熱發電鐘表及其所用的後蓋的製作方法
2023-10-07 16:50:09
專利名稱：熱發電鐘表及其所用的後蓋的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用由多個熱電偶構成的熱電元件作為電源的熱發電鐘表以及其所用的後蓋的結構。
背景技術：
利用各種金屬材料的電子部件每年都向著微小化的方向進展。作為其代表性的電子部件為熱電元件。熱電元件為在其兩端施加溫度差而發生電壓的元件。這種電壓作為電能利用構成熱電發電。由於用於熱電發電的熱電元件構造簡單，與其他的發電機或發電元件相比具有微小化的優點，沒有氧化還原電池那樣的電力消耗及電解液洩露的問題，在作為電子鐘錶那樣的攜帶型電子機械的動力源的應用上引起了重視。
另一方面，作為最近的傾向，產品開發以考慮環境問題為前提。在攜帶型電子機械的場合，由於小型及薄型，動力源使用紐扣型的銀電池或鋰電池。這些在電池電力消耗更換後丟棄時會成為引起環境汙染的原因。因此，一直希望實現不需要更換電池的攜帶型電子機械，熱電元件擔負起實現這個目的的重要任務。
這種熱電元件由多個p型熱電半導體和n型熱電半導體構成的熱電偶串連地排列，使用這種動力源的手錶的熱發電鐘表為已知技術。以往的熱發電鐘表中，例如通過外界溫度為25℃，其佩戴的手腕皮膚的溫度為32℃，即使雙方有7℃的溫差，在熱電元件的冷接點和熱接點上也只有1.3℃的溫差。因此，1對元件大約得到約400μv/℃的熱發電力，由於即使高性能的BiTe系的熱電偶直列地連接2000對，也只能得到1v左右的熱發電力，必須要儘可能多地連接熱電偶。並且，由於熱電元件需要收納在鐘錶內所限定的空間中，為了從小的元件上就可得到高的熱發電力，不能迴避微細化及高密度化，但這種微細化及高密度化也是有限的。在此，為了從熱電元件得到高熱發電力，需要擴大其熱接點和冷接點的溫度差，這就要通過在熱發電鐘表的構造的改進上來實現。
在此，對以往的熱發電鐘表的構造進行具體說明。圖20為以往的熱發電鐘表200的剖視圖。該熱發電鐘表200在固定有防風玻璃20的金屬制的表殼15、隔熱罩180及後蓋185構成的密閉的鐘表本體內，具有錶盤30、機心40、熱傳導板50及熱電元件60，後蓋185與表殼15之間發生的溫差通過熱電元件60轉換為電能，作為驅動鐘錶用的動力源。熱電元件60通過下保護板62，使其一面與後蓋185接觸，另一面通過上保護板61與熱傳導板50接觸地方式設置。熱傳導板50設置於機心40與上保護板61之間，其端部與表殼15接觸的方式設置。
該熱發電鐘表200佩戴在手腕上時，後蓋185通過體溫加熱，表殼15由於外部空氣而冷卻。此時，從後蓋185向表殼15的直接熱傳遞由於塑料等構成的隔熱殼180遮斷，使後蓋185成為高溫側，表殼15成為低溫側。因而，由於其後蓋185的熱通過下保護板62向熱電元件60傳遞，表殼15的熱通過熱傳導板50與保護板61向熱電元件60傳遞，熱電元件60的下面成為熱接點，上面成為冷接點，向熱電元件60施加溫度差。通過該溫差轉換為電壓向機心40送電，熱發電鐘表200動作。
在此，向熱電元件60施加的溫差轉換為電壓是由熱電元件60所包含的熱電偶的溫差電動勢起作用的原因。由於由熱電偶得到的電壓為貝塞克係數與溫差的函數，需要在熱電元件60上施加儘可能大的溫差以加大熱起電力，使熱發電鐘表200穩定地驅動。因而，在熱發電鐘表200中後蓋185與表殼15的溫差的擴大是非常重要的要素。
作為在熱發電鐘表中擴大溫差的方法，可以考慮降低隔熱罩180的熱傳導，抑制從後蓋185向表殼15的熱傳遞。一般地，由於部件傳遞熱量在其材料的熱傳導率為Q、面積為S、長度為L時，與(Q×S)/L所求出的值成比例，在抑制熱的傳遞上可以降低熱傳導率來進行。
但是，一般隔熱罩180將熱傳導率低的塑料用作其材料，比這種塑料熱傳導率還要低，並且適合隔熱罩180的材料還沒有適合的材料。
此外，還考慮減小隔熱罩180的半徑方向的寬度以縮小截面積。在此，塑料制的隔熱殼180的寬度減小時，在強度上會存在問題，同時由於為了能夠在隔熱罩180上以螺絲固定後蓋185，必須要保證一定尺寸的寬度，縮小截面積的考慮並不適當。
再者，還考慮將隔熱罩180在軸方向上加長。但是，即使加長隔熱罩180，在抑制熱的傳遞上，熱吸收的部分和熱放出的部分必須留有距離，因此熱傳導板50與後蓋185之間的距離必須加長。這樣，就要過大地增加發熱電鐘表200全體的厚度。並且，與熱傳導板50和後蓋185之間的距離加長相對應，熱電元件60的尺寸也必須改變。這樣，熱電元件60的元件特性發生變化，不能在最適當的狀態下動作。
因此，在以往的熱發電鐘表200中，通過改進隔熱殼180的構造來擴大施加在熱電元件60上的溫度以提高熱發電力是困難的，如果這樣做只能是加大鐘表的整體來提高表殼15的放熱效率。
另一方面，為了擴大施加給熱電元件60的溫度差，使熱發電鐘表200的內部構造成為提高熱傳遞效率的構造也是十分重要的。作為提高熱傳遞效率的條件，必須使後蓋185與熱電元件60的熱接點及表殼15與熱電元件60的冷接點分別可靠地接觸，進行可靠地熱傳遞，以減少損失。
使從熱電元件到表殼的熱傳遞可靠的手段記載於例如日本特許(專利)第2998088號公報中。該手段為在與具有熱電元件的熱發電組件的冷接點相接觸的第2傳熱板的上面設置熱傳導體的方法，根據這種方法，能夠讓熱量從熱電組件向第2傳熱板、熱傳導體、表殼流動，起到作為向表殼放熱的殼體的作用。但是，由於該熱傳導體在第2傳導板的上面重疊地設置，單單是其熱傳導體的厚度也會對時鐘全體的厚度有影響。
此外，由於在機心與熱傳導板之間具有空間，僅僅是該空間的厚度就增加了鐘錶相應的厚度。並且，從熱傳導板向機心的熱傳遞不利，熱傳遞的效率惡化。
因此，為了儘量不對鐘錶的厚度等造成外觀上的影響，並且提高熱傳遞效率，需要在熱發電鐘表的結構上進行改進。
本發明的目的是解決上述問題，在具有作為電源的熱電元件的熱發電鐘表中，在整體的尺寸與以往大致相同，不影響鐘表整體外觀，通過確保增加對熱電元件施加的溫度差，得到充分的熱發電力，提高熱發電鐘表的性能。
發明內容
的公開本發明的熱發電鐘表為，在由固定有防風玻璃的金屬制表殼與後蓋形成的密閉空間內，具有錶盤和機心及熱傳導板，在該傳導板與上述後蓋之間收納有構成上述驅動機構的電源的熱電元件的結構的熱發電鐘表中，其特徵為，上述後蓋由熱傳導率不同的二種以上材料構成。
這種熱發電鐘表由於能夠在由上述後蓋的熱傳導率高的材料將來自手腕的熱量有效率地向熱電元件傳遞的同時，由熱傳導率低的材料阻止向金屬制表殼的熱量的傳遞，能夠向熱電元件施加大的溫差。
此外，上述後蓋可以具有在上述熱電元件對面處以該熱電元件的外形以上的尺寸形成的熱傳導率高的熱傳導部，以及形成於其外側的熱傳導率低的隔熱部。
上述後蓋可以是上述熱傳導部由金屬材料構成，上述隔熱部由塑料或陶瓷構成。
上述後蓋能夠通過金屬材料和塑料的插入(インサ-ト)成型形成。
此外，上述熱傳導部與上述隔熱部通過螺栓固定成為一體。
再者，上述熱傳導部與上述隔熱部由設置於相互結合面上的螺紋槽彼此擰合成為一體。
上述隔熱部可以由塑料構成，在該隔熱部的與上述表殼接觸面部分上設置有金屬制結合部。
此外上述的後蓋的隔熱部可以具有朝向其外周緩緩傾斜的傾斜面。該後蓋的熱傳導部可以具有以覆蓋上述傾斜面狀態伸出的邊緣部。
此外，本發明還提供一種熱發電鐘表，具有在固定有防風玻璃的金屬制表殼與後蓋形成的密閉空間內，具有錶盤及機心，在該機心與上述後蓋之間，通過與該機心接觸的上保護板及與上述後蓋接觸的下保護板收納有作為該機心的電源的熱電元件的結構，其中，具有比上述熱電元件的外形大的孔部的圓環狀熱傳導板接觸於上述上保護板的與上述熱電元件接觸側的面上，同時夾持於上述表殼與上述後蓋中地方式設置。
在該熱發電鐘表的場合，上述熱傳導板可以由金屬材料構成。
此外，可以在上述下保護板與上述後蓋之間、在上述上保護板與機心之間、在上述表殼與上述熱傳導板之間、在上述上保護板與上述熱傳導板之間的至少1處以上設置彈性部件。
再者，可以在上述上保護板與上述機心之間設置襯墊。
在此情況下，可以分別在上述下保護板與上述後蓋之間設置第1彈性部件、在上述上保護板與機心之間設置第2彈性部件、在上述表殼與上述熱傳導板之間設置第3彈性部件、在上述上保護板與上述熱傳導板之間設置第4彈性部件，在上述上保護板與上述機心之間設置襯墊。
在以上的情況下，上述彈性部件為可壓縮的熱傳導率高的熱傳導薄片。此外，上述襯墊可以由金屬材料構成。
此外本發明還提供一種熱發電鐘表用後蓋，與固定有防風玻璃的金屬制表殼一同形成具有錶盤、機心及熱傳導部的密閉空間，在與該熱傳導板之間形成收納有作為上述機心的電源的熱電元件的空間，該後蓋的特徵為，由熱傳導率不同的二種以上材料構成。
該熱發電鐘表用後蓋，最好具有形成於上述熱電元件對面處、同時具有在該熱電元件的外形的尺寸以上尺寸的熱傳導率高的熱傳導部，以及形成於其外側的熱傳導率低的隔熱部。
再者，該後蓋的隔熱部具有向其外周緩緩傾斜的傾斜面。
附圖的簡單說明
圖1為本發明的熱發電鐘表的第1實施例的結構的剖視圖。
圖2為圖1的熱發電鐘表用後蓋的結構與第1圖上下相反的剖視圖。
圖3為使用與圖2不同的後蓋的熱發電鐘表的構造的、與圖1相同的剖視圖。
圖4為本發明的熱發電鐘表用後蓋的變型例的部分放大剖視圖。
圖5為使用與圖2不同的後蓋的熱發電鐘表的構造的、與圖1相同的剖視圖。
圖6為本發明的熱發電鐘表的第2實施例的結構的剖視圖。
圖7為本發明的熱發電鐘表的第3實施例的結構的剖視圖。
圖8為使用與圖7不同的後蓋的熱發電鐘表的構造的、與圖7相同的剖視圖。
圖9為使用與圖7更加不同的後蓋的熱發電鐘表的構造的、與圖7相同的剖視圖。
圖10為具有圓錐狀傾斜面的後蓋的寬度方向的中間形成的切斷面的示意性的立體圖。
圖11為本發明的熱發電鐘表中使用的熱電元件放大的示意性立體圖。
圖12為將固定上保護板與下保護板的熱電元件放大的示意性立體圖。
圖13為本發明的熱發電鐘表的第4實施例的結構省略左側一半部分的剖視圖。
圖14為使用相同的熱發電鐘表的彈性部件的變型例的、與圖13相同的剖視圖。
圖15為使用相同的熱發電鐘表的其它彈性部件的變型例的、與圖13相同的剖視圖。
圖16為使用相同的熱發電鐘表的再一種彈性部件的變型例的、與圖13相同的剖視圖。
圖17為使用相同的熱發電鐘表的再一種彈性部件的變型例的、與圖13相同的剖視圖。
圖18為本使用發明的熱發電鐘表的第4實施例的空間的變型例的與圖13相同的剖視圖。
圖19為圖13的固定架放大的示意性剖視圖。
圖20為以往的熱發電鐘表的結構的剖視圖。
實施發明的較佳實施例以下利用附圖對實施本發明的熱發電鐘表及熱發電鐘表用後蓋的較佳實施例進行說明。與圖20中所示的以往的熱發電鐘表200同樣的部分以相同的符號加以說明。
(第1實施例圖1～圖5，圖10～圖12)圖1為使用本發明的熱發電鐘表用後蓋(以下稱為後蓋)的第1實施例的結構的剖視圖。該熱發電鐘表1的結構為，在由固定有防風玻璃20的金屬制表殼10和後蓋70形成的密閉的鐘表本體內，具有錶盤30和機心40及熱傳導板50，在熱傳導板50與後蓋70之間收納有作為機心40電源的熱電元件60。
熱電元件60如圖11所示，由設置的多個通過將n型熱電半導體加工為棒狀的n型棒狀元件63及將p型熱電半導體加工為棒狀的p型棒狀元件64來形成的熱電偶構成，各n型和p型棒狀元件63、64通過環氧樹脂構成的絕緣樹脂層65一體化地固定。各n型棒狀元件63和p型棒狀元件64由BiTe系的合金構成，如圖12所示，通過形成於各端上的導電體67形成熱電偶。
此外，各熱電偶通過導電體67串連地連接。再者，各導電體67由鎳或金通過蒸鍍法設置形成。n型棒狀元件63與p型棒狀元件64呈各端面尺寸約90×110μm，長度1500μm的細長柱狀，熱電元件60的尺寸約7×7.5×1.5mm，含有1240對的熱電偶。
該熱電元件60一方的端面55構成熱接點，另一相反側的端面56構成冷接點。在這些端面55及端面56上，分別通過矽酮粘接劑構成的粘接層69粘接著上保護板61和下保護板62，上保護板61和下保護板62與各n型及p型棒狀元件63、64形成垂直相交。這些上保護板61和下保護板62均為在熱傳導性良好的鋁板的表面上進行阿羅表依鬥(アルマイト、商品名)的塗布，對於各n型及p型棒狀元件63、64絕緣。
在以下的說明中，為方便起見，以從熱發電鐘表1的機心40側看，靠近防風玻璃20一方為「上側」，靠近後蓋70一方為「下側」來說明。
該熱電元件60如圖1所示，通過上保護板61與熱傳導板50的下側面接觸，同時下保護板62與後蓋70的上側面接觸而收納於熱發電鐘表1的內部。
該熱傳導板50設置於機心40的下側，其周端部夾在表殼10與後蓋70之間，與表殼10以能夠熱傳遞的狀態直接或通過薄板接觸。此外，也與上保護板61以能夠熱傳遞狀態接觸，為了良好地進行熱傳遞，以在其間設置潤滑脂或薄板為好。該熱傳導板50以和以往相同的熱傳導性好物質為好，鋁或銅板較適合。
後蓋70由熱傳導率相互不同的2種材料構成。該後蓋70由熱傳導部71和隔熱部72構成，該熱傳導部71與隔熱部72通過注射成型接合，成為一體。
熱傳導部71由金屬等熱傳導性良好的材料構成，在熱電元件60對面的位置以比熱電元件60的外形大，同時比下保護板62稍大的尺寸形成薄圓板狀。
隔熱部72由塑料等熱傳導率低的材料構成，形成於熱傳導部71的外側。該隔熱部72如圖2所示，其中央具有與熱傳導部71相對應形狀的孔部72a和固定熱傳導部71用的承受部72b，在該孔72a的周圍，形成向外周緩緩傾斜的圓錐狀傾斜面部72c，並且在該圓錐狀傾斜面部72c的周緣部形成與表殼10的連接面部72d。
該後蓋70的熱傳導部71從傳導板50看為突出狀態，連接面部72d通過螺絲90螺紋固定於表殼10上。在由該後蓋與熱傳導板50形成的空間中，熱電元件60通過下保護板62與上保護板61分別與熱傳導部71與熱傳導板50接觸地設置。
在以上所述結構的熱發電鐘表1從熱傳導板50向表殼10傳遞熱量，通過該表殼10由外部空氣冷卻，放出傳遞給其的熱。因而，上保護板61冷卻，與其接觸的熱電元件60的端面成為冷接點。此外，熱發電鐘表1佩戴於手腕上時，手腕的熱從後蓋70的熱傳導部71傳遞至下保護板62，加熱下保護板62。因而，接觸熱電元件60的下保護板62的端面成為熱接點。
但是，由於在熱傳導部71的周圍形成熱傳導率低的隔熱部72，手腕的熱通過隔熱部72遮斷，不易向表殼10傳遞，手腕的熱幾乎沒有從熱傳導部71通過隔熱部72向表殼10傳遞。
因而，由於能夠充分地稱抑制後蓋70向表殼10的熱傳遞，能夠保證在熱電元件60上充分的溫度差。通過施加充分的溫差，從熱電元件60中得到與該溫差相對應的用於驅動機心40的充分的熱發電力。
此外，由於後蓋70在隔熱部72具有圓錐狀傾斜面部72c的同時，熱傳導部71從傳導板50看為突出狀態地固定，在熱發電鐘表1佩戴於手腕上時，即使熱傳導部71與手腕接觸時，該手腕與圓錐狀傾斜面部72c之間形成若干的間隙。因而，能夠防止隔熱部72本體由於手腕的熱量而被加熱。
再者，後蓋70的熱傳導部71可由金屬等熱傳導率高的材料形成，作為鐘錶一般可以使用不鏽鋼、鋁、鈦、黃銅、銅等。此外隔熱部72可由熱傳導率低的材料形成，除了塑料以外，也可由與構成後蓋70的金屬等材料相比熱傳導率低的陶瓷或玻璃等形成。
在此，使用模型對於本發明的第1實施例熱發電鐘表1與以往的熱發電鐘表200的隔熱性進行比較。
其外形的大小相同，如圖1及圖20分別示出的，直徑W約30mm，整體的厚度t約8mm。此外，表殼10、15的壁厚t1都約為3.5mm。
首先，在以往的熱發電鐘表200中，隔熱罩180的徑向厚度w1為2mm時，其截面積s為s＝π(152-132)≈176mm2。此外，由於在隔熱罩180的軸方向的長度b1為5mm時，其隔熱罩180不僅其端面180a，側面180b也與表殼15接觸，因此從側面180b也向表殼15傳遞熱。因而，隔熱罩180的實質性的隔熱長度比5mm短，考慮大約為3mm。
另一方面，由於塑料的熱傳導率大致為0.3W/mK，在以往的熱發電鐘表200中，絕緣部分每1℃的熱傳導為下式0.3×176÷3×0.001≈0.018W與此相對，在本發明的熱發電鐘表1中，圖2所示後蓋70的厚度w2為0.8mm，熱傳導部71的直徑w3為16mm。由於連接面部72d與表殼10直接接觸，後蓋70的隔熱性可以考慮為實質依靠圓錐狀的傾斜面部72c來隔熱。
如圖1及圖2所示，由於表殼10的壁厚t1約3.5mm，圓錐狀傾斜面部72c的寬度t2約為3.5mm。因而，考慮在圓錐狀傾斜面部72c的寬度方向的中間如圖2所示e-e線切斷時的切斷面時，該切斷面st如圖10所示，由於形成直徑w4約為16+3.5＝19.5mm，寬約w2＝0.8mm的圓環狀，其面積為π×1.95×0.8＝約49mm2。因而，在該熱發電鐘表1中，絕緣部分每1℃的熱傳導為下式0.3×49÷3.5×0.001≈0.004W因此，在本發明的熱發電鐘表1中，將從後蓋70向表殼10的熱傳導抑制為以往熱發電鐘表200的一半以下。因而，在該熱發電鐘表1中，能夠對熱電元件60施加的溫差比以往擴大。再者，在上述的熱發電鐘表1和熱發電鐘表200各自中，模擬進行向熱電元件60施加的溫差的計算，在以往的熱發電鐘表200中約為1.3℃，在與此相對應的本發明的熱發電鐘表1中約為2.0℃，溫差飛躍性地提高。
(後蓋的變型例)以下，對第1實施例的後蓋70的變型例進行說明。上述的後蓋70為熱傳導部71與隔熱部72通過注射成型一體化，但在注射成型困難的場合可如圖所示通過螺絲78進行螺絲連接，使熱傳導部71與隔熱部72一體化。該後蓋70具有與通過注射成型結合的場合相同的作用效果。但是，對於該後蓋70，在熱傳導部71與隔熱部72使用螺絲78連接的場合，最好能夠在熱傳導部71與隔熱部72之間通過密封材料提高防水性能。在防水性沒有這樣必要的場合，也可使熱傳導部71與隔熱部72的結合面直接結合。
此外，也可如圖4所示，在熱傳導部71和隔熱部72的雙方的結合面上刻有螺紋槽74a、74b，通過其雙方的螺紋槽74a、74b螺紋結合，使熱傳導部71與隔熱部72一體化。
再者，後蓋70如圖5所示，可在隔熱部72的接觸面部72d上設置金屬制的結合部79，並固定於表殼10上。
圖1所示的後蓋70使用螺絲90固定於表殼10上。由於與隔熱部72由塑料等熱傳導率低的材料形成相對應，表殼10由金屬形成，在雙方設有結合部，相互的結合部彼此嵌合，這在鐘錶性能上沒有問題，但在強度上有困難。並且在組裝簡易問題上，考慮維修作業容易問題，結合部彼此的配合還是以固定後蓋70的手段為適當。
在此，可在隔熱部72的與表殼10的相接觸面72d上設置金屬制的結合部79，通過其與表殼10的結合部相互嵌合，將後蓋70固定於表殼10上。這樣，由於後蓋70的開閉容易，熱發電鐘表1的組裝變的簡單，也提高了維修作業的容易性。
結合部79可設置為與隔熱部72的接觸面72d接觸，也可以與隔熱部72同時注射成型地設置。或是接觸面部72d上以螺紋連接方式設置。由於設置該結合部79，後蓋70由熱傳導部71、隔熱部72和結合部79構成，能夠由熱傳導率不同的2種以上(3種)材料構成。
即使不設置結合部79，也可由塑料等熱傳導率低的材料配合玻璃纖維形成隔熱部72，後蓋70能夠由熱傳導率不同的2種以上(3種)材料構成，並且能夠提高後蓋70的強度。
(第2實施例，圖6)以下，對本發明的熱發電鐘表及熱發電鐘表用後蓋的第2實施例進行說明。圖6為該熱發電鐘表的結構的剖視圖。該熱發電鐘表2與第1實施例的熱發電鐘表1相比較，只是熱發電鐘表用後蓋(以下稱為「後蓋」)75不同，其它是相同的，以下以該不同點為中心進行說明，省略或簡化對相同點的說明。
該熱發電鐘表2具有不在乎例如比手腕的粗細相比寬裕地佩戴，或與手腕的粗細準確地適應地佩戴等由於使用者佩戴在手腕上攜帶時的條件不同，在多種攜帶條件下都能對熱電元件60施加效率高的溫差的結構。
該熱發電鐘表2的後蓋75與前述的第1實施例的後蓋70相比較，不同為其熱傳導部71變為熱傳導部73。該熱傳導部73具有比下保護板62略大的圓板部73a及以覆蓋圓狀傾斜面部72c狀態向平坦的方向伸出的圓環狀的邊緣部76。
該熱發電鐘表2佩戴於手腕上時，得到以下與熱發電鐘表1不同的作用效果。與佩戴熱發電鐘表2狀態下手腕以各種角度的彎曲相對應，熱發電鐘表2會沿手腕的表面移動。在此場合，由於熱發電鐘表1沒有邊緣部76，手腕與隔熱部72接觸，手腕的表面的溫度有可能向隔熱部72的傳遞。
但是，如熱發電鐘表2那樣的後蓋75上設置邊緣部76時，由於該邊緣部76在隔熱部72與手腕的表面之間以覆蓋隔熱部72的狀態裝置，即使熱發電鐘表2的姿態改變，手腕也不會接觸隔熱部72，手腕與隔熱部72之間平常形成間隙。因此，能夠遮斷手腕的熱量而不向表殼傳遞，提高隔熱效率。
圖6所示的邊緣部76從圓板部73a向平坦的方向伸出，但也可沿隔熱部72稍許傾斜。這樣，邊緣部76與隔熱部72的間隙變窄，在塵土不易進入這一點上有利。
(第3實施例，圖7～圖9)以下，對本發明的熱發電鐘表及熱發電鐘表用後蓋的第3實施例進行說明。圖7為該熱發電鐘表結構的剖視圖。該熱發電鐘表3與第1實施例的熱發電鐘表1相比較，只是熱發電鐘表用後蓋(以下稱為「後蓋」)85不同，其它是相同的，以下以該不同點為中心進行說明，省略或簡化對相同點的說明。
第1實施例的後蓋70由熱傳導部71及隔熱部72構成，該隔熱部72具有圓錐狀傾斜面部72c，而第3實施例的後蓋85由與後蓋70相同的熱傳導部71和與隔熱部72不同的隔熱部82構成。該熱傳導部71與隔熱部82以熱傳導率不同的材料來形成。該隔熱部82由與熱傳導部71相對應的形狀的孔部82a、形成於該孔部82a的周圍的圓環狀平面部82b、形成於該圓環狀平面部82b的周圍的臺階部82c、以及形成於其周圍的與表殼10的接觸面部82d構成。
該後蓋85的熱傳導部71及環狀平面部82b以從熱傳導板50看去的突出狀態通過螺絲90將接觸面部82d螺紋固定於表殼10上。
該第3實施例的熱發電鐘表3由於與第1實施例的熱發電鐘表10同樣地在熱傳導部71的周圍形成熱傳導率低的隔熱部82，手腕的熱量不易向表殼10傳遞，手腕的熱幾乎不會從熱傳導部71通過隔熱部82向表殼10傳遞。
但是，由於隔熱部82的環狀平面部82b與熱傳導部71相同，以從熱傳導板50看去的突出的狀態固定，具有手腕與環狀平面部82b接觸的可能性。但由於環狀平面部82b由塑料等熱傳導率低的材料形成，手腕的熱量幾乎不會傳遞到表殼10上。因而，在該熱發電鐘表3中，也能得到與熱發電鐘表1同等的作用效果，能夠確保對於熱電元件60充分的溫度差。
而且，該後蓋85也與後蓋70同樣，熱傳導部71與隔熱部82不僅可通過注射成型，如圖8所示，也可將熱傳導部71和隔熱部82通過螺絲78固定成一體。
此外，如圖9所示，也可在隔熱部82的接觸面部82d上設置金屬制的結合部79並固定於表殼10上。無論哪種情況，都可得到與第1實施例的熱發電鐘表1同等的作用效果。
(第4實施例，圖13～圖19)以下，對本發明的熱發電鐘表的第4實施例進行說明。圖13為該熱發電鐘表結構的剖視圖。在圖示中將該熱發電鐘表4的左側一半省略，僅示出了右側一半，但其具有以軸線v為中心的左右對稱結構。
該熱發電鐘表4在固定有防風玻璃的表殼10與後蓋95形成的密閉的鐘表本體內，具有錶盤30，機心40，秒針、分針、時針構成的鐘表指針44，熱傳導板51及熱電元件60，與第1實施例的熱發電鐘表1相比，是能夠提高鐘錶內部的熱傳遞效率的結構。
熱電元件60與第1實施例的熱發電鐘表1中使用的熱電元件60同樣，如圖12所示，在其端面55及端面56上，分別通過矽酮粘接劑構成的粘接層69與上保護板61、下保護板62接合，通過這些上保護板61與下保護板62以與機心40及後蓋95接觸的狀態收納於熱發電鐘表4的內部。
後蓋95由使用者在佩戴熱發電鐘表4時與手腕接觸，吸收其體溫的吸熱部93及阻止從吸熱部93吸收的熱的傳遞的隔熱部94構成。其吸熱部93最好由熱傳導率高的金屬形成。在本實施例中為不鏽鋼。此外，吸熱部93與下保護板62最好通過熱傳導率高的材料來固定。作為該材料可以使用例如熱傳導性潤滑脂。
另一方面，隔熱部94使用可以遮斷從吸熱部93向表殼10的熱量傳遞的材料例如ABS(丙烯腈一丁二烯-苯乙烯共聚合樹脂)或聚碳酸酯等塑料。
吸熱部93與隔熱部94在其接觸面上刻有圖中未示出的螺紋槽，兩者通過螺紋槽的擰合結合。此外，為了增加吸熱部93與隔熱部94的接合面的強度，設有由環氧樹脂系的粘接劑構成的粘接層96。
熱傳導板51具有比熱電元件60的外形尺寸大的孔部51，形成比隔熱部94的寬度大的圓環狀，使用熱傳導率高的金屬，例如不鏽鋼。該熱傳導板51在其孔部51a內放置熱電元件60的同時，其半徑方向內側的緣部51c與上保護板61與熱電元件60相接觸側的面61a接觸，在表殼10與隔熱部94之間分別通過由樹脂材料構成的密封件a、b被夾持地設置。
然後，在隔熱部94上形成螺紋孔，與同樣形成螺紋孔的熱傳導板51及表殼10由螺栓91一體地固定組裝。此時通過密封件a、b被壓縮，得到防水的效果。
機心40如圖19所示，端部40a連接於由塑料構成的固定架19上並固定。在該固定架19上形成狹縫19a及突起19b。該固定架19具有通過隔熱部94安裝於表殼10上時推壓熱傳導板51、使狹縫19a與突起19b適當變形、以將表殼10和上保護板61可靠地與熱傳導板51接觸的功能。此外，在機心40上具有在熱電元件60的冷接點側的彈簧或線圈等的凸部(圖中未示出)，但在上保護板61上開有與其相對應的孔，使其不與上保護板61相碰。
以上結構的熱發電鐘表4中，以與上保護板61接觸的圖12所示的端面55為冷接點，與下保護板62接觸的端面56為熱接點，向熱電元件60施加溫差。
在此，如第1實施例的熱發電鐘表1那樣，在上保護板61的上面疊加熱傳導板50，以從上保護板61的上側接觸的狀態設置熱傳導板50，從該熱傳導板50的上側向表殼10傳遞熱量的場合中，由於上保護板61與熱傳導板50及表殼10的厚度分別包含於熱發電鐘表1的全體厚度中，難以減小熱發電鐘表1的尺寸。
與此相對，本實施例的熱發電鐘表4由於在孔部51a內放置熱電元件60的同時，以緣部51c從下側與上保護板61接觸的狀態設置熱傳導板51，熱傳導板51與上保護板61重合，不增加厚度，不對全體的厚度產生影響。並且，由於能夠可靠地進行從上保護板61通過熱傳導板51向表殼10的熱量傳遞，表殼10的放熱有效率地進行。
但是在該熱發電鐘表4那樣多個部件接觸的結構中，各部件的尺寸誤差的調整很重要。這對於提高鐘錶內部的熱傳遞效率，從吸收體溫的後蓋95到放出熱量的表殼10，各部件相互可靠地接觸，有效地進行在它們之間的熱量的交換是必要的。此外，由於板狀的部件都使用熱傳導率高的金屬材料，會產生彎曲的問題。為此，在該熱發電鐘表4中，最好通過以下所述的適當設置彈性部件，吸收各部件的尺寸誤差，使各部件可靠地接觸。
即，如圖14所示的熱發電鐘表4那樣，最好在後蓋95的吸熱部93與下保護板62之間設置作為第1彈性部件的彈性部件25。
彈性部件25為形成與下保護板62相對應形狀的薄板狀部件，由熱傳導率高的熱傳導性良好、可壓縮的熱傳導性薄板構成，作為其材質以矽酮樹脂為好。例如可以採用信越化學公司制的矽酮樹脂薄片。
該彈性部件25由於形成可壓縮的薄片狀，在設置於吸熱部93與下保護板62之間時，在將後蓋95安裝於表殼10中之際，由下保護板62與後蓋95壓縮而變形。因此，即使熱電元件60或其他的部件在尺寸上有誤差，也能吸收這些誤差，此外即使有板狀部件的彎曲，也能吸收這些彎曲，使上保護板61與熱傳導板51的接觸及熱傳導板51與表殼10的接觸可靠。
因此，從上保護板61經過熱傳導板51向表殼10的熱傳遞良好，從表殼10的放熱可高效地進行。此外，由於彈性部件25熱傳導效率高，熱的傳導性好，通過設置於吸熱部93與下保護板62之間，從吸熱部93吸收的使用者的熱量向下保護板62有效地傳遞。因此，能夠提高施加於熱電元件60上的溫差。
此外，可如圖15所示的熱發電鐘表4那樣，在機心40與上保護板61之間設置作為第2彈性部件的彈性部件26。
該彈性部件26由與彈性部件25相同的材料形成，但不同點為其形狀上形成與上保護板61相對應的形狀。該彈性部件26設置於機心40與上保護板61之間時，在向表殼10內安裝後蓋95之際由機心40與上保護板61壓縮。為此，即使熱電元件60或其他部件的尺寸有誤差，也能吸收該誤差，使上保護板61與熱傳導板51的接觸及熱傳導板51與表殼10的接觸可靠。由此，從上保護板61經過熱傳導板51向表殼10的熱傳遞良好，從表殼10的放熱可高效率地進行。這樣，通過設置彈性部件26，在調整厚度方向的尺寸誤差的同時，使從機心40開始到彈性部件26及上保護板61的各自接觸良好，熱量傳遞良好地進行，使從機心40的熱量放出無損失並有效地進行。
再者，彈性部件26接觸機心40的下面，但為了避開與圖中未示出的線圈或彈簧的突出部分的接觸，在彈性部件26與上保護板61的一部分上開孔。
再者，也可如圖16所示的熱發電鐘表4那樣，在表殼10與熱傳導板51之間設置作為第3彈性部件的彈性部件27。
該彈性部件27由與彈性部件25相同的材料形成，但與彈性部件25不同點為其形狀上形成具有比熱傳導板51的孔部51a大的孔部的圓環狀。將該彈性部件27設置於表殼10與熱傳導板51之間時，在向表殼10內安裝後蓋95之際由表殼10和熱傳導板51壓縮。為此，即使熱電元件60或其他的部件尺寸有誤差也能吸收該誤差，使上保護板61與熱傳導板51的接觸及熱傳導板51與表殼10的接觸可靠。由此，從上保護板61經過熱傳導板51向表殼10的熱傳遞良好，從表殼10的放熱可高效率地進行。
再者，也可如圖17所示的熱發電鐘表4那樣，在上保護板61與熱傳導板51之間設置作為第4彈性部件的彈性部件28。
該彈性部件28由與彈性部件25相同的材料形成，但與彈性部件25不同點為其形狀上形成與具有尺寸與熱傳導板51的孔部51a相應的孔部的緣部51c相對應的圓環狀。
該彈性部件28設置於上保護板61與熱傳導板51之間時，在向表殼10內安裝後蓋95之際，由表殼10和熱傳導板51壓縮。為此，即使熱電元件60或其他的部件尺寸有誤差也能吸收該誤差，使上保護板61與熱傳導板51的接觸及熱傳導板51與表殼10的接觸可靠。由此，從上保護板61經過熱傳導板51向表殼10的熱傳遞良好，從表殼10的放熱可高效率地進行。
此外，可如圖18所示的熱發電鐘表4那樣，在上保護板61與機心40之間設置襯墊29。
該襯墊29形成與上保護板61相對應尺寸的薄圓板狀，由熱傳導率高的金屬材料構成。從形狀加工的容易方面看，在襯墊29的材料上最好使用例如不鏽鋼。將該襯墊29設置於機心40與上保護板61之間時，使驅動機構與上保護板61的接觸良好，熱傳導的效率好，從機心40的熱量的放出有效率地進行。
再者，在襯墊29上形成沿機心40的銷、彈簧、線圈等部件的突出部形狀的孔，不與各突出部相碰。
上述各熱發電鐘表4如圖14～圖18各自所示，對關於設置第1至第4的各彈性部件25～28及襯墊29任意一個的熱發電鐘表4進行了說明。但是，這些彈性部件25～28每個及襯墊29可以將其2個以上組合地設置。這樣，這些彈性部件25～28每個及襯墊29的作用可共同發揮，從熱電元件60到表殼10的熱量放出以進一步的效率進行。因而，向熱電元件60施加更大的溫差。
產業上利用的可能性根據本發明的熱發電鐘表及熱發電鐘表用後蓋，由於比以往的熱發電鐘表提高了後蓋的隔熱性，具有施加給熱電元件的溫差飛躍性地增大的效果。該熱電元件的輸出以由於施加於兩端的溫度差以2倍的比例增加，本發明的熱發電鐘表能量效率非常大。因而，不但容易進行通常的鐘表驅動，並且由於不用於驅動部分的能量也增加，能夠將這些增加的能量蓄存於充電電池中。因而，即使與以往的熱發電鐘表佩戴時間相同，也能夠通過非形態時長時間地驅動。
此外，由於通過擴大溫差使每單位面積的發電量增加，即使縮小熱電元件的面積也能夠保證必要的熱發電力。因而，能夠使鐘錶全體小型化，能夠降低熱電元件的成本。
再者，通過表殼與後蓋夾持熱傳導板的設置，能夠不影響鐘表全體的外觀而提高內部的熱傳遞效率，擴大施加在熱電元件兩端的溫差。此外，通過在內部各處設置彈性部件或襯墊，使各結構部件的接觸可靠，沒有損失地進行熱傳遞，能夠進一步擴大熱電元件的溫差。
權利要求
1.一種熱發電鐘表，具有在由固定有防風玻璃的金屬制表殼與後蓋形成的密閉空間內，具有錶盤和機心及熱傳導板，在該傳導板與所述後蓋之間收納有構成所述機心的電源的熱電元件的結構，其特徵為，所述後蓋由熱傳導率相異的二種以上材料構成。
2.按照權利要求1所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋具有在所述熱電元件對面處以該熱電元件的外形以上的尺寸形成的、熱傳導率高的熱傳導部，以及形成於其外側的熱傳導率低的隔熱部。
3.按照權利要求2所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋的所述熱傳導部由金屬材料構成，所述隔熱部由塑料或陶瓷構成。
4.按照權利要求3所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋通過金屬材料和塑料的插入成型形成。
5.按照權利要求3所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述熱傳導部與所述隔熱部通過螺栓固定成為一體。
6.按照權利要求3所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋的所述熱傳導部由所述隔熱部由設置於相互結合面上的螺紋槽彼此擰合成為一體。
7.按照權利要求3所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋的所述隔熱部由塑料構成，在該隔熱部的與所述表殼接觸面部分上設置有金屬制結合部。
8.按照權利要求2所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述的後蓋的隔熱部具有朝向其外周緩緩傾斜的傾斜面。
9.按照權利要求3所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋的隔熱部具有朝向其外周緩緩傾斜的傾斜面。
10.按照權利要求8所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋的熱傳導部具有以覆蓋所述傾斜面狀態伸出的邊緣部。
11.按照權利要求9所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述後蓋的熱傳導部具有以覆蓋所述傾斜面狀態伸出的邊緣部。
12.一種熱發電鐘表，具有在固定有防風玻璃的金屬制表殼與後蓋形成的密閉空間內，具有錶盤及機心，在該機心與所述後蓋之間，通過與該機心接觸的上保護板及與所述後蓋接觸的下保護板收納有作為該機心的電源的熱電元件的結構，其特徵為具有比所述熱電元件的外形大的孔部的圓環狀熱傳導板接觸於所述上保護板的與所述熱電元件接觸側的面上，同時夾持於所述表殼與所述後蓋中地被設置。
13.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述熱傳導板由金屬材料構成。
14.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，在所述下保護板與所述後蓋之間設置彈性部件。
15.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，在所述上保護板與所述機心之間設置彈性部件。
16.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，在所述表殼與所述熱傳導板之間設置彈性部件。
17.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，在所述上保護板與所述熱傳導板之間設置彈性部件。
18.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，在所述上保護板與所述機心之間設置襯墊。
19.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，在所述下保護板與所述後蓋之間設置第1彈性部件，在所述上保護板與所述機心之間設置第2彈性部件，在所述表殼與所述熱傳導板之間設置第3彈性部件，在所述上保護板與所述熱傳導板之間設置第4彈性部件，在所述上保護板與所述機心之間設置襯墊。
20.按照權利要求12所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述彈性部件為可壓縮的熱傳導率高的熱傳導薄片。
21.按照權利要求18所述的熱發電鐘表，其特徵為，所述襯墊由金屬材料構成。
22.一種熱發電鐘表用後蓋，與固定有防風玻璃的金屬制表殼一同形成具有錶盤、機心及熱傳導部的密閉空間，在與該熱傳導板之間形成收納有作為所述機心的電源的熱電元件的空間，其特徵為，由熱傳導率相異的二種以上材料構成。
23.按照權利要求22所述的熱發電鐘表用後蓋，其特徵為，具有形成於所述熱電元件對面處、同時具有在該熱電元件的外形的尺寸以上尺寸的熱傳導率高的熱傳導部，以及形成於其外側的熱傳導率低的隔熱部。
24.按照權利要求23所述的熱發電鐘表用後蓋，其特徵為，所述後蓋的隔熱部具有向其外周緩緩傾斜的傾斜面。
全文摘要
一種熱發電鐘表,由固定有防風玻璃(20)的金屬制表殼(10)與後蓋(70)形成的密閉空間,在該密閉空間內具有錶盤(30)和機心(40)及熱傳導板(50),在熱傳導板(50)與後蓋(70)之間收納有熱電元件(60)而構成熱發電鐘表(1),該後蓋(70)由在所述熱電元件(60)對面處以比該熱電元件(60)大的狀態設置的、由熱傳導率高的金屬等構成的熱傳導部(71),和形成於其外側的由熱傳導率低的塑料等構成的隔熱部(72)構成。
文檔編號G04B37/00GK1380994SQ01801520
公開日2002年11月20日 申請日期2001年5月31日 優先權日2000年5月31日
發明者渡邊滋, 村上淳, 酒卷由美子 申請人:時至準鐘錶股份有限公司