JP5962252B2 - 太陽電池付電子時計 - Google Patents
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Description
太陽電池付電子時計においては、静電気が内部に入り込むことにより、太陽電池が破損するおそれがある。そこで、太陽電池付電子時計などの携帯型電子機器においては、静電気対策として、静電気の逃避ルートを形成した太陽電池モジュールが用いられる。特許文献1の背景技術には、太陽電池のガラス基板の近傍に別体の金属板を配置し、この金属板を基準電位に接続した太陽電池モジュールが記載されている。また、特許文献1の実施形態には、ガラス基板に電極薄膜を形成し、この電極薄膜を基準電位に接続した太陽電池モジュールが記載されている。これらの太陽電池モジュールにおいては、時計のムーブメントに取り付けた際に、金属板または電極薄膜を基準電位に導通させることで、静電気を流すルートを形成している。
一方、近年、発電性能向上やコスト低減のため、基材としてフィルムを用いたフィルム太陽電池が使用されている。フィルム太陽電池は、時計に使用する場合、剛性を有する金属製の案内板に固定されて組み込まれる。
また、太陽電池ユニットおよびムーブメントを外装ケースに組み込んで太陽電池付電子時計の組み立てを行った際には、太陽電池の正極が二次電池等の蓄電体の正極に導通され、太陽電池の負極が蓄電体の負極に導通され、太陽電池案内板が蓄電体のグランド電極に設定された電極に導通される。これにより、太陽電池付電子時計の組み立て後においても、太陽電池案内板と太陽電池のいずれかの電極が同じ電位となり、静電気を太陽電池案内板からグランド電極に逃がすことができる。したがって、太陽電池が破損することを防ぐことができるとともに、静電気の電荷が太陽電池を介して制御回路に流れ、制御回路に影響が生じることを防ぐことができる。
そして、太陽電池案内板を文字板や外装ケースで押さえたり、太陽電池案内板にムーブメントに固定するための固定部を形成することで、前記各コイルばねを圧縮して配置できる。従って、太陽電池案内板および太陽電池の電極と、二次電池の電極とに、前記各コイルばねを所定の接触圧で接触でき、各電極を前記各コイルばねを介して確実に導通できる。
また、導通部材としてコイルばねを用いているので、太陽電池ユニットをムーブメントと共に外装ケースに組み込むだけで、簡単に太陽電池案内板および太陽電池の電極を二次電池の電極に導通することができるので、組み立てが簡単である。
この発明によれば、上述した本発明の効果を奏するとともに、太陽電池案内板と、太陽電池の正極または負極のうち、グランド電極に設定された電極とを、1つのコイルばねで二次電池の電極に導通することができるので、部品点数を減らすことができ、組み立ての手間を削減することができる。また、部品点数を減らすことができるので、これらのコイルばねの配置レイアウトの自由度を高めることができる。
以下、本発明の実施の第一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、第一実施形態に係る太陽電池付電子時計1の平面図である。太陽電池付電子時計1は、図1に示すように、時刻を表示する時刻表示部10を備えた指針式腕時計(アナログ時計)である。この時刻表示部10は、時針11、分針12、秒針13、文字板14を備える。
太陽電池付電子時計1は、導電性材料で形成された外装ケース100を備えている。外装ケース100は、ほぼリング状に形成されたケーシング(胴)110と、ケーシング110の裏面側に着脱可能に取り付けられた図示略の裏蓋とを備えている。導電性材料としては、ステンレス、金、チタン材等の金属材料が採用される。外装ケース100は一般的な構成であるため説明を省略する。なお、ケーシング110の表面側には、カバーガラス120が装着されている。
外装ケース100内には、図2に示すように、ムーブメント2と、文字板受けリング部材3と、太陽電池40を備えた太陽電池ユニット4と、導通部材5と、が配置されている。そして、太陽電池ユニット4の表側には、文字板14が配置されている。 文字板14は、各種プラスチック、各種ガラス、各種セラミックス等の非金属材料により形成された透光性の板状部材である。文字板14は、非金属材料で形成されているため、静電気を逃がしにくい。
ムーブメント2は、図3に示すように、地板20、蓄電体である二次電池23、回路基板24、回路押え板25、図3では図示しない逆流防止ダイオード26、ステッピングモーター、駆動輪列等を備える。ムーブメント2の構成は、一般的な構成であるため、説明を簡略する。
図4は、太陽電池ユニット4とムーブメント2内の各部材との導通を示す回路図である。
本実施形態に係る太陽電池付電子時計1は、太陽電池40の発電電流により、二次電池23を充電し、二次電池23から供給される電力により、回路基板24に設けられた制御回路241を作動し、この制御回路241でステッピングモーターなどを制御し、内部時刻を表示する。
図3および図5に示すように、地板20の上面には、暦車である日車21が配置されている。地板20には、日車21よりも外周側に3つの貫通孔201,202,203が設けられている。これらの貫通孔201,202,203に、導通部材5が挿通される。
図3および図4に示すように二次電池23は、例えば、リチウムイオン二次電池等の充電が可能な一般的なボタン型の電池であり、駆動電力を回路基板24の制御回路241に供給する。
このような二次電池23には、太陽電池40により発電された発電電流が回路基板24に形成された配線を介して供給され、当該発電電流により二次電池23は充電される。二次電池23の正極23Aはグランド電極とされ、回路基板24のグランド電極である正極に接続され、当該二次電池23の負極23Bは、回路基板24の負極に接続される。
回路基板24は、外装ケース100内において太陽電池ユニット4側(文字板14側)とは反対側に配置され、地板20の貫通孔201,202,203に対応する位置に、導通部材5に導通する回路基板24側の図示しない正極および負極がそれぞれ設けられている。この回路基板24は、後述する回路押え板25により地板20に押圧固定される。
さらに、制御回路241は、LIM端子を備える。LIM端子は、二次電池23への過充電を防止するリミッター機能の端子であり、過充電と判断した場合、例えば、二次電池23への充電電圧が2.2V以上となった場合、太陽電池40の両端をショートすることで、過充電を防止する機能を有している。
文字板受けリング部材3は、非透光性の材料(たとえば合成樹脂)により円環状に形成され、後述する太陽電池40と同系色に着色されている。そして、図2に示すように、文字板受けリング部材3の表面側には、文字板受けリング部材3の内周面に沿って形成され、文字板受けリング部材3の上面30よりも一段低く形成された太陽電池ユニット支持面31が形成されている。
また、文字板受けリング部材3は、その平面中心を挟んで対向する二箇所に、図示しない支持フック部が形成されている。この支持フック部が、ムーブメント2に係合し、文字板受けリング部材3はムーブメント2を保持する。
太陽電池ユニット4は、図5に示すように、太陽電池40と、太陽電池40の裏面に固定される太陽電池案内板45とを備える。
太陽電池40は、平面視略円形状の基材41と、基材41の表面側に形成された受光部42と、一対の電極43,44とを備える。一対の電極43,44は、正極43および負極44とされている。
太陽電池40は、文字板14を透過した太陽光が受光部42に当たることで発電を行い、受光部42で発電された電力は、前記電極43,44から導通部材5を介してムーブメント2に設けられた二次電池23に充電され、この二次電池23の出力でステッピングモーター等が駆動される。
従って、太陽電池40は、フィルム型の太陽電池である。すなわち、フィルム型の太陽電池とは、基材がガラス等ではなく、合成樹脂のフィルムなどで構成されているものを言う。
受光部42は、3つの領域に分割されて形成されている。すなわち、太陽電池40の表面には扇形状の3つの受光部42が形成されている。そして、本実施形態では、3つの受光部42の出力を直列接続することで発電電圧を向上させている。
太陽電池案内板45は、ステンレス板などの導電性部材で構成され、略円板状に形成されている。そして太陽電池案内板45は、太陽電池40の基材41の裏面に、接着剤や粘着テープによって貼り付けられている。
図3にも示すように、太陽電池案内板45は、太陽電池案内板45を文字板受けリング部材3に固定するための固定部451を備えている。この固定部451は、太陽電池案内板45の中央を挟んで互いに対向配置された2つの固定部451A,451Bを備えている。また、太陽電池案内板45において、前記電極43,44が配置される部分はU字状の溝452とされ、前記電極43,44に太陽電池案内板45が接触しないように構成されている。
この太陽電池案内板45は、後述する導通部材5により二次電池23の正極23Aに導通される。
なお、後述するように、太陽電池付電子時計1では、回路基板における正極(VDD)および負極(VSS)のうち、正極(VDD)をグランド電極としている。
導通部材5は、圧縮コイルばねで構成される案内板導通コイルばね51、正極コイルばね52、および負極コイルばね53を備える。各コイルばね51〜53は、圧縮された状態で地板20の貫通孔201,202,203内にそれぞれ配置されている。このため、太陽電池ユニット4と、回路基板24及び回路押え板25とを確実に導通させることができる。
より具体的には、図6に示すように、案内板導通コイルばね51は、地板20の貫通孔201に配置され、太陽電池案内板45と回路押え板25とを導通する。正極コイルばね52は、地板20の貫通孔202に配置され、太陽電池40の正極43と、回路押え板25とを導通する。回路押え板25は、二次電池の正極23Aと電気的に導通され、グランド電極に設定されている。したがって、太陽電池案内板45および太陽電池40の正極43は、グランド電極に設定された二次電池の正極23Aに電気的に導通している。
図7に示すように、負極コイルばね53は、地板20の貫通孔203に配置され、太陽電池40の負極44と、回路基板24の負極配線とを導通する。回路基板24の負極配線は、二次電池の負極23Bと電気的に導通されている。したがって、太陽電池40の負極44は、二次電池の負極23Bに電気的に導通している。
次に、図1〜7を参照して、太陽電池付電子時計1の組み立て方法について説明する。
まず、文字板受けリング部材3でムーブメント2を保持する。この際、ムーブメント2の上方から文字板受けリング部材3をはめ込むとともに、文字板受けリング部材3の図示しない支持フック部をムーブメント2の底面に引っ掛けるようにして支持する。また、外装ケース100のサイズに応じて、ムーブメント2に図示略の中枠を取り付ける。
この際、図6および図7に示すように、案内板導通コイルばね51は、太陽電池案内板45に接触して、太陽電池案内板45と導通し、正極および負極コイルばね52,53は、太陽電池40の裏面に形成された電極43,44に接触して太陽電池40と導通する。
次に、文字板14を太陽電池ユニット4の表面側から文字板受けリング部材3に保持させ、このムーブメント2等を外装ケース100に組み込む。最後に、ムーブメント2に二次電池23を組み込み、図示しない裏蓋をケーシング110に取り付けて太陽電池付電子時計1が組み立てられる。そして、裏蓋およびケーシング110は、回路押え板25と導通されて、グランド電位とされる。
(1)太陽電池ユニット4において、太陽電池案内板45の太陽電池40の電極43,44に対応する位置にU字状の溝452を設けた。したがって、太陽電池付電子時計1を組み立てる前の太陽電池ユニット4において、太陽電池40の電極43,44は太陽電池案内板45に非接触であり、つまり導通されていないので、太陽電池40に静電気の電荷が流れ込むことを防ぐことができる。これにより、太陽電池付電子時計1を組み立てる前、すなわち、外装ケース100に太陽電池ユニット4を組み込む前に太陽電池40が破損することを防ぐことができる。
本実施形態のようなアナログ時計は、各種プラスチック等で形成された歯車など、非金属材料で形成された部品が多く、静電気を帯電しやすいが、上述の通り、静電気を太陽電池案内板45からグランド電極に逃すことができるので、制御回路241に影響が生じることを防ぐことができる。
さらに、案内板導通コイルばね51および正極コイルばね52を固定部451Aの近傍に設け、負極コイルばね53を固定部451Bの近傍に設けた。これにより、コイルばね51〜53は、いずれも固定部451の近傍に設けられるので、各コイルばね51〜53の付勢力を固定部451で受けることができる。特に、案内板導通コイルばね51を固定部451と離れた場所に設けると、固定部451を支点として太陽電池案内板45を回転させる力が働き、太陽電池案内板45および太陽電池40が変形するおそれがある。しかしながら、本実施形態では、コイルばね51〜53の付勢力を固定部451で受けることができるので、太陽電池案内板45や太陽電池40が変形することを防ぐことができる。なお、本実施形態においては、太陽電池案内板45をステンレスとしているので、剛性が高く、太陽電池案内板45および太陽電池40の変形をより一層防ぐことができる。
また、案内板導通コイルばね51は、太陽電池40の正極43に導通する正極コイルばね52の近傍に設けられるので、導通先の二次電池23の電極23A,23Bの形状や位置を大きく変更する必要がない。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係る太陽電池付電子時計1Aは、正極コイルばね52を太陽電池40の正極43に導通するとともに、太陽電池案内板45にも導通する点および太陽電池案内板45の固定部451を備えていない点において、第一実施形態と異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
地板20Aは、3つの貫通孔201〜203の代わりに、導通部材5Aを導通する2つの貫通孔202A、203を備える他は、第一実施形態の地板20と同様の構成を有する。
太陽電池案内板45Aは、固定部451を有していない他は、第一実施形態の太陽電池案内板45と同様の構成を有する。
導通部材5Aは、正極コイルばね52Aと、負極コイルばね53とを備え、正極コイルばね52Aは、地板20の貫通孔202Aに配置されることで、太陽電池40の正極43と太陽電池案内板45Aとに跨って配置される。
まず、正極コイルばね52Aおよび負極コイルばね53をそれぞれ地板20の貫通孔202Aおよび203に配置してから、太陽電池ユニット支持面31に太陽電池ユニット4を配置する。その際、太陽電池40の正極43および太陽電池案内板45Aを貫通孔202Aに合わせ、太陽電池40の負極44を貫通孔203に合わせて配置する。次いで、図8では図示しない文字板14を太陽電池ユニット4の表面側から文字板受けリング部材3に保持させ、これらを外装ケース100に収容する。これにより、太陽電池ユニット4が文字板14や外装ケース100に挟まれ、ムーブメント2に押し付けられて、正極コイルばね52および負極コイルばね53が圧縮される。この際、図9に示すように、太陽電池40の正極43と、太陽電池案内板45Aとは、正極コイルばね52Aにより、同時に回路押え板25に導通される。一方、太陽電池40の負極44は、前述した第一実施形態において図6で説明したように、二次電池23の負極23Bに導通される。以上のように、太陽電池40の正極43、負極44および太陽電池案内板45Aが二次電池23の電極23A,23Bに導通され、太陽電池付電子時計1Aが組み立てられる。
太陽電池40の正極43と太陽電池案内板45Aとを、1本の正極コイルばね52で同時に二次電池23の正極23Aに導通させるので、正極43と、太陽電池案内板45とを別々に二次電池の正極23Aに導通させる場合に比べて、部品点数を少なくすることができ、組み立ての手間を削減することができる。また、部品点数が減ることにより、正極コイルばね52の配置レイアウトの自由度を高めることができる。
さらに、太陽電池案内板45Aに固定部を設けなかったので、太陽電池案内板45Aが簡単な構造になり、加工が簡単である。したがって、太陽電池付電子時計1Aの製造コストを低減することができる。
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、改良等は本発明に含まれるものである。
図11(A)に示すように離間部454は、太陽電池案内板45の一部に太陽電池40と離間する方向に折曲された段差部456を備え、太陽電池付電子時計1の組み立て前において、太陽電池40と離間して隙間を有するよう設けられている。そして、離間部454は、太陽電池40に対向する面に突起部457を備える。そして、太陽電池ユニット4がムーブメント2に固定される際、正極コイルばね52が、まず、離間部454に導通される。ついで、図9(B)に示すように、正極コイルばね52により離間部454が太陽電池40に向かって付勢されて、離間部454が撓んで突起部457と太陽電池40の正極43が接触する。これにより、太陽電池案内板45と太陽電池40の正極43とが導通される。
前記実施形態では、二次電池23の正極23Aをグランド電極に設定したが、二次電池23の負極23Bをグランド電極に設定してもよい。
前記実施形態では、太陽電池案内板45を、接着剤や粘着テープで太陽電池40の裏面に固定していたが、他の固定方法で固定してもよい。
また、蓄電体としては、二次電池23に限らず、キャパシターなどの充電可能な機器であればよい。
また、前記実施形態では、本発明に係る太陽電池付電子時計1,1Aとして、腕時計タイプの時計を例示して説明したが、これに限らず、壁掛け時計等、他のタイプの時計であってもよい。
Claims (4)
- 導電性材料により形成された外装ケースと、
前記外装ケースに収容される太陽電池ユニットと、
電気エネルギーを蓄積する蓄電体とを有し、
前記太陽電池ユニットは、フィルム製の基材を用いた太陽電池と、当該太陽電池の基材の裏面に形成された正極および負極と、前記基材の裏面に接着された導電性の太陽電池案内板と、を有し、
前記太陽電池の正極は、前記蓄電体の正極に導通され、
前記太陽電池の負極は、前記蓄電体の負極に導通され、
前記太陽電池案内板は、前記蓄電体の正極と負極のうちグランド電極に設定された電極に導通される
ことを特徴とする太陽電池付電子時計。 - 請求項1に記載の太陽電池付電子時計において、
前記太陽電池ユニットと前記蓄電体の電極とを導通する導通部材を備え、
前記導通部材は、
前記太陽電池の正極を前記蓄電体の正極に導通する正極コイルばねと、
前記太陽電池の負極を前記蓄電体の負極に導通する負極コイルばねと、
前記太陽電池案内板を前記蓄電体の正極と負極のうちグランド電極に設定された電極に導通する案内板導通コイルばねと、を有する
ことを特徴とする太陽電池付電子時計。 - 請求項2に記載の太陽電池付電子時計において、
前記太陽電池案内板は、ムーブメントに固定可能な固定部を備え、
前記固定部は、前記太陽電池案内板の中心を挟んで配置され、
前記正極コイルばねは、前記固定部のうち一方側に設けられ、
前記負極コイルばねは、前記固定部のうち他方側に設けられ、
前記案内板導通コイルばねは、前記正極コイルばねと前記負極コイルばねのうちグランド電極に導通されるコイルばね側に設けられる
ことを特徴とする太陽電池付電子時計。 - 請求項1に記載の太陽電池付電子時計において、
前記太陽電池ユニットと前記蓄電体の電極とを導通する導通部材を備え、
前記導通部材は、
前記太陽電池の正極を前記蓄電体の正極に導通する正極コイルばねと、
前記太陽電池の負極を前記蓄電体の負極に導通する負極コイルばねと、を有し、
前記蓄電体の正極と負極のうちグランド電極に設定された電極に導通する前記正極コイルばねまたは前記負極コイルばねの一方は、前記太陽電池案内板にも導通する
ことを特徴とする太陽電池付電子時計。
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