JP5787547B2 - 積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム - Google Patents
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網目と同じ大きさで開口していることを特徴とする。
型圧電素子1は、圧電体層3および内部電極5が積層された積層体7と、積層体7の側面に設けられて内部電極5と電気的に接続されたメタライズ層8と、メタライズ層8の上に設けられた導電性接合材層10と、導電性接合材層10を介してメタライズ層8に接合された外部電極12とを含み、導電性接合材層10にはメタライズ層8と接する側の面に開口しないように複数のボイド2がある。
形成されている。
5μmとされる。
る。
m、厚み0.01〜1.0mmに形成されたものである。外部電極12としては、積層体7の伸縮
により生じる応力を緩和する効果の高い形状として、例えば幅方向にスリットの入った形状、縦断面波型の形状、網目状に加工された金属板、線状の金属を編み込んだ金網導体などが挙げられる。特に、図3に示すように線状の金属を編み込んだ金網導体などの網目構造の電極とするのが好ましい。なお、図3(a)は一部透過平面図であり、図3(b)に示すように後述する導電性接合材層10の内部にあるボイド2を透過して表している。
これにより、外部電極12の剥がれが生じたとしても、一部剥がれた時点で応力は解放されて、局所的にしか剥がれないことから、通電状態を維持することができる。なお、外部電極12には、電気伝導性や熱伝導性を向上させるため、すずや銀などのメッキが施されていてもよい。
が3〜200μmのひし形などが挙げられ、網目に対応する位置に設けられるボイドは網目
よりも小さな径になっている。
が好ましい。この構成によれば、さらに長期間の耐久性が得られる。なお、ボイド2の開口部が円状または楕円状の形状であるのに対して外部電極12の網目が矩形状である場合には、ボイド2の開口部は網目の形状におさまる最大の円状または楕円状になっていることを意味する。
5を備えた積層体7を作製する。
ンス方式により所定の厚みや幅に制御して形成することができる。ここで、接着剤や半田中に、接着剤の乾燥時あるいは半田溶融時の熱により溶けてボイドを形成しやすい高分子フィラー、例えばアクリル、ポリエチレン、天然ゴムなどからなるビーズ状のフィラーを混ぜることにより、導電性接合材層10にボイド2を形成することができる。
直流電界を印加し、積層体7を構成する圧電体層3を分極することによって、積層型圧電素子1が完成する。この積層型圧電素子1は、外部電極12を介してメタライズ層8と外部の電源とを接続して、圧電体層3に電圧を印加することにより、各圧電体層3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として機能させることが可能となる。
シリンダ29と摺動可能なピストン31になっている。そして、収納容器23内には、上述した例の積層型圧電素子1がピストン31に接して収納されている。
形態の例である四角形状以外に、六角形状や八角形状等の多角形状、円形状、あるいは直線と円弧とを組み合わせた形状であっても構わない。
)を主成分とする圧電セラミックスの仮焼粉末、バインダーおよび可塑剤を混合したセラミックスラリーを作製した。このセラミックスラリーを用いてドクターブレード法により厚み50μmの圧電体層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、内部電極となる導電性ペーストを作製した。
積層した。また、内部電極となる導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート200枚を中心にして、その上下に、内部電極となる導電性ペーストが印刷されていないセ
ラミックグリーンシート合計15枚を積層した。そして、980〜1100℃で焼成することによ
り積層体を得た。得られた積層体を、平面研削盤を用いて所定の形状に研削した。
0μmのビーズ状のフィラーを所定量混入した導電性接合材層をディスペンサーにて塗布し、線状の金属を編み込んだ金網導体からなる網目構造の外部電極を積層体の表面と平行に接続し固定した。図3に示す断面を有する積層型圧電素子(試料1)を作製した。
た。さらに、室温で0V〜+160Vの交流電圧を150Hzの周波数で印加して、連続駆動した耐久性試験を行なった。
2・・・ボイド
3・・・圧電体層
5・・・内部電極
7・・・積層体
8・・・メタライズ層
10・・・導電性接合材層
12・・・外部電極
14・・・リード部材
19・・・噴射装置
21・・・噴射孔
23・・・収納容器(容器)
25・・・ニードルバルブ
27・・・流体通路
29・・・シリンダ
31・・・ピストン
33・・・皿バネ
35・・・燃料噴射システム
37・・・コモンレール
39・・・圧力ポンプ
41・・・噴射制御ユニット
43・・・燃料タンク
Claims (8)
- 圧電体層および内部電極が交互に複数積層されてなる活性部と、該活性部の積層方向両端に設けられた圧電体層からなる不活性部とを有する積層体と、
該積層体の側面に設けられて前記内部電極と電気的に接続されたメタライズ層と、
前記メタライズ層の上に設けられた導電性接合材層と、
該導電性接合材層を介して前記メタライズ層に接合された外部電極とを含み、
前記導電性接合材層には前記メタライズ層と接する側の面に開口しないように複数のボイドがあるとともに、該ボイドは前記活性部に分布しており、
前記導電性接合材層は前記外部電極の上側にまで盛り上がっていることを特徴とする積層型圧電素子。 - 前記外部電極が網目構造の電極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。
- 前記外部電極の網目に対応する位置にボイドがあることを特徴とする請求項2に記載の積層型圧電素子。
- 前記ボイドが前記導電性接合材層の前記外部電極と接する側の面で開口していることを特徴とする請求項3に記載の積層型圧電素子。
- 前記ボイドが前記外部電極の網目と同じ大きさで開口していることを特徴とする請求項4に記載の積層型圧電素子。
- 前記ボイドが前記積層体の積層方向の中央部に対応する位置に分布していることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちのいずれかに記載の積層型圧電素子。
- 噴射孔を有する容器と、請求項1に記載の積層型圧電素子とを備え、前記容器内に蓄えられた流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。
- 高圧燃料を蓄えるコモンレールと、該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7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。
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