JP5262311B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えばアンテナを内蔵し時刻情報等を含んだ無線信号を受信して時刻修正等の処理を行う電波時計に代表される電子機器に関する。

従来、内蔵アンテナを有し時刻情報を含む時刻標準電波を受信して時刻修正を行う電波時計が提供されている。電波時計やラジオ、携帯電話などのアンテナを内蔵した電子機器に搭載されるアンテナにおいては、電子機器のケースが金属で形成されている場合、アンテナの周囲の金属ケースがシールドとして機能してしまい、受信感度が低下するおそれがある。

近年においては、受信感度を高めるために、コアのコイルが巻かれた部分よりも、コイルが巻かれていない両端部に電波捕捉部を設けて、より多くの磁束をコイルの内側に通過させるアンテナが開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−２３５７０１号公報

特許文献１に記載されている発明は、腕時計型の電波時計（以下、電波腕時計と称する）において、ケースの内周面に沿って円弧状に形成された磁性材からなる電波捕捉部を設け、棒状のアンテナのコアの両端を電波捕捉部に接合させるようにしたものである。しかしながら、上述のように棒状のアンテナを内蔵した電子機器においては、アンテナの収納スペースのサイズが上限となってしまい、それ以上の受信感度を確保することは困難であった。

そこで、本発明者は、電子部品等を内蔵し磁性体を混入した樹脂でモールドされたモジュールの周囲にアンテナコイルを巻回して、モジュールがアンテナコアとして機能するようにしたアンテナ兼時計モジュールとして機能する部品を収納した電子機器に関する発明をなし、先に出願した（特願２００６−３５４３８１）。この先願発明によると、モジュールの全面で電波を捕捉することができるため、小型の電子機器であっても電波を捕捉する面積を広げて、受信感度を向上させることができるという利点がある。

しかしながら、本発明者がその後詳しく検討した結果、前記先願発明にあっては、モジュールの周囲のケースまたはモジュールの裏側および側方を覆う枠部材が金属で形成されている電子機器においては、ケース内部に収納されたアンテナのコイルが電波を受信することにより発生した磁束が金属ケースや金属枠を通過することによって、渦電流損失が生じ易いという課題が明らかとなった。

また、磁性体が混入された樹脂では複雑な形状のモールドを作りにくかったり、モジュール内の一部の部品の容積が大きく、磁性体を混入したとしても感度があまり向上せず、モジュール全体を、磁性体を混入した樹脂モールドにすると局所的に強度が不足して好ましくないなど、モジュール全体に磁性体を混入することができない場合があったりすることが明らかとなった。

この発明は、上記の課題に着目してなされたもので、アンテナの近傍に金属ケースや金属部品が存在しても、渦電流損失が生じにくい電子機器を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、小型のケースに内蔵される場合にも集磁力が高く受信感度の良好なアンテナを内蔵した電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、
全体もしくは一部が導電部材で構成され内部に収納空間を有する機器本体と、
前記収納空間内に配置された機器モジュールとを備えた電子機器において、
前記機器モジュールは、
電子部品及び機構部品の少なくとも一方を内蔵した非磁性モールド体と、
当該非磁性モールド体の外周を囲むように設けられた筒状の第１磁性部材と、
前記非磁性モールド体の一方の面に、前記第１磁性部材に接合されたドーナツ状の第２磁性部材と、
前記非磁性モールド体の他方の面に、前記第１磁性部材に接合されたドーナツ状の第３磁性部材とを有し、
前記第１磁性部材の外周にコイルが巻回されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、
前記収納空間の一方の開口を閉塞する導電材からなる裏蓋を備え、
前記裏蓋は、一部に厚みの薄い薄肉部を有し、該薄肉部には磁性シートが貼られていることを特徴としている。

本発明によれば、アンテナの近傍に金属ケースや金属部品が存在しても、渦電流損失が生じにくい電子機器を実現することができる。また、小型のケースに内蔵される場合にも集磁力が高く受信感度の良好なアンテナを内蔵した電子機器を実現することができるという効果がある。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、本発明に係る電子機器が電波腕時計である場合を例として説明するが、本発明を適用可能な実施形態はこれに限定されるものではない。

［実施形態１］
先ず、図１から図４を参照しつつ、本発明に係る電子機器の実施形態である電波腕時計の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における電波腕時計の正面図であり、図２は、図１の電波腕時計の内部構成を示す分解斜視図である。
電波腕時計１００は、標準電波を受信するアンテナＡを有する時計モジュール１０（図３，図４参照）を内蔵し、アンテナＡにより標準電波を受信して受信信号を増幅、復調して時刻情報を解読することにより現在時刻を修正する機能を有する。

第１の実施形態における電波腕時計１００は、内部に時計モジュール１０を収納する収納空間２１を有する機器本体としての本体ケース２を備えている。
本体ケース２は、ステンレス、真鍮、チタン等の強度の強い金属によって、上下面が開口した平面視ほぼ円環状に形成されている。この本体ケース２の外周部の対向する位置（図１の上と下）にはユーザの腕に装着するためのバンド３a、３aが取り付けられるバンド取り付け部３が設けられている。また、本体ケース２の外周部には、時刻合わせの指示などの種々の操作指示が入力される複数の操作ボタン４が設けられている。

本体ケース２の内側は上下が開口した中空状になっており、この中空部分が各種部品を収納する収納空間を与える収納部２１となる。この本体ケース２の視認側（図２において上側）には、視認側の開口部を閉塞するように非導電性の透明材料であるガラスで形成された非導電性のカバー部材としての風防ガラス５が装着され、この風防ガラス５の下側には文字板６が配置されている。

また、本体ケース２の裏側には、図２に示すように、当該本体ケース２の下側の開口部を閉塞する裏蓋２３が取り付けられている。そして、本体ケース２の内側の収納部２１には、時計ガラス５と文字板６との間に介在するように、指針軸７に取り付けられた時針や分針等の指針８が設けられていて、これら指針８は文字板６よりも内側（図の２下側）に設けられた運針部９により回動されるようになっている。

運針部９には、駆動用のステッピングモータや、モータの動力を前記指針８に伝達する歯車等の機構部品や回路を構成する電子部品などを、直径約２μｍ程度の微小な磁性体が混入された樹脂でモールドしてなり、本体ケース２の収納部２１内に配置される機器モジュールとしての時計モジュール１０が設けられている。

本明細書では、樹脂でモールドされたモジュールを樹脂モールド体と称する。また、磁性体が混入された樹脂でモールドされたモジュールを磁性モールド体、磁性体が混入されていない樹脂でモールドされたモジュールを非磁性モールド体と称する。
さらに、本明細書においては、全体として時計機能のような所望の機能を実現するように互いに物理的または電気的に結合された複数の部品がベース部材上あるいはハウジング内に実装されてあたかも一つの機能部品として扱えるように構成されたものをモジュールと称する。

時計モジュール１０は、図４に示すように、駆動用のステッピングモータ１６や、モータ１６の動力を各指針８に伝達する歯車等の機構部品（以下、「ムーブメント」と称する。）１１の他、アンテナに接続され時刻標準電波を受信した信号を処理する受信回路１７、前記モータ１６及び受信回路１７の動作電圧を与える電源装置としての電池１８を樹脂でモールドして形成されている。時計モジュールの樹脂の部分は、内部の部品を保持するハウジングとしての部品保持機能を備えている。

さらに、図３に示すように、全体もしくは少なくとも一部に磁性材が混入された樹脂モールド体で形成された時計モジュール１０の外周面には、これを周回するようコイル３１が巻回されており、この磁性体が混入された樹脂モールド体で形成された時計モジュール１０全体がアンテナのコアとして機能するようになっている。

このような構成を有することによりモールド内部の部品の影響を受けにくいアンテナが実現されるとともに、棒状のコアの周りにコイルを巻回した従来のアンテナ部品を使用した電波腕時計に比べて、アンテナ部品の分だけ収納部ひいてはケースの小型化が可能となる。また、樹脂モールド体に混入された磁性体が、同じ樹脂モールド体内のモータなどの電子部品に対して電磁シールドとして機能して、外部から比較的強い磁界が作用したときの影響を軽減して誤動作を防止する働きをする。

この実施形態では、コイル３１が外周面に巻回された時計モジュール１０と本体ケース２との間には、図４（Ａ）に示すように、樹脂などの絶縁材からなるスペーサ２０が介挿されている。コアとしてのモールド体を標準電波の磁界が通過することでコイル３１に電流が流れ、それによってコイル３１から生じる磁束はコイル近傍が最も多い。
そのため、上記のように、時計モジュール１０と本体ケース２との間に、樹脂などの絶縁材からなる環状のスペーサ２０が介挿し、このスペーサ２０の半径方向の厚み分、コイル３１と本体ケース２との間の距離を広げることができ、コイル３１に生じた磁束のうち、金属からなる本体ケース２へ流れ込む磁束の
量を減らして渦電流損失を低減することができる。

なお、この実施形態では、図４（Ａ）に示すように、時計モジュール１０と本体ケース２との間に、絶縁材からなる環状のスペーサ２０を介挿しているが、スペーサ２０を設ける代わりに、図４（Ｂ）に示すように、時計モジュール１０の外周に巻かれたコイル３１の上を覆うように、アモルファス金属、パーマロイ等の、金属製の本体ケースの比透磁率よりも比透磁率が高く、金属製の本体ケース２の導電率よりも導電率が小さい磁性体からなる円筒状の磁性部材２０Ａを設けても良い。
このような構成においても、コイル３１に発生した磁束が金属製の本体ケース２側に流れ込まず、円筒状の磁性部材２０Ａ側に流れ込み、この円筒状の磁性部材２０Ａが副磁路として機能するために、コイル３１から生じた磁束のうち、金属からなる本体ケース２を通過する量を減らして渦電流損失を低減することができる。ここで、上記磁性部材２０Ａは磁性シートであってもよい。

また、この円筒状磁性部材２０Ａもしくは磁性シートは、モジュールの外周ではなく、本体ケース２の収納部２１の内周面に接着剤で貼り付けるようにしても良い。本体ケース２が比較的大きく内側の収納空間に余裕がある場合は、上記スペーサ２０を使用することができるが、本体ケースが小さく収納空間が狭い場合には、このような円筒状磁性部材２０Ａもしくは磁性シートを使用するのが望ましい。

さらに、磁性シートの代わりに、磁性塗料を時計モジュール１０の外周または収納部２１の内周面に塗布して磁性膜を形成するようにしても良い。このように、コイルの周囲に磁性部材や磁性シートまたは磁性膜を設けることによって、コイル３１が電波を受信することにより生じた磁束は、磁性部材や磁性シート、磁性膜を通過し、金属からなる本体ケース２を通過しにくくなって渦電流損失を低減することができる。なお、この磁性部材もしくは磁性シートまたは磁性膜は、モジュール１０の外周または収納部２１の内周面の全体でなく、所々にギャップを設けて非連続で周回するように形成してもよい。

［変形例］
図５は、前記実施形態の変形例を示す。この変形例は、裏蓋２３が金属製である場合に好適な変形例である。裏蓋２３が金属製である場合、裏蓋の厚みが厚いと外部からの電波が裏蓋２３に吸収されることで、内部のアンテナコアとしての樹脂モールド体に入る磁束の量が少なくなって受信感度が下がるという不具合がある。
この変形例は、時計モジュール１０と本体ケース２との間に、樹脂などの絶縁材からなる環状のスペーサ２０を介挿する一方、裏蓋２３に厚みの薄い凹部２３ｂ・・・（図では４箇所）を設けて、その凹部２３ｂ・・・の内面に磁性シート３３を貼り付けたものである。

このように、裏蓋２３の厚みを薄くすることで、外部からの電波が裏蓋２３に吸収される量を減らすとともに、裏蓋２３に貼られた磁性シート３３を磁束が通過し易くなることでアンテナコアの部分の集磁効果を高めることができる。また、磁性シート３３が、樹脂モールド内のモータ１６などの電子部品に対して電磁シールドとして機能して、外部から比較的強い磁界が作用したときの影響を軽減して電子部品の誤動作を防止する働きをする。

厚みの薄い部分を複数に分けて設けているのは、十字形の骨部２３ａを形成して裏蓋２３の強度を保つためである。裏蓋２３にそれほど強度が必要でない機器では、周縁部のみ厚くして中央の薄肉部分に円形の磁性シート３３を貼り付けるようにしてもよい。また、磁性シート３３の代わりに、裏蓋２３の薄い凹部２３ｂ・・・の部分に磁性材を含む塗料を塗布して磁性膜を形成するようにしても良い。

［実施形態２］
図６は、本発明に係る電子機器の実施形態である電波腕時計の第２の実施形態におけるアンテナ装置を示す。
この実施形態におけるアンテナ装置は、時計モジュール１０を磁性体が混入されていない非磁性モールド体１０Ａで形成する一方で、この非磁性モールド体１０Ａの外周面に、磁性体が混入された円筒状の磁性モールド体１０Ｂを設け、その円筒状の磁性モールド体１０Ｂの外周にコイル３１を巻回したものである。
なお、この磁性モールド体１０Ｂは、完全な円筒状ではなく、所々にギャップを設けて非連続で周回するように形成してもよい。
図６の実施形態では、図５と同様に裏蓋２３に肉厚の薄い凹部２３ｂ・・・の部分を形成してそのところに磁性シート３３を貼り付けたものを示したが、図４のように磁性シート３３のない形態も可能である。

このような構成であっても、非磁性モールド体１０Ａの外周面に、磁性体が混入された円筒状の磁性モールド体１０Ｂを設け、その円筒状の磁性モールド体１０Ｂの外周にコイル３１を巻回した構成としているので、円筒状の磁性モールド体１０Ｂの集磁効果により、磁性モールド体１０Ｂのない時計モジュール１０の場合に比べて、より一層アンテナ装置の受信感度を向上させることができる。
非磁性モールド体１０Ａの周囲に、磁性体が混入された円筒状の磁性モールド体１０Ｂを設ける代わりに、図７に示すように、磁性体からなる筒状磁性部材３５を嵌合させるようにしてもよい。この筒状磁性部材３５によってアンテナの集磁効果を高めることができる。

第２の実施形態は、磁性体が混入された複雑な形状のモールドを作りにくい場合や、時計モジュール１０内の一部の部品の容積が大きく、磁性体を混入したとしても感度があまり向上せず、モジュール全体を磁性体を混入した樹脂モールドにすると局所的に強度が不足して好ましくない場合、時計モジュール１０の樹脂モールド内に、周囲に磁性体が存在するのが望ましくない部品がある場合などに適用するとよい。これにより、集磁力が良好で、製造し易く、強度不足や内部部品への影響の少ないアンテナ一体型の時計モジュールが得られる。

［変形例］
図８は、前記第２の実施形態の変形例を示す。この変形例は、時計モジュール１０の樹脂モールド体として磁性体が混入されていない非磁性モールド体１０Ａを使用するとともに、非磁性モールド体１０Ａの周囲に磁性体からなる筒状磁性部材３５を嵌合させ、さらに非磁性モールド体１０Ａの上面と下面に、ドーナツ状の磁性シート３６ａ，３６ｂを接合したものである。

このような構成にすると、磁性シート３６ａ，３６ｂが磁束を当し易いため、図６のものに比べてアンテナの受信感度を高めることができるようになる。筒状磁性部材３５と磁性シート３６ａまたは３６ｂは、一体に形成されたものであっても良い。図８の例では、図５と同様に裏蓋２３に肉厚の薄い部分を形成して磁性シート３３を貼り付けたものを示したが、図４のように磁性シート３３のない形態も可能である。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更可能である。例えば、前記実施形態では、本体ケース２の収納空間の開口の形状および時計モジュールの形状が円形であるものを示したが、円形のものに限定されず、楕円あるいは多角形等であるものにも適用することができる。

また、第１の実施形態では、樹脂モールド体１０の外周と本体ケース２との間に絶縁性のスペーサ２０もしくはスペーサの代わりに磁性シート等を設けると説明したが、スペーサ２０と磁性シートとを組み合わせることも可能である。さらに、補強等のため、樹脂モールド体１０の外周にコイル３１を巻回したものをさらに樹脂でモールドすることも考えられる。

以上の説明では、本発明を電波腕時計に適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、内蔵アンテナを有し外部からの電波を受信して情報を得る構成の電子機器であれば如何なるものであってもよい。例えば、据え置き型など固定式の電波時計であってもよいし、小型ラジオ、携帯端末等であってもよい。

本発明を適用して好適な電子機器の一例としての電波腕時計の第１の実施形態を示す正面図である。 図１の電波腕時計の内部構成を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態における時計モジュールの構成を示す斜視図である。 （Ａ）および（Ｂ）は異なる時計モジュールの内部構造例を示す断面図である。 図３の時計モジュールの変形例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図である。 本発明の第２の実施形態における時計モジュールの構成を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。 第２の実施形態における時計モジュールの変形例を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。 第２の実施形態における時計モジュールの他の変形例を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

２ 本体ケース（機器本体）
５ 風防ガラス
７ 指針軸
１０ 時計モジュール（樹脂モールド体）
１０Ａ 非磁性モールド体
１０Ｂ 磁性モールド体
１１ 機構部品（ムーブメント）
１６ モータ
１７ 受信回路
１８ 電池
２０ スペーサ
２１ 収納部（収納空間）
２３ 裏蓋
３１ コイル
３３ 磁性シート
３５ 磁性体
３６ａ，３６ｂ 磁性シート
１００ 電波腕時計

Claims (2)

1. 全体もしくは一部が導電部材で構成され内部に収納空間を有する機器本体と、
   前記収納空間内に配置された機器モジュールとを備えた電子機器において、
   前記機器モジュールは、
   電子部品及び機構部品の少なくとも一方を内蔵した非磁性モールド体と、
   当該非磁性モールド体の外周を囲むように設けられた筒状の第１磁性部材と、
   前記非磁性モールド体の一方の面に、前記第１磁性部材に接合されたドーナツ状の第２磁性部材と、
   前記非磁性モールド体の他方の面に、前記第１磁性部材に接合されたドーナツ状の第３磁性部材とを有し、
   前記第１磁性部材の外周にコイルが巻回されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記収納空間の一方の開口を閉塞する導電材からなる裏蓋を備え、
   前記裏蓋は、一部に厚みの薄い薄肉部を有し、該薄肉部には磁性シートが貼られていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

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