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電波時計(でんぱどけい)とは、標準電波(日本ではJJY)を受信して誤差を自動修正する機能を持つ時計のことである。最近は様々な国々に送信局が設置されている。

◆ 動作原理

送信局には、「セシウム原子時計」と呼ばれる時計が設置されている。この原子時計は誤差が10万年に1秒といわれ、ほとんど誤差がない。送信局は、このセシウム時計の日付・時刻情報のデジタル信号を電波の信号に変換して送信している。

日本では、JJYと呼ばれ、北は福島県大鷹鳥谷(おおたかどや)山(送信周波数40kHz)、南は福岡県と佐賀県との県境に位置する羽金(はがね)山(送信周波数60kHz)の、二つの送信所でほぼ日本全国をカバーしている(ただし先島諸島、小笠原諸島などは範囲外)。

この送信局から送られてくる信号を電波時計に内蔵された受信機が一定時間ごとに読み取り(読取間隔は機種ごとにそれぞれ異なる)、自動的に時刻を合わせている。このため電波時計では、電波が正常に受信できる環境に限り、時刻合わせなどの手間を省きつつ、秒単位で正確な時刻を知ることができる。現在日本では実施されていないが夏時間にも対応することができ、この場合も年に2度の時刻合わせを行う必要がない。ただし、電波の受信が困難な場所では、時刻合わせが行われない場合もある点に注意が必要である(ほとんどの製品は手動での時刻合わせも可能)。これについては後述する。

◆ 課題

電波を使用したシステムであることから、以下のような課題が存在している。

・ 窓から離れた建物の中やノイズの多い場所では信号を受信できないことがあり、その場合は電波時計も通常のクォーツ時計の精度に留まることになるが、時計としての機能が停止するわけではないので、正確だと信じて使われ続けることもある。建物内の場合、木造家屋の窓際では受信しやすいものの、マンションやビルなど鉄筋コンクリート構造や鉄骨構造の建物内部では電波の受信が難しいと言われている。表示時刻が電波により修正されたものかを確認できるように、受信状態を表示するインジケーターが設けられている製品もある(デジタル表示では送信アンテナ型のアイコン、アナログ表示ではLEDなど。1日-数日間電波受信による校正を行えなかった場合は消える)。

・ JJY電波の送出設備側要因によるサービス不能がある。メンテナンス(通常メンテナンスは事前に予告される)および機器故障や落雷事故等による停波など。日本標準時グループのサイトにはこれらの情報が公開されている。

・ 時間帯による電波の伝搬特性から、受信側が的確に同期できない場合があり、1分または2分遅れた表示に校正してしまうことがある。また、電波障害などにより全くでたらめの日時に校正してしまう場合もある(受信側装置の要因による性能差もある)。この場合でも、正常に受信できた旨のインジケーターが表示されるため、表示時刻に注意しなければならない。ただし通常の時計としての一般的な使用状況では無視出来る程度の誤差である。これらは一時的なものであり、電波受信により正常な時刻に校正し直されることが多い。

磁気や衝撃の影響による基準位置のズレ(アナログ時計の誤表示)

・ アナログクオーツ電波時計、コンビネーションクオーツ電波時計は、テレビや携帯電話など磁気の影響で秒針、分針、時針が誤作動する可能性がある。これは、上記の時計の針が、磁石の性質を利用したモーターを利用しているため、外部から強い磁気を受けるとモーターの回転に異常をきたして、時計の基準位置がずれるためである。また、一定の衝撃を受けても基準位置がずれる場合がある。このため、電波時計が電波を正常に受信していても正確な時間を指さない場合がある。なお、基準位置の修正は、手作業で行う以外にない。[外部リンク] 時計の知識:時計に関するQ&A集 - 日本時計協会

・ セイコーの「針位置自動修整機能」やシチズンの「JIS1種耐磁時計」は、磁気の影響を減じるものではあるが完全に影響を排除することはできない。[外部リンク] ご愛用上のご注意:磁気について - セイコーウオッチ

光速(電磁波の速度)による制約

・ 標準電波は光の速度で伝達するため、電波発信源より遠い場所においては数ミリ秒程度の誤差が発生する。例えば、送信所から300キロメートル離れた場所では約1ミリ秒遅れて受信することになる。[外部リンク] 標準電波に関するQ&A - 日本標準時プロジェクト(情報通信研究機構)

◆ 製品

時刻合わせの手間がかからないという利点を生かし、メンテナンスしにくい場所に設置される事が多い掛時計や、据え置き型の目覚まし時計のような製品が多数のメーカーより販売されている。デジタル表示、アナログ表示、いずれの製品もあるが、アナログ表示の方が若干高価な傾向にある(内部計時と針位置の同期を計る必要があり、構造が複雑)。標準電波に含まれる日付情報を表示するカレンダー機能を持つものや、アナログ表示でも内部では午前と午後を認識して昼間のみ時報を鳴らす製品などもある。

最近は複数の国の電波に対応している機種や、腕時計型の機種も製品化されているが、受信装置の小型化・低価格化が充分に進んでおらず、特に腕時計は高価になりがちである。女性用の製品では、クォーツ時計並みの小型でファッション性の高い、特にブレスウォッチと呼べるようなデザインの製品は発売されていない。

; カシオ製

: 男性用電波時計は、カジュアルウォッチのG-SHOCKに電波受信機能を持たせた「TheG」シリーズや、ミドル層をターゲットにしたOCEANUS(オシアナス)を発売し、現在では国内の電波腕時計のシェアの5割を超えている。

: 女性用電波時計は、Baby-Gの他に大人の女性をターゲットにしたG-msシリーズやLILANA(リラーナ)を展開、サイズもデザインもクオーツ製品並みになってきており、低価格化を進めている。

: アナログ表示ではウェーブセプターシリーズ。

; シチズン時計製

: 男性用電波時計は、高級ラインのエクシードから、廉価版のフォルマまで幅広い価格帯のモデルを展開しているが、比較的高価のクロノグラフ機能搭載モデルやディスク式の曜日・日付表機能を搭載したモデルを中心に販売されている。

: 女性用電波時計は、代表的なレディースブランド「xC(クロスシー)」を中心に、小型化されたムーブメント搭載の女性用電波時計を定期的に開発・発売しているため製品としての完成度は国内トップクラスで、20代後半以上の女性をターゲットとしたデザインの商品が目立つ。

その他、セイコーやエルジンなど複数のメーカーより電波受信機能搭載の腕時計は多数発売されているが、2007年2月現在では裏ブタなど本体部分の一部にプラスチックやガラスといった比較的、電波を通しやすい素材を使わなければ電波受信が困難なものが殆どである。

◆ 中継機を使った製品

上述の電波が受信しにくい問題点を改善するために、屋外や窓際等の電波状態の良い場所で受信した電波を一旦復調し、別の周波数で時間情報を再送信する中継機が市販されている。中継機からの電波は専用の電波時計で受信することになる。一般の電波時計は使えない。

シチズンから発売されていた9ZZ005-008という製品が関東/関西の周波数で受信し、受信した周波数ではない方の周波数で中継することができた。

セイコーからは、タイムリンクと言う製品名で発売されている。タイムリンク送信機(親機)で受信した時刻情報を、特定小電力無線で再送信、タイムリンククロック(子機)で受信する。

◆ その他の電波を使った時計

一般的には前記の「JJYを受信し時刻を合わせる時計」が狭義での「電波時計」ではあるが、「電波により時刻情報の伝達を行うもの」も広義での電波時計といえる。以下にその例を示す。

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