(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器であって、
前記回転制御装置は、
前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記発電機に加わるトルクを検出するトルク検出装置と、
前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、
前記電圧検出装置で検出された電圧が第１設定電圧以上の状態で、トルク検出装置で検出されたトルクが第１設定トルク以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記電圧制御装置は、前記降圧装置の作動により蓄電装置の電圧が前記第１設定電圧以下である第２設定電圧以下に低下した場合、または前記トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルクよりも小さな第２設定トルク以下に低下した場合のいずれか一方の場合に、前記降圧装置を停止することを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項１に記載の電子機器において、
前記電圧制御装置は、前記降圧装置が作動されて蓄電装置の電圧が前記第１設定電圧以下である第２設定電圧以下に低下した後に、前記トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルクよりも小さな第２設定トルク以下に低下するまでは、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を第２設定電圧に維持する電圧維持制御を行い、
第２設定トルク以下になった場合には、前記降圧装置を停止させて電圧維持制御を解除することを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項３に記載の電子機器において、
前記電圧制御装置は、トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルク以上になると、蓄電装置の電圧が第２設定電圧以下に低下するまで前記電圧検出装置を常時作動し、
第２設定電圧以下に低下した後は、前記電圧検出装置を一定間隔で作動し、その際に検出された電圧が第２設定電圧以上であれば、電源電圧の電圧が第２設定電圧に低下するまで降圧装置を作動して電圧維持制御を行うことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電子機器において、
前記電圧検出装置は蓄電装置の出力により駆動されているとともに、降圧装置を停止した際には電圧検出装置も停止するように構成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の電子機器において、
前記回転制御装置は、トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルク以上になるまでは、前記電圧検出装置を停止していることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の電子機器において、
前記降圧装置は、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を備えて構成され、
前記電圧制御装置は、前記蓄電装置の電圧を低下させる場合には、前記バイパス回路用スイッチを接続し、バイパス回路に電流を流して前記蓄電装置の電圧を低下させ、
蓄電装置の電圧低下を停止する場合には、前記バイパス回路用スイッチを切断するように構成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項７に記載の電子機器において、
前記電圧検出装置は、前記バイパス回路内に組み込まれた電圧検出用抵抗を備えており、
前記降圧装置は、前記バイパス回路用スイッチを接続してバイパス回路に電流を流し、前記電圧検出用抵抗を介して放電させることで蓄電装置の電圧を降圧させるように構成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の電子機器において、
前記トルク検出装置は、発電機の回転検出信号および基準信号の一方がアップカウント信号として入力され、他方がダウンカウント信号として入力されるアップダウンカウンタを備え、このアップダウンカウンタの値によって発電機に加わるトルクの大きさを判断するように構成されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項２〜４のいずれかに記載の電子機器において、
前記回転制御装置は、前記電圧検出装置で検出される蓄電装置の電圧が前記第２設定電圧よりも高い第３設定電圧以上であった場合には、電源電圧の電圧が第３設定電圧以下に低下するまで降圧装置を作動する過充電防止装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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、前記発電機の回転に連動して作動される時刻表示装置とを備える電子制御式機械時計であって、
前記回転制御装置は、
前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記発電機に加わるトルクを検出するトルク検出装置と、
前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、
前記電圧検出装置で検出された電圧が第１設定電圧以上の状態で、トルク検出装置で検出されたトルクが第１設定トルク以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置とを備えることを特徴とする電子制御式機械時計。
【請求項１２】
機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器の制御方法であって、
前記蓄電装置の電圧が第１設定電圧以上の状態で、発電機に加わるトルクが第１設定トルク以上になった場合に、降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させることを特徴とする電子機器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器、電子制御式機械時計、電子機器の制御方法に関し、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、前記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機器、電子制御式機械時計、電子機器の制御方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
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、ゼンマイ等の機械的エネルギ源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、発電機の回転速度が水晶振動子からなる時間標準源からの基準信号の速度よりも速い場合には、発電機のコイル両端をショートして電磁ブレーキを加えることなどで調速し、正確な時刻の指示を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ゼンマイ等の機械的エネルギ源から発電機に加えられるトルクは、ゼンマイがフル巻きの状態からゼンマイが解けた状態まで徐々に低下する。このため、特に、ゼンマイがフル巻きに近い状態でかつ歯車による動力伝達にばらつきがある場合には、一時的に発電ロータに高いトルクが印加され、ロータの回転速度を一定に保つために印加される前記ブレーキ量に余裕がなくなる可能性がある。
【０００６】
また、時計が落下したり、時計に振動や衝撃が加わることで、輪列のエネルギー伝達効率が一時的に高まった場合も、発電ロータに加わるトルクが上昇し、ブレーキ量が不足するおそれがある。
ブレーキが不足すると、ロータに連結された指針は所望の速度（秒針であれば１ｒｐｍ）を維持することができなくなり、結果として時刻狂い（進み）になってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、発電ロータに大きなトルクが加わった場合に、ブレーキ量を増加させることができて確実にブレーキ制御を行うことができる電子機器、電子制御式機械時計および電子機器の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子機器は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器であって、前記回転制御装置は、前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出装置と、前記発電機に加わるトルクを検出するトルク検出装置と、前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、前記電圧検出装置で検出された電圧が第１設定電圧以上の状態で、トルク検出装置で検出されたトルクが第１設定トルク以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明によれば、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。この際、蓄電装置の電圧が第１設定電圧以上である状態で、トルク検出装置で検出されたトルクが予め設定された第１設定トルク以上になると、降圧装置を作動して電圧を低下させているので、電磁ブレーキ量を増加することができる。さらに、トルク値だけでなく、蓄電装置の電圧値も検出して降圧装置を作動させているので、例えば、電子機器をぶつけたり、落としたりしたという外乱等で一時的にトルクが上昇した場合には、蓄電装置の電圧はそれほど高くなっていないため、電圧も合わせて検出して降圧装置の作動を制御すれば、外乱等の一時的なトルク増加時にも降圧装置が作動してしまうことを防止でき、より正確な作動制御を行うことができる。
【００１０】
なお、この設定トルクの具体的な設定値は、本発明を適用する電子機器の種類等によって適宜設定される。例えば、発電機に加わる平均的なトルク値に対して、２０％以上大きなトルク値等、通常の制御時に印加できるブレーキ量では十分でないために、調速制御が十分に行えないようなトルク値に設定すればよい。すなわち、発電機の回転速度が基準周期よりも速くなり、通常のブレーキでは十分に減速できないような大きなトルクの値に設定すればよい。
【００１１】
本発明者が鋭意研究した結果、図９に示すように、発電機の出力端子間をショート（短絡）すること等で電磁ブレーキを加える場合、電源電圧つまり蓄電装置の電圧が低いほうが制御可能なトルクが大きくなり、電磁ブレーキ量が大きくなることが分かった。つまり、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、降圧装置によって蓄電装置の電圧を低下させているので、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。
【００１２】
なお、図９は、輪列の２番車に換算したブレーキトルクと、電源電圧との関係をグラフ化したものであり、電源電圧が１．６Ｖの場合には、２番車に対して制御（印加）可能なブレーキトルクは、１４．７ｇｃｍ（１．４４×１０-3Ｎ・ｍ）であるのに対し、電源電圧の電圧が低下すれば、ブレーキトルクを大きくできる。例えば、電源電圧が０．８Ｖの場合には、１５．５ｇｃｍ（１．５２×１０-3Ｎ・ｍ）まで制御でき、１．６Ｖの場合に比べてブレーキトルクを、約０．８ｇｃｍ（０．０８×１０-3Ｎ・ｍ）大きく、つまり約５〜６％向上することができる。
【００１３】
従って、電源電圧（蓄電装置）の電圧を降圧装置で低下させることで、その分、電磁ブレーキ量を大きくでき、大きなトルクが加わっていても、発電機のロータの回転速度を確実に基準速度に制御することができる。
【００１４】
また、発電機に加わるトルクが設定トルク以上になった際に、降圧装置を作動させて蓄電装置の電圧を低下させているので、通常のトルクが加わっている際に、大きなブレーキ量を加えてしまい、発電機が停止することも確実に防止できる。
さらに、必要なブレーキ量を確保でき、発電機の回転速度を基準周期に抑えることができるので、ゼンマイ等の機械的エネルギ源の消耗を少なくすることができ、電子機器の持続時間を長くすることもできる。
【００１８】
また、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点で好ましい。
【００１９】
特に、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れば、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点で好ましい。
【００２０】
前記電圧制御装置は、前記降圧装置の作動により蓄電装置の電圧が前記第１設定電圧以下である第２設定電圧以下に低下した場合、または前記トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルクよりも小さな第２設定トルク以下に低下した場合のいずれか一方の場合に、前記降圧装置を停止することが好ましい。
【００２１】
ここで、第２設定電圧の具体的な値は適宜設定すればよいが、蓄電装置で駆動されるＩＣ等で構成された回転制御装置が作動可能な電圧、特に作動可能な最低電圧であることが好ましく、例えば、０．８Ｖ〜１．０Ｖ程度である。なお、前記発明において降圧装置を作動させる条件である第１設定電圧と第２設定電圧とは同じ電圧値でもよいし、第１設定電圧を第２設定電圧よりも大きくしてもよい。通常は、第２設定電圧値よりも多少大きめ、例えば１．０Ｖ以上程度にすればよい。
【００２２】
また、第２設定トルクの具体的な値も適宜設定すればよいが、通常のブレーキ制御によって発電機のロータを基準周期で回転することができる際に加わるトルクの値に設定すればよい。
【００２３】
このような構成にすれば、降圧装置の停止制御を、蓄電装置の電圧のみ、あるいは発電機に加わるトルクのみで行えるため、簡単に制御できる。
【００２４】
また、前記電圧制御装置は、前記降圧装置が作動されて蓄電装置の電圧が前記第１設定電圧以下である第２設定電圧以下に低下した後に、前記トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルクよりも小さな第２設定トルク以下に低下するまでは、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を第２設定電圧に維持する電圧維持制御を行い、第２設定トルク以下になった場合には、前記降圧装置を停止させて電圧維持制御を解除することが好ましい。
【００２５】
このように、発電機に加わるトルクが、第２設定トルクになるまで、降圧装置によって電圧を第２設定電圧に維持するようにすれば、十分な電磁ブレーキ量を確保でき、第２設定電圧に低下した際に即座に降圧装置を停止してしまう場合に比べて、発電機を所定の基準周期に制御することができる。
【００２６】
すなわち、第２設定電圧は、例えばＩＣが作動可能な最低電圧であり、その分、電磁ブレーキ量も大きくすることができる。このため、十分な電磁ブレーキ量を確保できて、発電機をより効率的に制御することができる。
【００２７】
この際、前記電圧制御装置は、トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルク以上になると、蓄電装置の電圧が第２設定電圧以下に低下するまで前記電圧検出装置を常時作動し、第２設定電圧以下に低下した後は、前記電圧検出装置を一定間隔で作動し、その際に検出された電圧が第２設定電圧以上であれば、電源電圧の電圧が第２設定電圧に低下するまで降圧装置を作動して電圧維持制御を行うことが好ましい。
【００２８】
このような構成によれば、検出トルクが設定トルク以上の場合には、電圧検出装置を常時作動させているので、蓄電装置の電圧が第２設定電圧に低下したことを即座に検出できる。
また、電圧維持制御時は、電圧検出装置を間欠的に駆動させているので、常時駆動させるよりも電圧検出装置の消費電流を削減することができる。
【００２９】
ここで、前記電圧検出装置は蓄電装置の出力により駆動されているとともに、降圧装置を停止した際には電圧検出装置も停止するように構成されていることが好ましい。
電圧検出装置を蓄電装置で駆動すれば、別途、電圧検出装置用の駆動源を設ける必要が無く、構造を簡略化できる。
【００３０】
また、前記回転制御装置は、トルク検出装置で検出されたトルクが前記第１設定トルク以上になるまでは、前記電圧検出装置を停止していることが好ましい。
このように電圧検出が必要となるまで電圧検出装置を停止していれば、電圧検出装置での消費電力を削減でき、特に蓄電装置で電圧検出装置を駆動している場合には蓄電装置を効率的に充電することができる。
【００３１】
また、前記降圧装置は、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を備えて構成され、前記電圧制御装置は、前記蓄電装置の電圧を低下させる場合には、前記バイパス回路用スイッチを接続し、バイパス回路に電流を流して前記蓄電装置の電圧を低下させ、蓄電装置の電圧低下を停止する場合には、前記バイパス回路用スイッチを切断するように構成されていることが好ましい。
【００３２】
このような構成では、蓄電装置と並列にバイパス回路が設けられているので、電圧制御装置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。
【００３３】
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。
【００３４】
ここで、前記電圧検出装置は、前記バイパス回路内に組み込まれた電圧検出用抵抗を備えており、前記降圧装置は、前記バイパス回路用スイッチを接続してバイパス回路に電流を流し、前記電圧検出用抵抗を介して放電させることで蓄電装置の電圧を降圧させるように構成されていることが好ましい。
【００３５】
バイパス回路に抵抗器を設ければ、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、蓄電装置の電圧を効果的に低減できる。
【００３６】
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すぎるおそれがある。
【００３７】
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。
【００３８】
さらに、放電によって電圧を低下させるための抵抗器が、電圧検出装置の電圧検出用の抵抗器を兼用していれば、部品点数を少なくできてコストを低減できる。
【００３９】
前記電圧検出装置は、前記電圧検出用抵抗における電圧および予め設定された基準電圧を比較するコンパレータと、この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。
【００４０】
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、ラッチ回路からの出力は連続的に行われる。
【００４１】
すなわち、電圧検出装置を一定間隔で駆動させると、電圧検出装置が停止している状態では、コンパレータ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検出に基づく制御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、電圧検出装置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、電圧検出装置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。
【００４２】
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、電圧検出装置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。
【００４３】
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。
【００４４】
また、前記電圧検出装置には、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を備え、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基準値と比較するように構成されていることが好ましい。
【００４５】
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。
【００４６】
前記トルク検出装置は、発電機の回転検出信号および基準信号の一方がアップカウント信号として入力され、他方がダウンカウント信号として入力されるアップダウンカウンタを備え、このアップダウンカウンタの値によって発電機に加わるトルクの大きさを判断するように構成されていることが好ましい。
【００４７】
例えば、回転検出信号がアップカウント信号として入力され、基準信号がダウンカウント信号として入力される場合に、発電機に加わるトルクが増加して発電機の回転周期が早くなると、回転検出信号（アップカウント信号）の入力間隔が基準信号（ダウンカウント信号）の入力間隔よりも短くなり、アップダウンカウンタ値は大きくなる。逆に、発電機に加わるトルクが低下すれば、アップダウンカウンタの値は小さくなる。従って、アップダウンカウンタの値によって、発電機に加わっているトルクの値が判断できる。
そして、アップダウンカウンタは、調速制御にも利用できるため、トルク検出用のみの独立した装置を設ける必要がなく、部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
【００４８】
ここで、前記回転制御装置は、前記電圧検出装置で検出される蓄電装置の電圧が前記第２設定電圧よりも高い第３設定電圧以上であった場合には、電源電圧の電圧が第３設定電圧以下に低下するまで降圧装置を作動する過充電防止装置を備えていることが好ましい。
なお、第３設定電圧とは、電圧値が非常に大きくて蓄電装置が過充電となるような電圧値であり、例えば２．２Ｖ等に設定すればよい。
【００４９】
このような過充電防止装置を備えていれば、発電機へのトルクが前記設定トルク以上になった場合だけでなく、蓄電装置の電圧が第３設定電圧以上になった場合も、降圧装置でその電圧を低下させることができるので、ブレーキ量の低減を抑えることができる。
【００５０】
その上、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。さらに、蓄電装置の電圧上昇を防止できるため、蓄電装置で駆動される回転制御装置等を構成する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、発電機の駆動を低速化でき、ゼンマイ等の機械的エネルギ源の消耗を少なくできて電子機器の駆動時間を延長することができる。
【００５３】
また、本発明の電子制御式機械時計は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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、前記発電機の回転に連動して作動される時刻表示装置とを備える電子制御式機械時計であって、前記回転制御装置は、前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出装置と、前記発電機に加わるトルクを検出するトルク検出装置と、前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、前記電圧検出装置で検出された電圧が第１設定電圧以上の状態で、トルク検出装置で検出されたトルクが第１設定トルク以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置とを備えることを特徴とするものである。
【００５４】
このような電子制御式機械時計によれば、蓄電装置の電圧が予め設定された第１設定電圧以上であり、かつ発電機に加わるトルクが第１設定トルク以上の場合に、降圧装置を作動して設定電圧まで低下させているので、電磁ブレーキ量を増加することができる。これにより、発電機に大きなトルクが加わっている場合でも、十分なブレーキ量を確保でき、発電機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。
さらに、発電機の回転速度を基準周期に抑えることができるので、電子制御式機械時計の持続時間を長くすることができる。
【００５６】
本発明の電子機器の制御方法は、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器の制御方法であって、前記蓄電装置の電圧が第１設定電圧以上の状態で、発電機に加わるトルクが第１設定トルク以上になった場合に、降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させることを特徴とするものでもよい。
【００５７】
本発明において、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させた後、前記トルク検出装置で検出されたトルクが第１設定トルクよりも小さな第２設定トルク以下に低下するまでは、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を第２設定電圧に維持する電圧維持制御を行い、第２設定トルク以下になった場合には、前記降圧装置を停止させて電圧維持制御を解除することが好ましい。
【００５８】
これらの電子機器の制御方法においても、発電機に加わるトルクが第１設定トルク以上の場合や、さらに蓄電装置の電圧が第１設定電圧以上の場合に、降圧装置を作動して電圧を低下させているので、電磁ブレーキ量を増加することができる。これにより、発電機に大きなトルクが加わっている場合でも、十分なブレーキ量を確保でき、発電機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。
【００５９】
さらに、電圧維持制御を行えば、十分な電磁ブレーキ量を確保でき、第２設定電圧に低下した際に即座に降圧装置を停止してしまう場合に比べて、迅速に発電機を所定の基準周期に制御することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
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。
【００６１】
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。
【００６２】
調速機に兼用される発電機２０には、図２，３に示すように、ブレーキ回路１２０が組み込まれている。
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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分周回路５２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。
【００７１】
回転検出回路５３は、発電機２０に接続された波形整形回路６１とモノマルチバイブレータ６２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６１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６２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。
【００７２】
制御回路５６は、アップダウンカウンタ５４と、同期回路７０と、チョッピング信号発生部８０とを備えている。
アップダウンカウンタ５４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５２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７０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。
【００７３】
なお、このアップダウンカウンタ５４には、５つのデータ入力端子（プリセット端子）Ａ〜Ｅが設けられており、端子Ａ〜ＤにＨレベル信号が入力されていることで、アップダウンカウンタ５４の初期値（プリセット値）がカウンタ値「１５」に設定されている。
【００７４】
また、アップダウンカウンタ５４のＬＯＡＤ入力端子には、コンデンサ２２に接続されてコンデンサ２２に最初に電力が供給された際に、システムリセット信号ＳＲを出力する初期化回路９１が接続されている。なお、本実施形態では、初期化回路９１は、コンデンサ２２の充電電圧が所定電圧になるまではＨレベルの信号を出力し、所定電圧以上になればＬレベルの信号を出力するように構成されている。
【００７５】
アップダウンカウンタ５４は、ＬＯＡＤ入力つまりシステムリセット信号ＳＲがＬレベルになるまでは、アップダウン入力を受け付けないため、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値は「１５」に維持される。
【００７６】
アップダウンカウンタ５４は、５ビットの出力ＱＡ〜ＱＥを有している。従って、５ビット目の出力ＱＥは、カウンタ値が「１６」以上であればＨレベル信号を出力し、カウンタ値が「１５」以下であればＬレベル信号を出力する。
この出力ＱＥは、チョッピング信号発生部８０に接続されている。
【００７７】
なお、出力ＱＡ〜ＱＥが入力されたＮＡＮＤゲート１１１およびＯＲゲート１１２の各出力は、同期回路７０からの出力が入力されるＮＡＮＤゲート１０２にそれぞれ入力されている。従って、例えばアップカウント信号の入力が複数個続いてカウンタ値が「３１」になると、ＮＡＮＤゲート１１１からはＬレベル信号が出力され、さらにアップカウント信号がＮＡＮＤゲート１０２に入力されても、その入力はキャンセルされてアップダウンカウンタ５４にアップカウント信号がそれ以上入力されないように設定されている。同様に、カウンタ値が「０」になると、ＯＲゲート１１２からはＬレベル信号が出力されるため、ダウンカウント信号の入力はキャンセルされる。これにより、カウンタ値が「３１」を越えて「０」になったり、「０」を越えて「１５」になったりしないように設定されている。
【００７８】
同期回路７０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。
【００７９】
チョッピング信号発生部８０は、分周回路５２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３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。
【００８０】
具体的には、チョッピング信号発生部８０は、３つのＡＮＤゲート８２〜８４で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用して第１のチョッピング信号ＣＨ１を出力する第１チョッピング信号発生手段８１と、２つのＯＲゲート８６，８７で構成され、分周回路５２の出力Ｑ５〜Ｑ８を利用して第２のチョッピング信号ＣＨ２を出力する第２チョッピング信号発生手段８５と、前記アップダウンカウンタ５４からの出力ＱＥと、第２チョッピング信号発生手段８５の出力ＣＨ２とが入力されるＡＮＤゲート８８と、このＡＮＤゲート８８の出力と前記第１チョッピング信号発生手段８１の出力ＣＨ１とが入力されるＮＯＲゲート８９とを備えている。
【００８１】
このチョッピング信号発生部８０のＮＯＲゲート８９からの出力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。
【００８２】
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８０を含む回転制御装置５０によってスイッチ１２１，１２２（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。
【００８３】
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３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、主にアップダウンカウンタ５４の値（発電機２０のロータに加わるトルクの大きさ）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。
【００８４】
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。
【００８５】
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おり、この抵抗器３４、バイパス回路用スイッチ３３およびバイパス回路３１を含んで降圧装置が構成されている。
【００８６】
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。
この電圧検出回路３２は、前記バイパス回路用スイッチ３３および放電用の抵抗器３４を備えると共に、さらに、コンパレータ３５と、ラッチ回路３６と、ＡＮＤ回路３７とを備えている。
【００８７】
抵抗器３４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２つの分圧用抵抗器３２１，３２２で構成されている。
このため、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と比較することで、コンデンサ２２の電圧が設定電圧以上であるか否かを検出している。なお、本実施形態では、降圧装置を作動させる条件である設定電圧と、降圧装置の作動を停止するための条件である第２設定電圧とは同じ値（０．８Ｖ）とされている。
【００８８】
例えば、分圧用抵抗器３２１，３２２の各抵抗値をそれぞれ１ＭΩとしてコンデンサ２２の電圧を１０：１０に分圧する場合、コンデンサ２２の電圧が０．８Ｖ未満にならないようにそのリミット電圧（ＶLIM2）を０．８Ｖとすると、コンパレータ３５の設定値Ｖｒｅｆは０．４Ｖとなる。
【００８９】
そして、コンパレータ３５は、検出電圧ＶＳＳＶ’が０．４Ｖ以上であれば、つまりコンデンサ２２の電圧が０．８Ｖ以上（設定電圧つまり第２設定電圧以上）であれば「Ｌレベル信号」を出力し、検出電圧ＶＳＳＶ’が０．４Ｖ未満、つまりコンデンサ２２の電圧が０．８Ｖ未満であれば「Ｈレベル信号」を出力するようにされている。
【００９０】
コンパレータ３５の出力は、ラッチ回路３６に入力される。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、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（例えば第１設定時間間隔であり、具体的には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Ｌ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。
【００９１】
ラッチ回路３６の出力は、ＡＮＤ回路３７に入力されている。このＡＮＤ回路３７には、一定間隔（本実施形態では２秒間隔）でＬレベル信号が入力されるサンプリングクロックも入力されている。このＡＮＤ回路３７の出力は、電源制御回路９０に入力されている。
【００９２】
電源制御回路９０は、ＡＮＤ回路３７の出力およびアップダウンカウンタ５４の出力に応じて、前記バイパス回路用スイッチ３３をオン、オフする制御信号Ｐ２を出力する。前記バイパス回路用スイッチ３３は、Ｐｃｈトランジスタであるため、信号Ｐ２がＬレベルの際に接続（オン）され、Ｈレベルの際に切断（オフ）される。
【００９３】
そして、コンパレータ３５つまりは電圧検出回路３２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、電圧検出回路３２は、電源制御回路９０によって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。
【００９４】
次に、本実施形態における動作を説明する。
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５４に入力されてカウントされる。この際、同期回路７０は、各信号がカウンタ５４に同時に入力されないように出力調整を行う。
【００９５】
アップダウンカウンタ５４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８０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５４の出力に基づき、チョッピング信号発生部８０は、分周回路５２の出力を利用して出力Ｐ１を出力する。
【００９６】
すなわち、チョッピング信号発生部８０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５４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。
【００９７】
一方、アップダウンカウンタ５４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８０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。
【００９８】
なお、アップダウンカウンタ５４の出力およびチョッピング信号は、共に分周回路５２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５２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。
【００９９】
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。
すなわち、第１の交流入力端子ＭＧ１の極性が「−」で第２の交流入力端子ＭＧ２の極性が「＋」の時には、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２６がオフされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２８がオンされる。このため、発電機２０で発生した誘起電圧の電荷は、図３に示す「▲４▼→▲３▼→▲７▼」の回路によって例えば０．１μＦのコンデンサ１２３に充電されるとともに、「▲４▼→▲５▼→▲１▼→▲２▼→▲３▼→▲７▼→▲４▼」の回路によって例えば１０μＦのコンデンサ２２に充電される。
【０１００】
一方、第１の交流入力端子ＭＧ１の極性が「＋」で第２の交流入力端子ＭＧ２の極性が「−」に切り替わると、第１の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２６がオンされ、第３の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）１２８がオフされる。このため、図３に示す「コンデンサ１２３→▲４▼→▲７▼→▲６▼→▲５▼→▲１▼→▲２▼→▲３▼→コンデンサ１２３→▲４▼→▲７▼」の回路によって、発電機２０で発生した誘起電圧と、コンデンサ１２３の充電電圧とが加えられた電圧でコンデンサ２２が充電される。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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５４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。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。
【０１０３】
逆に、アップダウンカウンタ５４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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
電源制御回路９０は、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が第１カウンタ設定値である「１８」に達するまでは、バイパス回路用スイッチ３３をオフ（切断）しており、電圧検出回路３２は未動作状態とされている。
【０１０６】
ここで、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値は、発電機２０が正常に調速されている状態では、アップカウント信号と、ダウンカウント信号とが交互に入力されるため、カウンタ値が「１６」と「１５」とを繰り返すロック状態になる。一方で、ゼンマイ１ａのトルクが高い状態や、衝撃等の外乱が発生するなどで発電機２０の回転速度が高くなるとアップカウント信号が続けて入力されるため、カウンタ値が「１６」から「１７」、「１８」に高まることがある。
【０１０７】
つまり、増速輪列７のエネルギー伝達効率が一時的に高まることなどで、発電機２０に加わるトルクが増大し、その結果カウンタ値が大きくなるため、カウンタ値によって発電機２０に加わるトルクの大きさが把握できる。従って、アップダウンカウンタ５４や同期回路７０等によって、本発明のトルク検出装置が構成されている。
【０１０８】
そして、カウンタ値が「１８（第１カウンタ設定値）」になると、図４，５に示すように、電源制御回路９０は、発電機２０に加わるトルクが設定トルク以上になったと判断して制御信号Ｐ２をＬレベル信号にし、バイパス回路用スイッチ３３を常時接続し、電圧検出回路３２は常時動作状態に移行する。
【０１０９】
なお、スイッチ３３が接続されると、図５に示すように、ラッチ信号源からラッチ用クロックが出力されてラッチ回路３６に入力される。すなわち、ラッチ用クロックは、スイッチ３３が接続されて電圧検出回路３２が動作状態になった場合のみ出力されるように構成されている。これにより、例えば１ｋＨｚ等と周波数の高いラッチ用クロックを常時出力する必要が無く、その分、消費電力を低減できるようにされている。
【０１１０】
スイッチ３３が接続されると、コンパレータ３５が作動し、コンデンサ２２の電圧に対応した分圧用抵抗器３２１，３２２の電圧が検出される。ここで、電源電圧は、設定電圧（第２設定電圧）値（ＶLIM2）以上であるため、コンパレータ３５の出力はＬレベル信号に変化する。
このため、ラッチ用クロックがラッチ回路３６に入力されると、ラッチ回路３６の出力もＬレベル信号となり、ＡＮＤ回路３７の出力もＬレベル信号になる。
【０１１１】
ここで、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ると、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がバイパス回路３１の放電用の抵抗器３４としても機能する。このため、コンデンサ（蓄電装置）２２の電荷は、抵抗器３４で放電され、コンデンサ２２の電圧は急速に降下する。
【０１１２】
そして、電圧検出回路３２で検出しているコンデンサ２２の電圧が、第２電圧設定値（ＶLIM2）まで低下すると、コンパレータ３５の出力が変化（ＬレベルからＨレベルに変化）する。すると、ラッチ回路３６の出力がＨレベル信号になり、ＡＮＤ回路３７の出力もＨレベル信号になる。そして、その変化に応じて電源制御回路９０は制御信号Ｐ２をＨレベル信号に変化してバイパス回路用スイッチ３３を切断し、電圧検出回路３２をサンプリング動作状態にする。
【０１１３】
このサンプリング動作状態では、電源制御回路９０は、サンプリングクロックを利用して一定間隔（本実施形態では２秒間隔）でバイパス回路用スイッチ３３を接続し、電圧検出回路３２を駆動する。
すなわち、サンプリングクロック（Ｌレベル信号）が入力されると、ＡＮＤ回路３７がＬレベル信号に変化し、それに伴い電源制御回路９０は、制御信号Ｐ２をＬレベル信号に変化させてスイッチ３３を接続する。
【０１１４】
すると、電圧検出回路３２が駆動され、この際に、コンデンサ２２の電圧が設定電圧（第２設定電圧）以上であれば、コンパレータ３５の出力がＬレベル信号になり、ラッチ回路３６の出力もＬレベル信号になるため、ＡＮＤ回路３７はサンプリングクロックの信号入力が終了してもＬレベル信号を維持する。これにより、電源制御回路９０はスイッチ３３の接続を続行し、バイパス回路３１で放電を続行する。
【０１１５】
放電の続行により、コンデンサ２２の電圧が低下して第２設定電圧値まで低下すると、前述の通り、コンパレータ３５の出力がＨレベル信号に変化し、ラッチ用クロックの入力に応じてラッチ回路３６、ＡＮＤ回路３７もＨレベル信号に変化するため、制御信号Ｐ２もＨレベル信号になり、電源制御回路９０はスイッチ３３を切断する。
【０１１６】
この切断によって放電も終了するので、コンデンサ２２の電圧が再度徐々に上昇するが、サンプリング期間（２秒間）での電圧上昇は僅かであるため、電圧検出回路３２で電圧が検出されれば、スイッチ３３が接続されて放電される。
従って、サンプリング動作状態では、コンデンサ２２の電圧はほぼ設定電圧値（０．８Ｖ）に維持される。これにより、電圧維持制御が行われる。
【０１１７】
そして、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１５」（初期状態）に低下すると、電源制御回路９０は、発電機２０に加わるトルクが第２設定トルク以下になったと判断し、制御信号Ｐ２がＬレベル信号でスイッチ３３を接続している場合でも、強制的にスイッチ３３を切断し、電圧検出回路３２を未動作状態に戻す。
その後、再度、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１８」になれば、電圧検出回路３２は動作状態に移行され、上記処理を繰り返すことになる。
【０１１８】
以上のように、電源制御回路９０は、Ａ）アップダウンカウンタ値が「１７」以下（発電機２０に加わるトルクが設定トルク未満）であれば、スイッチ３３を切断して電圧検出回路３２を未動作状態に維持し、Ｂ）アップダウンカウンタ値が「１８」に達する（発電機２０に加わるトルクが設定トルク以上になる）と、スイッチ３３を常時接続して電圧検出回路３２を常時動作状態にし、Ｃ）電圧検出回路３２が常時動作状態の際に電圧が設定電圧（第２設定電圧）に達すると、サンプリング信号によって電圧検出回路３２を作動し、かつ電圧値が第１設定値以下になればスイッチ３３をオフするサンプリング動作状態（電圧維持制御）に維持し、Ｄ）サンプリング動作状態の際に、アップダウンカウンタ値が「１５」まで低下する（発電機２０に加わるトルクが第２設定トルク以下になる）と、電圧検出回路３２を未動作状態に戻すように制御している。
【０１１９】
なお、電源制御回路９０は、前記Ｂ）の電圧検出回路３２が常時動作状態とされている際に、前記電圧が第２設定電圧値まで低下する前に、前記アップダウンカウンタ値が「１５」（第２設定トルク）に低下した場合には、即座に電圧検出回路３２を未動作状態に戻すように制御している。
【０１２０】
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）アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１８」になった際、つまりゼンマイ１ａからのトルクが大きくなった時に、スイッチ３３を接続してコンデンサ２２の電圧を低下させたので、コンデンサ２２の電圧がそれ以上に高い場合に比べて発電機２０に加えることができるブレーキトルク量を大きくできる。特に、本実施形態では、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１５」になるまでは、ＩＣなどで構成された回転制御回路５０が作動可能な範囲で最も低い電圧（作動可能最低電圧）である第２設定電圧である０．８Ｖまでコンデンサ２２の電圧を低下させるように構成しているので、回転制御回路５０を正常動作状態に維持しながら発電機２０に加えることができる最大のブレーキトルクを加えることができ、発電機２０の調速制御を確実に行うことができる。
このため、ゼンマイ１ａがフル巻き状態で増速輪列７の伝達効率のばらつきや、落下、衝撃、振動等の外乱によってエネルギ伝達効率が高くなり、発電機２０のロータに大きなトルクが加わった場合でも、ブレーキ不足によって発電機２０（ロータ）の速度制御が破綻することがなく、時計の指示が進んでしまうという問題も回避できる。
【０１２１】
（２）また、必要なブレーキ量を確保できるため、発電機２０の回転速度を基準周期に抑えることができ、ゼンマイ１ａの消耗を少なくすることができるので、電子制御式機械時計の持続時間を長くすることができる。
【０１２２】
（３）電源制御回路９０は、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１８」（設定トルク）になるまでは、スイッチ３３を切断しており、電圧検出回路３２も停止しているので、通常のトルクが加わっている場合には、電圧検出回路３２により電流を消費しないので、コンデンサ２２の充電効率を向上することができる。
【０１２３】
（４）アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が一旦「１８」（設定トルク）になると、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の抵抗器３４を利用した放電でコンデンサ２２の電圧が低下している際に、その電圧が第２設定電圧（ＶLIM2＝０．８Ｖ）以下になれば即座にスイッチ３３を切断し、抵抗器３４による放電を中止、つまり降圧装置を停止できる。これにより、コンデンサ２２の電圧が第２設定電圧以下に低下し、ＩＣ等で構成された回転制御装置５０が停止してしまうことがなく、回転制御装置５０による制御を確実に続行できる。
【０１２４】
（５）さらに、大きなトルクが加わっている場合に、大きなブレーキを掛けてコンデンサ２２の電圧を第２設定電圧に低下させた後に、即座にブレーキを解除してしまうと、ブレーキ量が不足して発電機２０が基準周期に戻るまでに時間が掛かってしまう場合があるが、本実施形態では、コンデンサ２２の電圧が第２設定電圧になった際に、電圧検出回路３２を完全に停止するのではなく、サンプリング動作にしてコンデンサ２２の電圧を第２設定電圧（０．８Ｖ）に維持する電圧維持制御を行っているので、十分な電磁ブレーキ量を確保でき、迅速に発電機２０を所定の基準周期に制御することができる。
【０１２５】
（６）また、電圧維持制御時には、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。
【０１２６】
（７）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。
【０１２７】
（８）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、発電機２０に大きなトルクが加わった場合、つまり発電電力が大きい場合に、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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
（９）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。
【０１３０】
（10）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。
【０１３１】
（11）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。
【０１３２】
（12）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。
【０１３３】
（13）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。
【０１３４】
（14）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。
【０１３５】
（15）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。
【０１３６】
（16）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。
【０１３７】
（17）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。
【０１３８】
（18）トルク検出装置として、調速制御に用いられるアップダウンカウンタ５４を兼用しているので、トルク検出用のみの独立した装置を別途設ける場合に比べて、部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
【０１３９】
（19）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、かつブレーキ量確保のためのコンデンサ２２の降圧処理も確実に実行できる。
【０１４０】
次に、本発明の第２実施形態について、図６〜８に基づいて説明する。本実施形態は、前記第１実施形態に対して、さらに過充電防止回路を設けたものである。なお、本実施形態において、前記第１実施形態と同一または相当の構成部材には同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
【０１４１】
すなわち、本実施形態の電子制御式機械時計は、図６に示すように、電圧検出回路３２の他に、過充電防止用検出回路１３２を備えている。
この過充電防止用検出回路１３２は、電圧検出回路３２とほぼ同様の構成を備えるものである。具体的には、過充電防止用検出回路１３２は、コンパレータ１３５と、ラッチ回路１３６と、ＡＮＤ回路１３７とを備えている。
【０１４２】
コンパレータ１３５は、前記コンパレータ３５と同様に、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Ｖｒｅｆ２と比較することで、コンデンサ２２の電圧が第３設定電圧（本実施形態では２．２Ｖ）以上であるか否かを検出している。
【０１４３】
ラッチ回路１３６は、コンパレータ１３５の出力を保持するものであり、ラッチ信号によって作動される。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３５，１３５が動作するタイミングに応じて（例えば２秒間隔で）出力されるとともに、検出値ＶＳＳＶ’がＶｒｅｆ２を越えている際にコンパレータ１３５から出力されるＬレベル信号がラッチ回路１３６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。
【０１４４】
ラッチ回路１３６の出力は、ＡＮＤ回路１３７に入力されている。このＡＮＤ回路１３７にも、ＡＮＤ回路３７と同じサンプリングクロックが入力されている。
【０１４５】
ＡＮＤ回路１３７の出力は、電源制御回路９０からの出力Ｐ２と共にＡＮＤ回路３９に入力されている。
従って、電源制御回路９０の出力Ｐ２あるいはＡＮＤ回路１３７のいずれかの出力がＬレベル信号であれば、バイパス回路用スイッチ３３が接続され、両方ともがＨレベル信号であれば、バイパス回路用スイッチ３３はオフされる。
【０１４６】
このような第２実施形態における動作を説明する。
制御回路５６による発電機２０の調速制御や、発電機２０からの起電力の整流、充電処理は、前記第１実施形態と同じである。
【０１４７】
本実施形態では、電源制御回路９０は、前記第１実施形態と同じく、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が第１カウンタ設定値（設定トルク）である「１８」に達するまでは、出力Ｐ２はバイパス回路用スイッチ３３をオフ（切断）するＨレベル信号を出力している。
【０１４８】
一方、過充電防止用検出回路１３２では、ＡＮＤ回路１３７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Ｌレベル信号を出力する。これにより、バイパス回路用スイッチ３３が２秒間隔でオンされる。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３５，１３５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３５，１３５に入力される。
【０１４９】
コンパレータ１３５は、図７に示すように、検出電圧ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆ２（コンデンサ２２の電圧が第３設定電圧値ＶLIM＝２．２Ｖ以上であるか否かを判断するものであり、本実施形態では具体的には１．１Ｖである）以上であればＬレベル信号を出力する。
【０１５０】
この出力は、ラッチ回路１３６で保持され、さらにＡＮＤ回路１３７に入力される。ここで、ラッチ回路１３６からの信号がＬレベル信号であるため、ＡＮＤ回路１３７からはサンプリングクロックの変化に関係なくＬ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。
【０１５１】
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（ＶLIM＝２．２Ｖ）以下まで低下する。
【０１５２】
そして、コンパレータ１３５の検出電圧値ＶＳＳＶ’が設定値Ｖｒｅｆ２以下に低下してコンパレータ１３５の出力がＨレベル信号に変化すると、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８に示すように、殆どタイムラグが無い状態でラッチ回路１３６の出力もＨレベル信号に変化する。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１３７の出力はＨ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１３５や電圧検出回路３２が停止する。
【０１５３】
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Ｖｒｅｆ２以下の場合、つまり、コンデンサ２２の電圧がリミット（第３設定）電圧（ＶLIM）以下の場合、コンパレータ１３５の出力はＨレベル信号となり、ラッチ回路１３６からの出力もＨ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。
【０１５４】
このように過充電防止用検出回路１３２は、サンプリングクロックによるサンプリング動作を常時行っているため、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している。
【０１５５】
一方、電圧検出回路３２は、過充電防止用検出回路１３２がサンプリング動作する際に、バイパス回路用スイッチ３３を一定間隔でオンするために、結果的にはサンプリング動作するが、電源制御回路９０を介して制御信号Ｐ２を出力しているため、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１８（第１カウンタ設定値）」になるまでは、実質的には未動作状態のままである。
【０１５６】
そして、図７に示すように、アップダウンカウンタ５４が「１８」になれば、前記第１実施形態と同様に、バイパス回路用スイッチ３３を常時接続し、電圧検出回路３２は常時動作状態に移行し、コンデンサ２２の電圧は急速に降下する。
【０１５７】
そして、電圧検出回路３２で検出しているコンデンサ２２の電圧が、第２電圧設定値（ＶLIM2）まで低下すると、コンパレータ３５の出力が変化（ＬレベルからＨレベルに変化）し、その変化に応じて電源制御回路９０はバイパス回路用スイッチ３３を切断し、電圧検出回路３２をサンプリング動作状態とし、コンデンサ２２の電圧も第２設定電圧にほぼ維持する。
【０１５８】
そして、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１５」（初期状態）に低下すると、電源制御回路９０はスイッチ３３を切断し、電圧検出回路３２を未動作状態に戻す。
その後、再度、アップダウンカウンタ５４のカウンタ値が「１８」になれば、電圧検出回路３２は動作状態に移行され、上記処理を繰り返すことになる。
【０１５９】
なお、アップダウンカウンタが「１８」になってから「１５」になるまでの間、つまり電圧検出回路３２が常時動作およびサンプリング動作になっている時は、過充電防止用検出回路１３２も同時にサンプリング動作を行うことになる。ここで、電源電圧が２．２Ｖ以上になっても、過充電防止用検出回路１３２および電源制御回路９０の両方が同時に放電動作、つまりスイッチ３３の接続指示を行うだけであるから、制御上はまったく問題はない。
【０１６０】
一方、電圧検出回路３２が常時動作およびサンプリング動作になっていない場合は、専ら過充電防止用検出回路１３２による制御が行われることになる。
このように本実施形態では、過充電防止用検出回路１３２およびバイパス回路３１のバイパス回路用スイッチ３３、抵抗器３４により、過充電防止回路が構成されている。
【０１６１】
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。
【０１６２】
（20）過充電防止回路により、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、この点でも必要なブレーキ量を確保することができる。
【０１６３】
（21）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より長期化することができる。
【０１６４】
（22）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。
【０１６５】
（23）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の電圧が第３設定電圧値（ＶLIM）よりも高い状態から第３設定電圧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。
さらに、コンデンサ２２の電圧が第３設定値（ＶLIM）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。
【０１６６】
（24）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。
【０１６７】
（25）バイパス回路３１の抵抗器３４やバイパス回路用スイッチ３３は、電圧検出回路３２においても兼用しているので、その分、部品点数を少なくでき、コストを低減できる。
その上、電圧検出回路３２および過充電防止用検出回路１３２の構成は、コンパレータ３５，１３５、ラッチ回路３６，１３６、ＡＮＤ回路３７，１３７をそれぞれ備えている点で殆ど同一であるため、回路構成を簡易化できる。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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、抵抗器３４の代わりに、ダイオードを設けてもよい。ダイオードを設けた場合も、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の過充電を防止したり、電圧を低下させることができる。さらに、バイパス回路３１のスイッチ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。
【０１７０】
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やダイオードは省略してもよい。
【０１７１】
また、前記実施形態では、電圧検出回路３２や過充電防止用検出回路１３２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。
【０１７２】
トルク検出装置としては、アップダウンカウンタ５４を用いたものに限らず、各種のトルクセンサなどを用いて直接発電機２０のロータに加わるトルクを検出してもよい。
但し、アップダウンカウンタ５４を用いれば、トルク検出だけでなく、ロータの回転制御にも利用できる利点がある。
【０１７３】
また、制御回路５６の構成としては、アップダウンカウンタを用いたものに限らず、基準信号ｆｓ用および回転検出信号ＦＧ１用にそれぞれ設けた第１および第２の計数手段と、各計数手段の計数値を比較する比較回路とで構成されたものでもよい。ただし、アップダウンカウンタ５４を用いたほうが回路構成が簡易になるという利点がある。さらに、回転制御装置５０としては、発電機２０の回転周期等を検出してその回転周期に基づいて強いブレーキ制御および弱いブレーキ制御を切り替えることができるものであればよく、その具体的構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
【０１７４】
降圧装置としては、バイパス回路３１、バイパス回路用スイッチ３３および抵抗器３４を用いたものに限らず、コンデンサ２２の電圧を低下させることができるものであればよい。
また、前記実施形態では、コンデンサ２２の電圧が第１設定電圧以下に低下した後に電圧維持制御を行っていたが、この電圧維持制御を行わずに、第１設定電圧以下になったら即座に降圧装置を停止してもよい。
【０１７５】
さらに、前記降圧装置は、コンデンサ２２の電圧が第２設定電圧以下になるまで低下させ、その後、コンデンサ２２の電圧を第２設定電圧に維持していたが、降圧装置は、少なくともコンデンサ２２の電圧を低下させればよく、必ずしも第２設定電圧以下まで低下させなくてもよい。
【０１７６】
例えば、降圧装置としては、所定時間動作してその動作によりコンデンサ２２の電圧を低下させるような構成のものでもよい。但し、コンデンサ２２の電圧が第２設定電圧以下になると回転制御装置５０が正常動作が難しくなるため、降圧装置を所定時間動作させる場合でも、コンデンサ２２の電圧を検出し、第２設定電圧以下になった場合には、即座に降圧装置を停止させるバックアップ機構を設けておくことが好ましい。
【０１７７】
さらに、本発明において、第２設定電圧は０．８Ｖに限らず、ＩＣ等で構成される回転制御装置５０が作動可能な範囲で最も低い電圧であればよく、ＩＣの種類等に応じて適宜設定すればよい。すなわち、より低電圧で動作可能なＩＣを用いた場合には、０．８Ｖよりも低い電圧を第２設定電圧としてもよいし、より高い電圧でなければ動作できないＩＣを用いた場合には、１．０Ｖ等のより高い電圧を第２設定電圧とすればよい。
【０１７８】
さらに、第２設定電圧は、必ずしも回転制御装置５０の動作可能な最低電圧に限らず、より高い電圧などを設定してもよく、これらは実施にあたって適宜設定すればよい。但し、制御可能なブレーキトルクを大きくできる点で、回転制御装置５０が作動可能な最低電圧以上で、かつ、できるだけこの最低電圧に近い電圧（最低電圧近傍）に設定することが好ましい。
【０１７９】
また、前記実施形態では、設定電圧値は第２設定電圧と同じであったが、第２設定電圧以上の値に設定してもよい。すなわち、第２設定電圧が０．８Ｖの場合に、設定電圧を１．０〜１．２Ｖ程度に設定し、アップダウンカウンタ値が「１８」以上になっても、コンデンサ２２の電圧が設定電圧以上になっていなければ、外乱等で一時的にトルクが増大したと判断し、降圧装置の作動つまりスイッチ３３の接続を行わないようにしてもよい。なお、この場合には、電圧を検出するコンパレータ３５を２つ設けるなどすればよい。
【０１８０】
また、前記実施形態では、トルク検出装置を設け、発電機２０に加わるトルクが設定トルク以上になった場合に、降圧装置を作動させていたが、本発明は、トルク検出装置を設けずに、電圧検出装置を設け、この電圧検出装置で検出された電圧が所定の設定電圧以上になった場合に、降圧装置を作動させて蓄電装置の電圧を低下させ、ブレーキトルクを向上させるように構成してもよい。すなわち、蓄電装置の電圧が高いということは、通常は発電機２０に加わるトルクが高くなっていることが原因であるから、発電機２０に加わるトルクを直接検出せずに、蓄電装置の電圧によって間接的に発電機２０に加わるトルクを検出することもできるからである。従って、本発明におけるトルク検出装置としては、発電機２０に加わるトルクを直接検出するものに限らず、アップダウンカウンタ値や発電電圧（コンデンサ２２の電圧）で間接的に検出するものでもよい。
【０１８１】
従って、本発明の電子機器としては、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器であって、前記回転制御装置は、前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出装置と、前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、前記蓄電装置の電圧が所定の設定電圧以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置とを備えることを特徴とするものでもよい。
【０１８２】
また、整流回路１０５、ブレーキ回路１２０、制御回路５６、電圧検出回路３２、過充電防止用検出回路１３２等の具体的な構成は前記各実施形態に限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。
特に、ブレーキ回路１２０としては、発電機２０の両端を閉ループするものに限らず、発電機２０を流れる電流値を制御してブレーキを掛けるものなどでもよい。
【０１８３】
さらに、前記各実施形態においては、コンデンサ２２の電圧が設定値（ＶLIM、ＶLIM2）を超えている際には、電圧検出回路３２や過充電防止用検出回路１３２を常時駆動していたが、一定間隔で駆動するようにしてもよい。
【０１８４】
また、本発明は、前記実施形態のような電子制御式機械時計に適用するものに限らず、各種腕時計、置き時計、クロック等の各種時計、携帯型時計、携帯型の血圧計、携帯電話機、ＰＨＳ、ページャ、歩数計、電卓、携帯用パーソナルコンピュータ、電子手帳、ＰＤＡ（小型情報端末、「Personal Digital Assistant」）、携帯ラジオ、玩具、オルゴール、メトロノーム、電気かみそり等にも適用することができる。特に、本発明では、発電機に加わるトルクが大きくなった場合にブレーキ量も増加し、発電機の回転速度を一定速度に効率的に制御でき、かつ発電電圧も一定以上に維持することができるため、各種電子機器を安定してかつ長時間作動させることができる。このような電子機器としては、建物やビル内に設置されるものでもよいが、特に本発明はゼンマイ等の機械的エネルギ源を用いており、外部電源を必要としないため、屋外等で使用する携帯機器に適している。
【０１８５】
さらに、機械的エネルギ源も、ゼンマイ１ａに限らず、ゴム、スプリング、重錘や、圧縮空気等の流体でもよく、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。
【０１８６】
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エネルギ伝達装置としては、前記各実施形態のような輪列（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機器の種類などに応じて適宜設定すればよい。
【０１８７】
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く、本発明の電子機器には、このようなデジタル表示式の時計も含まれる。
【０１８８】
また、制御回路５６や電圧検出回路３２、過充電防止用検出回路１３２としては、前記実施形態のように、アップダウンカウンタ５４、フリップフロップ、コンパレータ３５，１３５等の各種論理素子等のハードウェアで構成されたものに限らず、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを電子機器に設け、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで前記ブレーキ制御の機能を実現させるように構成したものでもよい。
【０１８９】
例えば、時計等の電子機器内にＣＰＵやメモリを配置してコンピュータとして機能できるように構成し、このメモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、制御回路５６や電圧検出回路３２、過充電防止用検出回路１３２を実現させればよい。
【０１９０】
なお、時計等の電子機器内に所定のプログラムをインストールするには、その電子機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読みとる機器を外付けで電子機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を電子機器に接続して通信によってプログラムを供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
【０１９１】
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される本発明の制御プログラムを電子機器に組み込むようにすれば、電子機器の特性に応じて、前記各種のブレーキ制御の方法を容易に設定でき、各電子機器毎により安定した回転制御を行うことができる。
【０１９２】
なお、この各種記録媒体や通信手段等で供給されるプログラムとしては、少なくとも、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器の制御プログラムであって、回転制御装置を、前記発電機に加わるトルクを検出するトルク検出装置と、前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、トルク検出装置で検出されたトルクが設定トルク以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置として機能させるプログラムであればよい。
【０１９３】
さらに、プログラムとしては、少なくとも、機械的エネルギ源と、前記機械的エネルギ源によって駆動されて誘起電力を発生して電気的エネルギを供給する発電機と、前記発電機から供給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備える電子機器の制御プログラムであって、回転制御装置を、前記蓄電装置の電圧を検出する電圧検出装置と、前記発電機に加わるトルクを検出するトルク検出装置と、前記蓄電装置の電圧を下げる降圧装置と、前記電圧検出装置で検出された電圧が設定電圧以上の状態で、トルク検出装置で検出されたトルクが設定トルク以上になると、前記降圧装置を作動して蓄電装置の電圧を低下させる電圧制御装置として機能させるプログラムでもよい。
【０１９４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の電子機器、電子制御式機械時計および電子機器の制御方法によれば、発電ロータに大きなトルクが加わった場合に、ブレーキ量を増加させることができて確実にブレーキ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】前記実施形態の電子制御式機械時計の構成を示す回路図である。
【図３】前記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４】前記実施形態の蓄電装置の電圧の経時変化を示す線図である。
【図５】前記実施形態の電圧検出回路の各信号を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態の整流回路、蓄電装置、電圧検出回路および過充電防止用検出回路を示す回路図である。
【図７】第２実施形態の蓄電装置の電圧の経時変化を示す線図である。
【図８】第２実施形態の過充電防止用検出回路の各信号を示すタイミングチャートである。
【図９】電源電圧と２番車で換算したブレーキトルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ａ  ゼンマイ（機械的エネルギ源）
７  増速輪列
１４  指針
２０  発電機
２２  コンデンサ（蓄電装置）
３１  バイパス回路
３２  電圧検出回路
３３  バイパス回路用スイッチ
３４  抵抗器（逆流防止素子）
３５  コンパレータ
３６  ラッチ回路
３７  ＡＮＤ回路
５０  回転制御装置
５１  発振回路
５１Ａ  水晶振動子
５２  分周回路
５３  回転検出回路
５４  アップダウンカウンタ
５６  制御回路
７０  同期回路
８０  チョッピング信号発生部
９０  電源制御回路
１０５  倍電圧整流回路
１２０  ブレーキ回路
１２１，１２２  スイッチ
１２３  コンデンサ
１２４，１２５  ダイオード
１３２  過充電防止用検出回路
１３５  コンパレータ
１３６  ラッチ回路
１３７  ＡＮＤ回路
３２１，３２２  分圧用抵抗器
【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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【図８】
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【図９】
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