JP2006303444A - 積層型圧電素子の製造方法、積層型圧電素子及びこれを用いた燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】積層型圧電ユニット同士を積み重ねたユニット積層体を有する積層型圧電素子を製造するにあたり、積層型圧電ユニットの対向する端面同士の位置を適切に且つ容易に揃えることができる積層型圧電素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】積層型圧電ユニット2を積層方向STに複数積み重ねてたユニット積層体6を有する積層型圧電素子1の製造方法であって、積層型圧電ユニット2の端面22同士を突き合わせて積層型圧電ユニット2同士を積み重ねた状態とする積み重ね工程を含む。この積み重ね工程は、スペーサ5を、積層型圧電ユニット2同士の境界の周囲に位置させて、このスペーサ5により、積層型圧電ユニット2の対向する端部23相互の積層直交方向VSの位置を略一致させつつ、積層型圧電ユニット2同士を積み重ねる。
【選択図】図5
【解決手段】積層型圧電ユニット2を積層方向STに複数積み重ねてたユニット積層体6を有する積層型圧電素子1の製造方法であって、積層型圧電ユニット2の端面22同士を突き合わせて積層型圧電ユニット2同士を積み重ねた状態とする積み重ね工程を含む。この積み重ね工程は、スペーサ5を、積層型圧電ユニット2同士の境界の周囲に位置させて、このスペーサ5により、積層型圧電ユニット2の対向する端部23相互の積層直交方向VSの位置を略一致させつつ、積層型圧電ユニット2同士を積み重ねる。
【選択図】図5
Description
本発明は、複数の積層型圧電ユニットを用いた積層型圧電素子の製造方法、積層型圧電素子及びこれを用いた燃料噴射装置に関する。
圧電磁器組成物からなる圧電焼結体層とこれに接する内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電ユニットを用いた積層型圧電素子、あるいは積層型圧電ユニットを圧電焼結体層及び内部電極層の積層方向に複数積み重ねたユニット積層体を用いた積層型圧電素子が知られている(特許文献1参照)。このような積層型圧電素子は、振動や圧力等を検知するセンサとして用いられたり、直流電圧あるいは交流電圧を印加して、変位あるいは振動を生じさせて圧電アクチュエータとして利用されている。この圧電アクチュエータの用途としては、例えば、超音波モータや精密位置決め用アクチュエータ、燃料噴射装置など様々な用途がある。
ところで、このような積層型圧電素子として、積層型圧電ユニットを積み重ねたユニット積層体を含むものを用いる場合、互いに積み重ねる積層型圧電ユニット同士の位置、具体的には、積層型圧電ユニットの対向する端面同士の位置を揃えて用いるのが好ましい。これにより、ユニット積層体の積層方向の剛性を高めることができ、またユニット積層体の変位量や発生力のロスを抑制して、結果として、変位量や発生力の大きくすることができるからである。
例えば、特許文献1には、その各図を参照すれば判るように、積層型圧電ユニット(特許文献1における積層型圧電セラミック単体)の対向する端面同士の位置を揃えたユニット積層体(特許文献1における積層型圧電セラミック)が記載されている。
例えば、特許文献1には、その各図を参照すれば判るように、積層型圧電ユニット(特許文献1における積層型圧電セラミック単体)の対向する端面同士の位置を揃えたユニット積層体(特許文献1における積層型圧電セラミック)が記載されている。
しかしながら、このようなユニット積層体(積層型圧電セラミック)において、どのようにして、積層型圧電ユニット(積層型圧電セラミック単体)の対向する端面同士の位置を揃えたかについて明確な記載はない。
本発明は、問題点に鑑みてなされたものであって、積層型圧電ユニット同士を積み重ねたユニット積層体を有する積層型圧電素子を製造するにあたり、積層型圧電ユニットの対向する端面同士の位置を適切に且つ容易に揃えることができる積層型圧電素子の製造方法を提供することを目的とする。また、積層型圧電ユニットの対向する端面同士の位置を適切に揃え続けられる積層型圧電素子を提供することを目的とする。さらには、このような積層型圧電素子を用いた高性能の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
そしてその解決手段は、圧電焼結体層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電ユニットを上記圧電焼結体層及び内部電極層の積層方向に複数積み重ねてなるユニット積層体を有する積層型圧電素子の製造方法であって、複数の上記積層型圧電ユニットの端面同士を突き合わせて、上記積層型圧電ユニット同士を積み重ねた状態とする積み重ね工程を含み、上記積み重ね工程は、相互位置合わせ部材を、積み重ねにより隣り合う前記積層型圧電ユニット同士の境界の周囲に位置させて、この相互位置合わせ部材により、上記境界を挟んで隣り合う上記積層型圧電ユニットのうち、対向する端部相互の上記積層方向に直交する積層直交方向の位置を略一致させつつ、上記積層型圧電ユニット同士を積み重ねる積層型圧電素子の製造方法である。
本発明の積層型圧電素子の製造方法では、積み重ね工程において、相互位置合わせ部材を用いる。この相互位置合わせ部材は、積み重ねる積層型圧電ユニット同士のうち、端部相互の位置を積層直交方向について略一致させる。従って、ユニット積層体において、積層型圧電ユニットの端部相互の位置が揃った状態とすることができる。このようなユニット積層体では、積層型圧電ユニットの端面同士で確実に力を伝えることができるから、ユニット積層体全体として、剛性が高くなる。かくして、剛性が高く、変位量や発生力のロスが極めて少ないために大きな変位量や発生力が得られる積層型圧電素子を容易に製造することができる。
また、上記の積層型圧電素子の製造方法であって、前記積層型圧電ユニットのうち、少なくとも隣り合う積層型圧電ユニットと対向する側の端部は、いずれも端面に向かうほど断面積が小さくなる所定寸法の錐台形状とされてなり、積み重ね工程は、前記相互位置合わせ部材を、隣り合う上記積層型圧電ユニット同士の互いに対向する端部のなす錐面にそれぞれ当接させて、上記隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の前記積層直交方向の位置ずれを規制する積層型圧電素子の製造方法とすると良い。
本発明の積層型圧電素子の製造方法によれば、積層型圧電ユニットのうち、少なくとも隣り合う積層型圧電ユニットと対向する側の端部は、いずれも端面に向かうほど断面積が小さくなる所定寸法の錐台形状とされてなる。このため、相互位置合わせ部材を、この端部のなす錐面に当接させれば、この相互位置合わせ部材の形態に応じて、端部の積層直交方向の位置を規制することができる。
従って、このような規制を、隣り合う積層型圧電ユニットについての対向する端部にそれぞれ行えば、容易に、隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の積層直交方向の位置ずれを規制して、対向する端部相互の積層直交方向の位置を略一致させることができる。
従って、このような規制を、隣り合う積層型圧電ユニットについての対向する端部にそれぞれ行えば、容易に、隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の積層直交方向の位置ずれを規制して、対向する端部相互の積層直交方向の位置を略一致させることができる。
なお、端部の錐台形状としては、積層型圧電ユニットの形状を考慮して選択すればよいが、例えば、円柱状の積層型圧電ユニットの場合には、端部を円錐台形状とすることが例示できる。また、直方体形状の積層型圧電ユニットの場合には、端部を下底が四角状に切り欠かれた円錐台形状とすることもできるが、端部を概略四角錐台形状とすることも例示できる。なお、この場合には、錐面同士がなす角部をさらに面取りした形状とすることもできる。
さらに、上記いずれかに記載の積層型圧電素子の製造方法であって、前記積み重ね工程では、複数の上記積層型圧電ユニットの端面同士を未硬化の接着材を介して突き合わせ、上記接着剤を硬化させて上記積層型圧電ユニットの端面同士を接着し、前記ユニット積層体を形成する接着工程を含む積層型圧電素子の製造方法とすると良い。
本発明の積層型圧電素子の製造方法によれば、接着剤を用いて積層型圧電ユニットの端面同士を接着し、ユニット積層体を形成するので、積層型圧電ユニット同士の位置を揃えた状態を容易に維持し続けさせることができる。従って、接着工程の後のユニット積層体の扱いも容易となる。
また、出来上がった積層型圧電素子においても、剛性が高く、変位量や発生力のロスが極めて少ないために大きな変位量や発生力をが得られる積層型圧電素子の状態を容易に維持できる。
また、出来上がった積層型圧電素子においても、剛性が高く、変位量や発生力のロスが極めて少ないために大きな変位量や発生力をが得られる積層型圧電素子の状態を容易に維持できる。
なお、相互位置合わせ部材は、積み重ね工程後に、あるいは後述する接着工程の後に、積層型圧電ユニット同士の境界の周囲から除去することもできるが、接着後も境界の周囲部分に残したままにしておくこともできる。この場合には、何等かの理由で、積層型圧電ユニットの端面同士の接着が外れた場合にも、積層型圧電ユニットの端部相互の位置を揃えた状態に保持できる利点がある。
また、接着工程では、積み重ねられた積層型圧電ユニットの端面同士が密着するように、積層方向に圧力を掛けた状態で接着剤を硬化させるのが好ましい。
また、接着工程では、積み重ねられた積層型圧電ユニットの端面同士が密着するように、積層方向に圧力を掛けた状態で接着剤を硬化させるのが好ましい。
さらに他の解決手段は、圧電焼結体層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電ユニットを上記圧電焼結体層及び内部電極層の積層方向に複数積み重ねてなるユニット積層体と、隣り合う前記積層型圧電ユニット同士の境界の周囲に位置し、上記境界を挟んで隣り合う上記積層型圧電ユニットのうち、対向する端部相互についての前記積層方向に直交する積層直交方向の位置を略一致させる相互位置合わせ部材と、を備える積層型圧電素子である。
本発明の積層型圧電素子では、相互位置合わせ部材を備えているので、ユニット積層体において、積層型圧電ユニットの端部同士についての積層直交方向の位置を一致させた状態にしておくことができる。従って、積層型圧電ユニット同士間で確実に力を伝えることができ、剛性が高く、変位量や発生力のロスが極めて少ないために大きな変位量や発生力が得られる積層型圧電素子とすることができる。
さらに、対向する端部相互についての積層直交方向の位置が略一致しているので、積層方向に長い積層型圧電ユニットあるいはユニット積層体とした場合でも、積層方向に力がかかったときに、弓なりの変形や座屈が生じにくい積層型圧電素子とすることができる。
さらに、対向する端部相互についての積層直交方向の位置が略一致しているので、積層方向に長い積層型圧電ユニットあるいはユニット積層体とした場合でも、積層方向に力がかかったときに、弓なりの変形や座屈が生じにくい積層型圧電素子とすることができる。
なお、相互位置合わせ部材としては、隣り合う積層型圧電ユニット同士の境界の周囲に位置させたときに、隣り合う積層型圧電ユニットの端部との関係で、この端部の形状に応じ、端部同士の積層直交方向の位置を略一致させうる形態、構造を有していればよい。従って、隣り合う積層型圧電ユニット同士の境界の周囲を一周にわたり取り囲む形態としても良いし、例えばC字形状とするなど、周囲の一部は囲まない形態とすることもできる。また、端部同士の積層直交方向の位置を略一致させうる形態、構造を有していれば良く、端部同士の積層直交方向の位置が略一致した状態となっているときには、この端部に圧接あるいは当接していなくとも良い。この状態では、端部の積層直交方向の位置を変えるように力を加える必要がないからである。
さらに、上記の積層型圧電素子であって、前記積層型圧電ユニットのうち、少なくとも隣り合う積層型圧電ユニットと対向する側の端部は、いずれも端面に向かうほど断面積が小さくなる所定寸法の錐台形状とされてなり、前記相互位置合わせ部材は、隣り合う上記積層型圧電ユニット同士の互いに対向する端部のなす錐面にそれぞれ当接して、上記隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の前記積層直交方向の位置ずれを規制してなる積層型圧電素子とすると良い。
本発明の積層型圧電素子では、積層型圧電ユニットのうち、少なくとも隣り合う積層型圧電ユニットと対向する側の端部は、いずれも所定寸法の錐台形状となっている。このため、相互位置合わせ部材を、この端部のなす錐面に当接させれば、この相互位置合わせ部材の形態に応じて、端部の積層直交方向の位置を規制することができる。
本発明の積層型圧電素子では、このような規制を、隣り合う積層型圧電ユニットについての対向する端部にぞれぞれ行っているので、常に、隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の積層直交方向の位置ずれを規制して、対向する端部相互の積層直交方向の位置を略一致させておくことがができる。
本発明の積層型圧電素子では、このような規制を、隣り合う積層型圧電ユニットについての対向する端部にぞれぞれ行っているので、常に、隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の積層直交方向の位置ずれを規制して、対向する端部相互の積層直交方向の位置を略一致させておくことがができる。
さらに、上記いずれかに記載の積層型圧電素子であって、前記積層型圧電ユニット同士は、前記端面において互いに接着されてなる積層型圧電素子とすると良い。
本発明の積層型圧電素子では、積層型圧電ユニット同士は、端面において互いに接着されてなる。このため、たとえユニット積層体に積層直交方向の外力が加わった場合でも、積層型圧電ユニット相互の端部が位置合わせされた状態を確実に維持することができる。
さらに、上記いずれか1項に記載の積層型圧電素子であって、前記積層型圧電ユニットは、それぞれ、上記積層方向に延びる外側面上に位置し、上記内部電極層と互いに1層おきに導通する第1外側ユニット電極及び第2外側ユニット電極を有してなり、上記積層型圧電素子は、上記積層型圧電ユニットに属する上記第1外側ユニット電極とこの積層型圧電ユニットに隣接する積層型圧電ユニットに属する上記第1外側ユニット電極との間を導通する第1導通路であって、これらの積層型圧電ユニットの外側面から離間して配置された第1離間導通部を含む第1導通路と、上記積層型圧電ユニットに属する上記第2外側ユニット電極とこの積層型圧電ユニットに隣接する積層型圧電ユニットに属する上記第2外側ユニット電極との間を導通する第2導通路であって、これらの積層型圧電ユニットの外側面から離間して配置された第2離間導通部を含む第2導通路と、を備え、前記相互位置合わせ部材は、上記第1離間導電部及び第2離間導電部を上記積層型圧電ユニットの外側面から離間した所定位置に保持する離間保持部材を兼ねる積層型圧電素子とすると良い。
本発明の積層型圧電素子では、相互位置合わせ部材が離間保持部材を兼ねている。このため、第1離間導電部及び第2離間導電部を保持する離間保持部材を別途用意する必要が無く、部品点数が少なくなり構造も簡単にできる。また、第1離間導電部及び第2離間導電部を保持するため、これらが他の部材にあるいは相互に接触して短絡したり、この積層型圧電素子の駆動あるいは外部からの振動により第1導通路あるいは第2導通路が大きく振動して、第1外側ユニット電極あるいは第2外側ユニット電極との接続部分が破断するなどの不具合をも防止することができる。
さらに他の解決手段は、上記いずれか1項に記載の積層型圧電素子を用いた燃料噴射装置である。
本発明の燃料噴射装置は、前述の剛性が高く、変位量や発生力のロスが極めて少ないために大きな変位量や発生力を得られる積層型圧電素子を用いているので、より高性能の燃料噴射装置とすることができる。
本発明の実施の形態のうち、ケース付き積層型圧電素子にかかる実施例を図1〜図12を参照して、また、燃料噴射装置にかかる実施例を図13,図14を参照して説明する。
本実施例1にかかるケース付きの積層型圧電素子1を図1に示す。この積層型圧電素子1は、円筒状のケース部材9内にユニット積層体6を挿入保持したものである。このユニット積層体6は、積層型圧電ユニット2(2A,2B,2C)を、後述する積層方向STに三段に積み重ねたものであり、積層型圧電ユニット2同士の境界部分には、スペーサ5(5A,5B)が配置されてスペーサ付きユニット積層体6Sとなっている。さらにこのスペーサ付きユニット積層体6Sは、モールド樹脂8で包囲されてモールド済ユニット積層体7とされている。
積層型圧電ユニット2を三段に積み重ねたユニット積層体6(図8参照)は、後端面6T2(図1中、下端)において、裏蓋11に当接している。一方、先端面6T1(図1中、上端)は、断面凸字状のプッシュロッド13に当接している。このプッシュロッド13は、径大のベース部14と径小のロッド部15とからなる。このロッド部15は、表蓋10のロッド挿通孔10Hを貫通して、この表蓋10よりも突出している。また、このロッド部15の周囲には、複数の皿バネ12が積層されて弾性体を構成しており、表蓋10とプッシュロッド13のベース部14とを離間させ、積層型圧電ユニット2(ユニット積層体6)を積層方向STに圧縮するようにベース部14を付勢している。なお、表蓋10及び裏蓋11は、円筒状のケース部材9に溶接して固定されている。
後述するように、積層型圧電ユニット2(2A,2B,2C)は、それぞれ第1外側ユニット電極24(24A,24B,24C)及び第2外側ユニット電極25(25A,25B,25C)を有している(図3参照)。一方、スペーサ5(5A,5B)は、第1電極棒42(42A,42B)及び第2電極棒45(45A,45B)を保持している。そして、第1外側ユニット電極24(24A,24B,24C)と第1電極棒42(42A,42B)は、柔軟性のある第1接続リード43(43A,43B,43C,43D)で互いに接続されている。また、第2外側ユニット電極25(25A,25B,25C)と第2電極棒45(45A,45B)とは、柔軟性のある第2接続リード46(46A,46B,46C,46D)で互いに接続されている。従って、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cは、電気的に並列に接続されている。また、第1電極棒42(42B)は外部リード17に、第2電極棒45(45B)は外部リード18に接続している。このため、外部リード17,18間に電圧を印加することで、積層型圧電ユニット2(2A,2B,2C)をそれぞれ伸縮させることができる。上述したように、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cは互いに積み重ねられているので、この積層型圧電素子1では、この伸縮の変位が足し合わされて、プッシュロッド13のロッド部15の変位として取り出すことができる。
ここで、積層型圧電ユニット2(2A,2B,2C)について、図3を参照して説明する。この積層型圧電ユニット2は、概略、4つの外側面21を有する直方体形状をなしている。その4つの外側面21のうち、対向する取出し電極形成面21A,21Bには、Agを主体とし直線状に延びた第1外側ユニット電極24及び第2外側ユニット電極25が形成されている。
この積層型圧電ユニット2は、図3(b)に示すように、平板状の圧電焼結体層2Pと内部電極層2E(2EA,2EB)とが、交互に積層された形態を有している。また、内部電極層2EAと内部電極層2EBとは、交互に配置されている。このうち、内部電極層2EBは、取出し電極形成面21Bからは引き下がる一方、取出し電極形成面21Aに露出する形態にされており、取出し電極形成面21Aに形成された第1外側ユニット電極24と導通している。これとは逆に、内部電極層2EAは、取出し電極形成面21Aからは引き下がる一方、取出し電極形成面21Bに露出する形態にされており、取出し電極形成面21Bに形成された第2外側ユニット電極25と導通している。
なお、本実施例では、圧電焼結体層2P及び内部電極層2Eが積層された方向(図3中、上下方向)を積層方向STとし、これに直交する方向(圧電焼結体層2Pあるいは内部電極層2Eの拡がり方向)を積層直交方向VSと呼ぶこととする。
なお、本実施例では、圧電焼結体層2P及び内部電極層2Eが積層された方向(図3中、上下方向)を積層方向STとし、これに直交する方向(圧電焼結体層2Pあるいは内部電極層2Eの拡がり方向)を積層直交方向VSと呼ぶこととする。
この積層型圧電ユニット2のうち、圧電焼結体層2Pは、公知の圧電セラミックの組成物(例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウムなど)のほか、ニオブ酸アルカリ金属を主成分とする圧電磁器組成物など各種の圧電磁器組成物を用いることができる。また、内部電極層2E(2EA,2EB)も、公知の導電体(例えば、Ag,Pd,Pt,Ag−Pd,Ag−Pt,Cu,Niなど)を用いることができる。本実施例では、圧電焼結体層2Pにニオブ酸アルカリ金属を主成分とする圧電磁器組成物を用い、内部電極層2E(2EA,2EB)にPtを用いている。また、圧電焼結体層2Pは、その厚さ方向のうち、内部電極層2EAから内部電極層2EBに向かう方向に分極されている。このため、内部電極層2EAを内部電極層2EBに対して相対的に正電位とすることで、圧電焼結体層2Pそれぞれを厚さ方向に延ばす(厚さを厚くする)変形が生じる。つまり、第1外側ユニット電極24を第2外側ユニット電極25に対して正電位とすることで、積層型圧電ユニット2を積層方向STに伸張させることができる。
この積層型圧電ユニット2のうち、第1外側ユニット電極24の外側には、Cuからなるメッシュ状の第1メッシュ導体26がハンダ付けによって接続されている。なお、この第1メッシュ導体26には、一端または両端に、第1外側ユニット電極24に固定されていない自由状態の第1延出部26Eを有している。また同様に、第2外側ユニット電極25の外側にも、Cuからなるメッシュ状の第2メッシュ導体27がハンダ付けによって接続されている。この第2メッシュ導体27にも、一端または両端に、第2外側ユニット電極25に固定されていない第2延出部27Eを有している。
また、この積層型圧電ユニット2のうち、両側の端部23,23は、それぞれ面取りされており、概略、四角錐台の形状とされている。なお、四角錐台の形状とされた両側の端部23,23には、内部電極は形成されておらず、電圧を印加しても変形しない不活性層となっている。
また、この積層型圧電ユニット2のうち、両側の端部23,23は、それぞれ面取りされており、概略、四角錐台の形状とされている。なお、四角錐台の形状とされた両側の端部23,23には、内部電極は形成されておらず、電圧を印加しても変形しない不活性層となっている。
ついで、スペーサ5について、図4を参照して説明する。このスペーサ5は、PEEK,PA等の絶縁性樹脂からなり、ロ字状の環状部51と、この環状部51から互いに略120度の角度を持って配置され、径方向外方に向けて突出する3つの突出当接部52(52A,52B,52C)を備えている。
このうち、環状部51の中央には、略四角孔形状のユニット挿入孔51Hを有している。図1及び図5を参照すると容易に理解できるように、このユニット挿入口51Hに、積層型圧電ユニット2同士の対向する端部23,23を挿入することにより、環状部51が、積層型圧電ユニット2、特に積層型圧電ユニット2同士の境界部分を囲むように配置される。
さらに詳細には、ユニット挿入孔51Hには、両方の開口端に向けて拡径する当接面53を備えている。このため、図5(b)に示すように、積層型圧電ユニットの端部同士、例えば積層型圧電ユニット2Aの端部23A2と積層型圧電ユニット2Bの端部23B1とを、環状部51内に挿入し、積層型圧電ユニット2Aの端面22A2と積層型圧電ユニット2Bの端面22B1とを当接させた状態で、端部23A2,23B1の錐面23SA2,23SB1がそれぞれ環状部51の当接面53に当接する形態とされている。
積層型圧電ユニット2Aの端面22A2と積層型圧電ユニット2Bの端面22B1とは、接着剤3を介して互いに固定されている。また、端部23A2,23B1の錐面23SA2,23SB1と、環状部51の当接面53とも、それぞれ接着剤3を介して当接固着されている。
積層型圧電ユニット2Aの端面22A2と積層型圧電ユニット2Bの端面22B1とは、接着剤3を介して互いに固定されている。また、端部23A2,23B1の錐面23SA2,23SB1と、環状部51の当接面53とも、それぞれ接着剤3を介して当接固着されている。
このような積層型圧電ユニット2同士の積み重ね、スペーサ5の配置、及び積層型圧電ユニット2やスペーサ5の接着については、接着ジグADを用いて以下のようにして行う。接着ジグADは、図6に示すように、上面AD1Uが平坦なベースAD1と、円柱状の内周面AD2Sを有する略円筒形状の筒部材AD2と、上述の内周面AD2S内に挿入可能な略円柱形状の外形を有する押圧コラムAD3とを含んでいる。
まず、積層型圧電ユニット2同士の積み重ね、及びスペーサ5の配置の工程を以下のようにして行う。即ち、積層型圧電ユニット2C、スペーサ5B、積層型圧電ユニット2B、スペーサ5A、積層型圧電ユニット2Aをこの順に、接着ジグADの筒部材AD2内に挿入する。具体的には、まず、筒部材AD2内に、積層型圧電ユニット2Cを挿入し、その図6中下方の端面22C2を、ベースADの上面AD1Uに当接させる。さらに、スペーサ5Bを挿入し、積層型圧電ユニット2Cの図6中上方の端部23C1が、スペーサ5Bのユニット挿入孔51HB内に挿入されるように、積層型圧電ユニット2Cの積層直交方向VS(図6において、上下方向に直交する方向)の位置を調整する。
スペーサ5は、前述したように、3つの突出当接部52(52A,52B,52C)を備えている(図4参照)。一方、筒部材AD2の内周面AD2Sは、3つの突出当接部52A,52B,52Cに外接する円とほぼ同径とされている。従って、このスペーサ5Bを筒部材AD2内に挿入すると、図7に示すように、3つの突出当接部52AB,52BB,52CBが、それぞれ筒部材AD2の内周面AD2Sに当接あるいはごく接近した状態に配置される。これにより、スペーサ5Bの積層直交方向VSの位置がほぼ決定される。すると、このスペーサ5Bに端部23C1が挿入され保持された積層型圧電ユニット2Cの積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、図7に示すように、積層型圧電ユニット2Cの積層直交方向VSの中心2XC(及びユニット積層体6の積層直交方向の中心6X)が、筒部材AD2の軸線AX2にほぼ一致するように、積層型圧電ユニット2Cが積層直交方向VSについて位置決めされる。特に、積層型圧電ユニット2Cの端部23C1の積層直交方向VSの中心が、軸線AX2にほぼ一致するように、端部23C1が積層直交方向VSについて位置決め配置される。なお、積層型圧電ユニット2Cの図中上方の端部23C1(錐面23S、端面22)には接着剤3を塗布しておく。これにより、端部23C1の錐面23Sは、スペーサ5Bの当接面53に接着剤3を介して当接する。
その後、さらに、積層型圧電ユニット2Bの図中下方の端部23B2が、スペーサ5Bのユニット挿入孔51HB内に挿入されるように、積層型圧電ユニット2Bを筒部材AD2内に挿入する。なお、積層型圧電ユニット2Bの端部23B2(錐面23S、端面22)にも接着剤3を塗布しておく。これにより、積層型圧電ユニット2Cの端面22C1と、積層型圧電ユニット2Bの端面22B2とが接着剤3を介して当接するとともに、端部23B2の錐面23Sも、スペーサ5Bの当接面53に接着剤3を介して当接する。
さらに、積層型圧電ユニット2Bの端部23B2の積層直交方向VSの中心2XBが、軸線AX2にほぼ一致するように、端部23B2が積層直交方向VSについて位置決め配置される。このようにすることで、積層型圧電ユニット2Cの端部23C1と、積層型圧電ユニット2Bの端部23B2の積層直交方向VSの位置を揃えることもできている。
しかも、本実施例1では、略直方体形状の積層型圧電ユニット2を用い、スペーサ5Bの略四角孔形状のユニット挿入孔51HB内に、積層型圧電ユニット2Cの端部23C1と積層型圧電ユニット2Bの端部23B2とを挿入しているので、積層型圧電ユニット2Cと積層型圧電ユニット2Bとの間の軸線AX2の周りの周方向の位置をも揃えることができている。
しかも、本実施例1では、略直方体形状の積層型圧電ユニット2を用い、スペーサ5Bの略四角孔形状のユニット挿入孔51HB内に、積層型圧電ユニット2Cの端部23C1と積層型圧電ユニット2Bの端部23B2とを挿入しているので、積層型圧電ユニット2Cと積層型圧電ユニット2Bとの間の軸線AX2の周りの周方向の位置をも揃えることができている。
ついで、スペーサ5Aを筒部材AD2内に挿入し、その後、積層型圧電ユニット2Aを挿入する。これにより、積層型圧電ユニット2Bの端部23B1の積層直交方向VSの中心も、軸線AX2にほぼ一致するように、端部23B1が積層直交方向VSについて位置決め配置される。また、積層型圧電ユニット2Aの端部23A2の積層直交方向VSの中心も、軸線AX2にほぼ一致するように、端部23A2が積層直交方向VSについて位置決め配置される。
さらに、積層型圧電ユニット2Cの端部23C1と、積層型圧電ユニット2Bの端部23B2の積層直交方向VSの位置を揃えることもできている。
しかも、略四角孔形状のユニット挿入孔51HA内に、積層型圧電ユニット2Bの端部23B1と積層型圧電ユニット2Aの端部23A2とを挿入しているので、積層型圧電ユニット2Bと積層型圧電ユニット2Aとの間の軸線AX2の周りの周方向の位置をも揃えることができている。
なお、積層型圧電ユニット2B,2Aの端部23B1,23A2(錐面23S、端面22)にもそれぞれ接着剤3を塗布しておき、端面同士及びスペーサ5Aの当接面53と接着剤3を介して当接させる。
さらに、積層型圧電ユニット2Cの端部23C1と、積層型圧電ユニット2Bの端部23B2の積層直交方向VSの位置を揃えることもできている。
しかも、略四角孔形状のユニット挿入孔51HA内に、積層型圧電ユニット2Bの端部23B1と積層型圧電ユニット2Aの端部23A2とを挿入しているので、積層型圧電ユニット2Bと積層型圧電ユニット2Aとの間の軸線AX2の周りの周方向の位置をも揃えることができている。
なお、積層型圧電ユニット2B,2Aの端部23B1,23A2(錐面23S、端面22)にもそれぞれ接着剤3を塗布しておき、端面同士及びスペーサ5Aの当接面53と接着剤3を介して当接させる。
さらに、筒部材AD2内に押圧コラムAD3を挿入し、積層型圧電ユニット2Aの図6中上側の端面22A1に、下面AD3Dを当接させて、3つの積層型圧電ユニット2A,2B,2Cに軸線AX2に沿う押圧力FSを加え、この状態のまま加熱して接着剤3を硬化させる。これにより、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cの端面同士が互いに接着されるとともに、スペーサ5A,5Bの当接面53と積層型圧電ユニット2A,2B,2Cの端部23(錐面23S)とが接着される。これにより、3つの積層型圧電ユニット2A,2B,2Cからなるユニット積層体6が出来上がる(図8参照)。
このユニット積層体6は、スペーサ5により、積層型圧電ユニット2,2の端部23,23同士の位置を揃えることができている上、接着剤3によりこの位置が揃えられた状態を維持できる。このため、以降で説明する工程において、積層型圧電ユニット2,2同士の位置が揃った状態のユニット積層体6(スペーサ付きユニット積層体6S)を扱うことができるので、取り扱いも容易となる。
このユニット積層体6は、スペーサ5により、積層型圧電ユニット2,2の端部23,23同士の位置を揃えることができている上、接着剤3によりこの位置が揃えられた状態を維持できる。このため、以降で説明する工程において、積層型圧電ユニット2,2同士の位置が揃った状態のユニット積層体6(スペーサ付きユニット積層体6S)を扱うことができるので、取り扱いも容易となる。
なお、このユニット積層体6には、スペーサ5A,5Bも一体的に取り付けられており、スペーサ付きユニット積層体6Sとなっている。また、スペーサ5A,5Bの電極棒挿通孔52BH,52CH(図4参照)には、それぞれSnメッキを施したCuからなる直棒状の第1電極棒42(42A,42B)あるいは第2電極棒45(45A,45B)を挿入し保持させる。
この第1電極棒42及び第2電極棒45を用いて、積層型圧電ユニット2の第1外側ユニット電極24及び第2外側ユニット電極25を、それぞれ外部リード17,18に接続する。具体的には、図9(a)に示すように、外部リード17を第1電極棒42Bにハンダ付けする。また、外部リード18を第2電極棒45Bにハンダ付けする。さらに、第1電極棒42Bと第1電極棒42Aとを、第1中間リード19のハンダ付けにより導通させる。同様に、第2電極棒45Bと第2電極棒45Aとを、第2中間リード20のハンダ付けにより導通させる。
一方、積層型圧電ユニット2の第1外側ユニット電極24を、図9(b)に示すように、柔軟性のある第1接続リード43を介して第1電極棒42に接続する。具体的には、第1外側ユニット電極24を覆うようにハンダ付けした第1メッシュ導体26のうちの第1延出部26Eと、第1電極棒42とを、第1接続リード43を介してハンダ付けにより接続する。
同様に、第2外側ユニット電極25を、柔軟性のある第2接続リード46を介して第2電極棒45に接続する。具体的には、第2外側ユニット電極25を覆うようにハンダ付けした第2メッシュ導体27のうちの第2延出部27Eと、第2電極棒45とを、第2接続リード46を介してハンダ付けにより接続する。
同様に、第2外側ユニット電極25を、柔軟性のある第2接続リード46を介して第2電極棒45に接続する。具体的には、第2外側ユニット電極25を覆うようにハンダ付けした第2メッシュ導体27のうちの第2延出部27Eと、第2電極棒45とを、第2接続リード46を介してハンダ付けにより接続する。
かくして、第1外側ユニット電極24同士は、図9(b)に示すように、第1接続リード43、第1電極棒42、及び第1接続リード43からなる第1導通路41を通じて、互いに導通することとなる。また、第2外側ユニット電極25同士は、第2接続リード46、第2電極棒45、及び第2接続リード46からなる第2導通路44を通じて、互いに導通することとなる。しかも本実施例では、第1電極棒42が、積層型圧電ユニット2の外側面21から離間した状態で、スペーサ5の突出当接部52Bに保持されている。また、第2電極棒45も、積層型圧電ユニット2の外側面21から離間した状態で、スペーサ5の突出当接部52Cに保持されている。このため、確実に、第1導通路41と第2導通路44(第1電極棒42と第2電極棒45)とを離間して短絡を防止できるほか、他の部材との短絡も防止することができている。
さらに、第1導通路41は、柔軟な第1接続リード43を含んでいるから、第1外側ユニット電極24同士の導通を保ったまま、ユニット積層体6の伸縮に対して追動することが可能とされている。同様に、第2導通路44は、柔軟な第2接続リード46を含んでいるから、第2外側ユニット電極25同士の導通を保ったまま、ユニット積層体6の伸縮に対して追動することが可能となっている。
このため、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても、このような柔軟性を有する第1導通路41を介して第1外側ユニット導体24同士が導通しているので、断線などを生じることがない。同様に、このような第2導電体44を介して第2外側ユニット導体25同士が導通しているので断線を生じることがない。
特に、本実施例では、第1メッシュ導体26に第1延出部26Eを、第2メッシュ導体27に第2延出部27Eを設けており、この第1,第2延出部26E,27Eも柔軟性を有しているから、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても断線を生じることがない。
このため、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても、このような柔軟性を有する第1導通路41を介して第1外側ユニット導体24同士が導通しているので、断線などを生じることがない。同様に、このような第2導電体44を介して第2外側ユニット導体25同士が導通しているので断線を生じることがない。
特に、本実施例では、第1メッシュ導体26に第1延出部26Eを、第2メッシュ導体27に第2延出部27Eを設けており、この第1,第2延出部26E,27Eも柔軟性を有しているから、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても断線を生じることがない。
また、本実施例では、スペーサ5を積層型圧電ユニット2同士の境界を跨ぐようにしてユニット積層体6の外側に位置させている。具体的には、スペーサ5Aを積層型圧電ユニット2A,2Bの境界を跨ぐように位置させている。また、スペーサ5Bを積層型圧電ユニット2B,2Cの境界を跨ぐように位置させている。このため、2つの積層型圧電ユニットの第1外側ユニット電極24同士を、それらの中間の位置で、保持している第1電極棒42を含む第1導通路41を介して導通させることができる。このため、第1外側ユニット電極24同士の導通を短い距離で行うことができるから、コンパクト、低抵抗で第1外側ユニット電極24同士を導通することができる。
第2外側ユニット電極25についても同様に、2つの積層型圧電ユニットの第2外側ユニット電極25同士を、それらの中間の位置で、保持している第2電極棒45を含む第2導通路44を介して導通させることができる。このため、第2外側ユニット電極25同士の導通を短い距離で行うことができるから、コンパクト、低抵抗で第2外側ユニット電極25同士を導通することができる。
第2外側ユニット電極25についても同様に、2つの積層型圧電ユニットの第2外側ユニット電極25同士を、それらの中間の位置で、保持している第2電極棒45を含む第2導通路44を介して導通させることができる。このため、第2外側ユニット電極25同士の導通を短い距離で行うことができるから、コンパクト、低抵抗で第2外側ユニット電極25同士を導通することができる。
特に本実施例では、スペーサ5を、積層型圧電ユニット2,2の端部23,23相互の積層直交方向の位置を揃えるための相互位置決め部材として用いるほか、第1電極棒42及び第2電極棒45(第1導通路41及び第2導通路44)を積層型圧電ユニット2から離間して保持するための離間保持部材としても兼用している。このため、部品点数も削減することができている。しかも、積層型圧電ユニット2とケース部材9との積層直交方向の位置決めを行う位置規制部材としても兼用しているため、さらに、部品点数を少なくでき、組付け容易となっている。
また、本実施例では、スペーサ5が積層型圧電ユニット2に保持されている。このため、スペーサ5自身が保持している第1電極棒42あるいは第2電極棒45と積層型圧電ユニット2A,2B,2Cとの位置関係は、突出当接部52B,52Cに形成した電極棒挿通孔52BH,52CHの位置によって自動的に適切な位置に決めることができる。
また、本実施例では、スペーサ5が積層型圧電ユニット2に保持されている。このため、スペーサ5自身が保持している第1電極棒42あるいは第2電極棒45と積層型圧電ユニット2A,2B,2Cとの位置関係は、突出当接部52B,52Cに形成した電極棒挿通孔52BH,52CHの位置によって自動的に適切な位置に決めることができる。
ついで、ユニット積層体6(スペーサ付きユニット積層体6S)の周囲に、柔軟性のあるモールド樹脂8を形成する。具体的には、図10,図11に示すように、モールドジグMDを用いて樹脂モールドを行う。このモールドジグMDは、上面MD1Uが平坦なベースMD1と、このベースMD1の上面MD1U上に配置される第1筒部材MD2及び第2筒部材MD3とを有している。この第1筒部材MD2及び第2筒部材MD3は、概略、長円を軸線方向に延ばした形状の孔を有する部材を、長円の長径及び軸線に沿って半割した形状を有しており、第1筒部材MD2の内周面MD2Sと、第2筒部材MD3の内周面MD3Dとを対向させて配置することで、略長円を軸線方向に延ばした形状の積層体保持孔MDHが形成される。但し、内周面MD2S及び内周面MD3Sには、径方向外側に向けて凹設された位置決め溝MD2SI,MD3SIが2箇所ずつ形成されている。この位置決め溝MD2SIとMD3SIとで形成される概略円環状の溝の最大外径は、3つの突出当接部52A,52B,52Cに外接する円CRとほぼ同径とされている。さらに、第1筒部材MD2のうち、突出当接部52Aの両側に位置する部位は、この突出当接部52Aを挟むようにして内部に、具体的には、積層体保持孔MDHの位置決め溝MD2SIに突出する2つの突出部MD2Tが設けられている。この突出部MD2Tを設けておくことで、この部分に樹脂モールドが行われないため、後述するように(図12(b)参照)、外部リード17,18をモールド樹脂8の側面に沿わせ、かつ、突出当接部52Aの両側にそれぞれ配置する形態に容易にすることができる。
このモールドジグMDを用いて、以下のようにして樹脂モールドを行う。即ち、スペーサ付きユニット積層体6SをベースMD1の上面MD1U上に立てる。ついで、本実施例では、下から積層型圧電ユニット2A,2B,2Cとなるように配置する。その上で、第1筒部材MD2及び第2筒部材MD3の内周面MD2S及び内周面MD3Sで、このスペーサ付きユニット積層体6Sを挟むようにして、第1筒部材MD2と第2筒部材MD3とを密着させ、積層体保持孔MDHを構成する。この際、スペーサ5A,5Bの突出当接部52A,52B,52Cがそれぞれ、位置決め溝MD2SI,MD3SIに嵌るように配置する。
これにより、図11に示すように、スペーサ5A,5Bの突出当接部52A,52B,52Cが、それぞれ位置決め溝MD2SI,MD3SIに当接、あるいはごく接近した状態に保持される。従って、スペーサ5の積層直交方向VSの位置がほぼ決定される。すると、このスペーサ5に端部23がそれぞれ挿入保持された積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの中心2X,2XA(及びユニット積層体の積層直交方向の中心6X)が、第1筒部材MD2の内周面MD2S及び第2筒部材MD3の内周面MD3Sがなす孔の軸線AX3にほぼ一致するように、積層型圧電ユニット2(ユニット積層体6,スペーサ付きユニット積層体6S)が積層直交方向VSについて位置決めされる。なお、図10においては図示していないが、外部リード17,18は、積層体保持孔MDH内から図中上方に飛び出る形態に保持しておく。
その後、第1筒部材MD2の内周面MD2S及び第2筒部材MD3の内周面MD3Sがなす積層体保持孔MDH内に、硬化後にも柔軟性を有する絶縁性樹脂(例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂)となる未硬化樹脂を流し込み、これを硬化させてモールド樹脂8とする。
これにより、図12に示す形態のモールド済ユニット積層体7が出来上がる。なお、図12(b)は、外部リード17,18をモールド樹脂8の側面に沿わせて折り曲げた状態を示している。このモールド済ユニット積層体7は、外形が、概略、長円を軸線AX3方向に延ばした長円柱形状をなしている。一方、この図12から容易に理解できるように、スペーサ5Aの3つの突出当接部52AA,52BA,52CA、及び、スペーサ5Bの3つの突出当接部52AB,52BB,52CBは、モールド樹脂8の長円柱側面8TSから露出している。さらに、突出当接部52ABは長円柱側面8TSよりも突出している。
また、3つの積層型圧電ユニット2A,2B,2C(ユニット積層体6)はモールド樹脂8内に埋め込まれ、外力や水分、油分などから保護されている。なお、上記では、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cの周囲を直接モールド樹脂8が取り囲む形態としたが、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cの外側面21を予め、あるいはユニット積層体6を形成した後に、絶縁コーティング層で被覆してから、モールド樹脂8で覆うようにしても良い。このモールド済ユニット積層体7は、これ自身を単独で積層型圧電素子として利用することもできる(後述する実施例2参照)。
さらに、裏蓋11を溶接したケース部材9内に、このモールド済ユニット積層体7を挿入し、裏蓋11に積層型圧電ユニット2Cの端面22C2(ユニット積層体6の後端面6T2)を当接させる(図1参照)。外部リード17,18をケース部材9の図示しないリード挿通孔を通じて外部に取り出し、このリード挿通孔にゴムブッシュ16を嵌め込んでシールする。また、プッシュロッド13のベース部14を、積層型圧電ユニット2Aの端面22A1(ユニット積層体6の先端面6T1)に当接させ、ロッド部15を皿バネ12に挿通する。さらに、ロッド部15をロッド挿通孔10Hに挿通した状態で、表蓋10をケース部材9に溶接して、弾性的に3つの積層型圧電ユニット2A,2B,2C(ユニット積層体6)に予備加重を掛けた状態に固定する。このようにして、図1に示す積層型圧電素子1が完成する。
なお、スペーサ5A,5Bは、前述したように、3つの突出当接部52(52A,52B,52C)を備えている(図4参照)。一方、ケース部材9の内周面9Sは、3つの突出当接部52A,52B,52Cに外接する円とほぼ同径とされている。従って、モールド済ユニット積層体7をケース部材9内に挿入すると、図2に示すように、スペーサ5(5A,5B)の3つの突出当接部52A,52B,52Cが、それぞれケース部材9の内周面9Sに当接あるいはごく接近した状態に配置される。これにより、スペーサ5の積層直交方向VSの位置がほぼ決定される。すると、このスペーサ5に端部23が挿入され保持された積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの中心2X(およびユニット積層体6の積層直交方向の中心6X)が、ケース部材9の内周面9Sの軸線AXにほぼ一致するように、積層型圧電ユニット2が積層直交方向VSについて位置決めされる(図2参照)。
一般に、積層型圧電素子が駆動対象に衝突するなどにより自身の軸線方向に大きな衝撃力を受けた場合、積層型圧電ユニット2あるいはユニット積層体6が弓なりに変形し、極端な場合には座屈する虞がある。これに対し、本実施例の積層型圧電素子1では、このような衝撃力を受けた場合にも、このスペーサ5の突出当接部52(52A,52B,52C)が、ケース部材9の内周面9Sに当接して変形を防ぐため、弓なりの変形及び座屈を防止することができる。このため、信頼性の高い積層型圧電素子1となる。
また、本実施例1の積層型圧電素子1では、スペーサ5を用いて、積層型圧電ユニット2,2同士の積層直交方向の位置をほぼ一致させた状態で、接着剤3で固定されたユニット積層体6を用いているので、ユニット積層体6の、さらには積層型圧電素子1の剛性を高め、変位量や発生力のロスを抑制することができるので、変位量や発生力も結果として大きくすることができる。しかも、このユニット積層体6は、隣り合う積層型圧電ユニット2,2同士の境界の周囲に位置するスペーサ5を有している。このスペーサ5は、境界を挟んで隣り合う積層型圧電ユニット2,2のうち、対向する端部23,23相互についての積層直交方向VSの位置を略一致させ続けている。従って、この点からも、積層型圧電素子1(ユニット積層体6)に弓なりの変形や座屈が生じにくい。
また、本実施例の積層型圧電素子1において、スペーサ5は、第1電極棒42を積層型圧電ユニット2の外側面21から離間した所定位置に保持する離間保持部材としての役割と、ケース部材9内における積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの位置を規制する位置規制部材としての役割とを兼ねている。このため、別途の部材でこれらを構成する場合に比して、部材の数を低減できている。また、ケース部材9と第1電極棒42や第2電極棒45の位置関係をも容易に決定できるので、ケース部材9と第1外側ユニット電極24や第1導通路41との間の絶縁、あるいはケース部材9と第2外側ユニット電極25や第2導通路44との間の絶縁をも容易に図ることができている。
ついで、本発明の第2の実施例について説明する。上述の実施例1では、単独でも積層型圧電素子として使用しうるモールド済ユニット積層体7を、ケース部材9内に挿入して使用した積層型圧電素子1を例示した。これに対し、本実施例2では、このモールド済ユニット積層体7(図12参照)を、積層型圧電素子として使用し、燃料噴射装置110の駆動に使用する。従って、モールド済ユニット積層体7の形状や構造、製造方法は、既に実施例1において説明したものと同様であるから説明を省略し、燃料噴射装置110について説明する。
図13に示す燃料噴射装置110は、内燃機関の燃焼室内に高圧の燃料を噴射するための装置である。軸線AX4に沿って延びる略円筒形状の本体部材115は、その先端側(図中左側)のノズル保持部115Nにおいて、ノズル部材111を保持している。また、本体部材115のうち、円筒状の圧電素子包囲部115P内には、前述のモールド済ユニット積層体7(図12参照,積層型圧電素子)が挿入、保持されている。さらに詳細には、圧電素子包囲部115P内のうち、先端部分(図中左端部分)には、径大のベース部116Bと径小のロッド部116Rとからなるピストン116、及びロッド部116Rに挿通された皿バネ118を備えており、ベース部116Bより先端側(図中左側)に、シリンダ室115Cを構成している。また、ピストン116には、モールド済ユニット積層体7(ユニット積層体6)の後端面6T2(積層型圧電ユニット2C端面22C2)が当接している。また、圧電素子包囲部115P内に挿入されたモールド済ユニット積層体7(ユニット積層体6)の先端面6T1(積層型圧電ユニット2A端面22A1)は、圧電素子包囲部115Pの後端部分に溶接、固定された封口板119に当接している。このモールド済ユニット積層体7(ユニット積層体6)は、皿バネ118の弾性力により、常時、圧縮応力が掛かるように付勢されている。また、ピストン116のベース部116Bの周囲には、シール溝116Mが凹設されており、この中にOリング117が嵌め込まれてシリンダ室115Cのシールを行っている。
ノズル部材111の内部には、ニードル112が摺動可能に収納されている。ノズル部材111の先端(図中左端)には、噴出口111Nが開口し、この噴出口111Nはニードル112の先端部112Sによって開閉可能となっている。またノズル部材111のうち後端側(図中右側)には、噴出口111Nよりも径大の環状室111Pを備える。この環状室111Pには、ニードル112のピストン部112Pが、その周囲と環状室111Pの壁面との間にオリフィス114を形成して配置されている。ニードル112のピストン部112P内にはバネ保持孔112PNが形成されている。このバネ保持孔112PN内には、コイルバネ113が挿入保持されて、本体部材115のノズル保持部115Nと圧電素子包囲部115Pとを区画する仕切壁部115Wに当接しており、ニードル112を先端側(図中左側)に付勢している。
また、本体部材115及びノズル部材111には、外部と環状室111Pとを結ぶ燃料供給口115F,111Fが形成されており、この燃料供給口115F,111Fを通じて、高圧に加圧された燃料が、環状室111Pに供給される。さらに、本体部材115の仕切壁部115Wには、バネ保持孔112PNと圧電素子包囲部115Pとを連通する連通孔115Tを備えている。従って、環状室111Pに供給された燃料は、オリフィス114を通じて、バネ保持孔112PN、連通孔115T、圧電素子包囲部115Pのシリンダ室115Cにも充填される。
積層型圧電素子であるモールド済ユニット積層体7の外部リード線17,18は、本体部材115のリード挿通孔115Lを介して外部に取り出されている。この外部リード線17,18に電圧を印加すると、モールド済ユニット積層体7が伸長し、シリンダー室115Cの圧力が高まり、ニードル112が先端側に移動して閉弁する。一方、モールド済ユニット積層体7の印加電圧を低下させて収縮させると、シリンダー室115Cの圧力が低下し、燃料供給口115F,111Fから供給された燃料の圧力により、ニードル112のピストン部112Pが後端側にコイルバネ113を圧縮しながら移動するので、開弁してノズル部材111の噴出口111Nから燃料が噴射される。
この燃料噴射装置110は、ノズル部材111が燃焼室を臨むようにして、内燃機関の燃焼室天井壁に取り付けられ、噴出口111Nから燃料を燃焼室内に向けて噴出するようにして用いられる。
なお、この燃料噴射装置110(モールド済ユニット積層体7)の駆動は、図示しない駆動回路により行われる。具体的には、図示しないコントロールユニットにおいて、内燃機関の吸入空気量や回転数に応じて燃料噴射量を演算し、このコントロールユニットで演算した燃料噴射量に対応するパルス信号をパルス発生器で生成し、このパルス信号に応じた電圧を駆動回路を介して燃料噴射装置110(モールド済ユニット積層体7)に印加する。
なお、この燃料噴射装置110(モールド済ユニット積層体7)の駆動は、図示しない駆動回路により行われる。具体的には、図示しないコントロールユニットにおいて、内燃機関の吸入空気量や回転数に応じて燃料噴射量を演算し、このコントロールユニットで演算した燃料噴射量に対応するパルス信号をパルス発生器で生成し、このパルス信号に応じた電圧を駆動回路を介して燃料噴射装置110(モールド済ユニット積層体7)に印加する。
ここで、モールド済ユニット積層体7と、本体部材115の圧電素子包囲部115Pとの関係について説明する。実施例1において説明したように、モールド済ユニット積層体7は、前述したように、3つの突出当接部52(52A,52B,52C)を有するスペーサ5A,5Bを備えている(図12,図4参照)。一方、圧電素子包囲部115Pの内周面115PSは、3つの突出当接部52A,52B,52Cに外接する円とほぼ同径とされている。従って、モールド済ユニット積層体7を圧電素子包囲部115P内に挿入すると、図14に示すように、スペーサ5(5A,5B)の3つの突出当接部52A,52B,52Cが、それぞれ圧電素子包囲部115Pの内周面115PSに当接あるいはごく接近した状態に配置される。これにより、圧電素子包囲部115P内において、スペーサ5の積層直交方向VSの位置がほぼ決定される。すると、このスペーサ5に端部23が挿入され保持された積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、積層型圧電ユニット2の積層直交方向VSの中心2X(ユニット積層体6の積層直交方向の中心6X)が、圧電素子包囲部115Pの軸線AX4にほぼ一致するように、積層型圧電ユニット2が、従って、モールド済ユニット積層体7が、積層直交方向VSについて位置決めされる。
前述したように、一般に、積層型圧電素子が自身の軸線方向に大きな衝撃力を受けた場合、積層型圧電ユニット2あるいはユニット積層体6が弓なりに変形し、極端な場合には座屈する虞がある。これに対し、本実施例2の燃料噴射装置110では、積層型圧電素子であるモールド済ユニット積層体7が大きな衝撃力を受けた場合にも、このスペーサ5の突出当接部52(52A,52B,52C)が、圧電素子包囲部115Pの内周面115PSに当接して変形を防ぐため、弓なりの変形及び座屈を防止することができる。このため、信頼性の高い燃料噴射装置110となる。
また、本実施例2の燃料噴射装置110でも、積層型圧電素子100において、スペーサ5を用いて、積層型圧電ユニット2,2同士の積層直交方向の位置をほぼ一致させた状態で、接着剤3で固定されたユニット積層体6を用いているので、ユニット積層体6の、さらには積層型圧電素子100の剛性を高め、変位量や発生力のロスを抑制し、結果として変位量や発生力を大きくすることができる。しかも、このユニット積層体6は、隣り合う積層型圧電ユニット2,2同士の境界の周囲に位置するスペーサ5を有している。このスペーサ5は、境界を挟んで隣り合う積層型圧電ユニット2,2のうち、対向する端部23,23相互についての積層直交方向VSの位置を略一致させ続けている。従って、この点からも、積層型圧電素子100(ユニット積層体6)に弓なりの変形や座屈が生じにくい。かくして、この点でも信頼性の高い燃料噴射装置110となる。
さらに、本実施例2の燃料噴射装置110では、実施例1と同じモールド済ユニット積層体7(ユニット積層体6)を用いている。従って、実施例1と同じく、積層型圧電ユニット2の第1外側ユニット電極24同士は、第1接続リード43、第1電極棒42、及び第1接続リード43からなる第1導通路41を通じて、互いに導通している(図9(b)参照)。また同様に、第2外側ユニット電極25同士も、第2接続リード46、第2電極棒45、及び第2接続リード46からなる第2導通路44を通じて、互いに導通している。しかも、第1電極棒42が、積層型圧電ユニット2の外側面21から離間した状態で、スペーサ5の突出当接部52Bに保持されている。第2電極棒45も、積層型圧電ユニット2の外側面21から離間した状態で、スペーサ5の突出当接部52Cに保持されている。このため、確実に、第1導通路41と第2導通路44(第1電極棒42と第2電極棒45)とを離間して短絡を防止できるほか、他の部材との短絡も防止することができている。
さらに、第1導通路41は、柔軟な第1接続リード43を含んでいるから、第1外側ユニット電極24同士の導通を保ったまま、ユニット積層体6の伸縮に対して追動することが可能とされている。同様に、第2導通路44は、柔軟な第2接続リード46を含んでいるから、第2外側ユニット電極25同士の導通を保ったまま、ユニット積層体6の伸縮に対して追動することが可能となっている。
このため、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても、このような柔軟性を有する第1導通路41を介して第1外側ユニット導体24同士が導通しているので、断線などを生じることがない。同様に、このような第2導電体44を介して第2外側ユニット導体25同士が導通しているので断線を生じることがない。
特に、第1メッシュ導体26に第1延出部26E、及び、第2メッシュ導体27に第2延出部27Eを設けてあるので、この第1,第2延出部26E,27Eも柔軟性を有しているから、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても断線を生じることがない。
かくして、モールド済ユニット積層体7(ユニット積層体6)を用いた本実施例2の燃料噴射装置110では、積層型圧電素子における短絡や断線の生じにくい、高い信頼性を有するものとなっている。
このため、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても、このような柔軟性を有する第1導通路41を介して第1外側ユニット導体24同士が導通しているので、断線などを生じることがない。同様に、このような第2導電体44を介して第2外側ユニット導体25同士が導通しているので断線を生じることがない。
特に、第1メッシュ導体26に第1延出部26E、及び、第2メッシュ導体27に第2延出部27Eを設けてあるので、この第1,第2延出部26E,27Eも柔軟性を有しているから、積層型圧電ユニット2A,2B,2Cがそれぞれ伸縮しても断線を生じることがない。
かくして、モールド済ユニット積層体7(ユニット積層体6)を用いた本実施例2の燃料噴射装置110では、積層型圧電素子における短絡や断線の生じにくい、高い信頼性を有するものとなっている。
(変形例1)
ついで、上述の実施例1,2で用いたのとは異なる形態のスペーサを用いた変形例について説明する。上述の実施例1,2では、積層型圧電ユニット2の周囲と取り囲む形態のスペーサ5を用い、積層型圧電ユニット2同士を接着接続してユニット積層体6を形成する時点で、スペーサ5に積層型圧電ユニット2の端部23を挿入し、スペーサ5も同時にユニット積層体6に固定した例を示した。これに対し、本変形例1は、スペーサを積層型圧電ユニット2の外側面21に適時係止できるクリップオンタイプのスペーサを用いた例を示す。従って、用いる積層型圧電ユニットの構造等は実施例1,2と同様であるから、同様な部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
ついで、上述の実施例1,2で用いたのとは異なる形態のスペーサを用いた変形例について説明する。上述の実施例1,2では、積層型圧電ユニット2の周囲と取り囲む形態のスペーサ5を用い、積層型圧電ユニット2同士を接着接続してユニット積層体6を形成する時点で、スペーサ5に積層型圧電ユニット2の端部23を挿入し、スペーサ5も同時にユニット積層体6に固定した例を示した。これに対し、本変形例1は、スペーサを積層型圧電ユニット2の外側面21に適時係止できるクリップオンタイプのスペーサを用いた例を示す。従って、用いる積層型圧電ユニットの構造等は実施例1,2と同様であるから、同様な部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
本変形例1で用いる積層型圧電ユニット202(図15参照)は、詳細構造は図示しないが、実施例1,2で用いた積層型圧電ユニット2と同様、積層方向STに圧電焼結体層及び内部電極層が積層された構造を有している。但し、略直方体形状であるが、端部が面取りされておらず、また、積層方向ST方向に延びる稜線部分はR面取りがなされている。
一方、スペーサ250は、この積層型圧電ユニット202に装着した状態で、これを弾性的に把持するユニット把持部254を有している。このユニット把持部254は、積層型圧電ユニット202の周囲の4つの外側面221のうち、3つ分以上にわたって架け渡され、一部が切り欠かれた略C字環状(略コ字状)をなして、積層型圧電ユニット202の外側面を取り囲み、弾性的に縮径して積層型圧電ユニット202を弾性的に把持する。しかもこのユニット把持部254は、両端の切り欠き部255同士の間隔を弾性的に拡げることで、積層型圧電ユニット202の外側面に積層直交方向VSから装着可能となっている。
しかも、このスペーサ250の切り欠き部255、及び、ユニット把持部254の周方向中央には、約4分の3円柱状あるいは半円柱状の突出当接部252が、ユニット把持部254から突出するように形成されている。
このため、このスペーサ250を用いると、積層型圧電ユニット202の外側面221に積層直交方向VSから適時、しかも適切な場所に装着可能である。従って、例えば、図15(a)に示すように、2つの積層型圧電ユニット202同士の端面222,222を突き当てた境界部分の周囲に、2つの積層型圧電ユニット202に掛かるように装着することができる。これにより、突出当接部252に形成した電極棒挿通孔252Hに、実施例1,2と同様に電極棒を挿通し、これを含む第1,第2導通路を形成することもできる。また、2つの積層型圧電ユニット202同士が接着固定されていない場合には、これら相互の位置を揃えることもできる。従って、位置を揃えてから、両者間に介在させた接着剤を硬化させることで、積層型圧電ユニット202同士を位置を揃えた状態で、ユニット積層体260を形成すること、さらには、スペーサ付きユニット積層体260Sを形成することもできる。なお、このスペーサ250は、弾性的に縮径して、積層型圧電ユニット202を把持するので、2つの積層型圧電ユニット202の端部同士の位置を揃えやすい利点もある。
さらに、このスペーサ250は、上述のように突出当接部252を三箇所備えている。従って、図15(b)に示すように、これらに外接する円を、ケース部材9の内周面9Sとほぼ同径としておけば、ユニット積層体260(スペーサ付きユニット積層体260S)をケース部材9内に挿入すると、スペーサ250の3つの突出当接部252が、それぞれケース部材9の内周面9Sに当接あるいはごく接近した状態に配置される。これにより、スペーサ250の積層直交方向VS( 図15(b)において紙面に沿う方向)の位置
がほぼ決定される。すると、このスペーサ250に保持された積層型圧電ユニット202の積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、積層型圧電ユニット202の積層直交方向VSの中心202X(およびユニット積層体260の積層直交方向の中心260X)が、ケース部材9の内周面9Sの軸線AXにほぼ一致するように、積層型圧電ユニット202が積層直交方向VSについて位置決めされる。
がほぼ決定される。すると、このスペーサ250に保持された積層型圧電ユニット202の積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、積層型圧電ユニット202の積層直交方向VSの中心202X(およびユニット積層体260の積層直交方向の中心260X)が、ケース部材9の内周面9Sの軸線AXにほぼ一致するように、積層型圧電ユニット202が積層直交方向VSについて位置決めされる。
かくして、本変形例1の積層型圧電素子200では、積層方向STに大きな衝撃力を受けた場合にも、このスペーサ250の突出当接部252が、ケース部材9の内周面9Sに当接して変形を防ぐ。このため、弓なりの変形及び座屈を防止することができる。かくして、信頼性の高い積層型圧電素子200となる。
また、スペーサ250を用いて、積層型圧電ユニット202,202同士の積層直交方向の位置をほぼ一致させることで、ユニット積層体260の剛性を高め、変位量や発生力のロスを抑えることで、結果として変位量や発生力を大きくすることができる。
また、スペーサ250を用いて、積層型圧電ユニット202,202同士の積層直交方向の位置をほぼ一致させることで、ユニット積層体260の剛性を高め、変位量や発生力のロスを抑えることで、結果として変位量や発生力を大きくすることができる。
なお、前述の実施例1と同様に、接着ジグAD、あるいはモールドジグMDを用いる場合にも、このスペーサ250の突出当接部252により、接着ジグADの筒部材AD2の内周面AD2Sとの積層直交方向VSの位置決めや、モールドジグMDの第1,第2筒部材MD2,MD3の内周面MD2S,MD3Sとの積層直交方向VSの位置決めを行うことができる。
(変形例2,3,4,5)
さらに、図16(a),(b),(c),(d)に、変形例と異なる形態のスペーサを用いた変形例(変形例2,3,4,5)を示す。このうち、変形例2は積層型圧電ユニット202と同形のものを、変形例3は積層型圧電ユニット402として三角柱型のものを、変形例4,5は積層型圧電ユニット502として六角柱型のものを使用した例を示す。
さらに、図16(a),(b),(c),(d)に、変形例と異なる形態のスペーサを用いた変形例(変形例2,3,4,5)を示す。このうち、変形例2は積層型圧電ユニット202と同形のものを、変形例3は積層型圧電ユニット402として三角柱型のものを、変形例4,5は積層型圧電ユニット502として六角柱型のものを使用した例を示す。
本変形例2,3,4,5で用いたスペーサ350,450,550,650も、この積層型圧電ユニット202,402,502にそれぞれ装着した状態で、これを弾性的に把持するユニット把持部354,454,554,654を有している。このユニット把持部354,454,554,654は、それぞれ積層型圧電ユニット202,402,502の周囲の大半にわたって架け渡され、一部が切り欠かれた略C字環状をなして、積層型圧電ユニット202,402,502の外側面を取り囲み、弾性的に縮径してこれを弾性的に把持する。しかもこのユニット把持部354,454,554,654は、両端の切り欠き部355,455,555,655同士の間隔を弾性的に拡げることで、積層型圧電ユニット202,402,502の外側面に積層直交方向VS(図16の紙面に沿う方向)から装着可能となっている。
しかも、このスペーサ350,450,550,650の切り欠き部355,455,555,655、及び、ユニット把持部354,454,554,654の周方向中央には、約4分の3円柱状あるいは半円柱状の突出当接部352,452,552,652が突出するように形成されている。
このため、このスペーサ350,450,550,650を用いた本変形例2,3,4,5においても、スペーサ250と同じく、積層型圧電ユニット202,402,502の外側面に積層直交方向VSから適時、しかも適切な場所に装着可能である。また、積層型圧電ユニットの境界部分を跨ぐように配置することで、電極棒挿通孔352H,452H,552H,652Hに電極棒を挿通して、第1,第2導通路を形成することもできる。また、2つの積層型圧電ユニット202,402,502同士の相互の位置を揃えることもできる。また同様に、積層型圧電ユニット202,402,502同士を位置を揃えた状態で、ユニット積層体260,460,560を形成することもできる。なお、このスペーサ350,450,550,650は、弾性的に縮径して、積層型圧電ユニット202,402,502を把持するので、2つの積層型圧電ユニットの端部同士の位置を揃えやすい。
さらに、このスペーサ350,450,550,650も、上述のように突出当接部352,452,552,652を三箇所備えているので、図16(a)等に示すように、これらに外接する円を、ケース部材9の内周面9Sとほぼ同径としておけば、ユニット積層体260,460,560をケース部材9内に挿入すると、スペーサ350,450,550,650の3つの突出当接部352,452,552,652が、それぞれケース部材9の内周面9Sに当接あるいはごく接近した状態に配置できる。これにより、スペーサ350,450,550,650の積層直交方向VSの位置がほぼ決定され、これに保持された積層型圧電ユニット202,402,502の積層直交方向VSの位置も決定されることとなる。具体的には、積層型圧電ユニット202,402,502の中心202X,402X,502X(およびユニット積層体260,460,560の中心260X,460X,560X)が、ケース部材9の軸線AXにほぼ一致するように位置決めされる。
かくして、本変形例2,3,4,5の積層型圧電素子300,400,500,600でも、積層方向STに大きな衝撃力を受けた場合に、スペーサ350,450,550,650が、ケース部材9の内周面9Sに当接して弓なりの変形を防ぎ、さらには座屈を防止することができ、信頼性の高い積層型圧電素子300,400,500,600となる。
接着あるいは樹脂モールドにおいて、接着ジグADの筒部材AD2の内周面AD2Sとの積層直交方向VSの位置決めや、モールドジグMDの第1,第2筒部材MD2,MD3の内周面MD2S,MD3Sとの積層直交方向VSの位置決めを行うことができるのも同様である。また、スペーサ250を用いて、積層型圧電ユニット202,202同士の積層直交方向の位置をほぼ一致させることで、ユニット積層体260の剛性を高め、変位量や発生力のロスを抑え、結果として変位量や発生力を大きくすることができる。
接着あるいは樹脂モールドにおいて、接着ジグADの筒部材AD2の内周面AD2Sとの積層直交方向VSの位置決めや、モールドジグMDの第1,第2筒部材MD2,MD3の内周面MD2S,MD3Sとの積層直交方向VSの位置決めを行うことができるのも同様である。また、スペーサ250を用いて、積層型圧電ユニット202,202同士の積層直交方向の位置をほぼ一致させることで、ユニット積層体260の剛性を高め、変位量や発生力のロスを抑え、結果として変位量や発生力を大きくすることができる。
以上において、本発明を実施例1,2及び変形例1〜5に即して説明したが、本発明は上述の実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、前述の実施例1,2では、スペーサ5として、突出当接部52を三箇所備え、相互位置決め部材と位置規制部材とを兼用したものを用いた例を示した。しかし、積層型圧電ユニットの端部相互の積層直交方向の位置決めを行うに当たっては、突出当接部を有さないスペーサ(相互位置決め部材)を用いることもできる。なおこの場合には、別途、ケース部材の内周面と積層型圧電ユニットとの積層直交方向の位置決めを行うために、別途、位置規制部材を積層型圧電ユニットに装着するのが好ましい。
例えば、前述の実施例1,2では、スペーサ5として、突出当接部52を三箇所備え、相互位置決め部材と位置規制部材とを兼用したものを用いた例を示した。しかし、積層型圧電ユニットの端部相互の積層直交方向の位置決めを行うに当たっては、突出当接部を有さないスペーサ(相互位置決め部材)を用いることもできる。なおこの場合には、別途、ケース部材の内周面と積層型圧電ユニットとの積層直交方向の位置決めを行うために、別途、位置規制部材を積層型圧電ユニットに装着するのが好ましい。
1,200,300,400,500,600 積層型圧電素子
2,2A,2B,2C,202,402,502,602 積層型圧電ユニット2X,2XA,2XB,2XC,202X,402X,502X, (積層型圧電ユニットの積層直交方向の)中心
2P 圧電焼結体層
2E,2EA,2EB 内部電極層
21,221 (積層型圧電ユニットの)外側面
22,22A1,22A2,22B1,22B2,22C1,22C2,222 端面(境界)
23,23A1,23A2,23B1,23B2,23C1 端部
23S,23SA2,23SB1 錐面
24,24A,24B,24C 第1外側ユニット電極
25,25A,25B,25C 第2外側ユニット電極
3 接着剤
ST 積層方向
VS 積層直交方向
41,41A,41B 第1導通路
42,42A,42B 第1電極棒(第1離間導通部)
44,44A,44B 第2導通路
45,45A,45B 第2電極棒(第2離間導通部)
5,5A,5B,250,350,450,550,650 スペーサ(離間保持部材、相互位置合わせ部材)
52,52A,52AA,52AB,52B,52BA,52BB,52C,52CA,52CB,252,352,452,552,652 突出当接部
52BH,52CH,252H,352H,452H,552H,652H 電極棒挿通孔
53(積層型圧電ユニットの端部の錐面との)当接面
254,354,454,554,654 ユニット把持部(ユニット縮径把持部)
255,355,455,555,655 切り欠き部
6,260,460,560 ユニット積層体
6X,260X,460X,560X (ユニット積層体の積層直交方向の)中心
6T1 先端面
6T2 後端面
6S,260S スペーサ付きユニット積層体
7 モールド済ユニット積層体(積層型圧電素子)
8 モールド樹脂(樹脂包囲部材)
8TS 長円柱側面
9 ケース部材
9S (ケース部材の)内周面
AX (ケース部材の内周面の)軸線
110 燃料噴射装置
111 ノズル部材
112 ニードル
115 本体部材
115P 圧電素子包囲部(包囲部材)
AX4 (圧電素子包囲部の内周面の)軸線
115PS (圧電素子包囲部の)内周面
AD 接着ジグ
AD2 筒部材
AD2S (筒部材の)内周面
AX2 (筒部材の内周面の)軸線
MD モールドジグ
MD2 第1筒部材
MD2S (第1筒部材の)内周面
MD2SI (第1筒部材の内周面の)位置決め溝
MD3 第2筒部材
MD3D (第2筒部材の)内周面
MD3SI (第2筒部材の内周面の)位置決め溝
MDH 第1筒部材、第2筒部材の内周面で構成される積層体保持孔
AX3 (第1筒部材及び第2筒部材の内周面の)軸線
2,2A,2B,2C,202,402,502,602 積層型圧電ユニット2X,2XA,2XB,2XC,202X,402X,502X, (積層型圧電ユニットの積層直交方向の)中心
2P 圧電焼結体層
2E,2EA,2EB 内部電極層
21,221 (積層型圧電ユニットの)外側面
22,22A1,22A2,22B1,22B2,22C1,22C2,222 端面(境界)
23,23A1,23A2,23B1,23B2,23C1 端部
23S,23SA2,23SB1 錐面
24,24A,24B,24C 第1外側ユニット電極
25,25A,25B,25C 第2外側ユニット電極
3 接着剤
ST 積層方向
VS 積層直交方向
41,41A,41B 第1導通路
42,42A,42B 第1電極棒(第1離間導通部)
44,44A,44B 第2導通路
45,45A,45B 第2電極棒(第2離間導通部)
5,5A,5B,250,350,450,550,650 スペーサ(離間保持部材、相互位置合わせ部材)
52,52A,52AA,52AB,52B,52BA,52BB,52C,52CA,52CB,252,352,452,552,652 突出当接部
52BH,52CH,252H,352H,452H,552H,652H 電極棒挿通孔
53(積層型圧電ユニットの端部の錐面との)当接面
254,354,454,554,654 ユニット把持部(ユニット縮径把持部)
255,355,455,555,655 切り欠き部
6,260,460,560 ユニット積層体
6X,260X,460X,560X (ユニット積層体の積層直交方向の)中心
6T1 先端面
6T2 後端面
6S,260S スペーサ付きユニット積層体
7 モールド済ユニット積層体(積層型圧電素子)
8 モールド樹脂(樹脂包囲部材)
8TS 長円柱側面
9 ケース部材
9S (ケース部材の)内周面
AX (ケース部材の内周面の)軸線
110 燃料噴射装置
111 ノズル部材
112 ニードル
115 本体部材
115P 圧電素子包囲部(包囲部材)
AX4 (圧電素子包囲部の内周面の)軸線
115PS (圧電素子包囲部の)内周面
AD 接着ジグ
AD2 筒部材
AD2S (筒部材の)内周面
AX2 (筒部材の内周面の)軸線
MD モールドジグ
MD2 第1筒部材
MD2S (第1筒部材の)内周面
MD2SI (第1筒部材の内周面の)位置決め溝
MD3 第2筒部材
MD3D (第2筒部材の)内周面
MD3SI (第2筒部材の内周面の)位置決め溝
MDH 第1筒部材、第2筒部材の内周面で構成される積層体保持孔
AX3 (第1筒部材及び第2筒部材の内周面の)軸線
Claims (8)
- 圧電焼結体層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電ユニットを上記圧電焼結体層及び内部電極層の積層方向に複数積み重ねてなるユニット積層体を有する積層型圧電素子の製造方法であって、
複数の上記積層型圧電ユニットの端面同士を突き合わせて、上記積層型圧電ユニット同士を積み重ねた状態とする積み重ね工程を含み、
上記積み重ね工程は、
相互位置合わせ部材を、積み重ねにより隣り合う前記積層型圧電ユニット同士の境界の周囲に位置させて、この相互位置合わせ部材により、上記境界を挟んで隣り合う上記積層型圧電ユニットのうち、対向する端部相互の上記積層方向に直交する積層直交方向の位置を略一致させつつ、上記積層型圧電ユニット同士を積み重ねる
積層型圧電素子の製造方法。 - 請求項1に記載の積層型圧電素子の製造方法であって、
前記積層型圧電ユニットのうち、少なくとも隣り合う積層型圧電ユニットと対向する側の端部は、いずれも端面に向かうほど断面積が小さくなる所定寸法の錐台形状とされてなり、
積み重ね工程は、
前記相互位置合わせ部材を、隣り合う上記積層型圧電ユニット同士の互いに対向する端部のなす錐面にそれぞれ当接させて、上記隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の前記積層直交方向の位置ずれを規制する
積層型圧電素子の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の積層型圧電素子の製造方法であって、
前記積み重ね工程では、複数の上記積層型圧電ユニットの端面同士を未硬化の接着材を介して突き合わせ、
上記接着剤を硬化させて上記積層型圧電ユニットの端面同士を接着し、前記ユニット積層体を形成する接着工程を含む
積層型圧電素子の製造方法。 - 圧電焼結体層と内部電極層とを交互に積層してなる積層型圧電ユニットを上記圧電焼結体層及び内部電極層の積層方向に複数積み重ねてなるユニット積層体と、
隣り合う前記積層型圧電ユニット同士の境界の周囲に位置し、上記境界を挟んで隣り合う上記積層型圧電ユニットのうち、対向する端部相互についての上記積層方向に直交する積層直交方向の位置を略一致させる相互位置合わせ部材と、を備える
積層型圧電素子。 - 請求項4に記載の積層型圧電素子であって、
前記積層型圧電ユニットのうち、少なくとも隣り合う積層型圧電ユニットと対向する側の端部は、いずれも端面に向かうほど断面積が小さくなる所定寸法の錐台形状とされてなり、
前記相互位置合わせ部材は、隣り合う上記積層型圧電ユニット同士の互いに対向する端部のなす錐面にそれぞれ当接して、上記隣り合う積層型圧電ユニットの端部同士の前記積層直交方向の位置ずれを規制してなる
積層型圧電素子。 - 請求項4または請求項5に記載の積層型圧電素子であって、
前記積層型圧電ユニット同士は、前記端面において互いに接着されてなる
積層型圧電素子。 - 請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の積層型圧電素子であって、
前記積層型圧電ユニットは、それぞれ、
上記積層方向に延びる外側面上に位置し、上記内部電極層と互いに1層おきに導通する第1外側ユニット電極及び第2外側ユニット電極を有してなり、
上記積層型圧電素子は、
上記積層型圧電ユニットに属する上記第1外側ユニット電極とこの積層型圧電ユニットに隣接する積層型圧電ユニットに属する上記第1外側ユニット電極との間を導通する第1導通路であって、これらの積層型圧電ユニットの外側面から離間して配置された第1離間導通部を含む第1導通路と、
上記積層型圧電ユニットに属する上記第2外側ユニット電極とこの積層型圧電ユニットに隣接する積層型圧電ユニットに属する上記第2外側ユニット電極との間を導通する第2導通路であって、これらの積層型圧電ユニットの外側面から離間して配置された第2離間導通部を含む第2導通路と、を備え、
前記相互位置合わせ部材は、
上記第1離間導電部及び第2離間導電部を上記積層型圧電ユニットの外側面から離間した所定位置に保持する離間保持部材を兼ねる
積層型圧電素子。 - 請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載の積層型圧電素子を用いた燃料噴射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006030189A JP2006303444A (ja) | 2005-03-24 | 2006-02-07 | 積層型圧電素子の製造方法、積層型圧電素子及びこれを用いた燃料噴射装置 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005085717 | 2005-03-24 | ||
JP2006030189A JP2006303444A (ja) | 2005-03-24 | 2006-02-07 | 積層型圧電素子の製造方法、積層型圧電素子及びこれを用いた燃料噴射装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006303444A true JP2006303444A (ja) | 2006-11-02 |
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ID=37471314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006030189A Withdrawn JP2006303444A (ja) | 2005-03-24 | 2006-02-07 | 積層型圧電素子の製造方法、積層型圧電素子及びこれを用いた燃料噴射装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010531410A (ja) * | 2007-06-27 | 2010-09-24 | ルノー・エス・アー・エス | 流体噴射装置 |
JP2013207091A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
JP2013225613A (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Taiheiyo Cement Corp | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
EP2821766A1 (de) * | 2013-06-18 | 2015-01-07 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung |
JP2015039689A (ja) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | オリンパス株式会社 | 超音波振動デバイス、超音波振動デバイスの製造方法および超音波医療装置 |
-
2006
- 2006-02-07 JP JP2006030189A patent/JP2006303444A/ja not_active Withdrawn
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EP2821766A1 (de) * | 2013-06-18 | 2015-01-07 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung |
JP2015039689A (ja) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | オリンパス株式会社 | 超音波振動デバイス、超音波振動デバイスの製造方法および超音波医療装置 |
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