JP5211818B2 - アンテナ内蔵式電子時計 - Google Patents
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Description
受信用のアンテナは、時計機構部等の各種収納物とともに外装ケース内の限られたスペースに収納されている。そのため、アンテナ自体を大きくしてアンテナの受信感度を向上させることは、スペース上の制約を受けて困難である。
また、この外装ケースを時計の厚さ方向から平面的に見た場合に、時計機構部は外装ケースの中心部に配置されるため、アンテナは時計機構部の外側位置、つまり、外装ケースに近接する位置に配置される。そのため、金属製の外装ケース内にアンテナを配置した場合、アンテナが金属製の外装ケースの影響を受けて、アンテナの受信感度が低下するという問題がある。
このようなアンテナのスペース上の制約や、受信感度の低下という問題に対して、以下のような受信感度を向上させる構造が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
特許文献1に記載の腕時計では、磁性体コアを収納するコアケースの両端部に磁性部材であるアモルファス薄膜がそれぞれ接着剤等で貼り付けられている。このアモルファス薄膜は、磁性体コアを延伸する方向に、磁性体コアを擬似的に拡張するように設けられ、磁性体コアの集磁効果を高めている。
また、特許文献2に記載の電波修正時計では、アンテナのコイルを覆う磁性部材製で断面コ字状のカバー部が設けられている。このカバー部が、金属製の外装ケースの影響を回避するための磁束のバイパス経路として作用して、アンテナの受信感度の低下を抑制している。
また、特許文献2に記載の電波修正時計では、カバー部材を断面コ字状に形成する必要があることから磁性部材の加工作業が複雑となり、加工コストが大きくなるという問題がある。特に、磁性部材を切削あるいは成形してカバー部材を形成する場合には、加工コストが多大となる。
このような問題は、電波修正時計に限らず、無線通信用のアンテナを内蔵した各種のアンテナ内蔵式電子時計に共通する問題であった。
また、磁性部材が収納凹部に収納され、脱落防止部によって収納凹部から脱落しないように設けられているので、従来のように、磁性部材がコアケース端部から張り出した状態でコアケース端部に接着されている場合と比べて、外部からの衝撃によって磁性部材が破損することを抑制でき、応力等による破損防止のための補強策が不要となる。
以上のように、磁性部材を外装ケース内に配置させる際に、複雑な構造の磁性部材や、接着等の不安定な組立要素が不要となり、外装ケース内に磁性部材を容易に組込み、取外すことができて製造工数の削減が可能となる。さらに、外部からの衝撃による磁性部材の破損を防止できるので、アンテナの受信感度等の品質を安定させることができる。
この発明では、地板の裏側の面において、コイルに対向するコイル対向領域に重ならず、磁性体コアのリード部に対向するリード部対向領域の一部に重なる位置に、磁性部材を収納する収納凹部が設けられている。すなわち、時計を厚さ方向から平面視した際に、磁性部材がコイルとはオーバーラップしないで、リード部の一部とオーバーラップするように地板に固定される。なお、コイル対向領域およびリード部対向領域とは、地板を時計の厚さ方向からの平面視において、コイルが対向する領域、および磁性体コアのリード部が対向する領域であり、コイル対向領域は、コイルに最も近接する領域、リード部対向領域は、リード部に最も近接する領域となっている。
この構成によれば、地板の裏側の面において磁性体コアのリード部に最も近接する位置に、収納凹部が形成され、この位置に磁性部材が保持されるので、前述の集磁効果を容易に得ることができる。この際、コイル対向領域には、磁性部材が設けられていないので、磁性体コアの両端部のリード部に磁束線を効果的に集めることができ、磁性体コアにおける一方端から他方端に亘る磁路を容易に形成することができる。なお、集磁効果を高めるために設ける磁性部材には、アンテナの磁性体コアの透磁率と同等またはそれ以上の透磁率を有する材料を用いることが好ましい。
ここで、アモルファス金属としては、例えば、コバルト系アモルファス(Co-Fe-Ni-B-Si)などが挙げられる。
また、アモルファス金属は、外装ケースを構成する例えばチタンや真鍮などといった金属よりも導電率が低いので、磁束線が内部を通過しても渦電流がほとんど生じない。したがって、磁束線が金属部材の内部を通過する際に生じるような渦電流損失はほとんど生じなくなり、渦電流損失によるアンテナ特性の低下を一層抑制することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るアンテナ内蔵式電子時計としての電波修正時計(以下、時計1と示す。)の正面図である。
図1において、時計1は、指針11,12,13および文字板14を備えた指針式時計(アナログ時計)であり、時刻情報を有する外部無線情報としての長波標準電波を受信して、受信した時刻情報に基づいて指針11,12,13を指針位置の補正を実施可能な時計である。
この時計1は、指針11,12,13と、文字板14と、標準電波を受信するアンテナ21および指針11,12,13の駆動を制御する各種構成部材が組み込まれたモジュール10と、これらの指針11,12,13、文字板14、モジュール10などを内部に収納する外装ケース100と、を備えている。
時計1を構成する外装ケース100およびモジュール10について図2〜図5に基づいて説明する。
図2は、時計1の内部を裏蓋側からみた概略構成を示す平面図であり、図3は、時計1を厚み方向に断面した際の側断面図である。
外装ケース100は、図2または図3に示すように、胴部としてのケーシング110と、ケーシング110の表面側に装着されたカバーガラス120と、ケーシング110の裏面(下端面)側に取り付けられた金属製の裏蓋130とを備えている。
ケーシング110は、例えばステンレス鋼、真鍮、チタンなどの金属材で構成されている。このケーシング110は、略円筒状に形成され、内周面が平面略円形に形成されている。
モジュール中枠15の内部には、非導電性材料からなる地板50が嵌め込まれ、この地板50の表面側には、文字板14が配置されている。また、地板50の裏蓋130側には、非導電性材料からなる輪列受44が地板50に対向して配置されている。地板50の中央部には、指針11,12,13を駆動する輪列43が設けられ、これらの輪列43は、地板50と輪列受44とによって軸受けされている。輪列43よりも外周側には、ケーシング110に近接する位置に電波を受信する前記アンテナ21が地板50に固定されている。
また、地板50には、受信IC、CPU、基準振動子などが取り付けられた図示しない回路基板、駆動手段の一部を構成するモータ、電力供給手段を構成する高容量二次電源(二次電池)72などの各種構成部材が組み込まれている。
図4は、時計1の概略構成を示すブロック図である。
図4に示すように、モジュール10に組み込まれる回路基板には、受信した電波を処理する受信手段20と、駆動制御回路部30と、指針を駆動する駆動手段40と、時刻をカウントするカウンタ部60と、が各種回路構成として設けられている。
同調回路部22は、図5に示すように、アンテナ21に対して並列に接続された2つのコンデンサ22A,22Bを備えて構成され、一方のコンデンサ22Bはスイッチ22Cを介してアンテナ21に接続されている。
そして、駆動制御回路部30から出力される周波数切替え制御信号により、前記スイッチ22Cをオンまたはオフすることで、アンテナ21で受信する電波の周波数を切り替えるように構成されている。これにより、例えば、日本国内において、送信周波数40kHzのおおたかどや山(東日本)の標準電波出力局と、送信周波数60kHzのはがね山(西日本)の標準電波出力局とから出力されている2種類の周波数の長波標準電波を切り替えて受信することができるように構成されている。
受信回路部23で受信され信号処理された時刻データは、図4に示すように、時刻データ記憶回路部24に出力されて記憶される。
受信回路部23は、予め設定されたスケジュールや外部入力装置8による強制受信操作などによって、駆動制御回路部30から出力される受信制御信号に基づいて時刻情報の受信を開始する。
秒カウンタ回路部61は、秒位置カウンタ611と、秒時刻カウンタ612と、一致検出回路613とを備えて構成されている。秒位置カウンタ611および秒時刻カウンタ612はともに60カウント、つまり1Hzの信号が入力された場合には60秒でループするカウンタである。秒位置カウンタ611は、駆動制御回路部30から秒駆動回路41に供給される駆動パルス信号(秒駆動パルス信号PS1)をカウントしている。つまり、秒針を駆動させる駆動パルス信号をカウントすることによって、秒針が示している秒針の位置をカウントしている。
秒時刻カウンタ612は、通常は、駆動制御回路部30から出力される1Hzの基準パルス信号(クロックパルス)をカウントする。また、受信手段20で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの秒データに合わせてカウンタ値が修正される。
時分時刻カウンタ622は、通常は、駆動制御回路部30から出力される1Hzのパルス(クロックパルス)をカウントする(正確には1Hzを60回計数したところで1カウントとする)。また、受信手段20で時刻データを受信した場合には、この時刻データのうちの時分データに合わせてカウンタ値が修正される。
駆動制御回路部30は、一致検出回路613,623から不一致信号が入力されると、一致信号が入力されるまで駆動パルス信号PS1,PS2を出力し続ける。このため、通常運針時は、駆動制御回路部30から1Hzの基準信号によって時刻カウンタ612,622のカウンタ値が変化して位置カウンタ611,621と不一致となると、駆動パルス信号PS1,PS2が出力されて各指針が動くとともに、位置カウンタ611,621が時刻カウンタ612,622と一致することになり、この動作を繰り返すことで、通常の運針制御が行われる。
また、受信した時刻データで時刻カウンタ612,622が修正されると、そのカウンタ値に位置カウンタ611,621のカウンタ値が一致するまで、駆動パルス信号PS1,PS2が出力され続け、指針が早送りされて正しい時刻に修正される。
アンテナ21は、図2に示すように、モジュール中枠15の内側面に略沿って時計の9時方向の位置に配置されている。このアンテナ21は、磁性体コア211およびこの磁性体コア211の中央部に巻かれたコイル212により構成されている。
磁性体コア211は、図2に示すように、コイル212が巻き回される直線状のコイル巻部211Cと、コイル巻部211Cの両端側から外装ケース100の胴部を構成するケーシング110に内周に沿う状態に突出するリード部211Dとを備えている。
また、磁性体コア211は、図3に示すように、断面が略正方形に形成され、コイル212の断面も略正方形に形成されている。
図2に示すように、コイル212は、磁性体コア211の一方の端部(第一コア端部211A)から所定寸法となる第一コイル端部212A、および磁性体コア211の他端部(第二コア端部211B)から所定寸法となる第二コイル端部212Bの間に亘るコイル巻部211Cに、磁性体コア211の長手方向を軸とした周方向に沿って周面に巻き回されている。
図2に示すように、アンテナ21の周辺には、磁性部材としての複数のアモルファス箔材80が地板50に形成された複数の収納凹部53にそれぞれ収納されている。アモルファス箔材(金属製磁性箔)80は、アンテナ21の両端側に配置される一対の第1のアモルファス箔材81と、コイル212の外周側に配置される第2のアモルファス箔材82とから構成されている。また、地板50には、第1のアモルファス箔材81が収納される一対の第1の収納凹部531と、第2のアモルファス箔材82が収納される第2の収納凹部532とが形成されている。以降、これらのアモルファス箔材80の構成および地板50に対する固定構造について図6および図7も用いて説明する。
図6に示すように、一対の第1の収納凹部531は、地板50の裏蓋側の面(図中の上側の面)において、コイル212に対向するコイル対向領域50Aと重ならない位置で、かつ、一対のリード部211Dに対向する一対のリード部対向領域50Bの一部と重なる位置に、それぞれ形成されている。
ここで、これらの一対の第1のアモルファス箔材81は、平面視においてそれぞれリード部211Dの突出方向(コイル212から離れる方向)に延出して形成されている。また、第1のアモルファス箔材81の厚さ寸法は、第1の収納凹部531の深さ寸法と同程度に設定されている。
さらに、リード部211Dの先端部は、第1アモルファス箔材81の一部を覆うように設けられ、第1のアモルファス箔材81を地板50との間で挟持して第1の収納凹部531からアモルファス箔材81が脱落することを防止する本発明の脱落防止部を構成している。
図7に示すように、地板50の9時方向(図2)には、コイル212よりも外周側において裏蓋(図中の上方)に向かって突出する突出部52が形成され、モジュール10が外装ケース内に収納された状態で、突出部52がコイル212と胴部との間に介在するようになっている。この突出部52には、裏蓋側に開口を有する第2の収納凹部532が形成されている。
この第2のアモルファス箔材82は、前述の第1のアモルファス箔材81と同様に例えばコバルト系アモルファス(Co-Fe-Ni-B-Si)などが挙げられる。したがって、アモルファス箔材82の透磁率は、ケーシング110を構成する金属よりはるかに大きい値となるので、アモルファス箔材82には、誘起された磁束線が通過しやすくなる。
また、アモルファス箔材82は、ケーシング110を構成する金属よりも低導電性であり、このアモルファス箔材82に磁束線が通過することで、ケーシング110に磁束線が通過する場合に比べて、渦電流の発生が抑えることができる。
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)第1のアモルファス箔材81が、地板50に形成された第1の収納凹部531に収納され、かつ、延設部441,442およびリード部211Dによって第1の収納凹部531から脱落しないように設けられている。従って、従来のようにアモルファス箔材80がコアケース端部に接着されている場合に比べ、アモルファス箔材81を接着によって固定する接着作業がなく、アンテナ21の組立作業や、部品交換等での取外し作業の作業性を向上させることができる。また、アモルファス箔材81の位置出しの際、予め地板50に形成された第1の収納凹部531に収納するだけで位置決めが可能で、組立が容易で再現性が高くなる。また、アモルファス箔材81を接着させた状態でアンテナ21を外装ケース100内に取り込む作業がないので、組立作業中にアモルファス箔材81が破損してしまうことを防ぐことができる。
また、アモルファス箔材81が、収納凹部531に収納され、かつ、延設部441,442およびリード部211Dによって地板50に固定されるので、簡単な形状のアモルファス箔材81を使用することができ、従来のようにアモルファス箔材81をコ字状に加工する場合に比べて、アモルファス箔材81の加工作業が容易で、製造コストの増加を抑制できる。また、従来のように、アモルファス箔材81がコアケース端部から張り出した状態でコアケース端部に接着されている場合と比べて、外部からの衝撃によってアモルファス箔材81が破損することを抑制でき、応力等による破損防止のための補強策が不要となる。
従って、アモルファス箔材81を外装ケース100内に配置させる際に、アモルファス箔材81の複雑な構造や、接着等の不安定な組立要素が不要となり、外装ケース100内にアモルファス箔材81を容易に組込み、取外すことができて製造工数の削減が可能で、かつ、外部からの衝撃によるアモルファス箔材81の破損を防止できるので、アンテナ21の受信感度等の品質を安定させることができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
このようにすれば、アモルファス箔材(金属製磁性箔材)の厚み寸法が増大し、集磁効果をより高めることができるため、アンテナの受信感度もより良好にできる。また、磁性体コアのリード部と磁性部材との距離をより近接させることができ、磁性部材により多くの磁束線を通過させることができるので、磁束線が胴部を通過した場合の渦電流損失をさらに抑制でき、アンテナのアンテナ特性低下をより効率よく抑制することができる。
なお、前記実施形態では脱落防止部として、延設部441,442、リード部221D、カシメ部54を例示したが、これに限られず本発明の脱落防止部として収納凹部の少なくとも一部を覆うように設けられた部材を用いてもよい。
Claims (5)
- 外装ケースと、この外装ケース内に収納されたモジュールとを備えたアンテナ内蔵式電子時計であって、
前記モジュールは、非導電性の地板と、外部無線情報を受信するアンテナと、このアンテナで受信した前記外部無線情報を処理する受信手段と、前記アンテナの近傍に設けられる磁性部材と、前記磁性部材の脱落を防止する脱落防止部と、を有して構成され、
前記磁性部材は、地板に形成された収納凹部に収納され、
前記脱落防止部は、前記収納凹部の少なくとも一部を覆うように設けられ、
前記アンテナは、長手状の磁性体コアおよびコイルを有し、
前記磁性体コアは、前記コイルが巻き回されるコイル巻部と、前記コイル巻部の両端側に突出する一対のリード部とを有し、
前記収納凹部は、前記地板の表示側とは反対の裏側の面において前記コイルに対向するコイル対向領域に重ならない位置で、かつ前記リード部に対向するリード部対向領域の少なくとも一部に重なる位置に設けられ、
前記地板の裏側の面に対向して配置されるとともに輪列を軸受けする非導電性の輪列受を備え、
前記輪列受は、前記収納凹部の少なくとも一部に重なる位置まで延設された延設部を有し、
前記収納凹部は、前記磁性部材の厚さ寸法と同程度の深さ寸法を有し、
前記脱落防止部は、前記磁性部材を前記地板との間で挟持する前記延設部によって構成されていることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1に記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記収納凹部は、前記磁性部材の厚さ寸法と同程度の深さ寸法を有し、
前記脱落防止部は、前記磁性部材を前記地板との間で挟持する前記リード部によって構成されていることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項2のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記脱落防止部は、前記収納凹部の開口の少なくとも一部がカシメられたカシメ部であることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記磁性部材は、金属製磁性箔を2枚以上積層して構成されていることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載のアンテナ内蔵式電子時計において、
前記磁性部材は、アモルファス金属により構成されていることを特徴とするアンテナ内蔵式電子時計。
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