(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の高い裏ブタと、熱伝導性の高い胴と、前記裏ブタと胴の間に挟み込まれた熱伝導性の低い断熱部材を有し、熱伝導部材を介して熱発電素子に前記裏ブタ及び胴の温度を伝え、この温度差により発電し、発電した電力を時計の駆動電力に利用する電子時計において、前記裏ブタと断熱材との間、断熱材と胴の間の片方または両方に前記断熱材の径方向断面積に比べて小さい断面積を有し、高さの大きい防水パッキンを設け、前記裏ブタと断熱材、断熱材と胴の片方または両方の対向面のほとんどが直接接触しない構造としたことを特徴とする電子時計。
【請求項２】
熱伝導性の高い裏ブタと、熱伝導性の高い胴と、前記裏ブタと胴の間に挟み込まれた熱伝導性の低い断熱部材を有し、熱伝導部材を介して熱発電素子に前記裏ブタ及び胴の温度を伝え、この温度差により発電し、発電した電力を時計の駆動電力に利用する電子時計において、前記裏ブタと断熱材との間、断熱材と胴の間の片方または両方に前記断熱材の径方向断面積に比べて小さい断面積の防水パッキンを配置し、前記裏ブタの一部又は断熱材の一部又は胴の一部に突起を設け、前記裏ブタと断熱材、断熱材と胴の片方または両方が突起部以外で直接接触しない構造であることを特徴とする電子時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は裏ブタと胴との温度差を利用して、時計内部に設けた熱電素子により発電する電子時計に関するものであり、この発電効率を改善するための裏ブタと胴の間の断熱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱電素子発電方式の電子時計を図８の断面図に示す。図８では時計の１２時方向の断面を右側に、９時方向の断面を左側に示している。裏ブタ１が断熱材２０にネジ３で固定されており、断熱材２０は胴１６に接着されている。胴１６の上部にはガラス６が取り付けられている。断熱材２０の裏ブタ側に溝がありこの溝にパッキン７を設けて防水性を確保している。このパッキン７はネジ３の固定力により潰され裏ブタ１と断熱材２０はほぼ全面で接触している。
【０００３】
裏ブタ１には熱電素子９が接着されており、熱電素子９の上面には熱伝導部材１０が押し当てられており、熱伝導部材１０の他端は胴１６にネジ１１で固定されている。なお、ここでは時計の本体モジュールは省略している。
裏ブタ１は腕からの熱をロス無く集めるために熱伝導性の高い金属を用いており、集めた熱を熱電素子９に伝える。この熱は更に熱伝導部材１０に伝えられ胴１６へ流れる。熱電素子９から胴１６表面までの熱伝導ロスを抑えるために熱伝導部材１０は銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属が用いられる。また、胴１６は厚みがあるので熱伝導部材１０ほど熱伝導率の高い材料を使う必要は無いものの、熱伝導性が要求されるのでステンレス材や黄銅などの金属を用いている。胴１６に伝えられた熱は胴１６及びガラス６の表面から空中に放熱される。この熱流により熱電素子９の上下に温度差が生じ、熱電素子９にはこの温度差にほぼ比例した電圧が発生し、電力が取り出される。
【０００４】
一方、裏ブタ１により集められた熱の一部は裏ブタ１から断熱材２０を通って胴１６に流れ、これは熱電素子９の発電には寄与しないため発電効率を低下させる。このため断熱材２０には熱伝導性の低いプラスチック材を用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように熱電素子９の発電効率を上げるためには断熱材２０の熱伝導性が低い方が良い。このためには断熱材２０として熱伝導率の低い材料を用い、裏ブタ又は胴との接触面積を小さくし、上下方向の高さを高くすることが有効である。
【０００６】
材料としては熱性能だけでなく機械的強度や防水性も考慮する必要があり、熱伝導率０．２５Ｗ／ｍ／Ｋ程度のプラスチック材料が用いられる。径方向の寸法は防水用パッキン７を保持する必要があり、裏ブタ固定ネジ３の力に応じた強度も要求され、径方向の幅は３ｍｍ程度となる。断熱材２０の高さはデザイン制約及び胴の放熱面積確保のため制限され、４ｍｍ程度が限界である。
【０００７】
上記条件で断熱材２０の直径を３５ｍｍとすると断熱材２０での熱抵抗は概略５０℃／Ｗとなる。一方、熱電素子９の熱抵抗は胴１６の放熱熱抵抗とのバランスなどから４０℃／Ｗ程度に設定される。この場合、腕から裏ブタ１に取り込む熱の約５５％しか熱電素子９に流れないことになる。
このため発電効率が悪く、消費電流の多い多機能時計モジュールの消費電力を賄う事ができなかったり、熱電素子の性能を上げなければならないため多大のコストがかるなど、時計全体としてのコストパフォーマンスに問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子時計においては、上記課題を解決する手段として裏ブタと断熱材との間、断熱材と胴の間の片方または両方にこの断熱材の径方向断面積に比べて小さい断面積の防水パッキンを配置し、このパッキン高さを大きくすることにより前記裏ブタと断熱材、断熱材と胴の片方または両方が直接接触しない構造としている。これにより断熱材の熱抵抗に加えてパッキンの熱抵抗が直列に接続され、断熱材に流れる熱を減少させる事ができ、発電効率が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の電子時計の実施例を図１の断面図及び図２、図３の平面図を用いて説明する。
図１の断面図では従来例の図８と同様に時計の１２時方向の断面を右側に、９時方向の断面を左側に示している。熱伝導性の高い金属製の裏ブタ１が熱伝導性の低い断熱部材２に４本のネジ３で固定されている。断熱部材２には円周状の溝があり、この位置に防水用パッキン７が配置され、このパッキン７として断熱材２の溝に比べて太い径のものを用いているため裏ブタ１は断熱材２から浮き、裏ブタ１と断熱材２が直接接触する事はない。断熱材２は熱伝導性の高い金属製の胴４に４本のネジ５で固定されている。胴４の下面にも円周状の溝があり、この位置に防水用パッキン８が配置され、このパッキン８も胴４の溝に比べて太い径のものを用いているため断熱材２は胴４から浮き、断熱材２と胴４が直接接触する事はない。
【００１０】
裏ブタ１には熱電素子９が接着されており、熱電素子９の上面には熱伝導部材１０が押し当てられており、熱伝導部材１０の他端は胴４にネジ１１で固定されている。
なお、図１でも時計の本体モジュールは省略している。また、熱の流れる経路及び熱による発電の様子は従来例と変わらないので説明は省略する。
【００１１】
ここでは断熱材２と直列に加わるパッキンの効果を説明する。パッキン７の例として直径３０ｍｍのリング形状とし、考え易くするために裏ブタ１が断熱材２から浮いている部分のパッキン断面を考え、径方向１．５ｍｍ、厚み０．５ｍｍとする。この場合、単純な熱伝導に対しては約２２℃／Ｗとなる。またパッキン８も同様の熱抵抗を持ち、２個のパッキンで断熱材２の熱抵抗５０℃／Ｗに近い熱抵抗が直列に入る事になる。実際には裏ブタ１と断熱材２の間で空気を通じて熱の漏れがあり、パッキンの効果が減少するが、ふたつのパッキンで浮かす事により無駄な熱流を抑制し、２０〜５０％の発電能力アップが実現できる。
【００１２】
図２は断熱材２の裏ブタ側平面図で、ほぼリング状であるが１２時−６時方向の肉厚が厚くなっており、この部分には胴４に固定するためのネジ５を通すための４個の穴１２と裏ブタ１を固定するネジ３がねじ込まれる４個の穴１３とが設けられている。また、断熱材２にはパッキン７を組み込むリング状の溝が設けられている。
【００１３】
図３は裏ブタ１の平面図で、外周形状はほぼ断熱材２の外周と同様だが、ネジ５の部分は削り取られており、ネジ５と直接接触しないようにしている。裏ブタ１にはネジ３を通す穴１４が設けられている。
なお、図１の説明ではパッキン７とパッキン８の二重構造で断熱性を高めているが、例えば断熱材２を胴４に接着して裏ブタ１のみパッキン７により断熱材２から浮かせた構成、又は裏ブタ１を断熱材２に接着してパッキン８により断熱材２を胴４から浮かせた構成でも断熱材２を通る無駄な熱流を抑制する事ができ、本発明に含まれるものである。
【００１４】
本発明の電子時計の別の実施例を図４の断面図、図５、図６の斜視図を用いて説明する。図１と同様の部分については説明を省略する。
図４の断面図も図１と同様に時計の１２時方向の断面を右側に、９時方向の断面を左側に示している。熱伝導性の高い金属製の裏ブタ１が熱伝導性の低い断熱部材１５に４本のネジ３で固定されている。断熱部材１５にはリング状の溝があり、この位置に防水用パッキン７が配置され、このパッキン７として断熱材１５の溝に比べて太い径のものを用いているため裏ブタ１と断熱材１５との間にはパッキン７以外の位置で隙間ができている。断熱材１５のネジ３による固定部付近には突起が設けられ、ネジ３により裏ブタ１を断熱材１５に固定する場合にこの突起と裏ブタ１が接触して位置決めされ、この突起部及びパッキン７との接触部以外では裏ブタ１と断熱材１５との隙間が確保されている。なお、断熱材１５は胴１６に接着固定されている。
【００１５】
図４の構造では裏ブタ１から断熱材１５の突起に熱が伝わるが、突起の接触断面積は小さく、熱損失の点では問題にならない。一方、裏ブタ１からパッキン７を通って断熱材１５、胴１６に流れる熱損失のルートは図１と同様にパッキン７の断熱性能により熱流が制限されるため熱電素子９への熱流が増加し、発電効率が改善する。
【００１６】
図５は裏ブタ１を固定するネジ３がねじ込まれる断熱材１５の穴１３付近を示す斜視図で、穴１３の近くには裏ブタ１側に飛び出た３個の山形突起１７が設けられている。裏ブタ１とは突起の上部３点で接触することになり接触面積は極めて小さい。
図６も裏ブタ１を固定するネジ３がねじ込まれる断熱材１５の穴１３付近を示す斜視図で、穴１３の近くには裏ブタ１側に飛び出た円筒状の突起１８が設けられている。この突起も図５と同様に裏ブタ１の位置決めとして働き、無駄な熱流を防ぎながら裏ブタ１と断熱材１５との隙間の安定化に役立つ。
【００１７】
更に、図には示していないがパッキン７の外側全周に細いリング状突起を設けて図４で説明した作用を行なわせる事ができ、これも本発明に含まれるものである。
本発明の電子時計の更に別の実施例を図７の断面図を用いて説明する。図１、図４と同様の部分については説明を省略する。
【００１８】
図７の断面図も図１と同様に時計の１２時方向の断面を右側に、９時方向の断面を左側に示している。基本構成は図４と同様だが裏ブタ１の外周断面部に断熱材１９が覆い被さる形状となっている。この裏ブタ１外周部では積極的には裏ブタ１と断熱材１９とを接触させていないが実際には接触する可能性が大きい。しかし、接触するのは裏ブタ１の外周断面の一部であり、接触断面積は小さく、熱損失の問題は少なく、図４の実施例と同様の発電効率改善が可能である。
【００１９】
本実施例では、裏ブタ１の外周断面部に断熱材１９が覆い被さる形状としたため、ゴミが裏ブタ１と断熱材１９の間に溜まる事を防止でき、ゴミにより美観が損なわれる点、衛生上の問題、ゴミによる無駄な熱流の増加を防止できる。
なお、このような構造は裏ブタが断熱材に被さる構成も可能であり、また、図１の二重パッキン構造にも適用可能であり、これらも本発明に含まれる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の電子時計構造を用いることにより、腕からの熱流を有効に熱電素子に流す事ができ、熱発電効率が向上し、消費電流の多い多機能時計モジュールも扱う事ができる。
また、通常の時計モジュールを使う場合は、熱利用効率が向上した分発電性能の低い熱電素子を使う事ができ、熱電素子の歩留まりが向上し、コストダウンが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子時計の第一の実施例を示す断面図
【図２】図１の電子時計に用いる断熱材を示す平面図
【図３】図１の電子時計に用いる裏ブタを示す平面図
【図４】本発明の電子時計の別の実施例を示す断面図
【図５】図４の電子時計に用いる断熱材を示す斜視図
【図６】図４の電子時計に用いる断熱材の別の実施例を示す斜視図
【図７】本発明の電子時計の更に別の実施例を示す断面図
【図８】従来例を示す断面図
【符号の説明】
１                      裏ブタ
２，１５，１９，２０    断熱材
３，５，１１            ネジ
４，１６                胴
６                      ガラス
７、８                  パッキン
９                      熱電素子
１０                    熱伝導部材
１２、１３、１４        ネジ用穴
１７、１８              突起
【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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