JP2000111669A - 熱発電時計 - Google Patents

熱発電時計

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JP2000111669A
JP2000111669A JP10280911A JP28091198A JP2000111669A JP 2000111669 A JP2000111669 A JP 2000111669A JP 10280911 A JP10280911 A JP 10280911A JP 28091198 A JP28091198 A JP 28091198A JP 2000111669 A JP2000111669 A JP 2000111669A
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JP
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heat
film
glass
thermoelectric
thermoelectric element
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JP10280911A
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English (en)
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Susumu Fujita
進 藤田
Yasushi Nakabayashi
靖 中林
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SIIRD CT KK
Seiko Instruments Inc
SII R&D Center Inc
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SIIRD CT KK
Seiko Instruments Inc
SII R&D Center Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】裏ブタから腕の熱を取り込み、熱電素子を経由
して熱を放熱胴に流し、放熱胴、ガラス等から外気に放
熱する事により発電する熱発電時計において、放熱胴、
ガラス等の放熱能力を改善し、また、腕から裏ブタへの
熱伝達を改善する事により熱発電能力を改善する。 【構成】 ガラス6の外面に放射率の大きい放熱膜13
を設け、また、放熱胴5の外面にも第二の放熱膜14、
更に裏ブタ1の外面に第三の放熱膜15を設ける事によ
り、ガラス6及び放熱胴5の放熱能力を増し、あるいは
裏ブタ1の熱吸収能力を増すことにより熱発電能力を改
善する。

Description

【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、内部に設けた熱電素子により発電する熱
発電時計に関するものであり、この発電効率を改善する
ための外装処理に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の熱発電時計の断面図を図3に示
す。裏ブタ1が断熱胴2にネジ3で固定されており、断
熱胴2は放熱胴5に接着されている。放熱胴5の上部に
はガラス6が取り付けられている。裏ブタ1の内側中央
付近に熱電素子7が接着されており、熱電素子7の上面
には熱伝導板8が押し当てられており、熱伝導板8の周
辺部は放熱胴5にネジ9で固定されている。放熱胴5の
ガラス6側の内側には文字板10が押し当てられ、この
文字板10が取り付けられた時計ムーブメント11が裏
ブタ1側に配置されている。時計ムーブメント11の裏
ブタ1側部分と熱伝導板8との間には弾性の熱伝導シー
ト12が配置されている。なお、ここでは時計ムーブメ
ント11を保持する中枠、及び時刻表示用の針は省略し
ている。
【0003】裏ブタ1は腕から熱を受け取り、受け取っ
た熱を熱電素子7に伝える。そのため、裏ブタ1は熱ロ
スを低減するために熱伝導性の高い金属で形成されてい
る。更に、この熱は熱伝導板8に伝えられ、放熱胴5へ
流れる。熱電素子7から放熱胴5表面までの熱伝導ロス
を抑えるために熱伝導板8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、放熱胴5は厚み
があるので熱伝導板8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。放熱胴5に伝えられ
た熱は放熱胴の表面とガラス6の表面から空中に放熱さ
れる。このような熱の流れにより熱電素子7の上下に温
度差が生じ、熱電素子7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から断熱胴2を通って放熱胴5に流れ、これ
は熱電素子7の発電には寄与しないため発電効率を低下
させる。このため断熱胴2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】上述のような構成で熱
電素子7の発電能力を上げるためには放熱胴5およびガ
ラス6から外気への放熱性能を上げる必要がある。空気
への熱放出は熱伝導、対流、放射の三つの作用により放
出される。しかし、空気の熱伝導率は極めて低いため熱
伝導による放熱能力は低い。この三つの作用の中では対
流による熱放出が一番大きいが、これを有効に作用させ
る時計の構造を実現させることは困難である。すなわ
ち、対流による放熱性能を上げるためには放熱部の形状
を空気が対流しやすくすることと、表面積を大きくする
ことが効果的であるものの、微小な凹凸による表面積の
増加は空気がまとわりついて効果的な放熱ができない。
大きな凹凸はデザイン制約が大きく時計の外装では採用
が難しい。
【0006】一方、放射による熱放出は、対流ほどの放
熱能力はないが、全体の放熱性能に対する影響は大き
い。放射の性能は表面積と放熱体表面の放射率が関係
し、放射率を上げることが効果的である。しかし、放熱
胴5の材料である金属材料の研磨面は放射率0.1以下
で、樹脂など放射率0.9程度である材料に比べて1/
9程度の性能しか得られない。
【0007】また、ガラス6からも放熱が行われるが、
放熱効果の点では放熱胴5からの熱伝導性能が良いサフ
ァイヤガラスを用いることが望ましい。しかし、サファ
イヤガラスは放射率が低く、これを改善する手段が望ま
れる。更に、腕から熱を受け取る裏ブタ1は腕との接触
具合が常に変化しており、接触面積が少なくなることも
多く、この場合は腕からの熱が効率良く伝わらないため
に発電能力が不足することがあった。
【0008】このため発電効率が悪く、熱電素子7の性
能を上げなければならず、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。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱発電時計は、ガラスの内面または外面に
放射率の高い膜を形成した。また、金属製の放熱胴にも
放射率の高い膜を形成している。更に、断熱胴にも放射
率の高い膜を形成することにより放熱性能を高め、発電
能力を改善している。
【0010】一方、裏ブタにも放射率の高い膜を形成し
て、裏ブタが腕から浮いても腕からの放射熱を効率良く
吸収できる構成とし、発電電力低下を低減している。ま
た、ガラスの放熱性能を上げるために文字板とガラス内
面に放射率の高い膜を形成し、放熱胴から文字板を通し
てガラスに熱を伝え、ガラスからの放熱性能を改善して
いる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の熱発電時計の第一の実施
例を図1の断面図を用いて説明する。図1の断面図では
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、断熱胴2、放熱胴5、ガラ
ス6、熱電素子7、熱伝導板8、文字板10、時計ムー
ブメント11等、図3と同じ番号を付けた要素は図3と
同じ構成となっているので説明を省略する。
【0012】ガラス6は放熱胴5からの熱を伝えやすい
ように熱伝導率の高いサファイヤガラスを用いており、
その外面には放射率の高い透明樹脂からなる放熱膜13
が設けられている。透明樹脂膜の放射率は0.9程度
で、放熱膜が無い場合に比べて熱放射は数倍改善されて
いる。また、放熱胴5は内部の熱伝導性を高めるため金
属を用いているが、金属面は放射率が低いため第二の放
熱膜14を設けている。第二の放熱膜14としては、酸
化膜、樹脂塗装膜等を用いる事ができ、ガラス6の放熱
膜13と違って必ずしも透明である必要はない。膜厚は
あまり厚いと放熱胴5からの熱伝導、対流による放熱を
妨げ、逆に放熱性能が低下する恐れがあり、極端に薄く
すると十分な放射率が得られないため数十μm程度にし
ている。第二の放熱膜14の効果も熱放射量が数倍から
十倍程度の改善である。
【0013】裏ブタ1の外面には第三の放熱膜15を設
けている。この第三の放熱膜15も酸化膜、透明樹脂
膜、樹脂塗装膜等で形成され、放熱率を上げている。こ
の場合の放熱膜は放熱量を上げるために設けられている
のではなく、放射率が高い材料は放射熱の吸収率も高い
ので腕からの放射熱を効率良く取り込んで発電性能を上
げるために用いている。この場合、放熱側と異なり腕か
らの直接の熱伝導の妨げとならないように、第三の放熱
膜15の膜厚は比較的薄く設定する必要がある。
【0014】この第三の放熱膜15により、腕と裏ブタ
1との接触面積が小さくなり、裏ブタ1の大部分が腕か
ら浮いた場合にも放射熱の吸収量が増し、熱電素子7の
発電量の低下を低減する事ができる。ガラス6の放熱膜
13、放熱胴5の第二の放熱膜14、裏ブタ1の第三の
放熱膜15は同時に設ける必要はなく、状況に応じて単
独あるいは組み合わせで設ける事ができ、また、膜を設
ける面は全体あるいは一部でも相応の効果があり、これ
らも本発明に含まれる。
【0015】本発明の第二の実施例を図2に示す。裏ブ
タ1、断熱胴2、放熱胴5、ガラス6、熱電素子7、熱
伝導板8、文字板10、時計ムーブメント11等、図3
と同じ番号を付けた要素は図3と同じ構成となっている
ので説明を省略する。図2では熱伝導率の高いサファイ
ヤガラスを用いたガラス6の内面に第四の放熱膜16を
設けている。この第四の放熱膜16により、図1の放熱
膜13と同様な熱放射性能の改善が可能であり、しか
も、ガラス内面なので膜が剥がれる事が少ない。
【0016】また、文字板10のガラス6側の面に第五
の放熱膜17を設けている。文字板10への熱伝導は、
熱伝導板8〜放熱胴5〜文字板10の経路と、熱伝導板
8〜熱伝導シート12〜時計ムーブメント11〜文字板
10の二つの経路がある。第四の放熱膜16が無い場合
は、第五の放熱膜17から放射された熱はガラス6を通
って外気に放出される。一方、図2のように第四の放熱
膜16がある場合は、第五の放熱膜17から放射された
熱は第四の放熱膜16により吸収されガラス6を温める
と同時に、第四の放熱膜16から再び放射され外気に伝
えられる。いずれの場合も、ガラス部からの放熱能力が
増加する。
【0017】更に、断熱胴2の側面の一部に第六の放熱
膜18を設けている。断熱胴2は一般的にプラスチック
材が用いられ、プラスチック材の放射率は比較的高い
が、樹脂塗装等からなる第六の放熱膜18を設けること
により更に放熱能力が増し、放熱胴5の能力を補完する
ことにより熱発電能力を改善している。以上の第四の放
熱膜16、第五の放熱膜17、第六の放熱膜18は単独
で用いても効果があり、また、図1の実施例と組み合わ
せて用いる事もできる。
【0018】
【発明の効果】本発明の熱発電時計の構成を用いること
により、デザイン上の制約を受けずに放熱胴、ガラス等
からの放熱能力を増すことができ、熱発電電力を増加す
る事ができる。また、腕から裏ブタへの熱伝達性能を改
善する事ができ、腕を動かした時の発電電力変動を減ら
す事ができる。
【0019】これらの効果により、性能アップ分をコス
トダウンに向けたり、製品展開への能力余裕として使う
事もでき、本発明を用いる事によるメリットは大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例による熱発電時計の構成
を示す断面図。
【図2】本発明の第二の実施例による熱発電時計の構成
を示す断面図。
【図3】従来の熱発電時計の構成を示す断面図。
【符号の説明】
1 裏ブタ 2 断熱胴 5 放熱胴 6 ガラス 7 熱電素子 8 熱伝導板 10 文字板 11 時計ムーブメント 13 放熱膜 14 第二の放熱膜 15 第三の放熱膜 16 第四の放熱膜 17 第五の放熱膜 18 第六の放熱膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 35/32 H01L 35/32 Z (72)発明者 中林 靖 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内 Fターム(参考) 2F002 AA00 AC01 AE00 2F084 AA00 EE08 JJ02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱電素子が発電した電力を時計ムーブメ
    ントの動作に用いる熱発電時計において、 腕から熱を取り込んで前記熱電素子に伝える裏ブタと、 空気中に熱を放出して前記熱電素子に温度差を与える放
    出部材と、 前記放出部材の表面に形成された放射率の高い膜と、を
    備えることを特徴とする熱発電時計。
  2. 【請求項2】 熱電素子が発電した電力を時計ムーブメ
    ントの動作に用いる熱発電時計において、 腕から熱を取り込んで前記熱電素子に伝える裏ブタと、 空気中に熱を放出して前記熱電素子に温度差を与える放
    出部材と、 前記裏ブタ放出の外側表面に形成された放射率の高い膜
    と、を備えることを特徴とする熱発電時計。
  3. 【請求項3】 前記放出部材が胴部とガラス部を備える
    とともに、 前記放射率の高い膜が、前記ガラス部の内面または外
    面、もしくは、前記胴部の外面のうち少なくとも一方に
    形成されたことを特徴とする請求項1に記載の熱発電時
    計。
  4. 【請求項4】 腕からの熱を取り込む裏ブタと、裏ブタ
    に伝わった熱が流れるよう配置した熱電素子と、裏ブタ
    で集めた熱が再び集まる胴及びガラスと、これらの裏ブ
    タ、胴、ガラス等の外装ケース内部に収められ、前記ガ
    ラスと対向する文字板を含む時計ムーブメントからな
    り、この胴及びガラスからは熱が空気中に放出され、前
    記熱電素子が発電した電力を前記時計ムーブメントの動
    作に用いる熱発電時計において、前記文字板に放射率の
    高い膜を形成した事を特徴とする熱発電時計。
  5. 【請求項5】 腕からの熱を取り込む裏ブタと、裏ブタ
    に伝わった熱が流れるよう配置した熱電素子と、裏ブタ
    で集めた熱が再び集まる胴及びガラスと、これらの裏ブ
    タ、胴、ガラス等の外装ケース内部に収められた時計ム
    ーブメントからなり、この胴及びガラスからは熱が空気
    中に放出され、前記熱電素子が発電した電力を前記時計
    ムーブメントの動作に用いる熱発電時計において、前記
    ガラスの外面又は内面と、前記胴の外面のうち、少なく
    とも一方の面に放射率の高い膜を形成した事を特徴とす
    る熱発電時計。
  6. 【請求項6】 腕からの熱を取り込む裏ブタと、裏ブタ
    に伝わった熱が流れるよう配置した熱電素子と、裏ブタ
    で集めた熱が再び集まる胴及びガラスと、これらの裏ブ
    タ、胴、ガラス等の外装ケース内部に収められた時計ム
    ーブメントからなり、この胴及びガラスからは熱が空気
    中に放出され、前記熱電素子が発電した電力を前記時計
    ムーブメントの動作に用いる熱発電時計において、前記
    裏ブタの外面に放射率の高い膜を形成した事を特徴とす
    る熱発電時計。
JP10280911A 1998-10-02 1998-10-02 熱発電時計 Pending JP2000111669A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365382A (ja) * 2001-06-05 2002-12-18 Citizen Watch Co Ltd 熱発電時計
CN105865603A (zh) * 2016-04-21 2016-08-17 邹平县供电公司 一种称量超长货物的小型电子秤称重托架

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