JPS5831154B2 - 振動子とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水中送受波器に使用する振動子とその製造方
法に関する。

水中送受波器は、振動素子を数個ずつ櫛状に配列し一体
化した振動子を多数組み込んで構成される。

従来、この種の水中送受波器の振動子には次の（イ）、
（ロ）の２通りのものがあるが、しかしながらいずれに
も併記するような欠点がある。

（イ）振動素子（電歪素子）の音響放射面以外を発泡材
で覆い、固定枠を連結した構造の振動子。

この構造の振動子は、振動子の構成上必要とされる振動
素子の配列ピッチ精度は確保されるが、長年のうちに振
動子の周囲の音響油が発泡材に浸入し、音響損失が大き
くなっていく欠点がある。

また発泡材で振動素子を保持しているために、保持強度
に難点がある。

（ロ）振動素子を金属等で機械的に保持する構造の振動
子。

この型の振動子は、保持部の剛性を均一にしにくいため
、振動素子相互の音響的なバラツキが犬きく、シかも振
動素子の配列ピッチ精度を確保するのに保持構造が複雑
となる等の難点がある。

また、前記（イ）のような構造の振動子を成形する場合
、従来は後で詳細に説明するように金属ベースとテフロ
ンベースとを一体化したものを用いていたが、この方法
によると、振動素子とベースとの間の空間部にシーリン
グ材を必要とすること、振動素子の配列寸法精度が出し
にくいこと、離型時に振動素子がかける不良が多発する
こと、型が高価であること、工数が多いこと、仕上げ時
の不良が発生しやすいことなどの欠点があった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、振動子
の音響損失が少なく、配列ピッチ精度が向上し、かつ音
響特性の経時変化を極力少なくした構造の振動子を得る
ことにある。

また本発明の他の目的は、上記構造の振動子を製造する
に当り、振動子の歩留りを向上させることができ、品質
の向上と均一化の可能で、また生産工程の工数の低減と
製造時間の短縮が可能となる製造方法を提供することに
ある。

本発明による振動子は、両側面に正、負の各電極を有す
る振動素子の片側に音響反射材を接着し、周囲にゴム板
を接着した数個の素子群と、内側に音響反射材を接着し
た固定枠との間に、樹脂を充填することにより両者を連
結して構成したものである。

また、本発明による振動子の製造法は、成形時のベース
として、シリコンゴムベースを用いたことを特徴とする
。

以下本発明の内容を図面により説明する。

第１図ないし第３図は本発明による振動子の一実施例を
示している。

１はチタン酸バリウム磁器等の電歪物質でなる直方体の
振動素子であり、その側面（第１図の矢印Ｘで示す音響
放射側の面）には負の銀電極９を有し、他方の側面には
正の銀電極８を有する。

この振動素子は、電極８，９を設けた面以外の４面のう
ちの３面に音響振動抑止の少ない軟質のゴム板３を接着
し、電極８を設けた面に音響反射性のよい発泡ポリエチ
レン２を接着している。

４はコ字形固定枠であり、これは金属又はプラスチック
でなる。

５は該固定枠４の内面に接着した音響反射性のゴムスポ
ンジである。

７は各振動素子１の銀電極９と線２０により接続された
電極板、１１は該電極板に接続された電極線、６は各振
動素子の銀電極８と線２１により接続された電極棒、１
０は該電極棒６に接続され、ゴムスポンジ５及び固定枠
４の各穴５ａ、４ａを通して引出した電極線でφる。

１２は前記ゴム板３及び発泡ポリエチレン２とを接着し
た振動素子１と、ゴムスポンジ５を接着した固定枠４と
を一体化する硬質樹脂（例えばエポキシ樹脂）である。

この振動子においては、正の電極線１０と負の電極線１
１により電圧が印加されることにより、矢印Ｘの方向に
音波が放出される。

このように、振動素子の周囲をゴム板で覆い樹脂１２で
固定枠４内に保持するようにすれば、従来のように音響
放射面以外の面を発泡材で覆ったものに比べ、音響油の
発泡材への浸入による音響損失の増大が少なく、経年変
化の少ない振動子が得られる。

また、本構造によれば、簡単な保持構造で振動素子の配
列ピット精度を確保しうる。

次にこの振動子の製造法について説明する。

従来、一体成形によって振動子を得る場合、第４図に示
すように、平板状の金属ベース２２と、該金属ベースの
片面にピン２４により固定するテフロンベース２３を組
み合わせたベース体を用いており、テフロンベース２３
の複数個の矩形突出部２３ａ〜２３ａの間の間隙（Ｂは
その巾を示す）に振動素子の音響放射面側を嵌め、両端
の突出部２３ａ 、２３ｅの外側にコ字形固定枠の先端
内側を嵌めた状態で樹脂を注入することにより、成形を
行なっていた。

この方法を上記実施例の振動子を得る場合に採用した時
の成形状態を第５図に示す。

テフロンは硬質材であり、振動素子も硬質であるから、
振動素子１を突出部２３ａ〜２３ｅ間の間隙（溝）に嵌
めてセットする場合、振動素子１と突出部２３ａ〜２３
ｅとの間にキャップが生じやすいため、従来のベースを
用いた場合、注入樹脂１２の前記ギャップからの漏れを
防ぐために、シーリング用の目止め剤２５を、振動素子
の音響放射面の近傍部分と、突出部２３ａ〜２３ｅの内
面に塗った後に樹脂１２を注入し成形する必要がある。

このため、次のような不具合を生じる。第１に、シーリ
ング剤の塗布、及び成形後の治具の清掃が必要である上
、製品は、流出した樹脂や目止め剤の除去等の仕上げが
必要であるので、工数が多い。

第２に、振動素子とベースは、寸法公差上、セットする
のに心ずギャップが必要であるため、振動素子の配列寸
法精度が出しにくい。

第３に、ベースが硬質であるために、成形後振動子を型
から外す際に振動素子が欠ける不良が多発し、また前記
流出した樹脂や目止め剤の除去作業の際に仕上げ不良を
生じ、歩留りが悪い。

第４に、テフロンを用いた高価なベースであるので、型
の数に制限があり、振動子の量産化が困難である。

このような難点を打開するために、本発明におイテは、
第６図に例示するような構造のシリコンゴムベース３０
を用いる。

このシリコンゴムベース３０は、第７図に示すように、
ゴムスポンジ５を接着した固定枠４、及び発泡エチレン
２とゴム板３を接着した振動素子１とを載せる合板部３
１と、該合板部３１の一辺に形成された肉厚部３２と、
肉厚部３２の合板部３１側に形成された突出部３３ａ〜
３３ｅとからなり、突出部３３ａ〜３３ｅの間のＡで示
す間隙部（溝）は階段状に形成されていて、ゴム板３の
先端面ｌ（第３図）に衝合する面ａと、振動素子１の面
ｍ、ｎにそれぞれ衝合する面す、ｃと、銀電極９に接続
される線２０を引出すための凹み部ｄとを形成している
。

また各突出部３３ａ〜３３ｅの間の間隙の寸法Ａは、振
動素子１の巾Ａ。

（第１図）より若干小さめに形成してあり、また、最端
部の突出部３３ａ、３３ｅの外面間の寸法りは、固定枠
４の先端部の内面間の間隙り。

より若干大きめに形成しである。このシリコンゴムベー
スを用いて成形を行なう場合、ゴム板３及び発泡ポリエ
チレン２を接着した振動素子１を、ゴム板３の図面上下
面がベース３０の台板部３１に載り、ゴム板３の先端面
ｌがベース３０の面ａに衝合し、振動素子１の面ｍ。

ｌがそれぞれベース３０の面す、ｃと衝合するようにし
て振動素子１の音響放射面側を突出部３３ａ〜３３ｅ間
の間隙に嵌める。

このとき、ベース３０はシリコンゴムで弾性があり、か
つＡの寸法より小であるので、突出部３３ａ〜３３ｅ間
に振動素子１の音響放射面側の部分が緊密に嵌合される
。

また、固定枠４を、その先端面ｆがベース３０の面りに
衝合し、ゴムスポンジ５の先端面ｉが突出部３３ａ 、
３３ｅの突出面ｊに衝合するように、突出部３３ａ 、
３３ｅの外面に嵌める。

この場合、Ｄｏの寸法はＤの寸法よりやや小であるから
、固定枠４の先端内面は突出部３３ａ、３３ｅの外面に
密着する。

その後、素子群と固定枠４の中間に電極棒６をおき、該
電極棒６に銀電極８につながれている線２１を接続し、
また電極線１０を穴４ａ、５ｂを通して接続する。

同様に、銀電極９につながる線２０を電極板７に接続す
る。

最後に、ゴムスポンジ５と素子群との間の空所に樹脂１
２を注入することにより。

振動子が形成される このように、シリコンゴムベースの弾性と、寸法Ａ、Ａ
ｏ、Ｄ、Ｄｏの関係によって、振動素子１と固定枠４は
シリコンゴムベース３０に緊着すれた状態で樹脂の成形
がなされるから、樹脂の流出のおそれがないから、目止
め剤を使用する必要がなく、かつ製品の仕上げの必要が
ない上、ベースがシリコンゴムであるから樹脂がベース
に付着しないためベースの即時再使用が可能であり、製
造の手間、工数が著るしく低減され、１個の振動子を製
作するに、第４図のベースを用いた場合、約１８０分を
要するが、前記実施例のものを用いた場合、約半分の９
０分の時間ですむ。

また、シリコンゴムベース製作用金型が１つあれば、安
価で大量のゴムベースが得らへかつシリコンゴムベース
の費用は、従来のテフロン、金属板を用いたものに比べ
、ベースの量産が容易でかつ従来のベースに比べて約１
／１０の価格でベース製作が可能であるから、多数のベ
ースを設置して同時に多数の振動子を成形することが可
能になり、製作能率が大巾に向上する。

また、シリコンゴムが弾性を有するものであるから、離
型時に振動素子がかけたりすることがなく、かつ仕上げ
の必要がないために仕上げ不良が生じることなく、不良
率は従来の２０％から０％とすることができに。

また、シリコンゴムベースの溝部のピッチの精度は、そ
れを製造する金型の工作精度を上げることにより、確保
されるから、振動素子の配列ピッチの精度を確保するこ
とができる。

さらに、製品の特性のバラツキも少なくなることも確認
された。

以上述べたように、本発明による振動子は、両側面に正
負の各電極を有する振動素子の片側に音響反射材を接着
し、周囲にゴム板を接着した数個の素子群と、内側に音
響反射材を接着した固定枠との間に、硬質樹脂を充填し
てなるものであるから、従来の発泡材を用いたもののよ
うに油の浸入による経時変化が少なく、十分な保持強度
を有し、しかも簡単な保持構造で配列ピッチ精度を確保
することができるという効果がある。

また、本発明による振動子製造方法によれば、従来方法
に比べ、大巾な能率向上と、原価低減、不良品の発生の
防止、品質の均一化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動子の一実施例を示す平面図、
第２図は第１図の右側側面図、第３図は第１図のＩ−Ｉ
断面図、第４図は従来の成形用ベースを示す斜視図、第
５図は第４図のベースを用いて第１図の振動子を成形し
ている状態を示す断面図、第６図は本発明による振動子
製造方法に用いるベースの一例を示す斜視図、第７図は
第６図のベースを用いて第１図の振動子の成形を行なっ
ている状態を示す断面図である。 １・・・・・・振動素子、２・・・・・・発泡エチレン
（音響反射材）、３・・・・・・ゴム板、４・・・・・
・固定枠、５・・・・・・ゴムスポンジ（音響反射材）
、６・・・・・・電極棒、７・・・・・・電極板、８・
・・・・・正銀電極、９・・・・・・負銀電極、１０．
１１・・・・・・電極線、１２・・・・・・樹脂、３０
・・・・・・シリコンゴムベース、３１・・・・・・台
板部、３２・・・・・・肉厚部、３３ａ〜３３ｅ・・・
・・・突出部、Ａ・・・・・・溝の巾。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両側面に正負の各電極を有する振動素子の片側に音
   響反射材を接着し、周囲にゴム板を接着した数個の素子
   群と、内側に音響反射材を接着した数個の素子群と、内
   側に音響反射材を接着した固定枠との間に、樹脂を充填
   することにより相互に連結して構成したことを特徴とす
   る振動子。 ２ 両側面に正負の各電極を有する振動素子の片側に音
   響反射材を接着し、周囲にゴト板を接着して数個の振動
   素子群を造り、コ字形固定枠の内面に音響反射材を接着
   し、前記振動素子の巾より若干小さい巾の溝を間に形成
   した複数の突出部を合板上に並設しかつ該突出部の両端
   部のものの外面間の間隔が前記固定枠の先端部の内面間
   隔より若干大きいシリコンゴムベースを用意し、該シリ
   コンゴムベースの前記溝部に前記振動子の音響放射面近
   傍部を嵌合し、かつ前記固定枠の先端部内側を前記突出
   部の両端側の突出部の各外面に嵌合し、固定枠に接着し
   た音響反射材の内面と前記振動素子に接着した音響反射
   材及びゴム板との間で形成される空間に樹脂を注入し成
   形することを特徴とする振動子の製造方法。