JP4671522B2 - Piezoelectric ceramic, multilayer piezoelectric element, and injection device - Google Patents

Piezoelectric ceramic, multilayer piezoelectric element, and injection device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置に関し、例えば、セラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧電ブザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファン、圧電アクチュエータ、および加速度センサ、ノッキングセンサ、AEセンサ等に適する圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来から、圧電磁器を利用した製品としては、例えばセラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧電ブザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファン、圧電アクチュエータ、および加速度センサ、ノッキングセンサ、AEセンサ等の圧電センサが知られている。
【0003】
ここで、圧電アクチュエータは、圧電体が有する逆圧電効果を利用するものであり、従来より、圧電磁器と内部電極とを交互積層し圧電縦効果を利用した積層型圧電アクチュエータが知られている。圧電アクチュエータでは、大きな変位が必要な場合、使用する圧電磁器としては、圧電歪定数の大きなものが適しており、また、高い温度雰囲気での動作が求められる場合は、キュリー温度の高い圧電磁器が必要となる。一般的に、圧電歪定数とキュリー温度は負の相関関係があり、更に、圧電磁器の機械的品質係数Qmと圧電歪定数の間にも負の相関関係がある。
【0004】
その為、従来から、機械的品質係数Qmを低く抑えた組成系にて、大きな圧電歪定数を有し、しかもキュリー温度が高くなる磁器組成物が探索されてきた。そのような圧電磁器として、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛に第三成分としてPb(Ni、Nb)O3やPb(Mg、Nb)O3等を固溶させた系などが知られており、圧電アクチュエータ用の圧電磁器として利用されてきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層型圧電アクチュエータに繰り返し電圧を加え、連続駆動させた場合、上記の機械的品質係数Qmを低く抑えた圧電磁器では自己発熱が大きくなる。そのため、アクチュエータに用いる圧電磁器には、雰囲気温度に圧電磁器の自己発熱分の温度が加わることを考慮するとキュリー温度の高いものが必要となってくる。従来の低いキュリー温度を有する圧電磁器では、キュリー温度付近で誘電率が急激に変化し、アクチュエータを十分変位させる為に必要な供給電荷量が増加し、アクチュエータを十分変位させることが困難になるという問題があった。
【0006】
また、一般に圧電磁器では、圧電歪定数が大きくなるとキュリー温度が低くなる傾向があるため、高温用途においては、積層型圧電アクチュエータを構成する圧電セラミックスにキュリー温度の高いものを用い、積層数を増加させることによって必要変位量を確保してきた。しかしながら、安易に積層数によって変位量を大きくすることは、信頼性の低下、及び製品コストの増加につながるといった問題があった。
【0007】
今日においては、高信頼性、低コスト及び高温での駆動が可能な積層型圧電アクチュエータを実現するために、キュリー温度が高く圧電歪定数の大きな圧電磁器が切望されていた。
【0008】
本発明は、キュリー温度が高く、機械的品質係数を大きくして自己発熱量が小さく、しかも圧電歪定数が大きい圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電磁器は、Pb、Zr及びTiを主成分とするペロブスカイト型複合酸化物であって、該ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトをCa、Sr及びBaのうち少なくとも1種で10モル%以下置換するとともに、Bサイトを、Wと、Nbと、Coと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種とで合計10モル%以下置換してなるものである。
【0010】
Bサイトの一部を、Wと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種とで置換することにより、比較的少量の固溶量で、ジルコン酸チタン酸鉛が本来有している高いキュリー温度をほとんど低下させることなく圧電性を高めることができる。
【0011】
また、Bサイトの一部を、さらにNbおよびCoで置換することにより、金属元素W、Ybなどの固溶効果による大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Qmを向上させることができ、自己発熱温度を低下できる。
【0012】
さらに、Aサイトの一部をCa、Sr、Baで総量10モル%以下置換することにより、キュリー温度を非常に高くすることができるとともに、高いキュリー温度を保持したまま、圧電歪定数を向上させることができる。
【0013】
本発明の圧電磁器は、一般式を、Pb1-aa(Yb2/31/3x(Co1/3Nb2/3y(Zr1-zTiz1-x-y3と表したとき、前記x、y、z、aが、0.01≦x≦0.05、0.005≦y≦0.03、0.48≦z≦0.50、0.03≦a≦0.10、Mは、Ca、Sr及びBaのうち少なくとも1種の関係を満足するものである。
【0014】
このような組成を有する圧電磁器では、キュリー温度を270℃以上、圧電歪定数d33を485pC/N以上とでき、しかも、その圧電磁器の機械的品質係数Qmを100以上と大きくでき、連続駆動による自己発熱温度を約40℃以上低下できる。さらに、共振・反共振法から求めた圧電歪定数を共振圧電歪定数、実際の変位量から計算される実効的な圧電歪定数を実効圧電歪定数として定義した場合、圧電歪定数比(実効圧電歪定数/共振圧電歪定数)は、一般的なPZTは1.5倍程度となるが、本発明の圧電磁器では、圧電歪定数比が大きい為に実効圧電歪定数を大きくすることができ、高信頼性、低コスト及び高温での駆動が可能な積層型圧電アクチュエータを実現できる。
【0015】
本発明の積層型圧電素子は、圧電体と電極とを交互に積層してなるとともに、前記圧電体が、上記圧電磁器からなるものである。このような積層型圧電素子では、圧電磁器の圧電歪定数d33が大きいため良好な変位特性を有するとともに、圧電磁器の機械的品質係数Qmが大きいため自己発熱温度を低下でき、さらにキュリー温度が高いため、雰囲気温度が高くなったとしても駆動することができる。
【0016】
また、本発明の噴射装置は、噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内に収容された上記積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなるものである。
【0017】
上記したように、積層型圧電素子は、圧電歪定数が高いので変位量を大きくでき、圧電磁器の機械的品質係数Qmが大きいため自己発熱温度を低下でき、更にキュリー温度が高いため、噴射特性の優れた高温雰囲気使用可能な噴射装置を提供できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の積層圧電素子である積層型圧電アクチュエータを示すもので、この積層型圧電アクチュエータは、複数の圧電体1と複数の内部電極2とを交互に積層してなる活性体3aと、この活性体3aの両端面に形成された不活性体3bからなる柱状積層体3の対向する側面において、内部電極2の端部に1層おきに絶縁体4を形成し、絶縁体4を形成していない内部電極2の端部を同一の外部電極5に接続して構成されている。
【0019】
活性体3aと不活性体3bは同時焼成されて柱状積層体3が形成されており、活性体3aの圧電体1と不活性体3bは、同一圧電セラミック材料から構成されることが、焼成時における収縮差を小さくするという点から望ましい。活性体3aは変位を発生させる部分であり、不活性体3bは、柱状積層体3を機械的に保持し、発生する力を外部へ伝達する機能を有する。
【0020】
内部電極2は、同時焼成時には柱状積層体3の全ての側面に露出しているが、そのうち対向する側面において、内部電極2端部を含む圧電体1の端部1層おきに溝が形成され、該溝にガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーンゴム等の絶縁体4が充填され、これにより、内部電極2の一方の端部が絶縁されている。
【0021】
なお、絶縁体4は低ヤング率の材質、例えばシリコーンゴム等が好ましい。このように、内部電極2は互い違いに1層おきに絶縁され、絶縁されていない内部電極2の他方の端面は、例えば、予め塗布しておいた導電性耐熱接着剤5aに導電性部材5bを密着させた状態で、導電性耐熱接着剤5aを加熱硬化させることにより、外部電極5が形成されている。外部電極5の下側端部にはリード線6が取り付けられている。
【0022】
活性体3aの圧電体1の厚みは0.05〜0.25mm、内部電極2の厚みは0.003〜0.01mm、不活性体3bの厚みは、それぞれ0.5〜3.0mmとされ、圧電体1、内部電極2の積層数は、所望の特性を得るためにそれぞれ100〜400層とされている。
【0023】
さらに、内部電極2間の沿面放電を防止し、大きな電圧を印加するために、柱状積層体3の側面がシリコーンゴムなどの伸縮性をもつ絶縁物からなる被覆層(図示せず)で被覆されている。
【0024】
内部電極2は、Agと、貴金属(Pd、Ptなど)とから形成されている。貴金属量を低減できるように低温焼成することが望ましい。尚、内部電極中にはガラスを含有していても良い。
【0025】
そして、本発明の圧電磁器からなる圧電体1は、Pb、Zr及びTiを主成分とするペロブスカイト型複合酸化物であって、該ペロブスカイト型複合酸化物のAサイトをCa、Sr及びBaのうち少なくとも1種で10モル%以下置換するとともに、Bサイトを、Wと、Nbと、Coと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種とで合計10モル%以下置換してなるものである。
【0026】
本発明では、金属元素Wと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素を合わせて選択することにより、比較的少量の固溶量で、ジルコン酸チタン酸鉛が本来有している高いキュリー温度をほとんど低下させることなく圧電性を高めることができる。
【0027】
さらに、Bサイトの一部をNbおよびCoで少量置換することにより、金属元素W、Ybなどの固溶効果による大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Qmを100以上に向上でき、金属成分NbおよびCoの固溶効果により、自己発熱温度を約40℃以上低減できる。
【0028】
このとき、Bサイトに含まれる副成分の総量、即ち、Wと、Nbと、Coと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種によるBサイトの置換量を10モル%以下とすることが重要である。これにより、キュリー温度を270℃以上と非常に高く維持することができる。一方、上記副成分による置換量が10モル%よりも多いと、キュリー温度及び圧電歪定数の低下が大きくなるからである。特にBサイトに含まれる副成分の総量として、2〜5モル%であることが望ましい。
【0029】
また、Aサイトの一部をCa、Sr、Baからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素で10モル%以下(a≦0.1)置換することが重要である。これにより、高いキュリー温度を保持したまま、更に、圧電歪定数を向上させることができる。Aサイトに含まれる副成分の量が10モル%より多くなるとキュリー温度の低下が大きくなるため、Aサイトに含まれる副成分の量としては、10モル%以下が好ましい。特にAサイトに含まれる副成分量として、高い圧電歪定数及びキュリー温度を維持するという点から、4〜7モル%であることが望ましい。
【0030】
本発明の圧電磁器は、一般式を、Pb1-aa(Yb2/31/3x(Co1/3Nb2/3y(Zr1-zTiz1-x-y3と表したとき、前記x、y、z、aが、0.01≦x≦0.05、0.005≦y≦0.03、0.48≦z≦0.5、0.03≦a≦0.10、Mは、Ca、Sr及びBaのうち少なくとも1種の関係を満足するものである。
【0031】
このような組成を有する圧電磁器では、キュリー温度を270℃以上、圧電歪定数d33を485pC/N以上とでき、しかも、その圧電磁器の機械的品質係数Qmを100以上と大きくでき、連続駆動による自己発熱温度を約40℃以上低下できる。
【0032】
一般式において、AサイトのCa、Sr及びBaのうち少なくとも1種による置換量を示すaを0.03〜0.1としたのは、この範囲ならば、キュリー温度を275℃以上と高くできるからである。一方、aが0.03よりも小さい場合には、圧電歪定数が小さくなる傾向があり、0.10よりも大きい場合にはキュリー温度が大きく低下する傾向がある。aは、高いキュリー温度を維持し、圧電歪定数を向上させるという点から0.04〜0.07であることが望ましい。
【0033】
また、Aサイトの置換は、Ca、Sr、BaのうちSrとBaの組合せが望ましい。この場合、AサイトのSrによる置換量aが0.03、Baによる置換量aが0.04であることが望ましい。
【0034】
さらに、Bサイトの、Wと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種による置換量を示すxは、0.01〜0.05であることが望ましい。これにより、高いキュリー温度を維持した状態で圧電性を高めることができるが、置換量xが、0.01よりも小さい場合には焼成温度が高くなる傾向があり、また、0.05より置換量が多いときにはキュリー温度が低下する傾向がある。Bサイトの、Wと、Y等による置換量xは、焼成温度を低下し、キュリー温度を高くするという点から、0.015〜0.03であることが望ましい。
【0035】
BサイトのY、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種による置換は、高いキュリー温度という点から、Yb、Yが望ましい。
【0036】
また、Bサイトの(Co1/3Nb2/3)による置換量を示すyが0.005〜0.03を満足することにより、大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Qmを向上できるが、yが0.005よりも小さい場合には、機械的品質係数Qmの向上効果が小さく、一方、yが0.03よりも大きい場合には、圧電歪定数とキュリー温度の低下する傾向がある。yは0.01〜0.02であることが望ましい。
【0037】
TiによるZrの置換量を示すzは、0.48≦z≦0.5の範囲に圧電歪定数の大きくなる最適値があり、zが0.48よりも小さい場合、0.53よりも大きい場合には圧電歪定数が小さくなる傾向がある。
【0038】
以上のように構成された同時焼成型の積層圧電アクチュエータは、以下のプロセスにより製造される。先ず、原料粉末として高純度のPbO、ZrO2、TiO2、Co23、Nb25、WO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3およびYb23などの各原料粉末を所定量秤量し、ボールミル等で10〜24時間湿式混合し、次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、800〜900℃で1〜3時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等で粒度分布がD50で0.5±0.2μm、D90で0.8μm未満となるように湿式粉砕する。
【0039】
得られた粉砕原料と有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合したスラリーを作製し、スリップキャステイング法によりセラミックグリーンシートを作製する。
【0040】
このグリーンシートの片面にAg/Ptの比率が所定比率である導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷する。この導電性ペーストを乾燥させた後、導電性ペーストが塗布された複数のグリーンシートを所定の枚数だけ積層し、この積層体の積層方向の両端部に、導電性ペーストが塗布されていないグリーンシートを積層する。
【0041】
次に、この積層体を50〜200℃で加熱を行いながら加圧を行い、積層体を一体化する。一体化された積層体は所定の大きさに切断された後、400〜800℃で5〜40時間、脱バインダが行われ、950〜1150℃で2〜5時間で本焼成が行われ、アクチュエータ本体となる積層焼結体を得る。このアクチュエータ本体の側面には、内部電極2の端部が露出している。
【0042】
その後、該アクチュエータ本体の2つの側面において、内部電極2端部を含む圧電磁器1の端部に該2側面において互い違いになるように、1層おきに深さ50〜500μm、積層方向の幅50〜300μmの溝を形成し、該溝にシリコーンゴム等の絶縁体4を充填する。以上のように、内部電極2は互い違いに1層おきに絶縁され、交互に同一の外部電極5に接続される。
【0043】
この後、正極用外部電極、負極用外部電極にリード線6を接続し、アクチュエータの外周面にデイッピング等の方法により、シリコーンゴムを被覆した後、0.1〜3kVの分極電圧を印加し、アクチュエータ全体を分極処理することで、最終的な積層型圧電アクチュエータを得る。
【0044】
なお、本発明の積層型圧電アクチュエータは、四角柱、六角柱、円柱等、どのような柱体であっても構わないが、切断の容易性から四角柱状が望ましい。
【0045】
本発明の圧電磁器からなる圧電体は、ペロブスカイト型結晶を主結晶相とするもので、異相は殆ど存在しないことが望ましい。また、Ag、Al、Fe、S、Cl、Eu、K、P、Cu、Mg、Si等が不可避不純物として混入する場合もあるが、特性上問題ない。
【0046】
また、Bサイトに固溶させるW、Nb、Co以外の副成分は、Y、Dy、Ho、Er、Tm、LuおよびYbからなる群より選ばれた金属元素であれば、特に1種類に限定されるものでなく、複合して選択しても効果は同じであり特性上問題ない。
【0047】
図2は、本発明の噴射装置を示すもので、図において符号31は収納容器を示している。この収納容器31の一端には噴射孔33が設けられ、また収納容器31内には、噴射孔33を開閉することができるニードルバルブ35が収容されている。
【0048】
噴射孔33には燃料通路37が連通可能に設けられ、この燃料通路37は外部の燃料供給源に連結され、燃料通路37に常時一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニードルバルブ35が噴射孔33を開放すると、燃料通路37に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の図示しない燃料室内に噴出されるように形成されている。
【0049】
また、ニードルバルブ35の上端部は直径が大きくなっており、収納容器31に形成されたシリンダ39と摺動可能なピストン41を有している。そして、収納容器31内には、上記した積層型圧電素子43が収納されている。
【0050】
このような噴射装置では、積層型圧電素子43が電圧を印加されて伸長すると、ピストン41が押圧され、ニードルバルブ35が噴射孔33を閉塞し、燃料の供給が停止される。また、電圧の印加が停止されると積層型圧電素子43が収縮し、皿バネ45がピストン41を押し返し、噴射孔33が燃料通路37と連通して燃料の噴射が行われるようになっている。
【0051】
【実施例】
原料粉末として高純度のPbO、ZrO2、TiO2、BaCO3、SrCo3、CaCO3、WO3、Yb23、Y23、Dy23、Ho23、Er23、Tm23、Lu23、Nb25およびCo34の各原料粉末を所定量秤量し、ボールミルで20時間湿式混合した。次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、900℃で3時間仮焼し当該仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕し脱水、乾燥して粉砕原料を得た。
【0052】
次いで、その粉砕原料に有機バインダー(PVA)を混合し、造粒した。得られた粉末を1500kgf/cm2の圧力でプレス成形し円柱形状の成形体を得た。更に、これらの成形体をMgO等からなる容器内に密閉し、大気中1100〜1200℃で2時間の条件で焼成した。得られた円柱形状の焼結体の両主面にAgペーストを焼付けることにより電極を形成し、80℃のシリコンオイル中で2kV/mmの直流電圧を30分間印加して分極処理した後、インピーダンスアナライザーを用いた共振・反共振法による測定によって得られた測定値を用い、日本電子材料工業会標準規格EMAS−6100に基づいて圧電歪定数d33を評価した。
【0053】
また、機械的品質係数Qmについては、1/Qm=2πCF0r[1−(Fr/Fa2]にて算出した。ここで、CFは静電容量、R0は共振抵抗、Frは共振周波数、Faは反共振周波数である。また、比誘電率の温度特性から比誘電率が極大値をとなる温度をキュリー温度とした。さらに、自己発熱の評価は最大振幅電圧が600Vとなる周波数1kHzの交流電圧を直径13mm、厚み0.3mmの円板形状の圧電磁器に加え、15分後の圧電磁器表面上の中心付近での室温からの温度上昇分を発熱温度とした。
【0054】
尚、表1では、組成式を、Pb0.93Ba0.04Sr0.03(R2/31/30.015(Co1/3Nb2/3y(Zr0.52Ti0.481-y3と固定し、希土類元素Rの元素及びyを変化させたときの圧電歪定数d33、キュリー温度、機械的品質係数Qm、発熱温度を求め、記載した。
【0055】
また、表2では、組成式を、Pb0.96Ba0.04(Yb2/31/3x(Co1/3Nb2/3y(Zr1-zTiz1-x-y3と固定し、x、y、zを変化させたときの圧電歪定数d33、キュリー温度、機械的品質係数Qm、発熱温度を求め、記載した。
【0056】
表3では、組成式を、Pb1-e-f-gBaeSrfCag(Yb2/31/30.015(Co1/3Nb2/30.02(Zr1-zTiz0.9653と固定し、e、f、g、zを変化させたときの圧電歪定数d33、キュリー温度、機械的品質係数Qm、発熱温度を求め、記載した。
【0057】
表4では、組成式を、Pb0.93Ba0.04Sr0.03(Yb2/31/3x(Co1/3Nb2/3y(Zr1-zTiz1-x-y3と固定し、x、y、zを変化させたときの圧電歪定数d33、キュリー温度、機械的品質係数Qm、発熱温度を求め、記載した。
【0058】
【表1】

Figure 0004671522
【0059】
【表2】
Figure 0004671522
【0060】
【表3】
Figure 0004671522
【0061】
【表4】
Figure 0004671522
【0062】
表1から、(Co1/3Nb2/3)を含まない比較例No.1の場合には、機械的品質係数Qmが60と低く、発熱温度が120℃と高いことが判る。これに対して、本発明の実施例では、圧電歪定数d33が505pC/N以上、キュリー温度が295℃以上、機械的品質係数Qmが100以上で発熱温度が80℃以下であることが判る。また、希土類元素の中でもYbが最も特性が良好であること判る。
【0063】
また、表2から、Bサイトの(Yb2/31/3)、(Cr1/2Nb1/2)による置換量の合計が10モル%以下である場合にはキュリー温度が290℃以上、圧電歪定数が470pC/N以上であるが、10モル%よりも多い場合には、圧電歪定数、キュリー温度が低下することが判る。
【0064】
さらに、表3から、AサイトのBa、Ca、Srによる置換量が0の場合には、圧電歪定数が小さく、10モル%を越えるとキュリー温度が低下することが判る。
【0065】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、Bサイトの一部を、Wと、Y、Dy、Ho、Er、Tm、Lu及びYbのうち少なくとも1種とで置換することにより、ジルコン酸チタン酸鉛が本来有している高いキュリー温度をほとんど低下させることなく圧電性を高めることができ、また、Bサイトの一部を、さらにNbおよびCoで置換することにより、金属元素W、Ybなどの固溶効果による大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Qmを向上させることができ、自己発熱温度を低下でき、さらに、Aサイトの一部をCa、Sr、Baで総量10モル%以下置換することにより、キュリー温度を非常に高くすることができるとともに、高いキュリー温度を保持したまま、圧電歪定数を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層型圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図2】本発明の噴射装置の説明図である。
【符号の説明】
1・・・圧電体
2・・・内部電極
31・・・収納容器
33・・・噴射孔
35・・・バルブ
43・・・積層型圧電素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric ceramic and a laminated piezoelectric element and ejecting apparatus, for example, a ceramic filter, ultrasonic applications transducer, piezoelectric buzzer, piezoelectric ignition unit, ultrasonic motor, a piezoelectric fan, a piezoelectric actuator, and an acceleration sensor, knocking sensor, related to the piezoelectric ceramic and the laminated piezoelectric element and ejecting device suitable AE sensor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, products using piezoelectric ceramics include ceramic filters, ultrasonic applied vibrators, piezoelectric buzzers, piezoelectric ignition units, ultrasonic motors, piezoelectric fans, piezoelectric actuators, acceleration sensors, knocking sensors, AE sensors, etc. Piezoelectric sensors are known.
[0003]
Here, the piezoelectric actuator uses an inverse piezoelectric effect of a piezoelectric body, and conventionally, a stacked piezoelectric actuator using a piezoelectric longitudinal effect by alternately laminating piezoelectric ceramics and internal electrodes is known. Piezoelectric actuators with large piezoelectric strain constants are suitable for use when large displacements are required, and piezoelectric ceramics with a high Curie temperature are required when operation in a high temperature atmosphere is required. Necessary. Generally, there is a negative correlation between the piezoelectric strain constant and the Curie temperature, and there is also a negative correlation between the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic and the piezoelectric strain constant.
[0004]
Therefore, conventionally, a ceramic composition having a large piezoelectric strain constant and a high Curie temperature has been searched for in a composition system in which the mechanical quality factor Qm is kept low. As such a piezoelectric ceramic, for example, a system in which Pb (Ni, Nb) O 3 or Pb (Mg, Nb) O 3 or the like is dissolved as a third component in lead zirconate titanate is known. It has been used as a piezoelectric ceramic for piezoelectric actuators.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a voltage is repeatedly applied to the multilayer piezoelectric actuator and continuously driven, self-heating increases in a piezoelectric ceramic in which the mechanical quality factor Qm is kept low. Therefore, a piezoelectric ceramic used for the actuator needs to have a high Curie temperature in consideration of the fact that the temperature of the piezoelectric ceramic self-heating is added to the ambient temperature. In a conventional piezoelectric ceramic having a low Curie temperature, the dielectric constant changes abruptly near the Curie temperature, the amount of supplied charge necessary to sufficiently displace the actuator increases, and it becomes difficult to sufficiently displace the actuator. There was a problem.
[0006]
In general, in piezoelectric ceramics, the Curie temperature tends to decrease as the piezoelectric strain constant increases. Therefore, in high temperature applications, the piezoelectric ceramics that make up the multilayer piezoelectric actuator use a material with a high Curie temperature to increase the number of layers. The required amount of displacement has been secured by doing so. However, easily increasing the amount of displacement depending on the number of stacked layers has a problem of reducing reliability and increasing product cost.
[0007]
Nowadays, a piezoelectric ceramic having a high Curie temperature and a large piezoelectric strain constant has been eagerly desired in order to realize a multilayer piezoelectric actuator that can be driven at high reliability, low cost, and high temperature.
[0008]
An object of the present invention is to provide a piezoelectric ceramic, a laminated piezoelectric element, and an injection device that have a high Curie temperature, a large mechanical quality factor, a small self-heat generation amount, and a large piezoelectric strain constant.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The piezoelectric ceramic according to the present invention is a perovskite complex oxide mainly composed of Pb, Zr, and Ti, and the A site of the perovskite complex oxide is 10 mol% at least one of Ca, Sr, and Ba. In addition to the following substitution, the B site is substituted with W, Nb, Co, and at least one of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, and Yb for a total of 10 mol% or less. .
[0010]
By substituting a part of the B site with W and at least one of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu and Yb, lead zirconate titanate can be obtained in a relatively small amount of solid solution. Piezoelectricity can be increased without substantially lowering the inherently high Curie temperature.
[0011]
Further, by substituting part of the B site with Nb and Co, the mechanical quality factor Qm can be reduced without substantially lowering the large piezoelectric strain constant and the high Curie temperature due to the solid solution effect of the metal elements W and Yb. It can be improved and the self-heating temperature can be lowered.
[0012]
Furthermore, by replacing part of the A site with Ca, Sr, or Ba in a total amount of 10 mol% or less, the Curie temperature can be made extremely high, and the piezoelectric strain constant is improved while maintaining the high Curie temperature. be able to.
[0013]
The piezoelectric ceramic according to the present invention, a general formula, Pb 1-a M a ( Yb 2/3 W 1/3) x (Co 1/3 Nb 2/3) y (Zr 1-z Ti z) 1-xy When expressed as O 3 , the x, y, z, and a are 0.01 ≦ x ≦ 0.05, 0.005 ≦ y ≦ 0.03, 0.48 ≦ z ≦ 0.50, 0.03. ≦ a ≦ 0.10, M satisfies at least one relationship among Ca, Sr and Ba.
[0014]
In a piezoelectric ceramic having such a composition, the Curie temperature can be set to 270 ° C. or higher, the piezoelectric strain constant d 33 can be set to 485 pC / N or higher, and the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic can be increased to 100 or higher. Can reduce the self-heating temperature by about 40 ° C. or more. Furthermore, when the piezoelectric strain constant obtained from the resonance / antiresonance method is defined as the resonance piezoelectric strain constant and the effective piezoelectric strain constant calculated from the actual displacement is defined as the effective piezoelectric strain constant, the piezoelectric strain constant ratio (effective piezoelectric strain constant) Strain constant / resonance piezoelectric strain constant) is approximately 1.5 times that of general PZT. However, in the piezoelectric ceramic of the present invention, since the piezoelectric strain constant ratio is large, the effective piezoelectric strain constant can be increased. A multilayer piezoelectric actuator that can be driven at high reliability, low cost, and high temperature can be realized.
[0015]
The multilayer piezoelectric element of the present invention is formed by alternately laminating piezoelectric bodies and electrodes, and the piezoelectric body is composed of the piezoelectric ceramic. In such a multilayer piezoelectric element, which has a good displacement characteristics for the piezoelectric strain constant d 33 of the piezoelectric ceramic is large, mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic is large can reduce the self-heating temperature, further the Curie temperature Since it is high, it can be driven even if the ambient temperature becomes high.
[0016]
In addition, the injection device of the present invention includes a storage container having an injection hole, the stacked piezoelectric element stored in the storage container, and a valve that ejects liquid from the injection hole by driving the stacked piezoelectric element. It comprises.
[0017]
As described above, the multilayer piezoelectric element has a high piezoelectric strain constant, so that the amount of displacement can be increased, the self-heating temperature can be lowered because the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic is large, and the Curie temperature is high. It is possible to provide an injection device that can be used in an excellent high temperature atmosphere.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a multilayer piezoelectric actuator which is a multilayer piezoelectric element of the present invention. This multilayer piezoelectric actuator includes an active body 3a formed by alternately laminating a plurality of piezoelectric bodies 1 and a plurality of internal electrodes 2. The insulator 4 is formed on every other layer at the end of the internal electrode 2 on the opposite side surface of the columnar laminate 3 made of the inert body 3b formed on both end faces of the active body 3a. An end portion of the internal electrode 2 that is not formed is connected to the same external electrode 5.
[0019]
The active body 3a and the inactive body 3b are simultaneously fired to form the columnar laminate 3, and the piezoelectric body 1 and the inactive body 3b of the active body 3a are made of the same piezoelectric ceramic material. This is desirable from the viewpoint of reducing the shrinkage difference. The active body 3a is a part that generates displacement, and the inactive body 3b has a function of mechanically holding the columnar laminate 3 and transmitting the generated force to the outside.
[0020]
The internal electrodes 2 are exposed on all the side surfaces of the columnar laminate 3 at the time of simultaneous firing, and grooves are formed on every opposite side surface of the piezoelectric body 1 including the end portions of the internal electrodes 2 on the opposite side surfaces. The groove is filled with an insulator 4 such as glass, epoxy resin, polyimide resin, polyamideimide resin, or silicone rubber, whereby one end of the internal electrode 2 is insulated.
[0021]
The insulator 4 is preferably made of a material having a low Young's modulus, such as silicone rubber. Thus, the internal electrodes 2 are alternately insulated every other layer, and the other end face of the non-insulated internal electrode 2 is formed by, for example, applying the conductive member 5b to the conductive heat-resistant adhesive 5a previously applied. The external electrode 5 is formed by heat-curing the conductive heat-resistant adhesive 5a in the state of being adhered. A lead wire 6 is attached to the lower end of the external electrode 5.
[0022]
The thickness of the piezoelectric body 1 of the active body 3a is 0.05 to 0.25 mm, the thickness of the internal electrode 2 is 0.003 to 0.01 mm, and the thickness of the inactive body 3b is 0.5 to 3.0 mm. The number of layers of the piezoelectric body 1 and the internal electrode 2 is 100 to 400 layers in order to obtain desired characteristics.
[0023]
Furthermore, in order to prevent creeping discharge between the internal electrodes 2 and to apply a large voltage, the side surface of the columnar laminate 3 is covered with a coating layer (not shown) made of a stretchable insulator such as silicone rubber. ing.
[0024]
The internal electrode 2 is made of Ag and a noble metal (Pd, Pt, etc.). It is desirable to perform low-temperature firing so that the amount of noble metal can be reduced. The internal electrode may contain glass.
[0025]
The piezoelectric body 1 composed of the piezoelectric ceramic of the present invention is a perovskite complex oxide mainly composed of Pb, Zr, and Ti, and the A site of the perovskite complex oxide is Ca, Sr, and Ba. 10 mol% or less is substituted with at least one species, and the B site is a total of 10 mol% or less with W, Nb, Co, and at least one of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu and Yb. It is a replacement.
[0026]
In the present invention, by selecting and combining the metal element W and at least one metal element selected from the group consisting of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu and Yb, in a relatively small amount of solid solution, Piezoelectricity can be enhanced without substantially reducing the high Curie temperature inherent to lead zirconate titanate.
[0027]
Further, by substituting a part of the B site with a small amount of Nb and Co, the mechanical quality factor Qm is reduced to 100 with almost no decrease in the large piezoelectric strain constant and the high Curie temperature due to the solid solution effect of the metal elements W, Yb and the like. The self-heating temperature can be reduced by about 40 ° C. or more by the solid solution effect of the metal components Nb and Co.
[0028]
In this case, the total amount of sub-components contained in the B site, i.e., a W, and Nb, and Co, Y, Dy, Ho, Er, Tm, the substitution of B site by at least one of Lu, and Yb It is important to make it 10 mol% or less. As a result, the Curie temperature can be kept very high at 270 ° C. or higher. On the other hand, when the substitution amount by the subcomponent is more than 10 mol%, the decrease in the Curie temperature and the piezoelectric strain constant is increased. In particular, the total amount of subcomponents contained in the B site is desirably 2 to 5 mol%.
[0029]
In addition, it is important that a part of the A site is substituted by 10 mol% or less (a ≦ 0.1) with at least one metal element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba. Thereby, the piezoelectric strain constant can be further improved while maintaining a high Curie temperature. When the amount of the subcomponent contained in the A site is more than 10 mol%, the Curie temperature decreases greatly. Therefore, the amount of the subcomponent contained in the A site is preferably 10 mol% or less. In particular, the amount of subcomponents contained in the A site is desirably 4 to 7 mol% from the viewpoint of maintaining a high piezoelectric strain constant and a Curie temperature.
[0030]
The piezoelectric ceramic according to the present invention, a general formula, Pb 1-a M a ( Yb 2/3 W 1/3) x (Co 1/3 Nb 2/3) y (Zr 1-z Ti z) 1-xy When expressed as O 3 , the x, y, z, and a are 0.01 ≦ x ≦ 0.05, 0.005 ≦ y ≦ 0.03, 0.48 ≦ z ≦ 0.5, 0.03. ≦ a ≦ 0.10, M satisfies at least one relationship among Ca, Sr and Ba.
[0031]
In a piezoelectric ceramic having such a composition, the Curie temperature can be set to 270 ° C. or higher, the piezoelectric strain constant d 33 can be set to 485 pC / N or higher, and the mechanical quality factor Qm of the piezoelectric ceramic can be increased to 100 or higher. Can reduce the self-heating temperature by about 40 ° C. or more.
[0032]
In the general formula, a indicating the substitution amount by at least one of Ca, Sr, and Ba at the A site is set to 0.03 to 0.1. If this range is satisfied, the Curie temperature can be increased to 275 ° C. or higher. Because. On the other hand, when a is smaller than 0.03, the piezoelectric strain constant tends to decrease, and when it exceeds 0.10, the Curie temperature tends to decrease greatly. a is preferably 0.04 to 0.07 from the viewpoint of maintaining a high Curie temperature and improving the piezoelectric strain constant.
[0033]
The substitution of the A site is preferably a combination of Sr and Ba among Ca, Sr, and Ba. In this case, it is desirable that the substitution amount a with Sr at the A site is 0.03 and the substitution amount a with Ba is 0.04.
[0034]
Furthermore, x indicating the amount of substitution by at least one of W, Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu and Yb at the B site is preferably 0.01 to 0.05. As a result, the piezoelectricity can be increased while maintaining a high Curie temperature. However, when the substitution amount x is smaller than 0.01, the firing temperature tends to be higher, and the substitution is more than 0.05. When the amount is large, the Curie temperature tends to decrease. The amount x of substitution at the B site by W, Y or the like is preferably 0.015 to 0.03 from the viewpoint of lowering the firing temperature and raising the Curie temperature.
[0035]
Substitution of at least one of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu and Yb at the B site is preferably Yb or Y from the viewpoint of high Curie temperature.
[0036]
Further, when y indicating the substitution amount of (Co 1/3 Nb 2/3 ) at the B site satisfies 0.005 to 0.03, a large piezoelectric strain constant and a high Curie temperature are hardly lowered. The mechanical quality factor Qm can be improved. However, when y is smaller than 0.005, the improvement effect of the mechanical quality factor Qm is small. On the other hand, when y is larger than 0.03, the piezoelectric strain constant is There is a tendency for the Curie temperature to decrease. y is preferably 0.01 to 0.02.
[0037]
Z indicating the amount of substitution of Zr by Ti has an optimum value for increasing the piezoelectric strain constant in the range of 0.48 ≦ z ≦ 0.5, and is larger than 0.53 when z is smaller than 0.48. In some cases, the piezoelectric strain constant tends to be small.
[0038]
The co-fired multilayer piezoelectric actuator configured as described above is manufactured by the following process. First, a predetermined amount of each raw material powder such as high-purity PbO, ZrO 2 , TiO 2 , Co 2 O 3 , Nb 2 O 5 , WO 3 , BaCO 3 , SrCO 3 , CaCO 3 and Yb 2 O 3 is used as the raw material powder. Weigh and wet mix for 10 to 24 hours with a ball mill, etc., then dehydrate and dry the mixture, then calcine at 800 to 900 ° C. for 1 to 3 hours. The calcined product has a particle size distribution of D again with a ball mill or the like. Wet pulverize so that 50 is 0.5 ± 0.2 μm and D 90 is less than 0.8 μm.
[0039]
A slurry in which the obtained pulverized raw material, a binder made of an organic polymer, and a plasticizer are mixed is prepared, and a ceramic green sheet is prepared by a slip casting method.
[0040]
A conductive paste having a predetermined Ag / Pt ratio is printed on one side of the green sheet by a screen printing method. After the conductive paste is dried, a predetermined number of green sheets coated with the conductive paste are stacked, and the green sheets are not coated with the conductive paste at both ends in the stacking direction of the laminate. Are laminated.
[0041]
Next, pressure is applied while heating the laminated body at 50 to 200 ° C. to integrate the laminated body. After integrated laminate which is cut to a predetermined size, 5-40 hours at 400 to 800 ° C., the binder removal chromatography was performed, the sintering is performed in 2-5 hours at 950 to 1150 ° C., A laminated sintered body serving as the actuator body is obtained. The end of the internal electrode 2 is exposed on the side surface of the actuator body.
[0042]
After that, on the two side surfaces of the actuator body, the depth is 50 to 500 μm every other layer and the width 50 in the stacking direction so that the two side surfaces alternate with the end portions of the piezoelectric ceramic 1 including the end portions of the internal electrodes 2. A groove of ˜300 μm is formed, and the groove 4 is filled with an insulator 4 such as silicone rubber. As described above, the internal electrodes 2 are alternately insulated every other layer and are alternately connected to the same external electrode 5.
[0043]
Thereafter, the lead wire 6 is connected to the positive electrode external electrode and the negative electrode external electrode, and the outer peripheral surface of the actuator is coated with silicone rubber by a method such as dipping, and then a polarization voltage of 0.1 to 3 kV is applied. By polarizing the entire actuator, a final stacked piezoelectric actuator is obtained.
[0044]
The laminated piezoelectric actuator of the present invention may be any columnar body such as a quadrangular column, a hexagonal column, or a cylinder, but a quadrangular columnar shape is desirable for ease of cutting.
[0045]
The piezoelectric body comprising the piezoelectric ceramic of the present invention has a perovskite crystal as the main crystal phase, and it is desirable that there is almost no heterogeneous phase. Further, Ag, Al, Fe, S, Cl, Eu, K, P, Cu, Mg, Si and the like may be mixed as inevitable impurities, but there is no problem in characteristics.
[0046]
In addition, subcomponents other than W, Nb, and Co dissolved in the B site are particularly limited to one type as long as they are metal elements selected from the group consisting of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, and Yb. Even if selected in combination, the effect is the same and there is no problem in characteristics.
[0047]
FIG. 2 shows an injection device according to the present invention. In the figure, reference numeral 31 denotes a storage container. An injection hole 33 is provided at one end of the storage container 31, and a needle valve 35 that can open and close the injection hole 33 is stored in the storage container 31.
[0048]
A fuel passage 37 is provided in the injection hole 33 so as to be able to communicate. The fuel passage 37 is connected to an external fuel supply source, and fuel is always supplied to the fuel passage 37 at a constant high pressure. Therefore, when the needle valve 35 opens the injection hole 33, the fuel supplied to the fuel passage 37 is formed to be injected into a fuel chamber (not shown) of the internal combustion engine at a constant high pressure.
[0049]
The upper end of the needle valve 35 has a large diameter, and has a cylinder 39 formed in the storage container 31 and a piston 41 that can slide. In the storage container 31, the laminated piezoelectric element 43 described above is stored.
[0050]
In such an injection device, when the laminated piezoelectric element 43 is extended by applying a voltage, the piston 41 is pressed, the needle valve 35 closes the injection hole 33, and the fuel supply is stopped. When the voltage application is stopped, the laminated piezoelectric element 43 contracts, the disc spring 45 pushes back the piston 41, and the injection hole 33 communicates with the fuel passage 37 so that fuel is injected. .
[0051]
【Example】
As raw material powder of high purity PbO, ZrO 2, TiO 2, BaCO 3, SrCo 3, CaCO 3, WO 3, Yb 2 O 3, Y 2 O 3, Dy 2 O 3, Ho 2 O 3, Er 2 O 3 , Tm 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Nb 2 O 5 and Co 3 O 4 raw material powders were weighed in predetermined amounts and wet mixed in a ball mill for 20 hours. Next, this mixture was dehydrated and dried, and then calcined at 900 ° C. for 3 hours. The calcined product was wet pulverized again with a ball mill, dehydrated and dried to obtain a pulverized raw material.
[0052]
Next, an organic binder (PVA) was mixed with the pulverized raw material and granulated. The obtained powder was press-molded at a pressure of 1500 kgf / cm 2 to obtain a cylindrical shaped body. Furthermore, these compacts were sealed in a container made of MgO or the like and fired at 1100 to 1200 ° C. for 2 hours in the atmosphere. An electrode was formed by baking Ag paste on both main surfaces of the obtained cylindrical sintered body, and a polarization treatment was performed by applying a direct voltage of 2 kV / mm for 30 minutes in silicon oil at 80 ° C. using the measured values obtained by measurement by a resonance-antiresonance method using an impedance analyzer, to evaluate the piezoelectric strain constant d 33 according to Japan electronic materials Manufacturers Association standard EMAS-6100.
[0053]
The mechanical quality factor Qm was calculated by 1 / Qm = 2πC F R 0 F r [1− (F r / F a ) 2 ]. Here, C F is a capacitance, R 0 is a resonance resistance, F r is a resonance frequency, and F a is an anti-resonance frequency. Further, the temperature at which the relative dielectric constant reaches a maximum value from the temperature characteristics of the relative dielectric constant was defined as the Curie temperature. Furthermore, in the evaluation of self-heating, an AC voltage with a frequency of 1 kHz with a maximum amplitude voltage of 600 V was added to a disk-shaped piezoelectric ceramic having a diameter of 13 mm and a thickness of 0.3 mm, and the center of the surface of the piezoelectric ceramic after 15 minutes was measured. The temperature rise from room temperature was defined as the exothermic temperature.
[0054]
In Table 1, the composition formula is Pb 0.93 Ba 0.04 Sr 0.03 (R 2/3 W 1/3 ) 0.015 (Co 1/3 Nb 2/3 ) y (Zr 0.52 Ti 0.48 ) 1-y O 3 The piezoelectric strain constant d 33 , Curie temperature, mechanical quality factor Qm, and exothermic temperature when the element and y of the rare earth element R were fixed were determined and described.
[0055]
Further, in Table 2, the composition formula, a Pb 0.96 Ba 0.04 (Yb 2/3 W 1/3) x (Co 1/3 Nb 2/3) y (Zr 1-z Ti z) 1-xy O 3 The piezoelectric strain constant d 33 , the Curie temperature, the mechanical quality factor Qm, and the heat generation temperature when x, y, and z were fixed and obtained were described.
[0056]
In Table 3, the composition formula, Pb 1-efg Ba e Sr f Ca g (Yb 2/3 W 1/3) 0.015 (Co 1/3 Nb 2/3) 0.02 (Zr 1-z Ti z) 0.965 O 3 and fixed and determined e, f, g, the piezoelectric strain constant d 33 in the case of changing the z, Curie temperature, the mechanical quality factor Qm, the exothermic temperature has been described.
[0057]
In Table 4, the composition formula, a Pb 0.93 Ba 0.04 Sr 0.03 (Yb 2/3 W 1/3) x (Co 1/3 Nb 2/3) y (Zr 1-z Ti z) 1-xy O 3 The piezoelectric strain constant d 33 , the Curie temperature, the mechanical quality factor Qm, and the heat generation temperature when x, y, and z were fixed and obtained were described.
[0058]
[Table 1]
Figure 0004671522
[0059]
[Table 2]
Figure 0004671522
[0060]
[Table 3]
Figure 0004671522
[0061]
[Table 4]
Figure 0004671522
[0062]
From Table 1, Comparative Example No. which does not contain (Co 1/3 Nb 2/3 ). In the case of 1, the mechanical quality factor Qm is as low as 60 and the exothermic temperature is as high as 120 ° C. In contrast, in the example of the present invention, it can be seen that the piezoelectric strain constant d 33 is 505 pC / N or more, the Curie temperature is 295 ° C. or more, the mechanical quality factor Qm is 100 or more, and the heat generation temperature is 80 ° C. or less. . Moreover, it turns out that Yb has the best characteristic among rare earth elements.
[0063]
Also, from Table 2, when the total amount of substitution by (Yb 2/3 W 1/3 ) and (Cr 1/2 Nb 1/2 ) at the B site is 10 mol% or less, the Curie temperature is 290 ° C. As described above, the piezoelectric strain constant is 470 pC / N or more, but when it is more than 10 mol%, it can be seen that the piezoelectric strain constant and the Curie temperature are lowered.
[0064]
Furthermore, it can be seen from Table 3 that when the substitution amount of Ba, Ca, and Sr at the A site is 0, the piezoelectric strain constant is small and the Curie temperature is lowered when it exceeds 10 mol%.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a part of the B site is replaced with W and at least one of Y, Dy, Ho, Er, Tm, Lu, and Yb, thereby obtaining titanium zirconate. Piezoelectricity can be increased with almost no decrease in the high Curie temperature inherent to lead acid, and metal elements W, Yb, etc. can be obtained by substituting part of the B site with Nb and Co. The mechanical quality factor Qm can be improved without substantially lowering the large piezoelectric strain constant and the high Curie temperature due to the solid solution effect, and the self-heating temperature can be lowered. Further, a part of the A site is Ca, Sr, By substituting Ba for a total amount of 10 mol% or less, the Curie temperature can be made very high, and the piezoelectric strain constant can be improved while maintaining the high Curie temperature. It can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a multilayer piezoelectric actuator of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an injection device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric body 2 ... Internal electrode 31 ... Storage container 33 ... Injection hole 35 ... Valve 43 ... Multilayer piezoelectric element

Claims (3)

一般式を、
Pb1−a(Yb2/31/3(Co1/3Nb2/3(Zr1−zTi
1−x−y3と表したとき、前記x、y、z、aが、
0.01 ≦x≦0.05
0.005≦y≦0.03
0.48 ≦z≦0.50
0.03 ≦a≦0.10
Mは、Ca、Sr及びBaのうち少なくとも1種の関係を満足することを特徴とする圧電磁器。
The general formula is
Pb 1-a M a (Yb 2/3 W 1/3 ) x (Co 1/3 Nb 2/3 ) y (Zr 1-z T i z
) When expressed as 1-xy O 3 , the x, y, z, and a are
0.01 ≦ x ≦ 0.05
0.005 ≦ y ≦ 0.03
0.48 ≦ z ≦ 0.50
0.03 ≦ a ≦ 0.10
M is, Ca, pressure electromagnetic device you and satisfies at least one relationship selected from Sr and Ba.
圧電体と電極とを交互に積層してなるとともに、前記圧電体が、請求項1に記載の圧電磁器からなることを特徴とする積層型圧電素子。A multilayer piezoelectric element comprising piezoelectric bodies and electrodes alternately stacked, and wherein the piezoelectric body comprises the piezoelectric ceramic according to claim 1 . 噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内に収容された請求項2に記載の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする噴射装置。A storage container having an injection hole, the multilayer piezoelectric element according to claim 2 accommodated in the storage container, and a valve for ejecting liquid from the injection hole by driving the multilayer piezoelectric element. An injection device characterized by comprising:
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