WO1999019775A1 - Watch provided with thermoelectric generation unit - Google Patents

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WO1999019775A1
WO1999019775A1 PCT/JP1998/004588 JP9804588W WO9919775A1 WO 1999019775 A1 WO1999019775 A1 WO 1999019775A1 JP 9804588 W JP9804588 W JP 9804588W WO 9919775 A1 WO9919775 A1 WO 9919775A1
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thermoelectric
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timepiece
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PCT/JP1998/004588
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Susumu Seiko Instruments Inc. KOTANAGI
Akihiro Seiko Instruments Inc. MATOGE
Yoshifumi Seiko Instruments R & D Center Inc. YOSHIDA
Fumiyasu Seiko Instruments R & D Center Inc. UTSUNOMIYA
Matsuo Seiko Instruments R & D Center Inc. KISHI
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G19/00—Electric power supply circuits specially adapted for use in electronic time-pieces
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time-pieces
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
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    • H02M3/06—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece provided with a thermoelectric generation unit containing a thermoelectric element that generates an electromotive force based on the Seebeck effect.
  • the present invention provides an electromotive force generated by a thermoelectric generation unit containing one or more thermoelectric elements, which is stored in a power storage member, operated by the electromotive force, and operated using the power storage member as a power source. It relates to a clock configured as described above.
  • the present invention provides an electromotive force generated by a thermoelectric generator unit accommodating one or more thermoelectric elements, which is stored in a power storage member, operated by the electromotive force, and operated using the power storage member as a power source.
  • the invention relates to a configured portable electronic device.
  • the portable electronic device of the present invention includes an analog electronic clock, a digital electronic clock, an analog digital composite electronic clock, a timer device, an alarm device, a timer and / or an analog electronic clock with an alarm, a timer and / or an alarm.
  • an analog electronic clock includes an analog electronic clock, a digital electronic clock, an analog digital composite electronic clock, a timer device, an alarm device, a timer and / or an analog electronic clock with an alarm, a timer and / or an alarm.
  • thermoelectric generator made up of a number of individual component parts is made of a metal casing. It is located between the bottom and the support ring.
  • thermoelectric generator (Peltier battery)
  • the heating electrode is placed facing the bottom of the casing
  • the cold electrode is placed facing the metal cover.
  • the thermoelectric generator is held against the intermediate ring via a shock absorber.
  • the first insulator is used as a heat-absorbing side
  • the second insulator is used as a heat-radiating side
  • an output end is used. Then, the electromotive force is obtained, and the electromotive force is stored in the power storage member, and the power storage member operates the time display means.
  • thermoelectric elements are divided into portions inside the wristwatch other than the portion occupied by the movement. Has been arranged.
  • a p-type thermoelectric element and an n-type thermoelectric element are connected at an end to form a thermocouple. All thermocouples are connected in series to form a thermoelectric element.
  • thermoelectric generation element is disposed between a back cover and a module cover.
  • the thermoelectric generator includes a number of thermocouples.
  • thermoelectric generation unit containing one or more thermoelectric elements.
  • thermoelectric elements have low resistance to external forces.
  • a thermoelectric element since many p-type and ⁇ -type thermoelectric elements in the form of elongated columns are arranged, the ⁇ -type and ⁇ -type thermoelectric elements are oriented at right angles to their longitudinal direction. When the force was applied, the thermoelectric element could be broken. Also, when a force along the longitudinal direction was applied to the ⁇ -type thermoelectric element and the ⁇ -type thermoelectric element, if the force exceeded a certain magnitude, the thermoelectric element could be broken.
  • thermoelectric element Conventionally, the strength of the thermoelectric element could not be increased because the thermoelectric element was directly arranged in the space inside the wristwatch without mounting the thermoelectric element as a thermoelectric generation unit.
  • a means for connecting the thermoelectric elements is required.
  • thermoelectric element is arranged inside the wristwatch with one surface of the thermoelectric element directly in contact with the back cover of the wristwatch. Therefore, the dimensions of the parts that make up the watch Due to legal tolerances (variations in the dimensions of parts that occur during manufacturing), there was a possibility that a gap might be formed between the thermoelectric element and the back cover. The generation of such a gap may reduce the power generation efficiency of the thermoelectric generator unit.
  • An object of the present invention is to provide a timepiece equipped with a thermoelectric generation unit, which has a structure in which the dimensional tolerance of the components constituting the timepiece is taken into consideration, and which has a high power generation efficiency of the thermoelectric generation unit.
  • Another object of the present invention is to provide a timepiece having a small and robust thermoelectric generator unit. Disclosure of the invention
  • a timepiece of the present invention includes a chargeable power storage member that constitutes a power supply for operating the timepiece.
  • a timepiece drive circuit for driving a timepiece is configured to be able to operate with a power storage member.
  • Display members such as hands display time-related information based on the time-related signal output from the clock drive circuit.
  • the timepiece of the present invention has an upper body made of a thermally conductive material and a back cover made of a thermally conductive material.
  • thermoelectric generator unit houses one or more thermoelectric elements that generate electromotive force based on the Seebeck effect, includes a first heat transfer plate that forms a heat absorbing plate, forms a heat sink, and transfers heat to the upper body. Including a second heat transfer plate configured to be able to transmit.
  • a power supply operation control circuit is provided for storing the electromotive force generated by the thermal power generation unit in the power storage member.
  • the heat conduction sensor is made of a material having thermal conductivity.
  • the heat conduction spacer is arranged so as to contact the first heat transfer plate of the thermoelectric generator unit and the inner surface of the back cover.
  • a heat insulating member having heat insulating properties is provided, and the heat insulating member is configured to insulate the back cover and the upper body.
  • the heat conductive spacer is preferably made of a silicone rubber sheet. Good.
  • the heat conductive spacer is arranged such that one surface thereof is in contact with the first heat transfer plate of the thermoelectric generator unit and the other surface is in contact with the inner surface of the back cover.
  • the timepiece drive circuit is configured to be able to operate by the power storage member and to be able to directly operate by the electromotive force generated by the thermoelectric generator unit. .
  • thermoelectric generation unit With this configuration, the electromotive force generated by the thermoelectric generation unit can be effectively used.
  • the heat conductor is configured to be able to contact the second heat transfer plate of the thermoelectric generator unit to transfer heat from the second heat transfer plate.
  • the heat conductor is preferably configured to be able to transfer heat to the upper body.
  • the thickness of the air layer existing between the part forming the driving part of the timepiece and the back cover is such that the part forming the driving part of the timepiece and the first heat transfer unit Preferably, it is configured to be larger than between the plate and the central part of the back lid facing it.
  • thermoelectric generation unit With such a configuration, it is possible to realize a timepiece with good power generation efficiency of the thermoelectric generation unit.
  • the present invention provides a timepiece provided with a thermoelectric generation unit, wherein a first heat transfer plate forming a heat absorbing plate, a thermoelectric element generating electromotive force by a Seebeck effect, and a second heat transfer plate forming a heat sink. And a back lid made of a thermally conductive material, and a back lid made of a thermally conductive material and arranged so as to conduct heat to the back lid and the first heat transfer plate A heat conduction sensor, a heat conductor arranged to conduct heat with the second heat transfer plate, an upper body arranged to conduct heat with the heat conductor, and a clock. And a power storage member for storing the electromotive force generated by the thermoelectric generator unit, or by the electromotive force generated by the thermoelectric generator unit. And a display member for displaying information relating to time or time.
  • thermoelectric generator unit a first heat transfer plate forming a heat absorbing plate, a thermoelectric element generating an electromotive force by the Seebeck effect, and a heat discharging plate.
  • a thermal power generation unit including a second heat transfer plate, a back lid made of a thermally conductive material, and a heat conductive material, and conducting heat to the back lid and the first heat transfer plate.
  • a heat conductive spacer arranged as possible, a heat conductor arranged to conduct heat with the second heat transfer plate, and a heat conductor arranged so as to conduct heat with the heat conductor.
  • a power storage member for storing the electromotive force generated by the thermoelectric power generation unit and a power storage member for storing the electromotive force generated by the thermoelectric power generation unit, or operating by the electromotive force generated by the thermoelectric power generation unit, Display members for displaying time or time information It was comprised so that it might have.
  • the thermoelectric generator unit in a portable electronic device provided with a thermoelectric generator unit, includes a first heat transfer plate constituting a heat absorbing plate, a thermoelectric element generating electromotive force by a Seebeck effect, and a radiating plate. It was configured to include the second heat transfer plate to be configured.
  • the portable electronic device includes an outer case for housing components of the device including the thermoelectric generator unit.
  • the outer case includes a heat absorbing member made of a heat conductive material, for example, a back cover, and a heat dissipating member made of a heat conductive material, for example, an upper body.
  • a heat conductive spacer made of a heat conductive and elastically deformable material, for example, a silicone rubber sheet is used to form the heat absorbing member, the first heat transfer plate, and the heat conducting spacer.
  • the heat conductive spacer is a sheet-like part, and is compressed by the heat absorbing member and the first heat transfer plate, so that heat can be reliably transferred from the heat absorbing member to the first heat transfer plate. .
  • the second heat transfer plate is configured to be able to conduct heat to the heat dissipation member.
  • a portable electronic device When such a portable electronic device is attached to the arm, the heat of the arm is transmitted to a heat absorbing member such as a back cover. The heat transmitted to the back lid is transmitted to the first heat transfer plate of the thermoelectric generation unit via the heat conduction sensor. Due to this heat, the thermoelectric element of the thermoelectric generator generates an electromotive force due to the Seebeck effect. Then, the heat radiated by the second heat transfer plate of the thermoelectric generator unit is transmitted to a heat radiation member such as the upper body, and is released to the outside air.
  • thermoelectric generation unit BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • FIG. 1 is a process diagram showing a process for manufacturing a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including a thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a first heat transfer plate of the thermoelectric generation unit used in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the first heat transfer plate taken along line 3A-3A in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of a lead board of a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention, in which a lead substrate is adhered to a first heat transfer plate.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6A-6A in FIG. 5 and showing a state in which the lead substrate is bonded to the first heat transfer plate.
  • FIG. 7 is a schematic side view of a thermoelectric element of a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a thermoelectric element upper substrate of the thermoelectric generation unit used in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of the thermoelectric element lower substrate of the thermoelectric generation unit used in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the thermoelectric element at line 1 OA-1 OA in FIG.
  • FIG. 11 is a plan view showing a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention, in which a thermoelectric element is bonded to a first heat transfer plate.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state where the thermoelectric element is bonded to the first heat transfer plate, taken along line 12 A- 12 A in FIG.
  • FIG. 13 shows a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece equipped with the thermoelectric generation unit of the present invention, in which electrical connection is established between the terminal pattern of the thermoelectric element and the lead pattern of the lead board by wire bonding. It is a top view showing the state where it fell.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a state where conduction is established by wire bonding between the terminal pattern of the thermoelectric element and the lead pattern of the lead board at line 14 A—14 A in FIG.
  • FIG. 15 is a plan view of a unit frame of the thermoelectric unit used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric unit of the present invention.
  • FIG. 16 is a sectional view of a unit frame of a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view showing a state in which the unit frame is fixed to the first heat transfer plate in the thermoelectric generation unit used in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 18 is a plan view of a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of a thermoelectric generation unit used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 20 is a sectional view of an embodiment of a timepiece body of a timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 21 is a rear plan view of an embodiment of a timepiece body of a timepiece provided with the thermoelectric generation unit according to the present invention, as seen from the case back side with the case back and the back cover removed.
  • FIG. 22 is a rear plan view of the power generation block used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention, as viewed from the back cover side.
  • FIG. 23 shows an embodiment of a timepiece equipped with the thermoelectric generation unit of the present invention viewed from the back cover side. It is an enlarged partial back plan view (No. 1) of the power generation block.
  • FIG. 24 is an enlarged partial rear plan view (part 2) of the power generation block used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention, as viewed from the back lid side.
  • FIG. 25 is an enlarged partial rear plan view (part 3) of the power generation block used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention, as viewed from the back cover side.
  • FIG. 26 is an enlarged partial rear plan view (part 4) of the power generation block used in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention, as viewed from the back cover side.
  • FIG. 27 is a partial cross-sectional view (part 1) of a power generation block used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 28 is a partial cross-sectional view (part 2) of the power generation block used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 29 is a plan view of a heat conductor included in a power generation block used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 30 is a plan view of a circuit insulating plate included in a power generation block used in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 31 is a plan view of a power generation block included in a power generation block used in an embodiment of a timepiece provided with the thermoelectric power generation unit of the present invention.
  • FIG. 32 is a plan view of a booster circuit block included in a power generation block used in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 33 is an enlarged partial cross-sectional view showing an electrical connection between the circuit block of the movement and the booster circuit block in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generator of the present invention.
  • FIG. 34 is a front view of a circuit lead terminal used for electrical connection between a movement circuit block and a booster circuit block in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 35 shows a pattern of a movement circuit block provided for electrical connection with a booster circuit block in an embodiment of a timepiece including a thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged partial plan view of a circuit lead terminal arranged so as to contact a pattern.
  • FIG. 36 is an enlarged partial cross-sectional view of the electrical connection between the thermoelectric generation unit and the booster circuit block in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 37 is an enlarged partial cross-sectional view showing a portion where the heat conductor is fixed to the upper body in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 38 is an enlarged partial cross-sectional view showing a back cover, a heat conduction sensor, and a thermoelectric generation unit in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 39 is a plan view of a heat conductive spacer used in an embodiment of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 40 is an enlarged partial cross-sectional view showing a portion where the back cover is fixed to the lower body in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 41 is a plan view of a timepiece movement including a thermoelectric generation unit according to an embodiment of the present invention, as viewed from the back cover side.
  • FIG. 42 is a schematic block diagram showing a driving portion and a train wheel in an embodiment of a timepiece including a thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 43 is a schematic block diagram showing a circuit configuration in an embodiment of a timepiece including a thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 44 is a schematic block diagram showing a configuration of a booster circuit in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 45 is a circuit diagram showing a configuration of an oscillation circuit used for a booster circuit in an embodiment of a timepiece including a thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 46 is a circuit diagram showing a configuration of the first booster circuit in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 47 is a circuit diagram showing a configuration of the second booster circuit in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 48 shows a third embodiment of a timepiece including a thermoelectric generation unit according to the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of FIG.
  • FIG. 49 is a circuit diagram showing a configuration of a fourth booster circuit in the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generator unit of the present invention.
  • FIG. 50 is a schematic block diagram showing the principle of thermoelectric generation in the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 51 is a cross-sectional view showing an embodiment of a portable electronic device provided with the thermoelectric power cut of the present invention.
  • FIG. 52 is a schematic block diagram of an embodiment of a portable electronic device provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 53 is a cross-sectional view of another embodiment of a timepiece body of a timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • FIG. 54 is a sectional view of still another embodiment of a timepiece body of a timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention.
  • thermoelectric unit used in an embodiment of a timepiece equipped with the thermoelectric unit of the present invention and a method of manufacturing the same
  • thermoelectric unit for use in a timepiece including the thermoelectric unit of the present invention A method for producing a thermoelectric unit for use in a timepiece including the thermoelectric unit of the present invention will be described.
  • a first heat transfer plate 120 is prepared (step 101).
  • the first heat transfer plate 120 is made of a metal having good heat conductivity, such as aluminum or copper.
  • a metal having good heat conductivity such as aluminum or copper.
  • its surface is preferably plated with nickel.
  • the first heat transfer plate 120 is a thin plate-like member having a substantially rectangular planar shape.
  • the first heat transfer plate 120 is composed of a lead board base part 120 a for mounting a lead board, and a lead board.
  • thermoelectric element base section 120 d1 When 10 thermoelectric elements are used, 5 thermoelectric elements are mounted on the thermoelectric element base section 120 d1, and 5 thermoelectric elements are mounted on the thermoelectric element section 120 d2 . Therefore, the planar shape of the thermoelectric element base portions 120 d 1 and 120 d 2 is determined according to the planar shape of the thermoelectric element. The thickness of the thermoelectric element base portion 120 dl and 120 d 2 is smaller than the thickness of the lead substrate base portion 120 a.
  • the lead substrate 130 has a shape including an elongated portion.
  • the lead substrate 130 may be a glass epoxy substrate or a polyimide film substrate.
  • Mounting guide holes 130 b 1, 130 b 2 force for positioning lead board 130 when mounting lead board 130 to first heat transfer plate 120.
  • Mounting guide holes 130 b 3 and 130 b 4 are also provided in the lead board 130.
  • the position of the guide hole 1 30 b 1 is determined according to the position of the mounting guide hole 120 b 1 of the first heat transfer plate 120.
  • an adhesive is applied to the lead board base portion 120a of the first heat transfer plate 120 (step 102).
  • This adhesive is preferably an epoxy-based adhesive.
  • the adhesive may be another type of adhesive, such as a heat-sensitive adhesive, or may be a sheet adhesive.
  • thermoelectric element 140 of the thermoelectric unit used in the timepiece provided with the thermoelectric unit of the present invention includes an upper thermoelectric element substrate 142 and a lower thermoelectric element substrate 14. 4, a plurality of P-type semiconductors 146, and a plurality of N-type semiconductors 148.
  • the upper thermoelectric element substrate 142 has a plurality of conduction patterns 144 a for conducting the P-type semiconductor 144 and the N-type semiconductor 144.
  • the lower thermoelectric element substrate 144 includes a plurality of conduction patterns 144 4a for conducting the P-type semiconductor 144 and the N-type semiconductor 144, and a terminal pattern 144 of the thermoelectric element 140. Referring to FIGS. 7 to 10 having bl, 1 4 4 b 2, a plurality of P-type semiconductors 1 46 and a plurality of N-type semiconductors 1 4
  • the pattern of the upper thermoelectric element substrate 142 and the pattern of the lower thermoelectric element substrate 144 are connected so that the mold semiconductors 148 are alternately connected in series.
  • thermoelectric element 140 configured as described above, for example, if the side with the upper thermoelectric element substrate 144 is the heat radiation side and the side with the lower thermoelectric element substrate 144 is the heat absorption side, the N-type semiconductor 1 In 48, the electrons move toward the upper thermoelectric element substrate 144 on the heat radiation side, and in the P-type semiconductor 144, the electrons move toward the lower thermoelectric element substrate 144 on the heat absorption side.
  • Each P-type semiconductor 1 4 6 and each N-type semiconductor 1 4 8 are connected to the upper thermoelectric element substrate 1 4 2 conduction pattern 1 4 2 a and the lower thermoelectric element substrate 1 4 4 conduction pattern 1 4 4 a Are electrically connected in series via the P-type semiconductor 1 4 6 and the N-type semiconductor 1 4 8, heat transfer is converted into current, and the terminal pattern of the lower thermoelectric element substrate 1 4 4 An electromotive force is generated between 144 bl and 144 b2.
  • thermoelectric element base portions 120 d1 and 120 d2 of the first heat transfer plate 120 are, for example, a thermally conductive adhesive such as a silver paste.
  • This adhesive may be an epoxy-based adhesive having thermal conductivity, or may be another type of adhesive having thermal conductivity.
  • thermoelectric elements 140a :! to 140a5 are connected to one thermoelectric element base part 120d of the first heat transfer plate 120.
  • five thermoelectric elements 140a6-140al0 are fixed to the other thermoelectric element base portion 120d2 of the first heat transfer plate 120 (step 105).
  • thermoelectric element 140 In this step 105, with the terminal patterns 144 b 1 and 144 b 2 of each lower thermoelectric element substrate 144 arranged near the lead substrate 130, the lower thermoelectric element 140 The lower surface of the substrate 144 is bonded to the thermoelectric element base portions 120 d 1 and 120 d 2 with silver paste 134. As a result, the lower thermoelectric element substrate 144 of the thermoelectric element 140 and the first heat transfer plate 120 can conduct heat.
  • thermoelectric elements 140a1 to: 140a5 are arranged on one side (the right side in the figure) with respect to the lead substrate 130, and the five The thermoelectric elements 140 a 6 to 140 al 0 are arranged on the other side (left side in the figure) with respect to the lead substrate 130.
  • thermoelectric elements 140 a1 to 140 a10 are used.
  • the number of thermoelectric elements 140 may be one, or Alternatively, the number may be two or more. Further, the number of thermoelectric elements 140 is preferably an even number, but may be an odd number.
  • the silver paste used in step 105 is dried (step 106).
  • the drying temperature is 120. C to 150 ° C., and the drying time is preferably 2 to 5 hours.
  • process inspection (1) is performed (process 107).
  • the resistance of each thermoelement 140 is measured.
  • the wire bonding 150 arranges the thermoelectric elements 140 so that the plurality of thermoelectric elements 140 are connected in series.
  • thermoelectric elements 140a1 to 140a5 are wired in series by wire bonding 150
  • thermoelectric elements 140a10 to 140a10 are wired in series from thermoelectric elements 140a6.
  • the thermoelectric element 140a5 and the thermoelectric element 140a10 are wired in series by the wire bonding 150 via the lead pattern 130a9 of the lead board 130.
  • Conduction is made by wire bonding 150 between the terminal pattern 144b1 of the thermoelectric element 140a6 and the lead pattern 130a5 of the lead board 130. Conduction is made by wire bonding 150 between the terminal pattern 1 40 b 2 of the thermoelectric element 140 a 6 and the output terminal pattern 130 t 2 of the lead board 130.
  • thermoelectric elements 140 al ⁇ : 140 al 0 are connected in series, and the patterns 130 t 1 and 130 t 2 of the lead substrate 130 Configure the output terminals of the unit.
  • thermoelectric generation unit in which 10 thermoelectric elements 140 al to 140 al 0 are connected in series is measured.
  • a unit frame 160 of a thermoelectric unit used in a timepiece provided with the thermoelectric unit of the present invention is a member having a substantially rectangular outline, and 10 thermoelectric elements 1 It is configured in a shape that can surround the circumference of 40 al to 140 al 0.
  • the unit frame 160 has a lower mounting part 160 d for mounting the first heat transfer plate 120, and an upper mounting part 16 6 for mounting the second heat transfer plate 120.
  • the distance between the lower mounting part 160 d and the upper mounting part 160 e of the unit frame 160 having the e.g.
  • the first heat transfer plate 120 and the second heat transfer plate 170 are mounted on the unit frame 160, the lower surface of the second heat transfer plate 170 and the upper surface of the And there is a gap between them.
  • the unit frame 160 is preferably made of a plastic such as ABS resin, polycarbonate, or acrylic.
  • the unit frame 160 is connected to the first heat transfer plate so that the unit frame 160 surrounds the periphery of the ten thermoelectric elements 140 al to 140 al 0. Fix to 120 (Step 110).
  • the lead portion 160 f of the lead board of the unit frame 160 is arranged so as to escape from the upper surface of the lead board 130.
  • the unit frame 160 may be fixed to the first heat transfer plate 120 by fitting, bonding, or a part of the unit frame 160 may be fixed to the first heat transfer plate 120. May be welded.
  • thermoelectric element substrate 142 of the ten thermoelectric elements 140 a1 to 140 a10 is applied to the upper surface of the upper thermoelectric element substrate 142 of the ten thermoelectric elements 140 a1 to 140 a10 (step 1 11).
  • the grease used in this step 1 1 1 is preferably a silicone grease having good thermal conductivity.
  • a product name “Toshiba Silicone Compound” is used.
  • the second heat transfer plate 170 is fixed to the upper mounting portion 160 e of the unit frame 160 (step 1 12). At this time, there is a gap between the lower surface of the second heat transfer plate 170 and the upper surface of the upper thermoelectric element substrate 142 of the thermoelectric element 140, and the silicone grease 17 2 is arranged in this gap. . Therefore, the second heat transfer plate 170 and the upper thermoelectric element substrate 142 are made heat conductive by the silicone grease 172.
  • the second heat transfer plate 170 is made of a metal having good heat conductivity, such as aluminum or copper. Can be When the second heat transfer plate 170 is made of copper, its surface is preferably plated with nickel.
  • the second heat transfer plate 170 is a thin plate-like member having a substantially rectangular planar shape. The outer shape of the second heat transfer plate 170 is formed in a size and a shape that can be attached to the upper attachment portion 160 e of the unit frame 160.
  • the second heat transfer plate 170 may be fixed to the unit frame 160 by fitting or bonding, or a part of the unit frame 160 may be fixed to the second heat transfer plate 170. May be welded.
  • thermoelectric generator unit 180 By attaching the second heat transfer plate 170 to the unit frame 160, it is possible to reliably protect the 10 thermoelectric elements 140 al to 140 al 0 housed in the thermoelectric generator unit 180. .
  • Guide pins 170c and 170 ( 1) are provided on one surface of the second heat transfer plate 170 for use when attaching the thermoelectric generator unit 180 to another member.
  • the second heat transfer plate 170 is attached to the cutout frame 160 with 170c and 170d facing outwards.
  • the number of guide pins is preferably two, but may be one. Or three or more.
  • thermoelectric generation unit 180 is measured.
  • process inspection (4) is performed (process 1 1 4).
  • the power generation performance of the thermal power generation unit is measured.
  • the power generation performance is measured by heating one heat transfer plate of the thermoelectric generator unit 180 with a heater and measuring the voltage output by the thermoelectric generator unit 180 with a voltmeter. When performing this measurement, the difference between the temperature in the room where the thermoelectric generator unit 180 is placed and the heating temperature of the heater is kept constant.
  • any process inspection may be omitted or additional process inspection may be performed.
  • thermoelectric generation unit 180 used in the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention and the sizes of the components used in the thermoelectric generation unit.
  • the longitudinal length of the thermoelectric unit 5.2 mm
  • thermoelectric unit Horizontal width of thermoelectric unit: 0.0 mm
  • Thermoelectric unit thickness 2.7 mm
  • Thermoelectric element length in the longitudinal direction 2.4 mm
  • thermoelectric element Lateral width of thermoelectric element: 2.2 mm
  • Thermoelectric element thickness 1.3 mm
  • Thickness of second heat transfer plate .5 mm
  • the first heat transfer plate 120 may be used as a heat absorbing plate and the second heat transfer plate 170 may be used as a heat radiating plate.
  • the heat plate 120 may be used as a heat radiating plate, and the second heat transfer plate 170 may be used as a heat absorbing plate.
  • the polarity of the voltage generated between the patterns 130 t 1 and 130 t 2 of the lead board 130 changes depending on the method of determining the heat absorbing plate and the heat radiating plate.
  • thermoelectric generation unit used in the timepiece of the present invention a first heat transfer plate is prepared by the following steps, and an epoxy adhesive is applied to the lead board base portion 120a of the first heat transfer plate 120. Then, the lead substrate 130 is bonded to the first heat transfer plate 120, and the unit frame 160 is fixed to the first heat transfer plate 120.
  • thermoelectric element base portion 120 dl of the first heat transfer plate 120: 120 dl0: 10 thermoelectric elements 140a1 to 140a10 are fixed to the thermoelectric element base portions 120dl and 120d2 of the first heat transfer plate 120, respectively.
  • the silver paste used in the above-mentioned step 105 is dried, and the resistance of each thermoelectric element 140 is measured.
  • terminal patterns 144 bl and 144 b 2 of the 10 thermoelectric elements 140 al to 140 al 0 and the lead pattern 130 a of the lead board 130:! Conduct between the 30a9 and the output terminal patterns 130t1 and 130t2 by wire bonding 150.
  • thermoelectric elements 140 are wired so that the elements 40 are connected in series.
  • thermoelectric generation unit in which 10 thermoelectric elements 140 al to 140 al 0 are connected in series is measured.
  • thermoelectric element substrate 142 silicone grease is applied to the upper surface of the thermoelectric element substrate 142 on the ten thermoelectric elements 140 al to 140 al 0.
  • the second heat transfer plate 170 is fixed to the upper mounting portion 160 e of the cut frame 160.
  • the silicone grease 172 allows the second heat transfer plate 170 and the upper thermoelectric element substrate 142 to conduct heat.
  • thermoelectric generation unit 180 is measured, and the power generation performance of the thermoelectric generation unit is measured.
  • thermoelectric unit of the present invention (2) Structure of an embodiment of an external case of a timepiece provided with a thermoelectric unit of the present invention Next, a structure of a timepiece provided with a thermoelectric unit of the present invention will be described.
  • the complete watch of the watch provided with the thermoelectric generator of the present invention that is, the watch body 200 includes an outer case 202, a movement 204, a power generation block 206, and a character. It is provided with a plate 208, a pointer 210, a center frame 212, and a bell 2114.
  • the outer case 202 includes an upper case 220, a decorative edge 222, a lower body 224, a back cover 226, and glass 228.
  • Upper body 220 is made of a thermally conductive material.
  • upper body 220 is made of brass, stainless steel, or the like.
  • the decorative border 22 2 is made of brass or stainless steel.
  • the lower body 224 is made of a material having good heat insulating properties. That is, the lower trunk 224 is formed of a heat insulating member for insulating the upper trunk 220 and the back cover 226 from heat.
  • lower body 224 is made of a plastic such as U-polymer or ABS resin.
  • the back lid 2 26 is made of a thermally conductive material. It is preferable that the back cover 226 be made of metal such as stainless steel.
  • the frames 2 1 and 2 are made of, for example, plastic. Glass 2 228 is mounted on upper torso 220.
  • “Movement” means a mechanical body that includes a part that drives a watch.
  • the movement 204 includes a power supply, a clock drive circuit that operates with the power supply and drives a clock, a converter such as a step motor that operates with a signal output from the clock drive circuit, and a converter. And a switching mechanism for correcting the position of the pointer 210.
  • the pointer 210 is attached to the train wheel, and displays time or time information by rotating the train wheel.
  • the pointer 210 includes, for example, an hour hand, a minute hand, and a second hand.
  • the side with the back cover 226 is called the “back cover side” of the movement
  • the side with the glass 228 is called the “glass side” of the movement.
  • the dial 208 is located on the “glass side” of the movement 204.
  • the inner frame 2 1 2 is attached from the “back lid side” of the movement 204.
  • thermoelectric unit used in an embodiment of a timepiece equipped with the thermoelectric unit of the present invention
  • the power generation block 206 including the thermoelectric generation unit used in the timepiece provided with the thermoelectric generation unit of the present invention includes a thermoelectric generation unit 180 and a booster circuit block 240. , A circuit insulating plate 242, a heat conductor 244, and a power generation block 246.
  • the heat conductor 244 is a plate-like member having a substantially circular outer peripheral shape, and is made of a material having heat conduction. It is preferable that the heat conductor 244 be made of a metal such as copper or brass. The heat conductor 244 is preferably formed in a flat shape and is not subjected to bending. With this configuration, the heat conductor 244 can be manufactured by a simple processing step.
  • the circuit insulating plate 242 is a thin plate-like member having a substantially circular outer peripheral shape, and is made of an electrically insulating material. The circuit insulating plate 242 is preferably made of a plastic such as polyimide or polyester.
  • the power generation block frame 246 is a member having a substantially circular outer shape and is made of an electrically insulating material.
  • the generator block frame 246 is made of plastic such as polycarbonate, polyacetal, etc.-Three screw pins 246a to 246c are fixed to the generator block frame 246.
  • the booster circuit block 240 includes a booster circuit board 250 having a substantially circular outer peripheral shape.
  • the booster circuit board 250 is formed of, for example, a glass epoxy board or a polyimide board.
  • a booster integrated circuit 252 for constituting a booster circuit, a plurality of capacitors 260, a tantalum capacitor 2622, and a plurality of diodes 2664 are mounted on the booster circuit board 250. ing. The configuration of this booster circuit will be described later in detail.
  • thermoelectric generator unit (180) when manufacturing the power generation block 206, the guide pins 170c and 170d are inserted into the heat conductor 244, and (2) With the outer surface of the heat transfer plate (170) in contact with the heat conductor (244), attach the thermoelectric generator unit (180) to the heat conductor (244).
  • the output terminal patterns 1 3 0 t 1 and 1 3 0 t 2 of the thermoelectric generator unit 180 are brought into contact with the pattern of the booster circuit substrate 250 by the thermoelectric generator unit lead terminal set screw 290. Then, the lead substrate 130 is fixed to the power generating block frame 246.
  • the step-up circuit board 250, the circuit insulating plate 24, the heat conductor 24, the force lead board 130, and the power generation block frame 24 6 are interposed. I have.
  • the output terminal patterns 130 t 1 and 130 t 2 of the lead substrate 130 are conducted to the pattern of the booster circuit substrate 250.
  • the heat conductor 244 is fixed to the power generation block frame 246 by two heat conductor set screws 292.
  • thermoelectric generator unit of the present invention (4) Structure of an embodiment of a timepiece provided with a thermoelectric generator unit of the present invention.
  • the movement 204 with the dial 208 and the pointer 210 is mounted on the upper body 220, and the frame 2 12 is mounted on the back lid of the movement 204. It is.
  • the power generation block 206 is arranged on the back cover side of the movement 204 and is fixed to the upper body 220 by a power generation block set screw 310.
  • the heat conduction spacer 320 is disposed on the back cover side of the thermoelectric generation unit 180.
  • the case back 2 2 6 is fixed to the lower body 2 2 4.
  • the heat conduction sensor 320 has one surface in contact with the first heat transfer plate 120 of the thermal power generation unit 180 and the other surface in the back cover 2 26. It is arranged so that it may contact the side.
  • the movement 204 includes a circuit block 3 to which a timepiece driving integrated circuit for controlling the operation of the timepiece is mounted. Including 50. A portion of the back cover side surface of the circuit block 350 is disposed opposite to a portion of the glass side surface of the power generation block frame 246.
  • the boost circuit lead terminal 2 16 is made of an elastic material such as spring steel and has the shape of a coil spring.
  • the boost circuit lead terminal 2 16 has one end in contact with the pattern of the boost circuit board 250 and the other end in contact with the pattern of the circuit block 350. .
  • the step-up circuit lead terminal 211 conducts the pattern of the step-up circuit board 250 and the pattern of the circuit block 350 in a compressed state.
  • booster circuit lead terminals 2 16 are provided, each of which includes eight booster circuit boards 2.
  • the pattern of 50 and the pattern of eight circuit blocks 350 are connected to each other.
  • Two of these booster circuit lead terminals 2 16 are provided for transmitting a booster circuit clock signal, one is provided for transmitting a charge switching signal, and one is provided for transmitting a power generation detection signal.
  • Two are provided to transmit the secondary battery voltage detection signal, one is provided for the positive electrode, and one is ).
  • the booster circuit block 250 of the booster circuit block 240, the circuit insulating plate 242, and the heat conductor 2444 are connected to the lead board 130 and the power generation block frame 24.
  • the lead substrate 130 is fixed to the power generation block frame 246 in a state of being interposed between the lead substrate 130 and the power generation block.
  • the lead board 130 is provided with the lead board holding plate 291, placed on the lead board 130, and the thermoelectric generation unit lead terminal set screw 290 provided on the power generation block frame 2464. It is fixed to the power generation block frame 246 by screwing it to the screw pin 246a.
  • the upper body 220 has a convex portion 220a projecting in the direction of the back cover.
  • the convex portion 220a is formed in a ring shape substantially along the circumference. That is, the convex portion 220a is arranged outside the movement along the outer periphery of the movement of the timepiece.
  • the heat conductor 244 has a glass-side surface in contact with the convex portion 220 a of the upper moon 220.
  • the heat conductor 244 is a flat member, and the production of the heat conductor 244 does not require bending.
  • the heat conductor 244 is fixed to the upper body 220 by screwing a heat conductor set screw 292 to a female screw provided in the upper body 220. Since the heat conductor 24 is in contact with the upper body 220, the heat transferred from the thermoelectric generator unit 180 passes through the heat conductor 24 and the convex portion 2 of the upper body 220.
  • the heat conductor 244 used in the timepiece of the present invention, which is transmitted to 20a, has a smaller surface area than the conventional heat conductor that has been bent. As a result, by using such a heat conductor 244, heat can be extremely efficiently transferred from the second heat transfer plate 170 to the convex portion 220a of the same month 220. Can be.
  • the heat conduction sensor 320 has one surface in contact with the first heat transfer plate 120 of the thermal power generation unit 180 and the other surface of the back cover 220. Contacting the inner surface.
  • the heat conduction spacer 320 is formed in a shape in which a circle is partially cut away. The shape of the heat conduction spacer 320 is determined so as to correspond to the shape of the first heat transfer plate 120.
  • the heat conductive spacer 320 is made of a material having good heat conductivity.
  • the heat conductive spacer 320 is preferably made of a silicone rubber sheet.
  • Such a silicone rubber sheet can be obtained, for example, as a “radiation silicone rubber sheet TC-TH type” of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., as a “gap pad” and “soft pad” of Kitagawa Kogyo Co., Ltd.
  • a silicone rubber sheet is soft and compressible, and has good thermal conductivity.
  • the surface 180 f of the back cover side of the thermoelectric generator unit 180 and the inner surface 2 26 ⁇ of the back cover 2 26 The gap ⁇ 3 is not a constant value due to variations in dimensions of related parts. That is, the thickness of the upper body 220, the thickness of the heat conductor 244, the thickness of the thermoelectric generation unit 180, the position of the inner surface 2 26 2 of the back lid 2 26, the lower body 2 2 Since the thickness force of 4 has a tolerance (variation in manufacturing dimensions), there is a difference between the surface 180 f on the back lid side of the thermoelectric generator unit 180 and the inner surface 2 2 6 f of the back lid 2 26.
  • the gap T3 also varies.
  • the back cover 2 2 6 is fixed to the lower body 2 2 4 so that the surface 180 f on the back cover side of the thermoelectric generator unit 180 and the inner side 2 2 6 f of the back cover 2 26 directly contact each other. You cannot do that.
  • the heat conduction spacer 320 is compressible, the heat conduction spacer 320 is connected to the back cover side surface 180 f of the thermal power generation unit 180 and the back cover 2 26. If it is located between the inner side surface 2 26 f and the heat conduction spacer 320 compresses, the first heat transfer plate 120 of the thermoelectric generation unit 180 and the back cover 2 26 Can be made heat conductive.
  • the thickness of the heat conduction sensor 320 is determined by taking into account the tolerance of the related parts, the surface 180 f on the back lid side of the thermoelectric generator unit 180, and the thickness of the back lid 2 26. It is configured to be larger than the maximum value of the gap between the inner surface 2 26 f.
  • heat conduction spacer When the thickness of 320 is set to 0.5 mm, this thermal conductive spacer 320 is incorporated in the watch, and the back lid 222 is fixed to the lower body 222, when the thermal conductive spacer is fixed.
  • Related parts tolerances can be determined such that the thickness of 320 is from 0.1 mm to 0.4 mm. With this configuration, heat can always be efficiently transmitted from the back lid 2 26 to the first heat transfer plate 120 of the thermoelectric generator unit 180 via the heat conduction spacer 320. be able to.
  • the back cover 2 26 is fixed to the lower body 2 2 4 by screwing the back cover set screw 37 2 into the female screw provided on the lower body 2 24. It is preferable to provide a plurality of, for example, four back lid screws 37 2.
  • Sash 3 7 4 Power S Situated between upper torso 220 and lower torso 2 24, Sash 376 is located between back cover 2 26 and Shimotsuki 2 224.
  • a power supply 1 of a timepiece that is, a secondary battery 600 is provided in a movement 204.
  • the secondary battery 600 forms a power storage member 420 for storing electromotive force generated by the thermoelectric generation unit 180.
  • the secondary battery 600 is preferably formed of a rechargeable battery such as an ion lithium secondary battery.
  • Such rechargeable batteries are, for example, Matsushita Battery Co., Ltd.'s “Titanium Lithium Ion Secondary Battery MT920” (diameter 9.5 mm x thickness 2.0 mm, nominal capacity 3.0 OmAh , Nominal voltage 1.5 volts).
  • a chargeable capacitor can be used instead of the secondary battery 600.
  • the movement 204 includes a circuit block 350.
  • a clock driving integrated circuit 630 for controlling the operation of the clock is mounted on the circuit block 350.
  • the clock driving integrated circuit 630 includes a clock driving circuit 418.
  • a crystal oscillator 62 constituting a source vibration is mounted on a circuit block 350.
  • the clock driving integrated circuit 630 includes a clock driving oscillation circuit, a clock driving frequency dividing circuit, and a motor driving circuit.
  • Movement 204 Makino 6 32, Oshidari (not shown), No.), a changeover mechanism including a ratchet wheel (not shown), a conversion machine including a coil block 610, a stator 612, and a mouthpiece 614, a fifth wheel 616,
  • the train is equipped with a fourth wheel 6 18, a third wheel 6 220, a second wheel 6 22, a minute wheel 6 24 and a wheel train including an hour wheel 6 26.
  • the second hand 6400 is attached to the fourth wheel 618.
  • the minute hand 6 4 2 is attached to the center wheel & pinion 6 2 2.
  • the hour hand 6 4 6 is attached to the hour wheel 6 2 6.
  • the second hand 6 40, the minute hand 6 42 and the hour hand 6 4 6 constitute the hands 2 10.
  • crown 2 14 is attached to winding stem 6 32.
  • the booster circuit 410 is provided to boost the voltage generated by the thermoelectric generator unit 180.
  • the oscillation circuit 412 is provided for driving the booster circuit 410.
  • the Schottky diode 4 14 is provided to rectify the voltage generated by the thermal power generation unit 180 and the voltage boosted by the boost circuit 410.
  • the power supply operation control circuit 416 is configured to control the flow of power from the booster circuit 410 to the clock drive circuit 418 according to the value of the voltage boosted by the booster circuit 410, and the power storage member from the booster circuit 410. It is provided to control the flow of power to 420 and the flow of power from the power storage member 420 to the clock drive circuit 418.
  • the power storage member 420 stores the power boosted by the boost circuit 410 and supplies the power to the timepiece drive circuit 418.
  • the timepiece drive circuit 418 is configured to operate using the power boosted by the booster circuit 410 or the power stored in the power storage member 420.
  • the output terminal of the thermoelectric generator unit 180 is connected to the electromotive voltage input terminal of the booster circuit 410.
  • the P-type electrode of Schottky diode 4 14 is connected to the output terminal of thermoelectric generator 180.
  • the N-type electrode of the Schottky diode 4 14 is connected to the oscillation circuit power supply terminal of the oscillation circuit 4 12.
  • the boosted voltage output terminal of the booster circuit 410 is connected to the input terminal of the power supply operation control circuit 416.
  • Power supply operation control circuit 4 1 6 Is connected to the input terminal of power storage member 420.
  • the output terminal of the power supply operation control circuit 416 is connected to the power supply terminal of the clock drive circuit 418.
  • thermoelectric generator unit 180 Let the voltage at the output terminal of the thermoelectric generator unit 180 be Vp.
  • the voltage at the boosted voltage output terminal of the booster circuit 410 is Vpp.
  • the voltage of the power supply terminal of the clock drive circuit 418 is Vic.
  • the voltage of the input terminal of the power storage member 420 is Vca.
  • the booster circuit 410 is constituted by a “switched capacitor type” booster circuit. Have been.
  • the booster circuit 410 includes a first booster circuit 4330, a second booster circuit 432, a third booster circuit 4334, a fourth booster circuit 436, and an inverter circuit 438. And the smoothing capacitors 4440, 4422 and 4444.
  • the electromotive voltage input terminal 450 of the booster circuit 410 is connected to the input terminal of the first booster circuit 330.
  • the output terminal of the first booster circuit 430 is connected to the input terminal of the second booster circuit 432 and to one electrode of the smoothing capacitor 440.
  • the other electrode of the smoothing capacitor 440 is connected to the GND terminal.
  • the output terminal of the second booster circuit 432 is connected to the input terminal of the third booster circuit 434 and to one electrode of the smoothing capacitor 442.
  • the other electrode of the smoothing capacitor 442 is connected to the GND terminal.
  • the output terminal of the third booster circuit 434 is connected to the input terminal of the fourth booster circuit 436 and to one electrode of the smoothing capacitor 444.
  • the other electrode of the smoothing capacitor 4 4 4 is connected to the GND terminal.
  • the output terminal of the fourth booster circuit 436 forms the boosted voltage output terminal 452 of the booster circuit 410.
  • a pulse signal input terminal 454 for inputting a pulse signal from the oscillator circuit 412 is connected to an input terminal of the inverter circuit 438 and a first pulse of the first booster circuit 430.
  • Signal input terminal 4 9 4, 1st pulse signal input terminal 5 2 4 of second booster circuit 4 32, 1st pulse signal input terminal 5 3 4 of third booster circuit 4 3 4, 4th booster circuit 4 3 6 Is connected to the first pulse signal input terminal 5 5 4.
  • the output terminal of the inverter circuit 438 is connected to the second pulse signal input terminal 498 of the first booster circuit 43, the second booster circuit 432 Connected to the second pulse signal input terminal 5 5 8 of the third booster circuit 4 3 4, the second pulse signal input terminal 5 5 8 of the fourth booster circuit 4 3 6 You. Next, the operation of the booster circuit 410 will be described.
  • the first booster circuit 430, the second booster circuit 432, the third booster circuit 334, and the fourth booster circuit 436 receive a pulse signal from the oscillator circuit 412.
  • the first booster circuit 430 boosts the voltage input from the electromotive voltage input terminal 450 to about twice.
  • the second booster circuit 432 further boosts the voltage output by the first booster circuit 430 approximately twice.
  • the third booster circuit 434 further boosts the voltage output by the second booster circuit 432 approximately twice.
  • the fourth booster circuit 436 further boosts the voltage output by the third booster circuit 434 about twice. Therefore, the first booster circuit 430, the second booster circuit 432, the third booster circuit 334, and the fourth booster circuit 336 perform boosting of about 16 times in total.
  • the output terminal of the inverter circuit 460 is connected to the input terminal of the inverter circuit 462, and is connected to the first electrode of the capacitor 464.
  • the output terminal of the inverter circuit 466 is connected to the input terminal of the inverter circuit 466, and is connected to the first electrode of the capacitor 468.
  • the output terminal of the inverter circuit 466 is connected to the input terminal of the inverter circuit 460 and the input terminal of the inverter circuit 470, and is connected to the first electrode of the capacitor 472.
  • the output terminal of the inverter circuit 470 is connected to the input terminal of the inverter circuit 474.
  • the output terminal of the inverter circuit 474 is connected to the pulse signal output terminal 476.
  • the pulse signal P1 is configured to be output from the pulse signal output terminal 476.
  • the second electrodes of the capacitors 464, 4688, and 472 are connected to the GND terminal 478, which is a low-potential electrode of the power storage member 420.
  • each inverter circuit is connected to the power supply terminal 480 of the oscillation circuit 412.
  • the ground terminal of each inverter circuit is connected to the GND terminal 478.
  • the minimum drive voltage of the oscillator circuit is as follows. Is 0.7 V.
  • the electromotive voltage input terminal 450 of the booster circuit 410 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor 490 and the source of the N-channel MOS transistor 492 is connected. Connected to.
  • the first pulse signal input terminal 494 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor 492 and to the gate of the N-channel MOS transistor 496.
  • the second pulse signal input terminal 498 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor 490 and to the gate of the N-channel MOS transistor 502.
  • the source of N-channel MOS transistor 490 is connected to the drain of N-channel MOS transistor 496 and to the second electrode of capacitor 504.
  • the first electrode of the capacitor 504 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor 492 and to the source of the N-channel MOS transistor 502.
  • An output terminal 506 for outputting the boosted voltage is connected to the drain of an N-channel type MOS transistor 502.
  • the 01 ⁇ 0 terminal 508 is connected to the source of the N-channel MOS transistor 4996. Therefore, the first booster circuit 430 is configured so that the boosted voltage is output from the output terminal 506.
  • the second pulse signal input from the second pulse signal input terminal 498 is “LOW”.
  • the N-channel MOS transistors 492 and 496 are turned on, and the N-channel MOS transistors 4990 and 502 are turned off.
  • the voltage supplied to the electromotive force input terminal 450 is supplied via the N-channel MOS transistor 492.
  • the voltage is supplied to the first electrode of the capacitor 504, and the first electrode of the capacitor 504 rises to the voltage Va.
  • the voltage of GND is supplied to the second electrode of the capacitor 504 via the N-channel MOS transistor 496, and the second electrode of the capacitor 504 becomes “LOW”.
  • the first pulse signal input from the first pulse signal input terminal 498 is “HI OW”
  • the second pulse signal input from the second pulse signal input terminal 498 is “HIGH”.
  • the N-channel MOS transistors 492 and 496 are turned off, and the N-channel MOS transistors 490 and 502 are turned on.
  • the voltage supplied to the electromotive voltage input terminal 450 is supplied to the second electrode of the capacitor 504 via the N-channel MOS transistor 490, and the second electrode of the capacitor 504 is supplied with the voltage V b To rise.
  • the first electrode of the capacitor 504 rises to a voltage obtained by adding the voltages Va and Vb.
  • the increased voltage is supplied to the output terminal 506 via the N-channel MOS transistor 502, and the voltage of the output terminal 506 increases to Vc.
  • the values of the voltages Va, Vb, and Vc are related to the maximum voltage that can flow between the source and the drain when the N-channel MOS transistor is turned on.
  • An N-channel MOS transistor can apply any small voltage if the voltage applied between its source and drain is less than the maximum voltage value. However, if the voltage applied between the source and the drain is higher than the maximum voltage, the N-channel MOS transistor will not exceed the maximum voltage, no matter how large the voltage is applied. I can't make power.
  • the voltage supplied from the electromotive voltage input terminal 450 is equal to or less than the maximum voltage value of the N-channel MOS transistor 492, the voltage supplied from the electromotive voltage input terminal 450 is Va has the same voltage. If the voltage supplied from the electromotive voltage input terminal 450 is higher than the maximum voltage of the N-channel MOS transistor 492: ⁇ , then Va is the maximum voltage of the N-channel MOS transistor 492. ⁇ S will be.
  • the voltage supplied from the electromotive voltage input terminal 450 is equal to or less than the maximum voltage value of the N-channel MOS transistor 490, the voltage supplied from the electromotive voltage input terminal 450 is used. And Vb have the same voltage. If the voltage supplied from the electromotive voltage input terminal 450 is higher than the maximum voltage of the N-channel MOS transistor 490, Vb is the maximum voltage of the N-channel MOS transistor 490. become.
  • V c becomes V a And Vb. If the voltage obtained by adding Va and Vb generated at the first electrode of the capacitor 504 is higher than the maximum voltage value of the N-channel MOS transistor 502, Vc is It becomes the maximum voltage value of the S transistor 502.
  • the “maximum voltage value” of each N-channel MOS transistor described above is the “HIGH” voltage of each pulse signal input to the gate of each N-channel MOS transistor, that is, the N-channel MOS transistor. This is the voltage obtained by subtracting the threshold voltage from the voltage applied to the S transistor.
  • the first booster circuit 430 can efficiently boost this voltage even when the input voltage to be boosted is low.
  • This configuration is particularly effective when the voltage of the electromotive voltage input terminal 450 is lower than the threshold voltage of the N-channel MOS transistor.
  • the first booster circuit 430 is configured so that the turned-on MOS transistor is turned off and the turned-off MOS transistor is turned on at the same time, but the turned-on MOS transistor is turned off. Thereafter, by configuring the MOS transistor, which is off, to turn on, the through current can be eliminated, and the boosting efficiency can be improved.
  • the input terminal 510 of the voltage circuit 432 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor 520 and to the source of the N-channel MOS transistor 522.
  • the first pulse signal input terminal 524 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor 522, and to the gate of the N-channel MOS transistor 526, and is connected to the P-channel type. Connected to the gate of MOS transistor 532.
  • the second pulse signal input terminal 528 is connected to the gate of the N-channel MOS transistor 520.
  • the source of N-channel MOS transistor 520 is connected to the drain of N-channel MOS transistor 526 and to the second electrode of capacitor 534.
  • a first electrode of the capacitor 534 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor 522 and to the drain of the P-channel MOS transistor 536.
  • the output terminal 536 for outputting the boosted voltage is connected to a source that is grounded to the P-channel MOS transistor 532.
  • the GND terminal 538 is connected to the source of the N-channel MOS transistor 526. Therefore, the second booster circuit 432 is configured so that the boosted voltage is output from the output terminal 536.
  • the second pulse signal input from the second pulse signal input terminal 5 2 8 is “L OW”
  • the N-channel MOS transistors 52 2 and 52 6 are turned on, and the N-channel MOS transistor 52 0 and the P-channel MOS transistor 53 32 are turned off.
  • the voltage supplied to the input terminal 510 is supplied to the first electrode of the capacitor 534 via the N-channel MOS transistor 522, and the first electrode of the capacitor 534 is up to the voltage Va1.
  • the voltage of GND is supplied to the second electrode of the capacitor 534 via the N-channel MOS transistor 526, and the second electrode of the capacitor 534 becomes "LOW".
  • the voltage supplied to the input terminal 510 is supplied to the second electrode of the capacitor 534 via the N-channel MOS transistor 520, and the second electrode of the capacitor 534 is supplied with the voltage V b 1 To rise. Therefore, the first electrode of the capacitor 5334 rises to a voltage obtained by adding the voltages Va1 and Vb1.
  • the increased voltage is supplied to the output terminal 5336 via the P-channel MOS transistor 532, and the voltage of the output terminal 5336 increases to Vc1.
  • the P-channel type MOS transistor 532 has a minimum voltage at which the voltage of the first electrode of the capacitor 534 allows a current to flow between the source and the drain of the P-channel type MOS transistor 532.
  • the voltage is lower than the voltage value, there are two operation modes.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 534 is less than 0.6 V (that is, a voltage at which a current flows forward from the drain of the P-channel type MOS transistor 532 toward the substrate). At this time, the voltage cannot be supplied to the output terminals 536.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 534 is 0.6 V or more and the voltage is lower than the minimum voltage at which current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor 532 At one time, a voltage of “(voltage of the first electrode of the capacitor 534) 1 (0.6 V)” is supplied to the output terminal 536.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 534 is equal to or higher than the minimum voltage at which a current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor 532, Whatever the voltage of the first electrode 534 is, the voltage can be supplied to the output terminal 536.
  • the “minimum voltage value at which a current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor 532” described above is the P-channel MOS transistor This is a value obtained by subtracting the threshold voltage of the P-channel MOS transistor 532 from the gate voltage of the transistor 532. Therefore, the “minimum voltage:” of the P-channel MOS transistor 532 shown in FIG. 47 is determined by the threshold voltage based on the voltage of “L OW” of the gate of the P-channel MOS transistor 5332. This is a value obtained by subtracting the threshold voltage from the GND potential. As a result, the “minimum voltage value” of the P-channel MOS transistor 532 becomes the “absolute value of the threshold voltage”.
  • the second booster circuit 432 can improve efficiency when the voltage of the input terminal is equal to or higher than the minimum voltage value of the P-channel MOS transistor 532.
  • the feature is that the pressure can be boosted.
  • the second booster circuit 432 is configured so that the turned-off MOS transistor is turned on at the same time as the turned-off MOS transistor is turned off, but the turned-on MOS transistor is turned off. Thereafter, by configuring the MOS transistor, which is off, to turn on, the through current can be eliminated, and the boosting efficiency can be improved.
  • the input terminal 540 of the third booster circuit 434 connected to the output terminal 536 of the second booster circuit 432 is connected to the base of the P-channel MOS transistor 550. It is connected to a plate-grounded source and to the drain of a P-channel MOS transistor 552.
  • the first pulse signal input terminal 554 is connected to the gate of the P-channel MOS transistor 550, is connected to the gate of the P-channel MOS transistor 562, and is connected to the N-channel MOS transistor 562. Connected to the gate of S transistor 556.
  • the second pulse signal input terminal 558 is connected to the gate of the P-channel MOS transistor 552.
  • the drain of P-channel MOS transistor 550 is connected to the drain of N-channel MOS transistor 556 and to the second electrode of capacitor 564.
  • First of capacitor 5 6 4 The electrode is connected to the substrate-grounded source of the P-channel MOS transistor 552 and to the drain of the P-channel MOS transistor 562.
  • An output terminal 566 for outputting the boosted voltage is connected to the source of the P-channel MOS transistor 562 which is grounded on the substrate.
  • the GND terminal 568 is connected to the source of the N-channel MOS transistor 556. Therefore, the third booster circuit 434 is configured so that the boosted voltage is output from the output terminal 566.
  • the second pulse signal input from the second pulse signal input terminal 558 becomes “LOW”, and N
  • the channel MOS transistor 556 and the P-channel MOS transistor 552 are turned on, and the P-channel MOS transistors 550 and 562 are turned off.
  • the voltage supplied to the input terminal 540 is supplied to the first electrode of the capacitor 564 via the P-channel MOS transistor 552, and the first electrode of the capacitor 564 rises to the voltage Va2.
  • the voltage of GND is supplied to the second electrode of the capacitor 564 via the N-channel MOS transistor 556, and the second electrode of the capacitor 564 becomes “: LOW”.
  • the first pulse signal input from the first pulse signal input terminal 554 is “LOW”
  • the second pulse signal input from the second pulse signal input terminal 558 becomes “HI GH”
  • the N-channel MOS transistor 556 and the P-channel MOS transistor 552 turn off, and the P-channel MOS transistors 550 and 562 turn on.
  • the voltage supplied to the input terminal 540 is supplied to the second electrode of the capacitor 564 via the P-channel MOS transistor 550, and the second electrode of the capacitor 564 rises to the voltage Vb2. Therefore, the first electrode of the capacitor 564 rises to a voltage obtained by adding the voltages Va 2 and Vb 2. This increased voltage is supplied to the output terminal 566 via the P-channel MOS transistor 562. As a result, the voltage of the output terminal 566 rises to Vc2.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 564 is lower than the minimum voltage at which current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor. Can not do.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 564 is higher than the minimum voltage at which current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor, Even when the voltage of the first electrode is a voltage like the following, the voltage can be supplied to the output terminal 566.
  • the third booster circuit 4 3 4 is configured so that the turned-off MOS transistor is turned off and the turned-off MOS transistor is turned on at the same time as the turned-off MOS transistor, but the turned-on MOS transistor is turned off. Then, by configuring the MOS transistor, which is off, to turn on, the through current can be eliminated and the boosting efficiency can be improved.
  • the input terminal 570 of the fourth booster circuit 436 is connected to the output terminal 566 of the third booster circuit 434.
  • An output terminal 596 for outputting the boosted voltage is connected to the substrate grounded source of the P-channel MOS transistor 562. Therefore, the fourth booster circuit 436 is configured so that the boosted voltage is output from the output terminal 596.
  • the configuration of the other parts of the fourth booster circuit 436 is the same as the configuration of the third booster circuit 434 described above. Therefore, detailed description of the configuration of the other parts of the fourth booster circuit 436 is omitted.
  • the operation of the fourth booster circuit 434 is the same as the operation of the third booster circuit 434 described above.
  • the P-channel MOS transistors 552 and 522 are turned on, and the P-channel MOS transistors 550 and 562 are turned off.
  • the voltage supplied to the input terminal 570 is supplied to the first electrode of the capacitor 564 via the P-channel MOS transistor 552, and the first electrode of the capacitor 564 rises to the voltage Va3.
  • the voltage of GND is supplied to the second electrode of the capacitor 564 through the N-channel MOS transistor 556, and the second electrode of the capacitor 564 becomes “LOW”.
  • the N-channel MOS transistor 556 and the P-channel MOS transistor 552 are turned off, and the P-channel MOS transistors 550 and 562 are turned on.
  • the voltage supplied to the input terminal 570 is supplied to the second electrode of the capacitor 564 via the P-channel MOS transistor 550, and the second electrode of the capacitor 564 rises to the voltage Vb3. Therefore, the first electrode of the capacitor 564 rises to a voltage obtained by adding the voltages Va3 and Vb3. This increased voltage is supplied to the output terminal 596 via the P-channel MOS transistor 562, and the voltage of the output terminal 596 increases to Vc3.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 564 is lower than the minimum voltage at which a current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor, the voltage must be efficiently boosted. Can not.
  • the voltage of the first electrode of the capacitor 564 is higher than the minimum voltage at which a current can flow between the source and the drain of the P-channel MOS transistor, the voltage of the first electrode of the capacitor 564 is Even if the voltage is a voltage like the above, the voltage can be supplied to the output terminal 596.
  • the fourth booster circuit 436 is configured so that the turned-on MOS transistor is turned off and the turned-off MOS transistor is turned on at the same time, but the turned-on MOS transistor is turned off. MOS Transistors Off In this configuration, the through current can be eliminated and the boosting efficiency can be increased.
  • the booster circuit 410 shown in FIG. 44 includes the first booster circuit 430, the second booster circuit 432, the third booster circuit 334, and the fourth booster circuit 430. It consists of 36.
  • the voltage boosted by 30 is further boosted by the second booster circuit 432.
  • the voltage boosted by 432 is further boosted by the third booster circuit 434.
  • the voltage boosted by the third booster circuit 4334 is further boosted by the fourth booster circuit 436.
  • the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor are arranged at appropriate locations according to their respective characteristics.
  • the voltage of the electromotive force terminal 450 is boosted by the first booster circuit 430, Further, the boosted voltage can be further boosted by the second booster circuit 432, the third booster circuit 4334, and the fourth booster circuit 436.
  • the output voltage Vp of the thermal power generation unit 180 is input to the oscillation circuit power supply terminal 480 of the oscillation circuit 412 through the Schottky diode 414.
  • the oscillation circuit 412 starts operating, and oscillation starts.
  • the oscillation circuit 412 that has started oscillating outputs a pulse signal to the pulse signal output terminal 476, and the output pulse signal is input to the pulse signal input terminal of the booster circuit 410.
  • the booster circuit 410 starts boosting the output voltage of the thermoelectric generator 180.
  • the boosted voltage output terminal 4 52 of the booster circuit 410 and the oscillator circuit power supply terminal 480 of the oscillator circuit 42 are connected, the boosted voltage is applied to the power supply of the oscillator circuit 4 12. become.
  • the oscillation circuit 412 uses the voltage raised by the booster circuit 4 10 as a power supply. Therefore, once the output voltage Vp of the thermoelectric generation unit 180 exceeds the minimum drive voltage of the oscillation circuit 412, the output voltage Vp of the thermoelectric unit 180 changes over time. Even if the voltage becomes lower than the minimum drive voltage of the oscillation circuit 412, the booster circuit 410 can continue boosting.
  • the voltage of power storage member 420 can be used as the oscillation start voltage of oscillation circuit 412.
  • the voltage of the power storage member 420 is supplied to the oscillation circuit power supply terminal 480 through the power supply operation control circuit 416 to start the oscillation of the oscillation circuit 412.
  • the oscillating circuit 412 uses the voltage boosted by the boosting circuit 410 as a power supply, as in the above-described operation.
  • the power supply operation control circuit 416 inputs the boosted voltage Vpp, and distributes power to the clock drive circuit 418 and the power storage member 4220 according to the value of the boosted voltage Vpp. If the boosted voltage V pp is equal to the voltage required to drive the clock drive circuit 4 18, the power supply operation control circuit 4 16 clocks the voltage boosted by the boost circuit 4 10 Supply to drive circuit 4 18.
  • the power supply operation control circuit 4 16 boosts the voltage by the boost circuit 4 10. The voltage thus supplied is supplied to both the clock drive circuit 418 and the electricity storage member 420. If the boosted voltage V pp is smaller than the voltage required to drive the clock drive circuit 418, the power supply operation control circuit 416 clocks the voltage from the power storage member 420. Supply to drive circuit 4 18.
  • the boosted voltage V pp is smaller than the voltage that can drive the clock drive circuit 418. Even when the voltage becomes high, the clock drive circuit 418 can be continuously driven by the voltage from the power storage member 420. Therefore, with this configuration, the output voltage of the thermal power generation unit 180 can be used efficiently.
  • the output voltage of the thermoelectric generation unit 180 is determined by the booster circuit 410 or the power supply operation control circuit 416. Is input to The voltage boosted by the booster circuit 410 is supplied to the clock drive circuit 418. .
  • the clock driving circuit 418 includes a clock driving oscillation circuit, a clock driving frequency dividing circuit, and a motor driving circuit.
  • the crystal oscillator 62 constitutes a source oscillation, for example, oscillates at 32,768 Hz, and outputs a reference signal to a clock driving oscillation circuit.
  • the clock driving frequency dividing circuit performs a predetermined frequency dividing operation by inputting the output signal of the oscillation circuit, and outputs, for example, a signal of 1 Hz.
  • the motor drive circuit receives the output signal of the clock drive frequency dividing circuit and outputs a drive signal for driving the step motor.
  • the clock drive circuit 418 operates with the voltage boosted by the booster circuit 410 or the voltage of the secondary battery 600.
  • Power supply operation control circuit 4 16 Supply of voltage boosted by booster circuit 4 10 to watch drive circuit 4 18 and supply of rechargeable battery 600 voltage to watch drive circuit 4 18 Control.
  • the coil block 610 receives the drive signal for driving the step motor output from the motor drive circuit, and magnetizes the plurality of poles of the stator 612.
  • the rotor 6 14 is rotated by the magnetic force of the stator 6 12.
  • the rotor 614 rotates 180 degrees every second based on the aforementioned 1 Hertz signal.
  • the fifth wheel 6 16 rotates with the rotation of the rotor 6 14.
  • the fourth wheel 6 18 rotates 6 degrees per second due to the rotation of the fifth wheel 6 16.
  • the third wheel & pinion 620 is rotated by the rotation of the fourth wheel & pinion 6 18.
  • the second wheel & pinion 62 2 rotates by the rotation of the third wheel & pinion 62 0.
  • the minute wheel 6 2 4 is rotated by the rotation of the second wheel 6 2 2.
  • Hour wheel 6 2 6 It rotates by the rotation of the reverse wheel 6 2 4.
  • the second is indicated by the second hand 6 40 attached to the fourth wheel 6 18.
  • the minute hand is indicated by the minute hand 6 42 attached to the second wheel 6 2 2.
  • "Hour” is indicated by the hour hand 6 4 6 attached to the hour wheel 6 2 6.
  • thermoelectric generation unit of the present invention when a timepiece equipped with the thermoelectric generation unit of the present invention is put on an arm, the heat of the arm 65 is transferred to the case back 226.
  • the heat of the back cover 226 is transmitted to the first heat transfer plate 120 of the thermoelectric generator unit 180 via the heat conductive spacer 320. That is, the first heat transfer plate 120 constitutes a heat absorption plate.
  • the thermoelectric element 140 of the thermoelectric generation unit 180 generates an electromotive force by the Seebeck effect. Therefore, the second heat transfer plate 170 of the thermoelectric generation unit 180 forms a heat sink.
  • the heat released from the second heat transfer plate 170 is transmitted to the upper body 220 via the heat conductor 244 and released to the outside air 652.
  • the heat conductor 244 is in contact with the convex portion 220 a of the upper body 220.
  • the flat heat conductor 244 heat is extremely transferred to the convex portion 220 a of the second heat transfer plate 170 and the upper body 220. It can be transmitted efficiently. That is, such a configuration in which the flat thermal conductor 244 is brought into contact with the convex portion 220 a of the upper body 220 can reduce the thermal resistance in the heat radiation path. Therefore, with this configuration, the power generation efficiency of the thermoelectric power generation unit can be improved.
  • thermoelectric element 140 is configured so that, for example, 10 pairs of modules including 50 pairs of PN junctions are connected in series.
  • the transistors included in the step-up circuit 4 and the step-up circuit 4 10 are configured to have a threshold voltage of 0.3.
  • the power generation amount of one thermoelectric material element constituting the thermoelectric element 140 is, for example, about 200 ⁇ VZ ° C. . Therefore, assuming that the operating voltage of the watch is 1.5 V, the thermal power In order to drive the timepiece, the temperature difference between the first heat transfer plate 120 and the second heat transfer plate 170 is 2. When C, a thermoelectric element 140 having 1812 5 pairs of PN junctions is required.
  • the embodiment of the timepiece including the thermoelectric generation unit of the present invention is configured to include the above-described booster circuit 410, the oscillation circuit 412, and the power supply operation control circuit 416. Therefore, if the generated voltage immediately after attaching the watch to the wrist exceeds the minimum drive voltage of the oscillator circuit 412, the generated voltage in the steady state thereafter becomes lower than the minimum drive voltage of the oscillator circuit 412. However, boosting by the boosting circuit 410 is possible.
  • the generated voltage immediately after the timepiece was attached to the wrist was 2 V, and the generated voltage in a steady state thereafter was about 0.5. V.
  • the threshold voltage of the transistor included in the oscillation circuit 412 is about 0.3 V
  • the minimum drive voltage of the oscillation circuit 412 is Was about 0.7 V.
  • the power supply and the operation control circuit 416 input the boosted voltage V pp, and the boosted voltage V pp The power is distributed to the clock drive circuit 418 and the power storage member 420 according to the value. ⁇
  • the power supply operation control circuit 4 16 The voltage boosted by the circuit 410 is supplied to the clock drive circuit 418.
  • the voltage operation control circuit 4 16 The voltage boosted by 410 is supplied to both the clock drive circuit 418 and the electricity storage member 420.
  • the power supply operation control circuit 4 16 supplies the voltage from the secondary battery 600 to the clock drive circuit 4 18.
  • the power supply operation control circuit 4 16 By configuring the power supply operation control circuit 4 16 so as to operate in this way, when the boosted voltage V pp becomes smaller than the voltage that can drive the clock drive circuit 4 18 Also, the clock drive circuit 418 can be continuously driven by the voltage from the secondary battery 600. Therefore, with this configuration, the clock can continue to be driven even if the boosted voltage becomes smaller than the voltage 1.2 V required to drive the clock drive circuit 418.
  • an embodiment of a portable electronic device equipped with the thermoelectric generation unit of the present invention includes a portable electronic device 700, a liquid crystal panel 7 10, and a speaker 7 1 2. And lamps 7 18.
  • the drive control circuit 720 operates with the voltage supplied from the power supply operation circuit 416.
  • the thermoelectric generator Yunitto 1 8 0, the booster circuit 4 1 0, the oscillation circuit 4 1 2, power operation circuit 4 1 6, the secondary battery 6 0 0, the structure and operation of the crystal oscillator, before predicate This is the same as the embodiment of the timepiece provided with the thermoelectric generation unit according to the present invention. Therefore, a detailed description thereof will be omitted.
  • the drive control circuit 720 is configured to measure time-related information, alarm time-related information, and elapsed time-related information based on the vibration of the crystal oscillator 62.
  • the display control circuit 730 outputs a signal for operating the liquid crystal panel 7 10 to the liquid crystal panel 7 10 based on the signal output from the drive control circuit 7 20. Therefore, the liquid crystal panel 7 10 displays the time or the information on the time based on the signal output from the display control circuit 7 30.
  • the speaker control circuit 732 outputs a signal for operating the speaker 7 12 to the speaker 7 12 based on the signal output from the drive control circuit 7 20.
  • the speaker 7 12 emits an alarm sound based on the signal output from the speaker control circuit 7 32. An alarm sounds when the time is due.
  • the sound emitted from the speaker 71 2 goes out of the portable electronic device 700 from the sound opening 712 a.
  • buttons for operating the portable electronic device 700 are provided, that is, a first button 7400, a second button 7424, a third button 7444, and a fourth button 7446.
  • Figure 51 shows only the first button.
  • the first switch terminal 750 is provided so as to perform the operation of the switch by pressing the first button 7400.
  • the second switch terminal 752 is set so that the switch operates by pressing the second button 742.
  • the third switch terminal 754 is provided so as to perform the operation of the switch when the third button 744 is pressed.
  • the fourth switch terminal 756 is provided so as to operate the switch by pressing the fourth button 746.
  • the operation of the switch is performed by each switch terminal supplying an input signal to the corresponding switch input terminal of the drive control circuit 720.
  • the lamp control circuit 738 outputs a signal for turning on the lamp 7 18 to the lamp 7 18 based on the signal output from the drive control circuit 7 20.
  • the lamp control circuit 738 is configured to be activated by pressing the fourth button 746 to turn on the lamp 718.
  • the portable electronic device 700 may have only the liquid crystal panel 7100, or the liquid crystal panel 7100 and the speed 7 12 may be provided, a liquid crystal panel 7 10 and a lamp 7 18 may be provided, or a liquid crystal panel 7 10, a speaker 7 12 and a lamp 7 18 may be provided. You may.
  • the portable electronic device 700 may further include a clock driving circuit as shown in FIG. 42 and a pointer operated by the clock driving circuit.
  • a composite display-type portable electronic device having both an analog display and a digital display can be realized.
  • the portable electronic device 700 displays time information on the liquid crystal panel 7100.
  • a digital wristwatch can be realized.
  • the speaker 7 12 can be configured to emit an alarm sound at a preset time, thereby realizing an alarm or a clock with an alarm.
  • the speaker 7 12 when the preset time elapses, the speaker 7 12 emits an alarm sound, so that a timer or a clock with a timer can be realized.
  • the back cover 2 26 includes an outer peripheral flat portion 2 26 a and a central concave portion 2 26 b. .
  • the outer peripheral flat portion 2 2 6 a is fixed to the lower body 2 2 4.
  • the central concave portion 222 b is formed so as to be arranged closer to the movement 204 than the outer peripheral flat portion 222 a. It is preferable that the central concave portion 2 26 b is formed by drawing.
  • the heat conduction spacer 320 has one surface in contact with the first heat transfer plate 120 of the thermal power generation unit 180, and the other surface has a central recessed portion 222b of the back cover 220. It is arranged to contact the inside surface.
  • thermoelectric unit of the present invention When the watch equipped with the thermoelectric unit of the present invention is attached to the wrist, the outer surface of the central portion 226b of the back cover 226 contacts the arm and heat is transferred from the arm to the thermoelectric unit 180. Can be.
  • the thickness of the air layer existing between the back lid 2 26 and the movement 204 is reduced by the central concave portion 2 26 b of the back lid 2 26 and the movement 204. Can be greater than the distance between. Therefore, the heat insulation efficiency between the back cover 2 26 and the movement 204 can be increased, and the power generation efficiency of the thermal power generation unit 180 can be increased.
  • the back cover 2 26 has an outer peripheral flat portion 2 26 c and a central convex portion 2 26 d. including.
  • the outer peripheral flat portion 2 2 6 c is fixed to the lower body 2 2 4.
  • the central convex portion 226d is formed so as to be located farther from the movement 204 than the outer peripheral flat portion 226c.
  • the central convex portion 2 26 d is preferably formed by drawing.
  • Thermal conductor 244 includes an outer peripheral support portion 244a and a central contact portion 244b.
  • the outer peripheral support part 2 44 a is fixed to the upper trunk 220.
  • the center contact portion 244b is formed so as to be located farther from the movement 204 than the outer peripheral support portion 244a.
  • the central contact portion 2444b is preferably formed by drawing.
  • the central contact portion 244 b of the heat conductor 244 contacts the second heat transfer plate 170 of the thermoelectric generator unit 180.
  • the heat conduction spacer 320 has one surface in contact with the first heat transfer plate 120 of the thermoelectric generator unit 180, and the other surface has a central convex portion 2 It is arranged to contact the inside surface.
  • thermoelectric unit of the present invention When the watch equipped with the thermoelectric unit of the present invention is attached to the wrist, the outer surface of the central convex portion 226 d of the back cover 2 26 contacts the arm, and transfers heat from the arm to the thermoelectric unit 180. be able to.
  • the thickness of the air layer existing between the back lid 2 26 and the movement 204 is reduced by the central convex part 2 26 d of the back lid 2 26 and the movement 204. Between can be larger. That is, the thickness of the air layer existing between the components constituting the driving part of the timepiece and the back cover 2 26 is determined by the components constituting the driving part of the timepiece included in the movement 204, and the thermoelectric generation unit It is configured to be larger than the distance between the 180th first heat transfer plate 120 and the central portion of the opposite back cover 22.
  • thermoelectric generation unit 180 can be increased.
  • the present invention is configured as described above in a timepiece and a portable electronic device provided with a thermoelectric generation unit, and has the following effects.

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Description

明 細 書 熱発電ュニットを備えた時計 技術分野
本発明は、 ゼ一べック効果に基づく起電力を発生する熱電素子を収容した熱発 電ユニットを備えた時計に関する。 特に、 本発明は、 1つ以上の熱電素子を収容 した熱発電ュニットにより発生した起電力を蓄電部材に蓄電し、 この起電力によ り動作し、 かつ、 蓄電部材を動力源として動作するように構成された時計に関す る。
また、 本発明は、 1つ以上の熱電素子を収容した熱発電ユニットにより発生し た起電力を蓄電部材に蓄電し、 この起電力により動作し、 かつ、 蓄電部材を動力 源として動作するように構成された携帯用電子機器に関する。
本発明の携帯用電子機器は、 アナログ式電子時計、 デジタル式電子時計、 アナ ログ 'デジタル複合式電子時計、 タイマー装置、 アラーム装置、 タイマ一及び又 はアラーム付きアナログ式電子時計、 タイマー及び又はアラーム付きデジタル式 電子時計、 タイマ一及び又はアラーム付きアナ口グ ·デジタル複合式電子時計を 包含する。 背景技術
従来の熱電式腕時計では、 例えば、 特開昭 5 5— 2 0 4 8 3号公報に開示され ているように、 多数の個々の要素部品からできている熱電式発電機が、 金属製の ケーシング底部と支持リングとの間に配置されている。 この熱電式発電機 （ペル チェ .バッテリー） は、 熱極がケーシング底部に対向して置かれ、 冷極が金属製 カバーに対向して置かれている。 また、 他の構造では、 熱電式発電機は、 ショッ クアブゾ一バを介して中間リングに対して保持されている。 従来の他の電子時計では、 特開平 8— 4 3 5 5 5号公報に開示されているよう に、 第一の絶縁体を吸熱側とし、 第二の絶縁体を放熱側として、 出力端部に起電 力を得て、 この起電力を蓄電部材に蓄え、 この蓄電部材により時刻表示手段を作 動させている。
また、 従来の発電素子を有する時計では、 特開平 9一 1 5 3 5 3号公報に開示 されているように、 4個の熱電素子が、 腕時計内部の空間においてムーブメント によって占められる部分以外に分割されて配置されている。 この熱電素子では、 p型熱電体と n型熱電体とが端部において接続され、 熱電対を形成している。 熱 電対のすべてを直列に接続して熱電素子を構成している。
また、 従来の熱電発電腕時計では、 実開平 7— 3 2 5 9 0号公報に開示されて いるように、 熱電発電素子が、 裏蓋とモジュールカバーとの間に配置されている 。 熱電発電素子は多数の熱電対を含んでいる。
いずれの従来文献も、 1つ以上の熱電素子を収容した熱発電ュニットを備えた 時計を開示していない。
熱電素子は外力に対する抵抗力が弱い。 特に、 熱電素子では、 細長い柱状の形 態の多数の p型熱電体と η型熱電体とが並べられているので、 ρ型熱電体及び η 型熱電体に、 それらの長手方向に直角の向きの力が加わると、 熱電素子が破壊す るおそれがあった。 また、 ρ型熱電体及び η型熱電体に、 それらの長手方向に沿 う力が加わった場合にも、 その力が一定の大きさを超えると、 熱電素子が破壊す るおそれがあった。
従来、 熱電素子を熱発電ユニットとして実装することなしに、 熱電素子を直接 に腕時計内部の空間に配置しているので、 熱電素子の強度を高めることができな かった。 また、 複数の熱電素子を用いる場合には、 それらの熱電素子を接続する ための手段を必要としていた。
更に、 従来、 熱電素子の一方の面を直接に腕時計の裏ぶたに接触させた状態で 、 熱電素子を腕時計の内部に配置している。 従って、 腕時計を構成する部品の寸 法の公差 （製造時に発生する部品の寸法のばらつき） により、 熱電素子と裏ぶた との間に隙間を生じるおそれがあった。 このような隙間が発生することにより、 熱発電ュニットの発電効率を低下させることがある。
本発明の目的は、 熱発電ユニットを備えた時計において、 時計を構成する部品 の寸法の公差を考慮した構造を用いて、 熱発電ユニットの発電効率が良い時計を 提供することにある。
本発明の他の目的は、 小型で頑丈な熱発電ュニットを備えた時計を提供するこ とにある。 発明の開示
上記課題を解決するために、 本発明の時計は、 時計の動作させるための電源を 構成する、 充電可能な蓄電部材を備える。 時計を駆動するための時計駆動回路は 、 蓄電部材により動作することができるように構成されている。 指針等の表示部 材は、 時計駆動回路の出力する時刻に関する信号に基づいて、 時刻に関する情報 を表示する。
本発明の時計は、 熱伝導性のある材料で作られている上胴と、 熱伝導性のある 材料で作られている裏ぶたとを備えている。
熱発電ュニットが、 ゼーベック効果に基づく起電力を発生する 1つ以上の熱電 素子を収容し、 かつ、 吸熱板を構成する第 1伝熱板を含み、 放熱板を構成しかつ 上胴に熱を伝達可能なように構成された第 2伝熱板を含む。
電源動作制御回路が、 熱発電ュニットにより発生した起電力を蓄電部材に蓄電 させるために設けられている。 熱伝導スぺ一サは、 熱伝導性のある材料で作られ ている。 熱伝導スぺ一サが、 熱発電ユニットの第 1伝熱板と裏ぶたの内側面とに 接触するように配置されている。 断熱性のある断熱部材が設けられ、 この断熱部 材により、 裏ぶたと上胴とを断熱するように構成されている。
本発明の時計では、 熱伝導スぺーサはシリコーンゴムシートで作られるのが好 ましい。 そして、 熱伝導スぺーサは、 その一方の面が熱発電ユニットの第 1伝熱 板に接触し、 その他方の面が裏ぶたの内側面に接触するように配置されている。 このように構成することにより、 時計を構成する部品の公差にかかわらず、 熱 発電ユニットの発電効率が良レ、時計を実現することができる。
また、 本発明の時計では、 時計駆動回路は、 蓄電部材により動作することがで き、 かつ、 熱発電ユニットにより発生した起電力により直接動作することができ るように構成されているのが好ましい。
このように構成することにより、 熱発電ュニットにより発生した起電力を有効 に活用することができる。
また、 本発明の時計では、 熱伝導体が、 熱発電ユニットの第 2伝熱板と接触し て、 第 2伝熱板から熱を伝えることができるように構成される。 熱伝導体は、 上 胴に熱を伝達可能なように構成されてレ、るのが好ましい。
更に、 本発明の時計では、 時計の駆動部分を構成する部品と前記裏ぶたとの間 に存在する空気層の厚さが、 時計の駆動部分を構成する部品と、 熱発電ユニット の第 1伝熱板と相対する裏ぶたの中央部分との間より大きくなるように構成され ているのが好ましい。
このように構成することにより、 熱発電ュニットの発電効率が良い時計を実現 することができる。
また、 本発明は、 熱発電ユニットを備えた時計において、 吸熱板を構成する第 1伝熱板と、 ゼーベック効果により起電力を発生する熱電素子と、 放熱板を構成 する第 2伝熱板とを含む熱発電ュニットと、 熱伝導性のある材料で作られている 裏ぶたと、 熱伝導性のある材料で作られ、 かつ、 裏ぶた及び第 1伝熱板と熱を伝 導可能なように配置された熱伝導スぺ一サと、 第 2伝熱板と熱を伝導可能なよう に配置された熱伝導体と、 熱伝導体と熱を伝導可能なように配置された上胴と、 時計の電源を構成し、 熱発電ユニットにより発生した起電力を蓄電するための蓄 電部材と、 蓄電部材により、 又は、 熱発電ユニットにより発生した起電力により 動作して、 時刻又は時間に関する情報を表示するための表示部材とを備えている ように構成した。
更に、 本発明は、 熱発電ユニットを備えた携帯用電子機器において、 吸熱板を 構成する第 1伝熱板と、 ゼ一ベック効果により起電力を発生する熱電素子と、 放 熱板を構成する第 2伝熱板とを含む熱発電ュニットと、 熱伝導性のある材料で作 られている裏ぶたと、 熱伝導性のある材料で作られ、 かつ、 裏ぶた及び第 1伝熱 板と熱を伝導可能なように配置された熱伝導スぺーサと、 第 2伝熱板と熱を伝導 可能なように配置された熱伝導体と、 熱伝導体と熱を伝導可能なように配置され た上胴と、 携帯用電子機器の電源を構成し、 熱発電ユニットにより発生した起電 力を蓄電するための蓄電部材と、 蓄電部材により、 又は、 熱発電ュュットにより 発生した起電力により動作して、 時刻又は時間に関する情報を表示するための表 示部材とを備えているように構成した。
更に、 本発明は、 熱発電ユニットを備えた携帯用電子機器において、 熱発電ュニットが、 吸熱板を構成する第 1伝熱板と、 ゼーベック効果により起 電力を発生する熱電素子と、 放熱板を構成する第 2伝熱板とを含むように構成し た。 この携帯用電子機器は、 熱発電ユニットを含む機器の構成部品を収容するた めの外装ケースを備えている。 この外装ケースは、 熱伝導性のある材料で作られ た吸熱用部材、 例えば、 裏ぶたと、 熱伝導性のある材料で作られた放熱用部材、 例えば、 上胴とを含んでいる。
更に、 この携帯用電子機器においては、 熱伝導性のありかつ弾性変形可能な材 料、 例えば、 シリコーンゴムシートで作られた熱伝導スぺーサが、 吸熱用部材と 第 1伝熱板と熱を伝導可能なように配置されている。 熱伝導スぺーサは、 シ一ト 状部品であり、 吸熱用部材と第 1伝熱板とにより圧縮されて、 吸熱用部材から第 1伝熱板に、 確実に熱を伝導させることができる。
更に、 この携帯用電子機器においては、 第 2伝熱板は、 放熱用部材に熱を伝導 可能なように構成されている。 このような携帯用電子機器を腕につけたとき、 腕の熱は裏ぶたのような吸熱用 部材に伝達される。 裏ぶたに伝達された熱は熱伝導スぺ一サを介して熱発電ュニ ットの第 1伝熱板に伝達される。 この熱により、 熱発電ユニットの熱電素子は、 ゼーベック効果により起電力を発生する。 そして、 熱発電ユニットの第 2伝熱板 の放熱する熱は、 上胴のような放熱用部材に伝達され、 外気に放出される。
このように構成することにより、 熱発電ュニットの発電効率が良い時計のよう な携帯用電子機器を実現することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トを製造するための工程を示す工程図である。
図 2は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トの第 1伝熱板の平面図である。
図 3は、 図 2の線 3 A— 3 Aにおける第 1伝熱板の断面図である。
図 4は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トのリード基板の平面図である。
図 5は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トにおいて、 リード基板を第 1伝熱板に接着した状態を示す平面図である。
図 6は、 図 5の線 6 A _ 6 Aにおける、 リード基板を第 1伝熱板に接着した状態を示す 断面図である。
図 7は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トの熱電素子の概略側面図である。
図 8は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トの熱電素子上基板の平面図である。
図 9は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニッ トの熱電素子下基板の平面図である。 図 1 0は、 図 7の線 1 O A— 1 O Aにおける、 熱電素子の横断面図である。 図 1 1は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ットにおいて、 熱電素子を第 1伝熱板に接着した状態を示す平面図である。
図 1 2は、 図 1 1の線 1 2 A _ 1 2 Aにおける、 熱電素子を第 1伝熱板に接着した状態 を示す断面図である。
図 1 3は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ットにおいて、 熱電素子の端子パターンとリード基板のリードパターンとの間をワイヤボ ンデイングで導通させた状態を示す平面図である。
図 1 4は、 図 1 3の線 1 4 A— 1 4 Aにおける、 熱電素子の端子パターンとリード基板 のリ一ドパターンとの間をワイヤボンディングで導通させた状態を示す断面図である 図 1 5は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ットのュニット枠の平面図である。
図 1 6は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ットのュニット枠の断面図である。
図 1 7は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ットにおいて、 ュニット枠を第 1伝熱板に固定した状態を示す平面図である。
図 1 8は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ッ卜の平面図である。
図 1 9は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュニ ットの断面図である。
図 2 0は、本発明の熱発電ュニットを備えた時計の時計体の実施の形態の断面図である。 図 2 1は、 裏ぶた及びりゆうずを外して裏ぶた側から見た、 本発明の熱発電ュニットを 備えた時計の時計体の実施の形態の裏平面図である。
図 2 2は、 裏ぶた側から見た、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用 いられる発電ブロックの裏平面図である。
図 2 3は、 裏ぶた側から見た、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用 いられる発電ブロックの拡大部分裏平面図 （その 1 ) である。
図 2 4は、 裏ぶた側から見た、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用 いられる発電ブロックの拡大部分裏平面図 （その 2 ) である。
図 2 5は、 裏ぶた側から見た、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用 いられる発電ブロックの拡大部分裏平面図 （その 3 ) である。
図 2 6は、 裏ぶた側から見た、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態に用 いられる発電ブロックの拡大部分裏平面図 （その 4 ) である。
図 2 7は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる発電プロッ クの部分断面図 （その 1 ) である。
図 2 8は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる発電プロッ クの部分断面図 （その 2 ) である。
図 2 9は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる発電プロッ クに含まれる熱伝導体の平面図である。
図 3 0は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる発電プロッ クに含まれる回路絶縁板の平面図である。
図 3 1は、 本発明の熱発電ュ-ットを備えた時計の実施の形態に用いられる発電ブロッ クに含まれる発電プロックわくの平面図である。
図 3 2は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる発電プロッ クに含まれる昇圧回路プロックの平面図である。
図 3 3は、 本発明の熱発電ュュットを備えた時計の実施の形態において、 ム一ブメント の回路プロックと昇圧回路プロックの電気的接続部を示す拡大部分断面図である。
図 3 4は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態において、 ムーブメント の回路プロックと昇圧回路プロックの電気的接続のために用いられる回路リード端子の正 面図である。
図 3 5は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 昇圧回路プロ ックとの電気的接続のために設けられたムープメントの回路ブロックのパターンと、 この パターンに接触するように配置されている回路リード端子の拡大部分平面図である。
図 3 6は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態において、 熱発電ュニッ トと昇圧回路プロックの電気的接続部の拡大部分断面図である。
図 3 7は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 熱伝導体を上 胴に固定した部分を示す拡大部分断面図である。
図 3 8は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 裏ぶたと、 熱 伝導スべ一サと、 熱発電ュニットの部分を示す拡大部分断面図である。
図 3 9は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱伝導スぺ ーサの平面図である。
図 4 0は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 裏ぶたを下胴 に固定している部分を示す拡大部分断面図である。
図 4 1は、本発明の熱発電ュニットを備えた時計のムーブメントの実施の形態において、 裏ぶた側から見た平面図である。
図 4 2は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 駆動部分と輪 列を示す概略ブロック図である。
図 4 3は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 回路の構成を 示す概略プロック図である。
図 4 4は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 昇圧回路の構 成を示す概略プロック図である。
図 4 5は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 昇圧回路に用 いられる発振回路の構成を示す回路図である。
図 4 6は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 第 1昇圧回路 の構成を示す回路図である。
図 4 7は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 第 2昇圧回路 の構成を示す回路図である。
図 4 8は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 第 3昇圧回路 の構成を示す回路図である。
図 4 9は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 第 4昇圧回路 の構成を示す回路図である。
図 5 0は、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 熱発電の原理 を示す概略ブロック図である。
図 5 1は、 本発明の熱発電ュ-ットを備えた携帯用電子機器の実施の形態を示す断面図 である。
図 5 2は、 本発明の熱発電ュニットを備えた携帯用電子機器の実施の形態の概略ブロッ ク図である。
図 5 3は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の時計体の他の実施の形態の断面図で ある。
図 5 4は、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の時計体の更に他の実施の形態の断面 図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
( 1 ) 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュ ニットの構造及びその製造方法
本発明の熱発電ュニットを備えた時計に用いられる熱発電ュニットの製造方法 について説明する。
図 1を参照すると、 最初に、 第 1伝熱板 1 2 0を準備する （工程 1 0 1 ) 。
図 2及び図 3を参照すると、 第 1伝熱板 1 2 0は、 伝熱性の良い金属、 例えば 、 アルミニウム又は銅等で作られる。 第 1伝熱板 1 2 0を銅で製造する場合には 、 その表面にニッケルめっきを付けるのがよい。
第 1伝熱板 1 2 0は、 ほぼ長方形の平面形状を有する薄板状部材である。 第 1 伝熱板 1 2 0は、 リード基板を取付けるためのリ一ド基板台部分 1 2 0 aと、 リ ード基板を取付けるときにリード基板を案内するための取付け案内穴 1 20 b 1 と、 加工案内穴 1 20 b 2と、 熱電素子を取付けるための熱電素子台部分 1 20 d 1及び 1 20 d 2とを有する。
1 0個の熱電素子を使用する場合には、 5個の熱電素子が熱電素子台部分 1 2 0 d 1に取付けられ、 5個の熱電素子が熱電素子台部分 1 20 d 2に取付けられ る。 従って、 熱電素子台部分 1 20 d 1、 1 20 d 2の平面形状は、 熱電素子の 平面形状に合わせて決定される。 熱電素子台部分 1 20 d l、 1 20 d 2の厚さ は、 リ一ド基板台部分 1 20 aの厚さより薄い。
図 4を参照すると、 リード基板 1 30は細長い部分を含む形状である。 リード 基板 1 3 0は、 ガラスエポキシ基板であってもよいし、 或いは、 ポリイミ ドフィ ルム基板であってもよい。
1 0個の熱電素子を直列に配線するためのリードパターン 1 30 a 1〜1 30 a 9と、 熱発電ュニットの出力端子を構成する 2つの出力端子パターン 1 30 t 1、 1 30 t 2とがリード基板 1 30に設けられている。
リード基板 1 30を第 1伝熱板 1 20に取付けるときにリード基板 1 30を位 置決めするための取付け案内穴 1 30 b 1、 1 30 b 2力 リード基板 1 30に 設けられる。 更に、 組立案内穴 1 30 b 3、 1 30 b 4もリード基板 1 30に設 けられる。 案内穴 1 30 b 1の位置は、 第 1伝熱板 1 20の取付け案内穴 1 20 b 1の位置に対応して決定される。
図 1を参照すると、 次に、 第 1伝熱板 1 20のリード基板台部分 1 20 aに接 着剤を塗布する （工程 1 0 2) 。 この接着剤は、 好ましくは、 エポキシ系接着剤 である。 この接着剤は、 感熱接着剤等の他の種類の接着剤であってもよいし、 或 いは、 シート接着剤であってもよい。
図 5及び図 6を参照すると、 次に、 第 1伝熱板 1 20の取付け案内穴 1 20 b 1とリ一ド基板 1 30の取付け案内穴 1 30 b 1とを合わせて、 リ一ド基板 1 3 0を第 1伝熱板 1 20に接着剤 1 3 2で接着する （工程 1 03) 。 図 7から図 9を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計に用いられ る熱発電ュニットの熱電素子 1 4 0は、 上熱電素子基板 1 4 2と、 下熱電素子基 板 1 4 4と、 複数の P型半導体 1 4 6と、 複数の N型半導体 1 4 8とを含む。 上熱電素子基板 1 4 2は、 P型半導体 1 4 6と N型半導体 1 4 8とを導通させ るための複数の導通用パターン 1 4 2 aを有する。 下熱電素子基板 1 4 4は、 P 型半導体 1 4 6と N型半導体 1 4 8とを導通させるための複数の導通用パターン 1 4 4 aと、 熱電素子 1 4 0の端子パターン 1 4 4 b l、 1 4 4 b 2とを有する 図 7から図 1 0を参照すると、 複数の P型半導体 1 4 6と複数の N型半導体 1 4 8とは、 各 P型半導体 1 4 6と各 N型半導体 1 4 8とが交互に直列に接続され るように、 上熱電素子基板 1 4 2のパターンと下熱電素子基板 1 4 4のパターン に接続されている。
このように構成された熱電素子 1 4 0において、 例えば、 上熱電素子基板 1 4 2のある側を放熱側とし、 下熱電素子基板 1 4 4のある側を吸熱側とすると、 N 型半導体 1 4 8の中では、 電子が放熱側の上熱電素子基板 1 4 2に向かって移動 し、 P型半導体 1 4 6の中では、 電子が吸熱側の下熱電素子基板 1 4 4に向かつ て移動する。 それぞれの P型半導体 1 4 6とそれぞれの N型半導体 1 4 8とは上 熱電素子基板 1 4 2の導通用パターン 1 4 2 aと下熱電素子基板 1 4 4の導通用 パターン 1 4 4 aとを介して電気的に直列に接続されているため、 P型半導体 1 4 6及び N型半導体 1 4 8の中で熱の伝達が電流に変換され、 下熱電素子基板 1 4 4の端子パターン 1 4 4 b lと 1 4 4 b 2との間に起電力が生じる。
図 1及び図 2を参照すると、 次に、 第 1伝熱板 1 2 0の熱電素子台部分 1 2 0 d 1及び 1 2 0 d 2に接着剤を塗布する （工程 1 0 4 ) 。 この工程 1 0 4で用い られる接着剤は、 例えば、 銀ペーストのような熱伝導性のある接着剤である。 こ の接着剤は、 エポキシ系接着剤で熱伝導性のあるものであってもよいし、 或いは 、 熱伝導性のある他の種類の接着剤であってもよい。 図 1、 図 1 1及び図 1 2を参照すると、 次に、 5個の熱電素子 1 40 a ：!〜 1 40 a 5を第 1伝熱板 1 20の一方の熱電素子台部分 1 20 d 1に固着し、 5個 の熱電素子 1 40 a 6〜1 40 a l 0を第 1伝熱板 1 20の他方の熱電素子台部 分 1 20 d 2に固着する （工程 1 0 5) 。 この工程 1 0 5では、 それぞれの下熱 電素子基板 1 44の端子パターン 1 44 b 1及び 1 44 b 2をリード基板 1 3 0 の近くに配置した状態で、 熱電素子 1 40の下熱電素子基板 1 44の下側面を熱 電素子台部分 1 20 d 1、 1 20 d 2に銀ペースト 1 34で接着する。 これによ り、 熱電素子 1 40の下熱電素子基板 1 44と第 1伝熱板 1 20とを熱伝導可能 にする。
従って、 図 1 1に示すように、 5個の熱電素子 1 40 a 1〜： 1 40 a 5がリー ド基板 1 3 0に対して一方の側 （図で右側） に配置され、 5個の熱電素子 1 40 a 6〜1 40 a l 0がリード基板 1 30に対して他方の側 （図で左側） に配置さ れる。
上述した熱発電ュニットの実施の形態では、 1 0個の熱電素子 1 40 a 1〜1 40 a 1 0を用いているが、 熱電素子 1 40の数は 1個であってもよいし、 或い は、 2個以上であってもよい。 更に、 熱電素子 1 40の数は、 偶数であるのが好 ましいが、 奇数であってもよい。
図 1を参照すると、 次に、 工程 1 0 5で用いた銀ぺ一ストを乾燥させる （工程 1 06) 。 この工程 1 06では、 例えば、 乾燥温度は 1 20。 C〜 l 50° Cで あり、 乾燥時間は 2時間〜 5時間であるのが好ましい。
次に、 工程検査 （1) を行う （工程 1 0 7) 。 工程検査 （1) では、 各熱電素 子 1 40の抵抗を測定する。
図 1、 図 1 3及び図 1 4を参照すると、 次に、 1 0個の熱電素子 1 40 a 1〜 1 40 a 1 0のそれぞれの端子パターン 1 44 b l、 1 44 b 2と、 リード基板 1 30のリードパターン 1 30 a l〜： 1 30 a 9及び出力端子パターン 1 30 t 1、 1 30 t 2との間をワイヤボンディング 1 50で導通させる （工程 1 08) 。 このワイヤボンディング 1 50は、 複数の熱電素子 1 40が直列に接続される ように熱電素子 1 40を配線する。
図 1 3を参照すると、 熱電素子 1 40 a 1の端子パターン 1 44 b 1とリード 基板 1 3 0の出力端子パターン 1 3 0 t 1との間をワイヤボンディング 1 50で 導通させる。 熱電素子 1 40 a 1の端子パターン 1 44 b 2とリード基板 1 30 のリードパターン 1 30 a 1 との間をワイヤボンディング 1 50で導通させる。 同様に、 ワイヤボンディング 1 50により、 熱電素子 1 40 a 1から熱電素子 1 40 a 5を直列に配線し、 熱電素子 1 40 a 6から熱電素子 1 40 a 1 0を直列 に配線する。 熱電素子 1 40 a 5と熱電素子 1 40 a 1 0とを、 ワイヤボンディ ング 1 50により、 リード基板 1 3 0のリードパターン 1 30 a 9を介して直列 に配線する。
熱電素子 1 40 a 6の端子パターン 1 44 b 1とリード基板 1 30のリ一ドノ ターン 1 30 a 5との間をワイヤボンディング 1 50で導通させる。 熱電素子 1 40 a 6の端子パターン 1 40 b 2とリード基板 1 30の出力端子パターン 1 3 0 t 2との間をワイヤボンディング 1 50で導通させる。
この工程 1 08により、 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜： 1 40 a l 0が直列に 接続され、 リ一ド基板 1 3 0のパターン 1 30 t 1及び 1 30 t 2は、 熱宪電ュ ニッ トの出力端子を構成する。
図 1を参照すると、 次に、 工程検査 （2) を行う （工程 1 0 9) 。 工程検査 （ 2) では、 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜1 40 a l 0を直列に接続した熱発電 ュニットの抵抗を測定する。
図 1 5及び図 1 6を参照すると、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計に用い られる熱発電ュニットのュニット枠 1 60は、 ほぼ長方形の輪郭を有する部材で 、 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜1 40 a l 0の周囲を取り囲むことができるよ うな形状に構成されている。 ユエット枠 1 60は、 第 1伝熱板 1 20を取付ける ための下方取付け部 1 60 dと、 第 2伝熱板を取付けるための上方取付け部 1 6 0 eと、 リード基板 1 30を逃げるためのリ一ド基板にげ部 1 60 f とを有する ユニット枠 1 60の下方取付け部 1 60 dと上方取付け部 1 60 eとの間の距 離は、 第 1伝熱板 1 20及び第 2伝熱板 1 70をユニット枠 1 60に取付けたと きに、 第 2伝熱板 1 70の下面と熱電素子 1 40の上熱電素子基板 1 42の上面 との間に隙間があるように構成されている。
ユニット枠 1 60を、 AB S樹脂、 ポリカーボネート、 アクリルのようなプラ スチックで製造するのがよい。
図 1及び図 1 7を参照すると、 次に、 ュニット枠 1 60が 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜： 1 40 a l 0の周囲を取り囲むように、 ュニット枠 1 60を第 1伝熱 板 1 20に固定する （工程 1 1 0) 。 このときに、 ュニット枠 1 60のリード基 板にげ部 1 60 f はリード基板 1 30の上面を逃げるように配置される。
ュニット枠 1 60の第 1伝熱板 1 20への固定は、 はめ込みであってもよいし 、 接着であってもよいし、 或いは、 ユニット枠 1 60の一部分を第 1伝熱板 1 2 0へ溶着してもよい。
図 1を参照すると、 次に、 グリースを 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜1 40 a 1 0の上熱電素子基板 1 4 2の上面に付ける （工程 1 1 1) 。
この工程 1 1 1で用いるグリースは熱伝導性が良いシリコーングリースである のがよく、 例えば、 商品名 「東芝シリコーンコンパウンド」 を用いる。
図 1 8及び図 1 9を参照すると、 次に、 第 2伝熱板 1 70をュニット枠 1 60 の上方取付け部 1 60 eに固定する （工程 1 1 2) 。 このときに、 第 2伝熱板 1 70の下面と熱電素子 1 40の上熱電素子基板 1 4 2の上面との間には隙間があ り、 この隙間にシリコーングリース 1 7 2が配置される。 従って、 シリコ一ング リース 1 7 2により、 第 2伝熱板 1 70と上熱電素子基板 1 4 2とが熱伝導可能 にされる。
第 2伝熱板 1 70は、 伝熱性の良い金属、 例えば、 アルミニウム又は銅等で作 られる。 第 2伝熱板 1 70を銅で製造する場合には、 その表面にニッケルめっき を付けるのがよい。 第 2伝熱板 1 70は、 ほぼ長方形の平面形状を有する薄板状 部材である。 第 2伝熱板 1 70の外形形状は、 ュニット枠 1 60の上方取付け部 1 60 eに取付けることができるような寸法及び形状に形成される。
第 2伝熱板 1 70のユニット枠 1 60への固定は、 はめ込みであってもよいし 、 接着であってもよいし、 或いは、 ユニット枠 1 60の一部分を第 2伝熱板 1 7 0へ溶着してもよい。
第 2伝熱板 1 70をュニット枠 1 60に取付けることにより、 熱発電ュニット 1 80に収容されている 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜1 40 a l 0を確実に保 護することができる。
熱発電ュニット 1 80を他の部材に取付けるときに用いるための案内ピン 1 7 0 c及び 1 70 (1が第2伝熱板1 70の一方の面に設けられている。 これらの案 内ピン 1 70 c及び 1 70 dが外側を向く状態で、 第 2伝熱板 1 70はュュット 枠 1 60に取付けられている。 案内ピンの数は 2本が好ましいが、 1本であって もよいし、 或いは、 3本以上であってもよい。
図 1を参照すると、 次に、 工程検査 （3) を行う （工程 1 1 3) 。 工程検査 （ 3) では、 熱発電ュニット 1 80の抵抗を測定する。
次に、 工程検査 （4) を行う （工程 1 1 4) 。 工程検査 （4) では、 熱発電ュ ニットの発電性能を測定する。 発電性能の測定は、 ヒータにより熱発電ユニット 1 80の一方の伝熱板を加熱して、 熱発電ュニット 1 80の出力する電圧を電圧 計で測定して行う。 この測定を行うときには、 熱発電ュニット 1 80を配置する 室内の温度と、 ヒータの加熱温度との差を一定に保持するようにする。
必要に応じて、 いずれかの工程検査を省略してもよいし、 或いは、 追加の工程 検査を行ってもよい。
本発明の熱発電ュニットを備えた時計に用いられる熱発電ュニット 1 80と、 この熱発電ュニットに用いられる構成部品の大きさの一例を以下に示す。 熱発電ュニットの長手方向の長さ ： 5. 2ミリメ トル
熱発電ュニットの横方向の幅： 0. 0ミリメ トル
熱発電ュニットの厚さ ： 2. 7ミリメ トル
熱電素子の長手方向の長さ ： 2. 4ミリメ トル
熱電素子の横方向の幅： 2. 2ミリメ トル
熱電素子の厚さ ： 1. 3ミリメ トル
第 1伝熱板の最大厚さ ： . 5ミリメ トル
第 2伝熱板の厚さ ： . 5ミリメ トル
ュニット枠の外側面と内面との間の距離 . 8ミリメ トル
熱発電ユニット 1 80を使用して電圧を発生させる場合には、 第 1伝熱板 1 2 0を吸熱板としかつ第 2伝熱板 1 70を放熱板としてもよいし、 或いは、 第 1伝 熱板 1 20を放熱板としかつ第 2伝熱板 1 70を吸熱板としてもよい。 吸熱板及 び放熱板の決定の仕方により、 リード基板 1 3 0のパターン 1 30 t 1と 1 30 t 2との間に発生する電圧の極性が変わる。
なお、 本発明の時計に用いられる熱発電ユニットは、 以下に示す工程によって 第 1伝熱板を準備し、 第 1伝熱板 1 20のリード基板台部分 1 20 aにェポキ シ系接着剤を塗布し、 リード基板 1 30を第 1伝熱板 1 20に接着し、 ュニット 枠 1 60を第 1伝熱板 1 20に固定する。
次に、 第 1伝熱板 1 20の熱電素子台部分 1 20 d l〜： 1 20 d l 0に銀ぺ一 ス トのような熱伝導性のある接着剤を塗布し、 1 0個の熱電素子 1 40 a 1〜 1 40 a 1 0をそれぞれ第 1伝熱板 1 20の熱電素子台部分 1 20 d l、 1 20 d 2に固着する。 次に、 前述した工程 1 0 5で用いた銀ペーストを乾燥させ、 各熱 電素子 1 40の抵抗を測定する。
次に、 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜1 40 a l 0のそれぞれの端子パターン 1 44 b l、 1 44 b 2と、 リード基板 1 30のリードパターン 1 30 a ：!〜 1 3 0 a 9及び出力端子パターン 1 30 t 1、 1 30 t 2との間をワイヤボンディ ング 1 50で導通させる。 このワイヤボンディング 1 50は、 複数の熱電素子 1
40が直列に接続されるように熱電素子 1 40を配線する。
次に、 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜 1 40 a l 0を直列に接続した熱発電ュ ニッ トの抵抗を測定する。
次に、 シリコーングリースを 1 0個の熱電素子 1 40 a l〜1 40 a l 0の上 熱電素子基板 1 4 2の上面に付ける。
次に、 第 2伝熱板 1 70をュュット枠 1 60の上方取付け部 1 60 eに固定す る。 シリコーングリース 1 72により、 第 2伝熱板 1 70と上熱電素子基板 1 4 2とが熱伝導可能にされる。
次に、 熱発電ュニット 1 80の抵抗を測定し、 熱発電ュニットの発電性能を測 定する。
(2) 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の外装ケースの実施の形態の構造 次に、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の構造について説明する。
図 20及び図 2 1を参照すると、 本発明の熱発電ュ-ットを備えた時計のコン プリート、 即ち、 時計体 200は、 外装ケース 20 2と、 ムーブメント 204と 、 発電ブロック 206と、 文字板 208と、 指針 2 1 0と、 中わく 2 1 2と、 り ゆうず 2 1 4とを備えている。
外装ケース 20 2は、 上月同 220と、 飾り縁 222と、 下胴 224と、 裏ぶた 226と、 ガラス 228とを含む。 上胴 220は熱伝導性のある材料で作られて いる。 上胴 220を、 黄銅、 ステンレス鋼等で作るのが好ましい。 飾り縁 2 2 2 を、 黄銅又はステンレスで作るのが好ましい。 飾り縁 222は上胴 220に取付 けられるが、 飾り縁 2 22を設けなくてもよい。 下胴 224は、 断熱性のよい材 料で構成される。 すなわち、 下胴 224は、 上胴 220と裏ぶた 226とを断熱 するために断熱部材で構成する。 下胴 224を、 Uポリマ一又は AB S樹脂等の プラスチックで作るのが好ましい。 裏ぶた 2 2 6は熱伝導性のある材料で作られる。 裏ぶた 2 2 6をステンレス鋼 等の金属で作るのが好ましい。 中わく 2 1 2は、 例えば、 プラスチックで作られ ている。 ガラス 2 2 8は上胴 2 2 0に取付けられている。
「ムーブメント」 とは、 時計を駆動する部分を含む機械体を意味する。 ムーブ メント 2 0 4は、 電源と、 この電源により動作し、 時計を駆動するための時計駆 動回路と、 この時計駆動回路の出力する信号により動作するステップモータ等の 転換機と、 この転換機の動作に基づいて回転する輪列と、 指針 2 1 0の位置の修 正を行うための切換機構とを備えている。 指針 2 1 0は輪列に取付けられており 、 輪列の回転により時刻又は時間に関する情報を表示する。 指針 2 1 0は、 例え ば、 時針、 分針、 秒針を含む。
「ムーブメント」 について、 裏ぶた 2 2 6のある側を 「ムーブメント」 の 「裏 ぶた側」 と称し、 ガラス 2 2 8のある側を 「ムーブメント」 の 「ガラス側」 と称 する。
文字板 2 0 8はムーブメント 2 0 4の 「ガラス側」 に位置している。 中わく 2 1 2は、 ムーブメント 2 0 4の 「裏ぶた側」 から取付けられている。
( 3 ) 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる熱発電ュ ニット付き発電プロックの構造
図 2 2から図 2 8を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計に用い られる熱発電ュニットを含む発電ブロック 2 0 6は、 熱発電ュニット 1 8 0と、 昇圧回路プロック 2 4 0と、 回路絶縁板 2 4 2と、 熱伝導体 2 4 4と、 発電プロ ックわく 2 4 6とを備える。
図 2 9を参照すると、 熱伝導体 2 4 4は外周形状がほぼ円形の板状部材であり 、 熱伝導のある材料で作られている。 熱伝導体 2 4 4を、 銅、 黄銅等の金属で作 るのが好ましい。 熱伝導体 2 4 4は平らな形状で形成し、 曲げ加工を行わないの が好ましい。 この構成により、 簡単な加工工程で熱伝導体 2 4 4を製造すること ができる。 図 3 0を参照すると、 回路絶縁板 2 4 2は外周形状がほぼ円形の薄板状部材で あり、 電気的に絶縁性のある材料で作られている。 回路絶縁板 2 4 2を、 ポリイ ミ ド、 ポリエステル等のプラスチックで作るのが好ましい。
図 3 1を参照すると、 発電プロックわく 2 4 6は外周形状がほぼ円形の部材で あり、 電気的に絶縁性のある材料で作られている。 発電プロックわく 2 4 6を、 ポリカーボネート、 ポリアセタール等のプラスチックで作るのが好ましい- 3本 のねじピン 2 4 6 a〜 2 4 6 cが発電ブロックわく 2 4 6に固定されている。 図 3 2を参照すると、 昇圧回路プロック 2 4 0は外周形状がほぼ円形の昇圧回 路基板 2 5 0を備える。 昇圧回路基板 2 5 0は、 例えば、 ガラスエポキシ基板又 はポリイミ ド基板で構成される。 昇圧回路を構成するための昇圧用集積回路 2 5 2と、 複数のコンデンサ 2 6 0と、 タンタルコンデンサ 2 6 2と、 複数のダイォ ード 2 6 4とが昇圧回路基板 2 5 0に取付けられている。 この昇圧回路の構成に ついては、 後で詳細に説明する。
再び、 図 2 2から図 2 8を参照すると、 発電ブロック 2 0 6を製造するときに は、 案内ピン 1 7 0 c及び 1 7 0 dを熱伝導体 2 4 4に揷入して、 第 2伝熱板 1 7 0の外側面を熱伝導体 2 4 4に接触させた状態で、 熱発電ュニット 1 8 0を熱 伝導体 2 4 4に取付ける。 熱発電ユニットリード端子止めねじ 2 9 0により、 熱 発電ュニット 1 8 0のリード基板 1 3 0の出力端子パターン 1 3 0 t 1及び 1 3 0 t 2を昇圧回路基板 2 5 0のパターンに接触させて、 リード基板 1 3 0を発電 ブロックわく 2 4 6に固定する。 この状態では、 昇圧回路基板 2 5 0と、 回路絶 縁板 2 4 2と、 熱伝導体 2 4 4と力 リ一ド基板 1 3 0と発電プロックわく 2 4 6との間に介在している。 その結果、 リード基板 1 3 0の出力端子パターン 1 3 0 t 1及び 1 3 0 t 2は昇圧回路基板 2 5 0のパターンに導通される。 更に、 2 本の熱伝導体止めねじ 2 9 2により、 熱伝導体 2 4 4を発電ブロックわく 2 4 6 に固定する。
( 4 ) 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態の構造 . 図 2 0を参照すると、 文字板 2 0 8及ぴ指針 2 1 0を取付けたムーブメント 2 0 4は上胴 2 2 0に組み込まれ、 中わく 2 1 2はムーブメント 2 0 4の裏ぶた側 に組み込まれる。 発電ブロック 2 0 6はムーブメント 2 0 4の裏ぶた側に配置さ れ、 発電ブロック止めねじ 3 1 0により、 上胴 2 2 0に固定される。
熱伝導スぺーサ 3 2 0は熱発電ュニット 1 8 0の裏ぶた側に配置される。 裏ぶ た 2 2 6は下胴 2 2 4に固定される。 この状態では、 熱伝導スぺ一サ 3 2 0は、 一方の面が熱発電ュニット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0に接触し、 他方の面が裏ぶ た 2 2 6の内側面に接触するように配置されている。
図 3 3を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態にお いて、 ムーブメント 2 0 4は、 時計の動作を制御するための時計駆動用集積回路 を取付けた回路ブロック 3 5 0を含む。 回路ブロック 3 5 0の裏ぶた側の面の一 部分は、 発電ブロックわく 2 4 6のガラス側の面の一部分と相対して配置されて レヽる。
図 3 4を参照すると、 昇圧回路リ一ド端子 2 1 6は、 ばね鋼等の弾性材料で作 られ、 コイルばねの形状を有する。
再び、 図 3 3を参照すると、 昇圧回路リ一ド端子 2 1 6は、 一端が昇圧回路基 板 2 5 0のパターンと接触し、 他端が回路プロック 3 5 0のパターンと接触して いる。 昇圧回路リード端子 2 1 6は、 圧縮した状態で昇圧回路基板 2 5 0のバタ ーンと回路ブロック 3 5 0のパターンとを導通させている。
図 3 5を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態にお いて、 8個の昇圧回路リード端子 2 1 6が設けられ、 それぞれが、 8個の昇圧回 路基板 2 5 0のパターンと 8個の回路プロック 3 5 0のパターンとを導通させて レ、る。 これらの昇圧回路リード端子 2 1 6は、 2つが昇圧回路用クロック信号を 伝達するために設けられ、 1つが充電切換信号を伝達するために設けられ、 1つ が発電検出信号を伝達するために設けられ、 2つが二次電池電圧検出信号を伝達 するために設けられ、 1つがプラス電極のために設けられ、 1つが G N D (グラ ンド） のために設けられている。
図 3 6を参照すると、 昇圧回路プロック 2 4 0の昇圧回路基板 2 5 0と、 回路 絶縁板 2 4 2と、 熱伝導体 2 4 4とを、 リード基板 1 3 0と発電プロックわく 2 4 6との間に介在させた状態で、 リード基板 1 3 0を発電プロックわく 2 4 6に 固定する。 リ一ド基板 1 3 0は、 リード基板押さえ板 2 9 1をリ一ド基板 1 3 0 の上に配置して、 熱発電ュニットリード端子止めねじ 2 9 0を発電ブロックわく 2 4 6に設けられたねじピン 2 4 6 aにねじ締めすることによって、 発電ブロッ クわく 2 4 6に固定される。
図 3 7を参照すると、 上胴 2 2 0は、 裏ぶたのある方向に突出した凸部分 2 2 0 aを有する。 この凸部分 2 2 0 aは、 ほぼ円周に沿ってリング状に形成されて いる。 すなわち、 この凸部分 2 2 0 aは、 時計のムーブメントのほぼ外周に沿つ て、 ムーブメントの外側に配置されている。
熱伝導体 2 4 4は、 そのガラス側の面が上月同 2 2 0の凸部分 2 2 0 aと接触し ている。 熱伝導体 2 4 4は平らな部材であり、 熱伝導体 2 4 4の製造には、 曲げ 加工を必要としない。 熱伝導体 2 4 4は、 熱伝導体止めねじ 2 9 2を上胴 2 2 0 に設けられた雌ねじにねじ締めすることによって、 上胴 2 2 0に固定される。 熱 伝導体 2 4 4が上胴 2 2 0に接触しているので、 熱発電ュニット 1 8 0から伝達 される熱は、 熱伝導体 2 4 4を通って上胴 2 2 0の凸部分 2 2 0 aに伝えられる 本発明の時計に用いられる熱伝導体 2 4 4は、 曲げ加工を行っていた従来の熱 伝導体より、 表面積が小さい。 その結果、 このような熱伝導体 2 4 4を用いるこ とにより、 第 2伝熱板 1 7 0から上月同 2 2 0の凸部分 2 2 0 aに極めて効率的に 熱を伝達することができる。
図 3 8を参照すると、 熱伝導スぺ一サ 3 2 0は、 一方の面が熱発電ュュット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0に接触し、 他方の面が裏ぶた 2 2 6の内側面に接触して いる。 図 3 9を参照すると、 熱伝導スぺーサ 3 2 0は、 円形を一部分切除したような 形状に構成される。 熱伝導スぺーサ 3 2 0の形状は、 第 1伝熱板 1 2 0の形状に 対応するように決められる。 熱伝導スぺーサ 3 2 0は、 熱伝導性の良い材料で作 られる。 熱伝導スぺーサ 3 2 0は、 シリコーンゴムシートで作られるのが好まし レ、。
このようなシリコーンゴムシートは、 例えば、 信越化学工業株式会社の 「放熱 シリコーンゴムシート T C— T Hタイプ」 、 北川工業株式会社の 「ギャップパッ ド」 及び 「ソフトパッド」 として入手することができる。 このようなシリコーン ゴムシートは、 柔らかくて圧縮可能であり、 熱伝導性がよい。
図 3 8を参照すると、 熱発電ュニット 1 8 0を時計に取り付けたとき、 熱発電 ュニット 1 8 0の裏ぶた側の面 1 8 0 f と、 裏ぶた 2 2 6の内側面 2 2 6 ίとの 間の隙間 Τ 3は、 関連する部品の寸法のばらつきにより、 一定の値にならない。 すなわち、 上胴 2 2 0の厚さ、 熱伝導体 2 4 4の厚さ、 熱発電ュニッ ト 1 8 0の 厚さ、 裏ぶた 2 2 6の内側面 2 2 6 ίの位置、 下胴 2 2 4の厚さ力 それぞれ公 差 （製造寸法のばらつき） をもっているので、 熱発電ュニット 1 8 0の裏ぶた側 の面 1 8 0 f と、 裏ぶた 2 2 6の内側面 2 2 6 f との間の隙間 T 3もばらつく。 従って、 熱発電ュニット 1 8 0の裏ぶた側の面 1 8 0 f と、 裏ぶた 2 2 6の内側 '面 2 2 6 f とを直接接触させるように裏ぶた 2 2 6を下胴 2 2 4に固定すること はできない。 しかしながら、 熱伝導スぺ一サ 3 2 0は圧縮可能であるので、 熱伝 導スぺーサ 3 2 0を熱発電ュニット 1 8 0の裏ぶた側の面 1 8 0 f と、 裏ぶた 2 2 6の内側面 2 2 6 f との間に配置すれば、 熱伝導スぺーサ 3 2 0が圧縮するこ とにより、 熱発電ユエット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0と裏ぶた 2 2 6とを熱伝導 可能にすることができる。
本発明では、 熱伝導スぺ一サ 3 2 0の厚さは、 関連する部品の公差を考慮して 、 熱発電ュニット 1 8 0の裏ぶた側の面 1 8 0 f と、 裏ぶた 2 2 6の内側面 2 2 6 f との間の隙間の最大値よりも大きく構成している。 例えば、 熱伝導スぺーサ 3 2 0の厚さを 0 . 5ミリメートルとし、 この熱伝導スぺーサ 3 2 0を時計に組 み込み、 裏ぶた 2 2 6を下胴 2 2 4に固定したとき、 熱伝導スぺ一サ 3 2 0の厚 さが 0 . 1 ミリメートルから 0 . 4ミリメ一トルになるように、 関連する部品の 公差を決めることができる。 このように構成することにより、 常に、 裏ぶた 2 2 6から熱伝導スぺーサ 3 2 0を介して熱発電ュニット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0 に、 熱を効率的に伝達させることができる。
図 4 0を参照すると、 下胴 2 2 4に設けられた雌ねじに裏ぶた止めねじ 3 7 2 をねじ締めすることにより、 裏ぶた 2 2 6を下胴 2 2 4に固定する。 裏ぶた止め ねじ 3 7 2を、 複数個数、 例えば、 4本設けるのが好ましい。 ばっきん 3 7 4力 S 上胴 2 2 0と下胴 2 2 4との間に配置され、 ばっきん 3 7 6が裏ぶた 2 2 6と下 月同 2 2 4との間に配置される。
図 4 1及び図 4 2を参照すると、 時計の電¾1、 すなわち、 二次電池 6 0 0がム ーブメント 2 0 4に設けられる。 二次電池 6 0 0は、 熱発電ユニット 1 8 0によ り発生した起電力を蓄電するための蓄電部材 4 2 0を構成する。 二次電池 6 0 0 は、 例えば、 イオンリチウム二次電池のような充電可能な電池で構成するのが好 ましい。 このような充電可能な電池は、 例えば、 松下電池株式会社の 「チタンリ チウムイオン二次電池 MT 9 2 0」 （直径 9 . 5ミリメートル X厚さ 2 . 0ミリ メートル、 公称容量 3 . O m A h、 公称電圧 1 . 5ボルト） として入手すること ができる。 変形例として、 二次電池 6 0 0の代わりに、 充電可能なキャパシタを 利用することもできる。
ムーブメント 2 0 4は回路ブロック 3 5 0を備える。 時計の動作を制御するた めの時計駆動用集積回路 6 3 0が回路プロック 3 5 0に取付けられている。 時計 駆動用集積回路 6 3 0は時計駆動回路 4 1 8を含む。 源振を構成する水晶振動子 6 0 2が回路プロック 3 5 0に取付けられている。 時計駆動用集積回路 6 3 0は 、 時計駆動用発振回路、 時計駆動用分周回路及びモータ駆動回路を含む。
ムーブメント 2 0 4は、 巻真 6 3 2、 おしどり （図示せず） 、 かんぬき （図示 せず） 、 つづみ車 （図示せず） を含む切換機構と、 コイルブロック 6 1 0、 ステ —タ 6 1 2、 口一タ 6 1 4を含む転換機と、 五番車 6 1 6、 四番車 6 1 8、 三番 車 6 2 0、 二番車 6 2 2、 日の裏車 6 2 4及び筒車 6 2 6を含む輪列とを備える 。 秒針 6 4 0が四番車 6 1 8に取付けられる。 分針 6 4 2が二番車 6 2 2に取付 けられる。 時針 6 4 6が筒車 6 2 6に取付けられる。 秒針 6 4 0、 分針 6 4 2及 び時針 6 4 6は指針 2 1 0を構成する。
図 2 0を参照すると、 りゅうず 2 1 4は卷真 6 3 2に取付けられる。
( 5 ) 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態に用いられる昇圧回路 の構成
図 4 3を参照すると、 昇圧回路 4 1 0は、 熱発電ュニット 1 8 0が発電した電 圧を昇圧するために設けられる。 発振回路 4 1 2は、 昇圧回路 4 1 0を駆動させ るために設けられる。 ショットキ一ダイオード 4 1 4は、 熱発電ュ-ット 1 8 0 が発電した電圧と、 昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧とを整流するために設け られる。 電源動作制御回路 4 1 6は、 昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧の値に 応じて、 昇圧回路 4 1 0から時計駆動回路 4 1 8への電力の流れ、 昇圧回路 4 1 0から蓄電部材 4 2 0への電力の流れ、 及び、 蓄電部材 4 2 0から時計駆動回路 4 1 8への電力の流れを制御するために設けられている。 蓄電部材 4 2 0は、 昇 圧回路 4 1 0により昇圧した電力を蓄電し、 時計駆動回路 4 1 8に電力を供給す るために設けられている。 時計駆動回路 4 1 8は、 昇圧回路 4 1 0により昇圧し た電力、 又は、 蓄電部材 4 2 0に蓄えられた電力により動作するように構成され ている。
熱発電ュニット 1 8 0の出力端子は昇圧回路 4 1 0の起電圧入力端子に接続さ れる。 ショットキーダイオード 4 1 4の P型の電極は、 熱発電ユニット 1 8 0の 出力端子と接続される。 ショットキ一ダイオード 4 1 4の N型の電極は、 発振回 路 4 1 2の発振回路電源端子と接続される。 昇圧回路 4 1 0の昇圧電圧出力端子 は、 電源動作制御回路 4 1 6の入力端子と接続される。 電源動作制御回路 4 1 6 の蓄電端子は、 蓄電部材 4 2 0の入力端子と接続される。 電源動作制御回路 4 1 6の出力端子は、 時計駆動回路 4 1 8の電源端子と接続される。
熱発電ュニット 1 8 0の出力端子の電圧を V pとする。 昇圧回路 4 1 0の昇圧 電圧出力端子の電圧を V p pとする。 時計駆動回路 4 1 8の電源端子の電圧を V i cとする。 蓄電部材 4 2 0の入力端子の電圧を V c aとする。
図 4 4、 図 4 6及び図 4 7を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時 計の実施の形態において、 昇圧回路 4 1 0は 「スィッチドキャパシタ方式」 の昇 圧回路により構成されている。 昇圧回路 4 1 0は、 第 1昇圧回路 4 3 0と、 第 2 昇圧回路 4 3 2と、 第 3昇圧回路 4 3 4と、 第 4昇圧回路 4 3 6と、 インバ一タ 回路 4 3 8と、 平滑コンデンサ 4 4 0、 4 4 2、 4 4 4とを含む。
昇圧回路 4 1 0の起電圧入力端子 4 5 0は、 第 1昇圧回路 4 3 0の入力端子と 接続される。 第 1昇圧回路 4 3 0の出力端子は、 第 2昇圧回路 4 3 2の入力端子 と接続され、 かつ、 平滑コンデンサ 4 4 0の一方の電極と接続される。 平滑コン デンサ 4 4 0の他方の電極は G N D端子に接続される。 第 2昇圧回路 4 3 2の出 力端子は、 第 3昇圧回路 4 3 4の入力端子と接続され、 かつ、 平滑コンデンサ 4 4 2の一方の電極と接続される。 平滑コンデンサ 4 4 2の他方の電極は G N D端 子に接続される。 第 3昇圧回路 4 3 4の出力端子は、 第 4昇圧回路 4 3 6の入力 端子と接続され、 かつ、 平滑コンデンサ 4 4 4の一方の電極と接続される。 平滑 コンデンサ 4 4 4の他方の電極は G N D端子に接続される。 第 4昇圧回路 4 3 6 の出力端子が昇圧回路 4 1 0の昇圧電圧出力端子 4 5 2を構成する。
発振回路 4 1 2からのパルス信号を入力するパルス信号入力端子 4 5 4は、 ィ ンバ一タ回路 4 3 8の入力端子に接続され、 かつ、 第 1昇圧回路 4 3 0の第 1パ ルス信号入力端子 4 9 4、 第 2昇圧回路 4 3 2の第 1パルス信号入力端子 5 2 4 、 第 3昇圧回路 4 3 4の第 1パルス信号入力端子 5 5 4、 第 4昇圧回路 4 3 6の 第 1パルス信号入力端子 5 5 4に接続される。 インバ一タ回路 4 3 8の出力端子 は、 第 1昇圧回路 4 3 0の第 2パルス信号入力端子 4 9 8、 第 2昇圧回路 4 3 2 の第 2パルス信号入力端子 5 2 8、 第 3昇圧回路 4 3 4の第 2パルス信号入力端 子 5 5 8、 第 4昇圧回路 4 3 6の第 2パルス信号入力端子 5 5 8に接続される。 次に、 昇圧回路 4 1 0の動作について説明する。
第 1昇圧回路 4 3 0、 第 2昇圧回路 4 3 2、 第 3昇圧回路 4 3 4、 第 4昇圧回 路 4 3 6は、 発振回路 4 1 2からのパルス信号を入力する。 第 1昇圧回路 4 3 0 は、 起電圧入力端子 4 5 0から入力した電圧を約 2倍に昇圧する。 第 2昇圧回路 4 3 2は、 第 1昇圧回路 4 3 0が出力する電圧を、 更に約 2倍に昇圧する。 第 3 昇圧回路 4 3 4は、 第 2昇圧回路 4 3 2が出力する電圧を、 更に約 2倍に昇圧す る。 第 4昇圧回路 4 3 6は、 第 3昇圧回路 4 3 4が出力する電圧を、 更に約 2倍 に昇圧する。 従って、 第 1昇圧回路 4 3 0、 第 2昇圧回路 4 3 2、 第 3昇圧回路 4 3 4、 第 4昇圧回路 4 3 6により、 合計で約 1 6倍の昇圧が行われる。
次に、 発振回路 4 1 2について説明する。
図 4 5を参照すると、 インバータ回路 4 6 0の出力端子が、 インバ一タ回路 4 6 2の入力端子に接続され、 かつ、 コンデンサ 4 6 4の第 1の電極に接続される 。 インバータ回路 4 6 2の出力端子が、 インバータ回路 4 6 6の入力端子に接続 され、 かつ、 コンデンサ 4 6 8の第 1の電極に接続される。 インバータ回路 4 6 6の出力端子が、 インバータ回路 4 6 0の入力端子、 及び、 インバータ回路 4 7 0の入力端子に接続され、 かつ、 コンデンサ 4 7 2の第 1の電極に接続される。 インバ一タ回路 4 7 0の出力端子が、 インバータ回路 4 7 4の入力端子に接続さ れる。 インバータ回路 4 7 4の出力端子が、 パルス信号出力端子 4 7 6に接続さ れる。 パルス信号 P 1がパルス信号出力端子 4 7 6から出力されるように構成さ れている。 コンデンサ 4 6 4、 4 6 8、 4 7 2の第 2の電極は、 蓄電部材 4 2 0 の低電位電極である G N D端子 4 7 8と接続される。
各インバータ回路の電源端子は、 発振回路 4 1 2の電源端子 4 8 0と接続され る。 各インバ一タ回路の接地端子は、 G N D端子 4 7 8と接続される。 このよう な回路の構成により、 デュ一ティが約 5 0 %であるパルス信号を得ることができ る。
発振回路 4 1 2において、 インバ一タ回路内の Nチヤネノレ型トランジスタ、 P チャネル型トランジスタのしきい値電圧が、 例えば、 0 . 3 Vであるとすれば、 発振回路 4 1 2の最低駆動電圧は 0 . 7 Vである。
次に、 第 1昇圧回路 4 3 0の構成について説明する。
図 4 6を参照すると、 昇圧回路 4 1 0の起電圧入力端子 4 5 0は、 Nチャネル 型 MO S トランジスタ 4 9 0のドレインに接続され、 かつ、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2のソースに接続される。 第 1パルス信号入力端子 4 9 4は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2のゲートに接続され、 かつ、 Nチャネル 型 MO S トランジスタ 4 9 6のゲートに接続される。 第 2パルス信号入力端子 4 9 8は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0のゲートに接続され、 かつ、 N チャネル型 MO S トランジスタ 5 0 2のゲートに接続される。 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0のソースは、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 6のド レインに接続され、 かつ、 コンデンサ 5 0 4の第 2電極に接続される。 コンデン サ 5 0 4の第 1電極は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2のドレインに接 続され、 かつ、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 0 2のソースに接続される。 昇圧した電圧を出力するための出力端子 5 0 6は、 Nチャネル型 M〇S トランジ スタ 5 0 2のドレインに接続される。 01^ 0端子5 0 8は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 6のソースに接続される。 従って、 第 1昇圧回路 4 3 0では、 昇圧した電圧は出力端子 5 0 6から出力されるように構成されている。
次に、 第 1昇圧回路 4 3 0の動作について説明する。
最初に、 第 1パルス信号入力端子 4 9 4から入力される第 1パルス信号が 「H I G H」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 4 9 8から入力される第 2パルス 信号は 「L OW」 になり、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2及び 4 9 6は オンし、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0及び 5 0 2はオフする。 起電圧 入力端子 4 5 0に供給された電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2を介 してコンデンサ 5 0 4の第 1電極に供給され、 コンデンサ 5 0 4の第 1電極は電 圧 V aまで上昇する。 G N Dの電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 6を 介してコンデンサ 5 0 4の第 2電極に供給され、 コンデンサ 5 0 4の第 2電極は 「L OW」 になる。
次に、 第 1パルス信号入力端子 4 9 4から入力される第 1パルス信号が 「し O W」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 4 9 8から入力される第 2パルス信号 は 「H I G H」 になり、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2及び 4 9 6はォ フし、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0及び 5 0 2はオンする。 起電圧入 力端子 4 5 0に供給された電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0を介し てコンデンサ 5 0 4の第 2電極に供給され、 コンデンサ 5 0 4の第 2電極は電圧 V bまで上昇する。 コンデンサ 5 0 4の第 1電極は、 電圧 V aと V bをプラスし た電圧まで上昇する。 この上昇した電圧は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 0 2を介して出力端子 5 0 6に供給され、 出力端子 5 0 6の電圧は V cまで上昇 する。
電圧 V a、 V b、 V cの値は、 Nチャネル型 MO S トランジスタがオンしたと きに、 そのソースとドレインとの間に流すことができる最大電圧値と関係がある 。 Nチャネル型 MO S トランジスタは、 そのソースとドレインとの間に加える電 圧が最大電圧値以下である場合には、 どのような小さい電圧でも加えることがで きる。 し力 しながら、 Nチャネル型 MO S トランジスタは、 そのソースとドレイ ンとの間に加える電圧が最大電圧値より高い場合には、 どのように大きい電圧を 加えたとしても、 最大電圧値までし力カ卩えることができない。
すなわち、 起電圧入力端子 4 5 0から供給される電圧が、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2の最大電圧値以下である場合には、 起電圧入力端子 4 5 0か ら供給される電圧と V aは同じ電圧になる。 起電圧入力端子 4 5 0から供給され る電圧が、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 2の最大電圧^:より高い場合に は、 V aはNチャネル型M〇S トランジスタ 4 9 2の最大電圧^ Sになる。 また、 起電圧入力端子 4 5 0から供給される電圧が、 Nチャネル型 MO S トラ ンジスタ 4 9 0の最大電圧値以下である場合には、 起電圧入力端子 4 5 0から供 給される電圧と V bは同じ電圧になる。 起電圧入力端子 4 5 0から供給される電 圧が、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0の最大電圧値より高い場合には、 V bは Nチャネル型 MO S トランジスタ 4 9 0の最大電圧値になる。
また、 コンデンサ 5 0 4の第 1電極に発生する V aと V bをプラスした電圧が 、. Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 0 2の最大電圧値以下である場合には、 V cは V aと V bをプラスした電圧になる。 コンデンサ 5 0 4の第 1電極に発生す る V aと V bをプラスした電圧が、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 0 2の最 大電圧値より高い場合には、 V cは Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 0 2の最 大電圧値になる。
ここで、 上述した各 Nチャネル型 MO S トランジスタの 「最大電圧値」 とは、 各 Nチャネル型 MO S トランジスタのゲートに入力される各パルス信号の 「H I G H」 の電圧、 即ち、 Nチャネル型 MO S トランジスタに加えられる電圧からし きい値電圧を引いた電圧である。
第 1昇圧回路 4 3 0をこのように構成することにより、 第 1昇圧回路 4 3 0は 、 昇圧すべき入力電圧が低い場合においても、 この電圧を効率的に昇圧すること ができる。 この構成は、 特に、 起電圧入力端子 4 5 0の電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタのしきい値電圧より低い場合に有効である。
第 1昇圧回路 4 3 0は、 オンしている MO S トランジスタがオフすると同時に 、 オフしている MO S トランジスタがオンするように構成されているが、 オンし ていた MO S トランジスタがオフし、 しかる後、 オフしている MO S トランジス タがオンするように構成することにより、 貫通電流をなくすことができ、 昇圧の 効率を高めることができる。
次に、 第 2昇圧回路 4 3 2の構成について説明する。
図 4 7を参照すると、 第 1昇圧回路 4 3 0の出力端子 5 0 6に接続した第 2昇 圧回路 4 3 2の入力端子 5 1 0は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 0のド レインに接続され、 かつ、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 2のソースに接 続される。 第 1パルス信号入力端子 5 2 4は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 2のゲートに接続され、 かつ、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 6のゲ ートに接続され、 かつ、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2のゲートに接続 される。 第 2パルス信号入力端子 5 2 8は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 0のゲートに接続される。 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 0のソ一スは 、 Nチャネル型 M O S トランジスタ 5 2 6のドレインに接続され、 かつ、 コンデ ンサ 5 3 4の第 2電極に接続される。 コンデンサ 5 3 4の第 1電極は、 Nチヤネ ル型 MO S トランジスタ 5 2 2のドレインに接続され、 かつ、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 6のドレインに接続される。 昇圧した電圧を出力するための 出力端子 5 3 6は、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2め基板接地されたソ —スに接続される。 G N D端子5 3 8は、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 6のソースに接続される。 従って、 第 2昇圧回路 4 3 2では、 昇圧した電圧は出 力端子 5 3 6から出力されるように構成されている。
次に、 第 2昇圧回路 4 3 2の動作について説明する。
最初に、 第 1パルス信号入力端子 5 2 4から入力される第 1パルス信号が 「H I G H」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 5 2 8から入力される第 2パルス 信号は 「L OW」 になり、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 2及び 5 2 6は オンし、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 0及び Pチャネル型 MO S トラン ジスタ 5 3 2はオフする。 入力端子 5 1 0に供給された電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 2を介してコンデンサ 5 3 4の第 1電極に供給され、 コンデ ンサ 5 3 4の第 1電極は電圧 V a 1まで上昇する。 G N Dの電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 6を介してコンデンサ 5 3 4の第 2電極に供給され、 コ ンデンサ 5 3 4の第 2電極は 「L OW」 になる。
次に、 第 1パルス信号入力端子 5 2 4から入力される第 1パルス信号が 「L O W」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 5 2 8から入力される第 2パルス信号 は 「H I G H」 になり、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 2及び 5 2 6はォ フし、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 0及び Pチャネル型 MO S トランジ スタ 5 3 2はオンする。 入力端子 5 1 0に供給された電圧が Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 2 0を介してコンデンサ 5 3 4の第 2電極に供給され、 コンデン サ 5 3 4の第' 2電極は電圧 V b 1まで上昇する。 従って、 コンデンサ 5 3 4の第 1電極は、 電圧 V a 1と V b 1をプラスした電圧まで上昇する。 この上昇した電 圧は、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2を介して出力端子 5 3 6に供給さ れ、 出力端子 5 3 6の電圧は V c 1まで上昇する。
ここで、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2は、 コンデンサ 5 3 4の第 1 電極の電圧が、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2のソースとドレインとの 間に電流を流すことができる最低電圧値より低い場合に、 2つの動作モ一ドがぁ る。
すなわち、 コンデンサ 5 3 4の第 1電極の電圧が、 0 . 6 V (即ち、 Pチヤネ ル型 MO S トランジスタ 5 3 2のドレインから基板方向に順方向に電流が流れる ような電圧） 未満であるとき、 電圧を出力端子 5 3 6に供給することはできない 。 コンデンサ 5 3 4の第 1電極の電圧が 0 . 6 V以上であり、 かつ、 Pチャネル 型 MO S トランジスタ 5 3 2のソースとドレインとの間に電流を流すことができ る最低電圧値未満であるとき、 「 （コンデンサ 5 3 4の第 1電極の電圧） 一 （0 . 6 V) 」 の電圧が出力端子 5 3 6に供給される。
これに対して、 コンデンサ 5 3 4の第 1電極の電圧が、 Pチャネル型 MO S ト ランジスタ 5 3 2のソースと ドレインとの間に電流を流すことができる最低電圧 値以上であるとき、 コンデンサ 5 3 4の第 1電極の電圧がどのような電圧であつ ても、 その電圧を出力端子 5 3 6に供給することができる。
ここで、 上述した 「Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2のソースとドレイ ンとの間に電流を流すことができる最低電圧値」 とは、 この Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2のゲ一トの電圧からこの Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2のしきい値電圧をマイナスした値である。 従って、 図 4 7に示す Pチャネル 型 MO S トランジスタ 5 3 2の 「最低電圧 ：」 は、 Pチャネル型 MO S トランジ スタ 5 3 2のゲートの 「L OW」 の電圧値からしきい値電圧をマイナスした値で あり、 すなわち、 G N D電位からしきい値電圧をマイナスした値である。 その結 果、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2の 「最低電圧値」 は、 「しきい値電 圧の絶対値」 になる。
第 2昇圧回路 4 3 2をこのように構成することにより、 第 2昇圧回路 4 3 2は 、 入力端子の電圧が Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 3 2の最低電圧値以上で ある場合に、 効率的に昇圧を行うことができるという特徴を有する。
第 2昇圧回路 4 3 2は、 オンしている MO S トランジスタがオフすると同時に 、 オフしていた MO S トランジスタがオンするように構成されているが、 オンし ている MO S トランジスタがオフし、 しかる後、 オフしている MO S トランジス タがオンするように構成することにより、 貫通電流をなくすことができ、 昇圧の 効率を高めることができる。
次に、 第 3昇圧回路 4 3 4の構成について説明する。
図 4 8を参照すると、 第 2昇圧回路 4 3 2の出力端子 5 3 6に接続した第 3昇 圧回路 4 3 4の入力端子 5 4 0は、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 0の基 板接地されたソースに接続され、 かつ、 Pチャネル型 MO Sトランジスタ 5 5 2 のドレインに接続される。 第 1パルス信号入力端子 5 5 4は、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 0のゲートに接続され、 かつ、 Pチャネル型 MO S トランジ スタ 5 6 2のゲートに接続され、 かつ、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 6 のゲートに接続される。 第 2パルス信号入力端子 5 5 8は、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 2のゲートに接続される。 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 0のドレインは、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 6のドレインに接続さ れ、 かつ、 コンデンサ 5 6 4の第 2電極に接続される。 コンデンサ 5 6 4の第 1 電極は、 Pチャネル型 MOS トランジスタ 552の基板接地されたソースに接続 され、 かつ、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 562のドレインに接続される。 昇圧した電圧を出力するための出力端子 566は、 Pチャネル型 MOSトランジ スタ 562の基板接地されたソースに接続される。 GND端子568は、 Nチヤ ネル型 MOS トランジスタ 556のソースに接続される。 従って、 第 3昇圧回路 434では、 昇圧した電圧は出力端子 566から出力されるように構成されてい る。
次に、 第 3昇圧回路 434の動作について説明する。
最初に、 第 1パルス信号入力端子 554から入力される第 1パルス信号が 「H I GH」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 558から入力される第 2パルス 信号は 「LOW」 になり、 Nチャネル型 MOS トランジスタ 556及び Pチヤネ ル型 MOS トランジスタ 552はオンし、 Pチャネル型 MOS トランジスタ 55 0及び 562はオフする。 入力端子 540に供給された電圧が Pチャネル型 M〇 S トランジスタ 552を介してコンデンサ 564の第 1電極に供給され、 コンデ ンサ 564の第 1電極は電圧 V a 2まで上昇する。 G N Dの電圧が Nチャネル型 MOS トランジスタ 556を介してコンデンサ 564の第 2電極に供給され、 コ ンデンサ 564の第 2電極は 「： LOW」 になる。
次に、 第 1パルス信号入力端子 554から入力される第 1パルス信号が 「LO W」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 558から入力される第 2パルス信号 は 「H I GH」 になり、 Nチャネル型 MOS トランジスタ 556及び Pチャネル 型 MOS トランジスタ 552はオフし、 Pチャネル型 MOS トランジスタ 550 及び 562はオンする。 入力端子 540に供給された電圧が Pチャネル型 MOS トランジスタ 550を介してコンデンサ 564の第 2電極に供給され、 コンデン サ 564の第 2電極は電圧 Vb 2まで上昇する。 従って、 コンデンサ 564の第 1電極は、 電圧 Va 2と Vb 2をプラスした電圧まで上昇する。 この上昇した電 圧は、 Pチャネル型 MOS トランジスタ 562を介して出力端子 566に供給さ れ、 出力端子 5 6 6の電圧は V c 2まで上昇する。
ここで、 コンデンサ 5 6 4の第 1電極の電圧が、 Pチャネル型 MO Sトランジ スタのソースとドレインとの間に電流を流すことができる最低電圧より低レ、場合 には、 効率的に昇圧を行うことはできない。 これに対して、 コンデンサ 5 6 4の 第 1電極の電圧が、 Pチャネル型 MO S トランジスタのソースとドレインとの間 に電流を流すことができる最低電圧より高い場合には、 コンデンサ 5 6 4の第 1 電極の電圧がとのような電圧であっても、 その電圧を出力端子 5 6 6に供給する ことができる。
第 3昇圧回路 4 3 4は、 オンしている M〇S トランジスタがオフすると同時に 、 オフしていた MO S トランジスタがオンするように構成されているが、 オンし ている MO S トランジスタがオフし、 しかる後、 オフしている MO S トランジス タがオンするように構成することにより、 貫通電流をなくすことができ、 昇圧の 効率を高めることができる。
次に、 第 4昇圧回路 4 3 6の構成について説明する。
図 4 9を参照すると、 第 4昇圧回路 4 3 6の入力端子 5 7 0は、 第 3昇圧回路 4 3 4の出力端子 5 6 6に接続されている。 昇圧した電圧を出力するための出力 端子 5 9 6は、 Pチャネル型 MO S トランジスタ 5 6 2の基板接地されたソース に接続される。 従って、 第 4昇圧回路 4 3 6では、 昇圧した電圧は出力端子 5 9 6から出力されるように構成されている。 第 4昇圧回路 4 3 6の他の部分の構成 は、 前述した第 3昇圧回路 4 3 4の構成と同様である。 従って、 第 4昇圧回路 4 3 6の他の部分の構成についての詳細な説明を省略する。
次に、 第 4昇圧回路 4 3 6の動作について説明する。 第 4昇圧回路 4 3 6の動 作は、 上述した第 3昇圧回路 4 3 4の動作と同様である。
すなわち、 最初に、 第 1パルス信号入力端子 5 5 4から入力される第 1パルス 信号が 「H I G H」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 5 5 8から入力される 第 2パルス信号は 「L OW」 になり、 Nチャネル型 MO S トランジスタ 5 5 6及 ob
び Pチャネル型 MOS トランジスタ 5 5 2はオンし、 Pチャネル型 MOS トラン ジスタ 5 50及び 56 2はオフする。 入力端子 5 70に供給された電圧が Pチヤ ネル型 MOS トランジスタ 5 5 2を介してコンデンサ 5 64の第 1電極に供給さ れ、 コンデンサ 5 64の第 1電極は電圧 V a 3まで上昇する。 GNDの電圧が N チャネル型 MOS トランジスタ 5 56を介してコンデンサ 564の第 2電極に供 給され、 コンデンサ 564の第 2電極は 「LOW」 になる。
次に、 第 1パルス信号入力端子 5 54から入力される第 1パルス信号が 「LO W」 であるとき、 第 2パルス信号入力端子 5 5 8から入力される第 2パルス信号 は 「H I GH」 になり、 Nチャネル型 MOS トランジスタ 5 56及び Pチャネル 型 MOS トランジスタ 5 5 2はオフし、 Pチャネル型 MOS トランジスタ 5 50 及び 5 6 2はオンする。 入力端子 5 70に供給された電圧が Pチャネル型 MOS トランジスタ 5 50を介してコンデンサ 564の第 2電極に供給され、 コンデン サ 5 64の第 2電極は電圧 Vb 3まで上昇する。 従って、 コンデンサ 564の第 1電極は、 電圧 V a 3と Vb 3をプラスした電圧まで上昇する。 この上昇した電 圧は、 Pチャネル型 MOS トランジスタ 56 2を介して出力端子 5 96に供給さ れ、 出力端子 5 96の電圧は V c 3まで上昇する。
ここで、 コンデンサ 564の第 1電極の電圧が、 Pチャネル型 MOS トランジ スタのソースと ドレインとの間に電流を流すことができる最低電圧より低レ、場合 には、 効率的に昇圧を行うことはできない。 これに対して、 コンデンサ 564の 第 1電極の電圧が、 Pチャネル型 MOS トランジスタのソースと ドレインとの間 に電流を流すことができる最低電圧より高い場合には、 コンデンサ 5 64の第1 電極の電圧がとのような電圧であっても、 その電圧を出力端子 5 96に供給する ことができる。
第 4昇圧回路 4 3 6は、 オンしている MOS トランジスタがオフすると同時に 、 オフしていた MOS トランジスタがオンするように構成されているが、 オンし ている MOS トランジスタがオフし、 しかる後、 オフしている MOS トランジス タがオンするように構成することにより、 貫通電流をなくすことができ、 昇圧の 効率を高めることができる。
以上説明したように、 図 4 4に示す昇圧回路 4 1 0は、 第 1昇圧回路 4 3 0と 、 第 2昇圧回路 4 3 2と、 第 3昇圧回路 4 3 4と、 第 4昇圧回路 4 3 6とで構成 されている。 このように構成された昇圧回路 4 1 0においては、 第 1昇圧回路 4
3 0が昇圧した電圧は第 2昇圧回路 4 3 2により更に昇圧される。 第 2昇圧回路
4 3 2が昇圧した電圧は第 3昇圧回路 4 3 4により更に昇圧される。 第 3昇圧回 路 4 3 4が昇圧した電圧は第 4昇圧回路 4 3 6により更に昇圧される。
そのうえ、 このように構成された昇圧回路 4 1 0においては、 Nチャネル型 M O S トランジスタと Pチャネル型 MO S トランジスタを、 それぞれの有する特徴 に応じて適切な箇所に配置している。 その結果、 起電力端子 4 5 0の電圧が発振 回路 4 1 2の最低駆動電圧以下である場合であっても、 起電力端子 4 5 0の電圧 を第 1昇圧回路 4 3 0により昇圧し、 更に、 この昇圧した電圧を、 第 2昇圧回路 4 3 2と、 第 3昇圧回路 4 3 4と、 第 4昇圧回路 4 3 6とにより、 更に昇圧する ことができる。
再び図 4 3力 ら図 4 5を参照すると、 熱発電ュニット 1 8 0の出力電圧 が 出力されていない状態 （出力電圧 = 0 V) 力 ら時間的に変化して、 発振回路 4 1 2の最低駆動電圧を超えたとき、 熱発電ュニット 1 8 0の出力電圧 V pがショッ トキ一ダイオード 4 1 4を通して発振回路 4 1 2の発振回路電源端子 4 8 0に入 力される。 これにより、 発振回路 4 1 2は動作を開始し、 発振が始まる。
発振を開始した発振回路 4 1 2は、 パルス信号をパルス信号出力端子 4 7 6に 出力し、 この出力されたパルス信号は、 昇圧回路 4 1 0のパルス信号入力端子に 入力される。 昇圧回路 4 1 0は、 このパルス信号を入力することにより、 熱発電 ユニット 1 8 0の出力電圧の昇圧を開始する。 この状態において、 昇圧回路 4 1 0の昇圧電圧出力端子 4 5 2と発振回路 4 1 2の発振回路電源端子 4 8 0が接続 されているから、 昇圧された電圧が発振回路 4 1 2の電源になる。 ショットキ一 ダイオード 4 1 4が熱発電ュニット 1 8 0の出力端子と発振回路電源端子 4 8 0 との間に接続されているから、 いったん、 発振回路 4 1 2が動作して昇圧を開始 すると、 発振回路 4 1 2は昇圧回路 4 1 0により昇庄した電圧を電源として使用 する。 従って、 いったん、 熱発電ユニット 1 8 0の出力電圧 V pが発振回路 4 1 2の最低駆動電圧を超えたならば、 熱宪電ュニット 1 8 0の出力電圧 V pが時間 の経過により変化して発振回路 4 1 2の最低駆動電圧より低くなつたとしても、 昇圧回路 4 1 0は昇圧を続けることができる。
この構成においては、 蓄電部材 4 2 0の電圧を発振回路 4 1 2の発振開始電圧 として用いることもできる。 この場合には、 蓄電部材 4 2 0の電圧を電源動作制 御回路 4 1 6を通して発振回路電源端子 4 8 0に供給して、 発振回路 4 1 2の発 振を開始させる。 いったん、 発振回路 4 1 2が動作して昇圧を開始すると、 上述 した動作と同様に、 発振回路 4 1 2は昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧を電源 として使用する。
電源動作制御回路 4 1 6は昇圧された電圧 V p pを入力し、 この昇圧された電 圧 V p pの値により、 電力を時計駆動回路 4 1 8と蓄電部材 4 2 0に分配する。 もし、 昇圧された電圧 V p pが、 時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電 圧と等しいならば、 電源動作制御回路 4 1 6は昇圧回路 4 1 0により昇圧した電 圧を時計駆動回路 4 1 8に供給する。
もし、 昇圧された電圧 V p pが、 時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電 圧より大きい電圧であるならば、 電源動作制御回路 4 1 6は昇圧回路 4 1 0によ り昇圧した電圧を時計駆動回路 4 1 8と蓄電部材 4 2 0の両方に供給する。 もし、 昇圧された電圧 V p pが、 時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電 圧より小さい電圧であるならば、 電源動作制御回路 4 1 6は蓄電部材 4 2 0から 電圧を時計駆動回路 4 1 8に供給する。
電源動作制御回路 4 1 6をこのように動作するように構成することにより、 昇 圧された電圧 V p pが時計駆動回路 4 1 8を駆動することができる電圧より小さ い電圧になった場合においても、 蓄電部材 4 2 0からの電圧により時計駆動回路 4 1 8を駆動させ続けることができる。 従って、 この構成により、 熱発電ュ-ッ ト 1 8 0の出力電圧を効率的に利用することができる。
( 6 ) 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態の作動
本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態において、 図 4 2を参照す ると、 熱発電ュニット 1 8 0の出力電圧は、 昇圧回路 4 1 0又は電源動作制御回 路 4 1 6に入力される。 昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧は時計駆動回路 4 1 8に供給される。 .
時計駆動回路 4 1 8は、 時計駆動用発振回路と、 時計駆動用分周回路と、 モ一 タ駆動回路とを含んでいる。 水晶振動子 6 0 2は源振を構成し、 例えば、 3 2， 7 6 8ヘルツで振動して、 基準信号を時計駆動用発振回路に出力する。 時計駆動 用分周回路は、 発振回路の出力信号を入力して所定の分周動作を行い、 例えば、 1ヘルツの信号を出力する。 モータ駆動回路は、 時計駆動用分周回路の出力信号 を入力して、 ステップモータを駆動するための駆動信号を出力する。
時計駆動回路 4 1 8は、 昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧、 又は、 二次電池 6 0 0の電圧により動作する。 電源動作制御回路 4 1 6力 昇圧回路 4 1 0によ り昇圧した電圧の時計駆動回路 4 1 8への供給、 及び、 二次電池 6 0 0の電圧の 時計駆動回路 4 1 8への供給を制御する。
コイルブロック 6 1 0が、 モータ駆動回路が出力したステップモータを駆動す るための駆動信号を入力して、 ステ一タ 6 1 2の複数の極を磁化させる。 ロータ 6 1 4は、 ステ一タ 6 1 2の磁力により回転する。 ロータ 6 1 4は、 前述の 1へ ルツ信号に基づいて、 1秒ごとに 1 8 0度ずつ回転する。
五番車 6 1 6は、 ロータ 6 1 4の回転により回転する。 四番車 6 1 8は、 五番 車 6 1 6の回転により、 1秒ごとに 6度ずつ回転する。 三番車 6 2 0は、 四番車 6 1 8の回転により回転する。 二番車 6 2 2は三番車 6 2 0の回転により回転す る。 日の裏車 6 2 4は、 二番車 6 2 2の回転により回転する。 筒車 6 2 6は日の 裏車 6 2 4の回転により回転する。
四番車 6 1 8に取り付けられた秒針 6 4 0で 「秒」 を表示する。 二番車 6 2 2 に取り付けられた分針 6 4 2で 「分」 を表示する。 筒車 6 2 6に取り付けられた 時針 6 4 6で 「時」 を表示する。
図 2 0及び図 5 0を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計を腕に つけたとき、 腕 6 5 0の熱は裏ぶた 2 2 6に伝達される。 裏ぶた 2 2 6の熱は熱 伝導スぺーサ 3 2 0を介して熱発電ュニット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0に伝達さ れる。 すなわち、 第 1伝熱板 1 2 0は吸熱板を構成する。 熱発電ュニット 1 8 0 の熱電素子 1 4 0は、 ゼーベック効果により起電力を発生する。 従って、 熱発電 ユニット 1 8 0の第 2伝熱板 1 7 0は放熱板を構成する。 第 2伝熱板 1 7 0の放 熱する熱は、 熱伝導体 2 4 4を介して、 上胴 2 2 0に伝達され、 外気 6 5 2に放 出される。
図 2 0を参照すると、 熱伝導体 2 4 4は上胴 2 2 0の凸部分 2 2 0 aと接触し ている。 この構成では、 前述したように、 平らな熱伝導体 2 4 4を用いることに より、 熱を第 2伝熱板 1 7 0力ゝら上胴 2 2 0の凸部分 2 2 0 aに極めて効率的に 伝達することができる。 すなわち、 このような平らな熱伝導体 2 4 4を上胴 2 2 0の凸部分 2 2 0 aに接触させるような構成により、 放熱経路における熱抵抗を 下げることができる。 従って、 この構成により、 熱発電ユニットの発電効率を向 上させることができる。
本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態では、 熱電素子 1 4 0は、 例えば、 P N接合 5 0対を含むモジュールを 1 0対、 直列に接続するように構成 され、 発振回路 4 1 2及び昇圧回路 4 1 0に含まれるトランジスタのしきい値電 圧は 0 . 3となるように構成されている。
本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態では、 熱電素子 1 4 0を構 成している熱電材料エレメントの 1本の発電量が、 例えば、 約 2 0 0 μ VZ° C である。 従って、 時計の動作電圧を 1 . 5 Vとすると、 熱発電ュュットにより直 接時計を駆動するためには、 第 1伝熱板 1 2 0と第 2伝熱板 1 7 0との間の温度 差が 2。 Cであるときに、 1 8 1 2 5対の P N接合を有する熱電素子 1 4 0が必 要となる。
しかしながら、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態は、 前述し たような昇圧回路 4 1 0、 発振回路 4 1 2、 電源動作制御回路 4 1 6を有するよ うに構成されているので、 時計を腕に付けた直後の発電電圧が発振回路 4 1 2の 最低駆動電圧を超えていれば、 その後の定常状態における発電電圧が発振回路 4 1 2の最低駆動電圧より低い電圧になっても、 昇圧回路 4 1 0による昇圧が可能 である。
例えば、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態についての実験で は、 時計を腕に付けた直後の発電電圧が 2 Vであり、 その後の定常状態における 発電電圧は約 0 . 5 Vであった。 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の 形態では、 発振回路 4 1 2に含まれるトランジスタのしきい値電圧が約 0 . 3 V であるときに、 発振回路 4 1 2の最低駆動電圧は約 0 . 7 Vであった。
例えば、 本発明の熱発電ユニットを備えた時計の実施の形態では、 前述したよ うに、 電源、動作制御回路 4 1 6は昇圧された電圧 V p pを入力し、 こめ昇圧され た電圧 V p pの値により、 電力を時計駆動回路 4 1 8と蓄電部材 4 2 0に分配す る。 ·
もし、 昇圧された電圧 V p pが、 時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電 圧 1 . 2 Vから 1 . 5 Vの間にあるならば、 電源動作制御回路 4 1 6は昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧を時計駆動回路 4 1 8に供給する。
もし、 昇圧された電圧 V p pが、 時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電 圧 1 . 5 Vより大きレ、電圧であるならば、 電¾¾動作制御回路 4 1 6は昇圧回路 4 1 0により昇圧した電圧を時計駆動回路 4 1 8と蓄電部材 4 2 0の両方に供給す る。
もし、 昇圧された電圧 V p pが、 時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電 圧 1 . 2 Vより小さい電圧であるならば、 電源動作制御回路 4 1 6は二次電池 6 0 0から電圧を時計駆動回路 4 1 8に供給する。
電源動作制御回路 4 1 6をこのように動作するように構成することにより、 昇 圧された電圧 V p pが時計駆動回路 4 1 8を駆動することができる電圧より小さ い電圧になった場合においても、 二次電池 6 0 0からの電圧により時計駆動回路 4 1 8を駆動させ続けることができる。 従って、 この構成により、 昇圧された電 圧が時計駆動回路 4 1 8を駆動するのに必要な電圧 1 . 2 Vより小さくなつても 、 時計を駆動させ続けることができる。
( 7 ) 本発明の熱発電ユニットを備えた電子機器の実施の形態の構造
図 5 1及び図 5 2を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた携帯用電子 機器の実施の形態は、 携帯用電子機器 7 0 0は、 液晶パネル 7 1 0と、 スピーカ 7 1 2と、 ランプ 7 1 8とを備える。
駆動制御回路 7 2 0が、 電源動作回路 4 1 6から供給される電圧により動作す る。 この実施の形態では、 熱発電ュニット 1 8 0、 昇圧回路 4 1 0、 発振回路4 1 2、 電源動作回路 4 1 6、 二次電池 6 0 0、 水晶振動子の構成及び作用は、 前 述した本発明の熱発電ュニットを備えた時計の実施の形態と同様である。 従って 、 それらについての詳細な説明は省略する。
駆動制御回路 7 2 0は、 水晶振動子 6 0 2の振動に基づいて時刻に関する情報 、 アラーム時刻に関する情報、 経過時間に関する情報を計時するように構成され ている。 表示制御回路 7 3 0は、 駆動制御回路 7 2 0の出力する信号に基づいて 、 液晶パネル 7 1 0を動作させるための信号を液晶パネル 7 1 0に出力する。 従 つて、 液晶パネル 7 1 0は、 表示制御回路 7 3 0の出力する信号に基づいて、 時 刻又は時間に関する情報を表示する。
スピーカ制御回路 7 3 2は、 駆動制御回路 7 2 0の出力する信号に基づいて、 スピーカ 7 1 2を動作させるための信号をスピーカ 7 1 2に出力する。 スピーカ 7 1 2は、 スピーカ制御回路 7 3 2の出力する信号に基づいて、 アラーム音を発 すべき時刻になるとアラーム音を発する。 スピーカ 7 1 2が発する音は、 報音口 7 1 2 aより携帯用電子機器 7 0 0の外部に出る。
携帯用電子機器 7 0 0の操作を行うための 4つのボタン、 すなわち、 第 1ボタ ン 7 4 0、 第 2ボタン 7 4 2、 第 3ボタン 7 4 4、 第 4ボタン 7 4 6が設けられ る。 図 5 1には、 第 1ボタンだけを示す。 第 1スィツチ端子 7 5 0が第 1ボタン 7 4 0の押し作動によりスィツチの動作を行うように設けられる。 第 2スィッチ 端子 7 5 2が第 2ボタン 7 4 2の押し作動によりスィツチの動作を行うように設 けられる。 第 3スィツチ端子 7 5 4が第 3ボタン 7 4 4の押し作動によりスィッ チの動作を行うように設けられる。 第 4スィツチ端子 7 5 6が第 4ボタン 7 4 6 の押し作動によりスィッチの動作を行うように設けられる。 スィッチの動作は、 各スィツチ端子が駆動制御回路 7 2 0の対応するスィツチ入力端子に入力信号を 与えるこきによつて行われる。
ランプ制御回路 7 3 8は、 駆動制御回路 7 2 0の出力する信号に基づいて、 ラ ンプ 7 1 8を点灯させるための信号をランプ 7 1 8に出力する。 例えば、 ランプ 制御回路 7 3 8は、 第 4ボタン 7 4 6を押すことにより作動して、 ランプ 7 1 8 を点灯させるように構成される。
本発明の熱発電ュニットを備えた電子機器の実施の形態では、 携帯用電子機器 7 0 0は液晶パネル 7 1 0だけを有していてもよいし、 液晶パネル 7 1 0とスピ 一力 7 1 2とを有していてもよいし、 液晶パネル 7 1 0とランプ 7 1 8を有して いてもよいし、 液晶パネル 7 1 0とスピーカ 7 1 2とランプ 7 1 8を有していて もよい。
また、 携帯用電子機器 7 0 0は、 図 4 2に示すような時計駆動回路と、 この時 計駆動回路により作動する指針を更に有していてもよい。 このように構成するこ とにより、 アナログ式の表示と、 デジタル式の表示の両方を備えた複合表示式携 帯用電子機器を実現することができる。
携帯用電子機器 7 0 0において、 液晶パネル 7 1 0において時刻情報を表示す るように構成して、 デジタル腕時計を実現することができる。
また、 携帯用電子機器 7 0 0において、 予め設定した時刻になると、 スピーカ 7 1 2がアラーム音を発するように構成して、 アラーム又はアラーム付き時計を 実現することができる。
また、 携帯用電子機器 7 0 0において、 予め設定した時間が経過したときに、 スピーカ 7 1 2がアラーム音を発するように構成して、 タイマー又はタイマ一付 き時計を実現することができる。
( 8 ) 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の他の実施の形態の構造
図 5 3を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の他の実施の形態 において、 裏ぶた 2 2 6は外周平面部分 2 2 6 aと、 中央凹部分 2 2 6 bとを含 む。 外周平面部分 2 2 6 aは下胴 2 2 4に固定される。 中央凹部分 2 2 6 bは、 外周平面部分 2 2 6 aよりムーブメント 2 0 4に近く配置されるように形成され ている。 中央凹部分 2 2 6 bは、 絞り加工で形成されるのが好ましい。
熱伝導スぺーサ 3 2 0は、 一方の面が熱発電ュニット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0に接触し、 他方の面が裏ぶた 2 2 6の中央凹部分 2 2 6 bの内側面に接触する ように配置されている。
本発明の熱発電ュニットを備えた時計を腕につけたとき、 裏ぶた 2 2 6の中央 部分 2 2 6 bの外側面は腕に接触し、 腕から熱を熱発電ュュット 1 8 0に伝達 させることができる。
図 5 3に示す時計の構成により、 裏ぶた 2 2 6とムーブメント 2 0 4との間に 存在する空気層の厚さを、 裏ぶた 2 2 6の中央凹部分 2 2 6 bとムーブメント 2 0 4との間の距離より大きくすることができる。 従って、 裏ぶた 2 2 6とム一ブ メント 2 0 4との間の断熱効率を高くすることができ、 熱発電ュニット 1 8 0の 発電効率を高くすることができる。
図 5 4を参照すると、 本発明の熱発電ュニットを備えた時計の更に他の実施の 形態において、 裏ぶた 2 2 6は外周平面部分 2 2 6 cと、 中央凸部分 2 2 6 dと を含む。 外周平面部分 2 2 6 cは下胴 2 2 4に固定される。 中央凸部分 2 2 6 d は、 外周平面部分 2 2 6 cよりムーブメント 2 0 4から遠く配置されるように形 成されている。 中央凸部分 2 2 6 dは、 絞り加工で形成されるのが好ましい。 熱伝導体 2 4 4は外周支持部分 2 4 4 aと、 中央接触部分 2 4 4 bとを含む。 外周支持部分 2 4 4 aは上胴 2 2 0に固定される。 中央接触部分 2 4 4 bは、 外 周支持部分 2 4 4 aよりムーブメント 2 0 4から遠く配置されるように形成され ている。 中央接触部分 2 4 4 bは、 絞り加工で形成されるのが好ましい。
熱伝導体 2 4 4の中央接触部分 2 4 4 bは、 熱発電ュニット 1 8 0の第 2伝熱 板 1 7 0に接触する。
熱伝導スぺーサ 3 2 0は、 一方の面が熱発電ュニット 1 8 0の第 1伝熱板 1 2 0に接触し、 他方の面が裏ぶた 2 2 6の中央凸部分 2 2 6 dの内側面に接触する ように配置されている。
本発明の熱発電ュニットを備えた時計を腕につけたとき、 裏ぶた 2 2 6の中央 凸部分 2 2 6 dの外側面は腕に接触し、 腕から熱を熱発電ュニット 1 8 0に伝達 させることができる。
図 5 4に示す時計の構成により、 裏ぶた 2 2 6とムーブメント 2 0 4との間に 存在する空気層の厚さを、 裏ぶた 2 2 6の中央凸部分 2 2 6 dとムーブメント 2 0 4との間より大きくすることができる。 すなわち、 時計の駆動部分を構成する 部品と裏ぶた 2 2 6との間に存在する空気層の厚さが、 ムーブメント 2 0 4に含 まれている時計の駆動部分を構成する部品と、 熱発電ュニット 1 8 0の第 1伝熱 板 1 2 0と相対する裏ぶた 2 2 6の中央部分との間より大きくなるように構成さ れている。
従って、 このように構成することにより、 裏ぶた 2 2 6とムーブメント 2 0 4 との間の断熱効率を高くすることができ、 熱発電ュニット 1 8 0の発電効率を高 くすることができる。 産業上の利用可能性
本発明は、 以上説明したように、 熱発電ユニットを備えた時計及び携帯用電子 機器において、 上記のように構成したので、 以下に記載する効果を有する。
( 1 ) 熱電素子が破壊するおそれがないから、 時計及び携帯用電子機器が丈夫で ある。 （2 ) 熱発電ユニットの発電効率が高い。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 時計の動作させるための電源を構成する、 充電可能な蓄電部材 （420) と、 前記蓄電部材 （420) により動作することができるように構成されている、 時計を駆 動するための時計駆動回路 （41 8) と、
前記時計駆動回路 （418) の出力する信号に基づいて、 時刻に関する情報を 表示するための表示部材 （210) と、
熱伝導性のある材料で作られている上胴 （220) と、
熱伝導性のある材料で作られている裏ぶた （226) と、
ゼーベック効果に基づく起電力を発生する 1つ以上の熱電素子 （140) を収 容し、 かつ、 吸熱板を構成する第 1伝熱板 （1 20) を含み、 放熱板を構成しか つ前記上胴 （220) に熱を伝達可能なように構成された第 2伝熱板 （1 70) を含む熱発電ユニット （1 80) と、
前記熱発電ユニット （1 80) により発生した起電力を前記蓄電部材 （420
) に蓄電させるための電源動作制御回路 （41 6) と、
熱伝導性のある材料で作られ、 かつ、 前記熱発電ユニット （1 80) の第 1伝 熱板 （ 1 20 ) と前記裏ぶた （226) の内側面とに接触するように配置された 熱伝導スぺーサ （320) と、
前記裏ぶた （226) と前記上月同 （220) とを断熱するための断熱部材 （2
24 ) と、
を備えていることを特徴とする時計。
2. 前記熱伝導スぺーサ （320) はシリコーンゴムシートで
作られており、 一方の面が前記熱発電ユニット （1 80) の第 1伝熱板 （1 20
) に接触し、 他方の面が前記裏ぶた （226) の内側面に接触するように配置さ れていることを特徴とする請求項 1に記載の時計。
3. 前記時計駆動回路 （41 8) は、 前記蓄電部材 （420) により動作することができ、 かつ、 前記熱発電ュュット （1 80) により発生し た起電力により直接動作することができるように構成されていることを特徴とす る請求項 1又は請求項 2に記載の時計。
4. 前記熱発電ユニット （1 80) の第 2伝熱板と接触して、
前記第 2伝熱板 （1 70) から熱を伝えることができるように構成された熱伝導 体 （244) を備え、 該熱伝導体 （244) は、 前記上胴 （220) に熱を伝達 可能なように構成されていることを特徴とする請求項 1から請求項 3のいずれか 1項に記載の時計。
5. 前記時計の駆動部分を構成する部品と前記裏ぶた （226
) との間に存在する空気層の厚さが、 前記時計の駆動部分を構成する部品と、 前 記熱発電ュニット （1 80) の第 1伝熱板 （1 20) と相対する前記裏ぶた （ 2
26) の中央部分との間より大きくなるように構成されていることを特徴とする 請求項 1から請求項 4のいずれか 1項に記載の時計。
6. 熱発電ユニットを備えた時計において、
吸熱板を構成する第 1伝熱板 （1 20) と、 ゼ一ベック効果により起電力を発 生する熱電素子 （140) と、 放熱板を構成する第 2伝熱板 （1 70) とを含む 熱発電ュニット （180) と、
熱伝導性のある材料で作られている裏ぶた （226) と、
熱伝導性のある材料で作られ、 かつ、 前記裏ぶた及び前記第 1伝熱板 （120 ) と熱を伝導可能なように配置された熱伝導スぺーサ （320) と、
前記第 2伝熱板と熱を伝導可能なように配置された熱伝導体 （244) と、 前記熱伝導体 （244) と熱を伝導可能なように配置された上胴 （220) と 時計の電源を構成し、 前記熱発電ュニットにより発生した起電力を蓄電するた めの蓄電部材 （420) と、
前記蓄電部材 （420) により、 又は、 前記熱発電ユニット （1 80) により 発生した起電力により動作して、 時刻又は時間に関する情報を表示するための表 示部材 （21 0) と、
を備えていることを特徴とする時計。
7. 熱発電ュニットを備えた携帯用電子機器において、
吸熱板を構成する第 1伝熱板 （1 20) と、 ゼーベック効果により起電力を発 生する熱電素子 （140) と、 放熱板を構成する第 2伝熱板 （1 70) とを含む 熱発電ュニット （1 80) と、
熱伝導性のある材料で作られている裏ぶた （226) と、
熱伝導性のある材料で作られ、 かつ、 前記裏ぶた （226) 及ぴ第 1伝熱板と 熱を伝導可能なように配置された熱伝導スぺーサ （320) と、
前記第 2伝熱板 （1 70) と熱を伝導可能なように配置された熱伝導体 （24 4) と、
前記熱伝導体 （244) と熱を伝導可能なように配置された上胴 （220) と 携帯用電子機器の電源を構成し、 前記熱発電ユニット （1 80) により発生し た起電力を蓄電するための蓄電部材 （420) と、
前記蓄電部材 （420) により、 又は、 前記熱発電ュュット （1 80) により 発生した起電力により動作して、 時刻又は時間に関する情報を表示するための表 示部材 （710) と、
を備えていることを特徴とする携帯用電子機器。
8. 熱発電ュ-ットを備えた携帯用電子機器において、
熱発電ユニット （180) 力 、 吸熱板を構成する第 1伝熱板 （1 20) と、 ゼ 一ベック効果により起電力を発生する熱電素子 （140) と、 放熱板を構成する 第 2伝熱板 （1 70) とを含み、
携帯用電子機器は、 前記熱発電ユニット （1 80) を含む機器の構成部品を収 容するための外装ケースを備え、 前記外装ケースは、 熱伝導性のある材料で作られた吸熱用部材 （226) と、 熱伝導性のある材料で作られた放熱用部材 （220) とを含み、
熱伝導性のありかつ弾性変形可能な材料で作られた熱伝導スぺ一サ （320) 力 前記吸熱用部材 （226) と前記第 1伝熱板 （1 20) と熱を伝導可能なよ うに配置され、
前記第 2伝熱板 （1 70) は、 前記放熱用部材 （220) に熱を伝導可能なよ うに構成されている、 ことを特徴とする携帯用電子機器。
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