JP2012198150A

JP2012198150A - 太陽電池付き時計

Info

Publication number: JP2012198150A
Application number: JP2011063327A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hosaka; 隆保坂; Shoichiro Morita; 翔一郎森田
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: JP5568497B2

Abstract

【課題】発電量を減らすことなく日付等の情報を表示する。
【解決手段】透光性を有する文字板２と、文字板２の裏側に部分的に配置される太陽電池１１の発電セル１１ａと、太陽電池１１の発電セル１１ａが配置されない非配置領域に配置されるアンテナ１４と、を備え、文字板２には、アンテナ１４と重なる領域に情報表示のための開口２ａが形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は太陽電池付き時計に関し、特に文字板の裏側に太陽電池を配置した腕時計その他の時計に関する。

下記特許文献１に開示された時計では、文字板の裏側に太陽電池を備えており、文字板を透過した光を太陽電池が受けることにより、動作電力を生成するようになっている。また同時計は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から衛星信号を受信するためにアンテナを備えている。衛星信号は内部時刻の修正に用いられる。そして、アンテナの上方（時計風防側）に金属が存在すると衛星信号の受信性能が著しく下がってしまうことから、同時計ではアンテナ上方に太陽電池の電極が配置されないようにしている。

特開２０１０−９６７０７号公報

上記従来の時計では、アンテナが文字板の１２時又は６時の位置に配置されており、日窓が文字板の３時の位置に配置されている。しかしながら、日窓から日車が見えるようにするためには、日車等の表示部材を露呈させる開口を、太陽電池における日窓の直下部分に設けざるを得ない。この場合、太陽電池の発電量が減ってしまうという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、発電量を減らすことなく日付等の情報を表示することができる太陽電池付き時計を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る太陽電池付き時計は、透光性を有する文字板と、該文字板の裏側に部分的に配置される太陽電池の発電セルと、前記太陽電池の発電セルが配置されない非配置領域に配置されるアンテナと、を備え、前記文字板には、前記アンテナと重なる領域に情報表示のための開口が形成される、ことを特徴とする。

本発明によれば、文字板におけるアンテナと重なる領域に日付等の情報表示のための開口が形成されるので、太陽電池に情報表示のための特別の開口を設ける必要がない。こうして、発電量を減らすことなく日付等の情報を表示することができる。

本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計の平面図である。本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計のカレンダー機構を示す図である。図２のIII−III線における断面図である。図２のIV−IV線における断面図である。変形例１に係る衛星電波腕時計の平面図である。変形例２に係る衛星電波腕時計の平面図である。図６のVII−VII線における断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る衛星電波腕時計１００を示す平面図である。同図には、衛星電波腕時計１００の外装である胴１、胴１内に配置された文字板２と時刻を示す指針である時針３、分針４、秒針５が示されている。また、胴１の３時側の側面にはユーザが種々の操作を行うための竜頭６、ボタン７が配置されている。胴１の１２時側及び６時側の側面からは、バンドを固定するためのバンド固定部８が伸びている。さらに、文字板２における６時の位置には日窓２ａが開設されており、この日窓２ａから日車４２の表面の一部が露呈している。

なお、同図に示した衛星電波腕時計１００のデザインは一例である。ここで示したもの以外にも、例えば、胴１を丸型でなく角型にしてもよいし、竜頭６やボタン７の有無、数、配置は任意である。また、本実施形態では、指針を時針３、分針４、秒針５の３本としているが、これに限定されず、秒針５を省略しても、あるいは、曜日、タイムゾーンやサマータイムの有無、電波の受信状態や電池の残量、各種の表示を行う指針や、日付表示等を追加したりしてもよい。

また、本明細書では、衛星電波腕時計という用語を、腕時計であって、かつ、ＧＰＳ衛星などの日付や時刻に関する情報を含む衛星信号を送信する衛星から当該衛星信号を受信し、それに含まれる日付や時刻に関する情報、すなわち基準情報に基づき、腕時計内部に保持している時刻の情報である内部時刻を修正する機能を有している腕時計を指すものとして用いる。但し、本発明は衛星電波腕時計に限らず、一般的な標準電波を受信して内部時刻を修正する電波腕時計にも適用してよい。さらに、腕時計だけでなく、置き時計や掛け時計に適用してもよい。

なお、衛星電波腕時計１００では、文字板２を覆うようにガラス等の透明材料により形成された風防が胴１に取り付けられている。また、風防の反対側においては裏蓋が胴１に取り付けられている。本明細書では、以降、衛星電波腕時計１００の風防が配置される方向（図１における紙面手前方向）を表側又は上側、裏蓋が配置される方向（図１における紙面奥方向）を裏側又は下側と呼ぶ。

文字板２の裏側には、太陽電池１１が配置され、表側から入光した光により発電がなされる。そのため、文字板２はある程度光線を透過するプラスチック等の合成樹脂材質等で形成される。図１に示されるように太陽電池１１は概略円形をなし、６時の位置に矩形状の切り欠き部１１ｂが形成されている。そして、文字板２の裏側において、この切り欠き部１１ｂの領域（非配置領域）内に衛星信号を受信するためのパッチアンテナ１４が配置されている。ここでは、パッチアンテナ１４の平面形状（矩形）に合わせて矩形状の切り欠き部１１ｂを太陽電池１１に形成したが、切り欠き部１１ｂの形状として、時刻修正用の信号を受信するためのアンテナの形状に対応する他の形状、あるいはアンテナ形状とは無関係の他の形状を採用してよいのはもちろんである。なお、太陽電池１１の表面には半導体薄膜及び電極を備える発電セル１１ａが複数形成されている（図２参照）。パッチアンテナ１４には、その厚み方向を貫くように給電ピン１４ｂが設けられ、表側の面が衛星からの電波を受信する受信面１４ａとなっている。パッチアンテナ１４の受信面１４ａ、太陽電池１１の受光面、文字板２は、互いに平行に設けられており、いずれも表側を向いている。

ところで、一般に長波帯を用いて地上局から送信される標準電波を用いて時刻修正を行う電波時計では、フェライトあるいはアモルファス合金等の磁芯にコイルを巻いた形式のいわゆるバーアンテナが用いられることが多い。これに対し、本実施形態に係る衛星電波腕時計１００では、はるかに周波数の高いＵＨＦ帯を用いて衛星から送信される信号を受信する。そのため、ＵＨＦ帯の信号の受信に適した小型のアンテナとして、パッチアンテナ１４を用いている。そして、衛星信号は高周波であるので、太陽電池１１の電極がパッチアンテナ１４の表側に配置されると、著しくその受信感度が低下する。そこで、上記のように太陽電池１１の一部に切り欠き部１１ｂを形成し、そこにパッチアンテナ１４を配置して、受信面１４ａの上方に太陽電池１１の電極が配置されないようにしている。なお、パッチアンテナ１４に代えて、チップアンテナや逆Ｆアンテナを採用してもよい。

図２には胴１、文字板２、太陽電池１１及び後述する日車押さえ４６等の表側の部材を取り外し、カレンダー機構が見える状態とした衛星電波腕時計１００が示されている。さらに、図３は、図２のIII−III線における断面図であり、図４は、図２のIV−IV線における断面図である。

衛星電波腕時計１００の胴１にはプラスチック等の合成樹脂製の地板４０が収容されており、地板４０により衛星電波腕時計１００の各種機構が支持されている。例えば分針軸、時針軸、秒針軸等の指針軸４４が地板４０の中央部に支持され、１２時の位置側には衛星電波腕時計１００の各種機構を駆動するためのモータ２０，２２，２４が支持されている。モータ２０，２２，２４は耐磁板５８，６０により覆われている（図３参照）。また、地板４０の３時側の側面からは竜頭６が取り付けられる巻真４１が突出している。巻真４１の基端側にはセンサが組み付けられており、ユーザが竜頭６を引き出したり、回転させたりといった操作をしたことを電気的に検知するようになっている。なお、地板４０は金属等、他の材料により形成されもよい。

地板１２の裏側には、回路基板５４が配置され、さらにその裏蓋側には電池支持枠５０が配置される。回路基板５４上には、パッチアンテナ１４が設けられ、さらに衛星電波腕時計１００の動作制御のためのコントローラ、受信した衛星信号を処理する受信回路も設けられる。

電池支持枠５０もまた、好適にはプラスチック等の合成樹脂製である。電池支持枠５０には電池４８が支持され、押さえ板５２により地板４０に固定される。電池４８はモータ２０，２２，２４の裏側、すなわち１２時の位置側に位置する。本実施形態では、電池４８は充電可能な二次電池であり、ボタン型のリチウム二次電池を用いている。そして、太陽電池１１により発電された電力が蓄積されるようになっている。なお、二次電池として、リチウム電池以外、例えばリチウムイオンキャパシタやニッケル水素畜電池を用いてもよい。

地板４０の表側には日車４２が配置されている。日車４２は環状の薄板部材であり、その内周側には、１月あたりの日数に対応して６２個の歯４２ａが形成されている。また、表面には１から３１の数字が印刷されており、いずれかの数字が日窓２ａから見えるようになっている。日車４２の歯４２ａの先端部には、板状に形成された日車押さえ４６の縁部が被さっており、これにより日車４２が回動可能に保持されている。

日車４２の内側には日回し車３８、中間車３４、３２，３０，２８，２６からなるカレンダー輪列が配置されており、モータ２０のロータ２０ａの回転力は、かかるカレンダー輪列により日回し車３８に伝達され、日回し車３８により日車４２が反時計回りに回転するようになっている。具体的には、日回し車３８と噛み合う中間車３４は、１８０度離れて配置された２つの歯３４ａのみを備えており、モータ２０により１日かけて時計回りに半周するようになっている。こうして、歯３４ａにより日回し車３８は１日に１度回転駆動され、該日回し車３８に連動して日車３８が１日分（３６０／３１度）だけ反時計回りに回転する。日車４２の内側には、日ジャンパ３６も配置されている。日ジャンパ３６は屈曲した形状の本体部を有しており、屈曲部からは、日車４２における隣接する歯４２ａの間に弾性的にその先端が接するバネ部３６ｂが日車４２側に伸びている。これにより、日車４２の位置ずれを防止することができる。また、日ジャンパ３６の本体部における中間車３４側の側面にはカム面３６ａが形成されている。カム面３６ａには中間車３４の歯３４ａが周期的に当接するようになっており、歯３４ａが日回し車３８と噛み合う直前に同歯３４ａはカム面３６ａから離間する。日ジャンパ３６の本体部は微少角だけ回動するように基端側で支持されており、時計回りに付勢されている。このため、歯３４ａがカム面３６ａから離間すると、日ジャンパ３６本体が図２において時計回りに微少角だけ回転する。こうして、日回し車３８が日車４２を回動させる際に、バネ部３６ｂの付勢力を減らし、日回し車３８が日車４２を容易に回転させられるようにしている。なお、図３及び図４に示すように、文字板２の裏側には、僅かな距離を置いて太陽電池１１が配置されており、さらにその裏側に僅かな距離を置いて日車４２が配置されている。また、日車４２よりも裏側にパッチアンテナ１４が配置されている。

図２乃至図４に示すように、パッチアンテナ１４の表側には日ジャンパ３６、日車押さえ４６の一部、日車４２の一部、中間車３４の一部、地板４０の一部及び文字板２の一部が配置される。しかし、これらのいずれもが非導電性のプラスチック等の合成樹脂製であり、アンテナ受信感度に影響を与えないか、或いはその影響はごく軽微である。また、上述のようにパッチアンテナ１４は太陽電池１１の切り欠き部１１ｂ内に配置されている。さらに、本実施形態においては、パッチアンテナ１４に近接する日回し車３８、中間車３２，３０，２８，２６もプラスチック等の合成樹脂製である。このため、パッチアンテナ１４は、受信感度を十分に発揮して、比較的周波数の高い衛星信号を好適に受信することができる。なお、中間車２８，２６等、パッチアンテナ１４から十分に離れている歯車については、強度アップやコストダウンを図るべく、金属製としてもよい。

また図２に示すように、本実施形態では、パッチアンテナ１４の給電ピン１４ｂの頂部の指針軸４４側に日ジャンパ３６が配置され、その反対側に日車４２が配置され、日窓２ａは給電ピン１４ｂの頂部よりも外周側に配置される。また、上述のように日ジャンパ３６の本体部は屈曲した形状を有しているが、その内側に給電ピン１４ｂの頂部が位置するようになっている。以上のように配置することで、パッチアンテナ１４の表側の空間を有効に利用することができる。さらに、日ジャンパ３６が日車４２の回動を抑制する位置（バネ部３６ｂの先端位置）を、日窓２ａと同様、パッチアンテナ１４の上方（表側）としているので、両者の距離を接近させることができ、日車４２の位置ずれを防止しやすくできる。また、給電ピン１４ｂと、日ジャンパ３６と、日車４２とは、いずれも平面的に（風防側から見て）重ならない位置に配置されている。さらに、図４に示すように、日車押さえ４６には開口４６ａが形成されており、この開口４６ａ内に給電ピン１４ｂの頂部が配置されるようになっている。このため、衛星電波腕時計１００の薄型化を図ることができる。なお、日車押さえ４６に開口４６ａを形成する代わりに、日車押さえ４６の裏面に凹部を形成し、この凹部内に給電ピン１４ｂの頂部を逃がすようにしてよい。こうしても、衛星電波腕時計１００の薄型化を同様に図ることができる。

以上の説明では、パッチアンテナ１４の上方に情報表示のための開口である日窓２ａを配置するようにしたが、年や月などの日以外のカレンダー情報、衛星信号の受信中であるか否か、ストップウォッチ機能が動作中であるか否かなど、衛星電波腕時計１００の状態を示す情報（状態情報）、時分秒などの時刻情報、現在表示中の時刻に関連する国名、都市名、或いは時差といった世界時計情報を表示するための開口を設けてもよい。この場合、開口の裏側にはこれらの情報を表示するための情報表示板を配置すればよい。なお、情報表示板は必ずしも環状である必要はなく、円盤状や扇形状であってよい。

さらに、以上の説明では、パッチアンテナ１４の上方に情報表示のための開口を１つだけ設けるようにしたが、複数設けてもよい。例えば図５に示す衛星電波腕時計１００ａのように、文字板２におけるパッチアンテナ１４の上方に、日窓２ａに加えて、更に曜窓２ｂを形成してよい。この場合、パッチアンテナ１４の上方には曜車６０も設けられる。曜窓２ｂは、給電ピン１４ｂよりも指針軸４４側に設けるのが好ましく、この場合、日ジャンパ３６はパッチアンテナ１４の上方以外の位置に配置される。曜車６０も、好ましくはプラスチック等の合成樹脂製である。

さらに、１つの開口により複数の情報を表示してもよい。例えば図６に示す衛星電波腕時計１００ｂのように、文字板２におけるパッチアンテナ１４の上方領域内に逆Ｔ字状の情報表示窓２ｃを形成し、この情報表示窓２ｃにおける横棒部分から都市名表示のための都市表示車１０２の一部を露呈させ、縦棒部分から日車１０４の一部を露呈させてもよい。この場合、図７に示すように、外周側に環状の薄板部材である都市表示車１０２を回動可能に配置し、内周側にそれよりも小径の環状の薄板部材である日車１０４を回動可能に配置してよい。また、都市表示車１０２の遊動を抑制するためのジャンパ１０８はパッチアンテナ１４の上方に配置してよい。この場合、都市表示車１０２の内周側に形成された歯の先端部には、都市表示車押さえ１０６が被せられ、日車１０２の内周側に形成された歯の先端部には、日車押さえ１１０が被せられる。都市表示車１０２、日車１０４、都市表示車押さえ１０６、日車押さえ１１０は、いずれも好ましくはプラスチック等の合成樹脂製である。

また、以上の説明では、太陽電池１１に切り欠き部１１ｃを設けて、この切り欠き部１１ｃの平面領域内にパッチアンテナ１４を配置したが、本発明においては、必ずしも太陽電池１１に切り欠き部１１ｃを設けなくてもよい。この場合、パッチアンテナ１４の表側に、太陽電池１１の基板のみが配置されるようにしてよい。あるいは、パッチアンテナ１４の表側に、太陽電池１１の基板及びその上に形成されたダミーのセルが配置されるようにしてよい。ダミーのセルは、発電セル１１ａそのものとは異なり、電極を含まずに半導体膜のみから形成される。このようにしても、パッチアンテナ１４の表側に太陽電池１１の電極が配置されないので、良好な受信感度を発揮できる。この場合、太陽電池１１における、日窓２ａ等の開口に対応する位置に、日車４２等の情報表示板を露呈させるための開口を設ける。或いは、太陽電池１１の基板をガラス等の透明材料により形成するとともに、パッチアンテナ１４の表側には太陽電池１１の基板のみが配置されるようにして、基板を透過して日車４２等の情報表示板が見えるようにしてもよい。

さらに、太陽電池１１は、全ての発電セル１１ａを共通の基板上に形成したものである必要はなく、複数の基板を備えるとともに、それぞれの基板の上に１以上の発電セル１１ａが形成されてもよい。この場合、各基板は、パッチアンテナ１４の表側に発電セル１１ａが配置されないようにして胴１内に収容される。

以上の各実施形態によれば、文字板２におけるパッチアンテナ１４と重なる領域に日、都市名、曜等の情報表示のための開口が形成されるので、太陽電池１１に情報表示のための特別の開口を設ける必要がない。このため、太陽電池１１の発電面積を減らすことなく各種情報を表示することができる。また、情報表示のための板状部材及びその駆動機構の少なくとも一部を非導電性の樹脂により形成しているので、パッチアンテナ１４の受信感度に悪影響を与えずに済む。また、モータ２０，２２，２４や耐磁板５８，６０をパッチアンテナ１４とは反対側である１２時側に集中配置させているので、これらの部材がパッチアンテナ１４の受信感度に悪影響を与えずに済む。

１胴、２文字板、２ａ日窓、３時針、４分針、５秒針、６竜頭、７ボタン、８バンド固定部、１１太陽電池、１１ａ発電セル、１１ｂ切り欠き部、１４パッチアンテナ、１４ａ受信面、１４ｂ給電ピン、２０，２２，２４モータ、２６，２８，３０，３２，３４中間車、３６日ジャンパ、３８日回し車、４０地板、４１巻真、４２日車、４４指針軸、４６日車押さえ、４８電池、５０電池支持枠、５２押さえ板、５４回路基板、５８，６０耐磁板、１００衛星電波腕時計。

Claims

透光性を有する文字板と、
該文字板の裏側に部分的に配置される太陽電池の発電セルと、
前記太陽電池の発電セルが配置されない非配置領域に配置されるアンテナと、を備え、
前記文字板には、前記アンテナと重なる領域に情報表示のための開口が形成される、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項１に記載の太陽電池付き時計において、
前記アンテナの表側に配置され、前記開口を通じて部分的にその表面が視認される情報表示板をさらに備える、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項２に記載の太陽電池付き時計において、
前記太陽電池と前記アンテナとは前記太陽電池の厚み方向に離間して配置され、
前記情報表示板は、前記太陽電池と前記アンテナの間に配置される、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項１乃至３のいずれかに記載の太陽電池付き時計において、
前記情報表示板は非導電性材料により形成される部分を含む、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項１乃至４のいずれかに記載の太陽電池付き時計において、
前記太陽電池付き時計は、非導電性材料により形成される部分を含むとともに、前記情報表示板を駆動する駆動機構をさらに備え、
前記駆動機構の少なくとも一部は、前記アンテナの表側に設けられる、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項５に記載の太陽電池付き時計において、
前記アンテナは、内部時刻の修正のための衛星信号を受信する高周波電波受信用アンテナである、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項６に記載の太陽電池付き時計において、
前記アンテナに備えられる給電ピンの頂部を挟んで、一方側に前記駆動機構の前記一部が設けられ、他方側に前記情報表示板における視認される部分が設けられる、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項７に記載の太陽電池付き時計において、
前記駆動機構の前記一部は、前記情報表示板の動きを抑制するジャンパである、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。
請求項１乃至８のいずれかに記載の太陽電池付き時計において、
前記情報表示は時刻情報、カレンダー情報、世界時計情報、及び状態情報のうち１以上の表示である、
ことを特徴とする太陽電池付き時計。