(57)【要約】      （修正有）【課題】高湿度環境下において、絶縁抵抗が劣化しない、安価で製造が容易な積層型圧電アクチュエータを提供する。【解決手段】積層型圧電アクチュエータは、金属ケース管９と金属ケース上板８と金属ケース底板１０からなる金属ケースの中央部に、積層型圧電セラミックス素子１を固定し、金属ケース管９の内壁と積層型圧電セラミックス素子１の側面との間にシート状吸湿剤６２を備える。シート状吸湿剤６２は、金属ケース内における積層型圧電セラミックス素子１の側壁と、金属ケース底板１０の内壁と、金属ケース上板８の内壁と、金属ケース管９の内壁との間隙に配設され、金属ケース底板１０に固定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電セラミックス層と内部電極層とを交互に積層して一体化した積層体の側面に露出した前記内部電極層を電気的に接続する外部電極を形成した積層型圧電セラミックス素子を金属ケースに封入した積層型圧電セラミックアクチュエータであって、前記金属ケース内の中央部に、前記積層型圧電セラミックス素子を固定し、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に湿度低減部材を備えたことを特徴とする積層型圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記湿度低減部材は、シート状、板状あるいは棒状の吸湿剤であり、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記湿度低減部材は、ビーズ状吸湿剤であり、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に充填されたことを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記湿度低減部材は、吸湿剤が収容された通気性を有する包装体であり、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記湿度低減部材は、吸湿剤層であり、前記金属ケースの内壁に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の積層型圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記吸湿剤層は、吸湿剤粉末と有機溶剤、バインダを混合した吸湿剤ペーストを熱硬化させたことを特徴とする請求項５に記載の積層型圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記湿度低減部材、前記吸湿剤及び前記吸湿剤粉末はシリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライトの少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の積層型圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの応力を検知し、電圧を加えて変位や力を発生する積層型圧電アクチュエータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部からの応力で電圧を発生したり、電圧の印加により変形する圧電セラミックスは、圧力センサーや圧電アクチュエータ等に実用化されてきた。
【０００３】
また近年、圧力センサーの感度向上や圧電アクチュエータの変位特性向上のため、圧電セラミックス層と内部電極層を交互に積層して一体化し、積層体の側面に露出した内部電極層と電気的に接続するように外部電極を形成し、外部電極にリード線を半田付けし、内部電極層が露出している積層体の側面を樹脂により覆った構造の積層型圧電セラミックス素子の普及が著しい。
【０００４】
このような積層型圧電セラミックス素子として図９に示す構造のものがある。図９は、積層型圧電セラミックス素子の斜視図である。図９に示すように積層型圧電セラミックス素子１は、圧電セラミックス層５に内部電極層２１を積層し、さらに圧電セラミックス層５を積層し、内部電極層２２を積層する。繰り返し交互に圧電セラミックス層５と内部電極層２１，２２が積層されている。
【０００５】
積層型圧電セラミックス素子１は、正面に露出した内部電極層２１を覆う絶縁層４１を有している。また、背面に露出した内部電極層２２を覆う絶縁層４２を有している。
【０００６】
このように絶縁層４１，４２を設けることにより、積層型圧電セラミックス素子１の正面には内部電極層２２だけが露出し、背面には内部電極層２１だけが露出している。
【０００７】
次に、正面に露出した内部電極層２２すべてと外部電極３を接続する。さらに背面に露出した内部電極層２１すべてにも外部電極を接続する。
【０００８】
正面に接続された外部電極３と、背面に接続された外部電極に電圧を印加すると、積層型圧電セラミックス素子１の内部電極層間距離にかかる電界強度に比例して図９に矢印で示した積層セラミックス素子１の上下方向に伸縮する。
【０００９】
ところで、アクチュエータにおいて小型でかつ大きな変位量を必要とする用途が増加し、高湿度雰囲気での用途も増加しているため、積層型圧電アクチュエータに対して高信頼を有することへの要求が高まっている。
【００１０】
一般的に積層型圧電アクチュエータの圧電特性や信頼性が劣化する原因は、高湿度下で積層型圧電セラミックス素子に電圧を印加すると、内部電極層または外部電極のＡｇイオンが、負極から正極に移動して絶縁不良を起こすことである。
【００１１】
これはマイグレーションと呼ばれている。積層型圧電セラミックス素子を高湿度雰囲気下で使用した場合には、ＡｇまたはＡｇＰｄ合金で形成される内部電極層または外部電極間にＡｇイオンが移動し、積層型圧電セラミックス素子の絶縁抵抗が劣化し、絶縁不良が発生するためである。
【００１２】
そこで、この問題を解決するため積層型圧電セラミックス素子を気密性のある金属ケースに封入し内部に不活性ガス（窒素ガスなど）を充填させていた。この積層型圧電アクチュエータの技術が特許文献１，２に開示されている。
【００１３】
特許文献１，２に開示されている従来の積層型圧電アクチュエータについて説明する。図１０は、従来の積層型圧電アクチュエータの断面図である。図１１は、従来の積層型圧電アクチュエータの斜視図である。
【００１４】
図１１に示したように従来の積層型圧電アクチュエータは、金属ケース管９の底部に円盤形状の金属ケース底板１０が固定され、金属ケース管９の上部に円盤形状の金属ケース上板８が固定された構成となっている。金属ケース上板８からは２本の端子７が金属ケースの外側に延びている。
【００１５】
また、図１０に示したように、従来の積層型圧電アクチュエータの積層型圧電セラミックス素子１は、金属ケース内の中央部に配置され、金属ケース上板８と金属ケース底板１０と接して固定されて、金属ケース内に封止されている。
【００１６】
積層型圧電セラミックス素子１には、左右にリード線１１が接続されている。リード線１１は、金属ケース上板８を貫通した２本の端子７とそれぞれ接続されている。金属ケース上板８の２つの貫通孔８１は、２本の端子７が、金属ケース内で積層型圧電セラミックス素子１と接触しないように、積層型圧電セラミックス素子１の幅よりも広い間隔を持って金属ケース上板８に２箇所配置されている。
【００１７】
金属ケース管９と金属ケース上板８と金属ケース底板１０の固定は、特許文献１では、かしめ加工により固定され、特許文献２では溶接加工により固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−０３６１５７号公報
【特許文献２】特開２００５−１２４２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
積層型圧電アクチュエータにおいて金属ケースへの封入は、耐湿度性と外部応力からの保護が主な目的であり、高湿度環境下において、絶縁抵抗の劣化が発生しないための構造である。
【００２０】
先にも述べたように、特許文献１の技術では、積層型圧電セラミックス素子１を金属ケースに封止する際、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８をかしめ加工により封止していた。ところがかしめ加工では、高湿度環境下において、かしめ部分より水分が進入してしまうという問題があった。
【００２１】
そこで特許文献２では、金属ケースの機密性を保つために、積層型圧電セラミックス素子１を金属ケースに封止する際、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８を溶接加工して封止していた。
【００２２】
ここで、溶接加工の作業は不活性ガス（窒素ガスなど）を充填したグローブボックス内で積層型圧電セラミックス素子を金属ケース管９に入れて金属ケース底板１０、金属ケース上板８と溶接するため、グローブボックス内の湿度を除去することが重要であった。
【００２３】
ところが、グローブボックス内の湿度を１％以下にするには、高価な水分除去装置が必要であった。また、部材の出し入れ時に持ち込む水分、部材に吸着した水分を除去することは非常に困難であった。従って金属ケース内部に１〜５％程度の湿度が残留してしまい、金属ケースを溶接加工して積層型圧電セラミックス素子を金属ケース内に封止したとしても、高湿度環境下で絶縁抵抗の劣化が発生してしまうという問題があった。
【００２４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、安価な構成で製造が容易な信頼性の高い積層型圧電アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、複数の圧電セラミックス層と内部電極層とを交互に積層して一体化した積層体の側面に露出した前記内部電極層を電気的に接続する外部電極を形成した積層型圧電セラミックス素子を金属ケースに封入した積層型圧電セラミックアクチュエータであって、前記金属ケース内の中央部に、前記積層型圧電セラミックス素子を固定し、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に湿度低減部材を備えたことを特徴とする積層型圧電アクチュエータである。
【００２６】
前記湿度低減部材は、シート状、板状あるいは棒状の吸湿剤であり、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に配置されたことを特徴とする上記の積層型圧電アクチュエータである。
【００２７】
前記湿度低減部材は、ビーズ状吸湿剤であり、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に充填されたことを特徴とする上記の積層型圧電アクチュエータである。
【００２８】
前記湿度低減部材は、吸湿剤が収容された通気性を有する包装体であり、前記金属ケースの内壁と前記積層型圧電セラミックス素子の側壁との間に配置されたことを特徴とする上記の積層型圧電アクチュエータである。
【００２９】
前記湿度低減部材は、吸湿剤層であり、前記金属ケースの内壁に配置されたことを特徴とする上記の積層型圧電アクチュエータである。
【００３０】
前記吸湿剤層は、吸湿剤粉末と有機溶剤、バインダを混合した吸湿剤ペーストを熱硬化させたことを特徴とする上記の積層型圧電アクチュエータである。
【００３１】
前記湿度低減部材、前記吸湿剤及び前記吸湿剤粉末は、シリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライトの少なくとも１種類であることを特徴とする上記の積層型圧電アクチュエータである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明により安価な構成で製造が容易な積層型圧電アクチュエータを提供することができる。
【００３３】
また、本発明により高湿度環境下においても、内部電極層または外部電極のマイグレーションによる絶縁抵抗の劣化が発生しにくく信頼性の高い積層型圧電アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第２の実施の形態を示すの断面図。
【図３】本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第３の実施の形態を示す断面図。
【図４】本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第４の実施の形態を示す断面図。
【図５】本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第５の実施の形態を示す断面図。
【図６】各吸湿剤の吸湿量の温度特性のグラフ。
【図７】本発明の積層型圧電アクチュエータの室温負荷試験結果のグラフ。
【図８】本発明の積層型圧電アクチュエータの高温高湿負荷試験結果のグラフ。
【図９】積層型圧電セラミックス素子の斜視図。
【図１０】従来の積層型圧電アクチュエータの断面図。
【図１１】従来の積層型圧電アクチュエータの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第１の実施の形態を示す断面図である。積層型圧電セラミックス素子１とリード線１１、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、従来の積層型圧電アクチュエータと同様の形状であり、同様に配置されている。
【００３６】
図１に示したように、積層型圧電セラミックス素子１は、金属ケース内の中央部に配置され、金属ケース上板８と金属ケース底板１０に接して固定され、金属ケース内に封止されている。
【００３７】
積層型圧電セラミックス素子１には、左右にリード線１１が接続されている。リード線１１は、金属ケース上板８を貫通した２本の端子７とそれぞれ接続されている。金属ケース上板８の２つの貫通孔８１は、２本の端子７が、金属ケース内で積層型圧電セラミックス素子１と接触しないように、積層型圧電セラミックス素子１の幅よりも広い間隔を持って金属ケース上板８に２箇所配置されている。
【００３８】
湿度低減部材６１は、金属ケース内における積層型圧電セラミックス素子１の側壁と、金属ケース底板１０の内壁と、金属ケース上板８の内壁と、金属ケース管９の内壁との間隙を満たすようにに配設されている。
【００３９】
金属ケース管９、金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、溶接加工を施され、積層型圧電セラミックス素子１が封止されている。本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第１の実施の形態は、湿度低減部材６１を備えているため、溶接工程において従来の様に不活性ガス（窒素ガスなど）を充填したグローブボックス内の湿度を厳密に１％以下に管理することなく作業が可能である。
【００４０】
図２は、本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第２の実施の形態の断面図である。積層型圧電セラミックス素子１とリード線１１、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、従来の積層型圧電アクチュエータと同様であり、積層型圧電セラミックス素子１に接続されたリード線１１は、金属ケース上板８に設けられた貫通孔８１を挿通して固定された端子７と接続されている。
【００４１】
シート状吸湿剤６２は、金属ケース内における積層型圧電セラミックス素子１の側壁と、金属ケース底板１０の内壁と、金属ケース上板８の内壁と、金属ケース管９の内壁との間隙に配設され、金属ケース底板１０に固定されている。シート状吸湿剤６２は、積層型圧電セラミックス素子１あるいは、金属ケース管９と接していても良い。
【００４２】
シート状吸湿剤６２は、板状または棒状であっても良い。シート状の場合には、金属ケース底板１０への固定が不安定となる可能性がある。板状や棒状であれば、金属ケース底板１０へ安定して固定することができる。
【００４３】
金属ケース管９、金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、溶接加工を施され、積層型圧電セラミックス素子１が封止されている。本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第２の実施の形態は、シート状吸湿剤６２を備えているため、溶接工程において従来の様に不活性ガス（窒素ガスなど）を充填したグローブボックス内の湿度を厳密に１％以下に管理することなく作業が可能である。
【００４４】
ところで、シート状吸湿剤６２の吸湿量は、比表面積に比例する。すなわち、吸湿剤は、粉末を用いた方が吸湿力を高くできるが、金属ケースに封入する際の溶接時に、溶接部に吸湿剤粉末が付着すると、所定の溶接強度が得られず不具合が発生する場合がある。したがって、吸湿剤としては、シリカゲルや酸化カルシウムやゼオライトを樹脂に練り込んだ吸湿剤シートや、板状、棒状の吸湿剤を使用したほうが好ましい。
【００４５】
図３は、本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第３の実施の形態の断面図である。積層型圧電セラミックス素子１とリード線１１、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、従来の積層型圧電アクチュエータと同様であり、積層型圧電セラミックス素子１に接続されたリード線１１は、金属ケース上板８に設けられた貫通孔８１を通して固定された端子７と接続されている。
【００４６】
ビーズ状吸湿剤６３は、金属ケース内における積層型圧電セラミックス素子１の側壁と、金属ケース底板１０の内壁と、金属ケース上板８の内壁と、金属ケース管９の内壁との間隙に充填されている。ビーズ状吸湿剤６３であれば、図２に示したシート状吸湿剤６２のように、金属ケース底板１０に固定する必要はなく、充填して封止する構造なので製造が容易である。
【００４７】
金属ケース管９、金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、溶接加工を施され、積層型圧電セラミックス素子１が封止されている。本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第３の実施の形態は、ビーズ状吸湿剤６３を備えているため、溶接工程において従来の様に不活性ガス（窒素ガスなど）を充填したグローブボックス内の湿度を厳密に１％以下に管理することなく作業が可能である。
【００４８】
図４は本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第４の実施の形態の断面図である。積層型圧電セラミックス素子１とリード線１１、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、従来の積層型圧電アクチュエータと同様であり、積層型圧電セラミックス素子１に接続されたリード線１１は、金属ケース上板８に設けられた貫通孔８１を通して固定された端子７と接続されている。
【００４９】
吸湿剤が収容された通気性を有する包装体（吸湿剤パッケージ）６４は、金属ケース内における積層型圧電セラミックス素子１の側壁と、金属ケース底板１０の内壁と、金属ケース上板８の内壁と、金属ケース管９の内壁との間隙に配置されている。吸湿剤パッケージ６４は、積層型圧電セラミックス素子１あるいは、金属ケース管９と接していても良い。
【００５０】
吸湿剤パッケージ６４は通気性を有する包装体に吸湿剤がパッケージされたものである。図３に示したビーズ状吸湿剤６３では、積層型圧電セラミックス素子１の側壁と金属ケース管９の内壁の間にビーズ状吸湿剤６３を充填させるときに、充填量を管理する必要がある。あらかじめ通気性のある包装体に必要な量だけの吸湿剤をパッケージしておいた吸湿剤パッケージ６４であれば作業効率を向上させることができる。ここで吸湿剤パッケージ６４内の吸湿剤の形状は、ビーズ形状に限らない。また通気性を有する包装体とは、通気孔を多数有するビニール袋や通気性を有する素材による袋などが良い。
【００５１】
金属ケース管９、金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、溶接加工を施され、積層型圧電セラミックス素子１が封止されている。本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第４の実施の形態は、金属ケース内に吸湿剤パッケージ６４を備えているため、溶接工程において従来の様に不活性ガス（窒素ガスなど）を充填したグローブボックス内の湿度を厳密に１％以下に管理することなく作業が可能である。
【００５２】
吸湿量を多くしたい場合、比表面積の大きい吸湿剤粉末を用いる必要がある。その場合には、通気性が良く、粉末の密閉性の良い包装体に吸湿剤粉末をパッケージして用いることで、より高い吸湿性を得ることができる。
【００５３】
図５は、本発明の積層型圧電アクチュエータの第５の実施の形態の断面図である。積層型圧電セラミックス素子１とリード線１１、金属ケース管９と金属ケース底板１０、金属ケース上板８は、従来の積層型圧電アクチュエータと同様であり、積層型圧電セラミックス素子１に接続されたリード線１１は、金属ケース上板８に設けられた貫通孔８１を通して固定された端子７と接続されている。金属ケース管９の内壁に吸湿剤層６５を備えている。
【００５４】
図１から図４に示した本発明の封入型積層型圧電アクチュエータにおける第１から第４の実施の形態において、それぞれ湿度低減部材６１、シート状吸湿剤６２、ビーズ状吸湿剤６３、吸湿剤パッケージ６４を積層型圧電セラミックス素子１の側壁と、金属ケース底板１０の内壁と、金属ケース上板８の内壁と、金属ケース管９の内壁との間隙に配置してから、金属ケース管９と金属ケース上板８と金属ケース底板１０を溶接加工していたが、本発明の積層型圧電アクチュエータの第５の実施の形態では、図５に示したように、あらかじめ金属ケース管９の内壁に吸湿剤層６５を設けておけばよいので、作業効率をさらに向上させることができる。
【００５５】
金属ケース管９、金属ケース底板１０、金属ケース上板８に溶接加工を施し、積層型圧電セラミックス素子１が封止されている。本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第５の実施の形態は、金属ケース内に吸湿剤層６５を備えているため、溶接工程において従来の様に不活性ガス（窒素ガスなど）を充填したグローブボックス内の湿度を厳密に１％以下に管理することなく作業が可能である。
【００５６】
吸湿剤層６５は、吸湿剤粉末と有機溶剤、バインダを混合した吸湿剤ペーストを金属ケース管の内壁に塗布し、１５０〜３００℃で硬化させることにより容易に作製することができる。
【００５７】
以上説明した本発明の積層型圧電アクチュエータにおける第１から第５の実施の形態において湿度低減材料、吸湿剤あるいは吸湿剤粉末は、シリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライトのうち少なくとも１種類を用いることが望ましい。ここで各吸湿剤のコストはシリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライトの順番で高くなっている。
【００５８】
各吸湿剤の特性について説明する。図６は、各吸湿剤の吸湿量の温度特性のグラフである。シリカゲル（豊田化工社製）、酸化カルシウム（富士ゲル産業社製）、ゼオライト（ユニオン・カーバイト社製モレキュラーシーブ）をそれぞれ粉末状にした試料を熱分析装置内で湿気を含んだ空気中で雰囲気温度を変化させて質量を測定し吸湿量を測定した結果である。
【００５９】
シリカゲルは、室温（２０℃）付近での吸湿量が最も高く２５％であるが、雰囲気温度の上昇により吸湿量は急激に低下する。ゼオライトは、３０℃以上にて３つの吸湿材の中で吸湿量が最も高く特に１００℃でも１５％有している。酸化カルシウムは、ゼオライトとシリカゲルのほぼ中間の吸湿特性を有している。この測定結果より、本発明の積層型圧電アクチュエータにおいて吸湿剤は、室温環境下においては、シリカゲルを用いて、高温環境下ではゼオライトまたは、酸化カルシウムを用いることが望ましく、特に１００℃以上の高温環境下では、ゼオライトを用いることが望ましい。
【実施例】
【００６０】
本発明の積層型圧電アクチュエータの実施例として、図３に示した本発明の第２の実施の形態の積層型圧電アクチュエータを作製した。始めに圧電セラミックス層と内部電極層を積層し外形寸法５×５×２０ｍｍの積層型圧電セラミックス素子１を作製した。
【００６１】
次に図３における外径寸法がφ１１．６ｍｍの金属ケース上板８の中心部に７ｍｍ間隔で貫通孔８１を設けて端子７を挿通させる。金属ケース上板８の中心部に積層型圧電セラミックス素子１を固定して２本のリード線１１をそれぞれ端子７に接続した。
【００６２】
次に外径寸法がφ１１．６ｍｍ、長さ２５ｍｍの金属ケース管９と積層型圧電セラミックス素子１が固定された金属ケース上板８を溶接加工により固定した。
【００６３】
さらに金属ケースの内壁と積層型圧電セラミックス素子１の側壁の間にビーズ状吸湿剤６３を充填した。吸湿材としてφ２ｍｍのシリカゲル（豊田化工社製）を充填した積層型圧電アクチュエータを実施例１とした。吸湿材としてφ２ｍｍの酸化カルシウム（富士ゲル産業社製）を充填した積層型圧電アクチュエータを実施例２とした。吸湿材としてφ２ｍｍのゼオライト（ユニオン・カーバイト社製モレキュラーシーブ）を充填した積層型圧電アクチュエータを実施例３とした。
【００６４】
比較例として、吸湿剤を充填せずに金属ケース管９と金属ケース底板１０と金属ケース上板８を溶接し、従来の積層型圧電アクチュエータも作製した。
【００６５】
吸湿剤としてビーズ状としたのは、形状差による吸湿量の影響を無くし、全ての吸湿剤で入手しやすい形状とするためである。
【００６６】
実施例１、実施例２、実施例３、比較例の積層型圧電アクチュエータに対して、それぞれ１０００個ずつ室温負荷試験と、高温高湿負荷試験に投入した。室温負荷試験は、室温で直流１５０Ｖを印加して同時に絶縁抵抗を測定した。絶縁抵抗が１０ｋΩ以下を故障と判断し、故障率を求めた。高温高湿負荷試験は、積層型圧電アクチュエータに雰囲気温度８５℃、湿度８５％の環境下にて直流１５０Ｖを印加し、同時に絶縁抵抗を測定した。絶縁抵抗が１０ｋΩ以下を故障と判断し、故障率を求めた。
【００６７】
図７は、本発明の積層型圧電アクチュエータの室温負荷試験結果のグラフである。横軸は室温負荷試験に投入されていた時間として、縦軸に故障率で表した。比較例は、２００００時間投入されて故障率０．０２％、４００００時間投入されて故障率０．０５％、１０００００時間投入されて故障率０．１％、２０００００時間投入されて故障率０．２％であった。本発明の実施例１、実施例２、実施例３の故障率は、ほぼ同等で１０００００時間投入されて故障率０．０１％、２０００００時間投入されて故障率０．０２％となった。
【００６８】
室温負荷試験では１００００時間までは、どの積層型圧電アクチュエータも故障率は０であったが、２００００時間から比較例は故障が現れた。２０００００時間では、実施例１、実施例２、実施例３は比較例と比べて故障率が１／１０程度になり、信頼性が改善された。実施例１、実施例２、実施例３の故障率が、ほぼ同等であったことから、吸湿剤はシリカゲル、酸化カルシウム、ゼオライトのいずれの場合も同様の効果が得られた。
【００６９】
図８は、本発明の積層型圧電アクチュエータの高温高湿負荷試験結果のグラフである。横軸は高温高湿負荷試験に投入されていた時間として、縦軸に故障率で表した。比較例は、１００００時間投入されて故障率０．０２％、２００００時間投入されて故障率０．０５％、４００００時間投入されて故障率０．１％、１０００００時間投入されて故障率０．２％、２０００００時間投入されて故障率０．３％であった。
【００７０】
本発明の実施例１では、２００００時間投入されて故障率０．０２％、４００００時間投入されて故障率０．０５％、１０００００時間投入されて故障率０．１％、２０００００時間投入されて故障率０．１５％であった。本発明の実施例２では、２００００時間投入されて故障率０．０１％、４００００時間投入されて故障率０．０２％、１０００００時間投入されて故障率０．０３％、２０００００時間投入されて故障率０．０５％であった。本発明の実施例３では、１０００００時間投入されても故障率０であり、２０００００時間投入されて故障率０．０１％であった。
【００７１】
高温高湿負荷試験では１０００時間までは、どの積層型圧電アクチュエータも故障率は０であったが、１００００時間から比較例は故障が現れた。２００００時間から実施例１は故障が現れた。４００００時間から実施例２は故障が現れた。２０００００時間で実施例３は故障が現れ、信頼性が改善された。実施例３の故障率が最も低かったことから、吸湿剤としてはゼオライトが最も効果が得られた。
【００７２】
これらの結果より、本発明の積層型圧電アクチュエータを高温で使用する場合には、吸湿剤としては高温でも吸湿量の高いゼオライトを用いることが好ましい。室温で使用する場合には、吸湿剤は安価なシリカゲルまたは酸化カルシウムを用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００７３】
１    積層型圧電セラミックス素子
３    外部電極
５    圧電セラミックス層
７    端子
８    金属ケース上板
９    金属ケース管
１０    金属ケース底板
１１    リード線
２１，２２    内部電極層
４１，４２    絶縁層
６１    湿度低減部材
６２    シート状吸湿剤
６３    ビーズ状吸湿剤
６４    吸湿剤パッケージ
６５    吸湿剤層
８１    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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