CN103748702A - 层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在高温且长时间连续驱动的情况下也能够抑制压电体层的电场集中部的氧空穴的增加并且能够抑制位移量的降低的层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统。本发明为一种层叠型压电元件，其特征在于，包括：层叠压电体层(2)及内部电极层(3)而成的层叠体(7)；被加热会产生OH^-的树脂。由此，能够得到在高温且长时间连续驱动的情况下也能够抑制压电体层(2)的电场集中部的氧空穴的增加且能够抑制位移量的降低的层叠型压电元件。

Description

层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统

技术领域

本发明涉及一种例如作为压电驱动元件(压电促动器)、压力传感器元件及压电电路元件等使用的层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的喷射装置以及燃料喷射系统。

背景技术

层叠型压电元件基本构成为包括层叠压电体层及内部电极层而成的层叠体，且内部电极层的端面到达层叠体的侧面(参照专利文献1)。并且，例如以与内部电极层电连接的方式在层叠体的侧面设有金属化电极，引线构件通过焊料或导电性接合材料(导电性粘接剂)等连接固定于此。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-135872号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在作为机动车的燃料喷射用喷射器用的促动器来使用的情况等、高温且连续驱动的情况下，压电体层中的氧空穴发生迁移而向电场集中的部分移动，该部分中点阵缺陷增加而导致压电体层的压电特性降低，其结果是，产生层叠型压电元件的位移量降低等问题。

本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种在高温且长时间连续驱动的情况下也能够抑制压电体层的电场集中部的氧空穴的增加并且能够抑制位移量的降低的层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统。

用于解决技术问题的技术手段

本发明为一种层叠型压电元件，其特征在于，该层叠型压电元件包括：层叠压电体层及内部电极层而成的层叠体；被加热会产生OH^-的树脂。

在此，在上述结构的基础上，优选，该层叠型压电元件包括与所述内部电极层电连接且设置在所述层叠体的侧面的金属化电极，在该金属化电极的表面设有所述树脂。

此外，在上述结构的基础上，优选，该层叠型压电元件包括：与所述内部电极层电连接且设置在所述层叠体的侧面的金属化电极；与该金属化电极电连接的导电性接合材料及引线构件，在所述导电性接合材料中含有导电体及所述树脂。

此外，在上述结构的基础上，优选，该层叠型压电元件包括与所述内部电极层电连接且设置在所述层叠体的侧面的导电性接合材料及引线构件，在所述导电性接合材料中含有导电体及所述树脂。

本发明的压电促动器的特征在于，该压电促动器具备：所述层叠型压电元件；在内部收容所述层叠型压电元件的壳体。

本发明的喷射装置的特征在于，该喷射装置具备：具有喷射孔的容器；上述的层叠型压电元件，蓄积在所述容器内的流体通过所述层叠型压电元件的驱动而被从所述喷射孔喷出。

本发明的燃料喷射系统的特征在于，该燃料喷射系统具备：蓄积高压燃料的共轨；对蓄积在该共轨中的所述高压燃料进行喷射的上述的喷射装置；向所述共轨供给所述高压燃料的压力泵；向所述喷射装置赋予驱动信号的喷射控制单元。

发明效果

根据本发明的层叠型压电元件，由于具备被加热会产生OH^-的树脂，因此通过产生的OH^-向压电体层供给氧，由此能够抑制压电体层的电场集中部的氧空穴的增加，能够抑制位移量的降低。特别是，能够在氧空穴容易向电场集中部移动的高温下的使用时有效地供给氧，能够抑制电场集中部的氧空穴的增加。

附图说明

图1是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的一个示例的立体图。

图2是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一示例的立体图。

图3是图2所示的A-A线剖面处的剖视图。

图4是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一示例的立体图。

图5是图4所示的B-B线剖面处的剖视图。

图6是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一示例的立体图。

图7是图6所示的C-C线剖面处的剖视图。

图8是表示构成本发明的层叠型压电元件的引线构件的一个示例的示意主视图。

图9是表示本发明的压电促动器的示意剖视图。

图10是表示本发明的喷射装置的实施方式的一个示例的示意剖视图。

图11是表示本发明的燃料喷射系统的实施方式的一个示例的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的层叠型压电元件的实施方式的一个示例进行详细的说明。

图1是表示本发明的实施方式的一个示例的立体图，图1所示的示例的层叠型压电元件1的特征在于，该层叠型压电元件1包括层叠压电体层2及内部电极层3而成的层叠体7和树脂，该树脂被加热会产生OH^-。

在构成层叠型压电元件1的层叠体7中，例如压电体层2与内部电极层3交替层叠，内部电极层3通过正极和负极每隔1层交替形成而成。层叠体7例如形成为纵长0.5～10mm、横长0.5～10mm、高度1～100mm的长方体状。

构成层叠体7的压电体层2由具有压电特性的压电陶瓷构成，例如可以使用PbZrO₃-PbTiO₃(锆钛酸铅)等钙钛矿型氧化物。该压电体层2的厚度例如为3μm～250μm。

此外，构成层叠体7的内部电极层3与压电体层2交替层叠而从上下夹着压电体层2，内部电极层3通过按照层叠顺序配置正极及负极，从而对夹在它们之间的压电体层2施加驱动电压。内部电极层3例如由银钯(Ag-Pd)等金属构成，在本例中，正极及负极(或接地极)分别向层叠体7的对置的侧面交替地导出，并与设置在层叠体7的侧面的一对金属化电极4电连接。该内部电极层3的厚度例如为0.1μm～5μm。需要说明的是，在图1中示出了内部电极层3的正极及负极(或接地极)均到达层叠体7的未设置后述的金属化电极4的对置的侧面的结构，但也可以为内部电极层3的正极及负极(或接地极)均未到达层叠体7的未设置金属化电极4的对置的侧面的结构(内部电极层3的端部不露出的结构)。

此外，在层叠体7的侧面设置有一对金属化电极4。该一对金属化电极4例如通过涂敷由银和玻璃构成的膏剂并烧结而形成，其设置在层叠体7的侧面，分别与向层叠体7的对置的侧面交替地导出的内部电极层3电连接。该金属化电极4的厚度例如为5～100μm。

并且，层叠型压电元件1构成为含有被加热会产生OH^-的树脂的结构。例如，在图1所示的示例中，被加热会产生OH^-的树脂设置在金属化电极4的表面。需要说明的是，在此所说的加热是指在高温环境下使用时由环境温度进行的加热的情况或由在使用层叠型压电元件1时产生的热量进行的加热、或者上述两者，为由例如200℃～270℃的温度进行的加热。

被加热会产生OH^-的树脂例如可以使用残留有未反应部分的聚酰亚胺树脂或聚酰胺树脂等。换句话说，通过使用酰亚胺化或酰胺化未完全完成的树脂，在高温下使用时会发生酰亚胺化或酰胺化反应，因此，作为该反应的副生成物，能够产生OH^-。例如，在为酰亚胺系树脂的情况下，通过形成作为未反应部分具有羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)的状态，从而在高温下使用时，羧基和亚氨基发生以下所示的闭环缩合反应，产生OH^-和H⁺。

[化1]

并且，该OH^-吸附于树脂5上，成为等待与H⁺的反应的状态。

另一方面，在压电体层2的内部通过以下的反应产生氧空穴Vo^..。

[化2]

O_O ^×→V_O ^..+2e^-+1/2O₂↑

在此，在高温且连续驱动的情况下，该氧空穴容易向压电体层2的电场集中部移动。与此相对地，当处于氧空穴与OH^-接近的状态时，负电荷的OH^-与正电荷的氧空穴结合，氧空穴消失。通过该反应，能够抑制因氧空穴向电场集中部的移动(迁移)而导致的电场集中部的氧空穴的增加，其结果是能够抑制位移量的降低。

在图1所示的示例中，被加热会产生OH^-的树脂设置在金属化电极4的表面，根据该结构，能够有效地向电场集中而氧空穴容易增加的金属化电极4附近的压电体层2供给氧。在本发明中，没有限定为了供给氧而设有上述树脂的位置，但为了有效地向电场容易集中的金属化电极4附近的压电体层2供给氧，优选如本例这样设置在金属化电极4的表面或层叠体7的金属化电极4附近的侧面。

需要说明的是，通过使用酰亚胺系的树脂作为树脂，即使在高温且长时间的连续使用的情况下，热分解所导致的树脂的劣化也不会发展，能够长时间地确保高可靠性。这是因为酰亚胺系树脂的耐热性高。在图1所示的结构中，使用酰亚胺系树脂作为设置在金属化电极4的表面的树脂的情况下的酰亚胺化率为80～98％较为有效。

此外，如图2及图3所示，作为用于流动更大电流的结构，层叠型压电元件1也可以为具备与金属化电极4电连接的导电性接合材料5及引线构件6的结构。在采用该结构的情况下，优选在导电性接合材料5中含有导电体及被加热会产生OH^-的树脂。

由此，能够有效地向电场集中而氧空穴容易增加的金属化电极4附近的压电体层2供给氧，并且通过在导电性接合材料5中流动电流以向金属化电极4供给电力，从而能够利用由焦耳热产生的发热有效地产生OH^-，能够进一步有效地供给氧。需要说明的是，在图2及图3所示的结构中，使用酰亚胺系树脂作为导电性接合材料5中含有的树脂的情况下的酰亚胺化率也是为80～98％较为有效。

此外，如图4及图5所示，层叠型压电元件1也可以在图2及图3所示的结构的基础上在层叠体7的侧面覆盖由树脂、陶瓷等构成的保护层8，以防止内部电极层3的正极及负极(或接地极)所到达的层叠体7的侧面处的放电。进而，虽未图示，但也可以为了防止金属化电极4中含有的金属成分的迁移而在层叠体7的设置有金属化电极4的侧面覆盖保护层8。

在采用这些结构的情况下，优选保护层8由被加热会产生OH^-的树脂构成。通过由被加热会产生OH^-的树脂形成保护层8，能够从层叠体7的侧面向压电体层2供给氧，因此能够在高温使用时有效地抑制压电体层2的电场集中部的氧空穴的增加。特别是，内部电极层非形成部与内部电极层3的边界线部(即，未与金属化电极4电连接的内部电极层3的前端部)因电场集中而氧空穴容易增加，但通过作为保护层8涂敷被加热会产生OH^-的树脂，能够有效地抑制氧空穴的增加。在图4及图5所示的结构中，使用酰亚胺系树脂作为形成保护层8的树脂的情况下的酰亚胺化率也是为80～98％较为有效。

需要说明的是，在内部电极层3的正极及负极这两极所到达的侧面设置有使用了加热会产生OH^-的树脂以外的形成材料的保护层8的情况下，也可以在保护层8的表面(与层叠体7的侧面侧相反一侧的主面)上进一步设置由被加热会产生OH^-的树脂构成的层。此外，在内部电极层3的正极及负极这两极所到达的侧面设置有使用了加热会产生OH^-的树脂以外的形成材料的保护层8的情况下，也可以在除了两极在层叠方向上重叠的区域以外的区域(仅一极在层叠方向上重叠的区域)中、层叠体7的侧面与保护层8之间进一步设置由被加热会产生OH^-的树脂构成的层。

此外，在上述的示例中示出了具有金属化电极4的情况的示例，但层叠型压电元件1也可以如图6及图7所示那样在图4所示的结构的基础上不设置金属化电极4，而在层叠体7的侧面直接设置导电性接合材料5及引线构件6而与内部电极层3电连接。并且，在通过导电性接合材料5确保与内部电极层3的导通的情况，也优选在导电性接合材料5中含有导电体及被加热会产生OH^-的树脂。

由此，与图2及图3所示的示例同样地，能够有效地向电场集中而氧空穴容易增加的导电性接合材料5附近的压电体层2供给氧，而且通过在导电性接合材料5中流动电流以向内部电极层3供给电力，能够利用由焦耳热产生的发热有效地产生OH^-，能够进一步有效地供给氧。

需要说明的是，作为导电性接合材料5所含有的导电体，优选离子化倾向比氢小的金属或其合金。具体地说，优选由Ag、Au、Pt、Pd等金属或其合金构成的粉末。这是因为，通过使导电性接合材料5所含有的导电体为离子化倾向比氢小的金属或其合金，不会因由所述树脂产生的OH^-导致导电体被氧化，其结果是，导电体不会消耗氧，因此能够利用由树脂产生的氧有效地抑制压电体层2的电场集中部的氧空穴的增加。

此外，如图8所示，作为引线构件6优选为能够沿层叠体7的层叠方向伸缩的结构。需要说明的是，图8(a)、(b)是在金属板上通过冲孔加工或蚀刻加工而设有狭缝或孔的结构的图。此外，图8(c)为金属网格，例如为使构成网格的线材相对于层叠方向成大致45度的角度的结构。需要说明的是，网格的织法可以为平织也可以为斜织。需要说明的是，线材的角度为了易于伸缩而优选相对于层叠方向为大致45度，但只要是能够伸缩的角度(0度、90度以外)即可。此外，图8(d)为相对于梳齿状的线材设置有对各个线材供给电流的共用部分的结构。

如此，通过使引线构件6形成为能够沿层叠体7的层叠方向伸缩的结构，从而在将引线构件6固定于金属化电极4或层叠体7的情况下，能够减少因层叠体7的伸缩而产生的应力，因此在长时间的使用下也能够抑制引线构件6从金属化电极4或层叠体7剥离。

通过向引线构件6施加0.1～3kV/mm的直流电场，使构成层叠体7的压电体层2极化，由此得到层叠型压电元件1。该层叠型压电元件1通过经由引线构件6将金属化电极4与外部的电源连接来向压电体层2施加驱动电压，从而能够利用反压电效应使各压电体层2大幅度地位移。由此，例如能够作为用于向发动机喷射供给燃料的机动车用燃料喷射阀发挥功能。

根据以上所述的层叠型压电元件1，在高温下使用时由树脂产生的OH^-与在压电体层2中产生的氧空穴结合而使氧空穴消失，因此能够抑制因氧空穴向电场集中部移动(迁移)而导致的电场集中部的氧空穴的增加，其结果是，能够提供抑制了位移量的降低的层叠型压电元件。

需要说明的是，本发明不局限于上述的实施方式的示例，完全可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，层叠型压电元件1中的金属化电极4在上述示例中在层叠体7的对置的两个侧面各形成有一个，但也可以在层叠体7的相邻侧面形成两个金属化电极4，还可以在层叠体7的同一侧面形成两个金属化电极4。此外，层叠体7的与层叠方向正交的方向上的剖面形状除了上述实施方式示例的四边形状以外，还可以为六边形状、八边形状等多边形状、圆形状或者直线与圆弧组合而成的形状。

本例的层叠型压电元件1例如在压电驱动元件(压电促动器)、压力传感器元件及压电电路元件等中使用。作为驱动元件，例如可以举出机动车发动机的燃料喷射装置、如喷墨机那样的液体喷射装置、如光学装置那样的精密定位装置、振动防止装置。作为传感器元件，例如可以举出燃烧压力传感器、爆震传感器、加速度传感器、负载传感器、超声波传感器、压敏传感器及横摆率传感器。此外，作为电路元件，例如可以举出压电回转仪、压电开关、压电变压器及压电断路器。

接下来，对本例的层叠型压电元件1的制造方法进行说明。

首先，制成成为压电体层2的陶瓷生片。具体地说，将压电陶瓷的煅烧粉末、由丙烯酸系、丁缩醛系等有机高分子构成的粘合剂以及增塑剂混合而制成陶瓷料浆。然后，通过使用刮刀法或辊涂法等流延成型法，使用该陶瓷料浆制成陶瓷生片。作为压电陶瓷只要为具有压电特性的陶瓷即可，例如可以使用由锆钛酸铅(PbZrO₃-PbTiO₃)构成的钙钛矿型氧化物等。此外，作为增塑剂，可以使用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等。

接下来，制成成为内部电极层3的内部电极层用导电性膏剂。具体地说，通过在银-钯合金的金属粉末中添加混合粘合剂及增塑剂而制成内部电极用导电性膏剂。需要说明的是，也可以代替银-钯合金而混合银粉末和钯粉末。

接下来，例如使用丝网印刷法将内部电极层用导电性膏剂以内部电极层3的图案涂敷在上述的压电陶瓷生片上。

接下来，层叠规定片数的涂敷有内部电极层用导电性膏剂的压电陶瓷生片。

然后，在以规定的温度进行脱粘合剂处理后，以例如900～1200℃的温度进行烧制，然后使用平面磨床等以成为规定的形状的方式对侧面实施磨削加工处理。由此，制成压电体层2及内部电极层3交替层叠而成的层叠体7。

然后，将以银为主要成分且含有玻璃的银玻璃导电性膏剂以金属化电极4的图案印刷在层叠体7的导出内部电极层3的侧面上，例如以650～750℃进行烧结，形成金属化电极4。

接下来，制成导电性接合材料用膏剂。具体地说，在例如离子化倾向比氢小的Ag、Au、Pt、Pd等金属粉末或其合金粉末中混合例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或四氢呋喃(THF)等溶媒和作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸，由此制成导电性接合材料用膏剂。

然后，在金属化电极4的表面上涂敷导电性接合材料用膏剂，配置引线构件6，并以后述的规定的温度进行干燥而使其固化，由此能够将引线构件6通过导电性接合材料5向金属化电极4连接固定。

此时，对于导电性接合材料5中含有的导电体与树脂的比率，优选以固化后导电体成为15～80体积％的比率的方式进行混合。这是因为，在导电体的含有量小于15体积％的情况下，导电体粒子间的接触变得困难，因此该导电性接合材料5的比电阻变大，在流动有电流时会产生局部发热。另一方面，若导电体的含有量大于80体积％，则负责粘接的树脂的含有量相对变少，因此无法维持高粘接强度，引线构件6可能会剥离。

此外，优选导电体的粒子形状为针状或薄片状等非球形的粉末。这是因为，通过将导电体粒子的形状形成为针状或薄片状等非球形，与大致球形的情况相比导电体粒子彼此的缠结程度变大，其结果是，能够大幅提高导电性接合材料5的剪切强度。但是，相对于非球形粉末，也可以同时采用大致球形粉末。

为了使固化后的导电性接合材料5含有被加热会产生OH^-的树脂，在前述的导电性接合材料用膏剂的固化时，以该导电性接合材料用膏剂的溶剂完全挥发但聚酰胺酸的酰亚胺化反应未100％结束的温度、具体而言为180℃～250℃的温度进行10分钟～60分钟的固化即可。在此，是否为被加热会产生OH^-的树脂通过采用FT-IR等分析方法调查是否存在羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)即可。

需要说明的是，对于引线构件6而言，由于形成为能够在层叠体7的伸缩方向上伸缩的结构，因此能够防止驱动中发生在导电性接合材料上产生裂纹、引线构件剥离等问题，为了形成这样的结构，在金属板上形成穿孔或狭缝、或者将金属网格加工成相对于伸缩方向呈大致45度、或者在与伸缩方向大致平行的金属线材上连接共用部分即可。

接下来，对引线构件施加0.1～3kV/mm的直流电场，使构成层叠体7的压电体层2极化，由此完成层叠型压电元件1。

需要说明的是，在采用未形成金属化电极5的形态的情况下，省略金属化电极4的形成工序即可。

此外，在层叠体7的侧面利用加热会产生OH^-的树脂形成保护层8的情况下，使用混合溶媒和作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸而成的保护层用膏剂，利用丝网印刷、浸渍、旋涂、喷涂等方法实施涂布，然后以规定的温度使其干燥、固化即可。由此，能够利用加热会产生OH^-的树脂形成保护层8。

在此，为了使固化后的保护层8含有被加热会产生OH^-的树脂，在前述的保护层用膏剂的固化时，以该保护层用膏剂的溶剂完全挥发但聚酰胺酸的酰亚胺化反应未100％结束的温度、具体地说为180℃～250℃进行10分钟～60分钟的固化即可。此外，是否为被加热会产生OH^-的树脂通过利用FT-IR等分析方法调查是否存在有羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)即可。

接下来，对本发明的压电促动器的实施方式的示例进行说明。图9是表示本发明的压电促动器的一个示例的示意剖视图，图9所示的示例的压电促动器是将层叠型压电元件1收容在壳体10中而形成的。

壳体10例如由SUS304、SUS316L等金属材料形成，由于利用这样的壳体10将层叠型压电元件1密封，因此能够在腐蚀性的气体中、水中等使用。此外，为了防止内部电极层3的离子迁移，也可以使用非活性气体进行密封。这种情况下，由于氧不足，因此容易产生压电体层2的氧空穴，但通过使用本发明的层叠型压电元件1，在壳体10内的封闭的空间中也能够有效地从树脂供给氧，因此能够抑制在压电体层2中产生氧空穴。

接下来，对本发明的喷射装置的实施方式的示例进行说明。图10是表示本发明的喷射装置的实施方式的一个示例的示意剖视图。

如图10所示，本例的喷射装置19在收纳容器(容器)23的内部收纳有上述示例的层叠型压电元件1，该收纳容器23在一端具有喷射孔21。

在收纳容器23内配设有能够开闭喷射孔21的针阀25。在喷射孔21中以能够和针阀25的动作相应地与喷射孔21连通的方式配设有流体通路27。该流体通路27与外部的流体供给源连结，始终以高压向流体通路27供给流体。因此，当针阀25使喷射孔21开放时，供给到流体通路27中的流体从喷射孔21向外部或者邻接的容器、例如内燃机的燃料室(未图示)喷出。

针阀25的上端部为与其他部位相比内径较大的活塞部31，活塞部31构成为与缸体状的收纳容器23的内壁滑动。并且，在收纳容器23内收纳有上述示例的本发明的层叠型压电元件1。

在这样的喷射装置19中，当层叠型压电元件1被施加电压而伸长时，活塞31被按压，针阀25封闭与喷射孔21连通的流体通路27，停止流体的供给。此外，当停止施加电压时，层叠型压电元件1收缩，且碟形弹簧33推回活塞31，流体通路27开放，喷射孔21与流体通路27连通，由此从喷射孔21进行流体的喷射。

需要说明的是，也可以构成为通过对层叠型压电元件1施加电压而使流体通路27开放，通过停止施加电压而使流体通路27封闭。

此外，本例的喷射装置19也可以构成为，具备具有喷射孔的容器23和上述示例的层叠型压电元件1，填充在容器23内的流体通过层叠型压电元件1的驱动而被从喷射孔21喷出。即，层叠型压电元件1并非必须位于容器23的内部，只要构成为通过层叠型压电元件1的驱动而向容器23的内部施加用于控制流体的喷射的压力即可。需要说明的是，在本例的喷射装置19中，流体除了包括燃料、墨液等以外，还包括导电性膏剂等各种液体及气体。通过使用本例的喷射装置19，能够长期稳定地控制流体的流量及喷出时机。

若将采用了上述示例的层叠型压电元件1的本例的喷射装置19用于内燃机，则与以往的喷射装置相比能够更长时间且高精度地向发动机等的内燃机的燃烧室喷射燃料。

接下来，对本发明的燃料喷射系统的实施方式的示例进行说明。图11是表示本发明的燃料喷射系统的实施方式的一个示例的示意图。

如图11所示，本例的燃料喷射系统35具备：蓄积作为高压流体的高压燃料的共轨37；对蓄积在该共轨37中的高压流体进行喷射的多个上述示例的喷射装置19；向共轨37供给高压流体的压力泵39；向喷射装置19赋予驱动信号的喷射控制单元41。

喷射控制单元41根据外部信息或来自外部的信号控制高压流体的喷射量及喷射时机。例如，在将本例的燃料喷射系统35用于发动机的燃料喷射的情况下，能够一边利用传感器等感知发动机的燃烧室内的状况一边控制燃料喷射量及喷射时机。压力泵39发挥以高压将流体燃料从燃料箱43向共轨37供给的作用。在例如为发动机的燃料喷射系统35的情况下，形成1000～2000气压(约101MPa～约203MPa)、优选1500～1700气压(约152MPa～约172MPa)的高压而向共轨37送入流体燃料。在共轨37中蓄积从压力泵39送来的高压燃料，并适当地送入喷射装置19。喷射装置19如上述那样从喷射孔21向外部或相邻接的容器喷射一定的流体。例如，在喷射供给燃料的对象为发动机的情况下，从喷射孔21将高压燃料以雾状向发动机的燃烧室内喷射。

根据本发明的燃料喷射系统，能够长期且稳定地进行期望的高压燃料的喷射。

实施例

以下对本发明的层叠型压电元件的实施例进行说明。

以如下方式制成具备本发明的层叠型压电元件的压电促动器。首先，制成通过混合以平均粒径为0.4μm的锆钛酸铅(PbZrO₃-PbTiO₃)为主要成分的压电陶瓷的煅烧粉末、粘合剂及增塑剂而成的陶瓷料浆。使用该陶瓷料浆，通过刮刀法制成厚度100μm的成为压电体层的陶瓷生片。

接下来，在银-钯合金中加入粘合剂，制成成为内部电极层的内部电极层用导电性膏剂。此时的银-钯比率为银95质量％-钯5质量％。

接下来，在压电陶瓷生片的一个面上，通过丝网印刷法印刷内部电极层用导电性膏剂。

接下来，层叠300片印刷有内部电极层用导电性膏剂的第一压电陶瓷生片，在以规定的温度进行脱脂后，以980～1100℃进行烧制而得到层叠体。使用平面磨床将得到的层叠体磨削成规定的形状而进行形状加工。

接下来，将在银粉末中添加玻璃、粘合剂及增塑剂而制成的银玻璃膏剂以金属化电极的图案印刷在层叠体的侧面，并以700℃进行烧结，由此形成金属化电极。

然后，将银粉末、作为聚酰亚胺的前体的聚酰胺酸和溶剂混合，制成导电性接合材料用膏剂。在此，银粉末使用薄片状的材料，以固化后的银粉末：聚酰亚胺树脂的比例成为体积比率计为50∶50的方式进行混合。

然后，在金属化电极上涂敷所述导电性接合材料用膏剂后，设置引线构件，并在以100℃使其干燥后，以180℃进行30分钟固化。在此，引线构件使用图8(C)所示形状的构件。

固化后，利用FT-IR对导电性接合材料分析了羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)，其结果是确实存在羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)。

通过以上方式制成了含有被加热会产生OH^-的树脂的本发明实施例的层叠型压电元件(试料编号1)。

此外，除了不形成金属化电极而通过上述导电性接合材料将引线构件直接连接固定在层叠体的侧面以外与试料编号1相同地制成本发明的实施例的层叠型压电元件(试料编号2)。与试料编号1同样地从导电性接合材料检测到了羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)。

此外，除下述不同点以外与试料编号1相同地制成本发明的层叠型压电元件(试料编号3)，所述不同点为：借助焊料在金属化电极上连接固定引线构件，并且将在试料编号1中作为导电性接合材料用膏剂使用的聚酰胺酸与溶剂混合得到的保护层用膏剂(未添加导电体)通过浸渍而涂敷在层叠体侧面上，以100℃使其干燥后，以180℃进行固化。需要说明的是，保护层形成于层叠体的除了金属化电极、导电性接合材料及引线构件以外的侧面整面上。利用FT-IR从该保护层检测到了羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)。

此外，为了进行比较，除了在导电性接合材料中使用酰亚胺化反应完全结束了的聚酰亚胺树脂以外与上述试料编号1相同地制成本发明范围外的层叠型压电元件(试料编号4)。利用FT-IR对试料编号4的导电性接合材料进行了分析，其结果是未检测到羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)。

此外，为了进行比较，除了利用酰亚胺化完全结束了聚酰亚胺树脂形成保护层以外与试料编号3相同地制成本发明范围外的层叠型压电元件(试料编号5)。利用FT-IR对试料编号5的保护层进行了分析，其结果是未检测到羧基(-COOH)和亚氨基(-NH)。

接下来，经由引线构件对试料编号1～5的各层叠型压电元件施加15分钟3kV/mm的直流电场，由此进行了压电体层的极化处理。

然后，对所述的层叠型压电元件施加了160V的直流电压，结果在全部的层叠型压电元件(试料编号1～5)中，在层叠体的层叠方向上都获得了40μm的位移量。

然后，将试料编号1～5的各层叠型压电元件放入金属壳体中，将气氛置换成氮气后，进行密封。

进行了对上述试料编号1及试料编号2的层叠型压电元件在200℃的气氛下连续1000小时施加DC200V的试验。

上述试验的结果是，作为本发明的实施例的层叠型压电元件(试料编号1、2、3)在200℃的气氛下连续施加DC200V一直到1000小时也未发现位移量的降低。

另一方面，对于本发明的范围外的层叠型压电元件(试料编号4、5)，在200℃的气氛下连续施加DC200V一直到1000小时的情况下，与初期相比位移量降低10μm。这是因为，由于在高温高电压下连续驱动，在压电体层内部产生的氧空穴向电场集中的部分(一方的未形成内部电极层的部分)发生迁移，该部分的压电体层的位移特性降低。

符号说明

1···层叠型压电元件

2···压电体层

3···内部电极层

4···金属化电极

5···导电性接合材料

6···引线构件

7···层叠体

8···保护层

10···壳体

19···喷射装置

21···喷射孔

23···收纳容器(容器)

25···针阀

27···流体通路

29···缸体

31···活塞

33···碟形弹簧

35···燃料喷射系统

37···共轨

39···压力泵

41···喷射控制单元

43···燃料箱

Claims (11)

1.一种层叠型压电元件，其特征在于，

该层叠型压电元件包括：层叠压电体层及内部电极层而成的层叠体；被加热会产生OH^-的树脂。

2.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，

该层叠型压电元件包括与所述内部电极层电连接且设置在所述层叠体的侧面的金属化电极，在该金属化电极的表面设有所述树脂。

3.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，

该层叠型压电元件包括：与所述内部电极层电连接且设置在所述层叠体的侧面的金属化电极；与该金属化电极电连接的导电性接合材料及引线构件，在所述导电性接合材料中含有导电体及所述树脂。

4.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，

该层叠型压电元件包括与所述内部电极层电连接且设置在所述层叠体的侧面的导电性接合材料及引线构件，在所述导电性接合材料中含有导电体及所述树脂。

5.根据权利要求3或4所述的层叠型压电元件，其特征在于，

所述导电体由离子化倾向比氢小的金属或其合金构成。

6.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，

所述树脂为覆盖所述层叠体的侧面的保护层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的层叠型压电元件，其特征在于，

所述树脂为酰亚胺系树脂。

8.根据权利要求3或4所述的层叠型压电元件，其特征在于，

所述引线构件为能够沿所述层叠体的层叠方向伸缩的结构。

9.一种压电促动器，其特征在于，

该压电促动器具备：权利要求1所述的层叠型压电元件；在内部收容该层叠型压电元件的壳体。

10.一种喷射装置，其特征在于，

该喷射装置具备：具有喷射孔的容器；权利要求1所述的层叠型压电元件，蓄积在所述容器内的流体通过所述层叠型压电元件的驱动而被从所述喷射孔喷出。

11.一种燃料喷射系统，其特征在于，

该燃料喷射系统具备：蓄积高压燃料的共轨；对蓄积在该共轨中的所述高压燃料进行喷射的权利要求10所述的喷射装置；向所述共轨供给所述高压燃料的压力泵；向所述喷射装置赋予驱动信号的喷射控制单元。

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