JP2000193763A

JP2000193763A - 熱電発電腕時計

Info

Publication number: JP2000193763A
Application number: JP11298390A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Watanabe; 渡辺　　滋
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】熱電素子による発電電力を充分確保しなが
ら、文字板と時計ケース全体との大きさのバランスを改
善し、小型化も図れるようにすること。【解決手段】金属胴１０に絶縁胴２０を固着し、絶縁
胴２０の裏面に金属製の裏蓋３０を密着固定して密閉し
た時計ケースを構成し、その時計ケース内に文字板４
０、ムーブメント５０、熱電素子６０を収納し、熱電素
子６０の一端面を金属胴１０に接触させ、他端面を裏蓋
３０に接触させる。そして、金属胴１０にその内周部１
０ｄから外周部に突設した一対のバンド取付部１０ｂ内
に入り込むように、一対の熱電素子収納部１０ｅ，１０
ｅを形成し、そこに一対の熱電素子６０，６０を収納す
る。

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、指針を駆動する
ムーブメントを収納する時計ケース内に、多数の熱電対
により構成される熱電素子を実装してムーブメントの電
源とする熱電発電腕時計に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱電素子は、多数の熱電対により熱エネ
ルギーを電気エネルギーに変換するもので、その両端に
温度差を与えることにより電圧を発生する発電素子であ
る。そして、この熱電素子を、指針を駆動するムーブメ
ントと共に時計ケース内に実装してムーブメントの電源
とし、時計ケースを構成する裏蓋と金属胴との間の温度
差をその熱電素子によって電気エネルギーに変換し、そ
の発電電力（熱起電力）によってムーブメントを作動さ
せるようにした腕時計が熱電発電腕時計である。

【０００３】従来の熱電発電腕時計の内部構造を、図１
０に示す断面図と図１１に示す裏蓋を外して見た裏面図
によって説明する。なお、図１０は図１１のＣ−Ｃ線に
沿う断面図である。

【０００４】この熱電発電腕時計１００は、平面形状が
円形の風防ガラス１１１を固着した金属胴１１０の下側
（裏側）に絶縁胴１２０を固着するとともに、その裏面
に金属製の裏蓋１３０を密着固定して時計ケースを構成
している。そして、この時計ケース内に、文字板４０
と、指針（時針と分針）５１とそれを駆動するステップ
モータ、輪列、水晶発振回路などを含むムーブメント５
０と、熱電素子１６０とを収納している。

【０００５】図に示すように、熱電素子１６０は、文字
板４０およびムーブメント５０の外側で絶縁胴１２０の
内側に実装されている。そして、熱電素子１６０は、そ
の一端面が金属胴１１０に接触し、他端面が金属製の裏
蓋１３０に接触するように収納されている。この金属胴
１１０と裏蓋１３０との間に温度差を生じやすくするた
め、両者を熱絶縁する絶縁胴１２０が設けられている。

【０００６】このような構成の熱電発電腕時計１００を
腕に装着すると、腕に接する裏蓋１３０が体温により温
められ、その反対側の金属胴１１０が外気温によって冷
やされる。このため、熱電素子１６０の両端には、その
体温と外気温との温度差が与えられ、その温度差により
熱起電力が発生する。この電力によってムーブメント５
０が駆動される。

【０００７】図１２に、この腕時計に実装する熱電素子
１６０の概略斜視図を示す。この熱電素子１６０は、熱
電発電腕時計１００に実装できる大きさを有し、柱状の
ｐ型熱電半導体１８０とｎ型熱電半導体１８１を多数規
則的に配列するとともに、各ｐ型およびｎ型熱電半導体
１８０，１８１の間を絶縁樹脂１８２によって満たし、
全体を一体的に固定している。なお、図１２では、柱状
のｐ型熱電半導体１８０とｎ型熱電半導体１８１の一方
の端面のみが見えている。各ｐ型およびｎ型熱電半導体
１８０，１８１には、ビスマステルル（ＢｉＴｅ）系合
金の半導体が用いられる。

【０００８】また、図示は省略しているが、各ｐ型熱電
半導体１８０とｎ型熱電半導体１８１の両端面には、互
いに隣接するものとを接続することによって、全体を直
列に接続するための電極膜が設けられている。そして、
隣接するｐ型熱電半導体１８０とｎ型熱電半導体１８１
で１対の熱電対を構成し、それぞれが温度差に応じた熱
起電力を発生する。各熱電対は、電極膜によって直列に
接続されているため、熱電素子１６０全体では、内部に
含まれる熱電対の数に応じた熱起電力を発生する。この
熱電素子１６０は、その各熱電対に温度差を与えるため
に、上下両端面の一方が金属胴１１０に、他方が裏蓋１
３０に熱的に接触するように、熱電発電腕時計１００内
に実装される。

【０００９】ところで、この熱電素子１６０の出力（電
力）の大きさは、それを構成する各Ｐ型、Ｎ型熱電半導
体１８０，１８１の総断面積とその両端に与えられる温
度差の大きさによって決まることが知られている。

【００１０】そして、その熱電半導体１８０，１８１の
長さが約２ｍｍとすると、熱電発電腕時計１００の内部
に生じる温度差は平均すると約１℃程度である。いま、
ＢｉＴｅ系熱電半導体の材料特性を考えると、熱起電圧
は２００μＶ／Ｋ、比抵抗は配線抵抗も含めると約１．
２×１０-⁵Ωｍであることから、長さが約２ｍｍ程度で
あることを考慮すると、単位断面積当たりの最大出力
は、４０μＷ／ｃｍ² となる。

【００１１】ところが、この出力の大きさは、熱電素子
がすべて熱電半導体で構成されている場合の値であっ
て、実際は、図示した熱電素子１６０のように、各ｐ型
およびｎ型熱電半導体１８０，１８１の間には、発電に
寄与しない絶縁樹脂１８２が満たされていることを考慮
しなければならない。各ｐ型およびｎ型熱電半導体１８
０，１８１と絶縁樹脂１８２とが、それぞれ端面におい
て占める占有面積の割合を１：１とすると、熱電半導体
１８０，１８１の占める面積は、熱電素子全体の面積の
１／４にしかならない。したがって、上記の出力は、４
０μＷ／ｃｍ²の１／４、すなわち１０μＷ／ｃｍ²にな
ってしまう。

【００１２】一方、現在の腕時計の消費電力は１μＷ程
度であるが、腕に装着していない時でも駆動できるよう
に充電するための分も含めると、腕時計に必要とされる
発電電力はその１０倍、すなわち約１０μＷ程度にな
る。したがって、熱電発電腕時計に使用する熱電素子
は、１０μＷ程度の発電電力が得られる必要があるが、
それは、端面の面積がおよそ１ｃｍ² のものとなる。こ
の１ｃｍ²の面積を有する熱電素子を腕時計の内部に実
装しようとすると、次の点が問題となる。

【００１３】腕時計の場合には、図１０及び図１１に示
したように、中心部分にムーブメントがあるため、熱電
素子が１ｃｍ²の面積を有する場合、例えば、端面の縦
横の長さが１ｃｍ×１ｃｍの１個の熱電素子をそのまま
納めるのは、スペース的に非常に難しい。

【００１４】これを解決するために、熱電素子の外形を
納めやすい形状に変えることが考えられるが、その作製
法と構造からみて、熱電素子は、図１２に示したように
直方体に形成するのが一般的であり、曲面ないし曲線に
よる丸みを帯びた形状にすることは非常に難しい。仮
に、そのような形状で形成できたとしても、時計ケース
内に収納したときに隙間が生じやすくなるため、熱電半
導体の充填効率をかえって悪化させてしまうなどの問題
がある。

【００１５】そこで、従来は図１０及び図１１に示した
ように、直方体状の熱電素子をいくつかに分割して、全
体で面積が１ｃｍ² になるようにし、それをムーブメン
ト５０の周囲に分散して配置するという実装方法が採用
されていた。図１０及び図１１に示した例では、４個の
熱電素子１６０に分割して、ムーブメント５０および文
字板４０の外側で金属胴１１０の内周に沿う４箇所に分
散して配置している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、腕時計
の多くは、図１１に示すように平面形状が概ね円形にな
っているものが多いため、角形の熱電素子１６０を実装
するには不向きであり、熱電素子を実装することによっ
て、内部のスペース効率が低下し、全体が大型化してし
まうという問題があった。

【００１７】また、一般に、熱電発電腕時計に熱電素子
を実装する場合には、その熱起電力を利用する関係上、
次の３つの条件をすべて満たす必要がある。その条件と
は、熱電素子の一端面が金属胴に直に接触すること、他
端面が裏蓋に接触すること、および金属胴と裏蓋とが熱
絶縁されていることである。

【００１８】このため、図１０及び図１１に示した熱電
発電腕時計１００の場合は、各熱電素子１６０が一端面
を裏蓋１３０と接触させながら、他端面を金属胴１１０
と接触させるめに、文字板４０の外側に金属胴１１０に
より熱電素子１６０の収納スペースを確保しつつ、さら
に、その外側に絶縁胴１２０も配置しなければならな
い。

【００１９】したがって、この熱電発電腕時計１００
は、文字板４０の外周から、金属胴１１０の外周までの
面積が大きく広がり、文字板４０の大きさに比べて金属
胴１１０を含む時計ケース全体の大きさが大きくなって
いた。そのため、文字板と時計ケース全体とのバランス
が悪くなってしまうという問題があった。

【００２０】前述したように、熱電素子によってムーブ
メントの駆動に必要な発電電力を得るためには、熱電素
子の占める面積が決まってしまうため、時計ケース内に
その収納スペースをある程度の大きさで確保しなければ
ならない。そのため、腕時計を小さくしようとすと、文
字板４０を小さくしなければならないことになる。この
ことは、女性用の小型の腕時計を作る場合の大きな問題
であり、女性用の熱電発電腕時計を商品化することは実
質的には不可能であることを意味する。

【００２１】このことを代表的な数値によって説明す
る。通常の腕時計を考えると文字板の直径は２５ｍｍ程
度である。その周囲に熱電素子を配置するが、図１１に
示したように熱電素子を４分割した場合は、たとえば熱
電素子１個の面積は８ｍｍ×３．１ｍｍ程度の大きさに
なる。すると、熱電素子１６０を実装している円環状の
部分は、幅５ｍｍ程度を必要とする。さらにその周囲に
絶縁胴１２０があり、その幅も５ｍｍ程度とすると、こ
れらをすべて加え合わせた腕時計の直径は、概算で４５
ｍｍ程度というとても大きなものになってしまう。この
大きさでは、男性用でも大き過ぎるぐらいである。

【００２２】このような熱電素子を腕時計に実装する場
合の収納スペース上の問題を解決する一つの手段とし
て、熱電素子をさらに細かく、１０個、２０個と分割し
て配置することも考えられるが、熱電素子の製造やその
実装の際に生じる負荷が増えることを考えると、現実的
ではい。

【００２３】上記の問題を解決する別の手段として、熱
電素子の大きさを小さくしても所望の熱起電力が得られ
るようにすること、すなわち、熱電素子の単位体積あた
りの熱起電力（熱起電力密度）を大きくすることが考え
られる。そのためには、熱電素子の両端に与えられる温
度差が大きくなるようにすればよい。

【００２４】それには、金属胴からの放熱または裏蓋か
らの体温の吸収が良好になるようにすればよい。する
と、それに応じて、裏蓋と金属胴との間に発生する温度
差が大きくなるから、熱起電力密度も大きくなり、面積
が小さい熱電素子でも充分な熱起電力が得られるように
なる。

【００２５】そこで、金属胴からの放熱性を高めるに
は、金属胴の大きさを大きくすればよいが、それでは腕
時計の小型化に逆行してしまい、熱電発電腕時計の小型
化を実現することはできない。

【００２６】この発明は、このような問題を解決するた
めになされたものであり、熱電素子を実装した熱電発電
腕時計において、熱電素子による発電電力を充分確保し
ながら、文字板と時計ケース全体との大きさのバランス
を改善し、小型化も図れるようにすること、それによっ
て小型でデザインも優れた熱電発電腕時計を提供できる
ようにすることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、風防ガラスを固着した金属胴に絶縁胴
を固着し、該絶縁胴の裏面に金属製の裏蓋を密着固定し
て密閉した時計ケースを構成し、該時計ケース内に文字
板及びムーブメントと該ムーブメントの電源となる熱電
素子を収納し、該熱電素子の一端面を上記金属胴に接触
させ、他端面を上記裏蓋に接触させてなる熱電発電腕時
計において、次のように構成したものである。

【００２８】すなわち、上記金属胴の外周部に一対のバ
ンド取付部を突設し、その内周部に該バンド取付部内に
入り込むように一対の熱電素子収納部を形成し、その各
熱電素子収納部にそれぞれ上記熱電素子を収納する。さ
らに、上記絶縁胴にも、上記金属胴のバンド取付部に対
応する一対の突出部を設け、その各突出部に上記熱電素
子を挿通する孔部を設けるようにするとよい。

【００２９】また、上記裏蓋を、上記時計ケースのムー
ブメント収納領域を封止する第１の裏蓋と、上記熱電素
子と接触する２枚の第２の裏蓋とに分割することができ
る。その２枚の第２の裏蓋を上記絶縁胴の一対の突出部
の裏面にそれぞれ固着するとよい。その場合、第１の裏
蓋のみを絶縁胴に着脱可能に取り付けることができる。

【００３０】また、この発明による熱電発電腕時計は、
上記の目的を達成するため、風防ガラスを高熱伝導性の
ガラスにして、その風防ガラスを高熱伝導性のシール材
を介して上記金属胴に固着するようにしてもよい。上記
風防ガラスは、サファイアガラスからなるものがよく、
上記シール材は、それぞれ高熱伝導性粒子を含むパッキ
ン，接着剤，グリスのいずれか、またはこれらの組み合
わせからなるものでよい。

【００３１】あるいは、上記金属胴の外周部に一対のバ
ンド取付部を突設し、そのバンド取付部に金属製バンド
を接続し、その金属製バンドの裏面側に断熱性バンドを
設けるようにしてもよい。その場合、上記金属製バンド
と断熱性バンドとの間に隙間が形成されるようにするの
が望ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、この発明による熱電発電腕
時計の最適な実施形態について、図面を用いて説明す
る。

【００３３】〔第１の実施形態：図１〜図３〕まず、こ
の発明による熱電発電腕時計の第１の実施形態につい
て、図１から図３を用いて説明する。図１はその熱電発
電腕時計の内部構造を示す断面図であり、図２のＡ−Ａ
線に沿う断面図である。図２はその裏蓋を外して見た裏
面図、図３は裏蓋のみの平面図である。なお、図１０お
よび図１１に示した従来の熱電発電腕時計と同じ部分に
ついては、同じ符号を付している。

【００３４】この熱電発電腕時計１は、金属胴１０の下
側（裏側）に絶縁胴２０を固着するとともに、その裏面
に裏蓋３０を密着固定して時計ケースを構成している。
その時計ケース内に、文字板４０と、指針（時針と分
針）５１を駆動するステップモータ、輪列、水晶発振回
路などを含むムーブメント５０、およびムーブメント５
０の電源となる熱電素子６０を収納している。

【００３５】金属胴１０は金属製でほぼ円筒状をなし、
その前端部に平面形状が円形の風防ガラス１１を接着あ
るいは嵌合により固着している。そして、その風防ガラ
ス１１の外側に適度な幅の環状部１０ａを有し、その外
周部の風防ガラス１１を挾んで対称な位置に一対のバン
ド取付部１０ｂ，１０ｂを突設している。その各バンド
取付部１０ｂ，１０ｂには、それぞれ時計バンドを支持
する軸を取り付けるための軸孔を形成した一対の軸受部
１０ｃ，１０ｃが設けられている。

【００３６】バンド取付部は腕時計には基本的に必要な
部位であり、熱電発電腕時計に限らず、どの腕時計にも
存在する。そして、このバンド取付部は、丸形の腕時計
でも金属胴の外周面から突出した角形に近い形状をして
いる。そこで、この熱電発電腕時計１は、金属胴１０の
内周部１０ｄに、各バンド取付部１０ｂ，１０ｂ内に入
り込むように凹陥した、一対の熱電素子収納部１０ｅ，
１０ｅを形成している。

【００３７】絶縁胴２０は、金属胴１０と裏蓋３０の間
に温度差を生じやすくするために設けたもので、樹脂等
の熱絶縁性の高い材料によって、金属胴１０と同経の略
円筒状に形成されいてる。そして、その外周部に金属胴
１０の一対のバンド取付部１０ｂ，１０ｂと対応する一
対の突出部２０ｂ，２０ｂを設け、その内周部２０ｄに
も各突出部２０ｂ，２０ｂ内に入り込むように凹陥した
熱電素子収納部２０ｅ，２０ｅを形成している。

【００３８】金属胴１０と絶縁胴２０とは、金属胴１０
の下端面と絶縁胴２０の上端面が接合するように重ね合
わされて固着されている。そして、この金属胴１０の熱
電素子収納部１０ｅと絶縁胴２０の熱電素子収納部２０
ｅとによって、時計ケースの内周面の外側に一対の熱電
素子収納スペースを形成し、そこに一対の熱電素子６
０，６０を収納する。

【００３９】裏蓋３０は、図３に示すように、絶縁胴２
０の裏面に対応して、密閉した時計ケースを構成し得る
形状に形成され、時計ケースのムーブメント収納領域を
封止するための略円形の部分３０ａと、その両側の上述
した熱電素子収納部を封止するための一対の角形の部分
３０ｂ，３０ｂとを、金属板によって一体に形成してい
る。

【００４０】そして、この裏蓋３０は、絶縁胴２０およ
び熱電素子６０の一端面に密着した状態で、所定の位置
にあけられるネジ穴（図示せず）を通して絶縁胴２０に
ネジ止めされる。なお、この裏蓋３０は、絶縁胴２０と
互いに嵌まり合う嵌合構造によって固定するようにして
もよい。

【００４１】２個の熱電素子６０は、それぞれ時計ケー
スを構成する金属胴１０のバンド取付部１０ｂ内に入り
込むように形成された熱電素子収納部１０ｅに収納され
て実装されている。そして、各熱電素子６０は、その上
端面が金属胴１０の熱電素子収納部１０ｅの上内面に接
触し、下部が絶縁胴２０の熱電素子収納部２０ｅに納ま
り、その下端面が裏蓋３０の内面に接触している。した
がって、この２個の熱電素子６０は、実装条件をすべて
満たして実装されている。なお、この熱電素子６０は、
図１２に示した従来の熱電素子１６０と大きさが異なる
だけであるで、その構成についての説明は省略する。

【００４２】以上のように、この実施形態の熱電発電腕
時計１は、図１０及び図１１に示した従来の熱電発電腕
時計１００と比較すると、その基本的な構成は共通して
いるが、熱電素子を収納するための構成が相違してい
る。

【００４３】すなわち、従来の熱電発電腕時計１００に
おいては、金属胴１１０とムーブメント５０との間に、
金属胴１１０の内周面に沿って４個の熱電素子を配置し
て収納していたが、この実施形態の熱電発電腕時計１に
おいては、金属胴１０の内周部１０ｄの外側にバンド取
付部１０ｂ内に入り込むように形成した一対の熱電素子
収納部１０ｅ，１０ｅに、従来より大きい２個の熱電素
子を収納している。

【００４４】そのため、この実施形態の熱電発電腕時計
１の場合、金属胴１０の内周部１０ｄの内側に熱電素子
を配置するスペースを確保する必要がないので、風防ガ
ラス１１の外側の環状部１０ａを大きくする必要がな
く、時計ケース内部のスペースの利用効率が高まる。

【００４５】したがって、金属胴１０および絶縁胴２０
の外経を従来のものより小さくすることができ、文字板
４０の大きさに比べて時計ケース全体の大きさが必要以
上に大きくなるようなことはなく、腕時計全体からみた
デザイン面でのバランスも良好になる。

【００４６】さらに、図示したように、金属胴１０のバ
ンド取付部１０ｂと絶縁胴２０の突出部２０ｂは、角型
に近い形状であるから、熱電素子収納部１０ｅ，２０ｅ
もそれに対応した角型に近い形状にすることができ、直
方体の熱電素子を収納し易いため、従来より大きい熱電
素子６０を収納できる。

【００４７】例えば、バンド取付部１０ｂと突出部２０
ｂの図２に示す幅ｗは、普通の男性用腕時計の場合は２
ｃｍ程度はあるので、比較的大きい熱電素子６０を収納
することができる。したがって、従来の熱電発電腕時計
のように、熱電素子を小型のものに分割して収納する必
要がない。

【００４８】この実施形態の熱電発電腕時計１では、２
個の熱電素子６０を実装している。しかしながら、金属
胴のバンド取付部の形状によっては、面積が１ｃｍ²、
たとえば縦×横の長さが２ｃｍ×０．５ｃｍの熱電素子
６０を１個だけをどちらか片側のバンド取付部内の熱電
素子収納部に収納することも可能である。

【００４９】この実施形態の熱電発電腕時計１を腕に装
着すると、腕に接する裏蓋３０は、体温により温めら
れ、その反対側の金属胴１０は、外気温によって冷やさ
れる。それによって、熱電素子６０の両端面には、その
体温と外気温との温度差が与えられ、その温度差により
熱起電力が発生する。この熱起電力によって、ムーブメ
ント５０が駆動される。

【００５０】なお、ここで、熱電発電腕時計１の大きさ
の一例について説明する。この熱電発電腕時計１は、直
径２５ｍｍ程度の文字板４０を用いている。この文字板
４０の外周には絶縁胴２０と金属胴１０があるが、裏蓋
３０の取り付けを考慮し、そのために必要な経方向の幅
を５ｍｍ程度としている。これらの値から、この熱電発
電腕時計１の円弧部分の直径は、３５ｍｍ程度となり、
通常の熱電素子を用いない腕時計と同程度の直径にな
る。

【００５１】また、熱電素子６０は、端面の大きさが１
６ｍｍ×３．１ｍｍである。バンド取付部１０ｂの幅Ｗ
は２．４ｍｍであり、バンド取付部１０ｂを含む中心を
通る直径は、３５．１ｍｍ程度となる。このようにバン
ド取付部を含めても通常の腕時計と変わらない大きさ
で、２個の熱電素子６０が十分納まる構造となる。

【００５２】〔第２の実施形態：図４〜図６〕次に、こ
の発明による熱電発電腕時計の第２の実施形態につい
て、図４から図６を用いて説明する。図４はその熱電発
電腕時計の内部構造を示す断面図であり、図５のＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。図５はその裏蓋を外して見た裏
面図、図６は裏蓋のみの平面図である。なお、これらの
図において、図１から図３に示した第１の実施形態と対
応する部分には同一の符号を付している。

【００５３】この熱電発電腕時計２は、第１の実施形態
における熱電発電腕時計１と比較して、絶縁胴２５及び
裏蓋３５の形状がそれぞれ、第１の実施形態の絶縁胴２
０及び裏蓋３０と異なるほかは共通している。そこで、
以下では、その相違点を中心に説明し、共通点について
の説明は省略乃至簡略化する。

【００５４】絶縁胴２５は、金属胴１０のバンド取付部
１０ｂに対応する一対の突出部２５ｂ，２５ｂを有し、
その各突出部２５ｂ，２５ｂにそれぞれ熱電素子６０を
挿通する孔部２５ｅを設けたもので、図５に示すよう
に、ムーブメント５０の両側に平面状の隔壁部２５ｃ，
２５ｃが平行に形成されている。

【００５５】裏蓋３５は、図６に示すように、第１の裏
蓋３５ａと一対の第２の裏蓋３５ｂ，３５ｂの３つの部
分からなっている。第１の裏蓋３５ａは、絶縁胴２５の
裏面のうち、突出部８５を除いた部分、すなわち、時計
ケースのムーブメント５０の収納領域を封止し得る小判
型の形状に形成されている。また、第２の裏蓋３５ｂ，
３５ｂは、それぞれ、熱電素子６０に接触させるため、
突出部２５を封止し得る長方形の形状に形成されてい
る。

【００５６】そして、この絶縁胴２５と金属胴１０とが
互いに固着されるとともに、絶縁胴２５の裏面に、裏蓋
３５をなす第１の裏蓋３５ａと一対の第２の裏蓋３５
ｂ，３５ｂを密着して時計ケースが構成される。この時
計ケース内には、第１の実施形態と同様に、金属胴１０
の環状部１０ａから、バンド取付部１０ｂ内に入り込む
ように熱電素子収納部１０ｅが形成されている。

【００５７】そして、一対の熱電素子６０，６０は、そ
れぞれその金属胴１０の内周部１０ｄからバンド取付部
１０ｂ内に入り込むように凹陥して形成された熱電素子
収納部１０ｅに収納されると共に、絶縁胴２５の孔部２
５ｅに挿通される。そして、その上端面は金属胴１０の
熱電素子収納部１０ｅの上内面に接触し、下端面は第２
の裏蓋３５ｂの内面に接触する。なお、絶縁胴２５の隔
壁部２５ｃと文字盤４０との間には隙間があいているの
で、各熱電素子６０とムーブメント５０と接続するため
のリード線等を設けるのに支障はない。

【００５８】また、第１の裏蓋３５ａは、絶縁胴２５の
円弧状部２５ｄおよび突出部２５ｂの裏面にネジ止めに
よって取り外し可能に装着され、第２の裏蓋３５ｂ，３
５ｂは、それぞれ絶縁胴２５の突出部２５ｂの裏面に接
着して固着される。このように、裏蓋３５を３つに分割
して、第１の裏蓋３５ａをネジ止めして固着し、第２の
裏蓋３５ｂ，３５ｂは接着して固着するのは、次の理由
による。

【００５９】第１の裏蓋３５ａは、文字板４０とともに
ムーブメント５０の収納領域を封止するものであるか
ら、後のメンテナンスを考慮すると、着脱可能なネジ止
めによって固着する方が好ましい。

【００６０】これに対して、第２の裏蓋３５ｂ，３５ｂ
は、熱電素子６０を収納する部分を封止するものである
から、後のメンテナンスを考慮する必要が殆どなく、熱
電素子６０と接触して外部から体温を伝達する役目を果
たすものであるから、特に着脱可能にする必要はない。
そして、ネジ止めにすると、ネジ穴を形成するために余
計なスペースを確保する必要を生じて、スペースの利用
効率を悪化させてしまう。

【００６１】また、熱電発電腕時計２の大きさを小さく
するとしても、熱電素子６０はあまり小さくできないた
め、絶縁胴２５を構成する円弧状部２５ｄや隔壁部２５
ｃの幅を小さくする必要がある。そうすると、ネジ止め
や嵌合などはし難くなるため、接着した方がより信頼で
きる構造となる。

【００６２】そこで、この実施形態では、裏蓋３５を３
つに分割して、それぞれの役割に応じた手段で固着する
ことによって、内部のスペースの利用効率を悪化させる
ことなく、しかも、後のメンテナンスをする際にも便利
な構造としている。なお、第１の裏蓋３５ａと絶縁胴２
５とは嵌合させて固定してもよい。

【００６３】ところで、裏蓋を固着する際にネジ子止め
にした場合のスペースの利用効率の悪化や、ムーブメン
ト５０等のメンテナンスの便宜を図ることは、第１の実
施形態の熱電発電腕時計１についても同様である。した
がって、熱電発電腕時計１における一体の裏蓋３０に代
えて、この第２の実施形態の熱電発電腕時計２と同様に
３分割した裏蓋を使用してもよく、そうすれば、ネジ穴
の確保に伴うスペースの利用効率の低下がなく、しかも
後のメンテナンスの便宜を図ることもできる。

【００６４】しかし、熱電発電腕時計１において、図６
に示したような３分割した裏蓋３５を用いると、第１の
裏蓋３５ａと、第２の裏蓋３５ｂとの間の接合部分から
水が浸入しやすくなるため、防水機能を設ける必要があ
る。この点、第２の実施形態の熱電発電腕時計２の場合
には、絶縁胴２５に隔壁部２５ｃが設けられているの
で、この隔壁部２５ｃに固着して第１の裏蓋３５ａと第
２の裏蓋３５ｂとを接合することができ、確実に防水す
ることが可能である。

【００６５】〔第３の実施形態：図７〜図９〕次に、こ
の発明による熱電発電腕時計の第３の実施形態につい
て、図７から図９を用いて説明する。図７は、その第３
の実施形態の熱電発電腕時計本体の図１と同様な断面
図、図８はその熱電発電腕時計に時計バンドを装着した
状態を示す側面図、図９は、その時計バンドの一部を拡
大して示す側面図である。なお、図示の都合上、図７と
図８における熱電発電腕時計本体３の寸法比率が幾分異
なっている。図７及び図８において、図１と対応する部
分には同一の符号を付している。

【００６６】図７に示す熱電発電腕時計本体３は、図１
から図３によって説明した第１の実施形態における熱電
発電腕時計１と殆ど同じ構造であるが、金属胴１０のバ
ンド取付部１０ｂに設けた軸受部１０ｆの形状が図１に
示した軸受部１０ｃの形状と若干異なる。また、この熱
電発電腕時計本体３の風防ガラス１６には、高熱伝導性
のガラス、好ましくはサファイアガラスを用いる。

【００６７】そして、この風防ガラス１６をシール材１
７を介して金属胴１０に固定しているが、そのシール材
１７は、図７に示すように、風防ガラス１６の周縁部に
沿った円環状を呈する断面Ｌ字状に形成され、その周縁
部の端面から下側に回り込ませて隙間無く密着するよう
にしている。このシール材１７は、金属胴１０と風防ガ
ラス１６との熱伝達を損なわないように高熱伝導性のシ
ール材を使用する。例えば、高熱伝導性を有するフィラ
ー（粒子）を含むパッキン、接着剤、グリスのいずれ
か、またはこれらの組み合わせによって形成することが
できる。

【００６８】この熱電発電腕時計本体３のその他の構成
は、図１から図３によって説明した第１の実施形態にお
ける熱電発電腕時計１と同じであるから、その説明を省
略する。このように熱電発電腕時計本体３を構成するこ
とによって、金属胴１０だけでなく風防ガラス１６をも
放熱部材として有効に利用することができるため、金属
胴１０の冷却効果を高め、熱電素子６０の両端の温度差
を大きくして熱起電力を高めることができる。そのた
め、熱電素子６０の大きさを小さくしても充分な電力を
得ることが可能になる。

【００６９】図８に示す時計バンド９０は、連結可能な
一対の熱伝導性のよい金属製バンド９１と断熱性のある
断熱性バンド９２とからなる二重構造になっている。そ
して、それぞれその金属製バンド９１の一端部が、熱電
発電腕時計本体３の金属胴１０に突設された一対のバン
ド取付部１０ｂ，１０ｂに、軸受部１０ｆに支持される
軸（ピン）８０によって回動可能に接続されている。

【００７０】そして、その金属製バンド９１の裏面側、
すなわち、この熱電発電腕時計を装着する人の腕に接す
る側に、断熱性バンド９２を貼り付けている。なお、図
９に示すように、断熱性バンド９２に多数の突起９２ａ
を設け、金属製バンド９１との間に隙間９３を形成する
とよい。そうすれば、その隙間９３の空気層によつて、
金属製バンド９１と断熱性バンド９２の間の断熱効果を
高めることができる。

【００７１】以上のように構成された熱電発電腕時計
は、時計バンド９０の断熱性バンド９２を腕に接触させ
つつ、金属製バンド９１を外気に接触させるようにして
腕に装着することができる。このとき、熱電発電腕時計
本体３の裏蓋３０が腕に接触するとともに、金属胴１０
が外気に接触するので、第１の実施形態の熱電発電腕時
計１と同様に、体温と外気温との温度差が熱電素子６０
に与えられて熱起電力が生成される。その電力によって
ムーブメント５０が駆動される。

【００７２】そして、時計バンド９０が断熱性バンド９
２と金属製バンド９１の二層構造であることによって、
次のような作用効果がもたらされる。すなわち、装着者
の体温は、裏蓋３０には伝達されるが、金属製バンド９
１には断熱性バンド９２によって熱の伝達が遮断される
ため伝達されず、この金属製バンド９１を通じて金属胴
１０に伝達されることは殆どない。

【００７３】逆に、金属胴１０の熱を金属製バンド９１
に伝達してより大きな面積で放熱させることができるた
め、金属胴１０の温度を下げ、熱電素子６０に与える温
度差を大きくすることができる。そのため、熱電素子６
０の両端の温度差を大きくして熱起電力を高めることが
でき、熱電素子６０の大きさを小さくしても充分な電力
を得ることが可能になる。

【００７４】熱電発電腕時計本体３を図７に示したよう
に、風防ガラス１６をサファイアガラスのような高熱伝
導性ガラスで形成し、高熱伝導性のシール材１７によっ
て金属胴１０に固着するだけでも、熱電素子６０の熱起
電力を高めることができる。また、時計バンド９０も金
属製バンド９１と断熱性バンド９２の二重構造にするこ
とによっても、熱電素子６０の熱起電力を高めることが
できる。

【００７５】したがって、この実施形態のようにその両
方を実施すれば、同じ大きさの熱電素子６０を使用して
も一層大きな熱起電力が得られることになる。このた
め、熱電発電腕時計１と同様の熱起電力を必要とする場
合には、熱電素子６０を大きさを小さくすることができ
る。そして、熱電素子６０の大きさが小さくなれば、熱
電素子収納部１３の大きさを小さくすることができるた
め、熱電発電腕時計本体３を小型化することが可能とな
り、腕時計全体からみたデザイン面でのバランスも一層
良くすることができる。

【００７６】なお、時計バンド９０の金属製バンドを折
曲式のロック部を有する一体のものとし、断熱性バンド
９２をゴム等の弾性のある材料によって環状に形成して
もよい。そうすると、熱電発電腕時計を装着したとき、
断熱性バンド９２が装着者の腕にぴったり係止され、金
属製バンド９１がその上側に少しゆとりを持って装着さ
れるようになる。このようにしても、金属製バンド９１
と断熱性バンド９２との間に隙間を設け、空気層を形成
することができる。

【００７７】なお、以上の各実施形態では、風防ガラス
や金属胴の平面形状が略円形をなす熱電発電腕時計を例
にとって説明したが、この発明による熱電発電腕時計
は、この形状に限定されるものではなく、それらの平面
形状が楕円形や方形をなすものにも勿論適用できる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
る熱電発電腕時計は、金属胴にバンド取付部を設けると
ともに、その金属胴の内周部からバンド取付部に入り込
むように熱電素子収納部を形成している。そのため、金
属胴の内周より内側に熱電素子の収納スペースを確保す
る必要がなく、時計ケースの大きさを一般の腕時計と同
じ程度にしても、必要な電力を得るための熱電素子を収
納することができ、しかも、腕時計全体からみたデザイ
ン面でのバランスも良くすることができる。

【００７９】そして、収納する熱電素子は、１個の大き
さが従来よりも大きなものを使用することができるの
で、必要な熱電素子の数は少なくてよく、製造や実装に
対する負担が従来よりも少なくなる。

【００８０】また、裏蓋を第１の裏蓋と一対の第２の裏
蓋とに３分割して構成した場合には、それぞれを別に固
定することができるので、ムーブメント等のメンテナン
ス性を損なうことなく、小型化が可能になる。

【００８１】風防ガラスに高熱伝導性のガラスを使用す
るとともに、それを金属胴に固着するためのシール材に
も高熱伝導性のものを使用すると、金属胴からの放熱性
を高め、熱電素子に与える温度差を大きくしてその熱起
電力を高めることができる。このようにしても、熱電素
子を小型化して、上記と同様な効果を得ることが可能に
なる。

【００８２】さらに、熱電発電腕時計本体に取り付ける
時計バンドを、金属製バンドと断熱性バンドとからなる
二層構造にすることによっても、金属胴からの放熱性を
高め、上記と同様な効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による熱電発電腕時計の第１の実施形
態の構造を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図２】同じくその熱電発電腕時計を裏蓋を外して見た
裏面図である。

【図３】図１に示した熱電発電腕時計の裏蓋の平面図で
ある。

【図４】この発明による熱電発電腕時計の第２の実施形
態の構造を示す図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】同じくその熱電発電腕時計を裏蓋を外して見た
裏面図である。

【図６】図４に示した熱電発電腕時計の裏蓋の各部を分
離して示す平面図である。

【図７】この発明による熱電発電腕時計の第３の実施形
態の熱電発電腕時計本体の構造を示す図１と同様な断面
図である。

【図８】図７に示した熱電発電腕時計本体に時計バンド
を装着した状態を示す側面図である。

【図９】図８に示した時計バンドの一部を拡大して示す
側面図である。

【図１０】従来の熱電発電腕時計の構造例を示す図１１
のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図１１】同じくその熱電発電腕時計を裏蓋を外して見
た裏面図である。

【図１２】同じくそのを熱電発電腕時計に実装される熱
電素子の概略斜視図である。

【符号の説明】

１，２：熱電発電腕時計３：熱電発電腕時計本体１０：金属胴１０ａ：環状部１０ｂ，１０は：バンド取付部１０ｃ：軸受部１０ｄ：内周部１０ｅ：熱電素子収納部１１，１６：風防ガラス１７：シール材２０，２５：絶縁胴２０ｂ，２５ｂ：突出部２０ｄ：内周部２０ｅ：熱電素子収納部２５ｃ：隔壁部２５ｄ:円弧状部２５ｅ：熱電素子を挿通する孔部３０，３５：裏蓋３５ａ：第１の裏蓋３５ｂ：第２の裏蓋４０：文字板５０：ムーブメント５１：指針６０：熱電素子９０：時計バンド９１：金属製バンド９２：断熱性バンド９２ａ：突起９３：隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】風防ガラスを固着した金属胴に絶縁胴を
固着し、該絶縁胴の裏面に金属製の裏蓋を密着固定して
密閉した時計ケースを構成し、該時計ケース内に文字板
及びムーブメントと該ムーブメントの電源となる熱電素
子を収納し、該熱電素子の一端面を前記金属胴に接触さ
せ、他端面を前記裏蓋に接触させてなる熱電発電腕時計
において、前記金属胴は外周部に一対のバンド取付部を突設してお
り、内周部に該バンド取付部内に入り込むように一対の
熱電素子収納部を形成し、その各熱電素子収納部にそれ
ぞれ前記熱電素子を収納したことを特徴とする熱電発電
腕時計。
【請求項２】請求項１記載の熱電発電腕時計におい
て、前記絶縁胴が前記金属胴の前記バンド取付部に対応する
一対の突出部を有し、その各突出部に前記熱電素子を挿
通する孔部を設けている熱電発電腕時計。
【請求項３】請求項１記載の熱電発電腕時計におい
て、前記裏蓋が、前記時計ケースのムーブメント収納領域を
封止する第１の裏蓋と、前記熱電素子と接触する第２の
裏蓋とからなる熱電発電腕時計。
【請求項４】請求項２記載の熱電発電腕時計におい
て、前記裏蓋が、前記時計ケースのムーブメント収納領域を
封止する第１の裏蓋と、前記熱電素子と接触する第２の
裏蓋とからなり、該第２の裏蓋が前記絶縁胴の一対の突
出部の裏面にそれぞれ固着されている熱電発電腕時計。
【請求項５】風防ガラスを固着した金属胴に絶縁胴を
固着し、該絶縁胴の裏面に金属製の裏蓋を密着固定して
密閉した時計ケースを構成し、該時計ケース内に文字板
及びムーブメントと該ムーブメントの電源となる熱電素
子を収納し、該熱電素子の一端面を前記金属胴に接触さ
せ、他端面を前記裏蓋に接触させてなる熱電発電腕時計
において、前記風防ガラスが高熱伝導性のガラスからなり、該風防
ガラスが高熱伝導性のシール材を介して前記金属胴に固
着されていることを特徴とする熱電発電腕時計。
【請求項６】請求項５に記載の熱電発電腕時計におい
て、前記風防ガラスがサファイアガラスからなる熱電発電腕
時計。
【請求項７】請求項５記載の熱電発電腕時計におい
て、前記シール材が、それぞれ高熱伝導性粒子を含むパッキ
ン，接着剤，グリスのいずれか、またはこれらの組み合
わせからなる熱電発電腕時計。
【請求項８】風防ガラスを固着した金属胴に絶縁胴を
固着し、該絶縁胴の裏面に金属製の裏蓋を密着固定して
密閉した時計ケースを構成し、該時計ケース内に文字板
及びムーブメントと該ムーブメントの電源となる熱電素
子を収納し、該熱電素子の一端面を前記金属胴に接触さ
せ、他端面を前記裏蓋に接触させてなる熱電発電腕時計
において、前記金属胴は外周部に一対のバンド取付部を突設してお
り、該バンド取付部に金属製バンドを接続し、該金属製
バンドの裏面側に断熱性バンドを設けたことを特徴とす
る熱電発電腕時計。
【請求項９】請求項８に記載の熱電発電腕時計におい
て、前記金属製バンドと断熱性バンドとの間に隙間が形成さ
れている熱電発電腕時計。