JP5238554B2 - 太陽電池付電子腕時計 - Google Patents

Description

本発明は、光を利用して発電する太陽光発電システムと、この太陽光発電システムによって発電した電力を蓄電する蓄電手段を有する時計において、腕時計の外装ケースの側面部に太陽電池を配置した電子時計に関する。

従来から、太陽電池を有し、太陽光などの光を発電動力源として利用する電子時計が数多く商品化されている。多くの場合、太陽電池は、指示面を含む外装ケース上面に配置されている。外装ケース上面に太陽電池が配置されると、太陽電池は衣類の袖で全面または部分的に隠され、光が遮られて受光できない、または受光効率が下がってしまう。しかし時計上部が袖で覆われても、腕時計の外装ケース側面部は光を受光できため、太陽電池を腕時計の外装ケース側面部へ配置することで、上記課題を解決する技術が特許文献１に開示されている。

特開昭５３−９５６７１号公報

しかしながら、特許文献１には、外装ケース側面に太陽電池を配置することの開示はあっても、この構成を実現するための詳細な技術は開示されていない。特に、受光効率を上げるための具体的な配置構造については説明されていない。本発明は、太陽電池を外装ケース側面部へ配置した太陽電池付電子腕時計において、受光効率を上げることを目的とする具体的な配置構造を提案する。

上記目的を達生するため、本発明は、外装ケースの側面部に外部操作部材を有し、太陽電池が該外部操作部材よりも時計視認側に配置されていることを特徴とする。
さらに、前記太陽電池に前記外部操作部材を貫通させるための貫通穴、または切り欠きを有し、前記外部操作部材が、該貫通穴を貫通、または前記切り欠き部を通ることで、前記太陽電池と前記外部操作部材が、前記外装ケースの側面部に同じ高さに配置されるように構成されることを特徴とする。

さらに、前記太陽電池の長辺の長さが、前記外装ケース側面部の周囲よりも長く設定され、前記太陽電池が前記外装ケースの側面部を巻き回され、かつ、前記太陽電池の端部同士が所定の長さ重なることを特徴とする。

さらに、前記太陽電池の重なり部分が、前記外部操作部材が配置されている部分を除く前記外装ケースの側面部に配置されていることを特徴とする。

さらに、前記外装ケースに前記外部操作部材の軸を通すためのパイプを有し、前記太陽電池の重なり部分が、該パイプの存在する場所に配置され、該パイプにより前記太陽電池の重なり部分が係止されることを特徴とする。

さらに、前記太陽電池の電力取出用電極が端部に配置され、前記重なり部分が時計の４時〜８時位置、もしくは１０時〜２時位置に配置されることを特徴とする。

さらに、前記外部操作部材が時計の６時位置、もしくは１２時位置に配置されることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、以下のような効果がある。

（１）腕時計は、着用時や外しているほとんどの場合、時計視認側が上部になる。外装ケースの側面部に太陽電池が、外部操作部材よりも前記時計視認側に配置されることより、前記太陽電池に光があたり易くなり、効率良い受光ができる。

（２）前記外装ケースの側面部に、前記外部操作部材があっても、前記太陽電池が同じ高さに配置されるように構成されることにより、前記外装ケースの側面部のほぼ全体に太陽電池光発電領域を配置できるため、前記太陽電池光発電領域を広くとることができ、受光効率を上げられる。

（３）太陽電池端部は、光があっても発電しない縁部があるため、太陽電池端部の両端が所定の長さ重なることにより、太陽電池端部の片方は内側へ巻き回され、前記太陽電池光発電領域を広くとることができ、受光効率を上げられる。

（４）太陽電池は、端部に基板と接続される電力取出用電極が取り付けられることが多く、電力取出用電極は発電しない領域のため、太陽電池の内側へ巻かれ重なり部分となる。太陽電池の重なり部分が、外部操作部材が配置されている部分を除く前記外装ケースの側面部に配置されていることにより、外部操作部材と電力取出用電極は、重なって配置されないため、構造が単純となり、時計ムーブメントを薄く、径も小さくできる。

（５）外装ケースの外部操作部材の軸を通すためのパイプにより、太陽電池端部が係止されることで、太陽電池端部の係止を、外装ケースの一部で兼用でき、構造が簡略化できる。

（６）太陽電池端部は、光があっても発電しない縁部があり、太陽電池端部は、重なり部となる。重なり部分が時計の４時〜８時位置、もしくは１０時〜２時位置に配置されることにより、外装ケース側面部の光があたりにくい外装ケース先環部や、バンドと重ねて配置され、効率良い受光を実現できる。

（７）外部操作部材のある位置も、外装ケース側面部に光があたりにくい。外部操作部材を時計の６時位置、もしくは１２時位置に配置されることにより、同様に光があたりにくい外装ケース先環部や、前記バンドと重ねて配置され、効率良い受光を実現できる。

本発明の第１実施形態による太陽電池付電子腕時計斜視図である。 本発明の第１実施形態による完成太陽電池の平面図である。 本発明の第１実施形態による太陽電池の平面図である。 本発明の第１実施形態による電力取出用電極の平面図である。 本発明の第１実施形態による完成太陽電池を組み込んだ状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による太陽電池付電子腕時計の部分断面図である。 本発明の第１実施形態による太陽電池付電子腕時計の裏蓋側から見た部分平面図である。 本発明の第１実施形態による太陽電池付腕時計の太陽電池と基板接続部を示す部分断面図である。 本発明の第２実施形態による貫通穴付完成太陽電池を電子式時計へ組みこむために組み立てた状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による切り欠き付完成太陽電池を電子式時計へ組みこむために組み立てた状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による太陽電池と外部操作部材が、同じ高さに配置された太陽電池付電子腕時計の部分断面図である。 本発明の第３実施形態による両端切り欠き付完成太陽電池の平面図である。 本発明の第３実施形態による両端切り欠き付太陽電池を太陽電池付電子腕時計に組み込んだ状態を示す部分斜視図である。 本発明の第４実施形態による太陽電池重なり部が６時位置を示す裏蓋側から見た部分平面図である。 本発明の第４実施形態による太陽電池重なり部が１２時位置を示す裏蓋側から見た部分平面図である。 本発明の第５実施形態による外部操作部材が１２時位置の太陽電池付電子腕時計の平面図である。 本発明の第５実施形態による外部操作部材が６時位置の太陽電池付電子腕時計の平面図である。

［第１実施例］
以下図面を用いて、本発明の第１実施例を説明する。
第１実施例は、外装ケース側面に配置される太陽電池を、りゅうずなどの外部操作部材よりも、断面的に風防ガラス側に配置することで、受光効率の向上を実現する実施例である。

図１は、本発明の第１実施例の斜視図である。外装ケース側面２に、リングガラス２’を持つ、電子式時計１が示されている。前記外装ケース側面には他に時刻、日付修正用である外部操作部材のりゅうず３が配置されている。また外装ケースの６時、１２時付近に先環４が配置され、前記先環４にバンド５が接続されている。前記リングガラス２’は、側面から光を内部へ通す機能を有している。
先環４の形状は、先環４の配置される６時や１２時位置の太陽電池にも可能な限り光が当たるように工夫されたものである。

図２は、完成太陽電池６の平面図である。太陽電池７と、電力取出用電極８とを、熱圧着によって一体化した状態を示している。

図３は、太陽電池７の平面図である。ＰＥＴフィルム製のベース基板９上にアモルファスシリコン層を形成した細長い帯上の太陽電池であり、可撓性を有し、光を受けて発電を行う光発電領域７ａ及び、同一面端部に正負電極７ｂ、７ｃを並べて配置してある。
太陽電池７の外径形状は、長さ約１２３ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ０.１５ｍｍ程度の細長い帯形状で光発電領域７ａの大きさは、長さ約１１４ｍｍ、幅２ｍｍである。光発電領域７ａの外周全周には、幅０.５ｍｍ程度の光があたっても発電しない縁部７ｄがあるが、これは大判のＰＥＴフィルム上に多数の太陽電池を形成したシートから個々の太陽電池に切断分離する際の切断代である。

図４は、電力取出用電極８の平面図である。電力取出用電極８は、総厚０.１ｍｍ程度のフレキシブルプリント基板に正負電極８ｃ、８ｄを形成してある。電力取出用電極８と太陽電池７との接合面８ａには、異方性導電接着材が塗布してあり、前記太陽電池７の正負電極７ｃ、７ｂの位置と、電力取出用電極８の接合電極８ｅ、８ｆとは、位置合わせが
行われた後、熱圧着によって接合され完成太陽電池６が形成される。

図５は、図２と同じ完成太陽電池６の電子式時計１へ組み込んだ状態を示す、完成太陽電池６の斜視図である。完成太陽電池６は、光発電領域７ａが外側を向くように、リング状に巻き回され組み込まれる。
太陽電池７の正負電極７ｂ、７ｃの部分には、光発電領域７ａを配置できない。従って完成太陽電池６の巻き回し方法は、発電面積を広く取るために、電力取出用電極８部を内側にしてリング形状に巻き回されるのがよい。なお太陽電池７の端部同士は、所定の長さの重なり部１０の分だけ重ねられる。

図６は、本発明の太陽電池付電子腕時計の断面図である。１１は外装ケースであり、外装ケース１１の最も外側に、リング形状のリングガラス２’が嵌め込まれている。１２は化粧リングであり、非導電性の光透過部材で構成され、リングガラス２’内側に組み込まれる。完成太陽電池６が、化粧リング１２の内側に、外装ケース１１側面部の周囲に巻き回されながら、巻真１３よりも風防ガラス１８側に組み込まれる。１４は絶縁シートであり、完成太陽電池６の内側に外装ケース１１側面部の周囲に巻き回されながら、巻真１３よりも風防ガラス１８側に組み込まれる。絶縁シート１４は、完成太陽電池６と外装ケース１１との電気的ショートを防ぐために挿入されている。

１６は太陽電池支持枠であり、外装ケース１１と化粧リング１２の間に、完成太陽電池６と絶縁シート１４より裏蓋１５側で組み込まれ、完成太陽電池６と絶縁シート１４が、巻真１３よりも裏蓋１５側にならないように保持している。外部操作部材のりゅうず３と接着材などで一体化された巻真１３が、外装ケース１１の側面より、外装ケース１１とリングガラス２’の貫通穴と、化粧リング１２の切り欠きを通して、時計ムーブメント１７に差し込まれる。

外光１９は、図６の上方の風防ガラス１８側から、リングガラス２’と化粧リング１２を介して完成太陽電池６に照射される。従って、本実施例のように、完成太陽電池６を巻真１３より上方の風防ガラス１８側に配置することで、発電効率をより向上できる。

ところで、前出の太陽電池７の光発電領域７ａは暗褐色をしていて、その外観はあまり美しいとはいえない。その色を隠すため、美しく着色された化粧リング１２で囲む必要があるが、一方で、太陽電池７は光を受けて発電する必要がある。そのため化粧リング１２は、ある程度の光を通す性質を持つ光透過性のある素材とされる。なお、本実施例では化粧リング１２を設ける構造としたが、リングガラス２’を着色して化粧リング１２を廃止し、リングガラス２’で完成太陽電池６を直接支持する構造を採用しても良い。

図７は、太陽電池付電子腕時計の部分平面図である。巻真１３と一体化されている外部操作部材のりゅうず３が、リングガラス２’の外側の３時位置に配置されている。外装ケース１１側面部の周囲よりも長く設定された完成太陽電池６の太陽電池７長辺が、外装ケース１１の側面部を巻き回される。
また、６時位置で重ねられて配置された完成太陽電池６の電池取出電極８が、押さえ板２１で押さえられ、電池取出電極８と押さえ板２１と基板２２が、ねじ２０で時計ムーブメント１７に固定される。

完成太陽電池６の重なり部１０については、外部操作部材のりゅうず３が配置されている３時位置に配置することは構造が複雑となり、時計ムーブメント１７が厚くなり、径も大きくなるため好ましくない。従って、重なり部１０は、３時位置以外に配置される事が望ましい。本実施例においては、重なり部１０を６時位置に配置している。３時以外の位置として６時位置を選択した理由ついては、他の実施例と共に第４実施例で詳細に述べる
こととし、ここでは省略する。

図８は、太陽電池付電子腕時計の完成太陽電池６と基板２２との接続を示す部分断面図である。完成太陽電池６の電池取出電極８が、折り曲げられて基板２２に接続され、電池取出電極８と押さえ板２１と基板２２が、ねじ２０で時計ムーブメント１７に固定される。

本第１実施例は、以下のような効果を有する。

（１）外装ケース側面に配置される太陽電池を、りゅうずなどの外部操作部材よりも、断面的に風防ガラス側に配置することで、受光効率の向上が実現可能である。

（２）太陽電池の端部同士の重なり部を、外部操作部材であるりゅうずが配置されている位置以外の場所に配置したので、外部操作部材と太陽電池の重なり部が重ならず、構造が単純となり、時計ムーブメントを薄く、径も小さくできる。

［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例を説明する。
第２実施例は、外装ケース側面に配置される太陽電池を、りゅうずなどの外部操作部材と、同じ高さに配置することで、太陽電池の光発電領域の幅を広げ、さらに受光効率の向上を実現する実施例である。

図９は、貫通穴付完成太陽電池２３を電子式時計１へ組みこむために組み立てた状態を示す貫通穴付完成太陽電池２３の斜視図である。貫通穴付太陽電池２４の光発電領域２４ａの大きさは、長さ約１１４ｍｍ、幅４.４ｍｍであり、第１実施例の完成太陽電池６の光発電領域７ａの約２倍の幅となる。また、貫通完成太陽電池２４の電力取出用電極２５が配置された部分以外に、巻真が通る貫通穴２４ｂが開けられている。

図１０は、切り欠き付完成太陽電池２６を電子式時計１へ組みこむために組み立てた状態を示す切り欠き付完成太陽電池２６の斜視図である。切り欠き付完成太陽電池２６は、貫通穴付完成太陽電池２３の貫通穴２４ｂの部分に、巻真が通る切り欠き２６ｂが有されている。切り欠き付完成太陽電池２６の光発電領域２６ａは、貫通穴付完成太陽電池２３の光発電領域２４ａと同じ幅となる。

貫通穴と切り欠きのどちらを採用するかは、外部操作部材の断面位置、同じく平面位置、完成太陽電池の大きさ（特に、幅）、前記完成太陽電池の基材の材質などを考慮し、適宜選択すれば良い。

図１１は、太陽電池付電子腕時計に貫通穴付完成太陽電池２３を組み込んだ状態の太陽電池付電子腕時計の断面図である。外部操作部材のりゅうず３と一体化されている巻真１３が、外装ケース１１の側面より、外装ケース１１とリングガラス２’の貫通穴と、化粧リング１２の切り欠きと、貫通穴付完成太陽電池２３の貫通穴２４ｂと、絶縁シート２７の貫通穴、各々を通し、時計ムーブメント１７に差し組み込まれることにより、貫通穴付完成太陽電池２３を、外部操作部材のりゅうず３と、同じ高さに配置できる。

また、切り欠き付完成太陽電池２６も、巻真が通る切り欠き２６ｂ部を、巻真１３が通ることにより、図１１と同じ配置ができる。

本第２実施例は、以下のような効果を有する。
（３）外装ケース側面に配置される太陽電池にりゅうずなどの外部操作部材を通す穴や切
り欠きを設けることで、前記太陽電池と前記外部操作部材とを同じ高さに配置することが可能となる。これにより、前記太陽電池の光発電領域の幅を広げることが可能となり、さらに受光効率の向上が実現可能となる。

［第３実施例］
以下、本発明の第３実施例を説明する。
第３実施例は、外装ケース側面に配置される太陽電池重なり部分の太陽電池端部の係止を、りゅうずなどの外部操作部材の軸を通すパイプでおこなうことで、太陽電池端部の係止を外装ケースの一部と兼用させ、構造の簡略化を実現する実施例である。

図１２は、本発明の両端切り欠き付完成太陽電池２８の平面図である。太陽電池両端部は、巻真を通すパイプに係止される切り欠き２８ａ、２８ｂを有している。

図１３は、本発明の両端切り欠き付完成太陽電池２８を太陽電池付電子腕時計に組み込んだ状態を示す部分斜視図である。太陽電池完成太陽電池２８の両端部の切り欠き２８ａ、２８ｂは共に、巻真を通すパイプ２９に係止され組み込まれている。

本第３実施例は、以下のような効果を有する。
（４）外装ケース側面に配置される太陽電池重なり部分の太陽電池端部の係止を、りゅうずなどの外部操作部材の軸を通すパイプでおこなうことで、前記太陽電池端部の係止を前記外装ケースの一部と兼用することが可能となり、構造の簡略化が計れる。

［第４実施例］
以下、本発明の第１実施例の別の形態である第４実施例を説明する。
第４実施例では、外装ケースに配置される太陽電池の端部の重なり部を、４時〜８時位置、もしくは１０時〜２時位置に配置する。これにより重なり部を、時計ケース側面部の光があたりにくい外装ケース先環部や、バンドと重ねて配置することで、効率良い受光を実現する実施例である。

図１４は、本発明の第１実施例の完成太陽電池６を、太陽電池付電子腕時計に、太陽電池重なり部１０を６時の位置で組み込んだ状態を示す、太陽電池付電子腕時計の裏蓋側から見た部分平面図である。３時位置のりゅうず３に対して、完成太陽電池６の重なり部１０が、６時位置を中心に約１２０°の範囲３０の４時〜８時位置で配置される。

図１５は、本発明の第１実施例の完成太陽電池６を、太陽電池付電子腕時計に、太陽電池重なり部１０を１２時位置で、組み込んだ状態を示す、太陽電池付電子腕時計の裏蓋側から見た部分平面図である。３時位置のりゅうず３に対して、完成太陽電池６の重なり部１０が、１２時位置を中心に約１２０°の範囲３１の２時〜１０時位置で配置される。

上記４時〜８時位置や２時〜１０時位置は、通常の時計においては、外装ケース先環部やバンドが配置される。図１や後述の図１６、図１７からも分かるように、前記外装ケース先環部や前記バンドにより太陽電池への受光が邪魔されるこれらの位置に前記太陽電池の光発電領域（７ａ，２４ａ，２６ａ）を設けることは、その発電効率向上の面で得策ではない。逆に重なり部１０は、上記４時〜８時位置や２時〜１０時位置以外の光が充分に当たる位置に配置されても発電に寄与できない。そこで、重なり部１０を４時〜８時位置や２時〜１０時位置に配置することで、発電効率の向上を図っている。

なお、第２実施例の貫通穴付完成太陽電池２３、切り欠き付完成太陽電池２６も、図１４、図１５と同じ配置ができる。

本第４実施例は、以下のような効果を有する。
（５）外装ケース先環部やバンドが配置される４時〜８時位置や２時〜１０時位置に、発電に寄与しない重なり部を配置することで、発電効率の向上が可能となる。

［第５実施例］
以下、本発明の第１実施例の別の形態である第５実施例を説明する。
第５実施例は、外装ケース側面に配置されるりゅうずなどの外部操作部材のある位置を、１２時及び６時位置に配置される時計ケース先環部や、バンドと重ねることで、光があたりにくい外装ケース先環部や、バンドと重ねて配置され、効率良い受光を実現する実施例である。

図１６は、本発明の第１実施例の太陽電池付電子腕時計に、外部操作部材のりゅうず３を１２時に配置した太陽電池付電子腕時計の平面図である。りゅうず３が、１２時位置に配置されている。

図１７は、本発明の第１実施例の太陽電池付電子腕時計に、外部操作部材のりゅうずを６時に配置した太陽電池付電子腕時計の平面図である。りゅうず３が、６時位置に配置されている。

また、第２実施例の貫通穴付完成太陽電池２３、切り欠き付完成太陽電池２６、及び第３実施例の両端切り欠き付完成太陽電池２８の太陽電池付電子腕時計も、図１６、図１７と同じ配置とするができる。

先ほど第４実施例で述べたように、外装ケース先環部やバンドが配置される４時〜８時位置や２時〜１０時位置は、発電に寄与しにくい部分である。さらに、本発明の時計では、りゅうずなどの外部操作部材も、発電の阻害要因となる。特に最近は、操作性やデザインの関係で大きめのりゅうずが流行しており、その影響は更に大きくなっている。

りゅうずなどの外部操作部材を、６時や１２時位置に配置することで、外部操作部材による発電阻害を最小限とする事が可能となる。本実施例は、前出の第１〜第４の全ての実施例に適用可能であるが、第３実施例との併用がより効果的である。第４実施例と併用する場合、重なり部はりゅうずの反対側に配置される（例えば、りゅうずが１２時位置の場合、重なり部は６時位置である）。

本第５実施例は、以下のような効果を有する。
（６）りゅうずなどの外部操作部材を４時〜８時位置や２時〜１０時位置に配置することで、前記外部操作部材による発電阻害を最小限とし、発電効率のさらなる向上が可能となる。

１ 電子式時計
２ 外装ケース側面
２’ リングガラス
３ りゅうず
４ 先環
５ バンド
６ 完成太陽電池
７ 太陽電池
７ａ 光発電領域
７ｂ 正負電極
７ｃ 正負電極
７ｄ 発電しない縁部
８ 電力取出用電極
８ｃ 正負電極
８ｄ 正負電極
８ａ 接合面
８ｅ 接合電極
８ｆ 接合電極
９ ＰＥＴフィルム製のベース基板
１０ 重なり部
１１ 外装ケース
１２ 化粧リング
１３ 巻真
１４ 絶縁シート
１５ 裏蓋
１６ 太陽電池支持枠
１７ 時計ムーブメント
１８ 風防ガラス
１９ 外光
２０ ねじ
２１ 押さえ板
２２ 基板
２３ 貫通穴付完成太陽電池
２４ 貫通穴付太陽電池
２４ａ 光発電領域
２４ｂ 巻真が通る貫通穴
２５ 電力取出用電極
２６ 切り欠き付完成太陽電池
２６ａ 光発電領域
２６ｂ 巻真が通る切り欠き
２７ 絶縁シート
２８ 両端切り欠き付完成太陽電池
２８ａ 係止される切り欠き
２８ｂ 係止される切り欠き
２９ 巻真を通すパイプ
３０ ６時位置を中心に約１２０°の範囲
３１ ２時位置を中心に約１２０°の範囲

Claims (6)

1. 外装ケースの側面部に配置されている帯状の太陽電池と、外部操作部材を有し、
   前記太陽電池に前記外部操作部材を貫通させるための貫通穴、または切り欠きを有し、
   前記外部操作部材が、該貫通穴を貫通、または前記切り欠き部を通すことで、
   前記太陽電池と前記外部操作部材が、前記外装ケースの側面部に同じ高さに配置されるように構成されることを特徴とする太陽電池付電子腕時計。
2. 前記太陽電池の長辺の長さが、前記外装ケースの側面部の周囲よりも長く設定され、前記太陽電池が前記外装ケースの側面部を巻きまわされ、かつ、
   前記太陽電池の端部同士が所定の長さ重なることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池付電子腕時計。
3. 前記太陽電池の重なり部分が、前記外部操作部材が配置されている部分を除く前記外装ケース側面部に配置されているように構成されることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池付電子腕時計。
4. 前記外装ケースに前記外部操作部材の軸を通すためのパイプを有し、
   前記太陽電池の重なり部分が、該パイプの存在する場所に配置され、
   該パイプにより前記太陽電池の重なり部分が係止されるように構成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池付電子腕時計。
5. 前記重なり部分が時計の４時〜８時位置、もしくは１０時〜２時位置に配置される
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の太陽電池付電子腕時計。
6. 前記外部操作部材が時計の６時位置、もしくは１２時位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の太陽電池付電子腕時計。

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