WO2010001800A1 - Multilayer piezoelectric element, and injection apparatus and fuel injection system comprising the same - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a laminated piezoelectric element used for, for example, a driving element (piezoelectric actuator) using a piezoelectric body, a sensor element, or a circuit element.
- the drive element include a fuel injection device for an automobile engine, a liquid injection device such as a printing device for an ink jet printer, a precision positioning device such as a positioning device for an optical device, and a vibration prevention device.
- the sensor element include a combustion pressure sensor, a knock sensor, an acceleration sensor, a load sensor, an ultrasonic sensor, a pressure sensor, and a yaw rate sensor.
- Examples of the circuit element include a piezoelectric gyro, a piezoelectric switch, a piezoelectric transformer, and a piezoelectric breaker.
- multilayer piezoelectric elements have been required to be able to ensure a large amount of displacement under a large pressure while being reduced in size. For this reason, it is required that a higher voltage corresponding to a larger displacement amount is applied and that it can be used under harsh conditions in which continuous driving is performed for a long time.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element having a stable displacement even when driven for a long time.
- the multilayer piezoelectric element of the present invention is a multilayer piezoelectric element having a multilayer structure in which piezoelectric layers and internal electrode layers are alternately stacked, and the piezoelectric layer has a gap including a metal body. It is characterized by being.
- the voids of the piezoelectric layer form a locally deformed region in the piezoelectric layer to absorb the stress, and the metal contained in the voids
- the body can improve the heat conduction of the piezoelectric layer and dissipate the self-heating generated during the driving of the piezoelectric element to the surface of the piezoelectric element. As a result, the amount of displacement can be stabilized even when driven for a long time.
- FIG.1 (a) is a perspective view which shows the example of embodiment of the lamination type piezoelectric element of this invention.
- FIG. 1B is an exploded perspective view of the example shown in FIG.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part including internal electrodes that are adjacent to each other in the stacking direction, that is, opposite to each other in the direction perpendicular to the stacking direction of the piezoelectric elements in the example shown in FIG.
- the laminated piezoelectric element 1 of this example (hereinafter also simply referred to as the piezoelectric element 1) includes a laminated body 7 having a laminated structure in which piezoelectric layers 3 and internal electrode layers 5 are alternately laminated.
- a multilayer piezoelectric element 1 having a void 11 including a metal body 13 in a piezoelectric layer 3.
- the piezoelectric layer 3 has the void 11 including the metal body 13 as described above, the void 11 forms a locally deformed region in the piezoelectric layer 3 to absorb stress, and further, the void 11, the heat conduction of the piezoelectric layer 3 can be improved and the self-heating generated during driving of the piezoelectric element 1 can be dissipated to the surface of the piezoelectric element 1. As a result, the amount of displacement can be stabilized even when driven for a long time.
- the size of the gap 11 included in the piezoelectric layer 3 is preferably 50% or less with respect to the thickness of the piezoelectric layer 3. By making it within this range, the void 11 forms a locally deformed region in the piezoelectric layer 3 to effectively absorb the stress, and has an effect of having a high insulation resistance over the entire surface of the piezoelectric layer 3. Play. Moreover, it is preferable that the shape of the metal body 13 contained in the space
- gap 11 is extended in the direction (direction parallel to the main surface of a piezoelectric material layer) orthogonal to the lamination direction.
- the metal body 13 in the gap 11 can preferentially improve the heat conduction of the piezoelectric layer 3 in the direction of the side surface of the element, and the self-heating generated during driving of the piezoelectric element 1 can be reduced. The effect of dissipating to the surface of is improved.
- the gap 11 at a portion sandwiched between the internal electrode layers 5 facing each other such as being positioned one above the other.
- the stress relaxation effect and the heat dissipation effect can be brought about by the air gap 11 in the drive region called the active layer in the multilayer piezoelectric element 1, the heat generated during the drive can be effectively dissipated.
- interposed between the internal electrode layers 5 of different polarities it is possible to suppress local thermal expansion by suppressing local heating, so that the piezoelectric element 1 can be prevented from cracking and laminated.
- the type piezoelectric element 1 can be driven stably.
- the internal electrode layer 5 includes a porous internal electrode layer 5 (not shown separately) including a large number of independent metal particles, and voids 11 are formed in the piezoelectric layer 3 in contact with the porous internal electrode layer 5. It is preferable to have.
- the porous internal electrode layer 5 including a large number of independent metal particles has an effect of relieving stress on itself, it is highly durable due to a synergistic effect with the piezoelectric layer 3 having the voids 11.
- the multilayer piezoelectric element 1 can be obtained.
- the porous internal electrode layer 5 has lower heat conduction than the other dense internal electrode layers 5, heat can be effectively dissipated by bringing the gap 11 including the metal body 13 close thereto. As a result, a highly durable multilayer piezoelectric element 1 can be obtained.
- the metal body 13 contained in the gap 11 is attached to the wall surface of the gap 11. According to this, since the metal body 13 can be in direct contact with the heated piezoelectric layer 3, heat can be effectively dissipated, so that a highly durable multilayer piezoelectric element 1 is obtained. Can do.
- the piezoelectric layer 3 has a metal body 13 in which the periphery is in contact with the piezoelectric layer 3 (the metal body 13 is included in the piezoelectric layer 3). is there.
- the multi-layer piezoelectric element 1 having high durability can be obtained by disposing the gap 11 including the dense metal body 13 at the boundary between the active layer and the inactive layer where heat is easily generated and is easily trapped. It can be.
- the metal body 13 is made of the same material as the main component of the internal electrode layer 5, the thermal expansion can be made equal to that of the internal electrode layer 5, so that the temperature of the multilayer piezoelectric element 1 changes rapidly. Even when used in a harsh environment, the generation of stress due to thermal expansion can be prevented, so that the multilayer piezoelectric element 1 can be used stably over a long period of time. Further, the thermal stress in the piezoelectric element 1 can be evenly dispersed.
- the metal body 13 is silver, excellent heat conduction is realized, and at the same time, since the silver is a relatively soft metal, the metal body 13 can be deformed at the same time even when the gap 11 is deformed. Thus, since the stress can be effectively absorbed, a highly durable multilayer piezoelectric element 1 can be obtained.
- the void 11 is closed in the piezoelectric layer 3, that is, is a so-called closed pore, and functions as a damper containing gas in the piezoelectric layer 3.
- the laminated piezoelectric element 1 that functions and has high durability can be obtained.
- a ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 3 is produced. Specifically, a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer are mixed to prepare a slurry. And a ceramic green sheet is produced by using this slurry for tape forming methods, such as a known doctor blade method and a calender roll method.
- the piezoelectric ceramic may be any piezoelectric ceramic, and for example, a perovskite oxide made of PbZrO 3 —PbTiO 3 or the like can be used.
- a plasticizer DBP (dibutyl phthalate), DOP (dioctyl phthalate), etc. can be used.
- a conductive paste to be the internal electrode layer 5 is produced.
- a conductive paste can be prepared by adding and mixing a binder, a plasticizer, and the like with a metal powder such as silver-palladium. This conductive paste is printed on the ceramic green sheet in a predetermined pattern using a screen printing method. Further, a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste is screen-printed are stacked. And the laminated body 7 provided with the piezoelectric material layer 3 and the internal electrode layer 5 which were laminated
- the carbon powder is contained in the conductive paste, and the carbon powder disappears during firing. Or a pattern printing so as to form a dot pattern when the conductive paste is printed, or a dry ice blasting is performed after the conductive paste is printed and dried to roughen the printed surface. Further, by changing the metal component ratio between the conductive paste of the internal electrode layer 5 to be the porous internal electrode layer 5 and the conductive paste of the other internal electrode layers 5, the concentration difference is used during firing to make the porous A method in which a metal is made porous by diffusing metal from the internal electrode layer 5 to be the internal electrode layer 5 is preferable.
- the silver concentration of the internal electrode layer 5 to be the porous internal electrode layer 5 is higher than the silver concentration of the other internal electrode layers 5, Since a liquid phase is formed and a liquid phase containing silver can easily move between the piezoelectric particles of the piezoelectric layer 3, it is preferable because a very uniform porous internal electrode layer 5 is completed.
- a powder (which becomes the metal body 13 after firing) pulverized after printing silver or silver-palladium or the like on a carbon sheet is formed.
- the powder is prepared and contained in a slurry for producing a ceramic green sheet to produce a ceramic green sheet for voids.
- the ceramic green sheet for voids As a part or all of the ceramic green sheets constituting the laminate 7, the laminate 7 is formed and fired to have the voids 11 including the metal bodies 13.
- the multilayer piezoelectric element 1 including the piezoelectric layer 3 can be obtained.
- a conductive paste having a different silver-palladium ratio is prepared as the conductive paste to be the internal electrode layer 5, and metal diffusion is actively generated between the internal electrode layers 5 using a concentration gradient.
- the ceramic green sheet which is the piezoelectric layer 3 where the diffusion occurs, contains carbon or excessive binder so that voids 11 are easily formed, and the metal is diffused into the piezoelectric layer 3 during firing.
- the multilayer piezoelectric element 1 including the piezoelectric layer 3 having the gap 11 including the metal body 13 can be obtained.
- an external electrode 9 is formed on the outer surface of the multilayer body 7 of the multilayer piezoelectric element 1 so as to obtain electrical continuity with the internal electrode layer 5 whose end is exposed.
- the external electrode 9 can be obtained by adding a binder to silver powder and glass powder to produce a silver glass conductive paste, printing this on the side surface of the laminate 7, and drying or bonding.
- the laminate 7 on which the external electrodes 9 are formed is immersed in a resin solution containing an exterior resin made of silicone rubber. Then, the silicone resin solution is vacuum degassed to bring the silicone resin into close contact with the concavo-convex portions on the outer peripheral side surface of the laminate 7, and then the laminate 7 is pulled up from the silicone resin solution. Thereby, a silicone resin (not shown) is coated on the side surface of the laminate 7. Then, a lead wire is connected to the external electrode 9 as a current-carrying portion with a conductive adhesive (not shown) or the like.
- a direct current electric field of 0.1 to 3 kV / mm is applied to the piezoelectric layer 3 from the pair of external electrodes 9 via the lead wires by the internal electrode layer 5 to polarize the piezoelectric layer 3 of the laminate 7.
- the laminated piezoelectric element 1 of this example is completed.
- the lead wire is connected to an external voltage supply unit (not shown), and a voltage is applied to the piezoelectric layer 3 by the internal electrode layer 5 via the lead wire and the external electrode 9, whereby each piezoelectric layer 3 is It can be displaced greatly by the inverse piezoelectric effect.
- an automobile fuel injection valve mechanism for injecting and supplying fuel to the engine.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of an injection device of the present invention.
- the injection device 21 of the present example includes a multilayer piezoelectric element 1 of the present invention represented by the example of the above embodiment inside a storage container (container) 25 having an injection gap 23 at one end. Is stored.
- a needle valve 27 capable of opening and closing the injection gap 23 is disposed in the storage container 25, a needle valve 27 capable of opening and closing the injection gap 23 is disposed.
- a fluid passage 29 is arranged in the ejection gap 23 so that it can communicate with the movement of the needle valve 27.
- the fluid passage 29 is connected to an external fluid supply source, and fluid is constantly supplied at a high pressure. Therefore, when the needle valve 27 opens the injection gap 23 by driving the multilayer piezoelectric element 1, the fluid supplied to the fluid passage 29 is outside the injection gap 23 or a container adjacent to the injection gap 23, for example, an internal combustion engine. It is configured to be ejected into a fuel chamber (not shown).
- the upper end portion of the needle valve 27 has a large inner diameter, and a cylinder 31 formed in the storage container 25 and a slidable piston 33 are disposed in that portion.
- the multilayer piezoelectric element 1 of the present invention is stored in the storage container 25.
- the fluid ejection operation includes applying a voltage to the multilayer piezoelectric element 1 to open the fluid passage 29 to discharge the fluid from the ejection gap 23, and closing the voltage passage to close the fluid passage 29. Thus, the discharge of the fluid may be stopped.
- the ejection device 21 of the present invention includes a container (storage container) 25 having an ejection gap 23 and the multilayer piezoelectric element 1 of the present invention, and the fluid filled in the container 25 is used as the multilayer piezoelectric element 1.
- the fluid is not only supplied to the ejection gap 23 through the fluid passage 29 but also provided with a portion for temporarily storing the fluid at an appropriate location in the container 25 so that the fluid filled in the container 25 can be stored. You may make it discharge from the ejection space
- the fluid includes various liquid materials (such as conductive paste) and gas in addition to fuel or ink.
- the ejection device 21 By using the ejection device 21 for these fluids, the flow rate and ejection timing of the fluid can be controlled.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of the fuel injection system of the present invention.
- the fluid ejection system 41 of the present example includes a common rail 43 that stores high-pressure fluid, a plurality of injection devices 21 according to the present invention that inject the fluid stored in the common rail 43, and a high pressure applied to the common rail 43.
- a pressure pump 45 that supplies fluid and an injection control unit 47 that supplies a drive signal to the injection device 21 are provided.
- the ejection control unit 47 controls the amount and timing of fluid ejection based on external information or an external signal. For example, in the case of the injection control unit 47 used for fuel injection of the engine, the amount and timing of fuel injection can be controlled while sensing the condition in the combustion chamber of the engine with a sensor or the like.
- the pressure pump 45 plays a role of feeding fluid fuel from the fluid tank 49 to the common rail 43 at a high pressure.
- fluid is fed into the common rail 43 at a pressure of about 1000 to 2000 atmospheres, preferably about 1500 to 1700 atmospheres.
- the fluid fuel sent from the pressure pump 45 is stored, and is appropriately sent to the injection device 21 according to the driving of the multilayer piezoelectric element 1.
- the injection device 21 discharges (injects) a predetermined amount of fluid from the injection gap 23 to the outside of the injection gap 23 or a container adjacent to the injection gap 23 as described above.
- fuel which is a fluid, is injected into the combustion chamber in a mist form.
- this invention is not limited to the example of said embodiment, A various change may be performed within the range which does not deviate from the summary of this invention.
- the present invention relates to a multilayer piezoelectric element, an injection device, and a fuel injection system, but is not limited to the example of the above embodiment, for example, a printing device of an inkjet printer, a pressure sensor, etc.
- a multilayer piezoelectric element utilizing piezoelectric characteristics can be implemented with the same configuration.
- An example of the multilayer piezoelectric element of the present invention was produced as follows.
- a slurry in which a binder and a plasticizer are mixed with a raw material powder mainly composed of lead zirconate titanate (PZT) powder having an average particle size of 0.4 ⁇ m is prepared, and a ceramic green sheet A having a thickness of 150 ⁇ m is obtained by a doctor blade method.
- PZT lead zirconate titanate
- the conductive paste A was printed on one side of the ceramic green sheet A with a pattern of the internal electrode layer 5 so as to have a thickness of 30 ⁇ m by screen printing. And each green ceramic sheet A on which conductive paste A was printed was laminated to produce a green laminate.
- the internal electrode layers 5 are stacked so that the number of layers is 300, and only the ceramic green sheets A on which the conductive paste A is not printed are provided at both ends in the stacking direction of the green laminate. Each sample was laminated to give sample number 1.
- the internal electrode layer 5 positioned at the 50th and 250th positions in the stacking direction is printed using the conductive paste B, and the sheet that becomes the piezoelectric layer 3 at the position where the conductive paste B is sandwiched.
- a ceramic green sheet B was used.
- the internal electrode layers 5 positioned at the 100th and 200th positions in the stacking direction are printed using the conductive paste B, and in the sample number 4, the 50th, 100th, The internal electrode layers 5 located at the 150th, 200th and 250th positions were printed using the conductive paste B.
- the internal electrode layers 5 positioned at the 50th, 100th, 150th, 200th and 250th positions in the stacking direction are printed using the conductive paste B, and the conductive paste B is sandwiched between them.
- the ceramic green sheet B was used for the sheet to be the piezoelectric layer 3 and the sheet to be the adjacent (upper and lower) piezoelectric layers 3.
- the raw laminate of each sample number was subjected to a binder removal treatment at a predetermined temperature, and then fired at 800 to 1000 ° C. to obtain a laminate 7.
- the external electrode 9 was formed, respectively.
- a conductive paste for the external electrode 9 was prepared by adding and mixing a binder, a plasticizer, a glass powder and the like to a metal powder containing silver as a main component. This conductive paste was printed on the side surface of the laminate 7 where the external electrodes 9 are to be formed by screen printing or the like. Thereafter, the external electrode 9 was formed by baking at 600 to 800 ° C.
- the drive evaluation was performed using each sample thus prepared. As drive evaluation, high-speed response evaluation and durability evaluation were performed. First, a lead wire is connected to the external electrode 9, a 3 kV / mm DC electric field is applied to the piezoelectric layer 3 from the positive electrode and the negative external electrode 9 via the lead wire for 15 minutes, and polarization treatment is performed. A piezoelectric actuator using the element 1 was produced. A DC voltage of 170 V was applied to the obtained piezoelectric actuator, and the amount of displacement in the initial state was measured.
- the multilayer piezoelectric element was cut and observed with a microscope.
- the voids and the metal bodies contained in the voids were included in the piezoelectric layer. And found. In Table 1, these are indicated as “Yes” in the column of voids (voids) containing a metal body.
- the metal particles are slightly peeled off from the adjacent piezoelectric layer in the region close to the voids. It was.
- the initial displacement was 38 ⁇ m, which was relatively small compared to Sample Nos. 2 to 4 of 40 ⁇ m. This is because, in the internal electrode layer, there were many voids in the porous internal electrode layer containing a large number of independent metal particles to improve durability, and the voids in this internal electrode layer absorbed the displacement of the laminate. As mentioned.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part including internal electrodes adjacent to each other in a direction perpendicular to the stacking direction of piezoelectric elements in the example illustrated in FIG. It is a schematic sectional drawing which shows the example of embodiment of the injection apparatus of this invention. It is the schematic which shows the example of embodiment of the fuel-injection system of this invention.
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Abstract
Description
本発明は、例えば、圧電体を用いた駆動素子(圧電アクチュエータ)、センサ素子または回路素子に用いられる積層型圧電素子に関するものである。駆動素子としては、例えば、自動車エンジンの燃料噴射装置、インクジェットプリンタの印字装置のような液体噴射装置、光学装置における位置決め装置のような精密位置決め装置および振動防止装置が挙げられる。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、感圧センサおよびヨーレートセンサが挙げられる。また、回路素子としては、例えば、圧電ジャイロ、圧電スイッチ、圧電トランスおよび圧電ブレーカーが挙げられる。 The present invention relates to a laminated piezoelectric element used for, for example, a driving element (piezoelectric actuator) using a piezoelectric body, a sensor element, or a circuit element. Examples of the drive element include a fuel injection device for an automobile engine, a liquid injection device such as a printing device for an ink jet printer, a precision positioning device such as a positioning device for an optical device, and a vibration prevention device. Examples of the sensor element include a combustion pressure sensor, a knock sensor, an acceleration sensor, a load sensor, an ultrasonic sensor, a pressure sensor, and a yaw rate sensor. Examples of the circuit element include a piezoelectric gyro, a piezoelectric switch, a piezoelectric transformer, and a piezoelectric breaker.
従来から、積層型圧電素子は、小型化が進められると同時に、大きな圧力下において大きな変位量を確保できることが求められている。そのため、より大きな変位量に応じたより高い電圧が印加され、しかも長時間連続駆動させる過酷な条件下で使用できることが要求されている。 Conventionally, multilayer piezoelectric elements have been required to be able to ensure a large amount of displacement under a large pressure while being reduced in size. For this reason, it is required that a higher voltage corresponding to a larger displacement amount is applied and that it can be used under harsh conditions in which continuous driving is performed for a long time.
高電圧または高圧力の条件で長時間連続駆動させる場合には、内部電極および圧電体に応力がかかる。そこで、積層型圧電体素子に圧電体のクラックや内部電極のショートが生じないように、例えば特許文献1に開示されているように、圧電体層のボイド(空隙)を小さくし、かつ少なくすることが提案されている。
しかしながら、圧電体層のボイドを小さくし、かつ少なくすると、積層型圧電素子に外部から応力が加わった時に、圧電体層が応力で変形しようとしても、圧電体層内に変形可能なボイドがないために、局所的に変形する領域がなくなり、圧電素子全体が変形するという問題が生じるようになった。また、圧電素子の駆動中においては、圧電体層内に応力を吸収する領域がなくなることで、駆動による自己発熱が大きくなるという問題があった。特に、内部電極に比べて圧電体層は熱伝導が悪いので、圧電素子表面への熱の散逸が困難であるために、ひとたび圧電素子の駆動中に自己発熱が始まると、加熱により圧電特性が変動してさらに駆動変形が大きくなり、さらに過熱が進行して駆動量が低下したり、局所的加熱で局部的に熱膨張が生じることで、圧電素子に亀裂が発生したりして、積層型圧電素子を安定して駆動できないという問題が発生した。 However, if the voids in the piezoelectric layer are reduced and reduced, there is no deformable void in the piezoelectric layer even if the piezoelectric layer attempts to deform due to stress when external stress is applied to the multilayer piezoelectric element. For this reason, there is no local deformation region, and the entire piezoelectric element is deformed. Further, during driving of the piezoelectric element, there is a problem that self-heating due to driving increases due to the absence of a region that absorbs stress in the piezoelectric layer. In particular, since the heat conduction of the piezoelectric layer is poorer than that of the internal electrode, it is difficult to dissipate heat to the surface of the piezoelectric element. Therefore, once self-heating starts during driving of the piezoelectric element, the piezoelectric characteristics are increased by heating. Due to fluctuations, the drive deformation becomes larger, further overheating proceeds and the drive amount decreases, or local expansion due to local heating causes cracks in the piezoelectric element, resulting in a laminated type There was a problem that the piezoelectric element could not be driven stably.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、長時間の駆動でも変位量が安定した積層型圧電素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element having a stable displacement even when driven for a long time.
本発明の積層型圧電素子は、圧電体層と内部電極層とが交互に積層された積層構造を有する積層型圧電素子であって、前記圧電体層は、金属体を含む空隙を有していることを特徴とするものである。 The multilayer piezoelectric element of the present invention is a multilayer piezoelectric element having a multilayer structure in which piezoelectric layers and internal electrode layers are alternately stacked, and the piezoelectric layer has a gap including a metal body. It is characterized by being.
本発明の積層型圧電素子によれば、圧電体層が有している空隙により、圧電体層内に局所的に変形する領域を形成して応力を吸収し、さらに空隙に含まれている金属体により、圧電体層の熱伝導を向上させて、圧電素子の駆動中に発生した自己発熱を圧電素子表面にまで散逸させることができる。この結果、長時間の駆動でも変位量を安定させることができる。 According to the multilayer piezoelectric element of the present invention, the voids of the piezoelectric layer form a locally deformed region in the piezoelectric layer to absorb the stress, and the metal contained in the voids The body can improve the heat conduction of the piezoelectric layer and dissipate the self-heating generated during the driving of the piezoelectric element to the surface of the piezoelectric element. As a result, the amount of displacement can be stabilized even when driven for a long time.
以下、本発明の積層型圧電素子について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1(a)は、本発明の積層型圧電素子の実施の形態の例を示す斜視図である。図1(b)は、図1(a)に示す例の分解斜視図である。図2は、図1に示す例における圧電素子の積層方向に垂直な方向の、積層方向に隣り合う、すなわち互いに対向する内部電極をそれぞれ含む要部断面図である。 Hereinafter, the multilayer piezoelectric element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Fig.1 (a) is a perspective view which shows the example of embodiment of the lamination type piezoelectric element of this invention. FIG. 1B is an exploded perspective view of the example shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part including internal electrodes that are adjacent to each other in the stacking direction, that is, opposite to each other in the direction perpendicular to the stacking direction of the piezoelectric elements in the example shown in FIG.
図2に示すように、本例の積層型圧電素子1(以下、単に圧電素子1ともいう)は、圧電体層3と内部電極層5とが交互に積層された積層構造の積層体7を有する積層型圧電素子1であって、圧電体層3に金属体13を含む空隙(ボイド)11を有している。
As shown in FIG. 2, the laminated
このように圧電体層3が金属体13を含む空隙11を有していることにより、空隙11により、圧電体層3内に局所的に変形する領域を形成して応力を吸収し、さらに空隙11内の金属体13により、圧電体層3の熱伝導を向上させて、圧電素子1の駆動中に発生した自己発熱を圧電素子1の表面にまで散逸させることができる。この結果、長時間の駆動でも変位量を安定させることができる。
Since the
圧電体層3に含まれる空隙11の大きさは、圧電体層3の厚みに対して50%以下が好ましい。この範囲内とすることにより、空隙11が圧電体層3内に局所的に変形する領域を形成して応力を効果的に吸収し、また、圧電体層3の全面にわたって高い絶縁抵抗を有する効果を奏する。また、空隙11に含まれる金属体13の形状は、積層方向に直交する方向(圧電体層の主面に平行な方向)に伸びていることが好ましい。このときには、空隙11内の金属体13により、圧電体層3の熱伝導を素子側面の方向に優先的に向上させることができて、圧電素子1の駆動中に発生した自己発熱を圧電素子1の表面にまで散逸させる効果が向上する。
The size of the
また、互いに上下に位置するなどして対向する内部電極層5に挟まれた部位に空隙11を有することが好ましい。このときには、積層型圧電素子1の中で、活性層と呼ばれる駆動領域に空隙11によって応力緩和効果と熱散逸効果とをもたらすことができるので、駆動中の発熱を効果的に散逸できる。さらに、異なる極性の内部電極層5間に挟まれた部位においては、局所的加熱を抑えることで、局部的に熱膨張を抑止できるので、圧電素子1に亀裂が発生するのを防止し、積層型圧電素子1を安定して駆動させることができる。
Further, it is preferable to have the
また、内部電極層5は、多数の独立した金属粒子を含む多孔質内部電極層5(特に区別して図示せず)を含み、この多孔質内部電極層5に接する圧電体層3に空隙11を有していることが好ましい。
In addition, the
多数の独立した金属粒子を含む多孔質内部電極層5は、それ自身に応力を緩和する効果があるので、空隙11を有している圧電体層3との相乗効果で、さらに耐久性の高い積層型圧電素子1とすることができる。また、多孔質内部電極層5は熱伝導が他の緻密な内部電極層5よりも低いので、これに金属体13を含む空隙11を近接させることで熱の散逸を効果的に行なうことができるので、耐久性の高い積層型圧電素子1とすることができる。
Since the porous
また、空隙11に含まれている金属体13は、空隙11の壁面に付着していることが好ましい。これによれば、加熱されている圧電体層3に直接金属体13を接することができるので、熱の散逸を効果的に行なうことができることから、耐久性の高い積層型圧電素子1とすることができる。
Further, it is preferable that the
特に、空隙11が金属体13によって充填されていることで、熱の散逸を最も効果的に行なうことができる。この状態は、圧電体層3が層中に周囲が圧電体層3に接している金属体13を有している(金属体13が圧電体層3中に含まれている)ともいえるものである。
Particularly, since the
また、金属体13は、ポーラス(多孔質)状であれば応力の吸収に効果的に寄与し、緻密質であれば熱伝導特性を効果的に向上できる。従って、特に熱が発生して熱がこもりやすい活性層と不活性層との境目に、緻密質な金属体13を含んだ空隙11を配置することによって、高い耐久性を有する積層型圧電素子1とすることができる。
Moreover, if the
また、金属体13は、内部電極層5の主成分と同じ材料から成ることで、熱膨張を内部電極層5と同等とすることができるので、積層型圧電素子1が急速に温度変化するような過酷な環境で使用されることになっても、熱膨張に起因する応力の発生を防止することができるので、長期間にわたって安定して積層型圧電素子1を使用することができる。また、圧電素子1内の熱応力を均等に分散することができる。
Further, since the
また、金属体13が銀であることで、優れた熱伝導を実現すると同時に、銀が比較的柔らかい金属であることから、空隙11が変形しても同時に金属体13が変形することができるものとなり、効果的に応力を吸収することができるので、高い耐久性のある積層型圧電素子1とすることができる。
Further, since the
また、空隙11は、圧電体層3中で閉じている、すなわちいわゆる閉気孔であることで、圧電体層3中において気体を内蔵したダンパーとして機能するものとなるので、有効な応力吸収体として機能し、高い耐久性のある積層型圧電素子1とすることができる。
The
次に、本実施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。
Next, a method for manufacturing the multilayer
まず、圧電体層3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が作製される。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、PbZrO3-PbTiO3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。
First, a ceramic green sheet to be the
次に、内部電極層5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、後述するように焼成することで、交互に積層された圧電体層3および内部電極層5を備えた積層体7を形成することができる。
Next, a conductive paste to be the
このとき、内部電極層5として多数の独立した金属粒子を含む多孔質内部電極層5を形成するには、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、多孔質内部電極層5となる内部電極層5の導電性ペーストとその他の内部電極層5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、多孔質内部電極層5となる内部電極層5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、多孔質内部電極層5となる内部電極層5の銀濃度をその他の内部電極層5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、銀を含んだ液相が、圧電体層3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内部電極層5ができあがることから好ましい。
At this time, in order to form the porous
ここで、圧電体層3中に金属体13を含んだ空隙11を形成するには、カーボンシートに銀または銀-パラジウム等を印刷した後に粉砕した粉末(焼成後に金属体13となる。)を準備し、この粉末をセラミックグリーンシートを作製するときのスラリーに含有させて、空隙用セラミックグリーンシートを作製する。この空隙用セラミックグリーンシートを積層体7を構成するセラミックグリーンシートの一部または全部として用いて積層体7を形成し、これを焼成することによって、金属体13を含む空隙11を有している圧電体層3を備えた積層型圧電素子1を得ることができる。
Here, in order to form the void 11 including the
あるいは、内部電極層5となる導電性ペーストに、銀-パラジウムの比率の異なる導電性ペーストを準備して、濃度勾配を用いて内部電極層5間に金属の拡散を積極的に発生させ、金属拡散の生じる場所になる圧電体層3となるセラミックグリーンシートに空隙11ができやすいようにカーボンを含有させたりバインダーを過剰に含有させたりして、焼成中に圧電体層3に金属を拡散させつつ圧電体層3中に形成される空隙11に金属をトラップさせることによって、金属体13を含む空隙11を有している圧電体層3を備えた積層型圧電素子1を得ることができる。
Alternatively, a conductive paste having a different silver-palladium ratio is prepared as the conductive paste to be the
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5と導通が得られるように外部電極9を形成する。この外部電極9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。
Thereafter, an
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9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9に通電部としてリード線を導電性接着剤(不図示)等で接続する。
Next, the
次に、リード線を介して一対の外部電極9から内部電極層5によって圧電体層3に0.1~3kV/mmの直流電界を印加し、積層体7の圧電体層3を分極することによって、本例の積層型圧電素子1が完成する。そして、リード線を外部の電圧供給部(不図示)に接続し、リード線および外部電極9を介して内部電極層5によって圧電体層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機構として機能させることが可能となる。
Next, a direct current electric field of 0.1 to 3 kV / mm is applied to the
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3は、本発明の噴射装置の実施の形態の例を示す概略断面図である。 Next, the fluid ejecting apparatus as the ejecting apparatus of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of an injection device of the present invention.
図3に示すように、本例の噴射装置21は、一端に噴射空隙23を有する収納容器(容器)25の内部に上記の実施の形態の例に代表される本発明の積層型圧電素子1が収納されている。
As shown in FIG. 3, the
収納容器25内には、噴射空隙23を開閉することができるニードルバルブ27が配設されている。噴射空隙23には、流体通路29がニードルバルブ27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29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27が噴射空隙23を開放すると、流体通路29に供給されていた流体が、噴射空隙23の外部または噴射空隙23に隣接する容器、例えば内燃機関の燃料室(不図示)に噴出されるように構成されている。
In the
また、ニードルバルブ27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25に形成されたシリンダ31と摺動可能なピストン33が配置されている。そして、収納容器25内には、本発明の積層型圧電素子1が収納されている。
Further, the upper end portion of the
このような噴射装置21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33が押圧され、ニードルバルブ27が噴射空隙23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圧電アクチュエータが収縮し、皿バネ35がピストン33を押し返すことによって、噴射空隙23が流体通路29と連通して噴射空隙23から流体の噴射が行なわれるようになっている。
In such an
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29を開放して噴射空隙23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29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。
The fluid ejection operation includes applying a voltage to the multilayer
また、本発明の噴射装置21は、噴射空隙23を有する容器(収納容器)25と、本発明の積層型圧電素子1とを備え、容器25内に充填された流体を積層型圧電素子1の駆動により噴射空隙23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25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25の内部に噴射空隙23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29を通して噴射空隙23に供給されるだけでなく、容器25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25内に充填された流体を噴射空隙23から吐出させてもよい。
In addition, the
なお、本発明において、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21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。
In the present invention, the fluid includes various liquid materials (such as conductive paste) and gas in addition to fuel or ink. By using the
本発明の積層型圧電素子1を採用した本発明の噴射装置21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。
When the
次に、本発明の流体噴射システムについて説明する。図4は、本発明の燃料噴射システムの実施の形態の例を示す概略図である。 Next, the fluid ejection system of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of the fuel injection system of the present invention.
図4に示すように、本例の流体噴射システム41は、高圧流体を蓄えるコモンレール43と、このコモンレール43に蓄えられた流体を噴射する複数の本発明の噴射装置21と、コモンレール43に高圧の流体を供給する圧力ポンプ45と、噴射装置21に駆動信号を与える噴射制御ユニット47とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
噴射制御ユニット47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47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ことができる。
The
圧力ポンプ45は、流体タンク49から流体燃料を高圧でコモンレール43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43に流体を送り込む。
The
コモンレール43では、圧力ポンプ45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21に送り込む。噴射装置21は、上述したように噴射空隙23から所定量の流体を噴射空隙23の外部または噴射空隙23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。
In the
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。 In addition, this invention is not limited to the example of said embodiment, A various change may be performed within the range which does not deviate from the summary of this invention. Further, the present invention relates to a multilayer piezoelectric element, an injection device, and a fuel injection system, but is not limited to the example of the above embodiment, for example, a printing device of an inkjet printer, a pressure sensor, etc. A multilayer piezoelectric element utilizing piezoelectric characteristics can be implemented with the same configuration.
本発明の積層型圧電素子の例を以下のようにして作製した。 An example of the multilayer piezoelectric element of the present invention was produced as follows.
まず、平均粒径が0.4μmのチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)粉末を主成分とする原料粉末にバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み150μmのセラミックグリーンシートAを作製した。そして、セラミックグリーンシートAよりもバインダー量を50質量%増加させたスラリーを作製し、ドクターブレード法で厚み150μmのセラミックグリーンシートBを作製した。 First, a slurry in which a binder and a plasticizer are mixed with a raw material powder mainly composed of lead zirconate titanate (PZT) powder having an average particle size of 0.4 μm is prepared, and a ceramic green sheet A having a thickness of 150 μm is obtained by a doctor blade method. Was made. And the slurry which increased the amount of binders 50 mass% rather than the ceramic green sheet A was produced, and the ceramic green sheet B with a thickness of 150 micrometers was produced by the doctor blade method.
次に、Ag95質量%-Pd5質量%の金属組成である銀-パラジウム合金粉末を含有する原料粉末にバインダーを加えた導電性ペーストAと、Ag100質量%の金属組成である銀粉末を含有する原料粉末にバインダーを加えた導電性ペーストBとを作製した。 Next, a conductive paste A obtained by adding a binder to a raw material powder containing silver-palladium alloy powder having a metal composition of 95% by mass of Ag-Pd of 5% by mass, and a raw material containing silver powder having a metal composition of 100% by mass of Ag A conductive paste B was prepared by adding a binder to the powder.
そして、セラミックグリーンシートAの片面に、導電性ペーストAをスクリーン印刷法により30μmの厚みになるように内部電極層5のパターンで印刷した。そして、導電性ペーストAが印刷された各セラミックグリーンシートAを積層して生積層体を作製した。なお、積層数としては、内部電極層5の数が300層となるように積層し、生積層体の積層方向の両端部には、導電性ペーストAが印刷されていないセラミックグリーンシートAのみをそれぞれ20枚積層し、試料番号1とした。
Then, the conductive paste A was printed on one side of the ceramic green sheet A with a pattern of the
次に、試料番号2においては、積層方向の50番目および250番目に位置する内部電極層5を導電性ペーストBを用いて印刷し、導電性ペーストBを挟む位置の圧電体層3となるシートにはセラミックグリーンシートBを用いた。同様に、試料番号3においては、積層方向の100番目および200番目に位置する内部電極層5を導電性ペーストBを用いて印刷し、試料番号4においては、積層方向の50番目、100番目、150番目、200番目および250番目に位置する内部電極層5を導電性ペーストBを用いて印刷した。
Next, in the sample number 2, the
さらに、試料番号5においては、積層方向の50番目、100番目、150番目、200番目および250番目に位置する内部電極層5を導電性ペーストBを用いて印刷し、導電性ペーストBを挟む位置の圧電体層3となるシートおよびその隣(上下)の圧電体層3となるシートにセラミックグリーンシートBを用いた。
Furthermore, in
次に、それぞれの試料番号の生積層体に所定の温度で脱バインダー処理を施した後、800~1000℃で焼成して、積層体7を得た。
Next, the raw laminate of each sample number was subjected to a binder removal treatment at a predetermined temperature, and then fired at 800 to 1000 ° C. to obtain a
そして、各々の試料番号の積層体7に、所望の寸法に加工した上で、外部電極9をそれぞれ形成した。まず、銀を主成分とする金属粉末にバインダー、可塑剤、ガラス粉末等を添加混合して外部電極9用の導電性ペーストを作製した。この導電性ペーストを、積層体7の側面の外部電極9を形成する箇所にスクリーン印刷等によって印刷した。その後、600~800℃で焼成して、外部電極9を形成した。
And after processing to the desired dimension in the
このようにして作製した各試料を用いて駆動評価を行なった。駆動評価としては、高速応答性評価と耐久性評価とを行なった。まず、外部電極9にリード線を接続し、正極および負極の外部電極9からリード線を介して圧電体層3に3kV/mmの直流電界を15分間印加して分極処理を行ない、積層型圧電素子1を用いた圧電アクチュエータを作製した。得られた圧電アクチュエータに170Vの直流電圧を印加して、初期状態の変位量を測定した。
The drive evaluation was performed using each sample thus prepared. As drive evaluation, high-speed response evaluation and durability evaluation were performed. First, a lead wire is connected to the
高速応答性評価としては、各々の圧電アクチュエータに室温で0~+170Vの電圧の交流電圧を150Hzから徐々に周波数を増加させて印加した。耐久性評価としては、各々の圧電アクチュエータに室温で0~+170Vの電圧の交流電圧を150Hzの周波数で印加して、1×109回まで連続駆動した試験を行なった。これらの試験の結果を表1に示す。 For high-speed response evaluation, an AC voltage of 0 to +170 V at room temperature was applied to each piezoelectric actuator with a frequency gradually increased from 150 Hz. For durability evaluation, an AC voltage of 0 to +170 V was applied to each piezoelectric actuator at a frequency of 150 Hz at room temperature, and a test was continuously performed up to 1 × 10 9 times. The results of these tests are shown in Table 1.
表1に示すように、高速応答性評価の結果としては、表1に示すように、応答性評価を行なった結果として、試料番号1についてのみ、圧電アクチュエータでは、周波数が1kHzを超えた時にうなり音を発していた。これは、試料番号1の積層型圧電素子では、駆動に伴って内部電極層間に局部発熱が生じた際に、熱の散逸が十分にできずに圧電体層の一部が局所的に加熱され、温度上昇に伴う誘電損失の増大から変位速度の遅れが生じ、その結果、圧電体層ごとの変位速度に乱れが生じたためである。さらに、局所的な加熱は圧電体層の変形を大きくするため、これらによって、圧電素子の高速応答性が阻害されたため、印加した交流電圧の周波数に追従できなかったものと考えられる。
As shown in Table 1, as a result of the high-speed response evaluation, as shown in Table 1, as a result of the response evaluation, only the
なお、駆動周波数を確認するために、ヨコガワ製オシロスコープDL1640Lを用いて試料番号1の駆動信号のパルス波形を確認したところ、駆動周波数の整数倍の周波数に相当する箇所に高調波ノイズが確認された。これについて、表1では高調波成分のノイズ発生の欄に「あり」で示した。
In order to check the drive frequency, the pulse waveform of the drive signal of
また、耐久性評価の結果としては、試料番号1では、耐久性評価試験後の変位量(1×109サイクル後の変位量)は5μmとなり、耐久性評価試験前と比較して90%近く({(45-5)/45}×100=88.9(%))低下していた。また、試料番号1の圧電アクチュエータでは、連続駆動後(1×109回)に圧電素子の積層部分の一部に剥がれが見られた。
As a result of the durability evaluation, in Sample No. 1, the displacement amount after the durability evaluation test (displacement amount after 1 × 10 9 cycles) is 5 μm, which is nearly 90% compared with that before the durability evaluation test. ({(45-5) / 45} × 100 = 88.9 (%)). Further, in the piezoelectric actuator of
一方、試料番号2~5の圧電アクチュエータでは、いずれも連続駆動後(1×109回)に圧電素子の積層部分の剥がれは確認されなかった。また、耐久性評価試験後の変位量の低下が3μm以下であり、耐久性評価試験前と比較して変位量の低下は8%以下({(40-37)/40}×100=7.5(%))に抑えられていた。特に、試料番号5の圧電アクチュエータでは、1×109サイクル後も変位量の低下が確認されず、非常に高い耐久性を有していることが分かった。 On the other hand, in each of the piezoelectric actuators of sample numbers 2 to 5, no peeling of the laminated portion of the piezoelectric element was confirmed after continuous driving (1 × 10 9 times). Further, the decrease in the displacement after the durability evaluation test is 3 μm or less, and the decrease in the displacement is 8% or less ({(40−37) / 40} × 100 = 7. 7) compared with that before the durability evaluation test. 5 (%)). In particular, it was found that the piezoelectric actuator of Sample No. 5 has very high durability since no decrease in displacement was confirmed even after 1 × 10 9 cycles.
さらに、耐久性評価試験の後、積層型圧電素子を切断して、顕微鏡を用いて観察したところ、試料番号2~5のいずれにおいても、圧電体層中に空隙と空隙に含まれた金属体とが見つかった。これらは、表1において、金属体を含有するボイド(空隙)の欄に「あり」で示した。 Further, after the durability evaluation test, the multilayer piezoelectric element was cut and observed with a microscope. As a result, in any of sample numbers 2 to 5, the voids and the metal bodies contained in the voids were included in the piezoelectric layer. And found. In Table 1, these are indicated as “Yes” in the column of voids (voids) containing a metal body.
また、空隙が応力を過剰に吸収したことに起因して、多数の独立した金属粒子を含む多孔質内部電極層においては、空隙に近い領域で、わずかに金属粒子が隣接する圧電体層から剥がれていた。 In addition, in the porous internal electrode layer containing a large number of independent metal particles due to excessive absorption of stress by the voids, the metal particles are slightly peeled off from the adjacent piezoelectric layer in the region close to the voids. It was.
なお、試料番号5においては、初期状態の変位量が38μmであり、試料番号2~4が40μmであったのに対して相対的に小さかった。これは、内部電極層において、耐久性を向上させる、多数の独立した金属粒子を含む多孔質内部電極層における空隙が多かったため、この内部電極層における空隙が積層体の変位を吸収したことが理由として挙げられる。 In Sample No. 5, the initial displacement was 38 μm, which was relatively small compared to Sample Nos. 2 to 4 of 40 μm. This is because, in the internal electrode layer, there were many voids in the porous internal electrode layer containing a large number of independent metal particles to improve durability, and the voids in this internal electrode layer absorbed the displacement of the laminate. As mentioned.
1・・・積層型圧電素子
3・・・圧電体層
5・・・内部電極層
7・・・積層体
9・・・外部電極
11・・・空隙
13・・・金属体
21・・・噴射装置
23・・・噴射空隙
25・・・収納容器(容器)
27・・・ニードルバルブ
29・・・流体通路
31・・・シリンダ
33・・・ピストン
35・・・皿バネ
41・・・燃料噴射システム
43・・・コモンレール
45・・・圧力ポンプ
47・・・噴射制御ユニット
49・・・燃料タンク
DESCRIPTION OF
27 ...
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