JP3278053B2 - 腕携帯機器 - Google Patents

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。

【０００３】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（ペルチェ効果）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、特開昭５５−２０４８３号公報（図１８参
照）に開示されている。胴４は、熱絶縁性材料で作ら
れ、下側には金属製の裏蓋５が、上側にはガラス２を支
持する金属製のガラス縁３が取り付けられている。熱電
式発電機６は、バネ性のある導熱板３７を介して裏蓋５
の内面に配置されている。熱電式発電機６の他端からの
熱的回路は、バネ５０、中間リング５１及び文字板１２
を介して、ガラス縁３に接続されている。このように、
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、実用化に向けて現在も研究が行われてい
る。

【０００４】

【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。

【０００５】また、十分な温度差を確保するために、例
えば、腕携帯機器のバンド部分に熱発電素子の熱電対の
電極を直列に連結した状態で埋設した構造のものが知ら
れているが、この方法の場合、バンド部分にストレスが
集中するため、熱発電素子を破損し易いという問題点を
有していた。

【０００６】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
放熱効率、及び、腕から受熱部への熱伝導性を改善し、
受熱部と放熱部との間に最大限の温度差を発生させる腕
携帯機器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、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、外部への露出面を有し、前記ガラスの縁を保
持した状態で、前記胴に固定されるガラス縁と、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
発電機と、を備えた腕携帯機器であって、前記ガラス縁
は、前記中空部内を前記裏蓋方向に延出する延出部を有
し、前記熱電式発電機は、前記放熱部が前記延出部に、
一方、前記受熱部が前記裏蓋に、それぞれ熱伝導可能な
状態に接続されている構成とした。

【０００８】この発明によれば、熱電式発電機の放熱部
がガラス縁の延出部に、受熱部が裏蓋に、それぞれ熱伝
導可能な状態に接続されているため、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、一方、熱電
式発電機の放熱部からの熱は、ガラス縁を介して外部へ
と放熱される。従って、熱電式発電機の受熱部と放熱部
との間に温度差が生じ、該温度差に基づいて、熱電式発
電機が所定の電気エネルギーを発生させることができ
る。

【０００９】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。また、熱
伝導性の低い材質としては、例えば、セラミックス、プ
ラスチック、或いは、ＳＵＳやＴｉ等の金属などが挙げ
られる。

【００１０】また、この発明は、前記熱電式発電機が、
複数の熱発電素子の集合体からなる熱発電ユニットであ
る構成とした。

【００１１】この構成の発明によれば、熱電式発電機
が、複数の熱発電素子の集合体からなる熱発電ユニット
であるため、熱電式発電機の受熱部と放熱部との間に生
じる温度差が小さくても、より大きな電気エネルギーを
発生させることが可能となる。

【００１２】更に、この発明は、前記ガラス縁の前記延
出部と前記熱電式発電機の放熱部とを、バネ性を有し熱
伝導性の高い導熱板を介して、接合した構成とした。

【００１３】この発明によれば、ガラス縁の延出部と熱
電式発電機の放熱部とが、バネ性を有す導熱板を介して
接合されているため、ガラス縁や熱電子式発電機、胴、
裏蓋等の構成部品の製造寸法のバラツキを吸収し、且つ
常に一定の接触圧で接触しているため、熱を熱電子式発
電機に安定的に伝導させることができる。また、熱電式
発電機に加わる衝撃等は導熱板によって緩衝される。従
って、熱電式発電機の破損を低減・防止することができ
る。

【００１４】具体的に、導熱板は、例えば、Ｃｕなどに
より形成することができる。

【００１５】次の発明は、前記裏蓋と前記熱電式発電機
の受熱部端面とが、所定の接触圧を加えた状態で、固着
されている構成とした。

【００１６】この発明によれば、裏蓋と熱電式発電機の
受熱部端面とが、所定の接触圧を加えた状態で固着され
ているため、裏蓋と熱電式発電機の受熱部との間の熱伝
導性が高くなる。

【００１７】又更に、この発明は、前記裏蓋と前記熱電
式発電機の受熱部とが、バネ性を有し熱伝導性の高い導
熱板を介して接合されている構成とした。

【００１８】この発明によれば、裏蓋と熱電式発電機の
受熱部とが、バネ性を有する導熱板を介して接合されて
いるため、熱電式発電機に加わる衝撃等は導熱板によっ
て緩衝される。従って、熱電式発電機の破損を低減する
ことができる。

【００１９】又、この発明は、前記ガラス縁の前記延出
部端面と前記熱電式発電機の放熱部端面とが、所定の接
触圧を加えた状態で、固着されている構成とした。

【００２０】この発明によれば、ガラス縁の延出部端面
と熱電式発電機の放熱部端面とが、所定の接触圧を加え
た状態で固着されているため、ガラス縁と熱電式発電機
の放熱部との間の熱伝導性が高くなる。

【００２１】又更に、この発明は、前記ガラスが、サフ
ァイアガラスである構成とした。

【００２２】この発明によれば、ガラスが、サファイア
ガラスであるため、熱伝導性が良くなり、ガラスからの
放熱効率が良くなる。

【００２３】更に、この発明は、前記ガラスは、熱線吸
収ガラスである構成とした。

【００２４】この発明によれば、ガラスが、熱線吸収ガ
ラスであるため、ガラスを介して当該腕携帯機器の内部
に入射する熱線の量を減少させることが可能となる。即
ち、熱電式発電機の放熱側の温度上昇を押さえ、ひいて
は、受熱側と放熱側との温度差が縮小することを妨げ、
発電効率の低下を防止する。

【００２５】次の発明は、前記ガラスを、熱伝導性の高
い物質を混入させたた接着剤にて、前記ガラス縁に接着
する構成とした。

【００２６】この発明によれば、ガラスが、熱伝導性の
高い物質が混入された接着剤によって、ガラス縁に固着
されているため、ガラスとガラス縁との間の熱伝導性が
高くなる。そして、熱発電式発電機の放熱側からの熱
を、ガラス縁を通して、ガラス面にも大量に放熱させる
ことができる。

【００２７】ここで、熱伝導性の高い物質としては、例
えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ₂Ｏ₃等が挙げられる。

【００２８】更に、この発明は、前記ガラスの、前記ガ
ラス縁との接合面には、熱拡散性の高い金属を真空蒸着
やスパッタリングにより金属薄膜を形成させた構成とし
た。

【００２９】又、この発明によれば、ガラスの、ガラス
縁との接合面には、熱拡散性の高い金属による金属膜が
形成されているため、ガラスとガラス縁との間の熱伝導
性が高くなる。熱電式発電機の放熱効果を高め、熱伝導
性の高い物質を混入させたた接着剤にて、前記ガラス縁
にガラスを接着することにより、相乗効果を得ることが
できる。

【００３０】ここで、熱拡散率の高い金属としては、例
えば、Ｃｕ、Ａｌなどである。

【００３１】更に、本発明は、前記ガラス縁の露出面に
は、熱拡散性の高い金属による金属膜が形成されている
構成とした。例えば、ガラス縁をＡｌにて製造した場
合、アルマイト処理し、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミニウム酸化）
膜を形成することにより、空気との熱接触が良くなり放
熱効果を上げることができる。又、ガラス縁に他の金属
を使用した場合には、アルミニウム酸化膜を真空蒸着や
スパッタリングによりガラス縁表面に被覆してもよい。
この際、表面をサンドブラスト等で粗すことにより、更
に放熱効果が向上する。

【００３２】この発明によれば、ガラス縁の露出面に
は、熱拡散性の高い金属による金属膜が形成されている
ため、ガラス縁の露出面からの放熱効率が高くなる。

【００３３】更に、発明は、前記ガラス縁の前記延出部
の内側面及び端面には、熱伝導率の高い金属によるメッ
キ処理が施され、前記ガラス縁の前記延出部端面、及び
外部露出面、ガラスとの係合面を除く表面には、前記メ
ッキ処理面を含め、更に上から断熱材が塗布されている
構成とした。

【００３４】この発明によれば、ガラス縁の延出部端面
には、熱伝導率の高い金属によるメッキ処理が施されて
いるため、ガラス縁と熱電式発電機の放熱部との間の熱
伝導性が高くなる。また、ガラス縁の延出部の内側面に
は、熱伝導率の高い金属によるメッキ処理が施され、さ
らにその上から断熱材が塗布されているため、ガラス縁
の延出部における熱伝導性が高くなる一方、ガラス縁の
延出部の内側面からの放熱が抑制されるようになる。ま
た、ガラス縁の延出部の外側面には、断熱材が塗布され
ているため、ガラス縁の延出部の外側面からの放熱が抑
制されるようになる。

【００３５】ここで、熱伝導率の高い金属としては、例
えば、Ｃｕなどがある。

【００３６】更に、発明は、前記ガラス縁の前記延出部
が、熱伝導性の高い金属で形成される内側部と、所定の
耐食性及び強度を有する外側部と、から構成されてい
る。

【００３７】この発明によれば、ガラス縁の延出部が、
熱伝導性の高い金属で形成される内側部と、所定の耐食
性及び強度を有する外側部とから構成されているため、
ガラス縁の外側部に熱伝導性の低い材質を用いたとして
も、ガラス縁自体の熱伝導性は高くなる。なお、本来な
らば、ガラス縁にはＣｕ等熱伝導率の非常に高い金属を
そのまま使用すれば良いのであるが、Ｃｕは強度が低
く、又耐食性が劣っているため、強度・耐食性をを要す
る腕携帯機器の外装に用いるには不向きである。本発明
の構造にすることにより、Ｃｕ材を本来の目的に使用す
ることが可能になる。

【００３８】ここで、内側部は、例えば、Ｃｕ、Ａｌな
どから形成され、一方、外側部は、例えば、ＳＵＳ、Ｂ
ｓなどから形成される。

【００３９】更に、この発明は、前記裏蓋の前記中空部
側の面には、熱伝導率の高い金属によるメッキ処理が施
されている構成とした。

【００４０】この発明によれば、裏蓋の中空部側の面に
は、熱伝導率の高い金属によるメッキ処理が施されてい
るため、裏蓋における内表面及び内平面の平面方向の熱
伝導性を高めることができる。そのため、裏蓋内面から
熱電式発電機の受熱板への熱伝導性を高めることができ
る。

【００４１】更に、この発明は、前記裏蓋の前記中空部
側の面には、熱伝導率の高い薄板状の金属が固着されて
いる構成とした。

【００４２】この発明によれば、裏蓋の中空部側の面に
は、熱伝導率の高い薄板状の金属が固着されているた
め、メッキよりも更に、裏蓋における平面方向の熱伝導
性を高めることができる。

【００４３】具体的に、熱伝導率の高い薄板状の金属と
して、例えば、Ｃｕの薄板などが挙げられる。

【００４４】さらに、この発明は、前記裏蓋が、機械的
強度は強いが熱伝導性の低い材質からなり、中央部に貫
通孔を設けたドーナツ盤状の外蓋と、貫通孔に気密的に
装着し、腕との接触面を有し、熱伝導性の高い材質から
なる円盤状の内蓋とから構成される。そして、内蓋の外
面は、直接腕と接触し、その内面は、前記熱電式発電機
の受熱部とを接触することによりが、熱伝導可能な状態
に接続する構成とした。

【００４５】この発明によれば、裏蓋が、機械的強度は
強いが熱伝導性の低い材質（Ｔｉ、ステンレス鋼）から
なるドーナツ盤状の外蓋と、腕との接触面を有し熱伝導
性の高い材質からなる円盤状の内蓋とから構成される。
円盤状（角型でもよい）の内蓋は、本来熱伝導は良い
が、機械的強度が不足のため使用できないＣｕ、Ａｌ等
を小面積に使用できる。そして、内蓋と熱電式発電器の
受熱部側端面とが、熱伝導可能な状態に接続されている
ため、腕からの熱は、内蓋を介して熱電式発電器の受熱
部へと伝導される。

【００４６】更に、この発明は、前記裏蓋には、腕への
接触面と、前記熱電式発電機の受熱部への接続面、及び
胴との防水接合面等、塗布により機能を損なう部分とを
除く表面全体に、発砲ウレタン樹脂等の断熱材を塗布し
た構成とした。

【００４７】この発明によれば、裏蓋には、腕への接触
面と、熱電式発電器の受熱部への接続面と及び胴との防
水接合面等、塗布により機能を損なう部分を除く表面全
体に、断熱材が塗布されているため、裏蓋からの、例え
ば、外気や当該腕携帯機器の内部空間などへの放熱が抑
制されるようになる。そして、うらぶたは、腕からの熱
を保温・蓄熱し、より高温の熱を熱電式発電機に供給す
ることができる。

【００４８】更に、この発明は、前記裏蓋には、腕と接
触する位置に、腕に食い込む方向に突部が形成されてい
る構成とした。裏蓋は、一体の裏蓋で、その中央部を張
り出させたり、内蓋を外蓋より突出させて組み立てるこ
ともできる。

【００４９】この発明によれば、裏蓋には、腕と接触す
る位置に、突部が形成されているため、当該腕携帯機器
を装着した際、突部が腕に食い込み、手首の骨や腱の谷
間に落ち着く。このため、裏蓋は、安定して体温を集熱
することができる。また、突状であるため、表面積が増
え、多くの熱を集めることができる。

【００５０】更に、この発明は、前記裏蓋には、腕と接
触する位置に、微少な凹凸が形成されている構成とし
た。

【００５１】この発明によれば、裏蓋には、腕と接触す
る位置に、微少な凹凸が形成されているため、裏蓋の腕
との接触面積が増大し、腕から裏蓋への熱伝導性が高め
られる。更に、この発明は、当該腕携帯機器には、当該
腕携帯機器の動力源として前記熱電式発電機が用いられ
ていることを示す所定の表示がなされている構成とし
た。

【００５２】この発明によれば、当該腕時計機器には、
当該腕時計機器の動力源として熱電式発電機が用いられ
ていることを示す所定の表示がなされているため、使用
者に対して、当該腕携帯機器の発電方式を認識させるこ
とが可能となる。

【００５３】具体的に、所定の表示とは、例えば、裏蓋
への標示・マーク等の刻印などである。裏蓋外表面全体
に装飾模様を兼ねて刻印したり、突部や内蓋に同様の標
示、商標、象徴マークの刻印を兼ねることもできる。

【００５４】発明は、前記胴と、前記ガラス縁とが、一
体に形成されている構成としてもよい。

【００５５】

【００５６】

【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１８の図面を参照
しながら説明する。

【００５７】［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
腕時計の部分断面図、図２は、腕時計を構成するガラス
とガラス縁との接合例を示す断面図である。また、図３
は、ガラス縁の部分断面図で、（ａ）は金属膜が形成さ
れている状態、（ｂ）はＣｕメッキが施されている状
態、（ｃ）は断熱塗装が施されている状態を示してい
る。図４は、２体構造とした場合の、ガラス縁の部分断
面図である。また、図５は、腕時計を構成する熱電式発
電機を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面
図、（ｃ）及び（ｄ）は、（ｂ）の変形例である。

【００５８】この実施の形態の腕時計は、ムーブメント
１、文字盤１２、針１１，…、該針１１，…を上方から
保護するガラス２、該ガラス２を支持するガラス縁３、
当該腕時計の外装を構成する胴４、該胴４の底面を覆う
裏蓋５、電気エネルギーをムーブメント１に供給する熱
電式発電機６等により構成されている。

【００５９】熱電式発電機６は、図５（ａ）及び（ｂ）
に示すように、複数（例えば、１２個）の熱発電素子６
ａ，…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とにより構成されている。
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
（ペルチェ効果）により、所定の電気エネルギーを発生
させるようになっている。

【００６０】この熱電式発電機６は、受熱板６ｂ側端面
が裏蓋５に固定し、放熱板６ｃ側端面がガラス縁３の下
端面３ｂ（延出部端面）に固定した状態に配設されてい
る。なお、熱電式発電機６の受熱板６ｂは、図５（ｃ）
に示すように、円盤状としたり、図５（ｄ）に示すよう
に、導熱板７（後述）と一体とすることも可能である。
更に、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、受熱板６
ｂを円盤状とし、受熱板６ｂの集熱機能を高めた構造と
することも可能である。

【００６１】胴４は、断熱的には、内部に気泡を有す
る、例えば、発砲硬質ウレタン樹脂が最適である。しか
し、発電効率を犠牲にして、胴４に、機械的強度、防水
性能、デザイン的要素の制約により、熱伝導率が３０Ｗ
／（ｍｋ）以下のセラミックス、エンジニアリングプラ
スチック、熱伝導率の低いＳＵＳやＴｉ等の金属などを
用いることは可能である。

【００６２】この胴４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（中空部）４ｃが上下に貫通した状態に形成され
ていて、その底面側の開口部には、該開口部を覆うよう
に裏蓋５が取り付けられ、一方、上面側の開口部には、
ガラス縁３を介してガラス２が取り付けられている。胴
４と裏蓋５とは、胴４側の接合部分に形成される凹部５
２にパッキン５１（例えば、プラスチック、ゴムなど）
が嵌め込まれた状態で、ネジ等により固定されている。

【００６３】また、胴４とガラス縁３の接合部３ｅ（後
述）との間には、弾性及び断熱性を有するパッキン３１
（例えば、プラスチック、ゴムなど）が押し込まれ、こ
のパッキン３１の弾性力により、胴４とガラス縁３とが
固定され、且つ防水された状態で保持されるとともに、
このパッキン３１の断熱性により、両部材間の熱の移動
が遮断されるようになっている。

【００６４】裏蓋５は、例えば、ＢＳ、Ｔｉ、Ｔｉ合
金、ＳＵＳ等の金属により円盤状（又は、角型）に形成
され、内面（ムーブメント１側の面）には、Ｃｕメッキ
が施され（又はＣｕ薄板がクラッドされ）ている。この
Ｃｕメッキ（又はＣｕ薄板）により、裏蓋５の、熱が伝
わりにくい平面方向（中心部から周縁への方向）への熱
伝導性が高められるため、腕からの熱は、速やかに裏蓋
５の周縁側に固着されている熱電式発電機６の受熱板６
ｂ側端面へと伝導される。

【００６５】ガラス２は、熱伝導性の良いサファイアガ
ラスからなり、その周縁下端側の、ガラス縁３との接合
面には、図２に示すように、例えば、Ａｌ、Ａｕなどの
金属膜２ａが蒸着されている。この金属膜２ａにより、
ガラス縁３とガラス２との間の熱伝導性が高められてい
る。なお、ガラス２として、例えば、熱線吸収ガラスを
用いることも可能である。その場合には、ガラス２が熱
線を吸収するため、文字盤１２及びムーブメント１の温
度上昇が抑制されるようになる。文字盤１２やムーブメ
ント１は熱伝導率の低いプラスチック等が望ましい。

【００６６】ガラス縁３は、熱拡散率の高い、例えば、
Ｃｕ、Ａｌなどの金属により略円筒形状に形成されてい
て、下端側が収容空間４ｃ内に延出した状態となってい
る。このガラス縁３の内周面の上端側には、図１及び図
３に示すように、中心に向かって突出する周状の突部３
ｆが形成され、外周面の上端側には、外に向かって突出
する周状の突部３ｇが形成されている。

【００６７】そして、ガラス縁３の内部空間には、突部
３ｆの上方位置に、ガラス２の取付部３ｃが、一方、突
部３ｆの下方位置に、ムーブメント１の取付部３ｄが、
それぞれ形成されている。また、ガラス縁３の外周面上
の、突部３ｇの下方位置に、胴４との接合部３ｅが形成
されている。

【００６８】ガラス縁３の取付部３ｃには、ガラス２が
配置されている。このガラス２とガラス縁３との間に
は、弾性を有するパッキン２１（例えば、プラスチッ
ク、ゴムなど）が押し込まれ、このパッキン２１の弾性
力により、ガラス縁３とガラス２とが固定され、且つ防
水された状態で保持されている。図２に示す応用例は、
ガラス縁３へのガラス２の取付に、接着剤２ｂを用いた
例である。その場合、接着剤２ｂには、例えば、Ａｌ₂
Ｏ₃、Ａｕ、Ａｇ等の熱伝導率の高い物質を混入したも
のも用いられる。それにより、ガラス縁３とガラス２と
を熱伝導可能な状態に固着することが可能となる。そし
て、ガラス２も放熱部材として利用でき、発電効率を上
げることができる。

【００６９】一方、ガラス縁３の取付部３ｄには、図１
に示すように、文字盤１２、並びに、断熱性を有する中
枠１３を介してムーブメント１が配置されている。この
ムーブメント１と裏蓋５との間には、断熱性を有する中
枠１４が介在していて、この中枠１４によって、ムーブ
メント１が裏蓋５へ固定されるとともに、両部材間の熱
の移動が遮断されるようになっている。

【００７０】また、ガラス縁３の露出面３ａには、図３
（ａ）に示すように、空気への放熱効果を高める黒色の
塗装や、アルマイト処理による被膜２３ａが形成されて
いて、この被膜２３ａによって、ガラス縁３の外気への
放熱性が高められている。ガラス縁３の下端面３ｂ及
び、突部３ｆより下側の内周面には、図３（ｂ）に示す
ように、熱伝導率の高いＣｕメッキ２３ｂが施されてい
て、ガラス縁３の垂直方向（下端面３ｂから露出面３ａ
への方向）の熱伝導性が高められている。

【００７１】また、ガラス縁３の、下端面３ｂ（延出部
端面）、露出部３ａ、ガラスとの係合面、胴との係合面
等を除く、外周面及び内周面の下端側には、図３（ｃ）
に示すように、 Ｃｕメッキ２３ｂ部を含め、Ｃｕメッ
キ２３ｂのさらに上から断熱材２３ｃが塗布されてい
て、この断熱材２３ｃによって、ガラス縁３から収容空
間４ｃへの、放熱を防止するようになっている。

【００７２】図４の実施例は、前記Ｃｕメッキの効果を
更に大きくしようとしたものである。ガラス縁３は、図
４に示すように、内側部２４ａと外側部２４ｂとの２部
材を一体化したものである。この場合、外側部２４ｂに
は、耐食性及び強度を備えた、例えば、ＳＵＳ、Ｂｓ、
Ｔｉ、Ａｌ等により形成し、一方、内側部２４ａには、
熱伝導性の高い、例えば、Ｃｕ、Ａｌ等により形成す
る。そして、内側部２４ａは、溶接、押込、或いは焼嵌
などの方法により、外側部２４ｂに固着し、一体化す
る。

【００７３】このようにガラス縁３を２体構造とする
と、上記のようにＣｕメッキ２３ｂを施した場合と比
べ、さらにガラス縁３の垂直方向（下端面３ｂから露出
面３ａへの方向）の熱伝導性が高められる。

【００７４】次に、この腕時計における、熱伝導状態に
ついて説明する。

【００７５】腕時計を装着した状態において、腕（高温
部）からの熱（体温）は、裏蓋５を介して、熱電式発電
機６の受熱板６ｂに伝導されていく。ここで、腕からの
熱は、前述のように裏蓋５の熱伝導性が高められてお
り、裏蓋５と接触する胴４及び中枠１４の熱伝導性が低
いため、分散することなく集約的に、受熱板６ｂに伝導
される。

【００７６】また、熱電式発電機６の放熱板６ｃの熱
は、ガラス縁３及びガラス２を介して外気（低温部）へ
と放熱されていく。ここで、熱電式発電機６の放熱板６
ｃの熱は、前述のようにガラス縁３の熱伝導性及びその
露出面３ａの熱拡散率が高められており、ガラス縁３と
接触する胴４及び中枠１３の熱伝導性が低いため、露出
面３ａ及びガラス２の表面から、速やかに、効率よく外
気へと放熱される。

【００７７】このように、人体の熱（高温部）が熱電式
発電機６の受熱板６ｂへ、集約的に伝達され、一方、熱
電式発電機６の放熱板６ｃの熱が、効率よく外気（冷温
部）へと放熱されるため、受熱板６ｂと放熱板６ｃとの
間に、常時、一定以上の温度差が発生する。従って、熱
電式発電機６は、所定の電気エネルギーを継続して発生
させることが可能となる。本構造は、従来例に対して、
非常に熱伝達経路が短く、単純なため、熱の移動が効率
的に行われる。

【００７８】［第２の実施の形態例］図６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、図７は、図６の腕時計の裏蓋を示す断
面図である。この実施の形態では、図示のように、熱電
式発電機６の放熱板６ｃ側端面と、ガラス縁３の下端面
３ｂとの間に導熱板７が介在した構成となっている。

【００７９】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。

【００８０】導熱板７は、熱伝導性の良い、例えば、Ｃ
ｕ、Ａｌ等により形成され、図６に示すように、一端が
熱電式発電機６の放熱板６ｃ側端面と圧着し、他端がガ
ラス縁３の下端面３ｂと接着した状態に設置されてい
る。発電機ユニットは、、第一の実施例のように、ガラ
ス縁３直下に裏蓋５と際短距離に配置されるのが理想的
である。しかし、時計の外装のデザイン又はムーブメン
ト１の形状によっては、それらを最適位置に配置するこ
とは困難である。そのため、熱を伝達する目的で、導熱
板７を設けた。デザイン・ムーブメント形状の制約の中
で、導熱板７の形状を適当に設計することにより、発電
効率を上げることができる。

【００８１】この導熱板７は、熱電式発電機６の放熱板
６ｃからガラス縁３へと効率よく熱を伝えるとともに、
そのバネ性によって、熱電式発電機６に加わる衝撃等を
吸収するようになっている。また、導熱板７の、放熱板
６ｃ側端面との接合面及びガラス縁３との接合面を除く
表面に断熱材５ｂを塗布することにより、導熱板７から
収容空間４ｃへの熱放射を防止し、発電効率を上げるこ
とができる。

【００８２】また、裏蓋５の内面（ムーブメント１側の
面）には、図６に示すように、Ｃｕ薄板５ｃがクラッド
されている。このＣｕ薄板５ｃにより、裏蓋５の、熱が
伝わりにくい平面方向（中心部から周縁への方向）への
熱伝導性が高められるため、腕からの熱は、速やかに裏
蓋５の周縁側に固着されている熱電式発電機６の受熱板
６ｂ側端面へと伝導される。

【００８３】なお、Ｃｕ薄板５ｃの代わりに、図７に示
すように、Ｃｕメッキ５ａを裏蓋５の内面に塗布して
も、上記と同様の効果が得られる。また、裏蓋５の、熱
電式発電機６の受熱板６ｂ側端面との接合面及び腕との
接触面を除く各表面には、図７に示すように、前記Ｃｕ
メッキ５ａ（Ｃｕ薄板５ｃ）の上から、断熱材５ｂが塗
布されている。この断熱材５ｂは、その被覆面からの熱
の放射を防止するとともに、接触する中枠１４への熱伝
導を防止するようになっている。

【００８４】従って、裏蓋５における、熱の損失を最小
限とすることができ、熱を集約して熱電式発電機６の受
熱板６ｂに伝導することが可能となる。

【００８５】［第３の実施の形態例］図８は、この発明
に係る腕携帯機器の第３の実施の形態例として例示する
腕時計の断面図、図９は、図８の腕時計の裏蓋を示す断
面図である。この実施の形態では、図示のように、裏蓋
１５が２体構造となっている。この第３の実施の形態に
おいて、上記の第２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。

【００８６】この実施の形態において、図８に示すよう
に、裏蓋１５は、円盤状の内蓋１５ａと、ドーナツ盤状
の外蓋１５ｂとにより構成されている。内蓋１５ａは、
熱伝導性の高い、例えば、Ｃｕ、Ｂｓ、Ａｌ等により形
成され、一方、外蓋１５ｂは熱伝導性の低く、所定の強
度を備えた、例えば、ＳＵＳ、Ｔｉ等により形成されて
いる。

【００８７】内蓋１５ａは、外面（腕装着面）の中心部
分がやや外側に突出した形状となっていて、そのほぼ中
央には、当該腕時計の発電方式が熱電式発電であること
を示す標示マークが刻印されている。一方、外蓋１５ｂ
の、胴４及び内蓋１５ａとの接合部分を除く表面には、
外蓋１５ｂからの熱放射を防止するために、断熱材１５
ｄが塗布されている。

【００８８】そして、内蓋１５ａと外蓋１５ｂとは、例
えば、溶接や焼嵌等により接合されている。なお、図９
に示すように、内蓋１５ａと外蓋１５ｂとの間に、パッ
キン１５ｃ（プラスチックなど）を押し込んで、内蓋１
５ａと外蓋１５ｂとを固定することも可能である。

【００８９】このように裏蓋１５を、内蓋１５ａと外蓋
１５ｂとからなる２体構造とすることによって、第２の
実施の形態例で示した腕時計と同様に、裏蓋１５におけ
る、熱の損失を最小限とすることができ、熱を集約して
熱電式発電機６の受熱板６ｂに伝導することが可能とな
る。

【００９０】［第４の実施の形態例］第１〜第３の実施
の形態では、裏蓋５はムーブメント１や内部部品を出し
入れするために、開閉する必要があった。本実施の形態
では、ムーブメント１等はガラス縁３を開閉して、出し
入れされる構造である。従って、裏蓋５は必要なく、通
常裏蓋５と胴４は一体になっている。熱電式発電機を備
えた腕携帯機器においては、熱源からの熱を腕から取り
入れるための裏蓋５が設けられている。

【００９１】図１０は、この発明に係る腕携帯機器の第
４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１１は、図１０の熱電式発電機を示すもので、
（ａ）が平面図、（ｂ）が側断面図である。図１２〜図
１４は、図１１の熱電式発電機の変形例を示すもので、
（ａ）が平面図、（ｂ）が側断面図である。この実施の
形態では、図示のように、熱電式発電機６が底面の中心
部分に集約して配置された構成となっている。

【００９２】この第５の実施の形態において、前述の第
２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。

【００９３】この実施の形態おいて、胴２４は、図１０
に示すように、その内周面の下端が、内側へと突出した
状態に形成されている。裏蓋２５は、略円盤状となって
いて、その周縁部２５ａが中心部分２５ｂに対して上方
向に屈曲した状態に形成されている。また、周縁部２５
ａには、上方向に延出する嵌合壁２５ｃが形成されてい
る。

【００９４】そして、裏蓋２５の嵌合壁２５ｃと、胴２
４の下端側開口部の内周面との間には、弾性を有するパ
ッキン２５ｄ（例えば、プラスチックなど）が押し込ま
れ、このパッキン２５ｄの弾性力により、裏蓋２５と胴
２４とが固定された状態で保持されている。基本的に当
構造は、裏蓋２５の開閉は必要ないので、防水性能、機
械的強度が得られれば、他の方法でもよい。

【００９５】この裏蓋２５の中心部分２５ｂは、図１０
に示すように、腕方向に突出した状態となっているた
め、装着時には腕に密着するようになる。従って、腕か
らの熱は、裏蓋２５へと伝わり易くなる。

【００９６】導熱板２７は、熱伝導性の良い、例えば、
Ｃｕ等により略円盤状に形成されていて、図１０に示す
ように、その周縁部２７ａが屈曲して中心部分２７ｂよ
り一段高い形状となっている。この導熱板２７は、その
周縁部２７ａがガラス縁３の下端面３ｂと圧接し、中心
部分２７ｂが熱電式発電機６の放熱板６ｃ側端面と圧接
した状態で設置されている。

【００９７】また、熱電式発電機６は、図１１（ａ）及
び（ｂ）に示すように、放熱板６ｃ及び受熱板６ｂが円
盤状に形成されたボックス型となっている。この熱電式
発電機６は、図１０に示すように、腕からの熱が伝わり
易い、裏蓋２５の中心部分２５ｂに設置されている。な
お、熱電式発電機６は、熱発電素子６ａ，…の配列に応
じて、その形状を、例えば、図１２（ａ）及び（ｂ）に
示すように、角型としたり、図１３（ａ）及び（ｂ）に
示すように、円弧型とすることも可能である。また、図
１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、受熱板６ｂを円盤
状とし、受熱板６ｂの集熱機能を高めた構造とすること
も可能である。

【００９８】［第５の実施の形態例］図１５は、この発
明に係る腕携帯機器の第５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、熱電式発電機６の受熱板６ｂ側端面と、裏蓋５
との間に導熱板３７が介在した構成となっている。

【００９９】この第５の実施の形態において、前述の第
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。

【０１００】導熱板３７は、熱伝導性の良い、例えば、
Ｃｕ等により略円盤状に形成されていて、図１５に示す
ように、その周縁部３７ａが屈曲して中心部分３７ｂよ
り一段高い形状となっている。この導熱板３７は、その
周縁部３７ａが熱電式発電機６の受熱板６ｂ側端面と密
着し、中心部分３７ｂが裏蓋５の内面（モジュール１側
の面）と密着した状態で設置されている。

【０１０１】この導熱板３７は、裏蓋５から熱電式発電
機６の受熱板６ｂへと効率よく熱を伝えるとともに、そ
のバネ性によって、熱電式発電機６に加わる衝撃等を吸
収するようになっている。また、導熱板３７の、受熱板
６ｂ側端面との接合面及び裏蓋５との接合面を除く表面
には、導熱板３７から収容空間４ｃへの熱放射を防止す
るために、断熱材３７ａが塗布されている。

【０１０２】［第６の実施の形態例］図１６は、この発
明に係る腕携帯機器の第６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１７は、図１６の熱電式発
電機を示すもので、（ａ）が平面図、（ｂ）が側断面図
である。この実施の形態では、図示のように、熱電式発
電機６をガラス縁３の内周面の下端側に設置している。

【０１０３】この第６の実施の形態において、前述の第
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。

【０１０４】導熱板４７は、熱伝導性の高い、例えば、
Ｃｕ等により形成されている。この導熱板４７は、底面
を有する円筒形状となっていて、その底面が、裏蓋５の
内面（モジュール１側の面）に固着され、円筒部の外周
面が、熱電式発電機６の受熱板６ｂ側端面に固着されて
いる。この導熱板４７は、裏蓋５から熱電式発電機６の
受熱板６ｂへと効率よく熱を伝えるとともに、そのバネ
性によって、熱電式発電機６に加わる衝撃等を吸収する
ようになっている。

【０１０５】また、導熱板４７の、受熱板６ｂ側端面と
の接合面及び裏蓋５との接合面を除く表面には、導熱板
４７から収容空間４ｃへの熱放射を防止するために、断
熱材（図示省略）が塗布されている。そして、熱電式発
電機６は、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、リン
グ状に形成されていて、内周面側の受熱板６ｂと、外周
面側の放熱板６ｃとの間に、熱発電素子６ａ，…が縦置
きされた構成となっている。

【０１０６】この熱電式発電機６は、図１６に示すよう
に、導熱板４７の円筒部の外周面とガラス縁３の内周面
との間に挟まれた状態で設置されている。

【０１０７】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。

【０１０８】

【発明の効果】本発明によれば、中空部に設置される熱
電式発電機が、その放熱部がガラス縁の延出部に、その
受熱部が裏蓋に、それぞれ熱伝導可能な状態に接続され
ているため、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、一方、熱電式発電機の放熱部からの
熱は、ガラス縁を介して外部へと放熱される。

【０１０９】従って、熱電式発電機の受熱部と放熱部と
の間に温度差が生じ、該温度差に基づいて、熱電式発電
機が所定の電気エネルギーを発生させることができる。

【０１１０】また、熱電式発電機が、複数の熱発電素子
の集合体からなる熱発電ユニットされている。であるた
め、熱電式発電機の受熱部と放熱部との間に生じる温度
差が小さくても、より大きな電気エネルギーを発生させ
ることが可能となる。 現在の技術水準では、単一の熱
電式発電機で腕時計用の発電をするためには、熱電式発
電機の中にＰ−Ｎ型エレメントを１０００本以上直列に
接続しなければならない。そのため１個所でも破損する
と機能しなくなるので、製造歩留まりが非常に悪くな
る。そこで、１つの熱電式発電機を１００本のＰ−Ｎ型
エレメント程度に押さえることにより、製造歩留まりを
上げることができる。そしてその熱電式発電機を１０個
程度使用することにより、時計を動かすことができる。
しかし、熱電式発電機を１０個を時計ケースの中に別々
に組み込み配線することは、非常に手間がかかる。そこ
で、予め１０個の熱電式発電機をユニット化しておく
と、取り扱いが容易になる。また、ユニットとして標準
化することにより、コストメリットがあがり、性能も安
定化する。

【０１１１】また、ガラス縁の延出部と熱電式発電機の
放熱部、又は裏蓋と熱電式発電機の受熱部が、バネ性を
有す導熱板を介して接合されているため、個々の部品の
製造寸法の厚み方向のバラツキを吸収できるため、個々
の部品に対する要求寸法精度を緩和でき、製造しやすく
なる。また、熱電式発電機に加わる衝撃等は導熱板によ
って緩衝される。

【０１１２】従って、品質の安定とコストダウンが計れ
る。

【０１１３】また、導熱板のバネ性により、裏蓋と発電
機又はガラス縁と発電機との間に所定の接触圧を加えた
状態で、圧接されているため、裏蓋と熱電式発電機の受
熱部との間、又はガラス縁と熱電式発電機の放熱部との
間の熱伝導性が安定し、高くなる。

【０１１４】ガラスを、熱伝導性の高いサファイアガラ
スとすることにより、であるため、が良くなり、ガラス
からの放熱効率が更に良くなる。

【０１１５】ガラスが、熱線吸収ガラスであるため、ガ
ラスを介して当該腕携帯機器の内部に入射する熱線の量
を減少させることが可能となる。文字板やムーブメント
等の内部部品の温度上昇を押さえ、ひいては熱電式発電
機の受熱部と内部部品との温度差が小さくなることを押
さえることができる。

【０１１６】ガラスが、熱伝導性の高い物質が混入され
た接着剤により、ガラス縁に固着されているため、ガラ
スとガラス縁との間の熱伝導性が高くなり、ガラスを通
しての放熱効果が増大する。

【０１１７】ガラスの、ガラス縁との接合面には、熱拡
散性の高い金属による金属膜が形成されているため、ガ
ラスとガラス縁との間の熱伝導性が高くなる。更に、ガ
ラスの放熱効果は増大する。

【０１１８】ガラス縁の露出面には、熱拡散性の高いア
ルマイト処理による被膜が形成されているため、ガラス
縁の露出面からの外気への放熱効率が高くなる。

【０１１９】ガラス縁の延出部端面には、熱伝導率の高
い金属によるメッキ処理が施されているため、ガラス縁
と熱電式発電機の放熱部との間の熱伝導性が高くなる。
そして、放熱率も高くなる。また、ガラス縁の延出部の
内側面には、熱伝導率の高い金属によるメッキ処理が施
され、さらにその上から断熱材が塗布されているため、
ガラス縁の延出部における熱伝導性が高くなる一方、ガ
ラス縁の延出部の内側面からの放熱が抑制されるように
なる。また、ガラス縁の延出部の外側面には、断熱材が
塗布されているため、ガラス縁の延出部の外側面からの
放熱が抑制されるようになる。

【０１２０】ガラス縁の延出部が、熱伝導性の高い金属
で形成される内側部と、所定の耐食性及び強度を有する
外側部とから構成されているため、ガラス縁の外側部に
熱伝導性の低い材質を用いたとしても、ガラス縁自体の
熱伝導性を高くすることができる。

【０１２１】裏蓋の中空部側の面には、熱伝導率の高い
金属によるメッキ処理が施されたり、薄板が固着されて
いるため、裏蓋における平面方向の熱伝導性を高めるこ
とができる。

【０１２２】内蓋は熱伝導機能、内蓋は機械的機能と機
能を分離分担させたため、裏蓋を薄くすることができ
る。

【０１２３】裏蓋には、腕への接触面と、熱電式発電器
の受熱部への接続面とを除く表面全体に、断熱材が塗布
されているため、裏蓋からの、例えば、外気や当該腕携
帯機器の内部空間などへの放熱が抑制されるようにな
る。

【０１２４】裏蓋には、腕と接触する位置に、突部が形
成されているため、腕が裏蓋により密着し、接触面積が
大きくなり、腕からより多くの熱を吸収することができ
る。

【０１２５】裏蓋には、腕と接触する位置に、微少な凹
凸が形成されているため、裏蓋の腕との接触面積が増大
し、腕から裏蓋への熱伝導性が高められる。

【０１２６】当該腕時計機器には、当該腕時計機器の動
力源として熱電式発電機が用いられていることを示す所
定の表示がなされているため、使用者に対して、当該腕
携帯機器の発電方式を認識させることが可能となる。

【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】腕時計を構成するガラスとガラス縁との接合例
を示す断面図である。

【図３】ガラス縁の部分断面図で、（ａ）は金属膜が形
成されている状態、（ｂ）はＣｕメッキが施されている
状態、（ｃ）は断熱塗装が施されている状態を示してい
る。

【図４】２体構造とした場合の、ガラス縁の部分断面図
である。

【図５】腕時計を構成する熱電式発電機を示すもので、
（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）及び（ｄ）
は、（ｂ）の変形例である。

【図６】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。

【図７】図６の腕時計の裏蓋を示す断面図である。

【図８】この発明に係る腕携帯機器の第３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９】図８の腕時計の裏蓋を示す断面図である。

【図１０】この発明に係る腕携帯機器の第４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１１】図１０の熱電式発電機を示すもので、（ａ）
が平面図、（ｂ）が側断面図である。

【図１２】図１１の熱電式発電機の変形例を示すもの
で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側断面図である。

【図１３】図１１の熱電式発電機の変形例を示すもの
で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側断面図である。

【図１４】図１１の熱電式発電機の変形例を示すもの
で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側断面図である。

【図１５】この発明に係る腕携帯機器の第５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１６】この発明に係る腕携帯機器の第６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１７】図１６の熱電式発電機を示すもので、（ａ）
が平面図、（ｂ）が側断面図である。

【図１８】従来の腕携帯機器の断面図である。

【符号の説明】

１ ムーブメント ２ ガラス ３ ガラス縁 ４ 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G04C 10/00 G04B 37/18 G04B 39/00 G04G 1/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に貫通する中空部を有する胴
   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、 外部への露出面を有し、前記ガラスの縁を保持した状態
   で、前記胴に固定されるガラス縁と、 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と、を備え、 前記ガラス縁は、前記中空部内を前記裏蓋方向に延出す
   る延出部を有し、 前記熱電式発電機は、前記放熱部が前記延出部に、前記
   受熱部が前記裏蓋に、それぞれ熱伝可能な状態に接続さ
   れていることを特徴とする腕携帯機器。
2. 【請求項２】 前記ガラス縁の露出面には、熱拡散性の
   高い金属による金属膜が形成されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の腕携帯機器。
3. 【請求項３】 前記ガラス縁の前記延出部の内面側及び
   端面には、熱伝導率の高い金属が設けられ、 前記ガラス縁の前記延出部端面を除く表面には、前記熱
   伝導率の高い金属の更に上から、 断熱材が塗布されていることを特徴とする請求項１に記
   載の腕携帯機器。
4. 【請求項４】 前記ガラス縁の前記延出部は、 熱導電性の高い金属により形成される内側部と、 所定の耐食性及び強度を有する外側部と、 から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   腕携帯機器。
5. 【請求項５】 前記裏蓋の前記中空部側の面には、熱伝
   導率の高い金属が形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の腕携帯機器。
6. 【請求項６】 前記裏蓋の前記中空部側の面には、熱伝
   導率の高い薄板状の金属が固着されていること特徴とす
   る請求項１に記載の腕携帯機器。
7. 【請求項７】 前記裏蓋には、腕への接触面と、前記熱
   電式発電機の受熱部への接触面とを除く表面全体に、断
   熱材が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載
   の腕携帯機器。
8. 【請求項８】 前記裏蓋には、腕と接触する位置に、突
   部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   腕携帯機器。
9. 【請求項９】 前記裏蓋には、腕と接触する位置に、微
   小な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の腕携帯機器。