JP2000000029U - Thermoelectric watch - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱電発電素子の発電出力をエネルギー源とし
て利用する熱電発電腕時計において、発電出力を向上さ
せるために腕時計の裏蓋とケース間に生じる温度差をで
きるだけ大きくとることが可能な構造を提供する。
【解決手段】 金属製のケース10と熱絶縁体40と裏
蓋20とモジュール50と熱電対を多数配置する熱電発
電素子とを備え、熱電発電素子はその温接点61が裏蓋
20に接するように配置し、冷接点62がケース10に
接するようケース10と裏蓋20の間に設置され、熱絶
縁体40および裏蓋20を含まない金属製のケース10
表面にのみに放熱層70を設ける。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the power generation output of a thermoelectric power generation wristwatch that uses the power generation output of a thermoelectric power generation element as an energy source, it is desirable to minimize the temperature difference generated between the case back and the case as much as possible. Provides a possible structure. The thermoelectric generator includes a metal case, a thermal insulator, a back cover, a module, and a thermoelectric generator in which a plurality of thermocouples are arranged. The thermoelectric generator has a hot junction in contact with the back cover. And the metal case 10 not including the thermal insulator 40 and the back cover 20 is disposed between the case 10 and the back cover 20 so that the cold junction 62 contacts the case 10.
The heat radiation layer 70 is provided only on the surface.
Description
【0001】[0001]
本考案は、熱電発電素子を内部に保持しその発電エネルギーで駆動する熱電発 電腕時計に関し、とくに発電効率向上に有効な温度差を拡大させるための構造に 関する。 The present invention relates to a thermoelectric wristwatch that holds a thermoelectric element inside and is driven by the generated energy, and particularly relates to a structure for expanding a temperature difference effective for improving power generation efficiency.
【0002】[0002]
熱電発電素子をエネルギー源として用いた腕時計の構造について、図3の断面 図を用いて説明する。腕時計の中には微小な熱電発電素子60が、その空きスペ ースを利用して装着されている。 The structure of a wristwatch using a thermoelectric element as an energy source will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. A minute thermoelectric power generation element 60 is mounted in the wristwatch using the empty space.
【0003】 図3に示すように、熱電発電素子60は時計モジュール50と裏蓋20間のス ペースに装着されており、その温接点61は裏蓋20に接触し、冷接点62は金 属製のモジュールカバー53を介してケース10と熱的に接触している。As shown in FIG. 3, a thermoelectric generator 60 is mounted in a space between the watch module 50 and the back cover 20, and its hot junction 61 contacts the back cover 20, and its cold junction 62 is a metal. Is in thermal contact with the case 10 via a module cover 53 made of a metal.
【0004】 裏蓋20は使用者の腕に直接接触しているため体温近辺まで暖められるが、ケ ース10は外気により常に冷やされているため両者の間には温度差が生じる。The back cover 20 is warmed to near body temperature because it is in direct contact with the user's arm, but the case 10 is constantly cooled by the outside air, so that a temperature difference occurs between the two.
【0005】 そこで、両者に接している熱電発電素子60の温接点61および冷接点62間 にも温度差が生じ、それに伴い熱電発電素子60には起電力が生じ、時計の必要 とするエネルギーが供給されることになる。[0005] Therefore, a temperature difference also occurs between the hot junction 61 and the cold junction 62 of the thermoelectric generation element 60 that is in contact with both, and accordingly, an electromotive force is generated in the thermoelectric generation element 60, and the energy required by the timepiece is generated. Will be supplied.
【0006】 この熱電発電素子60の発電量を左右する要素として、熱電発電素子60に含 まれている熱電対の材料特性および熱電対数が重要であるのは言うまでもない。It is needless to say that the material characteristics and the number of thermocouples of the thermocouple included in the thermoelectric generation element 60 are important as factors that influence the power generation amount of the thermoelectric generation element 60.
【0007】 しかしもう一つ、与えられた温度差は非常に重要な要素である。これについて 図4のグラフを用いて説明する。熱電発電素子60材料としてはBiTe合金を 用いた。[0007] However, another point is that the given temperature difference is a very important factor. This will be described with reference to the graph of FIG. A BiTe alloy was used as the thermoelectric generator 60 material.
【0008】 図4(a)のグラフは温度差が1℃の場合、熱電発電素子の熱電対の対の数を 1000対、2000対、3000対と変化させたときの電流電圧特性であり、 図4(b)は熱電対の対の数1000の場合、温度差を1℃、2℃、3℃と変化 させたときの電流電圧特性である。The graph of FIG. 4A shows current-voltage characteristics when the number of thermocouple pairs of the thermoelectric generator is changed to 1000, 2000, and 3000 pairs when the temperature difference is 1 ° C. FIG. 4B shows the current-voltage characteristics when the temperature difference is changed to 1 ° C., 2 ° C., and 3 ° C. when the number of thermocouple pairs is 1000.
【0009】 図4のグラフで明らかなように、熱電対数を増大させると、熱電対数に比例し て電圧も増大する。As is clear from the graph of FIG. 4, when the number of thermocouples is increased, the voltage is increased in proportion to the number of thermocouples.
【0010】 しかしながら、内部抵抗も比例して増えるため電流値は変化することがない。 つまり、出力としては熱電対数に1次的に比例することとなる。However, since the internal resistance also increases in proportion, the current value does not change. That is, the output is linearly proportional to the number of thermocouples.
【0011】 さらにこの場合は1対の形状を変えてないため素子全体としては面積が増えて しまう。これに比べて、温度差を増大した場合、電圧および電流ともに比例して 増えていることがわかる。Further, in this case, since the pair of shapes is not changed, the area of the entire device increases. In contrast, it can be seen that when the temperature difference is increased, both the voltage and the current are increased in proportion.
【0012】 つまり、出力は温度差に2次的に比例するものであり、多少の温度差の違いで も非常に効果があることがわかる。That is, the output is quadratic in proportion to the temperature difference, and it can be seen that a slight difference in temperature difference is very effective.
【0013】 では実際の温度差はどの程度であるかというと、気温25℃の場合で裏蓋20 とケース10の温度差はせいぜい2℃ほどである。Then, what is the actual temperature difference? When the temperature is 25 ° C., the temperature difference between the back cover 20 and the case 10 is at most about 2 ° C.
【0014】 それは裏蓋からの熱伝導によりケースも温められてしまい、外気による冷却が 間に合わないからである。This is because the case is warmed by heat conduction from the back cover, and cooling by the outside air cannot be made in time.
【0015】 この熱伝導を抑えるため、従来から図3に見られるように、ケース10と裏蓋 20の間には熱絶縁体40を挟み、両者が接触しないようにしてきた。In order to suppress the heat conduction, a heat insulator 40 is interposed between the case 10 and the back cover 20 so as not to contact with each other as shown in FIG.
【0016】 しかしこれによって得られる温度差が約2℃である。実際の腕と外気の温度差 は少なくとも10℃はあり、それを充分活用しているとはいえない。However, the resulting temperature difference is about 2 ° C. The temperature difference between the actual arm and the outside air is at least 10 ° C, and it cannot be said that it is fully utilized.
【0017】 そこでさらに温度差を広げるためには、裏蓋20からの熱伝導を抑えるだけで なく、ケース10を積極的に冷却することも重要な課題である。それにはケース 10自体の放熱効率を高める必要がある。 しかしながらケース10側の積極的な改良は従来ほとんどなされていない。In order to further widen the temperature difference, not only suppressing the heat conduction from the back cover 20 but also actively cooling the case 10 is an important issue. For that purpose, it is necessary to increase the heat radiation efficiency of the case 10 itself. However, the case 10 has not been actively improved.
【0018】 一般的に高温になることを避けるために放熱させる手段としては、表面に放熱 用のフィンを付けることがよく用いられる。 これについてはたとえば特開昭53−69677号公報にも記載され、機械的 に加工したフィンの熱電発電腕時計への応用も考えられている。In general, as a means for dissipating heat to avoid a high temperature, a heat dissipating fin is often used on the surface. This is described in, for example, JP-A-53-69677, and the application of mechanically processed fins to thermoelectric wristwatches is also considered.
【0019】 しかしながら機械加工によるフィンは、ミリメートルオーダーの板状構造とな っているため、それをケースにとりつけることは技術的にも難しく、さらに問題 として、腕時計は機能性はもとよりその装飾性が価値として重要なため、凹凸が 大きいフィンを取り付けることが非常に困難といわざるをえない。However, since the fins formed by machining have a plate-like structure on the order of millimeters, it is technically difficult to attach them to the case, and as a further problem, wristwatches are not only functional but also decorative. Since it is important as a value, it must be said that it is extremely difficult to install fins with large irregularities.
【0020】[0020]
上記のように、熱電発電腕時計においては素子に起電力を発生させるケースと 裏蓋との温度差が重要である。 As described above, in a thermoelectric generation watch, the temperature difference between the case that generates electromotive force in the element and the back cover is important.
【0021】 しかしながら従来の構成ではまだ充分体温と外気温の差を効率よく利用するも のであるとは考えられない。However, it is not considered that the conventional configuration still sufficiently uses the difference between the body temperature and the outside temperature efficiently.
【0022】 〔考案の目的〕 そこで本考案の目的は上記の問題を解決し、時計ケースに改良を施すことによ り積極的にケースの温度を低下させ裏蓋との温度差を従来以上に高め、熱電発電 素子の発電効率を高めるとともに、外観上も装飾品としても充分価値のある腕時 計を提供することにある。[Purpose of the Invention] The purpose of the present invention is to solve the above problems and improve the timepiece case to reduce the temperature of the case positively, thereby increasing the temperature difference between the case and the back cover more than before. The purpose is to increase the power generation efficiency of the thermoelectric element and to provide a wristwatch that is sufficiently valuable both in appearance and as a decoration.
【0023】[0023]
上記の目的を達成するため本考案の熱電発電腕時計においては、下記に記載の 構造を採用する。 In order to achieve the above object, the thermoelectric watch of the present invention adopts the following structure.
【0024】 本考案の熱電発電腕時計は、金属製のケースと熱絶縁体と裏蓋とモジュールと 熱電対を多数配置する熱電発電素子とを備え、熱電発電素子はその温接点が裏蓋 に接するように配置し、冷接点がケースに接するようケースと裏蓋の間に設置さ れ、熱絶縁体および裏蓋を含まない金属製のケース表面にのみに放熱層を設ける ことを特徴としている。The thermoelectric generation wristwatch of the present invention includes a metal case, a thermal insulator, a back cover, a module, and a thermoelectric generation element in which a large number of thermocouples are arranged, and the thermoelectric generation element has a hot junction in contact with the back cover. It is placed between the case and the back cover so that the cold junction is in contact with the case, and the heat radiation layer is provided only on the surface of the metal case that does not include the thermal insulator and the back cover.
【0025】[0025]
本考案の最適な実施形態における熱電発電腕時計を、図1を用いて説明する。 図1は本考案の熱電発電腕時計を示す断面図である。 A thermoelectric wristwatch according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view showing a thermoelectric wristwatch of the present invention.
【0026】 図1に示すように、本考案の腕時計も一般のものと同様に外装は金属製のケー ス10と裏蓋20とガラス30とから構成する。As shown in FIG. 1, the wristwatch of the present invention has a metal case 10, a back cover 20, and a glass 30 similarly to a general wristwatch.
【0027】 さらにケース10と裏蓋20間の熱伝導を抑制するために両者の間にはプラス チック性の熱絶縁体40を装着する。Further, in order to suppress heat conduction between the case 10 and the back cover 20, a plastic thermal insulator 40 is mounted between the two.
【0028】 内部には表示用の針51と、文字盤52と、そして駆動部を備えたモジュール 50とが取り付けられている。A display hand 51, a dial 52, and a module 50 having a drive unit are mounted inside.
【0029】 このモジュール50には、モジュールカバー53が備えられており、モジュー ルカバー53と裏蓋20に挟まれた形で、熱電発電素子60を設置する。The module 50 is provided with a module cover 53, and a thermoelectric generator 60 is installed between the module cover 53 and the back cover 20.
【0030】 熱電発電素子60はBiTe合金による熱電対(図示せず)が多数配されたも のであり、温接点61部分が裏蓋20と接し、冷接点62部分がモジュールカバ ー53と接するようになっている。The thermoelectric generator 60 has a large number of thermocouples (not shown) made of BiTe alloy. The thermocouple 61 is in contact with the back cover 20, and the cold junction 62 is in contact with the module cover 53. It has become.
【0031】 モジュールカバー53は金属製でありケース10と熱的に接触しているため、 ほぼケース10と同温度になり、裏蓋20との間で温度差が保たれる。Since the module cover 53 is made of metal and is in thermal contact with the case 10, the temperature of the module cover 53 is substantially the same as that of the case 10, and a temperature difference between the module cover 53 and the back cover 20 is maintained.
【0032】 熱電発電素子60はこの温度差を効率的に利用するため、両者に密着させる必 要があり、本考案においてはモジュールカバー53にバネ性を持たせ、裏蓋20 をネジ21で固着することで、熱電発電素子60をモジュールカバー53と裏蓋 20に密着して挟み込むようにしている。The thermoelectric generation element 60 needs to be in close contact with both in order to efficiently use this temperature difference. In the present invention, the module cover 53 is provided with a spring property, and the back cover 20 is fixed with the screw 21. By doing so, the thermoelectric generator 60 is tightly sandwiched between the module cover 53 and the back cover 20.
【0033】 ところで、ケース10は一般にステンレス、チタン、あるいはアルミニウムな どからなるが、本考案においてはそれぞれの材料の表面処理を行い新たに放熱層 70を設け、外気への放熱効率を高めるようにする。 以下にその具体的な構成を示す。By the way, the case 10 is generally made of stainless steel, titanium, aluminum, or the like. In the present invention, the surface treatment of each material is performed to newly provide a heat radiation layer 70 so as to increase the heat radiation efficiency to the outside air. I do. The specific configuration is shown below.
【0034】 第1の実施例における放熱層70は、微小な凹凸を無数に有する薄膜である。 以下にこの放熱層70の形成方法を示す。The heat radiation layer 70 according to the first embodiment is a thin film having countless minute irregularities. Hereinafter, a method of forming the heat radiation layer 70 will be described.
【0035】 アノード、熱フィラメント、および蒸発源となるチタンを備えた真空槽中にケ ース10をカソードとして設置する。The case 10 is set as a cathode in a vacuum chamber provided with an anode, a hot filament, and titanium as an evaporation source.
【0036】 そして真空槽内を真空に排気した後、アルゴンおよび窒素を導入し熱電子によ るプラズマを発生さ、電子ビーム法により蒸発させたチタンをプラズマガスと反 応させて膜形成する。After the inside of the vacuum chamber is evacuated to vacuum, argon and nitrogen are introduced to generate plasma by thermal electrons, and titanium evaporated by an electron beam method is reacted with a plasma gas to form a film.
【0037】 この方法はプラズマ中で金属の蒸着を行ういわゆるイオンプレーティング法と 同じである。This method is the same as the so-called ion plating method in which metal is deposited in plasma.
【0038】 最適ガス圧と最適カソード電圧とで膜形成すると、導入した窒素および真空層 の吸着ガスから生じる酸素と炭素がチタンと化合し、TiNOC膜となり光沢の ある黒色の膜がケース10表面に形成される。When a film is formed at an optimum gas pressure and an optimum cathode voltage, the introduced nitrogen and oxygen and carbon generated from the adsorbed gas of the vacuum layer are combined with titanium to form a TiNOC film, and a glossy black film is formed on the surface of the case 10. It is formed.
【0039】 この薄膜は1μm以下の微小な凹凸を有しているため微視的に表面積が非常に 増大しており、放熱効率が大変良好である。 またこの凹凸のためもあり、見た目には黒色に非常に近い色となり時計外装と して良好である。Since this thin film has minute irregularities of 1 μm or less, the surface area is extremely increased microscopically, and the heat radiation efficiency is very good. Also, due to the unevenness, the color looks very close to black, which is good as a watch exterior.
【0040】 このような真空技術を用いた方法のほかに、吹き付けによる塗布方法でも微小 な凹凸を無数に有する薄膜は形成することができる。In addition to the method using such a vacuum technique, a coating method by spraying can also form a thin film having countless minute irregularities.
【0041】 粒径が5〜10μmの金属あるいはカーボンの微粒子を接着性の有機溶剤中で 混練し、スプレー法によりケース10に吹き付ける。Fine particles of metal or carbon having a particle size of 5 to 10 μm are kneaded in an adhesive organic solvent and sprayed on the case 10 by a spray method.
【0042】 このようにして形成される薄膜は微粒子により微小な凹凸を有し、やはり表面 積が非常に大きくなり外気への放熱効率が向上する。The thin film thus formed has minute irregularities due to the fine particles, and also has a very large surface area, which improves the efficiency of heat radiation to the outside air.
【0043】 その他、メッキ法などによっても微小な突起を有する薄膜は作成可能である。In addition, a thin film having minute projections can be formed by a plating method or the like.
【0044】 第2の実施例における放熱層70は、高熱伝導物質からなる薄膜である。 以下にこの放熱層70形成方法を示す。The heat radiation layer 70 according to the second embodiment is a thin film made of a high heat conductive material. The method for forming the heat dissipation layer 70 will be described below.
【0045】 真空槽中にケース10を設置し、真空槽内を真空に排気した後、メタンおよび 水素ガスを導入する。 ケース10をカソードとして高周波電圧を印加しプラズマを発生させると、メ タンは分解しダイヤモンド状薄膜としてケース10表面に付着する。After the case 10 is set in a vacuum chamber and the inside of the vacuum chamber is evacuated to a vacuum, methane and hydrogen gas are introduced. When a high-frequency voltage is applied using the case 10 as a cathode to generate plasma, methane is decomposed and adheres to the surface of the case 10 as a diamond-like thin film.
【0046】 これはいわゆるプラズマCVD法と呼ばれるものである。このとき、場合によ ってはケース10とダイヤモンド状薄膜の密着性を向上させるためにシリコン薄 膜などの密着層をあらかじめ形成してもよい。This is what is called a plasma CVD method. At this time, in some cases, an adhesion layer such as a silicon thin film may be formed in advance to improve the adhesion between the case 10 and the diamond-like thin film.
【0047】 ダイヤモンド状薄膜は、その構造がダイヤモンドに非常に類似しているため、 熱伝導率が非常に高い特性を有している。 そのため、外気への放熱効率が向上する。The diamond-like thin film has a very high thermal conductivity because its structure is very similar to diamond. Therefore, the heat radiation efficiency to the outside air is improved.
【0048】 またさらに、プラズマエネルギーを増加させる、あるいは高温にするなどによ りダイヤモンド状薄膜にはダイヤモンドの結晶が含まれる場合がある。Further, the diamond-like thin film may contain diamond crystals by increasing the plasma energy or increasing the temperature.
【0049】 このときはさらに熱伝導率が向上するとともに、結晶粒子により薄膜表面には 微小な突起が現れ、表面積増大の効果も付加され、放熱効率はさらに向上させる ことができる。At this time, the thermal conductivity is further improved, and fine projections appear on the surface of the thin film due to the crystal particles, and the effect of increasing the surface area is added, so that the heat radiation efficiency can be further improved.
【0050】 このダイヤモンド状薄膜は、本質的に可視光の反射がほとんどなく非常に高級 感のある黒色となり、時計外装としても価値のあるものが得られる。This diamond-like thin film has essentially no reflection of visible light and has a very high-grade black color, and is valuable as a watch exterior.
【0051】 第3の実施例における放熱層70は、微小な凹凸を有するケース自体の表面変 質層である。 以下にこの放熱層70の形成方法を示すが、これはケース10の表面自体を物 理的または化学的な手法で処理し凹凸を形成し放熱層70を設ける方法である。The heat radiation layer 70 in the third embodiment is a surface-altered layer of the case itself having minute irregularities. The method of forming the heat radiation layer 70 will be described below. This is a method in which the surface itself of the case 10 is treated by a physical or chemical method to form irregularities, and the heat radiation layer 70 is provided.
【0052】 大きさ10μmほどのセラミックスパウダーを、圧縮空気の力によってケース 10に吹き付ける。これはいわゆるホーニング法と呼ばれるものである。A ceramic powder having a size of about 10 μm is sprayed on the case 10 by the force of compressed air. This is the so-called honing method.
【0053】 ホーニング法によりケース10表面は機械的に荒らされることで、やはり10 μmオーダーの凹凸が生じる。この凹凸は表面積を増加させるため、放熱効率は 非常に向上する。The surface of the case 10 is mechanically roughened by the honing method, so that irregularities on the order of 10 μm also occur. Since the unevenness increases the surface area, the heat radiation efficiency is greatly improved.
【0054】 さらにまたケース10自体に凹凸を設ける方法はプラズマエッチングあるいは 酸などのエッチング液を用いた化学エッチングによっても実現可能である。Furthermore, the method of providing the case 10 with irregularities can also be realized by plasma etching or chemical etching using an etchant such as an acid.
【0055】 あるいは、ケース10を電解酸化処理を行うことで、膜はポーラスになり凹凸 を形成することができる。Alternatively, when the case 10 is subjected to the electrolytic oxidation treatment, the film becomes porous and irregularities can be formed.
【0056】 これは、たとえばケース10がアルミニウムである場合、シュウ酸などの酸の 中で電解酸化処理しアルマイト皮膜を形成するなどが代表的である。For example, when the case 10 is made of aluminum, a typical example is to form an alumite film by electrolytic oxidation treatment in an acid such as oxalic acid.
【0057】 さらに放熱層70として、上記で述べた各種の放熱層70を組み合わせたもの はさらに大きな効果がある。その一つとしてホーニング法によって凹凸の形成さ れたケース10表面にダイヤモンド状薄膜を形成するものがある。Further, a combination of the above-described various heat radiation layers 70 as the heat radiation layer 70 has a still greater effect. One of them is to form a diamond-like thin film on the surface of the case 10 having the unevenness formed by the honing method.
【0058】 このような手段により、ケース10表面は凹凸による表面積の増大と熱伝導率 の向上という2つの特性を合わせ持ち、放熱効率はさらに向上する。By such means, the surface of the case 10 has the two characteristics of increasing the surface area due to the unevenness and improving the thermal conductivity, and the heat radiation efficiency is further improved.
【0059】 本実施例で述べたそれぞれの方法によって形成する放熱層70の効果について 図2を用いて説明する。The effect of the heat radiation layer 70 formed by each method described in this embodiment will be described with reference to FIG.
【0060】 ステンレス製のケース10のおもて面のみを表面処理し、放熱層70を設け裏 面の温度を測定する。 測定のとき、裏面からは室温より高温のヒータにより加熱を行う。Only the front surface of the case 10 made of stainless steel is subjected to surface treatment, a heat radiation layer 70 is provided, and the temperature of the back surface is measured. At the time of measurement, the back surface is heated by a heater having a temperature higher than room temperature.
【0061】 図2には表面処理を行ったケース10の裏面の温度変化を、表面処理を行わな いケース10の裏面温度との差として示している。FIG. 2 shows the temperature change on the back surface of the case 10 subjected to the surface treatment as a difference from the back surface temperature of the case 10 not subjected to the surface treatment.
【0062】 図2のグラフに示すように、表面処理を行わないケース10の温度は最終的に 約35℃になっている。また室温は約25℃である。As shown in the graph of FIG. 2, the temperature of the case 10 where no surface treatment is performed is finally about 35 ° C. Room temperature is about 25 ° C.
【0063】 図2のグラフにおいて、曲線aは放熱層70にダイヤモンド状薄膜を用いる場 合を示し、曲線bは放熱層70がホーニングによる表面処理である場合を示し、 曲線cは放熱層70がホーニング処理とダイヤモンド薄膜を組み合わせたもので ある場合を示し、曲線dは放熱層70が黒色イオンプレーティング膜である場合 を示し、曲線eは放熱層70が微粒子膜である場合の温度変化を表している。In the graph of FIG. 2, curve a shows the case where a diamond-like thin film is used for the heat dissipation layer 70, curve b shows the case where the heat dissipation layer 70 is a surface treatment by honing, and curve c shows the case where the heat dissipation layer 70 is used. The case where the honing treatment and the diamond thin film are combined is shown, the curve d shows the case where the heat radiation layer 70 is a black ion plating film, and the curve e shows the temperature change when the heat radiation layer 70 is a fine particle film. ing.
【0064】 図2に見られるように、それぞれの表面処理をしたケース10とも未処理のケ ース10に比べ温度が低下していることがわかり、放熱効果が向上していること が確かめられる。As can be seen from FIG. 2, it can be seen that the temperature of each of the cases 10 subjected to the surface treatment is lower than that of the untreated case 10, and that the heat radiation effect is improved. .
【0065】 その温度低下はマイナス0.7℃からマイナス1.9℃であり、従来の熱電発 電腕時計の裏蓋20とケース10間の温度差が2℃ほどであることを考えると、 この放熱効果は非常に大きなものであり、発電出力に換算すると従来の0.8か ら2.8倍の増大が可能であることを示すものである。The temperature drop is from −0.7 ° C. to −1.9 ° C., and considering that the temperature difference between the back cover 20 and the case 10 of the conventional thermoelectric wristwatch is about 2 ° C. The heat radiation effect is very large, indicating that it is possible to increase the power generation output from 0.8 to 2.8 times the conventional value.
【0066】 本発明の実施例において、熱電発電素子60は、裏蓋20とモジュールカバー 53の間に挟み込む形で設置しているが、温接点61が裏蓋20と接触し、そし て冷接点62がケース10と熱的に接触していれば他の位置にあっても問題はな く、たとえばケース10に直接接するようにモジュール50およびモジュールカ バー53の外周部に設置するなども考えられる。In the embodiment of the present invention, the thermoelectric generation element 60 is installed so as to be sandwiched between the back cover 20 and the module cover 53, but the hot junction 61 contacts the back cover 20 and the cold junction There is no problem if 62 is in another position as long as it is in thermal contact with case 10. For example, it is conceivable to install module 62 around module 50 and module cover 53 so as to directly contact case 10. .
【0067】 またこのとき熱電発電素子60をケース10と裏蓋20とに密着させるために は、熱絶縁体40の材料として弾力性のあるプラスチックを用い、その変形を利 用することもできる。At this time, in order to bring the thermoelectric generator 60 into close contact with the case 10 and the back cover 20, an elastic plastic may be used as the material of the thermal insulator 40, and its deformation may be used.
【0068】 さらに本発明の実施例においては、熱電発電素子60としてBiTe合金を用 いているが、たとえばBi、Sb、Te、Siなどの単一材料あるいはFeSi 合金、CrSi合金など材料を用いることもできる。Further, in the embodiment of the present invention, a BiTe alloy is used as the thermoelectric generator 60. However, a single material such as Bi, Sb, Te, or Si, or a material such as FeSi alloy or CrSi alloy may be used. it can.
【0069】[0069]
【考案の効果】 以上の説明から明らかなように、本考案においては、熱電発電腕時計のケース を表面処理し、表面に微小な凹凸を持つあるいは高熱伝導性物質からなる放熱層 を設けている。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, in the present invention, the case of the thermoelectric generation wristwatch is subjected to surface treatment, and a heat radiation layer having minute irregularities on the surface or made of a high heat conductive material is provided.
【0070】 このことにより、従来よりケースの温度を低下させ、裏蓋との温度差を大きく 得ることができる。これにより内蔵された熱電発電素子は従来よりかなり大きな 発電出力を得ることができる。つまり本考案の構造を取り入れることで、従来よ り安定した駆動が行え、さらに動作寿命の長い熱電発電腕時計を提供することが できる。As a result, it is possible to lower the temperature of the case as compared with the conventional case, and to obtain a large temperature difference from the case back. As a result, the built-in thermoelectric power generation element can obtain a considerably higher power generation output than before. In other words, by adopting the structure of the present invention, it is possible to provide a thermoelectric power generation wristwatch that can perform more stable driving than before and has a longer operating life.
【0071】 さらに、本考案における放熱層はすべて薄膜からなっているかあるいはケース 自体の表面変質層であるため、外観上も違和感がなく装飾品としての時計の価値 を失わないものである。そして本考案の構造は、今後熱電発電素子をエネルギー 源として用いるその他の電子機器の高効率化にも応用可能である。Further, since the heat radiation layer in the present invention is formed entirely of a thin film or is a surface alteration layer of the case itself, the appearance is not uncomfortable and the value of the watch as a decorative article is not lost. The structure of the present invention can be applied to increase the efficiency of other electronic devices that use thermoelectric elements as energy sources in the future.
【図1】本考案の実施形態における熱電発電腕時計を示
す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a thermoelectric wristwatch according to an embodiment of the present invention.
【図2】本考案の実施形態における各種表面処理を施し
たケースの温度変化を表すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a temperature change in a case subjected to various surface treatments in the embodiment of the present invention.
【図3】従来の熱電発電腕時計を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a conventional thermoelectric wristwatch.
【図4】一般的な熱電発電素子の熱電対数あるいは与え
る温度差を変化させた場合の出力特性を表す図面であ
る。FIG. 4 is a diagram showing output characteristics when the number of thermocouples or a given temperature difference of a general thermoelectric power generation element is changed.
10:ケース 20:裏蓋
40:熱絶縁体 50:モジュール 53:モジュールカ
バー 60:熱電発電素子 61:温接点 62:冷接点 70:放熱層10: Case 20: Back cover
40: Thermal insulator 50: Module 53: Module cover 60: Thermoelectric generator 61: Hot junction 62: Cold junction 70: Heat dissipation layer
Claims (2)
ュールと熱電対を多数配置する熱電発電素子とを備え、 熱電発電素子はその温接点が裏蓋に接するように配置
し、 冷接点がケースに接するようケースと裏蓋の間に設置さ
れ、 熱絶縁体および裏蓋を含まない金属製のケース表面にの
みに放熱層を設けることを特徴とする熱電発電腕時計。1. A thermoelectric generator, comprising a metal case, a thermal insulator, a back cover, a module and a plurality of thermocouples, wherein the thermoelectric generator is disposed such that its hot junction is in contact with the back cover. A thermoelectric power generation wristwatch, wherein a heat dissipation layer is provided only on a surface of a metal case that does not include a thermal insulator and a back cover, and is provided between a case and a back cover so that a contact is in contact with the case.
求項1に記載の熱電発電腕時計。2. The thermoelectric wristwatch according to claim 1, wherein the heat radiating layer is a thin film made of a material having high thermal conductivity.
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