。従って、発電波形により発電機の回転周期が正確に得られるので、この発電波形に基づいて発電機の回転周期を高精度かつ確実に制御できるから、正確な時刻指示を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
　以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４５】
　図１は、本実施形態の電子制御式機械時計の構成を示すブロック図である。
　電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源としてのゼンマイ１ａと、ゼンマイ１ａのトルクを発電機２０に伝達する機械エネルギ伝達装置である増速輪列（番車）７と、増速輪列７に連結されて時刻表示を行う時刻表示装置である指針１４とを備えている。
【００４６】
　発電機２０は、増速輪列７を介してゼンマイ１ａによって駆動され、誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する。この発電機２０からの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路１０５を通して昇圧、整流され、コンデンサ（蓄電装置）２２に充電供給される。また、コンデンサ２２の電圧に応じて、発電機２０の出力はバイパス回路３１にも供給される。
　調速機に兼用される発電機２０には、図２に示すように、ブレーキ回路１２０が組み込まれている。
【００４７】
　このブレーキ回路１２０は、発電機２０で発電された交流信号（交流電流）が入力される第１の交流入力端子ＭＧ１に接続された第１のスイッチ１２１と、前記交流信号が入力される第２の交流入力端子ＭＧ２に接続された第２のスイッチ１２２とを有している。
　第１のスイッチ１２１は、第２の交流入力端子ＭＧ２にゲートが接続されたＰｃｈの第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２６と、後述する制御回路５６からのチョッピング信号（チョッピングパルス）Ｐ１がゲートに入力される第２の電界効果型トランジスタ１２７とが並列に接続されて構成されている。
【００４８】
　また、第２のスイッチ１２２は、第１の交流入力端子ＭＧ１にゲートが接続されたＰｃｈの第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２８と、制御回路５６からのチョッピング信号（チョッピングパルス）Ｐ１がゲートに入力される第４の電界効果型トランジスタ１２９とが並列に接続されて構成されている。
　ここで、第１の電界効果型トランジスタ１２６は、交流入力端子ＭＧ２の極性が「−」の時に接続され、第３の電界効果型トランジスタ１２８は、交流入力端子ＭＧ１の極性が「−」の時に接続される。つまり、各トランジスタ１２６，１２８は、発電機の各端子ＭＧ１，ＭＧ２のうち、極性「＋」の端子に接続された一方のトランジスタがオンされ、他方はオフされて、整流回路の一部を構成している。従って、電界効果型トランジスタ１２６により第１の整流用スイッチが構成され、電界効果型トランジスタ１２８により第２の整流用スイッチが構成されている。
【００４９】
　また、各トランジスタ１２６，１２８にそれぞれ並列に接続された第２の電界効果型トランジスタ１２７と、第４の電界効果型トランジスタ１２９とは、同じチョッピング信号Ｐ１でオン、オフ制御されている。このため、各トランジスタ１２７，１２９がチョッピング信号Ｐ１で同時にオンされると、整流用スイッチである各トランジスタ１２６，１２８の状態に関係なく、第１、第２の交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２間は短絡等によって閉ループ状態となり、発電機２０にはショートブレーキが掛かることになる。従って、発電機２０の両端子ＭＧ１，ＭＧ２間を遮断または閉ループ状態に接続する回路開閉装置は、第１の回路開閉スイッチである電界効果型トランジスタ１２７と、第２の回路開閉スイッチである電界効果型トランジスタ１２９とを備えて構成されている。
【００５０】
　そして、発電機２０に接続された昇圧用のコンデンサ１２３、ダイオード１２４，１２５、第１のスイッチ１２１、第２のスイッチ１２２を備えて倍電圧整流回路（簡易同期昇圧チョッピング整流回路）１０５（図１では整流回路１０５）が構成されている。なお、ダイオード１２４，１２５としては、一方向に電流を流す一方向性素子であればよく、その種類は問わない。特に、電子制御式機械時計では、発電機２０の起電圧が小さいため、ダイオード１２５としては降下電圧Ｖｆが小さいショットキーバリアダイオードを用いることが好ましい。また、ダイオード１２４としては、逆リーク電流が小さいシリコンダイオードを用いることが好ましい。
【００５１】
　そして、この整流回路１０５で整流された直流信号は、整流回路１０５の第１の直流出力端子１０６および第２の直流出力端子１０７を通してコンデンサ２２に充電される。
　前記ブレーキ回路１２０は、コンデンサ２２から供給される電力によって駆動される電子回路である回転制御装置５０により制御されている。この回転制御装置５０は、図１に示すように、発振回路５１、ロータの回転検出回路５３およびブレーキの制御回路５６を備えて構成されている。
【００５２】
　発振回路５１は、時間標準源である水晶振動子５１Ａを用いて発振信号（３２７６８Ｈｚ）を出力し、この発振信号は、１２段のフリップフロップからなる図示しない分周回路によってある一定周期まで分周される。この分周回路の１２段目の出力は、８Ｈｚの基準信号ｆｓとして制御回路５６に出力されている。
　回転検出回路５３は、発電機２０に接続された波形整形回路とモノマルチバイブレータとを有して構成され、発電機２０から出力される発電波形からロータの回転速度を検出するようになっている。波形整形回路は、正弦波を矩形波に変換するものであり、アンプ、コンパレータ等で構成されている。モノマルチバイブレータは、ある周期以下のパルスだけを通過させるバンドパス・フィルターとして機能し、ノイズを除去した回転検出信号ＦＧ１を制御回路５６へ出力する。
【００５３】
　制御回路５６は、図示しないが、アップダウンカウンタと同期回路と前述したチョッピング信号発生部とを備えている。
　アップダウンカウンタには、回転検出回路５３の回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、分周回路からの基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とが同期回路を介してそれぞれ入力され、基準信号ｆｓおよび回転検出信号ＦＧ１の計数と、その差の算出とが同時に行えるようになっている。
【００５４】
　このアップダウンカウンタのチョッピング信号発生部への出力は、アップカウント信号およびダウンカウント信号の計数値に基づくカウント値が所定の値以上の場合にＨレベル信号となり、カウント値が所定の値未満の場合にＬレベル信号となるように構成されている。なお、カウント値は、アップカウント信号が入力されると増加し、ダウンカウント信号が入力されると減少する。
　同期回路は、前述した分周回路の５段目の出力（１０２４Ｈｚ）や６段目の出力（５１２Ｈｚ）の信号を利用して、回転検出信号ＦＧ１を基準信号ｆｓ（８Ｈｚ）に同期させるとともに、これらの各信号パルスが重なって出力されないように調整している。
　チョッピング信号発生部は、分周回路の出力を利用してチョッピング信号Ｐ１を出力するように構成され、出力されたチョッピング信号Ｐ１は、図２に示すように、Ｐｃｈの電界効果型トランジスタ１２７，１２９のゲートに入力されている。
【００５５】
　これにより、出力Ｐ１からＬレベル信号が出力されると、各トランジスタ１２７，１２９、つまりはスイッチ１２１，１２２はオン状態に維持され、発電機２０がショートされてブレーキが掛かる。一方、出力Ｐ１からＨレベル信号が出力されると、各トランジスタ１２７，１２９はオフ状態に維持され、発電機２０にはブレーキが加わらない。従って、出力Ｐ１からのチョッピング信号によって発電機２０をチョッピング制御することができ、このチョッピング信号を出力するチョッピング信号発生部を含む回転制御装置５０によってスイッチ１２１，１２２（回路開閉スイッチであるトランジスタ１２７，１２９）を断続してチョッピング制御する制御装置（制御手段）が構成されている。
【００５６】
　このようにブレーキ制御される発電機２０に対し、図１および図２に示すように、コンデンサ２２とバイパス回路３１とが並列に接続されている。
　バイパス回路３１には、コンデンサ２２の電圧に応じてオン・オフされるＰｃｈトランジスタからなるバイパス回路用スイッチ３３と、抵抗器３４とが設けられている。
【００５７】
　この抵抗器３４は、バイパス回路３１を流れる電流の割合つまりコンデンサ２２側に流れる電流量を調整するものであるとともに、コンデンサ２２に蓄えられた電荷を放電させてコンデンサ２２の電圧を低下させるように働いている。本実施形態では、抵抗器３４の抵抗値は、当該抵抗器３４を流れる電流がコンデンサ２２を流れる電流よりも大きくなるように、かつコンデンサ２２の電圧を急激に低下させすぎないように設定され、例えば、１０μＦのコンデンサ２２を用いた場合には、１００ｋΩ〜１０ＭΩ程度の範囲とされている。従って、本実施形態の抵抗器３４は、コンデンサ２２に流れる充電電流を減少させ、かつコンデンサ２２に充電された電荷を放電させることで、コンデンサ２２の電圧を短時間で降下させることができるようにされている。
　コンデンサ２２には、当該コンデンサ２２の出力により駆動される電圧検出回路３２が接続されている。
【００５８】
　この電圧検出回路３２は、コンデンサ２２の電圧に応じてバイパス回路３１のバイパス回路用スイッチ３３をオン・オフ制御するものであり、コンパレータ３５を備えている。コンパレータ３５は、コンデンサ２２から入力された電圧を検出し、その検出値ＶＳＳＶ’が予め設定した設定値Ｖｒｅｆを越えた場合にバイパス回路用スイッチ３３をオンする信号（ローレベル信号）を出力し、検出値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆ以下の場合にバイパス回路用スイッチ３３をオフする信号（ハイレベル信号）を出力するように構成されている。
【００５９】
　また、電圧検出回路３２には、コンデンサ２２の電圧ＶＳＳＶを分圧してコンパレータ３５に入力させるための二つの分圧用抵抗器３２１，３２２と、分圧用抵抗器３２１，３２２に対するコンデンサ２２からの電気的エネルギの供給を遮断する抵抗器スイッチ３２３と、コンデンサ２２からコンパレータ３５への電気的エネルギの供給を遮断するコンパレータスイッチ３２４と、抵抗器スイッチ３２３およびコンパレータスイッチ３２４を一定間隔でオンさせる駆動装置３２５とが設けられている。
【００６０】
　このような電圧検出回路３２では、コンデンサ２２の電圧ＶＳＳＶを分圧用抵抗器３２１，３２２により抵抗分割し、この抵抗分割された電圧ＶＳＳＶ’をコンパレータ３５で検出して設定値Ｖｒｅｆと比較し、その結果に基づいてバイパス回路用スイッチ３３のオン・オフ制御を行う。
【００６１】
　このようにコンデンサ２２の電圧を分圧してコンパレータ３５に入力するため、コンパレータ３５の設定値Ｖｒｅｆは、予め設定したコンデンサ２２のリミット電圧を分圧した値とされる。例えば、分圧用抵抗器３２１の抵抗値を１ＭΩ、分圧用抵抗器３２２の抵抗値を８００ｋΩとしてコンデンサ２２の電圧を１０：８に分圧する場合、コンデンサ２２の電圧が１．８Ｖを越えないようにそのリミット電圧を１．８Ｖとすると、コンパレータ３５の設定値Ｖｒｅｆは１．０Ｖとなる。
【００６２】
　駆動装置３２５は一定周期でオン・オフを繰り返すように設定され、これにより、コンデンサ２２から分圧用抵抗器３２１，３２２およびコンパレータ３５への電気的エネルギの供給は、一定間隔で同時に行われるようになっている。このため、コンパレータ３５は駆動・停止を交互に繰り返すようになる。
【００６３】
　このように間欠的に駆動されるコンパレータ３５と、バイパス回路３１のスイッチ３３との間には、コンパレータ３５の出力を保持するラッチ回路３６が設けられている。ラッチ回路３６は、コンパレータ３５の出力を保持するものであり、コンデンサ２２の出力により常時連続的に駆動され、これにより、コンパレータ３５の作動が停止しても、停止直前の出力状態を次の出力まで保持できるようになっている。
【００６４】
　なお、バイパス回路３１は、発電機２０に対して回路開閉装置である各トランジスタ１２７，１２９を含むスイッチ１２１，１２２よりもコンデンサ２２側に配置、つまり発電機２０とバイパス回路３１との間に各スイッチ１２１，１２２が配置されている。
【００６５】
　また、バイパス回路３１は、発電機２０に対して整流回路１０５よりもコンデンサ２２側に配置、つまり発電機２０とバイパス回路３１との間に整流回路１０５が配置されている。
【００６６】
　そして、コンデンサ２２の一端は、整流回路１０５の第１の直流出力端子１０６に接続され、他端は整流回路１０５の第２の直流出力端子１０７に接続され、この各端子１０６，１０７にバイパス回路３１も接続されている。
【００６７】
　次に、本実施形態における動作を説明する。
【００６８】
　発電機２０が作動し始めると、制御回路５６においては、回転検出回路５３から出力された回転検出信号ＦＧ１に基づくアップカウント信号と、分周回路から出力された基準信号ｆｓに基づくダウンカウント信号とが、アップダウンカウンタに入力されてカウントされる。この際、同期回路は、各信号がカウンタに同時に入力されないように出力調整を行う。
　アップダウンカウンタにアップカウント信号が入力されてカウント値が所定の値以上になると、チョッピング信号発生部への出力がＨレベル信号となる。一方、ダウンカウント信号が入力されてカウント値が所定の値を下回ると、出力はＬレベル信号となる。
　このアップダウンカウンタの出力に基づき、チョッピング信号発生部は、分周回路の出力を利用して出力Ｐ１を出力する。
【００６９】
　すなわち、チョッピング信号発生部からスイッチ１２１，１２２の各トランジスタ１２７，１２９への出力Ｐ１は、アップダウンカウンタからＬレベル信号が出力されている場合は、デューティ比（スイッチ１２１，１２２をオンしている比率）の小さなチョッピング信号、つまり、Ｈレベル信号（ブレーキオフ時間）が長くかつＬレベル信号（ブレーキオン時間）が短いチョッピング信号となる。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が短くなり、発電機２０に対しては、ほとんどブレーキが掛けられない、つまり発電電力を優先した弱ブレーキ制御が行われる。
【００７０】
　一方、アップダウンカウンタからＨレベル信号が出力されている場合、チョッピング信号発生部の出力Ｐ１は、デューティ比の大きなチョッピング信号、つまり、Ｌレベル信号（ブレーキオン時間）が長くかつＨレベル信号（ブレーキオフ時間）が短いチョッピング信号となる。従って、基準周期におけるブレーキオン時間が長くなり、発電機２０に対してはブレーキ力の大きな強ブレーキ制御が行われるが、一定周期でブレーキがオフされるためにチョッピング制御が行われ、発電電力の低下を抑えつつ制動トルクを向上することができる。
【００７１】
　なお、アップダウンカウンタの出力およびチョッピング信号は、共に分周回路の出力を利用しているため、つまり、チョッピング信号Ｐ１の周波数が分周回路の出力の周波数の整数倍とされているため、出力レベルの変化つまり強ブレーキ制御と弱ブレーキ制御の切替タイミングと、チョッピング信号Ｐ１とは同期して発生する。
【００７２】
　また、倍電圧整流回路（簡易同期昇圧チョッピング整流回路）１０５では、次のようにして発電機２０で発電した電荷をコンデンサ２２に充電している。
【００７３】
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【００７４】
　この際、各々の状態において、チョッピングパルスＰ１により発電機２０の両端が短絡して開放されると、発電機２０のコイルの両端に高電圧が誘起され、この高い充電電圧によって蓄電装置（コンデンサ）２２を充電できるので、充電効率が向上する。
【００７５】
　そして、発電機２０のＭＧ１，ＭＧ２からは、磁束の変化に応じた交流波形が出力される。このとき、発電機２０の出力信号に応じて周波数は一定でかつデューティ比の異なるチョッピング信号Ｐ１がスイッチ１２１，１２２（トランジスタ１２７，１２９）に適宜印加され、アップダウンカウンタがＨレベル信号を出力した時、つまり強ブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が長くなってブレーキ量が増えて発電機２０は減速される。
【００７６】
　そして、ブレーキが掛かる分、発電量も低下するが、このショートブレーキ時に蓄えられたエネルギを、チョッピング信号Ｐ１によりスイッチ１２１，１２２（トランジスタ１２７，１２９）をオフした際に出力してチョッピング昇圧することができるため、ショートブレーキ時の発電量低下を補うことができ、発電電力の低下を抑えながら、制動トルクを増加することができる。
【００７７】
　逆に、アップダウンカウンタがＬレベル信号を出力した際、つまり弱ブレーキ制御時には、各チョッピングサイクル内におけるショートブレーキ時間が短くなってブレーキ量が減って発電機２０は増速される。この際も、チョッピング信号Ｐ１によりスイッチ１２１，１２２をオンからオフした際にチョッピング昇圧することができるので、まったくブレーキを掛けずに制御した場合に比べても発電電力を向上させることができる。
【００７８】
　このような発電による発電機２０からの交流出力は、倍電圧整流回路１０５によって昇圧、整流されてコンデンサ２２に充電され、このコンデンサ２２からの出力により回転制御装置５０が駆動される。
【００７９】
　一方、電圧検出回路３２においては、駆動装置３２５により抵抗器スイッチ３２３およびコンパレータスイッチ３２４が一定間隔でオンされ、これにより、コンデンサ２２から分圧用抵抗器３２１，３２２およびコンパレータ３５に電気的エネルギが一定間隔で間欠的に供給される。
【００８０】
　すなわち、各スイッチ３２３，３２４がオンされると、コンデンサ２２の電圧ＶＳＳＶが分圧用抵抗器３２１，３２２により抵抗分割されてコンパレータ３５に入力される。コンパレータ３５は、入力された電圧を検出し、その検出値ＶＳＳＶ’と設定値Ｖｒｅｆとを比較する。
【００８１】
　そして、検出値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆを越えた場合、つまり、コンデンサ２２の電圧が設定値Ｖｒｅｆに対応するリミット電圧を越えた場合、コンパレータ３５の出力はハイレベルからローレベルに反転する。この出力は、ラッチ回路３６に入力されて保持され、さらにバイパス回路用スイッチ３３に入力される。これにより、Ｐｃｈトランジスタからなるバイパス回路用スイッチ３３がオンされてバイパス回路３１が導通し、電源ＶＤＤ側から電源ＶＳＳＶ側に向かって抵抗器３４を介して電流が流れる。このとき、バイパス回路３１を流れる電流は、抵抗器３４の抵抗によってコンデンサ２２に流れ込む充電電流よりも大きくなる。このようにバイパス回路３１が導通すると、コンデンサ２２への入力電流が減少し、またコンデンサ２２に蓄えられた電荷が抵抗器３４を介して放電される。これにより、コンデンサ２２の電圧は次第に低下して、リミット電圧以下まで低下する。
【００８２】
　これとは逆に、検出値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆ以下の場合、つまり、コンデンサ２２の電圧がリミット電圧以下の場合、コンパレータ３５の出力はハイレベルとなり、バイパス回路用スイッチ３３はオフ状態とされてバイパス回路３１が切断される。これにより、発電機２０から出力された電気的エネルギは、バイパス回路３１には流れないでコンデンサ２２に流れ込んで充電される。
【００８３】
　また、これらのコンパレータ３５および分圧用抵抗器３２１，３２２への電力供給は、駆動装置３２５による抵抗器スイッチ３２３およびコンパレータスイッチ３２４のスイッチングにより一定間隔で行われるため、コンパレータ３５からバイパス回路用スイッチ３３への出力は一定間隔で行われる。このとき、コンパレータ３５の出力が停止された状態、つまり、コンパレータ３５への電力供給が遮断された状態では、停止直前の出力がラッチ回路３６により保持されて、次の入力があるまでバイパス回路用スイッチ３３の状態が維持される。
【００８４】
　例えば、抵抗器スイッチ３２３およびコンパレータスイッチ３２４を２秒間隔でオンさせた場合、図３に示すように、バイパス回路用スイッチ３３のオン・オフ制御（サンプリング）は、各スイッチ３２３，３２４がオンされる２秒毎に行われ、これによるスイッチ３３のオン・オフ状態は、各スイッチ３２３，３２４がオフされる、つまりサンプリングが中断される２秒間維持される。そして、次のサンプリング時にコンパレータ３５からオン・オフの指示が新たに入力されると、直前の指示はクリアされて新たな指示に基づいてバイパス回路用スイッチ３３のオン・オフが切り替えられる。
【００８５】
　このように、本実施形態では、コンデンサ２２への入力電流を制御することにより、コンデンサ２２の電圧ＶＳＳＶ（電源電圧）が、所定のリミット電圧ＶＬＩＭを越えないように制御する。
【００８６】
　このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）発電機２０に対してコンデンサ２２とバイパス回路３１とを並列に接続し、コンデンサ２２の電圧に応じて発電機２０からの電気的エネルギをバイパス回路３１に流すようにしたので、コンデンサ２２に入力される電流を小さくでき、これにより、コンデンサ２２の電圧を低下させることができるから、コンデンサ２２の過充電を防止できる。
　また、発電機２０を発電させたままコンデンサ２２への入力電流を減らすことができるので、発電波形が変形したり電圧レベルが低下したりすることがなくなるから、回転検出回路５３により、発電機２０の回転周期に正確に対応した発電波形を検出できる。従って、高精度な回転検出信号ＦＧ１が得られるので、回転制御装置５０は、発電機２０の回転状態に基づいた正確かつ高精度な回転制御を実現できるから、正確な時刻指示を行うことができる。
【００８７】
（２）電圧検出回路３２はコンデンサ２２の出力により駆動されるので、別途電圧検出回路用の駆動源を設けなくてもよくなるので、構造を簡略化できる。
（３）電圧検出回路３２は一定間隔で駆動するように構成されているので、常時駆動させるよりも電圧検出回路３２の消費電流を削減できるから、コンデンサ２２の充電効率を向上させることができる。
（４）電圧検出回路３２には、コンパレータ３５の出力を保持させるためのラッチ回路３６が設けられているので、電圧検出回路３２が停止している間もコンパレータ３５によるバイパス回路用スイッチ３３の制御状態を維持できるから、バイパス回路用スイッチ３３のオン・オフ制御を高精度に効率よく行える。
【００８８】
（５）さらに、電圧検出回路３２には、コンパレータ３５の電圧を分圧する分圧用抵抗器３２１，３２２が設けられ、コンパレータ３５は、分圧用抵抗器３２１，３２２により抵抗分割された電圧ＶＳＳＶ’を検出して設定値Ｖｒｅｆと比較するので、コンパレータ３５の種類に応じて分圧用抵抗器３２１，３２２の抵抗値を変えることにより、コンパレータ３５への入力電圧を調整できるから、既存の各種コンパレータを採用できる。
（６）バイパス回路３１には所定の抵抗値の抵抗器３４が設けられているので、バイパス回路用スイッチ３３をオンした直後に、コンデンサ２２に充電された電荷がバイパス回路３１に急激に流れてコンデンサ２２の電圧が急激に低下することを防止でき、急激な電圧低下による電子制御式機械時計での異常の発生や停止を防止できる。
（７）抵抗器３４の抵抗値は、当該抵抗器３４を流れる電流がコンデンサ２２を流れる電流よりも大きくなるように設定されているので、コンデンサ２２に入力される電流を大幅に小さくできるから、コンデンサ２２の電圧を短時間で効率よく低下させることができる。さらに、抵抗器３４によって、コンデンサ２２に蓄えられた電荷を放電させることができるので、コンデンサ２２の電圧をより一層短時間で効率的に低下させることができる。
【００８９】
（８）倍電圧整流回路（簡易同期昇圧チョッピング整流回路）１０５は、各端子ＭＧ１，ＭＧ２にゲートが接続された第１，３の電界効果型トランジスタ１２６，１２８を用いて整流制御を行っているので、コンパレータ等を用いる必要が無く、構成が簡単になって部品点数を少なくでき、かつコンパレータの消費電力による充電効率の低下も防止できる。さらに、発電機２０の端子電圧（交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２の電圧）を利用して電界効果型トランジスタ１２６，１２８のオン、オフを制御しているので、発電機２０の端子の極性に同期して各電界効果型トランジスタ１２６，１２８を制御することができ、整流効率を向上することができる。
（９）チョッピング制御される第２，４の電界効果型トランジスタ１２７，１２９を各トランジスタ１２６，１２８に並列に接続することで、チョッピング制御を独立して行うことができ、かつ構成も簡易にできる。従って、構成が簡易で、発電機２０の極性に同期し、かつ昇圧しながらチョッピング整流を行える倍電圧整流回路（簡易同期昇圧チョッピング整流回路）１０５を提供することができる。
【００９０】
（１０）整流回路１０５では、コンデンサ１２３を用いた昇圧に加えて、チョッピングによる昇圧を行うことができるので、整流回路１０５の直流出力電圧つまりコンデンサ２２への充電電圧を高めることができる。
（１１）ブレーキ制御を、デューティ比の異なる２種類のチョッピング信号を用いて行っているので、充電電圧（発電電圧）を低下させることなくブレーキ（制動トルク）を大きくすることができる。特に、強ブレーキ制御時にはデューティ比の大きなチョッピング信号を用いて制御しているので、充電電圧の低下を抑えながら制動トルクを大きくすることができ、システムの安定性を維持しながら、効率的なブレーキ制御を行うことができることから、電子制御式機械時計の持続時間も長くすることができる。
（１２）弱ブレーキ制御時にも、デューティ比の小さなチョッピング信号によりチョッピング制御しているので、弱ブレーキ制御時の充電電圧をより向上することができる。
（１３）バイパス回路３１により、コンデンサ２２の過充電を防止しているので、コンデンサ２２の電圧が必要以上に高くなって充電電流が減少し、これによるブレーキ効果が小さくなることを防止でき、全体として必要なブレーキ量を確保することができる。
【００９１】
（１４）時計のテストモードなどでブレーキを印加しない状態に設定されて、発電機２０から通常状態に比較して大きな発電電流がコンデンサ２２に供給された場合でも、バイパス回路３１に充電電流を流すことができ、コンデンサ２２の過充電を確実に防止できる。
（１５）コンデンサ２２の過充電を防止できるため、コンデンサ２２で駆動される回転制御装置５０等を構成するＩＣとして耐圧の低いつまり消費電力の少ないＩＣを用いることができる。このため、発電機２０の駆動を低速化でき、ゼンマイ１ａの消耗を少なくできて電子制御式機械時計の使用時間を長期化することができる。
（１６）バイパス回路３１を、発電機２０に対して回路開閉装置である各スイッチ１２１，１２２（トランジスタ１２７，１２９）および整流回路１０５よりもコンデンサ２２側に配置しているので、バイパス回路３１が動作しても、回路開閉装置による回転制御動作と、整流回路１０５による整流動作とが妨げられることがなく、かつコンデンサ２２の過充電も確実に防止できる。
【００９２】
　次に、本発明の第２実施形態について、図４〜６に基づいて説明する。本実施形態は、前記第１実施形態のバイパス回路３１を電圧検出回路３２の一部、具体的には分圧用抵抗器３２１，３２２を利用して構成したものである。
【００９３】
　すなわち、本実施形態においては、バイパス回路用スイッチ３３に直列に分圧用抵抗器３２１，３２２が接続されてバイパス回路３１が構成されている。そして、コンパレータ３５は、この分圧用抵抗器３２１，３２２間の電圧ＶＳＳＶ’と、設定値Ｖｒｅｆとを比較し、ラッチ回路３６に出力している。
【００９４】
　なお、コンパレータ３５を駆動させる電力は、バイパス回路用スイッチ３３を介して供給されているため、コンパレータ３５は、バイパス回路用スイッチ３３が接続された時のみ駆動するようにされている。具体的には、図４にも示すように、バイパス回路用スイッチ３３は、ラッチ回路３６の出力とサンプリングクロックとが入力されるＡＮＤ回路３７の出力によってオン・オフされている。ここで、サンプリングクロックは、図５，６に示すように、第１設定時間間隔、具体的には２秒間隔でローレベル信号を出力してバイパス回路用スイッチ３３を接続するように構成されている。
【００９５】
　ラッチ回路３６は、前記第１実施形態と同様に、コンパレータ３５の出力を保持するものである。但し、本実施形態では、ラッチ信号によってラッチ回路３６を作動させている。この際、ラッチ信号は、電圧検出回路３２、具体的にはコンパレータ３５が動作するタイミングに応じて（２秒間隔）で出力されるとともに、検出値ＶＳＳＶ’がＶｒｅｆを越えている際にコンパレータ３５から出力されるハイレベル信号がラッチ回路３６に入力されている間は、第２設定時間間隔、具体的には１ミリ秒間隔で出力されている。
【００９６】
　このような本実施形態では、電圧検出回路３２では、まず、ＡＮＤ回路３７に入力されるサンプリングクロックによって、２秒間隔でバイパス回路用スイッチ３３がオンされる。これにより、バイパス回路３１に電流が流れてコンパレータ３５が駆動され、前記第１実施形態と同様に、コンデンサ２２の電圧ＶＳＳＶが分圧用抵抗器３２１，３２２により抵抗分割されてコンパレータ３５に入力される。コンパレータ３５は、入力された電圧を検出し、その検出値ＶＳＳＶ’と設定値Ｖｒｅｆとを比較する。
【００９７】
　そして、検出値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆを越えた場合、つまり、コンデンサ２２の電圧が設定値Ｖｒｅｆに対応するリミット電圧を越えた場合、コンパレータ３５の出力はハイレベルからローレベルに反転する。この出力は、ラッチ回路３６に入力されて保持され、さらにＡＮＤ回路３７に入力される。ここで、ラッチ回路３６からの信号がローレベル信号であるため、ＡＮＤ回路３７からはサンプリングクロックの変化に関係なくローレベル信号が出力し続ける。これにより、Ｐｃｈトランジスタからなるバイパス回路用スイッチ３３がオンされ続けてバイパス回路３１が導通状態に維持され、電源ＶＤＤ側から電源ＶＳＳＶ側に向かって分圧用抵抗器３２１，３２２を介して電流が流れる。すなわち、直列に接続された分圧用抵抗器３２１，３２２が前記第１実施形態のバイパス回路３１用の抵抗器３４として機能する。なお、各抵抗器３２１，３２２の抵抗値は、適宜設定すればよいが、例えば、直列接続された抵抗器３２１，３２２全体の抵抗値は１００Ω〜１０ＭΩ程度に設定すればよく、特にバイパス回路３１に流れる電流の電圧変動が急激にならないように数１００ｋΩ（例えば８００ｋΩ）程度に設定することが好ましい。また、各抵抗器３２１，３２２の個別の抵抗値は、前記全体の抵抗値の条件を満足する範囲で、かつ分圧する割合に応じて適宜設定すればよい。
【００９８】
　このとき、バイパス回路３１を流れる電流は、分圧用抵抗器３２１，３２２の抵抗によってコンデンサ２２に流れ込む充電電流よりも大きくなる。このようにバイパス回路３１が導通すると、コンデンサ２２への入力電流が減少し、またコンデンサ２２に蓄えられた電荷が分圧用抵抗器３２１，３２２を介して放電される。これにより、コンデンサ２２の電圧は次第に低下して、リミット電圧以下まで低下する。
【００９９】
　そして、コンパレータ３５の検出電圧値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆ以下に低下してコンパレータ３５の出力がローレベルからハイレベルに変化すると、ラッチ信号が非常に短い間隔で入力されていることから、図５に示すように、殆どタイムラグが無い状態でラッチ回路３６の出力もハイレベルに変化する。このため、サンプリングクロックが入力されるまでは、ＡＮＤ回路３７の出力はハイレベル信号となり、バイパス回路用スイッチ３３がオフされてコンパレータ３５、つまり電圧検出回路３２が停止する。
【０１００】
　一方、サンプリングクロックによって電圧検出回路３２が駆動された際に、検出値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆ以下の場合、つまり、コンデンサ２２の電圧がリミット電圧以下の場合、コンパレータ３５の出力はハイレベルとなり、ラッチ回路３６からの出力もハイレベル信号に維持されるため、バイパス回路用スイッチ３３はオフ状態とされてバイパス回路３１が切断される。これにより、発電機２０から出力された電気的エネルギは、バイパス回路３１には流れないでコンデンサ２２に流れ込んで充電される。
【０１０１】
　このように、本実施形態においても、コンデンサ２２への入力電流を制御することにより、コンデンサ２２の電圧ＶＳＳＶ（電源電圧）が、所定のリミット電圧ＶＬＩＭを越えないように制御する。
【０１０２】
　このような本実施形態によれば、前記第１実施形態と同じ作用効果を奏することができる上、次のような効果がある。
（１７）コンデンサ２２の電圧が設定値を越えている間は、電圧検出回路３２を常時駆動しているので、コンデンサ２２の電圧が設定値よりも高い状態から設定値以下に低下した際に、瞬時にバイパス回路用スイッチ３３を切断してバイパス回路３１に流れる電流を遮断することができる。このため、コンデンサ２２の電圧が設定値を超えている間も、一定間隔で電圧を検出する第１実施形態に比べて、電圧低下時にバイパス回路用スイッチ３３の切断が遅れて電圧が必要以上に降下することを防止でき、コンデンサ２２の電圧を設定電圧近くに常時維持することができる。
【０１０３】
　さらに、コンデンサ２２の電圧が設定値を超えている場合に、電圧検出回路３２を常時駆動しているので、バイパス回路３１に流れる消費電流を増加させることができ、この点でもコンデンサ２２の過充電を効果的に抑えることができる。
（１８）また、電圧低下時に瞬時にバイパス回路用スイッチ３３を切断できるため、バイパス回路３１の抵抗値を大きくして電圧降下の速度を抑える必要がなく、バイパス回路３１の抵抗値を比較的小さくできる。このため、バイパス回路３１の電流を流す能力を高めることができ、コンデンサ２２の電圧が非常に高くなった際に、より多くの電流をバイパス回路３１に流すことができ、コンデンサ２２への過充電を効果的に防止することができる。
（１９）バイパス回路３１の抵抗器を、電圧検出回路３２の分圧用抵抗器３２１，３２２で兼用し、バイパス回路３１を電圧検出回路３２の一部に組み込んでいるので、前記第１実施形態に比べて回路素子の数を低減でき、回路構成を簡易化できる。このため、回路規模を小さくできて小型化が容易になるとともに、製造コストも低減できる。
【０１０４】
　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範囲での変形、改良等は、本発明に含まれるものである。
【０１０５】
　すなわち、前記実施形態では、バイパス回路３１に抵抗器３４を設けたが、図７に示すように、抵抗器３４の代わりに、ダイオード３８を設けてもよい。ダイオード３８を設けた場合も、発電機２０からの充電電流をバイパス回路３１側に流すことができてコンデンサ２２の過充電を防止できる。さらに、バイパス回路３１のバイパス回路用スイッチ３３が接続された直後に、コンデンサ２２からバイパス回路３１に電流が流れることを防止でき、コンデンサ２２の電圧が急激に低下することを防止できる。
【０１０６】
　なお、バイパス回路３１の抵抗器３４の抵抗値は、コンデンサ２２等で構成される蓄電装置の容量に応じて適宜設定すればよい。また、バイパス回路３１の抵抗器３４やダイオード３８は省略してもよい。
【０１０７】
　前記第１実施形態では、バイパス回路３１のバイパス回路用スイッチ３３のオン・オフ制御を駆動装置３２５、抵抗器スイッチ３２３およびコンパレータスイッチ３２４により一定間隔で間欠的に行うように構成したが、これに限定されず、電圧検出回路３２を一定間隔で駆動できるものであればその構成は任意である。
【０１０８】
　さらに、前記第１実施形態の駆動装置３２５、抵抗器スイッチ３２３およびコンパレータスイッチ３２４を省略して、バイパス回路用スイッチ３３のオン・オフ制御を連続的に行うようにしてもよい。この場合、コンパレータ３５の出力を保持させるラッチ回路３６は省略してもよい。
【０１０９】
　また、前記第１実施形態では、電圧検出回路３２をコンデンサ２２の出力により駆動させるようにしたが、コンデンサ２２とは別にボタン電池等の他の電源を設けて、この電源の出力により駆動させるようにしてもよい。
【０１１０】
　そして、前記各実施形態の整流回路１０５では、第１の直流出力端子１０６をコンデンサ２２のＶＤＤ側に設定していたが、第１の直流出力端子をコンデンサ２２のＶＳＳ側（「−」側）に設定し、第１、２のスイッチ１２１，１２２もコンデンサ１２３、ダイオード１２４等と入れ替えて、コンデンサ２２のＶＳＳ側（第１の直流出力端子側）に配置してもよい。この場合は、各スイッチ１２１，１２２のトランジスタ１２６〜１２９をＮｃｈタイプに変更し、発電機２０の２つの交流入力端子ＭＧ１，ＭＧ２と、第１の直流出力端子とされたコンデンサ２２のＶＳＳ側との間に挿入すればよい。この場合、発電機２０のマイナス側の端子に接続されたスイッチ１２１，１２２をオンし続け、プラス側の端子に接続されたスイッチ１２１，１２２を断続するように回路を構成すればよい。
【０１１１】
　さらに、前記各実施形態ではデューティ比や周波数の異なる２種類のチョッピング信号を用いてブレーキ制御していたが、デューティ比や周波数の異なる３種類以上のチョッピング信号を用いてもよい。さらに、チョッピング信号を用いずに、ブレーキ制御してもよい。また、前記各実施形態では、発電機２０の各端子ＭＧ１，ＭＧ２間を閉ループさせてショートブレーキを掛けてブレーキ制御していたが、発電機２０に可変抵抗等を接続して発電機２０のコイルに流れる電流値を変えることでブレーキ制御してもよい。要するに、制御回路５６の具体的な構成は、前記実施形態のものに限らず、そのブレーキ方法に応じて適宜設定すればよい。
【０１１２】
　さらに、前記各実施形態におけるチョッピング信号の周波数は、実施にあたって適宜設定すればよいが、例えば前記実施形態においては、５０Ｈｚ（発電機２０のロータの回転周波数の５倍）程度以上あれば、充電電圧を一定値以上に維持しながら、ブレーキ性能を向上できる。また、チョッピング信号のデューティ比も実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１１３】
　ロータの回転周波数（基準信号）としては、前記実施形態の８Ｈｚに限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１１４】
　また、整流回路１０５、ブレーキ回路１２０、制御回路５６、チョッピング信号発生部等の具体的な構成は前記実施形態に限らない。特に、整流回路１０５としては、例えば３倍以上の昇圧が可能な昇圧回路を組み込んで構成してもよく、発電機や整流回路を組み込む電子制御式機械時計の種類等に応じて適宜設定すればよい。
【０１１５】
　さらに、第２実施形態においては、コンデンサ２２の電圧が設定値を超えている際には、電圧検出回路３２を常時駆動していたが、第１実施形態と同様に、一定間隔で駆動するようにしてもよい。逆に、第１実施形態において、コンデンサ２２の電圧が設定値を超えている際には、電圧検出回路３２を常時駆動するように構成してもよい。
【０１１６】
　また、発電機２０を駆動する機械的エネルギ源としては、ゼンマイ１ａに限らず、ゴム、スプリング、重錘、圧縮空気などの流体等でもよく、本発明を適用する対象などに応じて適宜設定すればよい。さらに、これらの機械的エネルギ源に機械的エネルギを入力する手段としては、手巻き、回転錘、位置エネルギ、気圧変化、風力、波力、水力、温度差等でもよい。
【０１１７】
　また、ゼンマイなどの機械的エネルギ源からの機械的エネルギを発電機に伝達する機械エネルギ伝達手段としては、前記実施形態のような輪列７（歯車）に限らず、摩擦車、ベルト（タイミングベルト等）及びプーリ、チェーン及びスプロケットホイール、ラック及びピニオン、カムなどを利用したものでもよく、本発明を適用する電子制御式時計の種類などに応じて適宜設定すればよい。
【０１１８】
　また、時刻表示装置としては、指針１４に限らず、円板、円環状や円弧形状のものを用いてもよい。さらに、液晶パネル等を用いたデジタル表示式の時刻表示装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１実施形態における電子制御式機械時計を示すブロック図である。
【図２】前記第１実施形態の整流回路、蓄電装置および電圧検出回路を示す回路図である。
【図３】前記第１実施形態の電源電圧の経時変化を示す線図である。
【図４】本発明の第２実施形態における電子制御式機械時計の整流回路、蓄電装置および電圧検出回路を示す回路図である。
【図５】前記第２実施形態の電圧検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】前記第２実施形態の電源電圧の経時変化を示す線図である。
【図７】本発明の変形例を示す回路図である。
【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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