[發(fā)明專利]層疊型壓電元件、噴射裝置以及燃料噴射系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980133583.2
• 申請(qǐng)日: 2009-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN102132433A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 川元智裕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 京瓷株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L41/083
• 分類號(hào): H01L41/083;F02M51/00;F02M51/06;H01L41/187;H01L41/22;H02N2/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及層疊型壓電元件、使用該層疊型壓電元件的噴射裝置以及燃料噴射系統(tǒng)。本發(fā)明的層疊型壓電元件例如用于驅(qū)動(dòng)元件(壓電執(zhí)行器)、傳感器元件及電路元件。作為驅(qū)動(dòng)元件，例舉例如機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射裝置、噴墨頭那樣的液體噴射裝置、光學(xué)裝置那樣的精密定位裝置、防振裝置。作為傳感器元件，例舉例如燃燒壓力傳感器、爆震傳感器、加速度傳感器、負(fù)載傳感器、超聲波傳感器、壓敏傳感器及偏航速率傳感器。另外，作為電路元件，例舉例如壓電陀螺儀、壓電開關(guān)、壓電變壓器及壓電斷路器。

背景技術(shù)

以往，已知有如下的層疊型壓電元件，其具有多個(gè)壓電體層隔著內(nèi)部電極層而層疊的層疊體，并且在該層疊體的側(cè)面形成有一對(duì)外部電極。該層疊型壓電元件具有如下結(jié)構(gòu)，即在層疊體的對(duì)置的側(cè)面分別形成有正極的外部電極和負(fù)極的外部電極，內(nèi)部電極層與這些外部電極交替電連接，通過經(jīng)由外部電極向內(nèi)部電極層之間的壓電體層施加電壓，在層疊方向上可以得到位移。該位移的主要原因與在構(gòu)成層疊體的壓電體層的晶粒存在的疇壁的移動(dòng)相對(duì)應(yīng)。已知該疇壁的移動(dòng)受晶粒之間的晶界約束(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-191397號(hào)公報(bào)

對(duì)于上述那樣的層疊型壓電元件而言，存在如下課題，即疇壁的移動(dòng)受壓電體層的晶界約束而導(dǎo)致響應(yīng)速度變慢。而且，與疇壁的移動(dòng)受壓電體層的晶界約束相對(duì)應(yīng)地，存在層疊型壓電元件的位移量減小的課題。并且，為了減少壓電體層的晶界，雖然可以增大晶粒，但當(dāng)壓電體層的晶粒大時(shí)，壓電陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度減小，故存在因連續(xù)驅(qū)動(dòng)而導(dǎo)致在構(gòu)成層疊型壓電元件的壓電陶瓷即壓電體層產(chǎn)生裂紋并且位移量逐漸降低的課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決如上所述的課題而作出的，其目的在于提供一種層疊型壓電元件，在該層疊型壓電元件中，疇壁的移動(dòng)難以受到約束，可以加快響應(yīng)速度，增大位移量，確保足夠的機(jī)械強(qiáng)度且能夠抑制特性劣化。

本發(fā)明的層疊型壓電元件的特征在于，包括交替層疊有壓電體層和內(nèi)部電極層的層疊體，所述壓電體層形成有跨多個(gè)晶粒的極化疇。

另外，本發(fā)明的層疊型壓電元件在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述極化疇包含多個(gè)晶粒。

另外，本發(fā)明的層疊型壓電元件在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述極化疇的自發(fā)極化方向偏離于在所述內(nèi)部電極層之間施加的電壓的電場(chǎng)方向。

另外，本發(fā)明的層疊型壓電元件在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述壓電體層的晶粒的平均粒徑為5μm以下。

另外，本發(fā)明的層疊型壓電元件在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述極化疇存在于所述壓電體層中的所述內(nèi)部電極層的端部附近。

另外，本發(fā)明的層疊型壓電元件在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述極化疇形成于多個(gè)所述壓電體層。

另外，本發(fā)明的層疊型壓電元件在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述極化疇形成于所有的所述壓電體層。

本發(fā)明的噴射裝置的特征在于，包括：具有噴出孔的容器、上述任一項(xiàng)所述的層疊型壓電元件，蓄積于所述容器內(nèi)的液體在所述層疊型壓電元件的驅(qū)動(dòng)下自所述噴射孔噴出。

本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)的特征在于，包括：蓄積高壓燃料的共軌、噴射蓄積于該共軌的燃料的上述噴射裝置、向所述共軌供給所述高壓燃料的壓力泵、以及向所述噴射裝置提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴射控制單元。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的層疊型壓電元件，由于在壓電體層形成有跨多個(gè)晶粒的極化疇，因此，極化疇之間的疇壁的移動(dòng)難以受到晶粒之間的晶界的約束。因此，可以減小疇壁的約束，增大因電場(chǎng)產(chǎn)生的疇壁的移動(dòng)速度及移動(dòng)量。由此，能夠加快層疊型壓電元件的響應(yīng)速度，增大位移量。而且，由于存在不受晶粒粒徑限制的極化疇，因此，即便將晶粒的粒徑抑制得小，也可以確保疇壁的移動(dòng)量，故可以減小壓電體層的晶粒，由此，可以形成機(jī)械強(qiáng)度大且位移量大的層疊型壓電元件。其結(jié)果是，可以抑制因連續(xù)驅(qū)動(dòng)而導(dǎo)致層疊體產(chǎn)生裂紋，可以將特性劣化抑制得小。

而且，根據(jù)本發(fā)明的噴射裝置，由于作為使蓄積于容器內(nèi)的液體自噴射孔噴出的層疊型壓電元件而具有本發(fā)明的層疊型壓電元件，因此，在層疊型壓電元件中可以確保大的位移量和良好的耐久性，故可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行液體的所希望的噴射。

并且，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)，由于作為將蓄積于共軌的高壓燃料噴射的裝置而具有本發(fā)明的噴射裝置，因此，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行高壓燃料的所希望的噴射。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的層疊型壓電元件的實(shí)施方式的一例的立體圖。

圖2(a)及(b)分別是構(gòu)成圖1所示的層疊型壓電元件的壓電體層的極化疇的示意圖。