CN101785125B - 层叠型压电元件、具有其的喷射装置及燃料喷射系统 - Google Patents

层叠型压电元件、具有其的喷射装置及燃料喷射系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种层叠型压电元件，其能够容易制造，即使在高电场、高压力下长期连续驱动的情况下，耐久性也优良的层叠型压电元件、具有其的喷射装置以及燃料喷射系统。该层叠型压电元件，具有将多个压电体层和多个金属层交替层叠而成的层叠结构体，通过对邻接对置的金属层之间施加电压来驱动，层叠结构体的侧面的压电体晶粒的平均粒径比由邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大。

Description

层叠型压电元件、具有其的喷射装置及燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及层叠型压电元件、喷射装置及燃料喷射系统，例如涉及在搭载于汽车发动机的燃料喷射装置、喷墨等液体喷射装置、光学装置等精密定位装置、振动防止装置等的驱动元件(压电致动器)，搭载于燃烧压力传感器、爆震传感器、加速度传感器、载荷传感器、超声波传感器、压敏传感器、偏航率传感器等的传感器元件以及搭载于压电回转仪、压电开关、压电变压器、压电断路器等的电路元件等中使用的层叠型压电元件、具有其的喷射装置及燃料喷射系统。 
迄今以来、层叠型压电元件寻求着在推进小型化的同时，还要在大压力下确保较大的变位量。由此、提出了被施加有更高的电场，并且在长期连续驱动的严格条件下能够使用的结构(例如，专利文献1)。在该专利文献1公开的结构中，在内部电极与层叠体的侧面之间分别设有应力缓和层。 
专利文献1：日本特開2001-156348号公报 
然而，在专利文献1公开的结构中，在内部电极与层叠体的侧面之间分别设置应力缓和层，从而存在结构复杂的问题。 
由此，本发明的目的在于，提供一种能够容易制造，且在高电场、高压力下长期连续驱动的情况下，耐久性优越的层叠型压电元件、使用其的喷射装置及燃料喷射系统。 
为了实现上述目的，本发明所涉及的层叠型压电元件具有将多个压电体层与多个金属层交替层叠而成的层叠结构体，且通过对邻接对置的金属层之间施加电压来驱动，其特征在于，所述层叠结构体的侧面的压电体晶 粒的平均粒径比所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大。 
另外，本发明所涉及的喷射装置的特征在于，具有上述层叠型压电元件与喷射孔，且构成为通过所述层叠型压电元件的驱动使液体从所述喷射孔喷出。 
进而，本发明所涉及的燃料喷射系统具有：储蓄高压燃料的共轨；喷射储蓄于该共轨的燃料的权利要求10所述的喷射装置；向所述共轨供给高压燃料的压力泵；向所述喷射装置施加驱动信号的喷射控制单元。 
在以上构成的本发明所涉及的层叠型压电元件中，通过使层叠结构体的侧面的压电体晶粒的平均粒径比所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大这种比较简单的结构，能够获得层叠结构体的侧面的应力缓和效果。 
因而，根据本发明，能够提供一种容易制造、且在高电场、高压力下长期连续驱动的情况下，耐久性优越的层叠型压电元件、使用其的喷射装置及燃料喷射系统。 
图1A为表示本发明的实施方式1所涉及的层叠型压电元件的立体图。 
图1B为图1A的X-X线剖视图。 
图1C为图1A的Y-Y线剖视图。 
图2A为放大示意表示图1B的区域T1及图1C的区域T2的剖视图。 
图2B为放大示意表示图1C的区域T3b的剖视图。 
图2C为放大示意表示图1B的区域T3a的剖视图。 
图3A为表示本发明的实施方式2所涉及的层叠型压电元件的剖视图。 
图3B为放大示意表示图3A的区域T4的剖视图。 
图4A为表示本发明的实施方式3所涉及的层叠型压电元件的剖视图。 
图4B为放大示意表示图4A的区域T5的剖视图。 
图5为表示本发明的一实施方式所涉及的喷射装置的剖视图。 
图6为表示本发明的一实施方式所涉及的燃料喷射系统的概略图。 
附图标号说明 
1层叠型压电元件 
3压电体层 
5内部电极层 
5B低刚性金属层 
7层叠结构体 
9外部电极 
11、11a、11b压电体晶粒 
51金属部 
52空隙。 
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式所涉及的层叠型压电元件进行详细说明。 
实施方式1. 
图1A为表示本实施方式1所涉及的层叠型压电元件的立体图，图1B为图1A的X-X线剖视图，图1C为图1A的Y-Y线剖视图。 
如图1A～图1C所示，本实施方式1的层叠型压电元件1(以下，称为元件1)具有将多个压电体层3与多个内部电极层5交替层叠而成的层叠结构体7、形成于层叠结构体7的侧面的外部电极9。 
在本实施方式1中，在形成有外部电极9的侧面上，内部电极层5每隔一个与外部电极9连接，在该侧面上未与外部电极9连接的内部电极5的端部，从该侧面远离(图1A及图1B)。 
图2A为放大示意表示图1B的区域T1及图1C的区域T2的剖视图，图2B为放大示意表示图1C的区域T3b的剖视图。另外，图2C为放大示意表示图1B的区域T3a的剖视图。 
如图2A、图2B及图2C所示，各压电体层3由多个压电体晶粒11(11a，11b)构成。在本实施方式的元件1中，层叠结构体7的侧面7a的压电体晶粒11a的平均粒径Ga比沿层叠方向邻接对置的内部电极层5夹持的部分(施加电压时驱动的部分：驱动区域)的压电体晶粒11b的平均粒径Gb大。这样，通过在应力容易集中的层叠结构体7的侧面7a配置平均粒径大的压电体晶粒11a，可提高侧面7a附近的应力缓和效果。 
另外，在本实施方式1中，如图2A、图2B及图2C所示，在层叠结构体7的四个侧面7a配置平均粒径大的压电体晶粒11a。由此，围成驱动区域的四个侧面附近分别具有应力缓和功能，因此，追随驱动区域的伸缩而四个侧面变形，从而能够有效地吸收应力。 
即，当对元件1施加电压来驱动时，沿层叠方向邻接对置的内部电极层5夹持的压电体层伸缩。另一方面，邻接的内部电极层5沿层叠方向不对置的部分，即靠近元件1的侧面的部分不会自身驱动。因而，当对元件施加电压时，应力容易集中于元件的侧面附近。在本实施方式1的层叠型压电元件中，通过在该应力容易集中的元件的侧面配置平均粒径大的压電体粒子，可提高侧面附近的应力缓和效果。其原因在于，获得这样的应力缓和效果的理由之一是，压電体粒子具有粒径越大越容易变形的特性。 
因而，根据本实施方式1的层叠型压电元件，即使在高电场、高压力下长期连续驱动的情况下，也能够提供可抑制破损的发生且耐久性优越的层叠型压电元件。 
在以上实施方式1中，作为更优选的方式，可在四个侧面7a分别配置平均粒径大的压电体晶粒11a，但本发明并不限定于此。 
例如，在本发明中，也可以在对置的两个侧面或邻接的两个侧面分别配置平均粒径大的压电体晶粒11a，也可以仅在一个侧面配置平均粒径大的压电体晶粒11a。 
压电体晶粒11a的平均粒径Ga、Gb可以如下进行测定。层叠结构体7的侧面7a的压电体晶粒11a的平均粒径Ga通过如下方法求得：在利用扫描型电子显微镜(SEM)或金属显微镜观察侧面7a的表面所得的观察图像划上任意5条直线，从横穿该直线的晶界距离200个量的平均值求出平均粒径。沿层叠方向对置的内部电极层5夹持的部分的压电体晶粒11b的平均粒径Gb通过如下方法求得：利用研磨处理等使希望测定平均粒径的截面(层叠结构体的与层叠方向平行的截面)露出，利用与上述同样的方法求出。另外，代替上述那样的涂划法，也可以通过Nireco公司制图像解析装置LUZEX-FS而求出平均粒径。 
层叠结构体7的侧面7a的压电体晶粒11a的平均粒径Ga为内部电极层5沿层叠方向对置的部分的压电体晶粒11b的平均粒径Gb的1.1～3倍 左右，优选的是处于1.2～2倍左右的范围内。其原因在于，若平均粒径Ga比3倍大，则对于较大的应力也能够有效地将其吸收，但另一方面，粒子自身在因应力变形时，产生分割晶粒的粒内龟裂，且在层叠结构体上龟裂往往也容易伸展。若在平均粒径Ga比1.1倍小的情况下，则元件的侧面7a附近的应力缓和效果往往无法充分获得。压电体晶粒11b的平均粒径Gb兼具施加电场时优越的驱动变形能力和因施加电场驱动变形时在粒子内产生应力晶粒也不产生龟裂程度的强度，从这一方面考虑，优选0.5～5μm左右。 
优选存在于层叠结构体7的侧面7a的压电体晶粒11a的晶界的金属的含量比存在于沿层叠方向对置的内部电极层5夹持的部分的压电体晶粒11b的晶界的金属的含量大。 
这样，通过存在于压电体晶粒彼此的晶界的金属自身变形，从而能够吸收应力，因此其含量越大应力缓和效果越高。因而，存在于应力容易集中的元件的侧面7a附近的晶界的金属的含量比其他部位大，可进一步提高元件的耐久性。作为晶界含有的金属，可例举出银、金、Pd、Pt等金属或这些的合金等。 
存在于晶界的金属的含量可以如下进行测定。即，通过采用电子束微量分析(EPMA)进行元素分析，可检测出金属的种类、部位、大小等。进而，通过图像解析得到的图像，可算出金属的含量。 
<制造方法> 
对上述实施方式所涉及的层叠型压电元件的制造方法进行说明。将PbZrO3-PbTiO3等构成的钙钛矿型氧化物的压电陶瓷的预烧粉末、丙烯希、丁缩醛希等有机高分子构成的粘结剂、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、DOP(邻苯二甲酸二辛酯)等可塑剂进行混合而制作料浆。接着，通过将该料浆采用公知的刮浆法或压延法等带成型法，制作出压电体层3用的陶瓷印制电路基板。 
接着，在银-钯等金属粉末中添加混合粘结剂、可塑剤等，制作内部电极层5用的导电性膏。然后，将其通过丝网印刷等在上述各印制电路基板的上表面印刷1～40μm左右的厚度。 
接着，以期望的配置层叠多个印刷有导电性膏的印制电路基板而获得 层叠体。通过将该层叠体以规定的温度进行脱粘结剂处理之后，在900～1200℃下进行烧成，从而获得层叠结构体。 
如本实施方式所涉及的层叠型压电元件那样，为了使层叠结构体7的侧面7a的压电体晶粒11a的平均粒径Ga大于内部电极层5沿层叠方向对置的部分的压电体晶粒11b的平均粒径Gb，例如可如下进行。首先，在层叠多个印制电路基板而获得层叠体之后，且在进行脱粘结剂处理之前，在层叠体的侧面中希望增大压电体晶粒11的粒径的一面的整体或一部分上较薄地印刷例如在银粉末或银合金粉末等金属粉末中添加混合了粘结剂、可塑剤等的膏。并且，通过将该层叠体以规定的温度进行脱粘结剂处理之后，在900～1200℃下进行烧成，从而获得在侧面7a配置平均粒径大的压电体晶粒11a的实施方式1的层叠结构体。 
或者是，通过在层叠多个印制电路基板且将层叠体切割成期望的大小时，利用锯齿形状的刮刀进行切断这种比较简单的方法也能够制作出实施方式1的层叠结构体。这与采用刀具进行切断的情况下、采用圆盘状的方形刮刀进行切断的情况下相比，不仅能够以高速进行切断，还能够以锯齿破坏与层叠结构体7的侧面7a相当的切断面，因此，能够将位于层叠结构体7的侧面7a的金属层5端部的导电性膏涂敷在压电体层3端部上。 
即，在将层叠体切割成期望的大小时，迄今以来广泛采用的基于刀具的切断、基于圆盘状的方形刮刀的切断均是尽量不破环切断面而平坦地进行切断的技术，在切断面(侧面7a)上，金属层5与压电体层3能够明显区别、且其边界清楚。 
另外，在该现有的切断方法中，电极的切屑实际上不发生(基于刀具的切断)或发生了的电极的切屑不会附着在切截面上地去除(在圆盘状的方形刮刀中切截面通过刮刀的侧面研磨而使电极的切屑不会附着在切截面上)同时进行切断。 
与其相对，例如通过采用锯齿形状的刮刀进行切断，在切断时产生的电极的切屑能够向不从切截面除去而在切截面露出的压电体层3的表面分散并附着。 
并且，将在切截面的压电体层3表面附着了电极的切屑的层叠体以规定的温度进行脱粘结剂处理之后，以900～1200℃烧成，从而得到在侧面 7a上配置有平均粒径大的压电体晶粒11a的实施方式1的层叠结构体。 
锯齿的齿尖形状有：在一方向上排列的齿尖、相互不同地以锯齿形齿尖在两方向上排列的齿尖、在同一方向上排列并且齿尖的高度和宽度交替变化的齿尖等，使用如相互不同地以锯齿形齿尖在两方向上排列的齿尖、在同一方向上排列并且齿尖的高度和宽度交替变化的齿尖这样多种齿尖，能够确保层叠体切截面的平滑性，并同时将位于层叠结构体7的侧面7a的金属层5端部的导电性膏涂敷在压电体层3端部上。 
与其相对，通过使用在一方向上排列的齿尖，能够破坏切截面，并同时以高速沿一直线进行切削，所以量产性优越。 
另外，在将切截面破坏后原样照旧的层叠体烧成的情况下，因涂敷了导电性膏的效果，层叠体表面的烧结积极地进行，表面变得平滑。进而，为了使元件形状形成均匀尺寸而切削或研磨烧成后的元件的情况下，在元件表面存在较大的晶粒，从而能够使基于切削或研磨的应力缓和，所以不产生基于加工的残留应力或加工面的裂纹，能够形成耐久性优良的元件。 
即，由PbZrO3-PbTiO3等构成的钙钛矿型氧化物的压电陶瓷，通过在附近存在例如银等金属，从而在烧成时烧结容易进行。由此，压电体晶粒容易晶粒生长。另外，构成层叠结构体的侧面的压电体晶粒，与存在于内部的压电体晶粒相比，在侧面露出的部分不受到约束这一方面是不同的。因而，通过印刷含有上述的金属粉末的膏，在层叠结构体的侧面，与其他部位相比，能够促进烧结，并增大粒径。 
这样，在本实施方式1中，通过在侧面的整体或者一部分上较薄地印刷含有金属粉末的膏并进行烧成的这样比较简单的方法，能够得到在侧面7a上配置平均粒径较大的压电体晶粒11a的层叠结构体，所以能够容易制造。 
另外，在层叠体的烧成前在侧面印刷的膏中的银等金属成分在烧结压电体时变化为AgO等氧化物成分，从而构成压电体的液态成分，在帮助压电体晶粒的晶粒生长后，在接近内部电极的部分被内部电极吸收，在层叠体的表面部分，在压电体晶粒间的晶界上作为氧化物玻璃的成分析出。因此，由于在层叠体表面不析出金属粒子，所以即使烧成后形成外部电极，也不会使极性不同的电极彼此短路。而且，在印刷并烧成外部电极的情况 下，通过外部电极膏中的玻璃，将外部电极和层叠体牢固地结合。这时，外部电极中的金属成分在烧成时的高温条件下能够在熔融、软化的玻璃内自由扩散，所以容易与内部电极结合，在烧成后的冷却过程中在玻璃固化前，金属粒子以内部电极端部为起点烧结，所以即使层叠体表面存在粒子巨大化的压电体，内部电极和外部电极也能够通电。另外，若在外部电极膏中作为玻璃成分含有构成压电体的元素，则层叠体表面的压电体粒子进一步变大，所以应力缓和效果更优良。 
在侧面印刷的膏的印刷厚度在印刷后的干燥厚度中可以为1～30μm左右。通过使印刷厚度为1μm以上，从而能够充分得到压电陶瓷的烧结促进效果。另一方面，通过使印刷厚度为30μm以下，从而能够抑制在层叠结构体的侧面露出的不同极的内部电极层彼此的绝缘性降低。即，由于在侧面印刷的膏中的金属的一部分或全部通过烧成扩散到层叠结构体的内部，所以通过使印刷厚度为30μm以下，从而能够将残存在层叠结构体的侧面的金属的量控制在能够维持不同极的内部电极层彼此的绝缘性的程度。另外，在层叠结构体的侧面不露出内部电极层的情况下，印刷厚度也可以超过30μm。 
接着，在银粉末和玻璃粉末中加入粘结剂来制作银玻璃导电性膏，将其印刷在层叠体的外部电极形成面(对置的两个侧面7a)上，以500～800℃左右的温度进行烧接。由此，能够使用银玻璃导电性膏形成外部电极15。 
最后，在外部电极15上连接导线，经由该导线在一对外部电极15上施加0.1～3kV/mm的直流电压，对层叠体13进行极化处理，从而能够得到层叠型压电元件。将导线与外部的电压供給部连接，经由导线以及外部电极15对金属层12施加电压，则各压电体层11根据反压电效应较大变位，由此作为例如对发动机喷射供给燃料的汽车用燃料喷射阀发挥作用。 
另外，通过将层叠型压电元件的表面进一步由硅酮树脂等树脂覆盖，从而能够在元件表面开放缝隙的分离电极部16的缝隙内填充树脂。 
实施方式2. 
图3A为表示本发明的另一实施方式所涉及的层叠型压电元件的剖视图，图3B为放大示意表示图3A的区域T4的剖视图。 
即，在之前的实施方式1的层叠型压电元件中，在侧面7a整体上增 大压电体晶粒11a的粒径，但在本实施方式2的层叠型压电元件中，在侧面7a上局部地增大压电体晶粒11a的粒径。具体而言，在本实施方式2的层叠型压电元件中，如图3A、图3B所示，有选择地使层叠结构体7的侧面中位于内部电极层5的侧方的部分的压电体晶粒11a的平均粒径Ga比内部电极层5沿层叠方向隣接对置的部分的压电体晶粒11b的平均粒径Gb大。层叠结构体7的侧面7a中位于内部电极层5的侧方的部分在驱动时存在应力特别容易集中的傾向，因此，通过采用上述那样的结构，能够有选择地赋予应力缓和效果。如图3A、图3B所示，为了有选择地增大粒径，在实施方式1所说明的制造方法中，可以在层叠体的侧面中位于内部电极层5的侧方的部分上印刷含有促进压电体的烧结的金属的膏之后进行烧成。 
实施方式3. 
图4A为表示本发明的实施方式3所涉及的层叠型压电元件的剖视图，图4B为放大示意表示图4A的区域T5的剖视图。如图4A，图4B所示，在本实施方式3中，作为多个金属层的至少一个，包含刚性低于压电体层3和内部电极层5的低刚性金属层5B。即，在实施方式3中，多个金属层具有：与外部电极电连接的内部电极层5；具有经由空隙52互相分离的多个金属部51且刚性低于压电体层3和内部电极层5的低刚性金属层5B。层叠结构体7的侧面7a中位于低刚性金属层5B的侧方的部分的压电体晶粒11c的平均粒径Gc比沿层叠方向对置的内部电极层5夹持的部分的压电体晶粒11b的平均粒径Gb大(Gc＞Gb)。进而，本实施方式3的元件的压电体晶粒11c的平均粒径Gc比位于内部电极层5的侧方的部分的压电体晶粒11a的平均粒径Ga大(Gc＞Ga)。 
由于采用图4A、图4B那样的结构，则通过后述的基于低刚性金属层5B的应力缓和效果和层叠结构体7的侧面7a的应力缓和效果的协同效应，能够赋予优越的耐久性。 
形成低刚性金属层5B的部分可以以规定的厚度印刷在向银-钯等构成金属层12的金属粉末中添加混合粘结剂、可塑剤等而制作的导电性膏中进一步添加混合丙烯珠等树脂珠而得的膏。印刷有含有丙烯珠等树脂珠的膏的部分通过烧成烧毁丙烯珠。由此，能够形成上述的低刚性金属层。该 低刚性金属层比其他金属层刚性低，所以具有在驱动时通过低刚性金属层自身破坏来吸收应力的功能。由此，能够更可靠地抑制内部电极层5A或压电体层3上产生裂纹。 
如图4A、图4B所示要选择性地增大粒径，可以如上所述使用丙烯珠等树脂珠，并且在元件的侧面7a上如实施方式1所说明的那样印刷含有金属的膏而烧成压电体。由此，能够使元件1的侧面7a的压电体晶粒11a的平均粒径Ga，比沿着层叠方向邻接对置的内部电极层5夹持的部分的压电体晶粒11b的平均粒径Gb大。进而，由于低刚性金属层5B大量存在空隙52，所以位于低刚性金属层5B的侧方的部分的压电体晶粒11c在含于膏中的银等金属和空隙52的相互作用下，其平均粒径比压电体晶粒11a大。 
低刚性金属层5B、压电体层3以及内部电极层5A的刚性，例如通过对元件在与层叠方向垂直的方向上施加载荷而能够容易比较。具体地，采用JIS3点挠曲试验(JIS R 1601)等，通过对元件从与层叠方向垂直的方向施加载荷而能够判断。其原因在于，在进行上述试验时，只要确认在哪一部分有无元件1断裂即可。该断裂部位为元件中刚性最低的部位。 
由于本实施方式3的层叠型压电元件1具有低刚性金属层5B，因此，当进行JIS 3点挠曲试验时，与压电体层3和内部电极层5A相比，该低刚性金属层5B或低刚性金属层5B与压电体层3之间的界面优先发生断裂。这样，根据断裂的部位是压电体层3或内部电极层5A，还是低刚性金属层5B或低刚性金属层5B与压电体层3的界面，从而能够进行评价。 
并且，由于只要确认在哪一部分有无元件断裂即可，所以在试验片小而无法采用上述JIS3点弯曲试验的情况下，可以依照该JIS3点弯曲试验，将元件加工成长方形的棱柱而制作试验片，且将该试验片放置在配置在规定距离的两支点上，并对支点间的中央的一点施加载荷，从而进行评价。 
另外，所谓“刚性低”，可以换而言之称之为“杨氏模量小”。作为杨氏模量的测定方法，可采用例如纳米压痕法。作为测定装置，例如可采用微型仪器(nano instrument)公司制的“微型压入试验机II”。在与层叠结构体7的层叠方向垂直或平行的截面中，使低刚性金属层5B、压电体层3或内部电极5A露出，从而可以采用上述的测定装置测定杨氏模量。 
在以上的实施方式2以及3中，图示说明了未形成外部电极的侧面上的压电体晶粒的状况，但是在本发明中优选在四个侧面7a上分别配置平均粒径较大的压电体晶粒11a。但是，本发明不限定于此，也可以在对置的两个侧面或邻接的两个侧面上分别配置平均粒径较大的压电体晶粒11a，也可以仅在一个侧面上配置平均粒径较大的压电体晶粒11a。 
接着，关于本发明的一实施方式的喷射装置25进行说明。图5为表示本发明的一实施方式所涉及的喷射装置25的概略剖视图。如图5所示，本实施方式所涉及的喷射装置25在一端具有喷射孔27的收纳容器29的内部收纳有上述实施方式有代表性的层叠型压电元件1。在收纳容器29内配设有能够开闭喷射孔27的针阀31。在喷射孔27中对应针阀31的动作而能够连通地配设有燃料通路33。该燃料通路33与外部的燃料供给源连结，并始终以一定的高压向燃料通路33供给燃料。因而，当针阀31开放喷射孔27时，向燃料通路33供给的燃料以一定的高压向未图示的内燃机的燃料室内喷出。 
另外，针阀31的上端部的内径增大，且配置有形成于收纳容器29的工作缸35与能够滑动的活塞37。并且，在收纳容器29内收纳有上述的层叠型压电元件1。 
在这样的喷射装置25中，若层叠型压电元件1被施加电压而伸长，则活塞37被按压，针阀31闭塞喷射孔27，停止燃料的供给。另外，若停止施加电压，则收缩层叠型压电元件1，盘簧39压回活塞37，喷射孔27与燃料通路33连通而进行燃料的喷射。 
另外，本实施方式的喷射装置25具有：具有喷射孔27的容器；层叠型压电元件1，其可以构成为填充于容器内的液体通过层叠型压电元件1的驱动而从喷射孔27喷出。即，层叠型压电元件1未必位于容器的内部，也可以构成为通过层叠型压电元件1的驱动对容器的内部施加压力。而且，在本实施方式中，所谓“液体”，除燃料、墨液等以外，还包括导电性膏等各种液状流体。 
接着，说明本发明的一实施方式所涉及的燃料喷射系统41。 
图6是表示本发明的一实施方式所涉及的燃料喷射系统41的概略图。如图6所示，本实施方式所涉及的燃料喷射系统41具有：贮存高压燃料 的共轨43；喷射贮存于该共轨43的燃料的多个上述喷射装置25；向共轨43供给高压燃料的压力泵45；向喷射装置25给予驱动信号的喷射控制单元47。 
喷射控制单元47为通过传感器等感知发动机的燃烧室内的状况同时控制燃料喷射的量或时机的机构。压力泵45发挥以1000～2000气压程度、优选1500～1700气压程度将燃料从燃料箱49送入共轨43的作用。在共轨43中，贮存从压力泵45送来的燃料，并适宜送入喷射装置25。喷射装置25如上所述，将少量的燃料从喷射孔27呈雾状向燃料室内喷射。 
另外，本发明并不局限于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种各样的变更。 
实施例
按照以下内容进行制作由本发明的层叠型压电元件1构成压电致动器。首先，制作混合了以平均粒径0.4μm的锆钛酸铅(PbZrO3-PbTiO3)为主要成分的压电陶瓷的预烧粉末、粘结剂及可塑剂的料浆，并通过刮浆法制作厚度150μm的压电体层3构成的陶瓷印制电路基板。 
在该陶瓷印制电路基板的单面上层叠300张通过丝网印刷法形成有在银-钯合金(银95％质量-钯5％质量)中加入粘结剂而成的构成内部电极层5A等金属层5的导电性膏的基板。 
接着，代替锯割机的圆盘状盘，安装锯齿形状的刮刀，将层叠体切断以形成为所希望的元件1的尺寸。在切断后的截断面上露出以导电性膏印刷的内部电极层5A等金属层5。 
这时，试料编号1使用在一方向上排列的齿尖的刮刀，试料编号2使用相互不同地以锯齿形齿尖在两方向上排列的齿尖的刮刀，试料编号3使用在同一方向上排列并且齿尖的高度和宽度交替变化的齿尖的刮刀而进行切断。试料编号4是在由金刚石粒子的聚合体构成的圆盘状盘切断后，以10μm印刷在银粉末中添加混合粘结剂而成的膏。 
之后，将切断后的层叠体干燥并烧成。烧成以800℃保持90分钟后，以1000℃烧成200分钟。 
接着，在平均粒径2μm的片状的银粉末与残存部以平均粒径2μm的硅为主要成分的软化点640℃的非晶质的玻璃粉末的混合物中，相对于 银粉末与玻璃粉末的合计质量100质量份添加8质量份的粘结剂，进行充分混合而制作银玻璃导电性膏，这样制作的银玻璃导电性膏通过丝网印刷形成在离型膜上，干燥后从离型膜上剥离，得到银玻璃导电性膏的基板。 
然后，将所述银玻璃膏的基板转印层叠在层叠体的外部电极形成面上，以700℃烧制30分钟，形成外部电极。 
之后，在外部电极上连接导线，在正极以及负极的外部电极上经由导线施加15分钟的3kV/mm的直流电场，进行极化处理，制得采用层叠型压电元件的压电致动器。 
在所得的层叠型压电元件上施加170V的直流电压，结果，在全部的压电致动器中在层叠方向上得到变位量。 
进而，对该压电致动器在室温下以150Hz的频率施加0～+170V的交流电压，进行连续驱动至1×109次的试验。 
其结果，如表1所示。 
(表1) 
  试料编号   锯齿   向切断面的   银印刷   初期的   变位量   驱动1×109次   后的变位量   裂纹的有无
  1   单齿   无   57   50   无
  2   双齿(交替)   无   57   56   无
  3   双齿   (两齿一组交替)   无   57   57   无
  4   双齿   (两齿一组交替)   10μm   57   57   无
根据表1可知，作为本发明的实施例的试料编号1～4，其满足规定的1×109次的连续驱动试验当然能够证实，其是也不形成层间剥离或裂纹，从初期的变位量不会看到极端劣化，具有作为层叠型压电元件必要的有效变位量，不产生误动作的耐久性优良的层叠型压电元件。 
其中可知，试料编号3、4是从初期确保有效的变位量，并且连续驱动后也不改变元件性能，耐久性极其优良，所以元件变位量稳定的层叠型压电元件。 

Claims (13)

1.一种层叠型压电元件，其具有将多个压电体层和多个金属层交替层叠而成的层叠结构体，且通过对邻接对置的金属层之间施加电压来驱动，其特征在于，
所述层叠结构体的侧面的压电体晶粒的平均粒径比由所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大。
2.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠结构体的至少对置的一对侧面的压电体晶粒的平均粒径比
由所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大。
3.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠结构体的四个侧面的压电体晶粒的平均粒径比由所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大。
4.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述层叠结构体的侧面的压电体晶粒的平均粒径为由所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径的1.1～3倍。
5.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
由所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径为0.5～5μm。
6.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述侧面中位于所述金属层的侧方的部分的压电体晶粒的平均粒径比由所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的平均粒径大。
7.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
所述多个金属层具有：
与外部电极电连接的内部电极层；
低刚性金属层，其具有互相分离的多个金属部，且刚性低于所述压电体层和所述内部电极层，
所述侧面中位于所述低刚性金属层的侧方的部分的压电体晶粒的平均粒径比位于所述内部电极层的侧方的部分的压电体晶粒的平均粒径大。
8.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，
存在于所述侧面的压电体晶粒的晶界的金属的含量比存在于所述邻接对置的金属层夹持的压电体层的压电体晶粒的晶界的金属的含量大。
9.如权利要求8所述的层叠型压电元件，其特征在于，
存在于所述压电体晶粒的晶界的金属由银、金、Pd、Pt或这些的合金构成。
10.一种喷射装置，其特征在于，
具有：权利要求1～9中任一项所述的层叠型压电元件；喷射孔，
且构成为通过所述层叠型压电元件的驱动使液体从所述喷射孔喷出。
11.一种燃料喷射系统，其中，其具有：
储蓄高压燃料的共轨；
喷射储蓄于该共轨的燃料的权利要求10所述的喷射装置；
向所述共轨供给高压燃料的压力泵；
向所述喷射装置施加驱动信号的喷射控制单元。
12.一种层叠型压电元件的制造方法，其特征在于，包含：
将交替层叠导电性膏层和含有压电陶瓷粉末的陶瓷印制电路基板而成的层叠体切断，在该切断面露出的陶瓷印制电路基板的表面上附着导电性膏层的切屑；
将该切断的层叠体以规定的温度即900～1200℃烧成。
13.一种层叠型压电元件的制造方法，其特征在于，包含：
将交替层叠导电性膏层和含有压电陶瓷粉末的陶瓷印制电路基板而成的层叠体通过锯齿形状的刮刀切断；
将该切断的层叠体以规定的温度即900～1200℃烧成。
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