JP2016142721A - 静電誘導型発電器付き電子時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯電膜と対向電極間で発生した電力をクオーツムーブメントに出力する静電誘導発電器において、ハウジング34に対して回転自在な回転錘10と、ハウジング34に対して回転自在な回転部材4と、ハウジング34に固定された対向基板1と、回転部材4と対向基板1の両者のいずれか一方に設置された帯電膜3と、両者のうちの他方に、帯電膜3に対向して設置された対向電極2とを有し、回転部材4の回転又は回転伝動を、外装ケーシング41、42の外部から風防24を通じて視認できるようにする。
【選択図】図6
Description
また、特許文献1に示すように、ユーザーの腕の動きなどを捉えて運動エネルギを電気エネルギの変換する電磁誘導型発電器付の電子時計でも、非携帯状態にある場合には蓄電池(2次電池)の消費電力を低減させるべく、自動的に節電状態になるパワーセーブ機能を有している。
図2は、本発明の第1実施形態を視覚的に示した図である。図3は、本発明の第1実施形態の対向電極2と帯電膜3を説明するための部分的斜視図である。図4は、本発明の第1実施形態の対向電極2と帯電膜3のパターンを示す図である。図5は、本発明の第1実施形態の対向電極2と帯電膜3の別のパターンを示す図である。図6は、本発明の第1実施形態のA−A線(図7)に関する模式的断面図である。図7は、本発明の第1実施形態の内部構造を示す概要である。図6の断面図において、風防側24を上部、上側、上方といい、裏蓋42側を下部、下側、下方と称す。以下の実施形態においても同様である。
本実施形態は、腕時計など携帯用電子時計に適用した場合の実施形態である。携帯用電子時計は、図6に示すように、風防24を含む外装ケーシング41、42(裏蓋42)と、文字板25と、ハウジング33、34と、このハウジング内に配置されたクオーツムーブメントと、ハウジング内に配置された静電誘導発電器とを有している。風防24は、パッキン43を介して外装ケーシング41に嵌めこまれている。風防24は、透明材料で形成されている。
さらに、外光が内部に入射すると、クオーツムーブメントの回路基板上のICなどの消費電流を大きくさせたりICの誤動作を招くことがあり、消費電力節減と誤作動防止の観点からも好ましくない。本実施形態では、外部や風防からの外光は、文字板25、外装ケーシング41、ハウジングなどのいずれかで遮光されるとともに、外装ケーシングや、地板33、受け板34などのハウジング内部が、外光に対して遮光されているので、外光に対し、蓄電電荷の喪失、帯電膜の劣化、回路の消費電流増加を防ぎ、余分なデスプレイ不要でサイズに影響を与えずに、エレクトレットの発電状況をユーザーに知らせることができる。すなわち、風防24とハウジング(地板33)間に文字板25が配置されており、回転部材4の回転軸8が文字板25を貫いて、回転軸8の軸端部(上端部)に回転表示体29を設けることによって、帯電膜3(エレクトレット膜)を外光から完全に遮蔽した上で、回転部材4の回転を回転表示体29に伝達して発電状態を視認することができる。
回転軸8には回転部材4が固定されており、回転部材4の下面には帯電膜3が配置されている。一方、帯電膜3に対向するように、上部表面に対向電極2が配置された対向基板1が、受け板34に設置固定されている。回転部材4の下面に対向電極2が配置されて、対向電極2に対向するように、対向基板1の上部表面に帯電膜3が配置されるようにしても良い。すなわち、回転部材4と対向基板1の両者のいずれか一方に設置された帯電膜3と、両者のうちの他方に帯電膜3に対向して設置された対向電極2を設けるようにする。本実施形態では、回転部材4は、地板33と受け板34間で軸支され、文字板25、地板33、回転部材4、対向基板1、受け板34の順序で配置されているが、これに限定されるものではなく、文字板25、地板33、対向基板1、回転部材4、受け板34の順序で配置されていても良い(後述する図12の第4実施形態参照)。以下の第2〜8実施形態においても同様である。
回転軸8には肩部18があり、軸受50側に設けられたバネ7で、回転軸8は上方に押圧されつつ、肩部18が軸受55で位置決め規制されている。
組み立ての際には、地板33の軸受55に対して回転軸8の上側を差込み、その後、回転軸8の下側を受け板34の軸受50に差し込み、受け板34の位置決めをしてネジ止め固定する。この過程において、回転軸8の肩部18が軸受55に押し付けられていないと、回転軸8が傾き、帯電膜3と対向電極2が接触してしまい、帯電膜3の蓄電電荷が対向電極2に流出するため、発電特性が著しく低下する。そこで、軸受50側にバネ7を設けて、回転軸8の肩部18を軸受55に押し付けることで、受け板34のネジ止め寸前まで、帯電膜3と対向電極2の距離を離すことができるため、帯電膜3の蓄電電荷を流出することなく組み立てが可能となる。
また、地板33と受け板34とは不図示の加工精度の高い支柱で連結されており、地板33と受け板34との相対位置のバラつきは極めて小さい。従って、受け板34のネジ止めを行った後には、回転部材4の下面の帯電膜3と、対向基板1の上面の対向電極2とのギャップが精度よく設定されることになる。バネ7は、針座などによくつかわれるような極薄の板バネである。弾発力のごく弱いスプリングワッシャなどであっても良い。
本発明で帯電膜として用いられるエレクトレット材料には、帯電しやすい材料を用い、例えばマイナスに帯電する材料としてはシリコン酸化物(SiO2)や、フッ素樹脂材料などを用いる。具体的には一例としてマイナスに帯電する材料として旭硝子製のフッ素樹脂材料であるCYTOP(登録商標)などがある。
帯電膜3(エレクトレット膜)には、負電荷が保持されているので、対向電極2には、静電誘導により正電荷が引き寄せられる。対向基板1に設けられた対向電極2、回転部材4に設けられた帯電膜3は、図4に示すようなパターンであって、中心から等しい角度の放射部3’、3’が等間隔で形成されている。図4のパターンでは、図3の斜視図にみられるように、放射部(帯電膜)3’、3’相互間はそれぞれブランク部(透し孔)となっており、放射部(電極)2’、2’相互間には電極が設けられておらず、対向基板1が露出しているか、図3のように、対向基板1の放射部相互間をブランク部にしても良い。
図8は、本発明の第2実施形態のA−A線(図7)に関する模式的断面図である。図9は、本発明の第2実施形態において、回転表示体の取付けを説明するための平面図及び側面図である。
図10は、本発明の第3実施形態のB−B線(図11)に関する模式的断面図である。図11は、本発明の第3実施形態の内部構造を示す概要である。
図12は、本発明の第4実施形態を示す模式的断面図である。
図13は、本発明の第4実施形態を示す模式的断面図である。図14は、図13のC部の拡大断面図である。
図15は、本発明の第6実施形態を示す模式的断面図である。
図16は、本発明の第7実施形態を示す模式的断面図である。
回転錘10が回転すると、歯車15を介して歯車14が回転し、歯車14に設置したヒゲ持ち13も回るため、ヒゲゼンマイ12は撓む。この時、ベアリング116が介在することで、歯車14の回転動作に影響されずに回転軸8を保持できるため、回転軸8はゼンマイの撓みに応じて回転することになる。これにより、回転モーメントの異なる回転部材4と回転錘10とが、ヒゲゼンマイ12を介して繋がる事から、いわば連成振動のごとく動作し、回転部材4の回転運動を長く続けることが可能になる(これを以下連成振動型という)。従って、回転錘10の振動でヒゲゼンマイ12撓ませて、回転部材4の回転振幅を大きくかつ継続的に振動させて、発電効率を向上させることができる。
図17は、本発明の第8実施形態を示す模式的断面図である。
回転表示体29が、回転伝動軸8’に取り付けられている。回転錘10(回転部材)の回転を、軸9に固定した歯車15から歯車17に歯車伝動して、歯車17の回転を、第3実施形態と同様に、視認できるようにした実施形態である。帯電膜3と対向電極2を、回転錘10の側方外周円筒面と外部ケーシンク41の側方内周円筒面との間に設けることもできる。回転錘10は半円形であっても、全円形にして付加錘をつけても良い。
対向電極2は、外部ケーシンク41の側方内周円筒面の全周にわたって、ブランクと交互に設けられる。これに対して帯電膜3は、回転錘10の側方外周円筒面にブランクと交互に設けられるため、回転錘10が半円形であるよりも全円形のほうが、帯電膜3の総面積が広くできるため発電量が多くなり望ましい。その一方で、回転錘10が半円形である場合は、回転しやすくなるため発電の機会が増える。従って回転錘10を半円形と全円形のどちらにするかは、都度、条件によって選択してよい。
また、本発明を、文字板25を省略して、地板33をスケルトン時計のように、ごく必要な部分のみ残して骨格化形成したり、ハウジングを透明材にしたりして、回転部材4の回転が直接風防から視認できるように構成しても良く、これも本実施形態に含まれる。
2 対向電極
3 帯電膜
4 回転部材
8、8’、9 軸
10、10’ 回転錘
14、15、17 歯車
21 歯車駆動部
22 2次電池
24 風防
25 文字板
33、34 ハウジング
200 クオーツムーブメント
Claims (11)
- 風防を含む外装ケーシングと、前記外装ケーシング内に配置されたハウジングと、前記ハウジング内に配置されたクオーツムーブメントと、前記ハウジング内に配置された静電誘導発電器とを有する静電誘導発電器付き電子時計において、
前記静電誘導発電器は、
前記ハウジングに対して回転自在な回転錘と、
前記ハウジングに対して回転自在な回転部材と、
前記ハウジングに固定された対向基板と、
前記回転部材と前記対向基板の両者のいずれか一方に設置された帯電膜と、前記両者のうちの他方に、前記帯電膜に対向して設置された対向電極とを有し、
前記帯電膜と前記対向電極間で発生した電力を前記クオーツムーブメントに出力し、
前記回転部材の回転又は回転伝動を、前記外装ケーシングの外部から前記風防を通じて視認できるようにしたことを特徴とする静電誘導発電器付き電子時計。 - 前記風防と前記ハウジング間に文字板が配置されており、前記回転部材の回転軸又は回転伝動軸が前記文字板を貫いて、前記回転軸又は前記回転伝動軸の軸端部に回転表示体が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記ハウジングは、地板と受け板を有しており、前記回転部材は、前記地板と前記受け板間で軸支され、前記文字板、前記地板、前記回転部材、前記対向基板、前記受け板の順序で配置されたことを特徴とする請求項2に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記ハウジングは、地板と受け板を有しており、前記回転部材は、前記地板と前記受け板間で軸支され、前記文字板、前記地板、前記対向基板、前記回転部材、前記受け板の順序で配置されたことを特徴とする請求項2に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記回転軸を、前記地板側又は前記受け板側に、付勢するバネを設けたことを特徴とする請求項3又は4に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記回転錘の回転が歯車伝動機構を介して前記回転部材の前記回転軸に伝動されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記回転伝動軸が前記歯車伝動機構に連結する歯車を介して回転し、前記回転部材の回転が前記回転表示体に伝動されることを特徴とする請求項6に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記回転部材の前記回転軸に前記回転錘が設けられたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- ヒゲゼンマイの一端が前記回転部材の前記回転軸に固定され、前記ヒゲゼンマイの他端が前記ハウジングに固定されたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- ヒゲゼンマイの一端が前記回転部材の前記回転軸に固定され、前記ヒゲゼンマイの他端が、前記歯車列の一部を構成する歯車に固定され、前記歯車が前記回転軸を貫通して相互に回転可能に設置されたことを特徴とする請求項6又は7に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
- 前記回転部材と前記回転錘とを一体化し、前記回転錘の回転軸の円周方向に、前記帯電膜と前記対向電極をそれぞれリング状に配置し、
前記回転部材の回転が伝動される回転伝動軸の軸端部に、回転表示体が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の静電誘導発電器付き電子時計。
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