JP5409264B2

JP5409264B2 - 電線の接続装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP5409264B2
Application number: JP2009248343A
Authority: JP
Inventors: 孝明岩崎; 陽一大溝; 浩治今西
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: JP2011096469A

Description

本発明は電線と金属体とを接続してシールする電線の接続装置と、その製造方法とに関するものであり、特に電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在する環境で使用される可能性がある電線の接続装置と、その製造方法とに関する。

コネクタなどの電線の接続装置では、コネクタの端子などの金属体と電線とが接続されている。この種の電線の接続装置が、水や油などの液体や水蒸気などの気体が多く含まれる環境で使用される場合、前記コネクタの端子などの金属体と電線との接続部分に水や油などが付着すると酸化及び絶縁劣化するなどして損傷することがある。また、電線では、その芯線として複数の素線（金属線）で構成されているものがあるが、この場合、素線間に小さな隙間が空いた状態で配設されているため、電線の芯線の端部など（被覆部から露出した箇所）が水や油などに浸かってしまうと、毛細管現象によりこれらの水や油などが複数の素線間の隙間を通して流れ込んでしまい、芯線の酸化などの不具合を発生するおそれがある。

このような不具合に対処する方法として、例えば、特許文献１〜３には、図４に示すように、ケーシング５１の内部に、エポキシ系の熱硬化性樹脂材などからなる液密用樹脂５２を充填して、端子などからなる金属体５３と電線５４との接続部分５５をシールした構造が開示されている。

特開平９−８２４０１号公報特開平７−３２６４２４号公報特開２００２−３５９０１７号公報

しかし、このような電線の接続装置が、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下で用いられる場合、金属体５３と液密用樹脂５２との熱膨張係数（線膨張係数）や、電線５４の被覆部と液密用樹脂５２との熱膨張係数とが大きく異なるため、高温や低温などの環境下で金属体５３や電線５４の被覆部と液密用樹脂５２との境界面で伸縮量が異なって隙間を生じてしまい、この隙間を通して水や油などが金属体５３と電線５４との接続部分などに侵入するおそれがある。

このような課題に対処する方法としては、液密用樹脂５２中に無機物などを混ぜ合わせて、この液密用樹脂５２の熱膨張係数を金属体５３や電線５４の被覆部の熱膨張係数に近づけることが考えられる。しかしながら、液密用樹脂５２に無機物などを混ぜ合わせても、その熱膨張係数を金属体５３や電線５４の被覆部の熱膨張係数に完全に一致させることはできないため、境界面に隙間を生じるおそれがあり、金属体５３と電線５４との接続部分などへ水や油などが侵入することを確実に防止することはできない。

本発明は上記課題を解決するもので、電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを確実に防止できる電線の接続装置とその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の電線の接続装置は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分が、弾性体により外側から覆われ、前記弾性体が外装材によりさらに外側から覆われ、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であり、前記外装材は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても前記弾性体に対して常に内側に応力が作用して圧縮させた状態で覆っていることを特徴とする。

この構成により、電線と金属体との接続部やこの接続部の近傍箇所を覆う弾性体が、外装材により圧縮させた状態で配設されているため、弾性体が電線と金属体との接続部やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接され、この結果、特に電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。

ここで、使用環境温度が低い場合や低く変動した場合には、弾性体が、金属体や電線の被覆部よりも収縮するため、弾性体と金属体や電線の被覆部との密着度が増加してシール性が向上する。なお、弾性体が圧縮されて配設されているので、外装材と弾性体との境界部で隙間を生じることは防止できる。一方、使用環境温度が高い場合や高く変動した場合には、熱膨張率の差によって弾性体が金属体や電線の被覆部から離れようとするが、弾性体が圧縮されて配設されているので、弾性体と金属体や電線の被覆部との密着度が良好に保持される。

なお、弾性体としてはエラストマーで形成されていると好適であり、外装材としては樹脂で形成されていると好適である。
また、本発明は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体とを接続させた状態で、この電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を弾性体により含むように前記弾性体を配設し、この後、外装材により前記弾性体を圧縮させた状態で覆い、前記金属体、前記電線の被覆部、前記弾性体、および前記外装材として、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であるものを用いることを特徴とする。

また、本発明は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を、外装材の内部に配置した状態で、外装材の内部に弾性体の材料を充填圧力、充填後の保持圧力、充填後の保持時間、充填量の少なくとも１つを調整することで、弾性体を圧縮させた状態で外装材の内部に配設し、前記金属体、前記電線の被覆部、前記弾性体、および前記外装材として、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であるものを用いることを特徴とする。

また、本発明は、芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、弾性体を外装材の内部に挿入させ、この挿入の際に、弾性体を引っ張って外形が縮まった圧縮状態で挿入し、前記金属体、前記電線の被覆部、前記弾性体、および前記外装材として、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であるものを用いることを特徴とする。

これらの電線の接続装置の製造方法によれば、弾性体を圧縮させた状態で外装材の内側に良好に配設することができる。

本発明によれば、電線と金属体との接続部やその近傍箇所を覆う弾性体が圧縮された状態で外装材の内部に配設されているので、弾性体が電線と金属体との接続部やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接され、電線や電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体と電線との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止でき、信頼性を向上させることができる。

（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態に係る電線の接続装置の斜視図および斜視断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態に係る電線の接続装置の斜視断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに他の実施の形態に係る電線の接続装置の斜視図、（ｃ）は同電線の接続装置の断面図、（ｄ）は別途の実施の形態に係る電線の接続装置の断面図である。従来の電線の接続装置の部分切欠側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電線の接続装置およびその製造方法を図面に基づき説明する。図１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態に係る電線の斜視図および斜視断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係る電線の接続装置は、芯線１が被覆部２で被覆された電線３と、コネクタの端子部などからなる金属体４とが、電気的に接続されてシールされたものである。また、電線３と金属体４との接続部５と、金属体４の接続部寄り部分４ａと、電線３の接続部寄り部分３ａとが弾性体６により外側から覆われ、弾性体６が外装材７によりさらに外側から覆われている。そして特に、外装材７は、弾性体６を、電線３および金属体４の半径方向中心側（詳しくは、弾性体６が電線３および金属体４との境界面に向けて直交する内方向）に向けて圧縮させた状態（予め圧力を与えられた状態）で覆っている。すなわち、外装材は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても弾性体６に対して常に内側に応力が作用した状態で覆っている。また、この実施の形態では、弾性体６の熱膨張係数が金属体４の熱膨張係数および電線３の被覆部２の熱膨張係数よりも大きく、かつ外装材７の熱膨張係数が、弾性体６の熱膨張係数以下となるように、弾性体６と外装材７との材料が選択されているが、これに限るものではない。また、弾性体６としてはエラストマーで形成されていると好適であり、外装材７としては樹脂で形成されていると好適である。

なお、芯線１は、複数の素線（図示せず）の撚り線（撚っていないものでもよい）から構成されているが、太径の１本の素線が被覆部２で被覆された電線３についても適用可能である。また、図１（ａ）、（ｂ）においては、電線３における被覆部２で被覆された芯線１が直接に金属体４に接続されている場合を図示しているが、これに限るものではなく、図２（ａ）に示すように、芯線１が被覆部２で被覆されていない部分を介して、金属体４に接続されている場合や、図２（ｂ）に示すように、電線３の芯線１が、金属体４の先端部で覆われて（例えば、かしめられて）接続されている場合でも当然ながら適用可能である。

ここで、この電線の接続装置は以下の製造方法などを用いて製造される。
すなわち、電線３と金属体４とを予め接続した後、電線３と金属体４との接続部５、金属体４の接続部寄り部分４ａ、および電線３の接続部寄り部分３ａを弾性体６により含むような状態でこの弾性体６を配設し、この後、外装材７により弾性体６を圧縮させた状態で覆うことにより製造される（第１の製造方法）。

または、前記第１の製造方法に代えて以下の第２の製造方法を用いてもよい。すなわち、電線３と金属体４とを予め接続した後、電線３と金属体４との接続部５、金属体４の接続部寄り部分４ａ、および電線３の接続部寄り部分３ａを、外装材７の内部に配置した状態で、外装材７の内部に弾性体６の材料であるエラストマーなどを充填圧力、充填後の保持圧力（充填後に保持する際の圧力）、充填後の保持時間（充填後に保持する際の時間）、充填量（この場合には、充填空間の容積よりも充填量を多めに設定する）の少なくとも１つを調整することで、弾性体６を圧縮させた状態で外装材７の内部に配設する（第２の製造方法）。

さらに、別途方法として、以下の第３の製造方法を用いてもよい。すなわち、弾性体６を外装材７の内部に挿入させ、この挿入の際に、弾性体６を引っ張って外形が縮まった圧縮状態で挿入する（第３の製造方法）。

これらの何れかの製造方法を用いることにより、弾性体６を圧縮させた状態で外装材７の内側に良好に配設できる。なお、これらの製造方法に限るものではなく、弾性体６を圧縮させた状態で外装材７の内側に良好に配設できればよい。

上記構成によれば、電線３と金属体４との接続部５やこの接続部５の近傍箇所（金属体４の接続部寄り部分４ａおよび電線３の接続部寄り部分３ａ）を覆う弾性体６が、外装材７により圧縮された状態で配設されているため、弾性体６が電線３と金属体４との接続部５やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接される。この結果、特に電線３や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体４と電線３との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。

つまり、電線３と金属体４との接続部５やこの接続部５の近傍箇所（金属体４の接続部寄り部分４ａおよび電線３の接続部寄り部分３ａ）を単に樹脂などにより覆っただけであると、電線３や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下で使用される場合には、高温や低温などの環境下で金属体４や電線３の被覆部２と樹脂との境界面で伸縮量が異なって隙間を生じてしまい、この隙間を通して水や油などが金属体４と電線３との接続部分などに侵入するおそれがある。これに対して、本発明によれば、弾性体６が、外装材７により圧縮された状態で配設されているため、弾性体６が電線３と金属体４との接続部５やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接させることが可能となり、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体４と電線３との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。

次に、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体４と電線３との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる実施例について説明する。

例えば、表１に示すように、この電線の接続装置が使用される温度範囲が−５０℃から２００℃であり、室温（２５℃）から変動する場合について以下に述べる。

また、表２および後述する表４、表６、表１１に示す例では、金属体４が銅（線膨張係数（熱膨張係数と同じ）が１．６６×１０^−５）からなる金属端子であり、電線３の被覆部２がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：線膨張係数が１２．３０×１０^−５）で形成されており、弾性体６がペルプレンＳ１００２（熱可塑性ポリエステルエラストマーであり東洋紡績株式会社の商品名）からなるエラストマー（線膨張係数が１９．００×１０^−５）で形成されており、外装材７がＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）ガラス３０％からなる樹脂（線膨張係数が４．００×１０^−５）で形成されている。

このような材料構成において、図１（ａ）、（ｂ）に示しているように、形状を単純化した例として、金属体４、電線３（芯線１および被覆部２）、弾性体６、外装材７がそれぞれ円柱形または円筒形状である場合について以下に説明する。

さらに、この場合において、第１の実施例（実施例１）として、表２に示すように、金属体４と電線３の被覆部２とが室温での外径がそれぞれ２ｍｍ、弾性体６の内径が２ｍｍで外径が５ｍｍ、外装材７の内径が５ｍｍで外径が８ｍｍであり、弾性体６および外装材７の長さが１０ｍｍの場合、膨張量ΔＤ、径Ｒ、線膨張係数（熱膨張係数）α、温度環境が室温Ｔ１から温度Ｔ２に変動した場合を考える。

ここで、膨張量ΔＤ＝Ｒ×α×（Ｔ２−Ｔ１）である。したがって、室温（２５℃）から高温（最高温度である２００℃）領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで膨張する場合には、表２に示すように、金属体４の外径は２．００５８ｍｍ（膨張量０．００５８ｍｍ）、電線３の被覆部２の外径は２．０４３１ｍｍ（膨張量０．０４３１ｍｍ）となる一方、弾性体６の内径は２．０６６５ｍｍ（膨張量０．０６６５ｍｍ）、外径は５．１６６３（膨張量０．１６６３ｍｍ）、外装材７の内径は５．０３５０ｍｍ（膨張量０．０３５０ｍｍ）、外径は８．０５６０（膨張量０．０５６０ｍｍ）となる。これにより、高温移行時には、表３に示すように、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ａにおいては、０．０６１ｍｍだけ隙間を生じ、また、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ｂにおいては、０．０２３ｍｍだけ隙間を生じるが、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面Ｃにおいては、直径差が−０．１３１ｍｍとなり、外装材７の内径部分が弾性体６の外径部分よりも小さくなって、これらの間に隙間を生じない。すなわち、外装材７の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体６を圧縮させて配設しなくても、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面や、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。

これに対して、室温（２５℃）から低温（最低温度である−５０℃）領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで収縮する場合には、表２に示すように、金属体４の外径は１．９９７５ｍｍ（膨張量−０．００２５ｍｍ）、電線３の被覆部２の外径は１．９８１６ｍｍ（膨張量−０．０１８４ｍｍ）となる一方、弾性体６の内径は１．９７１５ｍｍ（膨張量−０．０２８５ｍｍ）、外径は４．９２８８（膨張量−０．０７１２ｍｍ）、外装材７の内径は４．９８５０ｍｍ（膨張量−０．０１５０ｍｍ）、外径は７．９７６０（膨張量−０．０２４０ｍｍ）となる。これにより、低温移行時には、表３に示すように、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ａにおいては、直径差が−０．０２６ｍｍとなり、弾性体６の内径部分が金属体４の外径部分よりも小さくなって、これらの間には隙間を生じない。また、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ｂにおいては、直径差が−０．０１０ｍｍとなり、弾性体６の内径部分が電線３の被覆部２の外径部分よりも小さくなって、これらの間に隙間を生じない。しかしながら、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面Ｃにおいては、直径差が０．０５６ｍｍとなり、隙間を生じる。この際、弾性体６の内径部分における金属体４を覆っている箇所では−０．０２６ｍｍだけ、また、弾性体６の内径部分における電線３の被覆部２を覆っている箇所では−０．０１０ｍｍだけ、弾性体６の外径部分が縮小しないので、実際には、この差分寸法だけ隙間を生じないように弾性体６を予め圧縮させておけばよい。

すなわち、弾性体６を圧縮していない状態では、弾性体６における、金属体４を覆っている箇所では、前記隙間寸法（境界面Ｃでの直径差に相当する寸法Ｃｔ）と、弾性体６の内径部分と金属体４の外形部分との直径差（表３における前記境界面Ａに相当する寸法Ａｔ）の絶対値との差分寸法である０．０３０ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。また、弾性体６における、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所では、前記隙間寸法と、弾性体６の内径部分と電線３の被覆部２の外形部分との直径差（表３における前記境界面Ｂに相当する寸法Ｂｔ）の絶対値との差である０．０４６ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。ここで、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面に発生する、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）が、金属体４を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ａｔ｜）よりも大きいため、前記隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）に相当する寸法だけ弾性体６を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、（（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）／弾性体６の外径寸法（変形前））×１００＝０．９２（％）だけ、弾性体６を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−５０℃〜２００℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。

次に、表４は、表２に示す電線の接続装置と比較して、弾性体６の外径および外装材７の内径が２倍である１０ｍｍ、外装材７の外径が１３ｍｍであり、他の条件（温度変動範囲や各構成要素（金属体４、電線３の被覆部２、弾性体６、外装材７）の材料）が同じである電線の接続装置の場合について示している。

この構成において、室温（２５℃）から高温（最高温度である２００℃）領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで膨張する場合には、表４に示すように、弾性体６や外装材７が大きく膨張する。すなわち、弾性体６の外径は１０．３３２５（膨張量０．３３２５ｍｍ）、外装材７の内径は１０．０７００ｍｍ（膨張量０．０７００ｍｍ）、外径は１３．０９１０（膨張量０．０９１０ｍｍ）となる。また、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ａにおいては、０．０６１ｍｍだけ隙間（表５における寸法Ａｔ）を生じ、また、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面においては、０．０２３ｍｍだけ隙間（表５における寸法Ｂｔ）を生じるが、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面においては、直径差が−０．２６２ｍｍ（表５における寸法Ｃｔ）となり、外装材７の内径部分が弾性体６の外径部分よりも小さくなって、これらの間に隙間を生じない。すなわち、外装材７の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体６を圧縮させて配設しなくても、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面や、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。したがって、この場合には、室温状態などにおいて、弾性体６が圧縮されない状態でも何れの境界面においても隙間が生じないが、これに限るものではなく、室温状態などにおいて弾性体６が圧縮された状態となるように外装材７により弾性体６を強制的に圧縮させて覆ってもよいことはもちろんである。

これに対して、室温（２５℃）から低温（最低温度である−５０℃）領域まで温度が変動した際に、各部が外力を受けないで収縮する場合には、表４に示すように、弾性体６の外径は９．８５７５（膨張量−０．１４２５ｍｍ）、外装材７の内径は９．９７００ｍｍ（膨張量−０．０３００ｍｍ）、外径は１２．９６１０（膨張量−０．０３９０ｍｍ）となる。したがって、低温移行時には、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面においては、直径差が０．１１３ｍｍとなり、隙間を生じる。この際、弾性体６の内径部分における金属体４を覆っている箇所では−０．０２６ｍｍだけ、また、弾性体６の内径部分における電線３の被覆部２を覆っている箇所では−０．０１０ｍｍだけ、弾性体６の外径部分が縮小しないので、実際には、この差分寸法だけ隙間を生じないように弾性体６を予め圧縮させておけばよい。

すなわち、弾性体６を圧縮していない状態で、金属体４を覆っている箇所では、前記隙間寸法（表５におけるＣｔに相当する寸法）と、弾性体６の内径部分と金属体４の外形部分との直径差（表５におけるＡｔに相当する寸法）の絶対値との差分寸法である０．０８７ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。また、弾性体６における、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所では、前記隙間寸法（表５におけるＣｔに相当する寸法）と、弾性体６の内径部分と電線３の被覆部２の外形部分との直径差（表５におけるＢｔに相当する寸法）の絶対値との差である０．１０３ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。ここで、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面に発生する、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）が、金属体４を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ａｔ｜）よりも大きいため、前記隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）に相当する寸法だけ弾性体６を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、（（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）／弾性体６の外径寸法（変形前））×１００＝１．０３（％）だけ、弾性体６を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−５０℃〜２００℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。

また、表６、表７は、表２に示す電線の接続装置と比較して、弾性体６の外径および外装材７の内径が１／２である２．５ｍｍ、外装材７の外径が５．５ｍｍであり、他の条件（温度変動範囲や各構成要素（金属体４、電線３の被覆部２、弾性体６、外装材７）の材料）が同じである電線の接続装置の場合について示している。

表６、表７に示すように、この場合においても、室温（２５℃）から高温（最高温度である２００℃）領域まで温度が変動した際には、外装材７の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体６を圧縮させて配設しなくても、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面や、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。したがって、この場合には、室温状態などにおいて、弾性体６が圧縮されない状態でも何れの境界面においても隙間が生じないが、これに限るものではなく、室温状態などにおいて弾性体６が圧縮された状態となるように外装材７により弾性体６を強制的に圧縮させて覆ってもよいことはもちろんである。

一方、室温（２５℃）から低温（最低温度である−５０℃）領域まで温度が変動した際には、表６、表７に示すように、弾性体６を圧縮していない状態で、金属体４を覆っている箇所では、前記隙間寸法（表７におけるＣｔに相当する寸法）と、弾性体６の内径部分と金属体４の外形部分との直径差（表７におけるＡｔに相当する寸法）の絶対値との差分寸法である０．００２ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。また、弾性体６における、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所では、前記隙間寸法（表７におけるＣｔに相当する寸法）と、弾性体６の内径部分と電線３の被覆部２の外形部分との直径差（表７におけるＢｔに相当する寸法）の絶対値との差である０．０１８ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。ここで、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面に発生する、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）が、金属体４を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ａｔ｜）よりも大きいため、前記隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）に相当する寸法だけ弾性体６を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、（（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）／弾性体６の外径寸法（変形前））×１００＝０．７２（％）だけ、弾性体６を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−５０℃〜２００℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。

さらに、表８、表９は、表２に示す電線の接続装置と比較して、各構成要素（金属体４、電線３の被覆部２、弾性体６、外装材７）の外径、内径は同じであるが、金属体４の材料として、熱膨張係数が大きい亜鉛（表１０参照）を用い、電線３の被覆部２の樹脂材料として、熱膨張係数の小さいＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂（表１０参照）を用い、弾性体６のエラストマー材料として熱膨張係数の小さいウレタン系エラストマーを用い、外装材７として弾性体６と同様の熱膨張係数である樹脂材料を用いた電線の接続装置の場合について示している。

この場合には、弾性体６と外装材７との熱膨張係数が同じであるので、室温（２５℃）から高温（最高温度である２００℃）領域まで温度が変動した際に、表８に示すように、金属体４の外径は２．０１３９ｍｍ（膨張量０．０１３９ｍｍ）、電線３の被覆部２の外径は２．０２８０ｍｍ（膨張量０．０２８０ｍｍ）となる一方、弾性体６の内径は２．０３５０ｍｍ（膨張量０．０３５０ｍｍ）となる。なお、弾性体６の外径は５．０８７５（膨張量０．０８７５ｍｍ）であり、外装材７の内径も５．０８７５ｍｍ（膨張量０．０８７５０ｍｍ）である。これにより、高温移行時には、表９に示すように、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ａにおいては、０．０２１ｍｍだけ隙間を生じ、また、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面Ｂにおいては、０．００７ｍｍだけ隙間を生じる。したがって、この際に、何れの境界面にも隙間を生じないようにするためには、（Ｃｔ−｜Ａｔ｜）である０．０２１ｍｍだけ弾性体６を圧縮する必要がある。

また、室温（２５℃）から低温（最低温度である−５０℃）領域まで温度が変動した際に、表８に示すように、金属体４の外径は１．９９４０ｍｍ（膨張量−０．００６０ｍｍ）、電線３の被覆部２の外径は１．９８８０ｍｍ（膨張量−０．０１２０ｍｍ）となる一方、弾性体６の内径は１．９８５０ｍｍ（膨張量−０．０１５０ｍｍ）となる。なお、弾性体６の外径は４．９６２５（膨張量−０．０３７５ｍｍ）であり、外装材７の内径も４．９６２５ｍｍ（膨張量−０．０３７５ｍｍ）である。これにより、低温移行時には、これらの間に隙間は生じない。

したがって、表８に示された、各構成要素（金属体４、電線３の被覆部２、弾性体６、外装材７）からなる電線の接続装置の場合には、（（Ｃｔ−｜Ａｔ｜）／弾性体６の外径寸法（変形前））×１００＝０．４２（％）だけ、弾性体６を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−５０℃〜２００℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。

また、表１１、表１２は、表２に示す電線の接続装置と比較して、各構成要素（金属体４、電線３の被覆部２、弾性体６、外装材７）の外径、内径および金属体４の材料（銅）は同じであるが、電線３の被覆部２の樹脂材料として、表１０に示すように、最も熱膨張係数が大きいポリエチレン架橋樹脂を用い、弾性体６のエラストマー材料として最も熱膨張係数が大きいフッ素系エラストマーを用い、最も熱膨張係数が小さい外装材７の樹脂材料としてＬＣＰ（液晶ポリマー）を用いた電線の接続装置の場合について示している。

表１１、表１２に示すように、この場合は、室温（２５℃）から高温（最高温度である２００℃）領域まで温度が変動した際には、外装材７の内径部分の膨張量が小さいので、弾性体６を圧縮させて配設しなくても、金属体４の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面や、電線３の被覆部２の外径部分と弾性体６の内径部分との境界面において生じようとする隙間が相殺されて、何れの境界面でも隙間が生じることが無くなり、この結果、各境界面から水や油などが侵入することが防止される。

一方、室温（２５℃）から低温（最低温度である−５０℃）領域まで温度が変動した際には、表１１、表１２に示すように、弾性体６を圧縮していない状態で、金属体４を覆っている箇所では、前記隙間寸法（表１２におけるＣｔに相当する寸法）と、弾性体６の内径部分と金属体４の外形部分との直径差（表１２におけるＡｔに相当する寸法）の絶対値との差分寸法である０．０８３ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。また、弾性体６における、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所では、前記隙間寸法（表１２におけるＣｔに相当する寸法）と、弾性体６の内径部分と電線３の被覆部２の外形部分との直径差（表１２におけるＢｔに相当する寸法）の絶対値との差である０．１０３ｍｍだけ隙間を生じるため、この隙間を生じないためには、この隙間寸法分だけ弾性体６を圧縮する必要がある。ここで、弾性体６の外径部分と外装材７の内径部分との境界面に発生する、電線３（電線３の被覆部２）を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）が、金属体４を覆っている箇所での実質的な隙間（Ｃｔ−｜Ａｔ｜）よりも大きいため、前記隙間（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）に相当する寸法だけ弾性体６を圧縮すれば、何れの箇所でも隙間を生じないこととなる。したがって、この場合には、（（Ｃｔ−｜Ｂｔ｜）／弾性体６の外径寸法（変形前））×１００＝２．０６（％）だけ、弾性体６を圧縮すればよく、これにより、温度変動が−５０℃〜２００℃の範囲であった場合でも、隙間を生じることがなくなり、何れの境界面でも隙間が生じることが無く、各境界面から水や油などが侵入することを防止できる。

以上のように、弾性体６を圧縮させた状態で配設させることにより、弾性体６が電線３と金属体４との接続部５やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接できて、電線３や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体４と電線３との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。

さらに、図３（ａ）〜（ｄ）は、より具体的な他の実施の形態を示すものである。この実施の形態に係る電線の接続装置では、金属体４がコネクタの端子部からなり、この金属体４の一端部（金属体４の接続部寄り部分４ａ）が、電線３の芯線の一端部（電線３の接続部寄り部分３ａ）にかしめられて接続されている。また、このように電線３と金属体４とが接続されてなる３つ（３組）の電線３および金属体４が、１つの（同一の）弾性体６により外側から覆われ、弾性体６が外装材７によりさらに外側から覆われており、上記実施の形態と同様に、弾性体６を圧縮させた状態（予め圧力を与えられた状態）で覆っている。すなわち、外装材７は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても弾性体６に対して常に内側に応力が作用した状態で覆っている。なお、図３（ａ）〜（ｄ）に示す電線の接続装置はコネクタ装置をなしており、８、９はコネクタ装置本体部の端面部をなす端面部材である。

この構成の電線の接続装置でも、上記実施の形態と同様に、弾性体６を圧縮させた状態（予め圧力を与えられた状態）で覆うように配設することで、弾性体６が電線３と金属体４との接続部５やその近傍箇所に常に応力が作用する状態で圧接できて、電線３や当該電線の接続装置が水や油などが多く存在し、かつ、高温や低温の環境下や温度変動が大きい環境下でも、金属体４と電線３との接続部分や電線内部などへ水や油、水蒸気などが侵入することを防止できる。

また、同様な構成を採用することで、多数の端子部（または端子受け部）を有するプラグ型のコネクタ（雄型および雌型）や、ピンジャック型のコネクタ（雄型および雌型）、その他の接続部を備えた接続装置にも適用可能である。

また、上記各実施の形態の構成によれば、比較的簡単な構造であるため、このような電線の接続装置としての製造コストを比較的低く抑えることができる利点もある。

１芯線
２被覆部
３電線
４金属体
５接続部
６弾性体
７外装材

Claims

芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分が、弾性体により外側から覆われ、前記弾性体が外装材によりさらに外側から覆われ、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であり、前記外装材は、当該電線の接続装置の使用条件の範囲内で使用環境温度が変化しても前記弾性体に対して常に内側に応力が作用して圧縮させた状態で覆っていることを特徴とする電線の接続装置。
前記弾性体がエラストマーで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電線の接続装置。
前記外装材が樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電線の接続装置。
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体とを接続させた状態で、この電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を弾性体により含むように前記弾性体を配設し、この後、外装材により前記弾性体を圧縮させた状態で覆い、前記金属体、前記電線の被覆部、前記弾性体、および前記外装材として、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であるものを用いることを特徴とする電線の接続装置の製造方法。
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、前記電線と金属体との接続部、前記金属体の接続部寄り部分、および前記電線の接続部寄り部分を、外装材の内部に配置した状態で、外装材の内部に弾性体の材料を充填圧力、充填後の保持圧力、充填後の保持時間、充填量の少なくとも１つを調整することで、弾性体を圧縮させた状態で外装材の内部に配設し、前記金属体、前記電線の被覆部、前記弾性体、および前記外装材として、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であるものを用いることを特徴とする電線の接続装置の製造方法。
芯線が被覆部で被覆された電線と、金属体とが、電気的に接続されてシールされた電線の接続装置を製造する電線の接続装置の製造方法であって、弾性体を外装材の内部に挿入させ、この挿入の際に、弾性体を引っ張って外形が縮まった圧縮状態で挿入し、前記金属体、前記電線の被覆部、前記弾性体、および前記外装材として、前記弾性体の熱膨張係数が金属体の熱膨張係数および電線の被覆部の熱膨張係数よりも大きく、かつ前記外装材の熱膨張係数が、前記弾性体の熱膨張係数以下であるものを用いることを特徴とする電線の接続装置の製造方法。