[发明专利]层叠型压电元件、具备其的喷射装置及燃料喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及层叠型压电元件、喷射装置及燃料喷射系统，例如，涉及在搭载于汽车发动机的燃料喷射装置、喷墨器等液体喷射装置、光学装置等精密定位装置、防振动装置等的驱动元件(压电促动器)，搭载于燃烧压力传感器、爆燃传感器、加速度传感器、负载传感器、超声波传感器、压敏传感器、偏航率传感器等的传感器元件，以及搭载于压电陀螺、压电开关、压电变压器、压电断路器等的电路元件等中使用的层叠型压电元件、具备其的喷射装置及燃料喷射系统。

背景技术

从以往开始，对层叠型压电元件要求向小型化发展的同时，在大的压力下确保大的变位量。因此，被要求施加更高的电压且长时间连续驱动的残酷的条件中能够使用。

层叠型压电元件与电容器等通常的层叠型电子部件不同，其在驱动时，元件自身连续地发生尺寸变化。还有，所有的压电体层经由内部电极密接而驱动，由此层叠型压电元件作为一体大幅度地驱动变形。因此，大的应力施加于元件。

作为解决所述问题的方案之一，提出了预先在压电体层的一部分设置有作为目标断裂层的多孔层的元件(专利文献1)。在专利文献1中，通过利用目标断裂层使层叠型压电元件断裂，尝试施加于各压电体层的应力的缓和。

专利文献1：特表2006-518934号公报

通过在专利文献1中公开的方法，能够将施加于压电体层的应力缓和一定程度。然而，对层叠型压电元件要求能够在施加更高的电压的环境下使用。还有，在这样的残酷的环境中，使用了上述目标断裂层的情况下，在该目标断裂层产生的裂纹可能向预想外的方向发展。这是因为，与构成邻接的压电体层的晶粒相比，内部电极为连续的大的板状结构。

在这样的元件中，在压电驱动时变形而伸缩驱动的晶粒受到内部电极的限制，因此，各个晶粒难以对应于驱动电压而单独变形。因此，成为在晶粒之间经常被施加应力的状态。

还有，若在这样的层叠型压电元件的压电体层内部预先设置有目标断裂层，则在施加了应力时，不是仅在该目标断裂层中，龟裂得以伸展，而是在粒子之间龟裂也可能伸展。若龟裂这样伸展，则在晶粒内或晶粒之间可能发生断裂，或龟裂达到内部电极，在不同的极的内部电极之间可能发生电短路。

尤其在高电场、高压力下驱动压电元件的情况下，大的应力瞬间施加于压电元件，因此，难以使裂纹的方向稳定。另一方面，寻求能够在高电场、高压力下长时间连续驱动的压电元件，因此，需要将施加于元件的应力更有效地缓和。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供在高电场、高压力下长时间连续驱动的情况下，也抑制变位量的变位，耐久性优越的层叠型压电元件、使用其的喷射装置及燃料喷射系统。

为了实现以上目的，本发明的层叠型压电元件的特征在于，具有多个压电体层和多个金属层交替层叠而成的层叠结构体，所述多个金属层具备内部电极、和刚性比所述压电体层及所述内部电极低的低刚性金属层，所述低刚性金属层具有隔着空隙相互分离的多个金属部、和覆盖该金属部侧面的至少一部分的覆盖层。

本发明的喷射装置的特征在于，具备上述任一个层叠型压电元件和喷射孔，通过驱动所述层叠型压电元件，从所述喷射孔喷出液体。

本发明的燃料喷射系统的特征在于，具有：具备高压燃料的共轨、喷射储存在该共轨中的燃料的所述的喷射装置、和向所述喷射装置赋予驱动信号的喷射控制系统。

根据本发明的层叠型压电元件可知，低刚性金属层具有隔着空隙相互分离的金属部，因此，能够具有高耐久性。这是因为，金属部隔着空隙相互分离，从而低刚性金属层容易变形，因此，分散应力，从而能够抑制应力集中于层叠型压电元件的一部分。

进而，本发明的层叠型压电元件中，金属部的表面的至少一部分被覆盖层覆盖，因此，能够长时间维持优越的耐久性。这是因为，金属部被覆盖层覆盖，从而能够减小金属部的与外部空气等气氛接触的部分，因此，能够抑制金属部的劣化。

附图说明

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。

图2表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的一例，是与层叠方向平行的剖面图。

图3表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的一例，是与层叠方向垂直的、包含低刚性金属层15的剖面图。

图4是放大了图2所示的实施方式的部分A的放大剖面图。

图5A是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一例中的金属部19的立体图。

图5B是表示本发明的层叠型压电元件的实施方式的另一例中的金属部19的立体图。