(57)【要約】【課題】相手部材との接続抵抗を低減できる上に、相手部材との接触状態から非接触状態により確実に移行できる接点部材、接点対、及び接点の開閉方法を提供する。【解決手段】接点本体と、前記接点本体に電気的に接続される相手部材と前記接点本体との間に溶融状態で介在される導電部と、前記導電部に接触して配置され、支持電解質を含む液状材と、前記溶融状態の導電部と前記液状材との間に電位差を設けて、前記溶融状態の導電部の表面張力を変化させる電圧印加部とを備える接点部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点本体と、
前記接点本体に電気的に接続される相手部材と前記接点本体との間に溶融状態で介在される導電部と、
前記導電部に接触して配置され、支持電解質を含む液状材と、
前記溶融状態の導電部と前記液状材との間に電位差を設けて、前記溶融状態の導電部の表面張力を変化させる電圧印加部とを備える接点部材。
【請求項２】
前記電圧印加部は、前記液状材中に配置される電極部を備える請求項１に記載の接点部材。
【請求項３】
重力方向下方から順に、前記接点本体、前記導電部の少なくとも一部、前記液状材の少なくとも一部が配置される請求項１又は請求項２に記載の接点部材。
【請求項４】
前記導電部は、常温で液状である金属からなる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の接点部材。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の接点部材と、
前記相手部材とを備える接点対。
【請求項６】
前記相手部材は、前記液状材との濡れ性を低くするための粗面部を備える請求項５に記載の接点対。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の接点対において、前記接点部材と前記相手部材とを切り離す場合には前記表面張力が大きくなるように前記電位差を制御する接点の開閉方法。
【請求項８】
前記接点部材と前記相手部材とを電気的に接続する場合には前記表面張力が小さくなるように前記電位差を制御する請求項７に記載の接点の開閉方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接点部材、接点対、及び接点の開閉方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触状態に配置されて導通可能となり、非接触状態に配置されることで電気的に接続されない状態で使用される部材として、雌端子と雄端子との対、接触スイッチなどが汎用されている。特許文献１は、雌端子と雄端子間に液体金属を含浸したウレタンスポンジを設けて、端子間の抵抗低下を図ることを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５９４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような相手部材と電気的に接続されて使用される部材には、相手部材と接触状態に配置されて導通をとる際に接続抵抗が低いことが望まれる。更に、相手部材との接触状態から非接触状態に配置されて非導通とする際に、相手部材との接触状態から非接触状態に確実に移行できることが望まれる。
【０００５】
特許文献１に記載されるように端子間に液体金属を介在させると、両端子と液体金属との接触面積を大きくし易く、端子間の接続抵抗を低下し易い。また、雌端子から雄端子を抜き取るなどして両端子を物理的に非接触状態にする場合には、端子間の液体金属が流れ落ちれば非接触状態にできる。しかし、常温で液体である金属では、端子の使用環境温度が常温であると、端子に液体金属が濡れて付着した状態が維持され易い。例えば、上述のように雄端子を抜き取るなどして両端子の接触状態を解除する際、端子間の液体金属が切れずに延びるように流動して端子間を渡り、この液体金属によって、両端子が導通可能な状態を維持される可能性がある。従って、液体金属などの溶融金属を介在させて低抵抗な接続構造を構築できる上に、相手部材との接触状態から非接触状態により確実に移行できることが望まれる。
【０００６】
そこで、相手部材との接続抵抗を低減できる上に、相手部材との接触状態から非接触状態により確実に移行できる接点部材を提供することを目的の一つとする。また、相手部材との接続抵抗を低減できる上に、相手部材との接触状態から非接触状態により確実に移行できる接点対、及び接点の開閉方法を提供することを別の目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の接点部材は、
接点本体と、
前記接点本体に電気的に接続される相手部材と前記接点本体との間に溶融状態で介在される導電部と、
前記導電部に接触して配置され、支持電解質を含む液状材と、
前記溶融状態の導電部と前記液状材との間に電位差を設けて、前記溶融状態の導電部の表面張力を変化させる電圧印加部とを備える。
【０００８】
本開示の接点対は、
上記の本開示の接点部材と、
前記相手部材とを備える。
【０００９】
本開示の接点の開閉方法は、
上記の本開示の接点対において、前記接点部材と前記相手部材とを切り離す場合には前記表面張力が大きくなるように前記電位差を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の本開示の接点部材、接点対、及び接点の開閉方法は、相手部材との接続抵抗を低減できる上に、相手部材との接触状態から非接触状態により確実に移行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１の接点対の使用状態を模式的に示す工程説明図であり、接点部材と相手部材とを電気的に接続する前の状態を示す。
【図２】実施形態１の接点対の使用状態を模式的に示す工程説明図であり、接点部材と相手部材とが電気的接続された状態を示す。
【図３】実施形態１の接点対の使用状態を模式的に示す工程説明図であり、接点部材と相手部材とを切り離す状態を示す。
【図４】実施形態２の接点対を模式的に示す概略構成図である。
【図５】実施形態３の接点対を模式的に示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の一態様に係る接点部材は、
接点本体と、
前記接点本体に電気的に接続される相手部材と前記接点本体との間に溶融状態で介在される導電部と、
前記導電部に接触して配置され、支持電解質を含む液状材と、
前記溶融状態の導電部と前記液状材との間に電位差を設けて、前記溶融状態の導電部の表面張力を変化させる電圧印加部とを備える。
ここでの溶融状態の導電部の表面張力とは、「溶融状態の導電部」と「支持電解質を含む液状材」との間の界面張力をいう。
【００１３】
上記の接点部材によれば、溶融状態の導電部の介在によって、相手部材との接続抵抗を低減できる。溶融状態の導電部は、流動性を有しており、相手部材との接触面積を大きくし易いからである。更に上記の接点部材によれば、後述するように溶融状態の導電部の表面張力を調整することで、溶融状態の導電部と相手部材とを濡れ易くできる。従って、上記の接点部材によれば、より低抵抗な接続構造を構築できる。かつ、上記の接点部材によれば、後述するように溶融状態の導電部の表面張力を調整することで、溶融状態の導電部と相手部材とを濡れ難くできるため、相手部材との接触状態から非接触状態への移行をより確実に行える。
【００１４】
本開示の接点部材は、電気毛管現象を利用して、溶融状態の導電部における相手部材との濡れ性を変更可能な構成を備える。電気毛管現象とは、支持電解質を含む液状材と、液体金属といった溶融状態の導電部との間の電位差を変化させると、電位差に応じて、溶融状態の導電部における上記液状材に対する界面張力（表面張力）が変化する、という現象である。このような溶融状態の導電部と相手部材とが接触状態にあれば、支持電解質を含む液状材に対する上記導電部の界面張力の変化によって、相手部材に対する溶融状態の導電部の濡れ性を変えられる。具体的には、上記の接点部材と相手部材とを電気的に接続する際に、上記界面張力を小さくするように電位差を調整すれば、溶融状態の導電部は、相手部材と濡れ易くなり、相手部材との接触面積をより大きくし易い。上記の接点部材と相手部材とを切り離す際に、上記界面張力を大きくするように電位差を調整すれば、溶融状態の導電部は、相手部材と濡れ難くなり、溶融状態の導電部を弾くようにして落下、除去し易い。そのため、上記の接点部材と相手部材との間に溶融状態の導電部が残存することを低減し易く、上述のように両端子間を渡るように液体金属が残存して導通可能な状態に維持されることなどを回避できる。
【００１５】
（２）上記の接点部材の一例として、
前記電圧印加部は、前記液状材中に配置される電極部を備える形態が挙げられる。
【００１６】
上記形態は、支持電解質を含む液状材内に電極部が配置されるため、上記液状材を安定して課電できる。
【００１７】
（３）上記の接点部材の一例として、
重力方向下方から順に、前記接点本体、前記導電部の少なくとも一部、前記液状材の少なくとも一部が配置される形態が挙げられる。この形態では、前記支持電解質を含む液状材の比重は導電部よりも小さいものとする。
【００１８】
上記形態では、導電部よりも比重が小さい上述の液状材が導電部より重力方向上方に位置し、導電部に支持された状態である。従って、上記形態は、代表的には常温で液状である、支持電解質を含む液状材が周囲に流れ落ち難く、導電部に支持された状態を維持できる。
【００１９】
（４）上記の接点部材の一例として、
前記導電部は、常温で液状である金属からなる形態が挙げられる。ここでの常温とは、５℃以上３５℃以下の範囲内の温度とする。
【００２０】
上記形態は、使用環境温度が常温である場合、導電部を加熱装置などで別途加熱することなく溶融状態の導電部を有することができる。従って、上記形態は、上記加熱装置などが不要であり、簡素な構成とすることができる。
【００２１】
（５）本発明の一態様に係る接点対は、
上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の接点部材と、
前記相手部材とを備える。
【００２２】
上記の接点対は、上記の本開示の接点部材を備えるため、上述のように溶融状態の導電部の介在によって接点対の接続抵抗を低減できる上に、溶融状態の導電部の表面張力を調整することで溶融状態の導電部と相手部材とを濡れ易くできる。従って、上記の接点対は、より低抵抗な接続構造を構築できる。かつ、上記の接点対は、上述のように溶融状態の導電部の表面張力を調整することで、溶融状態の導電部と相手部材とを濡れ難くできるため、接点対同士が接触した状態から非接触状態により確実に移行できる。
【００２３】
（６）上記の接点対の一例として、
前記相手部材は、前記液状材との濡れ性を低くするための粗面部を備える形態が挙げられる。
【００２４】
上記形態では、接点対同士が接触した状態から非接触状態に移行する際、相手部材は、粗面部によって、支持電解質を含む液状材を弾くようにして落下、除去できる。従って、上記形態は、上記の接点部材と相手部材との間に、支持電解質を含む液状材が残存することを低減し易い。即ち、上記の接点部材と相手部材との間に上記液状材が残存して、導通状態が維持されることを防止し易い。
【００２５】
（７）本発明の一態様に係る接点の開閉方法は、
上記（５）又は（６）の接点対において、前記接点部材と前記相手部材とを切り離す場合には前記表面張力が大きくなるように前記電位差を制御する。
【００２６】
上記の接点の開閉方法によれば、電位差を調整して、溶融状態の導電部の表面張力を大きくすることで、溶融状態の導電部と相手部材とを濡れ難くできる。従って、上記の接点の開閉方法は、接点対同士が接触した状態から非接触状態により確実に移行できる。接点対同士が接触した状態では、上述のように、接点本体と相手部材との間には溶融状態の導電部が介在するため、接点対の接続抵抗を低減できる。
【００２７】
（８）上記の接点の開閉方法の一例として、
前記接点部材と前記相手部材とを電気的に接続する場合には前記表面張力が小さくなるように前記電位差を制御する形態が挙げられる。
【００２８】
上記形態は、電位差を調整して、溶融状態の導電部の表面張力を小さくすることで、溶融状態の導電部と相手部材とをより濡れ易くできる。従って、上記形態は、溶融状態の導電部の介在に加えて、溶融状態の導電部の濡れ性の向上によって、接点対の接続抵抗を更に低減し易く、より一層低抵抗な接続構造を構築できる。
【００２９】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的に説明する。図中、同一符号は同一名称物を意味する。
【００３０】
［実施形態］
以下、主に図１〜図５を参照して、実施形態の接点部材１、実施形態の接点対３、及び実施形態の接点の開閉方法を説明する。
【００３１】
（概要）
実施形態の接点部材１は、相手部材２と電気的に接続されて使用される部材である。代表的には、接点部材１は、相手部材２に接触状態に配置されると導通可能となり、相手部材２と物理的に非接触状態に配置されると導通不可能となる。接点部材１の具体的な適用例として、電線の端部に取り付けられる雌端子や雄端子（いずれかが相手部材２に相当）、回路部品などに利用される接触スイッチなどのスイッチ類（一組のスイッチ片のうち、一方が相手部材２に相当）、走行する車両に給電する給電部材（例えばトロリ線、相手部材２はトロリ線に摺接する擦り板などの摺接部材）などが挙げられる。
【００３２】
実施形態の接点部材１は、相手部材２と電気的に接続された状態では、溶融状態の導電部４を介して相手部材２と接触するように構成される。更に、実施形態の接点部材１は、電気毛管現象を利用して、溶融状態の導電部４における相手部材２との濡れ性を変更可能な構成を備える。詳しくは、実施形態の接点部材１は、接点本体１０と、相手部材２と接点本体１０との間に溶融状態で介在される導電部４と、導電部４に接触して配置され、支持電解質を含む液状材５と、溶融状態の導電部４と上記液状材５との間に電位差を設けて、溶融状態の導電部４の表面張力を変化させる電圧印加部６とを備える。実施形態の接点対３は、実施形態の接点部材１と相手部材２とを備える。
【００３３】
図１〜図３に示す実施形態１の接点部材１Ａでは、重力方向下方（図１〜図３では紙面下方）から順に、接点本体１０、導電部４、支持電解質を含む液状材５が積層状態で配置される場合を示す。実施形態１の接点対３Ａは、実施形態１の接点部材１Ａと相手部材２とを備える。
【００３４】
図４に示す実施形態２の接点部材１Ｂでは、接点本体１０と溶融状態の導電部４とを収納する容器４２と、支持電解質を含む液状材５を収納すると共に、上記液状材５内に容器４２を浸漬状態で収納する容器５２とを備える場合を示す。実施形態２の接点対３Ｂは、実施形態２の接点部材１Ｂと相手部材２とを備える。
【００３５】
図５に示す実施形態３の接点部材１Ｃでは、接点本体１０と溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５とを一括して収納する容器４４を備える場合を示す。実施形態３の接点対３Ｃは、実施形態３の接点部材１Ｃと相手部材２とを備える。
以下、構成要素ごとに詳細に説明する。
【００３６】
（接点部材）
〈接点本体〉
接点本体１０は、代表的には導電性に優れる金属からなるものが挙げられる。上記金属は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、タングステン、タングステン合金などの各種の純金属、各種の合金が挙げられる。銅やアルミニウム、銀、これらの合金は電気抵抗率が低く、より低抵抗な接続構造を構築可能な接点部材１や接点対３とすることができる。特に、銅や銅合金は、アルミニウムや鉄、これらの合金などよりも導電率が高く電気抵抗率が低く、加工性にも優れるため、利用し易い。
【００３７】
接点本体１０は、上述の金属からなる素材を、接点部材１の用途に応じた所定の形状に形成されてなるものである。接点本体１０の製造には、公知の製造方法、製造条件が利用できる。例えば、接点部材１を上述の雌端子や雄端子、接触スイッチのスイッチ片などとする場合、上述の金属からなる圧延板や押出材などの展伸材をプレス成形などによって所定の形状に成形することで、接点本体１０を製造することが挙げられる。又は、例えば、接点部材１を上述のトロリ線などの給電部材とする場合、上述の金属からなる素材（連続鋳造圧延材など）を所定の形状に伸線などすることで、接点本体１０を製造することが挙げられる。接点本体１０は、上述の展伸材の成形体、上述の線材や押出棒材、圧延板材などといった展伸材、その他鋳造材、焼結材など種々の形態をとり得る。
【００３８】
接点本体１０は、図１に例示するように相手部材２との接触面が平坦な面状である形態、図５に示すように相手部材２の凹凸部２２と噛み合う凹凸部１２を備える形態などとすることができる。凹凸部１２，２２を備えることで、接点本体１０と相手部材２という両者の接触面積を増大できる。ひいては、両者間に介在する溶融状態の導電部４の量を増大でき、接続抵抗をより低減し易いと期待される。凹凸部１２，２２の形状、大きさ、個数などは適宜選択できる。相手部材２の凹凸部２２は、後述する粗面部２０（図１）をなす微小な凹凸よりも十分に大きいものとする。本例では、接点本体１０の凹凸部１２と相手部材２の凹凸部２２とは互いに噛み合う対向櫛歯型の部材としている。
【００３９】
その他、接点部材１は、後述するように導電部４や、支持電解質を含む液状材５の収納部（図１〜図３では図示せず）を備えることができる。接点部材１が上述の雌端子や雄端子などである場合、代表的には接点本体１０に電線１５（図４，図５参照）が接続される。
【００４０】
〈導電部〉
導電部４は、単一金属元素からなる純金属、母相となる金属元素に１種以上の添加元素を含む合金といった金属からなるものが挙げられる。特に、導電部４は、融点（又は液相線温度、以下同様）が低い純金属や合金からなるものであると、接点部材１や接点対３の使用環境温度が常温である場合に、導電部４を溶融状態に維持するために必要な熱エネルギーを低減できる、又は実質的に不要にできる。接点部材１と相手部材２との通電時には、接点本体１０や相手部材２に生じるジュール熱によって導電部４を加熱できるため、導電部４を溶融状態に保持し易い。導電部４を溶融状態に保持することで、微小な固体粒などの発生を低減、防止して、接点本体１０と相手部材２との間に溶融状態の導電部４が介在することによる接続抵抗の低下効果を良好に得られる。
【００４１】
導電部４は、融点が２８０℃以下である低融点の金属からなることが挙げられる。この場合、上記熱エネルギーが少なくても、導電部４を溶融状態に維持できて好ましい。導電部４は、常温で液状である金属からなるものであれば、即ち融点が常温程度又は常温以下の金属からなるものであれば、上記熱エネルギーを不要としても、常時、導電部４を溶融状態に維持できる。導電部４は、融点が３０℃以下、更に２５℃以下、１０℃以下、とりわけ０℃以下の純金属や合金からなるものが好ましい。
【００４２】
低融点の純金属として、例えば、水銀（−３９℃）、ガリウム（３０℃）、インジウム（１５７℃）、錫（２３２℃）、ビスマス（２７１℃）などが挙げられる（括弧内の数値は融点）。
【００４３】
低融点の合金として、例えば、低融点ハンダが挙げられる。具体的には、Ｓｎ−Ａｇ合金（２２２℃程度）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金（２１７℃〜２１９℃程度）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ合金（２１８℃程度）、Ｓｎ−Ｉｎ−Ａｇ−Ｂｉ合金（２０６℃〜２１２℃程度）、Ｓｎ−Ｚｎ合金（１９８℃程度）、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ合金（１９６℃程度）、Ｓｎ−Ｂｉ合金（１３９℃程度）、Ｓｎ−Ｉｎ合金（１１９℃程度）などが挙げられる（括弧内の数値は融点）。
【００４４】
又は、低融点の合金として、ＧａとＩｎとを含むＧａ−Ｉｎ系合金が挙げられる。Ｇａ−Ｉｎ系合金は、融点が３０℃以下と低いものが多い。具体的には、Ｇａを６８．５質量％、Ｉｎを２１．５質量％、Ｓｎを１０質量％含むＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金（−１９℃）、Ｇａを７４質量％、Ｉｎを２４質量％、Ａｇを２質量％含むＧａ−Ｉｎ−Ａｇ合金（１４．８℃）、Ｇａを６２質量％、Ｉｎを２５質量％、Ｓｎを１３質量％含むＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金（１０．６℃）、Ｇａを６２質量％、Ｉｎを２３質量％、Ｓｎを１３質量％、Ｚｎを２質量％含むＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ合金（９．８℃）などが挙げられる（括弧内の数値は融点）。特に、Ｇａを６８．５質量％、Ｉｎを２１．５質量％、Ｓｎを１０質量％含むＧａ−Ｉｎ−Ｓｎ合金は、融点が０℃未満である。そのため、接点部材１や接点対３の使用環境温度が常温であれば、上述の熱エネルギーを不要としても、常時、溶融状態を維持できる。即ち、使用時に固相が実質的に生じず、上述の微小な固体粒による接続抵抗の増大を防止して、接点本体１０と相手部材２との間に溶融状態の導電部４が介在することによる接続抵抗の低下効果を良好に得られる。
【００４５】
導電部４は、例えば、接点本体１０の表面に塗布されてなる塗布層とすることが挙げられる。塗布層の厚さは、例えば１μｍ以上１ｃｍ（１０ｍｍ）以下程度、更に５μｍ以上５ｍｍ以下程度が挙げられる。塗布層の厚さが上記範囲であれば、後述の収納部が無くても溶融状態の導電部４が接点本体１０から流れ落ち難く、塗布状態を維持し易い。
【００４６】
又は、導電部４が常温で液状である場合には、特許文献１に記載されるようにスポンジなどの多孔質体（図示せず）に溶融状態の導電部４を含浸させた含浸物を備えることが挙げられる。多孔質体は、導電部４と反応せず、導電部４をなす金属の融点温度に対する耐熱性を有するものが利用できる。
【００４７】
又は、接点本体１０に導電部４の収納部を備えることが挙げられる。収納部は、例えば、接点本体１０に導電部４の周囲を囲む壁部（図示せず）を設けることが挙げられる。又は、例えば、収納部は、後述の実施形態２，３に備える容器４２，４４などの容器とすることが挙げられる。導電部４の収納部を備えることで、溶融状態の導電部４が流動性を有していても、周囲に流れ出ることを防止でき、所定量の導電部４を接点本体１０の所定の箇所に保持できる。上述の溶融状態の導電部４を含浸させた多孔質体を収納部に収納してもよい。収納部を、支持電解質を含む液状材５も収納可能な大きさを有するものとすると、上記液状材５の流出も防止できる。
【００４８】
接点部材１や接点対３の使用環境温度が常温であり、導電部４が常温で固体である場合には、接点部材１は、別途、ヒーターなどの加熱部（図示せず）を備える。この加熱部によって、導電部４を加熱して、溶融状態の導電部４とするとよい。
【００４９】
〈支持電解質を含む液状材〉
支持電解質を含む液状材５は、支持電解質の溶液、又は支持電解質自体が液状であるものが挙げられる。上記溶液は、代表的には常温で液状である水溶液、非水溶液が挙げられる。支持電解質は、溶融状態の導電部４との界面で電解酸化及び電解還元を行わない塩（無関係塩とも呼ばれる）である。支持電解質の具体例として、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＫＳＣＮ（チオシアン酸カリウム）、ＫＩ（ヨウ化カリウム）、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、Ｃａ（ＮＯ３）２（硝酸カルシウム）、ＮａＢｒ（臭化ナトリウム）などが挙げられる。上記に列挙した支持電解質の溶液は、代表的には水溶液として利用される。一方、支持電解質自体が液状であるものとして、各種のイオン液体などが挙げられる。導電部４が、融点が１００℃未満の金属からなる場合、支持電解質を含む液状材５には、支持電解質の水溶液が利用し易い。導電部４が、融点が１００℃以上の金属からなる場合、支持電解質を含む液状材５には、溶融状態の導電部４に接触しても液体状態が維持できるもの、例えば分解温度が２８０℃超であるイオン液体などを利用することが挙げられる。
【００５０】
支持電解質を含む液状材５と、代表的には金属からなる導電部４とは実質的に混合しないが、上記液状材５と導電部４とは比重が異なることが好ましい。特に支持電解質を含む液状材５の比重は、導電部４の比重よりも小さいものとする。この場合、重力方向下方（図１〜図５では紙面下方）から順に、接点本体１０、導電部４、支持電解質を含む液状材５が配置された状態では、上記液状材５は、比重が大きい導電部４よりも重力方向上方に位置して、導電部４に支持される。そのため、支持電解質を含む液状材５の量にもよるが、後述の収納部が無い場合でも上記液状材５が流れ落ち難い。接点部材１Ａに対して、相手部材２は、支持電解質を含む液状材５を押し退けるようにして溶融状態の導電部４に浸入し、溶融状態の導電部４を介して、接点部材１Ａに接触する（図２）。
【００５１】
図１に示すような積層構造の接点部材１とする場合、支持電解質を含む液状材５は、例えば、導電部４の上に塗布されてなる塗布層とすることが挙げられる。塗布層の厚さは、例えば１μｍ以上１ｃｍ（１０ｍｍ）以下程度、更に５μｍ以上５ｍｍ以下程度が挙げられる。塗布層の厚さが上記範囲であれば、支持電解質を含む液状材５は、後述の収納部が無くても導電部４から流れ落ち難く、塗布状態を維持し易い。上述のように支持電解質を含む液状材５の比重が導電部４よりも小さいことからも、上記液状材５は、溶融状態の導電部４上に貯留された状態を維持し易いと考えられる。上述の溶融状態の導電部４を含浸させた多孔質体の上に、支持電解質を含む液状材５の塗布層を設けることもできる。
【００５２】
又は、上述のように接点本体１０に収納部（図１〜図３では図示せず）を備えて、溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５とが収納部内に充填される構成とすることができる。この場合、溶融状態の導電部４や支持電解質を含む液状材５が周囲に流れ出ることを確実に防止でき、所定量の導電部４及び上記液状材５を接点本体１０の所定の箇所に保持できる。収納部は、溶融状態の導電部４及び支持電解質を含む液状材５と反応せず、溶融状態の導電部４に対する耐熱性などを有する適宜なものを利用できる。
【００５３】
図４に示す実施形態２の接点部材１Ｂ、図５に示す実施形態３の接点部材１Ｃはいずれも、溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５とを収納する収納部として容器５２，４４を備える。
【００５４】
図４に示す接点部材１Ｂでは、上述のように内側に配置される容器４２と、外側に配置される容器５２との二重構造の収納部を備える。接点本体１０は、容器４２内に収納されると共に、容器４２内の溶融状態の導電部４に浸漬される。そのため、接点本体１０の全体が溶融状態の導電部４に囲まれる。接点本体１０と溶融状態の導電部４とを収納する容器４２は、容器５２に収納されると共に、容器５２内の支持電解質を含む液状材５に浸漬される。そのため、容器４２は支持電解質を含む液状材５に囲まれる。容器４２内の導電部４の液面（表面）は、支持電解質を含む液状材５に面接触した状態で保持される。この例の接点部材１Ｂは、重力方向下方から順に、接点本体１０、導電部４の一部、支持電解質を含む液状材５の一部が積層状態で配置される。相手部材２は、容器５２内の支持電解質を含む液状材５を押し退けるようにして、容器４２内の溶融状態の導電部４に浸入し、溶融状態の導電部４を介して、接点部材１Ｂに接触する。
【００５５】
図５に示す接点部材１Ｃでは、上述のように溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５とを一括して収納する容器４４を備える。容器４４内には、溶融状態の導電部４及び支持電解質を含む液状材５の両者の比重に応じて、両者が上下二層に積層状態で充填される。比重が大きい溶融状態の導電部４が容器４４の下方に配置される。接点本体１０は、容器４４内に収納されると共に、容器４４内の溶融状態の導電部４に浸漬される。そのため、接点本体１０の全体が溶融状態の導電部４に囲まれる。接点部材１Ｃは、重力方向下方から順に、接点本体１０、導電部４の一部、支持電解質を含む液状材５の一部が積層状態で配置される。相手部材２は、容器４４内の上方に位置する支持電解質を含む液状材５を押し退けるようにして、容器４４内の下方に位置する溶融状態の導電部４に浸入し、溶融状態の導電部４を介して、接点部材１Ｃに接触する。
【００５６】
〈電圧印加部〉
電圧印加部６は、溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５との間に所定の電圧を印加して、両者に所定の電位差Ｅ１（図２），Ｅ２（図３）を生じさせるものである。電圧印加部６は、代表的には電圧を発生させる本体部と、本体部に接続される二つの配線部とを備える。本体部には、公知の直流電源装置などが利用できる。図１に示すように一方の配線部の端部を溶融状態の導電部４に接触又は浸漬させ、他方の配線部の端部を、支持電解質を含む液状材５に接触又は浸漬させることで、本体部によって、溶融状態の導電部４と上記液状材５との間に電圧を印加できる。電圧印加部６は、支持電解質を含む液状材５中に配置される電極部６０を備えると、上述の配線部のみとする場合に比較して、上記液状材５との接触面積を大きくし易く、上記液状材５に安定して課電し易い。支持電解質を含む液状材５の貯留量は、電極部６０を浸漬可能な程度となるように調整する。電極部６０は、上記他方の配線部の端部に取り付けるとよい。配線部には公知の電線などが利用できる。電極部６０は上述の導電性に優れる金属からなる板材や箔材などが利用できる。
【００５７】
（相手部材）
相手部材２は、代表的には、導電性に優れる金属（接点本体の項参照）を含む基材を備えるものが挙げられる。基材は、接点本体１０と同様に、実質的に上記金属のみからなる単体形態、金属と非金属無機材料とを含む複合材料からなる複合形態などが挙げられる。単体形態は、基材に占める金属成分の割合が多く、より低抵抗な接続構造を構築できる接点対３とすることができる。単体形態からなる基材の製造には、上述の接点本体１０と同様な製造方法を利用できる。複合形態は、上記金属よりも一般に高硬度である非金属無機材料を含むため、強度や耐摩耗性などの機械的強度により優れる。
【００５８】
複合材料は、代表的には、上述の金属中に非金属無機材料からなる粉末粒子や繊維などの分散材が分散されたものが挙げられる。粒子径や繊維径、繊維長さ、分散材の含有量などは適宜選択できる。例えば、後述するエッチング処理層による粗面部２０を備える場合に、粗面部２０の表面粗さＲａなどが所望の値を満たすように粒子径などを調整することが挙げられる。粉末粒子の平均粒径は例えば２μｍ以上２００μｍ以下程度、更に５μｍ以上１００μｍ以下程度が挙げられる。粉末粒子の平均粒径の測定には、市販の粒度分布測定装置を利用することができる。繊維径（平均径）は例えば０．１μｍ以上２０μｍ以下程度、更に１μｍ以上１０μｍ以下程度、繊維長さ（平均長さ）は例えば１０μｍ以上５０００μｍ（５ｍｍ）以下程度、更に１００μｍ以上２０００μｍ（２ｍｍ）以下程度が挙げられる。上記平均粒径、平均径、平均長さを測定する際の試料数は、例えば１００個以上が挙げられる。分散材の含有量（複数種の場合、合計含有量）は例えば１０体積％以上８０体積％以下程度、更に３０体積％以上６０体積％以下程度が挙げられる。これらのパラメータの測定は、例えば、複合材料中の金属を除去して非金属無機材料を抽出して行うことが挙げられる。
【００５９】
非金属無機材料は、各種の炭化物、窒化物、酸化物などの化合物や複合化合物、元素単体などであって支持電解質を含む液状材５と実質的に反応しないものが挙げられる。例えば、珪素単体や炭化珪素・窒化珪素などの珪素化合物、アルミナやムライト、窒化アルミニウムなどのアルミニウム化合物、ダイヤモンド・カーボンナノチューブ・炭素繊維などの炭素材、六方晶窒化硼素・立方晶窒化硼素などの硼素化合物などが挙げられる。複合材料は、列挙した非金属無機材料のうち、１種又は複数種を含むことができる。相手部材２の製造過程で、複合材料からなる素材にエッチングを施す場合、非金属無機材料は、酸やアルカリに実質的に溶けないものが好ましい。複合材料からなる基材の製造には、粉末冶金法、鋳造法、溶浸法など各種の製造方法が利用できる。
【００６０】
相手部材２は、図１に例示するように接点本体１０との接触面が平坦な面状である形態、上述のように凹凸部２２を備える形態（図５）などとすることができる。更に、図１の一点鎖線円内に拡大して示すように、相手部材２は、支持電解質を含む液状材５との濡れ性を低くするための粗面部２０を備えることができる。
【００６１】
〈粗面部〉
相手部材２に備える粗面部２０は、接点部材１と相手部材２とを相対的に移動させて、接点対３同士が接触した状態（図２）から非接触状態に移行する際に（図３）、支持電解質を含む液状材５を弾くように落下、除去し易くすることに寄与する。相手部材２から支持電解質を含む液状材５を除去し易いことで、接点本体１０と相手部材２との間に渡るように上記液状材５が残存して、導通状態が維持されることを防止し易い。このような粗面部２０は、粗面部２０を有していない場合と比較して、支持電解質を含む液状材５との濡れ性を低くできる表面状態であればよい。
【００６２】
例えば、粗面部２０は、支持電解質を含む液状材５に対する接触角が９０°超であることが挙げられる。このような粗面部２０は、支持電解質を含む液状材５に対して撥水性を有するといえる。接触角が大きいほど撥水性が高く、相手部材２から支持電解質を含む液状材５を弾き落とし易いことから、接触角を１１０°以上、更に１３０°以上とすることができる。接触角を大きくするには、例えば後述する表面粗さＲａを特定の範囲に調整したり、相手部材２の基材の構成材料として支持電解質を含む液状材５を弾き易いものを選択したりすることが挙げられる。例えば、上記基材の構成材料を、支持電解質を含む液状材５に対して疎水性を有する非金属無機材料を含む複合材料とすることが挙げられる。
【００６３】
なお、相手部材２において上述の接触角が大きく、支持電解質を含む液状材５に対する撥水性が高い場合でも、相手部材２が溶融状態の導電部４に接触するまで、接点部材１と相手部材２とを相対的に移動させることで、溶融状態の導電部４を介して、接点本体１０と相手部材２とを導通可能に配置できる。
【００６４】
接触角の測定は、試料の表面に支持電解質を含む液状材５を滴下し、その後に液滴が静置する状態をＣＣＤカメラなどの適宜な撮像装置によって撮影し、撮影した映像を用いることが挙げられる。上記映像から、液滴静置直後における接触角を測定する。
【００６５】
例えば、粗面部２０は、その表面粗さがＲａで０．０３μｍ以上５．０μｍ以下であることが挙げられる。相手部材２の基材及び支持電解質を含む液状材５の材質にもよるが、表面粗さＲａが上記の範囲であれば、粗面部２０をなす微小な凹凸による撥水効果を期待でき、上述のように相手部材２から上記液状材５を落下、除去し易い。表面粗さＲａによって上述の接触角が変化し得ることから、相手部材２の基材及び支持電解質を含む液状材５の材質などを考慮して、接触角が９０°超となるように、表面粗さＲａを調整するとよい。例えば、表面粗さＲａを０．０３μｍ以上４．０μｍ以下、更に０．０３μｍ以上２．０μｍ以下とすることができる。表面粗さＲａの測定には、市販の装置を利用することができる。
【００６６】
上述の接触角が特定の範囲である粗面部２０や、表面粗さＲａが特定の範囲である粗面部２０は、例えば、相手部材２の基材となる素材に適宜な表面処理を施すことで得られる。粗面部２０の一例として、ブラスト、溶射、研削、及びエッチングから選択される１種以上の表面処理による処理層を含むことが挙げられる。接触角や表面粗さＲａを指標として、これらが所望の値となるように、表面処理の条件を選択するとよい。具体的な条件項目として、ブラスト処理ではショット材の材質、大きさ、圧力など、溶射処理では溶射方法、溶射材の材質など、研削処理（切削処理）では、研削方法、研削材の材質など、エッチングでは酸やアルカリなどの溶液の種類、濃度、処理時間などが挙げられる。金属からなる素材にブラスト、研削、エッチングなどを施すことで、主として金属からなる処理層を粗面部２０とすることができる。金属からなる素材に溶射を施すことで、金属の表面に溶射材が堆積されて実質的に溶射材のみによって形成される微小な凹凸を有する処理層が得られ、この処理層を粗面部２０とすることができる。
【００６７】
粗面部２０は、上述の表面処理のうち、一種の表面処理による処理層を含む形態、異なる複数種の表面処理による複数の処理層を含む形態とすることができる。後者では、例えば、粗面部２０の一部がブラスト処理層からなり、他部がエッチング処理層からなる形態などが挙げられる。部分的に異なる処理層を備えることで、部分的に接触角や表面粗さＲａを異ならせることができる。素材の所望の位置に部分的に表面処理を施す場合、適宜マスキングなどを行うとよい。
【００６８】
なお、ブラストによる処理層の判別方法の一つとして、表層部分に残留応力が存在するか否かを調べることが挙げられる。溶射による処理層の判別方法の一つとして、基材の表面に溶射材が堆積されているか否かを調べることが挙げられる。研削による処理層の判別方法の一つとして、研削痕の有無を調べることが挙げられる。エッチングによる処理層を備える場合、例えば試料表面をＥＤＸ分析などすることで、使用した酸やアルカリの残滓（ＣｌやＳなど）を検出できる場合がある。
【００６９】
相手部材２の基材を複合材料からなるものとする場合、粗面部２０は、エッチング処理層を含むことができる。この場合、複合材料からなる素材にエッチング処理を施して金属成分を局所的に除去すれば、金属の表面から非金属無機材料の粒子などが部分的に突出して、微小な凹凸を有するエッチング処理層が得られる。このエッチング処理層を粗面部２０とすることができる。
【００７０】
又は、粗面部２０を備える基材は、金属や複合材料からなる基材本体と、粗面部２０を備える部材とをロウ付けや溶接、半田などによって接合したり、ボルト及びナットなどの締結部材を用いて固定したりするなどして一体化されたものとすることもできる。
【００７１】
その他、相手部材２が上述の雌端子や雄端子などである場合、電線２５（図４，図５参照）が接続される。
【００７２】
（接点の開閉方法）
上述の構成を備える実施形態の接点対３は、例えば、以下のように使用する。
まず、図１に示すように接点対３において、接点部材１と相手部材２とが物理的に離れて接触していない状態から、図２に示すように接点部材１と相手部材２とを接触させて、電気的に接続し、導通可能な状態とする場合を説明する。この場合、導電部４を必要に応じて加熱などして溶融状態としておく。そして、溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５との間が所定の電位差Ｅ１となるように、電圧印加部６によって両者に電圧を印加する。電位差Ｅ１は、溶融状態の導電部４の表面張力を電圧印加部６による課電前に比較して小さくすることができる値である。電位差Ｅ１，後述する電位差Ｅ２は、相手部材２、導電部４と、支持電解質を含む液状材５との三者の材質などに応じて予め求めておくと、利用し易い。溶融状態の導電部４の表面張力が小さくなるように上述の電位差を制御することで、溶融状態の導電部４における相手部材２との濡れ性を電圧印加部６による課電前に比較して高くすることができる。その結果、溶融状態の導電部４と相手部材２とが濡れ易くなり、両者の接触面積をより増大できる。溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５との間への課電は、例えば、接点本体１０と相手部材２とが十分に近接配置されるまでの間行うことが挙げられる。そして、接点本体１０と相手部材２とが十分に近接配置されたら、電圧印加部６による課電を停止することが挙げられる。接点対３が雌端子及び雄端子であれば、電圧印加部６の課電停止後に、所定の電流及び所定の電圧による通電を行うことが挙げられる。この場合でも、溶融状態の導電部４と相手部材２とが十分に濡れた状態で、接点部材１と相手部材２との間に溶融状態の導電部４が介在されると期待される。接点対３の通電に影響が無ければ、上述の近接配置以降、接点対３の通電時にも電圧印加部６を課電状態にしておけば、溶融状態の導電部４と相手部材２とがよく濡れた状態を維持できる。
【００７３】
次に、図２に示す接触状態から、図３に示すように接点対３において、接点部材１と相手部材２とを切り離して物理的に非接触状態にする場合を説明する。この場合、溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５との間が所定の電位差Ｅ２となるように、電圧印加部６によって両者に電圧を印加する。電位差Ｅ２は、溶融状態の導電部４の表面張力を電圧印加部６による課電前に比較して大きくすることができる値である。溶融状態の導電部４の表面張力が大きくなるように上述の電位差を制御することで、溶融状態の導電部４における相手部材２との濡れ性を電圧印加部６による課電前に比較して低くすることができる。その結果、溶融状態の導電部４と相手部材２とが濡れ難くなり、溶融状態の導電部４から相手部材２を抜き取る際に、溶融状態の導電部４を弾くように除去できる。溶融状態の導電部４と支持電解質を含む液状材５との間への課電は、例えば、接点本体１０と相手部材２とが十分に離れるまでの間行うことが挙げられる。接点本体１０と相手部材２とが十分に離れたら、電圧印加部６による課電を停止することが挙げられる。接点対３が雌端子及び雄端子であれば、電圧印加部６の課電前に、所定の電流及び所定の電圧による通電を停止しておくことが挙げられる。
【００７４】
（主要な効果）
実施形態の接点部材１及び実施形態の接点対３は、接点部材１と相手部材２との間に溶融状態の導電部４を介在させることで、接点対３の接続抵抗を低減できる。更に、実施形態の接点部材１及び実施形態の接点対３は、上述のように電気毛管現象を利用して、溶融状態の導電部４の表面張力を調整することで、溶融状態の導電部４と相手部材２とを濡れ易くできる。従って、実施形態の接点部材１及び実施形態の接点対３、並びに実施形態の接点の開閉方法によれば、溶融状態の導電部４の介在に加えて、溶融状態の導電部４と相手部材２との濡れ性の向上によって、より低抵抗な接続構造を構築できる。
【００７５】
かつ、実施形態の接点部材１及び実施形態の接点対３は、上述のように電気毛管現象を利用して、溶融状態の導電部４の表面張力を調整することで、溶融状態の導電部４と相手部材２とを濡れ難くできる。従って、実施形態の接点部材１及び実施形態の接点対３、並びに実施形態の接点の開閉方法によれば、接点対３同士が接触した状態から非接触状態への移行をより確実に行える。
【００７６】
本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  接点部材
１０  接点本体
１２，２２  凹凸部
１５，２５  電線
２  相手部材
２０  粗面部
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  接点対
４  導電部
４２，４４，５２  容器
５  支持電解質を含む液状材
６  電圧印加部
６０  電極部
【図１】
2018200825.tif 000003
【図２】
2018200825.tif 000004
【図３】
2018200825.tif 000005
【図４】
2018200825.tif 000006
【図５】
2018200825.tif 000007