(57)【要約】【課題】シート状の光電池を用いて、時計のデザイン性を損なわず、より簡易な方法で製造できる発電装置を提供する。【解決手段】発電装置１は、シート状であって内部に開口を有する形状の光電池１１と、シート状であって開口に収まる形状を有し、光電池１１に直列接続された光電池１２とを有する。この開口の中心と光電池１２の中心とは同一である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状であって内部に開口部が設けられた第１光電池と、
シート状であって前記開口部に収まる形状を有し、前記第１光電池に直列接続された第２光電池と
を有し、
前記開口部の中心が前記第２光電池の中心と同一である
ことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記第２光電池は、当該第２光電池のすべてが前記開口部に収まった状態から前記開口部内にある点を中心に当該第２光電池を回転すると、前記第１光電池と重なりを生じる形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記開口は、回転対称の形状に、回転中心からの距離が異なる、凹部および凸部の少なくとも一方を加えた形状を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記回転対称の形状は、円である
ことを特徴とする請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記第１光電池における発電に寄与する面積と前記第２光電池における発電に寄与する面積とが等しい
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項６】
シート状であって内部に開口を有する形状の第１光電池と、
シート状であって前記開口に収まる形状を有し、前記第１光電池に直列接続された第２光電池と
を有する時計。
【請求項７】
１枚の光電池シートから、第１片を打ち抜く工程と、
前記第１片から第２片を打ち抜く工程と、
前記第１片を第１光電池とし、前記第２片を第２光電池として、当該第１光電池と当該第２光電池とを直列接続する工程と
を有する発電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の光電池を用いた発電装置の構造および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート状の光電池（太陽電池）を用いた腕時計が知られている。この種の腕時計においては、光電池の表面に文字盤が設けられる（例えば特許文献１）。文字盤には光透過性のあるカラーフィルターが用いられる。また、所望の電圧を得るためには、複数のシートを直列接続する必要がある場合がある。複数のシートを直列接続するために、薄い配線シートを用いる技術が知られている（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２４３７５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術において、カラーフィルターの特性によっては、下地の光電池が透けて見える場合がある。このような場合、時計のデザイン性が損なわれるという問題がある。特許文献２に記載の技術によっては部品数が多くなり、また配線シートの取り付け工程が必要となる。この結果コストが増加してしまう。
【０００５】
これに対し本発明は、シート状の光電池を用いて、時計のデザイン性を損なわず、より簡易な方法で製造できる発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シート状であって内部に開口部が設けられた第１光電池と、シート状であって前記開口部に収まる形状を有し、前記第１光電池に直列接続された第２光電池とを有し、前記開口部の中心が前記第２光電池の中心と同一であることを特徴とする発電装置を提供する。
この発電装置によれば、デザイン性を損なう可能性が低減される。
【０００７】
前記第２光電池は、当該第２光電池のすべてが前記開口部に収まった状態から前記開口部内にある点を中心に当該第２光電池を回転すると、前記第１光電池と重なりを生じる形状を有してもよい。
この発電装置によれば、第１光電池と第２光電池とのコンタクトをより簡単に得ることができる。
【０００８】
前記開口は、回転対称の形状に、回転中心からの距離が異なる、凹部および凸部の少なくとも一方を加えた形状を有してもよい。
この発電装置によれば、第１光電池と第２光電池とを相対的に回転することによりコンタクトを得ることができる。
【０００９】
前記回転対称の形状は、円であってもよい。
この発電装置によれば、円形でない場合と比較して製造する際の回転の自由度を高めることができる。
【００１０】
前記第１光電池における発電に寄与する面積と前記第２光電池における発電に寄与する面積とが等しくてもよい。
この発電装置によれば、第１光電池と第２光電池とで面積が異なっている場合と比較してより効率よく電流を取り出すことができる。
【００１１】
また、本発明は、シート状であって内部に開口を有する形状の第１光電池と、シート状であって前記開口に収まる形状を有し、前記第１光電池に直列接続された第２光電池とを有する時計を提供する。
この時計によれば、デザイン性を損なう可能性が低減される。
【００１２】
さらに、本発明は、１枚の光電池シートから、第１片を打ち抜く工程と、前記第１片から第２片を打ち抜く工程と、前記第１片を第１光電池とし、前記第２片を第２光電池として、当該第１光電池と当該第２光電池とを直列接続する工程とを有する発電装置の製造方法を提供する。
この製造方法によれば、デザイン性を損なう可能性を低減した発電装置を簡易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る発電装置１の構成を示す図。
【図２】光電池１１および光電池１２の形状を示す図。
【図３】発電装置１の断面を示す模式図。
【図４】発電装置１の製造方法を例示するフローチャート。
【図５】ステップＳ１の後の状態を例示する図。
【図６】ステップＳ２の後の状態を例示する図。
【図７】ステップＳ２の後の状態を例示する図。
【図８】ステップＳ３の後の状態を例示する図。
【図９】ステップＳ４の後の状態を例示する図。
【図１０】変形例２に係る光電池１１および光電池１２の形状を示す図。
【図１１】変形例３に係る発電装置１の断面構造を例示する図。
【図１２】変形例４に係る発電装置１の断面構造を例示する図。
【図１３】腕時計１００の外観を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．構造
図１は、一実施形態に係る発電装置１の構成を示す図である。発電装置１は、受光面で受けた光に応じて発電する装置、いわゆる光電池（太陽電池）装置である。図１は発電装置１の受光面を正面から見た図を示している。発電装置１は、電子機器、例えば腕時計に用いられる。発電装置１は腕時計のケース（筐体）に収まる形状、すなわち時計の文字盤と同等の形状およびサイズを有する。発電装置１は、光電池１１および光電池１２を有する。この例では、単一の光電池では所望の電圧が得られないので光電池１１および光電池１２を直列に接続することにより所望の電圧を得ている。
【００１５】
図２は、光電池１１および光電池１２の形状を示す図である。図２（Ａ）は光電池１１の形状を、図２（Ｂ）は光電池１２の形状を、それぞれ示している。光電池１１および光電池１２はいずれもシート（フィルム）状の光電池である。シート状の光電池は、基板と、基板上に形成された太陽電池層とを有する。基板は、例えばプラスチックフィルムにより形成される。太陽電池層は、例えばアモルファスシリコンを含む。
【００１６】
光電池１１は、中央に開口（開口部）を有する環（リング）状の形状を有している。光電池１１において、環の幅は一定ではなく、一部に凹部が形成されている。図２（Ａ）の例では、３箇所に凹部が形成されている（凹部１１１、凹部１１２、および凹部１１３）。
【００１７】
光電池１２は、外形がほぼ円形であるが、完全な円ではなく、一部に凸部を有する。図２（Ｂ）の例では、３箇所に凸部が形成されている（凸部１２１、凸部１２２、および凸部１２３）。また、光電池１２は、中央に孔１２９を有する。孔１２９を時計の針を通すための孔である。
【００１８】
後述するように、光電池１２は光電池１１の開口から打ち抜かれたものであり、光電池１１の開口と光電池１２の外形はほぼ同一の形状を有する。光電池１２は、凸部１２１、凸部１２２、および凸部１２３において光電池１１と重なっており、この重なっている部分において電気的に接合されている。
【００１９】
この例で、光電池１１の開口の中心と光電池１２の中心とは同一である。すなわち、これら２つの中心は一致している。なお、光電池１１の開口の中心とは、例えば開口の重心である。あるいは、開口を円で近似し、その近似円の中心を開口の中心としてもよい。近似円は、例えば、開口に内接する円で面積が最大のものである。光電池１２の中心とは、例えば光電池１２の重心である。あるいは、光電池１２の形状を円で近似し、その近似円の中心を開口の中心としてもよい。近似円は、例えば、光電池１２の外形に内接する円で面積が最大のものである。
【００２０】
図３は、発電装置１の断面を示す模式図である。図３は図１のＡ−Ａ断面を示している。光電池１２は、凸部１２１において光電池１１と接合されている。発電装置１は、さらに、電極１３および電極１４を有する。電極１３および電極１４はいずれも、光電池１１および光電池１２で発電された電力を取り出すための電極である。この例で、電極１３は光電池１１の受光面側に、電極１４は光電池１２の裏面（受光面と反対の面）の端部近傍に設けられている。電極１３および電極１４は例えばコイルばねである。
【００２１】
なお、光電池１１および光電池１２は、発電面積が等しくなるように設計されている。発電面積とは、受光面のうち、発電装置１を電子機器（この例では時計）に組み込んだときに露出する部分の面積（発電に寄与する面積）をいう。すなわち、光電池１１および光電池１２に同じ照度の光を当てた場合、これら２つの電池の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性は等しい。発電面積が等しい光電池を用いることによって、発電効率を損なわない効果がある。なお、発電面積が「等しい」とは、発電面積が完全に一致する場合だけでなく、両者の差が所定の範囲内（例えば±１０％以内）である場合も含む。
【００２２】
本実施形態によれば、光電池１１と光電池１２との境界は、ほぼ円であり、対称性の高い形状をしている。このため、時計のデザイン性を損なうことなく所望の発電機能を提供することができる。
【００２３】
２．製造方法
図４は、発電装置１の製造方法を例示するフローチャートである。また、図５〜９は、各工程における状態を説明する図である。この例で、発電装置１は、１枚のシート状の光電池（以下、光電池シートという）を用いて製造される。
【００２４】
ステップＳ１において、光電池シートから、光電池１１の外形に相当する形状を打ち抜く（図５）。光電池１１の外形は円である。ここで打ち抜かれた部分を、以下、光電池片１５という。
【００２５】
ステップＳ２において、光電池片１５から、光電池１２の外形に相当する形状を打ち抜く（図６）。光電池１２の外形は円を基準としたものである。この円の中心は、光電池１１の外形の円の中心と等しい。円を基準とした外形に対し、一部、凸部が形成される。なおこの例では３つの凸部が形成されている。これら３つの凸部は、光電池１２の中心を基準として対称な位置にある。すなわち、各凸部の代表点と円の中心とを結ぶ線のなす角は、いずれも１２０°（＝３６０°／３）である。すなわち、３つの凸部は、円周上において１２０°おきに設けられているといえる。ここで打ち抜かれた部分を、以下、光電池片１６という。光電池片１５から光電池片１６が打ち抜かれると、残った部分が光電池１１となる（図７）。
【００２６】
凸部を有していることにより、光電池１２は、光電池１１に対して相対的に回転させると光電池１１と重なりを生じる形状を有していることになる。すなわち凸部は、円を基準として、この円の中心からの距離が異なる部分である。
【００２７】
ステップＳ３において、光電池片１６を加工し、光電池１２を形成する。この例では、光電池片１６の中央部に孔を開けることにより、光電池１２が形成される（図８）。
【００２８】
ステップＳ４において、光電池１１と光電池１２とを貼り合せる。貼り合せる際には、光電池１２の中心を回転中心として、光電池１１に対して光電池１２を相対的に所定の角度、回転させる。なおこの回転角は、凸部の間隔（この例では１２０°）よりも小さいことが好ましく、例えば凸部の間隔の半分（この例では６０°）である（図９）。光電池１１と光電池１２との接合には、はんだや導電性の接着剤が用いられる。
【００２９】
本実施形態によれば、１枚の光電池シートから打ち抜いた２つの光電池を回転後に接合するという工程により、２つの光電池が直列接続された発電装置を製造することができる。この製造方法によれば、２つの光電池を接続するケーブルは不要であり、部品点数の削減および工程数の削減により製造コストを低減することができる。
【００３０】
３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
【００３１】
３−１．変形例１
光電池１２の外形は円を基準とするものに限定されない。すなわち、光電池１１の開口の形状は、円を基準とするものに限定されない。光電池１２の外形は、楕円または多角形など、円以外の形状であってもよい。この場合において、光電池１２の外形は、回転対称であることが好ましい。円は、任意の角度について回転対称である。一般に、正ｎ角形は、（３６０／ｎ）°回転対称である（例えば正方形は９０°回転対称であり、正五角形は７２°回転対称であり、正六角形は６０°回転対称である）。
【００３２】
例えば光電池１２の外形が、ｒ［°］回転対称である正多角形を基準としたものである場合、凸部は、２ｒ［°］以上の間隔で設けられることが好ましい。さらに、ステップＳ４において、光電池１１と光電池１２とは、相対的にｒ［°］回転させた後で接合することが好ましい。
【００３３】
３−２．変形例２
図１０は、変形例２に係る光電池１１および光電池１２の形状を示す図である。光電池１２における複数の凸部は、対称な形状を有していなくてもよい。すなわち、光電池１１における複数の凹部は、対称な形状を有していなくてもよい。この例で、光電池１１には、凹部１１１〜１１３に加え、凹部１１４が設けられている。光電池１２には、凹部１１４に対応して凸部１２４が設けられている。凹部１１４は、凹部１１１〜１１３とは異なる形状およびサイズを有している。この例で、凹部１１４は、時計の文字盤における日窓として用いられる。日窓とは、発電装置１の裏面に設けられたカレンダー表示板（図示略）により日付表示を見るための窓である。なお凸部１２４は、光電池１１と光電池１２との接合部として機能する。
【００３４】
また、光電池１１および光電池１２における凹部および凸部の数は、実施形態で説明したものに限定されない。凹部および凸部の数は、２個以下または４個以上であってもよい。また、光電池１１に凸部が設けられ、光電池１２に凹部が設けられてもよい。さらに、光電池１１および光電池１２において、凹部および凸部の数が互いに異なっていてもよい。例えば、光電池１１が４つの凹部を有し、光電池１２が３つの凸部を有していてもよい。
【００３５】
３−３．変形例３
図１１は、変形例３に係る発電装置１の断面構造を例示する図である。光電池１１および光電池１２を積層する順番は、実施形態で説明したものに限定されない。光電池１２がより受光面側に位置する順序で、両者が接合されてもよい。なお図１１の例では、電極１３は光電池１２の受光面において孔１２９に相当する位置に、電極１４は光電池１１の裏面において端部近傍に、それぞれ設けられている。
【００３６】
３−４．変形例４
図１２は、変形例４に係る発電装置１の断面構造を例示する図である。電極１３および電極１４の位置は、実施形態で説明したものに限定されない。この例では、電極１４は、光電池１２の裏面において孔１２９に相当する位置に設けられている。
【００３７】
３−５．他の変形例
【００３８】
図１３は、一実施形態に係る腕時計１００の外観を示す図である。腕時計１００においては、文字盤に発電装置１が用いられている。
【００３９】
発電装置１の製造方法は図４で説明したものに限定されない。図４の各ステップは順番が入れ換えられてもよい。例えば、光電池シートから光電池片１６を打ち抜いた後で、残りの光電池シートから光電池片１５を打ち抜いてもよい。
【００４０】
発電装置１が適用される電子機器は腕時計に限定されない。携帯電話、移動通信端末、ウェアラブル端末など、腕時計以外の電子機器に発電装置１が用いられてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…発電装置、１１…光電池、１２…光電池、１３…電極、１４…電極、１５…光電池片、１６…光電池片、１００…腕時計、１１１…凹部、１１２…凹部、１１３…凹部、１２１…凸部、１２２…凸部、１２３…凸部、１２９…孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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