JPH02192182A - 圧電素子 - Google Patents

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。

（ロ）　従来の技術 従来、圧電アクチュエータの一形態として、軸方向に移
動するプランジャと、同プランジャをつかむクランプ部
材と、クランプ部材を作動させる圧電素子と、プランジ
ャを移動させるストローク用圧電素子とにより構成され
たものがあり、各圧電素子は、複数個の圧電素子片を銀
ペースト等の導電性接着剤で積層接着して一個の圧電素
子を構成して、上記導電性接着剤を電極とし、同電極を
駆動回路等と接続するなめに、第１０図で示すように、
圧電素子片の積層接着時に各圧電素子片の間に銀箔等の
小片を挾みこんで導電性接着剤と接着し、これに細銅線
をハング付けするなどしている。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 しかしながら、多数の圧電素子片間の電極にいちいち細
＃Ｉ線をハンダ付けするのであるから非常に手間がかか
り、また、細銅線の強度が低いため圧電素子の取扱い中
に銀箔やＡ［［Ｉ銅線が切断したり、ショートしたりす
ることがあるという欠点があった。

（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
縁から所定間隔を設けて形成した接着部から圧電素子片
の外周縁まで延出して導電性接着剤の延出部を塗布する
と共に、積層後の圧電素子の外周面（、ニー出用導電性
接着剤を塗布して、上記延出部と引出用導電性接着剤と
を介し、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。

〈ホ）　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イＤした導電性接
着剤で各電極を接続導通さ亡たことで、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がある。

（へ）実施例 第１図、第２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（ｑ１）〜
（ｑｎ）と基板（ｒ）とを積層接着して一体の圧電素子
（Ｑ）を構成している。

各圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の両面には、第２図で
示すように、各圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）の外周縁
から所定間隔（ｐ　ｒ　）を設けて、銀ペースト等の導
電性接着剤をスクリーン印刷等の手法を用いて塗布して
、各圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間の接着部（ｐａ）
としている。

そして、上記の接着部（ｐａ）の外周縁から、圧電素子
片（ｑ１）〜（ｑｎ）の外周まで導電性接着剤の延出部
（ｐｂ）を塗布している。

なお、上記延出部（ｐｂ）は各圧電素子片（ｑｌ）〜（
ａｎ）の両面に塗布されているが、表面と裏面とでは互
いに位置を反対側にしている。

そして、導電性接着剤の延出部［ｐｂ）どうしを対向さ
せて積層し、これらの圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）を
導電性接着剤を塗布した基板（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（ｑｌ）〜（ｏｎ）の外周面に、軸方向に所定幅
の引出用導電性接着剤（ｐｃ）を塗布して、各圧電素子
片（ｑ１）〜（ｑｎ）の外周まで塗布された延出部（ｐ
ｂ）の外側端に＃枕させている。

このようにして一体に積層接着された圧電素子（０）で
は、圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間に介在した導電性
接着剤を電極として利用することができ、各電極は導電
性接着剤の延出部（ｐｂ）と、引出用導電性接着剤（ｐ
ｃ）とを介して基板（ｒ）のターミナル（Ｗ）と導通し
ている。

なお、延出部（ｐｂ）は、スクリーン印刷等の手法で、
圧電素子片（ｑｌ）〜［＋ｎ）に接着部（ｐａ）の導電
性接着剤と同時に塗布することかでき、また、積層後の
圧電素子（Ｑ）の外周面に引出用導電性接着剤（ｐｃ）
を塗布するだけで、電極を導通させることができるので
、ハンダ付は作業を要せず、作業が簡易になる。

なお、各圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間の電極は、導
電性接着剤の延出部（ｐｂ）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
並列状態で接続し、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（ｑ１）〜（ｑｎ）の素材は、例え
ば、ＡＢＯ３ペロブスカイト形の結晶構造をもっ強誘電
材料であって、ＰＺＴ　［：Ｐｂ　（Ｚｒ、Ｔ’ｉ　）
０３〕系や、ＰＬＺＴ　ＣＰｂ、Ｌａ　＜Ｚｒ、Ｔｉ　
）０３〕系、ＰＴＣＰｂＴｉＯ３〕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、カラスエポキシ基板等を用いる
事も考えられるが、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、導電性接着剤に銀ペ
ーストを使用して、積層した圧電素子片（ｑｌ）〜（ａ
ｎ）と基板（ｒ）を加圧しながら約８００°Ｃで焼付は
接着して一体の圧電素子（Ｑ）を構成し７て、圧電素子
片（ｑ１）〜（ｑｎ）と基板ｆｒ）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Ｎ構成した圧電素子を用い
た圧電アクチュエータ（Ａ）について説明する。

第３図で示すように、前後壁（ａ）（ｂ）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１ランジヤ（Ｐ）を配設し、同プランジャ（Ｐ）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（ｅＨｆ）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
部に取イＸＩけた保持具（１１）の下側に配設・支持さ
れており、一方、クランプ用圧電素子（ｆ）と、ストロ
ーク用圧電素子（ｑ）とは保持具（ｈ）の上側に配設・
支持されている。

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（（＋）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ｆ（Ｃ）は、マイクロプロセッサ（ＭＰＩＩ）
と、駆動信号を出力するスイッチ（Ｓ−）等と接続した
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）（ｆ）（ｇ）と接続した出力インター
フェース（１）と、圧電素子（ｅ）（ｆ）（ｇ）の駆動
プログラムを記憶したメモリ（Ｍ）とで構成されている
。

ついて、かかる構成を有するアクチュエータ（＾）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（ｇ）に電圧を印
加して収縮させると、圧電素子（ｇ）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（Ｐ）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、プランジャ（
Ｐ）を、μｍオーダ或いはサブμｍオークのストローク
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（八）でタイヤプ
ラム型の弁体を駆動するように構成した単自動弁（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（
１２）とを設けている。また、弁箱（１０）内において
、流入路（１１）と流出路（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、同ダイヤフラム背室（１６）は
、ダイヤフラム（１５）の周縁に設けたオリフィス（１
７）を介して流入路（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、タイヤフラム背室（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ータ
（八）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（＾）の
作動によりパイロット弁孔（１８）を開閉させる。

上記の構成により、単向動弁（Ｖ）はタイヤフラム型の
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（八）のプランジャＣＰ）の動
きを追従して主弁座（１４）を開閉するものである。

（２０）はプランジャ（Ｐ）の上下ストロークを制限す
るフランジ、（２１）はＹ型断面のシールである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明実施例の断面側面図及び展開斜
視図、第３図は圧電アクチュエータの断面説明図、第４
図は制御装置の構成を示すブロック図、第５図〜第８図
は同アクチュエータの作動説明図、第９図は本発明の圧
電アクチュエータて構成した自動弁の断面図、第１０図
は従来の圧電素子片の斜視図。 Ｑ）：圧電素子 ｐａ）　：接着部 ｐｂ）　：延出部 ｐ「）：所定間隔 「）：基板 ｑｌ）〜（ａｎ）　：圧電素子片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）複数個の圧電素子片（ｑ１）〜（ｑｎ）間に導電性
   接着剤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）の外周縁から所定間隔（
   ｐｒ）を設けて形成した接着部（ｐａ）から圧電素子片
   の外周縁まで延出して導電性接着剤の延出部（ｐｂ）を
   塗布すると共に、積層後の圧電素子（Ｑ）の外周面に引
   出用導電性接着剤（ｐｃ）を塗布して、上記延出部（ｐ
   ａ）と引出用導電性接着剤（ｐｃ）とを介し、各圧電素
   子片（ｑ１）〜（ｑｎ）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。