(57)【要約】本発明は、時計ムーブメントと、該時計ムーブメントを収納する時計ケースと、前記時計ムーブメントを前記時計ケース内に収納して保持するための中枠と、ソーラーセルと、文字板とを備えたソーラーセル付電子時計において、前記ソーラーセルを前記中枠に設けたソーラーセル位置決め部に略垂直に配置した構成とするとともに、前記ソーラーセルを、可撓性を有する基板上に形成した細長い帯状のソーラーセルとしてある。  これにより、ソーラーセルを時計ムーブメントに配置しなくてすむので、見切り径のサイズが変わっても、外装部品である中枠の変更だけを行えばよく、時計ムーブメントは共通使用することができる。また、ソーラーセルを中枠に組み込む際に中枠の大きさにあわせてリング状に丸めることができるので、時計の見切り径サイズが変わっても共通のソーラーセルを使用できる。
2004066042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時計ムーブメントと、該時計ムーブメントを収納する時計ケースと、前記時計ムーブメントを前記時計ケース内に収納して保持するための中枠と、ソーラーセルと、文字板とを備え、前記ソーラーセルを前記文字板に対して略垂直に配置したソーラーセル付電子時計において、
前記ソーラーセルを前記中枠に設けたソーラーセル位置決め部に配置したことを特徴とするソーラーセル付電子時計。
【請求項２】
前記ソーラーセルを、可撓性を有する基板上に形成した細長い帯状のソーラーセルとした請求項１記載のソーラーセル付電子時計。
【請求項３】
ソーラーセルの正負電極を前記ソーラーセルの同一側端部に配置した請求項１又は２記載のソーラーセル付電子時計。
【請求項４】
前記ソーラーセルの発電電力を取り出す引き出し電極と、前記ソーラーセルとを別個に製造し、接合した請求項１又は２記載のソーラーセル付電子時計。
【請求項５】
前記文字板が、主要な外周形状を形成する複数の辺と、該複数の辺と辺の交点を接続するための角部を有する文字板であって、前記ソーラーセルが、前記文字板の前記複数の辺に沿って、かつ前記文字板に対し略垂直に配置した複数の光発電部を有し、該複数の光発電部をそれぞれ電気的に並列接続した請求項１記載のソーラーセル付電子時計。
【請求項６】
前記光発電部が、基板の幅方向に複数のアモルファスシリコン層を配置し、電気的に直列接続して構成してある請求項５記載のソーラーセル付電子時計。
【請求項７】
前記複数の辺と前記角部とで形成される前記文字板の外周形状が矩形である請求項５又は６記載のソーラーセル付電子時計。
【請求項８】
前記複数の辺と前記角部とで形成される前記文字板の外周形状が樽形である請求項５又は６記載のソーラーセル付電子時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、光を利用して発電するソーラー発電システムと、このソーラー発電システムによって発電した電力を充電する充電システムを有する時計において、見返し部にソーラーセルを配置したソーラーセル付き電子時計に関する。
【背景技術】  従来からソーラーセルを有し、太陽光などの光を発電電力源として利用する電子時計が数多く商品化されている。これら電子時計では、ソーラーセルを光半透過性の文字板の下に配置すると文字板のデザインに制約を生じ、その結果デザイン面でバラエティに富んだ商品提案が出来なかった。
すなわち、ソーラーセルの表面は暗褐色をしているため、その表面の色を隠すには文字板をソーラーセル上に載せる必要がある。一方、ソーラーセルが光を受けて発電するためには文字板はある程度光を通す性質、つまり光透過性が必要であった。そのため、文字板の色を白色にしようとしても、曇りガラスのようなグレーがかった色調の文字板となってしまい、綺麗な白色が出せないことからデザイン上の制約があった。
ところで、近年は時計の消費電力の低減化が進み、ソーラーセルの面積をある程度小さくしても時計を駆動できるようになってきている。そこで、ソーラーセルを、文字板に対し略垂直な状態で、文字板の外周に配置したソーラーセル付き電子時計が提案されている。このような従来例として、日本国実公昭６２−４２３９０号公報（特許文献１）あるいは日本国特開２００２−１４８３６６号公報（特許文献２）で開示されている、可撓性のある帯状のプリント基板に形成したソーラーセルを風防ガラスと文字板との間隙部の壁面に巻き付けたものがある。
第１７〜２０図は、特許文献１に記載された実施例で、第１７図及び第１８図は第１実施例を示し、第１９図及び第２０図は第２実施例を示している。
第１８図に示す太陽電池ブロック１２１は、フレキシブルプリント基板１２２上に複数の太陽電池セル１２３を実装すると共に、これら太陽電池セル１２３を電極パターンによって接続し、更に太陽電池セル１２３間の隙間を埋めるためのスペーサ１２４を配置した構成としてある。太陽電池ブロック１２１は、フレキシブルプリント基板を介して支持リング１２５に接着している。
第１８図は、第１９図に示す太陽電池ブロック１２１を時計ケース１２７に組み込んだ状態を示す腕時計の断面図である。太陽電池ブロック１２１は、太陽電池セル１２３の表面が文字板１２６に対して直立して時計中心に向いている。この太陽電池ブロック１２１は、支持リング１２５に貼り付けた構造となっている。
第２１図に示す太陽電池ブロック１３１は、絶縁膜を施したステンレス薄板１３２上にアモルファスシリコンによる太陽電池セル１３３を形成したものである。この複数の太陽電池セル１３３は、ステンレス薄板１３２の両端に配置した正負電極１３４ａ、１３４ｂと配線パターン１３５で接続してある。
第２０図は、第２１図に示す前記太陽電池ブロック１３１を時計ケース１３６に組み込んだ状態を示す腕時計の断面図である。柔軟性があるステンレス薄板製の太陽電池ブロック１３１を時計ケース１３６の見返し内壁面１３７の内側に巻き付けて、太陽電池セル１３３が文字板１３８に対して直立して時計中心に向くように太陽電池ブロック１３１を配置した構造となっている。
第２２図、第２３図は、特許文献２に記載された第一実施形態の図面を示している。
第２２図は、可撓性を有する基板１４０上に形成した細長い帯状のソーラーセル１４１の平面図であり、ソーラーセル１４１の両端に正負電極１４７ａ、１４７ｂを配置している。
第２３図は、ソーラーセル１４１を時計ケース１４６に組み込んだ状態の断面図である。第２３図におけるソーラーセル１４１は、第２２図のＤ−Ｄ断面図であり、ソーラーセル１４１の正負電極１４７ａ（１４７ｂ）が接続バネ１４８と接している部位を示している。前記ソーラーセル１４１は、時計ムーブメント１４２の文字板１４３の配置面１４２ａよりも上方で、且つ時計ムーブメント１４２の外周部に沿ったリング状土手部１４４の内周面１４４ａに配置してある。このソーラーセル１４１は、内側に光透過性の見返しリング１４５を配置して時計ケース１４６に組み込んである。
しかしながら、第１８図に示す特許文献１の第１実施例の構造では、複数の太陽電池セル１２３が円周状に配置され、かつ電気的に直列接続されており、一定の長さを有している。このため、見切り径が小さい時計に、この実施例と同じ太陽電池ブロック１２１を組み込むと、太陽電池セル１２３同士が重なって光の当らない太陽電池セル１２３がでてくる。しかし、太陽電池ブロック１２１は、光が当らない太陽電池セル１２３の出力電力が、全体の出力電力を規定するため、必要な電力が得られないという問題があった。
同様にして、第２０図に示す特許文献１の第２実施例でも太陽電池セル１３３が電気的に直列接続されているため、第１８図に示した特許文献１の第１実施例と同様の問題があった。
また、特許文献１の第２実施例の太陽電池ブロック１３１の場合は、その両端に発電電力取り出し用の正負の電極１３４ａ、１３４ｂがあるため、見切り径の小さい時計に用いると正負電極１３４ａ、１３４ｂが重なって電力を取り出せないという問題があった。
同様にして、第２２図及び第２３図に示す特許文献２の第１実施形態でもその両端に発電電力取り出し用の正負の電極１４７ａ、１４７ｂがあるため、特許文献１の第２実施例と同様の問題があった。
なお、見切り径とは、文字板と風防ガラスに挟まれた時分秒針を配置した空間における平面方向の形状の直径（差渡し）を指し、また、見返しリングが形成された時計の場合は、見返しリングの内径を指す。
さらに、特許文献２の第１実施形態の構造では、ソーラーセル１４１を配置するリング状土手部１４４が時計ムーブメント部品上に形成されているため、見切り径を変える場合にはソーラーセルを配置する時計ムーブメント部品を変えなければならないという問題があった。
なお、小さな見切り径の時計に対しては、見返しリング１４５の内径だけを小さくして見返しリング１４５の幅Ｗを大きくすることも考えられるが、見切り径に対して時計ケース１４６の外径が大きい時計となってしまい、デザイン的に問題があった。
以上のように、従来技術では、ソーラーセルやソーラーセルを配置する時計ムーブメント部品を、見切り径が異なる時計には共通して使用することができず、見切り径にあわせてソーラーセルや太陽電池ブロック、及びそれらを配置する時計ムーブメント部品を新たに作り直さなければならないという問題があった。
したがって、本発明は、ソーラーセルを文字板に対して略垂直に配置したソーラーセル付電子時計において、見切り径サイズにかかわらず共通のソーラーセル及び共通の時計ムーブメントを使用できる構造のソーラーセル付き電子時計の提供を目的とする。
【発明の開示】
本発明は、時計ムーブメントと、該時計ムーブメントを収納する時計ケースと、前記時計ムーブメントを前記時計ケース内に収納して保持するための中枠と、ソーラーセルと、文字板とを備え、前記ソーラーセルを前記文字板に対して略垂直に配置したソーラーセル付電子時計において、
前記ソーラーセルを前記中枠に設けたソーラーセル位置決め部に配置した構成としてある。
これにより、ソーラーセルを時計ムーブメントに配置しなくてすむので、見切り径のサイズが変わっても、外装部品である中枠の変更だけを行えばよく、時計ムーブメントは共通使用することができる。
また、本発明は、前記ソーラーセルを、可撓性を有する基板上に形成した細長い帯状のソーラーセルとしてある。
このように、ソーラーセルを細長い帯状とすると、ソーラーセルを中枠に組み込む際に中枠の大きさにあわせてリング状に丸めることができるので、時計の見切り径サイズが変わっても共通のソーラーセルを使用できる。
また、本発明は、ソーラーセルの正負電極を前記ソーラーセルの同一側端部に配置してある。
従来のように、ソーラーセルの両端に正負電極を配置してあると、時計の見切り径が異なった場合、前記正負電極の相対位置が変化してしまうが、本発明のように、前記正負電極をソーラーセルの同一側端部に配置すると、見切り径サイズが変わっても正負電極間の相対位置は変わらない。したがって、ソーラーセルの正負電極と時計ムーブメントへの接続構造を変える必要もなくなり、男性用時計、女性用時計にかかわらず共通の時計ムーブメントを使用することができる。
本発明は、前記ソーラーセルの発電電力を取り出す引き出し電極と、前記ソーラーセルとを別個に製造し、接合した構成としてある。
これにより、引き出し電極とソーラーセルの形状を単純化して製造を容易にし、加工コストの低下を図ることができる。また、時計の見切り形状が大幅に変化するときは、引き出し電極の長さ（または形状）を変えるだけでソーラーセルを共通に使用することができる。
また、本発明は、前記文字板が、主要な外周形状を形成する複数の辺と、該複数の辺と辺の交点を接続するための角部を有する文字板であって、前記ソーラーセルが、前記文字板の前記複数の辺に沿って、かつ前記文字板に対し略垂直に配置した複数の光発電部を有し、該複数の光発電部をそれぞれ電気的に並列接続した構成としてある。
このようにすると、文字板の角部には非常に脆い材質で構成される光発電部（光発電領域）からなるソーラーセルを配置しなくてよいので、光発電部を小さい半径で曲げて使用する必要がなくなり、自由な文字板形状を形成できる。また、複数の光発電部を備える帯状のソーラーセルを１枚用意するだけでソーラーセル付電子時計を構成することができ、複数の帯状のソーラーセルを独立して配置する場合に比べ、構造が簡単で、コストダウンを図ることが可能となる。
なお、光発電部を、基板の幅方向に複数のアモルファスシリコン層を配置し、電気的に直列接続して構成することも可能である。
また、本発明は、前記複数の辺と前記角部とで形成される前記文字板の外周形状が矩形あるいは、樽形としてある。
これにより、矩形あるいは樽形の外周形状を有する文字板に採用可能で、ソーラーセル付電子時計のデザインバリエーションを豊富にすることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の実施形態による完成ソーラーセルの平面図である。
第２図は、本発明の実施形態によるソーラーセルの平面図である。
第３図は、本発明の実施形態による引き出し電極の平面図である。
第４図は、本発明の実施形態による完成ソーラーセルを見切り径の大きい男性用時計の中枠に組み込んだ状態を示す斜視図である。
第５図は、本発明の実施形態による完成ソーラーセルを見切り径の小さい女性用時計の中枠に組み込んだ状態を示す斜視図である。
第６図は、本発明の実施形態を表す男性用のソーラーセル付き電子時計の要部断面図である。
第７図は、第６図に示すソーラーセル付き電子時計の時計ムーブメントを中枠に嵌め込んだ状態を示す平面図である。
第８図は、本発明の実施形態を表す女性用のソーラーセル付き電子時計の要部断面図である。
第９図は、本発明の実施形態によるソーラーセル付き電子時計の見切り径に対する取得電流及び受光効率を測定したグラフである。
第１０図は、本発明のソーラーセル付き電子時計の他の実施形態であって、中枠に時計ムーブメントを組み込んだ状態を示す平面図である。
第１１図は、本発明のソーラーセル付き電子時計の他の実施形態であって、中枠に時計ムーブメントを組み込んだ状態を示す平面図である。
第１２図は、本発明の他の実施形態を示すソーラーセル付電子時計の平面図。
第１３図は、第１２図のＡ−Ａ断面図。
第１４図は、第１２図に示す完成ソーラーセルを平面状に展開したソーラーセル平面図。
第１５図は、第１４図に示す完成ソーラーセルのＢ−Ｂ断面図。
第１６図は、第１４図に示す完成ソーラーセルのＣ−Ｃ断面図。
第１７図は、他の実施形態の完成ソーラーセルにおける、複数のアモルファスシリコン層の電気的接続状態を示す完成ソーラーセルの平面図。
第１８図は、特許文献１に記載された第１の実施例を示す太陽電池付時計の要部断面図である。
第１９図は、特許文献１に記載された第１の実施例を示す太陽電池ブロックの要部断面図である。
第２０図は、特許文献１に記載された第２の実施例を示す太陽電池付時計の要部断面図である。
第２１図は、特許文献１に記載された第２の実施例を示す太陽電池ブロッの平面図である。
第２２図は、特許文献２に記載された第１実施形態のソーラーセル体の平面図である。
第２３図は、特許文献２に記載された第１実施形態のソーラーセル付電子時計の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
まず、実施形態にかかるソーラーセルの構造について説明する。
第１図は、完成ソーラーセル１の平面図であり、ソーラーセル２と引き出し電極４とを熱圧着によって一体化した状態を示している。
第２図はソーラーセルの平面図である。ソーラーセル２は、ＰＥＴフィルム製のベース基板３上にアモルファスシリコン層等を形成した細長い帯状の単セルのソーラーセルであり、可撓性を有し、光を受けて発電を行う光発電領域２ａ及び該光発電領域２ａの裏面側の同一側端部に正負電極２ｂ、２ｃを並べて配置してある。
ソーラーセル２の外形形状は、長さ約９６．８ｍｍ、幅２．４ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ程度の細長い帯形状で、光発電領域２ａの大きさは約９２．１ｍｍ、幅１．６ｍｍである。光発電領域２ａの外周全周には幅０．４ｍ程度の光が当っても発電しない縁部２ｄがあるが、これは大判のＰＥＴフィルム上に多数のソーラーセルを形成したシートから個々のソーラーセルに切断分離する際の切断代である。
第３図は引き出し電極４の平面図である。引き出し電極４は、総厚０．１ｍｍ程度のフレキシブルプリント基板に正負電極４ｃ、４ｄを形成してある。引き出し電極４のソーラーセル２との接合面４ａには異方性導電接着剤が塗付してあり、前記ソーラーセル２の正負電極４ｃ、４ｄの位置と引き出し電極４の接合電極４ｅ、４ｆとは位置合わせが行なわれた後、熱圧着によって接合され、完成ソーラーセル１が形成される。
引き出し電極４には、取り付け位置調整のための長穴４ｂが設けてある。この長穴４ｂの両側には細長い形状の正負出力電極パターン４ｃ、４ｄが設けてあり、引き出し電極４と図示されていない時計回路基板とを接続することによって、完成ソーラーセル１からの発電電力は時計回路基板に供給されるようになっている。
第４図は、時計ケースに組み込む際の完成ソーラーセル１の斜視図である。完成ソーラーセル１は、第４図に示すように光発電領域２ａが時計の中心を向くようにリング状になって時計に組み込まれる。
ソーラーセル２の正負電極２ｂ、２ｃの部分には光発電領域２ａを配置できない。従って、完成ソーラーセル１の巻き付け方は、発電面積を広く取るために、引き出し電極４を貼り付けた部位を外側に、ソーラーセル２の正負電極２ｂ、２ｃを配置していない他端部２ｅを内側にしてリング形状に巻き付けるのが良い。なお、１はソーラーセル２の重なり部分を示す。
第５図は第４図と同じ長さの完成ソーラーセル１を、見切り径が小さい時計ケースに組み込む際のソーラーセル巻き付け状態を示す完成ソーラーセルの斜視図であり、巻き付け径（φｄ）が、第４図のものより小さいためにソーラーセルの重なり部分１が広くなっている。
次に、本発明のソーラーセル付き電子時計の実施形態について説明する。
第６図は、本発明の一実施形態にかかるソーラーセル付き電子時計の断面図で、見切り径がφ２８ｍｍの男性用時計の場合の要部断面図を示している。
時計ムーブメント５は、ドーナツ状の中枠９に嵌め込まれ、文字板７、時分秒針８を取り付けた後、文字板外周縁７ａに光透過性の見返しリング１０を載せて、時計ケース６に組み込む。完成ソーラーセル１は中枠９に予め組み込んでおく。
なお、中枠９とは、時計ムーブメント５を時計ケース６に組み込む際に、時計ムーブメント５を時計ケース６に収納して保持し、また時計外部からの衝撃を吸収するための外装部品であり、個々の時計ケース６に合わせて何種類も製作されるものである。
中枠９にはソーラーセル１の位置決め部であるリング状段部９ａが形成してある。このリング状段部９ａに完成ソーラーセル１を丸めて収める共に、前記段部９ａの内周面９ｂにリング形状の完成ソーラーセル１を丸めた完成ソーラーセル１が広がろうとする張力で、又は接着等により貼りつけて、配置してある。
また、中枠９に設けた穴部９ｃから、完成ソーラーセル１の引き出し電極４を裏ブタ１６側に出し、絶縁シート１３、押え板１４を介して引き出し電極４の長穴４ｂにネジ１２を通し、位置決めチューブ１５に固定する。なお、本実施形態では、中枠９に配置した位置決めチューブ１５の位置は、時計中心から１０．４５ｍｍに設定した場合を示している。これによって、完成ソーラーセル１と回路基板１１との電気的接続を取っている。
第７図は、ソーラーセル付き電子時計の平面図であり、時計ムーブメント５を、完成ソーラーセル１を組み込んだドーナツ状の中枠９に収めた状態を示す。また、第７図は、中枠９の穴部９ｃから出した引き出し電極４を、前記押え板１４等を介してネジ１２によって図示しない回路基板へ固定した状態を示している。
第８図は、ソーラーセル付き電子時計の断面図で、見切り径がφ２４ｍｍの女性用時計の場合の要部断面図を示している。第６図に示すものに比べて見切り径が小さくなっているが、完成ソーラーセル１及び時計ムーブメント５は第６図に示すものと同一のものを使用している。この実施形態のものでは、中枠９ｗに配置した完成ソーラーセル１の引き出し電極４を固定する位置決めチューブ１５の位置は、時計中心から１０．４５ｍｍであり、第６図に示した見切り径がφ２８ｍｍの男性用時計の場合と変わっていない。
なお、外装部品である時計ケース６ｗ、文字板７ｗ、見返しリング１０ｗ等のほか、時計ムーブメント５を時計ケース６ｗに保持する中枠９ｗは時計ケースサイズに合わせて径方向の大きさが第６図の部品よりも小さくなっている。
この女性用時計に用いる完成ソーラーセル１は、男性用時計と同じものであるが、見切り径が小さくなった分、第５図に示すように完成ソーラーセル１の重なり部位１の長さを増やすことによって同じ完成ソーラーセル１を共通して使用することが可能となっている。
また、完成ソーラーセル１と位置決めチューブ１５との距離Ｌは女性用時計の方が男性用時計よりも小さいが、引き出し電極４の固定用の穴４ｂは長穴形状になっており、かつ、前記長穴４ｂの両側にはソーラーセル２の正負出力電極と繋がった細長い形状の正負出力電極パターン４ｃ、４ｄが形成されているため、完成ソーラーセル１と位置決めチューブ１５との距離Ｌが変化しても、一定範囲以内で同じ引き出し電極４を共通して使用することが可能となっている。
以上により、男性用時計でも女性用時計でもソーラーセル２及び引き出し電極４を共通に使うことができ、その結果、完成ソーラーセル１を共通に使うことが可能となっている。
前述のように、腕時計のデザインバリエーションを取るため、一つの時計ムーブメントに対して複数の外装デザインを用意することは一般的に行われている。すなわち、同一の時計ムーブメントを使ってデザイン違い、サイズ違いの時計に合わせて外装部品である時計ケース、文字板、指針、中枠等を設計、製作を行っている。したがって、本発明のように、見切り径違いのデザインに対応してソーラーセルを配置するための外装部品である中枠を、サイズごとにいくつか用意しておくことにはなんら問題ない。
なお、第８図のものは、第６図のものに比べて完成ソーラーセル１と位置決めチューブ１５との距離Ｌが小さいため、引き出し電極端部４ｇが時計ムーブメント５の中心に寄っている。そのため、引き出し電極の図示しない接続パターンと金属製の回路支持板１７との接触によるショートの恐れがある。そこで、その防止策として、引き出し電極４と回路支持基板１７との間に絶縁シート１８を配置してある。
また、見返しリング１０と完成ソーラーセル１の間には空気層１０ａがあり、見返しリング１０を通過した光が界面で反射して屈折や散乱が起こり、暗褐色のソーラーセル２の色を外から見え難くする効果がある。
なお、見返しリング１０は光透過性があり無色透明のポリカーボネート樹脂により射出成形で作り、その表面状態は光沢面にしてある。
次に、第６図にもとづいて本実施形態におけるソーラーセル付き電子時計の発電動作について説明する。
完成ソーラーセル１への光の入射は、風防ガラス１９を透過した光２０が直接光透過性の見返しリング１０を透過する場合と、風防ガラス１９を透過した光２０が文字板７で反射して、或いは更に風防ガラス１９の下面で反射して光透過性の見返しリング１０を透過する場合とがある。このようにして、完成ソーラーセル１に光Ｇが入射することにより、発電が行なわれる。完成ソーラーセル１で発電された電力は時計ムーブメント５内の回路基板１１に実装・形成された図示しない昇圧回路、充電回路を介して図示しない二次電池に充電される。時計は、二次電池から電力を受けて駆動する。
次に、見切り径サイズと発電量の関係について説明する。
本実施形態の第８図に示す時計の見切り径は、第６図に示す時計の見切り径よりも小さいため、ソーラーセル２の一部が重なり発電できない領域を生ずる。しかしながら、ソーラーセル２は単セルであるので、従来例で示したような複数のソーラーセルを円周方向に直列に接続した場合とは異なり、受光面積に応じた分の発電量は得ることが出来る。
第９図は、５００ｌｕｘの照度下において、第６図に示した構造で見切り径を変えた時計ケースに組み込んだ場合の完成ソーラーセル１の発電性能を測定し、見切り径に対する取得電流及び受光効率を測定したグラフである。
なお、取得電流とは、完成ソーラーセル１を組み込んだ完成時計において文字板に対して垂直方向から一定照度の光を当てた状態での発電電流であり、完成ソーラーセル１の動作電圧を０．４５Ｖ、文字板色は黒の条件下で測定した。
また、受光効率とは、前記と同じ照度下で完成ソーラーセル１を平置きした状態で光発電領域に対して直角方向から光を当てた場合の発電量（＝セル発電電流）と巻き付けによる光発電領域の露出割合との積に対する前記取得電流の割合であり、次式で表せる。
受光効率＝取得電流÷｛セル発電電流×露出割合｝
＝取得電流÷露出セル換算発電電流‥‥‥▲１▼
第９図によれば、本実施例に用いる単セルの完成ソーラーセルの取得電流は、見切り径に対してほぼ比例して得られることが判る。これは、本実施形態の完成ソーラーセルが単セルで、完成ソーラーセルの光発電領域の一部が隠れても光が当っている領域に応じた量の発電が行われている事を示している。この点が前述の特許文献１に示した従来例のように円周方向に複数の太陽電池セルを直列接続して配置した場合との大きな差である。
また、第９図より、受光効率は、近似直線でみると見切り径φ２９．５ｍｍで約２２％、φ１３ｍｍで約２０％のレベルとなっていることがわかる。
次に、本実施形態に用いる時計の消費電気量と完成ソーラーセルによる発電量との関係について説明する。
（１）時計消電
本実施例の説明に用いる時計の仕様は三針デート付きアナログ時計であり、時計消電＝０．５３μＡである。
よって、一日分運針に要する消電量＝１２．７μＡ・ｈｒ……▲２▼
となる。
（２）本実施形態で示したサイズの時計ケースに組み込んだ状態での、完成ソーラーセルの発電性能
完成ソーラーセルの発電電流＝６０μＡ
（条件：照度５００ｌｕｘ、動作電圧０．４５Ｖ、完成ソーラーセル平置き）
本実施形態によるソーラーセル付き電子時計は、単ソーラーセルを用いたもので完成ソーラーセルの開放電圧Ｖｏｃは０．６Ｖであり、定格電圧１．３５ＶのＬｉ二次電池を充電するためには発電電圧を昇圧する必要がある。
昇圧システムの仕様を昇圧倍率３倍、昇圧効率９０％とすると、前記一日当りの平均光照射条件における完成時計での発電量は、
発電量＝照射時間×露出セル体換算発電電流×受光効率×昇圧効率÷昇圧倍率……▲３▼
より計算できる。
更に▲１▼式を▲３▼に代入すると
発電量＝照射時間×取得電流×昇圧効率÷昇圧効率‥‥‥▲４▼
となる。
ここで、▲４▼式の一日当りの平均照射条件における完成時計での発電量が、▲２▼式の一日分運針に要する消電量よりも多ければ時計として成り立つ。
すなわち、時計消電×２４ｈｒ≦照射時間×取得電流×昇圧効率÷昇圧倍率‥‥‥▲５▼
となれば良い。
従って、一日当りの平均照射条件を照度５００ｌｕｘ、照射時間を４ｈｒと想定すると、最少の取得電流は▲５▼式より
最少の取得電流＝時計消電×２４ｈｒ×昇圧倍率÷照射時間÷昇圧効率
＝０．５３μＡ×２４ｈｒ×３÷４ｈｒ÷９０％
＝１０．６μＡ
となる。
次に、第９図の見切り径に対する取得電流のグラフから、取得電流１０．６μＡに対する見切り径はおよそ２５ｍｍであることが読み取れる。すなわち、時計として機能するのに十分な発電量を得るには、見切り径を２５ｍｍ以上とすれば良いことが確認できた。
なお、第８図に示す女性用時計では、見切り径が２４ｍｍまでは時計構造的に可能であることを示したが、本実施形態の説明に用いた時計ムーブメントにおいては、時計消電に対する発電性能から見切り径を２５ｍｍ以上とすれば良い。
このように本発明によれば、長さ約９６．８ｍｍ、幅２．４ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍ程度の細長い帯形状を有するソーラーセル２を用いて、見切り径が２５ｍｍ以上のソーラーセル付き電子時計を駆動することが可能となる。もちろん、時計ムーブメントの低消電化が進んだり、見返しリング１０における受光効率が向上したり、ソーラーセルの発電能力の性能が向上したりすれば、見切り径が２４ｍｍ以下のソーラーセル付き電子時計を駆動することも可能である。
受光効率は文字板の色によっても左右される。すなわち、文字板での光の反射が起こりやすい白や明るい色の文字板を使うと受光効率が大きくなり、文字板色が黒色では小さく、黒色と白色とでは白の方が受光効率は倍以上となるため、明るい色の文字板を使えば更に見切り径の小さな時計が可能となる。
更に、本発明の実施形態の説明では、帯状の単セルのソーラーセルを用いて説明を行ったが、ソーラーセル２を長手方向に上下二分割した二段セル等のソーラーセルを用いることも可能である。
第１０図及び第１１図は本発明の別の実施形態であり、本発明による時計ムーブメントを使って文字板の形状が楕円及び隅丸の長方形のデザインの時計に用いた例を示す。中枠９の形状が楕円等の形状をしている他は前述の実施形態と同じであり、中枠９の図示しない段部に完成ソーラーセル１を配置すると共に、中枠９に時計ムーブメント５を嵌め込み、完成ソーラーセル１を時計ムーブメント５に接続した状態を示す。このようにすれば、見切り形状が丸以外のソーラー発電時計にも応用可能である。
但し、見切りの形状、大きさにより見切り形状の周長が、ソーラーセルよりも長い場合には、ソーラーセルが開いた形状となる。しかしながら、この場合でも中枠の色調をソーラーセルの色調と合わせることによって、時計外部から切れ目を目立たなくすることが可能である。
第１２図〜第１６図は本発明のさらに別の実施形態であり、本発明による時計ムーブメントを使って文字板の形状が長方形、樽形等の小さい半径の角を有するデザインの時計に用いた例を示す。
腕時計の文字板の形状は、外装ケースのデザインに合わせ、円形のみならず、長方形、樽形状などさまざまな形状をとることは周知のことである。一方、ソーラーセルの光発電部材として採用されているアモルファスシリコンは、小さい半径、例えば５００μｍ以下で曲げるとそのアモルファスシリコンに亀裂破壊が生じてしまう。従って、長方形、樽形状等の角部に合わせてソーラーセルを曲げると、アモルファスシリコンは光発電部材としての役割を果たさなくなる。このため、長方形、樽形状等の小さい半径の角部を有する文字板の電子時計にはソーラーセルを文字板に対して垂直に配置する構造を採用することができなかった。
本実施形態のソーラーセル付き電子時計は、上記課題を解決し、幅広い時計のデザインに対応できるようにしている。
第１２図に示すソーラー付き電子時計の文字板７は、外周形状が矩形の一つである長方形の場合を示している。この文字板７の外形は、主要な外周を形成する複数の辺７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと、これら複数の辺と辺７ｄと７ａ、７ａと７ｂ、７ｂと７ｃ、７ｃと７ｄを接続するための角部（交点）７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈを有している。
完成ソーラーセル１は文字板７の角部７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ以外に配置される複数の光発電部（光発電領域）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備えている。複数の光発電部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、直列に配置すると共に、電気的には並列に接続した帯状に形成してある。この完成ソーラーセル１は破線で示すように前記文字板７の前記複数の辺７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに沿って配置されている。
第１３図は、第１２図のＡ−Ａ断面図で、従来の電子時計のように文字板７の下には電子時計のムーブメント５が配置されている。６は外装ケース、９は電子時計のムーブメント５を保持するための中枠で、中枠９をムーブメント５の外側と外装ケース６との間に介在させることによりムーブメント５は外装ケース９に保持されている。
完成ソーラーセル１は、その受光面１ｒが文字板内周側になるように中枠９の土手部９ａに立てかけた状態で、第１２図の破線で示すように文字板７の複数の辺７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに沿って文字板７に対し略垂直にリング状に配置される。見返しリング１０は、完成ソーラーセル１の受光面１ｒ側に配置され、帯状のソーラーセル１の保持と電子時計の見栄えをよくしている。見返しリング１０は、光を入光できるような透光性の素材で作られており、完成ソーラーセル１と同様に文字板７に対しリング状に配置されている。
以上のように、完成ソーラーセル１を文字板７の複数の辺７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに沿って文字板７に対し略垂直に配置すると、第１２図に示すＤ、Ｅ、Ｆ部において帯状の完成ソーラーセル１は、文字板７の長方形の角部７ｅ、７ｆ、７ｈに対応する個所が折り曲げられて中枠９の土手部９ａと見返しリング１０の間で保持されることになる。
次に、第１４〜１６図に基づいて帯状の完成ソーラーセル１の構造について説明する。なお、第１２図に示すＤ、Ｅ、Ｆ部に対応する完成ソーラーセル１の部分を、第１４図の展開図の中でｄ、ｅ、ｆ部として示した。
完成ソーラーセル１は、基板２に光発電部を構成するアモルファスシリコン層を実装してある。アモルファスシリコン層２１は、光エネルギーを電気エネルギーに変換するための光発電部である。本実施形態では、基板２として、プラスチック製のフィルム基板を用いている。このフィルム基板２の上にはアルミ等の金属箔２２が形成してある。この金属箔２２は、前述のアモルファスシリコン層２１の発電する電力を取り出す陽極側の電極となる。
第１４図に示す帯状の完成ソーラーセル１のｄ、ｅ、ｆ部はいずれも同一の断面構造を有している。
ここで、ｄ部の断面構造のＢ−Ｂ断面図を第１５図に、Ｃ−Ｃ断面図を第１６図に示す。金属箔２２は、第１６図においては、図中、右側のアモルファスシリコン層２１ｄと、左側のアモルファスシリコン層２１ｃの同じ極を接続する共通の電極となっており、第１５図においては、両側のアモルファスシリコン層２１ｃ及び２１ｄをつなぐのではなく、独立したパターンとなり、後述する接続電極２２ａとなる。
透明導電皮膜２３は、アモルファスシリコン層２１の上面に形成してあり、アモルファスシリコン層２１の入射光側に形成し、発電電力の陰極側の電極となる。
絶縁部材２４は、左右に分断したアモルファスシリコン層２１の上下の電極、透明導電皮膜２３と金属箔２２の短絡を防止するためのものである。
導電部材２５は、右側のアモルファスシリコン層２１ｄの上面に形成した透明導電皮膜２３と、左側のアモルファスシリコン層２１ｃの上面に形成した透明導電皮膜２３及び接続電極２２ａとを電気的に接続するものである。この結果、右側のアモルファスシリコン層２１ｄと左側のアモルファスシリコン層２１ｃは、電気的に接続される。
保護皮膜２６は、ソーラーセル１の表面を覆う透明な絶縁材である。
以上のように、透明導電皮膜２３は、左右のアモルファスシリコン層２１ｃ、２１ｄの上面側に配置された陰極側の電極となり、接続電極２２ａと導電部材２５によって電気的に接続される（第１５図）。また、左右両方のアモルファスシリコン層２１ｃ、２１ｄの下面の陽極側の電極は、金属皮膜２２によって電気的に接続される（第１６図）。同様にして、第１４図に示す各アモルファスシリコン層２１ａと２１ｄ、２１ｄと２１ｃに接続され、各アモルファスシリコン層２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは並列に接続されている。
完成ソーラーセル１の右側端部には、４個アモルファスシリコン２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが発電する電力を電子時計のムーブメント５へ接続するための接続端子４が圧着されている。
以上のような完成ソーラーセル１をソーラーセル付電子時計の外装ケース６に収納するにあたっては、第１４図に示したｄ部が第１２図に示したＤ部へ、同様にｅ部がＥ部へ、ｆ部がＦ部へと組み込まれて収納される。
アモルファスシリコン層２１は、非常に脆いので、曲げ半径が大きい場合は問題ないが、曲げ半径が小さい場合には耐えられず亀裂が生じる。その亀裂の発生は、上下の電極を構成する金属電極２２と透明導電皮膜２３との短絡、あるいは、水分の浸入による短絡などをもたらし、発電機能を損なう要因となる。
しかしながら、本実施形態の完成ソーラーセルによれば、小さい半径での曲げに耐えられる構造となっているので、文字板７の各角部７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈに対応する部分に亀裂を生じることがなく、それぞれのアモルファスシリコン層２１の電気的接続が確保される。
なお、第１４図に示す実施形態では、一枚の完成ソーラーセルに四個のアモルファスシリコン層を電気的に並列に接続したソーラーセル付き電子時計を構成していたが、第１７図に示すような構成の実施形態とすることもできる。
すなわち、基板２の幅方向に複数の帯状のアモルファスシリコン層２１を配置して、これら複数のアモルファスシリコン層２１を電気的に直列接続したソーラーセルユニットを構成する。そして、このソーラーセルユニットを文字板７の複数の辺に対応する数だけ設け（第１７図では、四辺７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに対応する四つのソーラーセルユニット２１ａ’、２１ｂ’、２１ｃ’、２１ｄ’）、これらソーラーセルユニットをそれぞれ文字板７の辺に沿って、かつ、文字板に対してほぼ垂直に配置する。一方、文字板７の角部７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと対応する部分には、可撓性の導電部材２７を配置する。また、前記複数のソーラーセルユニットは、電気的に並列接続して完成ソーラーセルとしてある。
【産業上の利用可能性】本発明によれば、見返し部にソーラーセルを配置することによって、金属文字板を使用したソーラーセル付き電子時計を提供することができ、更に見切り径サイズにかかわらず共通の時計ムーブメント及び共通の完成ソーラーセルを使用可能なソーラーセル付き電子時計を提供することができる。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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