JP2995408B1 - 平らな熱伝導体を含み熱発電ユニットを備えた時計 - Google Patents

平らな熱伝導体を含み熱発電ユニットを備えた時計

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JP2995408B1 JP10249328A JP24932898A JP2995408B1 JP 2995408 B1 JP2995408 B1 JP 2995408B1 JP 10249328 A JP10249328 A JP 10249328A JP 24932898 A JP24932898 A JP 24932898A JP 2995408 B1 JP2995408 B1 JP 2995408B1
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Abstract

【要約】 【課題】 熱発電ユニットを備えた時計において、放熱
経路を短くして、熱発電ユニットの発電効率を良くす
る。 【解決手段】 本発明の時計は、充電可能な蓄電部材4
20と、熱伝導性のある材料で作られた上胴220と、
熱伝導性のある材料で作られた裏ぶた226とを備えて
いる。熱発電ユニット180が、1つ以上の熱電素子1
40を収容し、吸熱板を構成する第1伝熱板120を含
み、放熱板を構成する第2伝熱板170を含む。平らな
熱伝導体244が、第2伝熱板170と接触して配置さ
れる。上胴220が、裏ぶた226方に突出した凸部分
を有し、該凸部分が熱伝導体244と熱を伝導可能なよ
うに配置される。熱伝導スペーサ320は、第1伝熱板
120と裏ぶた226の内側面とに接触する。下胴22
4が、裏ぶた226と上胴220とを断熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゼーベック効果に
基づく起電力を発生する熱電素子を収容した熱発電ユニ
ットを備えた時計に関する。特に、本発明は、1つ以上
の熱電素子を収容した熱発電ユニットにより発生した起
電力を蓄電部材に蓄電し、この起電力により動作し、か
つ、蓄電部材を動力源として動作するように構成され、
平らな熱伝導体を含む時計に関する。また、本発明は、
1つ以上の熱電素子を収容した熱発電ユニットにより発
生した起電力を蓄電部材に蓄電し、この起電力により動
作し、かつ、蓄電部材を動力源として動作するように構
成され、平らな熱伝導体を含む携帯用電子機器に関す
る。
【0002】本発明の携帯用電子機器は、アナログ式電
子時計、デジタル式電子時計、アナログ・デジタル複合
式電子時計、タイマー装置、アラーム装置、タイマー及
び又はアラーム付きアナログ式電子時計、タイマー及び
又はアラーム付きデジタル式電子時計、タイマー及び又
はアラーム付きアナログ・デジタル複合式電子時計を包
含する。
【0003】
【従来の技術】従来の熱電式腕時計では、例えば、特開
昭55−20483号公報に開示されているように、多
数の個々の要素部品からできている熱電式発電機が、金
属製のケーシング底部と支持リングとの間に配置されて
いる。この熱電式発電機(ペルチェ・バッテリー)は、
熱極がケーシング底部に対向して置かれ、冷極が金属製
カバーに対向して置かれている。また、他の構造では、
熱電式発電機は、ショックアブゾーバを介して中間リン
グに対して保持されている。従来の他の電子時計では、
特開平8−43555号公報に開示されているように、
第一の絶縁体を吸熱側とし、第二の絶縁体を放熱側とし
て、出力端部に起電力を得て、この起電力を蓄電部材に
蓄え、この蓄電部材により時刻表示手段を作動させてい
る。
【0004】また、従来の発電素子を有する時計では、
特開平9−15353号公報に開示されているように、
4個の熱電素子が、腕時計内部の空間においてムーブメ
ントによって占められる部分以外に分割されて配置され
ている。この熱電素子では、p型熱電体とn型熱電体と
が端部において接続され、熱電対を形成している。熱電
対のすべてを直列に接続して熱電素子を構成している。
また、従来の熱電発電腕時計では、実開平7−3259
0号公報に開示されているように、熱電発電素子が、裏
蓋とモジュールカバーとの間に配置されている。熱電発
電素子は多数の熱電対を含んでいる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】いずれの従来文献も、
1つ以上の熱電素子を収容した熱発電ユニットを備えた
時計を開示していない。熱電素子は外力に対する抵抗力
が弱い。特に、熱電素子では、細長い柱状の形態の多数
のp型熱電体とn型熱電体とが並べられているので、p
型熱電体及びn型熱電体に、それらの長手方向に直角の
向きの力が加わると、熱電素子が破壊するおそれがあっ
た。また、p型熱電体及びn型熱電体に、それらの長手
方向に沿う力が加わった場合にも、その力が一定の大き
さを超えると、熱電素子が破壊するおそれがあった。従
来、熱電素子を熱発電ユニットとして実装することなし
に、熱電素子を直接に腕時計内部の空間に配置している
ので、熱電素子の強度を高めることができなかった。ま
た、複数の熱電素子を用いる場合には、それらの熱電素
子を接続するための手段を必要としていた。
【0006】更に、従来、熱発電ユニットからの熱を伝
達するために設けられた熱伝導体は曲げ部を有してい
た。このため、熱の伝達経路が長くなり、熱発電ユニッ
トの発電効率を低下させることがある。
【0007】
【発明の目的】本発明の目的は、熱発電ユニットを備え
た時計において、熱の伝達経路が短くなるように構成し
て、熱発電ユニットの発電効率を改良することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の時計は、時計の動作させるための電源を構
成する、充電可能な蓄電部材を備える。時計を駆動する
ための時計駆動回路は、蓄電部材により動作することが
できるように構成されている。指針等の表示部材は、時
計駆動回路の出力する時刻に関する信号に基づいて、時
刻に関する情報を表示する。本発明の時計は、熱伝導性
のある材料で作られている上胴と、熱伝導性のある材料
で作られている裏ぶたとを備えている。熱発電ユニット
が、ゼーベック効果に基づく起電力を発生する1つ以上
の熱電素子を収容し、かつ、吸熱板を構成する第1伝熱
板を含み、放熱板を構成する第2伝熱板を含む。平らな
熱伝導体が、熱伝導性のある材料で作られ、第2伝熱板
と接触するように配置される。上胴が熱伝導性のある材
料で作られ、かつ、裏ぶたのある方向に突出した凸部分
を有する。この凸部分が熱伝導体と熱を伝導可能なよう
に配置されている。
【0009】電源動作制御回路が、熱発電ユニットによ
り発生した起電力を蓄電部材に蓄電させるために設けら
れている。熱伝導スペーサは、熱伝導性のある材料で作
られている。熱伝導スペーサが、熱発電ユニットの第1
伝熱板と裏ぶたの内側面とに接触するように配置されて
いる。断熱性のある断熱部材が設けられ、この断熱部材
により、裏ぶたと上胴とを断熱するように構成されてい
る。更に、本発明は、熱発電ユニットを備えた携帯用電
子機器において、吸熱板を構成する第1伝熱板と、ゼー
ベック効果により起電力を発生する熱電素子と、放熱板
を構成する第2伝熱板とを含む熱発電ユニットと、熱伝
導性のある材料で作られている裏ぶたと、熱伝導性のあ
る材料で作られ、かつ、裏ぶた及び第1伝熱板と熱を伝
導可能なように配置された熱伝導スペーサと、熱伝導性
のある材料で作られ、かつ、第2伝熱板と熱を伝導可能
なように配置された平らな熱伝導体と、熱伝導性のある
材料で作られ、かつ、裏ぶたのある方向に突出した凸部
分を有し、該凸部分が熱伝導体と熱を伝導可能なように
配置された上胴と、携帯用電子機器の電源を構成し、熱
発電ユニットにより発生した起電力を蓄電するための蓄
電部材と、蓄電部材により、又は、熱発電ユニットによ
り発生した起電力により動作して、時刻又は時間に関す
る情報を表示するための表示部材とを備えているように
構成した。
【0010】更に、本発明は、熱発電ユニットを備えた
携帯用電子機器において、熱発電ユニットが、吸熱板を
構成する第1伝熱板と、ゼーベック効果により起電力を
発生する熱電素子と、放熱板を構成する第2伝熱板とを
含むように構成した。この携帯用電子機器は、熱発電ユ
ニットを含む機器の構成部品を収容するための外装ケー
スを備えている。この外装ケースは、熱伝導性のある材
料で作られた吸熱用部材、例えば、裏ぶたと、熱伝導性
のある材料で作られた放熱用部材、例えば、上胴とを含
んでいる。更に、この携帯用電子機器は、熱伝導性のあ
る材料で作られ、かつ、第2伝熱板と熱を伝導可能なよ
うに配置された平らな熱伝導体を備えている。そして、
放熱用部材が、吸熱用部材のある方向に突出した凸部分
を有し、該凸部分が熱伝導体と熱を伝導可能なように配
置されている。
【0011】この携帯用電子機器では、熱伝導性のあり
かつ弾性変形可能な材料で作られた熱伝導スペーサが、
吸熱用部材と第1伝熱板と熱を伝導可能なように配置さ
れ、第2伝熱板は、放熱用部材に熱を伝導可能なように
構成されている。更に、この携帯用電子機器では、熱伝
導性のありかつ弾性変形可能な材料、例えば、シリコー
ンゴムシートで作られた熱伝導スペーサが、吸熱用部材
と第1伝熱板と熱を伝導可能なように配置されている。
熱伝導スペーサは、シート状部品であり、吸熱用部材と
第1伝熱板とにより圧縮されて、吸熱用部材から第1伝
熱板に、確実に熱を伝導させることができる。更に、こ
の携帯用電子機器においては、第2伝熱板は、放熱用部
材に熱を伝導可能なように構成されている。
【0012】このような携帯用電子機器を腕につけたと
き、腕の熱は裏ぶたのような吸熱用部材に伝達される。
裏ぶたに伝達された熱は熱伝導スペーサを介して熱発電
ユニットの第1伝熱板に伝達される。この熱により、熱
発電ユニットの熱電素子は、ゼーベック効果により起電
力を発生する。そして、熱発電ユニットの第2伝熱板の
放熱する熱は、熱伝導体を通して放熱用部材の凸部分に
伝達されて、放熱用部材により外気に放出される。この
ように構成することにより、熱の伝達経路が短くなるか
ら、熱発電ユニットの発電効率が良い時計のような携帯
用電子機器を実現することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 (1)本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形
態に用いられる熱発電ユニットの構造及びその製造方法 本発明の熱発電ユニットを備えた時計に用いられる熱発
電ユニットの製造方法について説明する。図1を参照す
ると、最初に、第1伝熱板120を準備する(工程10
1)。図2及び図3を参照すると、第1伝熱板120
は、伝熱性の良い金属、例えば、アルミニウム又は銅等
で作られる。第1伝熱板120を銅で製造する場合に
は、その表面にニッケルめっきを付けるのがよい。
【0014】第1伝熱板120は、ほぼ長方形の平面形
状を有する薄板状部材である。第1伝熱板120は、リ
ード基板を取付けるためのリード基板台部分120a
と、リード基板を取付けるときにリード基板を案内する
ための取付け案内穴120b1と、加工案内穴120b
2と、熱電素子を取付けるための熱電素子台部分120
d1及び120d2とを有する。10個の熱電素子を使
用する場合には、5個の熱電素子が熱電素子台部分12
0d1に取付けられ、5個の熱電素子が熱電素子台部分
120d2に取付けられる。従って、熱電素子台部分1
20d1、120d2の平面形状は、熱電素子の平面形
状に合わせて決定される。熱電素子台部分120d1、
120d2の厚さは、リード基板台部分120aの厚さ
より薄い。
【0015】図4を参照すると、リード基板130は細
長い部分を含む形状である。リード基板130は、ガラ
スエポキシ基板であってもよいし、或いは、ポリイミド
フィルム基板であってもよい。10個の熱電素子を直列
に配線するためのリードパターン130a1〜130a
9と、熱発電ユニットの出力端子を構成する2つの出力
端子パターン130t1、130t2とがリード基板1
30に設けられている。リード基板130を第1伝熱板
120に取付けるときにリード基板130を位置決めす
るための取付け案内穴130b1、130b2が、リー
ド基板130に設けられる。更に、組立案内穴130b
3、130b4もリード基板130に設けられる。案内
穴130b1の位置は、第1伝熱板120の取付け案内
穴120b1の位置に対応して決定される。
【0016】図1を参照すると、次に、第1伝熱板12
0のリード基板台部分120aに接着剤を塗布する(工
程102)。この接着剤は、好ましくは、エポキシ系接
着剤である。この接着剤は、感熱接着剤等の他の種類の
接着剤であってもよいし、或いは、シート接着剤であっ
てもよい。図5及び図6を参照すると、次に、第1伝熱
板120の取付け案内穴120b1とリード基板130
の取付け案内穴130b1とを合わせて、リード基板1
30を第1伝熱板120に接着剤132で接着する(工
程103)。図7から図9を参照すると、本発明の熱発
電ユニットを備えた時計に用いられる熱発電ユニットの
熱電素子140は、上熱電素子基板142と、下熱電素
子基板144と、複数のP型半導体146と、複数のN
型半導体148とを含む。
【0017】上熱電素子基板142は、P型半導体14
6とN型半導体148とを導通させるための複数の導通
用パターン142aを有する。下熱電素子基板144
は、P型半導体146とN型半導体148とを導通させ
るための複数の導通用パターン144aと、熱電素子1
40の端子パターン144b1、144b2とを有す
る。図7から図10を参照すると、複数のP型半導体1
46と複数のN型半導体148とは、各P型半導体14
6と各N型半導体148とが交互に直列に接続されるよ
うに、上熱電素子基板142のパターンと下熱電素子基
板144のパターンに接続されている。このように構成
された熱電素子140において、例えば、上熱電素子基
板142のある側を放熱側とし、下熱電素子基板144
のある側を吸熱側とすると、N型半導体148の中で
は、電子が放熱側の上熱電素子基板142に向かって移
動し、P型半導体146の中では、電子が吸熱側の下熱
電素子基板144に向かって移動する。それぞれのP型
半導体146とそれぞれのN型半導体148とは上熱電
素子基板142の導通用パターン142aと下熱電素子
基板144の導通用パターン144aとを介して電気的
に直列に接続されているため、P型半導体146及びN
型半導体148の中で熱の伝達が電流に変換され、下熱
電素子基板144の端子パターン144b1と144b
2との間に起電力が生じる。
【0018】図1及び図2を参照すると、次に、第1伝
熱板120の熱電素子台部分120d1及び120d2
に接着剤を塗布する(工程104)。この工程104で
用いられる接着剤は、例えば、銀ペーストのような熱伝
導性のある接着剤である。この接着剤は、エポキシ系接
着剤で熱伝導性のあるものであってもよいし、或いは、
熱伝導性のある他の種類の接着剤であってもよい。図
1、図11及び図12を参照すると、次に、5個の熱電
素子140a1〜140a5を第1伝熱板120の一方
の熱電素子台部分120d1に固着し、5個の熱電素子
140a6〜140a10を第1伝熱板120の他方の
熱電素子台部分120d2に固着する(工程105)。
この工程105では、それぞれの下熱電素子基板144
の端子パターン144b1及び144b2をリード基板
130の近くに配置した状態で、熱電素子140の下熱
電素子基板144の下側面を熱電素子台部分120d
1、120d2に銀ペースト134で接着する。これに
より、熱電素子140の下熱電素子基板144と第1伝
熱板120とを熱伝導可能にする。
【0019】従って、図11に示すように、5個の熱電
素子140a1〜140a5がリード基板130に対し
て一方の側(図で右側)に配置され、5個の熱電素子1
40a6〜140a10がリード基板130に対して他
方の側(図で左側)に配置される。上述した熱発電ユニ
ットの実施の形態では、10個の熱電素子140a1〜
140a10を用いているが、熱電素子140の数は1
個であってもよいし、或いは、2個以上であってもよ
い。更に、熱電素子140の数は、偶数であるのが好ま
しいが、奇数であってもよい。図1を参照すると、次
に、工程105で用いた銀ペーストを乾燥させる(工程
106)。この工程106では、例えば、乾燥温度は1
20°C〜150°Cであり、乾燥時間は2時間〜5時
間であるのが好ましい。
【0020】次に、工程検査(1)を行う(工程10
7)。工程検査(1)では、各熱電素子140の抵抗を
測定する。図1、図13及び図14を参照すると、次
に、10個の熱電素子140a1〜140a10のそれ
ぞれの端子パターン144b1、144b2と、リード
基板130のリードパターン130a1〜130a9及
び出力端子パターン130t1、130t2との間をワ
イヤボンディング150で導通させる(工程108)。
このワイヤボンディング150は、複数の熱電素子14
0が直列に接続されるように熱電素子140を配線す
る。図13を参照すると、熱電素子140a1の端子パ
ターン144b1とリード基板130の出力端子パター
ン130t1との間をワイヤボンディング150で導通
させる。熱電素子140a1の端子パターン144b2
とリード基板130のリードパターン130a1との間
をワイヤボンディング150で導通させる。同様に、ワ
イヤボンディング150により、熱電素子140a1か
ら熱電素子140a5を直列に配線し、熱電素子140
a6から熱電素子140a10を直列に配線する。熱電
素子140a5と熱電素子140a10とを、ワイヤボ
ンディング150により、リード基板130のリードパ
ターン130a9を介して直列に配線する。
【0021】熱電素子140a6の端子パターン144
b1とリード基板130のリードパターン130a5と
の間をワイヤボンディング150で導通させる。熱電素
子140a6の端子パターン140b2とリード基板1
30の出力端子パターン130t2との間をワイヤボン
ディング150で導通させる。この工程108により、
10個の熱電素子140a1〜140a10が直列に接
続され、リード基板130のパターン130t1及び1
30t2は、熱発電ユニットの出力端子を構成する。図
1を参照すると、次に、工程検査(2)を行う(工程1
09)。工程検査(2)では、10個の熱電素子140
a1〜140a10を直列に接続した熱発電ユニットの
抵抗を測定する。
【0022】図15及び図16を参照すると、本発明の
熱発電ユニットを備えた時計に用いられる熱発電ユニッ
トのユニット枠160は、ほぼ長方形の輪郭を有する部
材で、10個の熱電素子140a1〜140a10の周
囲を取り囲むことができるような形状に構成されてい
る。ユニット枠160は、第1伝熱板120を取付ける
ための下方取付け部160dと、第2伝熱板を取付ける
ための上方取付け部160eと、リード基板130を逃
げるためのリード基板にげ部160fとを有する。ユニ
ット枠160の下方取付け部160dと上方取付け部1
60eとの間の距離は、第1伝熱板120及び第2伝熱
板170をユニット枠160に取付けたときに、第2伝
熱板170の下面と熱電素子140の上熱電素子基板1
42の上面との間に隙間があるように構成されている。
【0023】ユニット枠160を、ABS樹脂、ポリカ
ーボネート、アクリルのようなプラスチックで製造する
のがよい。図1及び図17を参照すると、次に、ユニッ
ト枠160が10個の熱電素子140a1〜140a1
0の周囲を取り囲むように、ユニット枠160を第1伝
熱板120に固定する(工程110)。このときに、ユ
ニット枠160のリード基板にげ部160fはリード基
板130の上面を逃げるように配置される。ユニット枠
160の第1伝熱板120への固定は、はめ込みであっ
てもよいし、接着であってもよいし、或いは、ユニット
枠160の一部分を第1伝熱板120へ溶着してもよ
い。図1を参照すると、次に、グリースを10個の熱電
素子140a1〜140a10の上熱電素子基板142
の上面に付ける(工程111)。
【0024】この工程111で用いるグリースは熱伝導
性が良いシリコーングリースであるのがよく、例えば、
商品名「東芝シリコーンコンパウンド」を用いる。図1
8及び図19を参照すると、次に、第2伝熱板170を
ユニット枠160の上方取付け部160eに固定する
(工程112)。このときに、第2伝熱板170の下面
と熱電素子140の上熱電素子基板142の上面との間
には隙間があり、この隙間にシリコーングリース172
が配置される。従って、シリコーングリース172によ
り、第2伝熱板170と上熱電素子基板142とが熱伝
導可能にされる。第2伝熱板170は、伝熱性の良い金
属、例えば、アルミニウム又は銅等で作られる。第2伝
熱板170を銅で製造する場合には、その表面にニッケ
ルめっきを付けるのがよい。第2伝熱板170は、ほぼ
長方形の平面形状を有する薄板状部材である。第2伝熱
板170の外形形状は、ユニット枠160の上方取付け
部160eに取付けることができるような寸法及び形状
に形成される。
【0025】第2伝熱板170のユニット枠160への
固定は、はめ込みであってもよいし、接着であってもよ
いし、或いは、ユニット枠160の一部分を第2伝熱板
170へ溶着してもよい。第2伝熱板170をユニット
枠160に取付けることにより、熱発電ユニット180
に収容されている10個の熱電素子140a1〜140
a10を確実に保護することができる。熱発電ユニット
180を他の部材に取付けるときに用いるための案内ピ
ン170c及び170dが第2伝熱板170の一方の面
に設けられている。これらの案内ピン170c及び17
0dが外側を向く状態で、第2伝熱板170はユニット
枠160に取付けられている。案内ピンの数は2本が好
ましいが、1本であってもよいし、或いは、3本以上で
あってもよい。
【0026】図1を参照すると、次に、工程検査(3)
を行う(工程113)。工程検査(3)では、熱発電ユ
ニット180の抵抗を測定する。次に、工程検査(4)
を行う(工程114)。工程検査(4)では、熱発電ユ
ニットの発電性能を測定する。発電性能の測定は、ヒー
タにより熱発電ユニット180の一方の伝熱板を加熱し
て、熱発電ユニット180の出力する電圧を電圧計で測
定して行う。この測定を行うときには、熱発電ユニット
180を配置する室内の温度と、ヒータの加熱温度との
差を一定に保持するようにする。必要に応じて、いずれ
かの工程検査を省略してもよいし、或いは、追加の工程
検査を行ってもよい。
【0027】本発明の熱発電ユニットを備えた時計に用
いられる熱発電ユニット180と、この熱発電ユニット
に用いられる構成部品の大きさの一例を以下に示す。 熱発電ユニットの長手方向の長さ: 15.2ミリメートル 熱発電ユニットの横方向の幅: 10.0ミリメートル 熱発電ユニットの厚さ: 2.7ミリメートル 熱電素子の長手方向の長さ: 2.4ミリメートル 熱電素子の横方向の幅: 2.2ミリメートル 熱電素子の厚さ: 1.3ミリメートル 第1伝熱板の最大厚さ: 0.5ミリメートル 第2伝熱板の厚さ: 0.5ミリメートル ユニット枠の外側面と内面との間の距離: 0.8ミリメートル 熱発電ユニット180を使用して電圧を発生させる場合
には、第1伝熱板120を吸熱板としかつ第2伝熱板1
70を放熱板としてもよいし、或いは、第1伝熱板12
0を放熱板としかつ第2伝熱板170を吸熱板としても
よい。吸熱板及び放熱板の決定の仕方により、リード基
板130のパターン130t1と130t2との間に発
生する電圧の極性が変わる。
【0028】なお、本発明の時計に用いられる熱発電ユ
ニットは、以下に示す工程によって製造してもよい。第
1伝熱板を準備し、第1伝熱板120のリード基板台部
分120aにエポキシ系接着剤を塗布し、リード基板1
30を第1伝熱板120に接着し、ユニット枠160を
第1伝熱板120に固定する。次に、第1伝熱板120
の熱電素子台部分120d1〜120d10に銀ペース
トのような熱伝導性のある接着剤を塗布し、10個の熱
電素子140a1〜140a10をそれぞれ第1伝熱板
120の熱電素子台部分120d1、120d2に固着
する。次に、前述した工程105で用いた銀ペーストを
乾燥させ、各熱電素子140の抵抗を測定する。
【0029】次に、10個の熱電素子140a1〜14
0a10のそれぞれの端子パターン144b1、144
b2と、リード基板130のリードパターン130a1
〜130a9及び出力端子パターン130t1、130
t2との間をワイヤボンディング150で導通させる。
このワイヤボンディング150は、複数の熱電素子14
0が直列に接続されるように熱電素子140を配線す
る。次に、10個の熱電素子140a1〜140a10
を直列に接続した熱発電ユニットの抵抗を測定する。次
に、シリコーングリースを10個の熱電素子140a1
〜140a10の上熱電素子基板142の上面に付け
る。次に、第2伝熱板170をユニット枠160の上方
取付け部160eに固定する。シリコーングリース17
2により、第2伝熱板170と上熱電素子基板142と
が熱伝導可能にされる。
【0030】次に、熱発電ユニット180の抵抗を測定
し、熱発電ユニットの発電性能を測定する。 (2)本発明の熱発電ユニットを備えた時計の外装ケー
スの実施の形態の構造 次に、本発明の熱発電ユニットを備えた時計の構造につ
いて説明する。図20及び図21を参照すると、本発明
の熱発電ユニットを備えた時計のコンプリート、即ち、
時計体200は、外装ケース202と、ムーブメント2
04と、発電ブロック206と、文字板208と、指針
210と、中わく212と、りゅうず214とを備えて
いる。外装ケース202は、上胴220と、飾り縁22
2と、下胴224と、裏ぶた226と、ガラス228と
を含む。上胴220は熱伝導性のある材料で作られてい
る。上胴220を、黄銅、ステンレス鋼等で作るのが好
ましい。飾り縁222を、黄銅又はステンレスで作るの
が好ましい。飾り縁222は上胴220に取付けられる
が、飾り縁222を設けなくてもよい。下胴224は、
断熱性のよい材料で構成される。すなわち、下胴224
は、上胴220と裏ぶた226とを断熱するために断熱
部材で構成する。下胴224を、Uポリマー又はABS
樹脂等のプラスチックで作るのが好ましい。
【0031】裏ぶた226は熱伝導性のある材料で作ら
れる。裏ぶた226をステンレス鋼等の金属で作るのが
好ましい。中わく212は、例えば、プラスチックで作
られている。ガラス228は上胴220に取付けられて
いる。「ムーブメント」とは、時計を駆動する部分を含
む機械体を意味する。ムーブメント204は、電源と、
この電源により動作し、時計を駆動するための時計駆動
回路と、この時計駆動回路の出力する信号により動作す
るステップモータ等の転換機と、この転換機の動作に基
づいて回転する輪列と、指針210の位置の修正を行う
ための切換機構とを備えている。指針210は輪列に取
付けられており、輪列の回転により時刻又は時間に関す
る情報を表示する。指針210は、例えば、時針、分
針、秒針を含む。
【0032】「ムーブメント」について、裏ぶた226
のある側を「ムーブメント」の「裏ぶた側」と称し、ガ
ラス228のある側を「ムーブメント」の「ガラス側」
と称する。文字板208はムーブメント204の「ガラ
ス側」に位置している。中わく212は、ムーブメント
204の「裏ぶた側」から取付けられている。 (3)本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形
態に用いられる熱発電ユニット付き発電ブロックの構造 図22から図28を参照すると、本発明の熱発電ユニッ
トを備えた時計に用いられる熱発電ユニットを含む発電
ブロック206は、熱発電ユニット180と、昇圧回路
ブロック240と、回路絶縁板242と、熱伝導体24
4と、発電ブロックわく246とを備える。
【0033】図29を参照すると、熱伝導体244は外
周形状がほぼ円形の板状部材であり、熱伝導のある材料
で作られている。熱伝導体244を、銅、黄銅等の金属
で作るのが好ましい。熱伝導体244は平らな形状で形
成し、曲げ加工を行わないのが好ましい。この構成によ
り、簡単な加工工程で熱伝導体244を製造することが
できる。図30を参照すると、回路絶縁板242は外周
形状がほぼ円形の薄板状部材であり、電気的に絶縁性の
ある材料で作られている。回路絶縁板242を、ポリイ
ミド、ポリエステル等のプラスチックで作るのが好まし
い。図31を参照すると、発電ブロックわく246は外
周形状がほぼ円形の部材であり、電気的に絶縁性のある
材料で作られている。発電ブロックわく246を、ポリ
カーボネート、ポリアセタール等のプラスチックで作る
のが好ましい。3本のねじピン246a〜246cが発
電ブロックわく246に固定されている。
【0034】図32を参照すると、昇圧回路ブロック2
40は外周形状がほぼ円形の昇圧回路基板250を備え
る。昇圧回路基板250は、例えば、ガラスエポキシ基
板又はポリイミド基板で構成される。昇圧回路を構成す
るための昇圧用集積回路252と、複数のコンデンサ2
60と、タンタルコンデンサ262と、複数のダイオー
ド264とが昇圧回路基板250に取付けられている。
この昇圧回路の構成については、後で詳細に説明する。
再び、図22から図28を参照すると、発電ブロック2
06を製造するときには、案内ピン170c及び170
dを熱伝導体244に挿入して、第2伝熱板170の外
側面を熱伝導体244に接触させた状態で、熱発電ユニ
ット180を熱伝導体244に取付ける。熱発電ユニッ
トリード端子止めねじ290により、熱発電ユニット1
80のリード基板130の出力端子パターン130t1
及び130t2を昇圧回路基板250のパターンに接触
させて、リード基板130を発電ブロックわく246に
固定する。この状態では、昇圧回路基板250と、回路
絶縁板242と、熱伝導体244とが、リード基板13
0と発電ブロックわく246との間に介在している。そ
の結果、リード基板130の出力端子パターン130t
1及び130t2は昇圧回路基板250のパターンに導
通される。更に、2本の熱伝導体止めねじ292によ
り、熱伝導体244を発電ブロックわく246に固定す
る。 (4)本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形
態の構造 図20を参照すると、文字板208及び指針210を取
付けたムーブメント204は上胴220に組み込まれ、
中わく212はムーブメント204の裏ぶた側に組み込
まれる。発電ブロック206はムーブメント204の裏
ぶた側に配置され、発電ブロック止めねじ310によ
り、上胴220に固定される。
【0035】熱伝導スペーサ320は熱発電ユニット1
80の裏ぶた側に配置される。裏ぶた226は下胴22
4に固定される。この状態では、熱伝導スペーサ320
は、一方の面が熱発電ユニット180の第1伝熱板12
0に接触し、他方の面が裏ぶた226の内側面に接触す
るように配置されている。図33を参照すると、本発明
の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、
ムーブメント204は、時計の動作を制御するための時
計駆動用集積回路を取付けた回路ブロック350を含
む。回路ブロック350の裏ぶた側の面の一部分は、発
電ブロックわく246のガラス側の面の一部分と相対し
て配置されている。図34を参照すると、昇圧回路リー
ド端子216は、ばね鋼等の弾性材料で作られ、コイル
ばねの形状を有する。
【0036】再び、図33を参照すると、昇圧回路リー
ド端子216は、一端が昇圧回路基板250のパターン
と接触し、他端が回路ブロック350のパターンと接触
している。昇圧回路リード端子216は、圧縮した状態
で昇圧回路基板250のパターンと回路ブロック350
のパターンとを導通させている。図35を参照すると、
本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態にお
いて、8個の昇圧回路リード端子216が設けられ、そ
れぞれが、8個の昇圧回路基板250のパターンと8個
の回路ブロック350のパターンとを導通させている。
これらの昇圧回路リード端子216は、2つが昇圧回路
用クロック信号を伝達するために設けられ、1つが充電
切換信号を伝達するために設けられ、1つが発電検出信
号を伝達するために設けられ、2つが二次電池電圧検出
信号を伝達するために設けられ、1つがプラス電極のた
めに設けられ、1つがGND(グランド)のために設け
られている。
【0037】図36を参照すると、昇圧回路ブロック2
40の昇圧回路基板250と、回路絶縁板242と、熱
伝導体244とを、リード基板130と発電ブロックわ
く246との間に介在させた状態で、リード基板130
を発電ブロックわく246に固定する。リード基板13
0は、リード基板押さえ板291をリード基板130の
上に配置して、熱発電ユニットリード端子止めねじ29
0を発電ブロックわく246に設けられたねじピン24
6aにねじ締めすることによって、発電ブロックわく2
46に固定される。図37を参照すると、上胴220
は、裏ぶたのある方向に突出した凸部分220aを有す
る。この凸部分220aは、ほぼ円周に沿ってリング状
に形成されている。すなわち、この凸部分220aは、
時計のムーブメントのほぼ外周に沿って、ムーブメント
の外側に配置されている。
【0038】熱伝導体244は、そのガラス側の面が上
胴220の凸部分220aと接触している。熱伝導体2
44は平らな部材であり、熱伝導体244の製造には、
曲げ加工を必要としない。熱伝導体244は、熱伝導体
止めねじ292を上胴220に設けられた雌ねじにねじ
締めすることによって、上胴220に固定される。熱伝
導体244が上胴220に接触しているので、熱発電ユ
ニット180から伝達される熱は、熱伝導体244を通
って上胴220の凸部分220aに伝えられる。本発明
の時計に用いられる熱伝導体244は、曲げ加工を行っ
ていた従来の熱伝導体より、表面積が小さい。その結
果、このような熱伝導体244を用いることにより、第
2伝熱板170から上胴220の凸部分220aに極め
て効率的に熱を伝達することができる。
【0039】図38を参照すると、熱伝導スペーサ32
0は、一方の面が熱発電ユニット180の第1伝熱板1
20に接触し、他方の面が裏ぶた226の内側面に接触
している。図39を参照すると、熱伝導スペーサ320
は、円形を一部分切除したような形状に構成される。熱
伝導スペーサ320の形状は、第1伝熱板120の形状
に対応するように決められる。熱伝導スペーサ320
は、熱伝導性の良い材料で作られる。熱伝導スペーサ3
20は、シリコーンゴムシートで作られるのが好まし
い。このようなシリコーンゴムシートは、例えば、信越
化学工業株式会社の「放熱シリコーンゴムシートTC−
THタイプ」、北川工業株式会社の「ギャップパッド」
及び「ソフトパッド」として入手することができる。こ
のようなシリコーンゴムシートは、柔らかくて圧縮可能
であり、熱伝導性がよい。
【0040】図38を参照すると、熱発電ユニット18
0を時計に取り付けたとき、熱発電ユニット180の裏
ぶた側の面180fと、裏ぶた226の内側面226f
との間の隙間T3は、関連する部品の寸法のばらつきに
より、一定の値にならない。すなわち、上胴220の厚
さ、熱伝導体244の厚さ、熱発電ユニット180の厚
さ、裏ぶた226の内側面226fの位置、下胴224
の厚さが、それぞれ公差(製造寸法のばらつき)をもっ
ているので、熱発電ユニット180の裏ぶた側の面18
0fと、裏ぶた226の内側面226fとの間の隙間T
3もばらつく。従って、熱発電ユニット180の裏ぶた
側の面180fと、裏ぶた226の内側面226fとを
直接接触させるように裏ぶた226を下胴224に固定
することはできない。しかしながら、熱伝導スペーサ3
20は圧縮可能であるので、熱伝導スペーサ320を熱
発電ユニット180の裏ぶた側の面180fと、裏ぶた
226の内側面226fとの間に配置すれば、熱伝導ス
ペーサ320が圧縮することにより、熱発電ユニット1
80の第1伝熱板120と裏ぶた226とを熱伝導可能
にすることができる。
【0041】本発明では、熱伝導スペーサ320の厚さ
は、関連する部品の公差を考慮して、熱発電ユニット1
80の裏ぶた側の面180fと、裏ぶた226の内側面
226fとの間の隙間の最大値よりも大きく構成してい
る。例えば、熱伝導スペーサ320の厚さを0.5ミリ
メートルとし、この熱伝導スペーサ320を時計に組み
込み、裏ぶた226を下胴224に固定したとき、熱伝
導スペーサ320の厚さが0.1ミリメートルから0.
4ミリメートルになるように、関連する部品の公差を決
めることができる。このように構成することにより、常
に、裏ぶた226から熱伝導スペーサ320を介して熱
発電ユニット180の第1伝熱板120に、熱を効率的
に伝達させることができる。図40を参照すると、下胴
224に設けられた雌ねじに裏ぶた止めねじ372をね
じ締めすることにより、裏ぶた226を下胴224に固
定する。裏ぶた止めねじ372を、複数個数、例えば、
4本設けるのが好ましい。ぱっきん374が上胴220
と下胴224との間に配置され、ぱっきん376が裏ぶ
た226と下胴224との間に配置される。
【0042】図41及び図42を参照すると、時計の電
源、すなわち、二次電池600がムーブメント204に
設けられる。二次電池600は、熱発電ユニット180
により発生した起電力を蓄電するための蓄電部材420
を構成する。二次電池600は、例えば、イオンリチウ
ム二次電池のような充電可能な電池で構成するのが好ま
しい。このような充電可能な電池は、例えば、松下電池
株式会社の「チタンリチウムイオン二次電池MT92
0」(直径9.5ミリメートル×厚さ2.0ミリメート
ル、公称容量3.0mAh、公称電圧1.5ボルト)と
して入手することができる。変形例として、二次電池6
00の代わりに、充電可能なキャパシタを利用すること
もできる。ムーブメント204は回路ブロック350を
備える。時計の動作を制御するための時計駆動用集積回
路630が回路ブロック350に取付けられている。時
計駆動用集積回路630は時計駆動回路418を含む。
源振を構成する水晶振動子602が回路ブロック350
に取付けられている。時計駆動用集積回路630は、時
計駆動用発振回路、時計駆動用分周回路及びモータ駆動
回路を含む。
【0043】ムーブメント204は、巻真632、おし
どり(図示せず)、かんぬき(図示せず)、つづみ車
(図示せず)を含む切換機構と、コイルブロック61
0、ステータ612、ロータ614を含む転換機と、五
番車616、四番車618、三番車620、二番車62
2、日の裏車624及び筒車626を含む輪列とを備え
る。秒針640が四番車618に取付けられる。分針6
42が二番車622に取付けられる。時針646が筒車
626に取付けられる。秒針640、分針642及び時
針646は指針210を構成する。図20を参照する
と、りゅうず214は巻真632に取付けられる。 (5)本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形
態に用いられる昇圧回路の構成
【0044】図43を参照すると、昇圧回路410は、
熱発電ユニット180が発電した電圧を昇圧するために
設けられる。発振回路412は、昇圧回路410を駆動
させるために設けられる。ショットキーダイオード41
4は、熱発電ユニット180が発電した電圧と、昇圧回
路410により昇圧した電圧とを整流するために設けら
れる。電源動作制御回路416は、昇圧回路410によ
り昇圧した電圧の値に応じて、昇圧回路410から時計
駆動回路418への電力の流れ、昇圧回路410から蓄
電部材420への電力の流れ、及び、蓄電部材420か
ら時計駆動回路418への電力の流れを制御するために
設けられている。蓄電部材420は、昇圧回路410に
より昇圧した電力を蓄電し、時計駆動回路418に電力
を供給するために設けられている。時計駆動回路418
は、昇圧回路410により昇圧した電力、又は、蓄電部
材420に蓄えられた電力により動作するように構成さ
れている。熱発電ユニット180の出力端子は昇圧回路
410の起電圧入力端子に接続される。ショットキーダ
イオード414のP型の電極は、熱発電ユニット180
の出力端子と接続される。ショットキーダイオード41
4のN型の電極は、発振回路412の発振回路電源端子
と接続される。昇圧回路410の昇圧電圧出力端子は、
電源動作制御回路416の入力端子と接続される。電源
動作制御回路416の蓄電端子は、蓄電部材420の入
力端子と接続される。電源動作制御回路416の出力端
子は、時計駆動回路418の電源端子と接続される。熱
発電ユニット180の出力端子の電圧をVpとする。昇
圧回路410の昇圧電圧出力端子の電圧をVppとす
る。時計駆動回路418の電源端子の電圧をVicとす
る。蓄電部材420の入力端子の電圧をVcaとする。
【0045】図44、図46及び図47を参照すると、
本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態にお
いて、昇圧回路410は「スイッチドキャパシタ方式」
の昇圧回路により構成されている。昇圧回路410は、
第1昇圧回路430と、第2昇圧回路432と、第3昇
圧回路434と、第4昇圧回路436と、インバータ回
路438と、平滑コンデンサ440、442、444と
を含む。昇圧回路410の起電圧入力端子450は、第
1昇圧回路430の入力端子と接続される。第1昇圧回
路430の出力端子は、第2昇圧回路432の入力端子
と接続され、かつ、平滑コンデンサ440の一方の電極
と接続される。平滑コンデンサ440の他方の電極はG
ND端子に接続される。第2昇圧回路432の出力端子
は、第3昇圧回路434の入力端子と接続され、かつ、
平滑コンデンサ442の一方の電極と接続される。平滑
コンデンサ442の他方の電極はGND端子に接続され
る。第3昇圧回路434の出力端子は、第4昇圧回路4
36の入力端子と接続され、かつ、平滑コンデンサ44
4の一方の電極と接続される。平滑コンデンサ444の
他方の電極はGND端子に接続される。第4昇圧回路4
36の出力端子が昇圧回路410の昇圧電圧出力端子4
52を構成する。
【0046】発振回路412からのパルス信号を入力す
るパルス信号入力端子454は、インバータ回路438
の入力端子に接続され、かつ、第1昇圧回路430の第
1パルス信号入力端子494、第2昇圧回路432の第
1パルス信号入力端子524、第3昇圧回路434の第
1パルス信号入力端子554、第4昇圧回路436の第
1パルス信号入力端子554に接続される。インバータ
回路438の出力端子は、第1昇圧回路430の第2パ
ルス信号入力端子498、第2昇圧回路432の第2パ
ルス信号入力端子528、第3昇圧回路434の第2パ
ルス信号入力端子558、第4昇圧回路436の第2パ
ルス信号入力端子558に接続される。次に、昇圧回路
410の動作について説明する。第1昇圧回路430、
第2昇圧回路432、第3昇圧回路434、第4昇圧回
路436は、発振回路412からのパルス信号を入力す
る。第1昇圧回路430は、起電圧入力端子450から
入力した電圧を約2倍に昇圧する。第2昇圧回路432
は、第1昇圧回路430が出力する電圧を、更に約2倍
に昇圧する。第3昇圧回路434は、第2昇圧回路43
2が出力する電圧を、更に約2倍に昇圧する。第4昇圧
回路436は、第3昇圧回路434が出力する電圧を、
更に約2倍に昇圧する。従って、第1昇圧回路430、
第2昇圧回路432、第3昇圧回路434、第4昇圧回
路436により、合計で約16倍の昇圧が行われる。
【0047】次に、発振回路412について説明する。
図45を参照すると、インバータ回路460の出力端子
が、インバータ回路462の入力端子に接続され、か
つ、コンデンサ464の第1の電極に接続される。イン
バータ回路462の出力端子が、インバータ回路466
の入力端子に接続され、かつ、コンデンサ468の第1
の電極に接続される。インバータ回路466の出力端子
が、インバータ回路460の入力端子、及び、インバー
タ回路470の入力端子に接続され、かつ、コンデンサ
472の第1の電極に接続される。インバータ回路47
0の出力端子が、インバータ回路474の入力端子に接
続される。インバータ回路474の出力端子が、パルス
信号出力端子476に接続される。パルス信号P1がパ
ルス信号出力端子476から出力されるように構成され
ている。コンデンサ464、468、472の第2の電
極は、蓄電部材420の低電位電極であるGND端子4
78と接続される。
【0048】各インバータ回路の電源端子は、発振回路
412の電源端子480と接続される。各インバータ回
路の接地端子は、GND端子478と接続される。この
ような回路の構成により、デューティが約50%である
パルス信号を得ることができる。発振回路412におい
て、インバータ回路内のNチャネル型トランジスタ、P
チャネル型トランジスタのしきい値電圧が、例えば、
0.3Vであるとすれば、発振回路412の最低駆動電
圧は0.7Vである。次に、第1昇圧回路430の構成
について説明する。図46を参照すると、昇圧回路41
0の起電圧入力端子450は、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタ490のドレインに接続され、かつ、Nチャネ
ル型MOSトランジスタ492のソースに接続される。
第1パルス信号入力端子494は、Nチャネル型MOS
トランジスタ492のゲートに接続され、かつ、Nチャ
ネル型MOSトランジスタ496のゲートに接続され
る。第2パルス信号入力端子498は、Nチャネル型M
OSトランジスタ490のゲートに接続され、かつ、N
チャネル型MOSトランジスタ502のゲートに接続さ
れる。Nチャネル型MOSトランジスタ490のソース
は、Nチャネル型MOSトランジスタ496のドレイン
に接続され、かつ、コンデンサ504の第2電極に接続
される。コンデンサ504の第1電極は、Nチャネル型
MOSトランジスタ492のドレインに接続され、か
つ、Nチャネル型MOSトランジスタ502のソースに
接続される。昇圧した電圧を出力するための出力端子5
06は、Nチャネル型MOSトランジスタ502のドレ
インに接続される。GND端子508は、Nチャネル型
MOSトランジスタ496のソースに接続される。従っ
て、第1昇圧回路430では、昇圧した電圧は出力端子
506から出力されるように構成されている。
【0049】次に、第1昇圧回路430の動作について
説明する。最初に、第1パルス信号入力端子494から
入力される第1パルス信号が「HIGH」であるとき、
第2パルス信号入力端子498から入力される第2パル
ス信号は「LOW」になり、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ492及び496はオンし、Nチャネル型MOS
トランジスタ490及び502はオフする。起電圧入力
端子450に供給された電圧がNチャネル型MOSトラ
ンジスタ492を介してコンデンサ504の第1電極に
供給され、コンデンサ504の第1電極は電圧Vaまで
上昇する。GNDの電圧がNチャネル型MOSトランジ
スタ496を介してコンデンサ504の第2電極に供給
され、コンデンサ504の第2電極は「LOW」にな
る。
【0050】次に、第1パルス信号入力端子494から
入力される第1パルス信号が「LOW」であるとき、第
2パルス信号入力端子498から入力される第2パルス
信号は「HIGH」になり、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ492及び496はオフし、Nチャネル型MOS
トランジスタ490及び502はオンする。起電圧入力
端子450に供給された電圧がNチャネル型MOSトラ
ンジスタ490を介してコンデンサ504の第2電極に
供給され、コンデンサ504の第2電極は電圧Vbまで
上昇する。コンデンサ504の第1電極は、電圧Vaと
Vbをプラスした電圧まで上昇する。この上昇した電圧
は、Nチャネル型MOSトランジスタ502を介して出
力端子506に供給され、出力端子506の電圧はVc
まで上昇する。
【0051】電圧Va、Vb、Vcの値は、Nチャネル
型MOSトランジスタがオンしたときに、そのソースと
ドレインとの間に流すことができる最大電圧値と関係が
ある。Nチャネル型MOSトランジスタは、そのソース
とドレインとの間に加える電圧が最大電圧値以下である
場合には、どのような小さい電圧でも加えることができ
る。しかしながら、Nチャネル型MOSトランジスタ
は、そのソースとドレインとの間に加える電圧が最大電
圧値より高い場合には、どのように大きい電圧を加えた
としても、最大電圧値までしか加えることができない。
すなわち、起電圧入力端子450から供給される電圧
が、Nチャネル型MOSトランジスタ492の最大電圧
値以下である場合には、起電圧入力端子450から供給
される電圧とVaは同じ電圧になる。起電圧入力端子4
50から供給される電圧が、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ492の最大電圧値より高い場合には、VaはN
チャネル型MOSトランジスタ492の最大電圧値にな
る。
【0052】また、起電圧入力端子450から供給され
る電圧が、Nチャネル型MOSトランジスタ490の最
大電圧値以下である場合には、起電圧入力端子450か
ら供給される電圧とVbは同じ電圧になる。起電圧入力
端子450から供給される電圧が、Nチャネル型MOS
トランジスタ490の最大電圧値より高い場合には、V
bはNチャネル型MOSトランジスタ490の最大電圧
値になる。また、コンデンサ504の第1電極に発生す
るVaとVbをプラスした電圧が、Nチャネル型MOS
トランジスタ502の最大電圧値以下である場合には、
VcはVaとVbをプラスした電圧になる。コンデンサ
504の第1電極に発生するVaとVbをプラスした電
圧が、Nチャネル型MOSトランジスタ502の最大電
圧値より高い場合には、VcはNチャネル型MOSトラ
ンジスタ502の最大電圧値になる。
【0053】ここで、上述した各Nチャネル型MOSト
ランジスタの「最大電圧値」とは、各Nチャネル型MO
Sトランジスタのゲートに入力される各パルス信号の
「HIGH」の電圧、即ち、Nチャネル型MOSトラン
ジスタに加えられる電圧からしきい値電圧を引いた電圧
である。第1昇圧回路430をこのように構成すること
により、第1昇圧回路430は、昇圧すべき入力電圧が
低い場合においても、この電圧を効率的に昇圧すること
ができる。この構成は、特に、起電圧入力端子450の
電圧がNチャネル型MOSトランジスタのしきい値電圧
より低い場合に有効である。第1昇圧回路430は、オ
ンしているMOSトランジスタがオフすると同時に、オ
フしているMOSトランジスタがオンするように構成さ
れているが、オンしていたMOSトランジスタがオフ
し、しかる後、オフしているMOSトランジスタがオン
するように構成することにより、貫通電流をなくすこと
ができ、昇圧の効率を高めることができる。
【0054】次に、第2昇圧回路432の構成について
説明する。図47を参照すると、第1昇圧回路430の
出力端子506に接続した第2昇圧回路432の入力端
子510は、Nチャネル型MOSトランジスタ520の
ドレインに接続され、かつ、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ522のソースに接続される。第1パルス信号入
力端子524は、Nチャネル型MOSトランジスタ52
2のゲートに接続され、かつ、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタ526のゲートに接続され、かつ、Pチャネル
型MOSトランジスタ532のゲートに接続される。第
2パルス信号入力端子528は、Nチャネル型MOSト
ランジスタ520のゲートに接続される。Nチャネル型
MOSトランジスタ520のソースは、Nチャネル型M
OSトランジスタ526のドレインに接続され、かつ、
コンデンサ534の第2電極に接続される。コンデンサ
534の第1電極は、Nチャネル型MOSトランジスタ
522のドレインに接続され、かつ、Pチャネル型MO
Sトランジスタ536のドレインに接続される。昇圧し
た電圧を出力するための出力端子536は、Pチャネル
型MOSトランジスタ532の基板接地されたソースに
接続される。GND端子538は、Nチャネル型MOS
トランジスタ526のソースに接続される。従って、第
2昇圧回路432では、昇圧した電圧は出力端子536
から出力されるように構成されている。
【0055】次に、第2昇圧回路432の動作について
説明する。最初に、第1パルス信号入力端子524から
入力される第1パルス信号が「HIGH」であるとき、
第2パルス信号入力端子528から入力される第2パル
ス信号は「LOW」になり、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ522及び526はオンし、Nチャネル型MOS
トランジスタ520及びPチャネル型MOSトランジス
タ532はオフする。入力端子510に供給された電圧
がNチャネル型MOSトランジスタ522を介してコン
デンサ534の第1電極に供給され、コンデンサ534
の第1電極は電圧Va1まで上昇する。GNDの電圧が
Nチャネル型MOSトランジスタ526を介してコンデ
ンサ534の第2電極に供給され、コンデンサ534の
第2電極は「LOW」になる。
【0056】次に、第1パルス信号入力端子524から
入力される第1パルス信号が「LOW」であるとき、第
2パルス信号入力端子528から入力される第2パルス
信号は「HIGH」になり、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ522及び526はオフし、Nチャネル型MOS
トランジスタ520及びPチャネル型MOSトランジス
タ532はオンする。入力端子510に供給された電圧
がNチャネル型MOSトランジスタ520を介してコン
デンサ534の第2電極に供給され、コンデンサ534
の第2電極は電圧Vb1まで上昇する。従って、コンデ
ンサ534の第1電極は、電圧Va1とVb1をプラス
した電圧まで上昇する。この上昇した電圧は、Pチャネ
ル型MOSトランジスタ532を介して出力端子536
に供給され、出力端子536の電圧はVc1まで上昇す
る。
【0057】ここで、Pチャネル型MOSトランジスタ
532は、コンデンサ534の第1電極の電圧が、Pチ
ャネル型MOSトランジスタ532のソースとドレイン
との間に電流を流すことができる最低電圧値より低い場
合に、2つの動作モードがある。すなわち、コンデンサ
534の第1電極の電圧が、0.6V(即ち、Pチャネ
ル型MOSトランジスタ532のドレインから基板方向
に順方向に電流が流れるような電圧)未満であるとき、
電圧を出力端子536に供給することはできない。コン
デンサ534の第1電極の電圧が0.6V以上であり、
かつ、Pチャネル型MOSトランジスタ532のソース
とドレインとの間に電流を流すことができる最低電圧値
未満であるとき、「(コンデンサ534の第1電極の電
圧)−(0.6V)」の電圧が出力端子536に供給さ
れる。
【0058】これに対して、コンデンサ534の第1電
極の電圧が、Pチャネル型MOSトランジスタ532の
ソースとドレインとの間に電流を流すことができる最低
電圧値以上であるとき、コンデンサ534の第1電極の
電圧がどのような電圧であっても、その電圧を出力端子
536に供給することができる。ここで、上述した「P
チャネル型MOSトランジスタ532のソースとドレイ
ンとの間に電流を流すことができる最低電圧値」とは、
このPチャネル型MOSトランジスタ532のゲートの
電圧からこのPチャネル型MOSトランジスタ532の
しきい値電圧をマイナスした値である。従って、図47
に示すPチャネル型MOSトランジスタ532の「最低
電圧値」は、Pチャネル型MOSトランジスタ532の
ゲートの「LOW」の電圧値からしきい値電圧をマイナ
スした値であり、すなわち、GND電位からしきい値電
圧をマイナスした値である。その結果、Pチャネル型M
OSトランジスタ532の「最低電圧値」は、「しきい
値電圧の絶対値」になる。
【0059】第2昇圧回路432をこのように構成する
ことにより、第2昇圧回路432は、入力端子の電圧が
Pチャネル型MOSトランジスタ532の最低電圧値以
上である場合に、効率的に昇圧を行うことができるとい
う特徴を有する。第2昇圧回路432は、オンしている
MOSトランジスタがオフすると同時に、オフしていた
MOSトランジスタがオンするように構成されている
が、オンしているMOSトランジスタがオフし、しかる
後、オフしているMOSトランジスタがオンするように
構成することにより、貫通電流をなくすことができ、昇
圧の効率を高めることができる。次に、第3昇圧回路4
34の構成について説明する。図48を参照すると、第
2昇圧回路432の出力端子536に接続した第3昇圧
回路434の入力端子540は、Pチャネル型MOSト
ランジスタ550の基板接地されたソースに接続され、
かつ、Pチャネル型MOSトランジスタ552のドレイ
ンに接続される。第1パルス信号入力端子554は、P
チャネル型MOSトランジスタ550のゲートに接続さ
れ、かつ、Pチャネル型MOSトランジスタ562のゲ
ートに接続され、かつ、Nチャネル型MOSトランジス
タ556のゲートに接続される。第2パルス信号入力端
子558は、Pチャネル型MOSトランジスタ552の
ゲートに接続される。Pチャネル型MOSトランジスタ
550のドレインは、Nチャネル型MOSトランジスタ
556のドレインに接続され、かつ、コンデンサ564
の第2電極に接続される。コンデンサ564の第1電極
は、Pチャネル型MOSトランジスタ552の基板接地
されたソースに接続され、かつ、Pチャネル型MOSト
ランジスタ562のドレインに接続される。昇圧した電
圧を出力するための出力端子566は、Pチャネル型M
OSトランジスタ562の基板接地されたソースに接続
される。GND端子568は、Nチャネル型MOSトラ
ンジスタ556のソースに接続される。従って、第3昇
圧回路434では、昇圧した電圧は出力端子566から
出力されるように構成されている。
【0060】次に、第3昇圧回路434の動作について
説明する。最初に、第1パルス信号入力端子554から
入力される第1パルス信号が「HIGH」であるとき、
第2パルス信号入力端子558から入力される第2パル
ス信号は「LOW」になり、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ556及びPチャネル型MOSトランジスタ55
2はオンし、Pチャネル型MOSトランジスタ550及
び562はオフする。入力端子540に供給された電圧
がPチャネル型MOSトランジスタ552を介してコン
デンサ564の第1電極に供給され、コンデンサ564
の第1電極は電圧Va2まで上昇する。GNDの電圧が
Nチャネル型MOSトランジスタ556を介してコンデ
ンサ564の第2電極に供給され、コンデンサ564の
第2電極は「LOW」になる。
【0061】次に、第1パルス信号入力端子554から
入力される第1パルス信号が「LOW」であるとき、第
2パルス信号入力端子558から入力される第2パルス
信号は「HIGH」になり、Nチャネル型MOSトラン
ジスタ556及びPチャネル型MOSトランジスタ55
2はオフし、Pチャネル型MOSトランジスタ550及
び562はオンする。入力端子540に供給された電圧
がPチャネル型MOSトランジスタ550を介してコン
デンサ564の第2電極に供給され、コンデンサ564
の第2電極は電圧Vb2まで上昇する。従って、コンデ
ンサ564の第1電極は、電圧Va2とVb2をプラス
した電圧まで上昇する。この上昇した電圧は、Pチャネ
ル型MOSトランジスタ562を介して出力端子566
に供給され、出力端子566の電圧はVc2まで上昇す
る。
【0062】ここで、コンデンサ564の第1電極の電
圧が、Pチャネル型MOSトランジスタのソースとドレ
インとの間に電流を流すことができる最低電圧より低い
場合には、効率的に昇圧を行うことはできない。これに
対して、コンデンサ564の第1電極の電圧が、Pチャ
ネル型MOSトランジスタのソースとドレインとの間に
電流を流すことができる最低電圧より高い場合には、コ
ンデンサ564の第1電極の電圧がとのような電圧であ
っても、その電圧を出力端子566に供給することがで
きる。第3昇圧回路434は、オンしているMOSトラ
ンジスタがオフすると同時に、オフしていたMOSトラ
ンジスタがオンするように構成されているが、オンして
いるMOSトランジスタがオフし、しかる後、オフして
いるMOSトランジスタがオンするように構成すること
により、貫通電流をなくすことができ、昇圧の効率を高
めることができる。
【0063】次に、第4昇圧回路436の構成について
説明する。図49を参照すると、第4昇圧回路436の
入力端子570は、第3昇圧回路434の出力端子56
6に接続されている。昇圧した電圧を出力するための出
力端子596は、Pチャネル型MOSトランジスタ56
2の基板接地されたソースに接続される。従って、第4
昇圧回路436では、昇圧した電圧は出力端子596か
ら出力されるように構成されている。第4昇圧回路43
6の他の部分の構成は、前述した第3昇圧回路434の
構成と同様である。従って、第4昇圧回路436の他の
部分の構成についての詳細な説明を省略する。次に、第
4昇圧回路436の動作について説明する。第4昇圧回
路436の動作は、上述した第3昇圧回路434の動作
と同様である。
【0064】すなわち、最初に、第1パルス信号入力端
子554から入力される第1パルス信号が「HIGH」
であるとき、第2パルス信号入力端子558から入力さ
れる第2パルス信号は「LOW」になり、Nチャネル型
MOSトランジスタ556及びPチャネル型MOSトラ
ンジスタ552はオンし、Pチャネル型MOSトランジ
スタ550及び562はオフする。入力端子570に供
給された電圧がPチャネル型MOSトランジスタ552
を介してコンデンサ564の第1電極に供給され、コン
デンサ564の第1電極は電圧Va3まで上昇する。G
NDの電圧がNチャネル型MOSトランジスタ556を
介してコンデンサ564の第2電極に供給され、コンデ
ンサ564の第2電極は「LOW」になる。次に、第1
パルス信号入力端子554から入力される第1パルス信
号が「LOW」であるとき、第2パルス信号入力端子5
58から入力される第2パルス信号は「HIGH」にな
り、Nチャネル型MOSトランジスタ556及びPチャ
ネル型MOSトランジスタ552はオフし、Pチャネル
型MOSトランジスタ550及び562はオンする。入
力端子570に供給された電圧がPチャネル型MOSト
ランジスタ550を介してコンデンサ564の第2電極
に供給され、コンデンサ564の第2電極は電圧Vb3
まで上昇する。従って、コンデンサ564の第1電極
は、電圧Va3とVb3をプラスした電圧まで上昇す
る。この上昇した電圧は、Pチャネル型MOSトランジ
スタ562を介して出力端子596に供給され、出力端
子596の電圧はVc3まで上昇する。
【0065】ここで、コンデンサ564の第1電極の電
圧が、Pチャネル型MOSトランジスタのソースとドレ
インとの間に電流を流すことができる最低電圧より低い
場合には、効率的に昇圧を行うことはできない。これに
対して、コンデンサ564の第1電極の電圧が、Pチャ
ネル型MOSトランジスタのソースとドレインとの間に
電流を流すことができる最低電圧より高い場合には、コ
ンデンサ564の第1電極の電圧がとのような電圧であ
っても、その電圧を出力端子596に供給することがで
きる。第4昇圧回路436は、オンしているMOSトラ
ンジスタがオフすると同時に、オフしていたMOSトラ
ンジスタがオンするように構成されているが、オンして
いるMOSトランジスタがオフし、しかる後、オフして
いるMOSトランジスタがオンするように構成すること
により、貫通電流をなくすことができ、昇圧の効率を高
めることができる。
【0066】以上説明したように、図44に示す昇圧回
路410は、第1昇圧回路430と、第2昇圧回路43
2と、第3昇圧回路434と、第4昇圧回路436とで
構成されている。このように構成された昇圧回路410
においては、第1昇圧回路430が昇圧した電圧は第2
昇圧回路432により更に昇圧される。第2昇圧回路4
32が昇圧した電圧は第3昇圧回路434により更に昇
圧される。第3昇圧回路434が昇圧した電圧は第4昇
圧回路436により更に昇圧される。そのうえ、このよ
うに構成された昇圧回路410においては、Nチャネル
型MOSトランジスタとPチャネル型MOSトランジス
タを、それぞれの有する特徴に応じて適切な箇所に配置
している。その結果、起電力端子450の電圧が発振回
路412の最低駆動電圧以下である場合であっても、起
電力端子450の電圧を第1昇圧回路430により昇圧
し、更に、この昇圧した電圧を、第2昇圧回路432
と、第3昇圧回路434と、第4昇圧回路436とによ
り、更に昇圧することができる。
【0067】再び図43から図45を参照すると、熱発
電ユニット180の出力電圧Vpが出力されていない状
態(出力電圧=0V)から時間的に変化して、発振回路
412の最低駆動電圧を超えたとき、熱発電ユニット1
80の出力電圧Vpがショットキーダイオード414を
通して発振回路412の発振回路電源端子480に入力
される。これにより、発振回路412は動作を開始し、
発振が始まる。発振を開始した発振回路412は、パル
ス信号をパルス信号出力端子476に出力し、この出力
されたパルス信号は、昇圧回路410のパルス信号入力
端子に入力される。昇圧回路410は、このパルス信号
を入力することにより、熱発電ユニット180の出力電
圧の昇圧を開始する。この状態において、昇圧回路41
0の昇圧電圧出力端子452と発振回路412の発振回
路電源端子480が接続されているから、昇圧された電
圧が発振回路412の電源になる。ショットキーダイオ
ード414が熱発電ユニット180の出力端子と発振回
路電源端子480との間に接続されているから、いった
ん、発振回路412が動作して昇圧を開始すると、発振
回路412は昇圧回路410により昇圧した電圧を電源
として使用する。従って、いったん、熱発電ユニット1
80の出力電圧Vpが発振回路412の最低駆動電圧を
超えたならば、熱発電ユニット180の出力電圧Vpが
時間の経過により変化して発振回路412の最低駆動電
圧より低くなったとしても、昇圧回路410は昇圧を続
けることができる。
【0068】この構成においては、蓄電部材420の電
圧を発振回路412の発振開始電圧として用いることも
できる。この場合には、蓄電部材420の電圧を電源動
作制御回路416を通して発振回路電源端子480に供
給して、発振回路412の発振を開始させる。いった
ん、発振回路412が動作して昇圧を開始すると、上述
した動作と同様に、発振回路412は昇圧回路410に
より昇圧した電圧を電源として使用する。電源動作制御
回路416は昇圧された電圧Vppを入力し、この昇圧
された電圧Vppの値により、電力を時計駆動回路41
8と蓄電部材420に分配する。もし、昇圧された電圧
Vppが、時計駆動回路418を駆動するのに必要な電
圧と等しいならば、電源動作制御回路416は昇圧回路
410により昇圧した電圧を時計駆動回路418に供給
する。
【0069】もし、昇圧された電圧Vppが、時計駆動
回路418を駆動するのに必要な電圧より大きい電圧で
あるならば、電源動作制御回路416は昇圧回路410
により昇圧した電圧を時計駆動回路418と蓄電部材4
20の両方に供給する。もし、昇圧された電圧Vpp
が、時計駆動回路418を駆動するのに必要な電圧より
小さい電圧であるならば、電源動作制御回路416は蓄
電部材420から電圧を時計駆動回路418に供給す
る。電源動作制御回路416をこのように動作するよう
に構成することにより、昇圧された電圧Vppが時計駆
動回路418を駆動することができる電圧より小さい電
圧になった場合においても、蓄電部材420からの電圧
により時計駆動回路418を駆動させ続けることができ
る。従って、この構成により、熱発電ユニット180の
出力電圧を効率的に利用することができる。 (6)本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形
態の作動 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態にお
いて、図42を参照すると、熱発電ユニット180の出
力電圧は、昇圧回路410又は電源動作制御回路416
に入力される。昇圧回路410により昇圧した電圧は時
計駆動回路418に供給される。
【0070】時計駆動回路418は、時計駆動用発振回
路と、時計駆動用分周回路と、モータ駆動回路とを含ん
でいる。水晶振動子602は源振を構成し、例えば、3
2,768ヘルツで振動して、基準信号を時計駆動用発
振回路に出力する。時計駆動用分周回路は、発振回路の
出力信号を入力して所定の分周動作を行い、例えば、1
ヘルツの信号を出力する。モータ駆動回路は、時計駆動
用分周回路の出力信号を入力して、ステップモータを駆
動するための駆動信号を出力する。時計駆動回路418
は、昇圧回路410により昇圧した電圧、又は、二次電
池600の電圧により動作する。電源動作制御回路41
6が、昇圧回路410により昇圧した電圧の時計駆動回
路418への供給、及び、二次電池600の電圧の時計
駆動回路418への供給を制御する。
【0071】コイルブロック610が、モータ駆動回路
が出力したステップモータを駆動するための駆動信号を
入力して、ステータ612の複数の極を磁化させる。ロ
ータ614は、ステータ612の磁力により回転する。
ロータ614は、前述の1ヘルツ信号に基づいて、1秒
ごとに180度ずつ回転する。五番車616は、ロータ
614の回転により回転する。四番車618は、五番車
616の回転により、1秒ごとに6度ずつ回転する。三
番車620は、四番車618の回転により回転する。二
番車622は三番車620の回転により回転する。日の
裏車624は、二番車622の回転により回転する。筒
車626は日の裏車624の回転により回転する。四番
車618に取り付けられた秒針640で「秒」を表示す
る。二番車622に取り付けられた分針642で「分」
を表示する。筒車626に取り付けられた時針646で
「時」を表示する。
【0072】図20及び図50を参照すると、本発明の
熱発電ユニットを備えた時計を腕につけたとき、腕65
0の熱は裏ぶた226に伝達される。裏ぶた226の熱
は熱伝導スペーサ320を介して熱発電ユニット180
の第1伝熱板120に伝達される。すなわち、第1伝熱
板120は吸熱板を構成する。熱発電ユニット180の
熱電素子140は、ゼーベック効果により起電力を発生
する。従って、熱発電ユニット180の第2伝熱板17
0は放熱板を構成する。第2伝熱板170の放熱する熱
は、熱伝導体244を介して、上胴220に伝達され、
外気652に放出される。図20を参照すると、熱伝導
体244は上胴220の凸部分220aと接触してい
る。この構成では、前述したように、平らな熱伝導体2
44を用いることにより、熱を第2伝熱板170から上
胴220の凸部分220aに極めて効率的に伝達するこ
とができる。すなわち、このような平らな熱伝導体24
4を上胴220の凸部分220aに接触させるような構
成により、放熱経路における熱抵抗を下げることができ
る。従って、この構成により、熱発電ユニットの発電効
率を向上させることができる。
【0073】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実
施の形態では、熱電素子140は、例えば、PN接合5
0対を含むモジュールを10対、直列に接続するように
構成され、発振回路412及び昇圧回路410に含まれ
るトランジスタのしきい値電圧は0.3となるように構
成されている。本発明の熱発電ユニットを備えた時計の
実施の形態では、熱電素子140を構成している熱電材
料エレメントの1本の発電量が、例えば、約200μV
/°Cである。従って、時計の動作電圧を1.5Vとす
ると、熱発電ユニットにより直接時計を駆動するために
は、第1伝熱板120と第2伝熱板170との間の温度
差が2°Cであるときに、18125対のPN接合を有
する熱電素子140が必要となる。
【0074】しかしながら、本発明の熱発電ユニットを
備えた時計の実施の形態は、前述したような昇圧回路4
10、発振回路412、電源動作制御回路416を有す
るように構成されているので、時計を腕に付けた直後の
発電電圧が発振回路412の最低駆動電圧を超えていれ
ば、その後の定常状態における発電電圧が発振回路41
2の最低駆動電圧より低い電圧になっても、昇圧回路4
10による昇圧が可能である。例えば、本発明の熱発電
ユニットを備えた時計の実施の形態についての実験で
は、時計を腕に付けた直後の発電電圧が2Vであり、そ
の後の定常状態における発電電圧は約0.5Vであっ
た。本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態
では、発振回路412に含まれるトランジスタのしきい
値電圧が約0.3Vであるときに、発振回路412の最
低駆動電圧は約0.7Vであった。
【0075】例えば、本発明の熱発電ユニットを備えた
時計の実施の形態では、前述したように、電源動作制御
回路416は昇圧された電圧Vppを入力し、この昇圧
された電圧Vppの値により、電力を時計駆動回路41
8と蓄電部材420に分配する。もし、昇圧された電圧
Vppが、時計駆動回路418を駆動するのに必要な電
圧1.2Vから1.5Vの間にあるならば、電源動作制
御回路416は昇圧回路410により昇圧した電圧を時
計駆動回路418に供給する。もし、昇圧された電圧V
ppが、時計駆動回路418を駆動するのに必要な電圧
1.5Vより大きい電圧であるならば、電源動作制御回
路416は昇圧回路410により昇圧した電圧を時計駆
動回路418と蓄電部材420の両方に供給する。
【0076】もし、昇圧された電圧Vppが、時計駆動
回路418を駆動するのに必要な電圧1.2Vより小さ
い電圧であるならば、電源動作制御回路416は二次電
池600から電圧を時計駆動回路418に供給する。電
源動作制御回路416をこのように動作するように構成
することにより、昇圧された電圧Vppが時計駆動回路
418を駆動することができる電圧より小さい電圧にな
った場合においても、二次電池600からの電圧により
時計駆動回路418を駆動させ続けることができる。従
って、この構成により、昇圧された電圧が時計駆動回路
418を駆動するのに必要な電圧1.2Vより小さくな
っても、時計を駆動させ続けることができる。 (7)本発明の熱発電ユニットを備えた電子機器の実施
の形態の構造 図51及び図52を参照すると、本発明の熱発電ユニッ
トを備えた携帯用電子機器の実施の形態は、携帯用電子
機器700は、液晶パネル710と、スピーカ712
と、ランプ718とを備える。
【0077】駆動制御回路720が、電源動作回路41
6から供給される電圧により動作する。この実施の形態
では、熱発電ユニット180、昇圧回路410、発振回
路412、電源動作回路416、二次電池600、水晶
振動子の構成及び作用は、前述した本発明の熱発電ユニ
ットを備えた時計の実施の形態と同様である。従って、
それらについての詳細な説明は省略する。駆動制御回路
720は、水晶振動子602の振動に基づいて時刻に関
する情報、アラーム時刻に関する情報、経過時間に関す
る情報を計時するように構成されている。表示制御回路
730は、駆動制御回路720の出力する信号に基づい
て、液晶パネル710を動作させるための信号を液晶パ
ネル710に出力する。従って、液晶パネル710は、
表示制御回路730の出力する信号に基づいて、時刻又
は時間に関する情報を表示する。
【0078】スピーカ制御回路732は、駆動制御回路
720の出力する信号に基づいて、スピーカ712を動
作させるための信号をスピーカ712に出力する。スピ
ーカ712は、スピーカ制御回路732の出力する信号
に基づいて、アラーム音を発すべき時刻になるとアラー
ム音を発する。スピーカ712が発する音は、報音口7
12aより携帯用電子機器700の外部に出る。携帯用
電子機器700の操作を行うための4つのボタン、すな
わち、第1ボタン740、第2ボタン742、第3ボタ
ン744、第4ボタン746が設けられる。図51に
は、第1ボタンだけを示す。第1スイッチ端子750が
第1ボタン740の押し作動によりスイッチの動作を行
うように設けられる。第2スイッチ端子752が第2ボ
タン742の押し作動によりスイッチの動作を行うよう
に設けられる。第3スイッチ端子754が第3ボタン7
44の押し作動によりスイッチの動作を行うように設け
られる。第4スイッチ端子756が第4ボタン746の
押し作動によりスイッチの動作を行うように設けられ
る。スイッチの動作は、各スイッチ端子が駆動制御回路
720の対応するスイッチ入力端子に入力信号を与える
こきによって行われる。
【0079】ランプ制御回路738は、駆動制御回路7
20の出力する信号に基づいて、ランプ718を点灯さ
せるための信号をランプ718に出力する。例えば、ラ
ンプ制御回路738は、第4ボタン746を押すことに
より作動して、ランプ718を点灯させるように構成さ
れる。本発明の熱発電ユニットを備えた電子機器の実施
の形態では、携帯用電子機器700は液晶パネル710
だけを有していてもよいし、液晶パネル710とスピー
カ712とを有していてもよいし、液晶パネル710と
ランプ718を有していてもよいし、液晶パネル710
とスピーカ712とランプ718を有していてもよい。
また、携帯用電子機器700は、図42に示すような時
計駆動回路と、この時計駆動回路により作動する指針を
更に有していてもよい。このように構成することによ
り、アナログ式の表示と、デジタル式の表示の両方を備
えた複合表示式携帯用電子機器を実現することができ
る。
【0080】携帯用電子機器700において、液晶パネ
ル710において時刻情報を表示するように構成して、
デジタル腕時計を実現することができる。また、携帯用
電子機器700において、予め設定した時刻になると、
スピーカ712がアラーム音を発するように構成して、
アラーム又はアラーム付き時計を実現することができ
る。また、携帯用電子機器700において、予め設定し
た時間が経過したときに、スピーカ712がアラーム音
を発するように構成して、タイマー又はタイマー付き時
計を実現することができる。
【0081】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、熱発電
ユニットを備えた時計において、熱伝導体の熱の伝達経
路を短くなるように構成したので、熱発電ユニットの発
電効率が良い時計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットを製造するための工程
を示す工程図である。
【図2】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットの第1伝熱板の平面図
である。
【図3】図2の線3A−3Aにおける第1伝熱板の断面
図である。
【図4】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットのリード基板の平面図
である。
【図5】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットにおいて、リード基板
を第1伝熱板に接着した状態を示す平面図である。
【図6】図5の線6A−6Aにおける、リード基板を第
1伝熱板に接着した状態を示す断面図である。
【図7】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットの熱電素子の概略側面
図である。
【図8】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットの熱電素子上基板の平
面図である。
【図9】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の
形態に用いられる熱発電ユニットの熱電素子下基板の平
面図である。
【図10】図7の線10A−10Aにおける、熱電素子
の横断面図である。
【図11】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットにおいて、熱電素子
を第1伝熱板に接着した状態を示す平面図である。
【図12】図11の線12A−12Aにおける、熱電素
子を第1伝熱板に接着した状態を示す断面図である。
【図13】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットにおいて、熱電素子
の端子パターンとリード基板のリードパターンとの間を
ワイヤボンディングで導通させた状態を示す平面図であ
る。
【図14】図13の線14A−14Aにおける、熱電素
子の端子パターンとリード基板のリードパターンとの間
をワイヤボンディングで導通させた状態を示す断面図で
ある。
【図15】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットのユニット枠の平面
図である。
【図16】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットのユニット枠の断面
図である。
【図17】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットにおいて、ユニット
枠を第1伝熱板に固定した状態を示す平面図である。
【図18】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットの平面図である。
【図19】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱発電ユニットの断面図である。
【図20】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の時計
体の実施の形態の断面図である。
【図21】裏ぶた及びりゅうずを外して裏ぶた側から見
た、本発明の熱発電ユニットを備えた時計の時計体の実
施の形態の裏平面図である。
【図22】裏ぶた側から見た、本発明の熱発電ユニット
を備えた時計の実施の形態に用いられる発電ブロックの
裏平面図である。
【図23】裏ぶた側から見た、本発明の熱発電ユニット
を備えた時計の実施の形態に用いられる発電ブロックの
拡大部分裏平面図(その1)である。
【図24】裏ぶた側から見た、本発明の熱発電ユニット
を備えた時計の実施の形態に用いられる発電ブロックの
拡大部分裏平面図(その2)である。
【図25】裏ぶた側から見た、本発明の熱発電ユニット
を備えた時計の実施の形態に用いられる発電ブロックの
拡大部分裏平面図(その3)である。
【図26】裏ぶた側から見た、本発明の熱発電ユニット
を備えた時計の実施の形態に用いられる発電ブロックの
拡大部分裏平面図(その4)である。
【図27】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる発電ブロックの部分断面図(その
1)である。
【図28】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる発電ブロックの部分断面図(その
2)である。
【図29】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる発電ブロックに含まれる熱伝導体の
平面図である。
【図30】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる発電ブロックに含まれる回路絶縁板
の平面図である。
【図31】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる発電ブロックに含まれる発電ブロッ
クわくの平面図である。
【図32】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる発電ブロックに含まれる昇圧回路ブ
ロックの平面図である。
【図33】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、ムーブメントの回路ブロックと昇圧回
路ブロックの電気的接続部を示す拡大部分断面図であ
る。
【図34】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、ムーブメントの回路ブロックと昇圧回
路ブロックの電気的接続のために用いられる回路リード
端子の正面図である。
【図35】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、昇圧回路ブロックとの電気的接続のた
めに設けられたムーブメントの回路ブロックのパターン
と、このパターンに接触するように配置されている回路
リード端子の拡大部分平面図である。
【図36】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、熱発電ユニットと昇圧回路ブロックの
電気的接続部の拡大部分断面図である。
【図37】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、熱伝導体を上胴に固定した部分を示す
拡大部分断面図である。
【図38】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、裏ぶたと、熱伝導スペーサと、熱発電
ユニットの部分を示す拡大部分断面図である。
【図39】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態に用いられる熱伝導スペーサの平面図である。
【図40】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、裏ぶたを下胴に固定している部分を示
す拡大部分断面図である。
【図41】本発明の熱発電ユニットを備えた時計のムー
ブメントの実施の形態において、裏ぶた側から見た平面
図である。
【図42】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、駆動部分と輪列を示す概略ブロック図
である。
【図43】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、回路の構成を示す概略ブロック図であ
る。
【図44】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、昇圧回路の構成を示す概略ブロック図
である。
【図45】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、昇圧回路に用いられる発振回路の構成
を示す回路図である。
【図46】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、第1昇圧回路の構成を示す回路図であ
る。
【図47】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、第2昇圧回路の構成を示す回路図であ
る。
【図48】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、第3昇圧回路の構成を示す回路図であ
る。
【図49】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、第4昇圧回路の構成を示す回路図であ
る。
【図50】本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施
の形態において、熱発電の原理を示す概略ブロック図で
ある。
【図51】本発明の熱発電ユニットを備えた携帯用電子
機器の実施の形態を示す断面図である。
【図52】本発明の熱発電ユニットを備えた携帯用電子
機器の実施の形態の概略ブロック図である。
【符号の説明】
120 第1伝熱板 120a リード基板台部分 120b1 リード基板取付け案内穴 120b2 加工案内穴 120d1〜120d10 熱電素子台部分 130 リード基板 130a1〜130a9 リードパターン 130b1、130b2 取付け案内穴 130b3、130b4 組立案内穴 130t1、130t2 出力端子パターン 140 熱電素子 142 上熱電素子基板 142a 導通用パターン 144 下熱電素子基板 144a 導通用パターン 144b1、144b2 端子パターン 146 P型半導体 148 N型半導体 150 ワイヤボンディング 160 ユニット枠 160d 下方取付け部 160e 上方取付け部 170 第2伝熱板 172 シリコーングリース 180 熱発電ユニット 200 時計体 202 外装ケース 204 ムーブメント 206 発電ブロック 208 文字板 210 指針 212 中わく 214 りゅうず 216 昇圧回路リード端子 220 上胴 222 飾り縁 224 下胴 226 裏ぶた 228 ガラス 240 昇圧回路ブロック 242 回路絶縁板 244 熱伝導体 246 発電ブロックわく 250 昇圧回路基板 252 昇圧用集積回路 260 コンデンサ 262 タンタルコンデンサ 264 ダイオード 290 熱発電ユニットリード端子止めねじ 291 リード基板押さえ板 292 熱伝導体止めねじ 310 発電ブロック止めねじ 320 熱伝導スペーサ 350 回路ブロック 372 裏ぶた止めねじ 374 ぱっきん 376 ぱっきん 410 昇圧回路 412 発振回路 414 ショットキーダイオード 416 電源動作制御回路 418 時計駆動回路 420 蓄電部材 430 第1昇圧回路 432 第2昇圧回路 434 第3昇圧回路 436 第4昇圧回路 438 インバータ回路 440 平滑コンデンサ 442 平滑コンデンサ 444 平滑コンデンサ 452 昇圧電圧出力端子 600 二次電池 602 水晶振動子 610 コイルブロック 612 ステータ 614 ロータ 616 五番車 618 四番車 620 三番車 622 二番車 624 日の裏車 626 筒車 630 時計駆動用集積回路 632 巻真 640 秒針 642 分針 646 時針 650 腕 652 外気 700 携帯用電子機器 710 液晶パネル 712 スピーカ 718 ランプ 720 駆動制御回路 730 表示制御回路 732 スピーカ制御回路 738 ランプ制御回路 740 第1ボタン 742 第2ボタン 744 第3ボタン 746 第4ボタン 750 第1スイッチ端子 752 第2スイッチ端子 754 第3スイッチ端子 756 第4スイッチ端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 宜史 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株式会社 エスアイアイ・アールディセ ンター内 (72)発明者 宇都宮 文靖 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株式会社 エスアイアイ・アールディセ ンター内 (72)発明者 岸 松雄 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株式会社 エスアイアイ・アールディセ ンター内 (56)参考文献 特開 平10−31081(JP,A) 特開 平10−104371(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G04C 10/00 G04G 1/00 310

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 時計の動作させるための電源を構成す
    る、充電可能な蓄電部材(420)と、 前記蓄電部材(420)により動作することができるよ
    うに構成されている、時計を駆動するための時計駆動回
    路(418)と、 前記時計駆動回路(418)の出力する信号に基づい
    て、時刻に関する情報を表示するための表示部材(21
    0)と、 熱伝導性のある材料で作られている上胴(220)と、 熱伝導性のある材料で作られている裏ぶた(226)
    と、 ゼーベック効果に基づく起電力を発生する1つ以上の熱
    電素子(140)を収容し、かつ、吸熱板を構成する第
    1伝熱板(120)を含み、放熱板を構成する第2伝熱
    板(170)を含む熱発電ユニット(180)と、 熱伝導性のある材料で作られ、前記第2伝熱板(17
    0)と接触するように配置された平らな熱伝導体(24
    4)と、 熱伝導性のある材料で作られ、前記熱伝導体(244)
    と熱を伝導可能なように配置された上胴(220)と、 前記熱発電ユニット(180)により発生した起電力を
    前記蓄電部材(420)に蓄電させるための電源動作制
    御回路(416)とを備えており、 前記熱発電ユニット(180)の第1伝熱板(120)
    は、前記裏ぶた(226)から熱を伝導されるように配
    置されたいる、ことを特徴とする時計。
  2. 【請求項2】 前記上胴(220)が、前記裏ぶた
    (226)のある方向に突出した凸部分を有し、該凸部
    分が前記熱伝導体(244)と熱を伝導可能なように配
    置されていることを特徴とする請求項1に記載の時計。
  3. 【請求項3】 熱伝導性のある材料で作られ、かつ、
    前記熱発電ユニット(180)の第1伝熱板(120)
    と前記裏ぶた(226)の内側面とに接触するように配
    置された熱伝導スペーサ(320)を備えていることを
    特徴とする請求項1又は請求項2に記載の時計。
  4. 【請求項4】 熱発電ユニットを備えた携帯用電子機
    器において、 吸熱板を構成する第1伝熱板(120)と、ゼーベック
    効果により起電力を発生する熱電素子(140)と、放
    熱板を構成する第2伝熱板(170)とを含む熱発電ユ
    ニット(180)と、 熱伝導性のある材料で作られている裏ぶた(226)
    と、 熱伝導性のある材料で作られ、かつ、前記裏ぶた(22
    6)及び第1伝熱板と熱を伝導可能なように配置された
    熱伝導スペーサ(320)と、 熱伝導性のある材料で作られ、かつ、前記第2伝熱板
    (170)と熱を伝導可能なように配置された平らな熱
    伝導体(244)と、 熱伝導性のある材料で作られ、かつ、前記裏ぶた(22
    6)のある方向に突出した凸部分を有し、該凸部分が前
    記熱伝導体(244)と熱を伝導可能なように配置され
    た上胴(220)と、 携帯用電子機器の電源を構成し、前記熱発電ユニット
    (180)により発生した起電力を蓄電するための蓄電
    部材(420)と、 前記蓄電部材(420)により、又は、前記熱発電ユニ
    ット(180)により発生した起電力により動作して、
    時刻又は時間に関する情報を表示するための表示部材
    (710)と、を備えていることを特徴とする携帯用電
    子機器。
  5. 【請求項5】 熱発電ユニットを備えた携帯用電子機
    器において、 熱発電ユニット(180)が、吸熱板を構成する第1伝
    熱板(120)と、ゼーベック効果により起電力を発生
    する熱電素子(140)と、放熱板を構成する第2伝熱
    板(170)とを含み、 携帯用電子機器は、前記熱発電ユニット(180)を含
    む機器の構成部品を収容するための外装ケースを備え、 前記外装ケースは、熱伝導性のある材料で作られた吸熱
    用部材(226)と、熱伝導性のある材料で作られた放
    熱用部材(220)とを含み、 熱伝導性のある材料で作られ、かつ、前記第2伝熱板
    (170)と熱を伝導可能なように配置された平らな熱
    伝導体(244)を備え、 前記放熱用部材(220)が、前記吸熱用部材(22
    6)のある方向に突出した凸部分を有し、該凸部分が前
    記熱伝導体(244)と熱を伝導可能なように配置され
    ており、 熱伝導性のありかつ弾性変形可能な材料で作られた熱伝
    導スペーサ(320)が、前記吸熱用部材(226)と
    前記第1伝熱板(120)と熱を伝導可能なように配置
    され、 前記第2伝熱板(170)は、前記放熱用部材(22
    0)に熱を伝導可能なように構成されている、ことを特
    徴とする携帯用電子機器。
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