(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース樹脂よりなる基材（２）と、
該基材の表面に形成された被覆層（３）と、
該被覆層の表面に設けられた放電電流の受電面（４）と、を有し、
上記被覆層が、シリコーンエラストマーの発泡体よりなる、絶縁体（１）。
【請求項２】
上記被覆層は、上記シリコーンエラストマーの少なくとも一部がガラス化してなるガラス相（３５）を有する、請求項１に記載の絶縁体。
【請求項３】
上記基材及び／又は上記被覆層がガラスフィラー（１９）を含有する、請求項１又は２に記載の絶縁体。
【請求項４】
上記基材が、該基材中に形成された複数の気泡（２１）を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の絶縁体。
【請求項５】
放電電流の受電面（４）を表面に有する絶縁体（１）であって、
該絶縁体は、ベース樹脂と、該ベース樹脂中に分散された複数のシリコーンエラストマーとを含有する樹脂コンパウンド材（１０）の発泡体からなる、絶縁体。
【請求項６】
上記シリコーンエラストマーの少なくとも一部がガラス化してなるガラス相（１５）を有する、請求項５に記載の絶縁体。
【請求項７】
上記受電面に形成された層状の上記ガラス相を有する、請求項６に記載の絶縁体。
【請求項８】
上記ベース樹脂と、ガラス化前の上記シリコーンエラストマーとの合計含有量に対するガラス化前の上記シリコーンエラストマーの含有量が２０〜８０質量％である、請求項５に記載の絶縁体。
【請求項９】
上記樹脂コンパウンド材がガラスフィラー（１９）を含有する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の絶縁体。
【請求項１０】
上記ベース樹脂がポリフェニレンサルファイド樹脂からなる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の絶縁体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の絶縁体を備えた、点火コイル（５）。
【請求項１２】
上記点火コイル（５）は、高電圧を発生させるコイル本体部（６）と、
該コイル本体部とスパークプラグ（８）とを連結するジョイント（７）と、を有し、
該ジョイントは、筒状のポールジョイント（７１）と、該ポールジョイント内に保持された導電体（７２）と、上記ポールジョイントの内面（７１５）と上記導電体の外面（７２５）との間における少なくとも一部に形成されたクリアランス（Ｃ）とを有し、
上記ポールジョイントは、少なくとも上記クリアランスに面した領域に上記絶縁体を有し、該絶縁体の上記受電面が上記クリアランスに面した、請求項１１に記載の点火コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース樹脂とシリコーンエラストマーとを含有する絶縁体、及び該絶縁体を備えた点火コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の点火コイルは、高電圧を発生させるコイル本体部と、該コイル本体部とスパークプラグとを連結するジョイント部とを有する。ジョイント部は、絶縁性を有する筒状のポールジョイントと、該ポールジョイント内に保持された導電体とを有る。近年、車両用エンジン等においては、高出力、低燃費、低エミッションのエンジンが開発されているおり、エンジンの点火装置に対する要求電圧がますます高くなっている。そのため、点火コイルに用いられる例えばポールジョイントなどの絶縁部材にも高電圧に長時間耐えうる優れた耐久性が要求されている。
【０００３】
ところが、点火コイルにおいて、ポールジョイントと導電体との間に空気層があると、コロナ放電等の放電現象がおこるおそれがある。その結果、コイル本体部とスパークプラグの間で高電圧の伝達ロスが生じる。したがって、スパークプラグで大きな電圧を発生させるためには、コイル本体部での発生電圧をさらに高める必要がある。そこで、特許文献１には、熱可塑性樹脂からなる二重構造の絶縁部材を用いた点火装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熱可塑性樹脂からなる絶縁部材は放電現象によって生じる放電電流によって分解されるおそれがある。その結果、ポールジョイントに絶縁破壊が起こり、絶縁性が損なわれるおそれがある。また、誘電率を下げて絶縁性を高めるために、誘電率の低い気泡を含有する発泡樹脂によりポールジョイントを形成することも想定される。しかし、発泡樹脂の内部に存在する気泡は、内部放電を引き起こし易くなる。そのため、絶縁破壊がより起こり易くなる。したがって、絶縁寿命に優れ、誘電率の低い絶縁体の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、絶縁寿命に優れ、誘電率の低い絶縁体、及び該絶縁体を備えた点火コイルを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ベース樹脂よりなる基材（２）と、
該基材の表面に形成された被覆層（３）と、
該被覆層の表面に設けられた放電電流の受電面（４）と、を有し、
上記被覆層が、シリコーンエラストマーの発泡体よりなる、絶縁体（１）にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、放電電流の受電面（４）を表面に有する絶縁体（１）であって、
該絶縁体は、ベース樹脂と、該ベース樹脂中に分散された複数のシリコーンエラストマーとを含有する樹脂コンパウンド材（１０）の発泡体からなる、絶縁体にある。
【０００９】
本発明のさらに他の態様は、上記絶縁体を備えた、点火コイル（５）にある。
【発明の効果】
【００１０】
上記の２つの態様の絶縁体は、いずれも放電電流の受電面を有し、さらにシリコーンエラストマーを含有している。そのため、受電面に放電電流を受けるとシリコーンエラストマーが酸化され、絶縁性及び絶縁寿命に優れたシリカからなるガラス相が生成する。そのため、上記絶縁体は、絶縁性に優れ、放電電流による絶縁体の絶縁破壊を防止することができる。さらに、受電面が放電電流を受けると、絶縁体の周囲にある空気だけでなく、発泡体の気泡内の空気も酸素源となり、絶縁性及び絶縁寿命に優れたガラス相が形成され易い。また、絶縁体は、放電電流の受電面を有する。すなわち、絶縁体は、放電電流に曝される用途に用いられる。したがって、上述のガラス相は、例えば絶縁体の使用中に形成させることができる。
【００１１】
また、上記絶縁体は、発泡体を有し、その内部に誘電率が限りなく１に近い気泡を有している。そのため、発泡体の誘電率が低く、発泡体は、優れた絶縁性を示すことができる。また、発泡体においては、発泡により増えた体積分だけ材料の低減が可能になる。そのため、絶縁体の製造コストを低減させることができる。
【００１２】
上記点火コイルは、誘電率が低い上述の絶縁体を備えている。そのため、点火コイルにおいては、放電開始電圧が増加し、コロナ放電量が低下し、静電容量損が低下する。それ故、点火コイルにおける高電圧の伝達ロスが小さくなり、エネルギー損失を低下させることができる。さらに、絶縁体の絶縁寿命の向上は、点火コイルの寿命を向上させることにもなる。
【００１３】
以上のごとく、上記態様によれば、絶縁寿命に優れ、誘電率の低い絶縁体、及び点火コイルを提供することができる。なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１における、絶縁体の断面図。
【図２】実施形態１における、ガラス化した被覆層を有する絶縁体の断面図。
【図３】実施形態１における、部分的にガラス相が形成された被覆層の拡大断面図。
【図４】実施形態１における、ガラスフィラーを含有する絶縁体の断面図。
【図５】実施形態２における、発泡体からなる基材を有する絶縁体の断面図。
【図６】実施形態２における、点火コイルの断面図。
【図７】実施形態２における、点火コイルにおけるスパークプラグとの接続部分の拡大断面図。
【図８】実施形態２における、コロナ放電後の点火コイルにおけるスパークプラグとの接続部分の拡大断面図。
【図９】実験例１における、絶縁体の絶縁寿命の測定方法を示す概略図。
【図１０】実施形態３における、絶縁体の断面図。
【図１１】実施形態３における、ガラス相が形成された絶縁体の断面図。
【図１２】実施形態３における、ガラスフィラーを含有する絶縁体の断面図。
【図１３】実施形態４における、点火コイルにおけるスパークプラグとの接続部分の拡大断面図。
【図１４】実施形態４における、コロナ放電後の点火コイルにおけるスパークプラグとの接続部分の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態１）
絶縁体１の実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すごとく、本実施形態の絶縁体１は、ベース樹脂よりなる基材２と、その表面に形成された被覆層３と、その表面に設けられた放電電流４１の受電面４とを有している。被覆層３は、シリコーンエラストマーの発泡体よりなる。以下、詳細に説明する。
【００１６】
基材２の形状は、例えば板状であるが、用途に応じて、筒状、棒状、箱状等の各種形状に適宜変更可能である。基材２を形成するベース樹脂としては、各種エンジニアリング・プラスチックスを用いることができ、各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂等を採用することができる。
【００１７】
具体的には、ベース樹脂として、ポリフェニレンサルファイド（すなわち、ＰＰＳ）樹脂、ポリアミド（すなわち、ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（すなわち、ＰＢＴ）樹脂、ポリプロピレン（すなわち、ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（すなわち、ＰＥ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（すなわち、ＰＥＴ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（すなわち、ＰＰＥ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（すなわち、ＰＥＥＫ）樹脂、液晶ポリマー（すなわち、ＬＣＰ）、ポリエーテルイミド（すなわち、ＰＥＩ）樹脂、ポリアミドイミド（すなわち、ＰＡＩ）樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を採用することができる。耐熱性及び絶縁性により優れるという観点から、これらのなかでもＰＰＳ樹脂、ＰＢＴ樹脂が好ましく、ＰＰＳ樹脂が特に好ましい。
【００１８】
図１に示すごとく、基材２の表面には被覆層３が形成されている。被覆層３はシリコーンエラストマーの発泡体からなり、複数の気泡３１を含有している。シリコーンエラストマーとしては、シロキサン結合による主骨格を有する高分子化合物を用いることができる。被覆層３の厚みは、用途などに応じて適宜変更可能であるが、例えば１０μｍ〜４０００μｍである。
【００１９】
被覆層３は、放電電流４１の受電面４を有している。すなわち、絶縁体１は、放電によって生じた放電電流４１が被覆層３の受電面４に照射される用途に用いられる。したがって、受電面４は放電照射面ともいえる。被覆層３の受電面４に放電照射が起こると、被覆層３中のシリコーンエラストマーが酸化される。その結果、図２に示すごとく、被覆層３にシリカからなるガラス相３５が形成される。ガラス相３５は、被覆層３の一部に形成されていてもよいし、全体に形成されていてもよい。
【００２０】
絶縁体１は、例えば次のようにして製造される。まず、ベース樹脂よりなる基材の表面に、液状のシリコーンエラストマー形成材料を塗布するか、シート状又はフィルム状のシリコーンエラストマー形成材料を積層する。次いで、シリコーンエラストマー形成材料を発泡させ、硬化させることにより、図１に示すごとく基材２の表面にシリコーンエラストマーの発泡体からなる被覆層３を形成することができる。
【００２１】
シリコーンエラストマー形成材料としては、例えばオルガノポリシロキサンを含有する接着剤を用いることができる。また、シリコーンエラストマー形成材料は、加工性、物性等の向上のために、各種添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば粘度調整剤、硬化触媒、着色剤、ゴム等からなる物性向上剤を用いることができる。液状のシリコーンエラストマー形成材料の塗布は、ブラシ塗布、スプレー塗布、ディップ塗布等によって行うことができる。また、シート状又はフィルム状のシリコーンエラストマー形成材料の積層は、例えば加圧下において、必要に応じて適当な接着剤を併用して、延展、巻き付けなどによって行うことができる。また、シート又はフィルムは、熱収縮を利用して基材と一体化させることができる。
【００２２】
発泡は、化学発泡剤又は物理発泡剤を用いて行うことができる。この場合には、比較的容易な操作により低コストで発泡を行うことができる。また、発泡は、マイクロバルーンを用いて行うこともできる。この場合には、独立気泡タイプの発泡体からなる被覆層３を形成することができる。また、発泡は、超臨界状態にあるＣＯ2、Ｎ2等の無機ガスを用いて行うこともできる。この場合には、気泡径が小さく、気泡密度が大きな微細な独立気泡構造の発泡体からなる被覆層３の形成が可能になる。また、シリコーンエラストマー形成材料の硬化は、放置又は加熱によって行うことができる。上述の発泡及び硬化は、例えば加熱によって一回の操作で行うこともできるし、別々の操作で行うこともできる。
【００２３】
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。図１に示すごとく、絶縁体１は、基材２の表面にシリコーンエラストマーの発泡体からなる被覆層３を有する。そして、この被覆層３に、放電電流４１の受電面４を有する。そのため、放電によって生じた放電電流４１が受電面４に照射されると、被覆層３中のシリコーンエラストマーが酸化され、図２に示すごとく、被覆層３に絶縁性及び絶縁寿命に優れたシリカからなるガラス相３５が形成される。そのため、放電電流４１による絶縁体１の絶縁破壊を防止することができる。また、被覆層３がシリコーンエラストマーの発泡体からなるため、被覆層３の周囲にある空気だけでなく気泡３１内の空気もガラス相３５を形成するための酸素源となりうる。そのため、受電面４に放電電流４１が照射されると被覆層３にガラス相３５が形成されやすい。また、絶縁体１は、上述のように放電電流４１の受電面４を有する。すなわち、絶縁体１は、放電によって生じる放電電流４１に曝される用途に用いられ、上述のガラス相３５は、例えば絶縁体１の使用中に形成させることができる。
【００２４】
シリコーンエラストマーは、Ｓｉを含有し、上述のように放電電流４１の照射によって絶縁性に優れたガラス相を３５形成することができる。したがって、シリコーンエラストマーのことを絶縁ガラス相形成性シリコーンエラストマーということも可能である。
【００２５】
また、発泡体からなる被覆層３は、内部に誘電率が限りなく１に近い気泡３１を多数有しているため、被覆層３の誘電率は非発泡体等に比べて低い。そのため、絶縁体１は優れた絶縁性を示すことができる。また、被覆層３が上述のように発泡体からなるため、発泡により増えた体積分だけエラストマー材料を減らすことができる。そのため、絶縁体１の製造コストの低減が可能になる。
【００２６】
また、ガラス相３５は、図２に示すごとく被覆層３の全体に形成されていてもよいが、図３に示すごとく、被覆層３に部分的に形成されていてもよい。ガラス相３５は、被覆層３が空気と接触する領域に形成されやすい。図３に示す形態おいては、被覆層３の受電面４、及び気泡３１の周囲にガラス相３５が形成されている。つまり、図３に示す形態おいて、被覆層３は、受電面４から内部へ所定厚みで形成された層状のガラス相３５ａと、気泡３１の周囲に形成された例えば中空体状のガラス相３５ｂとを有し、被覆層３内には、ガラス化していないシリコーンエラストマーが残留している。被覆層３の少なくとも一部にガラス相３５が形成されていれば絶縁性及び絶縁寿命の向上が可能である。なお、図３に例示される被覆層３の領域においては、被覆層３の表面に形成された層状のガラス相３５ａ中には気泡３１が図示されていないが、ガラス相３５中にも気泡３１が存在してもよい。また、ガラス化せずに被覆層３中に残存するシリコーンエラストマーにおいては、全ての気泡３１の周囲にガラス相３５ｂが形成されていてもよいが、周囲にガラス相のない気泡３１が存在してもよい。
【００２７】
また、図４に示すごとく、基材２及び被覆層３はガラスフィラー１９を含有することが好ましい。この場合には、絶縁体１の絶縁寿命及び強度をより向上させることができる。また、この場合には、被覆層３のガラス相３５と、基材との親和性を高めることができる。図示を省略するが、ガラスフィラー１９は、基材２及び被覆層３のいずれか一方に含有されていてもよい。この場合には、絶縁体１の強度及び絶縁寿命の向上が可能である。
【００２８】
また、図５に示すごとく、基材２は、発泡体からなっていてもよく、多数の気泡２１を有することができる。この場合には、絶縁体１の絶縁性をより向上させることができると共に、発泡により増えた体積分だけベース樹脂を減らすことができるため、絶縁体１の製造コストの低減が可能になる。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、絶縁寿命に優れ、誘電率の低い絶縁体１を提供することができる。なお、本実施形態のように、基材と被覆層とを有する絶縁体のことを、例えば後述の実施形態３の絶縁体と区別して「積層型絶縁体」ということもできる。
【００３０】
（実施形態２）
本形態は、実施形態１の絶縁体を内燃機関用の点火コイルに適用した例である。図６に示すごとく、点火コイル５は、高電圧を発生させるコイル本体部６、及びスパークプラグ８とコイル本体部６とを連結するジョイント７を備える。ジョイント７は、筒状のポールジョイント７１と、ポールジョイント７１内に保持された導電体７２と、ポールジョイント７１の内面７１５と導電体７２の外面７２５との間における少なくとも一部に形成されたクリアランスＣとを有する。ポールジョイント７１は、少なくともクリアランスＣに面した領域が実施形態１の絶縁体１からなる。そして、絶縁体１の受電面４がクリアランスＣに面している。受電面４は、例えば実施形態１の被覆層３の表面である。
【００３１】
以下に、軸方向Ｚにおける、点火コイル５がスパークプラグ８に接続される側を先端側、その反対側を基端側として詳細に説明する。なお、図６〜図８において、コイル本体部６におけるジョイント７よりも基端側の部位は、詳細な図示を省略しており、スパークプラグ８は、点火コイル５の先端側に連結される部材であり、破線で示されている。
【００３２】
コイル本体部６は、ケース内に収容された一次コイル及び二次コイルを有し、これらのコイルは互いに磁気結合されている。一次コイル及び二次コイルは、ケース内において、充填樹脂によって封止されている。コイル本体部６のケースの先端側には、ＰＢＴ等の樹脂材料からなるケースに一体化された筒状部材６０が設けられている。
【００３３】
図６に示すごとく、ジョイント７は、エンジンヘッド５１のプラグホール５１０内に挿入され、筒状のポールジョイント７１と、このポールジョイント７１内に保持された導電体７２とを有している。導電体７２は、基端側に高圧端子７２１を有し、この高圧端子７２１に、コイル本体部６内の二次コイルに接続された金属端子６１が接続している。そして、導電体７２の基端側はコイル本体部６の筒状部材６０に保持されている。また、導電体７２は、先端側に導電性のスプリング７２２を有している。スプリング７２２は、軸方向Ｚに弾性変形が可能であり、その復元力によって、スプリング７２２の先端側とスパークプラグ８の基端側の端子との接続が確保される。
【００３４】
本形態において、筒状のポールジョイント７１は、筒状の絶縁体からなる３つの部材から構成されている。具体的には、ポールジョイント７１は、基端側ジョイント７１１と、中間ジョイント７１２と、先端側ジョイント７１３とからなる。基端側ジョイント７１１は、導電体７２を内部に保持する筒状部材６０を保持している。先端側ジョイント７１３は、導電体７２の先端側を内部に保持しており、導電体７２のスプリング７２２を内部に保持している。さらに、先端側ジョイント７１３内には、スパークプラグ８との接続時に、スパークプラグ８の基端側が挿入される。また、中間ジョイント７１２は、基端側ジョイント７１１と先端側ジョイント７１３とを連結しており、内部に導電体７２を保持している。基端側ジョイント７１１の先端側と中間ジョイント７１２の基端側とは嵌合しており、中間ジョイント７１２の先端側と先端側ジョイントの基端側とも嵌合している。
【００３５】
ポールジョイント７１内に挿入されたスプリング７２２の弾性変形を可能にするため、ポールジョイント７１とスプリング７２２との間にはクリアランスＣが設けられている。ポールジョイント７１は、少なくともクリアランスＣに面した領域が実施形態１の絶縁体からなる。具体的には、図７に示すごとく、先端側ジョイント７１３が実施形態１の絶縁体１によって形成されており、絶縁体１の被覆層３の受電面４がクリアランスＣに面している。なお、図６〜図８においては絶縁体１中の気泡の図示を省略しているが、実施形態１に示す通り絶縁体１中には多数の気泡が存在する。
【００３６】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。図６及び図７に示すごとく、内燃機関用の点火コイル５においては、筒状のポールジョイント７１の内面７１５と導電体７２の外面７２５との間における少なくとも一部にクリアランスＣが形成されている。より具体的には、筒状の先端側ジョイント７１３の内面７１５と、スプリング７２２の外面７２５との間にクリアランスＣが形成されている。したがって、コイル本体部６によって生じる高電圧が導電体７２を介してスパークプラグ８に印加されると、クリアランスＣにおいてコロナ放電が起こるおそれがある。
【００３７】
本実施形態の点火コイル５は、ポールジョイント７１のクリアランスＣに面した領域が実施形態１の絶縁体１によって形成されている。そのため、コロナ放電によって生じた放電電流が絶縁体１の受電面４に照射されると、受電面４に形成された被覆層３中のシリコーンエラストマーが酸化する。その結果、図８に示すごとく、被覆層３に絶縁寿命に優れたシリカからなるガラス相３５が形成される。そのため、コロナ放電による絶縁体１からなるポールジョイント７１の絶縁破壊を防止することができる。それ故、点火コイル５の寿命を向上させることができる。また、被覆層３は発泡体からなるため、被覆層３の周囲にある空気だけでなく、気泡内に存在する空気もガラス相３５を形成するための酸素源となりうる。したがって、コロナ放電によって、容易に絶縁性及び絶縁寿命に優れたガラス相３５が形成される。
【００３８】
点火コイル５は、誘電率が低い絶縁体１をポールジョイント７１に備えている。そのため、点火コイル５は、放電開始電圧が増加し、コロナ放電量が低下し、静電容量損が低下する。それ故、点火コイル５における高電圧の伝達ロスが小さくなり、エネルギー損失を低下させることができる。その他にも実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
なお、本実施形態においては、ポールジョイント７１における先端側ジョイント７１３を実施形態１の絶縁体１によって形成した点火コイル５について説明した。この場合には、基端側ジョイント７１１、中間ジョイント７１２を、例えばＰＰＳ樹脂等によって形成することができるが、先端側ジョイント７１３と同様に実施形態１の絶縁体１によって形成することもできる。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、絶縁性及び絶縁寿命に優れた点火コイルを提供することができる。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００４１】
（実験例１）
次に、絶縁体の絶縁寿命を評価する例について説明する。まず、以下のようにして評価用の絶縁体１を作製した。具体的には、まず、ＰＰＳ樹脂からなる板状の基材を準備した。基材のサイズは、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍである。また、シリコーン接着剤として、東レ・ダウコーニング社製の品番「ＳＥ１７１４」を準備した。さらに発泡剤として、マイクロバルーンを準備した。マイクロバルーンとしては、松本油脂製薬（株）製の品番「Ｆ−３６ＬＶＤ」を用いた。次いで、シリコーン接着剤１００質量部と発泡剤５質量部とを混合し、混合物を１ｍｍの厚みで基材上に塗布した。
【００４２】
次いで、塗布後の基材を温度１５０℃で５時間加熱することにより、シリコーン接着剤を発泡させると共に硬化させた。このようにして、図９に示すごとく、ＰＰＳ樹脂からなる基材２の上に、シリコーンエラストマーの発泡体からなる被覆層３を形成し、絶縁体１を得た。以下、この絶縁体１を実施例品１という。
【００４３】
次に、図９に示すごとく、実施例品１の絶縁体１の被覆層３上に、直径２０ｍｍの鋼球からなる電極９１を当接させた。また、絶縁体１の被覆層３の形成面とは反対側の裏面に直径２５ｍｍの円盤状の電極９２を当接させた。このようにして、絶縁体１を一対の電極９１、９２で挟んだ。電極９２はグラウンドである。次いで、電極９１に点火コイル５を電気的に接続し、絶縁体１に１００Ｈｚの周波数にて２５ｋＶの電圧を温度１３０℃の雰囲気下で印加した。点火コイル５の波形は、ブレーク波形である。電圧の印加を反復して、絶縁体１にコロナ放電による絶縁破壊が発生するまでの時間を測定した。
【００４４】
また、本例においては、比較用の２種類の絶縁体を作製した。これらを比較例品１及び比較例品２という。比較例品１の絶縁体は、発泡剤を用いなかった点を除いては、実施例品１と同様にして作製した。すなわち、比較例品１の絶縁体は、ＰＰＳ樹脂からなる基材と、その表面に形成されたシリコーンエラストマーの非発泡体からなる被覆層とを有する。
また、比較例品２の絶縁体は、シリコーン接着剤を用いずに作製した絶縁体であり、実施例品１の作製に用いたＰＰＳからなる板状の基材である。これらの比較例品についても、実施例品１と同様にして絶縁破壊が発生するまでの時間を測定した。
【００４５】
その結果、比較例品２の絶縁体の絶縁寿命が１００時間であったのに対し、実施例品１及び比較例品１の絶縁寿命は１０００時間以上であった。このように、シリコーンエラストマーの発泡体からなる被覆層３を有する絶縁体１は、シリコーンエラストマーの非発泡体からなる被覆層を有する絶縁体と同等又は同等以上に優れた絶縁寿命を示すことができる。
【００４６】
また、図９に示すごとく、実施例品１の絶縁体１の被覆層３には、誘電率の小さい多数の気泡３１が内在している。そのため、実施例品１は、非発泡体からなる被覆層を有する比較例品１よりも誘電率が低くなる。
【００４７】
上述の実施例品１の優れた誘電率を明かにするため、実施例品１の静電容量を測定した。具体的には、実施例品１の両面に１０ｍｍ×２０ｍｍの銅箔電極を貼り付け、ＬＣＲメータを用いて周波数１ｋＨｚ、印加電圧１．０Ｖの条件にて測定を行った。なお、銅箔電極は、サンプル（具体的には実施例品１）との当接面に粘着面を有しており、粘着面も導電性を有している。また、実施例品１との比較のために、非発泡体からなる被覆層を有する比較例品１の静電容量を実施例品１と同様にして測定した。
【００４８】
その結果、実施例品１の静電容量は５．４ｐＦであり、比較例品１の静電容量は６．３ｐＦであった。このことは、発泡体からなる被覆層を有する実施例品１の誘電率が、非発泡体からなる被覆層を有する比較例品１に比べて低下していることを意味する。したがって、実施例品１の絶縁体は、比較例品に比べて誘電率が低く、優れた絶縁性を示すことができることがわかる。さらに、実施形態２のように、このような絶縁体を例えば点火コイルに適用することにより、点火コイルの放電開始電圧を増加させ、コロナ放電量を低下させ、静電容量損を低下させることができる。
【００４９】
（実施形態３）
次に、樹脂コンパウンド材の発泡体からなる絶縁体の実施形態を、図１０〜図１２を参照して説明する。本形態のように、樹脂コンパウンド材からなる絶縁体のことを例えば実施形態１の絶縁体と区別して「複合材型絶縁体」ということもできる。
【００５０】
図１０に例示されるように、本実施形態の絶縁体１は、樹脂コンパウンド材１０の発泡体からなる。絶縁体１の全体が発泡体からなり、内部に多数の気泡１１を有している。絶縁体１は、放電電流４１の受電面４を表面に有している。すなわち、絶縁体１は、放電によって生じた放電電流４１が受電面４に照射される用途に用いられる。
【００５１】
樹脂コンパウンド材１０は、ベース樹脂と、この中に分散された複数のシリコーンエラストマーとを含有する。ベース樹脂及びシリコーンエラストマーとしては、実施形態１と同様のものを用いることができる。
【００５２】
図１０は、放電電流４１が照射される前の状態の絶縁体１の例であり、図１１は、受電面４に放電電流４１が照射された後の状態の絶縁体１の例である。図１０に例示されるように、放電電流４１の照射前においては、シリコーンエラストマーのガラス化が起こっておらず、絶縁体１はガラス相を有していない。一方、放電電流４１が受電面４１に照射されると、シリコーンエラストマーが少なくとも部分的にガラス化し、図１１に例示されるようにガラス相１５が形成される。以下、ガラス相１５の形成について詳説する。
【００５３】
絶縁体１の表面の受電体４１に放電電流４１が照射されると、樹脂コンパウンド材１０中のシリコーンエラストマーの少なくとも一部が酸化される。その結果、図１１に例示されるように、樹脂コンパウンド材１０にシリカからなるガラス相１５が形成される。酸化は、通常、空気と接する受電面４から起こる。そのため、放電電流４１の照射により、受電面４に例えば層状のガラス相１５ａが形成される。層状のガラス相１５ａは、受電面４において多数のガラス相同士が連結することにより形成されると考えられる。また、ガラス相１５ａの形成にともない、ガラス相１５ａの周囲に存在する樹脂成分は分解する。後述のガラス相１５ｂの形成時においても同様であり、樹脂成分は分解する。
【００５４】
また、発泡体中に存在する気孔１１内にも酸素が含まれる場合には、気孔１１の周囲にも例えば中空体状のガラス相１５ｂが形成されうる。ガラス相１５ｂは、全ての気孔１１の周囲に形成されていてもよいが、少なくとも一部の気孔１１の周囲に形成されていてもよい。気孔１１内には、発泡時に気孔１１内に取り込まれる空気中の酸素の他、発泡後の発泡体を透過して気孔１１内に取り込まれる空気中の酸素などが含まれうる。つまり、通常、気孔１１には、少なくとも微量の酸素が存在し、このような微量の酸素であっても、気孔１１の周囲にガラス相１５ｂを形成するための酸素源となりうる。ガラス相１５ｂは、気泡１１を完全に覆う必要はなく、気泡１１を断続的に覆っていてもよい。ガラス相１５ｂは、気孔１１の周囲の少なくとも一部に形成されていてもよい。
【００５５】
受電面４が層状のガラス相１５ａによって覆われると、絶縁体１の内部に残存する樹脂コンパウンド材１０中に含まれるシリコーンエラストマーのガラス化は抑制される。したがって、図１１に例示されるように、放電電流が照射された絶縁体１は、樹脂コンパウンド材１０の発泡体からなる樹脂層と、この樹脂層上に積層形成されたガラス相１５ａからなるガラス層とを有する。
【００５６】
ガラス相１５としては、上述のように受電面４に形成された層状のガラス相１５ａを少なくとも有することが好ましい。この場合には、受電面４における絶縁性を高めることができ、放電電流による絶縁体１の絶縁破壊を効率的に防止することができる。
【００５７】
また、ガラス相１５として、樹脂コンパウンド材１０中の気泡１１の周囲に形成されたガラス相１５ｂを有することが好ましい。この場合には、絶縁体１の絶縁性をより高めることができる。
【００５８】
樹脂コンパウンド材におけるベース樹脂とガラス化前のシリコーンエラストマーとの配合割合は適宜調整することができる。ベース樹脂とガラス化前のシリコーンエラストマーとの合計含有量に対するガラス化前のシリコーンエラストマーの含有量は、適宜調整することが可能であるが、２０質量％以上であることが好ましい。この場合には、受電面４に層状のガラス相１５ａが形成され易くなる。そのため、放電電流４１の照射により、絶縁性に優れたガラス層１５ａを受電面４に効率的に形成することが可能になる。この効果をより高めるという観点から、ベース樹脂とガラス化前のシリコーンエラストマーとの合計含有量に対するガラス化前のシリコーンエラストマーの含有量は、３０質量％以上がより好ましく、４０質量％以上がさらに好ましい。
【００５９】
また、樹脂コンパウンド材の発泡成形性を向上させるという観点、絶縁体の強度を向上させるという観点から、ベース樹脂とガラス化前のシリコーンエラストマーとの合計含有量に対するガラス化前のシリコーンエラストマーの含有量は、８０質量％以下であることが好ましく、７０質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以下であることがさらに好ましい。
【００６０】
発泡体は、通常、発泡率が０．１％以上のもののことをいう。絶縁体１の誘電率を低下させて絶縁性を高めるという観点から、発泡体の発泡率は、０．３％以上であることが好ましく、０．５％以上であることがより好ましく、１％以上であることがさらに好ましい。絶縁寿命をより確実に高いレベルまで向上できるという観点から、発泡体の発泡率は、２５％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１５％以下であることがさらに好ましい。
【００６１】
発泡体の発泡率は、発泡前後の同体積の成形体の質量の減少率（％）である。発泡率Ａは、例えば発泡体における気泡を除く固形成分の密度Ｂと、気泡を含む発泡体の密度Ｃとから、下記の式１により算出することができる。
Ａ＝１００×（Ｂ−Ｃ）／Ｂ    ・・・（式１）
【００６２】
発泡体の最大気泡径は、絶縁寿命をより向上させるという観点から、３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。最大気泡径は、発泡体の任意断面における各気泡径の最大値のことである。気泡径は、気泡１１における最大径のことであり、気泡１１の外形を挟む二点間の最大距離である。この最大距離は、気泡１１の断面において算出される。
【００６３】
図１２に例示されるように、樹脂コンパウンド材１０の発泡体は、実施形態１と同様のガラスフィラー１９を含有することができる。この場合には、絶縁体１の強度及び絶縁寿命の向上が可能である。
【００６４】
本実施形態の絶縁体は、例えば樹脂コンパウンド材を射出成型することにより次のようにして製造される。具体的には、まず、例えばＰＰＳ樹脂のようなベース樹脂とシリコーンエラストマーと、必要に応じて添加されるガラスフィラーとを含有する樹脂コンパウンド材を準備する。樹脂コンパウンド材は、例えばＰＰＳ樹脂とシリコーンエラストマーとを混合、混練し、次いで、必要に応じてガラスフィラーを添加して混合することにより得ることができる。シリコーンエラストマーの形態は特に限定されるわけではないが、分散性を高めるという観点から、微細な粉末であることが好ましい。ガラスフィラーは、繊維状が好ましく、具体的にはガラスファイバーが好ましい。
【００６５】
次いで、樹脂コンパウンド材に発泡剤を加え、金型内で発泡成形させる。発泡は、実施形態１と同様に化学発泡剤又は物理発泡剤を用いて行うことができる。好ましくは、超臨界状態にある無機ガスを用いて発泡させることがよい。このような方法は、微細発泡成形法と呼ばれる。この場合には、気泡径が小さく、気泡密度が大きな微細な独立気泡構造の発泡体からなる絶縁体１の製造が可能になる。
【００６６】
微細発泡成形法においては、樹脂コンパウンド材に、発泡剤として超臨界状態の無機ガスを添加する。無機ガスとしては、Ｎ2ガス、ＣＯ2ガス等がある。次いで、発泡剤を含有する樹脂コンパウンド材を、大気圧下に開放された金型内に射出成型することにより、所望形状に発泡成形する。これにより、図１０、図１２に例示される樹脂コンパウンド材１０の発泡体からなる絶縁体１を製造することができる。なお、発泡成形方法としては、実施形態１に記載のように他の方法を採用することも可能である。本実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
【００６７】
（実施形態４）
本実施形態においては、実施形態３の絶縁体を点火コイルに適用した例について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３及び図１４においては絶縁体１中の気泡の図示を省略しているが、実施形態３に例示した通り絶縁体１中には多数の気泡が存在する。
【００６８】
本形態の点火コイル５は、実施形態１の絶縁体に変えて実施形態３の絶縁体１を適用した点を除いては、実施形態２と同様の構成を有することができる。図１３に例示されるように、点火コイル５において、ポールジョイント７１は、少なくともクリアランスＣに面した領域が実施形態３の絶縁体１からなる。すなわち、ポールジョイント７１は、クリアランスＣに面した領域が上述の樹脂コンパウンド材の発泡体からなる絶縁体１によって構成されている。そして、絶縁体１の受電面４がクリアランスＣに面している。
【００６９】
実施形態２と同様に、コイル本体部によって生じる高電圧が導電体を介してスパークプラグに印加されると、クリアランスＣにおいてコロナ放電が起こるおそれがある。しかし、コロナ放電によって生じた放電電流が絶縁体１の受電面４に照射されると、絶縁体３中のシリコーンエラストマーが酸化する。その結果、図１４に示すごとく、受電面４から内部までの例えば所定の領域にシリカからなる層状のガラス相１５ａが形成される。そのため、コロナ放電が起こっても絶縁体１からなるポールジョイント７１の絶縁破壊を防止することができる。
【００７０】
また、絶縁体１の全体が発泡体からなる。そのため、絶縁体１の周囲にある空気だけでなく、絶縁体１の内部における気泡内に存在する空気もガラス相１５ｂを形成するための酸素源となりうる（図１１参照）。したがって、絶縁体の気泡の周囲にも絶縁性及び絶縁寿命に優れたガラス相を形成することができる。なお、図１４においては、絶縁体１内の気泡の図示を省略しているため、気泡の周囲に形成されるガラス相の記載も省略している。
【００７１】
このように本実施形態の点火コイル５においては、コロナ放電によって、絶縁体１表面及び内部に絶縁性及び絶縁寿命に優れたガラス相１５を形成することができる。その結果、点火コイルの静電容量損の低下が可能になる。また、点火コイルの寿命を向上させることができる。その他の構成及び作用効果は、実施形態２と同様である。
【００７２】
（実験例２）
次に、実施形態３の絶縁体の特性を評価する例について説明する。まず、以下のようにして評価用の絶縁体を作製した。具体的には、まず、ＰＰＳ樹脂とシリコーンエラストマー形成材料とガラスファイバーを含む樹脂コンパウンド材を準備した。配合割合については、ＰＰＳ樹脂が４０質量％、シリコーンエラストマーが４０質量％、ガラスファイバーが２０質量％である。
【００７３】
次いで、実施形態２と同様に射出成型を行うと共に発泡させることにより、発泡体からなる絶縁体を得た。絶縁体は、厚み１００ｍｍ、１００ｍｍ四方の板状である。発泡は、導入ガスとしてＮ2を用いた微細発泡成形法により行った。本例においては、金型を変更することなく射出成形時に射出する樹脂コンパウンド材の量を変えることにより、発泡率が異なる複数の絶縁体を作製した。各絶縁体の発泡率は、０、２．１％、３．４％、４．５％、６．３％、１７．９％である。
【００７４】
発泡率が０、６．３％、１７．９％の各絶縁体について、静電容量を測定した。静電容量の測定は次のようにして行った。まず、板状の絶縁体の両面を直径２０ｍｍの金属電極で挟む。次いで、ＬＣＲメータを用いて、両電極間に周波数１ｋＨｚ、印加電圧１．０Ｖの条件にて電圧を印加することにより、静電容量の測定を行った。発泡率と静電容量の関係を表１に示す。なお、図示を省略するが、表１に基づいて、発泡率と静電容量との関係を最小二乗法による直線近似により表記することも可能である。
【００７５】
発泡率が０、２．１％、３．４％、４．５％、６．３％の各絶縁体について、放電開始電圧を測定した。放電開始電圧は、次のようにして測定した。まず、板状の各絶縁体の両面を直径２０ｍｍの円盤状電極と直径２０ｍｍの球電極とで挟み込み、両電極間にｓｉｎ波のＡＣ電極を印加する。円盤状電極はグラウンドと設置させ、その配線に電流センサを設置した。そして、ＡＣ電圧を徐々に増加させ、電流センサにより放電が検出された電圧を記録した。その結果を表２に示す。なお、図示を省略するが、表２に基づいて、発泡率と放電開始電圧との関係を最小二乗法による直線近似により表記することも可能である。
【００７６】
【表１】
0006624029.tif 000002
【００７７】
【表２】
0006624029.tif 000003
【００７８】
表１より知られるごとく、発泡率が０を超える発泡体よりなる絶縁体は、発泡率が０の未発泡体に比べて静電容量が低下している。つまり、発泡体よりなる絶縁体は、誘電率が低く、絶縁性に優れていることがわかる。発泡率を高くすることにより、静電容量をより低下させて絶縁性を向上させることができる。
【００７９】
表２より知られるごとく、発泡率が０を超える発泡体よりなる絶縁体は、発泡率が０の未発泡体に比べて放電開始電圧が向上している。その結果、発泡体よりなる絶縁体においては、コロナ放電量が低下し、静電容量損を低下させることができる。発泡率を高くすることにより、放電開始電圧をより向上させて静電容量損をより低下させることができる。
【００８０】
したがって、例えば絶縁体の用途に基づいた絶縁性の要求スペックなどに応じて、発泡率を調整することができる。例えば、実施形態２及び実施形態４のような点火コイル用の絶縁体おいては、発泡率を１０％以上にすることが好ましい。この場合には、絶縁体が点火コイル用途において優れた性能を発揮し、エネルギー損失が低く、寿命の長い点火コイルの実現が可能になる。
【００８１】
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、絶縁体は、点火コイルだけでなく、放電によって生じた放電電流が受電面に放射される各種用途に適用できる。具体的には、絶縁体１は、例えば各種送電ケーブル、超伝導ケーブル、インバータ駆動機、絶縁碍子、高電圧リレー、照明用バラスト（具体的には昇圧器）、発電用モータ、駆動用モータ、パワーカード等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  絶縁体
１０  樹脂コンパウンド材
１１、３１  気泡
１５、３５  ガラス相
２  基材
３  被覆層
４  受電面
５  点火コイル
【図１】
0006624029.tif 000004
【図２】
0006624029.tif 000005
【図３】
0006624029.tif 000006
【図４】
0006624029.tif 000007
【図５】
0006624029.tif 000008
【図６】
0006624029.tif 000009
【図７】
0006624029.tif 000010
【図８】
0006624029.tif 000011
【図９】
0006624029.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0006624029.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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