JP4688330B2 - 圧電磁器及び積層型圧電素子並びに噴射装置 - Google Patents
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Description
【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、圧電磁器と内部電極とを交互積層し圧電縦効果を応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いる。また、低電圧で大きな変位を得るために、薄層圧電磁器と内部電極を交互に積層した同時焼成型のものが種々考案されている。
【０００４】
同時焼成型の圧電アクチュエータに使用される圧電磁器は、圧電歪定数が優れていることに加え、内部電極の材料費を低減するために、焼結温度の低いものが求められている。比較的圧電性が大きく、焼結温度を低下させた材料として、例えば、特開平９−１９４２５８号公報にＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｍｎ、Ｓｂ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｚｎ、Ｎｂ）Ｏ3系圧電材料が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、車載用途など高温雰囲気下での動作が要求される圧電アクチュエータに、圧電歪定数の大きなＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｍｎ、Ｓｂ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｚｎ、Ｎｂ）Ｏ3系圧電材料を用いた場合、キュリー温度が低いため、キュリー温度付近で誘電率が急激に変化す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】
本発明は、低温焼成できるとともに、キュリー温度が高く、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。
【０００８】
【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、一般式を、Ｐｂ １−ａ Ｍ ａ （Ｙｂ ２／３ Ｗ １／３ ） ｘ （Ｃｒ １／２ Ｎｂ １／２ ） ｙ （Ｚｒ １−ｚ Ｔｉ ｚ ） １−ｘ−ｙ Ｏ ３ 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種の関係を満足し、１０００℃以下の温度で焼結して成ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の圧電磁器では、Ｂサイトの一部を、ＷとＹｂ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。
【００１０】
また、Ｂサイトの一部を、ＮｂとＣｒとで置換することにより、１０００℃以下の焼成温度で、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維持した圧電磁器を得ることが可能となる。
【００１１】
さらに、Ａサイトの一部をＣａ、Ｓｒ、Ｂａで総量３モル％以上１０モル％以下置換することにより、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】
このような圧電磁器では、１０００℃以下で焼成できるとともに、２７０℃以上のキュリー温度を得ることができ、しかも高い圧電歪定数を得ることができる。これにより、製品コストが低く、しかも高温での駆動が可能で、かつ信頼性の高い積層型圧電アクチュエータを実現できる。
【００１４】
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と前記電極とが１０００℃以下の温度で同時焼結してなり、前記圧電体が、前記圧電磁器からなるとともに、前記電極中の全金属に対するＡｇ含有量が９０重量％以上であることを特徴とする。このような積層型圧電素子では、圧電磁器が、上記したように、１０００℃以下で焼成できるため、圧電体と電極を同時焼成して積層型圧電素子を作製する際に、電極中の全金属に対するＡｇ含有量を９０重量％以上とすることができ、高価なＰｔ等の貴金属の含有量を低減でき、安価な積層型圧電素子を得ることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
上記したように、積層型圧電素子は、低温で同時焼成して作製できるため、内部電極中におけるＡｇ含有量を低減して製品コストを削減でき、しかも構成する圧電磁器の圧電歪定数が大きいため、所望の変位量を少ない積層数で実現できる。これにより、低コストで噴射特性の優れた高温雰囲気での使用が可能な噴射装置を提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の積層型圧電素子である積層型圧電アクチュエータの斜視図を示すもので、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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０．５〜３ｍｍ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。
【００２２】
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。
【００２３】
内部電極２は、全金属に対するＡｇ含有量が９０重量％以上とされている。内部電極２は、Ａｇと、貴金属（Ｐｄ、Ｐｔなど）とからなり、これらの全金属中に対するＡｇ量が９０重量％以上、言い換えれば、Ｐｄ、Ｐｔなど貴金属の含有量が１０重量％以下とされている。このように貴金属量を低減できるため、低コスト化を図ることができる。低コスト化という点から、金属材料としてはＡｇのみからなることが望ましい。尚、内部電極中には、ガラスを含有していても良い。
【００２４】
そして、本発明では、圧電体１を構成する圧電磁器は、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３モル％以上１０モル％以下置換するとともに、Ｂサイトを、Ｗと、Ｎｂと、Ｃｒと、Ｙｂとで合計１．５モル％以上８モル％以下置換してなることを特徴とする。
【００２５】
金属元素ＷおよびＹｂの２種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。
【００２６】
更に、Ｂサイトの一部を金属成分Ｎｂ、およびＣｒで少量固溶させることにより、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維持した圧電磁器を、１０００℃以下の焼成温度で得ることができる。
【００２７】
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、Ｃｒと、ＹｂとによるＢサイトの置換量を８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２８０℃以上と非常に高くすることができる。なお、上記副成分による置換量が１０モル％よりも多いと、キュリー温度が低下する傾向がある。特にＢサイトに含まれる副成分の総量として好ましくは、２〜５モル％である。
【００２８】
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３モル％以上１０モル％以下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、圧電歪み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、キュリー温度向上という点から、４〜８モル％であることが望ましい。
【００２９】
本発明の圧電磁器は、一般式を、Ｐｂ1-aＭa（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）y（Ｚｒ1-zＴｉz）1-x-yＯ3と表したとき、ｘ、ｙ、ｚ、ａが、０．０１≦ｘ≦０．０５、０．００５≦ｙ≦０．０３、０．４８≦ｚ≦０．５０、０．０３≦ａ≦０．１、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が望ましい。
【００３０】
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、キュリー温度を高く維持することができるからである。一方、ａが０．０３より小さくなると圧電歪定数の向上効果が小さく、０．１よりも大きい場合にはキュリー温度が低下するからである。ａは、高いキュリー温度を維持し、圧電歪定数を向上するという点から０．０４〜０．０７であることが望ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
さらに、Ｂサイトの、Ｗ及びＹｂの置換量を示す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及びＹｂによる置換量ｘは、焼成温度を低下し、高いキュリー温度を維持するという点から、０．０１〜０．０３であることが望ましい。
【００３４】
また、Ｂサイトの（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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維持した圧電磁器を、１０００℃以下の焼成温度で得ることができるが、ｙが０．００５よりも小さい場合には、低温焼成化の効果が小さく、一方、ｙが０．０３よりも大きい場合には、他成分との組み合わせによってはキュリー温度の低下が大きくなってしまうからである。ｙは、０．０１〜０．０２であることが望ましい。
【００３５】
ＴｉによるＺｒの置換量を示すｚは、０．４８≦ｚ≦０．５の範囲内に優れた圧電歪定数を示す組成領域が存在する。一方、ｚが０．４８よりも小さい場合、あるいは０．５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。
【００３６】
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、Ｃｒ2Ｏ3、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。
【００３７】
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。
【００３８】
このグリーンシートの片面に、Ａｇ含有量が９０重量％以上のＡｇ／Ｐｔ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。
【００３９】
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、脱バインダーが行なわれ、１０００℃以下で本焼成が行われ、柱状積層体となる積層焼結体を得る。この柱状積層体の側面には、内部電極２の端部が露出している。
【００４０】
その後、該柱状積層体の２つの側面において、内部電極２端部を含む圧電体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５０〜１５０μｍ、積層方向の幅５０〜１００μｍの溝を形成し、該溝にシリコーンゴム等の絶縁体を充填する。以上のように、内部電極は互い違いに１層おきに絶縁され、交互に同一の外部電極に接続される。
【００４１】
この後、正極用外部電極、負極用外部電極にリード線を接続し、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、３ｋＶ／ｍｍの分極電界を印加し、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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明の圧電体を構成する圧電磁器は、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。
【００４４】
また、Ｂサイトに固溶させるＷ、Ｎｂ、Ｃｒ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同様の効果が得られる。
【００４５】
また、本発明の圧電磁器におけるペロブスカイト結晶相のＡサイトとＢサイトの原子数比（Ａ／Ｂ比）は、０．９８〜１．０２の範囲であれば、特性調整の為に変更しても問題ない。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、上記した圧電アクチュエータ４３が収納されている。
【００４９】
このような噴射装置では、圧電アクチュエータ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圧電アクチュエータ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。
【００５０】
【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Ｃｒ2Ｏ3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。
【００５１】
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１０００℃で２時間の条件で焼成した。
【００５２】
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の直流電界を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・***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。また、比誘電率の温度特性から比誘電率が極大値となる温度をキュリー温度とした。
【００５３】
尚、表１では、組成式を、Ｐｂ0.925Ｂａ0.04Ｓｒ0.03（Ｒ2/3Ｗ1/3）0.015（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）y（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）1-yＯ3と固定し、希土類元素Ｒの元素、ｙを変化させたときの圧電歪定数ｄ33、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５４】
また、表２では、組成式を、Ｐｂ0.96Ｂａ0.04（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５５】
表３では、組成式を、Ｐｂ1-e-f-gＢａeＳｒfＣａg（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）0.015（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５６】
表４では、組成式を、Ｐｂ0.93Ｂａ0.04Ｓｒ0.03（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】
表１から、（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）を含まない試料Ｎｏ．１の場合には、１０００℃での焼成では磁器密度が低く、圧電歪定数ｄ33が低いことが判る。これに対して、本発明の実施例では、磁器密度が７．４ｇ／ｃｍ3以上であり、圧電歪定数ｄ33が５００ｐＣ／Ｎ以上、キュリー温度が２９５℃以上であることが判る。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が判る。
【００６２】
また、表２から、Ｂサイトの副成分（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）、（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）による置換量の合計が１０モル％以下の場合には、キュリー温度が２９０℃以上と高いが、１０モル％よりも多くなると、キュリー温度が低下することが判る。
【００６３】
さらに、表３から、ＡサイトのＣａ、Ｓｒ、Ｂａによる置換量が１０モル％以下の場合には、キュリー温度が２８０℃以上と高く圧電歪定数ｄ33も４８５ｐＣ／Ｎ以上と大きいが、１０モル％を越えると、キュリー温度が低下することが判る。
【００６４】
【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、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大きく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ＮｂとＣｒで置換することにより、１０００℃以下の焼成温度で金属元素Ｗ、Ｙｂなどの固溶によって得られる材料の大きな圧電歪定数と高いキュリー温度を維持した圧電磁器を得ることができ、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、高いキュリー温度を保持したまま、更に圧電歪み定数を向上させることができる。従って、本発明によれば、圧電歪定数が大きくキュリー温度の高い圧電磁器を１０００℃以下の焼成温度で得ることができ、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素子を実現できる。
【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・・・圧電アクチュエータ
【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、圧電磁器と内部電極とを交互積層し圧電縦効果を応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いる。また、低電圧で大きな変位を得るために、薄層圧電磁器と内部電極を交互に積層した同時焼成型のものが種々考案されている。
【０００４】
同時焼成型の圧電アクチュエータに使用される圧電磁器は、圧電歪定数が優れていることに加え、内部電極の材料費を低減するために、焼結温度の低いものが求められている。比較的圧電性が大きく、焼結温度を低下させた材料として、例えば、特開平９−１９４２５８号公報にＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｍｎ、Ｓｂ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｚｎ、Ｎｂ）Ｏ3系圧電材料が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、車載用途など高温雰囲気下での動作が要求される圧電アクチュエータに、圧電歪定数の大きなＰｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｍｎ、Ｓｂ）Ｏ3−Ｐｂ（Ｚｎ、Ｎｂ）Ｏ3系圧電材料を用いた場合、キュリー温度が低いため、キュリー温度付近で誘電率が急激に変化す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】
本発明は、低温焼成できるとともに、キュリー温度が高く、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。
【０００８】
【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、一般式を、Ｐｂ １−ａ Ｍ ａ （Ｙｂ ２／３ Ｗ １／３ ） ｘ （Ｃｒ １／２ Ｎｂ １／２ ） ｙ （Ｚｒ １−ｚ Ｔｉ ｚ ） １−ｘ−ｙ Ｏ ３ 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種の関係を満足し、１０００℃以下の温度で焼結して成ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の圧電磁器では、Ｂサイトの一部を、ＷとＹｂ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。
【００１０】
また、Ｂサイトの一部を、ＮｂとＣｒとで置換することにより、１０００℃以下の焼成温度で、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維持した圧電磁器を得ることが可能となる。
【００１１】
さらに、Ａサイトの一部をＣａ、Ｓｒ、Ｂａで総量３モル％以上１０モル％以下置換することにより、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】
このような圧電磁器では、１０００℃以下で焼成できるとともに、２７０℃以上のキュリー温度を得ることができ、しかも高い圧電歪定数を得ることができる。これにより、製品コストが低く、しかも高温での駆動が可能で、かつ信頼性の高い積層型圧電アクチュエータを実現できる。
【００１４】
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と前記電極とが１０００℃以下の温度で同時焼結してなり、前記圧電体が、前記圧電磁器からなるとともに、前記電極中の全金属に対するＡｇ含有量が９０重量％以上であることを特徴とする。このような積層型圧電素子では、圧電磁器が、上記したように、１０００℃以下で焼成できるため、圧電体と電極を同時焼成して積層型圧電素子を作製する際に、電極中の全金属に対するＡｇ含有量を９０重量％以上とすることができ、高価なＰｔ等の貴金属の含有量を低減でき、安価な積層型圧電素子を得ることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
上記したように、積層型圧電素子は、低温で同時焼成して作製できるため、内部電極中におけるＡｇ含有量を低減して製品コストを削減でき、しかも構成する圧電磁器の圧電歪定数が大きいため、所望の変位量を少ない積層数で実現できる。これにより、低コストで噴射特性の優れた高温雰囲気での使用が可能な噴射装置を提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の積層型圧電素子である積層型圧電アクチュエータの斜視図を示すもので、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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０．５〜３ｍｍ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。
【００２２】
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。
【００２３】
内部電極２は、全金属に対するＡｇ含有量が９０重量％以上とされている。内部電極２は、Ａｇと、貴金属（Ｐｄ、Ｐｔなど）とからなり、これらの全金属中に対するＡｇ量が９０重量％以上、言い換えれば、Ｐｄ、Ｐｔなど貴金属の含有量が１０重量％以下とされている。このように貴金属量を低減できるため、低コスト化を図ることができる。低コスト化という点から、金属材料としてはＡｇのみからなることが望ましい。尚、内部電極中には、ガラスを含有していても良い。
【００２４】
そして、本発明では、圧電体１を構成する圧電磁器は、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３モル％以上１０モル％以下置換するとともに、Ｂサイトを、Ｗと、Ｎｂと、Ｃｒと、Ｙｂとで合計１．５モル％以上８モル％以下置換してなることを特徴とする。
【００２５】
金属元素ＷおよびＹｂの２種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。
【００２６】
更に、Ｂサイトの一部を金属成分Ｎｂ、およびＣｒで少量固溶させることにより、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維持した圧電磁器を、１０００℃以下の焼成温度で得ることができる。
【００２７】
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、Ｃｒと、ＹｂとによるＢサイトの置換量を８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２８０℃以上と非常に高くすることができる。なお、上記副成分による置換量が１０モル％よりも多いと、キュリー温度が低下する傾向がある。特にＢサイトに含まれる副成分の総量として好ましくは、２〜５モル％である。
【００２８】
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３モル％以上１０モル％以下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、圧電歪み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、キュリー温度向上という点から、４〜８モル％であることが望ましい。
【００２９】
本発明の圧電磁器は、一般式を、Ｐｂ1-aＭa（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）y（Ｚｒ1-zＴｉz）1-x-yＯ3と表したとき、ｘ、ｙ、ｚ、ａが、０．０１≦ｘ≦０．０５、０．００５≦ｙ≦０．０３、０．４８≦ｚ≦０．５０、０．０３≦ａ≦０．１、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が望ましい。
【００３０】
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、キュリー温度を高く維持することができるからである。一方、ａが０．０３より小さくなると圧電歪定数の向上効果が小さく、０．１よりも大きい場合にはキュリー温度が低下するからである。ａは、高いキュリー温度を維持し、圧電歪定数を向上するという点から０．０４〜０．０７であることが望ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
さらに、Ｂサイトの、Ｗ及びＹｂの置換量を示す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及びＹｂによる置換量ｘは、焼成温度を低下し、高いキュリー温度を維持するという点から、０．０１〜０．０３であることが望ましい。
【００３４】
また、Ｂサイトの（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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維持した圧電磁器を、１０００℃以下の焼成温度で得ることができるが、ｙが０．００５よりも小さい場合には、低温焼成化の効果が小さく、一方、ｙが０．０３よりも大きい場合には、他成分との組み合わせによってはキュリー温度の低下が大きくなってしまうからである。ｙは、０．０１〜０．０２であることが望ましい。
【００３５】
ＴｉによるＺｒの置換量を示すｚは、０．４８≦ｚ≦０．５の範囲内に優れた圧電歪定数を示す組成領域が存在する。一方、ｚが０．４８よりも小さい場合、あるいは０．５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。
【００３６】
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、Ｃｒ2Ｏ3、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。
【００３７】
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。
【００３８】
このグリーンシートの片面に、Ａｇ含有量が９０重量％以上のＡｇ／Ｐｔ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。
【００３９】
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、脱バインダーが行なわれ、１０００℃以下で本焼成が行われ、柱状積層体となる積層焼結体を得る。この柱状積層体の側面には、内部電極２の端部が露出している。
【００４０】
その後、該柱状積層体の２つの側面において、内部電極２端部を含む圧電体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５０〜１５０μｍ、積層方向の幅５０〜１００μｍの溝を形成し、該溝にシリコーンゴム等の絶縁体を充填する。以上のように、内部電極は互い違いに１層おきに絶縁され、交互に同一の外部電極に接続される。
【００４１】
この後、正極用外部電極、負極用外部電極にリード線を接続し、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、３ｋＶ／ｍｍの分極電界を印加し、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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明の圧電体を構成する圧電磁器は、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。
【００４４】
また、Ｂサイトに固溶させるＷ、Ｎｂ、Ｃｒ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同様の効果が得られる。
【００４５】
また、本発明の圧電磁器におけるペロブスカイト結晶相のＡサイトとＢサイトの原子数比（Ａ／Ｂ比）は、０．９８〜１．０２の範囲であれば、特性調整の為に変更しても問題ない。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、上記した圧電アクチュエータ４３が収納されている。
【００４９】
このような噴射装置では、圧電アクチュエータ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圧電アクチュエータ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。
【００５０】
【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Ｃｒ2Ｏ3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。
【００５１】
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１０００℃で２時間の条件で焼成した。
【００５２】
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の直流電界を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・***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。また、比誘電率の温度特性から比誘電率が極大値となる温度をキュリー温度とした。
【００５３】
尚、表１では、組成式を、Ｐｂ0.925Ｂａ0.04Ｓｒ0.03（Ｒ2/3Ｗ1/3）0.015（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）y（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）1-yＯ3と固定し、希土類元素Ｒの元素、ｙを変化させたときの圧電歪定数ｄ33、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５４】
また、表２では、組成式を、Ｐｂ0.96Ｂａ0.04（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５５】
表３では、組成式を、Ｐｂ1-e-f-gＢａeＳｒfＣａg（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）0.015（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５６】
表４では、組成式を、Ｐｂ0.93Ｂａ0.04Ｓｒ0.03（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）x（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）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、磁器密度、キュリー温度を求め、記載した。
【００５７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表１から、（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）を含まない試料Ｎｏ．１の場合には、１０００℃での焼成では磁器密度が低く、圧電歪定数ｄ33が低いことが判る。これに対して、本発明の実施例では、磁器密度が７．４ｇ／ｃｍ3以上であり、圧電歪定数ｄ33が５００ｐＣ／Ｎ以上、キュリー温度が２９５℃以上であることが判る。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が判る。
【００６２】
また、表２から、Ｂサイトの副成分（Ｙｂ2/3Ｗ1/3）、（Ｃｒ1/2Ｎｂ1/2）による置換量の合計が１０モル％以下の場合には、キュリー温度が２９０℃以上と高いが、１０モル％よりも多くなると、キュリー温度が低下することが判る。
【００６３】
さらに、表３から、ＡサイトのＣａ、Ｓｒ、Ｂａによる置換量が１０モル％以下の場合には、キュリー温度が２８０℃以上と高く圧電歪定数ｄ33も４８５ｐＣ／Ｎ以上と大きいが、１０モル％を越えると、キュリー温度が低下することが判る。
【００６４】
【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、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大きく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ＮｂとＣｒで置換することにより、１０００℃以下の焼成温度で金属元素Ｗ、Ｙｂなどの固溶によって得られる材料の大きな圧電歪定数と高いキュリー温度を維持した圧電磁器を得ることができ、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、高いキュリー温度を保持したまま、更に圧電歪み定数を向上させることができる。従って、本発明によれば、圧電歪定数が大きくキュリー温度の高い圧電磁器を１０００℃以下の焼成温度で得ることができ、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素子を実現できる。
【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・・・圧電アクチュエータ
Claims (3)
- 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、一般式を、Ｐｂ １−ａ Ｍ ａ （Ｙｂ ２／３ Ｗ １／３ ） ｘ （Ｃｒ １／２ Ｎｂ １／２ ） ｙ （Ｚｒ １−ｚ Ｔｉ ｚ ） １−ｘ−ｙ Ｏ ３
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種の関係を満足し、
１０００℃以下の温度で焼結して成ることを特徴とする圧電磁器。 - 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と前記電極とが１０００℃以下の温度で同時焼結してなり、前記圧電体が、請求項１に記載の圧電磁器からなるとともに、前記電極中の全金属に対するＡｇ含有量が９０重量％以上であることを特徴とする積層型圧電素子。
- 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。
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