JP2000227484A - 電子時計 - Google Patents
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- JP2000227484A JP2000227484A JP11029224A JP2922499A JP2000227484A JP 2000227484 A JP2000227484 A JP 2000227484A JP 11029224 A JP11029224 A JP 11029224A JP 2922499 A JP2922499 A JP 2922499A JP 2000227484 A JP2000227484 A JP 2000227484A
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- static electricity
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for
- H05K1/0254—High voltage adaptations; Electrical insulation details; Overvoltage or electrostatic discharge protection ; Arrangements for regulating voltages or for using plural voltages
- H05K1/0257—Overvoltage protection
- H05K1/026—Spark gaps
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- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time-pieces
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/008—Mounting, assembling of components
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 時計の外装ケースから侵入した静電気を時計
の電子回路に悪影響を与えず放電させること。 【解決手段】 熱発電時計外装ケースの断熱材を絶縁手
段としてケースを複数に絶縁し、時計の外装ケースを充
電用の電極として用いる構造の時計および同様に時計の
上ケースと下ケースが電気的に絶縁されている構造をし
ている時計において、時計の外装から侵入した静電気を
大気中に自由放電させる回路パターンを熱発電器内の配
線基板にもうけた。また同様に充電電極間に放電層を設
けた。それによって静電気による時計の電子回路の誤動
作を防止することが可能になった。
の電子回路に悪影響を与えず放電させること。 【解決手段】 熱発電時計外装ケースの断熱材を絶縁手
段としてケースを複数に絶縁し、時計の外装ケースを充
電用の電極として用いる構造の時計および同様に時計の
上ケースと下ケースが電気的に絶縁されている構造をし
ている時計において、時計の外装から侵入した静電気を
大気中に自由放電させる回路パターンを熱発電器内の配
線基板にもうけた。また同様に充電電極間に放電層を設
けた。それによって静電気による時計の電子回路の誤動
作を防止することが可能になった。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、時計内部に設けた
二次電池に外部から充電する電子時計であって、充電端
子の静電気保護機能を有する電子時計に関する。
二次電池に外部から充電する電子時計であって、充電端
子の静電気保護機能を有する電子時計に関する。
【0002】
【従来の技術】近年電子時計は電池交換を必要としない
ソーラー発電や熱発電など何らかの発電手段を持ったも
のが製品化されている。これらの時計には内部に二次電
池が設けられ、発電した電力を一旦二次電池に蓄え、発
電できない時でも時計が止まらないように構成されてい
る。ここで、二次電池の容量が小さいと蓄電電力を使い
切ってしまう事が頻繁に起こり、これを防止するため大
容量の二次電池が用いられるようになってきた。しか
し、蓄電電力を使い切ってしまった場合に、時計が動作
可能なレベルまで二次電池を充電することが大変で、場
合によっては動作不能になってしまうことがある。この
ため、外部から二次電池に直接充電できるように構成し
て、このような不具合を防止する事が考えられている。
また、発電手段を持たず、直接外部から時計内部の二次
電池に充電するよう構成された時計も製品化されてい
る。
ソーラー発電や熱発電など何らかの発電手段を持ったも
のが製品化されている。これらの時計には内部に二次電
池が設けられ、発電した電力を一旦二次電池に蓄え、発
電できない時でも時計が止まらないように構成されてい
る。ここで、二次電池の容量が小さいと蓄電電力を使い
切ってしまう事が頻繁に起こり、これを防止するため大
容量の二次電池が用いられるようになってきた。しか
し、蓄電電力を使い切ってしまった場合に、時計が動作
可能なレベルまで二次電池を充電することが大変で、場
合によっては動作不能になってしまうことがある。この
ため、外部から二次電池に直接充電できるように構成し
て、このような不具合を防止する事が考えられている。
また、発電手段を持たず、直接外部から時計内部の二次
電池に充電するよう構成された時計も製品化されてい
る。
【0003】このような時計では充電のための電極が外
部に引き出されて設けられているので、静電気による電
気ショックが加わる可能性がある。この電気ショックに
よる不具合を防止するため静電気保護回路が用いられ
る。従来の静電気保護回路の詳細回路を図1を用いて説
明する。また第2図は従来の静電気保護回路付き電子時
計のブロック図を表している。入力端子301は図2の
第一の接続手段114を通じて第一の外部電極101に
接続している。入力端子301は抵抗302に接続して
いる。抵抗302の他端は出力端子305と第3のダイ
オード303のアノードと第四のダイオード304のカ
ソードとに接続している。第3のダイオード303のカ
ソードは蓄電手段109のプラス側であるプラス電位1
12に接続している。第4のダイオード304のアノー
ドは蓄電手段109のマイナスである基準電位111に
接続している。基準電位111は第二の外部電極107
により時計外部に引き出されている。出力端子305は
逆流防止の第一のダイオード103を介して充電保護回
路108の入力部に接続している。一方、熱発電器10
4で発電した電圧は第二の接続手段113により昇圧回
路105に供給され、昇圧回路105で昇圧した電力が
第二のダイオード106を介して充電保護回路108の
入力部に供給される。充電保護回路108の出力には蓄
電手段109が接続され、蓄電手段109に対する充電
を制御し、過充電等を防止する。蓄電手段109に蓄積
された電力は時計回路110に供給され時計回路が時刻
の計数と表示を行う。
部に引き出されて設けられているので、静電気による電
気ショックが加わる可能性がある。この電気ショックに
よる不具合を防止するため静電気保護回路が用いられ
る。従来の静電気保護回路の詳細回路を図1を用いて説
明する。また第2図は従来の静電気保護回路付き電子時
計のブロック図を表している。入力端子301は図2の
第一の接続手段114を通じて第一の外部電極101に
接続している。入力端子301は抵抗302に接続して
いる。抵抗302の他端は出力端子305と第3のダイ
オード303のアノードと第四のダイオード304のカ
ソードとに接続している。第3のダイオード303のカ
ソードは蓄電手段109のプラス側であるプラス電位1
12に接続している。第4のダイオード304のアノー
ドは蓄電手段109のマイナスである基準電位111に
接続している。基準電位111は第二の外部電極107
により時計外部に引き出されている。出力端子305は
逆流防止の第一のダイオード103を介して充電保護回
路108の入力部に接続している。一方、熱発電器10
4で発電した電圧は第二の接続手段113により昇圧回
路105に供給され、昇圧回路105で昇圧した電力が
第二のダイオード106を介して充電保護回路108の
入力部に供給される。充電保護回路108の出力には蓄
電手段109が接続され、蓄電手段109に対する充電
を制御し、過充電等を防止する。蓄電手段109に蓄積
された電力は時計回路110に供給され時計回路が時刻
の計数と表示を行う。
【0004】静電気が入力端子301に入ってきたら抵
抗302で減圧してさらに第三のダイオード303また
は第4のダイオード304に流れることで、スパイク状
の過大電圧を低減し、出力回路305以降に起きる静電
気の影響を減少させ破壊や誤動作を防止する。
抗302で減圧してさらに第三のダイオード303また
は第4のダイオード304に流れることで、スパイク状
の過大電圧を低減し、出力回路305以降に起きる静電
気の影響を減少させ破壊や誤動作を防止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】充電用電極として外装
ケースの上ケース、及び下ケースが用いられる。この場
合上ケースと下ケースの間は絶縁されているため、ケー
スを通して外部から侵入した静電気はすみやかに人体に
放電されずに電子時計内部の電子回路に流れることがあ
る。この静電気が時計回路に与える影響を低減するため
に、上記の静電気保護回路が用いられる。
ケースの上ケース、及び下ケースが用いられる。この場
合上ケースと下ケースの間は絶縁されているため、ケー
スを通して外部から侵入した静電気はすみやかに人体に
放電されずに電子時計内部の電子回路に流れることがあ
る。この静電気が時計回路に与える影響を低減するため
に、上記の静電気保護回路が用いられる。
【0006】しかし、従来の静電気保護回路では静電気
の影響を低減する効果が十分でなく、静電破壊は防止で
きるものの、静電気放電規格IEC1000−4−2に
おいて、接触放電6KV、気中放電においては8KVま
でしか回路誤動作を防ぐことができなかった。日常使用
では作業によって接触放電8kV、気中放電15kV程
度までの放電が起こるので、この場合従来の静電気保護
回路では時計回路の誤動作を防止できなかった。
の影響を低減する効果が十分でなく、静電破壊は防止で
きるものの、静電気放電規格IEC1000−4−2に
おいて、接触放電6KV、気中放電においては8KVま
でしか回路誤動作を防ぐことができなかった。日常使用
では作業によって接触放電8kV、気中放電15kV程
度までの放電が起こるので、この場合従来の静電気保護
回路では時計回路の誤動作を防止できなかった。
【0007】本発明は、日常使用では問題が発生しない
よう、接触放電8kV、気中放電15kV程度の高電圧
の静電気による電子時計の誤動作や破壊や劣化の防止を
課題としている。
よう、接触放電8kV、気中放電15kV程度の高電圧
の静電気による電子時計の誤動作や破壊や劣化の防止を
課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電子時計は、畜
電手段と、導体ケースと絶縁体ケースで構成している外
装ケースとを有する電子時計において、前記導体ケース
は前記絶縁体ケースで複数に分割してそれぞれの前記導
体ケースが電気的に絶縁状態になる構成となっている。
さらに前記導体ケースの一部を前記蓄電手段へ充電する
ための電極として用いる構成により前記電子時計の外部
より外部エネルギーを前記蓄電手段へ充電が可能となっ
ている。これらの構成において静電気耐圧を向上するた
め通常の静電気保護回路以外にさらに熱発電器内の配線
基板に静電気放電用のパターンを設けることとした。ま
た、さらに空気放電層を充電電極間に設けることとし
た。これにより時計回路これにより時計回路の誤動作や
破壊や劣化をより防止することをができるようにした。
電手段と、導体ケースと絶縁体ケースで構成している外
装ケースとを有する電子時計において、前記導体ケース
は前記絶縁体ケースで複数に分割してそれぞれの前記導
体ケースが電気的に絶縁状態になる構成となっている。
さらに前記導体ケースの一部を前記蓄電手段へ充電する
ための電極として用いる構成により前記電子時計の外部
より外部エネルギーを前記蓄電手段へ充電が可能となっ
ている。これらの構成において静電気耐圧を向上するた
め通常の静電気保護回路以外にさらに熱発電器内の配線
基板に静電気放電用のパターンを設けることとした。ま
た、さらに空気放電層を充電電極間に設けることとし
た。これにより時計回路これにより時計回路の誤動作や
破壊や劣化をより防止することをができるようにした。
【0009】
【発明の実施の形態】図3は、本発明の実施の形態を示
すブロック図で、放電機能付き電子時計の例を示してい
る。図2と同様のものは同一の番号を付けており、説明
を省略する。図3において静電気放電パターン115は
熱発電器104に組み込まれており、熱発電器104の
上下の電極を用いて第一の外部電極101と第二の外部
電極107とになるべく直接接続するよう構成してい
る。また、空気放電層116も第一の外部電極101と
第二の外部電極107の間に設けている。静電気放電パ
ターン115、空気放電層116のいずれも電気エネル
ギーを時計回路内に引き込まないように、できる限り短
いルートで流し、大気に速やかに放電するため電気的な
ノイズが時計回路内に侵入して不具合が発生する事を効
率よく防止できる。
すブロック図で、放電機能付き電子時計の例を示してい
る。図2と同様のものは同一の番号を付けており、説明
を省略する。図3において静電気放電パターン115は
熱発電器104に組み込まれており、熱発電器104の
上下の電極を用いて第一の外部電極101と第二の外部
電極107とになるべく直接接続するよう構成してい
る。また、空気放電層116も第一の外部電極101と
第二の外部電極107の間に設けている。静電気放電パ
ターン115、空気放電層116のいずれも電気エネル
ギーを時計回路内に引き込まないように、できる限り短
いルートで流し、大気に速やかに放電するため電気的な
ノイズが時計回路内に侵入して不具合が発生する事を効
率よく防止できる。
【0010】図4は本発明の実施の形態である熱発電電
子時計の構造を示す断面図である。ムーブメント201
は電子時計の電子回路やモーターや輪列や表示装置を含
む時計のムーブメントである。熱発電器104は上下の
基板の間にP型熱電材料とN型材料を多数並べ、それら
を交互に電気的に直列に接続したもので、上下の温度差
にほぼ比例した電圧が得られるものである。風防ガラス
202は時計の風防ガラスである。断熱胴203は熱発
電器104が効率的に発電するように放熱側と吸熱側と
を断熱する断熱材である。断熱材203は放熱側の導体
ケースである第一の外部電極101と吸熱側の導体ケー
スである第二の外部電極107とを断熱するととも電気
的に絶縁している。絶縁することで充電用の電極として
ケースの一部を用いることができる。静電気放電パター
ン115は、熱発電器104に組み込まれており、発電
出力電圧を取り出すための配線基板に設けている。熱発
電器104の出力は第二の接続手段113及び基準電位
111としてムーブメント201に供給される。また、
基準電位111は第二の外部電極107とも接続されて
いる。大気放電層116が第一の外部電極101及び第
二の外部電極107とに接続するように設けられている
が、詳細は後で説明する。
子時計の構造を示す断面図である。ムーブメント201
は電子時計の電子回路やモーターや輪列や表示装置を含
む時計のムーブメントである。熱発電器104は上下の
基板の間にP型熱電材料とN型材料を多数並べ、それら
を交互に電気的に直列に接続したもので、上下の温度差
にほぼ比例した電圧が得られるものである。風防ガラス
202は時計の風防ガラスである。断熱胴203は熱発
電器104が効率的に発電するように放熱側と吸熱側と
を断熱する断熱材である。断熱材203は放熱側の導体
ケースである第一の外部電極101と吸熱側の導体ケー
スである第二の外部電極107とを断熱するととも電気
的に絶縁している。絶縁することで充電用の電極として
ケースの一部を用いることができる。静電気放電パター
ン115は、熱発電器104に組み込まれており、発電
出力電圧を取り出すための配線基板に設けている。熱発
電器104の出力は第二の接続手段113及び基準電位
111としてムーブメント201に供給される。また、
基準電位111は第二の外部電極107とも接続されて
いる。大気放電層116が第一の外部電極101及び第
二の外部電極107とに接続するように設けられている
が、詳細は後で説明する。
【0011】熱発電器104に設けられた静電気放電パ
ターン115の詳細パターンを図5に示す。回路パター
ン間の放電間隔は1.5mmとした。これらのパターンは
熱発電器104の上下面に設けた金属電極に接続され、
この上下面電極から放熱側の導体ケースである第一の外
部電極101と吸熱側の導体ケースである第二の外部電
極107とにつながっている。周りの回路の条件などに
応じて放電間隔は0.5〜2.5mmの値をとる事があ
る。
ターン115の詳細パターンを図5に示す。回路パター
ン間の放電間隔は1.5mmとした。これらのパターンは
熱発電器104の上下面に設けた金属電極に接続され、
この上下面電極から放熱側の導体ケースである第一の外
部電極101と吸熱側の導体ケースである第二の外部電
極107とにつながっている。周りの回路の条件などに
応じて放電間隔は0.5〜2.5mmの値をとる事があ
る。
【0012】次に図4の大気放電層116について詳細
に説明する。その詳細断面図を図6に示す。絶縁材料1
18は表面抵抗率が10^5以上の材料でプラスチック
等を用いる。絶縁材料118の下面には蒸着や接着によ
り導電層117が設けられ、導電層117は一般的な金
属導体である。導電層117は第二の外部電極107に
接着等により固定され、電気的にも導通している。絶縁
材料118の上面にはZ字状の金属板120の端面が押
し当てられており、他の端面が第一の外部電極101に
接着等により固定すると共に電気的導通をとっている。
絶縁材料118には穴が開けられており、この空間が空
気放電層119となっている。大気放電層116のギャ
ップは1.5mmとした。絶縁材料と導電層の構成材料に
より大気放電層116のギャップは0.5〜2.5mmの
値をとる。
に説明する。その詳細断面図を図6に示す。絶縁材料1
18は表面抵抗率が10^5以上の材料でプラスチック
等を用いる。絶縁材料118の下面には蒸着や接着によ
り導電層117が設けられ、導電層117は一般的な金
属導体である。導電層117は第二の外部電極107に
接着等により固定され、電気的にも導通している。絶縁
材料118の上面にはZ字状の金属板120の端面が押
し当てられており、他の端面が第一の外部電極101に
接着等により固定すると共に電気的導通をとっている。
絶縁材料118には穴が開けられており、この空間が空
気放電層119となっている。大気放電層116のギャ
ップは1.5mmとした。絶縁材料と導電層の構成材料に
より大気放電層116のギャップは0.5〜2.5mmの
値をとる。
【0013】金属板120は絶縁材料118と密着して
いる事が望ましいので、図には示されていないがムーブ
メント201から伸びた弾性材で金属板120を絶縁材
料118に押し付ける構造とする事が考えられる。ま
た、金属板120を二つに分けて、一方の金属板を絶縁
材料118に接着し、この金属板に対してもう一方の金
属板を弾性を持たせて接触させて導通させる構成も可能
である。更に、導電層117あるいは金属板120の空
気放電層119に当たる部分を尖がらせる事により放電
を安定させる事も考えられる。
いる事が望ましいので、図には示されていないがムーブ
メント201から伸びた弾性材で金属板120を絶縁材
料118に押し付ける構造とする事が考えられる。ま
た、金属板120を二つに分けて、一方の金属板を絶縁
材料118に接着し、この金属板に対してもう一方の金
属板を弾性を持たせて接触させて導通させる構成も可能
である。更に、導電層117あるいは金属板120の空
気放電層119に当たる部分を尖がらせる事により放電
を安定させる事も考えられる。
【0014】このような構成により、電極間のギャップ
が絶縁材料118の厚みで安定に保たれ、放電電圧が安
定になる。また、導電層117及び金属板120は比較
的厚い金属で十分抵抗あるいはインピーダンスが低いの
で、放電電流により電圧が上昇してしまう事が無く、静
電気による不具合の低減効果が安定に保たれる。静電気
放電試験の内容と結果を表1に示す。ここで、ESDシ
ュミレータの性能及び特性は エネルギー蓄積容量Cs:150PF 放電抵抗Rd:330Ω 充電抵抗Rch:50MΩ である。
が絶縁材料118の厚みで安定に保たれ、放電電圧が安
定になる。また、導電層117及び金属板120は比較
的厚い金属で十分抵抗あるいはインピーダンスが低いの
で、放電電流により電圧が上昇してしまう事が無く、静
電気による不具合の低減効果が安定に保たれる。静電気
放電試験の内容と結果を表1に示す。ここで、ESDシ
ュミレータの性能及び特性は エネルギー蓄積容量Cs:150PF 放電抵抗Rd:330Ω 充電抵抗Rch:50MΩ である。
【0015】
【表1】
【0016】尚、本実施の形態では、熱発電時計の場合
を説明したが、電極の形状や配置を変えることでソーラ
ー発電時計など発電器と蓄電器を持つ電子時計、発電器
は持たないが蓄電器を持つ電子時計、携帯電子機器、家
電機器にも適用可能である。これまでの説明では、静電
気放電パターン115と空気放電層116の両方を用い
ているが、一方だけでも効果があり、一方だけを用いた
構成も本発明に含まれる。
を説明したが、電極の形状や配置を変えることでソーラ
ー発電時計など発電器と蓄電器を持つ電子時計、発電器
は持たないが蓄電器を持つ電子時計、携帯電子機器、家
電機器にも適用可能である。これまでの説明では、静電
気放電パターン115と空気放電層116の両方を用い
ているが、一方だけでも効果があり、一方だけを用いた
構成も本発明に含まれる。
【0017】また、断熱胴203の内側側面に金属蒸着
などで図5に示すような静電気放電パターンを形成し、
この電極を必要に応じて断熱胴203の上下面まで電極
を引き延ばし、第一の外部電極101と第二の外部電極
107に接続する構成も可能であり、これも本発明に含
まれる。更に、静電気放電パターン115と空気放電層
116で静電気による電気ノイズを低減した後に用いる
静電気保護回路としてコンデンサと抵抗を用いたフィル
タ回路を用いてスパイクノイズを小さくしたり、ツェナ
ーダイオードなどによりスパイクノイズのピークを制限
する事により、静電気がかかっても電子回路に入る影響
を低減することもできる。
などで図5に示すような静電気放電パターンを形成し、
この電極を必要に応じて断熱胴203の上下面まで電極
を引き延ばし、第一の外部電極101と第二の外部電極
107に接続する構成も可能であり、これも本発明に含
まれる。更に、静電気放電パターン115と空気放電層
116で静電気による電気ノイズを低減した後に用いる
静電気保護回路としてコンデンサと抵抗を用いたフィル
タ回路を用いてスパイクノイズを小さくしたり、ツェナ
ーダイオードなどによりスパイクノイズのピークを制限
する事により、静電気がかかっても電子回路に入る影響
を低減することもできる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、特に、熱発電時計の断
熱材を絶縁体として用い吸熱側のケースと放熱側のケー
スを外部充電用電極端子として使用する構造をもついわ
ゆる静電気の侵入しやすい構造の時計において、比較的
安価な追加電極、追加部品を用いて静電気による高電圧
をバイパスし、低減するので、誤動作や破壊や劣化を防
止する事ができる。
熱材を絶縁体として用い吸熱側のケースと放熱側のケー
スを外部充電用電極端子として使用する構造をもついわ
ゆる静電気の侵入しやすい構造の時計において、比較的
安価な追加電極、追加部品を用いて静電気による高電圧
をバイパスし、低減するので、誤動作や破壊や劣化を防
止する事ができる。
【図1】従来の静電気保護回路の回路図
【図2】従来の静電気保護回路付き電子時計の回路ブロ
ック図
ック図
【図3】本発明の静電気保護回路付き電子時計の回路ブ
ロック図
ロック図
【図4】本発明の静電気保護回路付き電子時計の断面図
【図5】静電気放電パターンの詳細図
【図6】静電気放電層の詳細断面構造図
113 第二の接続手段 114 第一の接続手段 115 静電気放電用パターン 103 第一のダイオード 106 第二のダイオード 111 基準電位 112 プラス電位 117 導電層 118 絶縁材料 119 空気放電層 120 金属板 201 ムーブメント 202 風防ガラス 203 断熱胴 301 入力端子 302 抵抗 305 出力端子
フロントページの続き Fターム(参考) 2F002 AA12 AC02 AC03 AC04 AE00 2F082 AA02 FF08 FF10 JJ00 2F084 AA06 BB06 BB09 FF02 GG02 GG08 JJ02 JJ07 JJ08
Claims (2)
- 【請求項1】 導体ケースと、絶縁体ケースと、発電手
段と、を有する電子時計であって、 前記導体ケースは前記絶縁体ケースで複数に分割され、
それぞれの導体ケースが電気的に絶縁状態にあるととも
に、 前記発電手段の回路基板上に外部より侵入してきた静電
気を空気中に放電する回路パターンが設けられたことを
特徴とする電子時計。 - 【請求項2】 導体ケースと、絶縁体ケースと、発電手
段と、を有する電子時計であって、 前記導体ケースは前記絶縁体ケースで複数に分割され、
それぞれの導体ケースが電気的に絶縁状態にあるととも
に、 外部より侵入してきた静電気を空気中に放電するための
静電気放電層を備えることを特徴とする電子時計
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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