(57)【要約】【課題】側面電極が破断し難く、耐久性に優れ、ユニット素子を積み重ねて構成した積層型圧電体素子を提供すること。【解決手段】圧電層２１、２２と内部電極層２３、２４とを交互に積層したユニット素子２を複数個積み重ねたユニット積層体１００と、上記内部電極層２３、２４を一つおきに導通させ、上記ユニット積層体１００の側面１０１、１０２に設けた一対の側面電極１５１、１５２とを有する。上記側面電極１５１、１５２と各ユニット素子２間の積層境界２００との間に、上記側面電極１５１、１５２に開口した溝からなる空隙部１０を設けてなる。また、上記空隙部１０の積層方向に沿った最大開口幅は、各ユニット素子２の積層方向厚みに対して８〜２０％とすることが好ましい。【選択図】図１
2004297043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電層と該圧電層の外周から後退した領域に部分的に内部電極層が形成されていない控え部を有する内部電極層とを交互に積層したユニット素子を複数個積み重ねたユニット積層体と、上記ユニット積層体の側面に設け、上記内部電極層を一つおきに導通させた一対の側面電極とを有する積層型圧電体素子において、
上記側面電極と各ユニット素子間の積層境界との間に、上記側面電極に向かって開口した溝からなる空隙部を設けてなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項２】
請求項１において、上記空隙部の積層方向に沿った最大開口幅は、各ユニット素子の積層方向厚みに対して８〜２０％であることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項３】
請求項１または２において、上記側面電極と上記ユニット積層体との間は導電性接着剤で接合されてなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記導電性接着剤は上記空隙部に向かってはみ出してなると共に上記導電性接着剤の空隙部にはみ出した部分は積層方向に対して不連続であることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記空隙部は、積層境界において互いに隣接するユニット素子の一方の角部を面取りして設けた面取部からなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項６】
請求項５において、上記面取部の積層方向に沿った最大幅は各ユニット素子の積層方向厚みに対して８〜２０％であることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記空隙部は、積層境界において互いに隣接するユニット素子の双方の角部を面取りして設けた面取部からなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項８】
請求項７において、上記面取部の積層方向に沿った最大幅は各ユニット素子の積層方向厚みに対して４〜１０％であることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項９】
圧電層と該圧電層の外周から後退した領域に部分的に内部電極層が形成されていない控え部を有する内部電極層とを交互に積層したユニット素子を複数個積み重ねたユニット積層体と、該ユニット積層体の両端にそれぞれ設けた圧電特性を持たないダミーユニット素子と、上記ユニット積層体の側面に設け、上記内部電極層を一つおきに導通させた側面電極とを有する積層型圧電体素子において、
各ユニット素子間の第１積層境界と上記側面電極との間、及び上記ユニット積層体と上記ダミーユニット素子との間の第２積層境界と上記側面電極との間のそれぞれにおいて、
上記側面電極に向かって開口した溝からなる空隙部を設けてなることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項において、上記積層型圧電体素子は圧電アクチュエータであることを特徴とする積層型圧電体素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項において、上記空隙部の積層方向に沿った最大開口幅は、２０μｍ以上であることを特徴とする積層型圧電体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユニット素子を複数個積み重ねてなるユニット積層体から構成した積層型圧電体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層方向の高さを低くして応力緩和と信頼性向上を図り、ユニット素子を複数積み重ねてなるユニット積層体から構成した積層型圧電体素子が従来知られている。各ユニット素子は圧電層と内部電極層とを交互に積層して形成し、ユニット積層体の側面には内部電極層を一層おきに導通する側面電極が設けてある。
この積層型圧電体素子は、側面電極に通電して各圧電層に電位差を与えることで、圧電層を伸張させて駆動する。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２２９２２７号公報
【特許文献２】特開平０５−２１８５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記積層型圧電体素子に通電した場合、圧電層の外周から後退した領域に部分的に内部電極層が形成されていない控え部を有していると、積層型圧電体素子の中央部と外周部に伸長差が発生するため、ユニット素子２の積層境界２００と側面電極９１との間が開口し、無限大の応力が発生し、図１８に示すごとく、側面電極９１が破断するおそれがあった。
すなわち、図１６に示すごとく、ユニット素子２間の距離Ｙ１は電圧を印加する前はゼロである。積層型圧電体素子に通電することで、図１７に示すごとく、ユニット積層体の積層境界２００が側面電極９１と対面する位置から開いて、断面扇形の開口部９２が形成される。
【０００５】
この開口部９２におけるユニット素子２間の距離をＹ２とすると、この状態で側面電極９１に発生する歪みεは（Ｙ２−Ｙ１）／Ｙ１で表され、Ｙ１が０であるところから歪みεは∞となり、非常に大きな力が側面電極９１にかかると考えられる。従って、図１８に示すごとく、側面電極９１は歪みεによって容易に破断してしまう。
勿論、各種の伸縮性に優れた材料で側面電極９１を構成することで、歪みεを吸収緩和する対策方法も従来知られていたが、破断を防ぐことはかなり難しかった。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、側面電極が破断し難く、耐久性に優れ、ユニット素子を積み重ねて構成した積層型圧電体素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、圧電層と該圧電層の外周から後退した領域に部分的に内部電極層が形成されていない控え部を有する内部電極層とを交互に積層したユニット素子を複数個積み重ねたユニット積層体と、上記ユニット積層体の側面に設け、上記内部電極層を一つおきに導通させた一対の側面電極とを有する積層型圧電体素子において、
上記側面電極と各ユニット素子間の積層境界との間に、上記側面電極に向かって開口した溝からなる空隙部を設けてなることを特徴とする積層型圧電体素子にある（請求項１）。
【０００８】
第１の発明の作用効果につき説明する。
図５に示すごとく、電圧を印加する前、空隙部１０が側面電極１５１に対面する開口部の積層方向に沿った最大開口幅をＹ１とする。
積層型圧電体素子の側面電極１５１を介して圧電層に通電すると、ユニット素子２は積層方向に伸張するため、図６に示すごとく、最大開口幅が広くなる。この時の空隙部１０の最大開口幅をＹ２とする。
この状態で側面電極１５１に発生する歪みεは（Ｙ２−Ｙ１）／Ｙ１で表されるが、Ｙ１が０でないため、歪みεも有限の値となり、従来と比較して側面電極１５１にかかる応力が大きく軽減され、側面電極破断が生じ難くなる。
【０００９】
また、第２の発明は、圧電層と該圧電層の外周から後退した領域に部分的に内部電極層が形成されていない控え部を有する内部電極層とを交互に積層したユニット素子を複数個積み重ねたユニット積層体と、該ユニット積層体の両端にそれぞれ設けた圧電特性を持たないダミーユニット素子と、上記ユニット積層体の側面に設け、上記内部電極層を一つおきに導通させた側面電極とを有する積層型圧電体素子において、
各ユニット素子間の第１積層境界と上記側面電極との間、及び上記ユニット積層体と上記ダミーユニット素子との間の第２積層境界と上記側面電極との間のそれぞれにおいて、
上記側面電極に向かって開口した溝からなる空隙部を設けてなることを特徴とする積層型圧電体素子である（請求項９）。
【００１０】
すなわち、各ユニット素子間に形成される第１積層境界と、圧電特性を持たず、通電時に電位差が与えられず、伸張しないダミーユニット素子と、通電の際に伸張するユニット積層体との間に形成される第２積層境界と、双方に空隙部を設けることで、側面電極に生じる応力を軽減して、より一層側面電極の破断を防止することができる。
また、第２積層境界における側面電極破断防止の作用は第１の発明と同様である。
【００１１】
以上、第１及び第２の発明によれば、側面電極が破断し難く、耐久性に優れ、ユニット素子を積み重ねて構成した積層型圧電体素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１及び第２の発明にかかるユニット素子の圧電層はＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等、内部電極層は各種貴金属電極等で形成するのが一般的である。その他の材料から形成することもある。
各ユニット素子間は絶縁性接着剤で接合することもできるが、直接ユニット素子同士を接触させて積層し、後にユニット素子の外周等から絶縁チューブのような固定具でユニット素子の相互の位置を固定して、一体化させることもできる。
【００１３】
各ユニット素子間の積層境界とは、積層したユニット素子同士の隣接面が形成する部分である。この積層境界と側面電極との間に空隙部が設けてあり、この空隙部のおかげで各積層境界と側面電極とは原則として接触しない。
これは第２の発明にかかる第１積層境界、第２積層境界についても同様で、空隙部を設けることで第１及び第２の積層境界と側面電極とは原則として接触しない。
後述するごとく導電性接着剤を用いてユニット積層体と側面電極とを接合した際は導電性接着剤を介して間接的に積層境界と側面電極とが連結することもある。
【００１４】
次に、上記空隙部の積層方向に沿った最大開口幅は、各ユニット素子の積層方向厚みに対して８〜２０％であることが好ましい（請求項２）。
空隙部の積層方向に沿った最大開口幅とは、空隙部と側面電極とが対面した部分にかかる最大の寸法であり、後述する図２に一例を記載した。
空隙部を上述した範囲で構成することで、第１の発明にかかる効果をより確実なものとして、側面電極の破断をより生じ難くすることができる。
【００１５】
８％未満である場合は、側面電極の破断率は低減するものの、長期にわたって使用した際に充分な耐久性を得るには至らないおそれがある（実施例２参照）。また、２０％より大きい場合は、例えば空隙部を面取部から構成する場合に面取部の起点が内部電極層に達してしまう。これを防ぐためにはユニット素子の積層方向両端の圧電層を厚くせねばならず、しかしそうすると、同じ伸張特性を得るためには積層型圧電体素子の体格が大きくなってしまい、小型の素子が得難くなるという問題がある。
【００１６】
次に、上記側面電極と上記ユニット積層体との間は導電性接着剤で接合されてなることが好ましい（請求項３）（図１１参照）。
これにより、側面電極とユニット積層体との接合強度を高めることができる。
【００１７】
次に、上記導電性接着剤は上記空隙部に向かってはみ出してなると共に上記導電性接着剤の空隙部にはみ出した部分は積層方向に対して不連続であることが好ましい（請求項４）（図１２参照）。
仮に導電性接着剤が積層方向に連続した場合は側面電極とユニット積層体とが連結することになる。この場合、空隙部を設けて両者を分離することで得た応力の軽減効果を無効化してしまうおそれがあり、さらに導電接着剤によって圧電層の歪みが側面電極に伝えられて側面電極の破断が生じるおそれがある。
【００１８】
次に、上記空隙部は、積層境界において互いに隣接する圧電層の一方の角部を面取りして設けた面取部からなることが好ましい（請求項５）。
角部の面取りは容易に実現できるため、所望の空隙部を簡単に形成することができる。
【００１９】
また、上記面取りの積層方向に沿った最大幅は上記ユニット積層体を構成する上記ユニット素子の積層方向の平均厚みに対して８〜２０％であることが好ましい（請求項６）。
空隙部を上述した範囲で構成することで、第１の発明にかかる効果をより確実なものとして、側面電極の破断をより生じ難くすることができる。
８％未満である場合は、側面電極の破断率は低減するものの、長期にわたって使用した際に充分な耐久性を得るには至らないおそれがある（実施例２参照）。
２０％より大きい場合は、例えば空隙部を面取部から構成する場合に面取部の起点が内部電極層に達してしまう。これを防ぐためにはユニット素子の積層方向両端の圧電層を厚くせねばならず、しかしそうすると、同じ伸張特性を得るためには積層型圧電体素子の体格が大きくなってしまい、小型の素子が得難くなるという問題がある。
【００２０】
次に、上記空隙部は、積層境界において互いに隣接する圧電層の双方の角部を面取りして設けた面取部からなることが好ましい（請求項７）。
角部の面取りは容易に実現できるため、所望の空隙部を簡単に形成することができる。
また、上記面取部の積層方向に沿った最大幅は各ユニット素子の積層方向厚みに対して４〜１０％であることが好ましい（請求項８）。
空隙部を上述した範囲で構成することで、第１の発明にかかる効果をより確実として、側面電極の破断をより生じ難くすることができる。
【００２１】
４％未満である場合は、側面電極の破断率は低減するものの、長期にわたって使用した際に充分な耐久性を得るには至らないおそれがある（実施例２参照）。１０％より大きい場合は、例えば空隙部を面取部から構成する場合に面取部の起点が内部電極層に達してしまう。これを防ぐためにはユニット素子の積層方向両端の圧電層を厚くせねばならず、しかしそうすると、同じ伸張特性を得るためには積層型圧電体素子の体格が大きくなってしまい、小型の素子が得難くなるという問題がある。
また、上記面取りの具体的形状については、後述する実施例６にて説明するが、平面状や曲面状の面取りなどとすることができる。
【００２２】
また、上記積層型圧電体素子は圧電アクチュエータとして用いることができる（請求項１０）。
圧電アクチュエータとしては、例えば自動車エンジンの燃料噴射装置に使用するものがあるが、このアクチュエータの詳細については後述する実施例７に記載した。
圧電アクチュエータは過酷な使用環境で利用されるため、空隙部によって側面電極の破断が生じ難く耐久性の向上した本発明にかかる積層型圧電体素子を好適に用いることができる。
【００２３】
また、上記空隙部の積層方向に沿った最大開口幅は、２０μｍ以上であることが好ましい（請求項１１）。
後述する実施例３にて説明するが、側面電極の破断については、側面電極の対疲労性に依存することが大きく、対疲労性を高めることで２０μｍ以上の開口幅をもった空隙部を設けることで、第１や第２の発明と同様の効果を得ることができる。
また、最大開口幅は、例えば空隙部を面取り部から構成する場合に面取りの基点が内層電極に到達してしまうことを防ぐために、ユニット素子の積層方向両端の圧電層を厚くせねばならず、しかしそうすると同じ伸長特性を得るためには積層型圧電体素子の体格が大きくなってしまい、小型の素子が得難くなるという理由から、２００μｍより小さいことが好ましい。
【実施例】
【００２４】
以下に、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
第１の発明にかかる積層型圧電体素子について説明する。
図１〜図４に示すごとく、本例の積層型圧電体素子１は、圧電層２１、２２と内部電極層２３、２４とを交互に積層したユニット素子２を複数個積み重ねたユニット積層体１００と、上記内部電極層２３、２４を一つおきに導通させ、上記ユニット積層体１００の側面１０１、１０２に設けた一対の側面電極１５１、１５２とを有する。
上記側面電極１５１、１５２と各ユニット素子２間の積層境界２００との間に、上記側面電極１５１、１５２に向かって開口した溝からなる空隙部１０を設けてなる。
【００２５】
以下、詳細に説明する。
本例にかかる積層型圧電体素子１は、図１〜図４に示すごとく、ユニット素子２を積層したユニット積層体１００からなる。また、本例は簡便に記載するため３つのユニット素子２を積層した状態で説明したが、例えば５〜３０個と多数のユニット素子２を積層して構成する積層型圧電体素子が知られており、本例に記載した空隙部はそのような多層構成の素子に関しても有効である。
【００２６】
積層境界２００で、側面電極１５１や１５２と対面するユニット素子２の角部は面取りされて、図４に示すごとく、斜面状である。ここに面取部２５１、２５２、２６１、２６２が形成される。面取部２５１、２５２、２６１、２６２が積層境界２００の上下に位置することで、積層境界２００において側面電極１５１、１５２に向かって開口した溝部が形成され、空隙部１０となる。
【００２７】
本例にかかるユニット素子２の圧電層２１、２２の積層方向と直交する断面形状は略正方形である。本例の空隙部１０を形成する面取部２５１、２５２、２６１、２６２は、断面形状正方形の対向する２辺の全体に沿って設けてあるが、少なくとも側面電極１５１、１５２と同じ幅の面取部から空隙部１０を形成することで本例の効果を得ることができる。
加えて、面取部は本例のように対向していても、対向していなくても、本例にかかる効果を得ることができる。また、面取部は、少なくとも側面電極を接合する面に設ければ本例の効果を得ることができるが、全周に設けても本例の効果を得ることができる。
【００２８】
図１、図２に示すごとく、ユニット素子２は、圧電層２１、２２と内部電極層２３、２４とを交互に積層し、上下の両端に通電時に伸びないダミー圧電層２５、２６を設けてある。ダミー圧電層２５、２６は図より明らかであるが、上下両端のいずれか一方しか内部電極層２３、２４と接していないため、通電時に変形しない。
【００２９】
図３に示すごとく、本例のユニット素子２は部分電極構成である。図３に示すごとく、圧電層２１、２２の控え部２１０、２２０を残して残りの領域に内部電極層２３、２４を形成する。内部電極層２３の端面２３０、内部電極層２４の端面２４０はそれぞれユニット積層体１００の側面１０１、１０２に露出して、側面電極１５１、１５２のいずれかと接触して導通する。
【００３０】
また、図２、図５に示すごとく、本例の空隙部１０の積層方向に沿った最大開口幅Ｙ１は０．３ｍｍ、ユニット素子２の厚みは２ｍｍで、ユニット素子２の厚みに対して最大開口幅は１５％で、８〜２０％の範囲にある。
【００３１】
本例にかかる作用効果について説明する。
図５に示すごとく、電圧を印加する前の空隙部１０の最大開口幅をＹ１とする。積層型圧電体素子１に側面電極１５１、１５２を介して通電すると、図６に示すごとく、開口幅が広くなる。この時の空隙部１０の最大開口幅をＹ２とすると、この状態で側面電極１５１、１５２に発生する歪みεは（Ｙ２−Ｙ１）／Ｙ１で表されるが、Ｙ１が０でないため、εも有限の値となり、従来と比較して側面電極１５１、１５２にかかる応力が大きく軽減され、側面電極破断が生じ難くなる。
【００３２】
以上、本例によれば、側面電極が破断し難く、耐久性に優れ、ユニット素子を積み重ねて構成した積層型圧電体素子を提供することができる。
【００３３】
また、本例の空隙部１０は全て同じ形状としたが、同形状である必要はない。この場合、最大開口幅は積層境界ごとに異なるが、いずれの積層境界に設けた空隙部についても各ユニット素子の積層方向厚みに対する条件が成立することが好ましい。
【００３４】
（実施例２）
積層境界における空隙部の最大開口幅の決定に関して説明する。
側面電極が破断する／しないに関しては、圧電層の歪み量、側面電極の耐疲労性が大きく影響する。
ところでユニット積層体に電位差を与えた際の最大歪み量は、通常、ユニット積層体の総厚みの０．１％程度である。このとき、側面電極を接合するユニット積層体側面での歪み量はユニット積層体の最大歪み量の約７０％、すなわち、ユニット積層体が伸長した際にユニット積層体の最大歪み量の約３０％が側面電極を接合するユニット積層体側面のユニット素子積層境界全体で開口することを我々研究者は見出した。
【００３５】
また、実施例１にかかる積層型圧電体素子で用いた側面電極について、図７に示すごとく、耐久疲労試験を行った。すなわち、側面電極に所定の応力を加えて伸ばし、応力を加えることをやめて元の状態に復元する、という操作を繰り返して、側面電極が破断するまでの回数を計測した。この結果を縦軸が歪み率で、横軸が破断繰り返し数を採用した図７にかかる線図にプロットした。
ここで歪み率０．９％、破断繰り返し数１．００Ｅ＋０５の×印は、側面電極に力を加えて歪み率０．９％となるまで伸張させることを１０万回繰り返したところ、側面電極が破断したことを意味する。
【００３６】
ところで、後述する圧電アクチュエータに用いる積層型圧電体素子は、作動回数１０００万回以上で側面電極が破断しないことが要求される。図７より、作動回数１０００万回で破断するのは歪み率が０．４％を超える点であった場合である。
【００３７】
図８（ａ）は、実施例１に示した積層型圧電体素子におけるユニット素子間の空隙部の最大開口幅Ｙ１を表している。図８（ｂ）は、ユニット素子の厚みが２ミリである場合、図８（ａ）に示す空隙部の最大開口幅のＹ１と該最大開口幅Ｙ１における概算の歪み量率を表した線図である。
なお、同図において、開口幅が０ｍｍとなる軸が積層境界である。
【００３８】
同図より明らかであるが、歪み率を０．４％以下とするには、積層境界において互いに隣接するユニット素子の双方の角部にそれぞれ０．０７５ｍｍ程度、すなわち積層境界に０．１５ｍｍ程度の空隙を設けることで達成できる。従って、空隙部の最大開口幅は、各ユニット素子の積層方向厚みに対して８％以上とすればよい。
【００３９】
（実施例３）
実施例２にも記載したが、側面電極が破断する／しないに関しては、側面電極の耐疲労性に依存するところが大きい。当然のことながら、側面電極の耐疲労性が向上すれば、積層境界における空隙部の最大開口幅は小さくすることができる。
実施例２では、網目状に形成された側面電極板を用いたが、本例では、耐疲労性を向上した波型形状の側面電極板を用いた場合の積層境界における空隙部の最大開口幅の決定に関して説明する。
図９に本例で使用した側面電極の耐久疲労試験結果を示す。
図９より作動回数１０００万回で破断するのは歪み率が３％を超える点であることがわかる。
【００４０】
ここで、図８（ｂ）の線図から歪み率を３％以下とするには、積層境界において互いに隣接するユニット素子の双方に０．０１ｍｍ程度、すなわち積層境界に０．０２ｍｍ程度の空隙を設けることで達成できる。つまり、積層境界に０．０２ｍｍの空隙を設けることにより、側面電極破断が生じ難く、耐久性に優れたユニット素子を積み重ねて構成した積層型圧電体素子を提供することができる。
また、本例では、波型形状の側面電極を用いたが、耐疲労性が向上すれば、形状、材質等がどんなものであれ、同様の効果を得ることができる。
【００４１】
（実施例４）
本例の積層型圧電体素子３は、図１０に示すごとく、圧電層と内部電極層とを交互に積層したユニット素子２を複数個積み重ねたユニット積層体３０と、該ユニット積層体３０の両端にそれぞれ設けた圧電特性をもたないダミーユニット素子３３と、上記内部電極層を一つおきに導通させ、上記ユニット積層体３０の側面に設けた側面電極１５１、１５２とからなる。
【００４２】
本例にかかるユニット積層体３０は、積層方向中央の駆動部３１、これを挟持する両端のバッファ部３２とよりなる。駆動部３１もバッファ部３２も、共に圧電層と内部電極層とを交互に積層したユニット素子２からなる。
駆動部３１は側面電極１５１、１５２に通電することで圧電層が積層方向に変位する。バッファ部３２も通電により圧電層が積層方向に変位するが、駆動部３１より変位が小さい。
【００４３】
駆動部３１を構成するユニット素子２は、実施例１と同様のものである。バッファ部３２を構成するユニット素子も基本構成は駆動部３１構成用のユニット素子２と変わらない。ただし、変位量を小さくするために、隣り合う内部電極層の間の圧電層の厚さが駆動部３１を構成するユニット素子２の圧電層よりも厚くなっている。
【００４４】
バッファ部３２の両端にはダミーユニット素子３３が隣接する。
ダミーユニット素子３３は側面電極１５１、１５２に通電しても動かない。すなわち、ダミーユニット素子３１は圧電特性を持っていない。
バッファ部３２は動かないダミーユニット素子３３に対する応力を緩和するために設けてある。
【００４５】
本例にかかる積層型圧電体素子３において、各ユニット素子間の第１積層境界とは、駆動部３１を構成するユニット素子２の間に形成されるユニット素子間積層境界３０１及び駆動部３１とバッファ部３２との間の積層境界３０２の２種類からなる。
また、バッファ部３２が複数のユニット素子より形成される場合は、バッファ部側のユニット素子間積層境界も上記第１積層境界の範疇である。
【００４６】
また、第２積層境界とは、ユニット積層体３０とダミーユニット素子３３との間の積層境界３０３を指す。積層境界３０３と側面電極１５１、１５２との間は、ダミーユニット素子３３が動かずとも、バッファ部３２が伸張するため、空隙部１０を設けて応力を緩和する必要がある。
【００４７】
このように、積層型圧電体素子３において、空隙部１０は、動く部分の間に形成される積層境界、動く部分と動かない部分との間に形成される積層境界に設ける必要があり、これにより各積層境界３０１〜３０３と側面電極１５１、１５２との間に発生する応力を緩和して、側面電極１５１、１５２の破断を防ぐことができる。
その他詳細は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
（実施例５）
本例の積層型圧電体素子１は、実施例１と同様の構成を備え、側面電極は導電性接着剤でユニット積層体に貼り付けてある。
図１１に示すごとく、側面電極１５１とユニット積層体とは導電性接着剤１７１、１７２にて貼り付けられ、導電性接着剤１７１、１７２は空隙部１０に対してはみ出さない。
【００４９】
または、図１２に示すように、導電性接着剤１７１、１７２は、積層方向の両側から空隙部１０に対してはみ出しているが、そのはみ出し状態が不連続である。はみ出した部分には符号１７３、１７４を付した。
【００５０】
仮に、積層方向の両側からの導電性接着剤１７１、１７２のはみ出しが連結していたり、図１３に示すごとく、空隙部１０が導電性接着剤１７４で埋められてしまった場合は、側面電極１５１、１５２の破断を防ぐ効果がでない。
例えば、図１３に示すごとく、積層境界２００から側面電極１５２に向かって導電性接着剤１７４に亀裂１７５が発生し、この亀裂１７５から側面電極１５１に破断が生じたり、空隙部がない場合と同様に非常に大きな応力がかかるおそれがある。
【００５１】
（実施例６）
本例は空隙部を形成する面取りの形状について説明する。
図１４（ａ）〜（ｃ）は積層境界２００の両側に位置するユニット素子２の角部に同じ形状、同じ寸法の面取りを行うことで、空隙部１０を形成した。
図１４（ａ）は、積層境界２００に面するユニット素子２の角部を外側に突出する弧状に面取りして空隙部を形成した。
【００５２】
図１４（ｂ）は、積層境界２００に面するユニット素子２の角部を内側にえぐるように弧状に面取りして空隙部を形成した。
図１４（ｃ）は、積層境界２００に面するユニット素子２の角部を角型に切り欠いて面取りして空隙部を形成した。
また、図１４（ｄ）は、図１４（ｃ）と同様の形状の面取りであるが、積層境界２００の両側に位置するユニット素子２において、図面上側のユニット素子２に対する面取り量を少し大きくした。
【００５３】
図１４（ｅ）〜（ｈ）はいずれもユニット素子２の図面上側の角部に対してのみ面取りを設けて空隙部１０を形成した。
図１４（ｅ）は、積層境界２００に面する下側のユニット素子２の角部を斜に平面状に面取りして空隙部１０を形成した。
【００５４】
図１４（ｆ）は、積層境界２００に面する下側のユニット素子２の角部を弧状に面取りして空隙部１０を形成した。
図１４（ｇ）は、積層境界２００に面する下側のユニット素子２の角部を内側に凹むように弧状に面取りして空隙部１０を形成した。
図１４（ｈ）は、積層境界２００に面する下側のユニット素子２の角部を角型に面取りして空隙部１０を形成した。
いずれの形状の空隙部１０も実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
（実施例７）
本例は、実施例１の積層型圧電体素子１をインジェクタ５の圧電アクチュエータとして用いた例である。
本例のインジェクタ５は、図１５に示すごとく、ディーゼルエンジンのコモンレール噴射システムに適用したものである。
このインジェクタ５は、同図に示すごとく、駆動部としての上記積層型圧電体素子１が収容される上部ハウジング５２と、その下端に固定され、内部に噴射ノズル部５４が形成される下部ハウジング５３を有している。
【００５６】
上部ハウジング５２は略円柱状で、中心軸に対し偏心する縦穴５２１内に、積層型圧電体素子１が挿通固定されている。
縦穴５２１の側方には、高圧燃料通路５２２が平行に設けられ、その上端部は、上部ハウジング５２上側部に突出する燃料導入管５２３内を経て外部のコモンレール（図略）に連通している。
【００５７】
上部ハウジング５２上側部には、また、ドレーン通路５２４に連通する燃料導出管５２５が突設し、燃料導出管５２５から流出する燃料は、燃料タンク（図略）へ戻される。
ドレーン通路５２４は、縦穴５２１と駆動部（圧電体素子）１との間の隙間５０を経由し、さらに、この隙間５０から上下ハウジング５２、５３内を下方に延びる図示しない通路によって後述する３方弁５５１に連通してしる。
【００５８】
噴射ノズル部５４は、ピストンボデー５３１内を上下方向に摺動するノズルニードル５４１と、ノズルニードル５４１によって開閉されて燃料溜まり５４２から供給される高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する噴孔５４３を備えている。燃料溜まり５４２は、ノズルニードル５４１の中間部周りに設けられ、上記高圧燃料通路５２２の下端部がここに開口している。ノズルニードル５４１は、燃料溜まり５４２から開弁方向の燃料圧を受けるとともに、上端面に面して設けた背圧室５４４から閉弁方向の燃料圧を受けており、背圧室５４４の圧力が降下すると、ノズルニードル５４１がリフトして、噴孔５４３が開放され、燃料噴射がなされる。
【００５９】
背圧室５４４の圧力は３方弁５５１によって増減される。３方弁５５１は、背圧室５４４と高圧燃料通路５２２、またはドレーン通路５２４と選択的に連通させる構成である。ここでは、高圧燃料通路５２２またはドレーン通路５２４へ連通するポートを開閉するボール状の弁体を有している。この弁体は、上記駆動部１により、その下方に配設される大径ピストン５５２、油圧室５５３、小径ピストン５５４を介して、駆動される。
【００６０】
そして、本例においては、上記構成のインジェクタ５における駆動源として、上記積層型圧電体素子１を用いている。この積層型圧電体素子１は、上記のごとく積層境界に空隙部を有するため、側面電極の破断が生じ難く、従って長期耐久性に優れ、上記ノズルニードル５４１の動作を上記積層型圧電体素子１によって精度よく制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１における、積層型圧電体素子の説明図。
【図２】実施例１における、ユニット積層体と空隙部の積層方向に沿った最大開口幅の説明図。
【図３】実施例１における、ユニット積層体を形成する圧電層の説明図。
【図４】実施例１における、ユニット積層体と角部に設けた面取部の斜視図。
【図５】実施例１における、空隙部と最大開口幅を示す説明図。
【図６】実施例１における、圧電層伸張時の最大開口幅を示す説明図。
【図７】実施例２における、歪み率と破断繰り返し数との関係を示す線図。
【図８】実施例２における、（ａ）最大開口幅を示す説明図、（ｂ）空隙部の最大開口幅と歪み率との関係を示す線図。
【図９】実施例３における、歪み率と破断繰り返し数との関係を示す線図。
【図１０】実施例４における、ユニット積層体とダミーユニット素子とを有する積層型圧電体素子の説明図。
【図１１】実施例５における、ユニット積層体と側面電極との間を導電性接着剤で接合した積層型圧電体素子の説明図。
【図１２】実施例５における、ユニット積層体と側面電極との間を導電性接着剤で接合し、導電性接着剤が空隙部にはみ出した積層型圧電体素子の説明図。
【図１３】実施例５における、ユニット積層体と側面電極との間を導電性接着剤で接合し、導電性接着剤が空隙部を充填した積層型圧電体素子の説明図。
【図１４】実施例６における、さまざまな形状の面取部からなる空隙部を持つ積層型圧電体素子の説明図。
【図１５】実施例７における、圧電アクチュエータの説明図。
【図１６】従来の側面電極と積層境界付近の説明図。
【図１７】圧電層の伸張と共に積層境界付近が開く状態を示す説明図。
【図１８】圧電層の伸張と共に積層境界付近が開き、側面電極が破断する状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００６２】
１  積層型圧電体素子
１０  空隙部
１００ユニット積層体
１０１、１０２  側面
１５１、１５２  側面電極
２  ユニット素子
２００  積層境界
２１、２２  圧電層
２３、２４  内部電極層
【図１】
2004297043.tif 000003
【図２】
2004297043.tif 000004
【図３】
2004297043.tif 000005
【図４】
2004297043.tif 000006
【図５】
2004297043.tif 000007
【図６】
2004297043.tif 000008
【図７】
2004297043.tif 000009
【図８】
2004297043.tif 000010
【図９】
2004297043.tif 000011
【図１０】
2004297043.tif 000012
【図１１】
2004297043.tif 000013
【図１２】
2004297043.tif 000014
【図１３】
2004297043.tif 000015
【図１４】
2004297043.tif 000016
【図１５】
2004297043.tif 000017
【図１６】
2004297043.tif 000018
【図１７】
2004297043.tif 000019
【図１８】
2004297043.tif 000020