JPS60241399A - 水中用送波器 - Google Patents
水中用送波器Info
- Publication number
- JPS60241399A JPS60241399A JP9633584A JP9633584A JPS60241399A JP S60241399 A JPS60241399 A JP S60241399A JP 9633584 A JP9633584 A JP 9633584A JP 9633584 A JP9633584 A JP 9633584A JP S60241399 A JPS60241399 A JP S60241399A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- sound wave
- transmitter
- vibration displacement
- displacement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/10—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers driven by mechanical means only
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は水中超音波装置に関し、特に１ ｋＨｚ以下の
低周波数領域で使用する水中用送波器に関する。
低周波数領域で使用する水中用送波器に関する。
従来よシ、この種の低周波数用送波器、特に使用周波数
帯域が１ ｋＨｚ以下の送波器については。
帯域が１ ｋＨｚ以下の送波器については。
電型送波器は使用周波数帯域−を−広帯域化することが
比較的容易に実現できるが、共振タイプでないため電気
音響変換能率が低いし、又、深度変化に悴う振動板変位
が大きく、使用深度が制限される（水圧補償装置を付加
すれば約１０００ｍ程度までは使用可能となる。）こと
が挙げられる。一方。
比較的容易に実現できるが、共振タイプでないため電気
音響変換能率が低いし、又、深度変化に悴う振動板変位
が大きく、使用深度が制限される（水圧補償装置を付加
すれば約１０００ｍ程度までは使用可能となる。）こと
が挙げられる。一方。
圧電型送波器は圧電変換器そのものだけでなく。
円板の屈曲振動を利用したシ、シェルと組合せたシする
ことが可能であシ、応用の広いタイプであシ、第１図に
示すような円筒呼吸振動子、又は第２図のような円板の
屈曲振動子を利用するものが多く、設計技術もかなシ確
立されている。しかしながら、これらのタイプの送波器
は共振で使用するため電気音響変換能率は比較的高くと
れるが。
ことが可能であシ、応用の広いタイプであシ、第１図に
示すような円筒呼吸振動子、又は第２図のような円板の
屈曲振動子を利用するものが多く、設計技術もかなシ確
立されている。しかしながら、これらのタイプの送波器
は共振で使用するため電気音響変換能率は比較的高くと
れるが。
数１００ Ｈｚ以下の使用周波数の場合においては寸法
２重量が非常に大きくなシ実用化には困難があった。
２重量が非常に大きくなシ実用化には困難があった。
例えば、第１図に示したような圧電型送波′器の円筒呼
吸振動子において、共振周波数を２００Ｈｚとするため
には平均半径を約２．５〜３ｍとする必要があった。こ
のような大きな寸法の場合、セラミック材料から成形さ
れる振動子は、焼結２分極プロセスの面で制限をうけて
製造が不可能となシ。
吸振動子において、共振周波数を２００Ｈｚとするため
には平均半径を約２．５〜３ｍとする必要があった。こ
のような大きな寸法の場合、セラミック材料から成形さ
れる振動子は、焼結２分極プロセスの面で制限をうけて
製造が不可能となシ。
結局、第３図（、）に示すようにセラミックセグユメン
トに分割製造後、接着等で合成成形し一々ければならな
い。そのために、非常に高価なものになるとともに、製
造技術的にも高度な組立、接着技術が要求されるという
欠点があった。また２円板°屈曲振動子は円筒呼吸振動
子と比較して小型軽量化が可能であるが、第３図（ｂ）
に示すようにセラミックセグユメントに分割しなければ
ならないことは円筒呼吸振動子の場合と同様であること
は勿論。
トに分割製造後、接着等で合成成形し一々ければならな
い。そのために、非常に高価なものになるとともに、製
造技術的にも高度な組立、接着技術が要求されるという
欠点があった。また２円板°屈曲振動子は円筒呼吸振動
子と比較して小型軽量化が可能であるが、第３図（ｂ）
に示すようにセラミックセグユメントに分割しなければ
ならないことは円筒呼吸振動子の場合と同様であること
は勿論。
上下の振動板の接着剤に対してせん断応カが加ゎシ、大
きい音源レベルが要求される場合は接着面のはく離が発
生しやすい欠点があった。
きい音源レベルが要求される場合は接着面のはく離が発
生しやすい欠点があった。
最後に油圧制御型送波器は、あらかじめ加圧された油の
圧力によって放射板を駆動して音を発生する装置であり
、 ２０ Ｈｚ以下の超低周波化が可能で、大きい音
源レベルが発生できるが、構造が非常に複雑で寸法２重
量ともに大きくなるという欠点があった。又、 １００
Ｈｚ以下の周波数の音波を発生することは困難であり
、 ５００ Ｈｚ以下ではほとんど発生が不可能であっ
た。さらには、動電型送波器と同様、水圧補償装置が必
要であシ使用深度に制限があった。 、 〔発明の目的〕 本興明の目的は、上記従来の欠点を除去し、薄板、又は
薄膜状のセラミック材料を積層した積層セラミックを振
動の駆動用として振動変位拡大装置に接続することによ
って、小型、軽量、がっ簡単な構造で深度に強く、大き
い音響出力を発生することのできる水中用送波器を提供
することにある。
圧力によって放射板を駆動して音を発生する装置であり
、 ２０ Ｈｚ以下の超低周波化が可能で、大きい音
源レベルが発生できるが、構造が非常に複雑で寸法２重
量ともに大きくなるという欠点があった。又、 １００
Ｈｚ以下の周波数の音波を発生することは困難であり
、 ５００ Ｈｚ以下ではほとんど発生が不可能であっ
た。さらには、動電型送波器と同様、水圧補償装置が必
要であシ使用深度に制限があった。 、 〔発明の目的〕 本興明の目的は、上記従来の欠点を除去し、薄板、又は
薄膜状のセラミック材料を積層した積層セラミックを振
動の駆動用として振動変位拡大装置に接続することによ
って、小型、軽量、がっ簡単な構造で深度に強く、大き
い音響出力を発生することのできる水中用送波器を提供
することにある。
本発明による水中用送波器は、薄板、または薄膜状のセ
ラミック材料を積層してなる振動駆動素子と、細棒、ま
たは薄板片等よシなる振動伝達体と該振動伝達体を支持
する振動伝達体支持機構とからなシ、該振動伝達体の一
端が前記振動駆動素子の振動面に接続された振動変位拡
大手段と、前記振動伝達体の他端側に結合された音波放
射手段とを有し、これ等を収納し、かつダイヤフラムを
備えた筐体内に圧力バランス用絶縁油を充填したことを
特徴とする。
ラミック材料を積層してなる振動駆動素子と、細棒、ま
たは薄板片等よシなる振動伝達体と該振動伝達体を支持
する振動伝達体支持機構とからなシ、該振動伝達体の一
端が前記振動駆動素子の振動面に接続された振動変位拡
大手段と、前記振動伝達体の他端側に結合された音波放
射手段とを有し、これ等を収納し、かつダイヤフラムを
備えた筐体内に圧力バランス用絶縁油を充填したことを
特徴とする。
次に２本発明による水中用送波器の実施例について図面
を参照して説明する。先ず２本発明の第１の実施例を第
４図の側ｉ面図を参照して説明・する。この例は薄板、
又は薄膜状のセラミック材料を積層した積層セラミック
を振動駆動素子８とした非共振タイプの圧電型送波器で
ある。積層セラミックは薄板のデルコン酸チタン酸鉛系
磁器等のセラミック材料を焼結２分極後接着して積層す
るか、薄膜状のセラミック材料を積層後、同時に焼結２
分極するかして形成するが、後者の方が本発明の振動駆
動素子としては有効である。この積層セラミックは電圧
をかけると伸縮するデルコン酸チタン酸鉛系磁器等のセ
ラミック材料を、第５図の詳細図に示すように、厚さ約
３０μの薄膜状にした後、数１００枚積層し、同時に焼
結１分極して成形する。第５図のものは一例として薄膜
状セラミック材料１６を電極１７を介して１１重積層後
。
を参照して説明する。先ず２本発明の第１の実施例を第
４図の側ｉ面図を参照して説明・する。この例は薄板、
又は薄膜状のセラミック材料を積層した積層セラミック
を振動駆動素子８とした非共振タイプの圧電型送波器で
ある。積層セラミックは薄板のデルコン酸チタン酸鉛系
磁器等のセラミック材料を焼結２分極後接着して積層す
るか、薄膜状のセラミック材料を積層後、同時に焼結２
分極するかして形成するが、後者の方が本発明の振動駆
動素子としては有効である。この積層セラミックは電圧
をかけると伸縮するデルコン酸チタン酸鉛系磁器等のセ
ラミック材料を、第５図の詳細図に示すように、厚さ約
３０μの薄膜状にした後、数１００枚積層し、同時に焼
結１分極して成形する。第５図のものは一例として薄膜
状セラミック材料１６を電極１７を介して１１重積層後
。
焼結２分極して成形されたものである。このような積層
セラミックにおいては、セラミック材料の厚みが薄いこ
とから数１０Ｖの低電圧を加えるだけで大きな電界をセ
ラミック材料に発生させることができ、容易に振動駆動
素子８が実現される。
セラミックにおいては、セラミック材料の厚みが薄いこ
とから数１０Ｖの低電圧を加えるだけで大きな電界をセ
ラミック材料に発生させることができ、容易に振動駆動
素子８が実現される。
−例として、長さ１ ｃｍ 、幅１＋ｍｎ角のもので積
層セラミックの長さ方向に３．．５ｋｇの物体を１０μ
の変位で駆動することができる。ちなみに、第１図にお
ける従来の円筒呼吸振動子１や円板屈曲振動子３では、
一般に数１００ｖ〜数１０００Ｖ以上の電圧が必要であ
った。
層セラミックの長さ方向に３．．５ｋｇの物体を１０μ
の変位で駆動することができる。ちなみに、第１図にお
ける従来の円筒呼吸振動子１や円板屈曲振動子３では、
一般に数１００ｖ〜数１０００Ｖ以上の電圧が必要であ
った。
第４図の実施例において、振動駆動素子８は振動変位が
最大となる振動面に振動変位拡大装置９の一端を接着等
によシ接続される。振動変位拡大装置９は細棒、又は薄
板片等からなる金属の振動伝達体１０と振動伝達体支持
機構１１とから構成される。振動伝達体１０は剛性が大
きい材料でちれば合成樹脂、ファインセラミック等の金
属以外の材料でもよい。振動伝達体１０は所要の振動変
位拡大比によシ決定される位置を支点として振動伝達体
支持機構１１により支持される。−例として、振動駆動
素子８の振動面における振動変位の５倍の振動変位を振
動伝達体１０の他端で得るためには、Ｙ／ｘ＝５となる
位置で支持すれば良い。なお、この振動伝達支持機構１
１は、クサビ型形状の場合について示したが、振動伝達
体１０が可、動できるように支持されるならば、他の構
造でもよい。これによって、振動変位拡大装置９におけ
る振動伝達体１０の振動駆動素子８に対する反対側の端
面は振動変位が拡大される。この端面を音波放射面とす
ることも可能であるが、この例では。
最大となる振動面に振動変位拡大装置９の一端を接着等
によシ接続される。振動変位拡大装置９は細棒、又は薄
板片等からなる金属の振動伝達体１０と振動伝達体支持
機構１１とから構成される。振動伝達体１０は剛性が大
きい材料でちれば合成樹脂、ファインセラミック等の金
属以外の材料でもよい。振動伝達体１０は所要の振動変
位拡大比によシ決定される位置を支点として振動伝達体
支持機構１１により支持される。−例として、振動駆動
素子８の振動面における振動変位の５倍の振動変位を振
動伝達体１０の他端で得るためには、Ｙ／ｘ＝５となる
位置で支持すれば良い。なお、この振動伝達支持機構１
１は、クサビ型形状の場合について示したが、振動伝達
体１０が可、動できるように支持されるならば、他の構
造でもよい。これによって、振動変位拡大装置９におけ
る振動伝達体１０の振動駆動素子８に対する反対側の端
面は振動変位が拡大される。この端面を音波放射面とす
ることも可能であるが、この例では。
放射抵抗を大きくして音波を効率良く放射させるだめの
広い振動変位面積を有する音波放射体１２が取シ付けら
れている。
広い振動変位面積を有する音波放射体１２が取シ付けら
れている。
なお、この実施例においては、水中で使用する場合の音
波放射体１２に加わる水圧によシ、振動変位拡大装置９
．又は振動駆動素子８と振動伝達体１０との接続面が破
壊することを防止するため。
波放射体１２に加わる水圧によシ、振動変位拡大装置９
．又は振動駆動素子８と振動伝達体１０との接続面が破
壊することを防止するため。
圧力バランス用のシリコン油、ヒマシ油等の絶縁油１４
が送波器筐体１５内に充填されている。そして、音波放
射体１２の前面には送波器筐体内外の圧力バランス及び
音波放射体１２の振動により発生する音波を水中に効率
よく伝達させるだめの音波透過性の良好なゴム等のダイ
ヤフラム１３が設けられている。このような構成によっ
て駆動振動素子８が低周波数で駆動されると、所定の振
動変位拡大比に振動変位が拡大された低周波数音波が音
波放射体１２の放射面から放射され、大出力低周波の音
波がダイヤフラム１３を介して水中に効率よく発射され
る。
が送波器筐体１５内に充填されている。そして、音波放
射体１２の前面には送波器筐体内外の圧力バランス及び
音波放射体１２の振動により発生する音波を水中に効率
よく伝達させるだめの音波透過性の良好なゴム等のダイ
ヤフラム１３が設けられている。このような構成によっ
て駆動振動素子８が低周波数で駆動されると、所定の振
動変位拡大比に振動変位が拡大された低周波数音波が音
波放射体１２の放射面から放射され、大出力低周波の音
波がダイヤフラム１３を介して水中に効率よく発射され
る。
第６図は２本発明による第２の実施例の構成を側断面図
で示したものである。この水中用送波器は、ダイヤフラ
ム１３の位置を他に移し２代って１／４波長閑管として
共鳴する直管共鳴管１８が音波放射体１２に対応して装
着された点に第１の実施例との相違があるが、その他は
同じ機能を備えている。この例によれば、共鳴管１８を
用いて管内の水柱の共振により音波駆動面の体積変位を
共鳴管１８の開口端での大きい体積変位に変換できるか
ら、第１の実施例に比べて、さらに大音響出力の送波器
が得られる。さらに、第７図に示すように１／４波長閑
管として円錐コーン型共鳴管１９を用いることによシ、
開口端の直径を大きくすれば、第２の実施例に比べて大
きい放射抵抗が得られ、共振のＱを低くすることができ
るとともに。
で示したものである。この水中用送波器は、ダイヤフラ
ム１３の位置を他に移し２代って１／４波長閑管として
共鳴する直管共鳴管１８が音波放射体１２に対応して装
着された点に第１の実施例との相違があるが、その他は
同じ機能を備えている。この例によれば、共鳴管１８を
用いて管内の水柱の共振により音波駆動面の体積変位を
共鳴管１８の開口端での大きい体積変位に変換できるか
ら、第１の実施例に比べて、さらに大音響出力の送波器
が得られる。さらに、第７図に示すように１／４波長閑
管として円錐コーン型共鳴管１９を用いることによシ、
開口端の直径を大きくすれば、第２の実施例に比べて大
きい放射抵抗が得られ、共振のＱを低くすることができ
るとともに。
管内音圧の大きい音波放射体１２付近の管の直径を小さ
くすることができ、管壁の振動による音波の無効放射を
小さくすることも可能である。
くすることができ、管壁の振動による音波の無効放射を
小さくすることも可能である。
以上の説明によシ明らかなように９本発明によれば、振
動駆動素子として積層セラミックを使用するため、従来
の円筒呼吸振動子や円板屈曲振動子を使用した圧電型送
波器に対して一桁以上も小さい数１０ｖの低電圧で駆動
することができ、高電圧発生回路が不要となり送信装置
が簡単となる。
動駆動素子として積層セラミックを使用するため、従来
の円筒呼吸振動子や円板屈曲振動子を使用した圧電型送
波器に対して一桁以上も小さい数１０ｖの低電圧で駆動
することができ、高電圧発生回路が不要となり送信装置
が簡単となる。
さらに、振動変位拡大装置によシ大きな振動変位が得ら
れ、大音響出力送波器が容易に実現でき。
れ、大音響出力送波器が容易に実現でき。
圧力バランスタイプであるため高水圧下でも使用できる
という効果を有する。
という効果を有する。
又、積層セラミックの共振周波数は数１０ ｋＨｚ以上
であり 、１ ｋＨｚ以下の周波数領域では非共振状態
で使用される。このため振動変位が共振状態で使用され
る、場合の非直線性を示すことがなく。
であり 、１ ｋＨｚ以下の周波数領域では非共振状態
で使用される。このため振動変位が共振状態で使用され
る、場合の非直線性を示すことがなく。
振動変位を電圧の強さによシ直線性の良好な条件下で精
密に制御することができる。
密に制御することができる。
さらには、基本構成として振動駆動素子、振動変位拡大
装置と音波放射体からなる簡単な構造のため小型、軽量
化が可能であシ、振動変換体であるセラミック材料を従
来よシ極端に少な°〈できるため価格を飛躍的に低減で
きるという効果を有する。
装置と音波放射体からなる簡単な構造のため小型、軽量
化が可能であシ、振動変換体であるセラミック材料を従
来よシ極端に少な°〈できるため価格を飛躍的に低減で
きるという効果を有する。
第１図（、）および（ｂ）は、従来の円筒呼吸振動子の
それぞれ平面図及び側面図、第２図（ａ）および軸）は
。 従来の円板屈曲振動子のそれぞれ平面図及び側面図、第
３図（ａ）および（ｂ）は、従来の低周波圧電型送波器
用としてそれぞれセラミックセグユメントを積層した円
筒呼吸振動子及び円板屈曲振動子の斜視図、第４図は本
発明による第１の実施例の構造を示す側断面図、第５図
は、第４図の実施例における振動駆動素子の側面を拡大
した図、第６図は。 本発明による第２の実施例の構造を示す側断面図。 第７図は２本発明による第３の実施例の構造を示す側断
面図である。 図において、１は角筒呼吸振動子、２，４は電極、３は
円板屈曲振動子、５，６，７はセラミ、。 クセグユメント、８は振動駆動素子、９は振動変位拡大
装置、１０は振動伝達体、１１は振動伝達体支持機構、
１２は音波放射体、１３はダイヤフラム、１４は圧力バ
ランス用絶縁油、１５は送波器筐体、１６は薄膜状セラ
ミック材料、１７は電極、１８は直管共鳴管、１９は円
錐コーン型共鳴管である。 第１図 第２図
それぞれ平面図及び側面図、第２図（ａ）および軸）は
。 従来の円板屈曲振動子のそれぞれ平面図及び側面図、第
３図（ａ）および（ｂ）は、従来の低周波圧電型送波器
用としてそれぞれセラミックセグユメントを積層した円
筒呼吸振動子及び円板屈曲振動子の斜視図、第４図は本
発明による第１の実施例の構造を示す側断面図、第５図
は、第４図の実施例における振動駆動素子の側面を拡大
した図、第６図は。 本発明による第２の実施例の構造を示す側断面図。 第７図は２本発明による第３の実施例の構造を示す側断
面図である。 図において、１は角筒呼吸振動子、２，４は電極、３は
円板屈曲振動子、５，６，７はセラミ、。 クセグユメント、８は振動駆動素子、９は振動変位拡大
装置、１０は振動伝達体、１１は振動伝達体支持機構、
１２は音波放射体、１３はダイヤフラム、１４は圧力バ
ランス用絶縁油、１５は送波器筐体、１６は薄膜状セラ
ミック材料、１７は電極、１８は直管共鳴管、１９は円
錐コーン型共鳴管である。 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 薄板、または薄膜状のセラミック材料を積層して
なる振動駆動素子と、細棒、または薄板片等よシなる振
動伝達体と該振動伝達体を支持する振動伝達体支持機構
とからなシ、該振動伝達体の一端が前記振動駆動素子の
振動面に接続された振動変位拡大手段と、前記振動伝達
体の他端側に結合された音波放射手段とを有し、これ等
を収納し。 かつダイヤフラムを備えた筐体内に圧力バランス用絶縁
油を充填したことを特徴とする水中用送波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9633584A JPS60241399A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 水中用送波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9633584A JPS60241399A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 水中用送波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241399A true JPS60241399A (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14162142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9633584A Pending JPS60241399A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 水中用送波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60241399A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013090309A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-13 | Kddi Corp | 音響トランスデューサ、スピーカ、電子機器 |
| JP2020205514A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | 吉郎 古賀 | 音響発生装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5347815A (en) * | 1976-10-13 | 1978-04-28 | Hitachi Ltd | Electro-acoustic converter of piezoelectric type |
| JPS5547515A (en) * | 1978-09-30 | 1980-04-04 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Abnormality detection device of semiconductor switch element |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9633584A patent/JPS60241399A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5347815A (en) * | 1976-10-13 | 1978-04-28 | Hitachi Ltd | Electro-acoustic converter of piezoelectric type |
| JPS5547515A (en) * | 1978-09-30 | 1980-04-04 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Abnormality detection device of semiconductor switch element |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2013090309A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-13 | Kddi Corp | 音響トランスデューサ、スピーカ、電子機器 |
| JP2020205514A (ja) * | 2019-06-17 | 2020-12-24 | 吉郎 古賀 | 音響発生装置 |
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