JP4213806B2 - コイル一体型点火プラグ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に取り付けられる点火コイル部と点火プラグ部の両者を回転不能に一体化させたコイル一体型点火プラグに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、自動車の高性能化に伴って多くの補機類品（電装品）がエンジンルーム内に搭載される関係上、エンジンルーム内におけるスペースを有効に確保しようとする傾向にある。そのため、内燃機関の設置スペースの縮小化が求められており、内燃機関自体も小型化を要求されている。従って、内燃機関に取り付けられる点火コイル部と点火プラグ部とを各々別体で取り付け、両者をハイテンションコード等を用いて接続するといった従来の方法では、エンジンルーム内におけるスペース確保への対応の妨げとなってしまう。
【０００３】
そこで、従来より、軸孔を有しその軸孔に中心電極が挿設されている絶縁体と、その絶縁体を嵌着してなる主体金具とから構成される点火プラグ部と、点火プラグ部へ高電圧を供給するための電圧発生手段（一次コイル及び二次コイル、コイルコア等）を備えた点火コイル部とを回転不能に直接一体化させたコイル一体型点火プラグが提案されている。このように点火コイル部と点火プラグ部を一体化させたコイル一体型点火プラグにあっては、ハイテンションコード等を用いて両者を接続する必要がなく、部品点数の減少を図ることができ、さらにハイテンションコードの絶縁劣化による点火不良等の弊害を防ぐことが可能となる。また、ディストリビュータ等の機械式配電器を廃止することもでき、部品点数の減少を図ることができ、さらには内燃機関や電装品等に電波雑音の弊害を防ぐことが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来からのコイル一体型点火プラグは、点火コイル部にコイルコアを配する構成よりなるものであるが、そのコイルコアの形状は様々であって一定ではなく、その大半は開磁路を構成してなるコイルコア（以下、開磁路型コイルコアという）であった。そのために開磁路型コイルコアを備えるコイル一体型点火プラグにあっては、コイルコア外部（大気中）を磁路としていることから磁気抵抗が大きくなってしまう。従って、磁束の洩れが発生し、点火プラグ部への供給電圧に損失を生じてしまうことが懸念される。即ち、従来のコイル一体型点火プラグでは、磁路については十分に考慮されておらず、磁気特性に優れたものとは言い難いものであった。
【０００５】
そこで、図６に示すように、実開平１−６３７８０号公報には、閉磁路を構成してなるコイルコア４（以下、閉磁路型コイルコアという）を点火コイル部２に配したコイル一体型点火プラグ１が提案されている。前記公報技術では、閉磁路コイルコア４を点火コイル部２に備えてなることから、磁路はそのコイルコア４により形成されることになる。このコイル一体型点火プラグ１に磁束が発生した場合には、その磁束がコイルコア４外部（大気中）を経由しないことから、磁束の洩れの発生を低減することができる。その結果、洩れ磁束に伴う点火プラグ部３への供給電圧の損失が少なく、良好な火花放電を行うことが可能となる。
【０００６】
しかしながら、点火コイル部２に配される閉磁路型コイルコア４は、通常、前記公報技術のように二組のコ字型コイル同士やＥ時型コイル同士（図示しない）を対向状に組合わせたり、コ字型コイルとＩ字型コイルを組合わせて構成されるものである。そのため、一組からなるＩ字型コイルまたはＴ字型コイルにより形成される開磁路型コイルコアを点火コイル部に配するコイル一体型点火プラグと比較すると、点火コイル部２のスペースを大きく設計せざるをえない。即ち、点火コイル部２に磁気特性に優れる閉磁路型コイルコア４を配したコイル一体型点火プラグ１にあっては、コイル一体型点火プラグ１が大型化してしまうおそれがあり、それ自体の小型化の要求には不向きであることから、内燃機関におけるスペースの縮小化の妨げとなってしまう。
【０００７】
また、図７に示すように、特開昭５８−５９８４号公報では、コイルコア８と強磁性体材料により形成された円筒９との組合わせにより形成される閉磁路を点火コイル部６に配したコイル一体型点火プラグ５が提案されている。前記公報技術では、コイルコア８と強磁性体材料により形成された円筒９との組合わせによる閉磁路を備えてなることから、前記実開平１−６３７８０号公報同様、洩れ磁束に伴う点火プラグ部７への供給電圧の損失が少なく、良好な火花放電を行うことが可能となる。
【０００８】
しかしながら、前記公報技術においても、コイルコア８と強磁性体材料により形成された円筒９とを組合わせて予め閉磁路を形成した上で、その閉磁路を点火コイル部６に配するコイル一体型点火プラグ５であり、それ自体の小型化への対応には限界がある。即ち、点火コイル部６に前述の構成による閉磁路を備えるコイル一体型点火プラグ５にあっても、磁気特性には優れてなるものであるが、点火プラグ部とは別体の点火コイル部で閉磁路を形成した上で点火プラグ部と一体化させるものであることから、コイル一体型点火プラグが縦方向（図中上下方向）に延びた形で構成されてしまい、小型化への対応には不向きと言える。
【０００９】
さらに、実開昭６４−３２４６４号公報のように、一次コイルと二次コイルを閉磁路型コイルコアに巻装してなる点火トランスを、絶縁体及び主体金具内に埋設させて小型化を図った点火プラグ等も提案されているが、絶縁体及び主体金具内にそのような点火トランスを埋設させることは現実的に困難であり、またそのように絶縁体及び主体金具を加工すること自体、製造コスト及び製造効率の点からみても優れたものであるとは言い難いものである。
【００１０】
本発明は、前述したような問題点に鑑みて為された発明であって、磁束の洩れに伴う点火プラグ部への供給電圧の損失が少なく、良好な火花放電を行うことを可能とする閉磁路をコイル一体型点火プラグに有しつつ、かつ、小型化への対応についても十分に満足することができるコイル一体型点火プラグを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用、効果】
その目的を達成するための本発明のコイル一体型点火プラグは、一次コイル及び二次コイルを巻装してなる中心コア部と該中心コア部の外側に位置する外部コア部とを有する強磁性体材料よりなるコイルコアを備えてなる点火コイル部と、軸孔を有し該軸孔に中心電極が挿設されている絶縁体と、該絶縁体を嵌着する主体金具とを備えてなる点火プラグ部とから構成され、前記点火コイル部と前記点火プラグ部とが回転不能に一体化されていると共に、該点火コイル部の前記コイルコアと該点火プラグ部の前記主体金具により閉磁路が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明において注目すべき点は、点火コイル部と点火プラグ部とを一体化させることにより、点火コイル部のコイルコアと点火プラグ部の主体金具とにより閉磁路を形成してなる点である。
【００１３】
かかる構成では、コイルコアと主体金具により閉磁路が形成されているので、コイルコアの中心コア部に巻装された一次コイルに低電圧（一次電圧）が送られ一次電流が流れると、コイルコア及び主体金具からなる閉磁路に磁束が発生する。その際、この閉磁路では、開磁路型コイルコアとは異なり磁束がコイルコア外部（大気中）を経由することがないことから、磁気抵抗が小さく抑えることが可能となる。従って、一次電流により磁束が誘起される際の磁束の洩れを少なくすることができるため、小型であるにもかかわらず、高い二次コイルの電圧（二次電圧）を発生させることができる。その結果、点火プラグ部へ供給される電圧の損失が少なく、十分なエネルギーを有した電圧（二次電圧）を点火プラグ部に供給することができ、常に良好かつ安定した火花放電を行うことができる。
【００１４】
さらに、かかる構成では、従来とは異なり、閉磁路を有するコイル一体型点火プラグを形成するに際して、点火コイル部において予め閉磁路を配した上で点火プラグ部と組合わせて一体化させる必要性がない。即ち、本発明では、点火コイル部と点火プラグ部とを一体化させることで初めて閉磁路を形成するものである。従って、点火コイル部に予め閉磁路を配さずに、主体金具を用いて閉磁路を形成することから、点火コイル部のスペースを縮小化することができるばかりか、閉磁路を備えつつも小型化をも満足するコイル一体型点火プラグを提供することができる。さらに、点火コイル部と点火プラグ部を単に接合等により回転不能に一体化させるだけで閉磁路を形成することが可能であることから、製造コスト、製造効率の点からみても非常に優れているものとなる。
【００１５】
さらに、前記コイル一体型点火プラグにおいて、コイルコアを形成する外部コア部が略円筒状に形成され、かつ、該外部コア部が点火コイル部のケーシングの一部を形成しているとよい。
【００１６】
かかる構成では、コイルコアが中心コア部とその中心コア部の外側に位置する円筒状の外部コア部により形成され、そのコイルコアと主体金具との組合わせにより閉磁路を形成することから、小型であるにもかかわらず、磁気特性に優れるコイル一体型点火プラグを提供することができる。さらに、前記円筒状の外部コア部が点火コイル部のケーシングの一部を形成（代用）することにより、コイルコアを金属製のケーシング等で収納する必要がない。従って、本発明のコイルコアは閉磁路を形成すると共にケーシングについても形成することになるので、より小型のコイル一体型点火プラグを実現することができる。
【００１７】
さらに、前記コイル一体型点火プラグにおいて、前記中心コア部の一部が前記絶縁体の軸孔内に挿設されているとよい。
【００１８】
かかる構成では、コイルコアと主体金具とにより形成される閉磁路において、磁束の切れ目となる部分の縮小化を図ることが可能となる。それより、一次電流により閉磁路に発生した磁束の洩れを生じさせ難くすることが可能となる。その結果、本発明のコイル一体型点火プラグでは、洩れ磁束をより低減することが可能となり、効率良く火花放電を行うことが可能となる。
【００１９】
さらに、前記コイル一体型点火プラグにおいて、前記点火プラグ部の中心電極の少なくとも一部が強磁性体材料により形成されると共に、前記閉磁路の一部を形成しているとよい。
【００２０】
かかる構成では、点火プラグ部の中心電極の少なくとも一部が、コイルコアと主体金具とともに閉磁路の一部を形成しうることから、閉磁路における磁束の切れ目となる部分をより最小限に縮小することができる。それより、一次電流により閉磁路に発生した磁束の洩れを最小限に抑制することが可能となる。その結果、本発明のコイル一体型点火プラグでは、洩れ磁束を最小限に抑制することができ、より高効率で良好かつ安定な火花放電を行うことができる。
【００２１】
さらに、前記コイル一体型点火プラグにおいて、前記閉磁路は、少なくとも１つ以上の磁束飽和ギャップを有しているとよい。
【００２２】
ところで、本発明における閉磁路については、その閉磁路を構成するコイルコア及び主体金具さらには中心電極の強磁性体材料によっても異なるが、ヒステリシス特性上の磁束密度の最大値（以下、最大磁束密度という）が決まってくる。そのために、一次電流により閉磁路に発生した磁束がヒステリシス特性上の最大磁束密度に達することがあると、磁束の変化が停止してしまい、コイルコアはインダクタとしての機能を失い、電気抵抗としての機能のみになってしまうことが懸念される。即ち、閉磁路を備えるコイル一体型点火プラグにあっては、一次電流により閉磁路に発生した磁束が最大磁束密度に達することがあると、磁束の変化が有効に起きずに磁気飽和してしまい、一次電流により誘起した磁束を打ち消すように過電流が発生してしまうのである。その結果、二次コイルから昇圧される高電圧（二次電圧）を十分に得ることができずに、点火プラグ部において良好な火花放電を行えず、極端な場合には飛火ミスが起こってしまうといったおそれがある。
【００２３】
そこで、本発明では、コイルコアと主体金具さらには中心電極により形成される閉磁路に、少なくとも１つ以上の磁束飽和ギャップを形成するものとする。詳細には、点火プラグ部にあっては、点火コイル部から印加される高電圧（二次電圧）を絶縁するために絶縁体を有してなるものであることから、この絶縁体の肉厚を代用して磁束飽和ギャップを形成するものとする。これにより、ヒステリシス特性上決定される最大磁束密度の値の付近に、故意に磁束密度の最高値を制限させることが可能となる。その結果、本発明の閉磁路を備えるコイル一体型点火プラグにおいては、一次電流により閉磁路に発生する磁束の変化を有効に確保することができ、点火プラグ部において常に良好かつ安定な火花放電を行うことができる。尚、絶縁体の肉厚は、耐電圧に許容される範囲の肉厚を有しつつも、極力薄く形成されていることが望ましい。
【００２４】
ついで、前記コイル一体型点火プラグは、燃料として気体燃料を使用するガスエンジンに取り付けられることで、より効果を発揮する。
【００２５】
ところで、気体燃料は、液体燃料であるガソリンに比べて絶縁性が高いため、気体燃料を用いるガスエンジンでは、相対的に放電電圧が高くなる。詳細には、ガスエンジンにおける点火プラグ部での放電電圧は、ガソリンエンジンの場合と比べ３０〜４０％大きくかかる。さらに、点火プラグ部で飛火するためには、火花放電するために供給される電源電圧が放電電圧と比べて大きくなければならないため、ガスエンジンに取り付けられるコイル一体型点火プラグでは火花放電するために供給される電圧に損失がないことが必要となる。
【００２６】
そこで、洩れ磁束の低減が図れ、火花放電するために供給される電圧を損失させることなく供給可能な本発明のコイル一体型点火プラグを、ガスエンジンに取り付けることで、高い放電電圧が必要なガスエンジンにあっても、火花放電するために供給される電圧を常に放電電圧よりも大きく供給することができ、高効率で良好かつ安定な火花放電を常に提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態にかかるコイル一体型点火プラグ１００の部分断面全体図である。このコイル一体型点火プラグ１００は、点火コイル部１１と点火プラグ部１２とが一体化された構成よりなるものである。
【００２８】
このコイル一体型点火プラグ１００の一方を構成する点火プラグ部１１は、軸孔を有するセラミック製の絶縁体１３と、軸孔１４に挿設される金属製の中心電極１５と、絶縁体１３を嵌着してなる円筒状の主体金具１６とを有する。主体金具１６は、後述するように閉磁路の一部を形成するために強磁性体材料により、具体的には軟鋼（炭素鋼）等により形成されている。さらに、この主体金具１６は、絶縁体１３が抜けるのを防止するため滑石粉末等の無機粉末２８を介在させて内向き略Ｒ状にカシメられたカシメ部１６ａと、そのカシメ部１６ａに隣接し径大に形成された略円筒状をした本体部１６ｂと、内燃機関（シリンダーヘッド）に取り付けるためのネジ（雄ネジ）が形成され、本体部１６ｂよりも径小に形成されたネジ部１６ｃから構成されている。また、主体金具１６の先端部には一極の接地電極１７が固着されている。この接地電極１７の先端は、中心電極１５と所定の放電ギャップを形成するように、中心電極１５に向って略Ｌ字状に曲げ返されている。
【００２９】
ついで、本実施形態にかかるコイル一体型点火プラグ１００の他方を構成する点火コイル部１２について説明する。点火コイル部１２には、中心コア部１８ａ及びその中心コア部１８ａの両側に略平行に位置する外部コア部１８ｂを有するＥ字型コイルからなるコイルコア１８が配されている。尚、本実施形態のコイルコア１８としては、強磁性体材料である珪素鋼板を積層して形成されているものを使用している。また、本実施形態において、コイルコア１８はＥ字型コイルからなるものであるが、例えば珪素鋼板を積層して形成されたコ字型コイル及びＩ字型コイルをＥ字形状に組合わせて構成したものを使用してもよい。また、前記中心コア部１８ａにおいては、一次ボビン２０に捲回された一次コイル１９及び二次ボビン２２に捲回された二次コイル２１が、同軸状に巻装されてなる。尚、中心コア部１８ａの一部は、点火プラグ部１１の絶縁体１３の軸孔１４内に挿入（挿設）された構成をしている。
【００３０】
コイルコア１８及びそのコイルコア１８を構成する中心コア部１８ａに巻装された一次コイル１９及び二次コイル２１は、金属製の、具体的には鉄製の円筒状に形成されたケーシング２３内に収納されている。尚、このようにケーシング２３を用いて収納する理由としては、耐衝撃性に劣る珪素鋼板からなるコイルコア１８に欠けや割れ等の欠陥を生じさせないためである。また、このケーシング２３の外径は、前記点火プラグ部１１の主体金具１６の本体部１６ｂの外径と略同径に形成され、かつ、コイルコア１８と接するような大きさに形成されている。そして、ケーシング２３の先端部２３ａは面形状に形成されており、後述するように主体金具１６の本体部１６ｂ上面部と接合面となる。また、コイルコア１８と主体金具１６における当接部分２４について溶接あるいはロウ付けにより接合されている。そして、ケーシング２３内は絶縁性を向上させるために、絶縁性及び耐熱性に優れた樹脂材料２６（エポキシ樹脂等）を用いることによりモールドされている。
【００３１】
尚、ケーシング２３の上部には、主体金具１６を内燃機関（シリンダーヘッド）に取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させるための六角ナット部２３ｂが形成されている。また、その六角ナット部２３ｂを貫通するケーブル２７を通じて一次コイル１９に低電圧が送られ、二次コイル２１により発生する高電圧（二次電圧）は、その二次電圧を送るためのケーブル２７ｂと接続された出力端子２５により点火プラグ部１１の中心電極１５に供給される構成をしている。
【００３２】
ついで、本実施形態にかかる前記点火プラグ部１１と前記点火コイル部１２とを一体化させることについて説明する。まず、Ｅ字型コイルからなるコイルコア１８を形成し、そのコイルコア１８を構成する中心コア部１８ａに一次コイル１９が捲回された一次ボビン２０及び二次コイル２１が捲回された二次ボビン２２を同軸状に巻装する。ついで、点火プラグ部１１を配し、二次コイル２１から延設するケーブル２７ｂと接続された出力端子２５を点火プラグ部１１の中心電極１５に当接（接続）させ、さらにコイルコア１８と主体金具１６とを当接させる。そして、その当接部分２４を溶接あるいはロウ付けにより接合する。ついで、コイルコア１８を収納するためのケーシング２３を配し、そのケーシング２３の先端部２３ａが点火プラグ部１１の主体金具１６の本体部１６ｂ上面部と当接するまで前記ケーシング２３を挿入する。ケーシング２３の先端部２３ａと主体金具１６の本体部１６ｂ上面部との当接部分２４は、抵抗溶接やレーザー溶接等により接合する。その際、ケーシング２３の先端部２３ａと主体金具１６の本体部１６ｂとを圧接させた状態で接合してもよい。さらに、ケーシング２３の一部分から絶縁性及び耐熱性に優れた樹脂材料２６を、ケーシング２３（コイルコア１８）内の空間部を満たすまで軟化した状態で充填し、その樹脂材料２６を硬化させることによりケーシング２３内をモールドする。
【００３３】
このようにして前記点火プラグ部１１と前記点火コイル部１２を一体化させることにより、コイル一体型点火プラグ１００は、コイルコア１８と主体金具１６により閉磁路を形成する。従って、コイル一体型点火プラグ１００においては、点火コイル部１２の一次コイル１９に低電圧が送り込まれ一次電流が流れると、コイルコア１８及び主体金具１６により形成される閉磁路に磁束Φが発生する。そして、磁束Φは図２に示すような磁路を形成し、その磁束Φはコイルコア１８外部（大気中）を経由することがないため、磁気抵抗を小さくすることが可能となる。その結果、一次電流により磁束が誘起される際の磁束Φの洩れが少なく、高い二次コイル２１の電圧（二次電圧）を発生することができ、二次コイル２１から点火プラグ部１１の中心電極１５に供給される電圧の損失を少なくし、点火プラグ部１１の放電ギャップにおいて良好かつ安定した火花放電を行うことができる。
【００３４】
さらに、本実施形態のコイル一体型点火プラグ１００では、前述したように閉磁路がコイルコア１８と主体金具１６との組合わせにより形成されるものであることから、点火コイル部に予め閉磁路を配した上で点火プラグ部と一体化させる必要性がない。即ち、点火コイル部１２のスペースを縮小化できるばかりか、閉磁路を備えつつも小型化をも満足するコイル一体型点火プラグ１００を提供することができる。
【００３５】
尚、本実施形態のコイル一体型点火プラグ１００のように閉磁路を有する場合には、その閉磁路を構成するコイルコア１８及び主体金具１６の強磁性体材料によっても異なるが、ヒステリシス特性上、磁束密度の最大値（以下、最大磁束密度という）が決まってくる。そのために、一次電流により閉磁路に発生する磁束が最大磁束密度に達してしまい、磁束の変化が有効に起きずに磁気飽和を起こし、一次電流により誘起した磁束を打ち消すように過電流が発生してしまうおそれがある。そこで、本実施形態のコイル一体型点火プラグ１００では、コイルコア１８と主体金具１６により形成される閉磁路に磁束飽和ギャップを形成してなる。詳細には、点火プラグ部１１の絶縁体１３の肉厚をもって磁束飽和ギャップ２９を形成（代用）している。そしてこのように、磁束飽和ギャップ２９を形成することにより、ヒステリシス特性上における最大磁束密度の値の付近に磁束密度の最高値を制限させ、一次コイル１９に一次電流が流れた際に生じる磁束の変化を有効に確保しているのである。尚、絶縁体１３の肉厚は点火プラグ部１１が耐電圧に許容される範囲の肉厚を有している。
【００３６】
また、前述の実施形態においては、コイルコア１８として耐衝撃性に劣る珪素鋼板を使用することから、そのコイルコア１８の欠けや割れ等の欠陥を防止するために金属製のケーシング２３に収納させた上でコイル一体型点火プラグを形成している（図１参照）が、図３に示すように、金属製のケーシングを用いずに、主体金具１６の本体部１６ｂ上面部の一部にネジ切りされた窪み部２８を形成し、その窪み部２８を充填するように絶縁性及び耐熱性に優れた樹脂材料２６によりモールドして回転不能に一体化させたコイル一体型点火プラグ２００であってもよい。このようなコイル一体型点火プラグ２００では、金属製のケーシングを用いる必要がないことから製造工数が減少し、コスト低減にも寄与することが可能となる。
【００３７】
（実施形態２）
前記実施形態１では、中心コア部１８ａ及びその中心コア部１８ａの両側に略平行に位置する外部コア部１８ｂを有する略Ｅ字型コイルからなるコイルコア１８と主体金具１６とにより閉磁路を形成しているコイル一体型点火プラグ１００を例（図１参照）として示したが、本実施形態では別形態をしたコイルコアと主体金具との組合わせにより閉磁路を形成する例について説明する。詳細には、コイルコアが、中心コア部とその中心コア部の外側に位置する円筒状の外部コア部との組合わせにより形成され、さらにその外部コア部が点火コイル部のケーシングの一部を構成するものである。
【００３８】
本実施形態のコイル一体型点火プラグ３００について、図４を参照しつつ説明する。尚、本実施形態のコイル一体型点火プラグ３００は、後述するようにコイルコア３１を備えた点火コイル部３２を前記実施形態１に記載した点火プラグ部１１に一体化させた構造よりなる。この点火コイル部３２は、中心コア部３１ａを有するように珪素鋼板を積層して形成されたＴ字型コイルの外側に、強磁性体材料よりなる、具体的にはフェライトよりなる円筒状の外部コア部３１ｂを配して、Ｔ字型コイルと円筒状の外部コア部３１ｂとを組合わせたコイルコア３１を備えている。尚、中心コア部３１ａには、一次コイル１９が捲回された一次ボビン２０及び二次コイル２１が捲回された二次ボビン２２が同軸状に巻装されている。また、前記円筒状の外部コア部３１ｂの外径は、主体金具１６の本体部１６ｂの外径と略同径となるように形成されている。
【００３９】
ついで、本実施形態にかかる前記点火プラグ部１１と前記点火コイル部３２とを一体化させることについて説明する。まず、Ｔ字型コイルを形成し、そのＴ字型コイルの中心コア部３１ａに一次コイル１９が捲回された一次ボビン２０及び二次コイル２１が捲回された二次ボビン２２を同軸状に巻装する。尚、中心コア部１８ａの一部は、点火プラグ部１１の絶縁体１３の軸孔１４内に挿入（挿設）されている。そして、二次コイル２１により発生する電圧（二次電圧）を送るためのケーブル２７ｂと接続された出力端子２５を点火プラグ部１１の中心電極１５に当接（接続）する。ついで、Ｔ字型コイルを覆うようにして円筒状の外部コア部３１ｂを挿入し、その外部コア部３１ｂとＴ字型コイルと組合わせることによりコイルコア３１を形成する。さらに、円筒状の外部コア部３１ｂを挿入するにあたっては、その外部コア部３１ｂの先端面３１ｃが点火プラグ部１１の主体金具１６の本体部１６ｂ上面部と当接するまで挿入する。そして、円筒状の外部コア部３１ｂの先端面３１ｃと主体金具１６の本体部１６ｂ上面部との当接部分３３を、抵抗溶接やレーザー溶接等により接合する。その際、外部コア部３１ｂの先端部３１ｃと主体金具１６の本体部１６ｂとを圧接させた状態で接合してもよい。ついで、円筒状の外部コア部３１ｂと主体金具１６とが接合されている反対側から、絶縁性及び耐熱性に優れた軟化した状態の樹脂材料３４（エポキシ樹脂等）を円筒内の空間部を満たすまで充填し、その樹脂材料３４を硬化させ、六角ナット部３５を一面に有する常磁性体材料からなる円板３６を外部コア部３１ｂに接合することで密閉する。
【００４０】
このようにして前記点火コイル部３２と前記点火プラグ部１１を一体化させることにより、本実施形態のコイル一体型点火プラグ３００は、コイルコア３１と主体金具１６により閉磁路を形成する。さらに、そのコイルコア３１を構成する円筒状の外部コア部３１ｂが、点火コイル部３２のケーシングの一部を代用する構成を有する。従って、コイル一体型点火プラグ３００では、コイルコアを別体のケーシングを用いて収納させる必要がなく、コイルコアの機能とケーシングの機能を同時に果たすようにコイルコアが形成されることにより、実施形態１と比較しても、より小型化を満足するコイル一体型点火プラグを提供することができる。
【００４１】
（実施形態３）
本実施形態では、前記実施形態１または２のコイル一体型点火プラグにおける点火プラグ部の中心電極を、強磁性体材料であるニッケル（ニッケル合金）等を用いて形成することにより、コイルコア及び主体金具により形成される閉磁路とともに、その閉磁路の一部を形成するものである。以下、本実施形態を説明するにあたっては、実施形態１と同構造をしてなるコイル一体型点火プラグを用いた上で説明することにする。
【００４２】
図５に示すように、本実施形態のコイル一体型点火プラグ４００の構造は、基本的に実施形態１（図１参照）と同様であるが、中心電極４２が、強磁性体材料であるニッケルよりなる合金により形成されている。即ち、その中心電極４２が、コイルコア１８及び主体金具１６により形成される閉磁路の一部を構成することになる。従って、一次電流により磁束Φが発生した場合においては、その磁束Φは図５に示すような磁路を形成する。その結果、閉磁路における磁束の切れ目となる部分が最小限に縮小されることから、磁束Φの洩れを最小限に抑制することができ、点火プラグ部４１の中心電極４２へ供給するための点火コイル部１２からの電圧の損失についても最小限に抑制することができる。尚、本実施形態においても、絶縁体１３の肉厚を代用して磁束飽和ギャップ４３を形成している。
【００４３】
しかも、前記実施形態１〜３に記載のコイル一体型点火プラグは、メタンガス等といった気体燃料を燃料とするガスエンジンに取り付けられることで、より効果を発揮する。
【００４４】
通常、気体燃料は、液体燃料であるガソリンに比べて絶縁性が高いため、気体燃料を用いるガスエンジンでは、相対的に放電電圧が高くなる。詳細には、ガスエンジンにおける点火プラグ部での放電電圧は、ガソリンエンジンの場合と比べ３０〜４０％大きくかかるものである。さらに、点火プラグ部で飛火するためには、火花放電するために供給される電源電圧が放電電圧と比べて大きくなければならない。そのために、ガスエンジンに取り付けられるコイル一体型点火プラグにおいては、火花放電するために供給される電圧の洩れが少ないことが要求される。
【００４５】
そこで、前記実施形態１〜３に記載のコイル一体型点火プラグにあっては、前述したようにコイルコアと主体金具により、あるいはコイルコアと主体金具に加えて中心電極により閉磁路を形成してなるものであることから、一次コイルに低電圧が送り込まれて一次電流が流れた際においても、前記閉磁路に発生する磁束の洩れが少なく、高い二次コイルの電圧（二次電圧）を発生することができるものである。即ち、本実施形態１〜３に記載のコイル一体型点火プラグをガスエンジンに取り付けた場合にも、高効率で良好かつ安定した火花放電を行うことが可能となる。従って、気体燃料を燃料とするガスエンジンにあっては、本発明のコイル一体型点火プラグは非常に効果的である。
【００４６】
しかも、ガスエンジンは燃料として気体燃料を使用することから、点火プラグ部に燻り（絶縁体へのカーボン付着のこと）がほとんど生じることがない。そのため、コイル一体型点火プラグとしての寿命の長寿命化が図れ、またプラグ交換を不要とすることができることから、コイル一体型プラグのメンテナンスフリーを実現することができる。
【００４７】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態１〜３において、点火プラグ部は一極の接地電極により構成されたものを示したが、多極であっても何等構わない。また、実施形態３においては、中心電極が強磁性体材料であるニッケルの合金よりなるもので構成されたものを示したが、中心電極の熱引きを良好にするために、銅よりなる芯部を強磁性体材料であるニッケルよりなる合金により被覆した形で中心電極を構成してもよい。
【００４８】
さらに、実施形態１〜３においては、点火プラグ部の主体金具に内燃機関（シリンダーヘッド）に固定するためにネジ部が形成された構成であったが、このネジ部の部分を雄ネジを形成せずに単に円筒状に形成し、加えて点火コイル部の一部において内燃機関と固定するためのボルト孔を有するフランジ部を形成した構成のコイル一体型点火プラグとしてもよい。このようにコイル一体型点火プラグを構成することにより、内燃機関への取り付けに対しては、六角ナット部にプラグレンチ等を嵌め込み回転させることにより主体金具のネジ部を回転させて取り付ける必要性がない。即ち、内燃機関に前記構成のコイル一体型点火プラグを挿入し、フランジ部のボルト孔と内燃機関に設けられたボルト孔とを位置合わせした後、ボルト締め固定するだけで取り付けが可能となるので、コイル一体型点火プラグの取り付けを容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態のコイル一体型点火プラグにかかる部分断面全体図である。
【図２】第１の実施形態のコイル一体型点火プラグに形成された閉磁路における磁束Φの磁路を示した概念図である。
【図３】樹脂材料によりコイルコア全体を覆ってなる第１の実施形態の別形態を示したコイル一体型点火プラグにかかる部分断面全体図である。
【図４】第２の実施形態のコイル一体型点火プラグにかかる部分断面全体図である。
【図５】第３の実施形態のコイル一体型点火プラグにかかる部分断面全体図、並びに、そのコイル一体型点火プラグに形成された閉磁路における磁束Φの磁路を示した概念図である。
【図６】 従来技術における、閉磁路型コイルコアを点火コイル部に配したコイル一体型点火プラグの部分断面全体図である。
【図７】 従来技術における、コイルコアと強磁性体材料により形成された円筒との組合わせにより形成される閉磁路を点火コイル部に配したコイル一体型点火プラグの部分断面全体図である。
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００ コイル一体型点火プラグ
１１、４１ 点火プラグ部
１２、３２ 点火コイル部
１３ 絶縁体
１５、４２ 中心電極
１６ 主体金具
１６ｂ 本体部
１８、３１ コイルコア
１８ａ、３１ａ 中心コア部
１８ｂ 外部コア部
３１ｂ 外部コア部（円筒状の外部コア部）
１９ 一次コイル
２１ 二次コイル
２９、４３ 磁束飽和ギャップ

Claims (7)

1. 一次コイル及び二次コイルを巻装してなる中心コア部と該中心コア部の外側に位置する外部コア部とを有する強磁性体材料よりなるコイルコアを備えてなる点火コイル部と、
   軸孔を有し該軸孔に中心電極が挿設されている絶縁体と、該絶縁体を嵌着する主体金具とを備えてなる点火プラグ部と
   から構成され、
   前記点火コイル部と前記点火プラグ部とが回転不能に一体化されていると共に、
   該点火コイル部の前記コイルコアと該点火プラグ部の前記主体金具により閉磁路が形成されている
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。
2. 請求項１に記載のコイル一体型点火プラグであって、
   前記外部コア部は略円筒状に形成され、かつ、該外部コア部が前記点火コイル部のケーシングの一部を形成している
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。
3. 請求項１または２に記載のコイル一体型点火プラグであって、
   前記中心コア部の一部が前記絶縁体の前記軸孔内に挿設されている
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。
4. 請求項１〜３に記載のコイル一体型点火プラグであって、
   前記中心電極の少なくとも一部が強磁性体材料により形成されると共に、前記閉磁路の一部を形成している
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。
5. 請求項１〜４に記載のコイル一体型点火プラグであって、
   前記閉磁路は、少なくとも１つ以上の磁束飽和ギャップを有している
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。
6. 請求項５に記載のコイル一体型点火プラグであって、
   前記磁束飽和ギャップに、前記絶縁体が挿入されている
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。
7. 請求項１〜６に記載のコイル一体型点火プラグは、燃料として気体燃料を使用するガスエンジンに取り付けられる
   ことを特徴とするコイル一体型点火プラグ。

Images