JPS601877A - 積層型圧電体 - Google Patents

積層型圧電体

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JPS601877A
JPS601877A JP58109244A JP10924483A JPS601877A JP S601877 A JPS601877 A JP S601877A JP 58109244 A JP58109244 A JP 58109244A JP 10924483 A JP10924483 A JP 10924483A JP S601877 A JPS601877 A JP S601877A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は#d層型圧1u体、特にアクチュエータとして
用いうる温度依存性の少ないタイプの積層型圧電体に係
る。
従来の背景 セラミック圧電体が電圧′jr、断続して印加すること
によって変位することは知られており、この変位を利用
してアクチーエータ機能を満足させるためKは、セラミ
ック圧電体全核数個精層し、その変位線を大きくすれば
よい。しかし、こりした禎層型圧電体金用いてアクチュ
エータを作與し、糊々実験?行なったところ、圧′的体
の変位開二が温度上昇とともに減少し、アクチーエータ
の燃料噴射片も減少するといつ不都合が生じた。
そこで、不発明者らは、変位量が?!、?1度に依存し
ない積層型圧14体を得るために、圧′1に体の組成を
種々変えて検討したが、圧電体の変11rが8度に依存
しないものは見い出されず、温度上昇に伴なって変位量
が増力目するものと減少するものとに分類できることが
わかった。又、YR度変化に依存した圧電体の変位材の
増710率育たは減少率はほぼ一定で、@線的な変化で
あることも見られた。
発明の目的 不発明は、以上の如き問題点に鑑み、圧電体の変位線の
特性が温度変化によシ変化するの勿吟〒消または低減し
た梢R型圧゛覗体t−提供することを目的とする。
発明のイtり成 そして、上記目的を達成するために、本発明によるM層
型圧電体では、それを槽底する圧電、単体に、温度変化
に関して変位量が増7Jrl関数的に変化するものと減
少関数的に変化するものと全組み合わせて用いる。この
紹み合わせ全適当に選択することによって種層型圧電体
全体の変Iヅ+11の温度依存変化は解消lたは低減し
、アクチュエータの燃料噴射類の温度依存変化とい9間
」も解決できる。
以下、実施列を用いて詳述する。
実m列 セラミック圧電棒金#造する。所定の組成に調整した生
の原料(PbQ I T i O2+ Zrol等)あ
ルイtt予め合成した原料(PbTi0. 、 PbZ
rOs 、等)を混合した後、約800〜9000Cで
1〜5時間仮焼する。
しかる後、シート成形またはプレス成形によって板状あ
るいは棒状の成形体を作成する。これ全1150℃〜1
250℃で1〜5時間焼成した佐、研摩あるいはスライ
スして圧電単体を得る。第1図はこりして作成した圧電
単体に電極全形成し、それら全接着して一体化した俊分
極させて作った積層体に所定1花圧を印〃口したときの
変位量の温度に関するグラフである。直線(a)はxP
 b (N i 晃Nb 鉛)DBdh −yPbTi
O,−zPbZrO3(ただしx+y+z=1)糸の圧
電体の特性線で、温度上昇とともに圧電体の変位量が減
少している。面#j!(t))は[: xPb’r 1
ts−yP bZr Os ] 十αNbz Os (
ただし、x+y=t+ aはxPbTiOsyPbZr
03に対する重緻比)糸の圧電体の特性線で、温度上昇
とともにIi:+α体のに位楕が増加している。
第2図は、こうして作成した圧■7単体を組合せて製造
した本発明の実施例である梢層型圧電俸Aを示す。この
稍層型圧隘体Aは、直径約15門、厚さ約0.5市の円
板状のセラミック圧電単体101.102を複数個a/
lた長さ約40卵の円柱形である。第2商中、砂地で示
したセラミック圧電単体101は第1図の直線(a)の
特性全示す前記組成のもの、一方、無地で示したセラミ
ック圧電単体102は第1図の直線Φ)の特性を示す前
記組成のものでああ。この28類の圧In1体101.
102は第1図の1Jl(a) 、 (b)の噸き絶対
値の逆数で用いるとよい。すなわち、この天/if!i
例1 −であるから、その絶対値の逆数の比fd、 =’ :
150 43 15〇 一部1:4 となる。従って、圧電単体lO1を1 1個に対して圧′1単体102’c4個用い、かつ圧電
単体101は均一に分散して配置する。
こうした圧を狂単体の組み付けは次のようにして行なっ
た。第3図は圧電単体101.102に銀ペーストで電
極を形成した様子を示す。圧電単体101.102の円
形の主要面に直径約13喘の円形に銀ペーストを被着し
て生電極2とすると共に、銀ペーストを幅約3mmで円
周面の一部にまで延長して側面電極3を形成する。銀ペ
ーストの厚さは約5〜15マイクロト−ドルである。こ
うして′電極全形成した圧電単体101,10.2は多
数積層されると、銀ペーストの接着作用でお互いに接着
され、一体的なものとなる。#’7! Hの仕方は同じ
同きの側面′電極3が1個おきに整列する如くする。こ
うして整列した側面電極3を第4図に示す如くリード線
4で順に電気的に接続すれは、複数の圧電単体101.
102は′電気的に並列接続される。笑1祭には、第2
図に戻ると、リード線ではZ(約100メツシユのステ
ンレス製金網41全用い、その本11線の一部を妹ずし
て側面電極3と銀ペースト(図示せず)で接続する。又
、金網41の横線とR線が接触だけで父わると抵抗が大
きいので、金網41の一部42に銀ペーストまたは半田
を付着する。そして、外部へのリード線43はこの部位
42から取り出す。この接続方式であれば、作動時の圧
電体の変位を十分に吸収し、リード線4が側面電極3か
ら剥離したり、セラミック圧電体]、 01 、102
に亀裂が入ったりすることを防止できる。
こうして得られた本発明の実施例の種層型圧′亀体Aに
500vの川、正金印加し、変位−―、を?l+す定し
、その温度依存性を調べたところ、第1図の直線(e)
のように変位の温度依存性はほとんど見らiLなくなっ
た。
上記構成の圧電体Aは第5図(11) 、 (b) 、
 (c)K示すように(第51図Φ)、(C)tまそれ
ぞれ第5図(a)の線B−B、、IC−Cで切って見た
断面1図でろるり、(ν)脂製ケース10の中に収納さ
れてアクチュエータ全形成している。即ち、第5図にお
いて、11trr。
耐油性0リングでケース10と樹脂製押板19との間の
隙間全燃料が通るの全防いでいる。12は逆止弁で、燃
料?一方回にだけ流るようにしである。13はバネで、
ノズル14をノズルホルダー16に密着している。17
はl収り付はカバーであり、ケース10にネジどめしで
ある。18は台座である。尚、ケース10と、台座18
と、ノズルホルダー16とはノックピン等(図示せずン
によル相対的な位置移動が出来ないようにしである。
15は燃料(ガソリン、軽油等)の入口である。
入口15からの通路はケース10の内部全通って逆止弁
12に至る。lた、圧電体Aのリード細43は第5図(
C)に示すように、電極棒20に接続して外部電源(図
示せず)&′C接続するようにしである。
次に翫このセラミック圧゛+a体A′f!:アクチュエ
ータとして用いた時の作動について第51図ヶ用いて簡
単にd♀明する。燃料は人口15からアクチュエータ内
に燃料ポンプ(図示せず)により圧送され、逆止弁12
を通9押板19と台座18及びノズルホルダー16によ
シ形成された空間を満たす。この状態で外部のWL極棒
20を1巾してセラミック圧′覗体Aに電圧を印加する
と、第2図に示したようにセラミック圧電体Aは軸方向
に伸びる。ところが、セラミック圧電体Aの上方はケー
ス10により同市されているので、この変位は下方に同
かつて伸びる。そ9すると、押板19と台座18との隙
間が減少し、燃料の圧力が急に上列し、ノズル14は下
方に動き、ノズル14とノズルホルダー16により生じ
た隙間全通って燃料が噴出される。
燃料の圧力が下がるとノズル14がバネ13の作用によ
り上方にもどりノズルホルダー16との隙間全閉じる。
次に、セラミック圧電体Aのに4:圧印7JD ll−
止めると、セラミック圧電体Aは上方にちぢみ、押板1
9と台座18及びノズルホルダー16によシ形成された
閉間の圧力が下がるため、新たな燃料が逆止ff12ケ
通ってこの部分に供給される。このようにして作製した
アクチュエータはガソリン噴射用インジェクタ、ディー
ゼルエンジンのインジェクタ等に使用するものである。
尚、不夾施例でセラミック圧電単体101,102を多
数積層する理由は、約0.5酎当り約500Vと1−い
゛電圧を印加しているため、セラミック圧1柾単体10
1.102の厚さを厚くすると印〃口電圧金さらに大き
くしなければならないのと同時に突気の絶縁破WVt起
こしやすくなるといり問題点等も生じてくるからである
。そこで、不実M ff11では、セラミック圧電単体
101 、11) 2の厚さは0.5Bとしてこれ全多
数積層する梅造とした。
こうして作製したアクチュエータを用いて200Hz 
のパルス電圧を印加して軽油の噴射実験を行なった。噴
射量の温度依存性t−−1べたところ、第6図のIK線
(c)の如く、殆んど温度依存なく一足の噴射量葡示し
た。従って、これ金車に搭載すれば、外気温によって噴
射量が変動することがなくなり、燃料噴射機の制御が容
易になると考えられる。
比較のために、第1図の直線(a)に示す特性を持つセ
ラミック圧′亀単体lO1のみを用いて、以上の例と同
様のS層型圧電体At−作成し、同様にしてアクチュエ
ータに組み込み、軽油の噴射tt一温度を変えて測足し
た。その結果第6図の直線(a)のように、温度上昇と
ともに軽油噴射量は減少した。
これは圧電体のに付所が温就上昇とともに減少すること
に基づくものである。
尚、不発明はsiJ述の笑bGi例に限定されることは
ない。ド1えば、温度上昇とともに変位数が減少する圧
電体としてxPb(CoHNbH)On 7PbTiO
s−zPbZrO3糸他、温度上昇とともに変位量が増
7JIlする圧電体としてxPb (Bi (,5Nb
づS ) Os 7PbTiO8−zPbZr03糸他
、を用いてもよい。更には、セラミック圧電体に限るこ
となくセラミック・明晰の複合体による圧電体でもよい
。又、AI′i層に朴ける圧電単体の配置は任、蛭であ
る。伊し、誘亀用失による発生熱量の相違t−考慮する
と前d12実姉例におけるように分数配置することが好
ましい。セラミック圧電単体からの?lf、極の取り出
し方、並タリ接続の仕方も任意でアリ、硬するにセラミ
ック圧電体の圧力としての変位全吸収できる楢造であれ
ばよい。
発明の効果 以上の説明から’uJらか7zJ:′)に、本発明に、
1へシ、温度が変化しても重圧印加時出力とし°Cの変
位置が変化しないか倹く小さい積層型圧電体が提供され
、アクチュエータに組み込んでもその(a能が安定であ
る1、
【図面の簡単な説明】
第1図は矛11層型圧′tfi体の変位Inの温度に関
するグラフ、第2図は本発明の実姉例の積層型圧電体の
jIIjl而図、第面図は圧電単体のfE億構造孕示す
ための正U+*図、右9111面図、および背1川凶、
f[占41シ1は実極例の積層型圧′祇体の亀気配押図
、第51凶はアクチュエータの平面図、および縦断面図
、第6図はアクチュエータの軽油照射fit−の温度に
門するグラフでちる。 101.102・・・セラミックJF電噴体、2・・・
主電極、3・−・1目り面″枳転 4,41,42.4
3・・・配線;A・・・種層型圧th1体。 第1図 温度(°C) 第 3図 (Q) (b) (C) 第4図 第 5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、温度変化に関して圧iE単体の電圧印加時串力とし
    ての変位量が増加関数的に変化する圧電単体と減少関数
    的に変化する圧電単体と全組み合わせて積層して成るこ
    とを特r?i、とする積層型圧電体。
JP58109244A 1983-06-20 1983-06-20 積層型圧電体 Granted JPS601877A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58109244A JPS601877A (ja) 1983-06-20 1983-06-20 積層型圧電体
US06/621,624 US4570098A (en) 1983-06-20 1984-06-18 Temperature compensated stack of piezoelectric elements
DE19843422935 DE3422935A1 (de) 1983-06-20 1984-06-20 Piezoelektrischer wandler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58109244A JPS601877A (ja) 1983-06-20 1983-06-20 積層型圧電体

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