層疊型壓電元件、利用該元件的噴射裝置及燃料噴射系統的制作方法

專利名稱：層疊型壓電元件、利用該元件的噴射裝置及燃料噴射系統的制作方法
技術領域：
本発明涉及例如用于驅動元件(壓電執行元件)、傳感器元件及電路元件的層疊型壓電元件(以下，也稱為元件)。作為驅動元件，例如舉出汽車發動機的燃料噴射裝置、噴墨等液體噴射裝置、光學裝置等精密定位裝置、防震裝置。作為傳感器元件，例如舉出燃燒壓カ傳感器、爆震傳感器、加速度傳感器、負荷傳感器、超聲波傳感器、壓敏傳感器及偏航速率傳感器。作為電路元件，例如舉出壓電陀螺儀、壓電開關、壓電變壓器、壓電斷路器。
背景技術：
作為現有的層疊型壓電元件中的外部電極，如專利文獻I所述，利用具備銀等導電材料和玻璃的導電性膏。通過將該導電性膏涂覆在層疊體的側面并進行烘焙，從而形成了外部電極。層疊型壓電元件需要推進小型化的同時，在大的壓力下需要確保大的位移量。因此，要求能夠在施加更高電場且長時間連續驅動的苛刻條件下使用。專利文獻I日本特開2005-174974號公報可是，在利用專利文獻I所述的外部電極的層疊型壓電元件中，在高電場，高壓力或長時間的連續驅動的苛刻條件下使用過程中，外部電極的一部分可從層疊體的側面剝
離。 這是由于，元件因通電而 在層疊方向上伸長并且在與層疊方向正交的方向上收縮。由于該伸縮，在層疊體的側面產生翹曲，在層疊體側面和外部電極的接合部被施加應力。由于該應力，存在在外部電極也產生翹曲且從層疊體的側面剝離的情況，內部電極的一部分不通電、層疊型壓電元件的位移量可能下降。

發明內容
本發明是鑒于上述課題進行的，其目的在于提供ー種改善了在上述苛刻條件下使用過程中位移量降低的層疊型壓電元件。為了達成上述目的，本發明的層疊型壓電元件具備:具有多個壓電體和多個內部電極且所述壓電體和所述內部電極交替層疊的層疊體、和形成在該層疊體的側面的外部電極，其中所述外部電極具有:基部、和從該基部向外側突出的第I凸部。另外，本發明的噴射裝置其特征在于，具備:上述記載的層疊型壓電元件和噴射孔，通過所述層疊型壓電元件的驅動使液體從所述噴射孔吐出。而且，本發明的燃料噴射系統具備:具備高壓燃料的共軌、噴射蓄積在該共軌中的燃料的上述的噴射裝置、和對所述噴射裝置給予驅動信號的噴射控制系統。發明效果
根據本發明的層疊型壓電元件，通過外部電極具有向外側突出的第I凸部，從而抑制了在外部電極發生的翹曲。因此，抑制了外部電極從層疊體剝離。結果，由于能夠對內部電極穩定地通電，所以能夠抑制層疊型壓電元件的位移量的降低。


圖1是表示本發明的第I實施方式所涉及的層疊型壓電元件的立體圖。圖2是第I實施方式所涉及的層疊型壓電元件，與層疊方向平行的剖面的剖面圖。圖3是具備圖2中的第I凸部的部分的放大剖面圖。圖4A是本發明的第2實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的側視圖。圖4B是本發明的第3實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的側視圖。圖4C是本發明的第4實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的側視圖。圖5是本發明的第5實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的放大剖面圖。圖6是本發明的第6實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的放大剖面圖。圖7A是本發明的第7實施方式所涉及的層疊型壓電元件、與層疊方向正交的面、包括低剛性層的剖面的剖面圖。圖7B是本發明的第8實施方式所涉及的層疊型壓電元件、與層疊方向正交的面、包括低剛性層的剖面的剖面圖。圖8是本發明的第9實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的放大剖面圖。圖9是表示本發明的一個實施方式所涉及的噴射裝置的概略剖面圖。圖10是表示本發明的一個實施方式所涉及的燃料噴射系統的概略框圖。符號說明:1-層疊型壓電元件(元件)，3-壓電體層，5-內部電極，7-層疊體，9-外部電極，9a-基部，9b-第I凸部，9c-第2凸部，11_低剛性層，13-空隙，15-金屬部，17-陶瓷部，19-噴射裝置，21-噴射孔，23-收納裝置，25-針形閥，27-流體通路，29-氣缸，31-活塞，33-碟形彈簧,35-燃料噴射系統,37-共軌(common rail), 39-壓カ泵,41-噴射控制單元，43-燃料罐。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的層疊型壓電元件進行詳細說明。圖1是表示本發明的第I實施方式所涉及的層疊型壓電元件的立體圖。圖2是圖1所示的元件的與層疊方向平行的剖面的剖面圖。圖3是具備圖2中的第I凸部的部分的放大剖面圖。如圖1 3所示，本實施方式所涉及的元件I具有層疊體7，所述層疊體7具備多個壓電體層3和多個內部電極5，且壓電體層3和內部電極5交替層疊。外部電極9分別位于層疊體7對置的2個側面，與內部電極5的端部每隔ー層交錯地電導通。外部電極9具有:基部9a和從基部9a向外側突出的第I凸部％。由此，通過外部電極9具有第I凸部％，依據下述理由，抑制了外部電極9的翹曲、抑制了外部電極9從層疊體7剝離。具體地說，在驅動元件I吋，由于元件I的側面翹曲，故在外部電極9產生翹曲的應カ起作用。可是，通過外部電極9具有向外側突出的第I凸部％，由于第I凸部9b發揮支柱的作用，故針對上述的應カ能夠具有高的斥力(阻力)。因此，抑制了層疊體7及外部電極9的翹曲。因此，抑制了外部電極9從層疊體7剝離。如圖3所示，第I凸部9b的高度(大小)H優選在0.5iim以上。因此，第I凸部9b作為支柱的效果提聞了，能夠進一步減小外部電極9的翅曲。另外，為了進一步提聞了第I凸部9b作為支柱的效果，第I凸部9b的高度進而優選在5 iim以上。另外，在本實施方式中，如圖3所示，第I凸部9b的高度是指以基部9a的表面為基準的第I凸部9b的頂部的高度。另外，在成為基準的基部9a的表面有凹凸(表面光潔度)的情況下，基部的表面光潔度曲線中的中心線被視作基準。這里，因表面光潔度引起的凹凸所包含的凸部和第I凸部％，能夠如下明確進行區分。即，因表面光潔度引起的凹凸所包含的凸部，由在外部電極9的表面構成外部電極9的結晶粒子的隆起、因外部電極9表面的研磨處理及外部電極9的熱處理等引起的構成外部電極9的結晶粒子的脫離而形成，所以凸部的大小成為與構成外部電極9的結晶粒子的尺寸幾乎相等的大小。而第I凸部9b是通過在基部9a的表面涂覆導電性膏等來形成圖案，因而其大小與構成外部電極9的結晶粒子的尺寸相比為相當大的尺寸。因此，通過顯微鏡觀察基部9a的表面及第I凸部9b的表面，能夠在這些表面確認因表面光潔度引起的凹凸所包含的凸部，所以第I凸部9b和因表面光潔度引起的凹凸所包含的凸部能夠容易區分。另外，在圖1中，雖然外部電極9分別位于層疊體7對置的2個側面，但是外部電極9也可以分別位于層疊體7相鄰的2個側面，或者位于同一側面。接著，對本發明的第2實施方式進行說明。圖4A是第2實施方式所涉及的層疊型壓電元件中的具備第I凸部的部分的側視圖。在第2實施方式中，如圖4A所示，作為第I凸部9b而設置為如下形狀:與層疊方向S平行的方向的寬度和與層疊方向S正交的方向P的寬度大致相等的半球狀的形狀。另夕卜，如圖4A所示，在側視元件I時，在基部9a和第I凸部9b的交界是曲線的情況下，抑制了應カ局部集中于該交界的一部分。因此，能夠使應力分散于寬范圍內。接著，對本發明的第3實施方式進行說明。圖4B是第3的實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的側視圖。如圖4B所示，關于第I凸部9b而言優選，與層疊方向S平行的方向的縱向長LI相比，與層疊方向S正交的方向P的橫向長L2大。在將外部電極9的基部9a向層疊體7進行燒結時，在外部電極9中因收縮向與層疊方向S正交的方向作用翹曲的應力。為此，通過具有上述形狀的第I凸部％，從而能夠進ー步提高第I凸部9b作為支柱的效果。這里，在本說明書中，縱向長LI及橫向長L2如下定義使用。
S卩，縱向長LI是通過假設在外部電極9的基部9a的表面引出如下兩條假設線時的兩條假設線之間的間隔來定義的，所述兩條假設線與層疊方向S正交且與第I凸部9b的外周相切。另外，橫向長L2是通過假設在外部電極9的基部9a的表面引出如下兩條假設線時的兩條假設線之間的間隔來定義的，所述兩條假設線與層疊方向S平行且與第I凸部9b的外周相切。另外，外部電極9的基部9a的表面是與形成有外部電極9的層疊體7的側面實質地平行的平面。接著，對本發明的第4實施方式進行說明。圖4C是第4實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的側視圖。如圖4C所示，第I凸部9b還優選形成為，與層疊體7的層疊面平行、即第I凸部9b的長邊方向與層疊方向S正交。通過具有這樣的形狀的第I凸部％，從而能夠進一歩抑制外部電極9基部9a的向層疊方向S正交的方向P翹曲的收縮。另外，如圖1所示，第I凸部9b優選從外部電極9的寬度方向的一個端部形成到另ー個端部。雖然外部電極9的寬度方向的一個端部及另ー個端部比較容易剝離，但是因為在該部分有第I凸部％，所以降低了外部電極9的寬度方向的一個端部及另ー個端部從層疊體7剝離的可能性。通過在外部電極9的寬度方向的一個端部及另ー個端部形成有第I凸部％，從而能夠減小寬度方向上的上述翹曲的不平衡。為此，能夠抑制應カ集中于外部電極9的一部分。結果，進ー步降低了產生外部電極9從層疊體7剝離的可能性。接著，對本發明的第5實施方式進行說明。圖5是第5實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的放大剖面圖。如圖5所示，第I凸部9b優選按照與內部電極5的端部對置的方式配置在內部電極5的側方。通過使抑制基部9a的翹曲、提高外部電極9和層疊體7的接合性的第I凸部9b位于內部電極5的側方，從而能夠提高內部電極5和外部電極9的接合性。因此，能夠經由外部電極9穩定地向內部電極5施加電壓，從而即使在長時間使用元件I的情況下也能抑制位移量的降低。另外，如圖1所示的第I實施方式，第I凸部9b優選在層疊方向S上并列配置多個。通過具有多個第I凸部％，從而能夠使應力分散于各自的第I凸部％。另外，通過在層疊方向S上存在多個第I凸部％，根據下述理由，能夠在外部電極9的層疊方向S上的寬范圍內抑制翹曲。具體地說，在第I凸部9b為ー個的情況下，越遠離第I凸部9b越容易在外部電極9中產生翹曲。但是，在層疊方向S上具有多個第I凸部9b的情況下，因為2個第I凸部9b所夾持的部位，在層疊方向S的兩端分別由第I凸部9b抑制了翹曲，所以能夠在該部位整體大幅度地降低翹曲。即，這2個第I凸部9b是以相互作用的方式抑制外部電極9的翹曲，而不是以分別作用的方式抑制外部電極9的翹曲。另外，第I凸部9b可以設置在層疊體7中的內部電極5的全部層數的1/2以下的每個層數，優選設置在全部層數的1/8以下的每個層數，更優選設置在全部層數的1/15以下的每個層數。通過第I凸部％形成在層疊體7中的內部電極5的全部層數的1/2以下的每個層數，因為第I凸部％數變多，所以能夠減小外部電極9的層疊方向S上的接合強度的離散偏差。另外，此時優選有規則地存在多個第I凸部％，即按照一定規則配置多個。由此，通過有規則地具有多個第I凸部％，從而能夠使施加在層疊體7和外部電極9的接合面上的應カ的離散偏差減小、能夠抑制應カ集中于層疊體7和外部電極9的接合面的一部分。因為能夠減小層疊體7的內部的應カ的離散偏差，所以能夠減小在壓電體層3或內部電極5產生裂縫的可能性。這里，有規則地配置多個第I凸部9b是指如下概念:包括配置有多個第I凸部9b的所有間隔相同的情況，也包括以在層疊體7的側面能夠沿著層疊方向S大致均勻且堅固地接合外部電極9的程度，各第I凸部9b的配置間隔近似的情況。具體地說，第I凸部9b的配置間隔相對各第I凸部％的配置間隔的平均值，優選在±20%的范圍內，更優選在±15%的范圍內，更優選所有都相同。第I凸部9b尤其優選規則地配置在壓電位移量大、層疊體7的層疊方向S的中央部分。并且還可以是第I凸部9b的間隔向端部依次變窄或變寬的配置等。另外，如圖5所示的第5實施方式，外部電極9優選具有第2凸部9c，所述第2凸部9c在與第I凸部9b對應的位置向內側突出。通過具有這樣的第2凸部9c，從而外部電極9能夠具有局部更大的厚度。為此，能夠得到第I凸部9b及第2凸部9c作為支柱的效果。另外，在第2凸部9c埋入層疊體7的情況下，該第2凸部9c作為楔子起作用。為此，能夠提高層疊體7和外部電極9的接合性。接著，對本發明的第6實施方式進行說明。圖6是第6實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的放大剖面圖。如圖6所示，層疊體7優選具備低剛性層11，所述低剛性層11與壓電體層3及內部電極5相比剛性低。低剛性層11與內部電極5及壓電體層3相比剛性低。為此，在應力施加于元件I的情況下，低剛性層11優先斷裂。由此，通過使低剛性層11斷裂，能夠減小施加于壓電體層3及內部電極5上的應力，因此能夠降低內部電極5或壓電體層3破損的可能性。在第6實施方式中，所謂低剛性層11是指，與壓電體層3及內部電極5相比，層內的結合力和/或與相鄰的層的結合力弱、剛性小的層。作為低剛性層11，具體舉出如下的例子:通過與壓電體層3及內部電極5相比剛性低的材質形成的層，或者與壓電體層3及內部電極5相比含有較多空隙來減小層的剛性的層。例如通過從與層疊方向S正交的方向P向元件I施加負荷，能夠容易比較低剛性層11、壓電體層3及內部電極5的剛性。具體地說，通過JIS3點彎曲試驗(JIS R 1601)等，從與層疊方向S正交的方向P向元件I施加負荷，從而能夠進行判斷。在進行上述試驗時，只要確認元件I在哪個部分斷裂即可。而該斷裂地方是元件I中剛性最低的地方。因為第6實施方式的元件I具備低剛性層11，所以在進行JIS3點彎曲試驗時，與壓電體層3及內部電極5相比，在該低剛性層11、或低剛性層11和壓電體層3的界面更容易引起斷裂。為此，根據斷裂的地方是壓電體層3或內部電極5，還是低剛性層11或低剛性層11和壓電體層3的界面，能夠確認有無低剛性層U。另外，在試驗片小、無法利用上述JIS3點彎曲試驗的情況下，只要根據以下的方法即可確認。即，以上述的JIS3點彎曲試驗為基準，將元件I加工成長方形的棱柱來制作試驗片。然后，將該試驗片放置在按一定距離配置的2支點上。進ー步，將負荷施加到支點間的中央的I點。從而，能夠確認有無低剛性層U。另外，如圖6所示，第I凸部9b還優選至少配置在低剛性層11的側方。如上述，通過使低剛性層11斷裂，從而緩和了施加到元件I的應力。另ー方面，因在低剛性層11產生的裂縫，在外部電極9中位于低剛性層11的側方的部分相對地更容易產生裂縫。可是，在本實施方式中，通過使厚度大的第I凸部9b至少位于低剛性層11的側方，從而能夠降低因該裂縫的伸展引起的外部電極9斷裂的可能性，尤其是基部9a斷裂的可能性。接著，對本發明的第7實施方式進行說明。圖7A是第7實施方式所涉及的層疊型壓電元件、與層疊方向S正交的面、包括低剛性層的剖面的剖面圖。如圖7A所示，低剛性層11優選具有隔著空隙13相互隔離的多個金屬部15。由于金屬成分容易變形，所以緩和應カ的效果大。另外，因為是與構成層疊方向S上相鄰的壓電體層3的壓電體粒子不同的材質，所以在金屬部15發生的裂縫容易殘留到金屬部15的內部或金屬部15的表面。結果，能夠抑制裂縫在壓電體層3中伸展。而且，通過多個金屬部15隔著空隙13相互隔離，從而各金屬部15更容易發生位移。另外，通過低剛性層11具有空隙13，從而能夠更容易地使外部電極9的一部分進入到空隙13中。為此，因錨固效應(anchor effect)能夠更牢固地接合外部電極9和層疊體7的側面。接著，對本發明的第8實施方式進行說明。圖7B是第8實施方式所涉及的層疊型壓電元件、與層疊方向S正交的面、包括低剛性層的剖面的剖面圖。如圖7B所示，低剛性層11具有隔著空隙13相互隔離的多個陶瓷部17，也是有效的。由于多個陶瓷部17隔著空隙13相互隔離，所以各陶瓷部17容易變形。為此，能夠減小剛性、減小施加到壓電體層3及內部電極5的應力。另外，萬一裂縫從低剛性層11伸展到在層疊方向S上相鄰的內部電極5，由于低剛性層11由作為絕緣體的陶瓷部17構成，所以能夠降低產生電短路的可能性。而且，更優選陶瓷部17由與壓電體層3相同的成分構成。因此，因為能夠提高低剛性層11和壓電體層3的接合性，所以容易維持元件I的外形。接著，對本發明的第9實施方式進行說明。圖8是第9實施方式所涉及的層疊型壓電元件、具備第I凸部的部分的放大剖面圖。如圖8所示，優選具有位于內部電極5及低剛性層11各自的側方的多個第I凸部%，位于低剛性層11的側方的第I凸部9b的高度優選比位于內部電極5的側方的第I凸部9b的高度大。如上述，第I凸部9b位于側方的部分通過該第I凸部9b抑制了翹曲，所以接合性高。另ー方面，為了與內部電極5通電，需要提高內部電極5和基部9a的接合性。另外，在本實施方式中，在低剛性層11發生裂縫。然后，應カ容易集中于層疊體7和外部電極9的接合性高的部分。為此，通過具有上述形式的第I凸部％，從而由低剛性層11既能緩和應力又能提高內部電極5和外部電極9的接合性。另外，此時與第5實施方式同樣地，優選具有在與第I凸部9b對置的位置向內側突出的第2凸部9c。接著，對本實施方式所涉及的層疊型壓電元件I的制法進行說明。首先，制作成為壓電體層3的陶瓷生片(ceramic green sheet)。具體地說,對壓電陶瓷的煅燒粉末、由丙烯系、丁縮醛系等的有機高分子構成的粘合劑和增塑劑進行混合，來制作生料(slurry)。然后,通過利用刮刀法(doctor blade method)或班光親法(calenderroll method)等的帶成型法，制作由生料構成的陶瓷生片。作為壓電陶瓷，只要具有壓電特性即可，例如可以采用由PbZrO3-PbTiO3等構成的I丐鈦礦型(perovskite)氧化物等。另夕卜，作為增塑劑，可以采用DBP(鄰苯ニ甲酸ニ丁酯:dibutyl phthalate)、D0P(鄰苯ニ甲酸ニ辛酉旨:Dioctyl phthalate)等。接著，制作成為內部電極5的導電性膏。具體地說，通過將粘合劑及增塑劑添加混合到銀-鈀合金等的金屬粉末中，從而能制作導電性膏。利用絲網印刷法將該導電性膏配設到上述陶瓷生片上，并通過后述的方法進行燒制，從而能夠形成壓電體層3及內部電極5。低剛性層11例如能夠通過下述生料而構成:在與成為內部電極5的導電性膏相比添加了更多粘合劑的生料、與成為壓電體層3的生料相比添加了更多粘合劑的生料、或者在成為內部電極5的導電性膏或成為壓電體層3的生料中混入丙烯球的生料。通過利用絲網印刷法將成為上述的低剛性層11的生料配設在陶瓷生片上，由此在燒制或脫脂的エ序中粘合劑及丙烯球的飛散成分飛散，所以能夠形成隔著空隙13相互隔離的金屬部15或陶瓷部17。并且，形成低剛性層11的方法并不限定于上述方法。例如，通過變更絲網的網眼的度數或圖案形狀也能形成上述形態的低剛性層11。另外，為了不使導電性膏通過絲網而進行遮掩(masking)，同樣地導電性膏的通過不充分，所以能夠形成上述的低剛性層11。因為橢圓或圓形等的大致圓形緩和應力的效果好，所以掩模的開ロ部的形狀優選這些形狀。然后，在層疊型壓電元件I的外表面形成外部電極9，以使能夠與露出端部的壓電體層3導通。該外部電極9，通過在銀粉末和玻璃粉末中添加粘合劑來制作銀玻璃膏，并對此進行印刷、干燥粘結或燒結而能夠得到。為了形成第I凸部％，在成為基部9a的部分絲網印刷銀玻璃導電性膏之后，只要在成為第I凸部％的部分再次絲網印刷銀玻璃導電性膏即可。即，作為形成第I凸部9b的方法之一，只要利用遮掩了第I凸部9b以外的部分的絲網即可。為了形成第2凸部9c，利用切割等裝置，在層疊型壓電元件I的外表面的形成第2凸部9c的位置形成槽，通過在其上絲網印刷銀玻璃導電性膏，從而能夠在該槽部配設銀玻璃導電性膏，形成第2凸部9c。另外，在隔著空隙13設置具備金屬部15或陶瓷部17的低剛性層11的情況下，根據毛細現象，銀玻璃導電性膏的一部分被填充到空隙13的一部分中。由此，能夠形成第2凸部9c。此時，為了容易地將銀玻璃導電性膏填充到空隙13，優選銀玻璃導電性膏的燒結溫度是銀玻璃導電性膏中含有的玻璃成分的軟化點以上的溫度。接著，將形成了外部電極9的層疊體7浸潰到含有由硅橡膠構成的外裝樹脂的樹脂溶液中。然后，通過對樹脂溶液進行真空除氣，從而能使硅樹脂緊貼于層疊體7的外周側面的凹凸部，然后從樹脂溶液中取出層疊體7。由此，硅樹脂被涂敷到層疊體7的側面。然后，利用導電性粘結劑等將作為通電部的引線連接到外部電極9上。通過將0.1 3kV/mm的直流電壓施加到ー對外部電極9上并對層疊體7進行極化處理，從而完成了本實施方式的層疊型壓電元件I。通過經由引線連接外部電極9和外部的電源，將電壓施加到壓電體層3上，從而能根據逆壓電效應使各壓電體層3位移較大。由此，例如能作為向發動機噴射供給燃料的汽車用燃料噴射閥而發揮作用。接著，對本發明的一個實施方式所涉及的噴射裝置進行說明。圖9是表示本發明的一個實施方式所涉及的噴射裝置的概略剖面圖。如圖9所示，本實施方式的噴射裝置19，在一端具有噴射孔21的收納裝置23的內部收納了上述實施方式所代表的元件I。在收納裝置23內配設了能開閉噴射孔21的針形閥25。噴射孔21被配設成根據針形閥25的移動可與流體通路27連通。該流體通路27與外部的流體供給源連接，在始終高壓下流體被提供給流體通路27。因此，若針形閥25打開噴射孔21，則提供給流體通路27的流體被噴出到外部或相鄰的容器，例如內燃機的燃料室內(未圖示)。另外，針形閥25的上端部直徑變大，在收納裝置23中配置形成的氣缸29及能夠滑動的活塞31。另外，在收納裝置23內收納了上述元件I。在這種噴射裝置19中，若元件I被施加電壓而伸長，則按壓活塞31，針形閥25關閉噴射孔21，從而停止了流體的供給。另外，若停止電壓的施加，則元件I收縮，碟形彈簧33將活塞31推回去，噴射孔21與流體通路27連通從而進行流體的噴射。另外，也可以采用如下構成:通過向元件I施加電壓來打開流體流路33，通過停止電壓的施加來關閉流體流路33。另外，本發明的噴射裝置19也可以構成為:具備具有噴射孔21的容器和上述元件1，通過元件I的驅動而使填充到容器內的流體從噴射孔21吐出。S卩，元件I不一定需要處于容器的內部，只要以通過元件I的驅動向容器的內部施加壓カ的方式構成即可。另外，在本發明中，所謂流體除了包括燃料、墨水等以外，還包括各種液狀液體(導電性膏等)及氣體。通過利用噴射裝置19，從而能夠控制流體的流量及噴出定吋。如果將采用了本實施方式的元件I的噴射裝置19用于內燃機，則與現有的噴射裝置19相比，能夠向發動機等的內燃機的燃料室更長時間、更高精度地噴射燃料。接著，對本發明的一個實施方式所涉及的燃料噴射系統進行說明。圖10是表示本發明的一個實施方式所涉及的燃料噴射系統的概略圖。如圖10所示，本實施方式的燃料噴射系統35具備:蓄積高壓流體的共軌37、噴射蓄積在該共軌37中的流體的多個上述噴射裝置19、向共軌37供給高壓流體的壓カ泵39、和向噴射裝置19給予驅動信號的噴射控制單元41。噴射控制単元41基于外部信息或來自外部的信號來控制流體噴射的量或定時。例如，在將噴射控制單元用于發動機的燃料噴射的情況下，能夠ー邊利用傳感器等感測發動機的燃燒室內的狀況ー邊控制燃料噴射的量或定時。壓カ泵39發揮如下作用:在高壓下將流體燃料從燃料罐43送入共軌37。例如，在發動機的燃料噴射系統的情況下，在1000 2000氣壓(約IOlMPa 約203MPa)左右、優選1500 1700氣壓(約152MPa 約172MPa)左右下，將燃料送入共軌37。在共軌37中蓄積從壓カ泵39送來的燃料，并適當地送入噴射裝置19。噴射裝置19如上述將從噴射孔21噴射出的一定的流體從噴射裝置19噴射到外部或相鄰的容器中。例如，在發動機的情況下，將燃料以霧狀的方式噴射到燃燒室內。另外，本發明并不限定于上述實施方式，只要在不脫離本發明宗g的范圍內都能進行各種變更。實施例如下制作具備層疊型壓電元件I的壓電執行元件。首先，制作了如下生料:該生料混合了以平均粒徑0.4 的鋯酸鉛-鈦酸鉛(PbZrO3-PbTiO3)作為主要成分的壓電陶瓷的煅燒粉末、粘合劑及增塑劑。利用該生料，采用刮刀法制作出成為厚度150i!m的壓電體層3的陶瓷生片。另外，在銀-鈀合金中添加粘合劑，制作了成為內部電極5的導電性膏A。進一歩，在導電性膏A中添加了平均粒徑0.5 ii m的丙烯球，使其相對銀-鈀合金100體積％為200體積％。由此，制作出導電性膏B，所述導電性膏B成為具備隔著空隙13相互隔離的金屬部15的低剛性層11。在上述陶瓷生片的單面通過絲網印刷法印刷導電性膏A或導電性膏B。另外，層疊300枚印刷有這些導電性膏A、B的薄片。然后，通過在980 1100°C下燒制而得到了層疊體7。在樣品號碼I及2中，在上述陶瓷生片的單面通過絲網印刷法印刷厚度4 pm的導電性膏A。然后，層疊300枚印刷有該導電性膏A的陶瓷生片。進而，通過在980 1100°C下燒制而得到了層疊體7。另外，在樣品號碼3中，在上述陶瓷生片的單面通過絲網印刷法印刷厚度4pm的導電性膏A或導電性膏B。然后，層疊300枚印刷有這些導電性膏A、B的陶瓷生片，使得在印刷有導電性膏A的陶瓷生片的每20層配設印刷有導電性膏B的陶瓷生片。進ー步，通過在980 1100°C下燒制而得到了層疊體7。
`
接著，通過在平均粒徑2 U m的銀粉末、和剰余部分以平均粒徑2 u m的硅作為主要成分的軟化點為650°C的玻璃粉末的混合物中添加粘合剤，從而制作出成為外部電極9的銀玻璃膏。然后，在層疊體7的側面通過絲網印刷而配設30 ii m的厚度的銀玻璃膏。另外，在樣品號碼2及3中，通過在第I凸部9b所處的部分再次印刷銀玻璃膏，從而形成了 7 y m的厚度的第I凸部％。然后，通過在700°C下進行30分鐘的燒結，從而形成了外部電極9。另外，在樣品號碼3中，由于具備了具有空隙13的低剛性層11，所以銀玻璃膏埋入相當于低剛性層11的部分而形成了向內側突出的第2凸部9c。然后，在外部電極9上連接引線，在正極及負極的外部電極9經由引線施加15分鐘3kV/_的直流電場，進行極化處理。由此，制作出利用了層疊型壓電元件I的壓電執行元件。在向所得到的壓電執行元件施加160V的直流電壓時，在層疊方向S上得到位移量40 u m0而且，進行了如下的試驗:在室溫下以150Hz的頻率對該壓電執行元件施加OV +160V的交流電壓，直到連續驅動I X IO9次及I X IOltl次為止。在表I中示出所得到的結果。表I
權利要求
1.種層疊型壓電元件，具備: 層疊體，其具有多個壓電體和多個內部電極，且所述壓電體和所述內部電極交替層疊；和 外部電極，其形成在該層疊體的側面， 其特征在于，所述外部電極具有: 基部，其包含銀；和 第I凸部，其與該基部成為一體井向外側突出，且包含銀。
2.據權利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述第I凸部的縱向長比橫向長小，所述縱向長是通過在所述基部的表面與層疊方向正交且與所述第I凸部的外周相切的兩條直線間的間隔來定義的，所述橫向長是通過在所述基部的表面與層疊方向平行且與所述第I凸部的外周相切的兩條直線間的間隔來定義的。
3.據權利要求2所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述第I凸部的長邊方向與層疊方向正交。
4.據權利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述第I凸部從所述基部 的一個端部延伸到另ー個端部。
5.據權利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述第I凸部形成為與所述內部電極的端部對置。
6.據權利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述第I凸部在層疊方向上并列配置多個。
7.據權利要求6所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述多個第I凸部按照一定規則配置。
8.據權利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述外部電極具有第2凸部，該第2凸部在與所述第I凸部對應的位置向內側突出。
9.據權利要求1所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述層疊體具備低剛性層，所述第I凸部至少位于所述低剛性層的側方，其中所述低剛性層與所述壓電體層及所述內部電極平行且與所述壓電體層及所述內部電極相比剛性低。
10.據權利要求9所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 所述低剛性層具有隔著空隙相互隔離的多個金屬部。
11.據權利要求9所述的層疊型壓電元件，其特征在干， 在所述內部電極及所述低剛性層各自的側方具有所述第I凸部，位于所述低剛性層的側方的所述第I凸部的高度，比位于所述內部電極的側方的所述第I凸部的高度大。
12.種噴射裝置，其特征在于，具備: 權利要求1所述的層疊型壓電元件；和 噴射孔， 通過所述層疊型壓電元件的驅動使液體從所述噴射孔吐出。
13.種燃料噴射系統，其特征在于，具備: 共軌，其具備高壓燃料；權利要求12所述的噴射裝置，其噴射蓄積在該共軌中的燃料；和噴射控制系統，其對所述 噴射裝置給予驅動信號。
全文摘要
本發明提供一種改善了在苛刻條件下使用過程中位移量降低的層疊型壓電元件。為此，層疊型壓電元件具備具有多個壓電體和多個內部電極且壓電體和內部電極交替層疊的層疊體、和形成在該層疊體的側面的外部電極，其中外部電極具有基部、和從該基部向外側突出的第1凸部。
文檔編號H01L41/083GK103094469SQ20131002284
公開日2013年5月8日 申請日期2008年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者中村成信 申請人:京瓷株式會社