JP4479271B2 - 積層型圧電体素子 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車エンジンのインジェクタの駆動源等に使用することができる積層型圧電体素子に関する。
自動車エンジンの燃料噴射用のインジェクタにおいて積層型圧電体素子を駆動源に用いることがある。
上記積層型圧電体素子は、後述する実施例１や図１等に示すように、圧電層と内部電極層とを交互に積層し、上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されている。
なお、このような控え部が存在する積層型圧電体素子は、部分電極構造と呼ばれるタイプである。
上記積層型圧電体素子は、後述する実施例１や図１等に示すように、圧電層と内部電極層とを交互に積層し、上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されている。
なお、このような控え部が存在する積層型圧電体素子は、部分電極構造と呼ばれるタイプである。
ところで、圧電層は変位すると、電圧印加方向に伸びて、電圧印加方向と直交する方向に縮小する。すなわち、積層型圧電体素子は積層方向に変位して断面方向に縮小する。
よって、部分電極構造の積層型圧電体素子において、圧電層は電極部で積層方向に挟持された領域のみが電圧印加されるため、積層方向に変位する活性部と、変位しない非活性部とが現れる（後述する図２等参照）。
よって、部分電極構造の積層型圧電体素子において、圧電層は電極部で積層方向に挟持された領域のみが電圧印加されるため、積層方向に変位する活性部と、変位しない非活性部とが現れる（後述する図２等参照）。
ところで、圧電層の断面形状に鋭角な角部が存在すると、収納径が大きくなりインジェクタ等の駆動源として使用する場合等に搭載性が悪くなるため、後述する図５や図１０に示すごとく、一般に圧電層の角部に面取部を設けて角部から角をなくすことが広く行われている。
しかしながら、この面取部の形状や活性部、非活性部の形状によっては、クラックが発生してしまい、十分な耐久性が得られないという問題があった。
この部分の応力を抑制したり、強度を高めたりすることにより、圧電層や内部電極層に対するクラック発生を抑制し、積層型圧電体素子の耐久性向上が望まれていた。
しかしながら、この面取部の形状や活性部、非活性部の形状によっては、クラックが発生してしまい、十分な耐久性が得られないという問題があった。
この部分の応力を抑制したり、強度を高めたりすることにより、圧電層や内部電極層に対するクラック発生を抑制し、積層型圧電体素子の耐久性向上が望まれていた。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子を提供しようとするものである。
第１の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立し、
上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立することを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項１）。
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立し、
上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立することを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項１）。
第２の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＲ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＲ面取部最大幅Ｚとの間には１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立し、することを特徴とする積層型圧電体素子。
上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立することを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項２）。
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＲ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＲ面取部最大幅Ｚとの間には１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立し、することを特徴とする積層型圧電体素子。
上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立することを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項２）。
第１及び第２の発明では、積層型圧電体素子の圧電層は、その断面形状における角部に対しＣ面取部、Ｒ面取部を施し、更にＣ面取部やＲ面取部の幅と最小２辺幅と間に所定の関係が成立するように構成する。
一般に、Ｃ面取部幅、Ｒ面取部幅が小さければ（すなわちＹ／Ｘが大きければ、またはＺ／Ｘが大きければ）圧電層変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなる。なお、Ｃ面取部幅、Ｒ面取部幅が大きく（すなわちＹ／Ｘが小さく、またはＺ／Ｘが小さく）なった場合は、面取部と稜辺部の大きさが逆転するため、実質的な意味をもたず本発明の請求範囲外となる。
従って、適度なＣ面取部幅やＲ面取部幅を選択することで、内部応力を圧電層の破壊が生じない程度に抑制することができる。
一般に、Ｃ面取部幅、Ｒ面取部幅が小さければ（すなわちＹ／Ｘが大きければ、またはＺ／Ｘが大きければ）圧電層変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなる。なお、Ｃ面取部幅、Ｒ面取部幅が大きく（すなわちＹ／Ｘが小さく、またはＺ／Ｘが小さく）なった場合は、面取部と稜辺部の大きさが逆転するため、実質的な意味をもたず本発明の請求範囲外となる。
従って、適度なＣ面取部幅やＲ面取部幅を選択することで、内部応力を圧電層の破壊が生じない程度に抑制することができる。
第３の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項４）。
第４の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＲ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＲ面取部最大幅Ｚとの間には１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項５）。
第５の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
上記圧電層は、電位の異なる内部電極層に積層方向から挟まれて変位可能な活性部と、内部電極層と一方からのみ接した変位しない非活性部とよりなり
上記活性部における最小２辺幅ｍと活性部最大幅ｎとの間には１．００≦ｎ／ｍ≦１．３１なる関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項６）。
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項４）。
第４の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＲ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＲ面取部最大幅Ｚとの間には１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項５）。
第５の発明は、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
上記圧電層は、電位の異なる内部電極層に積層方向から挟まれて変位可能な活性部と、内部電極層と一方からのみ接した変位しない非活性部とよりなり
上記活性部における最小２辺幅ｍと活性部最大幅ｎとの間には１．００≦ｎ／ｍ≦１．３１なる関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項６）。
第５の発明では、積層型圧電体素子の圧電層に対し積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部を部分的に設けて、内部電極層を形成している。そして、圧電層は内部電極層に積層方向から挟まれて変位可能な活性部と控え部と接した変位しない非活性部とからなる。
そして、活性部の最小２辺幅、最大幅との間に所定の関係が成立することで、駆動時にクラックを発生し難くすることができる。
そして、活性部の最小２辺幅、最大幅との間に所定の関係が成立することで、駆動時にクラックを発生し難くすることができる。
また、圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子もある。
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子もある。
ここにαを１０で割って、その小数点以下を切り上げた値がα０である。すなわち、α＝１０の場合はα０＝１、α＝２５の場合はα０＝３、α＝３１の場合はα０＝４である。従って、１〜α０層までというのは、積層方向の端面から積層型圧電体素子の変位する圧電層を数えてα０層までという意味であり、このα０層までの間に形成される積層境界面の控え部の幅がＷａである。
また、積層方向中央の圧電層間とは、変位する圧電層の総積層数が偶数である場合は積層方向中央の２つの圧電層の間に形成される圧電層間における控え部の幅がＷｂとなり、変位する圧電層の総積層数が奇数である場合は積層方向中央の１つの圧電層が隣接する他の圧電層との間に形成する圧電層間の控え部の幅がＷｂとなる。
これにより、側表面近傍における内層電極を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が１〜α０層までの方が大きくなるため、この部分の強度を高めることができ、駆動時の内部応力によるクラックが発生し難くなる。
これにより、側表面近傍における内層電極を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が１〜α０層までの方が大きくなるため、この部分の強度を高めることができ、駆動時の内部応力によるクラックが発生し難くなる。
以上、第１〜第５の発明によれば、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子を提供することができる。
上記第１、第３の発明（請求項１、４）、第２、第４の発明（請求項２、５）にかかる最小２辺幅や面取部最大幅について説明する。
後述する図５や図１０に示すごとく、最小２辺幅は断面形状において対向する二辺の最短距離で、断面形状の重心Ｇを通る直線に沿った長さである。Ｃ面取幅及びＲ面取幅は、面取りされた対向する角部の最短距離で、重心Ｇを通る直線に沿った長さである。
後述する図５や図１０に示すごとく、最小２辺幅は断面形状において対向する二辺の最短距離で、断面形状の重心Ｇを通る直線に沿った長さである。Ｃ面取幅及びＲ面取幅は、面取りされた対向する角部の最短距離で、重心Ｇを通る直線に沿った長さである。
図５に示すごとく、Ｃ面取部とは、角部を直線状に切削して面取りした状態を指す。図１０に示すごとく、Ｒ面取りとは、角部を丸めるように切削して面取りした状態を指す。
第１、第３の発明において、Ｙ／Ｘが１．２４より大である場合は、圧電層変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなるおそれがある。Ｙ／Ｘが１．００未満である場合は、面取部と稜辺部との大きさが逆転するため、実質的な意味を持たず本発明の請求範囲外となる。
更に、第２、第４の発明において、Ｚ／Ｘが１．２７より大である場合は、圧電層変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなるおそれがある。
Ｚ／Ｘが１．００未満である場合は、面取部と稜辺部との大きさが逆転するため、実質的な意味を持たず本発明の請求範囲外となる。
Ｚ／Ｘが１．００未満である場合は、面取部と稜辺部との大きさが逆転するため、実質的な意味を持たず本発明の請求範囲外となる。
次に、第１、第２の発明において、上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立する（図１２参照）。
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立する（図１２参照）。
これにより、内部電極層を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が、構造上クラックの発生しやすい上記コーナー部の方が上記稜辺部よりも大きくなるため、上記コーナー部の強度を高めることができ、クラックを発生し難くすることができる。
Ｗ１≦Ｗ２となる場合は、内部電極層を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が、構造上クラックの発生しやすい上記コーナー部の方が上記稜辺部よりも小さくなるため、上記コーナー部の強度を高めることができず、クラックが発生しやすくなるおそれがある。
Ｗ１≦Ｗ２となる場合は、内部電極層を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が、構造上クラックの発生しやすい上記コーナー部の方が上記稜辺部よりも小さくなるため、上記コーナー部の強度を高めることができず、クラックが発生しやすくなるおそれがある。
また、上記控え部の幅Ｗ１や幅Ｗ２であるが、積層境界面において、圧電層の重心を通る直線と控え部とが交わって形成された線分の距離がＷ１やＷ２となる。Ｗ１やＷ２が所によって異なる場合は、最も大きな距離をＷ１、Ｗ２として採用する。
また、第５の発明にかかる最小２辺幅や活性部最大幅とは、活性部の最小幅、活性部の最大幅のことであり、但し最小２辺幅は断面形状において対向する二辺の最短距離で、断面形状の重心を通る直線に沿った長さである。活性部の最大幅も断面形状の重心を通る直線に沿った長さで最大幅となる長さである。
具体的には実施例８等に記載した。
具体的には実施例８等に記載した。
次に、第１、第２の発明にかかる積層型圧電体素子で、積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることが好ましい（請求項３）。
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることが好ましい（請求項３）。
これにより、第３〜第５の発明と同様に、側表面近傍における内層電極を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が１〜α０層までの方が大きくなるため、この部分の強度を高めることができ、駆動時の内部応力によるクラックが発生し難くなる。
次に、上記積層型圧電体素子の積層方向両端面は内部電極層と積層方向の一方からのみ接した変位しないダミー圧電層を有し、上記ダミー圧電層の厚みをｔ１とし、上記内部電極層と積層方向の双方から接した変位する圧電層のうち最小の厚みをｔ０とすると、ｔ１＞ｔ０であることが好ましい（請求項７）。
これにより、内部電極層を介さない圧電層のみで構成された領域の体積、すなわちダミー圧電層の方が、他の圧電層よりも大きくなるため、ダミー圧電層の強度を高めることができ、駆動時の内部応力等によるクラックが発生し難くなる。
ｔ１≦ｔ０の場合は、ダミー圧電層の強度を高めることができずクラックが発生しやすくなるおそれがある。
なお、圧電層の厚みｔ０が異なる積層型圧電体素子の場合はすべてのｔ０について上記条件が成立する。また、圧電層やダミー圧電層１枚中での厚みは略均一である。
ｔ１≦ｔ０の場合は、ダミー圧電層の強度を高めることができずクラックが発生しやすくなるおそれがある。
なお、圧電層の厚みｔ０が異なる積層型圧電体素子の場合はすべてのｔ０について上記条件が成立する。また、圧電層やダミー圧電層１枚中での厚みは略均一である。
次に、上記圧電層は、電位の異なる内部電極層に積層方向から挟まれて変位可能な活性部と、内部電極層と一方からのみ接した変位しない非活性部とよりなり、上記非活性部は側表面に露出していないことが好ましい（請求項８）。
これにより、構造上クラックが発生しやすい上記非活性部、すなわち側表面全周部分の方が、上記活性部よりも、内部電極層を介さない圧電層のみで構成された領域が多くなり、上記非活性部の強度を高めることができる。
これにより、構造上クラックが発生しやすい上記非活性部、すなわち側表面全周部分の方が、上記活性部よりも、内部電極層を介さない圧電層のみで構成された領域が多くなり、上記非活性部の強度を高めることができる。
また、第１〜第４の発明にかかる積層型圧電体素子は５０層以下の圧電層からなることが好ましい。
これにより、内部電極層と控え部の境界部に発生する内部応力を緩和して、クラックを発生し難くすることができる。
これにより、内部電極層と控え部の境界部に発生する内部応力を緩和して、クラックを発生し難くすることができる。
また、第１〜第４の発明にかかる積層型圧電体素子は、いずれもクラックが発生し難く、耐久性に優れているため、インジェクタの駆動源として最適である（請求項１０）。
以下に、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本例は、図１〜図６に示すごとく、圧電層１５１と内部電極層１５３、１５４とを交互に積層した積層型圧電体素子１である。
上記内部電極層１５３、１５４は、上記積層型圧電体素子１の側表面１１に導出された電極露出部２１１、２３１を有し、該電極露出部２１１、２３１を一対の外部電極１９５、１９６のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の上記外部電極１９５、１９６を変更してなる。
また、上記内部電極層１５３、１５４の周囲には、該内部電極層１５３、１５４が上記積層型圧電体素子１の側表面１１から後退した領域である控え部２２、２４が部分的に形成されている。
（実施例１）
本例は、図１〜図６に示すごとく、圧電層１５１と内部電極層１５３、１５４とを交互に積層した積層型圧電体素子１である。
上記内部電極層１５３、１５４は、上記積層型圧電体素子１の側表面１１に導出された電極露出部２１１、２３１を有し、該電極露出部２１１、２３１を一対の外部電極１９５、１９６のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の上記外部電極１９５、１９６を変更してなる。
また、上記内部電極層１５３、１５４の周囲には、該内部電極層１５３、１５４が上記積層型圧電体素子１の側表面１１から後退した領域である控え部２２、２４が部分的に形成されている。
そして、積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層１５１の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形である。
そして、図５に示すごとく、上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立する。
そして、図５に示すごとく、上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立する。
以下、本例の積層型圧電体素子１について詳細に説明する。
図１、図２に示すごとく、本例の積層型圧電体素子１は、２０個の圧電素子ユニット１５を積層したユニット積層体１２からなる。符号１２０は圧電素子ユニット１５が隣接する隣接面である。
圧電素子ユニット１５はＰＺＴ（＝ジルコン酸チタン酸鉛）からなる圧電層１５１とＡｇ及びＰｄからなる内部電極層１５３、１５４とを交互に積層してなる。図面作成上の便宜のため図中には詳細に示していないが、各圧電素子ユニット１５で駆動時に変位する圧電層１５１の積層数は２０層であり、積層方向両端面の圧電層１５１は積層方向の片面のみしか内部電極層１５３、１５４と当接しない変位しないダミー圧電層である。
図１、図２に示すごとく、本例の積層型圧電体素子１は、２０個の圧電素子ユニット１５を積層したユニット積層体１２からなる。符号１２０は圧電素子ユニット１５が隣接する隣接面である。
圧電素子ユニット１５はＰＺＴ（＝ジルコン酸チタン酸鉛）からなる圧電層１５１とＡｇ及びＰｄからなる内部電極層１５３、１５４とを交互に積層してなる。図面作成上の便宜のため図中には詳細に示していないが、各圧電素子ユニット１５で駆動時に変位する圧電層１５１の積層数は２０層であり、積層方向両端面の圧電層１５１は積層方向の片面のみしか内部電極層１５３、１５４と当接しない変位しないダミー圧電層である。
圧電素子ユニット１５の側表面１１にこれを挟むように、電位の異なる外部電源（図示略）に接続された外部電極１９５、１９６が接合され、内部電極層１５３、１５４は、上記圧電素子ユニット１５の側表面１１において、外部電極１９５、１９６に積層方向において交互に電気的に接続されている。したがって、積層型圧電体素子１内において、圧電層１５１を挟んで隣接する２つの内部電極層１５３、１５４は、互いに電位が異なる電極に接続される。
また、図１に示すごとく、本例の積層型圧電体素子１は、ユニット積層体１２の積層方向の最も端面側に、アルミナからなる接続部材１４５を有している。そして、ユニット積層体１２と接続部材１４５との間には、圧電素子ユニット１５よりも変位量の小さいバッファユニット１３と、ダミーユニット１４とが介在している。
バッファユニット１３は、図１に示すごとく、ＰＺＴからなる圧電層１３１とＰｄ及びＡｇからなる内部電極層１３３、１３４とを交互に積層して構成する。
バッファユニット１３内の圧電層１３１の厚みは、ユニット積層体１２側では圧電素子ユニット１５内の圧電層１５１と略同等であり、接続部材１４５側では圧電層１５１よりも大きい。
また、外部電極１９５、１９６は、上記圧電素子ユニット１５と同様にバッファユニット１３の側表面を挟んでそれぞれ内部電極層１３３、１３４に接続する。
バッファユニット１３内の圧電層１３１の厚みは、ユニット積層体１２側では圧電素子ユニット１５内の圧電層１５１と略同等であり、接続部材１４５側では圧電層１５１よりも大きい。
また、外部電極１９５、１９６は、上記圧電素子ユニット１５と同様にバッファユニット１３の側表面を挟んでそれぞれ内部電極層１３３、１３４に接続する。
また、ダミーユニット１４はＰＺＴからなる圧電層１４０を積層してあるが、内部電極層がなく、外部電極１９５、１９６によって側表面を挟持されていない。したがって、積層型圧電体素子１の駆動時に変位しない。
次に、本例にかかる圧電層１５１、内部電極層１５３、１５４の形状等について説明する。
図２に示すごとく、圧電素子ユニット１５において、２つの圧電層１５１間の積層境界面１５０は、図３に示すごとく、上記内部電極層１５３、１５４が存在する電極部２１、２３と、内部電極層１５３、１５４が存在しない控え部２２、２４とからなると共に上記電極部２１、２３は積層型圧電体素子１の側表面１１に露出して、外部電極１９５、１９６と導通する電極露出部２１１、２３１を有する。
図５に示すごとく、圧電層１５１の断面形状は４つの角部２５１〜２５４と各角部間の辺２６１〜２６４からなる正方形で、角部２５１〜２５４にＣ面取部が設けてある。
４つの角部２５１〜２５４の頂点Ｐ１〜Ｐ４と重心Ｇとを通る対角線Ｇ２に直交する切断面で面取りしてＣ面取部となる。
図２に示すごとく、圧電素子ユニット１５において、２つの圧電層１５１間の積層境界面１５０は、図３に示すごとく、上記内部電極層１５３、１５４が存在する電極部２１、２３と、内部電極層１５３、１５４が存在しない控え部２２、２４とからなると共に上記電極部２１、２３は積層型圧電体素子１の側表面１１に露出して、外部電極１９５、１９６と導通する電極露出部２１１、２３１を有する。
図５に示すごとく、圧電層１５１の断面形状は４つの角部２５１〜２５４と各角部間の辺２６１〜２６４からなる正方形で、角部２５１〜２５４にＣ面取部が設けてある。
４つの角部２５１〜２５４の頂点Ｐ１〜Ｐ４と重心Ｇとを通る対角線Ｇ２に直交する切断面で面取りしてＣ面取部となる。
圧電層１５１の断面形状における最小２辺幅Ｘは、対向する２辺の距離を重心を通る直線Ｇ１に沿って測定した値の最小値である。Ｃ面取部最大幅Ｙは対向する二つの角部（２５１と２５３、２５２と２５４）の間の重心Ｇを通る直線Ｇ２に沿った距離の最小値である。
なお、角部２５１〜２５４が積層型圧電体素子１のコーナー部を形成し、辺２６１〜２６４が稜辺部を形成する。
なお、角部２５１〜２５４が積層型圧電体素子１のコーナー部を形成し、辺２６１〜２６４が稜辺部を形成する。
図３にかかる電極部２１は圧電層１５１の外形と相似形と、外部電極１９６を設ける側の辺２６４に向かって突出した矩形部とが接合した形状である。矩形部が形成された以外の電極部２１の周囲全体が控え部２２となる。
電極部２３は辺２６１、２６３の途中まで圧電層１５１の外形と同一で、残りは圧電層１５１の外形より一回り小さく形成される。圧電層１５１より小さく形成された部分が控え部２４となる。
ただし、電極部２１、２３のコーナー部と対面する角部の形状は外形と相似形である必要はなく、Ｒ面取り形状等であってもよい。
電極部２３は辺２６１、２６３の途中まで圧電層１５１の外形と同一で、残りは圧電層１５１の外形より一回り小さく形成される。圧電層１５１より小さく形成された部分が控え部２４となる。
ただし、電極部２１、２３のコーナー部と対面する角部の形状は外形と相似形である必要はなく、Ｒ面取り形状等であってもよい。
図４に、電極部２１と電極部２３とを同一平面に投影した状態を示すが、ここで網掛けを入れた領域が、図２に示すごとく、圧電層１５１において上下から内部電極層１５３、１５４に挟まれ、駆動時に変位する活性部１０１である。残りの領域は非活性部１０２で、駆動時に変位しない。
本例の積層型圧電体素子１では、図４より明らかであるが、活性部１０１は側表面１１に露出せず、非活性部１０２に取り巻かれている。
本例の積層型圧電体素子１では、図４より明らかであるが、活性部１０１は側表面１１に露出せず、非活性部１０２に取り巻かれている。
次に、本例の積層型圧電体素子１の製造方法について説明する。
本例の積層型圧電体素子１は、広く用いられているグリーンシート法から製造することができる。このグリーンシートは以下のようにして準備する。
即ち、公知の方法により圧電磁器の主原料となる酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、炭酸ストロンチウム等の粉末を得ようとする圧電磁器の組成が得られるような化学量論比に秤量する。この時、鉛の蒸発を考慮して鉛が１〜２重量％リッチになるように秤量する。これらの原料を混合機にて湿式混合して８００〜９５０℃で仮焼し、仮焼粉となす。
本例の積層型圧電体素子１は、広く用いられているグリーンシート法から製造することができる。このグリーンシートは以下のようにして準備する。
即ち、公知の方法により圧電磁器の主原料となる酸化鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、炭酸ストロンチウム等の粉末を得ようとする圧電磁器の組成が得られるような化学量論比に秤量する。この時、鉛の蒸発を考慮して鉛が１〜２重量％リッチになるように秤量する。これらの原料を混合機にて湿式混合して８００〜９５０℃で仮焼し、仮焼粉となす。
次いで、仮焼粉に、純水、分散剤を加えてスラリーとし、媒体攪拌ミルにより湿式粉砕する。この粉砕物を乾燥、粉脱脂した後、溶剤、バインダー、可塑剤、分散剤等を加えてボールミルにより混合する。その後、このスラリーを真空装置内で攪拌機により攪拌しながら真空脱泡、粘度調整をする。
次いで、スラリーをドクターブレード装置により一定の厚みのグリーンシートに成形する。このグリーンシートはプレス機で打ち抜くか、切断機により切断し、所定の大きさの矩形体に成形する。
次いで例えば銀／パラジウム＝７／３の比率からなる銀およびパラジウムのペースト（以下、Ａｇ／Ｐｄペーストという）により、成形後のグリーンシートの一方の表面にパターンをスクリーン印刷形成する。
グリーンシートの表面には、上記Ａｇ／Ｐｄペーストにより、図３に示すごときパターンを形成した。これが内部電極層１５３（１５４）用の印刷部である。
このような内部電極層１５３（１５４）用の印刷部を形成したグリーンシートは、ユニット積層体１２及びバッファユニット１３の変位量の要求仕様に基づいて所定の積層枚数分用意する。また、内部電極層１５３（１５４）を印刷していないグリーンシートも必要枚数準備する。
グリーンシートの表面には、上記Ａｇ／Ｐｄペーストにより、図３に示すごときパターンを形成した。これが内部電極層１５３（１５４）用の印刷部である。
このような内部電極層１５３（１５４）用の印刷部を形成したグリーンシートは、ユニット積層体１２及びバッファユニット１３の変位量の要求仕様に基づいて所定の積層枚数分用意する。また、内部電極層１５３（１５４）を印刷していないグリーンシートも必要枚数準備する。
次いで、これらのグリーンシートを図１にかかるユニット圧電体素子１５が得られるように積層した。
このようにして、内部電極層１５３（１５４）用の印刷部を形成したグリーンシートを重ね合わせて、更にその上に上記印刷部を形成していないグリーンシートを上下に重ねて、積層体を作製した。
このようにして、内部電極層１５３（１５４）用の印刷部を形成したグリーンシートを重ね合わせて、更にその上に上記印刷部を形成していないグリーンシートを上下に重ねて、積層体を作製した。
次に、上記積層体を熱圧着後、電気炉により温度４００〜７００℃のもとで脱脂し、温度９００〜１２００℃のもとで焼成し、所望の形状に研削した。この研削の際に角部に上述したＣ面取りを施した。
これにより、グリーンシートは圧電層１５１となり、圧電層１５１と内部電極層１５３、１５４とを交互に積層してなる圧電素子ユニット１５を得た。この圧電素子ユニット１５は、駆動時に変位する圧電層を２０層有している。
このようにして圧電素子ユニット１５を２０個作製した。
これにより、グリーンシートは圧電層１５１となり、圧電層１５１と内部電極層１５３、１５４とを交互に積層してなる圧電素子ユニット１５を得た。この圧電素子ユニット１５は、駆動時に変位する圧電層を２０層有している。
このようにして圧電素子ユニット１５を２０個作製した。
次に、上記圧電素子ユニット１５作製時と同様の、内部電極層用の印刷部を形成したグリーンシートを１９枚重ねてバッファユニット用の積層体を作製した。このバッファユニット用の積層体においては、上記積層型圧電体素子の組み立て後に接続部材側となる側の２層分に、内部電極層を形成していないグリーンシートを介在させ、接続部材側の厚みを圧電素子ユニット１５の圧電層の２倍となるようにした。また、接続部材側の最も外側には、内部電極層を形成していないグリーンシートを更に重ねてある。
続いて、バッファユニット用の積層体を、圧電素子ユニット作製時と同様にして、熱圧着、脱脂、焼成した後、所望の形状に研削し、バッファユニットを作製した。その研削の際に角部にＣ面取りを施した。
続いて、バッファユニット用の積層体を、圧電素子ユニット作製時と同様にして、熱圧着、脱脂、焼成した後、所望の形状に研削し、バッファユニットを作製した。その研削の際に角部にＣ面取りを施した。
次に、内部電極層用の印刷部を形成していないグリーンシートを２０枚重ねて、ダミーユニット用の積層体を作製した。そして、このダミーユニット用の積層体を、圧電素子ユニット作製時と同様にして、熱圧着、脱脂、焼成した後、所望の形状に研削し、ダミーユニット１４とした。その研削の際に角部にＣ面取りを施した。
また、上記接続部材１４５は、アルミナ焼結体ブロックを所望の形状に加工することにより作製した。
また、上記接続部材１４５は、アルミナ焼結体ブロックを所望の形状に加工することにより作製した。
次に、上記のようにして作製した圧電素子ユニット１５、バッファユニット１３、ダミーユニット１４、及び接続部材１４５を積み重ねた。
具体的には、まず、上記圧電素子ユニット１５及びバッファユニット１３の側表面を挟むようにＡｇからなる外部電極１９５、１９６を形成した。
外部電極１９５は、上記圧電素子ユニット１５及びバッファユニット１３において、一方の極の内部電極層１５３又は内部電極層２５３が露出している位置に形成し、各内部電極層１５３又は内部電極層２５３の導通をとる。
具体的には、まず、上記圧電素子ユニット１５及びバッファユニット１３の側表面を挟むようにＡｇからなる外部電極１９５、１９６を形成した。
外部電極１９５は、上記圧電素子ユニット１５及びバッファユニット１３において、一方の極の内部電極層１５３又は内部電極層２５３が露出している位置に形成し、各内部電極層１５３又は内部電極層２５３の導通をとる。
外部電極１９６は、他方の極の内部電極層１５４又は内部電極層２５４が露出している位置に形成し、各内部電極層１５４又は内部電極層２５４の導通をとる。
その後、外部電極１９５、１９６を形成した圧電素子ユニット１５の内部電極層１５３、１５４及びバッファユニット１３の内部電極層１３３、１３４に、外部電極１９５、１９６から直流電圧を印加して、分極した。
その後、外部電極１９５、１９６を形成した圧電素子ユニット１５の内部電極層１５３、１５４及びバッファユニット１３の内部電極層１３３、１３４に、外部電極１９５、１９６から直流電圧を印加して、分極した。
次に、図１に示すごとく、分極を施した２０個の圧電素子ユニット１５を接合面１５５で積み重ね、その両端にバッファユニット１３を重ね、更にその両端にダミーユニット１４、また更にその両端に接続部材１４５を積み重ねた。
このようにして、図１に示すごとき積層型圧電体素子１を得た。
このようにして、図１に示すごとき積層型圧電体素子１を得た。
次に、ＹとＸとがそれぞれ異なる積層型圧電体素子１を４種類×１０個準備して、駆動時のクラック発生状況を測定した。
表１に示すごとく、Ｙ／Ｘの異なる素子を各１０個準備して、負電圧をかけない正電圧駆動により１５０Ｖを印加した。そして常温で２×１０8回耐久作動させた後、クラックの発生の有無を外観及び断面をカットして確認した。
その結果を表１に記載した。
表１によれば、Ｙ／Ｘが１．２４より大きい場合はクラックが発生したが、それ以下の値となった場合はクラックが発生しなかった。
表１に示すごとく、Ｙ／Ｘの異なる素子を各１０個準備して、負電圧をかけない正電圧駆動により１５０Ｖを印加した。そして常温で２×１０8回耐久作動させた後、クラックの発生の有無を外観及び断面をカットして確認した。
その結果を表１に記載した。
表１によれば、Ｙ／Ｘが１．２４より大きい場合はクラックが発生したが、それ以下の値となった場合はクラックが発生しなかった。
本例の作用効果について説明する。
本例にかかる積層型圧電体素子１は、圧電層１５１の角部２５１〜２５４にＣ面取部幅を１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立するよう形成する。
一般に、Ｃ面取部幅が少なければ圧電層変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなる。従って、適度なＣ面取部幅を選択することで、内部応力を圧電層１５１の破壊が生じない程度に抑制することができる。
以上、本例によれば、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子を提供することができる。
本例にかかる積層型圧電体素子１は、圧電層１５１の角部２５１〜２５４にＣ面取部幅を１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立するよう形成する。
一般に、Ｃ面取部幅が少なければ圧電層変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなる。従って、適度なＣ面取部幅を選択することで、内部応力を圧電層１５１の破壊が生じない程度に抑制することができる。
以上、本例によれば、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子を提供することができる。
また圧電層の断面形状を、図６に示すごとく、矩形として、各角部にＣ面取部を設けることもできる。また、各Ｃ面取部の大きさや面取りの傾斜や幅が異なってもよい。
Ｃ面取部幅が異なる場合、全てのＣ面取部幅において、上記Ｙ／Ｘの条件が成立すればよい。
Ｃ面取部幅が異なる場合、全てのＣ面取部幅において、上記Ｙ／Ｘの条件が成立すればよい。
（実施例２）
本例は実施例１にかかる積層型圧電体素子を駆動源として内蔵したインジェクタについて説明する。
インジェクタ５は、図７に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。このインジェクタ５は、同図に示すごとく、駆動部としての上記積層型圧電体素子１が収容される上部ハウジング５２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部５４が形成される下部ハウジング５３を有している。
本例は実施例１にかかる積層型圧電体素子を駆動源として内蔵したインジェクタについて説明する。
インジェクタ５は、図７に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。このインジェクタ５は、同図に示すごとく、駆動部としての上記積層型圧電体素子１が収容される上部ハウジング５２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部５４が形成される下部ハウジング５３を有している。
上部ハウジング５２は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴５２１内に、積層型圧電体素子１が挿通固定されている。縦穴５２１の側方には、高圧燃料通路５２２が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング５２上側部に突出する燃料導入管５２３内を経て外部のコモンレール（図略）に連通している。
上部ハウジング５２上側部には、また、ドレーン通路５２４に連通する燃料導出管５２５が突設し、燃料導出管５２５から流出する燃料は、燃料タンク（図略）へ戻される。ドレーン通路５２４は、縦穴５２１と駆動部（積層型圧電体素子）１との間の隙間５０を経由し、更に、この隙間５０から上下ハウジング５２、５３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁９５１に連通してしる。
上部ハウジング５２上側部には、また、ドレーン通路５２４に連通する燃料導出管５２５が突設し、燃料導出管５２５から流出する燃料は、燃料タンク（図略）へ戻される。ドレーン通路５２４は、縦穴５２１と駆動部（積層型圧電体素子）１との間の隙間５０を経由し、更に、この隙間５０から上下ハウジング５２、５３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁９５１に連通してしる。
噴射ノズル部５４は、ピストンボデー５３１内を上下方向に摺動するノズルニードル５４１と、ノズルニードル５４１によって開閉されて燃料溜まり５４２から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔５４３を備えている。燃料溜まり５４２は、ノズルニードル５４１の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路５２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル５４１は、燃料溜まり５４２から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室５４４から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室５４４の圧力が降下すると、ノズルニードル５４１がリフトして、噴孔５４３が開放され、燃料噴射がなされる。
背圧室５４４の圧力は３方弁５５１によって増減される。３方弁５５１は、背圧室５４４と高圧燃料通路５２２、またはドレーン通路５２４と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路５２２またはドレーン通路５２４へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。
この弁体は、上記積層型圧電体素子１により、その下方に配設される大径ピストン５５２、油圧室５５３、小径ピストン５５４を介して、駆動される。
この弁体は、上記積層型圧電体素子１により、その下方に配設される大径ピストン５５２、油圧室５５３、小径ピストン５５４を介して、駆動される。
このようなインジェクタに実施例１の試料１〜３にかかるＹ／Ｘを備えた圧電層を持った積層型圧電体素子１を設けることで、優れた耐久性を得ることができる。
（実施例３）
本例は、図８に示すごとく、駆動時に変位する圧電層を２０枚積層し、各圧電層１５１間に実施例１の図３のような内部電極層１５３、１５４を設けた積層型圧電体素子１である。
本例の積層型圧電体素子１において、駆動時に変位する圧電層１５１の枚数、すなわち総積層数はα＝２０である。よって０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値α０は２である。
図８にかかる積層型圧電体素子１において、積層方向の端面側の１〜α０層とは、（１）と（２）と（１９）と（２０）となる。
積層方向中央の圧電層１５１とは、（１）〜（２０）の中心に位置する（１０）、（１１）となる。
本例は、図８に示すごとく、駆動時に変位する圧電層を２０枚積層し、各圧電層１５１間に実施例１の図３のような内部電極層１５３、１５４を設けた積層型圧電体素子１である。
本例の積層型圧電体素子１において、駆動時に変位する圧電層１５１の枚数、すなわち総積層数はα＝２０である。よって０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値α０は２である。
図８にかかる積層型圧電体素子１において、積層方向の端面側の１〜α０層とは、（１）と（２）と（１９）と（２０）となる。
積層方向中央の圧電層１５１とは、（１）〜（２０）の中心に位置する（１０）、（１１）となる。
そして、（１）と（２）、（１９）と（２０）との間の積層境界面（１００）における控え部２２、２４の幅がＷａであり（１０）と（１１）との間の控え部２４の幅がＷｂである。
控え部幅Ｗａ、Ｗｂは、図９に示すごとく、積層境界面において、圧電層１５１の重心Ｇを通る直線Ｇ１やＧ３と控え部２２、２４とが交わって形成された線分に沿った距離である。
なお、図９（ａ）は図８のＣ−Ｃ矢視断面、図９（ｂ）は図８のＤ−Ｄ矢視断面である。
控え部幅Ｗａ、Ｗｂは、図９に示すごとく、積層境界面において、圧電層１５１の重心Ｇを通る直線Ｇ１やＧ３と控え部２２、２４とが交わって形成された線分に沿った距離である。
なお、図９（ａ）は図８のＣ−Ｃ矢視断面、図９（ｂ）は図８のＤ−Ｄ矢視断面である。
本例の積層型圧電体素子で、ＷａとＷｂはそれぞれ０．６ｍｍ、０．４ｍｍであり、Ｗａのほうが大きい。
この積層型圧電体素子１を実施例１と同様の方法で駆動時のクラック発生状況を測定したところ、クラックが発生しないことが確認できた。
比較のために、ＷａがＷｂより小さい積層型圧電体素子を作製して、こちらについて同様にクラック発生状況を調べたところ、圧電層１５１の（１）、及び（１９）、（２０）近傍にクラックが発生した。
この積層型圧電体素子１を実施例１と同様の方法で駆動時のクラック発生状況を測定したところ、クラックが発生しないことが確認できた。
比較のために、ＷａがＷｂより小さい積層型圧電体素子を作製して、こちらについて同様にクラック発生状況を調べたところ、圧電層１５１の（１）、及び（１９）、（２０）近傍にクラックが発生した。
このように、積層型圧電体素子１における積層方向の端面側の１〜α０層の圧電層１５１間の積層境界面における控え部２２、２４の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層１５１間の積層境界面における控え部２２の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂで積層型圧電体素子１を構成することで、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子が得られることが分かった。
なお、例えばαが３５で、α０が４である場合、積層型圧電体素子１における積層方向の端面側の１〜α０層の全ての控え部２２、２４におけるＷａ、ＷｂについてＷａ＞Ｗｂが成立すればよい。また、控え部２２、２４の長さが所によって異なる場合（後述する図１６、図１８等）は、同一積層境界面の最大長さの控え部についてＷａ＞Ｗｂが成立すればよい。
（実施例４）
本例の積層型圧電体素子は、実施例１と同様の構成で、圧電層の角部がＲ面取部からなる。
図１０に示すごとく、圧電層１５１の断面形状は正方形で、４つの角部２５１〜２５４の頂点がなくなるように、曲線状に面取りしてＲ面取部となす。
そして、圧電層１５１の断面形状における最小２辺幅Ｘは、対向する２辺の距離を重心を通る直線Ｐ１に沿って測定した値の最小値である。Ｒ面取部最大幅Ｚは対向する二つの角部（２５１と２５３、２５２と２５４）の間の重心Ｇを通る直線Ｐ２に沿った距離の最小値である。
その他詳細は実施例１の積層型圧電体素子と同様の構成である。
本例の積層型圧電体素子は、実施例１と同様の構成で、圧電層の角部がＲ面取部からなる。
図１０に示すごとく、圧電層１５１の断面形状は正方形で、４つの角部２５１〜２５４の頂点がなくなるように、曲線状に面取りしてＲ面取部となす。
そして、圧電層１５１の断面形状における最小２辺幅Ｘは、対向する２辺の距離を重心を通る直線Ｐ１に沿って測定した値の最小値である。Ｒ面取部最大幅Ｚは対向する二つの角部（２５１と２５３、２５２と２５４）の間の重心Ｇを通る直線Ｐ２に沿った距離の最小値である。
その他詳細は実施例１の積層型圧電体素子と同様の構成である。
次に、ＺとＸとがそれぞれ異なる積層型圧電体素子を４種類×１０個準備して、駆動時のクラック発生状況を測定した。
表２に示すごとく、Ｚ／Ｘの異なる素子を各１０個準備して、負電圧をかけない正電圧駆動により１５０Ｖを印加した。そして常温で２×１０8回耐久作動させた後、クラックの発生の有無を外観及び断面をカットして確認した。
その結果を表２に記載した。
表２によれば、Ｚ／Ｘが１．２７より大である場合はクラックが発生したが、それ以下の値となった場合はクラックが発生しなかった。
表２に示すごとく、Ｚ／Ｘの異なる素子を各１０個準備して、負電圧をかけない正電圧駆動により１５０Ｖを印加した。そして常温で２×１０8回耐久作動させた後、クラックの発生の有無を外観及び断面をカットして確認した。
その結果を表２に記載した。
表２によれば、Ｚ／Ｘが１．２７より大である場合はクラックが発生したが、それ以下の値となった場合はクラックが発生しなかった。
本例の作用効果について説明する。
本例にかかる積層型圧電体素子は、圧電層１５１の断面形状において、角部にＲ面取部を、Ｒ面取部幅Ｚが１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立するよう形成する。
一般に、Ｒ面取部幅が少なければ圧電層１５１変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなる。従って、適度なＲ面取部幅を選択することで、内部応力を圧電層１５１の破壊が生じない程度に抑制することができる。
以上、本例によれば、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子を提供することができる。
本例にかかる積層型圧電体素子は、圧電層１５１の断面形状において、角部にＲ面取部を、Ｒ面取部幅Ｚが１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立するよう形成する。
一般に、Ｒ面取部幅が少なければ圧電層１５１変位時の断面方向に縮小する歪みの量が角部において大きくなり、内部応力が大きくなる。従って、適度なＲ面取部幅を選択することで、内部応力を圧電層１５１の破壊が生じない程度に抑制することができる。
以上、本例によれば、駆動時にクラックが生じ難く、耐久性に優れた積層型圧電体素子を提供することができる。
（実施例５）
本例にかかる積層型圧電体素子は圧電素子ユニット１５を多数積層した構成であり、図１１に示すごとく、積層方向両端面は内部電極層１５３や１５４と積層方向の一方からのみ接した変位しないダミー圧電層１５９を有し、上記ダミー圧電層１５９の厚みをｔ１とする。
上記内部電極層１５３、１５４と積層方向の双方から接した変位する圧電層１５１のうち最小の厚みをｔ０とする。
そして図１２に示すごとく、上記ダミー圧電層１５９の厚みｔ１は０．１２ｍｍで、上記圧電層１５１の厚みｔ０は０．０８ｍｍで、ｔ１＞ｔ０となった。
本例にかかる積層型圧電体素子は圧電素子ユニット１５を多数積層した構成であり、図１１に示すごとく、積層方向両端面は内部電極層１５３や１５４と積層方向の一方からのみ接した変位しないダミー圧電層１５９を有し、上記ダミー圧電層１５９の厚みをｔ１とする。
上記内部電極層１５３、１５４と積層方向の双方から接した変位する圧電層１５１のうち最小の厚みをｔ０とする。
そして図１２に示すごとく、上記ダミー圧電層１５９の厚みｔ１は０．１２ｍｍで、上記圧電層１５１の厚みｔ０は０．０８ｍｍで、ｔ１＞ｔ０となった。
これにより、内層電極を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が、ダミー圧電層の方が他の圧電層よりも大きくなるため、ダミー圧電層部の強度を高めることができ、駆動時の内部応力等によるクラックが発生し難くなることが分かった。
そのほか詳細は実施例１と同様の構成である。
そのほか詳細は実施例１と同様の構成である。
また、実施例３に示すような、圧電層と内部電極層を交互に積層して構成した積層型圧電体素子で、積層方向両端面の変位しないダミー圧電層の厚みｔ１と駆動時に変位する圧電層の厚みｔ０との間についても、ｔ１＞ｔ０であれば、同様の効果を得ることができる。
（実施例６）
本例は実施例１と同様の圧電素子ユニット１５を多数積層した構成の積層型圧電体素子で、該積層型圧電体素子の側表面１１は、上記圧電層の角部からなるコーナー部１１１と、該コーナー部１１１間に形成された稜辺部１１２とよりなる。
本例は実施例１と同様の圧電素子ユニット１５を多数積層した構成の積層型圧電体素子で、該積層型圧電体素子の側表面１１は、上記圧電層の角部からなるコーナー部１１１と、該コーナー部１１１間に形成された稜辺部１１２とよりなる。
図１２に示すごとく、積層境界面において、コーナー部１１１と対面する控え部２２、２４の幅をＷ１、上記稜辺部１１２と対面する控え部２２、２４の幅をＷ２とする。控え部２２、２４の幅は前述したごとく圧電層１５１の断面形状の重心を通る直線に沿った距離である。
本例にかかる圧電層は、Ｗ１が０．５ｍｍで、Ｗ２が０．４ｍｍであり、Ｗ１＞Ｗ２であった。
本例にかかる圧電層は、Ｗ１が０．５ｍｍで、Ｗ２が０．４ｍｍであり、Ｗ１＞Ｗ２であった。
これにより、内層電極を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が、構造上クラックが発生しやすい上記コーナー部の方が上記稜辺部よりも大きくなるため、上記コーナー部の強度を高めることができ、クラックが発生し難くすることができるという効果を得た。その他詳細な構成は実施例１と同様であり、作用効果も同じである。
（実施例７）
本例は、内部電極層、電極形成部や控え部等の形状が異なるいくつかの圧電層について図１３〜図２２を用いて説明する。なお、本例で記載した圧電層はいずれも実施例１と同じ形状で、正方形の角部にＣ面取部を設けてなる。
図１３に示すごとく、積層境界面における電極部２１、２３は、接続しない外部電極１９５、１９６を設けた辺から所定の幅を残して設けてあり、電極部２１、２３でない残りの帯状の部分が控え部２２、２４となる。
そのため、図１４に示すごとく、駆動時に変位する活性部１０１は圧電層１５１の断面形状から上記帯状の控え部２２、２４を除いた四隅が面取りされた矩形状となる。また、活性部１０１の一部は側表面に露出する。
本例は、内部電極層、電極形成部や控え部等の形状が異なるいくつかの圧電層について図１３〜図２２を用いて説明する。なお、本例で記載した圧電層はいずれも実施例１と同じ形状で、正方形の角部にＣ面取部を設けてなる。
図１３に示すごとく、積層境界面における電極部２１、２３は、接続しない外部電極１９５、１９６を設けた辺から所定の幅を残して設けてあり、電極部２１、２３でない残りの帯状の部分が控え部２２、２４となる。
そのため、図１４に示すごとく、駆動時に変位する活性部１０１は圧電層１５１の断面形状から上記帯状の控え部２２、２４を除いた四隅が面取りされた矩形状となる。また、活性部１０１の一部は側表面に露出する。
図１５にかかる積層境界面は、電極部２１、２３は、正方形と、外部電極１９５、１９６を設ける側のそれぞれの辺に向かって突出した矩形部とが接合した形状で、矩形部以外の電極部２１、２３の周囲全体が控え部２２、２４となる。そのため、図１６に示すごとく、駆動時に変位する活性部１０１は正方形となる。また、活性部１０１は側表面に露出しない。
図１７に示す積層境界面は、電極部２１は、正方形と外部電極１９５を設ける側の辺に向かって突出した矩形部とが接合した形状で、矩形部以外の電極部２１の周囲全体が控え部２２となる。また、電極部２２は接続してはならない外部電極と隣接する領域に矩形の控え部２４を設け、それ以外の圧電層の全面を電極部２３とする。そのため、図１８に示すごとく、駆動時に変位する活性部１０１は正方形となる。また、活性部１０１は側表面に露出しない。
図１９に示す積層境界面は、外部電極１９５、１９６を設ける側のそれぞれの辺と連結した形状の矩形部からなる電極部２１、２３を有する。矩形部状の電極部２１、２３の周囲全体が控え部２２、２４となる。そのため、図２０に示すごとく、駆動時に変位する活性部１０１は正方形となる。また、活性部１０１は側表面に露出しない。
図２１に示す積層境界面は、外部電極１９５、１９６を設ける側のそれぞれの辺と、該辺と直交する２辺の中ほどまでの外周を控え部２２、２４とする。残りの領域を電極部２１、２３とする。そのため、図２２に示すごとく、駆動時に変位する活性部１０１は正方形となる。また、活性部１０１は側表面に露出しない。
このような様々の形状の控え部、電極部とからなる積層境界面が積層型圧電体素子にある場合で、最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間に実施例１に記載した１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立することで、実施例１に示したような作用効果を得ることができる。
その他詳細な構成は実施例１と同様である。
その他詳細な構成は実施例１と同様である。
（実施例８）
本例は圧電層が略正方形である積層型圧電体素子について説明する。
本例の圧電層は略正方形で、積層境界面における電極部２１、２３は、図２３に示すごとく、外部電極１９５、１９６と接続するよう設けてあるが、四隅を面取りしてなる。
また、電極部２１、２３の周囲を取り巻くように控え部２２、２４が設けてある。
そのため、本例の積層型圧電体素子における活性部１０１は、図２４に示すように、四方が面取りされた正方形状である。
この活性部における最小２辺幅ｍと活性部最大幅ｎは同図に示したとおりで、対向する２辺の最短距離で、断面形状の重心Ｇを通る直線に沿った長さである。活性部最大幅も断面形状の重心Ｇを通る直線に沿った長さで最大幅となる長さである。
本例は圧電層が略正方形である積層型圧電体素子について説明する。
本例の圧電層は略正方形で、積層境界面における電極部２１、２３は、図２３に示すごとく、外部電極１９５、１９６と接続するよう設けてあるが、四隅を面取りしてなる。
また、電極部２１、２３の周囲を取り巻くように控え部２２、２４が設けてある。
そのため、本例の積層型圧電体素子における活性部１０１は、図２４に示すように、四方が面取りされた正方形状である。
この活性部における最小２辺幅ｍと活性部最大幅ｎは同図に示したとおりで、対向する２辺の最短距離で、断面形状の重心Ｇを通る直線に沿った長さである。活性部最大幅も断面形状の重心Ｇを通る直線に沿った長さで最大幅となる長さである。
上記、ｍとｎについて、ｎ／ｍを違えた積層型圧電体素子を４種類×１０個準備して、駆動時のクラック発生状況を測定した。
表３に示すごとく、ｎ／ｍの異なる素子を各１０個準備して、負電圧をかけない正電圧駆動により１５０Ｖを印加した。そして常温で２×１０8回耐久作動させた後、クラックの発生の有無を外観及び断面をカットして確認した。
その結果を表３に記載した。
表３によれば、ｎ／ｍが１．３１より大である場合はクラックが発生したが、それ以下の値となった場合はクラックが発生しなかった。
表３に示すごとく、ｎ／ｍの異なる素子を各１０個準備して、負電圧をかけない正電圧駆動により１５０Ｖを印加した。そして常温で２×１０8回耐久作動させた後、クラックの発生の有無を外観及び断面をカットして確認した。
その結果を表３に記載した。
表３によれば、ｎ／ｍが１．３１より大である場合はクラックが発生したが、それ以下の値となった場合はクラックが発生しなかった。
（実施例９）
本例は、図２５に示すごとく、圧電層１５１と内部電極層１５３、１５４とを交互に積層した積層型圧電体素子１で、上記内部電極層１５３、１５４は、上記積層型圧電体素子１の側表面１１に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極１９５、１９６のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極１９５、１９６を変更する構成で、上記内部電極層１５３、１５４の周囲には、該内部電極層１５３、１５４が上記積層型圧電体素子１の側表面１１から後退した領域である控え部が部分的に形成される。
本例は、図２５に示すごとく、圧電層１５１と内部電極層１５３、１５４とを交互に積層した積層型圧電体素子１で、上記内部電極層１５３、１５４は、上記積層型圧電体素子１の側表面１１に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極１９５、１９６のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極１９５、１９６を変更する構成で、上記内部電極層１５３、１５４の周囲には、該内部電極層１５３、１５４が上記積層型圧電体素子１の側表面１１から後退した領域である控え部が部分的に形成される。
そして、上記積層型圧電体素子１における駆動時に変位する圧電層１５１の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層１５１間に形成された積層境界面１５０における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層１５１間に形成された積層境界面１５０における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂである。
本例の積層型圧電体素子１は、図示は省略したが、α＝２０層であり、従ってα０＝２となる。
その他詳細は、実施例１と同様の構成を有する。
本例の積層型圧電体素子１は、図示は省略したが、α＝２０層であり、従ってα０＝２となる。
その他詳細は、実施例１と同様の構成を有する。
本例にかかる積層型圧電体素子１は、側表面１１の近傍における内層電極層を介さない圧電層のみで構成された領域の体積が１〜α０層までの方が大きくなるため、この部分の強度を高めることができ、駆動時の内部応力によるクラックが発生し難くなる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
１ 積層型圧電体素子
１１ 側表面
１５０ 積層境界面
１５１ 圧電層
１５３、１５４ 内部電極層
１９５、１９６ 外部電極
１１ 側表面
１５０ 積層境界面
１５１ 圧電層
１５３、１５４ 内部電極層
１９５、１９６ 外部電極
Claims (10)
- 圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立し、
上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立することを特徴とする積層型圧電体素子。 - 圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＲ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＲ面取部最大幅Ｚとの間には１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立し、することを特徴とする積層型圧電体素子。
上記側表面は、上記圧電層の角部からなるコーナー部と、あるコーナー部とその隣の別のコーナー部に挟まれた稜辺部とよりなり、
積層境界面において、上記コーナー部から後退した領域の控え部の幅Ｗ１と、上記稜辺部から後退した領域の控え部の幅Ｗ２との間には、Ｗ１＞Ｗ２という関係が成立することを特徴とする積層型圧電体素子。 - 請求項１又は２において、積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＣ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＣ面取部最大幅Ｙとの間には１．００≦Ｙ／Ｘ≦１．２４の関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
積層方向と直交する断面方向にかかる上記圧電層の断面形状は偶数辺を有し、角部にＲ面取部を設けた多角形であり、
上記断面形状における最小２辺幅ＸとＲ面取部最大幅Ｚとの間には１．００≦Ｚ／Ｘ≦１．２７の関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 圧電層と内部電極層とを交互に積層した積層型圧電体素子において、
上記内部電極層は、上記積層型圧電体素子の側表面に導出された電極露出部を有し、該電極露出部を一対の外部電極のいずれか一方に接続してなると共に、一層おきに交互にその接続先の外部電極を変更しており、
また、上記内部電極層の周囲には、該内部電極層が上記積層型圧電体素子の側表面から後退した領域である控え部が部分的に形成されており、
上記圧電層は、電位の異なる内部電極層に積層方向から挟まれて変位可能な活性部と、内部電極層と一方からのみ接した変位しない非活性部とよりなり
上記活性部における最小２辺幅ｍと活性部最大幅ｎとの間には１．００≦ｎ／ｍ≦１．３１なる関係が成立し、
上記積層型圧電体素子における積層方向と直交する断面方向における断面形状が多角形であり、
かつ積層型圧電体素子における駆動時に変位する圧電層の総積層数をα、０．１×αの小数部分を切り上げて正の整数とした時の値をα０とすると、
積層方向の少なくとも一方の端面側の１〜α０層の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷａ、積層方向の中央の圧電層間に形成された積層境界面における控え部の幅をＷｂとすると、Ｗａ＞Ｗｂであることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 請求項１〜６のいずれか１項において、上記積層型圧電体素子の積層方向両端面は内部電極層と積層方向の一方からのみ接した変位しないダミー圧電層を有し、
上記ダミー圧電層の厚みをｔ１とし、上記内部電極層と積層方向の双方から接した変位する圧電層のうち最小の厚みをｔ０とすると、
ｔ１＞ｔ０であることを特徴とする積層型圧電体素子。 - 請求項１〜７のいずれか１項において、上記圧電層は、電位の異なる内部電極層に積層方向から挟まれて変位可能な活性部と、内部電極層と一方からのみ接した変位しない非活性部とよりなり、上記活性部は側表面に露出していないことを特徴とする積層型圧電体素子。
- 請求項１〜８のいずれか１項において、積層型圧電体素子は５０層以下の圧電層からなることを特徴とする積層型圧電体素子。
- 請求項１〜９のいずれか１項において、インジェクタの駆動源として用いることを特徴とする積層型圧電体素子。
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