JP3544827B2

JP3544827B2 - 熱電式腕時計

Info

Publication number: JP3544827B2
Application number: JP20946297A
Authority: JP
Inventors: 正幸河田; 昭高倉
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: US5889735A; JPH10177078A; EP0837377A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、腕時計を腕に装着した時の人の体温と外気温度の温度差を利用して、熱電変換する熱電素子の発電エネルギーを指針を運針する動力源に用いる熱電式腕時計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭５５ー２０４８３号公報に開示されているような熱電式腕時計が知られている。すなわち図２に示すように、ケース側面に熱絶縁部材３０を配置しており、裏蓋１５０で外部から吸熱した熱を弾性部材の金属性プレート３１を介して熱電式発電機である熱電素子３の一端に伝熱している。
【０００３】
一方、ケース内部に吸熱した熱は、熱電素子３の他端より金属性の弾性部材からなる衝撃吸収材３２、金属性リングの中間リング３３、文字板６、及び、外装のみぞぶち３４、等を介して外部へ放熱される。
このように構成された熱電式腕時計は、面積の大きなケースの底部で着用者の腕から熱を吸収する事で、より多くの熱エネルギーを熱電式腕時計に供給する事が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱電式腕時計にあっては、より多くの熱エネルギーをケース内部に吸熱するため、ケース内部の温度が上昇して熱電素子３の両端の温度差が平衡状態となり熱電素子３が発電できない状態となることを防止する必要がある。
そこで、ケース外部にガラス７やみぞぶち３４から効率良く熱を放熱するためには、ケース底面の熱を断熱するためにプラスチック等からなる熱絶縁部材３０をケース側面に設けなくてはならなかった。
【０００５】
そのため、ケース自体を熱絶縁部材３０及びみぞぶち３４の２部品で構成する必要があり、一体でできた金属ケースに仕上げることが不可能となり、外観的に見栄えが悪く、さらにケースの製造コストも高くなってしまう。
また、熱伝導性が低いガラス７や表面積が狭いみぞぶち３４などによる放熱手段では，十分にケース内部の熱を放熱できず、ケース内部が温度平衡してしまい、熱電変換効率が低下してしまう。さらに、保温効果の高い熱絶縁部材３０をケース側面全周を覆ってしまうことも、熱電変換効率を低下させる原因となっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来と同等の面積を有するケースの底部で、より多くの熱エネルギーを熱電式腕時計に供給することが可能となるとともに、ケースを一体型の金属性ケースに仕上げられるため、ケースの見栄えがよくなり、ケースの一体化により製造コストを低くすることが可能となる。また、金属性ケースの表面積を大きくするケース内部の熱を効率よく外部へ放熱することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の熱電式腕時計では、吸熱板と伝熱ピンが一体となっている熱入力手段を裏蓋の底部に設ける。さらに、裏蓋と吸熱板の間及び裏蓋と熱伝導手段Ａの間にプラスチック材叉は、ゴム材などの熱伝導率の低い材料で形成された熱伝導防止パッキンを設けた。そして、伝熱ピンを裏蓋及び熱伝導防止パッキンに設けた貫通穴に通し、ケース内部にある熱伝導性の高い金属板で形成した熱伝導手段の貫通穴と係合させ、熱伝板Ａと伝熱ピンを熱かしめやねじ止めなどで固定して、熱入力手段と裏蓋と熱伝導防止パッキンと熱伝板Ａを圧接させる。
【０００８】
このような構造とすることで、吸熱板で吸熱した体温（腕の熱）がケースに伝わることなく、伝熱ピンを介して熱伝導手段に伝えられ、さらに熱伝導手段Ａと常時接している熱伝素子の一端（入力部）に効率よく伝えることが可能となる。また、熱電素子の他端（出力部）は先述とは別の板部品である熱伝導手段Ｂと常時接触させ、さらに熱伝導手段Ｂをケースの胴も常時接触させておく。この様にしておくことにより、外気温度と温度平衡しているケースの胴と熱電素子の出力部は、常に同じ温度に保つことが可能となる。
【０００９】
以上のように、常に熱電素子の両端に温度差（すなわち体温と外気温の差）がある状態を保つことで、効率よく熱エネルギーを電気エネルギーに熱電変換することが可能となる。
また、上記２つの熱伝導手段のうち、少なくとも一方の熱伝導手段Ｂとケースの胴の間、または熱伝導手段Ｂと熱電素子の間、または熱電素子と熱電素子と熱電導手段Ａの間に、金属性の弾性材料で形成された熱伝ばねを設けることで、外部からの衝撃や組立時の圧力などによる加圧力を熱伝ばねで吸収して、熱電素子の破壊を防止することができる。
【００１０】
また、熱入力手段の伝熱ピン及び裏蓋及び熱伝導防止パッキンの貫通穴を複数箇所に設けることで、熱伝導手段Ａと伝熱ピンの圧接力が高まることによる防水性の向上、及び熱電効率のＵＰにつながる。
また、先述では熱入力手段を裏蓋に取り付けたが、本発明では胴と低部が一体成形されたケースでも実現可能であり、その場合ケースの底部に貫通穴を設ければ良い。
【００１１】
また、ガラスもしくは、文字板に熱線集光手段を設け、更に例えば、地板等に熱線集光手段で集光した光を、熱伝板Ａへ照射するための導光穴もしくは、光透過部材を設けることにで、熱伝板Ａの温度を高めることができ、熱電効率のＵＰにつながる。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例について、図面を参照して以下で説明する。
［実施例１］
まず、本発明における熱電式腕時計の実施例１の構造について、図１を用いて説明する。実施例１では、熱電素子３へ効率よく熱を吸熱（入力）するために、熱入力手段１００、熱伝導防止パッキンＡ１１０、熱伝板Ａ１２０、熱伝導防止パッキンＢ１４０を用いる。
【００１３】
熱入力手段１００は、金属部材の吸熱板１０１と伝熱ピン１０２、ねじ部１０３で構成されている。
熱伝導防止パッキンＡ１１０は、プラスチック材または、ゴム材などの熱伝導率の低い材料で形成され、防水用凸部１１１と伝熱ピン１０２を挿入する貫通穴が設けてある。
【００１４】
熱伝板Ａ１２０は金属部材の板であり、伝熱ピン１０２を挿入する貫通穴が設けられ、さらに上部に熱電素子３の一端及びリード基板１１が接着されている。熱伝導防止パッキンＢ１４０は、プラスチック材または、ゴム材などの熱伝導率の低い材料で形成され、伝熱ピン１０２を挿入する貫通穴が設けてある。
裏蓋１５０は、伝熱ピン１０２を挿入する貫通穴及び防水溝１５１が設けられ、裏蓋パッキン１０をケースの胴９とで挟み込に、胴９の一部と係止されている。
【００１５】
そして、熱入力手段１００、熱伝導防止パッキンＡ１１０、裏蓋１５０、熱伝導防止パッキンＢ１４０、熱伝板Ａ１２０の順で各部品を断面的に重ね、各々の部品に設けた貫通穴に伝熱ピン１０２を挿入する。そして、ねじ部１０３に装着した固定用めねじ１８０で熱入力手段１００、熱伝導防止パッキンＡ１１０、裏蓋１５０、熱伝導防止パッキンＢ１４０、熱伝板１２０を圧着する。
【００１６】
一方、熱電素子３の熱を効率よく外部へ放熱（出力）するために、胴９及び熱伝板Ｂ１３０及び熱伝ばね１７０を用いる。
胴９は金属材料で形成されてる。熱伝板Ｂ１３０は、金属性の円板であり、下面の一部に熱伝ばね１７０を入れる溝がある。熱伝ばね１７０は、金属性の弾性部材である。
【００１７】
そして、熱伝ばね１７０の一端は熱電素子３の他端と、他端は熱伝板Ｂ１３０とそれぞれ接触している。熱伝板Ｂ１３０の外周面は、胴の内周と接触しており、文字板６、熱伝板１３０Ｂ、中枠１６０で断面方向の位置決めをしている。
尚、本発明の実施例１の熱電式腕時計の防水性を高めるために、裏蓋１５０の底部に設けた防水用溝１５１に、熱伝導防止パッキンＡ１１０に設けた凸部１１１を埋入させる。そして、吸熱板１０１と固定用めねじ１８０によって熱伝導防止パッキンＡ１１０に断面的に圧力をかけて、凸部１１１と防水用溝１５１の密着性を高めて、防水するのである。
【００１８】
次に、本発明の熱電式腕時計の熱伝導経路について図３を用いて説明する。
熱電式腕時計を腕に装着すると、熱入力手段１００で体温（例えば３６゜）を吸熱する。そして、熱入力手段１００と熱電素子３に接触していた熱伝導手段である熱伝板Ａ１２０を介して、吸熱した熱を熱電素子３の一端に伝える。その結果、熱電素子３の一端は、体温と同じ温度となる。
【００１９】
一方、熱電素子３の他端、熱電ばね１７０、熱伝導手段である熱伝板Ｂ１３０及びケースの胴９は機械的に接触しており、外気温度（例えば２４゜）と温度平衡状態にある。その結果、熱電素子３の他端は、外気温度と同じ温度となる。
従って、熱電素子３の両端の温度差は、約１０゜となり、その温度差をもとに熱電素子３で電気エネルギーに熱電変換する。
【００２０】
尚、熱入力手段１００の熱が胴９に伝わるのを防止するために、熱伝導防止パッキンＡ１１０を熱入力手段１００と裏蓋１５０の間に設け、さらに裏蓋１５０と熱伝板Ａ１２０の間に熱伝導防止パッキンＢ１４０を設ける。
以上で述べたようにして、時計外部の体温と外気温度の差を利用して、熱電素子３で電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを電気的経路を設けたリード基板と金属性部材の押さえ板を介して２次電池１４に蓄え、その電気エネルギーを動力源として、時計の電気的回路１５とモータ等を駆動させ、四番車１７ａや二番車１７ｂや筒車１７ｃ等の指針用輪列１７を動かして、更に指針用輪列１７と係合している秒針１８ａ、分針１８ｂ、時針１８ｃなどの指針１８を運針させて、時刻を表示する電子時計が、本発明における熱電式腕時計の１つの実施例である。
【００２１】
尚、本実施例では、時刻を指針で表示したが、液晶表示などを用いた電気的表せて、時刻を表示する電子時計が、本発明における熱電式腕時計の１つの実施例示パネルで表示してもよい。
［実施例２］
図４は、本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、胴と裏蓋を一体成形した一体ケース１９０を用いた所が特徴である。
【００２２】
本発明の実施例２の一体ケース１９０は、通常の腕時計用一体ケースと同様な構造であるが、ケース底部１９１に防水用溝１９２を設けた。
本発明の実施例２の構造は、熱入力手段１００、熱伝導防止パッキンＡ１１０、ケース底部１９１、熱伝導防止パッキンＢ１４０、熱伝板Ａ１２０を順に断面的に積み重ねられ、伝熱ピン１０２の頭部を変形させたかしめにより、熱入力手段１００を断面的に固定して、熱入力手段１００、熱伝導防止パッキンＡ１１０、ケース底部１９１、熱伝導防止パッキンＢ１４０、熱伝板Ａ１２０を圧着させる。
【００２３】
吸熱板１０１で吸熱した熱は、実施例１と同様に、伝熱ピン１０２によって熱伝板Ａ１２０に伝えられ、熱伝ばね１７０を介して熱電素子３の一端に伝わる。一方、熱電素子３の他端は、熱伝板Ｂ１３０に接着しており、更に熱伝板Ｂ１３０の外周部が胴９と接触している。
従って、熱電素子３の両端に温度差が生じ、熱電素子３の熱電変換により電気的エネルギーを得ることが可能となる。
【００２４】
尚、本発明の実施例２の熱電式腕時計の防水性を高めるために、ケース底部１９１に防水用溝１９２を設け、熱伝導防止パッキンＡ１１０に設けた防水用凸部１１１を防水用溝１９２埋込させる。そして、吸熱板１０１とかしめ部１０４によって熱伝導防止パッキンＡ１１０とかしめ部１０４によって熱伝導防止パッキンＡ１１０に断面的に圧力をかけて、凸部１１１と防水用溝１９２の密着性を高めて、防水するのである。
【００２５】
［実施例３］
図５は、本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、吸熱板１０１に設けた伝熱ピン１０２を複数設け、更に伝熱ピン１０２と同数分だけ、熱伝導防止パッキンＡ１１０、裏蓋１５０、熱伝導防止パッキンＢ１４０、熱伝板Ａ１２０に貫通穴を設けた。
【００２６】
［実施例４］
図６は、本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、熱伝導防止パッキンＡ１１０もしくは、熱伝導防止パッキンＢ１４０の熱伝導性を低く押さえるようにしたことが特徴である。具体的には、熱伝導防止パッキンＡ１１０もしくは熱伝導防止パッキンＢ１４０に、伝熱ピン１０２を通す貫通穴以外に複数の貫通穴１１２を設け、プラスチック材またはゴム材と比べて熱伝導性の低い空気の領域を増やした。
【００２７】
［実施例５］
図７は本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、文字板６及び地板１２等の少なくとも一部に貫通穴を設け、太陽光等の光を集光する集光部材２０２及び導光穴２０３により構成する熱線集光手段２００を設け、熱電素子３と接触している熱伝板Ａ１２０へ、太陽光等の光を集光した熱線を照射する様に配置した。
【００２８】
［実施例６］
図８は本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、熱線集光手段２００を構成する集光部７ａをガラス７に設け、更に地板１２等に設けた貫通穴により案内固定する光透過部材２０１を設け、熱電素子３へ接触している熱電板Ａ１２０へ太陽光等の光を集光した熱線を照射する様に配置した。
【００２９】
［実施例７］
図９は本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、熱線集光手段２００を構成する集光部材２０２の形状を、より太陽光等の光を集光できる様に表裏凸形状とし、導光穴２０３を通った熱線が熱電素子３と接触している熱伝板Ａ１２０へ照射する様に配置した。
【００３０】
［実施例８］
図１０は本発明における熱電式腕時計の他の実施例であり、熱線集光手段２００を構成するガラス７に設けた集光部７ａの形状を、より太陽光等の光を集光きる様に表裏凸形状とし、光透過部材２０１を通った熱線が熱電素子３と接触している熱伝板Ａ１２０へ照射する様に配置した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上で説明したような形態で実施され、以下の記載されるような効果を奏する。
まず、ケースの胴を金属性の一体部品で形成できることにより、ケース内部の熱の放熱手段である金属性の胴の表面積を大きくとることが可能であり、ケース内部の熱を効率よく外部に放熱することができ、熱電素子の熱電変換効率が高くなる。また、ケースの見栄えもよくなり、ケースの一体成形により製造コストを低くすることも可能となる。
更に、ケースの底部に吸熱板を設けることで、熱を吸収する面積が大きくなり、より多くの熱エネルギーを熱電式腕時計に供給することが可能となる。
【００３２】
次に、吸熱板に設けた伝熱ピンを複数設けることで、吸熱板から熱電素子への伝熱量を増やすことができ、かつ吸熱板から熱伝板Ａまでの圧接力が高くなり、防水性も高まる。
そして、熱伝導防止パッキンに伝熱ピンを通す貫通穴（熱伝導性の低い空気の領域を増やす）を設けることで、吸熱板から裏蓋またはケース底部への熱伝導性を低く押さえ、ケース内部の温度平衡を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例１の熱電式腕時計の構造を示す縦断面図である。
【図２】従来の熱電式腕時計の構造を示す縦断面図である。
【図３】本発明における実施例１の熱電式腕時計の熱伝導経路を示すフローチャート図である。
【図４】本発明における実施例２の熱電式腕時計の構造を示す縦断面図である。
【図５】本発明における実施例３の構造を示す図である。
【図６】本発明における実施例４の熱伝導防止パッキンを示す図である。
【図７】本発明における実施例５の構造を示す図である。
【図８】本発明における実施例６の構造を示す図である。
【図９】本発明における実施例７の構造を示す図である。
【図１０】本発明における実施例８の構造を示す図である。
【符号の説明】
３熱電素子
６文字板
７ガラス
７ａ集光部
９胴
１０裏蓋パッキン
１１リード基板
１２地板
１３押え板
１４２次電池
１５回路ブロック
１７指針用輪列
１７ａ四番車
１７ｂ二番車
１７ｃ筒車
１８指針
１８ａ秒針
１８ｂ分針
１８ｃ時針
１００熱入力手段
１０１吸熱板
１０２伝熱ピン
１０３ねじ部
１０４かしめ部
１１０熱伝導防止パッキンＡ
１１１防水用凸部
１１２貫通穴
１２０熱伝板Ａ
１３０熱伝板Ｂ
１４０熱伝導防止パッキンＢ
１５０裏蓋
１５１防水用溝
１６０中枠
１７０熱伝ばね
１８０固定用ねじ
１９０一体ケース
１９１ケース底部
１９２防水溝
２００熱線集光手段
２０１光透過部材
２０２集光部材
２０３導光穴

Claims

裏蓋（１５０）と、外気温度と温度平衡する金属部材からなる胴（９）と、温度差を電気エネルギーに熱変換する熱電素子（３）と、裏蓋（１５０）の底部に設けた吸熱板（１０１）と伝熱ピン（１０２）で構成された熱入力手段（１００）と、熱入力手段（１００）と熱電素子（３）の一端に接触している少なくとも一つの金属部材からなる熱伝導手段（１３０）とを有し、
裏蓋（１５０）とプラスチック材または、ゴム材から形成された少なくとも２つ以上の熱伝導防止パッキン（１１０、１４０）を、吸熱板（１０１）と裏蓋（１５０）と熱伝導手段（１２０）の間に断面的に配置し、
さらに、熱伝導防止パッキン（１１０、１４０）、熱伝導手段（１２０）、及び裏蓋（１５０）に設けた貫通穴に伝熱ピン（１０２）を挿入し、且つ、かしめまたは、ねじ止めなどの機械的固定手段により伝熱ピン（１０２）と熱伝導手段（１２０）を固定して、熱入力手段（１００）と熱伝導手段（１２０）と熱伝導防止パッキン（１１０、１４０）と裏蓋（１５０）を圧接したことを特徴とする熱電式腕時計。
２つの熱伝導手段（１２０、１３０）のうち、少なくとも一方の熱伝導手段に少なくとも１つの金属かつ弾性部材からなる熱伝ばね（１７０）を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
熱伝導防止パッキン（１１０）に伝熱ピン（１０２）を挿入する貫通穴の他に複数の貫通穴を設けた事を特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
裏蓋の代わりに胴（９）と一体成形されたケースのケース底部（１９１）を用いて、熱入力手段（１００）と熱伝導手段（１２０）と熱伝導防止パッキン（１１０、１４０）とケース底部（１９１）を圧接した事を特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
伝熱ピン（１０２）がムーブの中心にある事を特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
熱伝板の凹部で熱伝ばね（１７０）の平面的な位置決めを行う事を特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
ガラス（７）もしくは文字板（６）の少なくとも一部に、太陽光等の光を集光する集光部材（２０２）もしくは、ガラス（７）に形成した集光部（７ａ）と、更に例えば地板等に導光穴（２０３）もしくは、光透過部材（２０１）により構成する熱線集光手段（２００）を設け、集光した光を熱伝板（１２０）へ照射する位置に構成したことを特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
集光部材（２０２）をガラスまたは、アクリル、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂で形成した事を特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。
光透過部材（２０１）を、ガラスまたは、アクリル、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂で形成した事を特徴とする請求項１記載の熱電式腕時計。