(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性接合材の内部に広がる網目状のクラックを抑制し、導通を確保する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を提供する。【解決手段】積層型圧電素子１は、圧電体層１１および内部電極層１２が積層された積層体１０と、積層体１０の側面に接合されて内部電極層１２と電気的に接続された外部電極板２と、外部電極板２を積層体１０の側面に接合して内部電極層１２と外部電極板２とを電気的に接続している導電性接合材層３とを含み、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、導電性接合材層３の厚みは外部電極板２の厚みよりも薄く、積層体１０の側面から外部電極板２まで通じる空隙４が設けられている。【選択図】図１
2015103744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、該積層体の側面に接合されて前記内部電極層と電気的に接続された外部電極板と、該外部電極板を前記積層体の側面に接合して前記内部電極層と前記外部電極板とを電気的に接続している導電性接合材層とを含み、該導電性接合材層を前記積層体の側面に垂直な横断面で見たときに、前記導電性接合材層の厚みは前記外部電極板の厚みよりも薄く、前記積層体の側面から前記外部電極板まで通じる空隙が設けられていることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
前記導電性接合材層を前記積層体の側面に垂直な横断面で見たときに、前記空隙が前記導電性接合材層の一端にも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。
【請求項３】
前記導電性接合材層を前記積層体の側面に垂直な横断面で見たときに、前記空隙が前記導電性接合材層の両端にも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。
【請求項４】
前記導電性接合材層の中にボイドがあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の積層型圧電素子。
【請求項５】
前記積層体の内部には該積層体の伸縮により前記圧電体層および前記内部電極層よりもクラックが入りやすい構造の容易破断層が設けられており、前記ボイドは前記容易破断層と対応する位置にあることを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載の積層型圧電素子。
【請求項６】
噴射孔を有する容器と、請求項１乃至請求項５のいずれか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。
【請求項７】
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６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧電駆動素子（圧電アクチュエータ），圧力センサ素子および圧電回路素子等として用いられる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に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型圧電素子として、図７に示すように、圧電体層９１と内部電極層９２が積層されてなる活性部９３および活性部９３の積層方向両端部に配置された不活性部９４を含む積層体９０と、積層体９０の側面に活性部９３から不活性部９４にかけて設けられた導電性接合材９５と、導電性接合材９５を介して積層体９０の側面に取り付けられた平坦な外部電極板９６とを含む構成のものが知られている。（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に記載された積層型圧電素子の構成においては、駆動時に、内部電極層９２で発生したクラックが導電性接合材９５の内部に進展し、導電性接合材９５の内部を網目状に広がるおそれがあった。そして、クラックがこのように網目状に広がると、導電性接合材の導通が悪くなってスパークし、駆動しなくなるおそれがあった。
【０００５】
また、このような積層型圧電素子を備えた噴射装置ならびに燃料噴射システムにおいても、積層型圧電素子における導電性接合材の導通が悪くなることによって、長期間安定して駆動しなくなるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、導電性接合材の内部に広がる網目状のクラックを抑制し、導通を確保する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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の積層型圧電素子は、圧電体層および内部電極層が積層された積層体と、該積層体の側面に接合されて前記内部電極層と電気的に接続された外部電極板と、該外部電極板を前記積層体の側面に接合して前記内部電極層と前記外部電極板とを電気的に接続している導電性接合材層とを含み、該導電性接合材層を前記積層体の側面に垂直な横断面で見たときに、前記導電性接合材層の厚みは前記外部電極板の厚みよりも薄く、前記積層体の側面から前記外部電極板まで通じる空隙が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の積層型圧電素子は、上記の構成において、前記導電性接合材層を前記積層体の側面に垂直な横断面で見たときに、前記空隙が前記導電性接合材層の少なくとも一端にもあることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の積層型圧電素子は、上記の構成において、前記導電性接合材層を前記積層体の側面に垂直な横断面で見たときに、前記空隙が前記導電性接合材層の両端にもあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の積層型圧電素子は、上記の構成において、前記導電性接合材層の中にボイドがあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の積層型圧電素子は、上記の構成において、前記積層体の内部には該積層体の伸縮により前記圧電体層および前記内部電極層よりもクラックが入りやすい構造の容易破断層が設けられており、前記ボイドは前記容易破断層と対応する位置にあることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、噴射孔を有する容器と、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である。
【００１３】
また、本発明は、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である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の積層型圧電素子によれば、導電性接合材層の厚みが外部電極板より薄くなることで、駆動開始直後にかかる導電性接合材層にかかる応力が大きくなり、導電性接合材層におけるクラックの進展速度が速くなり、直進的なクラックが厚み方向に即座にはいる。そして、導電性接合材層に直進的なクラックが即座にはいることで、導電性接合材層にかかる応力が解放され、駆動直後以降は逆に応力が緩和される。
【００１５】
さらに、外部電極板と積層体との間に空隙があることで、網目状に入るクラックを抑制することができる。
【００１６】
したがって、スパークの発生率が下がり、耐久性に優れたものとなる。
【００１７】
また、上記の積層型圧電素子を備えた噴射装置および燃料噴射システムによれば、積層型圧電素子が耐久性に優れたものとなることから、長期間安定して駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の一例を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の一例を示す図である。
【図２】図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の他の例を示す図である。
【図３】図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の他の例を示す図である。
【図４】図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した横断面の他の例を示す図である。
【図５】本発明の噴射装置の実施の形態の一例を示す概略的な断面図である。
【図６】本発明の燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す概略的なブロック図である。
【図７】（ａ）は従来の積層型圧電素子の実施形態の一例を示す概略縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の積層型圧電素子の実施の形態の一例について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１（ａ）は本発明の積層型圧電素子の実施形態の一例を示す概略縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面の一例を示す図である。
【００２１】
図１に示す積層型圧電素子１は、圧電体層１１および内部電極層１２が積層された積層体１０と、積層体１０の側面に接合されて内部電極層１２と電気的に接続された外部電極板２と、外部電極板２を積層体１０の側面に接合して内部電極層１２と外部電極板２とを電気的に接続している導電性接合材層３とを含み、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、導電性接合材層３の厚みは外部電極板２の厚みよりも薄く、積層体１０の側面から外部電極板２まで通じる空隙が設けられている。
【００２２】
積層型圧電素子１を構成する積層体１０は、圧電体層１１および内部電極層１２が複数積層されてなる活性部１３と、活性部１３の外側に位置する積層体１の積層方向両端部に設けられた圧電体層１１からなる不活性部１４とを有している、この積層体１０は、例えば縦０．５〜１０ｍｍ、横０．５〜１０ｍｍ、高さ１〜１００ｍｍの直方体状に形成されている。
【００２３】
積層体１０を構成する圧電体層１１は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などを用いることができる。この圧電体層１１の厚みは、例えば３〜２５０μｍとされる。
【００２４】
積層体１０を構成する内部電極層１２は、圧電体層２を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、圧電体層１１と交互に積層されて圧電体層１１を上下から挟んでおり、積層順に正極および負極が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層１１に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば圧電セラミックスとの反応性が低い銀−パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができる。図１に示す例では、正極および負極（もしくはグランド極）がそれぞれ積層体１０の対向する一対の側面に互い違いに導出されて、積層体１０の側面に設けられた一対の導電性接合材層３と電気的に接続されている。この内部電極層１２の厚みは、例えば０．１〜５μｍとされる。
【００２５】
なお、図１（ａ）に示すように、活性部１３には圧電体層１１および内部電極層１２の他に容易破断層１５が設けられていてもよい。ここで、容易破断層１５とは、例えば内部電極層１２と同様の導体材料からなり、当該導体材料が互いに独立して点在するように形成された多孔質の層である。容易破断層１５は、圧電体層１１および内部電極層１２よりも容易に破断しやすくなっており、積層型圧電素子１の長期間にわたる駆動によって積層体１０にクラックが発生する際にあえてこの部位にクラックを発生させるようにして、内部電極層１２の破断により駆動に支障をきたすことがないように設けられている。
【００２６】
また、積層体１０の側面には導電性接合材層３を介して外部電極板２が接合され、内部電極層１２と電気的に接続されている。具体的には、外部電極板２が、積層体１０の対向する側面にそれぞれ設けられて、導電性接合材層３によって内部電極層１２と電気的に接続されているとともに、その一部が積層体６の一方の端面から積層方向に延出している。この一対の外部電極板２は、銅、鉄、ステンレス、リン青銅等の金属平板からなり、例えば幅は０．５〜１０ｍｍで、厚みは導電性接合材層３よりも厚く、例えば０．１〜０．３ｍｍに形成されたものを用いる。なお、外部電極板２としては、板状の金属板のみならず、積層体１の伸縮により生じる応力を緩和する効果を得るために、例えば幅方向にスリットの入った形状、網目状に加工された金属板などを採用することもできる。
【００２７】
導電性接合材層３は、積層体１０の対向する側面に活性部１３から不活性部１４にかけてそれぞれ設けられ、積層体１０の側面に導出された内部電極層１２の端部と外部電極板
２とを電気的に接続している。この一対の導電性接合材層３は、例えばＡｇ粉末やＣｕ粉末など導電性の良好な金属粉末を含んだエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる導電性接着剤からなるのが好ましい。
【００２８】
ここで、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、導電性接合材層３の厚みは外部電極板２よりも薄く、例えば外部電極板２の５〜７０％の厚さ、具体的には５〜７０μｍの厚さに形成される。
【００２９】
そして、例えば図１（ｂ）に示すように、導電性接合材層３は、当該導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、積層体１０の側面から外部電極板２まで通じる空隙４が設けられている。なお、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見るとは、積層方向（図１（ａ）の上下方向）から導電性接合材層３の断面を見ることを意味する。
【００３０】
また、空隙４は、導電性接合材層３の内部に積層方向に延びて設けられているものであり、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、図１に示すように空隙４の両側に導電性接合材層３が配置された構成となる。導電性接合材層３の内部に設けられる空隙４の幅Ｌ１は、例えば外部電極板２の幅Ｌ２の２〜４０％の長さに設定される。
【００３１】
このように、導電性接合材層３の厚みを外部電極板２よりも薄くすることで、駆動開始直後にかかる導電性接合材層３にかかる応力が大きくなり、導電性接合材層３におけるクラックの進展速度が速くなり、直進的なクラックが厚み方向に即座にはいる。そして、導電性接合材層３に直進的なクラックが即座にはいることで、導電性接合材層３にかかる応力が解放され、駆動直後以降は逆に応力が緩和される。さらに、外部電極板２と積層体１０との間に空隙があることで、網目状に入るクラックを抑制することができる。したがって、スパークの発生率が下がり、耐久性に優れた積層型圧電素子が得られる。
【００３２】
そして、図２に示すように、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、空隙４が導電性接合材層３の一端にもあることが望ましい。外部電極板２の幅方向端部と積層体１０との間の部位では応力が大きくかかってしまうが、空隙４が導電性接合材層３一端にあることで、導電性接合材層３にかかる応力がより緩和され、より耐久性が良くなる。
【００３３】
さらに、図３に示すように、導電性接合材層３を積層体１０の側面に垂直な横断面で見たときに、空隙４が導電性接合材層３の両端にもあることが望ましい。空隙４が両端にあることで、導電性接合材層３にかかる応力がさらに緩和され、さらに耐久性が良くなる。
【００３４】
なお、導電性接合材層３の一端に設けられる空隙４の幅Ｌ３、および導電性接合材層３の両端に設けられる空隙４の幅Ｌ４は、外部電極板２の幅Ｌ２の２〜２０％の長さに設定される。
【００３５】
また、図４に示すように、導電性接合材層３の中にボイド３１があることが望ましい。なお、上述の空隙４が積層方向に延びて設けられたものであるのに対し、ここでいうボイド３１とは、導電性接合材層３の積層方向に延びておらず、また導電性接合材層３の厚み方向に貫通しないほどの大きさの例えば略球状のものである。このようなボイド３１が導電性接合材層３の中に適宜分散して設けられることが望ましい。導電性接合材層３の中にボイド３１があることで、導電性接合材層３にかかる応力がさらに緩和されるため、さらに耐久性が良くなる。なお、ボイド３１が球形であるとした場合のボイド径としては例えば１〜１５μｍであり、導電性接合材層３を横断面で見たときに全面積に対するボイド３
１の面積の割合は２０％以下であるのが、導通性を維持しつつ応力を緩和する点で望ましい。
【００３６】
このボイド３１は、導電性接合材層３の積層方向のどの部位に設けられてもよいが、図１に示すように、積層体１０の内部に、積層体１０の伸縮により圧電体層１１および内部電極層１２よりもクラックが入りやすい構造の容易破断層１５が設けられている場合には、ボイド３１は容易破断層１５と対応する位置にあることが望ましい。導電性接合材層３の中にあるボイド３１が容易破断層１５と対応する位置にあることで、容易破断層１５から進展したクラックがボイド３１にあたってその進展がとまり、導電性接合材層３にはいるクラックの本数を少なくすることができるため、さらに耐久性が良くなる。
【００３７】
次に、本実施形態の積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、圧電体層１１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，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セラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、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、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。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、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。
【００３９】
次に、内部電極層１２となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀−パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。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内部電極層１２のパターンで塗布する。さらに、この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を複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００〜１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、交互に積層された圧電体層１１および内部電極層１２を備えた活性部１３を作製する。不活性部１４は内部電極層１２となる導電性ペーストを塗布していないシートを積層することで作製する。活性部１３と不活性部１４とを組み合わせることで積層体１０を製造する。
【００４０】
ここで、容易破断層１５を設ける場合は、容易破断層１５となる導電性ペーストを作製する。容易破断層１５となる導電性ペーストは、内部電極層１２となる導電性ペーストと同じように、銀−パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって作製する。このとき、バインダー内に樹脂性であるビーズを混ぜる方法や、銀−パラジウム合金の比率を変更することで密着強度を内部電極層より低くすることが可能となる。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塗布する。この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を積層体１０を製造する際に、所望の位置に配置すればよい。
【００４１】
なお、積層体１０は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、圧電体層１１と内部電極層１２とを複数積層してなる積層体１０を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。
【００４２】
次に、導電性接合材層３を介して外部電極板２を積層体１０の側面に接続し、固定する。
【００４３】
導電性接合材層３は、Ａｇ粉末やＣｕ粉末などの導電性の良好な金属粉末を含んだエポ
キシ樹脂やポリイミド樹脂からなる接着剤を用い、５〜７０μｍの厚さに形成する。スクリーン印刷やディスペ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。
【００４４】
なお、スクリーン印刷の場合、空隙４を設けるためには、スクリーン印刷の製版に所定の穴のあいたパターンを設けて印刷する方法が挙げられる。また、ディスペンス方式の場合、空隙４を設けるためには、ニードル径を塗布したい幅に適合するものを使い、空隙を設ける場所には塗布せず、塗布したいところのみにディスペンスする方法が挙げられる。また、ボイドを作製する場合は、使用する接着剤を攪拌し接着剤内に気泡を作っておき、それを真空脱泡する。ここで、真空脱泡する時間を変えることで接着剤内に残る気泡を制御することができ、そのままディスペンスすれば気泡込みの状態で塗布することができる。さらに、容易破断層に対応する位置など特定部位にボイドを作製するには、その部位だけ気泡を含む接着剤を塗布し、その他の部位には気泡のない接着剤を塗布するというように何回かに分けて塗布すればよい。
【００４５】
外部電極板２は、銅、鉄、ステンレス、リン青銅等の金属平板からなり、例えば幅０．５〜１０ｍｍ、厚み０．１〜０．３ｍｍに形成されたものである。ここで、外部電極板８として例えば幅方向にスリットの入った形状や網目状にするには、外部電極板２にスリットの入った形状や網目状とするには、打ち抜き金型で打ち抜くかレーザ加工などの方法を用いればよく、湾曲や屈曲形状とするには、曲げ金型を用いるのがよい。
【００４６】
その後、外部電極板２に０．１〜３ｋＶ／ｍｍの直流電界を印加し、積層体１０を構成する圧電体層１１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、外部電極板２を介して外部の電源と接続して、圧電体層１１に電圧を印加することにより、各圧電体層１１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。
【００４７】
次に、本発明の噴射装置の実施の形態の例について説明する。図５は、本発明の噴射装置の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【００４８】
図５に示すように、本例の噴射装置１９は、一端に噴射孔２１を有する収納容器（容器）２３の内部に上記の例の積層型圧電素子１が収納されている。
【００４９】
収納容器２３内には、噴射孔２１を開閉することができるニードルバルブ２５が配設されている。噴射孔２１には流体通路２７がニードルバルブ２５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２７は外部の流体供給源に連結され、流体通路２７に常時高圧で流体が供給されている。従って、ニードルバルブ２５が噴射孔２１を開放すると、流体通路２７に供給されていた流体が外部または隣接する容器、例えば内燃機関の燃料室（図示せず）に、噴射孔２１から吐出されるように構成されている。
【００５０】
ニードルバルブ２５の上端部は内径が大きくなっており、収納容器２３に形成されたシリンダ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。
【００５１】
このような噴射装置１９では、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３１が押圧され、ニードルバルブ２５が噴射孔２１に通じる流体通路２７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積層型圧電素子１が収縮し、皿バネ３３がピストン３１を押し返し、流体通路２７が開放され噴射孔２１が流体通路２７と連通して、噴射孔２１から流体の噴射が行なわれるようになっている。
【００５２】
なお、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２７を開放し、電圧の印加を停止することによって流体通路２７を閉鎖するように構成してもよい。
【００５３】
また、本例の噴射装置１９は、噴射孔２１を有する容器２３と、上記の例の積層型圧電素子１とを備え、容器２３内に充填された流体を積層型圧電素子１の駆動により噴射孔２１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が必ずしも容器２３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２３の内部に流体の噴射を制御するための圧力が加わるように構成されていればよい。なお、本例の噴射装置１９において、流体とは、燃料，インク等の他、導電性ペースト等の種々の液体および気体が含まれる。本例の噴射装置１９を用いることによって、流体の流量および噴出タイミングを長期にわたって安定して制御することができる。
【００５４】
上記の例の積層型圧電素子１を採用した本例の噴射装置１９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い期間にわたって精度よく噴射させることができる。
【００５５】
次に、本発明の燃料噴射システムの実施の形態の例について説明する。図６は、本発明の燃料噴射システムの実施の形態の一例を示す概略図である。
【００５６】
図６に示すように、本例の燃料噴射システム３５は、高圧流体としての高圧燃料を蓄えるコモンレール３７と、このコモンレール３７に蓄えられた高圧流体を噴射する複数の上記の例の噴射装置１９と、コモンレール３７に高圧流体を供給する圧力ポンプ３９と、噴射装置１９に駆動信号を与える噴射制御ユニット４１とを備えている。
【００５７】
噴射制御ユニット４１は、外部情報または外部からの信号に基づいて高圧流体の噴射の量およびタイミングを制御する。例えば、エンジンの燃料噴射に本例の燃料噴射システム３５を用いた場合であれば、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およびタイミングを制御することができる。圧力ポンプ３９は、燃料タンク４３から流体燃料を高圧でコモンレール３７に供給する役割を果たす。例えばエンジンの燃料噴射システム３５の場合には１０００〜２０００気圧（約１０１ＭＰａ〜約２０３ＭＰａ）、好ましくは１５００〜１７００気圧（約１５２ＭＰａ〜約１７２ＭＰａ）の高圧にしてコモンレール３７に流体燃料を送り込む。コモンレール３７では、圧力ポンプ３９から送られてきた高圧燃料を蓄え、噴射装置１９に適宜送り込む。噴射装置１９は、前述したように噴射孔２１から一定の流体を外部または隣接する容器に噴射する。例えば、燃料を噴射供給する対象がエンジンの場合には、高圧燃料を噴射孔２１からエンジンの燃焼室内に霧状に噴射する。
【００５８】
本例の燃料噴射システム３５によれば、高圧燃料の所望の噴射を長期にわたって安定して行なうことができる。
【実施例】
【００５９】
本発明の実施例について説明する。
【００６０】
本発明の積層型圧電素子を以下のようにして作製した。まず、平均粒径が０．４μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）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。
【００６１】
次に、銀−パラジウム合金にバインダーを加えて、内部電極層となる導電性ペーストを
作製した。
【００６２】
次に、セラミックグリーンシートの片面に、内部電極層となる導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、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を２００枚積層した。また、内部電極層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、内部電極層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℃で焼成し、平面研削盤を用いて所定の形状に研削して、５ｍｍ角の積層体を得た。
【００６３】
次に、積層体の表面にＡｇ粉末とポリイミド樹脂を混合ペースト状にした導電性接合材をディスペンスにて塗布し、外部電極板を積層体の表面に接続し、固定した。
【００６４】
ここで、試料１として、図１（ａ）に示す断面を有するリン青銅からなる厚み０．１ｍｍ、幅４．０ｍｍの外部電極板を用いて積層型圧電素子を作製した。活性部の側面と外部電極板との間には導電性接合材層を形成するように、銀ポリイミドからなる導電性接合材が塗布されており、０．０３ｍｍの厚みを設けた構造になっている。具体的には、図１（ｂ）に示す断面を有するように、ディスペンサーのノズル径から吐出される導電性接合材の幅が１．５ｍｍになるように設定し、２回にわけて塗布した。ここで、導電性接合材は１．５ｍｍの幅で２箇所設け、空隙は１．０ｍｍの幅とした。
【００６５】
また、試料２として、図２に示す断面を有するリン青銅からなる厚み０．１ｍｍ、幅４．０ｍｍの外部電極板を用いて積層型圧電素子を作製した。具体的には、導電性接合材はディスペンサーにて空隙を設けるように２回にわけて塗布した。また、一端側に空隙を設けるように外部電極板を設置している。ここで、導電性接合材は０．０３ｍｍの厚み、１．５ｍｍの幅で２箇所設け、空隙は０．５ｍｍの幅で２箇所設けた。
【００６６】
また、試料３として、図３に示す断面を有するリン青銅からなる厚み０．１ｍｍ、幅４．０ｍｍの外部電極板を用いて積層型圧電素子を作製した。具体的には、導電性接合材はディスペンサーにて空隙を設けるように２回にわけて塗布した。また、両端に空隙を設けるように導電性接合材を細く塗布し、外部電極板を設置している。ここで、導電性接合材は０．０３ｍｍの厚み、１．５ｍｍの幅で２箇所設け、空隙は０．３３ｍｍの幅で３箇所設けた。
【００６７】
また、試料４として、図４に示す断面を有するリン青銅からなる厚み０．１ｍｍ、幅４．０ｍｍの外部電極板を用いて積層型圧電素子を作製した。具体的には、導電性接合材はディスペンサーにて空隙を設けるように２回にわけて塗布した。このとき、導電性接合材にエアーを前もって注入し、塗布した導電性接合材内に直径０．００５〜０．０１ｍｍのボイドを意図的に設けている構造とした。ここで、導電性接合材は０．０３ｍｍの厚み、１．５ｍｍの幅で２箇所設け、空隙は０．３３ｍｍの幅で３箇所設けた。
【００６８】
また、試料５として、図５に示す断面を有するリン青銅からなる厚み０．１ｍｍ、幅４．０ｍｍの外部電極板を用いて積層型圧電素子を作製した。具体的には、導電性接合材はディスペンサーにて空隙を設けるように２回にわけて塗布した。さらに、エアーを前もって注入した導電性接合材を容易破断層の上に塗布し、０．００５〜０．０１ｍｍのボイドを容易破断層の上に意図的に設けている構造とした。ここで、導電性接合材は０．０３ｍｍの厚み、１．５ｍｍの幅で２箇所設け、空隙は０．３３ｍｍの幅で３箇所設けた。
【００６９】
また、比較例として、図６に示す断面を有する外部電極板を用いた積層型圧電素子（試料６）も作製した。ここで、外部電極板は厚み０．１ｍｍ、幅４．０ｍｍであるものを用い、導電性接合材の厚みは０．２ｍｍ、幅は４ｍｍとなるように設けた。
【００７０】
これらの積層型圧電素子に、外部電極板に溶接で接合されたリード部材を介して、外部電極板に３ｋＶ／ｍｍの直流電界を１５分間印加して、分極処理を行なった。これらの積層型圧電素子に１６０Ｖの直流電圧を印加したところ、積層体の積層方向に３０μｍの変位量が得られた。
【００７１】
さらに、３０℃、９０％の湿度内で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。
【００７２】
その結果、比較例である試料６の積層型圧電素子は、１×１０４回の連続駆動で外部電極板の剥がれが発生し、１×１０５回で駆動が停止した。
【００７３】
これに対し、本発明の実施例である試料１、試料２、試料３の積層型圧電素子は、ともに、連続駆動１×１０７回をすぎても外部電極板の剥がれは発生することなく駆動していた。
【００７４】
以上の結果から、本発明によれば、長期間の耐久性に優れた積層型圧電素子を実現することができることがわかる。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・積層型圧電素子
１０・・・積層体
１１・・・圧電体層
１２・・・内部電極層
１３・・・活性層
１４・・・不活性層
１５・・・容易破断層
２・・・外部電極板
３・・・導電性接合材層
３１・・・ボイド
４・・・空隙
【図１】
2015103744.tif 000003
【図２】
2015103744.tif 000004
【図３】
2015103744.tif 000005
【図４】
2015103744.tif 000006
【図５】
2015103744.tif 000007
【図６】
2015103744.tif 000008
【図７】
2015103744.tif 000009