JP5568441B2

JP5568441B2 - 電源接続端子

Info

Publication number: JP5568441B2
Application number: JP2010241530A
Authority: JP
Inventors: 正幸原野
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: JP2012093265A

Description

本発明は、一般に、被接続機器の電極に接触して通電状態とするための電源接続端子に関し、例えば、外部電源に接続使用する携帯型測定器などの電源接続端子に関するものである。

例えば、外部電源に接続使用する携帯型測定器などの電源接続端子に関して、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、プリント配線基板の電気回路の試験や各種電気的接点としての電源接続端子、即ち、コンタクトプローブが開示されている。このコンタクトプローブは、本願添付の図５に示される構成とされる。

図５を参照して簡単に説明すると、コンタクトプローブ１００は、金属製の筒状の導電性バレル１０１と、導電性バレル１０１内に移動自在に装着された導電性のプランジャ１０２とを有している。導電性プランジャ１０２は、その挿入部１０２ａが、導電性バレル１０１内に移動自在に支持されており、コイルスプリング１０３が、プランジャ１０２の挿入部１０２ａと、導電性バレル１０１の底部（基端部）１０４との間に設置され、プランジャ１０２の先端部１０２ｂを導電性バレル１０１から外方へと突出するように付勢している。導電性バレル底部１０４とコイルスプリング１０３との間には、絶縁性キャップ１０５が配置されている。

斯かる構成のコンタクトプローブ１００は、導電性バレル１０１の基端部１０４をソケット等に接続した状態でプランジャ１０２の先端部１０２ｂに電気が供給されると、プランジャ１０２の先端部１０２ｂに流れてきた電気は、プランジャ１０２の挿入部１０２ａを介してバレル１０１側に流れていき、その後、バレル１０１の基端部１０４に接続したソケット等に流れていく。或いは、前記バレル１０１の基端部１０４から電気が供給されると、この供給された電気は、バレル１０１を介してプランジャ１０２に流れていく。

特許文献１には、特許文献１のコンタクトプローブ１００では、コイルスプリング１０３の基端部が絶縁性キャップ１０５内に設置され、これによりコイルスプリング１０３を絶縁しているので、プランジャ１０２或いはバレル１０１に大電流が流れた場合でもコイルスプリング１０３が破損することを防止できる、と記載している。

また、特許文献１は、特許文献１に記載のコンタクトプローブ１００は、突入電流が大きい製品等に用いた場合でも機能が損なわれることがないため、大きい電流が流れる可能性のある回路試験、各種電気的接点の全般に適用可能である、と記載している。

特開２００７−３１６０２３号公報

しかしながら、本発明者の研究実験によると、特許文献１に記載のコンタクトプローブ１００は、活線挿脱（ｈｏｔｓｗａｐ）において、即ち、機器の電源を入れたまま、ケーブルの抜き差しをすると、突入電流の影響により機器の動作に悪影響を与える可能性があると考えられる。

つまり、特許文献１のコンタクトプローブ１００は、コンタクトプローブ自体の損傷を防ぐことは可能であるが、突入電流自体を軽減することは困難である。

従って、特許文献１のコンタクトプローブを使用した場合には、コンタクトプローブを取り付けている回路自体の対策が必要となり、部品代の上昇が余儀なくされる。

そこで、本発明の目的は、突入電流自体を軽減し、突入電流により機器の動作に悪影響を与えるといった不具合を解決した電源接続端子を提供することである。

上記目的は本発明に係る電源接続端子にて達成される。要約すれば、本発明は、被接続機器の電極に接触して通電状態とするための電源接続端子であって、
略筒状に形成され、導電性が軸線方向に連続的に或いは段階的に異なるように高抵抗領域から低抵抗領域へと抵抗値が変動する領域を有している導電性段階抵抗値バレルと、
前記被接続機器の電極に接触するための導電性コンタクト部と、前記導電性コンタクト部と一体に形成され、前記導電性段階抵抗値バレルの内周面に接触して軸線方向に移動自在に支持された接触支持部とを備え、前記導電性コンタクト部が、前記被接続機器の電極に接触されていない非通電状態の第１の位置と、前記被接続機器の電極に完全に接触された通電状態の第２の位置との間で移動自在とされた導電性プランジャと、
前記導電性プランジャが被接続機器の電極に接触していない非通電状態では、前記導電性プランジャを、前記第１の位置へと付勢しているばね手段と、
を備え、
前記導電性段階抵抗値バレルは、高抵抗領域から低抵抗領域へと導電性が軸線方向に連続的に或いは段階的に異なるように、前記導電性段階抵抗値バレルの厚さを変えて作製され、
前記導電性プランジャが被接続機器の電極に完全に接触した通電状態とするために、前記導電性プランジャを、前記ばね手段の付勢力に抗して前記第１の位置から第２の位置へと移動させるに従って、前記接触支持部の前記導電性段階抵抗値バレルに対する接触位置が前記導電性段階抵抗値バレルの高抵抗領域から低抵抗領域へと移動することを特徴とする電源接続端子である。

本発明の電源接続端子は、突入電流自体を軽減し、突入電流により機器の動作に悪影響を与えるといった不具合を解決することができる。従って、突入電流対策回路が不要となる。

本発明に係る電源接続端子の一参考例の概略断面図であり、図１（ａ）は導電性プランジャが第１位置に位置した非通電状態を示し、図１（ｂ）は導電性プランジャが第２位置に位置した通電状態を示す。本発明に係る電源接続端子の他の参考例の概略断面図である。本発明に係る電源接続端子の他の参考例の概略断面図であり、図３（ａ）は導電性プランジャが第１位置に位置した非通電状態を示し、図３（ｂ）は導電性プランジャが第２位置に位置した通電状態を示す。本発明に係る電源接続端子の一実施例の概略断面図であり、図４（ａ）は導電性プランジャが第１位置に位置した非通電状態を示し、図４（ｂ）は導電性プランジャが第２位置に位置した通電状態を示す。従来の電源接続端子の一例の概略断面図である。

以下、本発明に係る電源接続端子を図面に則して更に詳しく説明する。

参考例１
本発明の電源接続端子は、被接続機器の電極に接触して通電状態とし、電流の供給又は受け取りを行なうための電気部材である。本発明の電源接続端子は、例えば、外部電源に接続使用する携帯型測定器などの電源接続端子として使用される。

図１（ａ）、（ｂ）に、本発明に係る電源接続端子１の一参考例を示す。図１（ａ）、（ｂ）には、電源接続端子が接続されている測定器などは図示されておらず、また、外部電源の電極も又図示されていない。斯かる部材は、当業者には周知であるので、説明は省略する。

本参考例の電源接続端子１は、一端２ａが開口した筒状のシリンダー部３ａと、シリンダー部３ａの他端２ｂを閉鎖した基端部（底部）３ｂとにて形成される導電性バレル２を備えており、また、導電性バレル２内には、導電性のプランジャ４が移動自在に装着されている。導電性バレル２及び導電性プランジャ４は、例えば、銅、アルミ、などの導電性の良い金属にて好適に作製される。

導電性プランジャ４は、導電性バレル２内に配置された導電性段階抵抗値バレル２０の内周面に接触して移動自在に支持される接触支持部５と、接触支持部５と同一軸線にて一体に形成され、導電性バレル開口部２ａより外方へと突出している軸状に延在した細長先端の導電性コンタクト部６とを有している。導電性段階抵抗値バレル２０については、詳しくは後述する。

コンタクト部６は、接触支持部５より小径とされており、従って、コンタクト部６と接触支持部５との接合部には、傾斜した環状肩部７が形成されている。また、接触支持部５は、コンタクト部６とは反対側にて導電性バレル内に開口した凹部８を備えている。

導電性バレル２の他端２ｂを閉鎖した底部３ｂと、導電性プランジャ４の接触支持部５に形成した凹部８との間にばね手段としてのコイルスプリング１０が配置される。コイルスプリング１０は、導電性プランジャ４を外方（図１（ａ）にて左側）へと押圧している。導電性バレル２の開口部２ａには、導電性プランジャ４が移動自在とされる貫通穴１１ａが形成された絶縁性のストッパ１１が固定されている。従って、導電性プランジャ４は、コイルスプリング１０により外方へと押圧されても、環状肩部７がストッパ１１に衝接して（図１（ａ）の状態）、それ以上の外方への移動が阻止される。

つまり、導電性プランジャ４は、図１（ａ）に示す被接続機器の電極に接触されていない第１の位置と、図１（ｂ）に示す被接続機器の電極に完全に接触された第２の位置との間で移動自在とされる。また、導電性プランジャ４は、図１（ａ）に示す導電性プランジャが被接続機器の電極に接触していない非通電状態では、コイルスプリング１０により第１の位置へと付勢されている。

なお、コイルスプリング１０は、導電性バレル２と導電性プランジャ４とを電気的に導通しないことが必要である。従って、コイルスプリング自体を絶縁性弾性材料、例えば、セラミックばねなどにて作製するか、或いは、金属製のコイルスプリングの外周に絶縁コーティングを施す必要がある。場合によっては、図２に示すように、導電性バレル２の底部４の内側に絶縁キャップ１２を設ける。或いは、図示してはいないが、導電性プランジャ接触支持部５の凹部８内に絶縁キャップを設けることにより、導電性バレル２と導電性プランジャ４との絶縁を行なうことができる。更には、導電性バレル２の底部３ｂを絶縁材料で形成しても良い。

本参考例によれば、導電性バレル２の内周面には、上述したように、導電性段階抵抗値バレル２０が配置されている。従って、導電性プランジャ４の接触支持部５は、この導電性段階抵抗値バレル２０を介して導電性バレル２に電気的に接触することとなる。即ち、導電性プランジャ４の接触支持部５は、電性段階抵抗値バレル２０に対する接触子としての機能をも有している。

本参考例にて、導電性段階抵抗値バレル２０は、略筒状に形成され、導電性が軸線方向に連続的に或いは段階的に異なるように高抵抗領域から低抵抗領域へと抵抗値が変動する領域を有している。

従って、図１（ａ）に示すように、電源接続端子１の導電性プランジャ４が相手側機器に接続される前は、コイルスプリング１０が最も伸びている状態で、導電性プランジャ４の接触支持部５が導電性段階抵抗値バレル２０に接触することにより形成される接触部２１は、導電性段階抵抗値バレル２０の最も抵抗値の大きい高抵抗領域に接触しており、そのため、導電性段階抵抗値バレル２０と導電性プランジャ４の接触部２１における両者間の抵抗値は数Ω以上、望ましくは、１Ω〜１０Ωとされる。また、電源接続端子１の導電性プランジャ４が相手側機器に接続される過程では、コイルスプリング１０が徐々に縮んでいく状態で、導電性プランジャ４の接触部２１は、導電性段階抵抗値バレル２０の高抵抗領域からより抵抗がより低くされた抵抗領域に接触することとなり、そのため、導電性段階抵抗値バレル２０と導電性プランジャ４の接触部２１における両者間の抵抗値は数Ωから数ミリΩへと変動する。

最後に、図１（ｂ）に示すように、電源接続端子１の導電性プランジャ４が相手側機器に完全に接続された後は、コイルスプリング１０が最も縮んだ状態で、導電性プランジャ４の接触部２１は、導電性段階抵抗値バレル２０の最も抵抗値の小さい低抵抗領域に接触することとなり、そのため、導電性段階抵抗値バレル２０と導電性プランジャ４の接触部２１における両者間の抵抗値は数ミリΩ以下、望ましくは、１０ｍΩ以下となる。

逆に、電源接続端子１を接続状態の機器から抜く場合は、上記過程の逆を辿る。

従って、本参考例の電源接続端子１を使用した場合には、突入電流による不具合を解消することができる。そのため、突入電流対策回路は不要となる。

上記導電性段階抵抗値バレル２０は、本参考例では、高抵抗領域から低抵抗領域へと抵抗値が変動し導電性が軸線方向に連続的に或いは段階的に異なる材料にて作製される。つまり、導電性段階抵抗値バレル２０は、電気抵抗率が、１０⁶Ω・ｍから１０^-8Ω・ｍへと段階的に変動する材料で作製される。このような材料としては、傾斜機能材料、例えば、炭素とセラミックスの複合材料、シリカとモリブデンの複合材料などがある。

本参考例の一具体例を挙げれば次の通りである。
・導電性バレル
材料：銅
長さ（Ｌ１）：２０ｍｍ
外径（Ｄ１）：１．５ｍｍ
・導電性段階抵抗値バレル
材料：炭素とセラミックスの複合材料
長さ（Ｌ２）：１４ｍｍ
内径（Ｄ２）：１．１ｍｍ
厚さ（Ｔ１）：０．１ｍｍ
・導電性プランジャ
材料：銅
接触支持部長さ（Ｌ３）：２．０ｍｍ
接触支持部外径（Ｄ３）:１．１ｍｍ
先端コンタクト部長さ（Ｌ４）：７．０ｍｍ
先端コンタクト部外径（Ｄ４）:１．０ｍｍ

上記構成にて、直流２４Ｖ電源への接続を行なったが、従来に比して、突入電流自体を大幅に軽減し、突入電流により機器の動作に悪影響を与えるといった不具合はなかった。従って、突入電流対策回路は不要であった。

参考例２
参考例１では、導電性段階抵抗値バレル２０は、電気抵抗率が、１０⁶Ω・ｍから１０^-8Ω・ｍへと連続的に変動する材料で作製するものとしたが、複数の異なる電気抵抗率を持った材料を使用することもできる。

本参考例では、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１、第２及び第３の電気抵抗率を有する材料を使用し、所定幅にて環状に形成された複数の、例えば、リング状抵抗体２０ａ、２０ｂ、２０ｃを作製し、導電性バレル２の内側に軸線方向に同中心にて整列して設置する。本参考例では、このように、リング状抵抗体、即ち、第１、第２及び第３抵抗値バレル２０ａ、２０ｂ、２０ｃによって導電性段階抵抗値バレル２０を形成することができる。リング状抵抗体の環形状は円形状に限定されるものではなく、例えば、楕円状、多角形状などとすることもできる。

本参考例の導電性段階抵抗値バレル２０をより具体的に説明すれば、図３（ｃ）にて、
・第１の抵抗値バレル２０ａ：酸化アルミニウム（１．０×１０⁶Ω・ｍ）
・第２の抵抗値バレル２０ｂ：シリコン（ドーパント含む）（１．０×１０⁴Ω・ｍ）
・第３の抵抗値バレル２０ｃ：酸化亜鉛（１．０×１０²Ω・ｍ）
・第４の抵抗値バレル２０ｄ：フェライト（１．０Ω・ｍ）
・第５の抵抗値バレル２０ｅ：ゲルマニウム（ドーパント含む）（１．０×１０^-2Ω・ｍ）
・第６の抵抗値バレル２０ｆ：カーボンナノチューブ（ドーパント含む）（２．０×１０^-4Ω・ｍ）
・第７の抵抗値バレル２０ｇ：ニクロム（１．５×１０^-6Ω・ｍ）
・第８の抵抗値バレル２０ｈ：金（２．２×１０^-8Ω・ｍ）
とすることができる。この時、各リング状抵抗体２０ａ〜２０ｈの厚さ（Ｔ１）は、０．１〜０．２ｍｍとされ、軸線方向の幅（ｗ１〜ｗ７）は、１．５〜２．０ｍｍとされ、導電性プランジャ４の接触支持部５の軸線方向の長さＬ３は、１．５〜２．０ｍｍとされる。本参考例では、厚さ（Ｔ１）は、０．１ｍｍ、軸線方向の幅（ｗ１〜ｗ７）は、全て２．０ｍｍ、接触支持部５の軸線方向の長さＬ３は、２．０ｍｍとした。

この導電性段階抵抗値バレル２０を参考例１で具体例として説明した「炭素とセラミックスの複合材料」の代わりに使用して、参考例１の具体例と同様の構成の電源接続端子を作製した。

参考例２の上記構成の具体例においても、参考例１と同様に、直流２４Ｖ電源への接続を行なったが、従来に比して、突入電流自体を大幅に軽減し、突入電流により機器の動作に悪影響を与えるといった不具合はなかった。従って、突入電流対策回路は不要であった。

実施例１
参考例１では、導電性段階抵抗値バレル２０は、電気抵抗率が、１０⁶Ω・ｍから１０^-8Ω・ｍへと連続的に変動する材料で作製するものとし、参考例２では、複数の異なる電気抵抗率を持った材料を使用することによって作製した。

本実施例では、図４に示すように、導電性段階抵抗値バレル２０は、同じ材料のものを使用し、ただ、厚み（Ｔ１）を軸線方向に変えることによって作製される。

例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、導電性バレル２の開口部２ａの位置から、導電性バレル２の底部３ｂの方へと向かって、導電性段階抵抗値バレル２０を形成する抵抗材料の厚さが徐々に薄くされる。勿論、厚さは、段階的に変動するようにしても良い。所望によっては、材料の電気抵抗率と厚さが同時に連続的に又は段階的に変動する構成であっても良い。

本実施例の導電性段階抵抗値バレル２０の一具体例を挙げれば次の通りである。

つまり、導電性バレル２及び導電性プランジャ４は、参考例１と同じ材料を使用し、同じ寸法形状のものを使用した。ただし、導電性バレル２の内周部は、次の寸法形状の導電性段階抵抗値バレル２０が嵌合されるに適した寸法形状とした。

導電性段階抵抗値バレル２０は、材料としては炭素とセラミックスの複合材料を使用し、最大厚さＴｍａｘ（０．１０ｍｍ）から最小厚さＴｍｉｎ（０．０１ｍｍ）までの長さＬ５は、１４ｍｍとした。

本実施例の上記構成の具体例においても、参考例１と同様に、直流２４Ｖ電源への接続を行なったが、従来に比して、突入電流自体を大幅に軽減し、突入電流により機器の動作に悪影響を与えるといった不具合はなかった。従って、突入電流対策回路は不要であった。

１電源接続端子
２導電性バレル
４導電性プランジャ
５接触支持部
６導電性コンタクト部
１０コイルスプリング（ばね手段）
２０導電性段階抵抗値バレル

Claims

被接続機器の電極に接触して通電状態とするための電源接続端子であって、
略筒状に形成され、導電性が軸線方向に連続的に或いは段階的に異なるように高抵抗領域から低抵抗領域へと抵抗値が変動する領域を有している導電性段階抵抗値バレルと、
前記被接続機器の電極に接触するための導電性コンタクト部と、前記導電性コンタクト部と一体に形成され、前記導電性段階抵抗値バレルの内周面に接触して軸線方向に移動自在に支持された接触支持部とを備え、前記導電性コンタクト部が、前記被接続機器の電極に接触されていない非通電状態の第１の位置と、前記被接続機器の電極に完全に接触された通電状態の第２の位置との間で移動自在とされた導電性プランジャと、
前記導電性プランジャが被接続機器の電極に接触していない非通電状態では、前記導電性プランジャを、前記第１の位置へと付勢しているばね手段と、
を備え、
前記導電性段階抵抗値バレルは、高抵抗領域から低抵抗領域へと導電性が軸線方向に連続的に或いは段階的に異なるように、前記導電性段階抵抗値バレルの厚さを変えて作製され、
前記導電性プランジャが被接続機器の電極に完全に接触した通電状態とするために、前記導電性プランジャを、前記ばね手段の付勢力に抗して前記第１の位置から第２の位置へと移動させるに従って、前記接触支持部の前記導電性段階抵抗値バレルに対する接触位置が前記導電性段階抵抗値バレルの高抵抗領域から低抵抗領域へと移動することを特徴とする電源接続端子。