(57)【要約】【課題】少なくとも一部の電極がＡｇ、Ｃｕ、またはＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む合金により形成されている圧電素子であって、電極に印加される電極の極性が変化する場合にもマイグレーションが発生しにくい圧電素子を提供する。【解決手段】圧電素子１は、厚み方向に積層されている複数の圧電体層１１と、厚み方向において、圧電体層１１を介して互いに対向するように交互に配置されている複数の第１及び第２の対向電極１２ａ、１２ｂとを有する素子本体１０と、第１及び第２の外部電極１３ａ、１３ｂとを備える。最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３以外の対向電極は、ＡｇまたはＣｕを主成分として含んでいる。最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３は、最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３以外の対向電極に主成分として含まれている導電材料よりもマイグレーションしにくい導電材料からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料からなり、厚み方向に積層されている複数の圧電体層と、前記厚み方向において、前記圧電体層を介して互いに対向するように交互に配置されている複数の第１の対向電極及び複数の第２の対向電極とを有する素子本体と、
前記複数の第１の対向電極が接続されており、前記素子本体の表面に設けられている第１の外部電極と、
前記複数の第２の対向電極が接続されており、前記素子本体の表面に設けられている第２の外部電極とを備え、
前記複数の第１及び第２の対向電極のうちの、最も外側に位置している最外層対向電極以外の対向電極は、ＡｇまたはＣｕを主成分として含んでおり、
前記最外層対向電極の少なくとも一方は、前記最外層対向電極以外の対向電極に主成分として含まれている導電材料よりもマイグレーションしにくい導電材料からなる、圧電素子。
【請求項２】
前記最外層対向電極の少なくとも一方は、前記第２の対向電極により構成されており、前記第１の外部電極には、第１の電圧（Ｖ１）が印加される一方、前記第２の外部電極には、前記第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が低い第２の電圧（Ｖ２）と、前記第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が高い第３の電圧（Ｖ３）とが選択的に印加される、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記第３の電圧（Ｖ３）から前記第１の電圧（Ｖ１）を減算した値（Ｖ３−Ｖ１）が、前記第１の電圧（Ｖ１）から前記第２の電圧（Ｖ２）を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）よりも大きい、請求項２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記第１の電圧（Ｖ１）は、０Ｖである、請求項２または３に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記最外層対向電極以外の対向電極は、Ａｇを主成分として含んでおり、前記最外層対向電極は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、若しくはＣｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔのうちの少なくとも１種の金属を含む合金である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項６】
前記最外層対向電極以外の対向電極は、Ｃｕを主成分として含んでおり、前記最外層対向電極は、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、若しくはＳｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔのうちの少なくとも１種の金属を含む合金である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記複数の第１及び第２の対向電極のうち、前記最外層対向電極以外の対向電極は、ＡｇまたはＡｇ／Ｐｄ合金により形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項８】
前記圧電素子の変位方向が前記厚み方向である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の圧電素子を備える流体機器。
【請求項１０】
ポンプまたはバルブである、請求項９に記載の流体機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に関し、詳細には、ＡｇまたはＣｕを含有する電極を備える圧電素子及びそれを備える流体機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電セラミックを用いた圧電素子が提案されている。圧電素子には、安価であることが求められるため、内部電極の形成材料としては、安価なＡｇまたはＡｇ合金が多く使用されている。しかしながら、Ａｇはマイグレーションしやすい。このため、ＡｇまたはＡｇ合金により内部電極を形成した場合、Ａｇのマイグレーションに起因して電極間が短絡してしまうおそれがある。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、Ａｇ／Ｐｄ合金からなる内部電極を有する圧電素子においてＡｇのマイグレーションを抑制する技術が提案されている。特許文献１では、プラス極側の電極からマイナス極側の電極へとＡｇ＋イオンが移動することによりＡｇのマイグレーションが発生することに着目し、マイナス極側の電極はＡｇ／Ｐｄ合金により形成する一方、プラス極側の電極にマイグレーションしにくいＰｔまたはＰｄからなる電極を用いることによりＡｇのマイグレーションを抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２８３５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば電極に印加される電圧の極性が変化しない場合は、上記の特許文献１に記載の技術を用いることによりＡｇのマイグレーションを抑制することができる。しかしながら、例えば、圧電振動素子などのように、電極に印加される電圧の極性が変化する圧電素子においては、上記の特許文献１に記載の技術では、Ａｇのマイグレーションを十分に抑制することが困難であった。例えば、第１の電極をＡｇ合金により形成し、第２の電極をＰｔにより形成した場合、第２の電極に対して正の電圧が印加されている場合はマイグレーションを抑制できるものの、第１の電極に対して正の電圧が印加されている場合はマイグレーションを抑制することができなかった。
【０００６】
また、Ａｇ以外の安価な導電材料としてはＣｕも挙げられるが、Ｃｕを電極形成材料として用いた場合にも、Ａｇを電極形成材料として用いた場合と同様に、マイグレーションを十分に抑制することが困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、少なくとも一部の電極がＡｇ、Ｃｕ、またはＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む合金により形成されている圧電素子であって、電極に印加される電圧の極性が変化する場合にもマイグレーションが発生しにくい圧電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る圧電素子は、素子本体と、第１及び第２の外部電極とを備えている。素子本体は、複数の圧電体層と、複数の第１の対向電極と、複数の第２の対向電極とを有する。圧電体層は、圧電材料からなる。複数の圧電体層は、厚み方向に積層されている。複数の第１の対向電極及び複数の第２の対向電極とは、厚み方向において、圧電体層を介して互いに対向するように交互に配置されている。第１の外部電極には、複数の第１の対向電極が接続されている。第１の外部電極は、素子本体の表面に設けられている。第２の外部電極には、複数の第２の対向電極が接続されている。第２の外部電極は、素子本体の表面に設けられている。複数の第１及び第２の対向電極のうちの、最も外側に位置している最外層対向電極以外の対向電極は、ＡｇまたはＣｕを主成分として含んでいる。最外層対向電極の少なくとも一方は、最外層対向電極以外の対向電極に主成分として含まれている導電材料よりもマイグレーションしにくい導電材料からなる。
【０００９】
例えば、最外層対向電極以外の対向電極がＡｇを主成分として含んでいる場合は、最外層対向電極の少なくとも一方は、Ａｇよりもマイグレーションしにくい導電材料からなる。また、例えば、最外層対向電極以外の対向電極がＣｕを主成分として含んでいる場合は、最外層対向電極の少なくとも一方は、Ｃｕよりもマイグレーションしにくい導電材料からなる。
【００１０】
最外層対向電極の両方が、最外層対向電極以外の対向電極に主成分として含まれている導電材料よりもマイグレーションしにくい導電材料からなることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る圧電素子のある特定の局面では、最外層対向電極の少なくとも一方は、第２の対向電極により構成されており、第１の外部電極には、第１の電圧（Ｖ１）が印加される一方、第２の外部電極には、第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が低い第２の電圧（Ｖ２）と、第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が高い第３の電圧（Ｖ３）とが選択的に印加される。この構成では、第２の電圧（Ｖ２）と第３の電圧（Ｖ３）とを変更することにより、圧電素子の変位量を適宜調整することができる。なお、最外層対向電極の両方が第２の対向電極により構成されていることが好ましい。
【００１２】
なお、「第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が低い第２の電圧（Ｖ２）」とは、「Ｖ１＞Ｖ２」を意味し、Ｖ１の絶対値とＶ２の絶対値との大小関係は問われない。同様に、「第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が高い第３の電圧（Ｖ３）」とは、「Ｖ１＜Ｖ３」を意味し、Ｖ１の絶対値とＶ３の絶対値との大小関係は問われない。
【００１３】
本発明に係る圧電素子の他の特定の局面では、第３の電圧（Ｖ３）から第１の電圧（Ｖ１）を減算した値（Ｖ３−Ｖ１）が、第１の電圧（Ｖ１）から第２の電圧（Ｖ２）を減算した値（Ｖ１−Ｖ２）よりも大きい。この構成によれば、第１の対向電極の電位が第２の対向電極の電位よりも高く、第１の対向電極からのＡｇやＣｕのマイグレーションが発生し得るときにおける第１の対向電極と第２の対向電極との間の電圧を小さくすることができる。従って、マイグレーションの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００１４】
また、Ｖ３−Ｖ１＞Ｖ１−Ｖ２とすることにより、第１の対向電極の電位が第２の対向電極の電位よりも高い期間における、第１の対向電極から第２の対向電極側へのＡｇやＣｕの移動量よりも、第２の対向電極の電位が第１の対向電極の電位よりも高い期間における、第２の対向電極側から第１の対向電極側へのＡｇやＣｕの移動量を大きくすることができる。よって、第１の対向電極からマイグレーションしたＡｇやＣｕが第２の対向電極に至ることを効果的に抑制することができる。従って、第１の対向電極からのＡｇやＣｕのマイグレーションに起因する電極間の短絡を効果的に抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る圧電素子の別の特定の局面では、第１の電圧（Ｖ１）は、０Ｖである。すなわち、第１の外部電極は、グラウンド電極に接続されている。この構成によれば、圧電素子の構成をシンプルにすることができる。
【００１６】
本発明に係る圧電素子のさらに他の特定の局面では、最外層対向電極以外の対向電極は、Ａｇを主成分として含んでおり、最外層対向電極は、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、若しくはＣｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔのうちの少なくとも１種の金属を含む合金である。
【００１７】
本発明に係る圧電素子のさらに別の特定の局面では、最外層対向電極以外の対向電極は、Ｃｕを主成分として含んでおり、最外層対向電極は、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、若しくはＳｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔのうちの少なくとも１種の金属を含む合金である。
【００１８】
本発明に係る圧電素子のまた他の特定の局面では、複数の第１及び第２の対向電極のうち、最外層対向電極以外の対向電極は、ＡｇまたはＡｇ／Ｐｄ合金により形成されている。
【００１９】
本発明に係る圧電素子のまた別の特定の局面では、圧電素子の変位方向が厚み方向である。この場合、マイグレーションの原因となるクラックが素子本体の表面に顕著に発生しやすいが、最外層対向電極がマイグレーションしにくい導電材料からなるため、マイグレーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る流体機器は、上記本発明に係る圧電素子を備えている。
【００２１】
本発明のある特定の局面では、流体機器は、ポンプまたはバルブである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、複数の第１及び第２の対向電極のうち、最外層対向電極以外の対向電極は、安価なＡｇやＣｕを主成分として含んでいるため、圧電素子のコストを低減でき、かつ、複数の第１及び第２の対向電極のうち、最も外側に位置している最外層対向電極は、最外層対向電極以外の対向電極に主成分として含まれている導電材料よりもマイグレーションしにくい導電材料からなるため、最外層部に位置する圧電体層にクラックが生じた場合であってもマイグレーションが発生しにくく、よって、電極間が短絡することを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】圧電素子の模式的断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ部分を拡大した模式的断面図である。
【図３】圧電素子に印加する電圧のタイムチャートの一例である。
【図４】ポンプの模式的断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】バルブの模式的断面図である。
【図７】開状態のバルブの模式的断面図である。
【図８】閉状態のバルブの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る圧電素子の模式的断面図である。図１に示すように、圧電素子１は、素子本体１０を備えている。本実施形態では、素子本体１０は、略直方体状に形成されている。但し、本発明において、素子本体１０の形状は特に限定されず、例えば、平面視形状が矩形、円形、楕円形または多角形である板状であってもよい。
【００２６】
素子本体１０は、厚み方向ｚに積層されている複数の圧電体層１１と、複数の第１の対向電極１２ａと、複数の第２の対向電極１２ｂとを備えている。圧電体層１１は、圧電セラミックなどの適宜の圧電材料により形成されている。圧電セラミックの具体例としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系セラミックなどが挙げられる。
【００２７】
複数の第１の対向電極１２ａと複数の第２の対向電極１２ｂとは、厚み方向ｚにおいて、圧電体層１１を介して互いに対向するように交互に配置されている。
【００２８】
本実施形態では、第１の対向電極１２ａは、厚み方向ｚにおいて隣り合う圧電体層１１の間に配置されている。第１の対向電極１２ａは、素子本体１０の表面に露出していない。このため、第１の対向電極１２ａは、第１の内部電極を構成している。
【００２９】
一方、第２の対向電極１２ｂには、厚み方向ｚにおいて隣り合う圧電体層１１の間に配置されている第２の内部電極１２ｂ１と、素子本体１０の表面に露出している第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３とが含まれる。
【００３０】
なお、本実施形態では、最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３が素子本体１０の表面に露出している例について説明した。但し、本発明に係る圧電素子は、この構成に限定されない。例えば、素子本体１０の上に形成された最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３の上に、樹脂や無機物等からなる保護層が形成されていてもよい。
【００３１】
素子本体１０の第１の端面１０ａの上には、第１の外部電極１３ａが形成されている。上記の第１の対向電極１２ａは、この第１の外部電極１３ａに接続されている。一方、素子本体１０の第２の端面１０ｂの上には、第２の外部電極１３ｂが形成されている。上記の第２の対向電極１２ｂは、この第２の外部電極１３ｂに接続されている。
【００３２】
本実施形態の圧電素子１は、これら第１及び第２の外部電極１３ａ、１３ｂに電圧が印加されることにより駆動される。詳細には、第１及び第２の外部電極１３ａ、１３ｂの間に、第１の外部電極１３ａの電圧の方が相対的に高くなるような電圧、または第１の外部電極１３ａの電圧の方が相対的に低くなるような電圧が選択的に印加されることによって圧電素子１は駆動される。
【００３３】
本実施形態では、素子本体１０内に位置している第１の対向電極１２ａと第２の内部電極１２ｂ１とは、ＡｇまたはＣｕを主成分として含んでいる。なお、「主成分として含む」とは、５０重量％以上含むことを意味する。
【００３４】
圧電素子１をより低コストにする観点からは、第１の対向電極１２ａと第２の内部電極１２ｂ１とは、ＡｇまたはＣｕを７０重量％以上含むＡｇ合金により形成されていることが好ましく、ＡｇまたはＣｕにより形成されていることがさらに好ましい。Ａｇ合金の具体例としては、例えば、Ａｇ／Ｐｄ合金などが挙げられる。Ｃｕ合金の具体例としては、例えば、Ｃｕ／Ｎｉ合金などが挙げられる。
【００３５】
一方、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３の少なくとも一方は、第１の対向電極１２ａと第２の内部電極１２ｂ１とに主成分として含まれる導電材料よりもマイグレーションしにくい導電材料により形成されており、ＡｇやＣｕを含んでいない。具体的には、第１の対向電極１２ａと第２の内部電極１２ｂ１とがＡｇを主成分として含む場合は、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３の少なくとも一方は、Ａｇよりもマイグレーションしにくい導電材料により形成されている。また、第１の対向電極１２ａと第２の内部電極１２ｂ１とがＣｕを主成分として含む場合は、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３の少なくとも一方は、Ｃｕよりもマイグレーションしにくい導電材料により形成されている。
【００３６】
Ａｇよりもマイグレーションしにくい導電材料の具体例としては、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、若しくはＣｕ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔのうちの少なくとも１種の金属を含む合金などが挙げられる。また、Ｃｕよりもマイグレーションしにくい導電材料の具体例としては、Ｓｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、若しくはＳｎ、Ａｕ、Ｎｉ，Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔのうちの少なくとも１種の金属を含む合金などが挙げられる。これらの導電材料の中でも、Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔは、マイグレーションしにくい。このため、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３は、Ｆｅ、Ｐｄ及びＰｔにより形成されていることがより好ましい。また、コストを低くする観点からは、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３は、安価であるＣｕ／Ｎｉ合金により形成されていることが好ましい。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、第１及び第２の対向電極１２ａ、１２ｂのうち、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３を除く電極は、全て安価なＡｇ若しくはＡｇを含む合金またはＣｕ若しくはＣｕを含む合金により形成されている。従って、例えば上記の特許文献１に記載の圧電振動素子のように、一層おきに、高価なＰｔやＰｄからなる電極を配置した圧電振動素子と比較して、ＡｇやＣｕ以外の導電材料により形成される電極の数量を減らせるため、低コストな圧電素子１を実現することができる。
【００３８】
また、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３のうちの少なくとも一方がマイグレーションしにくい導電材料により形成されているため、以下に詳述する通り、マイグレーションの発生を効果的に抑制することができる。なお、より効果的にマイグレーションの発生を抑制する観点からは、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３の両方をマイグレーションしにくい導電材料により形成することが好ましい。
【００３９】
本発明者らが鋭意研究した結果、マイグレーションは、素子本体１０の各所において同時に進行するのではなく、素子本体１０の最外層部から進展したクラックを通じて進行することがわかった。具体的には、図２に示すように、圧電体層１１のうち、最外層に位置する圧電体層１１ａ、１１ｂの第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３側の表層から内部に向かって発生したクラック１４を通じてマイグレーションが進展する。このため、電極間の短絡は、第１または第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３からの電極材料のマイグレーションに起因して、第１または第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３と、その電極と圧電体層１１ａ、１１ｂを介して対向する第１の対向電極１２ａ１，１２ａ２との間で主として発生する。
【００４０】
ここで、本実施形態のように、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３をマイグレーションしにくい導電材料により形成している場合、圧電体層１１ａ、１１ｂにクラック１４が生じても、第１及び第２の最外層対向電極１２ｂ２，１２ｂ３からの電極材料のマイグレーションが生じ難い。従って、電極間が短絡することを効果的に抑制することができる。
【００４１】
なお、本実施形態の圧電素子１は、例えば、図３に示すような電圧を印加することにより圧電素子１を圧電振動素子として機能させることができる。
【００４２】
図３に示す例においては、第１の対向電極１２ａに、第１の電圧（Ｖ１）として、０Ｖの電圧が印加される。すなわち、第１の対向電極１２ａはグラウンド電位に接続される。そして、第２の対向電極１２ｂには、第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が低い第２の電圧（Ｖ２）と、第１の電圧（Ｖ１）よりも電圧値が高い第３の電圧（Ｖ３）とが交互に印加される。詳細には、本実施形態では、第３の電圧（Ｖ３）から第１の電圧（Ｖ１）を減算した値（ΔＶ１＝Ｖ３−Ｖ１）が、第１の電圧（Ｖ１）から第２の電圧（Ｖ２）を減算した値（ΔＶ２＝Ｖ１−Ｖ２）よりも大きくされている（ΔＶ１＞ΔＶ２）。このため、第１の対向電極１２ａの電位が第２の対向電極１２ｂの電位よりも高く、第１の対向電極１２ａからのＡｇのマイグレーションが発生し得るときにおける第１の対向電極１２ａと第２の対向電極１２ｂとの間の電圧を小さくすることができる。従って、マイグレーションの発生をさらに効果的に抑制することができる。
【００４３】
また、ΔＶ１＞ΔＶ２とすることにより、第１の対向電極１２ａの電位が第２の対向電極１２ｂの電位よりも高い期間における、第１の対向電極１２ａから第２の対向電極１２ｂ側へのＡｇやＣｕの移動量よりも、第２の対向電極１２ｂの電位が第１の対向電極１２ａの電位よりも高い期間における、第２の対向電極１２ｂ側から第１の対向電極１２ａ側へのＡｇやＣｕの移動量を大きくすることができる。よって、第１の対向電極１２ａからマイグレーションしたＡｇやＣｕが第２の対向電極１２ｂに至ることを効果的に抑制することができる。従って、第１の対向電極１２ａからのＡｇやＣｕのマイグレーションに起因する電極間の短絡を効果的に抑制することができる。
【００４４】
また、第１の対向電極１２ａに印加される第１の電圧（Ｖ１）を０Ｖとする場合、第１の対向電極１２ａをグラウンド電極に接続すればよく、従って、圧電素子１を容易に構成することができる。
【００４５】
本実施形態の圧電振動素子としての圧電素子１は、例えばポンプなどの流体機器に使用することができる。図４及び図５に圧電素子を使用したポンプの模式的断面図を示す。
【００４６】
図４及び図５に示すように、ポンプ１５は、ケーシング１６を備えている。ケーシング１６の内部には、ポンプ室１８が形成されている。ポンプ室１８は、流路１７によって、ケーシング１６に取り付けられたイン側弁１９ａとアウト側弁１９ｂとに接続されている。イン側弁１９ａは、一方弁であり、ポンプ室１８への流体の流入を許容する一方、ポンプ室１８からの流体の流出を規制する。アウト側弁１９ｂも一方弁であり、ポンプ室１８への液体の流入を規制する一方、ポンプ室１８からの液体の流出を許容する。ケーシング１６のポンプ室１８に面する壁部１６ａの上には、上述の圧電素子１が貼付されている。この圧電素子１の振動に伴って壁部１６ａも振動する。それによりポンプ室１８内の容積が変化する。ポンプ室１８の容積が拡大すると、それに伴いイン側弁１９ａを介してポンプ室１８内に流体が流入する。一方、ポンプ室１８の容積が縮小すると、それに伴いアウト側弁１９ｂを介してポンプ室１８内の流体が吐出される。このように、圧電素子１の振動によりポンプ室１８の容積の拡大及び縮小が繰り返されることによりポンプ１５が駆動される。
【００４７】
なお、上述の圧電素子１は、例えば、バルブの弁体としても機能する。図６は、圧電素子を用いたバルブの模式的断面図である。図６に示すようにバルブ２０は、ケーシング２１を備えている。ケーシング２１には、内部空間が形成されている。その内部空間には、端部がケーシング２１によって固定されている弁体としての圧電素子１によって流路２０ａが形成されている。流路２０ａは、ケーシング２１に形成されている開口２０ｂ、２０ｃによって外部と接続されている。
【００４８】
図７に示すように、圧電素子１に所定の電圧が印加されることにより、圧電素子１が流路２０ａの流路面積を広げる側に変位する。これにより、開口２０ｂと開口２０ｃとが流路２０ａによって接続され、バルブ２０が開状態となる。
【００４９】
一方、図８に示すように、圧電素子１に逆極性の電圧が印加されると、圧電素子１が流路２０ａの流路面積を狭める側に変位する。これにより、開口２０ｂと開口２０ｃとの間が切断され、バルブ２０が閉状態となる。
【００５０】
（実施例）
本実施では、図１に示す形態の圧電素子を作製した。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミック粉末と溶媒と有機バインダーとを混合し、スラリーを作成した。そのスラリーを基板上に塗布し、乾燥させた後に打ち抜くことにより、厚さ３０μｍのセラミックシートを作製した。セラミックシートの上にＡｇが８０重量％含有されたＡｇ／Ｐｄ合金を含むペーストを印刷した。そのセラミックシートを１０層積層し、プレスした後に、脱脂し、１０００℃で焼成することにより、内部電極層数が９層で、圧電体層の厚みが１５μｍである焼結体を作製した。得られた焼成体を、３０ｍｍ×４ｍｍの小片となるようにカットし、Ｎｉを６３重量％以上含み、Ｃｕを３０重量％含むモネル合金からなる最外層対向電極を焼成体の両面にスパッタ法により形成し、実施例に係る圧電素子を作製した。
【００５１】
（比較例）
本比較例では、最外層対向電極を、Ａｇを８０重量％含みＰｄを２０重量％含むＡｇ／Ｐｄ合金により形成したこと以外は、上記実施例と同様にして、圧電素子を作製した。
【００５２】
上記のように作製した実施例に係る圧電素子と比較例に係る圧電素子について、下記の条件で湿中駆動信頼性試験を行った。この試験では、５個のサンプルをそれぞれ２００万回駆動した後にサンプルの絶縁抵抗が２０％以上低下したサンプルの数を不良サンプル数としてカウントした。結果を下記の表１に示す。
【００５３】
雰囲気温度：６０℃
雰囲気湿度：９５％
第１の対向電極への印加電圧：０Ｖ
駆動周波数：１５Ｈｚ
駆動回数：２００万回
（条件１）バイアス電圧なし、第２の対向電極への印加電圧：６Ｖ、−６Ｖ
（条件２）バイアス電圧なし、第２の対向電極への印加電圧：４．５Ｖ、−４．５Ｖ
（条件３）バイアス電圧：１．５Ｖ、第２の対向電極への印加電圧：６Ｖ、−３Ｖ
【００５４】
【表１】
2010161273.tif 000003
【００５５】
上記の表１に示すように、最外層対向電極をＡｇ合金により形成した比較例では、半数以上が不良サンプルとなった。それに対して、最外層対向電極をＡｇよりもマイグレーションしにくい導電材料により形成した実施例では、不良サンプルは発生しなかった。この結果から、最外層対向電極をＡｇよりもマイグレーションしにくい導電材料により形成することにより、マイグレーションが効果的に抑制され、電極間の短絡を効果的に抑制できることがわかる。
【００５６】
また、比較例の（条件１）の結果と（条件２）の結果との比較から、駆動電圧を大きくする方がマイグレーションが発生しやすいことがわかる。さらに、比較例の（条件１）の結果と（条件３）の結果との比較から、正のバイアス電圧を印加することにより、マイグレーションを抑制でき、電極間の短絡を抑制できることがわかる。
【００５７】
さらに、追加実験として、上記実施例の圧電素子を上記（条件２）及び（条件３）で１０００万回駆動した。その結果、（条件２）では不良サンプルが発生した。それに対して、（条件３）では、不良サンプルは発生しなかった。この結果からも、正のバイアス電圧を印加することにより、マイグレーションを抑制でき、電極間の短絡を抑制できることがわかる。
【符号の説明】
【００５８】
１…圧電素子
１０…素子本体
１０ａ…第１の端面
１０ｂ…第２の端面
１１、１１ａ、１１ｂ…圧電体層
１２ａ…第１の対向電極
１２ｂ…第２の対向電極
１２ｂ１…第２の内部電極
１２ｂ２…第１の最外層対向電極
１２ｂ３…第２の最外層対向電極
１３ａ…第１の外部電極
１３ｂ…第２の外部電極
１４…クラック
１５…ポンプ
１６…ケーシング
１６ａ…壁部
１７…流路
１８…ポンプ室
１９ａ…イン側弁
１９ｂ…アウト側弁
２０…バルブ
２０ａ…流路
２０ｂ、２０ｃ…開口
２１…ケーシング
【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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