JPH0617411A - 波を打ち消す装置及び波を選択的に通過させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 様々な場所に設置することができ、伝播して
きた波を打ち消すことにより、波の他の部分への漏洩を
効果的に防止もしくは抑制し得る、波を打ち消す装置を
提供する。 【構成】 伝播してきた波１により、それ自体が変位し
て該波を打ち消すように構成されている共振子２を備え
ることを特徴とする、波を打ち消す装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝播してきた波を打ち
消し、波の伝播を防止または抑制し得るように構成され
た波を打ち消す装置及び該波を選択的に通過させる装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、様々な分野において、波の伝播を
防止することが求められている。例えば、海岸や川岸の
護岸工事に際しては、陸上への海水や水の浸入を防止す
るために、消波ブロックが多用されている。消波ブロッ
クは、コンクリート成型体よりなり、その外形を複雑な
形状とすることにより、伝播してきた波を細かく砕き得
るように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記消
波ブロックは、海岸等において広い範囲に渡り設置する
のには適しているが、海上において伝播してきた波を打
ち消すのには不適当である。すなわち、沖合等において
観測作業等を実施する際に波の影響を遮断したい場合が
ある。このような場合、コンクリートブロックからなる
消波ブロックはかなりの重量を有するものであるため、
作業海域の周囲において水面に浮かせて設置することが
できない。

【０００４】また、伝播してきた波は、種々の成分の波
が複合しているものであるのが普通である。そして、こ
のような波のうち、特定の成分の波のみを通過させたい
場合があるが、このような要求に応える装置は従来存在
しなかった。本発明の目的は、設置場所の如何に関わら
ず、伝播してきた波を効果的に打ち消すことができる装
置並びに伝播してきた波に含まれている特定の成分の波
のみを選択的に通過させ得る装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、伝播してきた波により、それ自体が変位して、該波
を打ち消すように構成されている波を打ち消す手段を備
えることを特徴とする、波を打ち消す装置である。ま
た、請求項３に記載の発明は、伝播してきた波により、
それ自体が変位して該波に含まれている特定の成分の波
の通過を防止もしくは抑制し、他の成分の波を選択的に
通過させることを可能とする波を打ち消す手段を備える
ことを特徴とする、波を選択的に通過させる装置であ
る。

【０００６】上記請求項１，３に記載の発明において、
波を打ち消す手段は、請求項２，４に記載のように、例
えば共振子により構成される。以下、本発明の構成を、
より詳細に説明する。請求項１，３に記載の発明は、い
ずれも伝播してきた波を打ち消すように構成された波を
打ち消す手段を備える。本発明において、伝播してくる
波とは、海で自然に発生する波の他、物体の振動に伴っ
て固体や液体もしくは気体等の流体を媒体として伝達し
てくる波も含まれる。

【０００７】上記請求項１，３に記載の発明における波
を打ち消す手段は、それ自体が伝播してきた波により変
位するように構成されている。すなわち、伝播してきた
波のエネルギーにより、それ自体が部分的にあるいは全
体的に変位するように構成されている。そして、この変
位により、伝播してきた波を打ち消すように構成されて
いる。この波を打ち消す手段の原理及び作用は後述の実
施例の説明において詳細に説明する。好ましくは、上記
波を打ち消す手段は共振子により構成され、すなわち変
位を繰り返すことにより伝播してくる波を打ち消すよう
に構成されている。

【０００８】波を打ち消す手段は、それ自体の変位によ
り波を打ち消すように構成されるものであるため、該波
を打ち消す手段の形状及び寸法等を工夫すれば、様々な
波を打ち消し得るように構成することができる。言い換
えれば、該波を打ち消す手段の材質、形状及び寸法等を
工夫することにより、上記変位状態を変化させ、それに
よって波に含まれている特定の成分の波の通過を防止も
しくは抑制することができ、他の成分の波を選択的に通
過させることができる。

【０００９】なお、請求項１，３に記載の発明における
波を打ち消す手段は、伝播してくる波により変位して上
記のように作用するものであるため、伝播してきた波を
受け得るように配置することが必要である。この場合、
波が伝播してくる媒体としては、液体や固体に限らず、
気体であってもよい。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明では、上記波を打ち消す
手段が、伝播してきた波によりそれ自体が変位し、該波
を打ち消すように作用する。従って、伝播してきた波を
自身の変位により打ち消すものであるため、波の他の部
分への通過を効果的に防止することができる。

【００１１】また、請求項３に記載の発明では、波を打
ち消す手段が、該波に含まれている特定の成分の波の通
過を防止もしくは抑制するように作用するため、他の成
分の波を選択的に通過させることができる。従って、請
求項３に記載の発明の波を選択的に通過させる装置は、
フィルタとして用いることができる。

【００１２】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ、本発明の原
理及び具体的な実施例を説明することにより、本発明を
明らかにする。まず、図１を参照して、本発明の原理を
説明する。図１は、請求項１に記載の発明にかかる波を
打ち消す装置を説明するための模式図である。

【００１３】いま、図示のように波１が矢印Ａ方向に伝
播しているものとする。この波１を受け得るように波を
打ち消す手段としての共振子２が配置されている。共振
子２は、伝播してきた波１のエネルギーによりそれ自身
が変位するように構成されている。図１では、共振子２
は、図示の矢印Ｂで示すように屈曲振動するように構成
されている。この場合、共振子２の屈曲振動に伴って、
伝播してきた波１が打ち消される。この波を打ち消す機
構については、図２〜図４を参照して説明する実験例及
び後述の実施例の説明により明らかにする。

【００１４】請求項１に記載の発明では、上記のように
波を打ち消す手段としての共振子２が屈曲モードで共振
し、それによって伝播してきた波が打ち消される。従っ
て、共振子２の波１が伝播してきた側とは反対側におい
ては、上記打ち消しにより参照番号１ａで示すように波
は完全に打ち消されたり、あるいは参照番号１ｂで示す
ように波の強度が非常に小さくされ得る。

【００１５】図１に示した構成では、波を打ち消す手段
は屈曲モードで共振する共振子２で構成されていた。こ
の場合、波１は、海で発生する波のように自然に発生す
るものであってもよく、あるいは固体を伝わってきたあ
る周期を有する振動であってもよい。すなわち、自然に
発生する波だけでなく、物理的な振動に伴って発生する
波であってもよい。

【００１６】上記のように伝播してくる波が、屈曲モー
ドで共振する波を打ち消す装置により打ち消し得ること
を、図２〜図４を参照して説明する。図２は、本発明の
原理を明らかにするための実験装置を示す正面断面図で
ある。図２を参照して、振動試験機３の上面に支持ロッ
ド４が立設されている。支持ロッド４の中間高さ位置に
屈曲モードで振動し得る鋼鉄棒５が固定されている。鋼
鉄棒５は、長さ１８０ｍｍ×幅１２ｍｍ×厚み１５ｍｍ
の鋼鉄からなる棒状の部材であり、その重量は２４０
ｇ、屈曲時の共振周波数は約１ｋＨｚである。他方、上
記支持ロッド４は、直径８ｍｍの鋼鉄からなる円柱状の
部材であり、上記鋼鉄棒５の中央に設けられた貫通孔に
挿入されており、かつ鋼鉄棒５と支持ロッド４とは図示
の状態で固定されている。

【００１７】振動試験機３を図示の矢印で示すように上
下方向に周波数１ｋＨｚで振動させたところ、鋼鉄棒５
は屈曲モードで共振し、支持ロッド４の上端４ａの変位
量は、図３に示す通りであった。図３において、変位量
ΔＢは約２．６μｍであった。比較のために、上記鋼鉄
棒５を設けないで支持ロッド４を振動試験機３に立設
し、同様に振動試験機３を振動させたところ、支持ロッ
ド４の上端４ａの変位量は、図４に示す通りであり、図
中の変位量ΔＡは、約２２．６μｍであった。

【００１８】図３及び図４の比較から明らかなように、
振動試験機３から支持ロッド４を経て伝達されてきた振
動が鋼鉄棒５を設けたことにより、該鋼鉄棒５の部分で
十分に減衰されていることがわかる。なお、本願発明者
らは、鋼鉄棒５の質量により振動がダンピングされたの
ではないかとも考え、与える振動の周波数を変更し、鋼
鉄棒を共振させずに実験したところ、支持ロッド４の上
端４ａにおける変位量は、図３に示したようには抑制さ
れないことが確かめられた。すなわち、このことからも
明らかなように、単に鋼鉄棒５の重量により、伝播して
きた振動をダンピングしているものではなく、上記のよ
うに伝播してきた振動が鋼鉄棒５の共振により打ち消さ
れているものと考えられる。

【００１９】上記のように、振動源である振動試験機３
を振動させた場合、その振動に伴って振動すなわち波が
支持ロッド４を伝播し、鋼鉄棒５に伝達されている。従
って、この伝播してきた振動すなわち波は、上記鋼鉄棒
５において打ち消されるためか、上記のように鋼鉄棒５
より上の支持ロッド部分への振動すなわち波の伝達が効
果的に抑制されていることがわかる。言い換えれば、上
記実験から明らかなように、伝播してきた波に対して、
それ自体が変位して該波を打ち消すように構成されてい
る鋼鉄棒５を用いれば、伝播してきた波を効果的に打ち
消し得ることがわかる。

【００２０】また、上記のように波を打ち消す手段とし
て、鋼鉄棒５すなわち共振子を用いる場合、該共振子の
寸法及び形状等を工夫すれば、当然のことながら伝播し
てきた波の打ち消しの程度も変更され得る。また、本願
発明者の実験によれば、共振子の共振周波数を伝播して
きた振動すなわち波の周波数と一致あるいは近接させる
ことにより、伝播してきた波をより効果的に打ち消すこ
とがわかっている。

【００２１】他方、通常の波は、様々な成分の波が複合
した形態であるのが普通である。よって、上記共振子の
寸法及び形状等を変化させて共振周波数を変化させた
り、複数の共振子を用いれば、特定の成分の波のみを打
ち消すことができる。従って、請求項３に記載の発明の
ように、特定の成分の波のみを打ち消し、該特定の成分
の波の通過を防止または抑制することができ、残りの成
分の波を選択的に通過させることができる。よって、請
求項３に記載の発明のように構成すれば、特定の成分の
波のみを遮断し得るフィルタとして利用することができ
る。

【００２２】以下、より具体的な第１〜第３の実施例に
ついて説明する。なお、上記のように、本発明が適用さ
れる波は、海で発生する波の他、固体の振動に伴って伝
播する波をも含むものであるが、以下の実施例では振動
源としての圧電共振ユニットを有するエネルギー閉じ込
め型の圧電共振子において、該圧電共振ユニットから伝
播してきた振動すなわち波を打ち消すために波を打ち消
すための手段としての共振部が構成されている。また、
後述するように、第１，第２の実施例の説明において、
上記共振部における波の打ち消しのメカニズムをより詳
細に説明する。

【００２３】長さ振動モードを利用した実施例の圧電共
振子 図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施例にかかる
圧電共振子を示す平面図及び圧電基板を透かして下面の
電極形状を示した平面図である。圧電共振子２１は、中
央に配置された圧電共振ユニット２２を有する。波を発
生させる振動源としての圧電共振ユニット２２は、厚み
方向に一様に分極処理された平面形状が細長い矩形の圧
電セラミック基板の両主面に電極２２ａ，２２ｂを形成
した構造を有する。電極２２ａ，２２ｂから交流電圧を
印加することにより、圧電共振ユニット２２は長さ振動
モードで伸縮振動するように構成されている。

【００２４】圧電共振ユニット２２の長さ方向中央部に
おいては、一方側に振動伝達部２３が連結されている。
振動伝達部２３は、圧電共振ユニット２２の伸縮振動に
伴う振動を後述の共振部２４に伝達するために設けられ
ている。また、振動伝達部２３が圧電共振ユニット２２
の長さ方向中央部に連結されているのは、圧電共振ユニ
ット２２の振動をできるだけ妨げないためである。

【００２５】振動伝達部２３の他端には、屈曲モードで
共振するように構成された波を打ち消す装置としての共
振部２４が連結されている。また、共振部２４には、連
結バー２５を介して比較的大きな面積を有する保持部２
６が連結されている。保持部２６は、圧電共振子２１を
ケース基板等の他の部材に機械的に保持するのに好適な
ように、図示のような比較的大きな面積を有するように
構成されている。

【００２６】また、電極２２ａは、接続導電部２７ａに
より保持部２６の上面に形成された端子電極２８ａに電
気的に接続されている。振動伝達部２３が連結されてい
る側とは反対側においても、圧電共振ユニット２２に振
動伝達部２９、共振部３０、連結バー３１及び保持部３
２が連結されており、上記振動伝達部２３側と同様に構
成されている。もっとも、図５（ｂ）に示すように、電
極２２ｂに電気的に接続される接続導電部２７ｂ及び端
子電極２８ｂは、それぞれ、振動伝達部２９、共振部３
０、連結バー３１及び保持部３２の下面側に形成されて
いる。

【００２７】本実施例の圧電共振子２１では、端子電極
２８ａ，２８ｂ間に交流電圧を印加することにより、上
記圧電共振ユニット２２が長さ振動モードにより伸縮振
動する。その結果、上記振動が、振動伝達部２３，２９
を経て共振部２４，３０に伝達される。そして、図６及
び図７を参照して説明するように、振動伝達部における
変位ベクトルと、共振部における変位ベクトルとが打ち
消し合うためか、連結バー２５，３１側には振動はほと
んど漏洩しない。従って、共振部２４，３０までの部分
において振動エネルギーが閉じ込められることになるた
め、保持部２６，３２を利用して外部に機械的に固定し
た場合、長さ振動モードを利用したエネルギー閉じ込め
型の圧電共振子２１を実現することができる。

【００２８】なお、好ましくは、上記共振部２４，３０
の共振周波数は、圧電共振ユニット２２の共振周波数と
等しくされる。これは、共振周波数を圧電共振ユニット
２２の共振周波数と一致させることにより、上記変位ベ
クトルの打ち消し合いがより効果的に行われるからであ
る。

【００２９】上記のように、共振部２４，３０を圧電共
振ユニット２２に振動伝達部２３，２９を介して連結し
たことにより、圧電共振ユニットの共振に基づくエネル
ギーを閉じ込め得ることは、本願発明者らの実験により
偶然見出されたものであるが、このように共振部２４，
３０により伝播されてきた振動を閉じ込め得るのは、以
下の機構によるものと考えられる。

【００３０】上記のように伝播されてきた振動閉じ込め
得る機構としては、以下の図６及び図７を参照して説明
する２通りの機構が考えられる。すなわち、図５（ａ）
から明らかなように、例えば振動伝達部２３の外側に共
振部２４が連結されているが、この共振部２４は、振動
伝達部２３を延長した部分の両側に片持ちばりで一対の
共振部を連結した構造、あるいは振動伝達部２３と連結
バー２５との間に１個の共振部２４を介在させた構造と
考えられる。図６は、前者の構造を前提とした共振部の
作用を説明するための模式的拡大平面図であり、図７
は、後者の構造を前提とした共振部の作用を説明するた
めの模式的拡大平面図である。

【００３１】まず、一対の共振部が振動伝達部を延長し
た部分の両側に構成されていると考え、図６を参照して
共振部の作用を説明する。いま、上記圧電共振ユニット
に連結された振動伝達部２３ａが存在するとする。この
場合、圧電共振ユニットが伸縮振動すると、伝播してき
た振動によって、振動伝達部２３ａは、参照番号２３ｂ
で示す状態と、参照番号２３ｃで示す状態とを繰り返す
ように変形する。

【００３２】ところで、この振動伝達部に上記共振部２
４ａ，２４ｂが連結されているとすると、図６に示すよ
うに共振部２４ａ，２４ｂが、上記振動伝達部２３ｂ，
２３ｃの変形に伴って図示のように傾き、共振する。そ
の結果、傾いた各共振部２４ａ，２４ｂにおける変位ベ
クトルは図示の矢印Ａで示す向きになる。

【００３３】他方、振動伝達部２３ｂにおける図示のＸ
軸方向の変位ベクトルは矢印Ｂで示すとおりである。従
って、いずれの状態においても、共振部２４におけるＸ
軸方向に沿う変位ベクトルと、振動伝達部におけるＸ軸
方向に沿う変位ベクトルとが打ち消し合う方向となって
釣り合っている。よって、上記共振部２４ａ，２４ｂの
共振に伴って、振動伝達部を伝播してきた振動が打ち消
されることにより、共振部２４ａ，２４ｂまでの部分に
振動エネルギーが閉じ込められることになると考えられ
る。

【００３４】他方、振動伝達部の他端に１個の共振部２
４の中央部が連結されていると考えた場合の機構を図７
を参照して説明する。いま、上記圧電共振ユニットに連
結された振動伝達部２３ａが存在するとする。この場
合、圧電共振ユニットが伸縮振動すると、伝播してきた
振動によって、振動伝達部は、参照番号２３ｂで示す状
態と、参照番号２３ｃで示す状態とを繰り返すように変
形する。

【００３５】そして、この振動伝達部の他端に共振部２
４が中心で連結されている場合、図７に示すように、共
振部２４が、上記振動伝達部の変形に伴って図示のよう
に屈曲振動する。その結果、共振部２４内における変位
ベクトルは、図示の通りとなる。すなわち、図６に示し
た場合と同様に、振動伝達部２３ｂ，２３ｃを延長した
部分における変位ベクトルＢと、共振部２４の残りの部
分における変位ベクトルＡとが、Ｘ軸方向において打ち
消し合うように釣り合う。よって、共振部２４の共振に
伴って、振動伝達部を伝播してきた振動が打ち消される
ことにより、共振部２４までの部分に振動エネルギーが
閉じ込められることになると考えられる。

【００３６】なお、上記２種類の振動エネルギー閉じ込
め機構は、推測に基づくものであるが、いずれにして
も、図５に示したように振動伝達部２３に共振部２４を
連結することにより、振動伝達部２３を伝播してきた振
動が共振部２４において打ち消され、それによって振動
エネルギーの閉じ込めが果たされる。上記共振部２４の
作用を、具体的な実験結果に基づき説明する。

【００３７】図８は、比較のために用意した構造であ
り、長さ振動モードで振動し得るように構成された圧電
共振ユニット３５の両側面中央部に、圧電共振ユニット
３５と直交する方向に伸びるバー３６が連結されている
（図８では一方側面側の構造のみを図示しているが、他
方側面側も同様に構成されている。）。

【００３８】他方、図９は、図８に示した構造におい
て、共振部３７を設けた構造を有する。すなわち、図９
の構造では、圧電共振ユニット３５に振動伝達部３８を
介して共振部３７を連結し、共振部３７の振動伝達部３
８が連結されている側とは反対側の面にバー３９を連結
した構造を有する。言い換えれば、上記振動伝達部３８
及びバー３９からなる部分の途中に、上記共振部３７を
形成した構造に相当する。なお、圧電共振ユニット３５
の他方側面側も同様に構成されている。

【００３９】図８に示した圧電共振子において長さ振動
モードで圧電共振ユニット３５を振動させた場合、その
変位分布は図１０（ａ）に示す通りとなり、バーの延び
る方向すなわちＸ軸方向における各部分におけるＸ軸方
向の変位量Ｖ_x の絶対値は、図１０（ｂ）に示す通りと
なる。

【００４０】他方、図９に示した圧電共振子において圧
電共振ユニット３５を共振させた場合の振動の変位分布
は、図１１（ａ）に示す通りであった。また、図１１
（ａ）のＸ軸方向に沿う各部分におけるＸ軸方向の変位
量の絶対値Ｖ_x は、図１１（ｂ）に示す通りであった。

【００４１】図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）を比較すれ
ば明らかなように、共振部３７を設けたことにより、共
振部３７より先のバー３９においては伝播してきた振動
による変位量が非常に小さいことがわかる。言い換えれ
ば、共振部３７までの部分において振動エネルギーが効
果的に閉じ込められ得ることがわかる。

【００４２】なお、図５に示した実施例の圧電共振子２
１では、共振部２４，３０の外側に連結バー２５，３１
を介して保持部２６，３２を連結していたが、これは製
品化の際の機械的固定を容易とするために設けられてい
たものに過ぎない。すなわち、図１２に示すように、共
振部２４，３０の、振動伝達部２３，２９が連結されて
いる側とは反対側に他の部分と連結するための連結部４
０ａ，４０ｂを形成しておけば、図５に示した実施例の
場合と同様に、共振部２４，３０までの部分に振動エネ
ルギーが閉じ込められ得るため、図５に示した実施例と
同様にエネルギー閉じ込め型の圧電共振子として使用す
ることができる。

【００４３】また、図５に示した実施例の圧電共振子２
１では、圧電共振ユニット２２の両側に、それぞれ一個
の共振部２４，３０が配置されていたが、図１３に示す
ように、圧電共振ユニット２２の両側において、それぞ
れ、複数の共振部２４，２４，２４，３０，３０，３０
を配置してもよい。この場合、複数の共振部２４間及び
共振部３０間が、それぞれ、振動伝達部２３ａ，２３
ｂ，３１ａ，３１ｂで連結されていることになる。

【００４４】輪郭すべり振動モードを利用した圧電共振
子についての実施例 図１４は、輪郭すべり振動モードを利用した圧電共振子
についての実施例を示す斜視図である。圧電共振子５１
では、中央に輪郭すべり振動モードを利用した圧電共振
ユニット５２が配置されている。圧電共振ユニット５２
では、角板状の圧電セラミック板が後述の励振用の電極
と平行な分極方向Ｐに沿って、一様に分極処理されてい
る。

【００４５】圧電共振ユニット５２では、図１４に立て
た状態で図示された圧電共振ユニット５２の上面及び下
面に励振用の電極５２ａ，５２ｂが形成されている。電
極５２ａ，５２ｂは、圧電共振ユニット５２の図示され
ている側の主面にも至るように形成されている。電極５
２ａ，５２ｂは、圧電共振ユニット５２を構成している
角板状の圧電セラミック板を介して対向するように配置
されているため、電極５２ａ，５２ｂ間に交流電圧を印
加した場合、図１５に一点鎖線で示す状態と、破線で示
す状態とを繰り返すように振動する。

【００４６】他方、圧電共振ユニット５２の一方の側面
中央部には振動伝達部５３が連結されている。振動伝達
部５３の他端には共振部５４が連結されており、共振部
５４の外側の側面中央部に連結バー５５が、該連結バー
５５の他端に保持部５６が連結されている。電極５２ａ
は、上記振動伝達部５３、共振部５４及び連結バー５５
を通過するように形成された接続導電部５７ａにより、
保持部５６の一方面に形成された端子電極５８ａに電気
的に接続されている。

【００４７】同様に、圧電共振ユニット５２の他方側に
おいても、振動伝達部５９、共振部６０、連結バー６１
及び保持部６２が連結されている。そして、保持部６２
の一方面に形成された端子電極５８ｂが、接続導電部５
７ｂにより圧電共振ユニット５２の電極５２ａに電気的
に接続されている。本実施例の圧電共振子５１において
も、圧電共振ユニット５２が輪郭すべり振動モードで振
動された場合、その振動は上記共振部５４，６０までの
部分に閉じ込められる。これを、図１６及び図１７を参
照して説明する。

【００４８】図１６は、振動伝達部５３の延長部分の両
側に一対の共振部が片持ちばりで連結されていると考え
た場合の共振部の作用を説明するための模式図である。
いま、振動伝達部が、初期状態において図１６の５３ａ
で示すような状態とする。そして、圧電共振ユニット５
２の振動に伴って輪郭すべり振動に基づく振動（横波）
が伝播してきた場合、振動伝達部は、図１６に参照番号
５３ｂ及び５３ｃで示す状態を繰り返すように振動す
る。この場合、振動伝達部５３ｂ，５３ｃに共振部５４
ａ，５４ｂが片持ちばりで連結されているとすると、各
共振部５４ａ，５４ｂは、上記振動伝達部５３ｂ，５３
ｃ上において図示の向きに傾く。

【００４９】その結果、傾斜している共振部５４ａ，５
４ｂにおける変位ベクトルの向きは図示の矢印Ａで示す
方向となる。他方、振動伝達部５３ｂ，５３ｃでは、そ
の変位ベクトルは図示の矢印Ｂで示す向きとなる。従っ
て、図１６のいずれの状態においても、共振部５４ａ，
５４ｂにおける変位ベクトルと、振動伝達部の延長分布
における変位ベクトル（矢印Ｂで示す変位ベクトル）と
が、Ｙ軸方向において打ち消し合っている。よって、上
記共振部５４ａ，５４ｂの共振によって、伝播してきた
振動が打ち消されることになる。

【００５０】他方、図１７に示すように振動伝達部５３
ｂ，５３ｃの他端に共振部５４が連結されているとする
と、共振部５４は振動伝達部が参照番号５３ｂで示す状
態と参照番号５３ｃで示す状態との間で変形した場合、
図示のように傾斜する。その結果、共振部５４内におけ
る振動伝達部５３ｂ，５３ｃの延長部分における変位ベ
クトルＢと、振動伝達部の延長部分から側方に突出した
共振部内の部分における変位ベクトルＡとが、Ｙ軸方向
において打ち消し合う方向となっている。従って、伝播
してきた振動が、共振部５４の共振に伴って打ち消され
るため、共振部５４外への振動の漏洩を効果的に防止で
きていると考えられる。

【００５１】上記のように、横波が伝播してきた場合で
あってもＹ軸方向における上記変位ベクトルの釣合いに
より、伝播してきた振動を減衰させるように共振部５４
が共振すると考えられる。次に、上記共振部の作用を具
体的な実験結果につき説明する。

【００５２】図１８（ａ）は、上記圧電共振ユニット５
２の両側に細長いバー６５を連結し（図１８（ａ）では
片側の構造のみを図示）、圧電共振ユニット５２を輪郭
すべり振動モードで振動させた場合の振動の変位分布を
有限要素法で測定した図である。また、この場合のＸ軸
方向に沿う各部分におけるＹ軸方向における変位量の絶
対値Ｖ_y は、図１８（ｂ）に示す通りであった。すなわ
ち、輪郭すべり振動に基づく振動（横波）は、上記バー
６５に沿って大きな変位量で伝播されていくことがわか
る。

【００５３】他方、図１９（ａ）は、上記実施例の圧電
共振子に相当する構造を有するものである。すなわち、
圧電共振ユニット５２の両側面中央部に振動伝達部６６
を介して共振部６７が連結されており、共振部６７の外
側に細長いバー６８が連結されている（なお、図１９
（ａ）では圧電共振ユニット５２の片側に連結される構
造のみを図示しているが、他方側においても同様に構成
されている。）。圧電共振ユニット５２の輪郭すべり振
動モードで励振した場合、その振動の伝播に伴う変位分
布を、有限要素法で測定したところ、図１９（ａ）に示
す通りとなった。また、この場合のＸ軸方向に沿う各部
分におけるＹ軸方向の変位量の絶対値Ｖ_yは、図１９
（ｂ）に示す通りであった。図１９（ｂ）から明らかな
ように、共振部６７が設けられている部分より内側の部
分においてＹ軸方向の変位量は非常に大きいが、共振部
６７より外側の部分ではＹ軸方向の変位量が非常に小さ
いことがわかる。

【００５４】従って、横波を利用した圧電共振子におい
ても、本発明のように共振部を振動伝達部を介して連結
することにより、確実にその振動エネルギーの閉込めを
果たし得ることがわかる。

【００５５】拡がり振動モードを利用した圧電共振子に
ついての実施例 図２０（ａ），（ｂ）は、第３の実施例にかかる圧電共
振子を示す平面図及び圧電板を透かして下方の電極を示
した平面図である。第３の実施例は、角板の拡がり振動
モードを利用した圧電共振子である。圧電共振子８２
は、角板の拡がり振動モードを利用した圧電共振ユニッ
ト８２を有する。圧電共振ユニット８２は、角板状の圧
電セラミック板の両主面の全面に電極８２ａ，８２ｂを
形成した構造を有し、該電極８２ａ，８２ｂに挟まれた
圧電セラミック板部分が厚み方向に一様に分極処理され
ている。

【００５６】第３の実施例は、圧電共振ユニットとし
て、拡がり振動モードを利用した上記圧電共振ユニット
８２を用いたことに特徴を有し、その他の点について
は、第１の実施例の圧電共振子２１と同様に構成されて
いる。従って、図１６に示した圧電共振子８４におい
て、図５に示した第１の実施例の圧電共振子２１と相当
する部分については、相当の参照番号を付することによ
り、その説明は省略する。圧電共振子８１では、端子電
極２８ａ，２８ｂ間に交流電圧を印加することにより、
上記圧電共振ユニット８２が拡がり振動モードで共振す
る。そして、本実施例においても、圧電共振ユニット８
２の振動が、振動伝達部２３，２９を介して共振部２
４，３０に伝えられ、共振部２４，３０が屈曲モードで
共振する。よって、共振部２４，３０の共振により、伝
達されてきた振動が打ち消され、振動エネルギーが共振
部２４，３０までの部分に閉じ込められる。

【００５７】なお、図２０に示した圧電共振子８１で
は、圧電共振ユニット図の両側に上記共振部２４，３０
を振動伝達部２３，２９を介して連結していたが、圧電
共振ユニット８２の図面上、上下方向においても、同様
に振動伝達部を介して屈曲モードで共振し得る共振部を
連結してもよい。以上のように、本発明の圧電共振子で
は、圧電共振ユニットとして、種々の振動モードで共振
し得る圧電共振ユニットを用いることができ、かつ共振
部を振動伝達部を介して連結することにより、振動エネ
ルギーを共振部までの部分に確実に閉じ込めることがで
きる。よって、従来は振動エネルギーを閉じ込めること
ができなかった振動モードを利用したエネルギー閉じ込
め型の圧電共振子を得ることができる。

【００５８】また、圧電共振ユニットとして、圧電セラ
ミック板を用いたものを説明したが、水晶等の圧電体か
らなるものを用いてもよい。なお、前述してきた実施例
では、上記共振部として、屈曲モードで共振する共振部
を図示したが、他の振動モード、例えばすべり振動等の
モードで共振する共振部を構成しても、上記実施例と同
様に振動エネルギーを共振部までの部分に閉じ込めるこ
とができる。

【００５９】応用例 図２１は第１の実施例の圧電共振子を具体的な部品とし
て構成した例を示す略図的斜視図である。すなわち、圧
電共振部品９１では、図５に示した圧電共振子２１がリ
ード付きの部品として構成されている。圧電共振子２１
の一方の保持部２６の上面に形成された端子電極２８ａ
にリード端子９２ａが接合されており、他方、保持部３
２の下面に形成された端子電極（図示されず）にリード
端子９２ｂが接合されている。そして、リード端子９２
ａ，９２ｂの先端側の部分を除いた残りの部分が図示の
一点鎖線で示すように外装樹脂９３で被覆されている。
なお、外装樹脂９３内には、上記圧電共振ユニット２２
及び共振部２４，３０等の振動部分の振動を妨げないた
めに、空洞が形成されている。空洞は、圧電共振子２１
の振動する部分にワックスを塗布し、しかる後熱硬化性
の外装樹脂９３を被覆し、熱処理を施すことにより形成
され得る。

【００６０】その他、本発明の圧電共振子は、ケース基
板等に実装し、封止することにより、面実装可能なチッ
プ型の部品として構成することも可能である。上述して
きた圧電共振子についての第１〜第３の実施例は、本発
明のあくまでも一例に過ぎない。すなわち、本発明の波
を打ち消す装置及び波を選択的に通過させる装置は、圧
電共振子や音叉等の積極的にその振動状態を利用する振
動源を有する装置でけでなく、モーターやコンプレッサ
ー等の騒音源となる振動源にも適用することができる。
のみならず、海で発生する波のように液体や気体等の流
体を伝播してきた波を打ち消す際にも用いることができ
る。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、波を打ち消す手段が伝播してきた波によりそれ
自体が変位して該波を打ち消す。従って、それ自体の変
位により波を打ち消すものであるため、例えば海上等の
様々な場所に設置することができ、すなわち設置場所の
如何に関わらず、波を効果的に減衰させることかでき
る。

【００６２】また、請求項３に記載の発明では、波に含
まれている特定の成分の波の通過を防止または抑制する
ように上記波を打ち消す手段が構成されているため、該
特定の成分の波以外の他の成分の波を選択的に通過させ
ることができる。従って、フィルタとして使用するのに
好適な装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための概略ブロック
図。

【図２】本発明の原理を確かめるために行った試験装置
を示す正面断面図。

【図３】図２に示した試験装置における変位量と時間と
の関係を示す図。

【図４】共振子を設けなかった場合の変位量と時間との
関係を示す図。

【図５】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、第１の実施例の
圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の電極形
状を示した模式的平面図。

【図６】第１の実施例における共振部の作用について考
えられる一の機構を説明するための模式図。

【図７】第１の実施例における共振部の作用についての
他の機構を説明するための模式図。

【図８】長さ振動モードを利用した圧電共振ユニットに
バーを連結した構造を示す平面図。

【図９】長さ振動モードを利用した圧電共振ユニットに
共振部を連結した構造を有する平面図。

【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図８に示し
た構造における変位分布を示す図及びＸ軸方向に沿う各
部分における変位量の絶対値を示す図。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図５に示し
た構造における変位分布を示す図及びＸ軸方向に沿う各
部分における変位量の絶対値を示す図。

【図１２】第１の実施例の圧電共振子の変形例を示す平
面図。

【図１３】第１の実施例の圧電共振子部品の他の変形例
を示し、複数の共振部が配置された構造を示す平面図。

【図１４】第２の実施例の圧電共振子を示す斜視図。

【図１５】第２の実施例に用いられる圧電共振ユニット
の変位状態を説明するための模式的平面図。

【図１６】第２の実施例における共振部の作用について
の一の機構を説明するための模式図。

【図１７】第２の実施例における共振部の作用について
の他の機構を説明するための模式図。

【図１８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、輪郭すべり
振動モードを利用した圧電共振ユニットにバーを連結し
た場合の変位分布を示す図及びＸ軸方向に沿う変位量の
絶対値を示す図。

【図１９】輪郭すべり振動モードを利用した圧電共振ユ
ニットに共振部を連結し、かつバーを連結した構造の変
位分布を示す図及びＸ軸方向に沿う各部分における各変
位量の絶対値を示す図。

【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第３の実施
例の圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして見た下方
の電極形状を示す平面図。

【図２１】第１の実施例の圧電共振子をリード付き圧電
共振部品として構成した例を示す略図的斜視図。

【符号の説明】

１…波 ２…波を打ち消す手段としての共振子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝播してきた波により、それ自体が変位
   して該波を打ち消すように構成されている波を打ち消す
   手段を備えることを特徴とする、波を打ち消す装置。
2. 【請求項２】 前記波を打ち消す手段が共振子である、
   請求項１に記載の波を打ち消す装置。
3. 【請求項３】 伝播してきた波により、それ自体が変位
   して該波に含まれている特定の成分の波の通過を防止ま
   たは抑制して他の成分の波を選択的に通過させる、波を
   打ち消す手段を備えることを特徴とする、波を選択的に
   通過させる装置。
4. 【請求項４】 前記波を打ち消す手段が共振子である、
   請求項３に記載の波を選択的に通過させる装置。