JPH02140910A

JPH02140910A - 容量放電型点火コイル

Info

Publication number: JPH02140910A
Application number: JP63294391A
Authority: JP
Inventors: Kenji Todo; 藤堂　賢司
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1990-05-30
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JP2821750B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、火花エネルギーにより気体燃料や液体燃料に
点火する点火装置に係り、特に住宅設備用の容量放電式
点火装置に使用するのに好適な容量放電型点火コイルの
構造に関する。

（従来の技術）容量放電式点火装置は、コンデンサに蓄えられる静電エ
ネルギーを、点火コイルの電磁エネルギーに変換して１
気火花を得るものである。特に、この容ｌ放電式点火装
置は、コイル自身に磁気エネルギーを蓄積しなくてよい
ので、従来の電流遮断式に比して全体的に巻数の少巻数
化が可能であり、点火コイルの小型化を図ることができ
る。

この点火コイルとしては、第３図に示すように、開磁路
型磁心２の外周に１次コイル６を巻回したボビン４を設
け、このボビン４の外周に２次コイル５を巻装したセク
ションボビン３を配設した容量放電型点火コイルが一般
に使用されている。

また、近時、ＩＣを内蔵した電子式の容量放電式点火装
置が普及するに伴い、容量放電型点火コイル１の高効率
化、低価格化と共に小型化がのぞまれている。ところで
、この小型化にとっては、容量放電型点火コイル１のイ
ンダクタンスを小にすることが必須要件である。すなわ
ち、一般に点火コイルの１次コイルのインダクタンスを
Ｌｌ、エネルギー蓄積用コンデンサの容量をＣ０とした
とき、１次コイルを流れる電流の振動周波数（ｆｏ）は
、で表される。

なお、この振動周波数は、出力電圧に影響し、Ｌｌを決
定する磁束により変化する。また、この磁束は、通常、
出力電圧が一定の場合、前記振動周波数に反比例するの
で、前式（１）におけるＬ：およびＣ１を小さくするこ
とにより、ＬＣ回路の振動周波数を高めることが、容量
放電型点火コイルの小型化の重要な要素となる。

ところが、容量Ｃ８は、点火コイルのエネルギー変換効
率の点から制約を受けるので、出力電圧を低下させるこ
となく一定に保つには、１次コイルのＬｌのみを小さく
することが必要となる。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前記容量放電型点火コイル１は、開磁路型磁心
２の外周に１次コイル６を設けており、この１次コイル
と磁心２との結合が強くなるので、Ｌｌを小さくするこ
とができなかった。従って、容量放電型点火コイル１の
小型化には限度があり、この容量放電型点火コイルを装
着した容量放電式点火装置の小型化には限界があり、ま
た重量の低減化にも限界があった。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、火花エネ
ルギーを低下させることなく小型化が可能な容量放電型
点火コイルを提供することを目的としている。

本発明は、容量放電式点火装置に装着される点火コイル
であって、固有抵抗の小さいＭｎ　−Ｚｎ系フェライト
からなる磁心材料にて開磁路型磁心を形成し、この開磁
路型磁心の外周に２次コイルを巻回したセクションボビ
ンを設けると共に、このセクションボビンの外周に、前
記２次コイルに対して同心状に１次コイルを巻装してな
るボビンを、漏れリアクタンスを得る間隙を有して配設
し、前記セクションボビンとボビンとの間隙および外周
を絶縁樹脂材で一体的にモールドしたことを特徴として
いる。

（作　用）上記構成による容量放電型点火コイルは、使用に際して
容量放電式点火装置に装着される。この容量放電型点火
コイルは、２次コイルを巻回したセクションボビンの外
周に、１次コイルを巻装したボビンを配設しているので
、開磁路型磁心と１次コイルとの結合が弱められて１次
インダクタンスが小となる。一方、開磁路型磁心と２次
コイルとの結合が強められると共に、開磁路型磁心を固
有抵抗の小さいＭｎ−Ｚｎ系材料にて形成しているので
、２次インダクタンスが大きくなり、容量放電型点火コ
イルを駆動したとき、火花電流の持続時間が増大する。

ところが、１次インダクタンスが小となっているので、
この火花閃絡における容量放電式点火装置のスイッチン
グ素子を流れる電流は増加していく。しかし、１次コイ
ルと２次コイルとの間には、洩れリアクタンスを得る間
隙を設けているので、この漏れリアクタンスにより前記
電流の増加が抑制され、火花エネルギーの低下が防止さ
れる。

図を参照しながらさらに詳しく説明する。

第１図は容量放電型点火コイルの縦断面図である。この
容量放電型点火コイル１は、開磁路型磁心２の外周に、
セクションボビン３を設け、このセクションボビンの外
周に所定の間隔を有してボビン４を外嵌し、さらに全体
を樹脂モールドして成り、図示省略の容量放電式点火装
置に装着される構成とされている。

前記開磁路型磁心２は、直径４〜５　ｍｍのＭｎ　−Ｚ
ｎ系磁心材料にて形成され、容量放電型点火コイルに好
適な高周波領域での使用を可能とされる。

すなわち、この容量放電式点火装置は、一般に点火装置
に取付ける点火コイルの１次側に供給する電圧を高くす
るので、１次コイルおよび２次コイルとも巻数が少なく
なる。このため、インダクタンスが小となり、２次電圧
の立上りが他の方式に比して数十分の−となり、極めて
速くなる。従って、点火プラグの汚損等による漏洩抵抗
の増加に対しても２次放電電圧の変化が少なくてすむ。

この容量放電式点火装置に好適な磁心を閉磁路型磁心お
よび開磁路型磁心について比較すると、まず、閉磁路型
磁心は、構造上磁束鎖交数が非常に大きくなるので、イ
ンダクタンスが大となる。

よって、電流遮断式の点火コイルには適する。しかし、
高磁束密度となるので、前記容量放電式点火装置には不
向きであり、しかも構造が複雑となるから大型化は避け
られず、コスト高となる。

これに対し、開磁路型磁心は、構造が簡単であり、使用
材料によって高周波領域での使用を可能とし、小型化、
低コスト化にもつながるので、容量放電式点火装置に採
用するのに有利である。

つぎに、この開磁路型磁心に適した磁心材料について検
討した。具体的な磁性材料としては、高透磁率、高磁束
密度を有し、ＩＭＨｚ以下の周波数領域で低損失のＭｎ
−Ｚｎ系や、抵抗０が高くＩＭＨｚ以上で低損失のＮｉ
−Ｚｎ系がある。

例えば、この種の磁心としてり、　　（ＴＤＫ製）およ
びＨ，Ｓ　　（ＴＤＫ製）がある。下記表−１に各特性
の比較を示す。

ところで、前述の容量放電式点火装置における振動周波
数帯域は、通常２０〜２００ｋｌ（ｚであることから、
Ｌ、は適用対象外となり、Ｈ，Ｓ　が好適範囲にあるこ
とが判った。このフェライト磁心を用いることにより、
高効率化を図ることができた。また、Ｈ３Ｓ　は飽和磁
束密度が大きいので、同形の従来品と巻数が同一である
場合、従来品よりも入電流の許容度が高くなる。これに
より、磁路の選び方によっては大きな磁気エネルギーが
蓄えられるので、容最放電型点火コイルの小型化につな
がる利点を有していることも判明した。

セクションボビン３は、外周に複数の凹溝３ａ（本実施
例では５個所）を形成したもので、この凹溝に２次コイ
ル５がそれぞれ巻回されている。

そして、前記開磁路型磁心２の外周に嵌着され、該磁心
と２次コイル５とを近接させている。また、前記ボビン
４は、リング状で、内径を前記セクションボビン３の外
周より若干大きく形成しており、外周の凹部４ａに１次
コイル６が数回巻装されている。そして、セクションボ
ビン３の外周に嵌装され、その軸方向中央に位置させて
、２次コイル５と１次コイル６との間に、所定の漏れイ
ンダクタンスが生じる間隙Ｇを有して絶縁樹脂材７が充
填されている。

絶縁樹脂材７としては、エポキシ系の高絶縁性合成樹脂
が用いられ、前記セクションボビン３とボビン４との間
隙Ｇおよびこれら両ボビン３，４の外周全体を一体的に
モールドしている。これにより、外形をコンパクトにで
きると共に、前記開磁路型磁心２に固有抵抗の低いＨ３
Ｓ　を用いても、２０ｋｖ／ｍｍ程度の耐圧性を有する
ので、絶縁破壊される問題が回避される。

次に、前記間隙と漏れインダクタンスおよび出力エネル
ギーの関係について、実験例をを示す第４図のグラフを
参照して説明する。

このグラフの特性は、１次コイル６の巻半径を可変した
ときに変化するコイル５，６相互間の間隙Ｇに対応する
漏れインダクタンスの大きさの変化を示している。

なお、この実験例には、直径６胴の開磁路型磁心２の外
周に、外径１３．５ｍｍの２次コイル５を巻回し、さら
に、この２次コイルの外周に１次コイル６を配設した容
量放電型点火コイル１を用いている。そして、第２図に
示す容量放電式点火装置の駆動回路に電源）圧１００Ｖ
を印加したときの１次インダクタンスおよび１次漏れイ
ンダクタンスを測定して漏れリアクタンス１３を求めた
。また、出力エネルギーをも測定して、その測定値を第
３図に示す従来の容量放電型点火コイルの出力エネルギ
ーと比較した。同図の特性で理解されるように、１次漏
れインダクタンスの大きさが、１次インダクタンスのほ
ぼ１／２になるように、間隙Ｇを２．２ｍｍ程度に調節
したとき、最適の出力エネルギーが得られた。また、本
実験例によると、コンデンサに充電した１００Ｖの入力
に対して、出力エネルギーは約３０％も増加することが
明らかとなった。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は容量放電型点火コイルを装着した容量放電式点
火装置の駆動回路図である。

この駆動回路においては、端子ａｂ間に、電源電圧が印
加される。そして、端子の側と接続点ｄとの間に、充電
電荷の逆流防止用ダイオード８が介設されている。また
、接続点ｄｅ間は、端子Ｃから駆動信号が入力されるサ
イリスク９等のスイッチング素子と、振動する逆電流を
バイパスするダイオード１０とが並列に接続されている
。さらに、接続点ｅ側には電磁エネルギーに変換する電
荷を蓄積するコンデンサ１１が接続され、このコンデン
サと接続点ｄに容量放電型点火コイル１の２次コイル５
が接続されている。

１２は、２次コイルに接続された点火プラグである。上
記駆動回路の動作について説明すると、まず、端子ａｂ
に電源電圧を印加し、容量放電型点火コイル１を介して
コンデンサ１１を充電する。

次に、端子Ｃ１からサイリスタ９のゲートにスイッチン
グ信号を人力すると、サイリスクがターンオンしてコン
デンサ１１の電荷と容量放電型点火コイルｌを介してデ
ィスチャージする。このとき、放電電流が大きいと、開
磁路型磁心２が飽和して２次コイル５に誘起される電圧
波形が歪んだり、エネルギーの伝達ロスを生じることが
ある。

しかし、この容堡放電型点火コイル１は、１次コイル６
を最外周に配置したため、該１次コイルの漏れリアクタ
レスが前記電流値とは無関係に一疋となるので、磁気飽
和を抑止することができる。

そして、この駆動回路のＬＣにより、振動が数回続いて
、逆方向の電流がダイオードｌＯをバイパスしていく。

一方、容量放電型点火コイル１に人力した磁気エネルギ
ーは、１次コイル６から取り出され、２次コイル５に伝
達されて点火プラグ１２のギャップから火花を生起させ
ることにより費やされる。

このとき、前記のように、開磁路型磁心２と２次コイル
５との結合がよく、伝達ロスが少ないため、開磁路型磁
心２には、大電流が流れ易い状態となる。ところが、容
量放電型点火コイルｌは、２次コイル５のインダクタン
スを大きくしているので、この電流増加が防止され、火
花の持続時間が長くなる。また、ＬＣの振動回数も増加
するので、出力エネルギーの増大を図ることができる。

しかして、以上のように構成された容量放電式点火装置
は、容量放電型点火コイル１の開磁路型磁心２と２次コ
イル５との結合が密になるので、開磁路型磁心２に蓄積
される磁気エネルギーを効率よく取り出すことができ、
エネルギー変換効率が向上する。また、２次コイル５は
、巻回作業が容易で巻半径が小さく、よって全長を短く
できるので、銅損が減少し、温度上昇も小さくなるから
エネルギー変換効率が一層改善される。そして、２次コ
イル５の分布容量も少なくなって安定化するので、出力
波形に歪みが生じ難い。よって、２次電圧の立上りが鋭
い容量放電型点火コイル１に有利である。

一方、開磁路型磁心２と１次コイル６との結合が粗にな
るので、該１次コイルの内部抵抗が増大するが、これは
時定数を小さくすることとなり、２次電圧の立上りが迅
速になって、容量放電型点火コイル１の放電特性に好都
合となる。また、１次コイル６は、２次コイル５の外側
に位置するので、入力電圧に応じた巻数比の変更が容易
となり、ボビン４の標準化が可能となって、製造効率が
向上する。そして、この容量放電型点火コイル１は、コ
イルの巻半径を一定にした場合、開磁路型磁心２の直径
が小となるに伴って１次インダクタンスを小さくできる
から、振動周波数が高められる。

さらに、開磁路型磁心２の直径が小さくなり、巻線全長
の短い２次コイル５の外周に、少巻数の１次コイル６を
配設しているので、全体が小型化され、重量も大幅に軽
減される。

従って、この容量放電型点火コイル１を装着した容量放
電式点火装置は、給湯機、ファンヒータ、ガス瞬間湯沸
器およびガスレンジ等住宅設備の点火装置に好適に使用
することができる。特に、ガスレンジ等に採用する場合
、従来は電源に使用される電池の消耗を防止するため、
点火プラグの着火回数を減らすようにしていたが、本発
明によれば火花エネルギーが大きく、しかも持続時間が
長くなるので、着火時の不具合を殆ど考慮する必要がな
くなる。また、最近の容量放電式点火装置は、回路が電
子化されると共に、リチウム電池等のように小容量、超
小型電源を組み込む傾向にあり、容量放電型点火コイル
１の小型化が望まれていた。本発明の容量放電型点火コ
イルは、これらの要求に応え得るもので、容量放電式点
火装置を小型でコンパクトに構成し得るものである。

（発明の効果）以上詳述したが、これを要約すると、本発明の容量放電
型点火コイルは、開磁路型磁心の外周に２次コイルを設
け、この２次コイルの外周に所定の漏れリアクタンスを
得る間隙を有して１次コイルを配設したので、開磁路型
磁心と１次コイルの結合が弱められて１次インダクタン
スが小となる一方、２次インダクタンスが大きくなって
、１次電流の振動周波数が高められ、火花電流の持続性
が大幅に向上する。

また、開磁路型磁心をＭｎ−Ｚｎ系磁心材料にて形成し
ているので、蓄積される磁気エネルギーを効率よく取り
出すことができ、しかもエネルギーの変換効率が高めら
れるから、火花エネルギーが増加する。そして、開磁路
型磁心を小径化できると共に、２次コイルを短くできる
上、１次コイルも少巻回数となり、この１次コイルを２
次コイルの外周に配置しているので、容量放電型点火コ
イル全体の小型化が実現される。よって、この容量放電
型点火コイルを備えた容量放電式点火装置は、着火性能
が高められると共に軽量でコンパクトな構造に形成し得
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
容量放電型点火コイルの縦断面図、第２図は容量放電式
点火装置の駆動回路図、第３図は従来の容量放電型点火
コイルの縦断面図、第４図は本発明に係るコイルの間隙
とインダクタンスとの関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容量放電式点火装置に装着される点火コイルであ
って、固有抵抗の小さいＭｎ−Ｚｎ系フェライトからなる磁心材料にて開磁路型磁心を形成し、この開磁
路型磁心の外周に２次コイルを巻回したセクションボビンを設けると共に、このセクションボビンの外周に、前記２次コイルに対して同心状に１次コイルを巻装してなるボビ
ンを、漏れリアクタンスを得る間隙を有して配設し、前記セクションボビンとボビンとの間隙および外周を絶縁樹脂材で一体的にモールドしたことを特
徴とする容量放電型点火コイル。