JP3245107B2

JP3245107B2 - 腕携帯機器

Info

Publication number: JP3245107B2
Application number: JP02709098A
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: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2002-01-07
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11223679A

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等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、前記特公平？２？１３２７９に示す開示例にもある
が、熱発電のポイントは如何に多くの熱を取り込み、如
何に放熱させるかにある。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
のガードを設けることにより、放熱部からの熱の逆侵入
を防止した。

【０００６】本発明は、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
熱放射板（放熱外胴と呼称する）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、
熱伝導性の低い材質からなる断熱立体模様が形成させた
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
ド膜で防止される。

【０００８】一方、放熱部からの熱は、放熱ガード膜の
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。

【０００９】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。

【００１０】"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。

【００１１】更に断熱立体模様に使用する材料として
は、熱伝導率0.03W/(m・℃)近辺の硬質ウレタンフォーム
等の断熱材が最適であるが、デザインや強度の面からで
ある熱伝導率0.3W/(m・℃)近辺の樹脂塗料やゴム等も実
用的である。

【００１２】更に発明は、前記断熱立体模様は、網目・
ストライプ・波線等の線画、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膜面
とした。

【００１３】この発明によれば、立体模様を効果的に描
くことにより、模様線（又は面）部では手等の接触を防
止し、それ以外生地露出部からは熱を放射する事がで
き、かつデザイン的な展開も可能となる。

【００１４】ここで、断熱立体模様に使用する材料とし
ては、生地に密着させて模様を描くため、熱伝導性の低
い、ウレタン樹脂塗料、光硬化樹脂等の材質が挙げられ
る。

【００１５】また更に本発明は、前記断熱立体模様は、
模様範囲の５０％以上の面積の生地面が網目や造形孔で
露出させることとした。

【００１６】本来模様面は少なければ少ないほど良く、
そのためには、線画の線幅は狭く網目は粗いほど良い。
しかしながら網目が粗くなると指先等が生地に接触する
危険が増加する。そのため本発明では網目の大きさに対
し線画の線高さ(厚み）を十分にとることにより接触の
危険を回避した。

【００１７】網目最小幅に対する画線高さ(膜厚み）
は、後述するが、高さは先幅の１／２以下に押さえる方
が、引っかかりや剥がれ・汚れの回避の面から望まし
い。

【００１８】線幅は生地との密着性を考慮すると0.5mm
以上が望ましい。模様外周輪郭を考慮すると、網目の場
合で約30％、造形孔の場合は30〜50％が被覆される。発
電機の性能を上げても最低50％以上は生地露出が必要で
ある。

【００１９】また、この発明は、前記熱放射板の表面に
は、熱伝導性の低い材質からなる膜が形成され、該膜に
は、放熱孔が形成されている構成とした。

【００２０】この発明によれば、熱放射板の表面には、
熱伝導性の低い材質からなる膜が形成され、該膜には、
放熱孔が形成されているため、熱放射板は、放熱孔から
の放熱が可能であるとともに、膜によって、例えば、手
などの接触が遮られた状態となる。ここで、熱伝導性の
低い材質としては、例えば、断熱材、樹脂材などが挙げ
られる。

【００２１】また、この発明によれば、放熱ガード膜
は、透明樹脂やガラス質コーティングで立体模様が形成
されているため、ガード膜が外観上見えにくいため従来
からの携帯機器と変わらない質感を提供することができ
る。また、放熱ガードを意識しないデザインや色彩の展
開が可能となる。

【００２２】

【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８の図面を参照し
ながら説明する。

【００２３】［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、放熱ガード膜を示すもので、
（ａ）線画、（ｂ）は放熱孔である。図３は、ガード膜
（または線）と露出面との関係を説明する図。図４は、
図１の腕時計の変形例を示す断面図である。

【００２４】図１及び図４において、１はムーブメン
ト、２はガラス、３はガラス縁、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
は放熱ガード膜、１１は針、１２は文字板、１３及び１
４は中枠、３１はパッキン、５０は断熱空間である

【００２５】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。

【００２６】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の内周上端側に
固定されている。

【００２７】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４
Ａ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。

【００２８】ガラス縁３は、熱伝導率の高い、例えば、
Ａｌ、ＢＳ等の銅合金、などの金属により略円筒形状に
形成されていて、ガスケット31を介して内胴４Ａに固定
されている。また、ガラス縁３の下端面３ｂや内周面に
は、熱伝導性を高めるためにＣｕメッキ等が施され、収
容空間４ｃや中枠１３に接する面には、放熱を防止する
ために、その表面（Ｃｕメッキの上から）に断熱材が塗
布されている。

【００２９】内胴４Ａは、熱伝導率の低い例えば、プラ
スチックなどにより形成されている。この内胴４Ａは、
その内部に、ムーブメント１、ガラス縁３、熱電式発電
機６等を収容するための収容空間が形成されている。こ
の内胴４Ａの上表面には、熱伝導率の高い材質からなる
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。

【００３０】"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が形成さ
れている。"この放熱外胴４Ｂは、内胴４Ａの上表面と
の間に、空間５０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５０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の上端部とガスケット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、その下端
部が内胴４Ａの外周上端部に係合している。

【００３１】前記ガラス２・ガラス縁３・放熱外胴４Ｂ
等不用意に人体などの熱源に触れる危険性のある部分の
少なくともいずれかの表面には、断熱材や樹脂等の熱伝
導率の低い材質からなる放熱ガード膜８が形成されてい
る。熱伝導率の低い材料としては、熱伝導率１W/(m・
℃)以下である、プラスチックや断熱材を、印刷や塗装
で密着させている。

【００３２】放熱ガード膜８は、図２（ａ）(b)に示す
ように、断熱材により網目・ストライプ・波線等の立体
模様の線画８Ａで形成されている。もしくは、図２
（c）に示すように、一面の断熱材で形成された模様膜
面８Ａに、直線や曲線で囲まれた形状の放熱孔８
Ｂ．．．が一面にデザインされ配置されている。

【００３３】放熱外胴４Ｂは、図３に示すように、その
露出側の表面に、断熱材（又は、熱伝導性の低い樹脂
材）が塗布（又は印刷）され、所定の厚さ（例えば、0.
1〜1mm）の膜８Ａが形成されている。このように断熱材
が塗布された状態において、放熱外胴４Ｂは、その露出
部分（放熱孔８Ｂ，…）からの放熱が可能であるととも
に、断熱材の塗布部分８Ａによって、例えば、手などの
接触が遮られた状態となっている。

【００３４】本来膜８Aは少なければ少ないほど良く、
そのためには、線画の線幅Ｗは狭く網目は粗いほど良
い。しかしながら網目が粗くなると指先等が生地に接触
する危険が増加する。本実施例では網目の大きさLに対
し線画の線高さ(厚み）ｔを十分にとることにより接触
の危険を回避した。

【００３５】網目最小幅Ｌに対する画線高さ(膜厚み）
ｔは、概略次の通りである。(単位：１／１００ｍｍ）画線高さ(膜厚み）ｔ０．１０．２０．３０．４０．５網目幅Ｌ２．５３．６４．５５．３５．９画線高さ(膜厚み）ｔ０．６０．７０．８０．９網目幅Ｌ６．５７．０７．５８．８編み目幅は、長・短径が異なる場合やストライプの場合
は、平均Ｌ＝（長径Ｌ１＋短径Ｌ２）／２とする。実際
には、デザインにより条件が変わるので実物で確認しな
がら決定することによりより良い条件を見出すことがで
きる。

【００３６】線幅Ｗは生地との密着性を考慮すると0.5m
m以上が望ましい。模様外周輪郭を考慮すると、網目の
場合で約30％、造形孔の場合は30〜50％が被覆される。
発電機の性能を上げても最低50％以上は生地露出が必要
である。

【００３７】なお、この膜８Ａは、例えば、図４に示す
ように、ガラス縁３の上端面やガラス２を被覆するよう
にしてもよい。そうすることにより、ガラス縁３の上端
面に対する、例えば、手などの接触が防止される。

【００３８】以上のように、この実施の形態の腕時計に
よれば、熱電式発電機６の放熱部６ｃがガラス縁３に、
一方、受熱部６ｂが裏蓋５に、それぞれ熱伝導可能な状
態に接続され、腕からの熱エネルギーは、裏蓋５→熱発
電機６→導熱板７→ガラス縁３・放熱外胴４B及びガラ
スの生地露出面すなわち放熱孔８Bを経由して大気に放
熱される。

【００３９】一方、放熱外胴４Ｂは、複数の放熱孔８ｂ
を有する放熱ガード膜８Ａによって被覆されているた
め、手などの接触による熱伝導をを遮ることができる。
即ち、手などの接触により、放熱外胴４Ｂに熱が伝導さ
れて、発電がされなくなるといった不具合が発生するの
を防止することができる。

【００４０】また、立体模様を効果的に描くことによ
り、模様線（又は面）部では手等の接触を防止するとと
もに、一方ではそれ以外の生地露出部からは熱を放射す
る事ができ、かつデザイン的な展開も可能となる。

【００４１】［第２の実施の形態例］図４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。この実施の形態では、図示のよ
うに、放熱外胴４Ｂがガラス縁３と一体化された構成と
なっている。（ａ）図は、第1の実施例における放熱外
胴とガラスを単純に一体化させた形態例。（ｂ）および
（ｃ）図は、（ａ）図の実施例における放熱外胴と内胴
の係合方法やバンド取付け方法を変化させた形態実施
例。この第２の実施の形態において、上記の第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。

【００４２】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。

【００４３】

【発明の効果】

【００４４】本発明によれば、放熱外胴の表面には、熱
伝導性の低い材質からなる膜が形成され、該膜には、放
熱孔が形成されているため、放熱外胴は、放熱孔からの
放熱が可能であるとともに、膜によって、例えば、手な
どの接触が遮られた状態となる。従って、体の一部が接
触して、放熱外胴に熱が伝導されるといった不具合が発
生するのを防止することができる。

【００４５】更に、放熱ガード厚みが薄く、密着してい
るため、小型の装飾時計に応用が可能である。又模様は
印刷等で簡単につけられるので、デザイン展開がし易く
なる。

【００４６】又、ガード膜が透明にできるため、放熱ガ
ードが目立たず、デザインの自由度が大きくなる。

【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、放熱ガード膜を示すもので、（ａ）
(b)は線画タイプ、（c）は放熱孔タイプである。

【図３】図２の膜部と露出部の関係を示す説明図であ
る。

【図４】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放熱ガード膜８A 放熱ガード膜の模様膜面８B 放熱ガード膜の放熱孔４３一体胴の場合の放熱外胴のガラス縁部

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、熱伝導率の低い材質からなる断熱立体模様
が形成されていることを特徴とする腕携帯機器。
【請求項２】前記断熱立体模様は、網目・ストライプ
・波線等の線画、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膜面で形成され
たもの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】前記断熱立体模様が配置されている前記
ガラス、ガラス縁、又は放熱外胴の表面のうち、５０％
以上の面積が露出していることを特徴とする請求項２記
載の腕携帯機器。
【請求項４】前記断熱立体模様は、印刷・塗装・電着
塗装・射出成形・光造形等で前記ガラス、ガラス縁、又
は放熱外胴の表面に密着加工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】前記断熱立体模様は、透明な樹脂で形成
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。