JP2002164236A - 点火コイル及びそれを用いた点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コイル部の外部に露出して配置される部分で
あるヨーク部を腐食や落下等の衝撃による損傷から保護
でき、コイルコアに設けられる相互インダクタンス調整
用のギャップの間隔を所定範囲に維持して、出力電圧に
過不足を生じるおそれをなくすことができ、耐久性と信
頼性に優れる点火コイルと、その点火コイルを用いた点
火装置。 【解決手段】 閉磁路Ｍを形成するコイルコアＣに、相
互インダクタンス調整用のエアギャップに相当する非磁
性スペーサ２５が所定の厚みを有する形態で介在し、か
つ、少なくともコイルコアＣのうちのヨーク部３０を覆
う絶縁性被覆部５０が、熱可塑性樹脂による射出成形に
て形成されている。コイルコアＣがコイル部１０の外部
に露出することがなく、錆等による腐食や落下等の衝撃
による損傷からコイルコアＣを保護することができ、点
火コイル１００の耐久性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、閉磁路型の点火コ
イルと、その点火コイルを用いた点火装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】点火コイルは、エンジンの燃焼室内に誘
導される混合気に対して火花を飛ばして着火させるスパ
ークプラグに、例えば数十ｋＶの高電圧（放電用高電
圧）を供給するために用いられる。ところで、点火コイ
ルは、１次コイルと２次コイルとを磁気結合するコイル
コア（鉄心）を備えるものであるが、そのコイルコアの
形状は様々であり、さらにはそのコイルコアにより開磁
路を形成した点火コイル（以下、開磁路型点火コイルと
いう）と、閉磁路を形成した点火コイル（以下、閉磁路
型点火コイルという）とが知られている。ただし、開磁
路型点火コイルでは、コイルコア外部（大気中）を磁路
とするため磁気抵抗が大きく、磁気洩れが発生し、スパ
ークプラグへの供給電圧に損失が生じることが懸念され
る。そこで、磁気洩れを低減し、スパークプラグへの供
給電圧の損失を抑えるべく閉磁路型点火コイル（例え
ば、特開平９−３１２２２６号公報等参照）が用いられ
ており、このうち２次コイルが１次コイルの外側に配置
されるタイプの閉磁路型点火コイルの一般的な断面構造
を図７に示す。

【０００３】図７において、閉磁路型点火コイル１５０
は、コイル部１１０とコイルコアＣとを備えている。具
体的には、コイル部１１０は、軸線方向に沿って延びる
軸孔１１５ｂを有する絶縁性樹脂製のコイルケース１１
５の内部空間に、このコイルケース１１５の軸線回りに
(この場合軸孔１１５ｂ回りに)同心状に巻装する形態で
１次コイル１１２と２次コイル１１４とが収容される。
そして、コイルコアＣは、コイル部１１０のうちでコイ
ルケース１１５に形成された軸孔１１５ｂに沿って配置
されるセンタコア部１２０と、コイル部１１０の外部を
包囲するように配置されるヨーク部１３０とから構成さ
れ、このセンタコア部１２０とヨーク部１３０とにより
閉磁路Ｍを形成してなる。

【０００４】また、コイル部１１０では、筒状樹脂製の
１次ボビン１１１の外周に１次コイル１１２が巻き付け
られ、筒状樹脂製の２次ボビン１１３の外周に２次コイ
ル１１４が分割して巻き付けられている。そして、１次
コイル１１２と２次コイル１１４とは、１次コイル１１
２が内側に位置するように、コイルケース１１５の軸線
回りに同心状に巻装する形態でこのコイルケース１１５
の内部空間に収容されている。さらに、コイルケース１
１５の内部空間に注入・固化させた絶縁樹脂層１１６に
より、両コイル１１２，１１４及びコイルケース１１５
の相互間の隙間が埋められて一体化されている。なお、
１４０は２次コイル１１４の高電圧側と導通し、その高
電圧を外部（例えばスパークプラグ）に取り出すための
高電圧タワーであり、１４１は高電圧端子である。

【０００５】一方、コイルコアＣのうちで、コイルケー
ス１１５に形成された軸孔１１５ｂに沿って配置される
センタコア部１２０と、コイル部１１０の外部を包囲す
るように配置されるヨーク部１３０とは、珪素鋼板を積
層した２個のＥ字状コイルコアの脚部同士を対向させて
形成され、閉磁路Ｍを形成している。そして、このよう
な閉磁路Ｍを形成するコイルコアＣにあっては、通常閉
磁路Ｍの相互インダクタンス調整用のエアギャップを設
けるものであり、図７の閉磁路型点火コイル１５０で
は、センタコア部１２０となるＥ字状コイルコアの中央
脚部の対向部位置に閉磁路Ｍの相互インダクタンス調整
用の所定間隔を有するエアギャップＧが設けられてい
る。なお、ヨーク部１３０には、閉磁路型点火コイル１
５０をエンジン本体の点火コイル取付位置に取り付ける
ための取付孔Ｈが四隅に１個ずつ形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
閉磁路型点火コイル１５０にあっては、コイルコアＣの
一部（すなわちヨーク部１３０）がコイル部１１０の外
部に露出するために、この露出するコイルコアＣが錆等
による腐食や落下等の衝撃により損傷するおそれがあ
る。そこで、本発明者らは、コイルコアＣのうちコイル
部１１０の外部に露出して配置される部分（すなわちヨ
ーク部１３０）に対して、熱可塑性樹脂を射出成形（イ
ンサート成形）することにより、この露出するコイルコ
アＣを覆う絶縁性被覆部を形成することを試みた。しか
しながら、コイル部１１０の外部に露出するコイルコア
Ｃに対して、熱可塑性樹脂による射出成形にて絶縁性被
覆部を形成すると、射出成形時における熱可塑性樹脂の
射出圧力等に起因して、閉磁路Ｍの相互インダクタンス
調整用のエアギャップＧが設定値よりも狭くなる現象
（いわゆるエアギャップＧの潰れ現象）が生じることが
判明した。とりわけ、このエアギャップＧの潰れ現象
は、熱可塑性樹脂の射出方向とエアギャップＧの厚み方
向がほぼ同方向のとき生じやすい。そして、このように
エアギャップＧの潰れ現象が生ずると、閉磁路Ｍの相互
インダクタンスが設定値から変化し、例えばスパークプ
ラグの放電電圧に過不足を生じたりする不都合が発生す
るおそれがある。

【０００７】本発明の課題は、閉磁路を形成するコイル
コアのうち、少なくともコイル部の外部に露出して配置
される部分であるヨーク部を錆等による腐食や落下等の
衝撃による損傷から保護することができるとともに、コ
イルコアに設けられる相互インダクタンス調整用のギャ
ップの間隔を所定範囲に維持して、出力電圧に過不足を
生じるおそれをなくすことができ、耐久性と信頼性に優
れる点火コイルと、その点火コイルを用いた点火装置と
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明の点火コイルは、軸線方向に
沿って延びる軸孔を有するコイルケースの内部空間に、
当該コイルケースの軸線回りに同心状に巻装する形態で
１次コイルと２次コイルとが収容されるとともに絶縁性
モールド層が充填されたコイル部と、前記コイルケース
の軸孔に配置されるセンタコア部と、前記コイル部の外
部を包囲するように配置され、該センタコア部とともに
閉磁路を形成するヨーク部とを有するコイルコアとを備
え、前記コイルコアには、少なくとも１つ以上のエアギ
ャップに相当する非磁性スペーサが介在しており、少な
くとも前記コイルコアのうちの前記ヨーク部を覆う絶縁
性被覆部が、熱可塑性樹脂による射出成形にて形成され
ていることを特徴とする。

【０００９】すなわち、この発明においては、閉磁路を
形成するコイルコアに、相互インダクタンス調整用のエ
アギャップに相当する非磁性スペーサが所定の厚みを有
する形態で介在し、かつ、少なくともコイルコアのうち
のヨーク部を覆う絶縁性被覆部が、熱可塑性樹脂による
射出成形にて形成されている。まず本発明では、閉磁路
を形成するコイルコアのうちのヨーク部を絶縁性被覆部
により覆うことにより、コイルコアがコイル部の外部に
露出することがなく、錆等による腐食や落下等の衝撃に
よる損傷からコイルコアを保護することができ、点火コ
イルの耐久性を向上させることができる。

【００１０】ここで、一般に、閉磁路を形成するコイル
コアでは、閉磁路の相互インダクタンスを調整するため
に所定の間隔を有するエアギャップを設けるものであ
る。しかしながら、上述のように点火コイルの耐久性を
向上させるために、コイル部の外部に露出するコイルコ
ア（ヨーク部）を覆う絶縁性被覆部を、熱可塑性樹脂に
よる射出成形にて形成すると、射出成形時における熱可
塑性樹脂の射出圧力、射出方向等に起因して、閉磁路の
相互インダクタンス調整用のエアギャップが設定値より
も狭くなる現象（いわゆるエアギャップの潰れ現象）が
生じるおそれがある。

【００１１】そこで、本発明では、所定の間隔を有する
エアギャップに相当する所定の厚みを有する非磁性スペ
ーサを、閉磁路を形成するコイルコアに介在させること
によって、所定の間隔を有するギャップを確保するよう
にしているのである。すなわち、コイルコアにエアギャ
ップに相当する非磁性スペーサを予め介在させることに
より、ギャップが空間により構成されずに、上述のよう
に外部に露出するヨーク部を覆う絶縁性被覆部を形成す
べく熱可塑性樹脂を射出成形するにあたっても、射出圧
力、射出方向等に起因してギャップの間隔が所定の設定
値より狭くなるといった現象を抑制することができる。
したがって、所定の厚みを有する非磁性スペーサをコイ
ルコアに介在させることにより、少なくともヨーク部を
覆う絶縁性被覆部を形成すべく熱可塑性樹脂を射出成形
した場合にあっても、相互インダクタンス調整用のギャ
ップ間隔を所定範囲に維持することができ、出力電圧に
過不足を生じるおそれのない信頼性の高い点火コイルを
提供することができる。

【００１２】ところで、閉磁路型点火コイルでは、コイ
ルコアと高電圧を発生する２次コイルとの間で電界強度
が大となることから、これら両者間に隙間があると、実
使用時において、隙間に存在する空気が電離してコロナ
放電が発生する場合がある。図７を援用して示すよう
に、２次コイル１１４が１次コイル１１２の外側に位置
するタイプの閉磁路型点火コイル１５０では、コイルコ
アＣのうちでコイル部の外部を包囲するように配置され
る部分（ヨーク部１３０）の内面１３０ａと、それに対
向するコイル部１１０（コイルケース１１５）の外面１
１５ａとの間の隙間Ｓにてコロナ放電が発生し易い。つ
まり、このようなタイプにおいて、コイル部１１０とコ
イルコアＣとの間に形成される隙間Ｓのうち、コロナ放
電の発生が予定される部分はヨーク部１３０の内面１３
０ａとそれに対向するコイルケース１１５の外面１１５
ａとの間の隙間である。そして、点火コイル１５０が長
時間の連続使用に供されると、コロナ放電の発生熱や、
コロナ放電時に発生するオゾンによってコイルケース１
１５等が劣化し、徐々にコイルケース１１５を構成する
樹脂の侵食が進行し、ついには絶縁破壊を生じるに至る
おそれがある。

【００１３】そこで、コイル部とコイルコアとが対向す
ることによってそれらの間に形成される隙間を部分的に
埋める絶縁性充填部が、上述の絶縁性被覆部とともに、
熱可塑性樹脂による射出成形にて形成されているとよ
い。このように、絶縁性被覆部とともに熱可塑性樹脂に
より一体に形成される絶縁性充填部が、コイル部とコイ
ルコアとの間に形成される隙間を埋めることによって、
コロナ放電によるコイル部（具体的には、コイルケー
ス、絶縁性モールド層等）の劣化・侵食が発生しにくく
なり、点火コイルの耐久性をより向上させることができ
る。

【００１４】ここで、絶縁性充填部は、コイル部とコイ
ルコアとが対向することによりそれらの間に形成される
隙間を部分的に埋めることになるが、ここでいう「部分
的」とは、コイル部とコイルコアとの間に形成される隙
間のうち、コロナ放電の発生が予定される部分を少なく
とも埋めることを意味する。コロナ放電の発生が予定さ
れる部分とは、言い換えれば、コイル部とコイルコアと
の間に形成される隙間において、その隙間の電界方向に
おける局所的な電位の傾きが、その隙間を満たす空気層
の絶縁耐力以上となる部分である。つまり、点火コイル
におけるコロナ放電の発生条件を満たすコイル部とコイ
ルコアとの間の空気層部分（隙間）を絶縁性充填部によ
り埋めることによって、コロナ放電の発生を防止でき
る。なお、空気層の絶縁耐力は、印加電圧の上昇速度・
時間、空気層の温度・湿度・気圧等によって変動する
が、一般に２０℃、１気圧の標準状態において、３ｋＶ
／ｍｍといわれている。

【００１５】具体的には、２次コイルが１次コイルの外
側に位置するタイプの点火コイルの場合には、絶縁性充
填部は、コイル部の外面とこれに対向するヨーク部の内
面との間に形成される隙間を少なくとも埋める必要があ
る。このタイプでは、２次コイルの高圧側が相対的にコ
イル部の外側に位置するために、コイル部の外面とこれ
に対向するヨーク部の外面との間に形成される隙間にお
いて、コロナ放電が発生しやすくなる。

【００１６】一方、２次コイルが１次コイルの内側に位
置するタイプの点火コイルの場合には、絶縁性充填部
は、コイル部の内面とこれに対向するセンタコア部の外
面との間に形成される隙間を少なくとも埋める必要があ
る。このタイプでは、２次コイルの高圧側が相対的にコ
イル部の内側に位置するために、コイル部の内面とこれ
に対向するセンタコア部の外面との間に形成される隙間
において、コロナ放電が発生しやすくなる。

【００１７】そして、絶縁性充填部が、コイル部とこれ
に対向するコイルコアとの間に形成される隙間のほぼ全
体を埋めるようにすれば、２次コイルが１次コイルの外
側に位置するタイプでも、前者が後者の内側に位置する
タイプでも本発明を同等に適用でき、汎用性を高めるこ
とができる。

【００１８】なお、コイル部とコイルコアとが対向する
ことによりそれらの間に形成される隙間を埋める絶縁性
充填部と、コイルコアのうちでコイル部の外部を包囲す
るように配置される部分を覆う絶縁性被覆部とを、全体
が同一材質の熱可塑性樹脂を用いて同時に一体射出成形
することにより形成すれば、製造効率が向上し製造コス
トの低減にも寄与する。

【００１９】ところで、上記絶縁性充填部の形成にあた
っては、コイル部とコイルコアとが対向することにより
形成される隙間の大きさにもよるが、射出成形時の熱可
塑性樹脂の流動性を高めなければ、その隙間に熱可塑性
樹脂が流れ込みにくいものである。そこで、絶縁性充填
部と絶縁性被覆部とを、熱可塑性樹脂による一体射出成
形にて形成する場合には、熱可塑性樹脂の射出圧力は、
絶縁性充填部を形成しない場合よりも高く設定する必要
がある。そのために、これまでのように閉磁路を形成す
るコイルコアにエアギャップを設けているものではギャ
ップ潰れが多発する可能性が高い。しかしながら、本発
明では、閉磁路を形成するコイルコアにエアギャップに
相当する所定の厚みを有する非磁性スペーサが介在する
ことから、絶縁性充填部と絶縁性被覆部とを熱可塑性樹
脂による一体射出成形にて形成した場合にも、ギャップ
潰れ現象の発生を有効に抑制することができ、より耐久
性、信頼性に優れる点火コイルを提供することができ
る。

【００２０】上記非磁性スペーサは、１２０℃以上（望
ましくは１５０℃以上）の耐熱性（軟化点、融点等）を
有する非磁性体であればよく、合成樹脂の他、ゴム、ア
ルミナ等のセラミック基板等を用いることができる。

【００２１】また、非磁性スペーサを合成樹脂で構成す
る場合には、熱可塑性樹脂を用いた射出成形時前に硬化
してギャップの間隔を所定値に維持し、かつ射出成形時
の射出温度によっても変形しないように熱硬化性樹脂で
構成するとよい。具体的には、エポキシ樹脂を主成分と
する接着剤等が推奨される。エポキシ樹脂は、熱硬化後
の電気的性質が安定し閉磁路の相互インダクタンス調整
を行いやすい特徴を有する。また、接着剤であるため
に、例えば一対のコイルコアの端部を突き合わせてギャ
ップを形成する際にも、非磁性スペーサが両コイルコア
を接着するので、両コイルコアが組み付け時に位置ズレ
を起こしにくく、点火コイル自体の製造効率が向上す
る。なお、「主成分」とは、最も重量含有率の高い成分
を意味し、必ずしも「５０重量％以上を占める成分」を
意味するものではない。

【００２２】さらに、本発明において、絶縁性被覆部を
形成するために射出成形（または、絶縁性被覆部と絶縁
性充填部を形成するために一体射出成形）に用いられる
熱可塑性樹脂には、耐熱性（軟化点）の向上を図るた
め、絶縁性フィラー（例えばガラス繊維）を配合すると
よい。そして、絶縁性フィラーの配合率を１０〜４０重
量％の範囲に調整し、またその軟化点を１２０℃以上と
することによって、点火コイルの耐久性をより向上させ
ることができる。

【００２３】なお、絶縁性フィラーの配合率が４０重量
％を超える場合には、射出成形（一体射出成形）時にお
ける熱可塑性樹脂の流動性が悪化して、例えば絶縁性充
填部が所定の隙間を埋められなくなるおそれがある。ま
た、絶縁性フィラーの配合率が１０重量％未満の場合に
は、耐熱性の面で点火コイルの信頼性が低下することが
ある。また、熱可塑性樹脂の軟化点が１２０℃未満で
は、耐熱性の面で点火コイルの信頼性が低下することが
ある。

【００２４】また、本発明において、絶縁性被覆部を形
成するために射出成形（または、絶縁性被覆部と絶縁性
充填部を形成するために一体射出成形）に用いられる熱
可塑性樹脂としては、ポリブチレンテレフタレート樹脂
（以下、ＰＢＴ樹脂という）、ポリフェニレンスルフィ
ド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂という）及びポリエチレンテ
レフタレート樹脂（以下、ＰＥＴ樹脂という）のうち少
なくとも１種を選ぶことが望ましい。これらの樹脂は、
いずれもガラス繊維等の絶縁性フィラーを配合した状態
でも流動性が極めてよく、成形性に優れている。なお、
一般的には、射出成形用の熱可塑性樹脂としてガラス繊
維入りＰＢＴ樹脂が最も広く用いられており、その軟化
点は２００〜２２０℃である。

【００２５】次に、本発明の点火装置は、前述の点火コ
イルと、点火コイルの２次コイルと導通し、点火コイル
にて発生する放電用高電圧の供給を受けて火花放電を発
生するスパークプラグとを備えたことを特徴とする。

【００２６】前述のように、点火コイルの耐久性を飛躍
的に向上させることによって、点火装置としての耐久性
の向上に寄与することができる。また、点火コイルが信
頼性に優れることから、点火コイルにて放電用高電圧を
損失なく発生させることができ、スパークプラグにて確
実に火花放電を発生させることができる。したがって、
高い信頼性と十分な耐久性が要求されるガスエンジンに
この点火装置を使用すれば、本発明の特徴を最大限に発
揮することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に示す実施例を参照して説明する。図１には、この発
明の点火装置の一実施例であるガスエンジン用点火装置
４００が示され、このエンジンＥは定置型ガスエンジン
に適用される。この点火装置４００は、エンジンＥの燃
焼室ＣＲ内に誘導される気体燃料（混合気）に火花を飛
ばして着火させるスパークプラグ２００と，スパークプ
ラグ２００による火花放電に必要な放電電圧に相当する
放電用高電圧をスパークプラグ２００に供給する閉磁路
型点火コイル１００（以下、単に点火コイルともいう）
と、このときの高電圧を点火コイル１００からスパーク
プラグ２００に伝達するための高圧コード３００とを含
んでいる。ただし、スパークプラグ２００に点火コイル
１００を直接接続させるダイレクトイグニッションタイ
プでは、高圧コード３００は不要である。

【００２８】図２に拡大して示す点火コイル１００は、
後述する本体部４０（図４参照）のほぼ全体をほぼ隙間
なく覆う絶縁性被覆部５０とともに熱可塑性樹脂（例え
ばＰＢＴ樹脂）材料にて一体成形された取付部７０によ
って、エンジン本体ＥＢの点火コイル取付位置に固定さ
れる。具体的には、ボルト等の締結具７２を取付部７０
の取付孔７１に挿通し、エンジン本体ＥＢに形成したね
じ孔に螺合等することによって、点火コイル１００を点
火コイル取付位置に固定する。図２に示すように、取付
孔７１の内壁面には金属製の補強リング７３を嵌合し
て、取付部７０が締結具７２の締め付け力で潰れないよ
うに強度補強してある。絶縁性被覆部５０に対する取付
部７０の位置・形状・個数等は後述する一体射出成形時
において、点火コイル取付位置を考慮して適宜調整する
ことによって多様な点火コイル取付位置に容易かつ自在
に対応できる。なお、１は後述する１次コイル（図４参
照）への入力部を表わし、＋側入力端子４に＋側入力コ
ード５の一端が接続され、−側入力端子２に−側入力コ
ード３の一端が接続されている。また、＋側入力コード
５の他端は、バッテリ（図示省略）の＋側端子に接続さ
れ、−側入力コード３の他端は、イグナイタ（図示省
略）のコレクタに接続されている。

【００２９】また、本体部４０から一方向に突出する高
電圧タワー９０は、高電圧端子９１と高電圧保護部９２
とを有する。後述する２次コイル１４（図４参照）の高
電圧側と導通し、高圧コード３００の一端を接続して、
２次コイル１４の高電圧を外部に取り出すための高電圧
端子９１を覆う絶縁性の高電圧保護部９２を、後述する
コイルケース１５（図４参照）と一体成形している。

【００３０】図１に戻り、スパークプラグ２００は、筒
状の主体金具２０１、主体金具２０１の内側に嵌め込ま
れた絶縁体２０２、絶縁体２０２の内側に設けられた中
心電極２０３及び一端が主体金具２０１に接合され他端
側が側方に曲げ返されて、その側面が中心電極２０３の
先端部と対向するように配置された接地電極２０４等を
備えている。中心電極２０３の先端面と接地電極２０４
の側面との間に火花放電ギャップｇが形成されている。
そして、主体金具２０１に形成したねじ部２０５をエン
ジンＥのシリンダヘッドＳＨにねじ込んで、火花放電ギ
ャップｇを燃焼室ＣＲ内に突入させてある。中心電極２
０３の火花放電ギャップｇ形成側とは反対側の端部には
プラグ側端子２０６が形成され、ここに高圧コード３０
０の他端が接続される。

【００３１】次に、図１の点火装置４００に用いられ、
本発明に係る閉磁路型点火コイル１００の実施例を図２
〜図５に示す。図２は斜視図、図３は平面図を示し、図
４は図３におけるＸ−Ｘ矢視断面図、図５は図３におけ
るＹ−Ｙ矢視断面図を表わしている。以下、主として図
４及び図５に基づき閉磁路型点火コイル１００の構成を
説明する。

【００３２】点火コイル１００の本体部４０は、軸線方
向に沿って延びる軸孔１５ｂを有するコイルケース１５
の内部空間において１次コイル１２と２次コイル１４と
をコイルケース１５の軸線回りに（この場合軸孔１５ｂ
回りに）同心状に巻装する形態で収容するコイル部１０
と、コイルケース１５の軸孔１５ｂにおいてその軸線方
向に沿って配置される部分にあたるセンタコア部２０
と、コイル部１０の外部を包囲するように配置される部
分にあたるヨーク部３０とを備えている。そして、セン
タコア部２０とヨーク部３０とは、コイルケース１５の
軸孔１５ｂを通るループ状に接続されて閉磁路Ｍを形成
し、１次コイル１２と２次コイル１４とを磁気結合する
鉄心（コイルコア）Ｃとなる。コイル部１０では、筒状
で熱可塑性樹脂製の１次ボビン１１の外周に１次コイル
１２が巻き付けられ、また、複数個の巻溝を有し、筒状
で熱可塑性樹脂製の２次ボビン１３の外周に２次コイル
１４が巻き付けられている。１次コイル１２は、線径
０．３〜１．０ｍｍのエナメル線を合計１００〜２００
回程度積層巻きされる。一方、２次コイル１４は、これ
よりも細い線径０．０３〜０．１ｍｍのエナメル線を合
計５０００〜２００００回程度分割巻きされる。

【００３３】そして、１次コイル１２と２次コイル１４
とを、１次コイル１２が内側に位置するように熱可塑性
樹脂（例えばＰＢＴ樹脂）製のコイルケース１５の軸線
回りに同心状に収容し、コイルケース１５内に注入・加
熱硬化させた熱硬化性絶縁樹脂層（例えばエポキシ樹脂
層）１６（絶縁性モールド層）により、両コイル１２，
１４及びコイルケース１５の相互間の隙間を埋めて一体
化されている。ここで、熱硬化性絶縁樹脂層１６は、一
体射出成形以前に、軸孔１５ｂが形成されたコイルケー
ス１５の内部空間に両コイル１２，１４等を所定位置に
配置し、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を液化した状態
で真空含浸することにより形成することができる。この
ように、熱硬化性樹脂を真空含浸させることにより、コ
イルケース１５内の隅々にまで絶縁性の樹脂による充填
が図れることから、コイルケース１５内の絶縁性を確実
に得ることができる。

【００３４】一方、センタコア部２０とヨーク部３０と
は、珪素鋼板Ｃ0を複数積層した２個のＵ字状鉄心Ｃ
（コイルコア）の脚部同士を対向させて環状形態をな
し、閉磁路Ｍを形成している。したがって、外周を閉磁
路Ｍで取り囲まれた内部空間において、コイル部１０の
コイルケース１５が、その中心部の軸孔１５ｂの内壁面
によりセンタコア部２０を取り囲む形で位置することに
なる。一対のＵ字状鉄心Ｃの脚部同士を突き合わせて形
成されるセンタコア部２０には、鉄心Ｃの脚部同士によ
る対向部位置に閉磁路Ｍの相互インダクタンス調整用の
ギャップＧが設けられ、このギャップＧの間隔は例えば
１ｍｍに調整されており、熱硬化性樹脂（例えばエポキ
シ樹脂を主成分とする接着剤）からなる非磁性スペーサ
２５が介在することにより形成されている。この非磁性
スペーサ２５は、一体射出成形によって一体成形部８０
が形成される際に、鉄心Ｃが成形材料（例えばＰＢＴ樹
脂）の射出圧力によって外側から押圧され、ギャップＧ
の間隔が設定値よりも狭くなって相互インダクタンスが
変化する（いわゆるギャップＧの潰れ現象）ことを防止
している。つまり、非磁性スペーサ２５は、熱可塑性樹
脂を用いた射出成形時前に硬化してギャップＧの間隔を
所定値に維持し、かつ射出成形時の射出温度によって寸
法変化を来さない性質を要することから、エポキシ樹脂
等の熱硬化性樹脂で構成することが望ましい。

【００３５】以上のように構成された本体部４０は、熱
可塑性樹脂（例えばＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂又はＰＥＴ
樹脂等）からなる絶縁性被覆部５０によってほぼその周
囲全体を覆われている。また、閉磁路Ｍの内側におい
て、コイル部１０と鉄心Ｃ（センタコア部２０及びヨー
ク部３０）との間に形成される隙間Ｓが、熱可塑性樹脂
（例えばＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂又はＰＥＴ樹脂等）か
らなる絶縁性充填部６０によって埋められている。この
絶縁性充填部６０は、絶縁性被覆部５０及び取付部７０
とともに全体が同一材質の熱可塑性樹脂を本体部４０に
対して同時に一体射出成形することにより一体成形部８
０を形成している。ところで、この一体成形部８０は、
本体部４０を予め金型に埋め込み、熱可塑性樹脂材料を
金型内に射出するインサート成形法によって形成され
る。

【００３６】次に、このような点火コイル１００の製造
方法について説明する。 （１）コイル部１０の組立工程 １次コイル１２を巻いた１次ボビン１１の外側に２次コ
イル１４を巻いた２次ボビン１３を重ね合わせ、さらに
その外側に、熱可塑性樹脂（例えばＰＢＴ樹脂）を用い
て予めインサート成形により形成され、軸線方向に沿っ
て延びる軸孔１５ｂを有するコイルケース１５（図４参
照）を被せて、コイル部１０を組み立てる。なお、１次
コイル１２及び２次コイル１４は、コイルケース１５の
軸線回りに(ここでは、軸孔１５ｂ回りに)同心状に巻装
する形態で、コイルケース１５の内部空間に収容される
（図４参照）。

【００３７】（２）本体部４０の組立及び非磁性スペー
サ２５の配置工程 コイルケース１５の軸線方向に沿って形成された軸孔１
５ｂに、２個のＵ字状鉄心Ｃの一端の脚部をそれぞれ挿
入してセンタコア部２０を形成しつつ、他端の脚部を突
き合わせてかしめることでコイル部１０（コイルケース
１５）の外側にてヨーク部３０を形成し、本体部４０を
組み立てる。２個のＵ字状鉄心Ｃの脚部をそれぞれ突き
合わせて形成されるセンタコア部２０の軸線方向中間部
にはギャップＧを形成し、ヨーク部３０側の脚部は一体
化して環状形態をなす。このとき、一方のＵ字状鉄心Ｃ
の脚部に熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）を主成分
とする接着剤からなる非磁性スペーサ２５を塗布してお
くことで、閉磁路Ｍを形成する鉄心Ｃにエアギャップに
相当する非磁性スペーサ２５が介在することになる。

【００３８】（３）コイルケース１５への絶縁樹脂材料
の注入工程 組み立てた本体部４０を型に入れ、真空含浸しながらコ
イルケース１５の内部空間に液化した状態の熱硬化性絶
縁樹脂（例えばエポキシ樹脂）を注入する。

【００３９】（４）非磁性スペーサ２５及び絶縁樹脂層
１６の加熱硬化工程 型に入れた本体部４０を加熱し、非磁性スペーサ２５を
加熱硬化させてギャップＧの間隔を所定値に維持すると
ともに、熱硬化性絶縁樹脂材料を加熱硬化させて熱硬化
性絶縁樹脂層１６を形成する。

【００４０】（５）一体射出成形（インサート成形）工
程（図６参照） 本体部４０及び補強リング７３（図２参照）を金型Ｄ内
に埋め込む形態で所定位置に配置する。この金型Ｄの型
締めを行った後、材料温度約２２０〜２６０℃（例えば
２２０℃）にて軟化させたＰＢＴ樹脂材Ｐを、射出圧力
約５〜１０ＭＰａ（例えば８ＭＰａ）で金型Ｄ内に射出
する。このとき、ＰＢＴ樹脂材Ｐが、コイル部１０と鉄
心Ｃ（センタコア部２０及びヨーク部３０）との間に形
成される隙間Ｓを埋めて絶縁性充填部６０を形成し、ま
た、本体部４０を覆う絶縁性被覆部５０を形成し、さら
には補強リング７３とともに取付部７０を形成し、これ
らは一体化して一体成形部８０（図４参照）になる。な
お、このとき鉄心Ｃに従来のように取付孔が形成される
場合には、この取付孔６５にもＰＢＴ樹脂材Ｐが流入す
ることになる。そして、通常の射出成形工程と同様に、
保圧→冷却→離型の各工程を経て点火コイル１００が取
り出される。このように、本体部４０に対してＰＢＴ樹
脂材Ｐを一体射出成形することにより、絶縁性被覆部５
０、絶縁性充填部６０及び取付部７０が一体成形部８０
として形成される。ただし、上記ＰＢＴ樹脂材Ｐには、
絶縁性フィラーとしてのガラス繊維が１０〜４０重量％
（例えば１５又は３０重量％）の範囲で配合され、軟化
点が２００℃以上になるように調整されている。

【００４１】一体成形部８０のうち、絶縁性被覆部５０
は本体部４０のほぼ全体を覆っているので、本体部４０
に対して、防錆機能と落下等の衝撃に対する保護・緩衝
機能とを有している。

【００４２】また、絶縁性充填部６０に関して、次の点
が注目される。すなわち、本実施例のように、２次コイ
ル１４を１次コイル１２の外側において同心状に巻装す
るタイプでは、２次コイル１４の高圧側が相対的にコイ
ル部１０の外側に位置するために、コイル部１０の外面
１０ａ（コイルケース１５の外面１５ａ）とこれに対向
するヨーク部３０の内面３０ａとの間に形成される隙間
Ｓでコロナ放電が発生しやすくなる。ところで、流動性
のよいガラス繊維入りＰＢＴ樹脂材Ｐを用いた射出成形
であることから、ＰＢＴ樹脂材Ｐの金型Ｄ内での流れは
極めてスムーズである。したがって、コイルケース１５
の外面１５ａとこれに対向するヨーク部３０の内面３０
ａとの間に形成される隙間ＳにＰＢＴ樹脂材Ｐが行き渡
ることになる。その結果、コイルケース１５及び熱硬化
性絶縁樹脂層１６（コイル部１０）とこれらに対向する
鉄心Ｃとの間に形成される隙間Ｓを埋める形で絶縁性充
填部６０が形成されるので、確実にコロナ放電の発生を
防止できる。

【００４３】一方、エンジン本体ＥＢにアースするため
のアース点となる取付部７０が、鉄心Ｃ（本体部４０）
を絶縁しつつ、絶縁性充填部６０（さらには絶縁性被覆
部５０）とともに、本体部４０に対してＰＢＴ樹脂材Ｐ
を一体射出成形することにより形成されている。これに
よって、従来のように鉄心Ｃの取付孔によって、本体部
４０をエンジン本体ＥＢにアースしつつ取り付ける必要
がなく、アース点が従来の鉄心Ｃから取付部７０に移行
する。そのため、２次コイル１４とアース点との距離
は、従来の２次コイル１４と鉄心Ｃとの距離Ｌ（図４参
照）よりも長くなって、２次コイル１４と取付部７０
（補強リング７３）との距離Ｌ’（図５参照）となる。
その結果、２次コイル１４とアース点（補強リング７
３）との間の電界強度が低減し、リークが発生しにくく
なる。なお、鉄心Ｃはエンジン本体ＥＢにはアースされ
ておらず、ほぼ全体を絶縁性被覆部６０で覆われて、エ
ンジン本体ＥＢの表面から離間した状態で保持されてい
る。

【００４４】ところで、本体部４０に対して例えばエポ
キシ樹脂等の熱硬化性樹脂を一体射出成形することによ
って絶縁性被覆部５０を形成する場合、熱硬化性樹脂は
熱可塑性樹脂よりも相対的に熱収縮が大きく、絶縁性被
覆部５０の厚みがバラつき薄肉化現象が発生しやすい。
そして、点火コイル１００が冷熱サイクルを繰り返し受
けたとき、絶縁性被覆部５０における薄肉部に熱応力が
集中し、割れ等を生じる（これを耐ヒートサイクル性の
低下という）おそれがある。一方、本体部４０に対して
熱可塑性樹脂を一体射出成形することにより形成される
絶縁性被覆部５０においては、厚みのバラツキが小さく
抑えられ薄肉化が防止されるので、外観が美麗となる
他、耐ヒートサイクル性が向上する。

【００４５】次に、コイル部１０と鉄心Ｃとの配置関係
を模式的に表わした図８に基づき、コイル部１０と鉄心
Ｃとの間に形成され、絶縁性充填部６０により埋められ
るべき隙間Ｓについて説明する。コイル部１０と鉄心Ｃ
とが対向することによってそれらの間に形成される隙間
Ｓのうち、コロナ放電の発生が予定される部分は、点火
コイルのタイプによって次のように異なる。なお、図４
から明らかなように、本発明の一実施例として説明して
きたものは、このうちの（１）のタイプに属する。

【００４６】（１）２次コイル１４が１次コイル１２の
外側に位置するタイプでは、２次コイル１４の高圧側が
相対的にコイル部１０の外側に位置する。このために、
閉磁路Ｍの内側において、コイル部１０の外面１０ａ
（コイルケース１５の外面１５ａ）とこれに対向するヨ
ーク部３０の内面３０ａとの間に形成される隙間Ｓ1で
コロナ放電が発生しやすい（図８（ｂ）参照）。したが
って、このタイプの点火コイルでは、絶縁性被覆部６０
は少なくともこの隙間Ｓ1を埋める必要がある。

【００４７】（２）２次コイル１４が１次コイル１２の
内側に位置するタイプでは、２次コイル１４の高圧側が
相対的にコイル部１０の内側に位置する。このために、
コイル部１０の内面１０ｂ（コイルケース１５の軸孔１
５ｂの内壁面）とこれに対向するセンタコア部２０の外
面２０ａとの間に形成される隙間Ｓ2でコロナ放電が発
生しやすい（図８（ｃ）参照）。したがって、このタイ
プの点火コイルでは、絶縁性被覆部６０は少なくともこ
の隙間Ｓ2を埋める必要がある。

【００４８】本発明に係る点火コイルについて、鉄心の
形状は閉磁路を形成するものであればよく、実施例に示
す２個のＵ字状の他に、図７に示した２個のＥ字状、Ｃ
字状とＩ字状との組み合わせ等他の形状のものにも適用
される。また、閉磁路を形成するコイルコアに介在する
非磁性スペーサ は、実施例ではセンタコア部に形成し
たが、ヨーク部に形成してもよく、複数形成する場合も
ある。さらに、本発明に係る点火コイルは、コイル部と
鉄心との相対的位置関係において、いわゆる内鉄形にも
外鉄形にも適用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る点火装置の一実施例であるガスエ
ンジン用点火装置の概念図。

【図２】図１の点火装置に用いられる点火コイルの斜視
図。

【図３】図２の点火コイルの平面図。

【図４】図２の点火コイルのＸ−Ｘ矢視断面図。

【図５】図２の点火コイルのＹ−Ｙ矢視断面図。

【図６】図２の点火コイルの一体射出成形工程を示す説
明図。

【図７】従来の点火コイルを示す断面図。

【図８】コイル部と鉄心との配置関係を模式的に表わし
た斜視図及びそのＺ−Ｚ矢視断面図。

【符号の説明】

１０ コイル部 １０ａ コイル部外面 １０ｂ コイル部内面 １２ １次コイル １４ ２次コイル １５ コイルケース １５ａ コイルケース外面 １５ｂ 軸孔 １６ 熱硬化性絶縁樹脂層（絶縁性モールド層） ２０ センタコア部 ２０ａ センタコア部外面 ２５ 非磁性スペーサ ３０ ヨーク部 ３０ａ ヨーク部外面 ４０ 本体部 ５０ 絶縁性被覆部 ６０ 絶縁性充填部 ７０ 取付部 ７１ 取付孔 ８０ 一体成形部 ９０ 高電圧タワー ９１ 高電圧端子 ９２ 高電圧保護部 １００ 点火コイル ２００ スパークプラグ ４００ 点火装置 Ｃ 鉄心（コイルコア） ＥＢ エンジン本体 Ｇ ギャップ Ｍ 閉磁路 Ｓ 隙間

フロントページの続き (72)発明者 鷲津 孝 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G019 KC02 KC03 KC04 KC05 KC06 5E044 AC02 AC04 AD03 CA09

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向に沿って延びる軸孔を有するコ
   イルケースの内部空間に、当該コイルケースの軸線回り
   に同心状に巻装する形態で１次コイルと２次コイルとが
   収容されるとともに絶縁性モールド層が充填されたコイ
   ル部と、 前記コイルケースの軸孔に配置されるセンタコア部と、
   前記コイル部の外部を包囲するように配置され、該セン
   タコア部とともに閉磁路を形成するヨーク部とを有する
   コイルコアとを備え、 前記コイルコアには、少なくとも１つ以上のエアギャッ
   プに相当する非磁性スペーサが介在しており、 少なくとも前記コイルコアのうちの前記ヨーク部を覆う
   絶縁性被覆部が、熱可塑性樹脂による射出成形にて形成
   されていることを特徴とする点火コイル。
2. 【請求項２】 前記コイル部と前記コイルコアとが対向
   することによってそれらの間に形成される隙間を少なく
   とも部分的に埋める絶縁性充填部と、前記絶縁性被覆部
   とが、熱可塑性樹脂による一体射出成形にて形成されて
   いる請求項１記載の点火コイル。
3. 【請求項３】 前記２次コイルは前記１次コイルの外側
   に位置するとともに、前記絶縁性充填部は、前記コイル
   部の外面とこれに対向する前記ヨーク部の内面との間に
   形成される隙間を少なくとも埋める請求項２記載の点火
   コイル。
4. 【請求項４】 前記２次コイルは前記１次コイルの内側
   に位置するとともに、前記絶縁性充填部は、前記コイル
   部の内面とこれに対向する前記センタコア部の外面との
   間に形成される隙間を少なくとも埋める請求項２記載の
   点火コイル。
5. 【請求項５】 前記絶縁性充填部は、前記コイル部とこ
   れに対向する前記コイルコアとの間に形成される隙間の
   ほぼ全体を埋める請求項２ないし４のいずれかに記載の
   点火コイル。
6. 【請求項６】 前記絶縁性充填部と前記絶縁性被覆部と
   を構成する前記熱可塑性樹脂は、全体を同一材質にて構
   成した請求項２ないし５のいずれかに記載の点火コイ
   ル。
7. 【請求項７】 前記非磁性スペーサは熱硬化性樹脂から
   なる請求項１ないし６のいずれかに記載の点火コイル。
8. 【請求項８】 前記非磁性スペーサは、エポキシ樹脂を
   主成分とする接着剤からなる請求項１ないし７のいずれ
   かに記載の点火コイル。
9. 【請求項９】 前記熱可塑性樹脂には、絶縁性フィラー
   が配合されている請求項１ないし８のいずれかに記載の
   点火コイル。
10. 【請求項１０】 前記熱可塑性樹脂は、ポリブチレンテ
    レフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂及び
    ポリエチレンテレフタレート樹脂のうち少なくとも１種
    からなる請求項１ないし９のいずれかに記載の点火コイ
    ル。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれかに記載
    の点火コイルと、 前記点火コイルの前記２次コイルと導通し、前記点火コ
    イルにて発生する放電用高電圧の供給を受けて火花放電
    を発生するスパークプラグとを備えたことを特徴とする
    点火装置。