JP3023782B1

JP3023782B1 - 腕携帯機器

Info

Publication number: JP3023782B1
Application number: JP10312136A
Authority: JP
Inventors: 元三田村
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1998-11-02
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2018-11-02
Also published as: JP2000137084A

Abstract

【要約】【課題】受熱部と放熱部との間に最大限の温度差を発
生させること。【解決手段】上胴５の下側周縁には、内側リング状延
出部５１と外側リング状延出部５２とが形成してある。
内側リング状延出部５１には導熱板５３が取り付けてあ
る。熱電式発電機９は導熱板５３に密着固定してある。
裏蓋７は、下胴６の下面に固定され且つ熱電式発電機９
と密着している。下胴６にはリング状突出部６４が形成
されており、その外側面が上胴５の外側リング状延出部
５２と係合する。リング状突出部６４の外側面と外側リ
ング状延出部５２の内側面との間には、プラスチックガ
スケット６５によりシールしている。リング状突出部６
４の外側面以外は、上胴５に対するクリアランスＣを持
つ。リング座金５５は、ネジ５４によって導熱板５３と
共に内側リング状延出部５１に固定されている。リング
座金５５を固定した状態で、凸状爪部５６が下胴６の座
部６６と係合し、下胴６が上胴５に固定される。

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おり、その動力源には、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、
これらの電池は、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い
う問題を有していた。

【０００３】そこで、近年では、上記電池に代わるもの
として、各種の発電機構が開発されており、これを内部
に備えた腕時計が登場してきている。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、或は温度差による
ゼーベック効果を利用した熱電式発電などが知られ、そ
のうち太陽電池およ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、未だ実用化段階
に至ってないが、技術自体は例えば特開昭５５−２０４
８３号などにおいて開示されており、現在でも実用化に
向けて研究が行われている。

【０００４】図６は、上記特開昭５５−２０４８３号に
記載の腕時計を示す断面図である。胴４は、熱絶縁材料
で作られ、その下側には金属製の裏蓋３０５が、上側に
はガラス３０２を支持する金属製のガラス縁３０３が取
り付けられている。熱電式発電機３０６は、バネ性のあ
る導熱板３３７を介して裏蓋３０５の内面に配置されて
いる。熱電式発電機３０６の他端からの熱的回路は、バ
ネ３５０、中間リング３５１および文字板３１２を介し
てガラス縁３０３に接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】腕携帯機器において、
上記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温度
（低温部）との温度差が利用されている。しかしなが
ら、上記従来の腕携帯機器では、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などが問題となり、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部な前記温度
差を得るまでには至らなかった。

【０００６】また、十分な温度差を確保するため、腕携
帯機器のバンド部分に熱発電素子の熱電対の電極を直列
に連結した状態で埋設した構造のものなどが知られてい
るが、この方法の場合、バンド部分にストレスが集中す
るため、熱発電素子を破損し易いという問題点を有して
いた。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたもの
であって、熱電式発電機の放熱部からの放熱効率および
腕から受熱部への熱伝導性を改善し、受熱部と放熱部と
の間に最大限の温度差を発生させる腕携帯機器を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明では、下胴を上胴の外縁付近で係合させ
ることで導熱板、ひいては熱電式発電機との距離を離
し、さらに、下胴を熱伝導率の小さい材料で構成するこ
とによって、裏蓋からの熱伝導を遮断し、熱電式発電機
に温度差を与えるようにした。

【０００８】導熱板は、上胴の内側リング状延出部に取
り付けるようにした。また、上胴に設けた外側リング状
延出部の内側面と下胴のリング状突出部の外側とを、熱
伝導率の小さいシール材であるプラスチックガスケット
を介して係合した。上胴と下胴との固定は前記プラスチ
ックガスケットによるが、補助手段としてリング座金を
用いている。リング座金の外周全体またはその一部が下
胴と係合するが、リング座金は、導熱板を押える役目を
持つため、リング座金が下胴と接触するのは好ましくな
い。そのため、上胴と下胴とを組み合わせた状態で、リ
ング状突起部と内側リング状延出部を含めた上胴との間
に所定のクリアランスが形成されるようにした。このよ
うにすれば、下胴を導熱板から離して係合できるし、上
胴と下胴との間にクリアランスを設けることで熱伝導を
遮断するようにした。また、リング座金の外周囲を部分
的な凸状爪部とすることにより、下胴との接触面積を小
さくしている。リング座金と下胴との接触面積が小さけ
れば、それだけ熱伝導を小さくできる。このため、熱電
式発電機に与える温度差を大きくできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこ
の発明が限定されるものではない。実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１に係る
腕時計を示す断面図である。この腕時計１００は、電気
エネルギーを動力源とするムーブメント１と、時刻など
を表示する文字盤２と、時針、分針および秒針からなる
指示装置３と、指示装置３を上方から保護するガラス４
と、腕時計の外装を構成する上胴５および下胴６と、下
胴６の底面を覆う裏蓋７とを備えている。上胴５には、
熱伝導性の高い、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの
金属を用いる。また、上胴５の側面には、竜頭８が取り
付けてある。下胴６は、プラスチックなどの断熱素材に
より形成する。下胴６には、バンド取り付け部６１が設
けてある。

【００１０】また、上胴５と裏蓋７との間には、電気エ
ネルギーをムーブメント１に供給する熱電式発電機９が
配置されている。熱電式発電機９は、熱発電素子９１を
放熱板（低温部）９２と受熱板（高温部）９３とで挟ん
だ構造となる。この熱電式発電機９は、受熱板９３と放
熱板９２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ようになってい
る。

【００１１】上胴５の下側周縁には、内側リング状延出
部５１と、外側リング状延出部５２とが形成してある。
内側リング状延出部５２には、円盤形状の導熱板５３が
取り付けてある。導熱板５３と内側リング状延出部５２
とは、ネジ５４により固定する。熱電式発電機９は導熱
板５３に固定され、これにより熱電式発電機の放熱板９
２が導熱板５３と密着する。また、裏蓋７は、下胴６の
下面に固定されており且つ前記熱電式発電機９と固着し
ている。これにより、熱電式発電機９の受熱板９３が裏
蓋７と密着状態になる。また、裏蓋７と下胴６とは、リ
ング溝６２内に配置したゴムパッキン６３を介してシー
ルされる。

【００１２】導熱板５３には、銅などの熱伝導率の高い
材料を用いる。例えばＣｕ、Ａｌなどによって形成す
る。裏蓋７の材料には、例えばＢＳ、Ｔｉ、Ｔｉ合金、
ＳＵＳなどの金属を用いる。また、裏蓋７の内面（ムー
ブメント側）には、Ｃｕメッキが施されている。このＣ
ｕメッキにより、裏蓋７の熱が伝わりにくい平面方向
（中心部から周縁への方向）への熱伝導性が高めること
ができる。また、Ｃｕメッキに代えて、裏蓋内面にＣｕ
薄板をクラッドするようにしてもよい。また、ガラス４
には、熱伝導性の良い無機ガラスやサファイアガラスを
用いる。

【００１３】下胴６には、上胴５の内側リング状延出部
５１と外側リング状延出部５２との間に挿入するリング
状突出部６４が形成されている。リング状突出部６４
は、その外側面で上胴５の外側リング状延出部５２と係
合する。リング状突出部６４の外側面と外側リング状延
出部５２の内側面との間には、プラスチックガスケット
６５が配置され、固定およびシールがなされている。リ
ング状突出部６４の外側面以外は、上胴５に対して所定
のクリアランスをもっており、その寸法は約０．２ｍｍ
程度になる。また、リング状突出部６４の内側には、座
部６６が形成されている。

【００１４】また、前記導熱板５３の周縁には、リング
座金５５が重ねて取り付けてある。このリング座金５５
は、前記ネジ５４によって導熱板５３と共に内側リング
状延出部５１に固定されている。図２は、このリング座
金を示す平面図である。リング座金５５には、その周囲
に３つの凸状爪部５６が均等形成されていると共に、こ
の凸状爪部５６と同径上に前記ネジ５４を通すネジ穴５
７が形成されている。リング座金５５を内側リング状延
出部５１に固定した状態で、凸状爪部５６が下胴６の座
部６６と係合し、下胴６が上胴５に固定される。リング
座金５５は、ステンレススチール製である。

【００１５】つぎに、この腕時計１００の組立工程を説
明する。まず、ムーブメント１を組み付けた上胴５に対
して下胴６を固定する。このとき、下胴６のリング状突
出部６４に形成した座部６６が上胴５の内側リング状延
出部５１に設けたネジ穴５８の位置に合うようにする。
つぎに、導熱板５３を内側リング状延出部５１に被せ、
その上から、リング座金５５を重ねる。このとき、リン
グ座金５５のネジ穴５７が内側リング状延出部５１のネ
ジ穴５８に一致するようにする。この状態でネジ止めす
ると、凸状爪部５６が座部６６と係合するから、下胴６
が上胴５に固定される。また、リング状突出部６４の外
側面にはプラスチックガスケト６５が配置されているか
ら、リング状突出部６４と外側リング状延出部５２との
間がシールされて防水機能を果たすことになる。続い
て、熱電式発電機９を導熱板５３に固着する。その後、
裏蓋７を下胴６に取り付ける。この状態で、裏蓋６と熱
電式発電機９の受熱板９３とが密着する。

【００１６】つぎに、この腕時計の熱伝導経路について
説明する。腕時計１００を腕に付けることにより体温が
裏蓋７に伝わる。下胴６はプラスチックなどの断熱素材
で形成されているから、裏蓋７の熱は、殆ど熱電式発電
機９に伝わることになる。一方、導熱板５３は内側リン
グ状延出部５１に取り付けてあり、この内側リング状延
出部５１が熱伝導性の高い材質で構成されているから、
外気温度が熱電式発電機９に効率良く伝わる。

【００１７】また、上胴５と下胴６とはプラスチックガ
スケットを介して係合してあること、リング状突起部６
４と内側リング状延出部５１を含めた上胴５との間には
所定のクリアランスＣが設けてあること、導熱板５３と
密着しているリング座金５５が凸状爪部５６のみで下胴
６と係合していること、下胴６が断熱素材で形成されて
いることから、上胴５から下胴６への熱伝導は極めて少
ない。このため、熱電式発電機９の受熱板９３と放熱板
９２との温度差が大きくなるので、発電量が大きくな
る。

【００１８】実施の形態２．図３は、この発明の実施の
形態２に係る腕時計のリング座金を示す平面図である。
上記リング座金は、図２に示すような形状に限定されな
い。すなわち、導熱板５３を上胴５に密着させる機能
と、下胴６と係合して前記下胴６を固定する機能とを持
たせるようにすれば、いかなる形状でも構わない。但
し、熱を伝えにくくするため、下胴６と係合する面積は
なるべく小さい方がよい。

【００１９】例えば図３の（ａ）に示すように、リング
座金１５５の凸状爪部１５６を６つにしてもよい。ま
た、リング状でなく、分割形状にしてもい。同図の
（ｂ）に示すように、リング座金２５５を３分割にして
それぞれに凸状爪部２５６を設けるようにする。ネジ穴
２５７は、導熱板５３を十分に抑えられるようにそれぞ
れ２つ設ける。なお、下胴６の座部６６は、凸状爪部２
５６の形状に合わせて形成する。

【００２０】実施の形態３．図４は、この発明の実施の
形態３に係る腕時計のリング座金を示す平面図である。
前記実施形態１及び２の元になる最も単純な形態であ
る。図２の凸状爪部が形成されず全外周縁５６で下胴の
座部６６に係合する。下胴６と係合する面積は多少大き
くなるのであるが、将来的に熱電式発電機の発電能力が
向上してきた場合には、さほど影響を受けなくなり、形
状的に単純でコストの易い構造が有効となる。図４の例
は円であるが、楕円や三角円、四角円でもよい。図５は
本実施の形態３に係る腕時計を示す断面図である。リン
グ座金５５の外周全体が下胴の座部６６に係合している
他は、図１に同じで、部品番号も同一表示している。

【００２１】他の実施の形態．上記実施の形態１〜３で
は、腕携帯機器として腕時計を例示したが、これ以外の
例えば小型パーソナルコンピュータ、グローバル・ポジ
ショニング・システム（ＧＰＳ）、携帯電話などにも適
用できる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の腕携帯
機器によれば、受熱部および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と、
熱伝導率が大きな材料で構成され、前記熱電式発電機か
ら電気エネルギーの供給を受ける電子回路を収容する上
胴と、上胴の下側に取り付けられ、下面が前記熱電式発
電機の放熱部に密着する導熱板と、上胴の外縁付近で前
記上胴と係合し、熱伝導率の小さい材料で構成された下
胴と、下胴の下側に取り付けられ、上面が前記熱電式発
電機の受熱部に密着する裏蓋とを備えたので、熱の伝導
経路を略単一化でき、熱電式発電機に大きな温度差を与
えることができる。

【００２３】つぎに、この発明の腕携帯機器では、上記
腕携帯機器において、前記上胴が、導熱板を取り付ける
リング状延出部を有し、前記下胴が、前記リング状延出
部より大径であって内側に座部を有するリング状突出部
を上記上胴対向側に有し、さらに、上胴と下胴とを組み
合わせた状態で前記リング状延出部に取り付けて導熱板
を押えると共に、周囲に設けた凸状爪部により前記座部
と係合して下胴と上胴とを固定する略リング座金を設け
たので、下胴とリング座金との間の熱伝導を少なくでき
る。このため、熱電式発電機に大きな温度差を与えるこ
とができる。

【００２４】つぎに、この発明の腕携帯機器では、上記
腕携帯機器において、前記上胴が、導熱板を取り付ける
内側リング状延出部と下胴と係合する外側リング状延出
部とを有し、前記下胴が、前記外側リング状延出部より
小径かつ内側リング状延出部より大径であって、外側に
熱伝導率の小さい材料からなるシール材を配置するリン
グ状突出部を上記上胴対向側に有し、上胴と下胴とを組
み合わせた状態で前記シール材と上胴の外側リング状延
出部の内側面とが密着すると共に、リング状突起部と内
側リング状延出部を含めた上胴との間に所定のクリアラ
ンスを形成するようにしたので、上胴と下胴との間にク
リアランスを設けることで熱伝導を遮断できる。このた
め、熱電式発電機に与える温度差を大きくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係る腕時計を示す断
面図である。

【図２】図１に示したリング座金を示す平面図である。

【図３】この発明の実施の形態２に係る腕時計のリング
座金を示す平面図である。

【図４】この発明の実施の形態３に係る腕時計のリング
座金を示す平面図である。

【図５】この発明の実施の形態３に係る腕時計を示す断
面図である。

【図６】従来の腕時計の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１００腕時計１ムーブメント２文字盤３指示装置４ガラス５上胴５１内側リング状延出部５２外側リング状延出部５３導熱板５４ネジ５５リング座金５６凸状爪部６下胴６１バンド取り付け部６２リング溝６３ゴムパッキン６４リング状突出部６５プラスチックガスケット６６座部７裏蓋８竜頭９熱電式発電機９１熱発電素子９２放熱板９３受熱板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受熱部および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と、前記熱電式発電機から電気エネルギーの供給を受ける電
子回路を収容する上胴と、上胴の下側に取り付けられ、下面が前記熱電式発電機の
放熱部に密着する導熱板と、上胴の外縁付近で前記上胴と係合し、前記上胴よりも熱
伝導率の小さい材料で構成された下胴と、下胴の下側に取り付けられ、上面が前記熱電式発電機の
受熱部に密着する裏蓋と、を備えたことを特徴とする腕
携帯機器。
【請求項２】前記上胴が、導熱板を取り付けるリング
状延出部を有し、前記下胴が、前記リング状延出部より大径であって内側
に座部を有するリング状突出部を上記上胴対向側に有
し、さらに、前記導熱板を押さえるリング座金を設けるとと
もに、前記リング座金の外周の少なくとも一部が前記座
部と係合することを特徴とする請求項１に記載の腕携帯
機器。
【請求項３】前記上胴が、導熱板を取り付ける内側リ
ング状延出部と下胴と係合する外側リング状延出部とを
有し、前記下胴が、前記外側リング状延出部より小径かつ内側
リング状延出部より大径であって、外側にシール材を配
置するリング状突出部を上記上胴対向側に有し、上胴と下胴とを組み合わせた状態で前記シール材と上胴
の外側リング状延出部の内側面とが密着すると共に、リ
ング状突起部と内側リング状延出部を含めた上胴との間
に所定のクリアランスを形成するようにしたことを特徴
とする請求項１または２に記載の腕携帯機器。