JPH02192183A - 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。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の圧電素子には次のような問題点が
ある。

■　手作業で位置合せしながら各圧電素子片を積層する
のでは、積層の組立精度を高めることかできない。

■　各圧電素子片間に銅箔小片が介在するため、各圧電
素子を平行に積層することができない。

■　銀箔小片が破断しやすいため、リードワイヤのハン
ダ付けがやりにくく手間がかかる。

■　銅箔小片やリードワイヤが変形しやすいので、これ
らが接触しショート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、圧電素子の外周面
に導電体を設けると共に、圧電素子の外周に臨んな各導
電性接着剤の外周縁と導電体との間に絶縁部を設けてな
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
圧電素子の外周面に導電体を設けて各導電性接着剤を接
続するようにし、圧電素子の外周に臨んだ各導電性接着
剤の外周縁と導電体との間に選択的に設けた絶縁部によ
って、その導電性接着剤と導電体との接続を阻止して各
圧電素子片に電圧を印加することができる。

また、銀箔小片の介装を要しないのて、各圧電素子片を
平行に積層することができる。

また、上記導電体は銀箔小片やリードワイヤなどと異な
り変形しにくいので、圧電素子の取扱中にショートした
りするのか防止される。

上記のように、導電体で電極の導通を行うことから、ハ
ンダ付は等の面倒な作業を要せず、圧電素子の組み立て
作業が極めて簡易にな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）の両面と、基板（ｒ）の接着面とに銀ペースト
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、これらを積層接着して一体の圧電素子（０
）を構成しており、各圧電素子片（ｑｌ）〜・（ｑｎ）
間の導電性接着剤（ｐ）の外側縁は、圧電素子（Ｑ）の
外周面に露出している。

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＠極として利用することができる。

そして、圧電素子（Ｑ）の外周面に２個の導電体（Ｒ）
を設け、同外周面に露出した導電性接着剤の外側縁に接
続させる事により、次のように各導電性接着剤（ｐ）を
基板ｆｒ）に設けたターミナル（Ｗ）に導通させるよう
にしている。

すなわち、一方の導電体（Ｒ）と導電性接着剤（ｐ）と
の間に、選択的、つまり、圧電素子（Ｑ）の一端から一
つ置きに絶縁剤等を塗布して絶縁部（＾Ｓ）を設けて導
通を阻止すると共に、残りの導電性接着剤（１））と他
方の導電体（Ｒ）との開に絶縁部（Ａｓ）を設りること
で、各圧電素子片（ｑｌ）〜（ｏｎ）に駆動電圧を印加
する事かできるようにしている。

導電体（Ｒ）は、まず、導電性接着剤（ｐ）の外側端に
絶縁剤を塗布するなどして絶縁部（＾Ｓ）を形成した後
、銀を蒸着させたり、導電性接着剤を塗布するなどして
形成することができ、ハンダ付は作業を要せず圧電素子
の組立作業が簡易になる。

なお、各圧電素子片（ｑｌ）〜（ａｎ）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　）０
３〕系、ＰＴ　ＣＰｂＴｉ０ａ　）系、あるいはＰＺＴ
を基にしな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（ｐ）
に銀ペーストを使用して、積層した圧電素子片（ｑ１）
〜（ｑｎ）と基板（ｒ）を加圧しながら約７００°Ｃ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（ａＨｂ）を具備する筒状
のケース内に同心円的に、がっ、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（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索子（１３）（ｆ）と、ストローク
用圧電素子（ｑ）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、ケースめ中央
部に取付すな保持具（ｈ）の下側に配設・支持されてお
り、一方、クランプ用圧電素子ｆｆ）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。

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（ｅｌｆ）は、電圧を印加するとクランプ部材
（ｋ）（＋）を介して１ランジヤ（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（ｇ）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（八）
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（Ｃ）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（し）等と接続した入力
インターフェース（１）と、駆動回路（Ｉ））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）（ｆＨｇ）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。

ついで、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ＣＰ）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、圧電索子（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オーダのスｌ〜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ができる。

第９図は本発明の圧電アクチュエータ（八）でダイヤフ
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）か接離自在に
配設されている。

ダイヤフラム（１５）の上方にはダイヤフラム背室（１
６）が形成されており、同タイヤフラム背室（１６）は
、タイヤフラム（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、ダイヤプラム背室（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
（Ａ）のプランジャＣＰ）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、自動弁（ｖ）はダイヤフラム型の弁
体か有するセルフサーボ作用で、ダイヤプラム（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。

（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。

＾Ｓ）：絶縁部 Ｒ：導電体 Ｑ　：圧電素子 ｐ　：導電性接着剤 ｑ）〜（ｑｎ）　：圧電素子片 ｒ　：基板

【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
電アクチュエータで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。

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（ｐ）を介在させて積層した圧電素子（Ｑ）にお
   いて、圧電素子（Ｑ）の外周面に導電体（Ｒ）を設ける
   と共に、圧電素子（Ｑ）の外周に臨んだ各導電性接着剤
   （ｐ）の外周縁と導電体（Ｒ）との間に絶縁部（Ａｓ）
   を設けてなる圧電素子。