JP2018174467A - 送波器及び送波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水中での破損が抑制された送波器を提供すること。
【解決手段】送波器１１０Ａは、中央部に貫通孔１３１を有する有孔圧電素子１３０と、有孔圧電素子１３０を保持する基材部１２０Ａと、を備え、有孔圧電素子１３０は、基材部１２０Ａの第１の主面１２１側に保持される。
【選択図】図２１

Description

本発明は、送波器等に関し、例えば圧電素子の伸縮を利用する送波器等に関する。

水中において音波を送波するために、圧電素子の伸縮を利用する送波器が用いられている。圧電素子の伸縮を利用する送波器の一例として、特許文献１に低周波水中送波器が開示されている。特許文献１に記載の低周波水中送波器は、２つのアクティブ円板体３０（圧電素子）と、２つの金属ディスク３１と、Ｏリング３２とを備えている。Ｏリング３２は、２つの金属ディスク３１の中央部の間に間隙が形成されるように、２つの金属ディスク３１の外周部により挟持されている。また、アクティブ円板体３０は、金属ディスク３１の一方の面に設けられている。特許文献１に記載の低周波水中送波器においては、アクティブ円板体３０の伸縮を利用して、アクティブ円板体３０及び金属ディスク３１を撓ませることにより、音波を送波していた。

特開平５−３４４５８２号公報

特許文献１に記載の低周波水中送波器を水中で使う際には、低周波水中送波器の全体に静水圧が加わる。低周波水中送波器においては、２枚の金属ディスク３１の中央部の間に間隙が形成されているため、静水圧によって、２枚の金属ディスク３１は間隙側（内側）に凸になるように撓む。これにより、２枚の金属ディスク３１の各々に接着されているアクティブ円板体３０も、間隙側（内側）に凸になるように撓む。この際、アクティブ円板体３０には、アクティブ円板体３０の面方向に沿った応力が作用する。アクティブ円板体３０を間隙側（内側）へ凸になるように撓ませる力は、アクティブ円板体３０の外縁側から中央部に向かうにつれて大きい。したがって、アクティブ円板体３０の中央部には、外縁側に比べて大きな応力が作用する。このため、アクティブ円板体３０の中央部は、水中で破損しやすい。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水中での破損が抑制された送波器等を提供することである。

本発明の送波器は、中央部に貫通孔を有する有孔圧電素子と、有孔圧電素子を保持する基材部と、を備え、前記有孔圧電素子は、前記基材部の第１の主面側に保持される。

本発明の送波器等によれば、水中での破損が抑制できる。

本発明の第１の実施形態における送波装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の上面図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の断面図である。 送波器の分解斜視図である。 送波器の分解斜視図である。 基材部の斜視図である。 基材部の斜視図である。 有孔圧電素子の斜視図である。 無孔圧電素子の斜視図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の具体例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における送波装置の変形例の構成を示す斜視図である。 基材部の斜視図である。 基材部の斜視図である。 有孔圧電素子の斜視図である。 無孔圧電素子の斜視図である。 本発明の第２の実施形態における送波装置の構成を示す斜視図である。 送波器の分解斜視図である。 送波器の分解斜視図である。 送波器の断面図である。 本発明の第２の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態における送波装置の構成を示す斜視図である。 送波器の分解斜視図である。 送波器の分解斜視図である。 送波器の断面図である。 本発明の第３の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態における送波装置の動作を説明するための図である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態における送波装置１００について、図に基づき説明する。図１は、送波装置１００の全体を示す斜視図である。図２は、送波装置１００の上面図である。図３は、送波装置１００を図２のＡ−Ａ断線面で送波装置１００を切断したときの断面図である。

例えば、図１〜図３に示される送波装置１００は、ウレタン樹脂等でモールドされた上で、アクティブソーナ装置の耐水圧容器に搭載される。なお、耐水圧容器は、水で満たされている。また、例えば、送波装置１００は、信号増幅部（不図示）を介して、所定の周波数の電気信号を出力する信号生成部（不図示）と接続されている。

図１及び図３に示されるように、送波装置１００は、送波器１１０ａ、１１０ｂ及び接合部１５０を備えている。また、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂは互いに向かい合うように配置されている。図３に示されるように、送波器１１０ａは、基材部１２０ａ、有孔圧電素子１３０ａ及び無孔圧電素子１４０ａを備える。また、送波器１１０ｂは、基材部１２０ｂ、有孔圧電素子１３０ｂ及び無孔圧電素子１４０ｂを備える。以下の説明において、送波器１１０ａ、１１０ｂを区別しない場合は、各々を送波器１１０とする。同様に、送波器１１０ａに含まれる構成要素と送波器１１０ｂに含まれる構成要素を区別しない場合は、各々の構成要素の名称に対してａ又はｂを付さない。例えば、有孔圧電素子１３０ａと有孔圧電素子１３０ｂを区別しない場合は、有孔圧電素子１３０とする。

次に、送波器１１０の構成の各々について説明する。図４は、有孔圧電素子１３０側から見た送波器１１０の分解斜視図である。図５は、無孔圧電素子１４０側から見た送波器１１０の分解斜視図である。図３〜図５に示されるように、送波器１１０は、基材部１２０、有孔圧電素子１３０及び無孔圧電素子１４０を備えている。

図３〜図７を用いて、基材部１２０について説明する。図６及び図７は、基材部１２０の構成を示す斜視図である。図３〜図７に示されるように、基材部１２０は、第１の主面１２１、第１の凹部１２２、突起部１２３、第２の主面１２４及び第２の凹部１２５を有する。例えば、基材部１２０の材料には、アルミニウム合金等の高張力鋼を用いることが出来る。

第１の主面１２１は、基材部１２０の外形を構成する面である。第１の主面１２１は、第２の主面１２４の反対側の面である。図３、図４及び図６に示されるように、第１の主面１２１は、外周及び内周が円形の円環状の面及び、円形の面（後述する突起部１２３の面）によって構成されている。これら二つの面は、図３、図４及び図６に示されるように、同一面上に形成されている。

第１の凹部１２２は、基材部１２０の第１の主面１２１側に形成されている。図４及び図６に示されるように、例えば第１の凹部１２２の形状は、外周及び内周が円形の円環状の面を底面とする柱体である。図４に示されるように、第１の凹部１２２には、有孔圧電素子１３０が取り付けられる。

突起部１２３は、基材部１２０の第１の主面１２１側に形成されている。突起部１２３は、有孔圧電素子１３０の後述する貫通孔１３１に挿入される。図４及び図６に示されるように、例えば、突起部１２３は、円柱状に形成されている。上述の通り、突起部１２３の先端部側の面は、第１の主面１２１の一部を構成する。

第２の主面１２４は、基材部１２０における一つの面である。また、第２の主面１２４は、第１の主面１２１の反対側の面である。図５及び図７に示されるように、例えば、第２の主面１２４は、外周及び内周が円形の面である。

第２の凹部１２５は、基材部１２０の第２の主面１２４側に形成されている。例えば、図５及び図７に示されるように、第２の凹部１２５の形状は、円柱状である。図４及び図５に示されるように、第２の凹部１４５には、無孔圧電素子１４０が取り付けられる。

次に、有孔圧電素子１３０について説明する。図８は、有孔圧電素子１３０の斜視図である。図４、図５及び図８に示されるように、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有する。例えば、図８に示されるように、有孔圧電素子１３０の形状は、外周及び内周が円である面を底面とする柱体状である。また、貫通孔１３１の形状は例えば、円柱状である。また、有孔圧電素子１３０は、分極処理によって、有孔圧電素子１３０の厚み方向（図８に記載の矢印Ｐの示す方向）に分極されている。具体的には、予め分極処理が施されている有孔圧電素子１３０においては、矢印Ｐの始点側に負電荷が偏っている。また、予め分極処理が施されている有孔圧電素子１３０においては、矢印Ｐの終点側に正電荷が偏っている。そのため、有孔圧電素子１３０は、矢印Ｐの方向に電圧を加えることによって、伸縮する。具体的には、有孔圧電素子１３０の上面（図８の紙面における上側の面）及び下面（図８の紙面における下側の面）の各々に電位を印加することにより、有孔圧電素子１３０は、当該有孔圧電素子１３０の上面の中心及び当該有孔圧電素子１３０の下面の中心から放射状に伸縮する。有孔圧電素子１３０の伸縮の具体的な説明は、後述の送波装置１００の動作の説明に記載する。

また、有孔圧電素子１３０は、図４及び図５に示されるように基材部１２０に重ねられた上で、図１及び図３に示されるように第１の凹部１２２に固定される。有孔圧電素子１３０は、接着剤等によって、第１の凹部１２２に固定される。この際、有孔圧電素子１３０の側面は、第１の凹部１２２の側面に接着する。また、有孔圧電素子１３０の貫通孔１３１の側面は、突起部１２３の側面に接着する。このようにして、有孔圧電素子１３０は、第１の主面１２１側に保持される。これにより、有孔圧電素子１３０の貫通孔１３１の外周部に生じる応力集中を抑制できる。図３及び図４に示されるように、有孔圧電素子１３０が第１の主面１２１側に保持された際には、有孔圧電素子１３０の第１の主面１２１側の面（図４の紙面上における有孔圧電素子１３０の上面）は、第１の主面１２１と同一面上に配置される。

有孔圧電素子１３０の材料には、例えば、圧電セラミックを用いることができる。圧電セラミックは、他の圧電素子（圧電薄膜など）と比較して、電気機械結合係数が高いという利点がある。電気機械結合係数とは、電磁的エネルギーが力学的エネルギーに変換される効率を示す係数である。すなわち、圧電セラミック及び他の圧電素子（圧電薄膜など）の各々に等しい電圧を印加した場合、圧電セラミックは、他の圧電素子（圧電薄膜など）と比べて大きく伸縮する。このため、圧電セラミックは、圧電素子として広く用いられている。

一方で、圧電セラミックは、例えば、紛体（酸化チタン・酸化バリウムなど）が焼き固められた部材である。そのため、圧電セラミックは、一般的に、圧縮応力に対する弾性限度が引張応力に対する弾性限度よりも大きい特性を有する部材である。すなわち、圧電セラミックは、圧縮応力に対して強い一方で、引張応力に対して脆いという特徴を有する。

また、有孔圧電素子１３０の共振周波数は部材の厚さに依存するため、有孔圧電素子１３０ａ及び有孔圧電素子１３０ｂは、互いの共振周波数が一致しないように、有孔圧電素子１３０ａ及び有孔圧電素子１３０ｂの厚さが異なるように形成されている。

次に無孔圧電素子１４０について説明する。図９は無孔圧電素子１４０の斜視図である。無孔圧電素子１４０は貫通孔を有さない。図９に示されるように、例えば無孔圧電素子１４０の形状は、円柱状である。無孔圧電素子１４０は、分極処理によって、無孔圧電素子１４０の厚み方向（図９に記載の矢印Ｐの示す方向）に分極されている。具体的には、予め分極処理が施された無孔圧電素子１４０においては、矢印Ｐの始点側に負電荷が偏っている。また、予め分極処理が施された無孔圧電素子１４０においては、矢印Ｐの終点側に正電荷が偏っている。そのため、有孔圧電素子１３０は、矢印Ｐの方向に電圧を加えることによって、伸縮する。具体的には、無孔圧電素子１４０の上面（図９の紙面における上側の面）及び下面（図９の紙面における下側の面）にの各々に電位を印加することにより、無孔圧電素子１４０は、当該無孔圧電素子１４０の上面の中心及び当該無孔圧電素子１４０の下面の中心から放射状に伸縮する。無孔圧電素子１４０の伸縮の具体的な説明は、後述の送波装置１００の動作の説明に記載する。

また、無孔圧電素子１４０は、図４及び図５に示されるように基材部１２０に重ねられた上で、図１及び図３に示されるように第２の凹部１２５に固定される。無孔圧電素子１４０は、接着剤等によって、第２の凹部１２５に固定される。この際、無孔圧電素子１４０の側面は、第２の凹部１２５の側面に接着する。このようにして、無孔圧電素子１４０は、第２の主面１２４側に保持される。図３に示されるように、無孔圧電素子１４０が第１の主面１２１側に保持された際には、無孔圧電素子１４０の第２の主面１２４側の面（図４の紙面上における無孔圧電素子１４０の上面）は、第２の主面１２４と同一面上に配置される。

無孔圧電素子１４０には、例えば圧電セラミックを用いることが出来る。また、無孔圧電素子１４０の共振周波数は部材の厚さに依存するため、無孔圧電素子１４０ａ及び無孔圧電素子１４０ｂは、互いの共振周波数が一致しないように、無孔圧電素子１４０ａ及び無孔圧電素子１４０ｂの厚さが異なるように形成されている。

なお、図３に示されるように、有孔圧電素子１３０及び無孔圧電素子１４０の上面及び下面の各々は、互いに平行になるように配置される。

以上、送波器１１０の構成について説明した。

図１及び図３を用いて、接合部１５０について説明する。接合部１５０は、輪状の部材である。図３に示されるように接合部１５０は、送波器１１０ａの基材部１２０ａ及び送波器１１０ｂの基材部１２０ｂによって挟持されている。具体的には、接合部１５０は、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々の基材部１２０の第１の主面１４１の外周部によって挟持されている。これによって、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの中央部は、間隙を介して互いに向かい合う。このとき、図３に示されるように、送波器１１０ａの第１の主面１２１ａ及び送波器１１０ｂの第１の主面１２１ｂは、間隙を介して互いに向かい合うように配置される。接合部１５０の材料には、例えば、マルエージング鋼等を用いることができる。

以上、送波装置１００の構成について説明した。

次に、図１０〜図１３を用いて送波装置１００の動作について説明する。図１０〜図１３は、送波装置１００の動作を説明するための断面図である。図１０及び図１２に示す断面図は、図３に示される断面図に、圧電素子の伸縮方向を示す矢印を追加した図である。

図１０及び図１１を用いて、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図１１の矢印Δ１が示す方向）に移動するように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂを撓ませる動作について説明する。図１０は、有孔圧電素子１３０ａ、１３０ｂ及び無孔圧電素子１４０ａ、１４０ｂの分極方向Ｐが示されている。図１０に示されるように、有孔圧電素子１３０ａ、１３０ｂ及び無孔圧電素子１４０ａ、１４０ｂの分極方向Ｐは、接合部１５０から離れる方向に設定されている。

まず、無孔圧電素子１４０の第２の主面１２４側の面に電位Ｖ１を印加すると共に、無孔圧電素子１４０の第１の主面１２１側の面に電位Ｖ２を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、無孔圧電素子１４０は、底面に対して平行な方向（図１０の矢印αが示す方向）に、無孔圧電素子１４０の中心部から外縁部に向けて放射状に伸びる。これにより、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々における無孔圧電素子１４０が備えられている側の面（以下、「第２の主面１２４を含む面」とする。）において、第２の主面１２４を含む面の中心部から外縁部に向かって、放射状に広がる方向に力が作用する。

また、有孔圧電素子１３０の第１の主面１２１側の面に電位Ｖ１を印加すると共に、有孔圧電素子１３０の第２の主面１２４側の面に電位Ｖ２を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０は、底面に対して平行な方向（図１０の矢印βが示す方向）に、当該有孔圧電素子１３０の外縁部から中心部に向けて放射状に縮む。これにより、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々における有孔圧電素子１３０が備えられている側の面（以下、「第１の主面１２１を含む面」とする。）において、第１の主面１２１を含む面の外縁部から中心部に向かって、放射状に縮む力が作用する。

このように、中心部から外縁部に向かって広がる力が第２の主面１２４を含む面に作用する一方で、外縁部から中心部に向かって縮む力が第１の主面１２１を含む面に作用する。これによって、図１１に示されるように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図１１の矢印Δ１が示す方向）に移動するように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々が撓む。

以上、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂを、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図１１の矢印Δ１が示す方向）に移動するように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂを撓ませる動作について説明した。

図１２及び図１３を用いて、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに近づく方向（図１３の矢印Δ２が示す方向）に移動するように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂを撓ませる動作について説明する。図１２には、有孔圧電素子１３０ａ、１３０ｂ及び無孔圧電素子１４０ａ、１４０ｂの分極方向Ｐが示されている。図１２に示されるように、有孔圧電素子１３０ａ、１３０ｂ及び無孔圧電素子１４０ａ、１４０ｂの分極方向Ｐは、接合部１５０から離れる方向に設定されている。

まず、無孔圧電素子１４０の第２の主面１２４側の面に電位Ｖ２を印加すると共に、無孔圧電素子１４０の第１の主面１２１側の面に電位Ｖ１を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、無孔圧電素子１４０は、底面に対して平行な方向（図１２の矢印βが示す方向）に、無孔圧電素子１４０の外縁部から中央部に向かって放射状に縮む。これにより、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々における第２の主面１２４を含む面において、第２の主面１２４を含む面の外縁部から中心部に向かって、放射状に縮む力が作用する。

また、有孔圧電素子１３０の第１の主面１２１側の面に電位Ｖ２を印加すると共に、有孔圧電素子１３０の第２の主面１２４側の面に電位Ｖ１を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０は、底面に対して平行な方向（図１２の矢印αが示す方向）に、有孔圧電素子１３０の中心部から外縁部に向かって伸びる。これにより、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々における第１の主面１２１を含む面において、第１の主面１２１を含む面の中心部から外縁部に向かって広がる力が作用する。

このように、中心部から外縁部に向かって広がる力が第１の主面１２１を含む面に作用する一方で、外縁部から中心部に向かって縮む力が第２の主面１２４に作用する。これによって、図１３に示されるように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに近づく方向（図１３の矢印Δ２が示す方向）に移動するように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂが撓む。この際、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂは、互いに接触しない程度に撓む。

以上、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに近づく方向（図１２の矢印Δ２が示す方向）に移動するように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂを撓ませる動作について説明した。

このように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々は、有孔圧電素子１３０及び無孔圧電素子１４０の各々の上面及び下面に、電位Ｖ１又は電位Ｖ２を交互に印加することで逆方向へ連続して撓む。具体的には、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂは、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図１１の矢印Δ１が示す方向）に移動するように撓み、また、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂは、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各中央部が互いに近づく方向（図１２の矢印Δ２が示す方向）に移動するように撓む。

送波装置１００は、この動作を繰り返すことにより耐水圧容器内の水を振動させ、耐水圧容器を振動させる。送波装置１００は、耐水圧容器を振動させることにより、深深度の水中において音波を送波する。

以上、送波装置１００の動作について説明した。

次に、有孔圧電素子１３０が貫通孔１３１を有している意義を説明する。

まず、送波装置１００を水中で使用する際には、送波装置１００の全体に静水圧が加わるため、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの中央部の各々が、互いに近づく方向（図１３の矢印Δ２が示す方向）に撓む。この際には、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの各々の第１の主面１２１を含む面が撓む。これによって、第１の主面１２１側に保持されている有孔圧電素子１３０には、引張応力が作用する。一般的に、部材の中央部に加わる引張応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる引張応力に比べて大きい。そこで、中央部に大きな引張応力が加わらないようにするため、有孔圧電素子１３０の中央部に貫通孔１３１を設けた。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる引張応力が、有孔圧電素子１３０の弾性限度を超えることを抑制できる。すなわち、有孔圧電素子１３０が破損することを抑制することができる。

以上、有孔圧電素子１３０が貫通孔１３１を有している意義を説明した。

次に、図１４を用いて、送波装置１００の具体例について説明する。図１４は、送波装置１００の具体例における送波器１１０を、第１の主面１２１側から見た際の図を示す平面図である。送波装置１００の具体例においては、第１の主面１２１及び貫通孔１３１の側面との交線に囲まれた領域の面積が設定されている。例えば、第１の主面１２１の円状の面と貫通孔１３１の側面との交線に囲まれた領域（図１４に示されるＳ１）の面積は、第１の主面１２１の円環状の面の外周によって囲まれた領域（図１４に示されるＳ３）の面積の９％以上、且つ６４％以下になるように設定されている。また例えば、有孔圧電素子１３０の外縁によって囲まれた領域（図１４に示されるＳ２）の面積は、第１の主面１２１の円環状の面の外周によって囲まれた領域（図１４に示されるＳ３）の面積の約７２％になるように設定されている。

また、第１の主面１２１ｂの円状の面及び貫通孔１３１の側面の交線に囲まれた領域が円形であって、且つ第１の主面１２１の円環状の面の外周によって囲まれた領域が円形であるとする。例えば、この場合、第１の主面１２１ｂの円状の面と貫通孔１３１の側面との交線に囲まれた領域（図１４に示されるＳ１）の半径（図１４に示されるＤ１）は、第１の主面１２１の円環状の面の外周によって囲まれた領域（図１４に示されるＳ３）の半径（図１４に示されるＤ３）の３０％以上、且つ８０％以下であるように設定されている。また、例えば、有孔圧電素子１３０の外縁によって囲まれた領域（図１４に示されるＳ２）のの半径（図１４に示されるＤ２）は、第１の主面１２１の円環状の面の外周によって囲まれた領域（図１４に示されるＳ３）の半径（図１４に示されるＤ３）の８５％であるように設定されている。

以上、送波装置１００の具体例について説明した。

次に、送波装置１００の変形例である送波装置１００´について説明する。図１５は、送波装置１００´の外観を示す斜視図である。図１６及び図１７は、送波装置１００´の基材部１２０´の外形を示す斜視図である。図１８は、送波装置１００´における有孔圧電素子１３０´の外形を示す斜視図である。図１９は、送波装置１００´における無孔圧電素子１４０´のの外形を示す斜視図である。

図１５〜図１７を用いて、送波装置１００´における基材部１２０´について説明する。送波装置１００の説明において、基材部１２０の第１の主面１２１は外周及び内周が円形の面であると説明したが、送波装置１００´における基材部１２０´の第１の主面１２１´は、図１６に示されるように外周及び内周が矩形の面である。

また、送波装置１００の説明において、基材部１２０の第１の凹部１２２は、底面が円環面の柱体であると説明したが、送波装置１００´における基材部１２０´の第１の凹部１２２´は、図１６に示されるように外周及び内周が矩形の面を底面とする柱体である。

また、送波装置１００の説明において、基材部１２０の突起部１２３の形状は円柱であると説明したが、送波装置１００´における基材部１２０´の突起部１２３´の形状は、図１６に示されるように直方体状である。

また、送波装置１００の説明において、基材部１２０´の第２の主面１２４´は外周及び内周が円形の面であると説明したが、送波装置１００´おける基材部１２０´の第２の主面１２４´は、図１７に示されるように外周及び内周が矩形の面である。

また、送波装置１００の説明において、基材部１２０の第２の凹部１２５の形状は円柱状であると説明したが、送波装置１００´における第２の凹部１２５´の形状は、図１７に示されるように直方体状である。

なお、送波装置１００´における基材部１２０´の第１の主面１２１´、第１の凹部１２２´、突起部１２３´、第２の主面１２４´及び第２の凹部１２５´の形状は、上述した以外の形状であってもよい。

図１８を用いて、送波装置１００´における有孔圧電素子１３０´について説明する。送波装置１００の説明において、有孔圧電素子１３０は、外周及び内周が円形の面を底面とする柱体状であると説明したが、送波装置１００´における有孔圧電素子１３０´は、図１８に示されるように、中央部に貫通孔を有する直方体状である。なお、有孔圧電素子１３０´は、その他の形状であっても良い。また、図１８に示される貫通孔１３１´の形状は、直方体であるがその他の形状であっても良い。送波装置１００´における有孔圧電素子１３０´の構成、接続関係及び機能は、上記の点を除いて、送波装置１００の有孔圧電素子１３０と同等である。有孔圧電素子１３０´を送波装置１００´に用いる場合、第１の凹部１２２´及び突起部１２３´は、有孔圧電素子１３０´の形状に対応するように形成されていることが好ましい。例えば、有孔圧電素子１３０´の形状が図１８に示される形状である場合、第１の凹部１２２´の形状は、有孔圧電素子１３０´を収容可能な形状に形成されていることが好ましい。また、例えば、突起部１２３´の形状は、貫通孔１３１´と同一の形状であることが好ましい。

図１９を用いて、送波装置１００´における無孔圧電素子１４０´について説明する。送波装置１００の説明において、無孔圧電素子１４０は、円柱状であると説明したが、送波装置１００´における無孔圧電素子１４０´は、図１９に示されるように直方体状である。また、無孔圧電素子１４０´は、その他の形状であっても良い。送波装置１００´における無孔圧電素子１４０´の構成、接続関係及び機能は、上記の点を除いて、送波装置１００の無孔圧電素子１４０と同等である。無孔圧電素子１４０´を送波装置１００´に用いる場合、第２の凹部１２５´は、無孔圧電素子１４０´の形状に対応するように形成されていることが好ましい。例えば、無孔圧電素子１４０´の形状が図１９に示される形状である場合、第２の凹部１２５´の形状は、無孔圧電素子１４０´を収容可能な形状に形成されていることが好ましい。

以上、送波装置１００の変形例である送波装置１００´について説明した。なお、送波装置１００´の動作は、送波装置１００の動作と同様である。

以上のように、本実施形態に記載の送波器１１０は、基材部１２０及び有孔圧電素子１３０を備えている。有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有する。また、基材部１２０は、有孔圧電素子１３０を保持する。有孔圧電素子１３０は、基材部１２０の第１の主面１２１側に保持される。

送波器１１０を水中で使用する際には、送波器１１０の全体に静水圧が加わるため、送波器１１０の第１の主面１２１は、中央部が外周部に対して突出するように変形する。この際、第１の主面１２１の反対側の面（第２の主面１２４）は、中央部が外周部に対して凹むように変形する。この変形によって、有孔圧電素子１３０が撓む。さらに、送波器１１０が動作している場合には、有孔圧電素子１３０は、有孔圧電素子１３０の伸縮によっても撓む。そのため、送波器１１０が動作している場合には、送波器１１０が動作していない場合に比べて、有孔圧電素子１３０に大きな引張応力が加わる。また、一般的に、部材の中央部に加わる応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる応力に比べて大きい。そこで、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有している。そのため、有孔圧電素子１３０の中央部には引張応力が加わらない。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる引張応力が、有孔圧電素子１３０の弾性限度に達しにくくできる。この結果、有孔圧電素子１３０の破損を抑制できる。このように、送波器１１０によれば有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できるので、音波を継続して送波できる。

以上のように、本実施形態に記載の送波器１１０は、基材部１２０に形成された突起部を更に備える。また、有孔圧電素子１３０は、貫通孔１３１が突起部１２３に取り付けられた上で、基材部１２０に保持される。

一般的には、貫通孔１３１が形成された部材に引張応力が作用する際には、該部材における貫通孔の外周部に、応力が集中する。そこで、有孔圧電素子１３０に応力が集中しないように、有孔圧電素子１３０は、貫通孔１３１が突起部１２３に取り付けられた上で、基材部１２０に保持される。これにより、送波器１１０の貫通孔１３１が形成された領域を含む断面積は、貫通孔１３１が形成されていない場合に比べて小さくならない。よって、送波器１１０においては、有孔圧電素子１３０に応力が集中しない。この結果、送波器１１０においては、有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できる。

本実施形態の送波器１１０は、基材部１２０の第１の主面１２１側の反対側である第２の主面１２４側に、貫通孔を有しない無孔圧電素子１４０がさらに保持されている。

このように、送波器１１０は、第１の主面１２１側に有孔圧電素子１３０を備え、更に、第２の主面１２４側に無孔圧電素子１４０を備える。一般的に、送波器は基材部の撓み量（変形量）が大きいほど、より大きな出力の音波を送波できることが知られている。そのため、送波器１１０は、有孔圧電素子１３０及び無孔圧電素子１４０を備えることで、有孔圧電素子１３０のみを備える場合に比べて、より大きく基材部１２０を撓ませることが出来る。すなわち、送波器１１０は、より大きな出力の音波を送波できる。

本実施形態の送波装置１００は、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂが間隙を介して互いに向かい合うように設けられている。

このように、送波装置１００において、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂは、間隙を介して互いに向かい合うように設けられている。このため、送波装置１００においては、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂが互いに接触することが抑制されている。これにより、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂが互いに接触することによって、送波装置１００が破損することが抑制されている。この結果、送波装置１００は、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂの接触によって各々が破損することによって音波の出力が下がることを抑制出来る。また、送波装置１００は、二つの送波器１１０を備えているため、一つの送波器１１０によって音波を送波する場合に比べて、より大きな出力で音波を送波できる。

送波器１１０ａの基材部１２０及び送波器１１０ｂの基材部１２０は、それぞれの第１の主面１２１が互いに向かい合ように配置されている。また、有孔圧電素子１３０は、圧縮応力に対する弾性限度が引張応力に対する弾性限度よりも大きい部材によって構成される。

このように、送波器１１０ａの基材部１２０ａ及び送波器１１０ｂの基材部１２０ｂは、それぞれの第１の主面１４１が互いに向かい合ように配置されている。これにより、送波器１１０ａの有孔圧電素子１３０及び送波器１１０ｂの有孔圧電素子１３０ｂは、送波装置１００の内側に配置される。そのため、前述したように、送波装置１００を水中で使用する際には、第１の主面１４１側に保持されている有孔圧電素子１３０に引張応力が加わる。しかし、有孔圧電素子１３０は中央部に貫通孔１３１を有している為、有孔圧電素子１３０の中央部には、引張応力が加わらない。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる引張応力は、穴が形成されていない圧電素子に加わる引張応力に比べて、弾性強度に達することが抑制されている。

送波装置１００は、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂが間隙を介して互いに向かい合うように、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂを接合する接合部１５０を更に備える。

このように送波装置１００は、接合部１５０を備えている。このため、送波器１１０ａ及び送波器１１０ｂは、より安定して接合される。
（第２の実施形態）
次に、図２０〜図２７を用いて第２の実施形態に係る送波装置１００Ａについて説明する。また、本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る送波装置１００と同等の構成、接続関係及び機能を備える構成については、同じ符号を付している。なお、図２０は、送波装置１００Ａの構成を示す斜視図である。

図２０に示されるように送波装置２００は、二つの第２の送波器１１０Ａ及び接合部１５０を備える。ここで、第１の実施形態における送波装置１００と本実施形態における送波装置１００Ａを対比する。第１の実施形態における送波装置１００の説明において、送波装置１００は、二つの送波器１１０（以下、「第１の送波器１１０」とする。）を備えるとした。一方で、本実施形態における送波装置１００Ａは、二つの第１の送波器１１０に代えて、二つの第２の送波器１１０Ａを備える。

図２１〜図２３を用いて、第２の送波器１１０Ａの構成について説明する。図２１は、第１の主面１２１側から見た第２の送波器１１０Ａの斜視図である。図２２は、第２の主面１２４側から見た第２の送波器１１０Ａの斜視図である。図２３は、第２の送波器１１０Ａの中央部の断面図である。図２１〜図２３に示されるように、第２の送波器１１０Ａは、第２の基材部１２０Ａ及び有孔圧電素子１３０を備える。ここで、第２の送波器１１０Ａと図３〜図５に示される第１の送波器１１０とを対比する。

第１の送波器１１０と第２の送波器１１０Ａとは、第１の送波器１１０が無孔圧電素子１４０を有する一方で、第２の送波器１１０Ａが無孔圧電素子１４０を有さない点において相違する。

また、第１の送波器１１０と第２の送波器１１０Ａとは、第１の送波器１１０が基材部１２０（以下、「第１の基材部１２０」とする。）を有する一方で、第２の送波器１１０Ａは第１の基材部１２０に代えて第２の基材部１２０Ａを有する点で相違する。図２１〜図２３を用いて、第２の基材部１２０Ａについて説明する。図２１〜図２３に示されるように、第２の基材部１２０Ａは、第１の主面１２１、第１の凹部１２２、突起部１２３及び第２の主面１２４を備える。ここで、第２の基材部１２０Ａと図６に示される第１の基材部１２０とを対比する。第２の基材部１２０Ａと第１の基材部１２０とは、第１の基材部１２０が第２の凹部１２５を有する一方で、第２の基材部１２０Ａが第２の凹部１２５を有しない点において相違する。

また、第１の実施形態の説明において、第２の主面１２４は、外周及び内周が円形の面であると説明したが、本実施形態における第２の主面１２４は、円形である。

以上、送波装置１００Ａの構成について説明した。

次に、図２４〜図２７を用いて送波装置１００Ａの動作について説明する。図２４〜図２７は、送波装置１００Ａの動作を説明するための断面図である。

図２４及び図２５を用いて、二つの第２の送波器１１０Ａの各中央部が互いに遠ざかる方向（図２５の矢印Δ３が示す方向）に移動するように、二つの第２の送波器１１０Ａを撓ませる動作について説明する。図２４は、二つの第２の送波器１１０Ａの各々の有孔圧電素子１３０の分極方向Ｐが示されている。図２４に示されるように、二つの第２の送波器１１０Ａの各々の有孔圧電素子１３０の分極方向Ｐは、接合部１５０から離れる方向に設定されている。

まず、有孔圧電素子１３０の第１の主面１２１側の面に電位Ｖ１を印加すると共に、有孔圧電素子１３０の第２の主面１２４側の面に電位Ｖ２を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０は、底面に対して平行な方向（図２４の矢印βが示す方向）に、当該有孔圧電素子１３０の外縁部から中心部に向けて放射状に縮む。これにより、二つの第２の送波器１１０Ａの各々における有孔圧電素子１３０が備えられている側の面（以下、「第１の主面１２１を含む面」とする。）において、第１の主面１２１を含む面の外縁部から中心部に向かって、放射状に縮む力が作用する。

このように、外縁部から中心部に向かって縮む力が第１の主面１２１を含む面に作用する。これによって、図２５に示されるように、二つの第２の送波器１１０Ａの各中央部が互いに遠ざかる方向（図２５の矢印Δ３が示す方向）に移動するように、二つの第２の送波器１１０Ａの各々が撓む。

以上、二つの第２の送波器１１０Ａを、二つの第２の送波器１１０Ａの各中央部が互いに遠ざかる方向（図２５の矢印Δ３が示す方向）に移動するように、二つの第２の送波器１１０Ａを撓ませる動作について説明した。

図２６及び図２７を用いて、二つの第２の送波器１１０Ａの各中央部が互いに近づく方向（図２７の矢印Δ４が示す方向）に移動するように、二つの第２の送波器１１０Ａを撓ませる動作について説明する。図２６には、二つの第２の送波器１１０Ａの各々の有孔圧電素子１３０の分極方向Ｐが示されている。図２６に示されるように、二つの第２の送波器１１０Ａの各々の有孔圧電素子１３０の分極方向Ｐは、接合部１５０から離れる方向に設定されている。

まず、有孔圧電素子１３０の第１の主面１２１側の面に電位Ｖ２を印加すると共に、有孔圧電素子１３０の第２の主面１２４側の面に電位Ｖ１を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０は、底面に対して平行な方向（図２６の矢印αが示す方向）に、有孔圧電素子１３０の中心部から外縁部に向かって伸びる。これにより、二つの第２の送波器１１０Ａの各々における第１の主面１２１を含む面において、第１の主面１２１を含む面の中心部から外縁部に向かって広がる力が作用する。

このように、中心部から外縁部に向かって広がる力が第１の主面１２１を含む面に作用する。これによって、図２７に示されるように、二つの第２の送波器１１０Ａの各中央部が互いに近づく方向（図２７の矢印Δ４が示す方向）に移動するように、二つの第２の送波器１１０Ａが撓む。この際、二つの第２の送波器１１０Ａは、互いに接触しない程度に撓む。

以上、二つの第２の送波器１１０Ａの各中央部が互いに近づく方向（図２７の矢印Δ４が示す方向）に移動するように、二つの第２の送波器１１０Ａを撓ませる動作について説明した。

このように、二つの第２の送波器１１０Ａの各々は、有孔圧電素子１３０の上面及び下面に、電位Ｖ１又は電位Ｖ２を交互に印加することで逆方向へ連続して撓む。

送波装置１００Ａは、この動作を繰り返すことにより耐水圧容器内の水を振動させ、耐水圧容器を振動させる。そして、送波装置１００Ａは、耐水圧容器を振動させることにより、深深度の水中において音波を送波する。

以上、送波装置１００Ａの動作について説明した。

以上のように、本実施形態に記載の第２の送波器１１０Ａは、第２の基材部１２０Ａ及び有孔圧電素子１３０を備えている。有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有する。また、第２の基材部１２０Ａは、有孔圧電素子１３０を保持する。有孔圧電素子１３０は、第２の基材部１２０Ａの第１の主面１２１側に保持される。

第２の送波器１１０Ａを水中で使用する際には、第２の送波器１１０Ａの全体に静水圧が加わるため、第２の送波器１１０Ａが変形する。この変形によって、有孔圧電素子１３０が撓む。この際の有孔圧電素子１３０は、電圧が印加されることによって伸縮する場合と異なり、静水圧による応力によって撓んでいる。さらに、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、有孔圧電素子１３０は、有孔圧電素子１３０の伸縮によっても撓む。そのため、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、第２の送波器１１０Ａが動作していない場合に比べて、有孔圧電素子１３０に大きな引張応力が加わる。また、一般的に、部材の中央部に加わる応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる応力に比べて大きい。そこで、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有している。そのため、有孔圧電素子１３０の中央部には応力が加わらない。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる応力が、有孔圧電素子１３０の弾性限度に達しにくくできる。この結果、有孔圧電素子１３０の破損を抑制できる。このように、第２の送波器１１０Ａによれば有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できるので、第２の送波器１１０Ａの出力音波が低下することを抑制しつつ、音波を送波できる。

また、本実施形態に記載の第２の送波器１１０Ａには、第２の主面１２４側に、無孔圧電素子１４０が保持されていない。よって、第２の送波器１１０Ａは、より簡素な構成である。
（第３の実施形態）
次に、図２８〜図３５を用いて第３の実施形態に係る送波装置１００Ｂについて説明する。また、本実施形態の説明において、第１の実施形態に係る送波装置１００と同等の構成、接続関係及び機能を備える構成については、同じ符号を付している。なお、図２８は、送波装置１００Ｂの構成を示す斜視図である。

図２８に示されるように送波装置１００Ｂは、二つの第３の送波器１１０Ｂ及び接合部１５０を備える。ここで、第１の実施形態における第１の送波装置１００と本実施形態における送波装置１００Ｂとを対比する。第１の実施形態における第１の送波装置１００の説明において、第１の送波装置１００は、二つの第１の送波器１１０を備えるとした。一方で、本実施形態における送波装置１００Ｂは、二つの第１の送波器１１０に代えて、二つの第３の送波器１１０Ｂを備える。

図２９〜図３１を用いて、第３の送波器１１０Ｂの構成について説明する。図２９は、第１の主面１２１側から見た第３の送波器１１０Ｂの分解斜視図である。また、図３０は、第１の主面１２１側から見た第３の送波器１１０Ｂの分解斜視図である。図３１は、第３の送波器１１０Ｂの断面図である。図２９〜図３１に示されるように、第３の送波器１１０Ｂは、第３の基材部１２０Ｂ及び二つの有孔圧電素子１３０を備える。

ここで、第３の送波器１１０Ｂと図３〜図５に示される第１の送波器１１０とを対比する。第１の送波器１１０と第３の送波器１１０Ｂとは、第１の送波器１１０が無孔圧電素子１４０を有する一方で、第３の送波器１１０Ｂが無孔圧電素子１４０に代えて有孔圧電素子１３０を有する点で相違する。

また、第１の送波器１１０と第３の送波器１１０Ｂとは、第１の送波器１１０が第１の基材部１２０を有する一方で、第３の送波器１１０Ｂは第１の基材部１２０に代えて第３の基材部１２０Ｂを有する点で相違する。

図２９〜図３１を用いて、第３の基材部１２０Ｂについて説明する。図２９〜図３１に示されるように、第３の基材部１２０Ｂは、第１の主面１２１、第１の凹部１２２、突起部１２３（以下、「第１の突起部１２３」とする。）、第２の主面１２４、第２の凹部１２５及び第２の突起部１２６を備える。ここで、第３の基材部１２０Ｂと、図６に示される第１の基材部１２０とを対比する。第３の基材部１２０Ｂと第１の基材部１２０とは、第１の基材部１２０が第２の突起部１２６を有しない一方で、第３の基材部１２０Ｂが第２の突起部１２６を有する点において相違する。

第２の突起部１２６について説明する。第２の突起部１２６は、第３の基材部１２０Ｂの第２の主面１２４側に形成されている。第２の突起部１２６は、有孔圧電素子１３０の貫通孔１３１に挿入される。図３０に示されるように、第２の突起部１２６の形状は、第１の突起部１２３の形状と同様に、円柱状である。

また、第１の実施形態の説明において、第２の主面１２４は、外周及び内周が円形の面であると説明したが、第３の送波器１１０Ｂにおける第２の主面１２４は、図３０に示されるように、外周及び内周が円形の面及び、円形の面（後述する突起部１２６の面）の二面によって構成されている。

以上、送波装置１００Ｂの構成について説明した。

次に、図３２〜図３５を用いて送波装置１００Ｂの動作について説明する。図３２〜図３５は、送波装置１００Ｂの動作を説明するための断面図である。本説明において、二つの有孔圧電素子１３０の各々を区別する為に、第３の基材部１２０Ｂの第１の主面１２１側に保持されている有孔圧電素子１３０を、有孔圧電素子１３０Ｂａとする。また、第３の基材部１２０Ｂの第２の主面１２４側に保持されている有孔圧電素子１３０を、有孔圧電素子１３０Ｂｂとする。

図３２及び図３３を用いて、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図３３の矢印Δ５が示す方向）に移動するように、二つの第３の送波器１１０Ｂを撓ませる動作について説明する。図３２には、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々の有孔圧電素子１３０Ｂａ及び有孔圧電素子１３０Ｂｂの分極方向Ｐが示されている。図３２に示されるように、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々の有孔圧電素子１３０Ｂａ及び有孔圧電素子１３０Ｂｂの分極方向Ｐは、接合部１５０から離れる方向に設定されている。

まず、有孔圧電素子１３０Ｂａの各第１の主面１２１側の面に電位Ｖ１を印加すると共に、有孔圧電素子１３０Ｂａの各第２の主面１２４側の面に電位Ｖ２を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０Ｂａは、底面に対して平行な方向（図３２の矢印βが示す方向）に、当該有孔圧電素子１３０の外縁部から中心部に向けて放射状に縮む。これにより、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々における第１の主面１２１を含む面において、第１の主面１２１を含む面の外縁部から中心部に向かって、放射状に縮む力が作用する。

また、有孔圧電素子１３０Ｂｂの各第１の主面１２１側の面に電位Ｖ２を印加すると共に、有孔圧電素子１３０Ｂｂの各第２の主面１２４側の面に電位Ｖ１を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０Ｂｂは、底面に対して平行な方向（図３２の矢印αが示す方向）に、有孔圧電素子１３０Ｂｂの中心部から外縁部に向けて放射状に伸びる。これにより、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々における第２の主面１２４を含む面において、第２の主面１２４を含む面の中心部から外縁部に向かって放射状に伸びる力が作用する。

このように、外縁部から中心部に向かって縮む力が第１の主面１２１を含む面に作用する一方で、中心部から外縁部に向かって放射状に伸びる力が第２の主面１２４を含む面に作用する。これによって、図３３に示されるように、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図３３の矢印Δ５が示す方向）に移動するように、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々が撓む。

以上、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図３３の矢印Δ５が示す方向）に移動するように、二つの第３の送波器１１０Ｂを撓ませる動作について説明した。

図３４及び図３５を用いて、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに近づく方向（図３５の矢印Δ６が示す方向）に移動するように、二つの第３の送波器１１０Ｂを撓ませる動作について説明する。図３４には、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々の有孔圧電素子１３０Ｂａ及び有孔圧電素子１３０Ｂｂの分極方向Ｐが示されている。図３４に示されるように、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々の有孔圧電素子１３０Ｂａ及び有孔圧電素子１３０Ｂｂの分極方向Ｐは、接合部１５０から離れる方向に設定されている。

まず、有孔圧電素子１３０Ｂａの各第１の主面１２１側の面に電位Ｖ２を印加すると共に、有孔圧電素子１３０Ｂａの各第２の主面１２４側の面に電位Ｖ１を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０Ｂａは、底面に対して平行な方向（図３４の矢印αが示す方向）に、当該有孔圧電素子１３０の中心部から外縁部に向けて放射状に伸びる。これにより、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々における第１の主面１２１を含む面において、第１の主面１２１を含む面の中心部から外縁部に向かって、放射状に伸びる力が作用する。

また、有孔圧電素子１３０Ｂｂの各第１の主面１２１側の面に電位Ｖ１を印加すると共に、有孔圧電素子１３０Ｂｂの各第２の主面１２４側の面に電位Ｖ２を印加する（電位Ｖ１>Ｖ２とする。）。この結果、有孔圧電素子１３０Ｂｂは、底面に対して平行な方向（図３４の矢印βが示す方向）に、有孔圧電素子１３０Ｂｂの外縁部から中心部に向けて放射状に縮む。これにより、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々における第２の主面１２４を含む面において、第２の主面１２４を含む面の外縁部から中心部に向かって放射状に縮む力が作用する。

このように、中心部から外縁部に向かって広がる力が第１の主面１２１を含む面に作用する一方で、外縁部から中心部に向かって縮む力が第２の主面１２４を含む面に作用する。これによって、図３５に示されるように、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに近づく方向（図３５の矢印Δ６が示す方向）に移動するように、二つの第３の送波器１１０Ｂが撓む。この際、二つの第３の送波器１１０Ｂは、互いに接触しない程度に撓む。

以上、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに近づく方向（図３５矢印Δ６が示す方向）に移動するように、二つの第３の送波器１１０Ｂを撓ませる動作について説明した。

このように、二つの第３の送波器１１０Ｂの各々は、有孔圧電素子１３０Ｂａ、１３０Ｂｂの上面及び下面に、電位Ｖ１又は電位Ｖ２を交互に印加することで逆方向へ連続して撓む。具体的には、二つの第３の送波器１１０Ｂは、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに遠ざかる方向（図３３の矢印Δ５が示す方向）に移動するように撓み、また、二つの第３の送波器１１０Ｂは、二つの第３の送波器１１０Ｂの各中央部が互いに近づく方向（図３５の矢印Δ６が示す方向）に移動するように撓む。

送波装置１００Ｂは、この動作を繰り返すことにより耐水圧容器内の水を振動させ、耐水圧容器を振動させる。そして、送波装置１００Ｂは、耐水圧容器を振動させることにより、深深度の水中において音波を送波する。

以上、送波装置１００Ｂの動作について説明した。

以上のように、本実施形態に記載の第３の送波器１１０Ｂは、第３の基材部１２０Ｂ及び二つの有孔圧電素子１３０を備えている。二つの有孔圧電素子１３０の各々は、中央部に貫通孔１３１を有する。また、第２の基材部１２０Ａは、二つの有孔圧電素子１３０を保持する。一方の有孔圧電素子１３０は、第２の基材部１２０Ａの第１の主面１２１側に保持される。他方の有孔圧電素子１３０は、第２の基材部１２０Ａの第２の主面１２４側に配置される。

第２の送波器１１０Ａを水中で使用する際には、第２の送波器１１０Ａの全体に静水圧が加わるため、第２の送波器１１０Ａが変形する。この変形によって、二つの有孔圧電素子１３０が撓む。この際の二つの有孔圧電素子１３０は、電圧が印加されることによって伸縮する場合と異なり、静水圧による応力によって撓んでいる。さらに、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、二つの有孔圧電素子１３０は、各有孔圧電素子１３０の伸縮によっても撓む。そのため、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、第２の送波器１１０Ａが動作していない場合に比べて、二つの有孔圧電素子１３０に大きな引張応力が加わる。また、一般的に、部材の中央部に加わる応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる応力に比べて大きい。そこで、二つの有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有している。そのため、二つの有孔圧電素子１３０の各中央部には応力が加わらない。これにより、二つの有孔圧電素子１３０に加わる応力が、各有孔圧電素子１３０の弾性限度に達しにくくできる。この結果、二つの有孔圧電素子１３０の破損を抑制できる。このように、第２の送波器１１０Ａによれば二つの有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できるので、第２の送波器１１０Ａの出力音波が低下することを抑制しつつ、音波を送波できる。

また、第３の送波器１１０Ｂを水中で使用する際には、第３の送波器１１０Ｂの全体に静水圧が加わるため、第３の送波器１１０Ｂの第１の主面１２１は、中央部が外周部に対して突出するように変形する。一方で、第３の送波器１１０Ｂの第２の主面１２４は、中央部が外周部に対して凹むように変形する。この変形によって、第２の主面１２４側の有孔圧電素子１３０が撓む。さらに、第３の送波器１１０Ｂが動作している場合には、第２の主面１２４側の有孔圧電素子１３０は、二つの有孔圧電素子１３０の伸縮によっても撓む。そのため、第３の送波器１１０Ｂが動作している場合には、第３の送波器１１０Ｂが動作していない場合に比べて、有孔圧電素子１３０に大きな圧縮応力が加わる。また、一般的に、部材の中央部に加わる応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる応力に比べて大きい。そこで、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有している。そのため、第２の主面１２４側の有孔圧電素子１３０の中央部には圧縮応力が加わらない。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる圧縮応力が、有孔圧電素子１３０の弾性限度に達しにくくできる。この結果、有孔圧電素子１３０の破損を抑制できる。このように、送波器１１０によれば有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できるので、音波を継続して送波できる。

また、本実施形態に記載の第３の送波器１１０Ｂは、第１の主面１２１側及び第２の主面１２４側に有孔圧電素子１３０を備えている。これにより、本実施形態に記載の第３の送波器１１０Ｂは、第１の主面１２１側及び第２の主面１２４側の何れか一方にのみ有孔圧電素子１３０が備えられている場合と比べて、大きな音波を出力することが出来る。

また、本実施形態に記載の第３の送波器１１０Ｂが備える二つの有孔圧電素子１３０の各々は、互いに同形状である。そのため、本実施形態に記載の第３の送波器１１０Ｂにおいては、二つの圧電素子の形状が異なる場合と比べて、部品の種類を減らすことが出来る。
（第４の実施形態）
次に図２１〜図２３を用いて、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、図２１〜図２３に示される第２の送波器１１０Ａを単体で用いる形態である。

本実施形態における第２の送波器１１０Ａの構成は、第２の実施形態に係る第２の送波器１１０Ａと同等である。具体的には、本実施形態における第２の送波器１１０Ａは、第２の基材部１２０Ａ及び有孔圧電素子１３０を備える。また、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有する。また、有孔圧電素子１３０は、第２の基材部１２０の第１の主面１２１側に保持される。

一方で、本実施形態における第２の送波器１１０Ａの各構成は、図２１〜図２３に示されるような形状でなくても良い。例えば、有孔圧電素子１３０の形状は、外周及び内周が楕円状の面を底面とする柱体であってもよい。また例えば、第２の基材部１２０Ａの第１の主面１２１は、外周及び内周が楕円状の面であってもよい。

次に、第４の実施形態における第２の送波器１１０Ａの動作について説明する。第４の実施形態における第２の送波器１１０Ａの動作は、第２の実施形態における第２の送波器１１０Ａの動作と同等である。具体的には、第４の実施形態における第２の送波器１１０Ａは、有孔圧電素子１３０の上面及び下面に、電位Ｖ１又は電位Ｖ２を交互に印加することで逆方向に連続して撓む。

以上のように、本実施形態に記載の第２の送波器１１０Ａは、第２の基材部１２０Ａ及び有孔圧電素子１３０を備えている。有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有する。また、第２の基材部１２０Ａは、有孔圧電素子１３０を保持する。有孔圧電素子１３０は、第２の基材部１２０Ａの第１の主面１２１側に保持される。

第２の送波器１１０Ａを水中で使用する際には、第２の送波器１１０Ａの全体に静水圧が加わる。この際に、第２の送波器１１０Ａは、第１の主面１２１の中央部が外周部に対して突出するように変形する場合と、第１の主面１２１の中央部が外周部に対して凹むように変形する場合とがある。

第２の送波器１１０Ａが、第１の主面１２１の中央部が外周部に対して突出するように変形する場合について説明する。この場合の変形によって、有孔圧電素子１３０が撓む。さらに、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、有孔圧電素子１３０は、有孔圧電素子１３０の伸縮によっても撓む。そのため、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、第２の送波器１１０Ａが動作していない場合に比べて、有孔圧電素子１３０に大きな引張応力が加わる。また、一般的に、部材の中央部に加わる応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる応力に比べて大きい。そこで、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有している。そのため、有孔圧電素子１３０の中央部には引張応力が加わらない。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる引張応力が、有孔圧電素子１３０の弾性限度に達しにくくできる。この結果、有孔圧電素子１３０の破損を抑制できる。このように、第２の送波器１１０Ａによれば有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できるので、音波を継続して送波できる。

次に、第２の送波器１１０Ａが、第１の主面１２１の中央部が外周部に対して凹むように変形する場合について説明する。この場合の変形によって、第２の主面１２４側の有孔圧電素子１３０が撓む。さらに、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、第２の主面１２４側の有孔圧電素子１３０は、二つの有孔圧電素子１３０の伸縮によっても撓む。そのため、第２の送波器１１０Ａが動作している場合には、第２送波器１１０Ａが動作していない場合に比べて、有孔圧電素子１３０に大きな圧縮応力が加わる。また、一般的に、部材の中央部に加わる応力（曲げ応力）は、部材の外周部に加わる応力に比べて大きい。そこで、有孔圧電素子１３０は、中央部に貫通孔１３１を有している。そのため、有孔圧電素子１３０の中央部には圧縮応力が加わらない。これにより、有孔圧電素子１３０に加わる圧縮応力が、有孔圧電素子１３０の弾性限度に達しにくくできる。この結果、有孔圧電素子１３０の破損を抑制できる。このように、第２の送波器１１０Ａによれば有孔圧電素子１３０が破損することを抑制できるので、音波を継続して送波できる。 以上、第４の実施形態について説明した。

以上のように、第１の実施形態における送波装置１００は、二つの第１の送波器１１０と接合部１５０で構成されると説明した。また、第２の実施形態における送波装置１００Ａは、二つの第２の送波器１１０Ａと接合部１５０で構成されるとした。また、第３の実施形態における送波装置１００Ｂは、二つの第３の送波器１１０Ｂと接合部１５０で構成されるとした。

しかし、上記の例に限らず、第１の送波器１１０、第２の送波器１１０Ａ及び接合部１５０を組み合わせても良い。また、第１の送波器１１０、第３の送波器１１０Ｂ及び接合部１５０を組み合わせても良い。また、第２の送波器１１０Ａ、第３の送波器１１０Ｂ及び接合部１５０を組み合わせても良い。

また、以上のように第４の実施形態においては、第２の送波器１１０Ａを単体で用いるとした。しかし、当該例に限らず、第１の送波器１１０又は第３の送波器１１０Ｂを単体で用いるとしても良い。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１００、１００´、１００Ａ、１００Ｂ 送波装置
１１０、１１０´、１１０ａ、１１０ｂ 送波器、第１の送波器
１２０、１２０´、１２０ａ、１２０ｂ 基材部、第１の基材部
１２１、１２１´、１２１ａ、１２１ｂ 第１の主面
１２２、１２２´ 第１の凹部
１２３、１２３´ 突起部
１２４、１２４´、１２４ａ、１２４ｂ 第２の主面
１２５、１２５´ 第２の凹部
１３０、１３０´、１３０ａ、１３０ｂ 有孔圧電素子
１３１、１３１´ 貫通孔
１４０、１４０´、１４０ａ、１４０ｂ 無孔圧電素子
１５０ 接合部
１１０Ａ 第２の送波器
１２０Ａ 第２の基材部
１１０Ｂ 第３の送波器
１２０Ｂ 第３の基材部
１２６ 第２の突起部
１３０Ｂａ、１３０Ｂｂ 有孔圧電素子

Claims (7)

1. 中央部に貫通孔を有する有孔圧電素子と、
   前記有孔圧電素子を保持する基材部と、
   を備え、
   前記有孔圧電素子は、前記基材部の第１の主面側に保持される送波器。
2. 前記基材部の前記第１の主面側の反対側である第２の主面側に、貫通孔を有しない無孔圧電素子がさらに保持されている、
   請求項１に記載の送波器。
3. 前記有孔圧電素子が、前記基材部の前記第１の主面側及び前記第２の主面側の双方に保持されている請求項１に記載の送波器。
4. 前記基材部に形成された突起部を更に備え、
   前記有孔圧電素子は、前記貫通孔が前記突起部に取り付けられたうえで、前記基材部に保持される請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の送波器。
5. 少なくとも、二つの送波器を備え、
   前記二つの送波器の各々は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の前記送波器によって構成され、
   前記二つの送波器の各々は、間隙を介して互いに向かい合うように設けられている送波装置。
6. 前記二つの送波器の各々の前記基材部は、それぞれの前記第１の主面が互いに向かい合うように配置されており、
   前記有孔圧電素子は、圧縮応力に対する弾性限度が引張応力に対する弾性限度よりも大きい部材によって構成される請求項５に記載の送波装置。
7. 前記二つの送波器が間隙を介して互いに向かい合うように、前記二つの送波器を接合する接合部を更に備えた請求項５又は請求項６に記載の送波装置。

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