(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式を、
Ｐｂ１−ａＭａ（Ｙｂ２／３Ｗ1/3）ｘ（Ｃｏ１／３Ｎｂ２／３）ｙ（Ｚｒ１−ｚＴｉｚ
）１−ｘ−ｙＯ3と表したとき、前記ｘ、ｙ、ｚ、ａが、
０．０１  ≦ｘ≦０．０５
０．００５≦ｙ≦０．０３
０．４８  ≦ｚ≦０．５０
０．０３  ≦ａ≦０．１０
Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも１種の関係を満足することを特徴とする圧電磁器。
【請求項２】
圧電体と電極とを交互に積層してなるとともに、前記圧電体が、請求項１に記載の圧電磁器からなることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項３】
噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内に収容された請求項２に記載の積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなることを特徴とする噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置に関し、例えば、セラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧電ブザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファン、圧電アクチュエータ、および加速度センサ、ノッキングセンサ、ＡＥセンサ等に適する圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、圧電磁器を利用した製品としては、例えばセラミックフィルタ、超音波応用振動子、圧電ブザー、圧電点火ユニット、超音波モータ、圧電ファン、圧電アクチュエータ、および加速度センサ、ノッキングセンサ、ＡＥセンサ等の圧電センサが知られている。
【０００３】
ここで、圧電アクチュエータは、圧電体が有する逆圧電効果を利用するものであり、従来より、圧電磁器と内部電極とを交互積層し圧電縦効果を利用した積層型圧電アクチュエータが知られている。圧電アクチュエータでは、大きな変位が必要な場合、使用する圧電磁器としては、圧電歪定数の大きなものが適しており、また、高い温度雰囲気での動作が求められる場合は、キュリー温度の高い圧電磁器が必要となる。一般的に、圧電歪定数とキュリー温度は負の相関関係があり、更に、圧電磁器の機械的品質係数Ｑｍと圧電歪定数の間にも負の相関関係がある。
【０００４】
その為、従来から、機械的品質係数Ｑｍを低く抑えた組成系にて、大きな圧電歪定数を有し、しかもキュリー温度が高くなる磁器組成物が探索されてきた。そのような圧電磁器として、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛に第三成分としてＰｂ（Ｎｉ、Ｎｂ）Ｏ3やＰｂ（Ｍｇ、Ｎｂ）Ｏ3等を固溶させた系などが知られており、圧電アクチュエータ用の圧電磁器として利用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層型圧電アクチュエータに繰り返し電圧を加え、連続駆動させた場合、上記の機械的品質係数Ｑｍを低く抑えた圧電磁器では自己発熱が大きくなる。そのため、アクチュエータに用いる圧電磁器には、雰囲気温度に圧電磁器の自己発熱分の温度が加わることを考慮するとキュリー温度の高いものが必要となってくる。従来の低いキュリー温度を有する圧電磁器では、キュリー温度付近で誘電率が急激に変化し、アクチュエータを十分変位させる為に必要な供給電荷量が増加し、アクチュエータを十分変位させることが困難になるという問題があった。
【０００６】
また、一般に圧電磁器では、圧電歪定数が大きくなるとキュリー温度が低くなる傾向があるため、高温用途においては、積層型圧電アクチュエータを構成する圧電セラミックスにキュリー温度の高いものを用い、積層数を増加させることによって必要変位量を確保してきた。しかしながら、安易に積層数によって変位量を大きくすることは、信頼性の低下、及び製品コストの増加につながるといった問題があった。
【０００７】
今日においては、高信頼性、低コスト及び高温での駆動が可能な積層型圧電アクチュエータを実現するために、キュリー温度が高く圧電歪定数の大きな圧電磁器が切望されていた。
【０００８】
本発明は、キュリー温度が高く、機械的品質係数を大きくして自己発熱量が小さく、しかも圧電歪定数が大きい圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電磁器は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉを主成分とするペロブスカイト型複合酸化物であって、該ペロブスカイト型複合酸化物のＡサイトをＣａ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも１種で１０モル％以下置換するとともに、Ｂサイトを、Ｗと、Ｎｂと、Ｃｏと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種とで合計１０モル％以下置換してなるものである。
【００１０】
Ｂサイトの一部を、Ｗと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種とで置換することにより、比較的少量の固溶量で、ジルコン酸チタン酸鉛が本来有している高いキュリー温度をほとんど低下させることなく圧電性を高めることができる。
【００１１】
また、Ｂサイトの一部を、さらにＮｂおよびＣｏで置換することにより、金属元素Ｗ、Ｙｂなどの固溶効果による大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Ｑｍを向上させることができ、自己発熱温度を低下できる。
【００１２】
さらに、Ａサイトの一部をＣａ、Ｓｒ、Ｂａで総量１０モル％以下置換することにより、キュリー温度を非常に高くすることができるとともに、高いキュリー温度を保持したまま、圧電歪定数を向上させることができる。
【００１３】
本発明の圧電磁器は、一般式を、Ｐｂ1-aＭa（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）y（Ｚｒ1-zＴｉz）1-x-yＯ3と表したとき、前記ｘ、ｙ、ｚ、ａが、０．０１≦ｘ≦０．０５、０．００５≦ｙ≦０．０３、０．４８≦ｚ≦０．５０、０．０３≦ａ≦０．１０、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも１種の関係を満足するものである。
【００１４】
このような組成を有する圧電磁器では、キュリー温度を２７０℃以上、圧電歪定数ｄ33を４８５ｐＣ／Ｎ以上とでき、しかも、その圧電磁器の機械的品質係数Ｑｍを１００以上と大きくでき、連続駆動による自己発熱温度を約４０℃以上低下できる。さらに、共振・反共振法から求めた圧電歪定数を共振圧電歪定数、実際の変位量から計算される実効的な圧電歪定数を実効圧電歪定数として定義した場合、圧電歪定数比（実効圧電歪定数／共振圧電歪定数）は、一般的なＰＺＴは１．５倍程度となるが、本発明の圧電磁器では、圧電歪定数比が大きい為に実効圧電歪定数を大きくすることができ、高信頼性、低コスト及び高温での駆動が可能な積層型圧電アクチュエータを実現できる。
【００１５】
本発明の積層型圧電素子は、圧電体と電極とを交互に積層してなるとともに、前記圧電体が、上記圧電磁器からなるものである。このような積層型圧電素子では、圧電磁器の圧電歪定数ｄ33が大きいため良好な変位特性を有するとともに、圧電磁器の機械的品質係数Ｑｍが大きいため自己発熱温度を低下でき、さらにキュリー温度が高いため、雰囲気温度が高くなったとしても駆動することができる。
【００１６】
また、本発明の噴射装置は、噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内に収容された上記積層型圧電素子と、該積層型圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバルブとを具備してなるものである。
【００１７】
上記したように、積層型圧電素子は、圧電歪定数が高いので変位量を大きくでき、圧電磁器の機械的品質係数Ｑｍが大きいため自己発熱温度を低下でき、更にキュリー温度が高いため、噴射特性の優れた高温雰囲気使用可能な噴射装置を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の積層圧電素子である積層型圧電アクチュエータを示すもので、この積層型圧電アクチュエータは、複数の圧電体１と複数の内部電極２とを交互に積層してなる活性体３ａと、この活性体３ａの両端面に形成された不活性体３ｂからなる柱状積層体３の対向する側面において、内部電極２の端部に１層おきに絶縁体４を形成し、絶縁体４を形成していない内部電極２の端部を同一の外部電極５に接続して構成されている。
【００１９】
活性体３ａと不活性体３ｂは同時焼成されて柱状積層体３が形成されており、活性体３ａの圧電体１と不活性体３ｂは、同一圧電セラミック材料から構成されることが、焼成時における収縮差を小さくするという点から望ましい。活性体３ａは変位を発生させる部分であり、不活性体３ｂは、柱状積層体３を機械的に保持し、発生する力を外部へ伝達する機能を有する。
【００２０】
内部電極２は、同時焼成時には柱状積層体３の全ての側面に露出しているが、そのうち対向する側面において、内部電極２端部を含む圧電体１の端部１層おきに溝が形成され、該溝にガラス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーンゴム等の絶縁体４が充填され、これにより、内部電極２の一方の端部が絶縁されている。
【００２１】
なお、絶縁体４は低ヤング率の材質、例えばシリコーンゴム等が好ましい。このように、内部電極２は互い違いに１層おきに絶縁され、絶縁されていない内部電極２の他方の端面は、例えば、予め塗布しておいた導電性耐熱接着剤５ａに導電性部材５ｂを密着させた状態で、導電性耐熱接着剤５ａを加熱硬化させることにより、外部電極５が形成されている。外部電極５の下側端部にはリード線６が取り付けられている。
【００２２】
活性体３ａの圧電体１の厚みは０．０５〜０．２５ｍｍ、内部電極２の厚みは０．００３〜０．０１ｍｍ、不活性体３ｂの厚みは、それぞれ０．５〜３．０ｍｍとされ、圧電体１、内部電極２の積層数は、所望の特性を得るためにそれぞれ１００〜４００層とされている。
【００２３】
さらに、内部電極２間の沿面放電を防止し、大きな電圧を印加するために、柱状積層体３の側面がシリコーンゴムなどの伸縮性をもつ絶縁物からなる被覆層（図示せず）で被覆されている。
【００２４】
内部電極２は、Ａｇと、貴金属（Ｐｄ、Ｐｔなど）とから形成されている。貴金属量を低減できるように低温焼成することが望ましい。尚、内部電極中にはガラスを含有していても良い。
【００２５】
そして、本発明の圧電磁器からなる圧電体１は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉを主成分とするペロブスカイト型複合酸化物であって、該ペロブスカイト型複合酸化物のＡサイトをＣａ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも１種で１０モル％以下置換するとともに、Ｂサイトを、Ｗと、Ｎｂと、Ｃｏと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種とで合計１０モル％以下置換してなるものである。
【００２６】
本発明では、金属元素Ｗと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素を合わせて選択することにより、比較的少量の固溶量で、ジルコン酸チタン酸鉛が本来有している高いキュリー温度をほとんど低下させることなく圧電性を高めることができる。
【００２７】
さらに、Ｂサイトの一部をＮｂおよびＣｏで少量置換することにより、金属元素Ｗ、Ｙｂなどの固溶効果による大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Ｑｍを１００以上に向上でき、金属成分ＮｂおよびＣｏの固溶効果により、自己発熱温度を約４０℃以上低減できる。
【００２８】
このとき、Ｂサイトに含まれる副成分の総量、即ち、Ｗと、Ｎｂと、Ｃｏと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種によるＢサイトの置換量を１０モル％以下とすることが重要である。これにより、キュリー温度を２７０℃以上と非常に高く維持することができる。一方、上記副成分による置換量が１０モル％よりも多いと、キュリー温度及び圧電歪定数の低下が大きくなるからである。特にＢサイトに含まれる副成分の総量として、２〜５モル％であることが望ましい。
【００２９】
また、Ａサイトの一部をＣａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素で１０モル％以下（ａ≦０．１）置換することが重要である。これにより、高いキュリー温度を保持したまま、更に、圧電歪定数を向上させることができる。Ａサイトに含まれる副成分の量が１０モル％より多くなるとキュリー温度の低下が大きくなるため、Ａサイトに含まれる副成分の量としては、１０モル％以下が好ましい。特にＡサイトに含まれる副成分量として、高い圧電歪定数及びキュリー温度を維持するという点から、４〜７モル％であることが望ましい。
【００３０】
本発明の圧電磁器は、一般式を、Ｐｂ1-aＭa（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）y（Ｚｒ1-zＴｉz）1-x-yＯ3と表したとき、前記ｘ、ｙ、ｚ、ａが、０．０１≦ｘ≦０．０５、０．００５≦ｙ≦０．０３、０．４８≦ｚ≦０．５、０．０３≦ａ≦０．１０、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも１種の関係を満足するものである。
【００３１】
このような組成を有する圧電磁器では、キュリー温度を２７０℃以上、圧電歪定数ｄ33を４８５ｐＣ／Ｎ以上とでき、しかも、その圧電磁器の機械的品質係数Ｑｍを１００以上と大きくでき、連続駆動による自己発熱温度を約４０℃以上低下できる。
【００３２】
一般式において、ＡサイトのＣａ、Ｓｒ及びＢａのうち少なくとも１種による置換量を示すａを０．０３〜０．１としたのは、この範囲ならば、キュリー温度を２７５℃以上と高くできるからである。一方、ａが０．０３よりも小さい場合には、圧電歪定数が小さくなる傾向があり、０．１０よりも大きい場合にはキュリー温度が大きく低下する傾向がある。ａは、高いキュリー温度を維持し、圧電歪定数を向上させるという点から０．０４〜０．０７であることが望ましい。
【００３３】
また、Ａサイトの置換は、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａのうちＳｒとＢａの組合せが望ましい。この場合、ＡサイトのＳｒによる置換量ａが０．０３、Ｂａによる置換量ａが０．０４であることが望ましい。
【００３４】
さらに、Ｂサイトの、Ｗと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種による置換量を示すｘは、０．０１〜０．０５であることが望ましい。これにより、高いキュリー温度を維持した状態で圧電性を高めることができるが、置換量ｘが、０．０１よりも小さい場合には焼成温度が高くなる傾向があり、また、０．０５より置換量が多いときにはキュリー温度が低下する傾向がある。Ｂサイトの、Ｗと、Ｙ等による置換量ｘは、焼成温度を低下し、キュリー温度を高くするという点から、０．０１５〜０．０３であることが望ましい。
【００３５】
ＢサイトのＹ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種による置換は、高いキュリー温度という点から、Ｙｂ、Ｙが望ましい。
【００３６】
また、Ｂサイトの（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）による置換量を示すｙが０．００５〜０．０３を満足することにより、大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Ｑｍを向上できるが、ｙが０．００５よりも小さい場合には、機械的品質係数Ｑｍの向上効果が小さく、一方、ｙが０．０３よりも大きい場合には、圧電歪定数とキュリー温度の低下する傾向がある。ｙは０．０１〜０．０２であることが望ましい。
【００３７】
ＴｉによるＺｒの置換量を示すｚは、０．４８≦ｚ≦０．５の範囲に圧電歪定数の大きくなる最適値があり、ｚが０．４８よりも小さい場合、０．５３よりも大きい場合には圧電歪定数が小さくなる傾向がある。
【００３８】
以上のように構成された同時焼成型の積層圧電アクチュエータは、以下のプロセスにより製造される。先ず、原料粉末として高純度のＰｂＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ｃｏ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ3、ＢａＣＯ3、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3およびＹｂ2Ｏ3などの各原料粉末を所定量秤量し、ボールミル等で１０〜２４時間湿式混合し、次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、８００〜９００℃で１〜３時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等で粒度分布がＤ50で０．５±０．２μｍ、Ｄ90で０．８μｍ未満となるように湿式粉砕する。
【００３９】
得られた粉砕原料と有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合したスラリーを作製し、スリップキャステイング法によりセラミックグリーンシートを作製する。
【００４０】
このグリーンシートの片面にＡｇ／Ｐｔの比率が所定比率である導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷する。この導電性ペーストを乾燥させた後、導電性ペーストが塗布された複数のグリーンシートを所定の枚数だけ積層し、この積層体の積層方向の両端部に、導電性ペーストが塗布されていないグリーンシートを積層する。
【００４１】
次に、この積層体を５０〜２００℃で加熱を行いながら加圧を行い、積層体を一体化する。一体化された積層体は所定の大きさに切断された後、４００〜８００℃で５〜４０時間、脱バインダーが行われ、９５０〜１１５０℃で２〜５時間で本焼成が行われ、アクチュエータ本体となる積層焼結体を得る。このアクチュエータ本体の側面には、内部電極２の端部が露出している。
【００４２】
その後、該アクチュエータ本体の２つの側面において、内部電極２端部を含む圧電磁器１の端部に該２側面において互い違いになるように、１層おきに深さ５０〜５００μｍ、積層方向の幅５０〜３００μｍの溝を形成し、該溝にシリコーンゴム等の絶縁体４を充填する。以上のように、内部電極２は互い違いに１層おきに絶縁され、交互に同一の外部電極５に接続される。
【００４３】
この後、正極用外部電極、負極用外部電極にリード線６を接続し、アクチュエータの外周面にデイッピング等の方法により、シリコーンゴムを被覆した後、０．１〜３ｋＶの分極電圧を印加し、アクチュエータ全体を分極処理することで、最終的な積層型圧電アクチュエータを得る。
【００４４】
なお、本発明の積層型圧電アクチュエータは、四角柱、六角柱、円柱等、どのような柱体であっても構わないが、切断の容易性から四角柱状が望ましい。
【００４５】
本発明の圧電磁器からなる圧電体は、ペロブスカイト型結晶を主結晶相とするもので、異相は殆ど存在しないことが望ましい。また、Ａｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓ、Ｃｌ、Ｅｕ、Ｋ、Ｐ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ等が不可避不純物として混入する場合もあるが、特性上問題ない。
【００４６】
また、Ｂサイトに固溶させるＷ、Ｎｂ、Ｃｏ以外の副成分は、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＬｕおよびＹｂからなる群より選ばれた金属元素であれば、特に１種類に限定されるものでなく、複合して選択しても効果は同じであり特性上問題ない。
【００４７】
図２は、本発明の噴射装置を示すもので、図において符号３１は収納容器を示している。この収納容器３１の一端には噴射孔３３が設けられ、また収納容器３１内には、噴射孔３３を開閉することができるニードルバルブ３５が収容されている。
【００４８】
噴射孔３３には燃料通路３７が連通可能に設けられ、この燃料通路３７は外部の燃料供給源に連結され、燃料通路３７に常時一定の高圧で燃料が供給されている。従って、ニードルバルブ３５が噴射孔３３を開放すると、燃料通路３７に供給されていた燃料が一定の高圧で内燃機関の図示しない燃料室内に噴出されるように形成されている。
【００４９】
また、ニードルバルブ３５の上端部は直径が大きくなっており、収納容器３１に形成されたシリンダ３９と摺動可能なピストン４１を有している。そして、収納容器３１内には、上記した積層型圧電素子４３が収納されている。
【００５０】
このような噴射装置では、積層型圧電素子４３が電圧を印加されて伸長すると、ピストン４１が押圧され、ニードルバルブ３５が噴射孔３３を閉塞し、燃料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４３が収縮し、皿バネ４５がピストン４１を押し返し、噴射孔３３が燃料通路３７と連通して燃料の噴射が行われるようになっている。
【００５１】
【実施例】
原料粉末として高純度のＰｂＯ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＢａＣＯ3、ＳｒＣｏ3、ＣａＣＯ3、ＷＯ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｔｍ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5およびＣｏ3Ｏ4の各原料粉末を所定量秤量し、ボールミルで２０時間湿式混合した。次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、９００℃で３時間仮焼し当該仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕し脱水、乾燥して粉砕原料を得た。
【００５２】
次いで、その粉砕原料に有機バインダー（ＰＶＡ）を混合し、造粒した。得られた粉末を１５００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力でプレス成形し円柱形状の成形体を得た。更に、これらの成形体をＭｇＯ等からなる容器内に密閉し、大気中１１００〜１２００℃で２時間の条件で焼成した。得られた円柱形状の焼結体の両主面にＡｇペーストを焼付けることにより電極を形成し、８０℃のシリコンオイル中で２ｋＶ／ｍｍの直流電圧を３０分間印加して分極処理した後、インピーダンスアナライザーを用いた共振・反共振法による測定によって得られた測定値を用い、日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳ−６１００に基づいて圧電歪定数ｄ33を評価した。
【００５３】
また、機械的品質係数Ｑｍについては、１／Ｑｍ＝２πＣFＲ0Ｆr［１−（Ｆr／Ｆa）2］にて算出した。ここで、ＣFは静電容量、Ｒ0は共振抵抗、Ｆrは共振周波数、Ｆaは反共振周波数である。また、比誘電率の温度特性から比誘電率が極大値をとなる温度をキュリー温度とした。さらに、自己発熱の評価は最大振幅電圧が６００Ｖとなる周波数１ｋＨｚの交流電圧を直径１３ｍｍ、厚み０．３ｍｍの円板形状の圧電磁器に加え、１５分後の圧電磁器表面上の中心付近での室温からの温度上昇分を発熱温度とした。
【００５４】
尚、表１では、組成式を、Ｐｂ0.93Ｂａ0.04Ｓｒ0.03（Ｒ2/3Ｗ1/3）0.015（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）y（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）1-yＯ3と固定し、希土類元素Ｒの元素及びｙを変化させたときの圧電歪定数ｄ33、キュリー温度、機械的品質係数Ｑｍ、発熱温度を求め、記載した。
【００５５】
また、表２では、組成式を、Ｐｂ0.96Ｂａ0.04（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）y（Ｚｒ1-zＴｉz）1-x-yＯ3と固定し、ｘ、ｙ、ｚを変化させたときの圧電歪定数ｄ33、キュリー温度、機械的品質係数Ｑｍ、発熱温度を求め、記載した。
【００５６】
表３では、組成式を、Ｐｂ1-e-f-gＢａeＳｒfＣａg（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）0.015（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）0.02（Ｚｒ1-zＴｉz）0.965Ｏ3と固定し、ｅ、ｆ、ｇ、ｚを変化させたときの圧電歪定数ｄ33、キュリー温度、機械的品質係数Ｑｍ、発熱温度を求め、記載した。
【００５７】
表４では、組成式を、Ｐｂ0.93Ｂａ0.04Ｓｒ0.03（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）y（Ｚｒ1-zＴｉz）1-x-yＯ3と固定し、ｘ、ｙ、ｚを変化させたときの圧電歪定数ｄ33、キュリー温度、機械的品質係数Ｑｍ、発熱温度を求め、記載した。
【００５８】
【表１】
0004671522.tif 000002
【００５９】
【表２】
0004671522.tif 000003
【００６０】
【表３】
0004671522.tif 000004
【００６１】
【表４】
0004671522.tif 000005
【００６２】
表１から、（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）を含まない比較例Ｎｏ．１の場合には、機械的品質係数Ｑｍが６０と低く、発熱温度が１２０℃と高いことが判る。これに対して、本発明の実施例では、圧電歪定数ｄ33が５０５ｐＣ／Ｎ以上、キュリー温度が２９５℃以上、機械的品質係数Ｑｍが１００以上で発熱温度が８０℃以下であることが判る。また、希土類元素の中でもＹｂが最も特性が良好であること判る。
【００６３】
また、表２から、Ｂサイトの（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）、（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）による置換量の合計が１０モル％以下である場合にはキュリー温度が２９０℃以上、圧電歪定数が４７０ｐＣ／Ｎ以上であるが、１０モル％よりも多い場合には、圧電歪定数、キュリー温度が低下することが判る。
【００６４】
さらに、表３から、ＡサイトのＢａ、Ｃａ、Ｓｒによる置換量が０の場合には、圧電歪定数が小さく、１０モル％を越えるとキュリー温度が低下することが判る。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、Ｂサイトの一部を、Ｗと、Ｙ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ及びＹｂのうち少なくとも１種とで置換することにより、ジルコン酸チタン酸鉛が本来有している高いキュリー温度をほとんど低下させることなく圧電性を高めることができ、また、Ｂサイトの一部を、さらにＮｂおよびＣｏで置換することにより、金属元素Ｗ、Ｙｂなどの固溶効果による大きな圧電歪定数と高いキュリー温度をほとんど低下させることなく、機械品質係数Ｑｍを向上させることができ、自己発熱温度を低下でき、さらに、Ａサイトの一部をＣａ、Ｓｒ、Ｂａで総量１０モル％以下置換することにより、キュリー温度を非常に高くすることができるとともに、高いキュリー温度を保持したまま、圧電歪定数を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図２】本発明の噴射装置の説明図である。
【符号の説明】
１・・・圧電体
２・・・内部電極
３１・・・収納容器
３３・・・噴射孔
３５・・・バルブ
４３・・・積層型圧電素子
【図１】
0004671522.tif 000006
【図２】
0004671522.tif 000007