层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统

摘要

提供一种减少缺陷区域的产生、并且即使引起湿气侵入也不会产生漏电流、位移量长期不变动、能够进行稳定驱动的层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统。本发明的层叠型压电元件具备：层叠压电体层(2)及内部电极(3)而成的层叠体(7)；设于层叠体(7)的、正极的内部电极(310)及负极的内部电极(320)这两者的端部暴露出的侧面上的无机涂层(5)，其特征在于，在无机涂层(5)的内部分散地包含以内部电极(3)含有的金属元素为主成分的金属粒子。

权利要求

1.一种层叠型压电元件，其特征在于，该层叠型压电元件具备：层叠压电体层与作为正极及负极的内部电极而成的层叠体；

设于该层叠体的、所述正极的内部电极及所述负极的内部电极这两者的端部暴露出的侧面上的无机涂层，在该无机涂层的内部分散地包含有以所述内部电极含有的金属元素为主成分的金属粒子。

2.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其特征在于，所述金属粒子偏向所述无机涂层的表面侧地进行分布。

3.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其中，在所述无机涂层的、所述层叠体的侧面侧设有空穴。

4.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其中，所述无机涂层由压电材料构成。

5.根据权利要求1所述的层叠型压电元件，其中，所述内部电极含有的金属元素为银，所述金属粒子为银粒子。

6.一种压电促动器，其具备：权利要求1所述的层叠型压电元件；将该层叠型压电元件收容于内部的壳体。

7.一种喷射装置，其特征在于，该喷射装置具备：具有喷射孔的容器；权利要求1所述的层叠型压电元件，蓄积在所述容器内的流体在所述层叠型压电元件的驱动下从所述喷射孔喷出。

8.一种燃料喷射系统，其特征在于，该燃料喷射系统具备：

蓄积高压燃料的共轨；

对蓄积于该共轨的所述高压燃料进行喷射的权利要求7所述的喷射装置；

向所述共轨供给所述高压燃料的压力泵；

向所述喷射装置赋予驱动信号的喷射控制单元。

说明书

层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、

喷射装置以及燃料喷射系统

技术领域

[0001] 本发明涉及例如作为压电驱动元件(压电促动器)、压力传感器元件及压电电路元件等使用的层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统。

背景技术

[0002] 层叠型压电元件基本上包括：层叠压电体层及内部电极层而成的层叠体；与该层叠体的侧面接合并与内部电极层电连接的外部电极。

[0003] 在此，以往的层叠型压电元件为了防止在层叠体的表面产生漏电流而引起位移量的变动，而实施由硅酮树脂等有机材料、玻璃等无机材料构成的外包装涂层。并且，已知有使用尤其是耐热性、耐湿性良好的陶瓷涂层(陶瓷被覆层)作为无机材料的外包装涂层(无机涂层)的层叠型压电元件(参照专利文献1)。

[0004] 在先技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2001-135871号公报

发明内容

[0007] 发明要解决的技术问题

[0008] 然而，使在层叠体的表面设置了由玻璃、陶瓷构成的无机涂层的层叠型压电元件在高温、高湿下长期驱动时，由于层叠体伸长时产生的应力，而在无机涂层中的玻璃部分(陶瓷的情况下为晶界部分)产生缺陷区域，并且由于湿气侵入而产生金属离子沿着缺陷区域移动的迁移，从而可能会有漏电流流动。而且，由于产生漏电流而可能引起层叠型压电元件的位移量变小。

[0009] 本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种减少缺陷区域的产生、并且即使引起湿气侵入也不会产生漏电流、位移量长期不变动、能够进行稳定驱动的层叠型压电元件及具备该层叠型压电元件的压电促动器、喷射装置以及燃料喷射系统。

[0010] 用于解决技术问题的技术手段

[0011] 本发明的特征在于，具备：层叠压电体层与作为正极及负极的内部电极而成的层叠体；设于该层叠体的、所述正极的内部电极及所述负极的内部电极这两者的端部暴露出的侧面上的无机涂层，在该无机涂层的内部分散地包含以所述内部电极含有的金属元素为主成分的金属粒子。

[0012] 在此，优选的是，所述金属粒子偏向所述无机涂层的表面侧地进行分布。

[0013] 在此，优选的是，在所述无机涂层的、所述层叠体的侧面侧设有空穴。

[0014] 另外，优选的是，所述无机涂层由压电材料构成。

[0015] 另外，优选的是，所述内部电极含有的金属元素为银，所述金属粒子为银粒子。

[0016] 本发明的压电促动器的特征在于，具备：上述任一个本发明的层叠型压电元件；将所述层叠型压电元件收容于内部的壳体。

[0017] 本发明的喷射装置的特征在于，具备：具有喷射孔的容器；上述任一个本发明的层叠型压电元件，蓄积在所述容器内的流体在所述层叠型压电元件的驱动下从所述喷射孔喷出。

[0018] 本发明的燃料喷射系统的特征在于，具备：蓄积高压燃料的共轨；对蓄积于该共轨的所述高压燃料进行喷射的上述本发明的喷射装置；向所述共轨供给所述高压燃料的压力泵；向所述喷射装置赋予驱动信号的喷射控制单元。

[0019] 发明效果

[0020] 根据本发明的层叠型压电元件，利用无机涂层中的金属粒子能够减少缺陷区域的产生而抑制漏电流的产生，因此，层叠型压电元件的位移量长期不变动，能够进行稳定驱动。

附图说明

[0021] 图1是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的一例的立体图。

[0022] 图2是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一例的立体图。

[0023] 图3是图1、2所示的A-A线剖面的剖视图的一例。

[0024] 图4是图1、2所示的A-A线剖面的剖视图的另一例。

[0025] 图5是图1、2所示的A-A线剖面的剖视图的又一例。

[0026] 图6是表示本发明的压电促动器的实施方式的一例的简要剖视图。

[0027] 图7是表示本发明的喷射装置的实施方式的一例的简要剖视图。

[0028] 图8是表示本发明的燃料喷射系统的实施方式的一例的简图。

具体实施方式

[0029] 以下，参照附图，详细说明本发明的层叠型压电元件的实施方式的一例。

[0030] 图1是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的一例的立体图，是在两个侧面上实施了无机涂层的例子。图2是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一例的立体图，是在所有的侧面上实施了无机涂层的例子。图3是图1及图2所示的A-A线剖面的剖视图的一例。而且，图4及图5是形成有双层结构的无机涂层的例子。

[0031] 如图1及图3所示，本例的层叠型压电元件1设有：层叠压电体层2及内部电极3而成的层叠体7；在层叠体7的一对侧面上与内部电极3电连接的外部电极6，在所述层叠型压电元件1中，在层叠体7的、正极的内部电极310及负极的内部电极320这两者的端部暴露出的另一对侧面上设有无机涂层5，在无机涂层5的内部分散地包含有以内部电极3含有的金属元素为主成分的金属粒子51。

[0032] 构成层叠型压电元件1的层叠体7例如交替地层叠压电体层2与内部电极3而成，且内部电极3每隔一层交替地形成正极的内部电极310与负极的内部电极320而成。层叠体7形成为例如长0.5～10mm、宽0.5～10mm、高1～100mm的长方体状。

[0033] 构成层叠体7的压电体层2由具有压电特性的压电陶瓷构成，可以使用例如PbZrO3-PbTiO3(PZT：锆钛酸铅)等的钙钛矿型氧化物。该压电体层2的厚度例如为3μm～250μm。

[0034] 另外，构成层叠体7的内部电极3与压电体层2交替层叠而从上下夹持压电体层2，并按照层叠顺序配置正极的内部电极310及负极的内部电极320，由此向夹在内部电极3之间的压电体层2施加驱动电压。内部电极3(正极的内部电极310、负极的内部电极320)例如由银钯(Ag-Pd)等金属构成。在图1所示的例子中，正极的内部电极310及负极(或接地极)的内部电极320分别向层叠体7的对置的一对侧面交替地导出，并与接合于层叠体7的侧面的一对外部电极6电连接。该内部电极3的厚度例如为0.1μm～5μm。

[0035] 一对外部电极6例如通过涂敷由银和玻璃构成的糊剂并烧结而形成，与层叠体7的侧面接合，并与向层叠体7的对置的侧面交替地导出的内部电极3分别电连接。该外部电极6的厚度例如为1～500μm。

[0036] 另外，在图1所示的层叠体7的对置的另一对侧面，正极的内部电极310及负极(或接地极)的内部电极320这两者导出，该两者的电极的端部暴露出。并且，无机涂层5粘附在层叠体7的、正极的内部电极310及负极的内部电极320这两者的端部暴露出的对置的另一对侧面上。该侧面是未形成外部电极6的面。

[0037] 作为无机涂层5的材料，列举有例如压电材料、氧化铝等，但优选由杨氏模量低的压电材料构成。通过利用压电材料形成无机涂层5，结晶能够歪斜，因此能够追随层叠体7的位移，不易发生无机涂层5的剥离。而且，在从内部电极3泄漏的漏电场(在未被电极夹持的区域产生的电场)的作用下，无机涂层5进行与相邻的压电体层2相同方向的位移，因此能够追随层叠体7的伸缩。尤其是通过设为与压电体层2同种的压电材料例如PbZrO3-PbTiO3(PZT：锆钛酸铅)，能够抑制由烧结冷却时的热膨胀差引起的无机涂层5的剥离。而且，能够抑制烧结时产生的从压电体层2向无机涂层5的微量成分的扩散引起的压电体层2的特性下降。该无机涂层5的厚度例如为1～500μm。

[0038] 而且，如图3所示，在无机涂层5的内部分散地包含有以内部电极3含有的金属元素为主成分的金属粒子51。

[0039] 在此所谓分散是指金属粒子51彼此的间隔的平均值比金属粒子51的粒径的平均值大，例如金属粒子51彼此的间隔的平均值为0.1～100μm。该值通过如下能够求出：利用扫描型电子显微镜(SEM)等电子显微镜或金属显微镜观察截面，测定任意的线段间含有的粒子间的个数及粒子间的距离，并将该粒子间的距离的总和距离除以粒子间的个数，从而能够求出该值。

[0040] 如此，通过在无机涂层5的内部分散有以内部电极3含有的金属元素为主成分的金属粒子51，即使从外部向无机涂层5施加冲击等应力，利用使应力传播发生衍射等的效果，也能够抑制裂纹的进展(减少缺陷区域的产生)。因此，能够抑制由于金属离子沿着缺陷区域移动的迁移而漏电流流动的情况。

[0041] 作为包含在无机涂层5的内部的金属粒子51，由于具有比构成无机涂层5的陶瓷粒子小的粒径，而容易使传播来的应力发生衍射，因此优选。具体而言，优选为，陶瓷粒子的粒径为0.1～20μm，金属粒子51的粒径为0.05～2μm，金属粒子51的粒径为比陶瓷粒子的粒径小的值。在此所谓粒径分别是指平均粒径，通过如下求出：利用扫描型电子显微镜(SEM)等电子显微镜或金属显微镜观察截面，测定任意的线段间包含的粒子的个数和横切粒子的线段的长度，并将该线段的长度的总和距离除以粒子数，从而求出平均粒径。

[0042] 另外，固体中的金属离子由菲克定律支配而引起扩散。金属离子使离子化了的氧空位从浓度高的内部电极3及压电体层2朝向浓度低的无机涂层5反向移动进行电荷补偿地在晶界中移动。并且，在无机涂层5中的金属粒子51的附近，金属离子进行电荷的交换而使氧空位消失并凝聚于金属粒子51。因此，能够抑制无机涂层5中的晶界处的金属离子的存在，因此即使湿气侵入也能够抑制漏电流的产生，由此，层叠型压电元件1的位移量长期不变动，能够进行稳定驱动。

[0043] 此外，即使在高温、高湿下连续驱动的情况下，无机涂层5也牢固地与层叠体7的侧面接合，能够抑制无机涂层5发生剥离的情况及由于来自侧面的湿气侵入而发生迁移从而产生漏电流的情况。而且，由于被覆层为无机涂层5，因此即使在树脂的被覆层无法耐受的高温下的使用中也没有问题。

[0044] 在此，作为金属粒子51，只要以内部电极3含有的金属元素为主成分即可，例如若内部电极3含有的金属元素为铜，则金属粒子51可列举与铜粒子的组合，若内部电极3含有的金属元素为银，则金属粒子51可列举与银粒子的组合。特别是银，由于柔软，因此在能够进行应力吸收这一点上有效。而且，银在室温附近的温度域中，与氧化物相比能够作为金属稳定地存在，因此通过预先使银粒子作为金属粒子51分散在无机涂层5中，即使银离子从内部电极3扩散到无机涂层5中，银离子在无机涂层5中也不会作为氧化银析出，能在金属粒子51的附近进行电荷的交换而选择性地凝聚于金属粒子51从而被捕获，因此优选。

[0045] 在此，无机涂层5并不限定为图1所示那样的仅粘附于未形成外部电极6的面上，也可以如图2所示地粘附于包括形成有外部电极6的面在内的所有的侧面。需要说明的是，在图2中形成有外部电极6的面上，在形成有外部电极6的区域及其附近区域，正极的内部电极310或负极的内部电极320中的任一方的端部暴露出，而在除此以外的区域，正极的内部电极310及负极的内部电极320这两者的端部暴露出。通过形成为这样的结构，能够从所有方位控制从内部电极3移动的金属离子，更不易发生剥离，因此优选。

[0046] 另外，通过将无机涂层5也粘附于外部电极6的表面及与外部电极6连接的外部引线构件的表面，能够完全抑制金属离子向不同的极的移动，从而能够稳定驱动层叠型压电元件1。

[0047] 并且，无机涂层5可以设置在层叠体7的、除了正极的内部电极310及负极的内部电极320这两者的端部暴露出的侧面之外的所有其他侧面上，但是从层叠体7的伸缩容易这样的观点出发，如图1所示那样设置成将所述其他侧面中的至少正极的内部电极310及负极的内部电极320这两者的端部覆盖的程度即可。即，在层叠体7的、所述其他侧面中的正极的内部电极310及负极的内部电极320的端部未暴露出的接近两端的区域可以不设置无机涂层5。

[0048] 另外，无机涂层5含有的金属粒子51优选偏向无机涂层5的表面侧地进行分布。金属离子的扩散朝向无机涂层5中的金属粒子51发生，因此能够将金属离子的移动方向可靠地形成为从不同极的电极离开的方向。

[0049] 利用扫描型电子显微镜(SEM)等电子显微镜或金属显微镜观察层叠型压电元件1的截面，测定并比较从无机涂层5的表面侧到厚度的三分之一为止的距离包含的金属粒子51的个数与其他的任意区域包含的金属粒子的个数，由此能够判别金属粒子51偏向无机涂层5的表面侧地进行分布的情况。

[0050] 为了使无机涂层5含有的金属粒子51偏向无机涂层5的表面侧地分布，例如，如图4所示，可以设为不含有金属粒子51的层叠体侧面侧的无机涂层5A与含有金属粒子51的表面侧的无机涂层5B这双层结构的无机涂层5。

[0051] 此时，与内部电极3之间(正极的内部电极310与负极的内部电极320之间)的距离相比，层叠体侧面侧的无机涂层5A越薄，扩散距离越短，因此更优选。需要说明的是，表面侧的无机涂层5B中的金属粒子51的分散程度及粒径与图1所示的例子的情况相同。

[0052] 而且，层叠型压电元件1的位移量在层叠体7的层叠方向的端部最大，因此，在无机涂层5中也是在层叠方向的端部施加的应力最大，因此，从位于层叠体7的层叠方向的端部的内部电极3向无机涂层5中的玻璃部分(在陶瓷的情况下为晶界部分)产生缺陷区域，内部电极3含有的金属离子沿着缺陷区域而到达不同极的内部电极3，从而容易流动漏电流。因此，如图5所示，无机涂层5含有的金属粒子优选偏向层叠体7的层叠方向的端部地进行分布。

[0053] 由此，利用金属离子从浓度高的内部电极3朝向浓度低的无机涂层5中的金属粒子51扩散而凝聚，能够抑制金属离子在晶界处的存在并抑制漏电流的产生。其结果是，层叠型压电元件1的位移量更长期不变动，能够进行稳定驱动。

[0054] 此外，优选在无机涂层5的层叠体7的侧面侧设有空穴。这是由于：通过设置空穴，能够缓和与层叠体7接触的无机涂层5的应力。尤其是在双层结构的情况下，能够抑制第一层的晶界的龟裂，因此抑制沿着晶粒间的间隙向不同的电极移动的离子的路径。

[0055] 需要说明的是，作为空穴直径，例如为0.05～2μm的直径，通过使空穴分布在内部电极3之间(正极的内部电极310与负极的内部电极320之间)附近的无机涂层5上，能够提高应力缓和效果，能够抑制晶界的龟裂，因此能够抑制沿着晶粒间的间隙向不同的电极移动的离子的路径。

[0056] 通过利用扫描型电子显微镜(SEM)等电子显微镜或金属显微镜观察层叠型压电元件1的截面，能够判别空穴分布在无机涂层5的层叠体7的侧面侧的情况，通过测定并比较从无机涂层5的层叠体侧面侧到厚度的三分之一为止的距离包含的空穴的个数(比率)与其他的任意区域包含的空穴的个数(比率)，能够判别空穴在无机涂层5中较多地存在于层叠体侧面侧的情况。

[0057] 并且，利用焊料、导电性粘结剂等导电性连接构件将图6所示那样的外部引线构件9连接固定于外部电极6，从外部引线构件9施加0.1～3kV/mm的直流电场，对构成层叠体7的压电体层2进行极化，由此能够对层叠型压电元件1整体进行极化。

[0058] 该层叠型压电元件1通过借助图6所示那样的外部引线构件9将外部电极6与外部的电源相连接，向压电体层2施加驱动电压，能够利用反压电效应使各压电体层2较大地位移。

[0059] 接下来，说明本例的层叠型压电元件1的制造方法。

[0060] 首先，制作作为压电体层2的压电陶瓷生片。具体而言，将压电陶瓷的煅烧粉末(仮焼粉末、calcined powder)、由丙烯酸系或丁缩醛系等的有机高分子构成的粘合剂与增塑剂混合，而制作陶瓷料浆。并且，通过使用刮刀法或压延辊法等带成型法，使用该陶瓷料浆来制作压电陶瓷生片。作为压电陶瓷只要具有压电特性即可，例如可以使用由锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)构成的钙钛矿型氧化物等。而且，作为增塑剂，可以使用邻苯二甲酸二丁酯(DBP)或邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等。

[0061] 接下来，制作成为内部电极3的内部电极用导电性糊剂。具体而言，通过向银-钯合金的金属粉末添加混合粘合剂及增塑剂，而制作内部电极用导电性糊剂。需要说明的是，也可以取代银-钯合金而将银粉末与钯粉末混合。

[0062] 接下来，以内部电极层3的图案、例如通过丝网印刷法将内部电极用导电性糊剂涂敷在上述的压电陶瓷生片上。

[0063] 接下来，将涂敷有内部电极用导电性糊剂的压电陶瓷生片层叠规定张数。

[0064] 然后，在规定的温度下进行了脱粘合剂处理之后，在900～1200℃的温度下进行烧成。

[0065] 接下来，对于烧成而得到的层叠体，使用平面磨床等以成为规定的形状的方式对侧面实施磨削加工处理。由此，制作出压电体层2及内部电极3交替地层叠而成的层叠体7。

[0066] 然后，向陶瓷、玻璃等无机粉末中添加以内部电极含有的金属元素为主成分的金属粒子，并混合粘合剂、增塑剂而制作成无机涂层用糊剂，使用丝网印刷、浸渍等方法将制作成的该无机涂层用糊剂涂敷在层叠体7侧面，在500～1200℃的温度下进行烧结。此时，在外部电极6的形成面上未涂敷无机涂层用糊剂，或者在外部电极6的形成面上涂敷无机涂层用糊剂而在烧结后通过研磨将无机涂层用糊剂去除。需要说明的是，无机涂层用糊剂含有的陶瓷粉末优选为压电陶瓷的煅烧粉末，进一步优选为与压电体层2相同的组成的陶瓷粉末。

[0067] 在此，为了如图4所示那样使无机涂层5含有的金属粒子51偏向无机涂层5的表面侧地分布，可列举在涂敷了不含有金属粒子的糊剂之后，向其表面涂敷分散有金属粒子51的糊剂并进行烧成的方法。

[0068] 需要说明的是，关于使金属粒子51分散在无机涂层5中的方法，只要不使金属粒子51覆盖在无机涂层5的表面而使金属粒子51分散而散布在无机涂层5之中即可，也可以是上述以外的方法。

[0069] 然后，将以银为主成分、含有玻璃的银玻璃导电性糊剂以外部电极6的图案印刷在层叠体7的导出有内部电极3的侧面，在650～750℃下进行烧结，形成外部电极6。

[0070] 接下来，利用焊料、导电性粘结剂等导电性连接构件将外部引线构件9连接固定于外部电极6。

[0071] 然后，从与一对外部电极6分别连接的外部引线构件9施加0.1～3kV/mm的直流电场，对构成层叠体7的压电体层2进行极化，由此，层叠型压电元件1整体发生极化。该层叠型压电元件1通过借助外部引线构件9将外部电极6与外部的电源相连接，向压电体层2施加驱动电压，能够借助反压电效应使各压电体层2较大地位移。由此，该层叠型压电元件1例如能够使用于压电促动器，或者能够作为用于向发动机喷射供给燃料的机动车用燃料喷射阀发挥功能。

[0072] 接下来，说明本发明的压电促动器的实施方式的例子。图6是表示本发明的压电促动器的实施方式的一例的简要剖视图。

[0073] 如图6所示，本例的压电促动器11将层叠型压电元件1收容于壳体13中而构成。

[0074] 具体而言，壳体13由上端封闭且下端开口的壳体主体15和以封闭壳体主体15的开口的方式安装于壳体主体15的盖构件17构成，以使层叠型压电元件1的两端面与壳体13的上端内壁及下端内壁分别抵接的方式将层叠型压电元件1与例如不活泼气体一起封入并收容于壳体13的内部。

[0075] 壳体主体15及盖构件17由SUS304、SUS316L等金属材料形成。

[0076] 壳体主体15是上端封闭且下端开口的筒状体，以沿着层叠体7的层叠方向能够伸缩的方式成为例如波纹(蛇腹)形状。而且，盖构件17以封闭壳体主体15的开口的方式形成为例如板状。在盖构件17上形成有两个能够供外部引线构件9穿过的贯通孔，使外部引线构件9穿过贯通孔而使外部电极6与外部电导通。并且，向贯通孔的间隙填充软质玻璃等，将该外部引线构件9固定，并防止外气的侵入。

[0077] 根据本例的压电促动器11，能够长期稳定地进行驱动。

[0078] 接下来，说明本发明的喷射装置的实施方式的例子。图7是表示本发明的喷射装置的实施方式的一例的简要剖视图。

[0079] 如图7所示，本例的喷射装置19在一端具有喷射孔21的收纳容器(容器)23的内部收纳上述例子的层叠型压电元件1而成。

[0080] 在收纳容器23内配设有能够对喷射孔21进行开闭的针阀25。在喷射孔21内配设有流体通路27，该流体通路27根据针阀25的动作而能够与喷射孔21相连通。该流体通路27与外部的流体供给源连结，始终以高压向流体通路27供给流体。因此，当针阀25将喷射孔21打开时，供给到流体通路27中的流体从喷射孔21向外部或相邻的容器例如内燃机的燃料室(未图示)喷出。

[0081] 针阀25的上端部的直径变大，成为活塞31，该活塞31与形成于收纳容器23的汽缸29之间能够滑动。并且，上述例子的层叠型压电元件1与活塞31相连而收纳在收纳容器23内。

[0082] 在这样的喷射装置19中，当层叠型压电元件1被施加电压而伸长时，按压活塞31，针阀25将与喷射孔21连通的流体通路27封闭，停止流体的供给。而且，当电压的施加停止时，层叠型压电元件1收缩，盘簧33将活塞31压回，流体通路27打开而喷射孔21与流体通路27连通，从喷射孔21进行流体的喷射。

[0083] 需要说明的是，也可以通过向层叠型压电元件1施加电压而使流体通路27打开，并通过停止电压的施加而将流体通路27封闭。

[0084] 另外，本例的喷射装置19也可以构成为，包括具有喷射孔21的容器23及上述例子的层叠型压电元件1，并通过层叠型压电元件1的驱动而使填充在容器23内的流体从喷射孔21喷出。即，层叠型压电元件1未必非要处于容器23的内部，只要构成为通过层叠型压电元件1的驱动而向容器23的内部施加用于控制流体的喷射的压力即可。需要说明的是，在本例的喷射装置19中，流体除了燃料、墨液等之外，还包括导电性糊剂等各种液体及气体。通过使用本例的喷射装置19，能够长期稳定地控制流体的流量及喷出时机。

[0085] 若将采用了上述例子的层叠型压电元件1的本例的喷射装置19用于内燃机，则与以往的喷射装置相比，能够在更长的期间内高精度地向发动机等内燃机的燃烧室喷射燃料。

[0086] 接下来，说明本发明的燃料喷射系统的实施方式的例子。图8是表示本发明的燃料喷射系统的实施方式的一例的简图。

[0087] 如图8所示，本例的燃料喷射系统35具备：蓄积作为高压流体的高压燃料的共轨37；对蓄积于该共轨37的高压流体进行喷射的多个上述例子的喷射装置19；向共轨37供给高压流体的压力泵39；向喷射装置19赋予驱动信号的喷射控制单元41。

[0088] 喷射控制单元41基于外部信息或来自外部的信号来控制高压流体的喷射的量及时机。例如，在发动机的燃料喷射中使用本例的燃料喷射系统35的情况下，能够边利用传感器等感知发动机的燃烧室内的状况边控制燃料喷射的量及时机。压力泵39起到从燃料罐43将流体燃料以高压向共轨37供给的作用。例如在发动机的燃料喷射系统35的情况下，设为1000～2000气压(约101MPa～约203MPa)左右、优选1500～1700气压(约152MPa～约172MPa)左右的高压地向共轨37送入流体燃料。在共轨37中，蓄积从压力泵
39送来的高压燃料，并适当地向喷射装置19送入。喷射装置19如前述那样从喷射孔21将一定的流体向外部或相邻的容器喷射。例如，在喷射供给燃料的对象为发动机时，将高压燃料从喷射孔21呈雾状地喷射到发动机的燃烧室内。

[0089] 根据本例的燃料喷射系统35，能够长期稳定地进行高压燃料的所希望的喷射。

[0090] 需要说明的是，本发明并未限定为上述的实施方式的例子，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。例如，层叠型压电元件1中的外部电极6在上述例子中在层叠体7的对置的两个侧面上各形成一个，但也可以将两个外部电极6形成在层叠体7的相邻的侧面上，还可以形成在层叠体7的同一侧面上。而且，层叠体7的与层叠方向正交的方向上的截面形状除了上述的实施方式的例子的四边形形状以外，也可以是六边形形状、八边形形状等多边形形状、圆形形状或将直线与圆弧组合的形状。

[0091] 本例的层叠型压电元件1例如在压电驱动元件(压电促动器)、压力传感器元件及压电电路元件等中使用。作为驱动元件，可列举例如机动车发动机的燃料喷射装置、墨喷射器那样的液体喷射装置、光学装置那样的精密定位装置、振动防止装置。作为传感器元件，可列举例如燃烧压力传感器、爆震传感器、加速度传感器、载荷传感器、超声波传感器、感压传感器及横摆率传感器。而且，作为电路元件，可列举例如压电回转仪、压电开关、压电变压器及压电断路器。

[0092] 实施例

[0093] 以下，说明本发明的层叠型压电元件的实施例。

[0094] 如下制作具备本发明的层叠型压电元件的压电促动器。首先，制作出将平均粒径为0.4μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷的煅烧粉末、粘合剂及增塑剂混合在一起的陶瓷料浆。使用该陶瓷料浆，通过刮刀法制作出厚度100μm的作为压电体层的压电陶瓷生片。

[0095] 接下来，向银-钯合金中添加粘合剂，制作出作为内部电极的内部电极用导电性糊剂。此时的银-钯比率为银95质量％-钯5质量％。

[0096] 接下来，利用丝网印刷法在压电陶瓷生片的一面上印刷内部电极用导电性糊剂。

[0097] 接下来，以300张印刷有内部电极用导电性糊剂的压电陶瓷生片为中心，在其上下的层上层叠总计15张未印刷内部电极用导电性糊剂的压电陶瓷生片。

[0098] 然后，通过将其在980～1100℃下进行烧成而得到了层叠体。使用平面磨床将得到的层叠体磨削而形状加工成规定的形状。

[0099] 接下来，向与前述的压电陶瓷为同一组成的煅烧粉末和以内部电极含有的金属元素为主成分的金属的粉末中添加粘合剂及增塑剂而制作成无机涂层用糊剂。具体而言，向平均粒径0.4μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷的煅烧粉末中混合平均粒径0.5μm的银或银-钯合金的粉末，在金属粉末的含量成为5～20质量％之后，添加粘合剂及增塑剂而制作成无机涂层用糊剂。

[0100] 将该无机涂层用糊剂印刷在外部电极形成面以外的层叠体侧面上，干燥后在980～1100℃的温度下进行了烧结。烧结后的无机涂层的厚度为10μm。

[0101] 而且，在该无机涂层用糊剂印刷干燥后，再次印刷无机涂层用糊剂、干燥后在980～1100℃的温度下进行了烧结的试料的无机涂层的厚度为20μm。

[0102] 接下来，将向银粉末中添加玻璃、粘合剂及增塑剂而制作成的银玻璃糊剂以外部电极的图案印刷在层叠体的侧面，干燥后在700℃下进行烧结，形成了外部电极。然后，使用焊料将作为外部引线构件的引线连接固定于该外部电极。

[0103] 通过以上所述，制作出本发明实施例的层叠型压电元件(试料编号2～4)，其包括：层叠压电体层及内部电极而成的层叠体；与该层叠体的侧面接合而与内部电极电连接的外部电极；粘附在层叠体的侧面上的无机涂层。

[0104] 需要说明的是，试料编号2是使平均粒径0.5μm的银粒子以约5μm的间隔分散在平均粒径2μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷的晶界中而成的厚度10μm的无机涂层。

[0105] 试料编号3是在由平均粒径2μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷构成的厚度10μm的无机涂层之上，形成使平均粒径1μm的银粒子以约2μm的间隔分散在平均粒径2μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷的晶界中而成的厚度10μm的无机涂层，从而形成为总计20μm的厚度的无机涂层。

[0106] 试料编号4是在由平均粒径2μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷构成的厚度10μm的无机涂层之上，形成使平均粒径1μm的银钯粒子以约2μm的间隔分散在平均粒径2μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷的晶界中而成的厚度10μm的无机涂层，从而形成为总计20μm的厚度的无机涂层。

[0107] 另一方面，作为比较例(试料编号1)，仅利用平均粒径0.4μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷的煅烧粉末来制作无机涂层用糊剂，准备了由平均粒径2μm的以锆钛酸铅(PZT：PbZrO3-PbTiO3)为主成分的压电陶瓷构成的厚度10μm的无机涂层。

[0108] 接下来，对于试料编号1～试料编号4的各层叠型压电元件，经由外部引线构件向外部电极施加15分钟的3kV/mm的直流电场，进行了压电体层的极化处理。

[0109] 对于所述试料编号1～4的层叠型压电元件，进行了如下的试验：分别在150℃的6
气氛下以150Hz的频率施加0V～+160V的交流电压，在连续驱动了1×10 次之后，在85℃、
85％RH的气氛下，施加300小时的DC150V。其结果如表1所示。

[0110] [表1]

[0111]*

[0112] 记号表示本发明范围外的试料

[0113] 上述试验的结果可知，本发明的实施例的层叠型压电元件(试料编号2～4)在连6
续驱动了1×10 次之后，在高温高湿的环境下即使施加DC电压而发生位移，在层叠体的侧面也没有产生漏电流，具备位移量不变动的高可靠性。在试验后，将这些试料切断而利用扫描型电子显微镜(SEM)对无机涂层内进行了观察，既没有裂纹也没有无机涂层内的迁移。

[0114] 相对于此，比较例的层叠型压电元件(试料编号1)施加0V～+160V的交流电压，6
连续驱动了1×10 次，位移量下降，因此将试料切断而利用扫描型电子显微镜(SEM)对无机涂层内进行观察，结果由于层叠体因伸缩产生的应力，而在无机涂层中的内部电极的端部与端部之间产生了多个由于产生漏电流引起的裂纹。

[0115] 再次准备试料编号1的样品，施加0V～+160V的交流电压并连续驱动，结果同样地位移量发生下降。进一步进行在85℃、85％RH的气氛下施加DC150V的试验，结果在经过100小时后在无机涂层表面产生了火花。将该试料切断而利用扫描型电子显微镜(SEM)对无机涂层内进行了观察，结果能够确认到，由于在高温高湿的环境下施加了DC电压，因此内部电极的银发生迁移，通过在无机涂层产生的裂纹内而移动。

[0116] 符号说明

[0117] 1…层叠型压电元件

[0118] 2…压电体层

[0119] 3…内部电极

[0120] 310…正极的内部电极

[0121] 320…负极的内部电极

[0122] 5…无机涂层

[0123] 5A…层叠体侧面侧的无机涂层

[0124] 5B…表面侧的无机涂层

[0125] 51…金属粒子

[0126] 6…外部电极

[0127] 7…层叠体

[0128] 9…外部引线构件

[0129] 11…压电促动器

[0130] 13…壳体

[0131] 15…壳体主体

[0132] 17…盖构件

[0133] 19…喷射装置

[0134] 21…喷射孔

[0135] 23…收纳容器(容器)

[0136] 25…针阀

[0137] 27…流体通路

[0138] 29…汽缸

[0139] 31…活塞

[0140] 33…盘簧

[0141] 35…燃料喷射系统

[0142] 37…共轨

[0143] 39…压力泵

[0144] 41…喷射控制单元

[0145] 43…燃料罐