JP2012198143A - 電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】パッチアンテナを有する電波時計において、時針の良好な視認性を確保しつつ、パッチアンテナの受信感度への影響を低減すること。
【解決手段】本発明に係る電波時計１は、受信面２３が文字板側を向いて配置されたパッチアンテナ２２と、回転軸に取り付けられる取付部３３と、取付部３３から延びる中間部３４と、中間部３４の先端に接続し中間部３４より幅広の指示部３５と、を有し、指示部３５の高さ方向の位置は、取付部３３の高さ方向の位置に対し、パッチアンテナ２２の受信面２３より遠い時針６と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電波時計に関し、特に腕時計、懐中時計等の小型で携帯可能な指針式電波時計に関する。

時刻情報を含む電波を受信して内部時刻を修正する小型携帯式の電波時計が実用に供されている。これらの電波時計は、標準電波と呼ばれる長波を受信するものがほとんどであり、かかる電波を受信するために通常バーアンテナを有している。しかしながら、これら標準電波を受信する電波時計は、搬送波の周波数が低いため受信に数分と長時間を要し、また、標準電波の届く国や地域でしか受信できないといった欠点を有している。

そこで、かかる欠点を克服できる小型携帯式の電波時計として、前述の標準電波に替え、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等に代表される全地球測位システムにおいて人工衛星から送信される極超短波を利用するものが提案されている。全地球測位システムにおいては、その原理上人工衛星から送信される極超短波が時刻情報を含んでいるためである。

このようなものとして、特許文献１には、ＧＰＳ衛星からの衛星信号をパッチアンテナにより受信し、かかる衛星信号に含まれるＧＰＳ時刻情報に基づいて時刻を修正するＧＰＳ付き腕時計が記載されている。

特開２００９−２３６５６０号公報

全地球測位システムにおいて用いられる極超短波の受信のためには、従来の長波の受信に用いていたバーアンテナではなく、特許文献１にも示されているように、パッチアンテナを用いなければならない。しかしながら、パッチアンテナは、その受信面近傍に導電性の部材、特に金属が存在すると受信感度が低下する特性を有しており、受信面を覆う金属の面積が大きいほど、また、金属が受信面に近いほどその影響が大きい。

一方で、小型携帯式の時計において、指針式のもの（いわゆる、アナログ時計）に対する需要は大きく、指針の強度や高級感などの外観上の要請から、指針を金属製にしたいとの要求が存在する。

ここで、極超短波の受信のため、パッチアンテナを有する電波時計の指針を単純に金属製とすると、受信感度の低下を招く。特に、時針は通常の指針式の時計においては、１２時間に１周と回転速度が遅いため、パッチアンテナの受信面上に滞留している時間が長い。しかも、通常の指針式時計において、時針は指針（時針、分針及び秒針）の中では最も文字板に近い位置に配置されるため、文字板の下に配置されるパッチアンテナの受信面に最も近い。なおかつ、時針は時刻を知る上で重要であるため、他の指針と比べ幅が広く視認性に優れた形状となっており、受信面を覆う面積が大きい。これらのことから、時針は受信感度に大きな影響を与えるものと考えられる。

そこで、時針による受信感度への影響を低減すべく、時針が占める面積を減らす、すなわち、時針を小型で細幅のものとすると、時刻を知る上で最も重要な時針の視認性が低下してしまう。

なお、上述の議論は程度の差こそあれ、時針以外の指針、例えば、分針や秒針（又はクロノ針）にも同様にあてはまる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、パッチアンテナを有する電波時計において、時針の良好な視認性を確保しつつ、パッチアンテナの受信感度への影響を低減することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る電波時計は、受信面が文字板側を向いて配置されたパッチアンテナと、回転軸に取り付けられる取付部と、前記取付部から延びる中間部と、前記中間部の先端に接続し前記中間部より幅広の指示部と、を有し、前記指示部の高さ方向の位置は、前記取付部の高さ方向の位置に対し、前記パッチアンテナの受信面より遠い時針と、を有する。

上記本発明によれば、パッチアンテナを有する電波時計において、時針の良好な視認性を確保しつつ、パッチアンテナの受信感度への影響を低減することができる。

本発明の実施形態に係る電波時計の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。 ６時位置にある時針とパッチアンテナとの位置関係を示す図である。 時針の平面図である。 時針の側面図である。 筒車と時針との関係を示す断面図である。 図５Ａに示した系と力学的に等しい片持ち梁を示す図である。 筒車と時針との関係を示す断面図である。 図６Ａに示した系と力学的に等しい片持ち梁を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る電波時計１を示す平面図である。この実施形態では、電波時計１を腕時計として示したが、小型携帯式のものであれば他の形式、例えば懐中時計であっても差し支えない。

図中符号２は外装ケースであり、その１２時位置と６時位置にはバンド取付部３が設けられている。また、電波時計１の３時側側面には、竜頭４及びプッシュボタン５が設けられている。なお、同図中において、電波時計１の１２時方向は図中上方向であり、６時方向は図中下方向となっている。

電波時計１は図示のとおり指針式であり、時針６、分針７、秒針８が電波時計１の中央位置を回転中心として、同軸に設けられている。なお、本実施形態では秒針８が時針６と同軸となっているが、クロノグラフ型の時計のように、秒針８をいわゆるクロノ針に置き換えても差し支えない。また、符号９は２４時間表示円板、符号１０は曜日表示円板（サマータイムの切り替え表示を含む）である。また、文字板１１の６時位置には、日窓１２が設けられ、日車１３上に表示された日付表示が視認されるようになっている。符号１４，１５及び１６はいずれも装飾のための装飾部材である。

図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。同図中右側が１２時位置となっている。また、理解を容易にするため、本図においては時針６、分針７及び秒針８をいずれも６時位置を指すものとして示している。

外装ケース２は、上部リング１７、胴１８及び裏蓋１９からなっている。これら外装ケース２を構成する部材の材質は特に限定されないが、本実施形態の場合、金属或いはセラミックである。また、文字板１１の上部には風防２０が設けられている。

電波時計１の１２時位置にはリチウム二次電池等の二次電池２１が、また、６時位置には高周波受信用アンテナであるパッチアンテナ２２が配置されている。パッチアンテナ２２は、その受信面２３が文字板１１側を向くように配置される。すなわち、パッチアンテナ２２の文字板１１側の面が受信面２３である。２次電池２１には、文字板１１の下側に配置された太陽電池２４により発電された電気が充電されるようになっている。

さらに、同図には、輪列２５の一部の断面と、時針６の回転軸である筒車２６、分針７の回転軸である分針軸２７及び秒針８の回転軸である秒針軸２８の断面が示されている。筒車２６と分針軸２７は中空の筒状となっており、同軸に設けられた筒車２６、分針軸２７及び秒針軸２８がこの順に外側から他の軸を内包する構造となっている。

これらの部材は、枠２９及び電池枠３０に納められ、保持される。また、筒車２６の裏蓋側の端部には車３１が設けられており、車３１が枠２９と筒車抑え３２との間に挟まれることで、筒車２６は回転可能に保持される。

図３は、６時位置にある時針６とパッチアンテナ２２との位置関係を示す図である。同図中破線で示したのは、枠２９の外形である。同図に示すように、時針６はその大部分が６時を中心とした前後の数時間にわたり、パッチアンテナ２２の受信面２３の直上に位置することが分かる。

続いて、本実施形態の特徴部分である、時針６の形状について説明する。図４Ａは時針６の平面図、図４Ｂは時針６の側面図である。時針６は大きく分けて３つの部分からなっており、最初の部分は、回転軸である筒車２６（図２参照）に取り付けられる部分である取付部３３、次の部分は取付部３３から延びる中間部３４、そして、最後の部分は、中間部３４の取付部３３とは反対側の端部に接続し、中間部３４より幅広の指示部３５である。

図４Ａに示される通り、中間部３４は、平面図においては直線的に延びており、その幅（最大幅）ｗ３４は取付部の幅ｗ３３より小さい。また、指示部３５は、時針６がどの時刻を指しているのかをユーザに明示するための部分であり、視認性を向上させるためその幅ｗ３５は大きく広がっており、取付部３３の幅ｗ３３より大きい。時針６をこのような形状としているのは、大型の指示部３５を設けながらも時針６自体の軽量化及び金属部分の面積の低減を図るためである。また、指示部３５には、樹脂などの非金属材料３６が充填された開口３７が設けられており、指示部３５自体の軽量化及び金属部分の面積の低減が図られている。そのため、指示部３５を構成する金属部分は、細幅の枠のみとなっている。非金属材料３６には畜光材が混入されており、暗がりでも時針６の指し示す位置が視認できるようになっている。

また、図４Ｂに示される通り、中間部３４は高さ方向に屈曲している。ここで、高さ方向とは、時針６の回転軸の延びる方向である。その結果、図２にも示されているとおり、指示部３５の高さ方向の位置は、取付部３３の高さ方向の位置に対しより高い位置となる。すなわち、パッチアンテナ２２の受信面２３より遠い位置となる。

このことは、図３に示すように時針６の大部分、特に指示部３５がパッチアンテナ２２の受信面２３の直上に位置している場合においても、指示部３５の高さが受信面２３より遠い位置となるため、パッチアンテナ２２の受信性能に与える影響が低減されることを意味している。すなわち、ユーザに対する時針６の視認性を高めるため大型の指示部３５を時針６に設けた場合においても、パッチアンテナ２２の受信性能に与える影響は軽微なものに留まるのである。

なお、中間部３４は、取付部３３と指示部３５の高さ方向の位置を違えることができる形状であればどのようなものであってもよいのだが、本実施形態のように高さ方向に屈曲しているものとすると、プレスなどによる曲げ加工により時針６が得られるため、製造コストを低く抑えることができ有利である。

ところで、単に時針６をパッチアンテナ２２の受信面２３より遠ざけるだけであれば、高さ方向に平坦な形状の時針６を受信面２３より十分離れた高さとなるように筒車２６に取り付ければよいところ、本実施形態においては、時針６の中間部３４が高さ方向に屈曲している。この理由を以下に説明する。

図２に示すように、時針６が取り付けられる筒車２６は、その裏蓋側の端部である車３１で支持されているため力学的には拘束端であると、時針６が取り付けられている側は、自由端であると看做せる。ここで、電波時計１は小型携帯式のものであるため、使用中には種々の方向に揺り動かされ、時針６には慣性力が作用する。この慣性力のうち、時針６の回転軸に垂直な方向のものに注目すれば、筒車２６は、力学的には、一端が拘束され、他端が時針６に等しい質量Ｍの質点をもつ自由端をもつ梁に等しい。

図５Ａは、筒車２６と時針６との関係をしめす断面図である。このとき、時針６が車３１から距離Ｌ１の位置に取り付けられており、時針６の質量がＭであるとすれば、同図に示した系は、図５Ｂに示すように、自由端に質点Ｍを有する長さＬ１の片持ち梁に等しい。そして、今質点Ｍに、図中下方向に加速度ａが作用したとすると、片持ち梁の自由端に生じる力はＭａとなる。このときに片持ち梁に作用する最大の曲げモーメントは拘束端において生じ、その大きさはＭａＬ１である。また、片持ち梁に作用する最大応力σｍａｘは、片持ち梁（すなわち、筒車２６）の断面係数をＺとすると、σｍａｘ＝ＭａＬ１／Ｚとなる。

一方、図６Ａに示すように、高さ方向に平坦な時針６’（質量はＭとする）を筒車２６の車３１からＬ２＞Ｌ１であるような距離Ｌ２に取り付けた場合には、この系は、図６Ｂに示すように、自由端に質点Ｍを有する長さＬ２の片持ち梁に等しい。そして、質点Ｍに先の例と同様に加速度ａが作用した場合には、片持ち梁に作用する最大の曲げモーメントは拘束端におけるＭａＬ２であり、最大応力σｍａｘ＝ＭａＬ２／Ｚとなる。このことから、片持ち梁、すなわち筒車２６に作用する最大応力は、時針６を取り付ける高さ方向の位置と車３１までの距離に比例し、時針６を取り付ける位置が高くなればなるほど（すなわち、受信面２３より遠い位置とすればするほど）筒車２６に作用する最大応力が増大することが分かる。

したがって、時針６を取り付ける位置を受信面２３より遠ざけると、筒車２６に作用する応力が増大し、摩耗によるガタつきや、疲労破壊による折損など、筒車２６が損傷しやすくなるのである。この点、本実施形態のように、時針６の中間部３４を屈曲させ、取付部３３の位置をより車３１に近い位置とすることにより、筒車２６の損傷を防止しつつ、指示部３５の高さ方向の位置を受信面２３より遠ざけることができるのである。

ところで、図２に示すように、本実施形態では、分針７及び秒針８（又はクロノ針）の高さ方向の取り付け位置は、時針６の指示部の高さ方向の位置よりも受信面２３より遠い位置となっている。ここで、図５Ａ，５Ｂ，６Ａ及び６Ｂを用いて行った上述の議論は、分針７と分針軸２７及び秒針８と秒針軸２８にも同様にあてはまるため、これら分針７及び秒針８の取り付け位置は、分針軸２７及び秒針軸２８の損傷には不利な位置となっている。このとき、分針軸２７及び秒針軸２８の損傷を防ぐためには、これら軸に発生する最大応力を低減しなければならず、そのため、本実施形態では分針７及び秒針８の質量を小さいものとしている。より具体的には、分針７及び秒針８の質量は、少なくとも時針６の質量より小さいものとすることが好ましい。

変形例として、分針７及び秒針８についても視認性あるいは意匠の観点から大型で質量の大きなものを用いたいという場合には、これら分針７及び秒針８についても時針６における場合と同様に、高さ方向に屈曲させるなどしてこれら指針の高さ方向の先端位置を、これら指針の取り付け位置に対し、パッチアンテナ２２の受信面２３より遠いものとしてもよい。さらには、分針７のみ高さ方向の先端位置を、その高さ方向の取り付け位置に対し、パッチアンテナ２２の受信面２３より遠いものとし、秒針８については時針６の指示部３５及び分針７の先端の高さ方向位置よりもパッチアンテナ２２の受信面２３より遠いものとし、かつその質量を小さいものとしてもよい。

なお、以上説明した本発明の実施形態の一つの観点においては、指示部は、非金属材料が充填された開口を有する。

このようにすると、指示部の大型化を図りつつも、軽量化及び金属部分の面積を低減できる。

また、本発明の実施形態の別の観点においては、中間部は、高さ方向に屈曲している。

このようにすると、時針を曲げ加工により製造できるため、製造コストが低廉である。

また、本発明の実施形態の別の観点においては、中間部の幅は取付部の幅より狭く、指示部の幅は取付部の幅より大きい。

このようにすると、大型の指示部を設けながらも時針自体の軽量化及び金属部分の面積の低減を図ることができる。

また、本発明の実施形態の別の観点においては、分針並びに／或いは秒針又はクロノ針の高さ方向の取り付け位置は、指示部の高さ方向の位置に対し、パッチアンテナの受信面より遠く、且つ前記分針並びに／或いは前記秒針又は前記クロノ針の質量は、時針の質量より小さい。

このようにすると、受信性能への影響を低減すべく分針並びに／或いは秒針又はクロノ針をパッチアンテナの受信面より遠い位置に取り付けても、それら指針を支える回転軸の損傷を抑えることができる。

また、本発明の実施形態の別の観点においては、分針並びに／或いは秒針又はクロノ針の高さ方向の先端位置は、前記分針並びに／或いは前記秒針又は前記クロノ針の高さ方向の取り付け位置に対し、パッチアンテナの受信面より遠い。

このようにすると、分針並びに／或いは秒針又はクロノ針による受信性能への影響を低減しつつ、それら指針を支える回転軸の損傷を抑えることができる。

１ 電波時計、２ 外装ケース、３ バンド取付部、４ 竜頭、５ プッシュボタン、６，６’ 時針、７ 分針、８ 秒針、９ ２４時間表示円板、１０ 曜日表示円板、１１ 文字板、１２ 日窓、１３ 日車、１４，１５，１６ 装飾部材、１７ 上部リング、１８ 胴、１９ 裏蓋、２０ 風防、２１ 二次電池、２２ パッチアンテナ、２３ 受信面、２４ 太陽電池、２５ 輪列、２６ 筒車、２７ 分針軸、２８ 秒針軸、２９ 枠、３０ 電池枠、３１ 車、３２ 筒車抑え、３３ 取付部、３４ 中間部、３５ 指示部、３６ 非金属材料、３７ 開口。

Claims (6)

1. 受信面が文字板側を向いて配置されたパッチアンテナと、
   回転軸に取り付けられる取付部と、前記取付部から延びる中間部と、前記中間部の先端に接続し前記中間部より幅広の指示部と、を有し、前記指示部の高さ方向の位置は、前記取付部の高さ方向の位置に対し、前記パッチアンテナの受信面より遠い時針と、
   を有する電波時計。
2. 前記指示部は、非金属材料が充填された開口を有する請求項１記載の電波時計。
3. 前記中間部は、高さ方向に屈曲している請求項１又は２記載の電波時計。
4. 前記中間部の幅は前記取付部の幅より小さく、前記指示部の幅は前記取付部の幅より大きい請求項１乃至３のいずれかに記載の電波時計。
5. 分針並びに／或いは秒針又はクロノ針の高さ方向の取り付け位置は、前記指示部の高さ方向の位置に対し、前記パッチアンテナの受信面より遠く、且つ前記分針並びに／或いは前記秒針又は前記クロノ針の質量は、前記時針の質量より小さい請求項１乃至４のいずれかに記載の電波時計。
6. 分針並びに／或いは秒針又はクロノ針の高さ方向の先端位置は、前記分針並びに／或いは前記秒針又は前記クロノ針の高さ方向の取り付け位置に対し、前記パッチアンテナの受信面より遠い請求項１乃至４のいずれかに記載の電波時計。

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