JP2967410B2

JP2967410B2 - 腕携帯機器

Info

Publication number: JP2967410B2
Application number: JP10039412A
Authority: JP
Inventors: 元三田村
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JPH11237485A; WO1999042910A1; CN1263613A; US6222114B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱電式発電機を
備えた、例えば、腕時計などの腕携帯機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】腕携帯機器、例えば、腕時計は、いまや
電子式腕時計が主流となっているが、その動力源として
は、銀電池やリチウム電池などが使われている。しかし
ながら、これら電池は、消耗品であるため定期的な交換
が必要であるばかりでなく、地球の有限な資源を消費す
るとともに、廃棄により環境を汚染するといった問題点
も有している。そこで、これに代わるものとして、発電
機構を内部に備えた腕時計が研究されてきている。その
発電方式としては、例えば、光エネルギーを変換する太
陽電池や、重力エネルギーを利用した機械的発電、或い
は温度差によるゼーベック効果（ペルチェ効果）を利用
した熱電式発電などが知られ、そのうち太陽電池及び機
械的発電を用いたものは既に実用化されている。一方、
熱発電方式は、特公平−２−１３２７９に開示されてい
るように、原理的には古くから知られているが、未だ実
用化の域に達していなく、実用化に向けて研究が行なわ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】腕携帯機器において、
熱発電方式を利用する場合、腕を介して腕携帯機器に伝
わる体温（高温部）と、腕携帯機器のまわりの空気の温
度（低温部）との温度差が利用される。しかし、これま
での腕携帯機器では、高温部から熱電式発電機の受熱部
への熱伝導性や、熱電式発電機の放熱部から低温部への
熱伝導性等が問題となり、熱電式発電機が必要な電気エ
ネルギーを発生させるのに十分な前記温度差を得るまで
には至らなかった。特に、腕携帯機器から外気（低温
部）への放熱効率は、腕携帯機器の装着状況等により大
きく変化し、例えば、体の一部が放熱側に接触している
と、放熱が行われないばかりか、逆に熱を吸収してしま
うという不具合が生じることもあった。

【０００４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、熱電式発電機の放熱部からの
不本意な熱の侵入を遮断し、発電効率の高い腕携帯機器
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、熱発電のポイントは以下に多くの熱を取り込み、如
何にに放熱させるかにあるが、実携帯においては、熱は
必ずしも裏蓋からのみならず、本来放熱部であるはずの
ガラス・ガラス縁・胴等の部位からも熱接触や輻射により
入ってくる。本発明では、不本意な熱接触を防止するた
めのガードをもうけることにより、放熱部からの熱の逆
侵入を防止した。

【０００６】受熱部及び放熱部を有し、該受熱部と放熱
部との間に生じる温度差に基づき所定の電気エネルギー
を発生させる熱電式発電機を備えた腕携帯機器におい
て、上下方向に貫通する中空部を有し、熱伝導性の低い
材質からなる内胴と、前記中空部の下端側を覆う裏蓋
と、前記中空部の上端側を覆うガラスと、ガラスの縁を
保持したガラス縁と、前記内胴の上面には、前記ガラス
縁と熱伝導可能な状態で嵌合もしくは前記ガラス縁と一
体的に形成されて熱伝導性の高い材質からなる放熱外胴
を配置し、前記ガラス・ガラス縁・放熱外胴の少なくとも
いずれかの表面には、複数の放熱孔を有し熱伝導性の低
い材質からなる放熱ガードカバーによって、被覆させた
構造とした。

【０００７】この発明によれば、腕からの熱は裏蓋を介
して熱電式発電機の受熱部に伝導され発電をおこなった
後、ガラス・ガラス縁及びガラス縁に一体化された外胴
に伝熱される。伝導された熱はガラス・ガラス縁及びガ
ラス縁に一体化された外胴の外表面から空気中に放熱さ
れる。しかし万一、人体や他の熱源に不用意にガラス縁
や外胴に接触した場合、放熱が行われないばかりか、逆
に熱を吸収してしまい発電が行なわれなくなってしま
う。本発明によれば、前記の不用意な熱接触は放熱ガー
ドカバーで防止される。一方、放熱部からの熱は、放熱
ガードカバーの網目やストライプ隙間、放熱孔を通して
外部空気へと放熱される。従って、腕携帯機器の放熱部
に不用意に手等が触れた場合でも、熱電式発電機の放熱
部からの放熱が可能となり発電を維持することができ
る。ここで、腕携帯機器としては、例えば、腕時計、ペ
ージャー等の電子機器が挙げられる。

【０００８】内胴に使用する熱伝導性の低い材質として
は、例えば、熱伝導率が1W/(m・℃)以下であるプラスチ
ックが最適であるが、強度を重視する場合には熱伝導率
20W/(m・℃)近辺のＳＵＳ（ステンレス）やＴｉ等の金属
も、発電機の性能や放熱外胴の放熱性能等の他の条件が
良ければ採用可能である。

【０００９】"また、放熱外胴に用いる熱伝導性の高い
材質としては、熱伝導率200〜400W/(m・℃)近辺の例え
ば、Au,Ａｇ,Ｃｕ,Al等の金属などが最適であるが、"熱
伝導率100W/(m・℃)以上の、Bs等の銅合金等も条件が良
ければ採用可能である。

【００１０】更に本発明は、前記放熱ガードカバーは、
網目もしくは、直線や曲線で囲まれた形状を造形的に並
べた複数の造形孔を有する板面（プレート）とした。

【００１１】この発明によれば、放熱ガードカバーの放
熱孔を効果的に決めることにより、網目や放熱孔から熱
を放射する事ができ、それ以外のガード部では手等の接
触を防止することができ、かつデザイン的な展開も可能
となる。

【００１２】ここで、放熱ガードカバーの材料として
は、例えば、熱伝導率が1W/(m・℃)以下であるプラスチ
ックが最適である。特に、ウレタンゴム、ポリカーボネ
ート等の高強度樹脂材が適当である。強度を重視する場
合には熱伝導率20W/(m・℃)近辺のＳＵＳ（ステンレス）
やＴｉ等の比較的熱伝導率の低い金属材料を使用した薄
板や網も採用可能である。

【００１３】また本発明は、前記放熱ガードカバーは、
網目や造形孔の総貫通面積がガード範囲面積の５０％以
上あることとした。

【００１４】本来網目は大きければ大きいほど良い。し
かしながら網目が粗くなるとガードの強度が弱くなる。
そのため本発明では網目の平面的な大きさに対し厚み方
向の強度や形状・材質を工夫することにより強度を確保
した。ここでガードは、本来は断熱材・樹脂材などの熱
伝導の低い材質が最適だが、本発明では、断熱効果が緩
和できるため、強度の高い金属の使用が可能となった。

【００１５】また更に本発明は、前記放熱ガードカバー
と前記熱放射部との間には、所定の空間が形成されてい
る構成とした。該ガードには、放熱孔が形成されている
構成とした。

【００１６】この発明によれば、放熱ガードカバーと熱
放射部との間には、所定の空間が形成されているため、
不用意な手などの熱源は、放熱ガードカバーに遮られて
熱放射部への熱の移動が抑止される。また、空間が形成
されているため、放熱孔が小さくても放熱部の表面はす
べて空気に接触しているため、放熱効率の減少が少な
い。ここで、熱伝導性の低い材質、例えば、断熱材、樹
脂材などが最適だが、放熱ガードカバーと放熱部との間
には断熱材である空気が存在するため、一般的に熱伝導
が高い金属も使用可能となる。

【００１７】この発明によれば、放熱ガードカバーがガ
ラス縁や外胴から着脱自在に嵌着されているため、ガラ
ス縁や外胴が汚れた場合に簡単に外して掃除することが
できる。また、放熱ガードカバーをデザイン的なアクセ
サリーとして好みに合わせて取り替えて楽しむことが可
能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る腕携帯機器
の実施の各形態例について、図１〜図５の図面を参照し
ながら説明する。

【００１９】［第１の実施の形態例］図１は、この発明
に係る腕携帯機器の第１の実施の形態例として例示する
腕時計の断面図、図２は、放熱ガードカバーを示すもの
で、（ａ）がその平面図、（ｂ）がその側面図である。
図３及び図４は、図１の腕時計の変形例を示す断面図で
ある。

【００２０】図１〜図４において、１はムーブメント、
２はガラス、４Ａは内胴、４Ｂは放熱外胴、５は裏蓋、
６は熱電式発電機、７は導熱板、８は放熱ガードカバ
ー、１１は針、１２は文字板、１３及び１４は中枠、５
０Ａ及び５０Ｂは空間である。

【００２１】熱電式発電機６は、複数（例えば、１０
個）の熱発電素子６ａ，…と、該熱発電素子６ａ，…を
上下に挟むリング状の放熱板６ｃ及び受熱板６ｂと、か
ら構成されている。この熱電式発電機６は、受熱板６ｂ
（高温部）と放熱板６ｃ（低温部）との温度差を利用し
て、ゼーベック効果により、所定の電気エネルギーを発
生させる。この熱電式発電機６は、その受熱板６ｂ側端
面が裏蓋５に、一方、放熱板６ｃ側端面が導熱板７（例
えば、Ｃｕなど）に、それぞれ固着されている。

【００２２】内胴４Ａは、その内部に、ムーブメント
１、熱電式発電機６等を収容するための収容空間（中空
部）４ｃが上下に貫通した状態に形成されている。内胴
４Ａは、熱伝導率の低い、例えば、セラミックス、プラ
スチック、或いは、ＳＵＳやＴｉ等の金属などから構成
されている。内胴に使用する熱伝導性の低い材質として
は、例えば、熱伝導率が1W/(m・℃)以下であるプラスチ
ックが最適であるが、強度を重視する場合には熱伝導率
20W/(m・℃)近辺のＳＵＳ（ステンレス）やＴｉ等の金属
も、発電機の性能や放熱外胴の放熱性能等の他の条件が
良ければ採用可能である。

【００２３】ガラス２は、例えば、熱伝導性の良いサフ
ァイアガラスや、熱線吸収ガラス等から略円盤状に形成
されていて、その周縁部が、ガラス縁３に固定されてい
る。裏蓋５は、例えば、Ｔｉ、ＳＵＳ等の金属により円
盤状に形成されていて、その周縁部が、内胴４Ａの底面
に固定されている。この裏蓋５の内面（ムーブメント１
側の面）には、熱伝導性を高めるために、Ｃｕメッキが
施され（又はＣｕ薄板がクラッドされ）ている

【００２４】この内胴４Ａの上表面には、高い材質から
なる放熱外胴４Ｂが、胴前記ガラス縁３と熱伝導可能な
状態で嵌合されて該上表面を被覆するように取り付けら
れている。

【００２５】"放熱外胴４Ｂは、熱伝導性の高い、熱伝
導率200〜400W/(m・℃)近辺の例えば、Au,Ａｇ,Ｃｕ,Al
等の金属により形成されていて、その中央には、ガラス
２及びガラス縁３の上端面を露出させる開口部４Ｂａが
形成されている。"

【００２６】この放熱外胴４Ｂは、その開口部側端面４
Ｂａがガラス縁３の外周面と密着していて、ガラス縁３
と熱伝導可能な状態で嵌合されている。この放熱外胴４
Ｂは、内胴４Ａの上表面との間に、空間５０Ｂを配した
状態で取り付けられ、両部材間の熱の移動が抑止される
ようになっている。なお、空間５０Ｂには断熱材を封入
してもよい。そして、放熱外胴４Ｂは、内胴４Ａの上端
部とパッキン３１によって断熱的に固定され、ガラス縁
３との間に挟まれ、その外周下端部４Ｂｂが内胴４Ａの
外周上端部に係合している。

【００２７】放熱外胴４Ｂの上方位置には、放熱ガード
カバー８が取り付けられている。放熱ガードカバー８
は、放熱外胴４Ｂ全体を被覆するように取り付けられ、
例えば、手などの、放熱外胴４Ｂへの接触を防止するよ
うになっている。

【００２８】図２に放熱ガードカバー８の一例を示す。
（ａ）は放熱ガードカバーの平面図である．放熱ガード
カバー８は、放熱外胴４Ｂ全体を被覆するように形成さ
れ、表面には，網目や造形的に並べられた多数の貫通孔
８Ａが設けてある。貫通孔は，放熱外胴からの熱を大気
に放熱させるためには，極力大きな面積が望ましく最低
でも５０％以上有ることが望ましい。

【００２９】図２（ｂ）は放熱ガードカバーの側面図で
ある．放熱ガードカバー８の外周端には内胴４Ｂまたは
放熱外胴との係合部が設けられ，一方上端内周には，ガ
ラス縁３またはガラス縁相当部４３との係合部が設けら
れている。

【００３０】ガードカバーの材質としては、熱伝導率が
1W/(m・℃)以下であるプラスチックが最適であるが、強
度を重視する場合には熱伝導率20W/(m・℃)近辺のＳＵＳ
（ステンレス）やＴｉ等の金属も、採用可能である。

【００３１】この放熱ガードカバー８は、放熱外胴４Ｂ
との間に、空間５０Ａを配した状態で取り付けられ、両
部材間の熱の移動を抑止するとともに、放熱外胴４Ｂか
らの放熱を可能とさせるようになっている。

【００３２】この放熱ガード８は、その下端側円筒部８
ｄが内胴４Aに外嵌し、その内周側突出部８ａが放熱外
胴４Bまたは内胴４Aに外嵌し、その内周側突出部８ｂが
ガラス縁上端の切欠部３ａに嵌入して、当該腕時計に対
して着脱可能に取り付けられている。

【００３３】なお、放熱ガードは、例えば、図３及び図
４に示すように、構成することも可能である。図３及び
図４において、放熱ガード８は、放熱外胴４Bだけでな
く、ガラス縁３の上端面についても被覆している。

【００３４】図３の実施例では、、放熱ガード８は、そ
の下端側円筒部８ｄが放熱外胴４Bまたは内胴４Aに外嵌
し、その内周側突出部８ｂがガラス縁上端の切欠部３ｂ
に嵌入して、当該腕時計に対して着脱可能に取り付けら
れている。

【００３５】また、図４の実施例では、、放熱ガード８
は、その下端側円筒部８ｄが放熱外胴４Bまたは内胴４A
に外嵌し、その内周側端面8がガラス縁上端面３ｃに密
着した状態で、当該腕時計に取り付けられている。

【００３６】［第２の実施の形態例］図５は、この発明
に係る腕携帯機器の第２の実施の形態例として例示する
腕時計の断面図である。

【００３７】この実施の形態では、図示のように、図１
の第１の実施例における放熱外胴４Ａとガラス縁３が完
全に一体となった構成となっている。この第２の実施の
形態においては、「第１実施例のガラス縁３に相当する
部位」を「ガラス縁相当部４３」として記述し、その他
の第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付し、
その説明を省略する。

【００３８】従って、放熱外胴４Ｂは、上端に、ガラス
を取り付けるためのガラス縁相当部４３が形成され、ガ
ラス２が固定されている。一方、内周側には、裏蓋５方
向に延出する延出部４３ａが形成され熱電式発電機６と
接している。その他の構成は、図１の第１の実施例にお
ける構成と同じである。

【００３９】放熱ガードカバー８も、図１の実施例とお
なじである。

【００４０】この放熱ガードカバー８は、その下端側円
筒部８ｄが放熱外胴４Bまたは内胴４に外嵌し、その内
周側突出部８ａが放熱外胴４Ｂのガラス縁相当部上端の
溝部３ａに嵌入して、当該腕時計に対して着脱可能に取
り付けられている。

【００４１】そして、放熱ガードカバー８は、図５
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１の実施例に
示された図１、図３、図４と同様に放熱外胴４Bまたは
内胴４Ａの外周やガラス取付部に着脱可能に取り付けら
れている。図５（ａ）図は、第1の実施例における第１
図・第３図の放熱外胴とガラス縁を単純に一体化させた
形態実施例である。図５（ｂ）（ｃ）図は、第1の実施
例における第４図の放熱外胴とガラス縁を一体化させ更
に放熱外胴と内胴の係合方法やバンド取付け方法を変化
させた展開実施例である。

【００４２】第２の実施例によれば、ガラス縁と放熱外
胴が一体化しているため熱の伝達がより効率化される。
一方製造は困難になるが、金属粉末射出成形技術やダイ
キャストが適用できる場合にはコストダウンが計れる。

【００４３】なお、本発明は、各実施の形態例の腕時計
に限られるものではなく、他の腕時計、ページャー等の
電子機器についても適用可能である。その他、具体的に
示した細部構成、方法等は、発明の主旨を逸脱しない範
囲で変更可能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、熱放射部が、複数の放
熱孔を有し熱伝導性の低い材質からなる放熱ガードカバ
ーによって被覆されているため、放熱ガードカバーが熱
放射部への、例えば、手などの接触を遮ることができ
る。従って、腕携帯機器の放熱部に不用意に手等が触れ
た場合でも、熱電式発電機の放熱部からの放熱が可能と
なり発電を維持することができる。

【００４５】また、本発明によれば、放熱ガードカバー
の放熱孔を効果的に決めることにより、網目や放熱孔か
ら熱を放射する事ができ、それ以外のガード部では手等
の接触を防止することができ、かつデザイン的な展開も
可能となる。

【００４６】更に、放熱ガードカバーと熱放射部との間
には、所定の空間が形成されているため、放熱ガードカ
バーと熱放射部との間の熱の移動が抑止される。そのた
め熱が伝わりに難くなるため比較的熱伝導の高いＳＵＳ
等の金属も使用できるようになった。すなわち本来は断
熱材・樹脂材などの熱伝導の低い材質が最適だが、本発
明の請求項３と４との組合わせによる相乗効果により、
強度の高い金属の使用が可能となった。

【００４７】また更に、放熱ガードカバーがガラス縁や
外胴から着脱自在に嵌着されているため、ガラス縁や外
胴が汚れた場合に簡単に外して掃除することができる。

【００４８】また、放熱ガードカバーをデザイン的なア
クセサリーとして好みに合わせて取り替えて楽しむこと
が可能となり、新たな付加価値を生み出すことが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る腕携帯機器の第１の実施の形態
例として例示する腕時計の断面図である。

【図２】図２は、放熱ガードカバーを示すもので、
（ａ）がその平面図、（ｂ）がその側面図である。

【図３】図１の腕時計の変形例を示す断面図である。

【図４】図１の腕時計の変形例を示す断面図である。

【図５】この発明に係る腕携帯機器の第２の実施の形態
例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）として例示する腕時計の断面
図である。

【符号の説明】

１ムーブメント２ガラス３ガラス縁４Ａ内胴４Ｂ放熱外胴５裏蓋６熱電式発電機６ａ熱発電素子６ｂ受熱板６ｃ放熱板７導熱板８放熱ガードカバー４３ガラス縁が放熱外胴と一体の場合のガラス縁相
当部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G04C 10/00 G04G 1/00 310 G04B 37/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受熱部と放熱部との間に生じる温度差に
より電気エネルギーを発生させる熱電式発電機を備えた
腕携帯機器において、上下方向に貫通する中空部を有し、熱伝導性の低い材質
からなる内胴と、前記中空部の下端側を覆う裏蓋と、前記中空部の上端側に配されるガラスと、前記ガラスの縁を保持したガラス縁と、前記内胴の上面には、前記ガラス縁と熱伝導可能な状態
で嵌合され、もしくは前記ガラス縁と一体的に形成さ
れ、かつ熱伝導性の高い材質からなる放熱外胴を配置し
前記ガラス・ガラス縁・放熱外胴の少なくともいずれかの
表面には、複数の放熱孔を有し熱伝導性の低い材質から
なる放熱ガードカバーによって、被覆されていることを
特徴とする腕携帯機器。
【請求項２】前記放熱ガードカバーは、網目もしく
は、直線や曲線で囲まれた形状を造形的に並べた複数の
造形孔を有する板面であることを特徴とする請求項１記
載の腕携帯機器。
【請求項３】前記放熱ガードカバーは、網目や造形孔
の総貫通面積がガード範囲面積の５０％以上あることを
特徴とする請求項１〜２記載の腕携帯機器。
【請求項４】前記放熱ガードカバーと前記放熱外胴と
の間には、所定の空間が形成されていることを特徴とす
る請求項１〜３記載の腕携帯機器。
【請求項５】前記放熱ガードカバーは、前記ガラス縁
のガラス入り内径に着脱自在に嵌着されていることを特
徴とする請求項１〜４記載の腕携帯機器。
【請求項６】前記放熱ガードカバーは、前記ガラス縁
・放熱外胴もしくは内胴の外形に着脱自在に嵌着されて
いることを特徴とする請求項１〜４記載の腕携帯機器。