(57)【要約】【課題】端子間の抵抗が低く、かつ、液体金属の漏洩を防止できる電気接続用の端子対を提供することを目的とする。【解決手段】雌端子と、前記雌端子と嵌合することによって前記雌端子と通電可能な雄端子とからなる端子対であって、前記雌端子と前記雄端子との少なくとも一方に、液体金属が含浸された多孔体が設けられ、前記多孔体が、前記雌端子と前記雄端子とが嵌合した状態で、前記多孔体が設けられた端子の相手方端子に接触する位置に配置されることを特徴とする端子対を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌端子と、前記雌端子と嵌合することによって前記雌端子と通電可能な雄端子とからなる端子対であって、
前記雌端子と前記雄端子との少なくとも一方に、液体金属が含浸された多孔体が設けられ、
前記多孔体が、前記雌端子と前記雄端子とが嵌合した状態で、前記多孔体が設けられた端子の相手方端子に接触する位置に配置されることを特徴とする端子対。
【請求項２】
前記多孔体が、高分子発泡体、繊維体、又は金属多孔体である請求項１に記載の端子対。
【請求項３】
前記液体金属が、融点が２５℃以下である請求項１又は請求項２に記載の端子対。
【請求項４】
前記液体金属が、ガリウム、インジウム、スズ、ビスマス、亜鉛、アルミニウム、銀、鉛、及び水銀からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項３に記載の端子対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気接続用の端子対に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気接続用の端子対は、一般的に両端子が雌雄嵌合するように構成されており、雌端子に雄端子を挿入（挿嵌）させることによって、両端子の金属部分が接触して、電気的に接続される。しかしながら、固体金属同士の接触は、密着性が低いので、接触抵抗が高く、端子間の抵抗が高くなってしまう傾向がある。また、固体金属は、互いの形状に合わせて形状を変化させにくいので、接触面積を大きくすることによって、端子間の抵抗を低下させることは困難である。
【０００３】
そこで、端子間の抵抗を低下させるために、液体金属を端子間の接点材料として用いることが検討されている。液体金属を端子の接点材料とした場合、密着性が高く、さらに、液体金属は流動性があるので、接触面積を大きくすることが容易である。しかしながら、重力及び振動等の影響で端子から液体金属が漏れ出し、本来の電気接続機能を果たさなくなることがある。さらに、漏れ出した液体金属により回路の短絡等の不具合を起こすおそれもある。
【０００４】
そこで、液体金属である水銀を充満した雌端子に、雄端子が挿入できる大きさの切れ込み（挿入口）を入れたパッキンを取り付け、雄端子を挿入すると、雄端子がパッキン全体を覆う構造が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−８５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液体金属を端子間の接点材料として用いた端子対では、液体金属の漏洩が問題となる。
【０００６】
特許文献１によれば、雌端子の内部に水銀を充満した構造において、上記のような、パッキンの挿入口を小さくして雄端子が挿入できる程度の大きさにすることや、雄端子がパッキンを全て覆うことは、水銀の漏洩の防止に寄与できることが開示されている。しかしながら、上記のような構造であっても、雌端子の内部に水銀を充満させており、端子の振動等による水銀の漏洩が少なくはなく、漏洩による被害も大きくなる。
【０００７】
また、特許文献１に記載の端子対のように雌端子の内部に液体金属を充満させるためには、多量の液体金属が必要となるので、コスト面で不利になる。特許文献１で用いている水銀は、比較的安価であるが、環境面等を考慮して通常使用不可であるので、液体金属に用いられる金属としては、ＧａやＩｎ等の高価な金属が使用されることが多い。このような高価な金属を雌端子に充満させる場合、コスト面でさらに不利になる。
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点を解消するためになされたものであり、端子間の抵抗が低く、かつ、液体金属の漏洩を防止できる電気接続用の端子対を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の端子対は、雌端子と、前記雌端子と嵌合することによって前記雌端子と通電可能な雄端子とからなる端子対であって、前記雌端子と前記雄端子との少なくとも一方に、液体金属が含浸された多孔体が設けられ、前記多孔体が、前記雌端子と前記雄端子とが嵌合した状態で、前記多孔体が設けられた端子の相手方端子に接触する位置に配置されることを特徴とする端子対である。
【００１０】
この構成によれば、多孔体に含浸された液体金属を介して、雄端子と雌端子とが電気的に接続されるので、端子間の抵抗が低減される。また、液体金属は、多孔体に含浸されて保持されているので、振動等によって、端子から漏れ出すことが少なく、液体金属の漏洩を防止できる。
【００１１】
また、液体金属は、多孔体に含浸されていればよいので、雌端子内部に充満させる場合と比較して、使用量が著しく少ない。この液体金属の使用量が少ないことは、低コストを実現でき、さらに、液体金属の漏洩の防止にも寄与する。さらに、多孔体は、雄端子と雌端子とを嵌合させると、両端子の形状に合わせて変形し、端子同士の接触面積を広げることができる場合がある。このように接触面積が広がることも、端子間の抵抗の低下に寄与する。
【００１２】
以上より、端子間の抵抗が低く、かつ、液体金属の漏洩を防止できる電気接続用の端子対を提供することができる。
【００１３】
前記端子対において、前記多孔体が、高分子発泡体、繊維体、又は金属多孔体であることが好ましい。そうすることによって、液体金属を好適に保持できるので、端子間の抵抗をより低くでき、液体金属の漏洩をより防止できる。
【００１４】
また、前記液体金属が、融点が２５℃以下であることが好ましい。そうすることによって、実際に使用する温度で、液体金属が固体となることが少ないので、使用時に加熱等が必要となることが少ない。
【００１５】
また、前記液体金属が、ガリウム、インジウム、スズ、ビスマス、亜鉛、アルミニウム、銀、鉛、及び水銀からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが、端子間抵抗を低減できる液体金属を容易に得ることができる点で好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、端子間の抵抗が低く、かつ、液体金属の漏洩を低減できる電気接続用の端子対を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る端子対の一例について図１及び図２に基づき説明する。本発明は、液体金属を含浸させた多孔体を雄端子及び雌端子のいずれに設けられてもよいが、第１実施形態は、雄端子が多孔体を備えた端子である場合の端子対を例に挙げて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る端子対１０を示す概略断面図である。図１（ａ）は、端子対１０の雄端子１１と雌端子２１とが嵌合する前の状態を示し、図１（ｂ）は、端子対１０の雄端子１１と雌端子２１とが嵌合した嵌合状態を示す。図２は、雄端子１１と雌端子１２とが嵌合した嵌合状態の端子対１０を拡大して示す概略断面図である。
【００１９】
雄端子１１は、端子挿入部（タブ端子部）１２と、被覆電線の端末が接続される図略の電線接続部とを備える。タブ端子部１２と電線接続部とは、それぞれの軸方向が同一又は略同一直線状に位置するように、直列に連設されている。
【００２０】
タブ端子部１２は、雄型であり、相手方端子である雌端子２１に挿入（挿嵌）する部材である。タブ端子部１２の形状は、雌端子２１に挿入（挿嵌）可能であれば、特に限定されず、例えば、板状、棒状、円筒状等の種々の形状から適宜選択できる。
【００２１】
雄端子１１は、例えば、銅系金属等の高い導電性を有する材料で形成されており、単一の材料で一体に形成されていてもよく、また、２つ以上の部品を組み合わせて形成されていてもよい。また、雄端子１１は、例えば、樹脂製のハウジングに収容されており、このハウジングと共に、いわゆる雄型コネクタを形成している。
【００２２】
また、雄端子１１は、タブ端子部１２の表面に、液体金属が含浸された多孔体３１を備えているが、多孔体１３については、後述する。
【００２３】
雌端子２１は、タブ端子部１２が挿入（挿嵌）される端子嵌合部２２と、雄端子１１に接続されている被覆電線とは別の被覆電線の端末が接続される電線接続部２３とを備える。端子嵌合部２２と電線接続部２３とは、それぞれの軸方向が同一又は略同一直線状に位置するように、直列に連設されている。
【００２４】
端子嵌合部２２は、雌型であり、筒状部２５とばね片２４とを備える。筒状部２５は、相手方端子である雄端子１１が挿嵌方向に沿って挿入（挿嵌）可能となるように、先端側が開口した筒状、例えば、角筒状に形成されている。ばね片２４は、筒状部２５の内側に、ばね片２４と対向する筒状部２５の対向面（図１では上面）に近接する方向に向かって傾斜しつつ、筒状部２５の開口先端側から片持ち状に延設されている。そして、その前端部は、頂上部２４ａを経て、筒状部２５の対向面に離反する方向（図１では下方）に向かってわずかに傾斜した自由端となっている。また、端子嵌合部２２は、ばね片２４と、筒状部２５の対向面（図１では上面）とでタブ端子部１２を狭持可能であり、さらに、ばね片２４は、雄端子１１と雌端子２１との嵌合状態のとき、タブ端子部１２を筒状部２５の対向面に弾性付勢できるように構成されている。
【００２５】
雌端子２１は、例えば、銅系金属といった高い導電性を有する材料で形成されており、単一の材料で一体に形成されていてもよく、また、２つ以上の部品を組み合わせて形成されていてもよい。また、雌端子２１は、前記雄端子１１と同様、例えば、樹脂製のハウジングに収容されており、このハウジングと共に、いわゆる雌型コネクタを形成している。
【００２６】
多孔体３１は、雄端子１１のタブ端子部１２の表面に固着され、液体金属を含浸している。また、多孔体３１の固着される位置は、図１に示すように、雄端子１１と雌端子２１とが嵌合した状態で、雌端子２１に接触する位置である。従って、ばね片２４とタブ端子部１２とは、図２に示すように、多孔体３１に含浸されている液体金属３２を介して電気的に接続される。
【００２７】
多孔体３１は、高分子発泡体、繊維体、又は金属多孔体であることが好ましい。このような多孔体を用いることによって、液体金属を好適に保持できるので、端子間の抵抗をより低くでき、液体金属の漏洩をより防止できる。
【００２８】
高分子発泡体としては、連続気泡型のものが使用でき、また、高分子発泡体（フォーム、スポンジ）の具体例としては、例えば、ポリウレタンスポンジ、ポリスチレンスポンジ、ＡＢＳスポンジ、塩化ビニル樹脂スポンジ、ポリエチレンスポンジ、ポリプロピレンスポンジ、フェノール樹脂スポンジ、尿素樹脂スポンジ、メラミン樹脂スポンジ、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなるフッ素樹脂多孔体、及びゴム多孔体等が挙げられる。
【００２９】
前記繊維体としては、織物であってもよいし、不織布であってもよい。この繊維体を構成する繊維の具体例としては、例えば、綿、絹、羊毛及び麻等の天然繊維、レーヨン及びキュプラ等の再生繊維、アセテート及びプロミックス等の半合成繊維、ポリエステル、アクリル樹脂及びポリアミド樹脂等からなる合成繊維等が挙げられる。
【００３０】
前記金属多孔体としては、液体金属３２とぬれ性が高いものが好ましい。金属多孔体としては、単一の金属元素からなるものであってもよいし、合金であってもよい。また、金属多孔体を構成する金属の具体例としては、銅、鉄、ステンレス鋼、金、白金、銀、ニッケル、クロム、コバルト、及びモリブテン等が挙げられる。
【００３１】
また、多孔体３１は、表面にめっきを施してもよい。めっきを構成する金属の具体例としては、例えば、白金、金、銀、銅、ニッケル、及びクロム等が挙げられる。
【００３２】
前記液体金属３２は、単一の金属元素からなるものであってもよいし、合金であってもよい。液体金属３２の融点は、２５℃以下であることが好ましく、１０℃以下がより好ましく、０℃以下がさらに好ましい。また、液体金属を構成する金属の具体例としては、例えば、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、及び水銀（Ｈｇ）等が挙げられ、これらの中でも、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ、及びＡｇが好ましい。液体金属の具体例としては、例えば、Ｇａ６８．５質量％、Ｉｎ２１．５質量％、Ｓｎ１０質量％からなる液体金属（融点−１９℃）、Ｇａ７４質量％、Ｉｎ２４質量％、Ａｇ２質量％からなる液体金属（融点１４．８℃）、Ｇａ６２質量％、Ｉｎ２５質量％、Ｓｎ１３質量％からなる液体金属（融点１０．６℃）、及びＧａ６２質量％、Ｉｎ２３質量％、Ｓｎ１３質量％、Ｚｎ２質量％からなる液体金属（融点９．８℃）等が挙げられ、これらの中でも、Ｇａ−Ｉｎ系合金が好ましく、Ｇａ６８．５質量％、Ｉｎ２１．５質量％、Ｓｎ１０質量％からなる液体金属（融点−１９℃）がより好ましい。このような液体金属を用いることによって、実際に使用する温度で、液体金属が固体となることが少ないので、使用時に加熱等が必要となることが少ない。また、液体金属中に、微小な固体が存在することが少ないので、液体金属による端子間抵抗の低減が阻害されることが少ない。
【００３３】
多孔体３１の形状は、例えば、円盤状等の板状等が挙げられる。円盤状であれば、直径１〜５ｍｍ、厚み０．１〜０．５ｍｍが好ましい。本実施形態では、例えば、直径２ｍｍ、厚み０．２ｍｍの多孔体を採用する。このようなサイズの多孔体を用いることで、液体金属３２を介した電気的な接続を達成しながら、液体金属３２の使用量を減らすことができる。
【００３４】
多孔体３１は、雄端子１１のタブ端子部１２に対する固着方法の具体例としては、例えば、接着、溶着、及びかしめ等が挙げられる。接着の具体例としては、例えば、図２に示すように、液体金属３２を介した電気的な接続を阻害しないように、多孔体３１の周辺部に接着剤３３を塗布し、多孔体３１とタブ端子部１２とを固着させる方法が挙げられる。また、かしめの具体例としては、例えば、図３に示すように、タブ端子部１１の両端を折り曲げることにより、多孔体３１の周辺部をかしめる方法が挙げられる。そうすることによって、液体金属３２を介した電気的な接続を阻害することなく、多孔体３１とタブ端子部１２とを固着させる方法等が挙げられる。なお、図３は、図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図である。また、雄端子１１のタブ端子部１２に対する固着方法としては、タブ端子部１２に窪みを形成させ、このタブ端子部１２に形成された窪み内に、多孔体３１を圧入する方法であってもよい。
【００３５】
また、多孔体３１への液体金属３２の含浸方法は、例えば、液体金属３２に多孔体３１を浸漬させることによって行う。さらに、多孔体３１を液体金属３２に浸漬した後、真空引きを行うと、多孔体３１内に液体金属３２が含浸されやすくなる点で好ましい。
【００３６】
上記端子対１０は、図１及び図２に示すように、両端子１１，２１を嵌合することによって、タブ端子部１２と、筒状部２５のばね片２４との対向面との接触によって、両端子１１，２１間での導通が行われるだけではなく、ばね片２４が、タブ端子部１２に固着されている多孔体３１に含浸されている液体金属によって、タブ端子部１２と電気的に接続されて、両端子１１，２１間での導通が行われる。従って、両端子１１，２１間の抵抗が低い。さらに、雌端子２１のばね片２４と雄端子１１のタブ端子部１２とが、液体金属を解して電気的に接続されているので、ばね片２４のばね圧を高くしなくても、両端子１１，２１間の低抵抗が実現できるので、高温雰囲気下でも、両端子１１，２１間の抵抗の上昇を防ぐことができる。
【００３７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る端子対の一例について図４に基づき説明する。第２実施形態では、雌端子が多孔体を備えた端子である場合の端子対を例に挙げて説明する。また、本発明の第１実施形態である端子対と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。
【００３８】
図４は、本発明の第２実施形態に係る端子対１０を示す概略断面図である。図４（ａ）は、端子対１０の雄端子１１と雌端子２１とが嵌合する前の状態を示し、図４（ｂ）は、端子対１０の雄端子１１と雌端子２１とが嵌合した嵌合状態を示す。
【００３９】
第２実施形態は、多孔体３１を、雌端子２１の筒状部２５のばね片２４との対向面に設けたこと以外、第１の実施形態と同様である。多孔体３１の設けられる（固着される）位置は、図４に示すように、雄端子１１と雌端子２１とが嵌合した状態で、雄端子１１に接触する位置である。従って、筒状部２５とタブ端子部１２とは、多孔体３１に含浸されている液体金属３２を介して電気的に接続される。
【００４０】
このような多孔体３１の配置は、多孔体３１に含浸された液体金属３２を介した筒状部２５とタブ端子部１２との電気的な接続に寄与する接触面積が大きくなる点で好ましい。また、多孔体３１は、第１実施形態で用いた多孔体より大きくてもよく、多孔体３１のサイズを大きくすることによって、接触面積を大きくでき、端子間の抵抗を下げることができる。
【実施例】
【００４１】
以下に、第１実施形態である端子対１０の実施例を説明する。
【００４２】
実施例は、多孔体３１として、Ｇａ６８．５質量％、Ｉｎ２１．５質量％、Ｓｎ１０質量％からなる液体金属（融点−１９℃）をウレタンスポンジに含浸させ、その後、真空引きを行うことによって得られた、液体金属を含浸したスポンジを用いた。
【００４３】
比較例１は、雌端子内に液体金属を充満させ、その状態で雄端子を挿入した特許文献１に記載の端子対である。
【００４４】
比較例２は、Ｓｎめっきを施した雄端子及び雌端子を用いた、液体金属を用いない従来の端子対である。
【００４５】
上記実施例及び比較例１，２は、以下の評価を実施した。この結果を表１に示す。
【００４６】
（高温放置後の抵抗）
高温（１２０℃）で１５０時間放置後、端子間の抵抗を測定し、以下の基準で評価した。
○：抵抗上昇なし（初期からの抵抗上昇率が３０％未満）
×：抵抗上昇あり（初期からの抵抗上昇率が３０％以上）
【００４７】
（振動試験後の液体金属の漏洩）
１０Ｇ、１００Ｈｚの振動を５分間加えた後の、端子からの液体金属の漏れ出しを調べ、以下の基準で評価した。なお、比較例２は、液体金属を用いていないので、評価を「−」とした。
○：液体金属の漏れ出しなし（液体金属初期塗布（多孔体）位置からの漏れ出しが１ｍｍ未満）
×：液体金属の漏れ出しあり（液体金属初期塗布（多孔体）位置からの漏れ出しが１ｍｍ以上）
【００４８】
【表１】
2009059479.tif 000003
【００４９】
表１からわかるように、液体金属を含浸させた多孔体を用いた端子対（実施例）は、高温で放置した後であっても、端子間抵抗の上昇がなく、さらに、振動試験後であっても、液体金属の漏洩がなかった。これに対して、液体金属を雌端子に充満させた、特許文献１記載の端子対（比較例１）は、振動試験後に、液体金属の漏洩が確認された。また、液体金属を用いない従来の端子対（比較例２）は、高温で放置した後、端子間抵抗の上昇があった。
【００５０】
以上より、雌端子及び雄端子の少なくとも一方が、両端子が嵌合した状態で電気的に接触する位置に、液体金属が含浸された多孔体を配置した端子である本発明の端子対は、端子間の抵抗が低く、かつ、液体金属の漏洩を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る端子対１０を示す概略断面図である。
【図２】雄端子１１と雌端子１２とが嵌合した嵌合状態の端子対１０を拡大して示す概略断面図である。
【図３】図１の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る端子対１０を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  端子対
１１  雄端子                      １２  タブ端子部
２１  雌端子                      ２２  端子嵌合部
２３  電線接続部                  ２４  ばね片
２５  筒状部
３１  多孔体                      ３２  液体金属
【図１】
2009059479.tif 000004
【図２】
2009059479.tif 000005
【図３】
2009059479.tif 000006
【図４】
2009059479.tif 000007