JPH10239461A - 熱発電式腕時計 - Google Patents
熱発電式腕時計Info
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- JPH10239461A JPH10239461A JP9044399A JP4439997A JPH10239461A JP H10239461 A JPH10239461 A JP H10239461A JP 9044399 A JP9044399 A JP 9044399A JP 4439997 A JP4439997 A JP 4439997A JP H10239461 A JPH10239461 A JP H10239461A
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Landscapes
- Electric Clocks (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】腕の動きや光エネルギーを必要とせず、熱電素
子により発電する電池交換不要の腕時計を実現するた
め、腕時計内部の吸熱性、断熱性、放熱性を改善し熱電
素子両端の温度差を拡大する。 【解決手段】熱伝導性材料よりなる裏蓋３と、断熱性材
料よりなるケース２と、ケース上面に熱伝導性材料より
なる放熱用フレーム７をそなえ、熱電素子６が裏蓋３と
放熱用フレーム７の間、あるいは裏蓋３と文字板４の間
にあってそれぞれに接触させた構造とする。さらに、熱
伝導性材料よりなるバンドと裏ブタとが熱伝導可能なよ
うに接続されている構造構造とする。
子により発電する電池交換不要の腕時計を実現するた
め、腕時計内部の吸熱性、断熱性、放熱性を改善し熱電
素子両端の温度差を拡大する。 【解決手段】熱伝導性材料よりなる裏蓋３と、断熱性材
料よりなるケース２と、ケース上面に熱伝導性材料より
なる放熱用フレーム７をそなえ、熱電素子６が裏蓋３と
放熱用フレーム７の間、あるいは裏蓋３と文字板４の間
にあってそれぞれに接触させた構造とする。さらに、熱
伝導性材料よりなるバンドと裏ブタとが熱伝導可能なよ
うに接続されている構造構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、体温と環境温度と
の温度差を利用し発電する熱電素子を駆動用電源とする
腕時計、特にその構造に関するものである。
の温度差を利用し発電する熱電素子を駆動用電源とする
腕時計、特にその構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子時計の電源としては、主に電池が使
われている。しかし、電池が切れると当然時計は止まっ
てしまうため、数年に１度は電池交換を必要とする。し
かしながら腕時計の電池交換は一般の使用者ではできな
い場合がほとんどで、使用者に与える負担が大きい。ま
た、使用済み電池は環境汚染につながるとして問題視さ
れている。
われている。しかし、電池が切れると当然時計は止まっ
てしまうため、数年に１度は電池交換を必要とする。し
かしながら腕時計の電池交換は一般の使用者ではできな
い場合がほとんどで、使用者に与える負担が大きい。ま
た、使用済み電池は環境汚染につながるとして問題視さ
れている。
【０００３】そこで、近年電池交換を必要としない腕時
計が実用化されている。例えば、携帯者の腕の動きによ
って発生する回転体の運動エネルギーを発電機によって
電力に変換する方法、ソーラーセルを用いて光発電する
方法がある。また、熱電素子により人体から発生する熱
を電力に変換する方法が提案されている。
計が実用化されている。例えば、携帯者の腕の動きによ
って発生する回転体の運動エネルギーを発電機によって
電力に変換する方法、ソーラーセルを用いて光発電する
方法がある。また、熱電素子により人体から発生する熱
を電力に変換する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯者
の腕の動きを利用する方法は、その動き方や強さに左右
される。また、ソーラーセルを用いる方法は、ソーラー
セルの面に光があたるようにしなければならない上に、
セルの色が限定されてしまうためデザインに制約を与え
るという問題があった。
の腕の動きを利用する方法は、その動き方や強さに左右
される。また、ソーラーセルを用いる方法は、ソーラー
セルの面に光があたるようにしなければならない上に、
セルの色が限定されてしまうためデザインに制約を与え
るという問題があった。
【０００５】一方、熱電素子を用いる方法は腕の動きや
文字板に光をあてる必要がなく、使用者が携帯している
だけで時計を動かすことができる。また、構造も簡単で
部品数が少なく、ソーラーセルのように面積をとらな
い。しかしながら、この方法にもいくつか問題がある。
文字板に光をあてる必要がなく、使用者が携帯している
だけで時計を動かすことができる。また、構造も簡単で
部品数が少なく、ソーラーセルのように面積をとらな
い。しかしながら、この方法にもいくつか問題がある。
【０００６】代表的な熱電材料である（Ｂｉ,Ｓｂ）2
（Ｔｅ,Ｓｅ）3のｐｎ接合1000対からなる熱電素子を用
いた場合、気温２５℃、体表面温度３３℃で温度差は８
℃の時、ゼーベック係数は２００μＶ／Ｋ程度であるか
ら、素子の出力電圧としては３．２Ｖ得られる計算にな
る。しかし、実際の腕時計内部の温度差はかなり小さ
い。
（Ｔｅ,Ｓｅ）3のｐｎ接合1000対からなる熱電素子を用
いた場合、気温２５℃、体表面温度３３℃で温度差は８
℃の時、ゼーベック係数は２００μＶ／Ｋ程度であるか
ら、素子の出力電圧としては３．２Ｖ得られる計算にな
る。しかし、実際の腕時計内部の温度差はかなり小さ
い。
【０００７】図５は従来の腕時計の基本的な構造を示し
たものである。ケース２が構造体の中心であり、バンド
８、裏蓋３、風防ガラス１、文字板４はこのケース２に
固定されている。熱電素子は腕時計内部のなるべく温度
差が大きくなるような位置にあって、外部と十分に熱交
換が行われる構造が望ましい。これまでにこの課題に対
して、裏蓋３を高温部としムーブメント５を低温部とす
る方法、裏蓋３を高温部としケース２や内部の構造体を
低温部とする方法、ケース２にもうけた穴や溝に熱電素
子を入れる方法など多くの方法が特開昭５５−２０４８
３号公報、特開平８−３６０７１号公報などに開示され
ている。しかしながら、これらの構造は複雑で体積も大
きくなってしまうため、デザインの自由度を著しく損な
うばかりか、従来の設計を大幅に変更しなければならな
い。さらに、組み立て工程の負担が非常に大きくなると
いう問題があった。
たものである。ケース２が構造体の中心であり、バンド
８、裏蓋３、風防ガラス１、文字板４はこのケース２に
固定されている。熱電素子は腕時計内部のなるべく温度
差が大きくなるような位置にあって、外部と十分に熱交
換が行われる構造が望ましい。これまでにこの課題に対
して、裏蓋３を高温部としムーブメント５を低温部とす
る方法、裏蓋３を高温部としケース２や内部の構造体を
低温部とする方法、ケース２にもうけた穴や溝に熱電素
子を入れる方法など多くの方法が特開昭５５−２０４８
３号公報、特開平８−３６０７１号公報などに開示され
ている。しかしながら、これらの構造は複雑で体積も大
きくなってしまうため、デザインの自由度を著しく損な
うばかりか、従来の設計を大幅に変更しなければならな
い。さらに、組み立て工程の負担が非常に大きくなると
いう問題があった。
【０００８】そもそも腕時計で最も温度が高い所は裏蓋
であり、最も温度が低いところはケース上面あるいは風
防ガラスの上面であり、熱電素子両端の温度差はこれら
の温度差が上限値となる。しかし、人体から裏蓋に伝達
された熱はケースを伝導して上面から外気に放散される
ため、熱伝導率が高い金属ケースでは裏蓋とケース上面
の温度はほとんど同じになってしまうこともある。した
がって、これまでに開示されている複雑な構造の場合、
それ事体があまり効果がないだけでなく、内部の構成部
品が増える場合は熱伝導度がかえって大きくなってしま
うという問題があった。
であり、最も温度が低いところはケース上面あるいは風
防ガラスの上面であり、熱電素子両端の温度差はこれら
の温度差が上限値となる。しかし、人体から裏蓋に伝達
された熱はケースを伝導して上面から外気に放散される
ため、熱伝導率が高い金属ケースでは裏蓋とケース上面
の温度はほとんど同じになってしまうこともある。した
がって、これまでに開示されている複雑な構造の場合、
それ事体があまり効果がないだけでなく、内部の構成部
品が増える場合は熱伝導度がかえって大きくなってしま
うという問題があった。
【０００９】また、裏蓋とケースの間に断熱材を入れた
りして温度差を大きくする方法も示されているが、そこ
で示されている断熱材は体積が小さく熱伝導経路が短
い。断熱材とは言っても空気に比較するとその熱伝導率
は大きいため、ほとんど効果がないことが確認された。
りして温度差を大きくする方法も示されているが、そこ
で示されている断熱材は体積が小さく熱伝導経路が短
い。断熱材とは言っても空気に比較するとその熱伝導率
は大きいため、ほとんど効果がないことが確認された。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱電変換効率
を上げるため腕時計内部の温度差をなるべく大きくする
ように構造や材質を改良し、電池交換不要な熱発電式腕
時計を実現するものである。具体的に本発明の熱発電式
腕時計は、熱伝導性材料よりなる裏蓋と、断熱性材料よ
りなるケースと、ケース上面に熱伝導性材料よりなる放
熱用フレームをそなえ、熱電素子を用いて体温と環境温
度との温度差により発電した電力で駆動されることを特
徴とするものである。
を上げるため腕時計内部の温度差をなるべく大きくする
ように構造や材質を改良し、電池交換不要な熱発電式腕
時計を実現するものである。具体的に本発明の熱発電式
腕時計は、熱伝導性材料よりなる裏蓋と、断熱性材料よ
りなるケースと、ケース上面に熱伝導性材料よりなる放
熱用フレームをそなえ、熱電素子を用いて体温と環境温
度との温度差により発電した電力で駆動されることを特
徴とするものである。
【００１１】また、熱電素子が裏蓋と放熱用フレームの
間にあってそれぞれに接触していること、あるいは放熱
用フレームと熱伝導性材料よりなる文字板とが熱伝導可
能なように接触しているか、または接合されており、熱
電素子が裏蓋と文字板の間にあってそれぞれに接触して
いることを特徴とするものである。
間にあってそれぞれに接触していること、あるいは放熱
用フレームと熱伝導性材料よりなる文字板とが熱伝導可
能なように接触しているか、または接合されており、熱
電素子が裏蓋と文字板の間にあってそれぞれに接触して
いることを特徴とするものである。
【００１２】さらに、熱伝導性材料よりなるバンドと裏
ブタとが熱伝導可能なように接続されていることを特徴
とするものである。
ブタとが熱伝導可能なように接続されていることを特徴
とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】熱電素子の両端の温度差すなわ
ち、裏蓋と放熱用フレームとの温度差を大きくするため
には、裏蓋と放熱用フレームの熱伝導性を高くし、その
間の断熱性を高くする必要がある。したがって、裏蓋と
放熱用フレームは熱伝導性材料であって、スチール、ス
テンレス、黄銅、チタン合金、アルミニウム合金、マグ
ネシウム合金などの金属であることが望ましい。ケース
はプラスチックのような断熱性の材料で熱伝導率が低
く、肉厚は強度が確保できる範囲内でなるべく薄いこと
が望ましい。さらに、裏蓋と放熱用フレームは薄く、そ
の距離はなるべく離れていること、すなわちケースの高
さが大きいことが望ましい。
ち、裏蓋と放熱用フレームとの温度差を大きくするため
には、裏蓋と放熱用フレームの熱伝導性を高くし、その
間の断熱性を高くする必要がある。したがって、裏蓋と
放熱用フレームは熱伝導性材料であって、スチール、ス
テンレス、黄銅、チタン合金、アルミニウム合金、マグ
ネシウム合金などの金属であることが望ましい。ケース
はプラスチックのような断熱性の材料で熱伝導率が低
く、肉厚は強度が確保できる範囲内でなるべく薄いこと
が望ましい。さらに、裏蓋と放熱用フレームは薄く、そ
の距離はなるべく離れていること、すなわちケースの高
さが大きいことが望ましい。
【００１４】〔実施例１〕図１は本発明の熱発電式腕時
計の構造の概略図である。この構造の特徴は、ケース２
上面に放熱用フレーム７があって腕時計内側の熱を外へ
放散しやすくしていることと、ケース２がプラスチック
などの断熱性の材料でできていて、裏蓋３からケース２
上面に熱が伝わるのを抑えていることである。熱電素子
６は裏蓋３と放熱用フレーム７の間にあって、それぞれ
に接触しており裏蓋３を高温部とし放熱用フレーム７を
低温部としている。
計の構造の概略図である。この構造の特徴は、ケース２
上面に放熱用フレーム７があって腕時計内側の熱を外へ
放散しやすくしていることと、ケース２がプラスチック
などの断熱性の材料でできていて、裏蓋３からケース２
上面に熱が伝わるのを抑えていることである。熱電素子
６は裏蓋３と放熱用フレーム７の間にあって、それぞれ
に接触しており裏蓋３を高温部とし放熱用フレーム７を
低温部としている。
【００１５】〔実施例２〕図２は、放熱用フレーム７が
ケース２の上面だけでなく外側面、または内側面（風防
ガラス周囲）にまで回り込むような形状にし表面積を大
きくすることによって、さらに放熱性を改善した例であ
る。この場合、放熱用フレーム７は風防ガラス１に接し
ているため、風防ガラス１も放熱板として機能する。
ケース２の上面だけでなく外側面、または内側面（風防
ガラス周囲）にまで回り込むような形状にし表面積を大
きくすることによって、さらに放熱性を改善した例であ
る。この場合、放熱用フレーム７は風防ガラス１に接し
ているため、風防ガラス１も放熱板として機能する。
【００１６】〔実施例３〕図３では、熱電素子６は文字
板４と裏蓋３の間にあって、それぞれに接触している。
この場合、放熱用フレーム７と文字板４とが熱伝導可能
なように接合され、放熱用フレーム７、文字板４および
風防ガラス１に放熱板の効果を持たせている。文字板４
は風防ガラス１によって外気と遮断されているが、外表
面への熱伝導の経路となるだけでなくそれ自身が放熱板
としての機能を持っている。なぜなら、空気と固体との
熱伝達は固体間の熱伝導に比べて小さいため、表面積を
大きくすることが重要だからである。また、文字板４と
放熱用フレーム７とを最初から１部品として加工する方
法もあり、接合部での熱伝達のロスがないため放熱性の
向上に有効である。
板４と裏蓋３の間にあって、それぞれに接触している。
この場合、放熱用フレーム７と文字板４とが熱伝導可能
なように接合され、放熱用フレーム７、文字板４および
風防ガラス１に放熱板の効果を持たせている。文字板４
は風防ガラス１によって外気と遮断されているが、外表
面への熱伝導の経路となるだけでなくそれ自身が放熱板
としての機能を持っている。なぜなら、空気と固体との
熱伝達は固体間の熱伝導に比べて小さいため、表面積を
大きくすることが重要だからである。また、文字板４と
放熱用フレーム７とを最初から１部品として加工する方
法もあり、接合部での熱伝達のロスがないため放熱性の
向上に有効である。
【００１７】〔実施例４〕図４は金属（メタル）バンド
と、裏蓋３とが接合された構造の概略図である。人間は
代謝エネルギーにほぼ等しい量の熱を、輻射、対流、発
汗という方法で体外に放出している。発電量を大きくす
るためにはなるべく大きな熱量を腕時計に伝達する必要
があり、そのためには人体と腕時計との熱伝達に有効な
接触面積を大きくすればよい。そこで図４のような構造
をとることにより、腕時計本体に供給される熱だけでな
くバンド８に供給された熱の一部を裏蓋３に集めること
ができるため、温度差が大きくなる。また、従来のよう
にバンドをケースにつなぐ構造では、バンドからの熱が
温度差拡大につながらないだけでなく、ケースの肉厚が
厚くなってしまい裏蓋と放熱用フレームとの断熱性が低
下するという問題があり、このような構造はこれらの問
題を回避する効果もある。
と、裏蓋３とが接合された構造の概略図である。人間は
代謝エネルギーにほぼ等しい量の熱を、輻射、対流、発
汗という方法で体外に放出している。発電量を大きくす
るためにはなるべく大きな熱量を腕時計に伝達する必要
があり、そのためには人体と腕時計との熱伝達に有効な
接触面積を大きくすればよい。そこで図４のような構造
をとることにより、腕時計本体に供給される熱だけでな
くバンド８に供給された熱の一部を裏蓋３に集めること
ができるため、温度差が大きくなる。また、従来のよう
にバンドをケースにつなぐ構造では、バンドからの熱が
温度差拡大につながらないだけでなく、ケースの肉厚が
厚くなってしまい裏蓋と放熱用フレームとの断熱性が低
下するという問題があり、このような構造はこれらの問
題を回避する効果もある。
【００１８】これらのそれぞれの場合について熱電素子
両端の温度差を熱電対により測定した。比較例として図
５のような従来の構造をもつステンレスケースの腕時計
の裏蓋と文字板との間の温度差を測定した。すべての腕
時計の大きさは外径が約35ｍｍ、厚さは5〜６ｍｍであ
った。成人男性が装着した状態で測定し、その時の気温
は２４℃であった。文字板はいずれも黄銅で、ケースは
プラスチック、裏蓋はステンレス、放熱用フレームは、
ステンレス、アルミニウム合金を用いた。
両端の温度差を熱電対により測定した。比較例として図
５のような従来の構造をもつステンレスケースの腕時計
の裏蓋と文字板との間の温度差を測定した。すべての腕
時計の大きさは外径が約35ｍｍ、厚さは5〜６ｍｍであ
った。成人男性が装着した状態で測定し、その時の気温
は２４℃であった。文字板はいずれも黄銅で、ケースは
プラスチック、裏蓋はステンレス、放熱用フレームは、
ステンレス、アルミニウム合金を用いた。
【００１９】 比較例（従来構造） 温度差 0.5℃ 実施例１ 温度差 3.1℃ 実施例２ 温度差 3.2℃ 実施例３ 温度差 2.5℃ 実施例４ 温度差 3.4℃
【００２０】
【発明の効果】本発明の熱発電式腕時計は、熱伝導性材
料よりなる裏蓋と、断熱性材料よりなるケースと、ケー
ス上面に熱伝導性材料よりなる放熱用フレームをそな
え、熱電素子が裏蓋と放熱用フレームの間、あるいは裏
蓋と文字板の間にあってそれぞれに接触させた構造とす
ることにより、熱電素子の両端に確保される温度差が大
きくなり、発電効率が向上する。
料よりなる裏蓋と、断熱性材料よりなるケースと、ケー
ス上面に熱伝導性材料よりなる放熱用フレームをそな
え、熱電素子が裏蓋と放熱用フレームの間、あるいは裏
蓋と文字板の間にあってそれぞれに接触させた構造とす
ることにより、熱電素子の両端に確保される温度差が大
きくなり、発電効率が向上する。
【００２１】さらに、熱伝導性材料よりなるバンドと裏
ブタとが熱伝導可能なように接続されている構造とする
ことにより、腕時計に供給される熱が大きくなり発電効
率が向上する。その結果、腕の動きや光エネルギーを必
要とせず、電池交換不要の腕時計が実現できる。
ブタとが熱伝導可能なように接続されている構造とする
ことにより、腕時計に供給される熱が大きくなり発電効
率が向上する。その結果、腕の動きや光エネルギーを必
要とせず、電池交換不要の腕時計が実現できる。
【図１】本発明の熱発電式腕時計の構造を示す概略図。
【図２】本発明の熱発電式腕時計の構造を示す概略図。
【図３】本発明の熱発電式腕時計の構造を示す概略図。
【図４】本発明の熱発電式腕時計の構造を示す概略図。
【図５】従来の電子腕時計の構造を示す概略図。
１ 風防ガラス ２ ケース ３ 裏蓋 ４ 文字板 ５ ムーブメント ６ 熱電素子 ７ 放熱用フレーム ８ バンド
Claims (4)
- 【請求項１】熱伝導性材料よりなる裏蓋と、断熱性材料
よりなるケースと、ケース上面に熱伝導性材料よりなる
放熱用フレームをそなえ、熱電素子を用いて人体から発
生する熱を電力に変換しその電力で駆動されることを特
徴とする熱発電式腕時計。 - 【請求項２】熱伝導性材料よりなる裏蓋と、断熱性材料
よりなるケースと、ケース上面に熱伝導性材料よりなる
放熱用フレームをそなえ、熱電素子が裏蓋と放熱用フレ
ームの間にあってそれぞれに接触していることを特徴と
する請求項１記載の熱発電式腕時計。 - 【請求項３】熱伝導性材料よりなる裏蓋と、断熱性材料
よりなるケースと、熱伝導性材料よりなる放熱用フレー
ムと、熱伝導性材料よりなる文字板をそなえ、放熱用フ
レームと文字板とが熱伝導可能なように接触している
か、または接合されており、熱電素子が裏蓋と文字板の
間にあってそれぞれに接触していることを特徴とする請
求項１記載の熱発電式腕時計。 - 【請求項４】熱伝導性材料よりなる裏蓋と、断熱性材料
よりなるケースと、熱伝導性材料よりなる放熱用フレー
ムと、熱伝導性材料よりなるバンドをそなえ、バンドと
裏ブタとが熱伝導可能なように接続されていることを特
徴とする請求項１記載の熱発電式腕時計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9044399A JPH10239461A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 熱発電式腕時計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9044399A JPH10239461A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 熱発電式腕時計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239461A true JPH10239461A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12690442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9044399A Withdrawn JPH10239461A (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 熱発電式腕時計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10239461A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2677589A2 (en) * | 2011-02-17 | 2013-12-25 | LG Chem, Ltd. | Cable-type secondary battery |
| US9142749B2 (en) | 2011-02-22 | 2015-09-22 | Fujitsu Limited | Thermoelectric conversion module |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP9044399A patent/JPH10239461A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2677589A2 (en) * | 2011-02-17 | 2013-12-25 | LG Chem, Ltd. | Cable-type secondary battery |
| EP2677589A4 (en) * | 2011-02-17 | 2014-09-17 | Lg Chemical Ltd | CABLE TYPE RECHARGEABLE BATTERY |
| US8895174B2 (en) | 2011-02-17 | 2014-11-25 | Lg Chem, Ltd. | Cable-type secondary battery |
| US9142749B2 (en) | 2011-02-22 | 2015-09-22 | Fujitsu Limited | Thermoelectric conversion module |
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Legal Events
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