JP2017044534A

JP2017044534A - 衛星電波時計

Info

Publication number: JP2017044534A
Application number: JP2015166043A
Authority: JP
Inventors: 隆保坂; Takashi Hosaka; 大輔丸山; Daisuke Maruyama
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: JP6499045B2

Abstract

【課題】パッチアンテナを有する衛星電波時計の厚みを増加させることなく、パッチアンテナが配置されている領域において、環状表示板を保持するための保持板を地板に確実に固定すること。【解決手段】衛星電波を受信するパッチアンテナ９と、輪列を保持する地板１３と、環状表示板と、前記環状表示板を保持する保持板１１と、地板１３と保持板１１を固定する、ネジと内ネジ付パイプからなる複数の固定具１２ａ，１２ｂと、を有し、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａの全長は、少なくとも一つの他の固定具１２ｂよりも短い衛星電波時計。【選択図】図３

Description

本発明は衛星電波時計に関する。

時刻情報を含む衛星電波を受信して、時刻の修正を行う衛星電波時計が知られており、かかる衛星電波時計において、パッチアンテナにより衛星電波を受信できる小型のアンテナとして、パッチアンテナを採用したものがある。

下記特許文献１には、パッチアンテナにより衛星電波を受信する衛星電波時計であって、日窓から日表示を行うものが開示されている。同文献には、日表示のための環状の日車と、当該日車の歯の先端に被さり、当該日車を回動可能に保持する日車押さえが示されている。

特開２０１２−１９８１５０号公報

日板等の環状表示板の浮きや厚み方向の脱落を防ぐためには、前掲の文献における日車押さえのような、環状表示板を保持するための保持板を、一般に地板と呼ばれる、時計のムーブメントの構造部材に固定する必要がある。

ここで、保持板の安定した固定のためには、地板との固定部を複数設け、それぞれの固定部を適宜分散して配置し、保持板全体を均等に支持固定することが望ましい。しかしながら、パッチアンテナを有する衛星電波時計において、パッチアンテナが配置されている領域では、パッチアンテナの誘電体が相当程度厚みを占有するため、固定構造に利用できる厚み方向の余裕がなく、従来用いられていた固定具により保持板を固定すると、時計全体の厚みが著しく増大してしまう。これに対し、パッチアンテナが配置されている領域では保持板の固定をしないようにすることもできるが、この場合には、保持板や環状表示板の浮きの発生が懸念される。また、薄型化できる固定構造として、地板と保持板にそれぞれ対応する穴と突起を設け、突起を穴に差し込んで嵌合させ、両者の摩擦でこれを保持することも考えられるが、この構造では保持力が不足し、衝撃などの外的要因により脱落することが考えられる。そこで、摩擦保持力を上げるために、締め嵌合量を大きくする、すなわち、締まりばめの締め代を大きくすると、組立や分解が困難となり、作業性が著しく低下することが懸念される。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パッチアンテナを有する衛星電波時計の厚みを増加させることなく、パッチアンテナが配置されている領域において、環状表示板を保持するための保持板を地板に確実に固定することである。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下の通りである。

（１）衛星電波を受信するパッチアンテナと、輪列を保持する地板と、環状表示板と、前記環状表示板を保持する保持板と、前記地板と前記保持板を固定する、ネジと内ネジ付パイプからなる複数の固定具と、を有し、平面視において前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具の全長は、少なくとも一つの他の前記固定具よりも短い衛星電波時計。

（２）（１）において、平面視において前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具の前記内ネジ付パイプは、両端が開口している衛星電波時計。

（３）（２）において、前記パッチアンテナの、前記固定具に面する面に、保護シートが設けられる衛星電波時計。

（４）（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具は金属製であり、前記パッチアンテナの電極面における電界強度及び磁界強度の少なくともいずれかが、その最大値より３ｄＢ以上小さくなる領域に配置される衛星電波時計。

（５）（４）において、前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具は電気的に浮遊している衛星電波時計。

上記本発明の（１）の側面によれば、パッチアンテナを有する衛星電波時計の厚みを増加させることなく、パッチアンテナが配置されている領域において、環状表示板を保持するための保持板を地板に確実に固定することができる。

また、上記本発明の（２）の側面によれば、内ネジ付パイプの全長を雌ネジとして使用でき、固定具の全長を短縮できる。

また、上記本発明の（３）の側面によれば、固定具の締結時に発生した切粉によるパッチアンテナの電極の破損や、パッチアンテナの電極と固定具との接触による受信特性の変化を防止できる。

また、上記本発明の（４）又は（５）の側面によれば、固定具として金属製のものを使用しつつ、パッチアンテナの受信特性への影響を小さいものとすることができる。

本発明の実施形態に係る衛星電波時計の例を示す平面図である。衛星電波時計の胴に収容されるムーブメントを示す平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った切断面を示した、ムーブメントの切断斜視図である。衛星電波時計に用いられる種々の固定具の断面図である。平面視においてパッチアンテナ上に設けられる固定具を含む衛星電波時計の部分断面図である。本例のパッチアンテナの受信面の電極上の電界強度を示す平面図である。本例のパッチアンテナの受信面の電極上の磁界強度を示す平面図である。

図１は、本発明の実施形態に係る衛星電波時計１００の例を示す平面図である。同図には、衛星電波時計１００の外装である胴１、胴１内に配置された文字板２と時刻を示す時刻針３、副針４及び、４時半の位置に設けられた日表示５が示されている。また、胴１の３時側の側面にはユーザが種々の操作を行うための竜頭６、ボタン７が配置されている。胴１の１２時側及び６時側の側面からは、バンドを固定するためのバンド固定部８が伸びている。

この例では、時刻針３は、時針、分針及び秒針が文字板２の中央に同軸に設けられたものとなっている。また、副針４は文字板２の３カ所に設けられている。副針４のそれぞれの機能は特に限定されないが、デュアルタイム、曜表示、モード表示、パワーリザーブ等であってよい。また、日表示５は、文字板２に設けられた日窓２ａから、文字板２の下に配置された日板１０の一部分が見えることにより現在の日を表示するものである。日板１０は、内周側に歯をもつ内歯車であるとともに、その前面に回転位置に応じた表示が施された、環状の薄板形状を有する環状表示板である。

なお、同図に示した衛星電波時計１００のデザインは一例である。ここで示したもの以外にも、例えば、胴１を丸型でなく角型にしてもよいし、竜頭６やボタン７の有無、数、配置は任意である。また、時刻針３として用いられる指針の本数や、副針４の配置の有無や数、機能もまた制限されない。日表示５に換えて、又は加えて、環状表示板を用いて曜表示、都市（タイムゾーン）表示やモード表示をするようにしてもよい。

また、本明細書では、衛星電波時計という用語を、ＧＰＳ衛星などの日付や時刻に関する情報を含む衛星信号を送信する衛星から当該衛星信号を受信し、それに含まれる日付や時刻に関する情報に基づき、時計内部に保持している時刻の情報である内部時刻を修正する機能を有している時計を指すものとして用いる。図１に示した例では、衛星電波時計１００は腕時計として示しているが、これに限らず、懐中時計その他任意の形式の時計であってよいが、少なくとも１つの環状表示板を有するものをその対象としている。

なお、衛星電波時計１００では、文字板２を覆うようにガラス等の透明材料により形成された風防が胴１に取り付けられている。また、風防の反対側においては裏蓋が胴１に取り付けられている。本明細書では、以降、衛星電波時計１００の風防が配置される方向（図１における紙面手前方向）を表側又は上側、裏蓋が配置される方向（図１における紙面奥方向）を裏側又は下側と呼ぶ。

また、この例では、時刻針３の軸に対し、１２時の側に、文字板２の裏側に衛星信号を受信するためのパッチアンテナ９が配置されている。ここでは、パッチアンテナ９の平面形状は概ね矩形であり、その外形を破線で示した。パッチアンテナ９は衛星電波時計１００に対し、平面視においてかなり大きな面積を占有するため、竜頭６が配置される３時位置や、副針４の駆動機構が配置される位置には配置しがたく、この例では１２時位置に配置されているが、パッチアンテナ９の配置はこれに限定されるものではなく、衛星電波時計１００の設計に応じて任意の位置に配置してよい。

なお、本例では文字板２の裏側に太陽電池が配置されており、外光により発電した電力により衛星電波時計１００が駆動されるようになっている。そのため、文字板２は光を透過又は半透過する材質で形成されている。また、パッチアンテナ９による衛星信号の受信を妨げないように、文字板２は絶縁性の材料により形成され、また、太陽電池は平面視において、パッチアンテナ９の直上には配置されていない。しかしながら、太陽電池の有無は任意であり、必ずしも太陽電池が必要というわけではない。

図２は、衛星電波時計１００の胴１に収容されるムーブメント１０１を示す平面図である。同図では、竜頭６やボタン７、各指針等の付属品並びに文字板２、太陽電池は取り外して示している。また、日板１０上の印刷は図示を簡略化するため省略している。

同図には、平面視環状となる日板１０の形状が示されており、また、日板１０の内周面に形成された歯の先端を押え、日板１０を回転可能に保持する円板状の保持板１１と、保持板１１を地板に固定する固定具１２が見えている。この例では、固定具１２は、図示の５カ所に設けられている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った切断面を示した、ムーブメント１０１の切断斜視図である。同図には、ムーブメントの構造部材である地板１３と、地板１３に組み付けられた輪列１４、地板１３の下側であって、６時位置に配置される電池１５と、地板１３の下側であって、１２時位置に配置されるパッチアンテナ９が断面で示されている。パッチアンテナ９は図示の通り、厚みのある部材なので、平面視においてパッチアンテナ９と重なる部分の地板１３の厚みは、他の部分に比べて薄くなっている。

さらに、地板１３の上側の外周部には、環状の日板１０が、また日板１０の内周側には、保持板１１が示されている。日板１０の内周側に形成された歯は、図示されているように、地板１３と保持板１１により厚み方向に挟まれ、上下の動きが規制されて、日板１０が脱落することなく回転するよう保持されている。さらに、同図には、保持板１１と地板１３とを固定する固定具１２のうち、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａと、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置に設けられる固定具１２ｂの断面が示されている。

なお、同図では、日板１０及び保持板１１の上側に配置される太陽電池１６が示されている。図示のように、太陽電池１６のセルは、パッチアンテナ９の直上には配置されない。また、この例での電池１５としては、太陽電池１６で発電した電力を蓄積できるよう、二次電池が用いられる。

図４は、衛星電波時計１００に用いられる種々の固定具１２の断面図である。同図には、図３に示された、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａ、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置に設けられる固定具１２ｂが示されているほか、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置に設けられ、固定具１２ｂと形状が異なる別の固定具１２ｃが示されている。

固定具１２ａは、雄ネジ１７ａと、内ネジ付パイプ１８ａとから構成される。雄ネジ１７ａは、平小ネジであり、平板状のネジ頭と、外ネジが形成されたネジ軸からなっている。内ネジ付パイプ１８ａは、中空の円筒形状部材であり、その中空内面に内ネジが形成されている。内ネジ付パイプ１８ａの一端には、平板状のフランジが設けられている。そして、固定具１２ａは、雄ネジ１７ａを内ネジ付パイプ１８ａに締結することにより、雄ネジ１７ａのネジ頭と、内ネジ付パイプ１８ａのフランジとで、保持板１１と地板１３とを挟み込み両者を固定する（図３参照）。保持板１１と地板１３にはそれぞれ、ネジ頭とフランジを収容するザグリ穴が設けられ、固定具１２ａがその表面から突き出すことがない。ここで、固定具１２ａにおいては、内ネジ付パイプ１８ａはその長手方向に貫通する穴を有しており、内ネジはその穴の全長にわたって形成されている。これにより、内ネジ付パイプ１８ａの全長を内ネジとして用いることができ、内ネジ付パイプ１８ａの全長を短いものとしても、その内ネジが雄ネジ１７ａの外ネジと噛み合う長さを可能な限り長くすることができ、締結力の不足を抑制できる。

固定具１２ｂは、雄ネジ１７ｂ、内ネジ付パイプ１８ｂ及び雄ネジ１９ｂから構成される。雄ネジ１７ｂ及び雄ネジ１９ｂは、先の固定具１２ａにおける雄ネジ１７ａと概ね同等のものである。内ネジ付パイプ１８ｂは、その全長にわたり貫通する穴を有しており、内ネジがその穴の全長にわたって形成されている点は先の内ネジ付パイプ１８ａと同じであるが、その全長は先のものに比して長い。固定具１２ａ、１２ｂを締結した状態におけるその全長をそれぞれｄａ、ｄｂとすると、ｄａ＜ｄｂとなる。

このように、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａとして、その全長を、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置に設けられる固定具１２ｂの全長より短い特別のものを別途用意し用いることにより、図３より明らかなように、パッチアンテナ９上で、ネジによる締結を採用できるから、保持板１１と地板１３間の保持を確実にしながら、組立や分解の作業性は損なわれず、且つ、ムーブメント１０１の厚さの増加を最小限に抑えることができる。すなわち、衛星電波時計１００全体の薄さと、保持板１１と地板１３間の締結強度の確保と、衛星電波時計１００の組立・分解の作業しやすさとを両立させることができる。

なお、固定具１２ｂは、内ネジ付パイプ１８ｂの両端にそれぞれ雄ネジ１７ｂ及び雄ネジ１９ｂを締結するようになっているため、地板１３の両面にそれぞれ別の部材を締結することができるものである。また、複数の部材の厚さ方向の位置を規制するため、図４に示すように、内ネジ付パイプ１８ｂの中途の適宜の位置に幅が広くなる拡幅部を設けてよい。

また、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置に設けられる固定具として、図４に固定具１２ｃとして示したものを用いてもよい。この固定具１２ｃでは、内ネジ付パイプ１８ｃの一端にフランジが設けられ、フランジが設けられた端部では穴が閉鎖されている。すなわち、内ネジ付パイプ１８ｃに設けられた穴は貫通していない。内ネジ付パイプ１８ｃの他端には、雄ネジ１７ｃが締結される。この構造では、内ネジ付パイプ１８ｃに雄ネジ１７ｃを締結した際に、ネジの噛み合いにより生じる切粉が内ネジ付パイプ１８ｃの内部に閉じ込められ外部に放出されないため、切粉に起因するショートや電極の破損などのトラブルが防止される。ここで、固定具１２ｃの締結時の全長ｄｃは、必ずしも固定具１２ｂの締結時の全長ｄｂと一致していなくともよいが、固定具１２ａの締結時の全長ｄａより長く、ｄａ＜ｄｃとなる。

なお、本実施形態では、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａの締結時の全長ｄａは、全ての他の固定具１２ｂ，１２ｃの締結時の全長ｄｂ，ｄｃより短いが、必ずしもこれに限定されず、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置に、締結時の全長がｄａと同じか、これより短い固定具を設けることを排除するものではない。ただし、平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置にある大部分の固定具の締結時の全長は、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａの締結時の全長ｄａより長いと考えられるから、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａの締結時の全長ｄａは、少なくとも一つの他の（平面視においてパッチアンテナ９と重ならない位置にある）固定具よりも短いことになる。

なお、以上説明した固定具１２の材質は必ずしも限定されるものではないが、この例では金属を用いている。金属は、時計に用いられる微細なネジを精密に製作でき、また締結時の耐久性に優れるため適している。

ところで、本例で示した、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａの内ネジ付パイプ１８ａはその長手方向に貫通する穴を有するものであった。そのため、雄ネジ１７ａを内ネジ付パイプ１８ａに締結した際に切粉が生じ、内ネジ付パイプ１８ａの外部に放出されることが懸念される。

図５は、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａを含む衛星電波時計１００の部分断面図である。同図に示すように、パッチアンテナ９上では、固定具１２ａにより保持板１１と地板１３が締結される。そして、平面視において固定具１２ａに重なり、パッチアンテナ９の固定具１２ａに面する面には、保護シート２０が設けられる。保護シート２０は、適宜の樹脂又はゴム製のシートであり、パッチアンテナ９の上面、すなわち、電極が形成される受信面に接着材等で貼り付けられ、パッチアンテナ９の受信面を保護する機能を有する。すなわち、固定具１２ａの締結の際に発生した切粉が仮に内ネジ付パイプ１８ａから脱落し外に放出されたとしても、かかる切粉によりパッチアンテナ９の受信面に設けられた電極が傷つけられたり、導電性の切粉により他の部材とショートしたり、切粉と接触することにより受信特性が変化することは、保護シート２０により防止され生じない。また、衛星電波時計１００に外部より衝撃や振動が加わった際に、シート２０が緩衝材となって、内ネジ付パイプ１８ａがパッチアンテナ９の上面に直接ぶつかり、パッチアンテナ９やその受信面に形成された電極に損傷を与えることを防ぐ。保護シート２０は、パッチアンテナ９の受信特性に影響を与えない絶縁性の材質のものが用いられる。

ところで、平面視においてパッチアンテナ９上に設けられる固定具１２ａとして金属を用いると、固定具１２ａはパッチアンテナ９の受信面の直上の近い位置に配置されるため、その受信性能への影響が懸念される。そこで、固定具１２ａは、次の２つの条件の少なくともいずれか、望ましくはその両方を満たすように配置され、パッチアンテナ９の受信性能への影響が最小限に留まるよう工夫されている。

まず第１の条件は、固定具１２ａが電気的に浮遊していることである。固定具１２ａが電気的に他の部材と接触し、その電位が固定されていると、パッチアンテナ９の受信面における電極と容量結合を通じて閉回路を形成する等して、その受信感度を低下させる恐れが強いが、固定具１２ａが電気的に浮遊していることにより、その影響を限定的なものにとどめることができる。

第２の条件は、固定具１２ａが、パッチアンテナ９の電極面における電界強度及び磁界強度の少なくともいずれかが、その最大値より３ｄＢ以上小さくなる領域に配置されることである。

図６は、本例のパッチアンテナ９の受信面の電極９ａ上の電界強度を示す平面図である。衛星電波を受信する際、パッチアンテナ９の電極９ａには、衛星電波に応じた電界が発生する。図示されるように、電界は、電極９ａの角部で最も強度が強い。図６は、電極９ａにおける電界の強度を、角部分における最大値を基準とした相対値として、デシベルの単位で図示したものである。同図に示す二点鎖線は、電界強度の等しい点を結んだ等強度線である。

電界強度は、電極９ａの４つの角部から遠ざかるにつれて低下し、その近傍において、−３ｄｂの低下がみられる。この位置では、角部における電界強度の最大値からは、概ねそのエネルギーが２分の１となる。また、同図には、電極９ａを横断するように存在する−９ｄＢの等強度線と、同じく電極９ａを横断するように存在する−２７ｄＢの等強度線が示されている。

すなわち、電界強度に関して言えば、パッチアンテナ９による衛星電波の受信の際に重要なのはその強度の大きい角部近傍であり、その他の領域においては、パッチアンテナ９の受信感度に大きな影響を与えないことが分かる。

また、図７は、本例のパッチアンテナ９の受信面の電極９ａ上の磁界強度を示す平面図である。衛星電波を受信する際、パッチアンテナ９の電極９ａには、衛星電波に応じた磁界が発生する。図示されるように、磁界は、電極９ａの左右の辺の中央部分で最も強度が強い。図７は、電極９ａにおける磁界の強度を、左右の辺の中央部における最大値を基準とした相対値として、デシベルの単位で図示したものである。同図に示す二点鎖線は、磁界強度の等しい点を結んだ等強度線である。

磁界強度は、電極９ａの左右の辺の中央部分から遠ざかるにつれて低下し、その近傍において、−３ｄｂの低下がみられる。この位置では、左右の辺の２つの中央部分における磁界強度の最大値からは、概ねそのエネルギーが２分の１となる。また、同図では、電極９ａを横断するように存在する−９ｄＢの等強度線と、同じく電極９ａを横断するように存在する−２７ｄＢの等強度線が示されている。

すなわち、磁界強度に関して言えば、パッチアンテナ９による衛星電波の受信の際に重要なのはその強度の大きい左右の辺の中央部分近傍であり、その他の領域においては、パッチアンテナ９の受信感度に大きな影響を与えないことが分かる。

そこで、固定具１２ａを、平面視において、パッチアンテナ９の受信感度に大きな影響を与えない領域に配置することにより、その受信感度への影響を軽減することができるのである。その配置としては、パッチアンテナ９の電極面９ａにおける電界強度及び磁界強度の少なくともいずれかが、その最大値より３ｄＢ以上小さくなる領域とするとよく、電界強度及び磁界強度の両方について、その最大値より３ｄＢ以上小さくなる領域を選択することがより好ましい。もちろん、パッチアンテナ９の電極面９ａにおける電界強度及び磁界強度が、その最大値よりより小さい領域に配置することが望ましく、それぞれ、その最大値より９ｄＢ、或いは２７ｄＢ以上小さくなる領域を選択してもよい。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、この実施形態に示した具体的な構成は一例として示したものであり、本発明の技術的範囲をこれに限定することは意図されていない。当業者は、これら開示された実施形態を適宜変形してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１胴、２文字板、２ａ日窓、３指針、４副針、５日表示、６竜頭、７ボタン、８バンド固定部、９パッチアンテナ、９ａ電極、１０日板、１１保持板、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ固定具、１３地板、１４輪列、１５電池、１６太陽電池、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ雄ネジ、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内ネジ付パイプ、１９ｂ雄ネジ、２０保護シート、１００衛星電波時計、１０１ムーブメント。

Claims

衛星電波を受信するパッチアンテナと、
輪列を保持する地板と、
環状表示板と、
前記環状表示板を保持する保持板と、
前記地板と前記保持板を固定する、ネジと内ネジ付パイプからなる複数の固定具と、
を有し、
平面視において前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具の全長は、少なくとも一つの他の前記固定具よりも短い衛星電波時計。
平面視において前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具の前記内ネジ付パイプは、両端が開口している請求項１に記載の衛星電波時計。
前記パッチアンテナの、前記固定具に面する面に、保護シートが設けられる請求項２に記載の衛星電波時計。
前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具は金属製であり、前記パッチアンテナの電極面における電界強度及び磁界強度の少なくともいずれかが、その最大値より３ｄＢ以上小さくなる領域に配置される請求項１〜３のいずれか１項に記載の衛星電波時計。
前記パッチアンテナ上に設けられる前記固定具は電気的に浮遊している請求項４に記載の衛星電波時計。