JP3401739B2 - 水中送受波器 - Google Patents

水中送受波器

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JP3401739B2
JP3401739B2 JP08540397A JP8540397A JP3401739B2 JP 3401739 B2 JP3401739 B2 JP 3401739B2 JP 08540397 A JP08540397 A JP 08540397A JP 8540397 A JP8540397 A JP 8540397A JP 3401739 B2 JP3401739 B2 JP 3401739B2
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章好 河守
隆 吉川
友宏 坪井
秀則 小畑
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  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレックステンシ
ョナル型の水中送受波器に関するもので、特にシェル内
に支持された駆動素子の所期の機能を維持するための構
造に関する関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のこの種の水中送受波器の構
造を示す断面図、図5は図4におけるA部の拡大図であ
る。図において1は駆動素子、2はこの駆動素子の両端
部の設けられたロッド、3はそれぞれのロッド2に設け
られた円板状のピストン部、4はピストン部3の板厚を
貫通するように開けられた透孔である。
【0003】5は断面形状を楕円形としたシェルで、こ
のシェル5の長手方向両端の肉厚内には、ロッド挿入部
と、このロッド挿入部と直交する流体充填部6が形成さ
れており、駆動素子1のロッド2をロッド挿入部に挿入
すると共に、このロッド2に設けられているピストン部
3を流体充填部6に収容することにより、駆動素子1を
シェル5の内側に支持したものとなっている。
【0004】尚、ロッド挿入部はロッド2を挿入部した
とき、ロッド2の端面とシェル1との間に隙間7ができ
るような長さに形成されている。8は流体充填部6内に
脱泡されて充填されたオイル等の流体、9aと9bはロ
ッド2の外周に装着されたOリングで、このOリング9
aと9bがロッド2とシェル5との間に介在することで
流体充填部6の流体7は密封されている。
【0005】このような構成による水中送受波器は、例
えば、フレックステンショナル音源(送波器)として用
いる場合、通電により駆動素子1に矢印で示す駆動力を
生じさせ、この駆動力による長軸方向の伸縮変位を、楕
円形のシェル5の短手方向の面の屈曲変位に変換して送
波する。また、この水中送受波器は、水圧によってシェ
ル5が長軸方向に変形しても、駆動素子1に応力がかか
らないように駆動素子1とシェル5の結合を、流体充填
部6内の流体8によるキャビティーと、流体充填部6内
に収容されたピストン部3に設けられた透孔4により行
構成としているので、動的に駆動素子1が振動する場合
は、流体8の剛性インピーダンスが増し、駆動がシェル
5に伝わるものとなっている。
【0006】その結果、使用深度が変化しても安定した
性能を発揮することができ、特に、図示したように、駆
動素子1の長軸方向の両端において、流体8を利用した
同一の結合構造を採用しているので、より対称性のよい
振動モードが得られるものとなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、駆動素子1の端面とシェル5の内面
との間に一定の隙間があること、ピストン部3に流体8
を行き来させるための透孔4が設けられていること、ロ
ッド2の先端とシェル5との間に隙間7が介在するよう
にロッド挿入部が形成されていることで、駆動素子1が
静的に長軸方向に自由に動ける環境にあるため、駆動素
子1等の自重によりその位置が移動してしまうと、駆動
素子1とシェル5とが接触してしまう側と、接触しない
側ができることになり、その結果、折角の振動対称性が
失われるという問題が生じることになる。
【0008】実際は、流体8を密封するためにロッド2
とシェル5の間にOリング9a,9bが介在しているた
め、このOリング9a,9bによる摩擦により、簡単に
は駆動素子1が移動することはないが、長時間の現象に
は対しては駆動素子1の移動を阻止できる保証はなく、
対策が必要となる。従って、本発明はの課題は、自重に
よる駆動素子の移動を最小限に抑えて、これにより常に
振動対称性を保証することが可能な水中送受波器を実現
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、断
面形状が楕円形のシェル内に駆動素子を配置して、この
駆動素子の長軸方向の両端に設けられたロッドを、前記
シェルの長手方向両端に設けられたロッド挿入部に挿入
し、このロッド挿入部と直行するように前記シェルに設
けられた流体充填部に前記ロッドの外周に設けられたピ
ストン部を収納すると共に、前記流体充填部に流体を充
填した水中送受波器において、前記駆動素子の長軸方向
の端面と前記シェルの内面との間の隙間に、前記駆動素
子のスチフネスより小さいスチフネスの弾性体を設けた
ことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明によ
る水中送受波器の実施の形態について説明する。図1は
本発明の第1の実施の形態を示す要部断面である。図に
おいて1は駆動素子、2はこの駆動素子の両端部の設け
られたロッド、3はそれぞれのロッド2に設けられた円
板状のピストン部、4はピストン部3の板厚を貫通する
ように開けられた透孔、5は断面形状を楕円形としたシ
ェル、6は流体充填部で、7はロッド2の端面とシェル
1との間に形成された隙間、8は流体充填部6内に脱泡
されて充填されたオイル等の流体、9aと9bはロッド
2の外周に装着されたOリングで、これらは従来のもの
と従来のものと同一の構成要素であり、同様に構成され
ている。
【0011】この構成において、つまり、図4及び図5
に示した構造の水中送受波器において、本実施の形態
は、シェル5の内側に支持された駆動素子1の長軸方向
の端面と、シェル5の内面との間に存在する隙間に弾性
体10を設けたものである。図2は本発明の第2の実施
の形態を示す要部断面で、この実施の形態は、前記のよ
うに駆動素子1の長軸方向の端面と、シェル5の内面と
の間の隙間に弾性体10を設ける代わりに、ロッド2の
先端とシェル5との間に形成された隙間7に弾性体10
を設けたものである。
【0012】図3は本発明の第3の実施の形態を示す要
部断面で、この実施の形態は、前記駆動素子1の長軸方
向の端面とシェル5の内面との間の隙間、あるいはロッ
ド2の先端とシェル5との間に形成された隙間7に弾性
体10を設ける代わりに、流体充填部6内においてピス
トン部3とシェル5の間に存在する隙間に弾性体10を
設けたもので、図ではピストン部3の両側に弾性体10
を設けたものとしているが、片側だけに設けるものとし
てもよい。
【0013】これらの実施の形態で用いた弾性体10
は、その厚さ方向(駆動軸1の長軸方向)のスチフネス
(弾性係数)が、駆動素子1及びシェル5のスチフネス
より充分小さいものを使うものとする。この条件を満た
していれば、弾性体10がゴムであれ、金属バネであ
れ、板バネであれ、その材質を問わず、それらすべてが
適用可能であるが、その場合、スチフネスが余り変化し
ないもののほうがより望ましく、従って、そのようなス
チフネスを持つものを選択する。
【0014】つまり、駆動素子1が長軸方向に移動しよ
うとする範囲内で、スチフネスが急激に変化し、駆動素
子1のスチフネスに対して無視できないスチフネスにな
るような、非線形性が顕著な材料は除外する。このよう
な構成による水中送受波器は、例えば、フレックステン
ショナル音源(送波器)として用いる場合、従来のもの
と同様に、通電により駆動素子1に矢印で示す駆動力を
生じさせ、この駆動力による長軸方向の伸縮変位を、楕
円形のシェル5の短手方向の面の屈曲変位に変換して送
波する。
【0015】そして、前記各実施の形態による水中送受
波器では、図1に示したように、駆動素子1の長軸方向
の端面とシェル5の内面との間の隙間や、図2に示した
ように、ロッド2の先端とシェル5との間の隙間、ある
いは図3に示したように流体充填部6内においてピスト
ン部3とシェル5の間に存在する隙間に弾性体10を設
けているため、駆動素子1が、駆動素子1やロッド2及
びピストン部3の自重により、長軸方向に移動しようと
しても、弾性体10により駆動素子1の移動が最小限に
抑制され、駆動素子1の所期の支持位置が保障される。
【0016】また、前記弾性体10の取り付け、あるい
は水圧下におけるシェル5の変形によって、駆動素子1
が弾性体10を介してシェル5と結合する部分ができた
としても、ここで使用している弾性体10のスチフネス
は駆動素子1のスチフネスより充分小さいので、駆動素
子1の機能に影響を及ぼすことはない。従って、前記各
実施の形態において、駆動素子1の振動対称性が失われ
ことはなく、常に対称性のよい振動モードが得られる。
【0017】尚、上述した実施の形態は、送波器として
使用する場合に着いて述べたが、外部からの音波をシェ
ル5で受波し、その振動を駆動素子に伝えて電気信号を
取り出す受波器としても使用できることは無論である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、断面形状
が楕円形のシェル内に駆動素子を配置して、この駆動素
子の長軸方向の両端に設けられたロッドを、前記シェル
の長手方向両端に設けられたロッド挿入部に挿入し、こ
のロッド挿入部と直行するように前記シェルに設けられ
た流体充填部に前記ロッドの外周に設けられたピストン
部を収納すると共に、前記流体充填部に流体を充填した
水中送受波器において、前記駆動素子の長軸方向の端面
と前記シェルの内面との間の隙間や、ロッドの先端とシ
ェルとの間の隙間、あるいは前記流体充填部内に収容さ
れたピストン部とシェルとの間の隙間に、前記駆動素子
のスチフネスより小さいスチフネスの弾性体を設けた構
成としている。
【0019】そのため、駆動素子やロッド及びピストン
部の自重により、駆動素子が長軸方向に移動しようとし
ても、弾性体により駆動素子の移動が最小限に抑制さ
れ、駆動素子の所期の支持位置が保障され、しかも、前
記の弾性体の取り付け、あるいは水圧下におけるシェル
の変形によって、駆動素子が弾性体を介してシェル5と
結合する部分ができたとしても、弾性体のスチフネスは
駆動素子のスチフネスより充分小さいので、駆動素子の
機能に影響を及ぼすことはないので、駆動素子の振動対
称性が失われことはなく、常に対称性のよい振動モード
が得られるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図4】従来技術を示す断面図
【図5】図4におけるA部の拡大図である。
【符号の説明】
1 駆動素子 2 ロッド 3 ピストン部 4 透孔 5 シェル 6 流体充填部 7 隙間 8 流体 9a,9b Oリング 10 弾性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小畑 秀則 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−18988(JP,A) 特開 平7−46696(JP,A) 特開 平8−251690(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 1/44 330 G01S 7/521

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面形状が楕円形のシェル内に駆動素子
    を配置して、この駆動素子の長軸方向の両端に設けられ
    たロッドを、前記シェルの長手方向両端に設けられたロ
    ッド挿入部に挿入し、このロッド挿入部と直行するよう
    に前記シェルに設けられた流体充填部に前記ロッドの外
    周に設けられたピストン部を収納すると共に、前記流体
    充填部に流体を充填した水中送受波器において、 前記駆動素子の長軸方向の端面と前記シェルの内面との
    間の隙間に、前記駆動素子のスチフネスより小さいスチ
    フネスの弾性体を設けたことを特徴とする水中送受波
    器。
  2. 【請求項2】 断面形状が楕円形のシェル内に駆動素子
    を配置して、この駆動素子の長軸方向の両端に設けられ
    たロッドを、前記シェルの長手方向両端に設けられたロ
    ッド挿入部に挿入し、このロッド挿入部と直行するよう
    に前記シェルに設けられた流体充填部に前記ロッドの外
    周に設けられたピストン部を収納すると共に、前記流体
    充填部に流体を充填した水中送受波器において、 前記ロッドの先端とシェルとの間の隙間に、前記駆動素
    子のスチフネスより小さいスチフネスの弾性体を設けた
    ことを特徴とする水中送受波器。
  3. 【請求項3】 断面形状が楕円形のシェル内に駆動素子
    を配置して、この駆動素子の長軸方向の両端に設けられ
    たロッドを、前記シェルの長手方向両端に設けられたロ
    ッド挿入部に挿入し、このロッド挿入部と直行するよう
    に前記シェルに設けられた流体充填部に前記ロッドの外
    周に設けられたピストン部を収容すると共に、前記流体
    充填部に流体を充填した水中送受波器において、 前記流体充填部内に収容されたピストン部とシェルとの
    間の隙間に、前記駆動素子のスチフネスより小さいスチ
    フネスの弾性体を設けたことを特徴とする水中送受波
    器。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3記載の水中送受波
    器において、 弾性体としてゴム材を用いたことを特徴とする水中送受
    波器。
  5. 【請求項5】 請求項1,2または3記載の水中送受波
    器において、 弾性体としてばね材を用いたことを特徴とする水中送受
    波器。
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