JP2003270366A - ソーラーセル付き電子時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の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、ソーラー
セルを支持リング溝部に収めた構造では支持リングつな
ぎ部が風防側に有る為、必要な発電量を得る為に奥目に
なるという問題が、あるいは見切り径部にソーラーセル
を設けたステンレス薄板を配置する構造ではソーラーセ
ルが露出している為、ソーラーセルの暗褐色が見えると
いう問題があり、デザイン的制約となっていた。 【解決手段】 風防ガラス４と文字板５との間隙に配置
する光透過性の見返しリング２の外周に可撓性のあるソ
ーラーセル１を光学接着する、または見返しリング２の
風防側に溝部１０ａを設けた支持リング２２にソーラー
セル１を配置して光学接着することによって、発電量が
十分取れ、デザイン的問題を解決する構造が具現化でき
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、光を利用して発電
するソーラー発電システムを有し、かつ前記ソーラー発
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
ムを有する時計のうち、見返し部にリング状のソーラー
セルを配置したリングソーラー時計の時計構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりソーラーセルを有し、太陽光な
どの光を発電電力として利用する電子時計が数多く商品
化されている。しかしながら、ソーラーセルを光半透過
性の文字板下に配置すると文字板の形態に制約を生じ、
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。詳しく述べるとソーラーセルの表面は暗褐
色を呈しており、その色を隠す為に文字板をソーラーセ
ル上に載せるが、一方でソーラーセルが光を受けて発電
するために文字板はある程度光を通す性質、つまり光透
過性が必要である。その為、白色といってもグレーがか
った色調となるなど従来の金属文字板に顔料インクを印
刷したような色調が使えないという問題があった。

【０００３】そこで、ソーラーセルを文字板外周に垂直
に配置したソーラーセル付き電子時計が発明され、その
従来例として実公昭６２−４２３９０号公報があり、こ
れは風防ガラスと文字板との間隙部に可撓性のある帯状
のプリント基板にソーラーセルを装着したソーラーセル
ブロックをソーラーセルが時計中心を向くように前記間
隙部の壁面に巻き付けたものである。

【０００４】図７は前述の公報の第１実施例であり、複
数のソーラーセルを各々のソーラーセルを接続するため
のパターンを形成したプリント基板に接着することで形
成したソーラーセルブロックをソーラーセル支持リング
に配置した時計断面図である。また、図８は前述の公報
の第２実施例であり、ステンレス薄板にアモルファス・
シリコンによるソーラーセルを形成し、前記間隙部に内
側に巻き付けた時計断面図である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７で
は複数のソーラーセル２０をプリント基板２１に接着し
た上、支持リング２２の溝部２２ａに収めたソーラーセ
ルブロック２３としているが、支持リング２２の内周リ
ング２２ｂと外周リング２２ｃのつなぎ部２２ｄが風防
ガラス２４側にあり、ソーラーセル２０が入れない部分
が生じ、風防ガラス２４と文字板２５との間隙の断面高
さに対するソーラーセル高さの比率が低くなって、十分
な発電量を得るためには風防ガラス２４と文字板２５と
の間隙を広く取ら無ければならず、時計ケースが厚くな
ってしまうという問題があった。

【０００６】また、上記公報の中でソーラーセル２０と
プリント基板２１を支持リング２２に接着して保持する
と記載されているが、どのように接着するのか、また接
着による発電特性への影響がどうなるのか等不明確であ
った。例えば、内周リング２２ｂとソーラーセル２０と
が光学接着されず、内周リング２２ｂとソーラーセル２
０との間に空気層が存在すると内周リング２２ｂを透過
した光が空気層との界面で反射してソーラーセルへの入
射光が減り、発電効率が低下してしまうという問題があ
る。

【０００７】尚、ここで言うソーラーセルへの光学接着
とは、ソーラーセルに接着する透明な被接着物（前述で
は内周リング）と同等の屈折率で、かつ光透過性がある
接着剤をソーラーセルと非接着物との間に空気層が残ら
ないように充填、接着することによって、両者の界面で
光の減衰、屈折、反射が起こらないようにすることをい
う。

【０００８】一方、図８に示すソーラー付き電子時計で
はソーラーセル３０が文字板３４外周の見切り径部３１
にソーラーセル３０を設けたステンレス薄板３２を巻き
付けているため、直接ソーラーセルが露出しており、ソ
ーラーセル特有の暗褐色の色が直に見えてしまい、特に
明るい色の文字板では見切り板径部３１が暗く目立って
しまうという問題があり、また更にソーラーセル３０の
ベース基板であるステンレス薄板３２の端面３２ａが風
防ガラス３３上面から見えてしまうという問題があるた
め、デザイン的制約を生じていた。

【０００９】本発明の目的は、風防ガラスと文字板との
間隙に配置する見返しリング部にソーラーセルを配置し
たソーラー発電時計の時計構造を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、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、風防ガラスと文字板と
の間隙に配置する光透過性の見返しリングの外周に可撓
性のあるソーラーセルを光学接着することを特徴とす
る。

【００１１】前記見返しリングは前記風防ガラス側に溝
部を有し、当該溝部に前記ソーラーセル配置することを
特徴とする。

【００１２】前記ソーラーセルの光発電領域の一部が前
記文字板上面よりも前記風防ガラスに対して反対側に延
長していることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を詳述する。まず、本発明の第１実施の形態につい
て説明する。図４は本発明のソーラー発電時計に用いる
ソーラーセル１の外形形状を示すものであり、ベース基
板のＰＥＴフィルム上にアモルファス・シリコーン層等
を形成してソーラーセルとして機能するように形成した
ものであり、完成品の厚さが１５０μｍ程度で、湾曲さ
せて時計ケース内に収めることが出来る細長い帯状の形
状の可撓性を有するソーラーセルである。本実施の形態
ではソーラーセルが単セルのもので、１ａは光発電領
域、１ｂ及び１ｃは発電電力を取り出すための正、負電
極、１ｄはソーラーセルを時計モジュールに組み込む際
の位置決め、支持用の突起である。

【００１４】また、光発電領域１ａの外周全周には４０
０μｍ程度の光が当っても発電しない縁部１ｅがあり、
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１つ１つのソーラーセルに分離する際にソーラー
セル内に断面的に重なって形成された図示しないｐ層、
ｎ層とがショートしないように設けられた領域である。

【００１５】図５は本発明によるソーラー発電時計に用
いるソーラーセルブロックの斜視図であり、光透過性の
良いボリカーボネイト樹脂で射出成型により作った見返
しリング２の外周部に可撓性のあるソーラーセル１を、
ソーラーセル１と見返しリング２との界面で光の反射が
起こらないようにボリカーボネイト樹脂と屈折率の近い
無色透明な接着剤によって光学接着を行ったソーラーセ
ルブロック３であり、ソーラーセル発電部は円の中心を
向くように接着されている。

【００１６】図１は本発明によるソーラー発電時計のソ
ーラーセルブロックを時計ケースに配置した状態の時計
断面図であり、風防ガラス４と文字板５との間の間隙の
文字板外周部５ａに前記ソーラーセルブロック３を配置
している。前述のように見返しリング２とソーラーセル
１とが光学接着されているために、風防ガラス４を透過
した光３ａが、又は文字板５や風防ガラス４で反射した
光３ｂが見返しリングとソーラーセルの界面で反射する
事無く見返しリング２に入射して、更にソーラーセル１
に入射することによって入射光を効率的に発電に寄与す
る事が出来るものである。

【００１７】また、ソーラーセル１の光発電領域１ａの
下端１ｆは文字板５の上面５ａよりも時計モジュール６
寄りに位置しており、光発電領域１ａの下端１ｆ近傍に
よっても見返しリングの導光効果による図示しない光や
見返しリング２の下端領域２ｂに入射する光３ｃを発電
に使うことが可能となる。

【００１８】図２は本発明によるソーラー発電時計のソ
ーラーセル１からの発電電力を時計回路基板７へ接続す
るための構造を示した時計断面図であり、ソーラーセル
ブロック３には図５に示すようなソーラーセルブロック
から突出した電極部１ｂ、１ｃが有り、前記電極部１
ｂ、１ｃが時計モジュール６の穴部６ａを通って裏ブタ
９側に突き出ることによって、裏ブタ９側に配置してい
る回路基板７上に配置された正極、負極用の２本の接続
バネ８と接触し、ソーラーセル１からの発電電力を回路
基板７へ導くものである。

【００１９】尚、接続バネ８は絶縁シート７ａを挟んだ
押え板７ｂをネジ止めすることによって固定するもので
あり、接続バネ８のソーラーセル接続側の先端部８ａは
直角曲げされており、バネ性を持ってソーラーセル電極
部に接触している。

【００２０】図６は本発明によるソーラー発電時計の時
計モジュール６を裏ブタ側から眺めた平面図であり、２
本の接続バネ８とソーラーセル１の配置状態を示してい
る。

【００２１】図９、図１０は本発明によるソーラー発電
時計に用いるソーラーセルを見返しリングに接着する方
法について説明した図である。図９はリング状の外周押
エリング１１の内側に見返しリング２、ソーラーセル１
を配置した状態であり、図１の時計断面図とは上下逆さ
の状態で、ソーラーセル１の電極部１ｂ、１ｃが上方に
突き出ている。外周押エリング１１の内径は見返しリン
グ２の外周にソーラーセル１を巻き付けた程度の径であ
り、外周押エリング１１の内周に見返しリング２を入れ
た後、ソーラーセル１を外周押エリング１１と見返しリ
ング２との隙間に差し込む。その後、見返しリング２と
ソーラーセル１との間の矢印１１ａの位置に図示しない
ディスペンサーを使って光透過性の高い紫外線硬化型の
接着剤を注入し、図９の上方より紫外線を照射して光透
過性の見返しリング２を通して見返しリング２とソーラ
ーセル１を接着する。この時、外周押エリングの内径が
大きすぎると接着面に気泡が残り、気泡部で光の反射が
起こり、発電効率が低下してしまう。

【００２２】図１０はソーラーセル１を接着した見返し
リング２を外周リング１１から外す方法を示したもので
ある。接着の際に接着剤がソーラーセル１と外周押エリ
ング１１との間に回ってしまい、両者を接着させてしま
う。そこで、外周押エリング１１は難接着性材料である
ポリアセタール樹脂等で製作し、接着剤がソーラーセル
１の背面に流れても外周押エリング１１と弱い接着状態
となるようにするものである。図９で接着したものを上
下反転して受け台１２に載せ、押し抜き治具１３の外周
部１３ａで見返しリング２の内周面をガイドとした状態
で、抜き押し治具１３を図１０の矢印１３ａの方向に押
し込み、見返しリング２の端面２ａを抜き押し治具の肩
１３ｂで押すことで弱い接着力で張り付いている外周押
エリング１１とソーラーセルブロック３とを分離して、
ソーラーセルブロック３を完成させるものである。

【００２３】次に図３は本発明の第２実施形態を示した
ものであり、風防ガラス４と文字板５との間隙に配置す
る見返しリング１０は光透過性の良いボリカーボネイト
樹脂製で、風防ガラス側に溝部１０ａを有し、前記溝部
１０ａに可撓性のあるソーラーセル１をソーラーセル１
が時計中心部を向く方向に挿入し、前溝部１０ａに紫外
線硬化型接着剤を注入したのち紫外線を照射することに
よって、ソーラーセル１と見返しリング１０とを光学接
着してソーラーセルブロック１４としたものである。
尚、接着剤は第１実施形態と同様にポリカーボネイト樹
脂と同等の屈折率をもつ接着剤であり、気泡無く光学接
着するものである。

【００２４】また、図３では図示しないがソーラーセル
の電極部が図３の下方向に突出するために、見返しリン
グの１０ａ溝部はソーラーセルの電極部１ｂ、１ｃが部
分的に上下貫通している。溝１０ａが部分的に貫通して
いても、溝幅が狭く、また接着剤の表面張力の為に貫通
穴部から接着剤が漏出することはない。一方、貫通させ
ることによって接着剤を注入したときの空気抜きの役を
果たし、溝１０ａ内へ接着剤を隙無く注入することの出
きる効果を有する。

【００２５】また第１の実施形態と同様に、ソーラーセ
ル１の光発電領域１ａの下端１ｆは文字板５の上面５ａ
よりも時計モジュール６寄りに位置しており、光発電領
域１ａの下端１ｆ近傍によっても見返しリングの導光効
果による図示しない光や見返しリング２の下端部２ｂに
入射する図示しない光を発電に使うことが可能となる。

【００２６】次に、ソーラーセルを見返しリングに光学
接着する効果について説明する。表１はソーラーセルを
見返しリングに光学接着させた場合と、接着させずにソ
ーラーセルと見返しリングの間に空気層がある場合（ソ
ーラーセル未接着）において、時計ケースにソーラーセ
ルを組み込んだ状態の発電量を比較したものである。表
１に示すように５００Ｌｕｘの明るさの環境でソーラー
セル印加電圧０.４５Ｖの場合、非接着に対して接着で
は１.４倍の取得電流が得られた。また、前記条件下で
ソーラーセル単体を光源に対して垂直に配置した場合の
発電量（受光効率）を１００とした場合、完成時計に組
み込んだソーラーセル非接着状態での発電量は２２に対
して、ソーラーセルの光学接着状態での発電量は３１が
得られており、ソーラーセルを見返しリングに光学接着
することによって発電量すなわち受光効率が増加すると
いう効果があることがわかる。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の受光効率とは、光源に対して垂直に
平置きしたソーラーセルに一定強度の光を照射して得ら
れる電流値を１００とし、ソーラーセルを時計ケースに
組み込んだ状態で一定強度の光を照射して得られる電流
値の比であり、ソーラーセルが文字板に対して垂直に配
置される影響、風防ガラスや見返しリングによる反射に
よる影響で得られる電流が減少する。

【００２９】また、受光効率は文字板の色によっても左
右され、風防ガラスと文字板間での反射が起こりやすい
白や明るい色の文字板では受光効率が更に増加し、文字
板の色が黒色と白色とを比較すると白の方が受光効率は
倍以上となる。尚、本発明の実施形態では接着剤は紫外
線硬化型を取り上げたが、紫外線硬化型だけではなく、
加熱硬化型等でも可能であり、接着剤が光透過性であ
り、接着剤の屈折率が見返しリングの材料とほぼ同等の
屈折率であれは機能上問題ない。

【００３０】次に、第１の実施形態及び第２の実施形態
での時計消電とソーラーセルによる発電量との関係につ
いて説明する。 〔消費量─時計消電〕 時計仕様：３針デート付きアナログ時計 時計消電＝０．５３μA よって1日分運針に要する消電量＝１２．７μA・hr…… 〔供給量─発電量〕 ソーラーセル外形サイズ＝長さ９２ｍｍ、幅２．４ｍｍ 発電有効面積＝１４７mm²（外周縁部幅＝約０．４ｍ
ｍ） ソーラー段数＝1段 前記ソーラーセルの発電性能は、 発電電流＝６０μＡ （照度５００Ｌｕｘ、駆動電圧０．４５Ｖ、ソーラー平
置き状態） 受光効率＝３１％（ソーラーセル接着、黒色文字板の時
計に組込時） １日あたりの平均光照度及び照射時間（想定値）＝５０
０Ｌｕｘ、４ｈｒ 昇圧倍率＝３倍、昇圧効率＝９０％ 前記より１日の平均光照射条件における完成時計組込状
態の発電量は ＝照射時間×発電電流×受光効率÷昇圧倍率×昇圧効率 ＝４ｈｒ×６０μＡ×３１％÷３×９０％ ＝２２．３μA・hr……

【００３１】以上から前記消費量と供給量の比較よ
り消費量＜供給量であり、消費量に比べ供給量の方
が大きく、十分な余裕量がある設定となっている。尚、
本実施の形態ではソーラーセルが１段セルの場合であ
り、２次電池の定格電圧１.３５Ｖを得る為にはソーラ
ーセルでの発電電圧を３倍に昇圧する必要があるため、
昇圧倍率を３倍としたものである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、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、風防ガラスと文字板との間隙に配置する光透
過性の見返しリングの外周に可撓性のあるソーラーセル
を光学接着することによって、または見返しリングの風
防側から設けた溝部に可撓性のあるソーラーセルを差込
み、光学接着することによって、ソーラーセル端面が時
計外部から隠れ、またソーラーセル表面が直に露出して
いないためにソーラーセル表面の暗褐色を目立ちにくく
することが出来、且つ見返しリングに入射した光が見返
しリングとソーラーセルとの界面での反射を押えること
ができる為に発電性能をアップできるという効果があ
る。

【００３３】また、ソーラーセルの光発電領域の下端は
文字板上面よりも時計モジュール寄りに位置しており、
見返しリングの導光効果による光や見返しリングの下端
部に入射する光も発電に寄与でき、発電性能をアップで
きるという効果がある。

【００３４】更に、従来の文字板の下にソーラーセルを
配置したソーラー発電時計のように光透過性の文字板を
使う必要がなく、文字板のデザイン制約が無くなり、ソ
ーラー時計でない時計のように自由なデザインが可能に
なるという効果がある。

【００３５】また、前記本発明の実施形態でのソーラー
セル寸法はソーラーセルを見返しリングに接着しない場
合でも消費量と供給量が釣り合うように場合での設定値
であり、ソーラーセルを見返しリングに光学接着するこ
とによって発電量がアップするため、その場合にはソー
ラーセルの有効幅を３０％程度減少でき、風防ガラスと
文字板の間隙を減らすことが出来、文字板位置が深いと
いう奥目感を解消できるという効果がある。

【００３６】更に、見返しリングの風防側から設けた溝
部に可撓性のあるソーラーセルを差込むことで、見返し
リングの溝の両壁を結ぶつなぎ部を文字板より下に配置
することが出来、その結果ソーラーセルの高さ方向の寸
法が確保でき、風防ガラスと文字板との間隙を減らすこ
とが出来る上、ソーラーセル接着の際にも溝部にソーラ
ーセルを差込むことで接着が可能であり、製造時にソー
ラーセルの押エ治具が不要であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を表すソーラー発電時
計の要部断面である。

【図２】本発明の第１実施形態のうちソーラーセルと回
路基板の接続構造を示すソーラーセル発電時計の要部断
面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を表すソーラー発電時
計の断面図である。

【図４】本発明のソーラーセル平面図である。

【図５】本発明のソーラーセルブロックの斜視図であ
る。

【図６】本発明のソーラー発電時計のモジュール平面図
である。

【図７】第１の従来例のソーラーセル発電時計の要部断
面図である。

【図８】第２の従来例のソーラーセル発電時計の要部断
面図である。

【図９】本発明の実施形態を表すソーラーセルブロック
の製造方法を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施形態を表すソーラーセルブロッ
クの製造方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ソーラーセル １ａ 光発電領域 １ｂ 正電極 １ｃ 負電極 １ｄ 突起 ２ 見返しリング ３ ソーラーセルブロック ４ 風防ガラス ５ 文字板 ６ 時計モジュール ７ 回路基板 ８ 接続バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F002 AA00 AB03 AB06 AC01 AC03 AE00 2F084 AA00 BB07 JJ01 5F051 AA05 BA04 BA11 DA03 GA05 JA09 JA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソーラーセルを文字板に対して予め決め
   られた角度に配置したソーラーセル付電子時計におい
   て、風防ガラスと文字板との間隙に配置する光透過性の
   見返しリングの外周に可撓性のあるソーラーセルを光学
   接着することを特徴とするソーラーセル付き電子時計。
2. 【請求項２】 前記予め決められた角度は略垂直である
   ことを特徴とする請求項１記載のソーラーセル付き電子
   時計。
3. 【請求項３】 前記見返しリングは前記風防ガラス側に
   溝部を有し、当該溝部に前記ソーラーセル配置すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載のソーラーセル
   付き電子時計。
4. 【請求項４】 前記ソーラーセルの光発電領域の一部が
   前記文字板上面よりも前記風防ガラスに対して反対側に
   延長していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
   いずれかに記載のソーラーセル付き電子時計。