JPH02192181A

JPH02192181A - 圧電素子

Info

Publication number: JPH02192181A
Application number: JP1011482A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsui; 修筒井; Kinya Arita; 欽也有田; Mikio Sawai; 澤井　巳喜夫; Masakatsu Kiyohara; 正勝清原; Hiroshi Horiuchi; 啓史堀内
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1990-07-27

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】（イ）　産業上の利用分野本発明は、圧電アクチュエータ等に用いる圧電素子に関
する。

（ハ）　発明が解決しようとする課題しかしなから、多数の圧電素子片間（５１）の＠箔小片
（５０）にいちいち細銅線をハンダ付けするのであるか
ら非常に手間かかかり、また、銀箔小片（５０）の強度
が低いため圧電素子の取扱い中に銅箔小片（５０）や細
銅線が切断したり、ショートしなりすることがあるとい
う欠点かあった。

（ニ）　課題を解決するための手段本発明では、複数個の圧電素子片間に導電性接着剤を介
在させて積層した圧電素子において、各圧電素子の外周
縁から突出した耳部を設けて、同耳部に塗布した導電性
接着剤の延出部を介して、各圧電素子片間に介在した導
電性接着剤を導通せしめてなる圧電素子を提供せんとす
るものである。

（ポ）　作用・効果本発明では、電極を接続するのに、細銅線を廃して、各
圧電素子の接着面の外部に延出して塗布した導電性接着
剤で各電極を接続導通させたことで、面倒なハンダ付は
作業を要せず電極の導通作業が簡易になり、また、圧電
素子の取扱い中に導通が切断したり、ショートしなりす
ることが防止されるという効果かある。

（へ）実施例第１図、第２ａ図、第２ｂ図は本発明の実施例を示して
おり、それぞれ所定厚さを有する略リング状の圧電素子
片（ｑｌ）へ・（ｃ＋ｎ）と基板（１・）とを積層接着
して一体の圧電素子（Ｑ）を構成している。

圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）は第２　ａ、図で示すよ
うに、外周縁に２個の耳部（ｍ）を突設すると共に、各
圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の側面に銀ペースト等の
導電性接着剤（ｐ）をスクリーン印刷等の手法を用いて
塗布している。

なお、圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の接着面の外部に
相当する耳部（ｍ）では、一方の耳部Ｉｎ）には表面に
たけ導電性接着剤（ｐ）の延出部（ｐａ）を塗布して裏
面には塗布せず、他方の耳部（ｍ）には表面には導電性
接着剤（ρ）の延出部（Ｏａ）を塗布ぜす、裏面にだけ
塗布するようにしている。

そして、図で示すように、耳部（川）に塗布した導電性
接着剤（ｐ）の延出部（ｐａ）どうし、耳部（ｍ）の導
電性接着剤（ｐ）の延出部（ｐａ）を塗布していない面
どうしを対向させて積層し、これらの圧電索子片（ｑｌ
）〜［Ｉｎ）を導電性接着剤（ｐ）を塗布した基板（ｒ
）上に積層し、加圧接着して一体の圧電素子（Ｑ）を構
成し、積層された圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の両方
の耳部（ｍ）の外側端面に引出用導電性接着剤（ｐｂ）
を塗布している。

このようにして一体に積層接着された圧電素子（Ｑ）で
は、圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間に介在した導電性
接着剤（ｐ）を電極として利用することができ、各電極
は両方の耳部（ｍ）の外側端面に塗布した導電性接着剤
（ｐ）の延出部（ｐａ）と、引出用導電性接着剤（＋）
）］　）とを介して基板（ｒ）のターミナル（Ｗ）と導
通している。

したがって、圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の耳部（１
１）の外側端面に引出用導電性接着剤（ｐｂ）を塗布す
るだけで、圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の積層と電極
の導通とを一回の作業で同時に行うことができる。

また、第２ｂ図で示すように、耳部（ｍ）の外側端面に
銀箔等の導電性薄板（ＰＩ）’）を貼ｉ＝ｆ　してもよ
い。

なお、各圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間の電極は、導
電性接着剤（ｐ）の延出部（ｐａ）どうし、耳部（ｍ）
の導電性接着剤（ｐ）の延出部（ｐａ）を塗布していな
い面どうしを対向させて積層したことで、一方のターミ
ナル（Ｗ）に一つ置きの電極が並列状態て接続し、残り
の電極が他方のターミナル（Ｗ）と接続していることに
なる。

なお、各圧電素子片（ｑｌ）〜（ｏｎ）の素材は、例え
ば、ＡＢＯ３ペロブスカイト形の結晶構造をもつ強誘電
材料であって、ＰＺＴ　（Ｐｂ　（Ｚｒ、Ｔｉ　）０３
〕系や、ＰＬＺＴ　［：Ｐｂ、Ｌａ　（Ｚｒ、Ｔｉ　）
Ｏａ）系、Ｐ　Ｔ　ＣＰ　ｂ　Ｔ　ｉ　Ｏａ　、：ｌ系
、あるいはＰＺＴを基にした３成分系の圧電セラミック
ス等を用いることができる。

また、基板（ｒ）には、ガラスエポキシ基板等を用いる
事も考えられるか、本実施例では耐熱性及び機械的強度
に優れたセラミック基板を使用し、導電性接着剤（ｐ）
に銀ペーストを使用して、積層した圧電素子片（ｑｌ）
〜（ａｎ）と基板（ｒ）を加圧しながら約７００℃で焼
付は接着して一体の圧電素子（Ｑ）を構成して、圧電素
子片（ｑ１）〜（ｑｎ）と基板（ｒ）の接着強度を高め
ると共に、銀ペースト中の銀の微粒子を相互に溶着させ
て導電性を高めている。

次いで、上記のようにして積層構成した圧電素子を用い
た圧電アクチュエータ（八）について説明する。

第３図で示すように、前後壁［ａＮｂ）を具備する筒状
のケース内に同心円的に、かつ、軸線に沿って進退自在
にプランジャ（Ｐ）を配設し、同プランジャｆＰ）の外
周に、それぞれクランプ部材（ｋ）（１）を具備する一
対のクランプ用圧電素子（ｅｌｆ）と、ストローク用圧
電素子（ｇ）とを配設することによって構成している。

すなわち、クランプ用圧電素子（ｅ）は、ケースの中央
部に取付けな保持具（］１）の下側に配設・支持されて
おり、一方、クランプ用圧電索子げ）と、ストローク用
圧電素子（ｇ）とは保持具（ｈ）の上側に配設・支持さ
れている６次に、各圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｇ）の作用について説
明する。

圧電素子（ｅ）（ｆ）は、電圧を印加するとクランプ部
材（ｋＨｌ）を介してプランジャ（Ｐ）をクランプし、
電圧を印加していないときは上記クランプを解除する。

一方、圧電素子（ｑ）は、電圧を印加すると軸線方向に
短縮し、上記電圧を解除すると伸長して復位するように
している。

第４図に、上記構成を有する圧電アクチュエータ（Ａ）
を制御するための制御装置（Ｃ）の構成を示しており、
同制御装置ＦＣ）は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）と
、駆動信号を出力するスイッチ（ＳＩｌｌ）８と接続し
た入力インターフェース（１）と、駆動回路（Ｄ）を介
して圧電素子（ｅ）（ｆＨｑ）と接続した出力インター
フェース（Ｉ）と、圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｑ）の駆動
プログラムを記憶したメモリ（Ｈ）とで構成されている
。

ついで、かかる構成を有するアクチュエータ（八）によ
るプランジャ（Ｐ）の移動について、第５図〜第８図を
参照して説明する。

制御装置（Ｃ）に駆動信号が入力すると、前記プログラ
ムに従って、第５図に示すように、圧電素子（ｆ）に電
圧を印加してプランジャ（Ｐ）をクランプし、しかるの
ち、圧電素子（ｅ）への電圧を止めてプランジャ（Ｐ）
のクランプを解除する。

次に、第６図に示すように、圧電素子（Ｑ）に電圧を印
加して収縮させると、圧電素子（Ｑ）は矢印方向に移動
し、これに伴い圧電素子（ｆ）がクランプしたプランジ
ャＣＰ）も矢印方向に移動する。

その後、第７図に示すように、圧電素子（ｅ）に電圧を
印加してプランジャ（Ｐ）をクランプし、しかるのち、
圧電素子（ｆ）の印加電圧を解除してプランジャ（Ｐ）
のクランプを解除する。

そして、第８図で示すように、圧電素子（ｇ）への印加
電圧を解除して伸長させ、圧電素子（ｆ）だけを矢印方
向に移動させ、第５図の状態に復帰させる。

その後、上記動作を繰り返すことにより、１ランジヤ（
Ｐ）を、μｍオータ或いはサブμｍオーダのストローク
で尺とり生状に移動することができ、各種装置や機械等
を精密に動作させることかできる。

第９図は本発明の圧電アクチュエータ（＾）てタイヤフ
ラム型の弁体を駆動するように構成した自動弁（ｖ）で
あり、（１０）は弁箱であって、それぞれ−次配管と、
二次配管とに連通連結する流入路（１１）と流出路（１
２）とを設けている。また、弁箱（１０）内において、
流入路（１１）と流出１７８　（１２）との間には、主
弁孔（１３）が形成され、主弁孔（１３）の上端開口周
縁には主弁座（１４）が形成されている。

そして、主弁座（１４）上には、主弁孔（１３）を開閉
する主弁体を兼ねたダイヤフラム（１５）が接離自在に
配設されている。

ダイヤフラム（１５）の上方にはタイヤフラム背室（１
６）が形成されており、同タイヤフラム背室（１６）は
、ダイヤフラム（１５）の周縁に設けたオリフィス（１
７）を介して流入ｉ　（１１）と連通している。

（１８）はダイヤフラム（１５）に穿設したパイロット
弁孔であり、ダイヤフラム背室（１６）と流出路（１２
）とを連通させている。

パイロット弁孔（１８）の上方には圧電アクチュエ−タ
（＾）のプランジャ（Ｐ）の下端に設けたパイロット弁
体（１９）を対峙させて、圧電アクチュエータ（八）の
作動によりパイロット弁孔（１８）を開閉させる。

なお、図中（２０）はプランジャ（Ｐ）のストローク制
限用のフランジ、（２１）は水洩れ防止用のシールであ
る。

上記の構成により、自動弁（ｖ）はダイヤフラム型の弁
体が有するセルフサーボ作用で、ダイヤフラム（１５）
が圧電アクチュエータ（＾）のプランジャ（Ｐ）の動き
を追従して主弁座（１４）を開閉するものである。

は従来の圧電素子片の斜視図。

Ｑ）：圧電素子ｐ）：導電性接着剤ｐａ）　：延出部「）二基板ｑ１）〜（ｑｎ）　：圧電素子片

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

１）複数個の圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間に導電性
接着剤（ｐ）を介在させて積層した圧電素子（Ｑ）にお
いて、各圧電素子（ｑ１）〜（ｑｎ）の外周縁から突出
した耳部（ｍ）を設けて、同耳部（ｍ）に塗布した導電
性接着剤（ｐ）の延出部（ｐａ）を介して、各圧電素子
片（ｑ１）〜（ｑｎ）間に介在した導電性接着剤（ｐ）
を導通せしめてなる圧電素子。