電波時計を徹底解説！原理・仕組みや「時刻が合わない」「受信できない」もこれで解決！

2021/10/09

常に正確な時間を教えてくれる電波時計。実用時計の中でも最高峰に位置すると言って良く、忙しいビジネスマンにはぴったりの時計ですよね。

電波時計の「電波」とは、標準電波を指します。この標準電波を受信することできわめて正確な時刻表示を可能としていますが、どういった原理・仕組みなのかよくわからないといったお声を頂くこともあります。

そこでこの記事では、電波時計の仕組みについて徹底解説致します！

出典：http://citizen.jp/

電波時計とは？

電波時計は標準電波を受信し、自動的に時刻とカレンダーを修正する機能です。1990年代～市販化が進み、現在では国産メーカーを中心に多岐に渡った製品展開がなされています。

標準電波の情報を利用するため、夏時間（サマータイム）や閏秒によるズレも自動的に修正されます。正確な時間を受信しているため、どの時計よりも正確さは抜群。

秒単位で自動的に時刻を修正してくれるのは電波時計の大きなメリットになっています。時計の「正確さ」を最も重視する方に最適な時計です。

また、時間合わせを気にしなくて良いので、めんどくさがりな人にもオススメ。

価格も機械式時計よりもリーズナブルな価格なので、お買い求めやすいことも魅力です。

とは言えこの電波って、いったい何のことを指しているのでしょうか。

詳しく解説致します。

①標準電波とは？

電波時計を知るには、まず標準電波について理解する必要があります。

標準電波とは、地上に設置された標準電波送信所から常時発信されている電波です。この電波送信所は基本的に政府機関によって管理されており、原子時計を用いて正確な標準時(および周波数)を発信することが目的です。

「標準時」とは簡単に言うと世界で基準となる時間のことです。もし日本と他国で時間の基準が違ったら、航空輸送を始めあらゆる国際間産業は機能不全に陥ってしまいますよね。そこで世界の標準を国際的に定めることで、「時」を共通認識として共有しています。この標準時はイギリスグリニッジ天文台(厳密にはグリニッジ天文台を通る子午線)を基準としており、そこから経度15度の幅でタイムゾーンを制定しました。このタイムゾーンごとに「時差」が発生することとなり、日本とイギリス間の時差は「-9時間」(日本から見て。サマータイム採用時は-8時間)となりますね。

※グリニッジ天文台のシンボル「Time Ball」

とは言えこの標準時を定める時計の時刻が正確でなければ意味をなしませんね。そこで標準時は前述の通り「原子時計」を用いている、というわけです。

原子時計とは、原子や分子のきわめて高精度な周波数で精度を取る時計です。様々な種類が存在しますが、1967年よりセシウム原子時計が国際標準としての1秒の定義に決定されました。

セシウム原子時計の精度は、なんと100億分の1秒！最も正確性の高い時計と言えますね。

ちなみに電波時計とGPSウォッチの違いについて聞かれますが、GPSは地球周回上の衛星から発せられる電波のことです。時計のみならず、カーナビや地図アプリ等でも用いられますね。GPSもまた原子時計が用いられますが、こちらは時刻表示のためというよりも、Global Positioning Systemの名前が指すように位置情報取得のために軍事開発されたシステムです。一方の標準電波は地上の送信局から、標準時刻の取得を目的に制定されたシステムとなります。

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②世界6か所の標準電波送信局

標準電波送信局は世界各国にある・・・というわけではありません。わが国の二か所の他、中国，ドイツ，イギリス，アメリカの計六か所となります。

わが国の標準電波送信局は下記の二か所です。

■おおたかどや山標準電波送信所（JJY: 40 kHz、福島県）

■はがね山標準電波送信所（JJY: 60 kHz、佐賀県と福岡県の県境）

この二か所の送信所から発信される電波は、前述の通り10 万年に 1 秒しか誤差がでない高精度のセシウム原子時計によって作られており、絶対的な精度を誇ります。

https://www.seiko-watch.co.jp/support/function/wave01.php

なお、両局は異なる周波数を発信していますが、これは電波が重なる地域で2つの電波が干渉することを避けるため。同じ周波数同士が重なると、電波が弱くなってしまうことを避ける目的です。

また、おおたかどや山標準電波送信所もはがね山標準電波送信所も、停波日が設定されており、該当する日は電波を受信することができません。もっとも電波時計は、電波を受信できない日は普通のクォーツ時計として動作するため、使用できなくなることはありません。

標準電波の受信可能範囲はおおよそ1500～3000km程度です。

日本は二か所の送信局によってほぼ全土をカバーしていますが、この受信範囲外では停波日同様に電波時計はクォーツ時計として使用することとなります。また、各国で周波数が異なるため、日本の標準電波にのみ対応している製品は、諸外国の標準電波には対応しません。

一方近年ではシチズンやカシオを中心に「多局受信」機能が搭載された電波時計が少なくありません。ちなみに世界初の多局受信電波時計をローンチしたのはシチズンです(世界初の市販用電波腕時計はユンハンスと言われている)。この多局受信型の電波時計であれば、各国の標準電波が届くエリアのどこでも、セシウム原子時計に則った超正確な時刻表示を自動受信によって行ってくれる、というわけです。

電波時計が動く仕組み

https://www.seiko-watch.co.jp/support/function/wave01.php

電波時計には送信所から発信される標準電波を受信するアンテナが備えられており、1日に1度一切の誤差のない時刻情報を受信します。そしてその受信信号は受信 IC によって増幅をされ、アナログからデジタルデータへと変換されます。

デジタルデータとなった信号には時刻コードが含まれており、この時刻コードはCPU によって解析され、時計を駆動させるモーターへと伝えられます。

この「アンテナ」こそが電波時計の肝であり、開発に大きな困難となったハードルでした。

と言うのも、アンテナを腕時計サイズに収めるというのは結構大変。テレビのアンテナなんかを見て頂くと、アンテナはそこそこのサイズがあることがおわかり頂けますね。大きすぎると腕時計としては不格好になってしまい、装着感も優れません。

また、金属ケースで密閉することで受信感度が著しく低下してしまう。受信時の電力消費が激しくすぐに電池切れを起こしてしまうなどといった課題も散見されていました。

各社ではこのアンテナ開発に力を入れ、現在では目覚ましい進化を遂げております。

集積技術の向上から小型軽量化はもちろん、受信感度を格段に上げることでステンレススティールやチタンといった高級時計に使われる素材を採用できたこと。また低消費電力化によって文字盤の自由度が上がり、素材や質感にこだわれるようになったこと(後述しますが、近年の電波時計の多くはソーラー充電式が採用されているため文字盤の透過率に何らかの工夫をしなくてはならず、かつて今ほど消費電力が低くなかった時代はよく太陽光を通すためにどうしても文字盤製造の自由度が低かった)から、近年では本当に電波時計のデザインや価格の幅が広がってきました。

かつては「ガジェット感が強い」などと言われることもありましたが、現在では高価格帯の、ワンランク上のビジネスユース・ウォッチとしても親しまれる製品も大人気。

電波時計の心臓部とも言える「アンテナ」の開発競争によって、ますます同ジャンルの市場は成長していっていると言えます。

電波時計が合わない！電波を受信できない！その原因と解決策

出典：https://citizen.jp/the-citizen/25th/index.html

電波時計が電波を受信しない，あるいは時刻が合わないといったご相談をよく聞きます。

この原因はいくつか存在しますが、主に下記の三つが挙げられます。

原因に合った解決方法で、再び電波時計に正確性を蘇らせましょう！

※標準電波の停波日は原因として除きます。

原因①電波を受信しづらいエリアにいる

「電波時計が合わない！」「電波を受信しない！」こんな時にまず考えたいのが、ご自身が電波を受信しづらい場所にいるかどうか。

近年、電波時計の受信感度は格段に上昇したとは言え、やはり「電波」である以上、受信しないエリアは存在します。

鉄筋コンクリートのビルの奥まった場所や地下街や乗り物の中がその代表格です。

この場合であれば、電波受信しやすい窓際や木造家屋といった環境下に電波時計を置いておくことで解決できます。

なお、電波時計の多くの自動受信は夜中に設定されているため、すぐに正確な時刻に合わせたい場合は、強制受信を行う必要があります。

原因②電池残量が十分ではない

電波時計は電池残量が少なくなると、自動受信をストップさせます。省エネモードに入る、というわけです。

この際、時刻がズレるのみならず、アナログ式の場合は秒針が2秒運針になったり、デジタル式の場合はバッテリー切れ表示が出てきたりします。

お使いの電波時計が二次電池(ボタン電池等)の場合は、メーカーや修理店で電池交換してもらう必要があります。費用は製品や店舗にもよりますが、だいたい1,000円～数千円程度です。

ソーラー電波時計の場合は、太陽光や照明がよくあたる場所で一定時間(完全に電池が切れてしまっている時はフル充電までに日数を要することも)、充電を行います。

なお、ソーラー電波時計は基本的に電池交換の必要はない、と思われがちですが、それは違います。二次電池ほどではないにしても電池容量が低下したり経年劣化したりすることで充電しづらくなるケースがあります。この場合は、メーカーにメンテナンスに出すようにしましょう。

原因③針ズレを起こしている

アナログ式の電波時計に言えることですが、「磁気帯び」などによって針が通常の位置から何秒か分ズレてしまうことがあります。

金属パーツで構成されることの多い時計は、スマートフォンやパソコンといった磁気を発生する機器に近づけると、それらパーツが磁気を帯びることで定位置からズレてしまうことがままあります。これを磁気帯びと呼びます。

磁気帯びしてしまったら磁気の発生源から距離を離し、針位置を修正します(各製品によって手順は異なります)。修正後、改めて受信しやすい環境で強制受信を行います。

なお、この針ズレは衝撃や強い振動によっても引き起こされることがあります。

針位置の修正で解決しない場合はこれら衝撃・振動，あるいは経年で針の取り付け自体が緩んでしまっている可能性が高いため、メーカーにメンテナンスに出す必要があります。

以上の三点が、大まかな「電波時計が合わない！」「電波を受信しない！」の原因と解決方法です。

出典:https://gshock.casio.com/jp/

これらの他にはテレビやパソコン等の人工ノイズの影響を受けている，あるいはサマータイムやワールドタイムの設定が何らかの理由で誤っていることなどが挙げられます。

また、電波時計は各機構が繊細に役目を果たすことによって動いていますので、機械式時計と同じく繊細な扱いが必要です。一つでも回路が壊れると、正確に動作しなくなるため、適切な取り扱いを心掛けましょう！

現在の主流はソーラー電波時計！その仕組みと人気モデルを一挙紹介！

現在、電波受信機能を持つモデルに「光エネルギーを電気エネルギーに換える」ソーラー機能が備えられていることが増えています。いわゆるソーラー電波時計ですね。

仕組みは製品にもよりますが、一般的には文字盤下部にソーラーパネル(太陽電池ユニット)を仕込み、電気エネルギーに変換後、二次電池にエネルギーが蓄えられます。二次電池は一次電池と違って使い捨てではなく、放電・充電を繰り返すことで長期的に使用できることが大きな特徴です。また、前述の通り近年ではエネルギー効率の良い個体が増えていることで、このソーラーパネルを仕込みながらも高級時計と遜色ないような文字盤の質感を実現するモデルもラインナップされるようになってきました。