JP6613166B2 - 内燃機関用点火コイルおよび内燃機関用点火コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火プラグに高電圧を供給する点火コイルに関する。

内燃機関用点火コイルは、コイルケース内に、中心鉄心と、その中心鉄心の周囲を包囲するように側面鉄心が設けられている。中心鉄心の外周にはバッテリに接続された一次コイルが配置されるとともに、その一次コイルの外周には間隔をもってプラグに接続された二次コイルが配置され、二次コイルの外周には間隔をもって側面鉄芯が配置され、一次コイルと二次コイルとの間及び二次コイルと側面鉄芯との間等の絶縁性を確保するために、コイルケース内は絶縁用樹脂により封止されている。

車両等のエンジンにおける内燃機関の点火プラグに火花放電を発生させるために高電圧を供給する内燃機関用点火コイルは、燃費規制施行に伴い小型化、高出力化が要求されている。つまり、高電圧でも高い耐久性を有する点火コイルが必要とされている。

本技術分野の背景技術として特許文献１のような技術がある。特許文献１には、「樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、熱硬化性樹脂中に分散された充填材と、を含む樹脂組成物であって、充填材の粒度分布曲線は、小径ピークＡと、小径ピークＡよりも頻度が高い大径ピークＢと、小径ピークＡと大径ピークＢとの間に位置し小径ピークＡよりも頻度が低い谷間Ｃと、を有することを特徴とする樹脂組成物を用いた点火コイル」が開示されている。

特許文献１では、球状の大径粒子Ｂの隙間に球状の小径粒子Ａを入り込ませることにより樹脂の流動性を向上させることで巻線間への樹脂の浸透性を向上させ、絶縁体における絶縁破壊の抑制を試みている。

特開２００５−２３１０号公報

特許文献１に開示されているような充填材を樹脂中に分散させる技術を点火コイルに適用することにより高耐圧化が期待できる。しかし、１５ｋＶ以上の高電圧下においては、充填材が球状であるため充填材に沿って進展する電気トリーの迂回効果が十分に働かず、その効果は限定的となる。

また、特許文献１で例示されている小径ピークの粒径０．７〜３μｍの充填材はより粒径の大きい充填剤と比較して添加量に比して粘度の増大が大きいため、十分な絶縁性を発揮させるだけの充填材を添加した場合、注入が困難になるかもしくは注入が可能であってもボイドを含みやすくなり却って絶縁性が低下するという問題があった。

また、小径の充填材の含有量が増大すると、小径の充填材が電線周囲に障壁を作り、却って樹脂の電線への含浸を阻害するという問題もあった。

本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたもので、絶縁材料の絶縁性及び耐久性を向上することにより、高出力化に対応可能な内燃機関用点火コイルを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関用点火コイルは、中心鉄心と、前記中心鉄心の外周に配置された一次コイルと、前記一次コイルの外周に配置された二次コイルと、前記二次コイルの外周に配置された側面鉄心と、前記中心鉄心と前記一次コイルと前記二次コイルとを前記側面鉄心の内側で封止する絶縁材料と、を備え、前記絶縁材料は、前記二次コイルの巻線径よりも粒径の小さい第１の層状珪酸塩が前記側面鉄心の近傍よりも前記二次コイルの近傍に高濃度に存在し、前記二次コイルの外周側と前記側面鉄心の間に前記二次コイルの巻線径よりも粒径が大きい第２の層状珪酸塩が前記第１の層状珪酸塩よりも高濃度に存在し、前記第２の層状珪酸塩は、当該層状珪酸塩の粒子の長辺と厚さの比であるアスペクト比が５０以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る内燃機関用点火コイルの製造方法は、コイルケース内に、中心鉄心と、前記中心鉄心の外周に配置された一次コイルと、前記一次コイルの外周に配置された二次コイルと、前記二次コイルの外周に配置された側面鉄心と、を備える内燃機関用点火コイルの製造方法であって、（ａ）エポキシ樹脂と、前記エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対し酸無水物基が１当量よりも多くなる量の酸無水物と、硬化促進剤と、第１の層状珪酸塩と、前記第１の層状珪酸塩よりも粒径の大きい第２の層状珪酸塩とを撹拌混合し、エポキシ樹脂組成物を生成する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程において生成した前記エポキシ樹脂組成物を、予め加熱した前記コイルケース内に注入し、加熱処理を行う工程と、を含み、前記第２の層状珪酸塩の粒径は、前記二次コイルの巻線径よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、高い絶縁性及び高い耐久性を有する絶縁材料を備えた点火コイルを提供できる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関用点火コイルの概略構成図である。 図１における内燃機関用点火コイルのＡ−Ａ’線断面図である。 本発明の一実施形態に係る点火コイルの層状珪酸塩の作用を示す模式図である。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面及び各実施例において同一又は類似の構成要素については同じ符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明を省略する。

図１及び図２には、本発明に係る内燃機関用点火コイルの一実施形態が示されている。図１は内燃機関用点火コイルの概略構成図であり、図２は図１における内燃機関用点火コイルのＡ−Ａ’線断面図である。

図１において、内燃機関用点火コイル１は、内燃機関の各シリンダのプラグホールに装着されて点火プラグに直結し使用される独立点火型の内燃機関用点火コイルである。図２に示すように、内燃機関用点火コイル１は、中心鉄心部６Ａと側面鉄心部６Ｂとから構成される鉄心を有し、この鉄心により磁気回路が構成されている。また、点火コイルは、コイルケース７とコイルケース７内に収容された一次コイル３と二次コイル５とを備え、コイルケース内には絶縁用樹脂１０が注入され封止されている。

本実施形態において、一次コイルは、中心鉄心部６Ａを格納する一次ボビン２と、一次ボビンに巻装された電線と、から構成される。鉄心６は、０．２ｍｍ〜０．７ｍｍの珪素鋼板をプレス積層して閉磁路をなす磁路を形成している。中心鉄心部６Ａの一端には、側面鉄心部６Ｂが設けられている。側面鉄心部６Ｂの中心鉄心部側と反対側の端部は、閉磁路が形成される。一次コイル３の電線には、線径０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ程度のエナメル線が用いられる。電線は一層当たり数十回ずつ数層にわたり合計百ないし三百回程度一次ボビン２に積層巻されることにより、一次コイル３が形成される。

また、二次コイル５は、一次ボビン２に周設された二次ボビン４と、二次ボビン４に巻装された電線と、から構成される。この二次ボビン４は、複数個の巻溝が形成されており、熱可塑性合成樹脂によって成形される。二次コイル５の電線としては、例えば線径０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度のエナメル線が用いられる。エナメル線が合計五千ないし三万回程度二次ボビン４に分割巻されることにより二次コイル５が形成される。

なお、中心鉄心部６Ａの他端と、側面鉄心部６Ｂとの空隙部には、一次コイル３の通電によって鉄心６を励磁する方向と逆方向に磁化された永久磁石が挿入されていてもよい。

一次コイル３に供給する電力は、端子８を介して供給される。端子８には、コネクタが接続される。一方、二次コイル５には、高圧端子９が接続されている。二次コイル５には、一次コイル３の通電によって点火プラグに火花放電を発生させるための高電圧が誘起される。二次コイル５に誘起された高電圧は、高圧端子９を介して点火プラグに供給され、点火プラグは二次コイル５に誘起された高電圧の供給を受け火花放電を発生させる。

一次コイル３、二次コイル５が収容されているコイルケース７には、熱硬化性樹脂で構成される絶縁用樹脂１０が封入されている。絶縁用樹脂１０は、コイルケース７の内側と、一次ボビン２に巻装された一次コイル３、二次ボビン４に巻装された二次コイル５との隙間に充填され、絶縁用樹脂１０を硬化させて一次コイル３、二次コイル５との絶縁を行っている。コイルケース７内では、絶縁用樹脂１０によって一次コイル３、二次コイル５、一次ボビン２、二次ボビン４が絶縁され、固定されている。

図３に本発明の一実施形態に係る点火コイルの電線周囲の模式図を示す。絶縁用樹脂１０は、酸無水物で架橋されたエポキシ樹脂と充填材とを含む。充填材は、二次コイルに用いられる電線（二次電線（二次導線）１４）よりも粒径が小さく電線間に入り込むことができる層状珪酸塩Ａ１１と、二次電線（二次導線）１４よりも粒径が大きく二次電線（二次導線）間には入り込めないが、平均アスペクト比が５０以上で電気トリーの迂回効果の大きい層状珪酸塩Ｂ１２の少なくとも２種を含むことを特徴とする。また、カルボン酸アミドを含んでもよい。

電気トリーは線径の細い電線と樹脂の隙間に発生しやすい。図３に示すように層状珪酸塩Ａ１１は二次電線（二次導線）１４の径よりも粒径が小さいため、二次電線（二次導線）間に入り込むことができる。また、層状珪酸塩はエポキシ樹脂よりも誘電率が大きいため、二次電線（二次導線）近傍に存在することで二次電線（二次導線）から発生する電界を緩和することで電気トリーの発生を抑制することができる。一方、層状珪酸塩Ｂ１２は二次電線（二次導線）径よりも粒径が大きいため二次電線（二次導線）間に入り込むことはできないが、二次電線（二次導線）の外側に存在することで電気トリーが発生した際には表面に沿って電気トリーを進展させる。

その際、球状粒子（アスペクト比１）等と比較してアスペクト比が大きいため絶縁破壊に至るまでの電気トリーの進展距離を大幅に延長させることが可能となり、従って絶縁性を向上させることができる。

ここで、アスペクト比とは粒子の最も長い辺と最も短い辺の比であり、薄片状の層状珪酸塩においては長辺と厚さの比に相当する。

カルボン酸アミドはクレイやマイカ等のナノ充填材にくらべて小さいため、電線間にも容易に入り込むことができる。カルボン酸アミドはエポキシ樹脂と誘電率が異なるため、電界を緩和することで電気トリーの発生を抑制することができる。また、ガス化しやすいため、エポキシ樹脂がガス化するより前にカルボン酸アミドがガス化することにより、電気ツリーの伸展を抑制できる。その結果、絶縁性を向上できる。また、ガラス転移点等の物性を向上できる。

なお、カルボン酸アミドは、一次コイル又は二次コイルを形成する電線の線間に存在していることが好ましい。

以上のように、粒径及びアスペクト比が異なる少なくとも二種の層状珪酸塩を含む無機質充填材をエポキシ樹脂中に分散させた絶縁材料を用いることにより、高電圧でも高い耐久性を有する内燃機関用点火コイルを提供できる。

絶縁用樹脂１０としては、例えば、エポキシ樹脂を含有する主剤と、酸無水物を含有する硬化剤と、エポキシ樹脂組成物の硬化物と、粒径及びアスペクト比が異なる少なくとも二種の層状珪酸塩を含む無機質充填材とを用いることができる。また、１級アミン、２級アミン、３級アミン、又は４級アミンのいずれかを含み、エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対し酸無水物の酸無水物基が１当量より過剰であってもよい。

上記エポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、芳香族エポキシ樹脂であるビスフェノール型エポキシ樹脂及びノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等が挙げられる。

ノボラック型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。脂環式エポキシ樹脂を用いても良い。これらの中でも、揮発性が小さく低粘度であるため取り扱いが容易なビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることが好ましく、特にビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が望ましい。

絶縁用樹脂１０を形成するためのエポキシ樹脂組成物に用いられる酸無水物は、例えば、フタル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヒドロ無水フタル酸、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフリル）−３−メチル−３−シクロヘキセン−１，２−ジカルボン酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸−マレイン酸付加物、ドデセニル無水コハク酸、ポリアゼライン酸無水物、ポリドデカン二酸無水物、クロレンド酸無水物、３ｏｒ４−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、３ｏｒ４−メチル−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸、３ｏｒ４−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。これらの酸無水物は、エポキシ樹脂用硬化剤として用いられる。

絶縁用樹脂１０に用いられる層状珪酸塩は、ＳｉＯ_４四面体が３個の酸素原子を互いに共有して連なり、二次元的な、平らな層構造を有しており、このような層構造を複数層積層して形成されている。層状珪酸塩の層と層の間には水素原子が入って水酸基（ＯＨ基）が形成されていることが多い。層状珪酸塩としては、白雲母、金雲母、黒雲母、脆雲母、クロライト、フロゴパイト、レピドライト、マスコバイト、バイオタイト、パラゴナイト、レビトライト、マーガライト、バーミキュライト類等の雲母（マイカ）及びその変質鉱物が上げられる。

層状珪酸塩の平均粒径は、粒径の小さなものは２μｍ〜２０μｍが望ましく、粒径の大きなものは１０μｍ以上が望ましい。層状珪酸塩は平均粒径２μｍ以下であると、層状珪酸塩の添加量に比して粘度増大が大きくなるため、十分な絶縁性を得ようとすると樹脂の注入が困難になる虞がある。本発明の樹脂組成物における層状珪酸塩の含有量は０．１重量％〜４０重量％であり、好ましくは０．５重量％〜２０重量％である。０．１重量％未満の場合、十分な絶縁破壊強度増大の効果が見られず、４０重量％を超過する場合、硬化前の樹脂の粘度が著しく増大し、注入及び成形が困難となる虞がある。

層状珪酸塩はそのまま用いることもできるが、層状珪酸塩の層間には、１級、２級もしくは３級アンモニウムイオンがイオン交換反応により挿入（インターカレート）されていることが好ましい。層状珪酸塩の層間にアミンをインターカレートさせることにより、層状珪酸塩の層間を高度に剥離した状態で、絶縁用樹脂（硬化物）中に高密度で均一に層状珪酸塩を分散させることができる。また、層状珪酸塩の層間にアミンをインターカレートさせることにより、層状珪酸塩を添加しても粘度が過度に高くならないため、層状珪酸塩の添加量を多くでき、絶縁性を向上できる。

層間に１級〜３級アミンをインターカレートした層状珪酸塩を用いる場合、アミンがインターカレートされた層状珪酸塩１重量部あたり１．７重量部〜２．０重量部の酸無水物を添加することが好ましい。

アンモニウムイオンには最大３つの炭化水素基が置換されているが、その一つは炭素数１以上のアルキル基であり、炭素数８以上が望ましい。アルキル基により、塩を形成している親水性の層状珪酸塩の層間の親油性を高め、イオン性が低い樹脂をマイカ層間に侵入させやすくする効果がある。

また、アルキル基は１４０℃以上に加熱することで熱運動が極めて活発になるため、層間を熱運動で押し広げ、硬化過程でさらに多くの樹脂を層間に侵入させる効果を発揮する。層間に樹脂が侵入することで、インターカレートされた有機イオンの一部は樹脂中に拡散しマイカ層外にも流出する。樹脂と接触した有機イオンはアンモニウムイオンであるため、エポキシ樹脂の硬化剤である酸無水物と反応し、カルボン酸アミドを形成する。

この副反応は主反応であるエポキシ樹脂と酸無水物の架橋反応と並行して進行するため、従来例のようにエポキシ樹脂に対し酸無水物を当量添加するアミンと反応する酸無水物の量だけエポキシと酸無水物の架橋が減少し、ガラス転移点が低下する。そこで、酸無水物をエポキシ樹脂に対し当量より過剰に添加することでエポキシと酸無水物の架橋を十分に形成させる。

層状珪酸塩の層間に１級〜３級アミンをイオン交換反応によりインターカレートさせる方法は、該層状珪酸塩の粉末を１級〜３級アミンの溶液中に加えて加熱処理することで、該層状珪酸塩の層間に存在するカリウムイオンをアンモニウムイオンに置換し、有機修飾することによってなされる。この際の処理温度としては４０℃〜１００℃が望ましい。その後濾過及び洗浄を行うことで未置換のイオンを十分に除去した後、乾燥を行うことで層間に１級〜３級アミンがアンモニウムイオンとしてインターカレートされた層状珪酸塩である有機−無機複合体を得ることができる。

層間に１級〜３級アミンをインターカレートした層状珪酸塩を用いる場合、層状珪酸塩の平均粒径は２μｍ〜５０μｍであるのが好ましい。このようにすると、樹脂組成物の粘度が過度に高くなることはなく、また、層状珪酸塩の層間が剥離せず微粉化するという問題を防止することもできる。

これに対し、層状珪酸塩の平均粒径が１μｍ未満になると（ナノ分散になると）、層状珪酸塩の表面積が大きくなり過ぎてしまう。そのため、樹脂組成物の粘度が過度に高くなり、層状珪酸塩を５質量％以上添加することが困難となる。従って、十分な量の層状珪酸塩を添加することによって得られる絶縁寿命の向上、電気絶縁性の向上、ガスバリア性の向上、熱伝導性の向上といった諸効果を十分に得ることができない場合がある。また、層状珪酸塩の層間が剥離せず微粉化するという問題も生じる。

他方、層状珪酸塩の１次粒子の平均粒径が５０μｍを超えると、樹脂組成物として使用する場合、電子部品の微細な部分に充填できない場合がある。

カルボン酸アミドを用いる場合、カルボン酸アミドとエポキシ樹脂とを含む絶縁材料（絶縁用樹脂）を形成するために、エポキシ樹脂組成物中における酸無水物の含有量は、酸無水物の添加量はエポキシ樹脂に対して１当量より過剰であればよい。酸無水物を硬化剤として用いる場合、エポキシ基１個に対して通常、酸無水物基０．８個〜０．９個程度が好適であるとされている。しかし、カルボン酸アミドを形成させるために樹脂組成物中にアミンを含ませる場合、酸無水物はエポキシ樹脂だけでなくアミンとも反応するため、酸無水物の含有量がエポキシ樹脂に対し１当量以下の場合、エポキシの架橋が不十分となり、ガラス転移点の低下等の物性悪化が生じ絶縁材料の耐久性が低下する虞がある。したがって、酸無水物をエポキシ樹脂との硬化反応に必要な１当量よりも過剰に添加していることでエポキシの硬化反応を十分に進行させ、耐久性低下を抑制できる。

また、酸無水物はアミン１モルに対して０．５モル反応することでカルボン酸アミドを形成する。そのため、酸無水物はエポキシ樹脂に対して１当量に加え、添加したアミン１モルに対し０．４モル〜０．６モルを添加することが望ましい。つまり、酸無水物の含有量は、エポキシ樹脂に対し１．０１当量〜５当量であることが好ましく、１．０５当量〜３当量であることがさらに好ましい。

樹脂の絶縁破壊は電気トリーの進展により発生するが、エポキシ樹脂と比較してガス化しやすいカルボン酸アミドが樹脂中に存在することで、電気火花によるガス化時の圧力が増大しやすくパッシェンの法則により放電が減少する。その結果、電気トリーの進展速度が減少するため絶縁性を向上させることができる。

アミンは、１級乃至３級アミンを用いる。なお、４級アミンは反応性の高いＮ−Ｈ結合を持たず酸無水物との反応性が低いため、好適でないが、１級〜３級アミンと、酸無水物との反応性（反応速度）を調節するため、適宜添加することができる。

上記アミンとしては、オクチルアミン、ラウリルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アクリルアミン、ベンジルアミン、アニリン等の１級アミン、ジラウリルアミン、ジテトラデシルアミン、ジヘキサデシルアミン、ジステアリルアミン、Ｎ−メチルアニリン等の２級アミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン等の３級アミンが挙げられる。これらの１級〜３級のアミンは単独もしくは２種類以上の混合物として使用することができる。

エポキシ樹脂組成物中におけるアミンの含有量は、エポキシ樹脂に対し０．１重量部〜２０重量部であることが好ましく、０．５重量部〜１０重量部であることがさらに好ましい。アミンの含有量が０．１重量部未満であると、ガラス転移点が低下するため高温環境下での耐久性が低下する。一方、アミンの含有量が２０重量部を超えると線膨張率が増大し、クラックや剥離の発生率が増大する。

エポキシ樹脂組成物においては、エポキシ樹脂、酸無水物、層状珪酸塩、アミンの他に、硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては例えば、２−エチル４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−エチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）、ジアザビシクロノネン（ＤＢＮ）等があるが、これらに限定されるものではない。

本発明に係る絶縁材料には、層状珪酸塩以外の無機充填材を添加しても良い。無機充填材は耐熱性向上及び熱膨張率低減等のために配合され、水酸化アルミニウム、クレイ、タルク、アルミナ、ガラス粉末等があるが、本発明では水酸化アルミニウム及びシリカが好ましく、シリカが特に好ましい。

無機充填剤には分離・沈降が小さく、配合時の粘度増大が小さいことが望ましいが、そのためには無機充填剤の平均粒径は１μｍ〜５０μｍであることが好ましい。無機充填材は主剤もしくは硬化剤あるいはその両方に配合してよい。無機充填剤の配合量はエポキシ樹脂及び硬化剤の合計１００重量部に対し１０重量部〜３００重量部が好ましい。上記範囲より小さいと無機充填剤を配合する効果が小さく、大きいと粘度増大が大きく主剤と硬化剤の混合後の取り扱いが困難となる場合がある。本発明では、上記素材の他、必要に応じて消泡剤、カップリング剤、反応希釈剤、チクソ付与剤、顔料等を使用することもできる。

また、本発明の絶縁材はコイルを有する電気機器の絶縁にも用いることができ、例えばモータのコイルに含浸させることで絶縁性を向上させることができる。

＜点火コイルの製造方法＞
本発明に係る点火コイルの製造方法は、樹脂組成物調整工程と、樹脂組成物を硬化する硬化処理工程と、を含む。

樹脂組成物の調製方法に特に限定はなく通常の方法が適用される。例えば、主にエポキシ樹脂を含む主剤は、エポキシ樹脂、層状珪酸塩、無機充填材及びその他の添加剤等を配合して、これらをＤＣモータ、らいかい機、ディスパーザー等の装置で撹拌混合することで調製することができる。主に酸無水物を含む硬化剤についても同様に、エポキシ樹脂用硬化剤としての酸無水物、層状珪酸塩、無機充填材及びその他添加剤等を撹拌混合することで調製することができる。

樹脂組成物調整工程において、エポキシ樹脂と、層状珪酸塩と、アミンと、エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対し酸無無水物基が１当量よりも過剰となるように添加した酸無水物とを、真空脱泡しながら撹拌混合することが好ましい。エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対し、酸無水物の酸無水物基が１当量よりも過剰とすることにより、カルボン酸アミドが生成するためである。１級〜３級アミンと酸無水物とが反応することにより生成したカルボン酸アミドが樹脂中に存在することで絶縁性が向上する。

また、樹脂組成物調整工程において、エポキシ樹脂と、アミンと、層状珪酸塩と、アミンと層状珪酸塩の合計重量に対し１．７重量部以上２．０重量部以下となるように添加した酸無水物と、を真空脱泡しながら撹拌混合してもよい。アミンと層状珪酸塩の合計重量に対し１．７重量部以上２．０重量部以下となるように酸無水物を添加、混合することにより絶縁性が向上する。

硬化処理工程とは、樹脂組成物をコイルケース７に注入した後、加熱する工程である。本発明に係る樹脂組成物は、加熱することにより硬化できる。硬化処理工程は、予め加熱したコイルケース７に樹脂組成物を注入した後、加熱してもよい。硬化温度は、アルキル基の熱運動の点から１４０℃以上とするのが好ましく、１８０℃以上とするのがより好ましい。

また、予めアミンと酸無水物を反応させることでカルボン酸アミドを生成させた後、エポキシ樹脂を添加することによりエポキシ樹脂組成物を形成した後、硬化することにより形成させてもよい。その際の処理温度は４０℃〜１００℃が望ましい。

以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜点火コイルの製造＞
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部と、チル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）９０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、合成マイカ（ミクロマイカＭＫ−１００、平均粒径３．４μｍ〜５．５μｍ、アスペクト比３０〜５５、コープケミカル（株）製）１重量部と、合成マイカ（ミクロマイカＫＭ、平均粒径１６．２μｍ〜２１．６μｍ、アスペクト比１３０〜２１０、コープケミカル（株）製）４重量部を添加した後、撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部と、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）５０重量部と、硬化促進剤（キュアゾール２Ｅ４ＭＺ、四国化成（株）製）０．８５重量部と、天然マイカ（Ｙ−１８００、平均粒径１０μｍ、アスペクト比７０、ヤマグチマイカ（株）製）１重量部と、天然マイカ（Ｙ−３０００、平均粒径２３μｍ、アスペクト比７０、天然マイカ（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

Ｎ−メチルステアリルアミン（東京化成（株）製）１２重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）７０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、天然マイカ（Ｙ−１８００、平均粒径１０μｍ、アスペクト比７０、ヤマグチマイカ（株）製）１重量部と、天然マイカ（Ｙ−３０００、平均粒径２３μｍ、アスペクト比７０、天然マイカ（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

Ｎ，Ｎ−ジメチルオクタデシルアミン（東京化成（株）製）１２重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）６０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、天然マイカ（Ｙ−１８００、平均粒径１０μｍ、アスペクト比７０、ヤマグチマイカ（株）製）１重量部と、天然マイカ（Ｙ−３０００、平均粒径２３μｍ、アスペクト比７０、天然マイカ（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

ステアリルアミン（東京化成（株）製）１２重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）９０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、天然マイカ（Ｙ−１８００、平均粒径１０μｍ、アスペクト比７０、ヤマグチマイカ（株）製）１重量部と、天然マイカ（Ｙ−３０００、平均粒径２３μｍ、アスペクト比７０、天然マイカ（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

Ｎ−メチルステアリルアミン（東京化成（株）製）１２重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）７０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）１重量部と、合成マイカ（ミクロマイカＫＭ、平均粒径１６．２μｍ〜２１．６μｍ、アスペクト比１３０〜２１０、コープケミカル（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

Ｎ，Ｎ−ジメチルオクタデシルアミン（東京化成（株）製）１２重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）６０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）１重量部と、合成マイカ（ミクロマイカＫＭ、平均粒径１６．２μｍ〜２１．６μｍ、アスペクト比１３０〜２１０、コープケミカル（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

＜アミンがインターカレートされた層状珪酸塩の合成＞
７ｇの合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）に５６０ｍｌの蒸留水を加え、還流下で８０℃、２時間３５０ｒｐｍで撹拌することで溶液中にマイカを分散させた。また別途０．０７ｍｏｌ／Ｌの濃度の塩酸１７３ｍｌと挿入剤である種々の１級〜３級アミン（８．９ｍｍｏｌ）を還流下で８０℃、２時間３５０ｒｐｍで撹拌することでアミンイオンを調製した。

混合したアミンイオン溶液を、マイカを分散させた溶液に加え、さらに還流下で８０℃、２時間３５０ｒｐｍで攪拌した。撹拌後、混合溶液を吸引濾過し、得られた沈殿物を８０℃の蒸留水とエタノール（体積比１：１）を混合したものを５０ｍｌ用いて洗浄した。この操作を１０回繰り返して行うことで、反応によって生成した塩化ナトリウム及び未反応のアンモニウムイオンを除去した。

その後減圧下８０℃で１０時間乾燥させた後粉砕することでアンモニウムイオンがインターカレートされた層状珪酸塩を得た。

＜点火コイルの製造＞
層状珪酸塩として合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）を用い、その層間にステアリルアミン（東京化成（株）製）を挿入したもの１．５重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）６０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、合成マイカ（ミクロマイカＫＭ、平均粒径１６．２μｍ〜２１．６μｍ、アスペクト比１３０〜２１０、コープケミカル（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

実施例８と同様の方法で、アミンがインターカレートされた合成マイカを得た。

層状珪酸塩として合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）を用い、その層間にＮ−メチルステアリルアミン（東京化成（株）製）を挿入したもの１３重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）７０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部と、合成マイカ（ミクロマイカＫＭ、平均粒径１６．２μｍ〜２１．６μｍ、アスペクト比１３０〜２１０、コープケミカル（株）製）４重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケースに注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

実施例８と同様の方法で、アミンがインターカレートされた合成マイカを得た。

層状珪酸塩として合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）を用い、その層間にＮ−メチルステアリルアミン（東京化成（株）製）を挿入したもの１３重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、メチル−３，６−エンドメチレン−１，２，３，６−テトラヒドロ無水フタル酸（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）８０重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部を添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱した型に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことでマイカ分散樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

＜比較例１＞
層状珪酸塩として合成マイカ（ＭＥ−１００、平均粒径５．６μｍ〜７．６μｍ、アスペクト比５６〜７６、コープケミカル（株）製）を用い、その層間にＮ−メチルステアリルアミン（東京化成（株）製）を挿入したもの１３重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８、三菱化学（株）製）１００重量部に添加した後、酸無水物（ＭＨＡＣ−Ｐ、日立化成（株）製）４５重量部と、硬化促進剤（ＤＢＵ、サンアプロ（株）製）１．７重量部とを添加した後撹拌混合及び真空脱泡を行うことで樹脂組成物の調製を行った。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱した型に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことでマイカ分散樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を予め６０℃に加熱したコイルケース内に注入し、真空脱泡を行った後１４０℃で５時間硬化処理を行うことで点火コイルを得た。

＜電圧耐久評価試験＞
実施例１〜実施例１０及び比較例１で作製した点火コイルについて４０ｋＶでの電圧耐久評価試験を行った。点火コイルに１２Ｖを連続的に印加し絶縁破壊するまでの点火回数を測定した。電圧耐久評価試験の結果を表１に示す。

表１より、酸無水物の添加量をエポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して過剰に添加したエポキシ樹脂組成物を硬化させることにより形成された絶縁材料（絶縁用樹脂）を用いることにより、絶縁破壊時間が長くなることが分かった。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…内燃機関用点火コイル、２…一次ボビン、３…一次コイル、４…二次ボビン、５…二次コイル、６…鉄心、６Ａ…中心鉄心部、６Ｂ…側面鉄心部、７…コイルケース、８…端子、９…高圧端子、１０…絶縁用樹脂、１１…層状珪酸塩Ａ（粒径小）、１２…層状珪酸塩Ｂ（粒径大）、１３…エポキシ樹脂、１４…二次電線（二次導線）、１５…電気トリー。

Claims (10)

1. 中心鉄心と、
   前記中心鉄心の外周に配置された一次コイルと、
   前記一次コイルの外周に配置された二次コイルと、
   前記二次コイルの外周に配置された側面鉄心と、
   前記中心鉄心と前記一次コイルと前記二次コイルとを前記側面鉄心の内側で封止する絶縁材料と、を備え、
   前記絶縁材料は、前記二次コイルの巻線径よりも粒径の小さい第１の層状珪酸塩が前記側面鉄心の近傍よりも前記二次コイルの近傍に高濃度に存在し、
   前記二次コイルの外周側と前記側面鉄心の間に前記二次コイルの巻線径よりも粒径が大きい第２の層状珪酸塩が前記第１の層状珪酸塩よりも高濃度に存在し、
   前記第２の層状珪酸塩は、当該層状珪酸塩の粒子の長辺と厚さの比であるアスペクト比が５０以上であることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
2. 請求項１に記載の内燃機関用点火コイルであって、
   前記絶縁材料にカルボン酸アミドを含むことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
3. 請求項１に記載の内燃機関用点火コイルであって、
   前記絶縁材料にアミンを含むことを特徴とする内燃機関用点火コイル。
4. 請求項３に記載の内燃機関用点火コイルであって、
   前記アミンは、前記第１の層状珪酸塩、前記第２の層状珪酸塩の各々の層間に挿入されていることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
5. 請求項３に記載の内燃機関用点火コイルであって、
   前記アミンと前記第１の層状珪酸塩、前記アミンと前記第２の層状珪酸塩とは、有機-無機複合体を形成していることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関用点火コイルであって、
   前記絶縁材料は無機粒子を含み、
   前記無機粒子は、水酸化アルミニウム又はシリカであることを特徴とする内燃機関用点火コイル。
7. コイルケース内に、中心鉄心と、前記中心鉄心の外周に配置された一次コイルと、前記一次コイルの外周に配置された二次コイルと、前記二次コイルの外周に配置された側面鉄心と、を備える内燃機関用点火コイルの製造方法であって、
   （ａ）エポキシ樹脂と、前記エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対し酸無水物基が１当量よりも多くなる量の酸無水物と、硬化促進剤と、第１の層状珪酸塩と、前記第１の層状珪酸塩よりも粒径の大きい第２の層状珪酸塩とを撹拌混合し、エポキシ樹脂組成物を生成する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程において生成した前記エポキシ樹脂組成物を、予め加熱した前記コイルケース内に注入し、加熱処理を行う工程と、を含み、
   前記第２の層状珪酸塩の粒径は、前記二次コイルの巻線径よりも大きいことを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
8. 請求項７に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法であって、
   前記第２の層状珪酸塩は、当該層状珪酸塩の粒子の長辺と厚さの比であるアスペクト比が５０以上であることを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
9. 請求項７に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法であって、
   前記（ａ）工程の前に、
   （ｃ）前記第１の層状珪酸塩及び前記第２の層状珪酸塩にアミンを添加した後、撹拌混合する工程、をさらに有することを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。
10. 請求項７に記載の内燃機関用点火コイルの製造方法であって、
    前記（ａ）工程において、水酸化アルミニウム又はシリカをさらに添加して撹拌混合することを特徴とする内燃機関用点火コイルの製造方法。

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