(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの吸気口と少なくとも１つの排気口とがそれぞれ、燃焼室の中心軸を通る１つの仮想平面Ａに対して対称に設けられた燃焼室において、前記少なくとも１つの吸気口と前記少なくとも１つの排気口との間に取り付けられるスパークプラグであって、
軸状の中心電極と、
前記中心電極の先端を突出させつつ、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の端部に接合された基体部と、前記基体部から前記中心電極側へと延び、前記中心電極の先端との間に間隙を形成する先端部と、を有する接地電極と、
前記先端部において、前記中心電極の軸方向に沿って見たときに、前記中心電極の中心軸とはオフセットされた位置に自身の中心軸を有し、前記中心電極側に突起する接地電極チップと、
を有するスパークプラグの取付構造において、
前記スパークプラグは、前記燃焼室に取り付けられたときに、前記中心電極の中心軸が前記仮想平面Ａ上に配置されるとともに、前記中心電極と前記接地電極とが前記燃焼室内の所定の位置に配置され、
前記所定の位置は、
前記燃焼室に固定された前記スパークプラグと、前記仮想平面Ａとを、前記中心電極の軸方向に垂直な仮想平面Ｂに投影したときの、前記仮想平面Ａが投影された第１の仮想投影直線と、前記中心電極の中心軸と前記接地電極チップの中心とを結ぶ仮想直線が投影された第２の仮想投影直線との間の角度を角度θとし、前記第１の仮想投影直線と、前記接地電極チップの中心軸と前記基体部の幅方向の中心とを通る仮想平面Ｃが投影された第３の仮想投影直線との間の角度を角度αとしたときに、
（ａ）前記角度θが、２２．５°≦θ≦６７．５°となり、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置、あるいは、
（ｂ）前記角度θが、−６７．５°≦θ≦−２２．５°となり、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置である、スパークプラグの取付構造。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグの取付構造であって、
前記接地電極チップは、前記中心電極の軸方向と平行な方向に突起しており、
前記接地電極チップは、前記中心電極の中心軸と、前記接地電極チップと前記中心電極の外表面同士を最短距離で結ぶ仮想直線との間の角度βが、０°≦β≦６０°となる位置に設けられている、スパークプラグの取付構造。
【請求項３】
軸状の中心電極と、
前記中心電極の先端を突出させつつ、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の端部に接合された基体部と、前記基体部から前記中心電極側へと延び、前記中心電極の先端との間に間隙を形成する先端部と、を有する接地電極と、
前記先端部において、前記中心電極の軸方向に沿って見たときに、前記中心電極の中心軸とはオフセットされた位置に自身の中心軸を有し、前記中心電極側に突起する接地電極チップと、を有し、
少なくとも１つの吸気口と少なくとも１つの排気口とがそれぞれ、燃焼室の中心軸を通る１つの仮想平面Ａに対して対称に設けられた燃焼室において、前記少なくとも１つの吸気口と前記少なくとも１つの排気口との間に取り付けられるスパークプラグであって、
前記燃焼室に取り付けられたときに、前記中心電極の中心軸が前記仮想平面Ａ上に配置されるとともに、前記中心電極と前記接地電極とが前記燃焼室内の所定の位置に配置されるように固定するための固定部を備え、
前記固定部によって固定される前記所定の位置は、
前記燃焼室に固定された前記スパークプラグと、前記仮想平面Ａとを、前記中心電極の軸方向に垂直な仮想平面Ｂに投影したときの、前記仮想平面Ａが投影された第１の仮想投影直線と、前記中心電極の中心軸と前記接地電極チップの中心とを結ぶ仮想直線が投影された第２の仮想投影直線との間の角度を角度θとし、前記第１の仮想投影直線と、前記接地電極チップの中心軸と前記基体部の幅方向の中心とを通る仮想平面Ｃが投影された第３の仮想投影直線との間の角度を角度αとしたときに、
（ａ）前記角度θが、２２．５°≦θ≦６７．５°となり、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置、あるいは、
（ｂ）前記角度θが、−６７．５°≦θ≦−２２．５°となり、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置である、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項３記載のスパークプラグであって、
前記接地電極チップは、前記中心電極の軸方向と平行な方向に突起しており、
前記接地電極チップは、前記中心電極の中心軸と、前記接地電極チップと前記中心電極の外表面同士を最短距離で結ぶ仮想直線との間の角度βが、０°≦β≦６０°となる位置に設けられている、スパークプラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパークプラグは、通常、内燃機関の燃焼室に取り付けられ、燃焼室に供給された混合気の点火に用いられる（特許文献１等）。スパークプラグは、火花ギャップを形成するように、互いに対向して配置された接地電極と中心電極とを備え、これらの２つの電極の間に印加された高電圧によって、火花ギャップに火花放電を発生させる。燃焼室では、スパークプラグの火花放電をきっかけとして、火花ギャップの近傍の領域において、火炎核と呼ばれる火種が生じ、その火炎核が成長することにより、混合気が燃焼する。
【０００３】
従って、スパークプラグの着火性を向上させるためには、火花放電により生じる火炎核の成長が阻害されないことが好ましい。しかし、中心電極と接地電極との位置関係によっては、中心電極と接地電極とが、火炎核の成長方向を制限してしまう場合がある。また、中心電極と接地電極とが火炎核の熱を奪う消炎作用により、火炎核の成長が抑制されてしまう場合がある。これまで、スパークプラグの着火性を向上させるために、中心電極と接地電極の位置関係を規定することについて、十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８４５５１号公報
【特許文献２】特開２００５−５６７８６号公報
【特許文献３】特開２００５−２９９６７９号公報
【特許文献４】特許第４１２５０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、中心電極と接地電極との位置関係を規定することにより、スパークプラグの着火性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
少なくとも１つの吸気口と少なくとも１つの排気口とがそれぞれ、燃焼室の中心軸を通る１つの仮想平面Ａに対して対称に設けられた燃焼室において、前記少なくとも１つの吸気口と前記少なくとも１つの排気口との間に取り付けられるスパークプラグであって、
軸状の中心電極と、
前記中心電極の先端を突出させつつ、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の端部に接合された基体部と、前記基体部から前記中心電極側へと延び、前記中心電極の先端との間に間隙を形成する先端部と、を有する接地電極と、
前記先端部において、前記中心電極の軸方向に沿って見たときに、前記中心電極の中心軸とはオフセットされた位置に自身の中心軸を有し、前記中心電極側に突起する接地電極チップと、
を有するスパークプラグの取付構造において、
前記スパークプラグは、前記燃焼室に取り付けられたときに、前記中心電極の中心軸が前記仮想平面Ａ上に配置されるとともに、前記中心電極と前記接地電極とが前記燃焼室内の所定の位置に配置され、
前記所定の位置は、前記燃焼室に固定された前記スパークプラグと、前記仮想平面Ａとを、前記中心電極の軸方向に垂直な仮想平面Ｂに投影したときに、
（ｉ）前記仮想平面Ａが投影された第１の仮想投影直線と、前記中心電極の中心軸と前記接地電極チップの中心とを結ぶ仮想直線が投影された第２の仮想投影直線との間の角度θが、−９０°≦θ≦９０°となり、
（ｉｉ）前記第１の仮想投影直線と、前記接地電極チップの中心軸と前記基体部の幅方向の中心とを通る仮想平面Ｃが投影された第３の仮想投影直線との間の角度αが、４５°≦α≦３１５°となる位置であることを特徴とする、スパークプラグの取付構造。
このスパークプラグの取付構造によれば、燃焼室における中心電極と接地電極に設けられた接地電極チップとの位置関係と、燃焼室における接地電極の基体部の配置位置とが、燃焼室における混合気の流れ方向に対して適切に設定され、火炎核の成長を促進できるため、スパークプラグの着火性が向上する。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載のスパークプラグの取付構造であって、
前記接地電極チップは、前記中心電極の軸方向と平行な方向に突起しており、
前記接地電極チップは、前記中心電極の中心軸と、前記接地電極チップと前記中心電極の外表面同士を最短距離で結ぶ仮想直線との間の角度βが、０°≦β≦６０°となる位置に設けられている、スパークプラグの取付構造。
このスパークプラグの取付構造によれば、火炎核の成長が阻害されないように、スパークプラグにおける中心電極と、接地電極の接地電極チップとの位置関係が適切に設定される。従って、スパークプラグの着火性をより向上させることができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２に記載のスパークプラグの取付構造であって、
前記所定の位置は、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置である、スパークプラグの取付構造。
このスパークプラグの取付構造によれば、燃焼室における接地電極の基体部の配置位置が、混合気の流れを阻害しないように、より適切に設定される。
【００１０】
［適用例４］
適用例１〜３のいずれか一つに記載のスパークプラグの取付構造であって、
前記所定の位置は、
（ａ）前記角度θが、２２．５°≦θ≦６７．５°となり、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置、あるいは、
（ｂ）前記角度θが、−６７．５°≦θ≦−２２．５°となり、前記角度αが、４５°≦α≦１３５°、または、２２５°≦α≦３１５°となる位置である、スパークプラグの取付構造。
このスパークプラグの取付構造によれば、燃焼室における中心電極と接地電極の接地電極チップとの位置関係が、火炎核の成長が促進されるように適切に設定される。また、燃焼室における接地電極の基体部の配置位置が、火炎核の成長領域への混合気の流れを阻害しないように、より適切に設定される。
【００１１】
［適用例５］
スパークプラグであって、
軸状の中心電極と、
前記中心電極の先端を突出させつつ、前記中心電極の外周を保持する絶縁碍子と、
前記絶縁碍子の外周を保持する主体金具と、
前記主体金具の端部に接合された基体部と、前記基体部から前記中心電極側に延び、前記中心電極の先端との間に間隙が形成される先端部と、を有する接地電極と、
前記先端部において、前記中心電極の軸方向に沿って見たときに、前記中心電極の中心軸とはオフセットされた位置に、前記中心電極の中心軸と平行な自身の中心軸を有し、前記中心電極側に突起する接地電極チップと、
を備えるスパークプラグにおいて、
（ｉ）前記中心電極の中心軸と、前記接地電極チップと前記中心電極の外表面同士を最短距離で結ぶ仮想直線との間の角度βが、０°≦β≦６０°であり、
（ｉｉ）前記火花ギャップにおいて、前記接地電極チップと前記中心電極の外表面同士を最短距離で結ぶ仮想線分の中点を中心とする直径２ｍｍの仮想球体に含まれる前記中心電極の表面積と、前記接地電極チップの表面積と、前記接地電極の表面積との合計ＴＳが、１．５ｍｍ2≦ＴＳ≦２．３ｍｍ2であることを特徴とする、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、火炎核の成長に対する中心電極および接地電極による消炎作用の影響を小さくすることができ、スパークプラグの着火性が向上する。
【００１２】
［適用例６］
適用例５に記載のスパークプラグであって、
前記中心電極は、前記間隙側に、自身の中心軸と垂直に交わる端面を有することを特徴とする、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、火炎核の成長方向を適切に規定して、スパークプラグの着火性を向上させることができるとともに、中心電極の火花放電に対する耐久性を向上させることができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例６に記載のスパークプラグであって、
前記接地電極チップは、前記間隙側に、自身の中心軸と垂直に交わる端面を有することを特徴とする、スパークプラグ。
このスパークプラグによれば、火花放電のバラツキを抑えることができ、スパークプラグの着火性をより向上させることができる。また、接地電極に設けられた接地電極チップの火花放電に対する耐久性を向上させることができる。
【００１４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スパークプラグの取付構造、その取付構造を構成するためのスパークプラグ、その取付構造によりスパークプラグが取り付けられた点火装置や内燃機関、その点火装置や内燃機関を搭載した車両等の形態で実現することができる。また、本発明は、スパークプラグや、そのスパークプラグを備えた点火装置、その点火装置を備えた内燃機関、その内燃機関を搭載した車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃機関の構成を示す概略図。
【図２】スパークプラグの構成を示す概略図。
【図３】中心電極の先端部および接地電極の先端部の詳細な構成を説明するための模式図。
【図４】内燃機関における混合気の燃焼工程を工程順に示す模式図。
【図５】燃焼工程の際の燃焼室におけるガスの流れを説明するための模式図。
【図６】内燃機関におけるスパークプラグの取り付け回転角度を説明するための模式図と、２つの電極チップの位置関係の相違による放電経路の変化を説明するための模式図。
【図７】接地電極の基体部の燃焼室における好適な配置位置を説明するための模式図。
【図８】中心電極チップに対する接地電極チップの形成位置を説明するための模式図。
【図９】２つの電極チップの形成位置の相違に応じた火炎核の成長の相違を説明するための模式図。
【図１０】燃焼室におけるスパークプラグの取り付け回転角度に対する混合気の着火性についての試験結果を示す説明図。
【図１１】燃焼室におけるスパークプラグの取り付け回転角度に対する混合気の着火性についての試験結果を示す説明図。
【図１２】角度θの変化に対する火花ギャップにおける混合気の流速の変化を説明するための説明図。
【図１３】スパークプラグをシリンダヘッドに取り付けたときに生じる取り付け回転角度の誤差をまとめた表を示す説明図。
【図１４】角度βの設定を変えたときの限界空燃比の試験結果の変化を示す説明図。
【図１５】スパークプラグの各サンプルの構成を示す概略図。
【図１６】実験において計測された各サンプルごとの電極温度とギャップ増加量の計測値を示す説明図。
【図１７】第１実施形態の他の構成例としての燃焼室の構成例を示す概略図。
【図１８】第１実施形態の他の構成例としての燃焼室の構成例を示す概略図。
【図１９】第１実施形態の他の構成例として、スパークプラグの取り付け位置の他の構成例を示す概略図。
【図２０】第２実形態におけるスパークプラグの構成を説明するための概略図。
【図２１】スパークプラグのサンプルの類型を示す模式図。
【図２２】スパークプラグの着火性およびその電極チップの耐久性についての実験結果をまとめた表を示す説明図。
【図２３】領域内電極表面積と着火性との関係を示す説明図。
【図２４】角度βの変更に伴うスパークプラグの着火性の変化を説明するための説明図。
【図２５】第２実施形態の参考例として、２つの電極チップのオフセット量を変えたときの領域内電極表面積の変化を示す説明図。
【図２６】第２実施形態の他の構成例としての中心電極チップの構成例を示す概略図。
【図２７】第２実施形態の他の構成例としての接地電極チップの構成例を示す概略図。
【図２８】第２実施形態の他の構成例として２つの電極チップの端面の構成例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を以下の順序で説明する。
A-1．第１実施形態：
A-2．第１実施形態の実施例：
A-3．第１実施形態の他の構成例：
B-1．第２実施形態：
B-2．第２実施形態の実施例：
B-3．第２実施形態の他の構成例：
C．変形例：
【００１７】
A-1．第１実施形態：
図１は本発明の一実施形態としてのスパークプラグが取り付けられた内燃機関の構成を示す概略図である。なお、図１には、互いに直交する三次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。内燃機関１００は、動力源として車両などに搭載され、燃料と空気との混合気の供給を受けて、その混合気の燃焼を利用して回転駆動力を発生する。内燃機関１００は、シリンダブロック１１０と、シリンダヘッド１２０と、クランクケース１３０とを備える。
【００１８】
シリンダブロック１１０は、略円筒状のケーシングであり、内部にピストン１１１を往復摺動可能に収容する。シリンダヘッド１２０は、シリンダブロック１１０の上方開口部を閉塞するキャップ部材である。内燃機関１００では、シリンダヘッド１２０の内壁面と、シリンダブロック１１０の内壁面と、ピストン１１１の上面とで、混合気を燃焼させる燃焼室１０１が形成される。
【００１９】
シリンダヘッド１２０には、混合気を燃焼室１０１に導入するための吸気配管１２１と、排気ガスを燃焼室１０１から排出するための排気配管１２２とが接続される。吸気配管１２１および排気配管１２２にはそれぞれ、吸気弁１２３と、排気弁１２４とが設けられている。シリンダヘッド１２０には、さらに、吸気配管１２１と排気配管１２２の間に、燃焼室１０１において混合気を点火するためのスパークプラグ１０が取り付けられている。スパークプラグ１０の構成や、スパークプラグ１０の燃焼室１０１への取り付けについての詳細は後述する。
【００２０】
クランクケース１３０は、クランクシャフト１３１を収容するケーシングである。クランクケース１３０は、シリンダブロック１１０の下方に配置され、その内部空間がシリンダブロック１１０の内部空間と連続している。クランクシャフト１３１は、クランクケース１３０において回転可能に取り付けられており、コンロッド１１２を介してピストン１１１と連結されている。なお、クランクシャフト１３１は、外部負荷（図示せず）に接続されており、自身の回転を外部負荷に伝達する。
【００２１】
図２は、スパークプラグ１０の構成を示す概略図である。なお、図２には、スパークプラグ１０の仮想中心軸１０ａｘ（以後、単に「中心軸１０ａｘ」と呼ぶ）を一点鎖線で図示してあり、その一点鎖線を境界として、スパークプラグ１０の概略外観図（紙面右側）と概略断面図（紙面左側）とを区分して図示してある。このスパークプラグ１０は、筒状の主体金具１と、先端部が突出するようにその主体金具１内に嵌め込まれた筒状の絶縁碍子２と、先端部を突出させた状態で絶縁碍子２の筒内中央に挿通され保持されている軸状の中心電極３とを備えている。
【００２２】
主体金具１には、接地電極４が接合されている。接地電極４は、主体金具１に接合され、先端側（紙面下側）に向かって垂下する基体部４ｂと、基体部４ｂから中心電極３側に向かってほぼ垂直に折れ曲がった先端部４ｔとを有する。先端部４ｔの端部と、中心電極３の先端との間には、間隙ｓｇ（「火花ギャップｓｇ」とも呼ぶ）が形成されている。
【００２３】
図３は、中心電極３の先端部および接地電極４の先端部の詳細な構成を説明するための模式図である。中心電極３の先端部は、先端側に向かって径が縮小される先細りの略テーパー形状を有している。そして、その先端部の頂部には、略円柱形状を有する電極チップ３ｃが接合されている。この電極チップ３ｃ（以後、「中心電極チップ３ｃ」とも呼ぶ）は、耐火花消耗性の高い貴金属によって構成される。
【００２４】
ここで、図３には、中心電極３の仮想中心軸３ａｘ（以後、単に「中心軸３ａｘ」と呼ぶ）が一点鎖線で図示されている。中心電極チップ３ｃは、その仮想中心軸が、中心電極３の中心軸３ａｘとほぼ一致するように配置されている。即ち、中心電極３の中心軸３ａｘは、中心電極チップ３ｃの中心軸３ａｘでもある。なお、中心電極３および中心電極チップ３ｃの中心軸３ａｘは、スパークプラグ１０の中心軸１０ａｘともほぼ一致する。
【００２５】
接地電極４の先端部４ｔの中心電極３側の面には、略円柱形状を有する電極チップ４ｃが接合されている。電極チップ４ｃ（以後、「接地電極チップ４ｃ」とも呼ぶ）は、中心電極チップ３ｃと同様に、対火花消耗性の高い貴金属によって構成されている。なお、図３には、接地電極チップ４ｃの仮想中心軸４ａｘ（以後、単に「中心軸４ａｘ」と呼ぶ）が二点鎖線で図示されている。接地電極チップ４ｃは、その中心軸４ａｘが、中心電極３の中心軸３ａｘからオフセットされた平行軸となるように接地電極４の先端部４ｔに配置される。
【００２６】
このように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸３ａｘ，４ａｘが互いにオフセットされていることによって、２つの電極チップ３ｃ，４ｃ同士の間における放電経路を減少させることができる。従って、スパークプラグ１０において、放電経路のばらつきの少ない、より安定的な火花放電を発生させることが可能となる。ただし、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置をオフセットした場合であっても、２つの電極チップ３ｃ，４ｃ同士の離隔距離は、火花放電を発生させるための印加電圧が極度に増大してしまわない程度に、適切に設定されることが好ましい。
【００２７】
スパークプラグ１０の絶縁碍子２（図２）は、例えばアルミナあるいは窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成され、その内部には絶縁碍子２の軸方向に沿って中心電極３や端子金具１３を嵌め込むための貫通孔６が形成されている。中心電極３は、貫通孔６の先端側（紙面下側）に挿入・固定され、端子金具１３は、貫通孔６の後端側（紙面上側）に挿入・固定される。
【００２８】
また、貫通孔６内において、端子金具１３と中心電極３との間には、抵抗体１５が配置される。この抵抗体１５の両端部は、導電性ガラスシール層１６，１７を介して中心電極３と端子金具１３とにそれぞれ電気的に接続される。
【００２９】
主体金具１は、炭素鋼等の金属により中空円筒状に形成されており、スパークプラグ１０のハウジングを構成する。主体金具１の先端側（紙面下側）の外周面には、スパークプラグ１０を内燃機関１００の燃焼室１０１（図１）に取り付けるためのねじ部７が形成されている。ねじ部７には、シリンダヘッド１２０に設けられたスパークプラグ１０を取り付けるためのねじ孔１２５（図１）に螺合するねじ溝が切られている。
【００３０】
なお、スパークプラグ１０（図２）のねじ部７およびシリンダヘッド１２０のねじ孔１２５に切られたねじ溝は、以下のように構成されていることが好ましい。即ち、それらのねじ溝は、スパークプラグ１０をシリンダヘッド１２０に、所定の締め付けトルクで取り付けたときに、その取り付け回転角度に相当する角度θ（後述）が、後述する好適な範囲内に含まれるように構成されていることが好ましい。
【００３１】
ねじ部７の後端側（紙面上側）には、六角部１ｅが設けられている。六角部１ｅは、主体金具１を燃焼室に取り付ける際に、スパナやレンチ等の工具を係合させる工具係合部であり、六角状の横断面形状を有している。
【００３２】
主体金具１の後端側の開口部の内壁面と、絶縁碍子２の外壁面との間には、タルク等の粉体が充填された充填層６１が形成されている。充填層６１は、絶縁碍子２のフランジ状の突出部２ｅと、主体金具１の開口部端部が内側に加締められた加締め部１ｄとの間に形成されている。充填層６１の突出部２ｅ側と加締め部１ｄ側のそれぞれの端部には、リング状の線パッキン６２，６０が配置されている。
【００３３】
主体金具１の六角部１ｅとねじ部７との間には、フランジ状のガスシール部１ｆが設けられ、ガスシール部１ｆのねじ部７側には、ガスケット３０がはめ込まれている。このガスケット３０は、炭素鋼等の金属板素材を曲げ加工したリング状の部品であり、ねじ部７をシリンダヘッド１２０（図１）側のねじ孔１２５にねじ込むことにより、ガスシール部１ｆとねじ孔の開口周縁部との間で、軸線方向に圧縮されてつぶれるように変形し、ねじ孔１２５とねじ部７との間の隙間をシールする。
【００３４】
ガスシール部１ｆと六角部１ｅとの間には、溝部１ｈが形成されている。溝部１ｈは、厚みが主体金具１の中で最も薄く形成された薄肉部として構成されており、外側にわずかに湾曲している。
【００３５】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、内燃機関１００における混合気の燃焼工程を工程順に示す模式図である。第１工程（図４（Ａ））では、燃焼室１０１に混合気が供給される。具体的には、排気弁１２４を閉じたまま吸気弁１２３を開き、ピストン１１１を下方（クランクケース１３０側）へと移動させることにより、吸気配管１２１を介して、燃焼室１０１に混合気を吸入させる。
【００３６】
第２工程（図４（Ｂ））では、吸気弁１２３および排気弁１２４が閉じられた状態で、ピストン１１１がクランクシャフト１３１の回転に伴って上方へと移動することにより、燃焼室１０１の混合気が圧縮される。第３工程（図４（Ｃ））では、スパークプラグ１０による着火により、混合気が爆発燃焼し、ピストン１１１が下方へと移動する。
【００３７】
第４工程（図４（Ｄ））では、クランクシャフト１３１の回転に伴って、ピストン１１１が上方への移動を開始するとともに、吸気弁１２３が開かれることにより、燃焼室１０１の排ガスが排気配管１２２へと押し出される。内燃機関１００では、上記の第１〜第４工程が繰り返され、クランクシャフト１３１の回転が外部負荷へと伝達される。
【００３８】
図５（Ａ），（Ｂ）は、図４で説明した燃焼工程の際の燃焼室１０１におけるガスの流れを説明するための模式図である。図５（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、異なる方向から見たときの燃焼室１０１が図示されている。なお、図５（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、図１と対応するように三次元矢印ｘ，ｙ，ｚを図示してある。
【００３９】
図５（Ａ）は、内燃機関１００を上方から見たとき（矢印ｚとは反対の方向に沿って見たとき）の燃焼室１０１を示している。図５（Ａ）には、シリンダヘッド１２０において吸気配管１２１および排気配管１２２が接続される吸気口１０２および排気口１０３を投影して図示してある。また、図５（Ａ）には、スパークプラグ１０の取り付け位置を破線で図示してある。
【００４０】
ここで、図５（Ａ）には、さらに、燃焼室１０１の仮想中心軸１０１ａｘ（以後、単に「中心軸１０１ａｘ」と呼ぶ）と、第１の仮想投影直線Ｌ１とを図示してある。第１の仮想投影直線Ｌ１は、燃焼室１０１の中心軸１０１ａｘを通る仮想平面Ａが紙面に投影された仮想直線である。本実施形態の内燃機関１００では、吸気口１０２および排気口１０３のそれぞれが、この仮想平面Ａに対して対称性を有するように設けられている。また、スパークプラグ１０は、その中心軸１０ａｘが燃焼室１０１の中心軸１０１ａｘとほぼ一致するように取り付けられている。即ち、本実施形態の内燃機関１００では、スパークプラグ１０の中心軸１０ａｘは、仮想平面Ａの面上に存在している。また、図３で説明したとおり、スパークプラグ１０の中心軸１０ａｘと、中心電極３の中心軸３ａｘとはほぼ一致する。即ち、図５（Ａ）の紙面は、中心電極３の中心軸３ａｘに垂直な平面であり、特許請求の範囲における「仮想平面Ｂ」に相当する。
【００４１】
図５（Ｂ）は、内燃機関１００を矢印ｙとは反対の方向に沿って見たときの燃焼室１０１を示す模式図である。ここで、燃焼室１０１において、吸気口１０２および排気口１０３が仮想平面Ａに対して対称に構成されているとき、燃焼工程（図４）の際の燃焼室１０１におけるガスの流れは、「タンブル旋回流」とも呼ばれる、図中の矢印Ｓで示す方向への旋回流となる。そして、スパークプラグ１０の中心軸１０ａｘが仮想平面Ａの面上にあるとき、燃焼工程の際の火花ギャップｓｇの近傍領域におけるガスの流れ方向は、吸気口１０２から排気口１０３へと向かう方向（図中の白抜き矢印Ｆの方向）に規定される。
【００４２】
図６（Ａ）は、内燃機関１００におけるスパークプラグ１０の取り付け回転角度を説明するための模式図である。図６（Ａ）には、図５と対応するように、三次元矢印ｘ，ｙ，ｚを図示してある。図６（Ａ）には、矢印ｚとは反対の方向に沿って見たときの、内燃機関１００に取り付けられたスパークプラグ１０における中心電極３の外周と、２つの電極チップ３ｃ，４ｃとを模式的に図示してある。なお、図６（Ａ）では、便宜上、中心電極３の外周は破線で図示してあり、２つの電極チップ３ｃ，４ｃは実線で図示してある。
【００４３】
さらに、図６（Ａ）には、図５（Ａ）で説明した仮想平面Ａが紙面に投影された第１の仮想投影直線Ｌ１と、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸３ａｘ，４ａｘがそれぞれ紙面に投影された点Ｑ１，Ｑ２と、点Ｑ１，Ｑ２を通る第２の仮想投影直線Ｌ２とを図示してある。即ち、図６（Ａ）の紙面は、図５（Ａ）の紙面と同様に、特許請求の範囲における「仮想平面Ｂ」に相当する。なお、図６（Ａ）では、第１の仮想投影直線Ｌ１は一点鎖線で図示してあり、第２の仮想投影直線Ｌ２は実線で図示してある。また、図６（Ａ）には、図５（Ｂ）で説明した、火花ギャップｓｇの近傍領域におけるガスの流れ方向を示す白抜き矢印Ｆを図示してある。
【００４４】
前記したとおり、中心電極３の中心軸３ａｘは、スパークプラグ１０の中心軸１０ａｘと一致しており、仮想平面Ａの面上に存在している。また、中心電極３の中心軸３ａｘと接地電極チップ４ｃの中心軸４ａｘは、互いにオフセットされた位置に存在している（点Ｑ１，Ｑ２）。第２の仮想投影直線Ｌ２は、中心電極３の中心軸３ａｘと、接地電極チップ４ｃの端面の中心とを結ぶ仮想直線を、図６（Ａ）の紙面に投影した直線であり、点Ｑ１，Ｑ２を通る。
【００４５】
ここで、第１の仮想投影直線Ｌ１と、第２の仮想投影直線Ｌ２との間の角度をθとする。即ち、この角度θは、火花ギャップｓｇにおけるガスの流れ方向と、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット方向との間の角度を表している。スパークプラグ１０は、図６（Ａ）の紙面に向かって左回りの方向を＋としたときに、角度θが、−９０°以上、かつ、＋９０°以下の範囲内（実線矢印で図示した範囲内）となるように取り付けられることが好ましい。この理由は以下のためである。
【００４６】
図６（Ｂ），（Ｃ）は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係の相違による放電経路の変化を説明するための模式図である。図６（Ｂ），（Ｃ）にはそれぞれ、スパークプラグ１０が異なる角度θで燃焼室１０１に取り付けられたときの２つの電極チップ３ｃ，４ｃを図示してあり、図６（Ａ）と同様なガスの流れ方向を示す矢印Ｆを図示してある。また、図６（Ｂ），（Ｃ）にはそれぞれ、火炎核の成長の軌跡を段階的に示す径の異なる複数の円が図示されている。
【００４７】
図６（Ｂ）は、角度θが上記の範囲内（−９０°≦θ≦＋９０°）となるように、スパークプラグ１０が取り付けられたときの、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間における火花放電の様子を示している。ここで、角度θが、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲内となるように、スパークプラグ１０が燃焼室１０１に取り付けられたときには、接地電極チップ４ｃの方が、中心電極チップ３ｃより、ガスの流れ方向における上流側に位置することになる。
【００４８】
すると、火花（スパーク）の経路ＳＰ（破線で図示）は、ガスの流れによって、下流側に位置する中心電極チップ３ｃ側に湾曲され、その経路長が増大する。そのため、火花放電によって、より大きな火炎核を生じさせることができる。また、火炎核は、ガスの流れに沿って成長するが、接地電極チップ４ｃが中心電極チップ３ｃの上流側に位置しているため、中心電極チップ３ｃの下流側の領域が開放されており、燃焼室１０１の中央方向への火炎核の成長が促進される。従って、スパークプラグ１０による着火性が向上する。
【００４９】
図６（Ｃ）は、角度θが上記の範囲外（θ＜−９０°，θ＞＋９０°）となるように、スパークプラグ１０が取り付けられたときの、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間における火花放電の様子を示している。この場合においても、火花の経路ＳＰはガスの流れによって湾曲するが、火花放電によって生じる火炎核の成長方向に、接地電極チップ４ｃが位置するようになる。従って、接地電極チップ４ｃによって、火炎核の成長が阻害されてしまう。また、燃焼室１０１の上方向に向かって火炎核が成長するため、燃焼室１０１の上壁面や、スパークプラグ１０の絶縁碍子２に熱を奪われてしまい、スパークプラグ１０による着火性は低下してしまう。
【００５０】
ところで、スパークプラグ１０では、接地電極４の基体部４ｂが火花ギャップｓｇの周縁に存在している。そのため、基体部４ｂの配置位置によっては、火花ギャップｓｇへの混合気の流入が阻害され、スパークプラグ１０による着火性が低下してしまう可能性がある。そこで、スパークプラグ１０は、角度θが上記の範囲内（−９０°≦θ≦＋９０°）となるように燃焼室１０１に取り付けられたときに、接地電極４の基体部４ｂの配置位置が、以下に説明する位置となるように構成されていることが好ましい。
【００５１】
図７（Ａ），（Ｂ）は、燃焼室１０１における接地電極４の基体部４ｂの好適な配置位置を説明するための模式図である。図７（Ａ）は、以下に説明する点以外は、図６（Ａ）と同様な図である。図７（Ａ）には、接地電極４の基体部４ｂおよび先端部４ｔの図示が追加されている。また、図７（Ａ）には、第２の仮想投影直線Ｌ２に換えて、点Ｑ２と基体部４ｂの幅方向の中心点Ｑ３とを通る第３の仮想投影直線Ｌ３の図示が追加されている。なお、図７（Ａ）では、第３の仮想投影直線Ｌ３を二点鎖線で図示してある。また、図７（Ａ）の紙面は、図６（Ａ）と同様に、特許請求の範囲における「仮想平面Ｂ」に相当する。
【００５２】
ここで、第３の仮想投影直線Ｌ３は、接地電極チップ４ｃの中心軸４ａｘ（点Ｑ２）と、接地電極４の基体部４ｂの幅方向の中心点Ｑ３とを通る仮想平面Ｃを、図７（Ａ）の紙面に投影した直線である。基体部４ｂは、第１と第３の仮想投影直線Ｌ１，Ｌ３の間の角度αが以下の範囲に含まれるように、スパークプラグ１０の主体金具１に接合されていることが好ましい。即ち、基体部４ｂは、図７（Ａ）の紙面に向かって左回りの方向を＋としたときに、角度αが、＋４５°以上、かつ、＋３１５°以下の範囲内（実線矢印で図示した範囲内）に含まれるように設けられていることが好ましい。
【００５３】
図７（Ｂ）は、角度αが、上記の範囲外となる場合の基体部４ｂの配置位置の例を示す図７（Ａ）と同様な模式図である。角度αが上記の範囲から外れる場合（α＜４５°，α＞３１５°）には、基体部４ｂが、火花ギャップｓｇへの混合気の流れを阻害する方向に配置されることとなる。しかし、角度αが上記の範囲内に含まれている場合の基体部４ｂの配置位置であれば、混合気を火花ギャップｓｇに円滑に流入させることができ、スパークプラグ１０による着火性を向上させることができる（図７（Ａ））。
【００５４】
さらに、本実施形態のスパークプラグ１０では、中心電極チップ３ｃに対する接地電極チップ４ｃの形成位置を、以下のように規定することにより、その着火性を向上させている。
【００５５】
図８（Ａ），（Ｂ）は、中心電極チップ３ｃを含む中心電極３に対する接地電極チップ４ｃの形成位置を説明するための模式図である。図８（Ａ），（Ｂ）にはそれぞれ、スパークプラグ１０に設けられた２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置が異なる構成例を模式的に図示してある。図８（Ａ）は、スパークプラグ１０を中心軸１０ａｘの方向に沿って見たときに、２つの電極チップ３ｃ，４ｃが互いに重なり合わない構成例を示している。一方、図８（Ｂ）は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面同士の一部が互いに対向し合う、即ち、スパークプラグ１０を中心軸１０ａｘの方向に沿って見たときに、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの一部が互いに重なり合う構成例を示している。
【００５６】
ここで、図８（Ａ），（Ｂ）には、中心電極３の中心軸３ａｘを一点鎖線で図示し、２つの電極チップ３ｃ，４ｃ同士を最短距離ｇで結ぶ仮想直線Ｌｇを二点鎖線で図示してある。仮想直線Ｌｇは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの外表面同士を最短距離で結ぶ直線である。なお、図８（Ａ）の構成例では、仮想直線Ｌｇは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのエッジ同士を最短距離ｇで結ぶ直線となる。これに対して、図８（Ｂ）の構成例では、仮想直線Ｌｇは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いの端面に垂直な直線となり、中心電極３の中心軸３ａｘと平行な直線となる。
【００５７】
２つの電極チップ３ｃ，４ｃはそれぞれ、中心電極３の中心軸３ａｘと、仮想直線Ｌｇとの間の角度βが、０°以上、かつ、６０°以下となるような位置に形成されていることが好ましい。なお、角度βが０°となるのは、図８（Ｂ）の構成例のように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃが形成された場合である。このように、角度βが、０°≦β≦６０°の範囲内に含まれるように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃを配置することにより、以下に説明するように、火炎核の成長が阻害されてしまうことを抑制できる。
【００５８】
図９（Ａ），（Ｂ）は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置の相違に応じた火炎核の成長の相違を説明するための模式図である。図９（Ａ）は、角度βが上記の範囲内（０°≦β≦６０°）に含まれるように２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置を構成した場合の火炎核の成長を示している。図９（Ａ）は、火炎核の段階的な成長軌跡を模式的に示す径が異なる複数の円と、火炎核の成長方向を示す矢印とが追加されている点以外は、図８（Ａ）とほぼ同じである。
【００５９】
角度βが、上記の範囲内（０°≦β≦６０°）である場合には、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間で生じた火炎核は、斜め下方に向かって成長していくことができる。火炎核を、火花ギャップｓｇから斜め下方に成長させることにより、混合気の燃焼を燃焼室１０１全体に広がらせることができる。従って、角度βが上記範囲内に含まれる２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係であれば、火炎核の成長が促進され、スパークプラグ１０による着火性が向上する。
【００６０】
図９（Ｂ）は、角度βが上記の範囲外（β＞６０°）となるように２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置が構成された場合の火炎核の成長を示している。図９（Ｂ）は、接地電極チップ４ｃの位置が異なる点と、火炎核の成長軌跡を示す円が異なる点以外は、図９（Ａ）とほぼ同じである。
【００６１】
角度βが、上記の範囲外（β＞６０°）である場合には、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係が水平方向（図９（Ｂ）の紙面左右方向）により近づくこととなる。そのため、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間に生じた火炎核の成長方向は、図９（Ａ）の場合よりも下方に制限され、成長した火炎核と接地電極４の先端部４ｔとが干渉しやすくなる。また、２つの電極チップ３ｃ，４ｃが、水平方向へのガスの流れを阻害してしまう。従って、火炎核の成長が抑制され、スパークプラグ１０による着火性が低下してしまう。
【００６２】
このように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係や、接地電極４の基体部４ｂの配置位置が規定される上記のような取り付け回転角度で、スパークプラグ１０を燃焼室１０１に取り付けることにより、スパークプラグ１０による着火性を向上させることができる。また、本実施形態のスパークプラグ１０であれば、２つの電極チップ３ｃ，４ｃが図６で説明したような位置関係となるように内燃機関１００の燃焼室１０１に取り付けられたときに、接地電極４の基体部４ｂの配置位置が図７で説明した適切な位置に規定される。従って、スパークプラグ１０の着火性を向上させることができる。
【００６３】
A-2．第１実施形態の実施例：
図１０，図１１は、燃焼室１０１におけるスパークプラグ１０の取り付け回転角度に対する混合気の着火性についての試験結果を示す説明図である。図１０は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの燃焼室１０１における位置関係が規定される角度θと、燃焼室１０１における接地電極４の基体部４ｂの位置が規定される角度αとの組み合わせに対する燃焼室１０１における混合気の着火性を示す値をまとめた表である。
【００６４】
ここで、本明細書では、「混合気の着火性を示す値」として、いわゆるリーンリミット法による計測値を用いる。「リーンリミット法による計測値」とは、混合気における空気に対する燃料の希釈の度合いを増大させたときに、混合気の点火が不可能となる空燃比の限界値として求められる値である。以後、本明細書では、この値を「限界空燃比」と呼ぶ。なお、「空燃比」とは、混合気における空気の質量を燃料の質量で除した値（Ａ／Ｆ）である。
【００６５】
限界空燃比は、その値が高いほど、スパークプラグによる混合気の着火性が向上していることを示している。図１０の表では、図６で説明した角度θの好適範囲を破線で示し、図７で説明した角度αの好適範囲を一点鎖線で示してある。
【００６６】
なお、この試験では、図５で説明した構成を有し、排気量が１５００ｃｃの自動車用の内燃機関に適用される燃焼室１０１を設定した。また、この試験では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸の間の距離が１．５ｍｍ、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の最短距離ｇが１．１ｍｍ、角度β（図８）が５０°であるスパークプラグ１０を設定した。
【００６７】
図１１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、図１０の表に基づき、角度αの値ごとに、横軸を角度θとし、縦軸を限界空燃比としてプロットしたグラフである。図１１（Ａ）には、角度αが、０°、３０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°のグラフが図示されている。図１１（Ｂ）には、角度αが、１８０°、２２５°、２７０°、３１５°、３３０°、３６０°（即ち、０°）のグラフが図示されている。
【００６８】
なお、図１１（Ａ），（Ｂ）のグラフには、角度θの好適範囲（−９０°≦θ≦９０°）を破線で図示してある。また、図１１（Ａ），（Ｂ）のグラフには、着火性の評価基準として限界空燃比の基準値２３．１を一点鎖線で図示してある。
【００６９】
図１１（Ａ），（Ｂ）のいずれのグラフにおいても、角度θが、−４５°または＋４５°に近づくほど、混合気の着火性が高くなり、角度θが−４５°または＋４５°のときに混合気の着火性が最大となった。具体的には、角度θは、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲に含まれていることが好ましく、−６７．５°≦θ≦−２２．５°の範囲、または、＋２２．５°≦θ≦＋６７．５°の範囲に含まれることがより好ましい。さらに、角度θは、ほぼ−４５°、または、ほぼ＋４５°であることが好ましい。
【００７０】
また、図１１（Ａ），（Ｂ）のグラフに示されているように、角度αが図７で説明した好適範囲（４５°≦α≦３１５°）から外れている場合には、限界空燃比は、基準値である２３．１を超えなかった。これに対し、角度αがその好適範囲に含まれており、角度θがその好適範囲（−９０°≦θ≦＋９０°）に含まれている場合には、いずれのグラフにおいても、限界空燃比が基準値である２３．１を超え、良好な着火性を得ることができた。
【００７１】
ここで、角度αが、４５°，９０°，１３５°，２２５°，２７０°，３１５°であるときには、より高い着火性を得ることができ、特に、角度αが９０°または２７０°であるときに、最も高い着火性が得られた。このことから、接地電極４の基体部４ｂは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃに対向する面が、混合気の流れ方向に沿った方向に対して、より平行に近い角度で配置されるほど好ましいことがわかる。より具体的には、角度αは、４５°≦α≦１３５°の範囲、または、２２５°≦α≦３１５°の範囲に含まれることが好ましく、ほぼ９０°、または、ほぼ２７０°であることがより好ましい。
【００７２】
図１２（Ａ），（Ｂ）は、角度θおよび角度αの変化に対する燃焼室１０１に取り付けられたスパークプラグ１０の火花ギャップｓｇにおける混合気の流速（以後、「ギャップ間流速」と呼ぶ）の変化を説明するための説明図である。図１２（Ａ）は、角度α（α＝４５°，９０°，１８０°）と、角度θ（θ＝０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°）との組み合わせに対するギャップ間流速の計測結果をまとめた表である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の表にまとめられた計測値を、縦軸をギャップ間流速とし、横軸を角度θとしてプロットした、角度αごとのグラフである。なお、このギャップ間流速は、６７ｃｃの単気筒の可視化エンジンにおいて計測した。
【００７３】
図１２（Ａ），（Ｂ）に示されているように、角度αが９０°のとき、即ち、接地電極４の基体部４ｂの幅方向をガスの流れ方向と平行としたときにギャップ間流速が最も高くなった。次いで、ギャップ間流速は、角度αの値が４５°、１８０°であるときの順で低くなった。また、いずれのグラフにおいても、角度θが４５°≦θ≦１３５°に含まれるときにギャップ間流速は著しく高い値を示し、θ＝９０°のときに最も高い値を示した。
【００７４】
ここで、ギャップ間流速が高いほど、火花ギャップｓｇへの混合気の流入量が多くなる。しかし、角度θを、ギャップ間流速が最も高くなる９０°に設定すると、火花が燃焼室１０１のより下流側へと湾曲する度合いが著しく大きくなり、火炎核の成長領域が、燃焼室１０１の下流側に偏ってしまう可能性がある。火炎核の成長領域が偏ると、燃焼室１０１の外壁によって、火炎核の成長領域が制限されるとともに、火炎核の熱が奪われてしまい、スパークプラグ１０の着火性が低下してしまう。
【００７５】
一方、角度θを９０°より小さく設定した場合には、角度θを９０°に設定した場合に比較して、火花を燃焼室１０１の中央側へと湾曲させることが可能である。従って、角度θを９０°に設定した場合より、角度θを９０°より小さく設定した場合の方が、火花放電の発生領域をより燃焼室１０１の中央側に設定することができるため、火炎核の成長が促進される。特に、角度θをほぼ４５°とすることにより、高いギャップ間流速によって混合気の流量を確保することができるとともに、火花を燃焼室１０１の中央へと湾曲させることができ、火炎核の成長の促進が可能となる。なお、これは、角度θがマイナス側であるときも同様である。従って、角度θは、ほぼ＋４５°または、ほぼ−４５°に設定されることが最も好ましい。
【００７６】
図１３は、スパークプラグ１０をシリンダヘッド１２０に取り付けたときに生じる取り付け回転角度の誤差をまとめた表を示す説明図である。スパークプラグ１０をシリンダヘッド１２０に取り付けたときの取り付け回転角度には、一般に、ねじ切り位置の精度誤差と、締め付けトルクのばらつきによる誤差と、ガスケット厚のばらつきによる誤差とがある。
【００７７】
ねじ切り位置の精度誤差は、スパークプラグ１０のねじ部７やシリンダヘッド１２０のねじ孔１２５におけるねじ切り位置の製造誤差であり、±２０°の範囲で誤差が生じる場合がある。締め付けトルクのばらつきによる誤差は、スパークプラグ１０をシリンダヘッド１２０に取り付ける際の締め付けトルクのばらつきによる誤差であり、±３５°の範囲で誤差が生じる場合がある。なお、この誤差範囲は、締め付けトルクとして、１５〜２５Ｎｍ（ＩＳＯ規格）のトルクを付与する場合の誤差範囲である。
【００７８】
ガスケット厚のばらつきによる誤差は、スパークプラグ１０のガスケット３０（図２）における厚みのばらつきによる誤差であり、±１５°の範囲で誤差を生じる場合がある。なお、この誤差範囲は、ガスケット３０の厚みの誤差範囲を±０．０５ｍｍとし、ねじ部７のネジピッチを１．２５ｍｍとした場合のものである。
【００７９】
ここで、上記の誤差が正規分布で発生するものとした場合に、上記の誤差範囲に基づく誤差範囲の総計は、±（｜２０｜2＋｜３５｜2＋｜１５｜2）-2＝±４３°として求めることができる。従って、角度θを設定する際には、その誤差としては、±４３°の範囲の誤差を考慮することが好ましい。即ち、角度θを上記の最適値＋４５°または−４５°に設定した場合には、誤差を含む角度θの範囲は、−８８°≦θ≦−２°、または、＋２°≦θ≦＋８８°となり、本実施形態における角度θの好適範囲−９０°≦θ≦＋９０°とほぼ一致する。
【００８０】
図１４（Ａ），（Ｂ）は、図１０および図１１で説明した試験において、角度βの設定を変えたときの限界空燃比の変化を示す説明図である。この試験では、角度θを４５°、角度αを９０°とした第１設定条件と、角度θを９０°、角度αを１８０°とした第２設定条件とについて、角度βの値を０°，３０，５０°，６０°，７５°，９０°と変更したときの限界空燃比を計測した。また、第１設定条件、第２設定条件のそれぞれにおいて、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸をオフセットさせなかった場合の限界空燃比を計測した。
【００８１】
図１４（Ａ）は、第１設定条件の場合と第２設定条件の場合のそれぞれについての限界空燃比の計測値をまとめた表である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の表の値に基づき、縦軸を限界空燃比とし、横軸を角度βとしてプロットしたグラフである。なお、図１４（Ｂ）のグラフでは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸３ａｘ，４ａｘをオフセットさせなかった場合を横軸の原点（「オフセットなし」と表示）とした。また、図１４（Ｂ）のグラフには、着火性の評価基準として、限界空燃比の基準値２３．１を破線で図示してある。
【００８２】
このように、スパークプラグ１０は、角度βが、０°≦β≦６０°の範囲に含まれるように２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係が構成されることが好ましい。また、スパークプラグ１０は、角度βが、３０°≦β≦６０°の範囲に含まれるように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係が構成されることがより好ましい。さらに、スパークプラグ１０では、角度βがほぼ５０°となるように２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係が構成されることが最も好ましい。
【００８３】
ここで、本発明の発明者は、角度θが、−９０°≦θ≦＋９０°の範囲に含まれ、かつ、角度αが、４５°≦α≦３１５°の範囲に含まれる場合において、接地電極４が以下のように短く構成されていることが、さらに好ましいことを、自身の実験により見出した。即ち、接地電極４は、基体部４ｂの２つの電極チップ３ｃ，４ｃと対向する側の面を含む仮想平面と接地電極チップ４ｃとの間の距離が、当該仮想平面と中心電極チップ３ｃとの間の距離より小さくなるように構成されていることが好ましい。
【００８４】
図１５（Ａ１）〜（Ｃ１），（Ａ２）〜（Ｃ２）はそれぞれ、本発明の発明者がこの実験のために作成したスパークプラグ１０のサンプルＡ〜Ｃの構成を示す概略図である。なお、これらのサンプルＡ〜Ｃは、接地電極４の構成を異ならせることにより、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの位置関係が変えられている点以外は、図２で説明したスパークプラグ１０と同様の構成を有している。
【００８５】
図１５（Ａ１）〜（Ｃ１）にはそれぞれ、燃焼室１０１におけるガスの流れ方向Ｆ（図５（Ｂ））に沿って見たときの各サンプルＡ〜Ｃの中心電極３と接地電極４とが図示されている。図１５（Ａ２）〜（Ｃ２）はそれぞれ、図７と同様な図であり、スパークプラグ１０の中心軸１０ａｘ（図５（Ａ））に沿って見たときの、各サンプルＡ〜Ｃの中心電極３と接地電極４とが図示されている。
【００８６】
サンプルＡ（図１５（Ａ１），（Ａ２））は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置が互いにオフセットされていない構成とした。即ち、中心電極３の中心軸３ａｘ（中心電極チップ３ｃの中心軸）と、接地電極チップ４ｃの中心軸４ａｘとが互いに一致するように構成した。
【００８７】
サンプルＢ（図１５（Ｂ１），（Ｂ２））は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いの中心軸３ａｘ，４ａｘがオフセットされ、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸３ａｘ，４ａｘの間の距離が１．５ｍｍとなり、角度βは５０°となるように構成した。また、サンプルＢでは、サンプルＢを角度θが４５°となるように燃焼室１０１に取り付けたときに、角度αが９０°となるように接地電極４を構成して、サンプルＡよりも接地電極４の先端部４ｔの長さを１ｍｍ短縮した。
【００８８】
サンプルＣ（図１５（Ｃ１），（Ｃ２））は、サンプルＢと同様に、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸３ａｘ，４ａｘの間の距離が１．５ｍｍとなり、角度βが５０°となるように構成した。また、サンプルＣでは、サンプルＣを角度θが−４５°となるように燃焼室１０１に取り付けたときに、角度αが９０°となるように接地電極４を構成して、サンプルＡよりも接地電極４の先端部４ｔの長さを１ｍｍ延長した。
【００８９】
ここで、接地電極４の基体部４ｂにおいて、２つの電極チップ３ｃ，４ｃと対向する側の面を含む仮想平面Ｐを想定する。このとき、サンプルＢでは、仮想平面Ｐと接地電極チップ４ｃとの間の距離が、仮想平面Ｐと中心電極チップ３ｃとの間の距離より小さくなるように構成されている（図１５（Ｂ２））。一方、サンプルＣでは、仮想平面Ｐと接地電極チップ４ｃとの間の距離が、仮想平面Ｐと中心電極チップ３ｃとの間の距離より長くなるように構成されている（図１５（Ｃ２））。
【００９０】
本発明の発明者は、各サンプルＡ〜Ｃを、図５で説明した燃焼室１０１と同様な燃焼室を有する排気量２０００ｃｃの自動車用のエンジンに取り付け、当該エンジンに、ＷＯＴ（wide open throttle）の状態で５０００ｒｐｍの運転を１００時間継続させた。そして、運転中の接地電極４の平均温度（以後、「電極温度」と呼ぶ）と、運転直後の各サンプルＡ〜Ｃのギャップ増加量とを計測した。ここで、「ギャップ増加量」とは、火花放電の継続によって２つ電極チップ３ｃ、４ｃのエッジが消耗・鈍磨することにより増加した２つ電極チップ３ｃ、４ｃの最短離隔距離ｇの増加量を意味する。
【００９１】
図１６（Ａ）は、この実験において計測された各サンプルＡ〜Ｃごとの電極温度とギャップ増加量の計測値とをまとめた表を示す説明図である。また、図１６（Ｂ）は、横軸を電極温度とし、縦軸をギャップ増加量として、各サンプルＡ〜Ｃにおけるギャップ増加量の計測値をプロットしたグラフである。
【００９２】
ここで、接地電極４が短いほど、接地電極４の熱は主体金具１へと逃げやすく、電極温度は低くなる。そして、電極温度が低いほど、接地電極チップ４ｃの熱が、接地電極４を経て主体金具１へと逃げやすくなり、接地電極チップ４ｃの温度も低くなる。接地電極チップ４ｃは、その温度が低いほど、その消耗が抑制される。即ち、電極温度は、その値が低いほど、接地電極チップ４ｃの消耗が少ないことを示している。また、ギャップ増加量は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの消耗が抑制される耐久性を示しており、その値が小さいほど、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性が高くなっていることを示している。
【００９３】
サンプルＢについては、電極温度の計測値もギャップ増加量の計測値も、ともに最も小さい値となった。即ち、サンプルＢを用いたエンジンの運転では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性が最も向上した。一方、サンプルＣでは、電極温度の計測値もギャップ増加量の計測値も、ともに最も大きい値となった。即ち、サンプルＣを用いたエンジンの運転では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性が最も低下してしまった。
【００９４】
サンプルＣにおいて電極温度の計測値が大きくなったのは、接地電極４の長さの延長に伴い、主体金具１へと熱が逃げにくくなったためであると推察される。また、サンプルＣにおいてギャップ増加量が大きくなったのは、接地電極４の先端部４ｔの温度が高くなるに伴い、接地電極チップ４ｃの温度も高くなり、その消耗が促進されてしまったためであると推察される。
【００９５】
これらの結果から、接地電極４の先端部４ｔの長さは短いほど好ましいことがわかる。より具体的には、スパークプラグ１０の接地電極４は、仮想平面Ｐと接地電極チップ４ｃとの間の距離が、仮想平面Ｐと中心電極チップ３ｃとの間の距離より小さくなるように構成されていることが好ましいことがわかる。
【００９６】
A-3．第１実施形態の他の構成例：
図１７（Ａ）〜（Ｃ），図１８はそれぞれ、第１実施形態の他の構成例として、燃焼室１０１の構成例を示す概略図である。ここで、燃焼工程の際に、燃焼室１０１において、図５（Ｂ）で説明したタンブル旋回流を発生させるためには、燃焼室１０１の中心軸１０１ａｘを通る仮想平面Ａに対して、吸気口１０２および排気口１０３が対称に設けられていれば良い。即ち、燃焼室１０１は以下のように構成されるものとしても良い。
【００９７】
図１７（Ａ）は、吸気口１０２が１つ追加されている点以外は、図５（Ａ）とほぼ同じである。この構成例では、２つの吸気口１０２が、仮想平面Ａに対して互いに対称に配置されている。このような構成であっても、燃焼工程において、燃焼室１０１にタンブル旋回流を生じさせることができる。
【００９８】
図１７（Ｂ）は、排気口１０３が１つ追加されている点と、２つの吸気口１０２の方が２つの排気口１０３よりも、その径が大きくなるように構成されている点以外は、図１７（Ａ）とほぼ同じである。この構成例では、２つの吸気口１０２が仮想平面Ａに対して対称に配置されるとともに、２の排気口１０３が仮想平面Ａに対して対称に配置されている。このような構成であっても、燃焼工程において、燃焼室１０１にタンブル旋回流を生じさせることができる。
【００９９】
図１７（Ｃ）は、吸気口１０２が３つ設けられている点以外は、図１７（Ｂ）とほぼ同じである。この構成例では、１つの吸気口１０２が仮想平面Ａに対して対称となるように、自身の中心が仮想平面Ａ上に配置されるとともに、残りの２つの吸気口１０２が、仮想平面Ａに対して互いに対称となるように配置されている。このような構成であっても、燃焼工程において、燃焼室１０１にタンブル旋回流を生じさせることができる。
【０１００】
図１８（Ａ），（Ｂ）は、吸気口１０２および排気口１０３が燃焼室１０１の上方（紙面上側）ではなく、燃焼室１０１の側面側に互いに対向して形成されている点以外は、図５（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。このように、吸気口１０２と排気口１０３とは、燃焼室１０１の上方から下方に向かって開口していなくとも良く、燃焼室１０１の側面において、燃焼室１０１の中央に向かって開口するように設けられるものとしても良い。吸気口１０２と排気口１０３とはそれぞれ、仮想平面Ａに対して対称に形成されていれば良い。
【０１０１】
なお、燃焼室１０１に設けられる吸気口１０２および排気口１０３の構成は、上記の構成例に限定されることはない。吸気口１０２および排気口１０３は、上記の構成例よりさらに多くの個数が形成されるものとしても良いし、上記の構成例とは異なる位置や大きさで形成されるものとしても良い。
【０１０２】
図１９は、第１実施形態の他の構成例として、スパークプラグ１０の取り付け位置の他の構成例を示す概略図である。図１９は、スパークプラグ１０の燃焼室１０１への取り付け挿入角度が異なり、それに伴い、火花ギャップｓｇの近傍領域におけるガスの流れ方向（矢印Ｆの方向）が異なっている点以外は、図５（Ｂ）とほぼ同じである。上記の第１実施形態では、スパークプラグ１０は、その中心軸１０ａｘおよび中心電極３の中心軸３ａｘが燃焼室１０１の中心軸１０１ａｘとほぼ一致する（重なる）ように、燃焼室１０１に挿入して取り付けられていた（図５（Ｂ））。
【０１０３】
しかし、スパークプラグ１０は、その中心軸１０ａｘおよび中心電極３の中心軸３ａｘが、燃焼室１０１の中心軸１０１ａｘと一致するように燃焼室１０１に取り付けられていなくとも良い。スパークプラグ１０は、中心電極３の中心軸３ａｘが図５（Ａ）で説明した仮想平面Ａの面上を通るように、燃焼室１０１に取り付けられていれば良い。
【０１０４】
B-1．第２実施形態：
図２０（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２実形態としてのスパークプラグ１０の構成を説明するための概略図である。図２０（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、仮想直線Ｌｇに換えて、仮想線分ｓｐと、その中点ｍｐと、仮想球体Ｓとが図示されている点と、仮想球体Ｓ内に含まれる２つの電極チップ３ｃ，４ｃの外表面が破線で図示されている点以外は、図８（Ａ），（Ｂ）とほぼ同じである。
【０１０５】
なお、この第２実施形態におけるスパークプラグ１０の構成は、第１実施形態で説明したスパークプラグ１０の構成と同様である（図２，図３）。ただし、この第２実施形態におけるスパークプラグ１０は、第１実施形態で説明した構成を有する内燃機関１００（図１）の燃焼室１０１（図５）に取り付けられなくとも良く、他の構成を有する内燃機関の燃焼室に取り付けられるものとしても良い。
【０１０６】
スパークプラグ１０では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の距離が近いほど、火花放電を発生させるための印加電圧を低減させることができるため好ましい。しかし、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の距離を近づけると、火炎核の発生領域に、２つの電極チップ３ｃ，４ｃを含む中心電極３および接地電極４が、より近づくことになる。そのため、火炎核が中心電極３および接地電極４によって奪われる熱量が増大することになり、いわゆる消炎作用による着火性の低下が促進されてしまう。
【０１０７】
ここで、火炎核が消炎作用の影響を受けるのは、その成長の初期段階である。以後、その初期段階において火炎核が成長する領域を「初期成長領域」と呼ぶ。本発明の発明者は、火炎核の初期成長領域を予め規定しておき、その領域内に含まれる消炎作用の原因となるスパークプラグ１０の部材の表面積を適切に設定することにより、消炎作用による着火性の低下を抑制できることを見出した。
【０１０８】
そこで、本発明の発明者は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃ同士を最短距離ｇで結ぶ仮想線分ｓｐ（一点鎖線で図示）の中点ｍｐを中心とする直径２ｍｍの仮想球体Ｓ（破線で図示）内の領域を初期成長領域として規定した。なお、仮想線分ｓｐは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃ同士の間の最短経路を表している。
【０１０９】
ところで、図２０（Ｂ）には、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いに平行な端面同士の少なくとも一部が互いに対向しあっている場合が図示されている。この場合には、仮想線分ｓｐは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面同士に挟まれた領域の中央を通る線分として規定するものとする。
【０１１０】
ここで、スパークプラグ１０において、仮想球体Ｓ内に含まれる、中心電極チップ３ｃを含む中心電極３の表面積と、接地電極チップ４ｃの表面積と、接地電極４の表面積との合計を「領域内電極表面積ＴＳ」と呼ぶ。本発明の発明者は、以下に説明する実施例により、領域内電極表面積ＴＳが小さいほどスパークプラグ１０が良好な着火性を示すことを見出した。
【０１１１】
また、本発明者の発明者は、以下の２つの条件（ａ），（ｂ）が満たされているときに、スパークプラグ１０の良好な着火性と、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性とが得られることを見出した。
（ａ）２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いに中心軸がオフセットされるとともに、領域内電極表面積ＴＳが１．５ｍｍ2≦ＴＳ≦２．３ｍｍ2の範囲に含まれている。
（ｂ）第１実施形態で説明した角度β（図８）が、０°≦β≦６０°の範囲に含まれている。
【０１１２】
B-2．第２実施形態の実施例：
図２１（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、本発明の発明者が、実験のために作成したスパークプラグ１０のサンプルの類型（タイプＡ〜Ｃ）を示す模式図である。図２１（Ａ）は、タイプＡのサンプルにおける中心電極３および接地電極４の構成を示している。このタイプＡのサンプルでは、２つの電極３，４に、略円柱形状の２つの電極チップ３ｃ，４ｃが設けられている。
【０１１３】
そして、これら２つの電極チップ３ｃ，４ｃは、互いの端面同士が平行となるように配置されるとともに、その中心軸が互いに一致するように配置されている。即ち、このタイプＡでは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの形成位置が互いにオフセットされておらず、その端面同士が互いに対向し合っている。
【０１１４】
図２１（Ｂ）は、タイプＢのサンプルにおける中心電極３および接地電極４の構成を示している。このタイプＢのサンプルでは、タイプＡのサンプルと同様に、２つの電極３，４が略円柱形状を有するように構成されている。ただし、タイプＢのサンプルでは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃは、その中心軸が互いにオフセットされて配置されている。
【０１１５】
図２１（Ｃ）は、タイプＣのサンプルにおける中心電極３および接地電極４の構成を示している。このタイプＣのサンプルでは、中心電極チップ３ｃは略円柱形状を有している。また、接地電極チップ４ｃは略直方体形状を有しており、その１つの面が中心電極チップ３ｃの端面と平行となるように配置されている。
【０１１６】
ここで、タイプＣのサンプルにおける接地電極チップ４ｃの中心軸は、中心電極チップ３ｃ側の面の中央を通り、中心電極チップ３ｃの中心軸と平行な軸である。タイプＣのサンプルでは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのそれぞれの中心軸が互いにオフセットされている。
【０１１７】
図２２は、本発明の発明者が行った実施例の結果をまとめた表を示す説明図である。本発明の発明者は、上記のタイプＡ〜Ｃのいずれかに属する各サンプル１〜２０を作成し、各サンプル１〜２０についての着火性および２つの電極チップ３ｃ、４ｃの耐久性を評価した。なお、各サンプル１〜２０はいずれも、中心電極３が絶縁碍子２から５ｍｍ程度突出するように構成した。また、各サンプル１〜２０では、領域内電極表面積ＴＳがそれぞれ異なるように２つの電極３，４を構成した。具体的には、以下の通りである。
【０１１８】
サンプル１〜４はそれぞれ、タイプＡの構成（図２１（Ａ））を有するサンプルである。サンプル１〜４では、各サンプルにおける２つの電極チップ３ｃ、４ｃのサイズ（直径）を変えることにより、各サンプルの領域内電極表面積ＴＳがそれぞれ異なる値となるように構成した。
【０１１９】
サンプル５〜１５はそれぞれ、タイプＢの構成（図２１（Ｂ））を有するサンプルである。サンプル５，６では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのサイズ（直径）を他のサンプル７〜１５より小さくすることにより、領域内電極表面積ＴＳが他のサンプル７〜１５より小さくなるように構成した。
【０１２０】
また、サンプル７〜１１では、角度βを各サンプルごとに変えることにより、領域内電極表面積ＴＳが各サンプルごとに異なる値となるように構成した。サンプル１２は、サンプル１１と同様に角度βが０°であるが、接地電極チップ４ｃの位置を変えることにより、サンプル１１よりも領域内電極表面積ＴＳが大きくなるように構成した。
【０１２１】
サンプル１３〜１５では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間における最短距離ｇをサンプル７〜１２より小さく構成することにより、サンプル７〜１２よりも領域内電極表面積ＴＳが大きくなるように構成した。また、サンプル１３〜１５では、角度βを各サンプルごとに変えることにより、領域内電極表面積ＴＳが各サンプルごとに異なるように構成した。
【０１２２】
サンプル１６〜２０はそれぞれ、タイプＣの構成（図２１（Ｃ））を有するサンプルである。なお、図２２の表では、タイプＣのサンプル１６〜２０における接地電極チップ４ｃのサイズは、中心電極３側の面の縦横の辺の長さの乗算式（縦×横）によって表されている。ここで、接地電極チップ４ｃにおける中心電極３側の面の縦の辺は、接地電極４の先端部４ｔの延伸方向に沿った辺を指し、横の辺は、接地電極４の幅方向に沿った辺を指す。
【０１２３】
サンプル１６は、接地電極チップ４ｃのサイズを他のサンプル１７〜１９より小さくすることにより、領域内電極表面積ＴＳがサンプル１７〜２０より小さくなるように構成した。サンプル１７，１８では、角度βを変えることにより、領域内電極表面積ＴＳが互いに異なるように構成した。
【０１２４】
サンプル１９は、サンプル１８と同様に、角度βが同じ０°であるが、接地電極チップ４ｃの位置を変えることにより、サンプル１８よりも領域内電極表面積ＴＳが大きくなるように構成した。サンプル２０では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の最短距離ｇを他のサンプル１６〜１９より小さくすることにより、領域内電極表面積ＴＳを他のサンプル１６〜１９より大きくなるように構成した。
【０１２５】
各サンプル１〜２０についての着火性の評価としては、図１０，図１１で説明したのと同様な試験に基づき、各サンプル１〜２０ごとに限界空燃比を求めた。具体的には、各サンプル１〜２０を、角度θが４５°，角度αが９０°となるように、図５で説明した構成の燃焼室１０１を有する排気量１５００ｃｃの自動車用エンジンに取り付けたときの限界空燃比を試験により求めた。
【０１２６】
また、各サンプル１〜２０における２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性についての評価は以下のように行った。即ち、各サンプル１〜２０を取り付けた排気量２０００ｃｃの自動車用エンジンに、ＷＯＴ（wide open throttle）の状態で５０００ｒｐｍの運転を１００時間継続させた。そして、その運転終了後に、各サンプル１〜２０の２つの電極チップ３ｃ，４ｃにおけるギャップ増加量を計測し、その耐久性を評価した。
【０１２７】
なお、図２２の表では、耐久性の評価は、ギャップ増加量が０．１ｍｍより大きくなった場合には、耐久性の基準を満たしていないものとして「×」と表記した。また、ギャップ増加量が０．１ｍｍ以下である場合には、耐久性の基準を満たしているものとして「○」と表記した。
【０１２８】
図２３は、領域内電極表面積ＴＳと着火性との関係を示す説明図である。図２３には、図２２の表に基づき、縦軸を限界空燃比とし、横軸を領域内電極表面積ＴＳとして各サンプル１〜２０ごとのデータをプロットしたグラフを示してある。なお、図２３のグラフには、着火性の評価の基準として限界空燃比の基準値２３．１を破線で図示してある。
【０１２９】
このグラフが示すように、領域内電極表面積ＴＳが小さくなるほど、限界空燃比が大きくなり、スパークプラグ１０による着火性は向上する。このグラフから、着火性の基準値である２３．１を超える限界空燃比を得るためには、領域内電極表面積ＴＳが２．３ｍｍ2以下であることが好ましいことがわかる。なお、サンプル１，１３〜１５，１９，２０はいずれも、領域内電極表面積ＴＳが２．３ｍｍ2より大きく、限界空燃比がいずれも２３．１以下である。
【０１３０】
ここで、タイプＡのサンプル１〜４において、限界空燃比の基準値である２３．１を超える限界空燃比を得られたのは、サンプル２〜４である。しかし、これらのサンプル２〜４はいずれも、耐久性の評価において基準を満たしていない。このことから、スパークプラグにおいて着火性を向上させつつ電極チップの耐久性を向上させるためには、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いの中心軸がオフセットされていることが好ましいことがわかる。
【０１３１】
ところで、前記したとおり、スパークプラグ１０では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの最短距離ｇを大きくすると、火花放電のための印加電圧が増大してしまうため好ましくない。また、一般の内燃機関への取り付けを考慮した場合には、スパークプラグ１０の２つの電極チップ３ｃ，４ｃの最短距離ｇは１．１ｍｍ以下であることが好ましい。そこで、スパークプラグ１０において、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の距離の増大を抑制しつつ、領域内電極表面積ＴＳを低下させるためには、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのサイズを縮小させることが好ましいことがわかる。
【０１３２】
しかしサンプル５，６，１６は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの両方または一方のサイズを比較的小さく構成することにより、領域内電極表面積ＴＳが１．５ｍｍ2より小さくなるように構成されていたが、いずれも耐久性の評価は「×」であった。即ち、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の距離を小さくしつつ、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性の低下を抑制するためには、領域内電極表面積ＴＳが１．５ｍｍ2以上となる程度のサイズで電極チップ３ｃ，４ｃが構成されていることが好ましいことがわかる。
【０１３３】
このように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いの中心軸がオフセットされ、領域内電極表面積ＴＳが１．５ｍｍ2≦ＴＳ≦２．３ｍｍ2の範囲に含まれる場合に、スパークプラグ１０の着火性および２つの電極チップ３ｃ，４ｃの耐久性を向上させることができる。
【０１３４】
図２４（Ａ），（Ｂ）は、領域内電極表面積ＴＳが上記の好適範囲内にあるときに、角度βの変更に伴うスパークプラグ１０の着火性の変化を説明するための説明図である。本発明の発明者は、図２２で説明したものと同様な試験により、領域内電極表面積ＴＳが２．３ｍｍ2となるタイプＢのスパークプラグにおいて、角度βを変えたときの限界空燃比を求めた。図２４（Ａ）は、その結果をまとめた表であり、図２４（Ｂ）は、縦軸を限界空燃比とし、横軸を角度βとして、その結果をプロットしたグラフである。なお、図２４（Ｂ）のグラフには、着火性の評価の基準として、限界空燃比の基準値２３．１を破線で図示してある。
【０１３５】
この試験では、角度βが０°≦β≦６０°の範囲に含まれている場合には、良好な着火性が維持され、角度βがその範囲から外れて、β＞６０°となったときに着火性が低下した。このことから、角度βは、０°≦β≦６０°の範囲に含まれていることが望ましいことがわかる。
【０１３６】
このように、火炎核の初期成長領域として規定した仮想球体Ｓ内に含まれる電極３，４の表面積を適切に規定することにより、スパークプラグ１０における着火性の低下や電極３，４の耐久性の低下を抑制することが可能である。
【０１３７】
図２５は、第２実施形態の参考例として、図２２で説明したサンプル７〜１２と同様なスパークプラグにおいて、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量を変えたときの領域内電極表面積ＴＳの変化のシミュレーション結果を示す説明図である。ここで、「２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量」とは、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いの中心軸の間の距離を指す。
【０１３８】
図２５（Ａ）は、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの各オフセット量に対する領域内電極表面積ＴＳの値をまとめた表である。図２５（Ｂ）は、縦軸を領域内電極表面積ＴＳとし、横軸を２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量として、図２５（Ａ）の表の値をプロットしたグラフである。
【０１３９】
２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間の最短距離ｇを１．１ｍｍで一定に保ちつつ、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量を増大させると、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量の増加に伴って、領域内電極表面積ＴＳは次第に減少する。そして、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量が１．５ｍｍを超えたときに、領域内電極表面積ＴＳの値が増加し始める。このように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量と、領域内電極表面積ＴＳとの間の関係を予め求めておくことにより、２つの電極チップ３ｃ，４ｃのオフセット量に基づいて、領域内電極表面積ＴＳを適切に設定することが可能である。
【０１４０】
B-3．第２実施形態の他の構成例：
図２６（Ａ）〜（Ｅ）は、第２実施形態の他の構成例としての中心電極チップの構成例を示す概略図である。図２６（Ａ）〜（Ｅ）にはそれぞれ、構成の異なる２つの電極チップ３ｃ，４ｃと、火炎核の成長の軌跡を段階的に示す円と、その成長方向を示す矢印と、混合気の流れ方向を示す矢印Ｆとを図示してある。なお、図２６（Ａ）〜（Ｅ）のいずれの構成においても、２つの電極チップ３ｃ，４ｃは、互いの中心軸がオフセットされるとともに、中心電極チップ３ｃが、接地電極チップ４ｃよりも下流側に位置するように構成されている。
【０１４１】
図２６（Ａ）は、図２０（Ａ）で説明したのと同様な構成を有する２つの電極チップ３ｃ，４ｃを示している。図２６（Ａ）の構成では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面は互いに平行であり、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの中心軸と垂直に交わるように構成されている。この構成によれば、火炎核の成長方向は、図に示すような斜め下方に向かう方向となる。スパークプラグ１０は燃焼室の上面に取り付けられているため、このように火炎核を斜め下方に成長させることができれば、混合気の燃焼を燃焼室１０１全体に広がらせることができる。
【０１４２】
図２６（Ｂ）〜（Ｅ）は、中心電極チップ３ｃの他の構成例を示す概略図である。図２６（Ｂ）の構成例では、中心電極チップ３ｃの端面が、混合気の下流方向に向いた傾斜面として構成されている。図２６（Ｃ）の構成例では、図２６（Ｂ）の構成例とは逆に、中心電極チップ３ｃの端面が、混合気の上流方向に向いた傾斜面として構成されている。図２６（Ｄ）の構成例では、中心電極チップ３ｃの先端部が球面を構成している。図２６（Ｅ）の構成例では、中心電極チップ３ｃは、先端部が尖った略円錐形状を有している。
【０１４３】
図２６（Ｂ）〜（Ｅ）の構成例のように、中心電極チップ３ｃを構成した場合であっても、領域内電極表面積ＴＳおよび角度βが第２実施形態で説明した好適範囲に含まれていれば、スパークプラグ１０の着火性は向上させることができる。ただし、図２６（Ｂ），（Ｄ），（Ｅ）の構成例の場合には、火炎核の成長方向は、中心電極チップ３ｃの外表面の傾斜に沿った方向となり、図２６（Ａ）の構成に比較して上向きとなってしまう。そのため、火炎核の下方への広がりが不十分となってしまう可能性がある。また、図２６（Ｃ）の構成例の場合には、火炎核の成長方向が、中心電極チップ３ｃの端面の傾斜に沿った方向となり、図２６（Ａ）の構成に比較してより下方に制限されてしまう傾向にある。即ち、下流方向への火炎核の成長が制限されてしまう。そのため、火炎核の広がりが抑制されてしまう可能性がある。
【０１４４】
さらに、図２６（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ）の構成例では、中心電極チップ３ｃの先端部が比較的鋭利に構成されているため、火花放電の継続により、その先端部が消耗して鈍磨してしまう可能性が高い。即ち、図２６（Ｂ），（Ｃ），（Ｅ）の構成例では、中心電極チップ３ｃの耐久性が低下してしまう可能性がある。このように、図２６（Ａ）の構成の方が、図２６（Ｂ）〜（Ｅ）の構成例よりも、火炎核の成長を促進でき、あるいは、中心電極チップ３ｃの耐久性の低下を抑制できるため好ましい。
【０１４５】
図２７（Ａ）〜（Ｄ）は、第２実施形態の他の構成例としての接地電極チップの構成例を示す概略図である。図２７（Ａ）〜（Ｄ）にはそれぞれ、異なる構成を有する２つの電極チップ３ｃ，４ｃを図示してある。また、図２７（Ａ）〜（Ｄ）にはそれぞれ、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの間における火花の発生領域をハッチングを付して図示してある。
【０１４６】
図２７（Ａ）は、図２０（Ｂ）で説明したのと同様な構成を有する２つの電極チップ３ｃ，４ｃを示している。図２７（Ａ）の構成では、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面は、互いに平行に構成されるとともに、その一部が互いに対向するように構成されている。この構成によれば、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの互いの端面の位置がオフセットされているため、火花の発生領域が、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面が互いに対向し合う領域に絞られ、より安定的に火花を発生させることができる。
【０１４７】
図２７（Ｂ）〜（Ｄ）は、接地電極チップ４ｃの他の構成例を示す概略図である。図２７（Ｂ）の構成例では、接地電極チップ４ｃの端面が、中心電極チップ３ｃに向いた傾斜面として構成されている。図２７（Ｃ）の構成例では、接地電極チップ４ｃの先端部が球面を構成している。図２７（Ｄ）の構成例では、接地電極チップ４ｃの端面は、中心電極チップ３ｃとは反対側に向かう傾斜面として構成されている。
【０１４８】
図２７（Ｂ）〜（Ｄ）の構成例のように、接地電極チップ４ｃを構成した場合であっても、領域内電極表面積ＴＳおよび角度βが第２実施形態で説明した好適範囲に含まれていれば、スパークプラグ１０の着火性は向上させることができる。ただし、図２７（Ｂ）や図２７（Ｃ）の構成例の場合には、火花の発生領域が図２７（Ａ）の構成に比較して広がってしまうため好ましくない。
【０１４９】
また、図２７（Ｄ）の構成例の場合には、図２７（Ａ）の構成よりも放電経路が特定されるため、より安定的に火花を発生させることができる。しかし、火花を発生する接地電極チップ４ｃのエッジが鋭利に構成されているため、火花放電を繰り返した場合に、そのエッジが消耗して鈍磨してしまう可能性が高い。即ち、図２７（Ｄ）の構成例の場合には、接地電極チップ４ｃの耐久性が低下している。このように、図２７（Ａ）の構成の方が、図２７（Ｂ），（Ｃ）の構成例よりも、安定的に火花を発生させることができ、図２７（Ｄ）の構成例よりも、接地電極チップ４ｃの耐久性を高くすることができる。
【０１５０】
図２８（Ａ）〜（Ｈ）は、第２実施形態の他の構成例として、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面の構成例を示す概略図である。図２８（Ａ）〜（Ｈ）にはそれぞれ、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面の形状の例が模式的に図示されている。図２８（Ａ）には、略楕円形状を有する端面が図示されている。図２８（Ｂ）には、略六角形形状を有する端面が図示されている。図２８（Ｃ）には、略八角形形状を有する端面が図示されている。図２８（Ｄ）には、略三角形形状を有する端面が図示されている。
【０１５１】
図２８（Ｅ）には、略台形形状を有する端面が図示されている。図２８（Ｆ）には、略正方形形状を有する端面が図示されている。図２８（Ｇ）には、略長方形形状を有する端面が図示されている。図２８（Ｈ）には、四方に突起した四つの鋭角を有する略星形形状を有する端面が図示されている。このように、２つの電極チップ３ｃ，４ｃの端面は種々の形状によって構成されるものとしても良い。また、各電極チップ３ｃ，４ｃの端面は、互いに異なる形状が組み合わされるものとしても良い。
【０１５２】
C．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【０１５３】
C1．変形例１：
上記の実施形態では、中心電極３の先端部に、中心電極３とは別の部材で構成された中心電極チップ３ｃが接合されていた。しかし、この中心電極チップ３ｃは省略されるものとしても良い。この場合であっても、上記実施形態で説明した角度θや角度βは、中心電極３の中心軸３ａｘに対する角度として規定することが可能である。
【０１５４】
C2．変形例２：
上記の第１実施形態では、スパークプラグ１０のねじ部７のねじ溝や、シリンダヘッド１２０のねじ孔１２５のねじ溝の切り方によって、スパークプラグ１０の燃焼室１０１における取り付け回転角度が規定されていた。しかし、スパークプラグ１０の燃焼室１０１における取り付け回転角度は、他の方法により規定されるものとしても良い。例えば、スパークプラグ１０は、ガスケット３０の厚みによって、その取り付け回転角度が規定値となるように調整されるものとしても良い。また、スパークプラグ１０とシリンダヘッド１２０とに、規定されたスパークプラグ１０の取り付け方向を示す目印が予め設けられているものとしても良い。
【０１５５】
C3．変形例３：
上記の第１実施形態において、スパークプラグ１０の２つの電極チップ３ｃ，４ｃを、第２実施形態で説明したように、領域内電極表面積ＴＳが、１．５ｍｍ2≦ＴＳ≦２．３ｍｍ2の範囲に含まれるように構成するものとしても良い。また、第２実施形態において、スパークプラグ１０を、燃焼室１０１に、第１実施形態で説明した好適な取り付け回転角度で取り付けるものとしても良い。さらに、第１実施形態のスパークプラグ１０において、２つの電極チップ３ｃ，４ｃを、図２６〜図２８で説明した構成を有するように構成するものとしても良い。
【符号の説明】
【０１５６】
１…主体金具
１ｄ…加締め部
１ｅ…六角部
１ｆ…ガスシール部
１ｈ…溝部
２…絶縁碍子
２ｅ…突出部
３…中心電極
３ａｘ…中心軸
３ｃ…中心電極チップ
４…接地電極
４ａｘ…中心軸
４ｂ…基体部
４ｃ…接地電極チップ
４ｔ…先端部
６…貫通孔
７…ねじ部
１０…スパークプラグ
１０ａｘ…中心軸
１３…端子金具
１５…抵抗体
１６，１７…導電性ガラスシール層
３０…ガスケット
６１…充填層
６２，６０…線パッキン
１００…内燃機関
１０１…燃焼室
１０１ａｘ…中心軸
１０２…吸気口
１０３…排気口
１１０…シリンダブロック
１１１…ピストン
１１２…コンロッド
１２０…シリンダヘッド
１２１…吸気配管
１２２…排気配管
１２３…吸気弁
１２４…排気弁
１２５…ねじ孔
１３０…クランクケース
１３１…クランクシャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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