JP5319196B2 - 積層型圧電素子、これを用いた噴射装置及び燃料噴射システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば、圧電効果を利用した駆動素子（圧電アクチュエータ）、センサ素子及び回路素子等として用いられる積層型圧電素子に関するものである。

従来、圧電効果を利用した駆動素子（圧電アクチュエータ）としては、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置、インクジェット装置のような液体噴射装置、半導体素子の製造に用いられる露光装置等の光学装置に適用される精密位置決め装置、振動防止装置等が挙げられる。

また、圧電効果を利用したセンサ素子としては、例えば、燃焼圧センサ、ノックセンサ、加速度センサ、荷重センサ、超音波センサ、感圧センサ及びヨーレートセンサ等が挙げられる。

また、圧電効果を利用した回路素子としては、例えば、圧電ジャイロ、圧電スイッチ、圧電トランス及び圧電ブレーカーが挙げられる。

特許文献１には、三層以上の圧電セラミック層それぞれに内部電極層を挟んで積層される積層体と、この積層体の両側面それぞれに内部電極層を一層おきに対向電極となるように形成する絶縁体層と、この絶縁体層それぞれの上部を覆って内部電極層を一層置きに電気的に接続する一対の外部電極とにより形成される積層型圧電セラミックが、外部電極上の少なくとも二か所を接続する内部接続導電体および全面導電体のいずれか一方を備える積層型圧電セラミック単体である積層型圧電セラミックが記載されている。

特許文献１における外部電極上の少なくとも二か所を接続する内部接続導電体は、リード線等の金属導線および金属剛体の少なくとも一方から成る。

上記の構成により、内部接続導電体が接続される外部電極上で、例えば二か所が外部電極の端部にある場合には外部電極の中間部の切断は特性に影響を与えることがなく、また、多数の内部接続導電体による多数の接続箇所を設ける場合、または外部電極の全面を導電体で覆う場合には外部電極の強化ともなり、外部電極の損傷発生を抑制できるという効果が得られる。
特開2000-269562号公報

しかしながら、圧電体層と内部電極層が交互に積層されるとともに駆動時に内部電極層よりも優先的に破断されることによって応力を緩和する予定破断層を含む積層体を用いた積層型圧電体素子においては、その駆動時に予定破断層が破断した際に積層型圧電素子がばらばらになるおそれがあるため、特許文献１に記載されたようなリード線等の金属導線から成る補助部材を用いて、積層体の積層構造を保持する必要がある。しかしながら、補助部材を用いることにより、かえって積層型圧電素子の駆動時の望ましい変位挙動が阻害されるおそれがある。

従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、積層型圧電素子の駆動時の変位性能を損なうことがなく、また、たとえ予定破断層が破断されても電気的接触および物理的接続が維持され、その結果長寿命な積層型圧電素子を得ることである。

本発明の積層型圧電素子は、圧電体層と内部電極層が交互に積層されるとともに駆動時に前記内部電極層よりも優先的に破断されることによって応力を緩和する予定破断層を含む積層体と、該積層体の側面に接合されて前記内部電極層に電気的に接続された一対の外部電極とを含む積層型圧電体素子であって、前記外部電極は、表面に前記予定破断層の部位を斜めに通過する線状導体が形成されており、該線状導体は、前記外部電極上に銀を導電性成分とする導電性接着剤で、前記線状導体の全体が固定されていることを特徴とするものである。

また、本発明の積層型圧電素子は好ましくは、前記線状導体と第１の予定破断層とのなす傾斜角度をθとしたとき、前記線状導体と前記第１の予定破断層に隣接する第２の予定破断層とのなす傾斜角度が１８０°−θであることを特徴とするものである。

また、本発明の積層型圧電素子は好ましくは、一対の前記外部電極は、一方に第１の線状導体、他方に第２の線状導体が形成されており、前記第１の線状導体と一の前記予定破断層とのなす傾斜角度をθとしたとき、前記第２の線状導体と一の前記予定破断層とのなす傾斜角度が１８０°−θであることを特徴とするものである。

また、本発明の積層型圧電素子は好ましくは、前記線状導体は、前記外部電極の表面における隣接する前記予定破断層同士の間の部位に、複数の屈曲部を有していることを特徴とするものである。

本発明の噴射装置は、噴出孔を有する容器と、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に充填された液体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とするものである。

本発明の燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する請求項５に記載の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とするものである。

本発明の積層型圧電素子は、圧電体層と内部電極層が交互に積層されるとともに駆動時に内部電極層よりも優先的に破断されることによって応力を緩和する予定破断層を含む積層体と、積層体の側面に接合されて内部電極層に電気的に接続された一対の外部電極とを含む積層型圧電体素子であって、外部電極は、表面に予定破断層の部位を斜めに通過する線状導体が形成されており、該線状導体は、外部電極上に銀を導電性成分とする導電性接着剤で、線状導体の全体が固定されていることから、積層体の長手方向の伸縮、圧縮の変位に対して線状導体があたかもばねのように作用し、また予定破断層に対して線状導体が破壊の起点となりくいために、駆動時に予定破断層が線状導体の部位から一挙に破断されることを抑制することができる。従って、線状導体は、予定破断層の破断が徐々に進行するように作用する結果、積層型圧電素子の耐久性が向上する。また、ばねのように作用する線状導体によって、積層型圧電素子の変位性能が損なわれにくくなり、たとえ予定破断層が破断されても電気的接触および物理的接続が維持されるため、長寿命となる。

また、本発明の積層型圧電素子は好ましくは、線状導体と第１の予定破断層とのなす傾斜角度をθとしたとき、線状導体と第１の予定破断層に隣接する第２の予定破断層とのなす傾斜角度が１８０°−θであることから、隣接する予定破断層において、破断の起点が上下方向で重ならないようにすることができる。その結果、予定破断層の全体の破断の進行をより遅らせることができ、積層型圧電素子の耐久性がより向上する。

また、本発明の積層型圧電素子は好ましくは、一対の外部電極は、一方に第１の線状導体、他方に第２の線状導体が形成されており、第１の線状導体と一の予定破断層とのなす傾斜角度をθとしたとき、第２の線状導体と一の予定破断層とのなす傾斜角度が１８０°−θであることから、一の予定破断層に対して第１の線状導体の通過部と第２の線状導体の通過部とが、第１の線状導体の側の側面または第２の線状導体の側の側面からみて重ならないようにすることができる。その結果、一の予定破断層において、第１および第２の線状導体の通過部に起因する破断の起点が、側面からみて重ならないようにすることができる。従って、予定破断層の全体の破断の進行をより遅らせることができ、積層型圧電素子の耐久性がより向上する。

また、本発明の積層型圧電素子は好ましくは、線状導体は、外部電極の表面における隣接する予定破断層同士の間の部位に、複数の屈曲部を有していることから、ばねのように作用する線状導体のばね性が向上する。その結果、積層型圧電素子の変位性能がより損なわれにくくなる。

本発明の噴射装置は、噴出孔を有する容器と、上記本発明の積層型圧電素子とを備え、容器内に充填された液体が積層型圧電素子の駆動により噴射孔から吐出されることから、変位特性および耐久性に優れた積層型圧電素子を用いているため、液体の噴射の制御性に優れた高い耐久性を有するものとなる。

本発明の燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄えるコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた高圧燃料を噴射する上記本発明の噴射装置と、コモンレールに高圧燃料を供給する圧力ポンプと、噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことから、液体の噴射の制御性に優れた高い耐久性を有するものとなる。

以下、本実施の形態の積層型圧電素子（以下、素子ともいう）の一例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態の積層型圧電素子を示す斜視図である。図１において、１は積層型圧電素子、２は圧電体層、３は予定破断層、４は外部電極、５は線状導体、６は内部電極層、７は積層体である。

本実施の形態の積層型圧電素子１は、圧電体層２と内部電極層６が交互に積層されるとともに駆動時に内部電極層６よりも優先的に破断されることによって応力を緩和する予定破断層３を含む積層体７と、積層体７の側面に接合されて内部電極層６に電気的に接続された一対の外部電極４とを含む積層型圧電体素子１であって、外部電極４は、表面に予定破断層３の部位を斜めに通過する線状導体５が形成されている。

上記の構成により、積層体７の長手方向の伸縮、圧縮の変位に対して線状導体５があたかもばねのように作用し、また予定破断層３に対して線状導体５が破壊の起点となりくいために、駆動時に予定破断層３が線状導体５の部位から一挙に破断されることを抑制することができる。従って、線状導体５は、予定破断層３の破断が徐々に進行するように作用する結果、積層型圧電素子１の耐久性が向上する。また、ばねのように作用する線状導体５によって、積層型圧電素子１の変位性能が損なわれにくくなり、たとえ予定破断層３が破断されても電気的接触および物理的接続が維持されるため、長寿命となる。

予定破断層３は、複数形成されており、隣接する予定破断層３同士の間には複数の内部電極層６および圧電体層２が存在するように、隣接する予定破断層３同士が互いに離隔して形成されている。

圧電体層２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３）を主成分とする圧電セラミックス等から成り、厚みは50〜100μｍ程度である。また、内部電極層６は、銀−パラジウム等の金属粉末の焼成体等から成り、厚みは1〜10μｍ程度である。

予定破断層３は、圧電体層２と同様の圧電セラミックス等を含むもの、あるいは金属等から成り、厚みは50〜100μｍ程度である。また、予定破断層３は、例えば、以下の方法によって形成される。

即ち、予定破断層３として多数の独立した金属粒子を含む多孔質の層を形成する。例えば、導電性ペースト中にカーボン粉末を含有させて、焼成中にそのカーボン粉末を消失させたり、導電性ペーストの印刷時にドットパターンとなるようにパターン印刷したり、導電性ペーストを印刷乾燥した後にドライアイスブラストを行なって印刷面を荒らしたりする方法がある。

また、多孔質の層となる予定破断層３の導電性ペーストと、内部電極層６の導電性ペーストとの金属成分比率を変えて、焼成中に濃度差を利用して、予定破断層３から金属を拡散させることによって多孔質とする方法が好ましい。特に、主に銀−パラジウムからなる導電性ペーストを用いて、多孔質の層となる予定破断層３の銀濃度を内部電極層６の銀濃度よりも高くすると、焼成時に銀が液相を形成するとともに圧電体層２の圧電体粒子間を容易に移動することができるので、極めて均一な多孔質の層ができあがることから好ましい。

外部電極４は、銀粉末およびガラス粉末の焼成体等から成り、厚みは5〜100μｍ程度である。

線状導体５は、導電性の高い銅，銀，金，それらの一種以上を含む合金等の金属から成り、外部電極４上に導電性接着剤等によって固定される。線状導体５の厚みは10〜100μｍ程度がよく、この範囲内とすることにより、線状導体５が薄くなりすぎて抵抗が増大することを抑え、また線状導体５が厚くなりすぎて強度が大きくなり、ばね性が低下することを抑えることができる。

線状導体５の幅は10〜100μｍ程度がよく、この範囲内とすることにより、線状導体５が細くなりすぎて抵抗が増大することおよび断線し易くなることを抑え、また線状導体５が幅広くなりすぎて強度が大きくなり、ばね性が低下することを抑えることができる。

線状導体５は、縦断面形状が円形状のリード線等の金属線であってもよい。また、線状導体５は、縦断面形状が四角形、五角形以上の多角形の金属線、金属帯であってもよい。

また、本実施の形態の積層型圧電素子１は好ましくは、図１に示すように、線状導体５と第１の予定破断層３とのなす傾斜角度をθとしたとき、線状導体５と第１の予定破断層３に隣接する第２の予定破断層３とのなす傾斜角度が１８０°−θである。即ち、線状導体５の第１の予定破断層３に対する傾斜方向が、隣接する第２の予定破断層３において交互に反対方向になっている。この場合、隣接する予定破断層３において、破断の起点が上下方向で重ならないようにすることができる。その結果、予定破断層３の全体の破断の進行をより遅らせることができ、積層型圧電素子１の耐久性がより向上する。

線状導体５と予定破断層３とのなす傾斜角度θは、20°〜80°程度がよい。この範囲内とすることにより、線状導体５が長くなりすぎて抵抗が増大することを抑え、また線状導体５の良好なばね性を保持することができる。

また、本実施の形態の積層型圧電素子１は好ましくは、一対の外部電極４は、一方に第１の線状導体５、他方に第２の線状導体５が形成されており、第１の線状導体５と一の予定破断層３とのなす傾斜角度をθとしたとき、第２の線状導体５と一の予定破断層３とのなす傾斜角度が１８０°−θである。この場合、一の予定破断層３に対して第１の線状導体５の通過部と第２の線状導体５の通過部とが、第１の線状導体５の側の側面または第２の線状導体５の側の側面からみて重ならないようにすることができる。その結果、一の予定破断層３において、第１および第２の線状導体５の通過部に起因する破断の起点が、側面からみて重ならないようにすることができる。従って、予定破断層３の全体の破断の進行をより遅らせることができ、積層型圧電素子１の耐久性がより向上する。

また、一対の外部電極４は、一方に第１の線状導体５、他方に第２の線状導体５が形成されており、第１の線状導体５が予定破断層３の部位を斜めに通過するような形状であり、第２の線状導体５が直線状に形成されていてもよい。

また、本実施の形態の積層型圧電素子１は好ましくは、線状導体５は、外部電極４の表面における隣接する予定破断層３同士の間の部位に、複数の屈曲部を有している。この場合、ばねのように作用する線状導体のばね性が向上する。その結果、積層型圧電素子１の変位性能がより損なわれにくくなる。

本実施の形態の積層型圧電素子１において、線状導体５は、屈曲部が曲線状になっていてもよい。この場合、屈曲部で線状導体５が破損することが抑制され、また線状導体５のばね性が向上する。

また、線状導体５は、予定破断層３を通過する部位が、他の部分よりも幅広に形成されていてもよい。この場合、線状導体５における予定破断層３の通過部が、予定破断層３の破断の起点になることをより抑制することができる。

また、線状導体５は、積層体７の変位部である活性部に相当する部位の幅および／または厚みが、積層体７の非変位部である不活性部に相当する部位の幅および／または厚みよりも大きくなっていることが良い。この場合、線状導体５の破損、断線等の発生を有効に抑えることができる。

次に、本実施の形態にかかる積層型圧電素子１の製法について説明する。

まず、圧電体層２となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系あるいはブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してスラリーを作製する。そして、このスラリーを周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、セラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３等からなるペロブスカイト型酸化物などを用いることができる。また、可塑剤としては、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）などを用いることができる。

次に、内部電極層６となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウム等の金属粉末にバインダーおよび可塑剤等を添加混合することで、導電性ペーストを作製することができる。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法を用いて所定のパターンに印刷する。さらに、この導電性ペーストがスクリーン印刷されたセラミックグリーンシートを複数積層する。そして、焼成することで、交互に積層された圧電体層２および内部電極層６を備えた積層体７を形成することができる。

なお、予定破断層３は上述した方法によって形成される。

その後、積層型圧電素子１の積層体７の外表面に、端部が露出する内部電極層６と導通が得られるように外部電極４を形成する。この外部電極４は、銀粉末およびガラス粉末にバインダーを加えて銀ガラス導電性ペーストを作製し、これを積層体７の側面に印刷して、乾燥接着あるいは焼き付けることによって得ることができる。

次に、シリコーンゴムからなる外装樹脂を含む樹脂溶液に、外部電極４を形成した積層体７を浸漬する。そして、シリコーン樹脂溶液を真空脱気することにより、積層体７の外周側面の凹凸部にシリコーン樹脂を密着させ、その後、シリコーン樹脂溶液から積層体７を引き上げる。これにより、積層体７の側面にシリコーン樹脂（不図示）がコーティングされる。そして、外部電極４に通電部としての線状導体５を導電性接着剤（不図示）等で接続する。

次に、線状導体５を介して一対の外部電極４から内部電極層６によって圧電体層２に０．１〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加し、積層体７の圧電体層２を分極することによって、積層型圧電素子１が完成する。

そして、線状導体５を外部の電圧供給部（不図示）に接続し、線状導体５および外部電極４を介して内部電極層６によって圧電体層２に電圧を印加することにより、各圧電体層２を逆圧電効果によって大きく変位させることができる。これにより、例えばエンジンに燃料を噴射供給する自動車用燃料噴射弁機構として機能させることが可能となる。

次に、本発明の噴射装置としての流体の噴射装置について説明する。図２は、本発明の噴射装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。

図２に示すように、本例の噴射装置１９は、一端に噴射孔２１を有する収納容器（容器）２３の内部に上記の実施の形態の例に代表される積層型圧電素子１が収納されている。

収納容器２３内には、噴射孔２１を開閉することができるニードルバルブ２５が配設されている。噴射孔２１には流体通路２７がニードルバルブ２５の動きに応じて連通可能になるように配設されている。この流体通路２７は、外部の流体供給源に連結され、常時高圧で流体が供給されている。従って、積層型圧電素子１の駆動によってニードルバルブ２５が噴射孔２１を開放すると、流体通路２７に供給されていた流体が、噴射孔２１の外部または噴射孔２１に隣接する容器、例えば内燃機関の燃料室（不図示）に噴出される。

また、ニードルバルブ２５の上端部は内径が大きくなっており、その部分に収納容器２３に形成されたシリンダ２９と摺動可能なピストン３１が配置されている。そして、収納容器２３内には、本実施の形態の積層型圧電素子１が収納されている。

このような噴射装置１９では、圧電アクチュエータとして機能する積層型圧電素子１が電圧を印加されて伸長すると、ピストン３１が押圧され、ニードルバルブ２５が噴射孔２１を閉塞し、流体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１が収縮し、皿バネ３３がピストン３１を押し返すことによって、噴射孔２１が流体通路２７と連通して噴射穴２１から流体の噴射が行なわれる。

なお、流体噴射の動作としては、積層型圧電素子１に電圧を印加することによって流体通路２７を開放して噴射孔２１から流体を吐出し、電圧の印加を停止することによって流体通路２７を閉鎖して流体の吐出を停止するように構成してもよい。

また、本発明の噴射装置１９は、噴射孔２１を有する容器（収納容器）２３と、本実施の形態の積層型圧電素子１とを備え、容器２３内に充填された流体を積層型圧電素子１の駆動により噴射孔２１から吐出させるように構成されていてもよい。すなわち、積層型圧電素子１は必ずしも容器２３の内部にある必要はなく、積層型圧電素子１の駆動によって容器２３の内部に噴射孔２１への流体の供給および停止を行なうための圧力が加わるように構成されていればよい。また、流体は、流体通路２７を通して噴射孔２１に供給されるだけでなく、容器２３内の適当な箇所に流体を一時的に溜めておく部分を設けて、容器２３内に充填された流体を噴射孔２１から吐出させてもよい。

なお、本実施の形態において、流体とは、燃料あるいはインクなどの他、種々の液状体（導電性ペースト等）および気体が含まれる。これら流体に対して噴射装置１９を用いることによって、流体の流量および噴射タイミングを制御することができる。

本実施の形態の積層型圧電素子１を採用した本実施の形態の噴射装置１９を内燃機関に用いれば、従来の噴射装置に比べて、エンジン等の内燃機関の燃焼室に燃料をより長期間にわたって精度よく噴射させることができる。

次に、本実施の形態の燃料噴射システムについて説明する。図３は、本実施の形態の燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す断面図である。

図３に示すように、燃料噴射システム３５は、高圧燃料を蓄えるコモンレール３７と、このコモンレール３７に蓄えられた高圧燃料を噴射する複数の噴射装置１９と、コモンレール３７に高圧燃料を供給する圧力ポンプ３９と、噴射装置１９に駆動信号を与える噴射制御ユニット４１とを備えている。

噴射制御ユニット４１は、外部情報または外部からの信号に基づいて流体噴射の量やタイミングを制御する。例えば、エンジンの燃料噴射に用いる噴射制御ユニット４１の場合には、エンジンの燃焼室内の状況をセンサ等で感知しながら燃料噴射の量やタイミングを制御する。

圧力ポンプ３９は、燃料タンク４３から流体燃料を高圧でコモンレール３７に送り込む役割を果たす。例えばエンジンの燃料噴射システムの場合には、１０００〜２０００気圧程度、好ましくは１５００〜１７００気圧程度の圧力でコモンレール３７に流体を送り込む。

コモンレール３７では、圧力ポンプ３９から送られてきた流体燃料を蓄え、積層型圧電素子１の駆動に応じて適宜噴射装置１９に送り込む。噴射装置１９は、上述したように噴射孔２１から所定量の流体を噴射孔２１の外部または噴射孔２１に隣接する容器に高圧で吐出（噴射）する。例えば、エンジンの場合には、流体である燃料を燃焼室内に霧状に噴射する。

なお、本発明は、上記の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何ら差し支えない。また、本発明は、積層型圧電素子、噴射装置および燃料噴射システムに関するものであるが、上記の実施の形態の例に限定されるものでなく、例えば、インクジェットプリンタの印字装置、圧力センサ等、圧電特性を利用した積層型の圧電素子であれば、同様の構成で実施可能である。

積層型圧電素子を備えた圧電アクチュエータを以下のようにして作製した。まず、平均粒径が０．４μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ_３−ＰｂＴｉＯ_３）を主成分とする圧電セラミックの仮焼粉末、バインダー、及び可塑剤を混合したスラリーを作製した。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚み１５０μｍの圧電体層２となるセラミックグリーンシートを作製した。

また、銀−パラジウム合金にバインダーを加えて、内部電極層６となる導電性ペーストを作製した。

上記セラミックグリーンシートの片面に、上記導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、これらの導電性ペーストが印刷されたシートを１００枚積層した。そして、１１１００℃程度で焼成することにより積層体７を得た。

また、予定破断層３は、上記の導電性ペーストにバインダーや樹脂が飛散する成分であるアクリルビーズを混入させた導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストをセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法を用いて配設するという方法によって形成した。

次に、得られた積層体７を平面研削盤を用いて所定の四角柱状体の形状に研削した後、外部電極４を形成する積層体７の側面に、外部電極４となる銀−ガラス導電性ペーストを印刷し、７００℃で焼き付けを行なった。なお、このときの銀−ガラスペーストに含まれるガラスの軟化点は７３０℃であった。

次に、外部電極４上に、線状導体５としてのφ（直径）０．２ｍｍの太さの金属線をのせ、Ａｇを導電性成分とする導電性接着剤で固定した。金属線は予定破断層３の部位に対し４５°の傾斜角度で通過するように、屈曲部がくの字状となるように折り曲げて配置した。

その後、線状導体５にリード線を接続し、正極及び負極の外部電極４にリード線を介して３ｋＶ／ｍｍの直流電界を１５分間印加して分極処理を行なった。このようにして積層型圧電素子１を作製した。得られた積層型圧電素子１に９０Ｖの直流電圧を印加したところ、積層方向に変位量１０μｍが得られた。これは線状導体５のない場合の変位量と同等であった。

その後、積層型圧電素子１に室温で０〜＋２０Ｖの交流電圧を３０ｋＨｚの周波数で印加して、１×１０⁸回まで連続駆動した試験を行なった結果、予定破断層３にクラックが入って破断していたものの正常に駆動し続けた。外部電極４上に、線状導体５のないものは、１×１０⁸回まで連続駆動した試験を行なった結果、予定破断層３の破断に伴い圧電体層２がばらばらになり、使用不能となった。

本実施の形態の積層型圧電素子の一例を示す斜視図である。 本実施の形態の噴射装置の一例を示す断面図である。 本実施の形態の燃料噴射システム一例を示すブロック図である。

符号の説明

１：積層型圧電素子
２：圧電体層
３：予定破断層
４：外部電極
５：線状導体
６：内部電極層
７：積層体

Claims (6)

1. 圧電体層と内部電極層が交互に積層されるとともに駆動時に前記内部電極層よりも優先的に破断されることによって応力を緩和する予定破断層を含む積層体と、該積層体の側面に接合されて前記内部電極層に電気的に接続された一対の外部電極とを含む積層型圧電体素子であって、
   前記外部電極は、表面に前記予定破断層の部位を斜めに通過する線状導体が形成されており、
   該線状導体は、前記外部電極上に銀を導電性成分とする導電性接着剤で、前記線状導体の全体が固定されていることを特徴とする積層型圧電素子。
2. 前記線状導体と第１の予定破断層とのなす傾斜角度をθとしたとき、前記線状導体と前記第１の予定破断層に隣接する第２の予定破断層とのなす傾斜角度が１８０°−θであることを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電素子。
3. 一対の前記外部電極は、一方に第１の線状導体、他方に第２の線状導体が形成されており、前記第１の線状導体と一の前記予定破断層とのなす傾斜角度をθとしたとき、前記第２の線状導体と一の前記予定破断層とのなす傾斜角度が１８０°−θであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層型圧電素子。
4. 前記線状導体は、前記外部電極の表面における隣接する前記予定破断層同士の間の部位に、複数の屈曲部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の積層型圧電素子。
5. 噴出孔を有する容器と、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に充填された液体が前記積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から吐出されることを特徴とする噴射装置。
6. 高圧燃料を蓄えるコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた前記高圧燃料を噴射する請求項５に記載の噴射装置と、前記コモンレールに前記高圧燃料を供給する圧力ポンプと、前記噴射装置に駆動信号を与える噴射制御ユニットとを備えたことを特徴とする燃料噴射システム。

Images