JP7131588B2 - 時計 - Google Patents
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Description
例えば腕時計等にソーラーパネルを備えれば、電池交換が不要となり、ユーザにとって扱いやすく便利な時計を実現することができる。
さらに、光透過性のプラスチックに塗装等を施しても、実際の金属やセラミック等の各種高級材料で形成された文字板と同様の高級感を完全に再現することは困難であるとの問題がある。
開口部が形成された文字板と、
複数のソーラーセルで構成された複数の発電機能部と、前記複数の発電機能部の夫々を電気的に接続させる接続部と、を含むソーラーパネルと、
を備え、
前記複数の発電機能部は、平面視して前記開口部内にのみ設けられていることを特徴とする。
なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図1に示すように、本実施形態における時計100は、ケース(以下、実施形態において「時計ケース1」とする。)を備えている。時計ケース1は、例えばステンレスやチタニウム等の金属やセラミック、各種の合成樹脂等で形成されている。なお、時計ケース1を形成する材料はここに例示したものに限定されない。
本実施形態の時計ケース1は、中空の短柱形状に形成されており、時計100の表面側(時計における視認側)には、透明なガラス等で形成された風防部材11が取り付けられている。また、時計100の裏面側には、図示しない裏蓋が取り付けられている。
この時計ケース1の図1における上下両端部、つまりアナログ方式の時計における12時方向側の端部及び6時方向側の端部には、図示しない時計バンドが取り付けられるバンド取付け部13が設けられている。
また、時計100は、時計ケース1の側部等に操作ボタン14(本実施形態では竜頭)を備えている。
ソーラーパネル5は、後述するように光を受光することで発電する発電機能を備えており、ソーラーパネル5により光発電を行って得られた発電電力は二次電池に蓄えられる。
文字板16を備える表示部15、モジュール2及びソーラーパネル5は、時計ケース1内に収容されている。
また、モジュール2からは、主要指針17aが取り付けられる指針軸19a、小指針17bが取り付けられる指針軸19bが文字板16及びソーラーパネル5を貫通して文字板16及びソーラーパネル5の上に突出している。
主要指針17aは指針軸19aが軸心周りに回転することで文字板16及びソーラーパネル5の上方で運針され、小指針17bは指針軸19bが軸心周りに回転することで文字板16及びソーラーパネル5の上方で運針される。
なお、主要指針17a及び小指針17bはスリープ時(電力消費を抑える節電状態)には運針が止まるようになっていることが好ましい。そして、このスリープ時においては、指針のうち、少なくとも主要指針17aについて、後述するソーラーパネル5の発電機能部6(6a~6c)と重ならない位置で停止させることが好ましい。
指針が発電機能部6(6a~6c)の上方で停止すると、発電機能部6(6a~6c)の上に指針による影ができ、その分発電機能部6(6a~6c)による発電効率が低下してしまう。指針のうち、特に主要指針17aは小指針17bと比べて長さや幅が大きいため、発電機能部6(6a~6c)の発電効率に与える影響も大きく、スリープ時の停止位置を発電機能部6(6a~6c)の上方からずらすことで発電効率の維持、向上が期待できる。
また、モジュール2には、アナログ時計における9時側の上面周縁部に時計の厚み方向に突出する位置決め用の突状部23が形成されている。突状部23は後述するように、ソーラーパネル側に設けられている切欠き部72に係止されるようになっている。
なお、時計100では、文字板16の周縁部を覆うようにリング状の見切り部材163が設けられている。本実施形態では、図2に示すように、基板のソーラーパネル用端子(図示せず)と電気的に接続されるソーラーパネル5の側の端子部52がモジュール2の周縁部に配置されるため、コネクタ24も見切り部材163の下に位置する。
スプリング状のコネクタ24はモジュール2側から視認側に向かってソーラーパネル5を押し上げるため、文字板16が光透過性のあるものの場合には、コネクタ24による圧力痕が文字板16の視認側から透けて見えてしまい時計100の美観を損なう。この点、本実施形態のようにコネクタ24を見切り部材163の下に配置されるようにした場合には、仮にコネクタ24による圧力痕が現れたとしても見切り部材163によって覆われてしまうため、時計100の美観を損なわない。
なお、本実施形態では後述するように文字板16が光を透過しない金属等で形成されている。このため、コネクタ24を見切り部材163から外れた位置に配置してもコネクタ24による圧力痕が文字板16の視認側から透けて見えることはなく、コネクタ24及びこれによって接続される基板のソーラーパネル用端子とソーラーパネル5の端子部52の配置の自由度が高い。
また、見切り部材163によってコネクタ24を目隠しする必要がないため、コネクタ24の位置に関わりなく見切り部材163をデザインし、配置することができる。このため、見切り部材163の幅を狭くして文字板16を広く視認できるようにする構成等を採用することも可能である。
本実施形態の表示部15は、図1に示すように、文字板16及びこの文字板16の上方に配置された時針、分針、秒針からなる主要指針17a、各種機能針等の小指針17bを備えるアナログ方式の表示部である。
本実施形態において文字板16は、例えば金属やセラミック等の光を透過しない(全く透過しない場合の他、ほとんど透過しない場合を含む)材料で形成されている。
文字板16の表面側の周縁部には、主要指針17a(時針、分針、秒針)によって示される時刻の目安となる時字部材161が配置されている。
また、本実施形態の時計100は、図2に示すように、ソーラーパネル5とモジュール2との間(モジュール2の上であってソーラーパネル5よりも下方)に、モジュール2の周縁部に沿うリング状の日車21が配置されている。日車21は、周方向に沿って日付を示す数字等が付された回転体であり、文字板16の外周部近傍であって、アナログ時計における4時に相当する位置には、日車21に付された日付を視認側に露出させる窓部162が設けられている(図1参照)。なお、窓部162の配置等は図示例に限定されない。なお、日車21を備えることは必須ではない。
インダイヤル18では、例えば時針、分針、秒針によって表示される主たる時刻(例えば、時計100を東京で使用する際には東京の現在時刻)とは異なる都市や地域の時刻(例えばニューヨークの現在時刻等)等を表示させることができる。
本実施形態では、主要指針17aが取り付けられる指針軸19aの周りであってアナログ時計における12時側、9時側、6時側の位置にそれぞれインダイヤル18が設けられている。
文字板16においてこのインダイヤル18のフェイスに対応する部分は、文字板16の一部を切り欠くことで形成された切欠き部としての開口部181となっている。開口部181の周囲には、リング状の加飾部183が開口部181の周りを縁取るように設けられている。加飾部183には、例えば時計100における見切り部材163と同様に周方向に沿って目盛り等が印刷や蒸着、植字等により付されていてもよい。なお、開口部181の周囲に加飾部183を設けることは必須ではなく、加飾部183を設けない構成としてもよい。
すなわち、文字板16は、光の透過率の高い高透過領域と、この高透過領域よりも光の透過率の低い低透過領域とを有しており、本実施形態では、図1に示すように、3つのインダイヤル18に設けられた開口部181が高透過領域Ar1~Ar3となり、文字板16の開口部181以外の部分が高透過領域Ar1~Ar3よりも光の透過率の低い低透過領域となる。
本実施形態では、後述するように光を受光することで発電する発電機能を有する発電機能部6(本実施形態では発電機能部6a~6c)がソーラーパネル5に設けられており、高透過領域Ar1~Ar3であるインダイヤル18の開口部181は、ソーラーパネル5における発電機能部6が配置される領域に対応して設けられている。
なお、開口部181以外の部分は低透過領域(本実施形態ではほぼ透過率ゼロ)であるため、ソーラーパネル5のうち、開口部181以外の部分に対応する位置に配置される部分については遮光された状態となる。
図2は、時計内へのソーラーパネルの組み付け例を示した図であり、ソーラーパネルをモジュール及び日車の上に配置した状態を示す平面図である。
なお、ソーラーパネル5がモジュール2や日車21の表面と直接接触することで互いに擦れて損傷することを防ぐために、モジュール2及び日車21とソーラーパネル5との間には支持シート25(図5(a)、図5(b)参照)が配置されることが好ましい。
また、ソーラーパネル5には指針軸19aに対応する位置に指針軸19aを挿通させる貫通孔53aが設けられている。さらに、各インダイヤル18に設けられる指針軸19bに対応する位置には指針軸19bを挿通させる貫通孔53bが設けられている。
図3は、本実施形態のソーラーパネルの平面図である。
図2及び図3に示すように、本実施形態のソーラーパネル5は、5つに分割されたソーラーセル51a~51eで構成された3つの発電機能部6a~6cと、複数の発電機能部6a~6c同士を電気的に接続させる接続部55及び複数の発電機能部6a~6cを構成する複数のソーラーセル51a~51e同士を電気的に接続させる接続部56a~56dとを備えている。各々のソーラーセル51a~51eは、3つの発電機能部6a~6cに対応する発電領域と接続部55に対応する接続領域を備えている。つまり、ソーラーセル51eは、発電機能部6aに対応する発電領域、接続部55に対応する接続領域、発電機能部6bに対応する発電領域、接続部55に対応する接続領域、発電機能部6cに対応する発電領域、を備える1つのソーラーセルである。他のソーラーセル51a~51dも同様に構成されている。
また、ソーラーパネル5に設けられる発電機能部6の数は3つに限定されず、さらに多くてもよいし、少なくてもよい。
さらに、発電機能部6の配置、形状、数等は、組み込み先の機器における高透過領域(本実施形態では文字板16の高透過領域Ar1~Ar3)の配置、形状、数等に応じて設定される。
例えば、500Lxの環境下で発電した場合に満充電状態を得られる二次電池がある場合に、高透過領域(本実施形態では文字板16の開口部181である高透過領域Ar1~Ar3)の面積とほぼ等しい面積の発電機能部6によって光による発電を行うと500Lx相当の電圧を得ることができ、二次電池の満充電電圧を十分に上回ることが可能となる。これに対して、高透過領域の面積よりも広い面積の発電機能部6によって光による発電を行うと発電効率が低下してしまい、例えば50Lx相当程度の電圧しか得ることができず、二次電池の満充電電圧を上回ることが困難となる。
このため、発電機能部6の配置、形状等は、できるだけ組み込み先の機器の高透過領域の配置、形状等と一致させることが好ましい。
本実施形態では、文字板16の開口部181である高透過領域Ar1~Ar3とソーラーパネル5の発電機能部6a~6cとが、ほぼ等しい配置、形状となるように設計されている。
そして、ソーラーパネル5の発電機能部6a~6cは、時計100内に組み込まれた状態において、切欠き部である文字板の開口部181から露出し、十分に光を受光して発電できるようになっている。
非発電部7は、ソーラーパネル5を機器に組み込んだ際にソーラーパネル5の位置決めや固定を行う部分となる。
本実施形態では、前述のように、モジュール2におけるアナログ時計における12側と6時側にボス22が設けられている。これに対応して、ソーラーパネル5の非発電部7におけるボス22に対応する位置には係止凹部71が形成されている。
また、モジュール2におけるアナログ時計における9側には時計の厚み方向に突出する突状部23があり、ソーラーパネル5の非発電部7における突状部23に対応する位置には突状部23と嵌り合う形状の切欠き部72が形成されている。
係止凹部71にボス22が嵌るとともに、切欠き部72に突状部23が嵌るようにソーラーパネル5をモジュール2上に配置することで、ソーラーパネル5がモジュール2に対して、モジュール2の外周部に少なくとも3点で位置決めされ、固定支持されるようになっている。
このような構成とすることで、ソーラーパネル5がモジュール2の上に配置されている日車21の上方に架橋するように配置され、ソーラーパネル5に多少の反りや撓みが生じたとしても日車21の表面に接触、干渉しないようになっている。
なお、ソーラーパネル5全体の形状は図示例に限定されず、組み込み先の機器(本実施形態では時計100)の形状や実装状況に応じて適宜設定される。
発電に寄与しない非発電部7は、できるだけ削った方がソーラーパネル5全体の小型化・軽量化に資するが、ソーラーパネル5は反りや撓みを生じやすいシート状の部材であるため、組み込み先の機器への固定等に必要最小限の部分は残して安定した組み込みを行うことが好ましい。
図3に示すように、各ソーラーセル51a~51eは、接続部55に対応する各接続領域を介して発電機能部6a~6cを跨いで一繋がりとなっている。
具体的には、ソーラーセル51aは接続部56aにおいて隣接するソーラーセル51bと電気的に接続され、ソーラーセル51bは接続部56bにおいて隣接するソーラーセル51cと電気的に接続され、ソーラーセル51cは接続部56cにおいて隣接するソーラーセル51dと電気的に接続され、ソーラーセル51dは接続部56dにおいて隣接するソーラーセル51eと電気的に接続される。
また、ソーラーパネル5には、接続部57aを介してソーラーセル51aと接続されているソーラーセル51a側の端子部52aと、接続部57bを介してソーラーセル51eと接続されているソーラーセル51e側の端子部52bとが設けられている。
ソーラーパネル5を機器に組み込んだ状態において、ソーラーセル51a側の端子部52aがコネクタ24aを介して図示しない基板上の+電極と電気的に接続され、ソーラーセル51e側の端子部52bがコネクタ24bを介して図示しない基板上の-電極と電気的に接続される(図2参照)。
これにより、5つのソーラーセル51a~51eは、直列接続された状態で基板と電気的に接続される。
また、ソーラーパネル5と基板とを電気的に接続する接続位置、すなわち、図示しない基板上の2つの電極や2つのコネクタ24a,24bの位置は、5つのソーラーセル51a~51eが直列接続されつつ基板とも電気的に接続される位置であれば特に限定はされず、例えばソーラーセル51cやソーラーセル51d上であってもよい。
なお、ソーラーセル51の分割の仕方はここに例示したものに限定されない。指針の影による発電効率への影響を抑えることができるように分割すればよく、各種の形状に分割することが可能である。
このため、できるだけ発電効率を上げるために、各ソーラーセル51a~51eは、それぞれの出力電流がほぼ等しくなるように、発電機能部6a~6cを構成している部分におけるソーラーセル51ごとの面積がほぼ等面積となるように形成されていることが好ましい。
図4(a)に示すように、ソーラーパネル5における発電機能部6は、基材510の上に裏面電極511が形成され、さらにその上に半導体層512、透明電極513が順に積層された積層構造となっている。また、この積層構造の全体を被覆するように封止材(保護層)514が設けられている。
また、発電機能部6の外側の非発電部7は、基材510の上に単に封止材514が設けられている構成となっている。非発電部7は発電に寄与しない部分であり、ソーラーパネル5を組み込む先の機器の形状等に応じて適宜削ることが可能である。
裏面電極511は、例えばアルミニウム導体等の金属材料を含んで形成されている。なお、裏面電極511を形成する材料はこれに限定されない。
半導体層512は、例えばアモルファスシリコン(a-Si:H)等で形成されている。半導体層512としては、例えばp型半導体とn型半導体とが接合されたpn接合型の半導体が用いられる。
裏面電極511や半導体層512は、例えば、基材510の上に蒸着等の手法により積層形成される。なお、基材510上に裏面電極511や半導体層512を設ける手法はこれに限定されない。
また、透明電極513は、例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ等をガラス等の基板上に結晶化させることで形成されている。なお、透明電極513を形成する材料や形成手法はこれに限定されない。
封止材514は、絶縁材料によって形成されている。ソーラーパネル5は、封止材514の量(封止材514を設ける厚み)によって発電機能部6とそれ以外の部分との厚みを調整することにより、ソーラーパネル5全体がほぼ同等の厚みとなるようになっている。なお、封止材514を形成する材料や形成手法は特に限定されない。
図4(b)に示すように、発電機能部6aのうち貫通孔53b部分では、基材510、裏面電極511、半導体層512、透明電極513、封止材514全てを貫通して貫通孔53bが形成されているとともに、封止材514が貫通孔53bの内側にも設けられて、裏面電極511、半導体層512、透明電極513の端面が貫通孔53b内側において露出しないように封止材514によって被覆され絶縁されている。
図4(c)に示すように、接続部55の設けられている部分(すなわち後述の「発電機能を有さない」部分)では、発電機能部6aを構成する基材510、裏面電極511、半導体層512、透明電極513、封止材514のうち、透明電極513を除去する処理を行い、透明電極513に代えて導電層516を配置して、半導体層512と導電層516との間に絶縁層515を設けている。なお、接続部55の設けられている部分(すなわち後述の「発電機能を有さない」部分)は、図2のソーラーパネル5に示すように、ソーラーセル51a及び51bは図4(a)と同様の構成とし、ソーラーセル51c~51eは図4(c)と同様の構成であっても良い。 透明電極513を除去する手法は特に限定されず、例えばレーザーによる加工処理等が用いられる。なお、接続部55の設けられている部分では、透明電極513の他、裏面電極511、半導体層512についても除去してもよい。
また、絶縁層515は絶縁材料で形成された層であればよく、その具体的な材料や形成手法は特に限定されない。
導電層516は、各種の導電材料で形成することができ、その具体的な材料や形成手法は特に限定されない。
なお、図示は省略するが、接続部56a~56dについても図4(c)に示すのと同様の構成となっている。
ここで「発電機能を有さない」とは、接続部55及び接続部56a~56dが光を受光することで発電するための仕組み自体を備えない場合の他、光によって発電する仕組み自体は備えているが、光を受光することができないように接続部55及び接続部56a~56dが遮光状態となる場合や、接続部55及び接続部56a~56dを極僅かな領域にとどめることで発電機能部の発電効率に影響を及ぼさず、発電機能部として実質的に機能しない場合等を含む概念とする。よって、各々のソーラーセルにおいて、複数の発電機能部に対応する複数の発電領域を接続する接続部に対応する接続領域は、複数の発電領域より発電量が小さくなる。
本実施形態では、接続部55及び接続部56a~56dについて透明電極513を除去して図4(c)に示す構成をとることにより、接続部55及び接続部56a~56dを、光を受光することで発電するための仕組みを備えない構成とすることができる。
なお、本実施形態のように、文字板16が光を透過させない材料で形成されている場合には、開口部181以外の部分では文字板16の下に配置されることで遮光された状態となる。このため、開口部181以外の文字板16の下方に配置される部分は透明電極513を除去しないままでも発電機能部として機能しない部分とすることができる。また、図2のソーラーパネル5に示す接続部55については、ソーラーセル51c~51eは透明電極513を除去して図4(c)に示す構成をとることにより、光を受光することで発電するための仕組みを備えない構成とし、ソーラーセル51a及び51bは開口部181以外の部分で文字板16の下方に配置されるため、透明電極513を除去しないで図4(a)に示す構成をとることにより、接続部55を「発電機能を有さない」部分とすることができる。
図5(a)は、インダイヤル18部分とその周辺の要部断面図である。
図5(a)に示すように、文字板16における各インダイヤル18部分に対応する部分には開口部181が形成されており、文字板16の下方に配置されたソーラーパネル5の発電機能部6a,6b,6cがそれぞれ各インダイヤル18の開口部181から露出するようになっている。
なお、図5(a)では、図示を省略しているが、開口部181から露出するソーラーパネル5の発電機能部6a,6b,6cの表面に、光透過性を有する各種シート(例えば各種小文字板のデザインが印刷された加飾シートや時字部分のみ印刷されたシート等)を貼着してもよい。
また、ソーラーパネル5の発電機能部6a,6b,6cの表面には何ら貼着等をせず、インダイヤル18の開口部181の周縁部分に目盛りや時字等を設けてもよい。
例えば、図5(c)に示すように、文字板16におけるインダイヤル18の開口部181の周縁部であって文字板16の下側にソーラーパネル5に向かって位置決め固定部としてのボス165を突出させるとともに、ソーラーパネル5の非発電部7にこのボス165を受け入れる係止部58を形成してもよい。
この場合、文字板16側のボス165をソーラーパネル5側の係止部58に嵌め込み又は接着固定等することにより、ソーラーパネル5が文字板16側に固定され、文字板16と一体化される。
なお、図5(c)では係止部58が凹部である場合を例示しているが、係止部58は厚み方向に貫通した孔部であってもよい。
さらに、例えば、図5(d)に示すように、係止部59が孔部である場合には、文字板16側の位置決め固定部としてのボス166が孔部である係止部59の内径よりも大きな外径を有するボス頭部167を備えてもよい。
この場合、文字板16側のボス166のボス頭部167をソーラーパネル5側の係止部59に圧入等により嵌め込む。これにより、ソーラーパネル5が文字板16側により確実に固定され、文字板16と一体化される。
図5(c)、図5(d)に示すように、ソーラーパネル5を文字板16と一体化させた場合には、ソーラーパネル5をモジュール2側で位置決め、固定する必要がなく、モジュール2にボス22や突状部23等を設けなくてもよい。
本実施形態のソーラーパネル5は、上面に日車21が配置されたモジュール2の上にソーラーパネル5を配置する。このとき、係止凹部71にボス22が嵌るとともに、切欠き部72に突状部23が嵌るようにソーラーパネル5をモジュール2上に配置する。これにより、ソーラーパネル5が、モジュール2の外周部に少なくとも3点で位置決めされ、固定支持される。
さらにソーラーパネル5の上に文字板16を配置する。このとき、インダイヤル18の開口部181である高透過領域Ar1~Ar3がソーラーパネル5の発電機能部6a~6cに対応するように配置され、開口部181から発電機能部6a~6cが露出する。
これにより、開口部181から光が入射した際、発電機能部6a~6cにおいて効率よく光発電が行われ、発電により得られた電力が二次電池に蓄えられる。そして、二次電池からモジュール2のモータ等の各種動作部に電力が供給されて時計100が駆動する。
また、接続部55,56は発電機能を有さないため、発電機能部6a~6cの発電効率に影響を及ぼさない。
これにより、発電機能部6a~6cの発電効率を良好にすることができる。
また、文字板16における高透過領域Ar1~Ar3に発電機能部6a~6cを集約することができ、文字板16全体と同じ形状のソーラーパネル5を文字板16の下全体に配置する場合と比べて、文字板16を形成する材料を自由に選択可能となる(光透過性のない材料でも選択できる)とともに、ソーラーパネル5の組み込みや時計全体の構成、デザイン等の自由度が向上する。
この場合にも接続部55,56については発電機能を有さないとすることで、発電機能部6a~6cの発電効率に影響を及ぼさないようにすることができる。
このため、文字板16自体を金属やセラミック等の光を透過させない材料で形成した場合でも十分な発電量を得ることができる。
このように、本実施形態では、文字板16を形成する材料がポリカーボネート等の光を透過させる材料に限定されず、全く光を透過しないものも含めて各種の材料で文字板16を形成することができる。
このため、文字板16に印刷や蒸着等の特別な加工を施さなくても、高級感の演出や自由なデザイン等が可能となり、意匠性に優れた時計を実現することができる。
この場合、モジュール2側での位置決め固定が不要となることから、ソーラーパネル5の形状等に応じた位置にボス22や突状部23等を設ける必要がなく、どのようなデザイン形状の文字板16及びこれに対応したソーラーパネル5を用いる場合にもモジュール2を共通化して用いることができる。
このような構成とすることで、ソーラーパネル5とモジュール2との間に、モジュール2の周縁部に沿うリング状の日車21を配置した場合にも、ソーラーパネル5がモジュール2の上に配置されている日車21の上方に架橋するように配置され、ソーラーパネル5に多少の反りや撓みが生じたとしても日車21の表面に接触、干渉しないようにすることができる。
接続部55,56を細線化することにより、透明電極513を除去せず、発電機能部6a~6cと同様に光によって発電する仕組み自体は備えつつ、接続部55及び接続部56a~56dを幅の狭い極狭窄領域とすることで実質的に発電機能部として機能しないようにする。
これによれば、透明電極513を除去して導電層516に置き換える等の処理をする必要がないため、製造が比較的容易である。また、接続部55及び接続部56a~56dを細線化した分、基材510と封止材514とからなる非発電部7となる領域が増え、ソーラーパネル5を組み込む先の機器の形状等に応じて非発電部7を削ることで、ソーラーパネル5全体の小型化・軽量化を図ることも可能となる。
例えば、図7に示すように、ソーラーパネル5は発電機能部6dを1つのみ備えているものであってもよい。
この場合も、発電機能部6dの上方で運針される主要指針17a及び小指針17bによって発電機能部6dの上にできる影の影響を分散させるために、発電機能部6dは複数のソーラーセル51(例えば5つのソーラーセル51a~51e)に分割されていることが好ましい。これにより、指針の影による発電効率への影響をできる限り低く抑えることができる。
なお、できるだけ発電効率を上げるために、ソーラーセル51a~51eそれぞれの出力電流がほぼ等しくなるよう、各ソーラーセル51をほぼ等面積となるように形成することが好ましい点は発電機能部6を複数備える場合と同様である。
なお、ソーラーセル51の分割の仕方はここに例示したものに限定されない。指針の影による発電効率への影響を抑えることができるように分割すればよく、例えば渦巻状や同心円状等、各種の形状に分割することが可能である。
発電機能部6dが5つのソーラーセル51a~51eで構成されている場合には、実施形態中に例示したものと同様に接続部56a~56dによってソーラーセル51a~51e同士を直列接続する。
また、ソーラーパネル5を機器に組み込む際には、接続部57aを介してソーラーセル51aと接続されているソーラーセル51a側の端子部52aを基板上の+電極と電気的に接続し、接続部57bを介してソーラーセル51eと接続されているソーラーセル51e側の端子部52bを基板上の-電極と電気的に接続する。
この場合、基板上の+電極・-電極とソーラーパネル5側の端子部52a,52bとを繋ぐコネクタ24a,24bが見切り部材163によって目隠しされない状態となるが、文字板16が金属等の光を透過させない材料で形成されている場合には、見切り部材163等でコネクタ24a,24bに対応する部分を隠さなくてもコネクタ24a,24bによる圧力痕等が視認側から見えず外観に影響を及ぼさない。
また、ソーラーパネル5がモジュール2の周縁部から離れた位置に配置される場合には日車21等と接触する可能性も低くなり、多少の反りや撓みであれば許容できる可能性もある。このため、モジュール上にボス等を設けて、ソーラーパネル5をこれに片持ち支持させる構成等も考えられる。
また、図5(c)、図5(d)に示した構成等により、ソーラーパネル5を文字板16側に支持させてもよい。
例えば、ガリウム(Ga)とヒ素(As)の2種類でできた化合物半導体によって発電する方式であるガリウム系(薄膜結晶系)のソーラーパネルを適用してもよい。
この場合には、アモルファスシリコン系のソーラーパネルと比較してほぼ5倍の発電効率を実現することができ、例えばインダイヤル1つ分の開口部181があれば、時計100全体の必要電力を賄うことのできるソーラーパネル5を配置することも可能となる。
例えば、ソーラーパネル5がここで例示しているものよりもさらに小型・軽量である場合には、3点で固定支持しなくても反りや撓みによる周辺部材への干渉を抑えることも可能であり、その場合には、2点や1点で片持ち支持によりソーラーパネル5を固定支持してもよい。
特に、前述のガリウム系(薄膜結晶系)のソーラーパネル5のように文字板16全体よりもかなり小さな面積の発電機能部6(例えば図7の発電機能部6d)を有するソーラーパネル5を備えることで足りる場合には、ソーラーパネル5をモジュール2や日車21の上方に架橋して固定を行うような構成をとることなく、高透過領域となる開口部181を有するインダイヤル周辺に係止用の突起等を設けてソーラーパネル5を1点で片持ち支持させる等の構成としてもよい。
この場合、日車21等を避けてソーラーパネル5をモジュール2と文字板16との間に浮かせるような構成を取る必要がないため、ソーラーパネル5の反りや撓みを気にする必要がなく、また、ソーラーパネル5が凹部内に収容するだけで位置決めも可能となり、固定のための部材や組み込み時の手間を省くことができる。
GPSアンテナ9は、円偏波のマイクロ波であるGPS電波(すなわち、GPS衛星から送信される時刻情報等を含む電波)を受信可能なものであり、例えばパッチアンテナが好適に用いられる。図8では、GPSアンテナ9が、ほぼ正方形に形成された放射電極91を備えている例を示している。
図8に示すように、GPSアンテナ9がモジュール2上に設けられている場合、ソーラーパネル5が図7に示すソーラーパネル5と同様に発電機能部6eを1つ備える小型のものである場合には、ソーラーパネル5をGPSアンテナ9の上に重ねて配置してもよい。
図8に示すGPSアンテナ9のように放射電極91がほぼ正方形に形成されている場合、各辺(周縁部)から広がる放射パターンが円偏波アンテナとしてのGPSアンテナ9のアンテナ特性(アンテナの電波受信性能)に大きく影響する。
このため、GPSアンテナ9のアンテナ特性を良好にするためには、放射電極91の各辺からの放射パターンの広がりを阻害しないことが重要である。
そこで、ソーラーパネル5をGPSアンテナ9の上に重ねて配置する場合には、放射電極91の端部(周縁部)にかからないように、図8に示すように、ソーラーパネル5をGPSアンテナ9の放射電極91のほぼ中央部に配置することが好ましい。
このような構成とすることにより、時刻情報を取得可能なGPSアンテナ9と光によって発電するソーラーパネル5とを備える時計を、GPSアンテナ9のアンテナ特性、ソーラーパネル5の発電効率のいずれも犠牲にすることなく、良好な状態でコンパクトに時計内に実装することが可能となる。
例えばインダイヤル18の位置や数等は時計100のデザイン等に応じて適宜設定される。
また、表示部15は、液晶パネル等を備えるデジタル方式の表示部であってもよいし、主要指針17a等を備えるアナログ方式の表示部と液晶パネル等を有するデジタル方式の表示部の両方を含んでいてもよい。
例えば厚みの厚い厚肉部では10%程度の光透過率だが、薄肉部では30%程度の光透過率を確保できるような樹脂材料等で文字板16を形成してもよい。
この場合、薄肉部が高透過領域となり、厚肉部が低透過領域となって、ソーラーパネル5の発電機能部6は薄肉部に対応する部分に配置される。
30%程度の光透過率を確保できれば発電機能部6による発電は可能であるため、例えば文字板16自体を金属等の光を透過しない材料で形成し、インダイヤル18部分の開口部181には、光透過率30%程度の樹脂材料で形成された小文字板を嵌装して、この小文字板に対応する部分にソーラーパネル5の発電機能部6を配置してもよい。
この場合、文字板16全体とインダイヤル18の小文字板とを異素材で形成することで、デザイン性に優れた外観の時計とすることができる。
ソーラーパネル5により発電を行い、発電された電力を駆動源として動作する機器であれば広く適用することが可能であり、例えば、歩数計、心拍計や脈拍計等の生体情報表示装置、移動距離や移動ペース情報、高度情報や気圧情報等の各種の情報を表示させる表示装置等であってもよい。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
<請求項1>
ソーラーセルを備えるソーラーパネルであって、
前記ソーラーセルは、複数の発電領域と、当該複数の発電領域を接続し、前記複数の発電領域より発電量が小さい接続領域と、を備えることを特徴とするソーラーパネル。
<請求項2>
複数のソーラーセルを備えるソーラーパネルであって、
前記複数のソーラーセルの各ソーラーセルは、複数の発電領域と、当該複数の発電領域を接続し、前記複数の発電領域より発電量が小さい接続領域と、を備え、
前記複数のソーラーセルの対応する各前記発電領域が隣接して配置された発電機能部が複数形成されていることを特徴とするソーラーパネル。
<請求項3>
前記接続領域は、前記発電領域よりも狭く形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のソーラーパネル。
<請求項4>
請求項2に記載のソーラーパネルと、
表示板と、を備え
前記表示板は、光の透過率の高い高透過領域と、前記高透過領域よりも前記光の透過率の低い低透過領域と、を備え、
前記高透過領域は、前記発電機能部が配置される領域に対応して設けられ、前記低透過領域は、前記接続領域が配置される領域に対応して設けられることを特徴とする表示装置。
<請求項5>
請求項2に記載のソーラーパネルと、
文字板と、
前記文字板の下に配置されたモジュールと、を備え、
前記文字板は、光の透過率の高い高透過領域と、前記高透過領域よりも前記光の透過率の低い低透過領域と、を備え、
前記高透過領域は、前記発電機能部が配置される領域に対応して設けられ、前記低透過領域は、前記接続領域が配置される領域に対応して設けられることを特徴とする時計。
<請求項6>
前記高透過領域は、前記文字板の一部を切り欠くことで形成された切欠き部であり、
前記ソーラーパネルの前記発電機能部は、前記切欠き部から露出することを特徴とする請求項5に記載の時計。
<請求項7>
前記文字板は、光を透過しない材料で形成されていることを特徴とする請求項6に記載の時計。
<請求項8>
前記文字板には、前記ソーラーパネルの位置決め及び固定を行う位置決め固定部が設けられており、前記ソーラーパネルは前記位置決め固定部により前記文字板に位置決め固定されることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の時計。
<請求項9>
前記ソーラーパネルと前記モジュールとの間には、前記モジュールの周縁部に沿うリング状の日車が配置されており、
前記ソーラーパネルは、前記モジュールの外周部に少なくとも3点で固定支持されることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の時計。
<請求項10>
前記ソーラーパネルの上方で運針される指針を備え、
前記指針は、スリープ時に前記発電機能部と重ならない位置で停止することを特徴とする請求項5から請求項9のいずれか一項に記載の時計。
5 ソーラーパネル
6a~6c 発電機能部
16 文字板
17a,17 指針
18 インダイヤル
21 日車
22 ボス
23 突状部
24 コネクタ
51a~51e ソーラーセル
55 接続部
56a~56d 接続部
100 時計
181 開口部
Ar1~Ar3 高透過領域
Claims (8)
- 開口部が形成された文字板と、
複数のソーラーセルで構成された複数の発電機能部と、前記複数の発電機能部の夫々を電気的に接続させる接続部と、を含むソーラーパネルと、
を備え、
前記複数の発電機能部は、平面視して前記開口部内にのみ設けられていることを特徴とする時計。 - 前記ソーラーパネルの前記発電機能部は、前記開口部から露出することを特徴とする請求項1に記載の時計。
- 前記接続部は、前記発電機能部よりも狭く形成されていることを特徴とする請求項2に記載の時計。
- 前記文字板の前記開口部は、光の透過率が閾値以上の高透過領域であり、
前記高透過領域は、前記文字板の一部を切り欠くことで形成されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の時計。 - 前記文字板は、光を透過しない材料で形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の時計。
- 前記文字板には、前記ソーラーパネルの位置決め及び固定を行う位置決め固定部が設けられており、
前記ソーラーパネルは、前記位置決め固定部により前記文字板に位置決め固定されることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の時計。 - 前記文字板の下側に配置されたモジュールを備え、
前記ソーラーパネルと前記モジュールとの間には、前記モジュールの周縁部に沿うリング状の日車が配置されており、
前記ソーラーパネルは、前記モジュールの外周部に少なくとも3点で固定支持されることを特徴とする請求項2、請求項3、請求項6のいずれか一項に記載の時計。 - 前記ソーラーパネルの上方で運針される指針を備え、
前記指針は、スリープ時に前記発電機能部と重ならない位置で停止することを特徴とする請求項2、請求項3、請求項6のいずれか一項に記載の時計。
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