DE69712843T2

DE69712843T2 - Thermoelektrisch getriebenes Uhrwerk

Info

Publication number: DE69712843T2
Application number: DE69712843T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kawata
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-09-03
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2017-09-04
Also published as: JPH10142358A; JP3625359B2; US6075757A; EP0829781B1; DE69712843D1; EP0829781A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermoelektrisch betriebene Uhr.
Die Querschnittskonfiguration einer thermoelektrisch betriebenen Uhr des Standes der Technik ist in Fig. 4 gezeigt und z. B. offenbart im ungeprüften japanischen Patent Nr. 13279/1990. In Fig. 4 ist ein Gangwerk 30 thermisch isoliert von einer kalten Deckglas-Ausdrehung 31 und einem heißen Gehäusebodenabschnitt 32 mittels eines Rahmenabschnitts 37 über einen Metallring 38. Kunststoffringe 33 und 34 halten das Gangwerk 30 und isolieren thermisch einen thermoelektrischen Generator, der zwischen dem Gehäusebodenabschnitt 32 und dem kalten Metallring 35 angeordnet ist.
In einer solchen thermoelektrisch betriebenen Uhr des Standes der Technik wird Wärme von der kalten Deckglas-Ausdrehung 31 und vom kalten Metallring 35 über den Metallring 38 an die kalte Seite des thermoelektrischen Generators abgeleitet. Der Rahmenabschnitt 37 versucht somit, eine Wärmeisolation zwischen dem Gehäuseboden und dem Metallring zu schaffen, jedoch wird Wärme auf den Metallring 38 übertragen, der neben dem thermoelektrischen Generator angeordnet ist. Das Ergebnis ist, daß die Effizienz der Wärmeableitung gering ist.
FR 2425664A beschreibt eine Armbanduhr, die einen thermoelektrischen Generator umfaßt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Probleme zu beseitigen.
Die vorliegende Erfindung schafft eine thermoelektrisch betriebene Uhr, die die von einem thermoelektrischen Wandler erzeugte elektrische Leistung als eine Energiequelle verwendet, wobei die Uhr umfaßt:
ein Wärmeeingangsmittel zum Absorbieren von Wärme von einem menschlichen Körper, mit dem die Uhr in Kontakt steht;
ein wärmeleitendes federndes oder elastisches Element zum Leiten der vom Wärmeeingangsmittel absorbierten Wärme zur Wärmeenergieeingangsseite eines thermoelektrischen Generatormittels; dadurch gekennzeichnet, daß
ein wärmeleitendes Mittel, das eine Platte umfaßt, in Kontakt mit einem Wärmeausgangsabschnitt des thermoelektrischen Generatormittels montiert ist und mit einem Wärmeausgangsmittel in Kontakt steht, um Wärme abzugeben, wobei das Wärmeausgangsmittel einen wärmeableitenden Rahmen des Uhrgehäuses umfaßt, und wobei das Wärmeausgangsmittel und das Wärmeeingangsmittel voneinander beabstandet sind.
Bei der Erfindung ist eine wärmeleitende Platte, die aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, auf der Ausgangsseite einer thermoelektrischen Vorrichtung montiert, aus der thermische Energie entnommen wird. Diese wärmeleitende Platte ist auf der oberen Oberfläche eines Gehäusekörpers in direktem Kontakt mit einem wärmeableitenden Rahmen plaziert, der aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Somit kann die Wärme mit hoher Effizienz in den bzw. aus dem thermoelektrischen Generator übergehen.
In der Struktur gemäß dieser Erfindung absorbiert das Wärmeeingangsmittel Wärme von einem menschlichen Körper, mit dem diese Struktur in Kontakt steht, wobei ein wärmeleitendes elastisches Element die vom Wärmeeingangsmittel absorbierte Wärme zur Wärmeenergieeingangsseite eines thermoelektrischen Generatormittels leitet, und wobei ein wärmeleitendes Mittel die Wärme zwischen einer Wärmeenergieausgangsseite des thermoelektrischen Generatormittels und einem Wärmeausgangsmittel leitet. Das Wärmeausgangsmittel und das Wärmeeingangsmittel sind weit voneinander beabstandet.

Kurzbeschreibungen der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Funktionsblockschaltbild einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine typische Skizze, die das Operationsprinzip einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht einer thermoelektrisch betriebenen Uhr des Standes der Technik; und
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der Erfindung zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Fig. 1 ist ein Funktionsblockschaltbild einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 absorbiert ein Wärmeeingangsmittel 54 Wärme von einem menschlichen Körper, mit dem die Uhr in Kontakt steht. Ein wärmeleitendes elastisches oder federndes Element 53 leitet die vom Wärmeeingangsmittel 54 absorbierte Wärme zur Wärmeenergieeingangsseite eines thermoelektrischen Generatormittels 52 weiter. Ein wärmeleitendes Mittel 51 sorgt für die Wärmeleitung zwischen der Wärmeenergieausgangsseite des thermoelektrischen Generatormittels 52 und einem Wärmeausgangsmittel 50.
Fig. 2 ist eine Skizze, die das Operationsprinzip einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Uhr ein thermoelektrisches Generatormittel 63 zum Aufnehmen der Wärme von einem menschlichen Körper, mit dem die Uhr in Kontakt steht, und zum Umsetzen der Wärme in Elektrizität, ein Elektrizitätsspeichermittel 62 zum Speichern der vom thermoelektrischen Generatormittel 63 umgesetzten Elektrizität, ein Operationssteuermittel 61, das von der in Elektrizitätsspeichermittel 62 gespeicherten elektrischen Leistung angetrieben wird, und ein Anzeigemittel 60 zum Anzeigen der Zeit oder dergleichen unter der Kontrolle des Operationssteuermittels 61.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine Rückseitenabdeckung 1 vorgesehen, die ein Wärmeeingangsmittel (54) ist. Eine Rückseitenabdeckungsdichtung 10 ist zwischen der Rückseitenabdeckung 1 und einem Gehäusekörper 9 gehalten und ist aus einem thermoplastischen Kunstharz gefertigt, das z. B. eine Wärmeisolation bewirkt. Eine wärmeleitende Feder 2, die ein wärmeleitendes elastisches oder federndes Element (53) ist, ist aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt, wie z. B. Aluminium oder Kupfer. Ein Ende der wärmeleitenden Feder 2 ist mit der Rückseitenabdeckung 1 in Kontakt, während das andere Ende mit dem Wärmeeingangsseitenabschnitt 3a einer thermoelektrischen Vorrichtung 3 in Kontakt ist, die ein thermoelektrisches Generatormittel (52) ist. Die Feder wird wie gezeigt von einer Hauptplatte 12 gehalten, die aus einem thermoplastischen Kunstharz gefertigt ist, das eine Wärmeisolation bewirkt.
Ein Wärmeausgangsseitenabschnitt 3b bzw. die andere Seite der thermoelektrischen Vorrichtung 3 steht in Kontakt mit einer wärmeleitenden Platte 4, die einen auf ihrer äußeren Oberfläche Führungsstiftabschnitt 4a aufweist. Die wärmeleitende Platte 4 ist ein wärmeleitendes Mittel (51), das ein Ziffernblatt trägt. Eine (nicht gezeigte) Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung ist auf der Oberfläche des Ziffernblattes 6 ausgebildet. Ein wärmeableitender Rahmen 5 ist auf dem Gehäusekörper 9 mittels Einsetzformarbeit aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet, wie z. B. Aluminium oder Kupfer. Ein wärmeableitender Rahmen 5, der ein Wärmeausgangsmittel (50) ist und mit einem Korrosionsschutzmittel behandelt ist, ist auf dem Gehäusekörper 9 montiert. Der wärmeableitende Rahmen 5 hält ein Glas 7 über einer Glasdichtung 8 und ist mit dem Führungsstiftabschnitt 4a der wärmeleitenden Platte 4 in Kontakt.
Eine gedruckte Leiterplatte 11 ist mit einer Seite (z. B. dem Wärmeausgangsabschnitt 3b) der thermoelektrischen Vorrichtung 3 über einen Draht 11a in Kontakt. Die gedruckte Leiterplatte 11 (61) ist mit einem Schaltungsblock 15 (61), der an der Hauptplatte 12 befestigt ist, elektrisch verbunden. Die von der thermoelektrischen Vorrichtung 3 (63) erzeugte elektrische Leistung wird von der gedruckten Leiterplatte 11 unter der Steuerung einer (nicht gezeigten) Elektrizitätsspeicher-Steuerschaltung in einer Sekundärbatterie 14 gespeichert (62). Der Schaltungsblock 15, der von der gespeicherten elektrischen Leistung angetrieben wird, aktiviert einen Antriebsmotor (nicht gezeigt), um einen Zeigergetriebezug 17 (60) zu betätigen und zu steuern, der ein viertes Radritzel 17a, ein zweites Radritzel 17b und ein Stundenrad 17c enthält, die von einer Getriebezugbrücke 16 und der Hauptplatte 12 gehalten werden. Die Zeiger, die einen Sekundenzeiger 18a, einen Minutenzeiger 18b und einen Stundenzeiger 8c umfassen, sind am Zeigergetriebezug montiert, um die Zeit anzuzeigen. Die Sekundärbatterie 14, der Schaltungsblock 15 usw. werden von einem Halter 13 ortsfest gehalten. Es wird ein Raum sichergestellt, der für eine thermische Isolation der Rückseitenabdeckung 1 sorgt.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform einer thermoelektrisch betriebenen Uhr gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 5 besitzt der aus einem thermoplastischen Kunstharz gefertigte Gehäusekörper einen geneigten Oberflächenabschnitt 9a, der einen Haftsitz oder Preßsitz erlaubt.
Der wärmeableitende Rahmen 5 besitzt einen inneren geneigten Oberflächenabschnitt 5a, der mit dem geneigten Oberflächenabschnitt 9a des Gehäusekörpers 9 zusammenwirkt, um eine Montage mit Preßsitz zu ermöglichen. Diese Ausführungsform ist ansonsten der Ausführungsform 1 ähnlich.
Wie beschrieben worden ist, umfaßt die vorliegende Erfindung ein Wärmeeingangsmittel zum Absorbieren von Wärme von einem menschlichen Körper, mit dem diese Struktur in Kontakt steht, ein wärmeleitendes elastisches Element zum Leiten der vom Wärmeeingangsmittel absorbierten Wärme zu einer Wärmeenergieeingangsseite eines thermoelektrischen Generatormittels, und ein wärmeleitendes Mittel zum Leiten der Wärme zwischen einer Wärmeenergieausgangsseite des thermoelektrischen Generatormittels und einem Wärmeausgangsmittel. Das Wärmeausgangsmittel und das Wärmeeingangsmittel sind weit voneinander beabstandet. Die Wärme kann effizient in die bzw. aus der thermoelektrischen Vorrichtung übertragen werden. Folglich kann die Effizienz der thermoelektrischen Umsetzung verbessert werden.
Die vorangehende Beschreibung ist lediglich beispielhaft, wobei für Fachleute offensichtlich ist, daß daran Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Thermoelektrisch betriebene Uhr, die die von einem thermoelektrischen Wandler (3, 52, 63) erzeugte elektrische Leistung als Energiequelle verwendet, wobei die Uhr umfaßt:

ein Wärmeeingangsmittel (1, 54) zum Absorbieren von Wärme von einem menschlichen Körper, mit dem die Uhr in Kontakt steht;

ein wärmeleitendes federndes oder elastisches Element (2, 53) zum Leiten der vom Wärmeeingangsmittel absorbierten Wärme zur Wärmeenergieeingangsseite (3a) eines thermoelektrischen Generatormittels (3, 52, 63);

dadurch gekennzeichnet, daß

ein wärmeleitendes Mittel (4, 51), das eine Platte (4) umfaßt, in Kontakt mit einem Wärmeausgangsabschnitt (3b) des thermoelektrischen Generatormittels montiert ist und mit einem Wärmeausgangsmittel (5, 50) in Kontakt steht, um Wärme abzugeben, wobei das Wärmeausgangsmittel einen wärmeableitenden Rahmen (5) des Uhrgehäuses umfaßt, und wobei das Wärmeausgangsmittel (50) und das Wärmeeingangsmittel (54) voneinander beabstandet sind.

2. Uhr nach Anspruch, bei der der Rahmen (5) gebildet wird durch Einsetzformarbeit aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit.

3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Rahmen am Gehäuse befestigt wird durch Ausführen einer Preßpassung (5a, 9a) mit dem Gehäusekörper (9).

4. Uhr nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das wärmeleitende Mittel (4, 51) einen aufrechtstehenden Stift (4a) zum Positionieren eines Ziffernblatts (6) der Uhr enthält.

5. Uhr nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der das wärmeleitende federnde oder elastische Element (2, 53) eine Feder (2) aus einem Material wie z. B. Aluminium oder Kupfer umfaßt.

6. Uhr nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Wärmeeingangsmittel eine Rückseitenabdeckung (1) des Gehäuses umfaßt.

7. Uhr nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Ziffernblatt (6) der Uhr eine Oberflächenbeschichtung zum Reflektieren von Wärmestrahlung aufweist.