JP7269666B2 - sonar - Google Patents

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Description


本発明は、超音波を利用して魚群などの被探知物を探知するソナーに関するものである。
The present invention relates to a sonar that uses ultrasonic waves to detect objects such as schools of fish.


従来、超音波の送受信によって魚群などの被探知物を検知するソナーが知られている。この種のソナーは、一般的に、超音波を送受信する超音波振動子と、鉛直方向を向いた回転軸を中心とした旋回運動や、回転軸に直交する傾動軸を中心とした傾動運動を超音波振動子に行わせる駆動機構とを備えている。超音波振動子及び駆動機構はソナードームに収容されており、そのドーム内の収容空間には超音波を伝搬させるための超音波伝搬液体が充填されている。このように構成されたソナーでは、超音波振動子に上記２種類の運動を行わせながら超音波の送受信を行うことにより、水中を探知する（例えば、特許文献１，２参照）。その結果、水中における探知画像が画面上に表示されるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a sonar that detects an object to be detected such as a school of fish by transmitting and receiving ultrasonic waves. This type of sonar generally consists of an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves, and a rotating motion centered on a vertical rotation axis and a tilting motion centered on a tilting axis perpendicular to the rotation axis. and a driving mechanism for causing the ultrasonic transducer to perform. The ultrasonic transducer and driving mechanism are housed in a sonar dome, and the housing space within the dome is filled with an ultrasonic wave propagating liquid for propagating ultrasonic waves. A sonar configured in this manner detects underwater by transmitting and receiving ultrasonic waves while causing the ultrasonic transducer to perform the two types of motions described above (see, for example, Patent Documents 1 and 2). As a result, an underwater detection image is displayed on the screen.


特許第５９７９５３７号公報（請求項１、図４等）Japanese Patent No. 5979537 (claim 1, FIG. 4, etc.) 特開２０１３－２２１７９１号公報（段落［００３６］、図１～図６等）JP 2013-221791 A (paragraph [0036], FIGS. 1 to 6, etc.)


ところで、従来のこの種のソナーでは、超音波振動子を保護するために、例えば超音波振動子を有底のケース内に液密的に収納されることがある。しかしながら、このような構成であると、ケース収容状態の超音波振動子を長時間に亘って駆動した場合、超音波振動子の発した熱を逃がすことができず、どうしてもケース内に熱がこもり温度上昇につながりやすかった。そのため、超音波振動子が高温に晒される機会が多くなり、その結果、超音波振動子の振動特性が変化して感度が低下するという不具合が生じることがあった。また、超音波振動子とケースとの接着界面の剥離や、超音波振動子と電極との界面の剥離等といった部分的な破壊が生じて信頼性が低下するといった不具合が生じることもあった。
By the way, in this type of conventional sonar, for example, the ultrasonic transducer is liquid-tightly housed in a bottomed case in order to protect the ultrasonic transducer. However, with such a configuration, when the ultrasonic vibrator housed in the case is driven for a long time, the heat generated by the ultrasonic vibrator cannot escape, and the heat inevitably stays inside the case. It was easy to lead to temperature rise. As a result, the ultrasonic vibrator is exposed to high temperatures more often, and as a result, the vibration characteristics of the ultrasonic vibrator change, resulting in a decrease in sensitivity. In addition, there have been problems such as partial breakage such as peeling of the adhesive interface between the ultrasonic transducer and the case and peeling of the interface between the ultrasonic transducer and the electrode, resulting in reduced reliability.


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、長期間に亘って駆動したときでも、超音波振動子の振動特性が変化しにくく、部分的な破壊も生じにくいソナーを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a sonar in which the vibration characteristics of an ultrasonic transducer are less likely to change and partial destruction is less likely to occur even when driven for a long period of time. to provide.


上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を送受信する略円板状の超音波振動子を有底のケースの内部空間に収納してなる振動子組立体と、鉛直方向を向いた回転軸を中心とした旋回運動及び前記回転軸に直交する傾動軸を中心とした傾動運動を前記振動子組立体に行わせる駆動機構と、前記振動子組立体及び前記駆動機構を収容するソナードームとを備え、前記超音波を伝搬させる超音波伝搬液体が前記ソナードーム内に充填されているソナーであって、前記ケースには、前記ケース内外を連通するとともに前記内部空間への前記超音波伝搬液体の流入及び流出を可能とする連通口が設けられ、前記ケースの底部材の内側に前記超音波振動子が配置されていることを特徴とするソナーをその要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 provides a transducer assembly in which a substantially disk-shaped ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves is housed in the inner space of a case with a bottom; a driving mechanism for causing the vibrator assembly to perform a turning motion about a vertical rotating shaft and a tilting motion about a tilting shaft perpendicular to the rotating shaft; and the vibrator assembly and the driving mechanism. and an ultrasonic wave propagating liquid for propagating the ultrasonic wave is filled in the sonar dome, wherein the case communicates between the inside and outside of the case and to the internal space The sonar is provided with a communication port that allows the inflow and outflow of the ultrasonic wave propagating liquid, and the ultrasonic transducer is arranged inside the bottom member of the case.


従って、請求項１に記載の発明によれば、略円板状の超音波振動子はケースの底部材の内側に配置された状態で収容されており、そのケースの内外は連通口によって連通されている。ゆえに、ケース外の超音波伝搬液体は連通口を介してケース内に流入可能であり、ケース内の超音波伝搬液体は連通口を介してケース外に流出可能である。そして、装置の駆動時に駆動機構が振動子組立体に旋回運動及び傾動運動を行わせることにより、超音波伝搬液体が揺すられて流れが生じ、超音波伝搬液体がケース内外を循環する。よって、超音波振動子の発した熱をケース外に逃がすことができ、超音波振動子の温度上昇を緩和することができる。このため、超音波振動子が高温に晒されることによる各種の不具合の発生を未然に回避することができる。
Therefore, according to the first aspect of the invention, the substantially disc-shaped ultrasonic transducer is accommodated in a state of being disposed inside the bottom member of the case, and the inside and outside of the case are communicated through the communication port. ing. Therefore, the ultrasonic wave propagating liquid outside the case can flow into the case through the communication port, and the ultrasonic wave propagating liquid inside the case can flow out of the case through the communication port. When the device is driven, the drive mechanism causes the transducer assembly to perform a turning motion and a tilting motion, thereby shaking the ultrasonic wave propagation liquid to generate a flow, and the ultrasonic wave propagation liquid circulates inside and outside the case. Therefore, the heat generated by the ultrasonic vibrator can be released to the outside of the case, and the temperature rise of the ultrasonic vibrator can be mitigated. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of various problems due to exposure of the ultrasonic transducer to high temperatures.


なお、「略円板状の圧電素子」とは、円板状の圧電素子だけでなく、楕円板状の圧電素子や、長円板状の圧電素子なども含むものとする。
Note that the term “substantially disk-shaped piezoelectric element” includes not only a disk-shaped piezoelectric element but also an elliptical plate-shaped piezoelectric element, an oval disk-shaped piezoelectric element, and the like.


請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記連通口は、前記ケースにおける前記底部の近傍の位置に形成されていることをその要旨とする。
The gist of the invention according to claim 2 is that in claim 1, the communication port is formed at a position in the vicinity of the bottom of the case.


従って、請求項２に記載の発明によれば、ケースの底部材の内側に配置された超音波振動子と、ケースにおける底部の近傍の位置に形成された連通口との距離が比較的短くなる。よって、超音波振動子の周囲に超音波伝搬液体の流れが生じやすくなり、超音波振動子の発した熱をケース外に効率よく逃がすことが可能となる。
Therefore, according to the second aspect of the invention, the distance between the ultrasonic transducer arranged inside the bottom member of the case and the communication port formed near the bottom of the case is relatively short. . Therefore, the ultrasonic wave propagating liquid is likely to flow around the ultrasonic vibrator, and the heat generated by the ultrasonic vibrator can be efficiently released to the outside of the case.


請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記連通口は、離間した複数箇所に形成されていることをその要旨とする。
The gist of the invention according to claim 3 is that in claim 1 or 2, the communication ports are formed at a plurality of locations spaced apart from each other.


従って、請求項３に記載の発明によると、以下の作用効果を奏する。例えば連通口が１箇所のみに形成されている場合、装置の駆動時に振動子組立体が旋回運動及び傾動運動を行ったとしても、超音波伝搬液体の流入及び流出を同時に行わせることが難しい。よって、ケース内にて超音波伝搬液体の流れが生じにくく、超音波振動子の発した熱をケース外に効率よく逃がすことができない。これに対し、連通口が離間した複数箇所に形成されていると、振動子組立体が旋回運動及び傾動運動を行う際に、超音波伝搬液体の流入及び流出を同時に行わせることが容易になる。よって、ケース内にて超音波伝搬液体の流れが生じやすくなり、超音波振動子の発した熱をケース外に効率よく逃がすことができる。
Therefore, according to the third aspect of the invention, the following effects are obtained. For example, if the communication port is formed at only one location, it is difficult to cause the ultrasonic wave propagating liquid to flow in and out at the same time even if the transducer assembly performs a turning motion and a tilting motion when the device is driven. Therefore, it is difficult for the ultrasonic wave propagating liquid to flow in the case, and the heat generated by the ultrasonic transducer cannot be efficiently released to the outside of the case. On the other hand, if the communication ports are formed at a plurality of locations apart from each other, it becomes easy to cause the ultrasonic wave propagating liquid to flow in and out at the same time when the vibrator assembly performs a turning motion and a tilting motion. . Therefore, the ultrasonic wave propagating liquid is likely to flow in the case, and the heat generated by the ultrasonic transducer can be efficiently released to the outside of the case.


請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記ケースは、前記底部側に開口を有するケース本体と、前記開口を覆うべく前記ケース本体に設けられた略円板状の底部材とを含んで構成され、前記連通口は、前記ケース本体と前記底部材との界面に形成されていることをその要旨とする。
The invention according to claim 4 is the one according to any one of claims 1 to 3, wherein the case comprises a case body having an opening on the bottom side and a substantially circular shape provided on the case body to cover the opening. and a plate-shaped bottom member, and the communicating port is formed at an interface between the case main body and the bottom member.


従って、請求項４に記載の発明によると、超音波振動子は底部材の内側に配置されており、連通口はケース本体と底部材との界面に形成されているので、超音波振動子と連通口との距離が極めて短くなる。よって、超音波振動子の周囲に超音波伝搬液体の流れがより生じやすくなり、超音波振動子の発した熱をケース外に効率よく逃がすことができる。
Therefore, according to the fourth aspect of the invention, the ultrasonic vibrator is arranged inside the bottom member, and the communicating port is formed at the interface between the case main body and the bottom member. The distance to the communication port becomes extremely short. Therefore, the ultrasonic wave propagating liquid is more likely to flow around the ultrasonic vibrator, and the heat generated by the ultrasonic vibrator can be efficiently released to the outside of the case.


請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記連通口は、スリット状でありかつ前記ケース本体の前記開口の略全周にわたって形成されていることをその要旨とする。
The gist of the invention according to claim 5 is that in claim 4, the communication port is slit-shaped and is formed over substantially the entire circumference of the opening of the case main body.


従って、請求項５に記載の発明によると、連通口がケース本体の開口の略全周にわたって形成されているため、装置の駆動時に振動子組立体がどの方向に旋回運動及び傾動運動を行ったとしても、超音波伝搬液体の流入及び流出を同時に行わせることが可能となる。また、ケース内における部分的な破損によって破片が生じたとしても、連通口が幅狭のスリット状であることから、その破片はスリット状の連通口を容易に通過することができない。よって、破片をケース内に留めておくことができ、ケース外への破片のこぼれによる故障等を未然に防止することができる。
Therefore, according to the fifth aspect of the invention, since the communication port is formed along substantially the entire circumference of the opening of the case body, the vibrator assembly can rotate and tilt in any direction when the device is driven. , it is possible to simultaneously cause the inflow and outflow of the ultrasonic wave propagating liquid. Further, even if fragments are generated due to partial breakage in the case, the fragments cannot easily pass through the slit-shaped communication port because the communication port is narrow and slit-shaped. Therefore, it is possible to keep the fragments inside the case, and to prevent failures due to spillage of the fragments to the outside of the case.


請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記超音波振動子は、空隙を残した溝部を介して分割された複数の振動部を有する略円板状のセラミックス製板状物からなる圧電素子を備えるとともに、前記超音波伝搬液体は、前記溝部の前記空隙を満たすようになっていることをその要旨とする。
The invention according to claim 6 is the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic transducer has a substantially disk-like shape having a plurality of vibrating portions divided by grooves leaving gaps. The gist of the present invention is that it includes a piezoelectric element made of a ceramic plate-like object, and that the ultrasonic wave propagating liquid fills the gap of the groove.


従って、請求項６に記載の発明によると、ケース内に流入してきた超音波伝搬液体が、圧電素子における複数の振動部間の溝部の空隙を満たすことにより、圧電素子の発した熱が効率よく超音波伝搬液体に伝達される。ゆえに、超音波振動子が発した熱をケース外に確実に逃がして、超音波振動子の温度上昇を効果的に抑制することができる。
Therefore, according to the sixth aspect of the invention, the ultrasonic wave propagating liquid that has flowed into the case fills the gaps in the grooves between the plurality of vibrating portions in the piezoelectric element, thereby efficiently dissipating the heat generated by the piezoelectric element. Ultrasound is transmitted to a propagating liquid. Therefore, the heat generated by the ultrasonic transducer can be reliably released to the outside of the case, and the temperature rise of the ultrasonic transducer can be effectively suppressed.


請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記底部材は、音響整合層を兼ねるとともに前記圧電素子を支持する略円板状の基材であることをその要旨とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the bottom member is a substantially disk-shaped substrate that also serves as an acoustic matching layer and supports the piezoelectric element.


従って、請求項７に記載の発明によると、圧電素子を支持した基材をケース本体の開口を覆うように設けることで、圧電素子をケースの底部材の内側に配置することができる。また、超音波がケースの底部材を通過する際に音響整合が図られる結果、感度を向上することができる。
Therefore, according to the seventh aspect of the invention, the piezoelectric element can be arranged inside the bottom member of the case by providing the substrate supporting the piezoelectric element so as to cover the opening of the case body. Also, as a result of achieving acoustic matching when ultrasonic waves pass through the bottom member of the case, sensitivity can be improved.


以上詳述したように、請求項１～７に記載の発明によると、長期間に亘って駆動したときでも、超音波振動子の振動特性が変化しにくく、部分的な破壊も生じにくいソナーを提供することができる。
As described in detail above, according to the inventions of claims 1 to 7, there is provided a sonar in which the vibration characteristics of the ultrasonic transducer are less likely to change and partial destruction is less likely to occur even when driven over a long period of time. can provide.


実施形態のソナーが搭載された船舶を示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a vessel equipped with a sonar according to an embodiment; 上記ソナー、昇降装置及び液晶モニターを示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the sonar, lifting device, and liquid crystal monitor. 上記ソナーを示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the sonar; 上記ソナーを示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the sonar; 上記ソナーを示す斜視図。The perspective view which shows the said sonar. 上記ソナーを構成する振動子組立体を示す側面図。FIG. 2 is a side view showing a vibrator assembly that constitutes the sonar; 上記ソナーを構成する振動子組立体を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a vibrator assembly that constitutes the sonar; ケースを示す裏面図。The back view which shows a case. 超音波振動子を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an ultrasonic transducer; 超音波振動子を示す側面図。FIG. 2 is a side view showing an ultrasonic transducer; 振動部を示す断面図。Sectional drawing which shows a vibration part. （ａ）は外側振動部を示す斜視図、（ｂ）は内側振動部を示す斜視図。(a) is a perspective view showing an outer vibrating portion, and (b) is a perspective view showing an inner vibrating portion. 上記ソナーの電気的構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the sonar; （ａ）はソナードーム内に振動子組立体を収容する前の状態を示す概略図、（ｂ）はソナードーム内に振動子組立体を収容した状態を示す概略図、（ｃ）はソナードーム内に振動子組立体を収容して駆動機構を作動させたときの状態を示す概略図。(a) is a schematic diagram showing the state before the transducer assembly is accommodated in the sonar dome, (b) is a schematic diagram showing the state in which the transducer assembly is accommodated in the sonar dome, and (c) is the sonar dome. FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the vibrator assembly is housed inside and the drive mechanism is operated; 別の実施形態の振動子組立体を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a vibrator assembly of another embodiment; 別の実施形態の振動子組立体を示す概略断面図。4 is a schematic cross-sectional view showing a vibrator assembly of another embodiment; FIG. 別の実施形態の振動子組立体を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a vibrator assembly of another embodiment; 別の実施形態の振動子組立体を示す概略断面図。4 is a schematic cross-sectional view showing a vibrator assembly of another embodiment; FIG. 別の実施形態の振動子組立体を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a vibrator assembly of another embodiment; 別の実施形態の振動子組立体を示す概略断面図。4 is a schematic cross-sectional view showing a vibrator assembly of another embodiment; FIG. 別の実施形態の振動子組立体を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a vibrator assembly of another embodiment; 別の実施形態の振動子組立体を示す概略断面図。4 is a schematic cross-sectional view showing a vibrator assembly of another embodiment; FIG. 別の実施形態の振動子組立体を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a vibrator assembly of another embodiment; 別の実施形態の振動子組立体を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a vibrator assembly of another embodiment;


以下、本発明を具体化した実施形態を図１～図１４に基づき詳細に説明する。
Embodiments embodying the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 14. FIG.


図１に示されるように、本実施形態のソナー１１は、船舶１０の船底部に搭載されて使用される。ソナー１１は、水中に超音波Ｕ１を照射することにより、水中に存在する魚群などの被探知物Ｓ０を探知する装置である。また、図２に示されるように、ソナー１１は昇降装置１２に取り付けられている。昇降装置１２は、ソナー１１を昇降させることにより、船底から水中に対してソナー１１を出没させる装置である。さらに、ソナー１１及び昇降装置１２には、液晶モニター１３が電気的に接続されている。液晶モニター１３は、船舶１０の操舵室内に設置されており、操作部１４及び表示部１５を有している。
As shown in FIG. 1, the sonar 11 of this embodiment is mounted on the bottom of a ship 10 and used. The sonar 11 is a device that detects an object to be detected S0 such as a school of fish existing in water by irradiating ultrasonic waves U1 into the water. Also, as shown in FIG. 2, the sonar 11 is attached to the lifting device 12 . The elevating device 12 is a device that causes the sonar 11 to appear and disappear from the bottom of the ship and into the water by elevating the sonar 11 . Further, a liquid crystal monitor 13 is electrically connected to the sonar 11 and the lifting device 12 . The liquid crystal monitor 13 is installed in the steering room of the ship 10 and has an operation section 14 and a display section 15 .


図３、図４に示されるように、ソナー１１はソナードーム２０を備えている。ソナードーム２０は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂）などの樹脂材料を用いて形成されており、上ケーシング２１、下ケーシング２２及び蓋体２３によって構成されている。上ケーシング２１は、下端にて開口する有底円筒状の収容体であり、下ケーシング２２は、上端にて開口する有底円筒状の収容体である。なお、下ケーシング２２の下端部はドーム状（半球状）をなしている。また、蓋体２３は円板状の部材であって、上ケーシング２１の下端側開口及び下ケーシング２２の上端側開口を閉塞している。なお、蓋体２３と上ケーシング２１とによって上側収容空間２４が形成されるとともに、蓋体２３と下ケーシング２２とによって下側収容空間２５が形成される。そして、このソナードーム２０内には、超音波Ｕ１を伝搬させる超音波伝搬液体１２０（図３、図４では省略）が充填されている。超音波伝搬液体１２０の固有音響インピーダンスは、水の固有音響インピーダンスよりも大きく、圧電素子４３の固有音響インピーダンスよりも小さい。本実施形態では、このような特性を有するものとして流動パラフィンが選択されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, sonar 11 includes sonar dome 20 . The sonar dome 20 is made of a resin material such as ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene resin), and includes an upper casing 21 , a lower casing 22 and a lid 23 . The upper casing 21 is a bottomed cylindrical container that opens at its lower end, and the lower casing 22 is a bottomed cylindrical container that opens at its upper end. A lower end portion of the lower casing 22 is dome-shaped (hemispherical). The lid 23 is a disk-shaped member that closes the lower opening of the upper casing 21 and the upper opening of the lower casing 22 . An upper housing space 24 is formed by the lid 23 and the upper casing 21 , and a lower housing space 25 is formed by the lid 23 and the lower casing 22 . The sonar dome 20 is filled with an ultrasonic wave propagation liquid 120 (not shown in FIGS. 3 and 4) for propagating the ultrasonic wave U1. The specific acoustic impedance of the ultrasonic wave propagating liquid 120 is larger than that of water and smaller than that of the piezoelectric element 43 . In this embodiment, liquid paraffin is selected as having such properties.


図３、図４に示されるように、このソナードーム２０内には、振動子組立体１００と、振動子組立体１００に所定の２種類の運動（旋回運動及び傾動運動）を行わせるための駆動機構３０とが収容されている。本実施形態の振動子組立体１００は、超音波Ｕ１を送受信する略円板状の超音波振動子４１と、その超音波振動子４１を内部空間１１０に収納する有底のケース４０とを含んで構成されている。なお、振動子組立体１００の構成については後で詳述する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the sonar dome 20 contains a vibrator assembly 100 and a device for causing the vibrator assembly 100 to perform two types of predetermined motions (rotating motion and tilting motion). A drive mechanism 30 is housed therein. The transducer assembly 100 of this embodiment includes a substantially disk-shaped ultrasonic transducer 41 that transmits and receives ultrasonic waves U1, and a bottomed case 40 that houses the ultrasonic transducer 41 in an internal space 110. consists of The configuration of the vibrator assembly 100 will be detailed later.


本実施形態の駆動機構３０は、スキャンモータ３１、チルトモータ３２等を備えている。スキャンモータ３１は、上側収容空間２４内において蓋体２３の中央部に設置されている。本実施形態ではスキャンモータ３１としてステッピングモータが用いられている。スキャンモータ３１の回転軸３１ａは、鉛直方向に沿って延びるとともに、蓋体２３の中央部に設けられた貫通孔３３を貫通して下側収容空間２５内に突出している。さらに、回転軸３１ａの先端は、円板状をなす支持板３４の中央部に接続され、支持板３４の下面には支持フレーム３５が取り付けられている。支持フレーム３５は一対の腕部３５ａを有するコ字状の部材であり、両腕部３５ａには貫通孔が形成されている。そして、ケース４０の側部における２箇所に突設された傾動軸３６がこれら貫通孔にそれぞれ嵌め込まれることにより、振動子組立体１００が支持フレーム３５に支持されている。よって、スキャンモータ３１の回転軸３１ａが回転すると、支持板３４、支持フレーム３５、振動子組立体１００が回転軸３１ａを中心とした旋回運動を行う。これに伴い、超音波振動子４１から出力される超音波Ｕ１の照射方向は、回転軸３１ａの周方向に沿って変化するようになっている。
The drive mechanism 30 of this embodiment includes a scan motor 31, a tilt motor 32, and the like. The scan motor 31 is installed in the center of the lid 23 inside the upper accommodation space 24 . A stepping motor is used as the scan motor 31 in this embodiment. A rotating shaft 31 a of the scan motor 31 extends vertically and protrudes into the lower housing space 25 through a through hole 33 provided in the central portion of the lid 23 . Further, the tip of the rotary shaft 31a is connected to the central portion of a disk-shaped support plate 34, and a support frame 35 is attached to the lower surface of the support plate 34. As shown in FIG. The support frame 35 is a U-shaped member having a pair of arm portions 35a, and through holes are formed in both arm portions 35a. The vibrator assembly 100 is supported by the support frame 35 by fitting the tilting shafts 36 protruding from two locations on the side of the case 40 into these through holes. Therefore, when the rotary shaft 31a of the scan motor 31 rotates, the support plate 34, the support frame 35, and the vibrator assembly 100 rotate around the rotary shaft 31a. Along with this, the irradiation direction of the ultrasonic wave U1 output from the ultrasonic transducer 41 changes along the circumferential direction of the rotating shaft 31a.


また、チルトモータ３２は、支持フレーム３５の上端部に取り付けられている。本実施形態ではチルトモータ３２としてステッピングモータが用いられている。チルトモータ３２の出力軸３２ａは、一対の傾動軸部３６ａと平行に配置されており、その先端部にはピニオンギヤ３２ｂが取り付けられている。ピニオンギヤ３２ｂは、ケース４０に取り付けられた略半円状のチルト歯車３７に噛合している。よって、チルトモータ３２の出力軸３２ａが回転すると、ピニオンギヤ３２ｂ及びチルト歯車３７が回動するのに伴い、振動子組立体１００が傾動軸３６（傾動軸部３６ａ）を中心とした傾動運動を行う。これに伴い、超音波振動子４１から出力される超音波Ｕ１の照射角度も、超音波振動子４１の傾動に伴って変化するようになっている。
Also, the tilt motor 32 is attached to the upper end of the support frame 35 . A stepping motor is used as the tilt motor 32 in this embodiment. The output shaft 32a of the tilt motor 32 is arranged parallel to the pair of tilting shaft portions 36a, and a pinion gear 32b is attached to the tip portion thereof. The pinion gear 32 b meshes with a substantially semicircular tilt gear 37 attached to the case 40 . Therefore, when the output shaft 32a of the tilt motor 32 rotates, the pinion gear 32b and the tilt gear 37 rotate, thereby causing the vibrator assembly 100 to tilt about the tilt shaft 36 (tilt shaft portion 36a). . Along with this, the irradiation angle of the ultrasonic wave U1 output from the ultrasonic transducer 41 also changes as the ultrasonic transducer 41 tilts.


図３、図４、図５に示されるように、振動子組立体１００を構成するケース４０は、底部側に円形状の開口４０ａを有するケース本体１４０と、開口４０ａを覆うべくケース本体１４０に設けられた円板状の底部材４２とを含んで構成されている。ケース本体１４０を形成する材料は特に限定されないが、本実施形態では例えばＡＢＳ樹脂などの樹脂材料が使用されている。円板状の底部材４２の内面側には、同じく円形状をした超音波振動子４１が接触した状態で配置されている。このような底部材４２として、本実施形態では音響整合層を兼ねる円板状の基材４２Ａが使用されている。基材４２Ａは、音響整合層としての好適な音響特性を有していることが望ましい。具体的には、基材４２Ａの固有音響インピーダンスは、圧電素子４３の固有音響インピーダンスよりも小さく、かつ超音波伝搬液体１２０の固有音響インピーダンスよりも大きいことが望ましい。このような事情から本実施形態では、ガラスエポキシ（ＦＲ－４）等からなる基材４２Ａが使用されている。
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the case 40 that constitutes the vibrator assembly 100 includes a case body 140 having a circular opening 40a on the bottom side, and a case body 140 that covers the opening 40a. and a disk-shaped bottom member 42 provided. The material forming the case main body 140 is not particularly limited, but in this embodiment, for example, a resin material such as ABS resin is used. A similarly circular ultrasonic transducer 41 is arranged in contact with the inner surface of the disk-shaped bottom member 42 . As such a bottom member 42, a disk-shaped base member 42A that also serves as an acoustic matching layer is used in this embodiment. The base material 42A desirably has suitable acoustic properties as an acoustic matching layer. Specifically, the intrinsic acoustic impedance of the base material 42A is preferably smaller than the intrinsic acoustic impedance of the piezoelectric element 43 and greater than the intrinsic acoustic impedance of the ultrasonic propagation liquid 120 . Under these circumstances, the base material 42A made of glass epoxy (FR-4) or the like is used in this embodiment.


振動子組立体１００を構成する超音波振動子４１は、円板状のセラミックス製板状物からなる圧電素子４３を備えている。この圧電素子４３は、空隙１０６を残した溝部１０５を介して分割された複数の振動部９１、９２を有している（図７、図９、図１０等を参照）。
An ultrasonic transducer 41 constituting the transducer assembly 100 includes a piezoelectric element 43 made of a disk-shaped ceramic plate. The piezoelectric element 43 has a plurality of vibrating portions 91 and 92 divided by a groove portion 105 leaving a gap 106 (see FIGS. 7, 9, 10, etc.).


このような圧電素子４３は圧電セラミックスを用いて形成され、本実施形態では例えば圧電セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いて形成されている。図７、図９、図１０に示されるように、圧電素子４３の外径は基材４２Ａの外径よりも小さいため、圧電素子４３の面積は基材４２Ａの面積よりも小さくなる。圧電素子４３は、前面５１と、前面５１の反対側にある背面５２と、前面５１及び背面５２に直交する外周面とを有している。前面５１は基材４２Ａに対して接合されている。さらに、図７，図１１に示されるように、圧電素子４３の前面５１には前面側電極５４が形成され、圧電素子４３の背面５２には背面側電極５５が形成されている。なお、本実施形態では、圧電素子４３の前面５１の全体が、前面側電極５４及び接着層５６（図１１参照）を介して基材４２Ａに接合されている。
Such a piezoelectric element 43 is formed using piezoelectric ceramics, and in this embodiment, it is formed using lead zirconate titanate (PZT), which is piezoelectric ceramics, for example. As shown in FIGS. 7, 9, and 10, the outer diameter of the piezoelectric element 43 is smaller than the outer diameter of the base material 42A, so the area of the piezoelectric element 43 is smaller than the area of the base material 42A. The piezoelectric element 43 has a front surface 51 , a back surface 52 opposite the front surface 51 , and an outer peripheral surface orthogonal to the front surface 51 and the back surface 52 . The front surface 51 is bonded to the base material 42A. Furthermore, as shown in FIGS. 7 and 11, a front side electrode 54 is formed on the front side 51 of the piezoelectric element 43 and a rear side electrode 55 is formed on the rear side 52 of the piezoelectric element 43 . In this embodiment, the entire front surface 51 of the piezoelectric element 43 is bonded to the base material 42A via the front electrode 54 and the adhesive layer 56 (see FIG. 11).


図７，図９～図１２に示されるように、圧電素子４３は、溝部１０５を介して分割された複数の振動部９１、９２を有している。複数の振動部９１、９２は、圧電素子４３の背面５２に沿った所定の方向（図９ではＸ方向）に延びている。各溝部１０５は、互いに平行な位置関係にあり、かつ傾動軸３６の中心軸線Ａ１に対しても平行となっている。なお、各溝部１０５内には、樹脂材料（エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等）や接着剤（エポキシ系接着剤等）などからなる充填材が全く充填されていない。よって、各溝部１０５は全体的に空隙１０６を残した状態となっている。なお、図１０、図１１に示されるように、本実施形態の各振動部９１、９２は、個々に完全に分断されているわけではなく、強度確保のために圧電素子４３の前面５１側の端部において互いに繋がっている。
As shown in FIGS. 7 and 9 to 12, the piezoelectric element 43 has a plurality of vibrating portions 91 and 92 divided by grooves 105. As shown in FIGS. A plurality of vibrating portions 91 and 92 extend in a predetermined direction (the X direction in FIG. 9) along the back surface 52 of the piezoelectric element 43 . The grooves 105 are positioned parallel to each other and parallel to the central axis A1 of the tilting shaft 36 . Note that each groove 105 is not filled with a filler such as a resin material (epoxy resin, urethane resin, silicone resin, etc.) or adhesive (epoxy adhesive, etc.). Therefore, each groove portion 105 is in a state of leaving a gap 106 as a whole. As shown in FIGS. 10 and 11, the vibrating portions 91 and 92 of this embodiment are not completely separated from each other. connected to each other at the ends.


図９、図１０等に示されるように、各振動部９１、９２は、配列方向の両端（図９では上端及び下端）に位置する一対の外側振動部９１と、これら外側振動部９１間に配置される複数の内側振動部９２とにより構成されている。各振動部９１、９２は、背面視で帯状をなしている。具体的にいうと外側振動部９１は、図１２（ａ）に示されるように、１本の円弧状の辺９４ａと、１本の直線状の辺９４ｂとによって構成された外界線を有している。これに対し内側振動部９２は、図１２（ｂ）に示されるように、２本の円弧状の辺９５ａ，９５ｃと、２本の直線状の辺９５ｂ，９５ｄとによって構成された外界線を有している。
As shown in FIGS. 9, 10, etc., each of the vibrating portions 91 and 92 includes a pair of outer vibrating portions 91 positioned at both ends in the arrangement direction (upper and lower ends in FIG. A plurality of inner vibrating portions 92 are arranged. Each of the vibrating portions 91 and 92 has a strip shape when viewed from the rear. Specifically, as shown in FIG. 12(a), the outer vibrating portion 91 has an outer boundary composed of one arc-shaped side 94a and one linear side 94b. ing. On the other hand, the inner vibrating portion 92, as shown in FIG. 12(b), has an outer boundary formed by two arcuate sides 95a and 95c and two linear sides 95b and 95d. have.


また、本実施形態では、各振動部９１、９２のうち、配列方向の中央部に位置する内側振動部９２の長さが最も長く、圧電素子４３の外径と略等しくなっている。なお、振動部９１、９２の長さは、圧電素子４３の両端に行くに従って小さくなる。また、外側振動部９１の幅は、内側振動部９２の幅よりも大きくなっている。
Further, in the present embodiment, the length of the inner vibrating portion 92 positioned at the center in the arrangement direction is the longest among the vibrating portions 91 and 92 and is approximately equal to the outer diameter of the piezoelectric element 43 . It should be noted that the lengths of the vibrating portions 91 and 92 become smaller toward both ends of the piezoelectric element 43 . Also, the width of the outer vibrating portion 91 is larger than the width of the inner vibrating portion 92 .


図９，図１１に示されるように、外側振動部９１の表面上及び内側振動部９２の表面上には、それぞれ背面側電極５５が形成されている。そして、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして導電性金属（本実施形態では銅）からなる線材６０が接合されている。また、線材６０は、圧電素子４３（超音波振動子４１）の中心軸Ｏ１からずれた位置に配設されている。なお、本実施形態では線材６０として波状の銅線が用いられている。この線材６０は、はんだ６１を介して各背面側電極５５に接続されることで、外側振動部９１及び内側振動部９２に対する共通電極として機能する。
As shown in FIGS. 9 and 11, rear-side electrodes 55 are formed on the surfaces of the outer vibrating portion 91 and the inner vibrating portion 92, respectively. A wire rod 60 made of a conductive metal (copper in the present embodiment) is joined so as to bridge each of the plurality of rear-side electrodes 55 . Also, the wire rod 60 is arranged at a position shifted from the central axis O1 of the piezoelectric element 43 (ultrasonic transducer 41). Note that, in this embodiment, a wavy copper wire is used as the wire rod 60 . The wire rod 60 is connected to each rear electrode 55 via solder 61 and functions as a common electrode for the outer vibrating portion 91 and the inner vibrating portion 92 .


図７に示されるように、前面側電極５４には第１のリード線６２が接続され、背面側電極５５には第２のリード線６３が接続されている。第１のリード線６２は、前面側電極５４から外側に延出された側面端子（図示略）に対してはんだ付けなどにより接続されている。第２のリード線６３は、複数の背面側電極５５のいずれか１つに対してはんだ付けなどにより接続されている。そして、第１のリード線６２及び第２のリード線６３は、配線チューブ６４によって結束され、例えばケース４０の上部に設けられた配線挿通孔（図示略）を通ってケース４０外に引き出されている。なお、第１のリード線６２は側面端子に接続されているが、前面側電極５４上または基材４２Ａの表面４２ａに銅箔等の金属箔（図示略）を貼付し、金属箔に対して第１のリード線６２をはんだ付けなどにより接続してもよい。
As shown in FIG. 7, a first lead wire 62 is connected to the front electrode 54 and a second lead wire 63 is connected to the rear electrode 55 . The first lead wire 62 is connected by soldering or the like to a side terminal (not shown) extending outward from the front electrode 54 . The second lead wire 63 is connected to one of the plurality of rear-side electrodes 55 by soldering or the like. The first lead wire 62 and the second lead wire 63 are bound by a wiring tube 64 and drawn out of the case 40 through a wire insertion hole (not shown) provided in the upper part of the case 40, for example. there is Although the first lead wire 62 is connected to the side terminal, a metal foil (not shown) such as copper foil is attached on the front side electrode 54 or the surface 42a of the base material 42A. The first lead wire 62 may be connected by soldering or the like.


図７に示されるように、圧電素子４３の背面５２側には、超音波の残響を抑えるためのバッキング材としてシート状の防音材６５が貼付されている。防音材６５は例えばケース４０の内周面にも設けられていてもよい。なお、防音材６５としては、樹脂材料やゴムに対して、金属やセラミックスからなる粒子または繊維を含有させたものや、樹脂材料に対して空孔を分散的に設けたもの（スポンジなど）を用いることができる。
As shown in FIG. 7, a sheet-like soundproof material 65 is attached to the back surface 52 side of the piezoelectric element 43 as a backing material for suppressing reverberation of ultrasonic waves. The soundproof material 65 may also be provided on the inner peripheral surface of the case 40, for example. As the soundproof material 65, a resin material or rubber containing particles or fibers made of metal or ceramics, or a resin material having dispersed holes (sponge or the like) is used. can be used.


次に、この振動子組立体１００におけるケース４０の構造について説明する。図５～図９等に示されるように、ケース本体１４０の外周部における離間した４箇所にはボス４６が設けられ、各ボス４６にはそれぞれネジ穴部４７が設けられている。各ネジ穴部４７は、ケース本体１４０の中心Ｃ１を基準として等角度間隔で配置されている。基材４２Ａの外周部には４つの張出部４４が設けられ、各張出部４４にはそれぞれネジ孔４５が設けられている。各ネジ孔４５は、超音波振動子４１の中心軸Ｏ１を基準として等角度間隔で配置されている。また、各ネジ孔４５には、基材４２Ａの裏面４２ｂ側の開口部に座繰り加工が施されている。よって、ネジ孔４５にネジ（図示略）を挿通したときに、ネジの頭部が基材４２Ａの裏面４２ｂから突出せず、裏面４２ｂ内に没入する。従って、振動子組立体１００に旋回運動及び傾動運動を行わせるときに、ネジが邪魔にならず超音波伝搬液体１２０から受ける抵抗も小さくなる。そして、各ネジ孔４５にネジを挿通し、挿通したネジの先端部をケース本体１４０のボス４６に設けられたネジ穴部４７に螺着させる。その結果、図５～図７に示されるように、超音波振動子４１が接合された基材４２Ａがケース本体１４０に固定され、ケース４０の底部材４２の内側に超音波振動子４１が配置された状態となる。
Next, the structure of case 40 in this vibrator assembly 100 will be described. As shown in FIGS. 5 to 9 and the like, bosses 46 are provided at four spaced apart locations on the outer periphery of the case body 140, and each boss 46 is provided with a screw hole portion 47. As shown in FIGS. The screw holes 47 are arranged at equal angular intervals with the center C1 of the case body 140 as a reference. Four projecting portions 44 are provided on the outer peripheral portion of the base material 42A, and each projecting portion 44 is provided with a screw hole 45. As shown in FIG. Each screw hole 45 is arranged at equal angular intervals with the central axis O1 of the ultrasonic transducer 41 as a reference. Further, each screw hole 45 is countersunk at the opening on the back surface 42b side of the base material 42A. Therefore, when a screw (not shown) is inserted through the screw hole 45, the head of the screw does not protrude from the back surface 42b of the base material 42A, but sinks into the back surface 42b. Therefore, when the vibrator assembly 100 is caused to perform a turning motion and a tilting motion, the screw does not become an obstacle, and the resistance received from the ultrasonic wave propagating liquid 120 is reduced. A screw is inserted through each screw hole 45 , and the tip of the inserted screw is screwed into the screw hole portion 47 provided in the boss 46 of the case main body 140 . As a result, as shown in FIGS. 5 to 7, the base material 42A to which the ultrasonic transducer 41 is joined is fixed to the case body 140, and the ultrasonic transducer 41 is arranged inside the bottom member 42 of the case 40. state.


ところで、本実施形態のソナー１１の場合、ボス４６の下端は、ケース本体１４０の下端面から若干（例えば０．５ｍｍ～１ｍｍ）下方に突出している。このため、超音波振動子４１をケース本体１４０に固定した際には、ケース本体１４０の下端面と基材４２Ａとの間に隙間が生じる。この隙間は、ケース４０の内外を連通するとともに、ケース４０の内部空間１１０への超音波伝搬液体１２０の流入及び流出を可能とるすスリット状の連通口４８として機能する。
By the way, in the case of the sonar 11 of this embodiment, the lower end of the boss 46 protrudes slightly (for example, 0.5 mm to 1 mm) downward from the lower end surface of the case body 140 . Therefore, when the ultrasonic transducer 41 is fixed to the case main body 140, a gap is generated between the lower end surface of the case main body 140 and the base member 42A. This gap communicates the inside and outside of the case 40 and functions as a slit-like communication port 48 that allows the ultrasonic wave propagating liquid 120 to flow into and out of the internal space 110 of the case 40 .


次に、ソナー１１の電気的構成について説明する。
Next, the electrical configuration of the sonar 11 will be described.


図１３に示されるように、ソナー１１の液晶モニター１３は、装置全体を統括的に制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３等からなる周知のコンピュータにより構成されている。
As shown in FIG. 13, the liquid crystal monitor 13 of the sonar 11 has a control device 70 that controls the entire device. The control device 70 is composed of a well-known computer including a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, and the like.


ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１を介してスキャンモータ３１及びチルトモータ３２に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。また、ＣＰＵ７１は、送受信回路８２を介して超音波振動子４１に電気的に接続されている。送受信回路８２は、超音波振動子４１に対して発振信号を出力して、超音波振動子４１を駆動させるようになっている。その結果、超音波振動子４１は、超音波Ｕ１を水中に向けて照射（送信）する。また、送受信回路８２には、超音波振動子４１で受信した超音波Ｕ１（反射波Ｕ２）を示す電気信号が入力されるようになっている。さらに、ＣＰＵ７１は、昇降装置１２、操作部１４、表示部１５及びＧＰＳ（Global Positioning System ）受信部８３に対してそれぞれ電気的に接続されている。
The CPU 71 is electrically connected to the scan motor 31 and the tilt motor 32 via the motor driver 81, and controls them by various drive signals. Also, the CPU 71 is electrically connected to the ultrasonic transducer 41 via the transmission/reception circuit 82 . The transmission/reception circuit 82 outputs an oscillation signal to the ultrasonic transducer 41 to drive the ultrasonic transducer 41 . As a result, the ultrasonic transducer 41 irradiates (transmits) the ultrasonic wave U1 toward the water. Further, the transmitting/receiving circuit 82 is adapted to receive an electrical signal indicating the ultrasonic wave U1 (reflected wave U2) received by the ultrasonic transducer 41. FIG. Further, the CPU 71 is electrically connected to the lifting device 12, the operating section 14, the display section 15, and the GPS (Global Positioning System) receiving section 83, respectively.


そして、図１３に示されるＣＰＵ７１は、送受信回路８２に対して超音波振動子４１から超音波Ｕ１を照射させる制御を行うとともに、昇降装置１２を駆動させる制御を行う。ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１に対してスキャンモータ３１及びチルトモータ３２をそれぞれ駆動させる制御を行う。ＣＰＵ７１には、ＧＰＳ受信部８３によって受信された船舶１０の位置情報が入力される。
The CPU 71 shown in FIG. 13 controls the transmitting/receiving circuit 82 to irradiate the ultrasonic wave U1 from the ultrasonic transducer 41 and controls the lifting device 12 to drive. The CPU 71 controls the motor driver 81 to drive the scan motor 31 and the tilt motor 32 respectively. The positional information of the ship 10 received by the GPS receiver 83 is input to the CPU 71 .


また、ＣＰＵ７１は、超音波振動子４１が反射波Ｕ２を受信したことを契機として生成される受信信号を、送受信回路８２を介して受信する。そして、ＣＰＵ７１は、受信した受信信号に基づいて探知画像データを生成し、生成した探知画像データをＲＡＭ７３に記憶させる。ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３に記憶された探知画像データに基づいて、探知画像を表示部１５に表示させる制御を行う。
The CPU 71 also receives, via the transmission/reception circuit 82, a reception signal generated when the ultrasonic transducer 41 receives the reflected wave U2. Then, the CPU 71 generates detected image data based on the received signal, and stores the generated detected image data in the RAM 73 . The CPU 71 controls the display unit 15 to display the detected image based on the detected image data stored in the RAM 73 .


次に、ソナー１１を用いて被探知物Ｓ０を探知する方法を説明する。
Next, a method of detecting the object to be detected S0 using the sonar 11 will be described.


まず、ソナー１１、昇降装置１２及び液晶モニター１３の電源（図示略）をオンする。このとき、制御装置７０のＣＰＵ７１には、ＧＰＳ受信部８３から船舶１０の位置を示す位置情報が入力される。次に、ＣＰＵ７１は、送受信回路８２から超音波振動子４１に対して発振信号を出力させる制御を行い、超音波振動子４１を駆動させる。このとき、圧電素子４３の各振動部９１、９２は、収縮と伸長とを繰り返す。なお、振動部９１、９２が高さ方向に収縮した際には、振動部９１、９２が幅方向に若干膨らむように変形する。そして、振動部９１、９２が高さ方向に伸長すると、振動部９１、９２が幅方向に若干細くなるように変形する。その結果、圧電素子４３が厚さ方向に振動し、超音波振動子４１から水中に対して超音波Ｕ１が照射（送信）される。そして、超音波Ｕ１が被探知物Ｓ０（図１参照）に到達すると、超音波Ｕ１は、被探知物Ｓ０で反射して反射波Ｕ２となり、ソナー１１に向かって伝搬して超音波振動子４１に入力（受信）される。その後、超音波振動子４１が受信した超音波Ｕ１（反射波Ｕ２）は、受信信号に変換され、送受信回路８２を介してＣＰＵ７１に入力される。この時点で、被探知物Ｓ０が探知される。
First, power sources (not shown) of the sonar 11, the lifting device 12 and the liquid crystal monitor 13 are turned on. At this time, positional information indicating the position of the vessel 10 is input from the GPS receiver 83 to the CPU 71 of the control device 70 . Next, the CPU 71 controls the transmission/reception circuit 82 to output an oscillation signal to the ultrasonic transducer 41 to drive the ultrasonic transducer 41 . At this time, the vibrating portions 91 and 92 of the piezoelectric element 43 repeat contraction and expansion. Note that when the vibrating portions 91 and 92 contract in the height direction, the vibrating portions 91 and 92 are deformed so as to expand slightly in the width direction. When the vibrating portions 91 and 92 are elongated in the height direction, the vibrating portions 91 and 92 are deformed so as to become slightly thinner in the width direction. As a result, the piezoelectric element 43 vibrates in the thickness direction, and the ultrasonic wave U1 is irradiated (transmitted) from the ultrasonic transducer 41 to the water. Then, when the ultrasonic wave U1 reaches the object to be detected S0 (see FIG. 1), the ultrasonic wave U1 is reflected by the object to be detected S0 to become a reflected wave U2, propagates toward the sonar 11, and travels to the ultrasonic transducer 41. is input (received) to After that, the ultrasonic wave U1 (reflected wave U2) received by the ultrasonic transducer 41 is converted into a received signal and input to the CPU 71 via the transmitting/receiving circuit 82 . At this point, the object to be detected S0 is detected.


さらに、ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１を介してスキャンモータ３１を駆動させる制御を行い、回転軸３１ａを中心とした旋回運動を振動子組立体１００に行わせる（図３の矢印Ｍ２を参照）。また、ＣＰＵ７１は、モータドライバ８１を介してチルトモータ３２を駆動させる制御を行い、傾動軸３６を中心とした傾動運動を振動子組立体１００に行わせる（図３の矢印Ｍ１を参照）。その結果、超音波Ｕ１の照射方向が徐々に変化し、これに伴って探知範囲も徐々に変化する。その後、作業者が電源をオフすると、制御装置７０により送受信回路８２が停止し、超音波Ｕ１の照射及び反射波Ｕ２の受信が終了する。
Further, the CPU 71 performs control to drive the scan motor 31 via the motor driver 81, and causes the vibrator assembly 100 to perform a turning motion about the rotation shaft 31a (see arrow M2 in FIG. 3). Further, the CPU 71 performs control to drive the tilt motor 32 via the motor driver 81, and causes the vibrator assembly 100 to tilt about the tilt shaft 36 (see arrow M1 in FIG. 3). As a result, the irradiation direction of the ultrasonic wave U1 changes gradually, and the detection range also changes accordingly. After that, when the operator turns off the power, the transmission/reception circuit 82 is stopped by the control device 70, and the irradiation of the ultrasonic waves U1 and the reception of the reflected waves U2 are finished.


次に、振動子組立体１００における放熱構造について説明する。図１４（ａ）はソナードーム２０内に振動子組立体１００を収容する前の状態を示している。この状態では、ケース４０の周囲に超音波伝搬液体１２０がまだ存在していない。図１４（ｂ）はソナードーム２０内に振動子組立体１００を収容した状態を示している。この状態では、ケース４０の周囲に超音波伝搬液体１２０が存在している。ゆえに、超音波伝搬液体１２０がケース４０に設けられた複数の連通口４８を介してケース４０内に流入し、圧電素子４３において隣接する振動部９１、９２間の空隙１０６を満たす。図１４（ｃ）はソナードーム２０内に振動子組立体１００を収容して駆動機構３０を作動させたときの状態を示している。そしてこの状態において、例えば白抜き矢印Ａ３の方向に振動子組立体１００が揺すられると、超音波伝搬液体１２０に流れが生じてケース４０の内外を循環するようになる。なお図１４（ｃ）では、図示の便宜上、ケース４０内に入る流れを実線矢印Ａ４で表現し、ケース４０外に出る流れを破線矢印Ａ５で表現している。
Next, a heat dissipation structure in the vibrator assembly 100 will be described. FIG. 14( a ) shows the state before the transducer assembly 100 is housed inside the sonar dome 20 . In this state, the ultrasonic wave propagating liquid 120 does not yet exist around the case 40 . FIG. 14(b) shows a state in which the transducer assembly 100 is accommodated within the sonar dome 20. As shown in FIG. In this state, the ultrasonic wave propagating liquid 120 exists around the case 40 . Therefore, the ultrasonic wave propagating liquid 120 flows into the case 40 through the plurality of communication ports 48 provided in the case 40 and fills the gap 106 between the vibrating portions 91 and 92 adjacent to each other in the piezoelectric element 43 . FIG. 14(c) shows the state when the transducer assembly 100 is accommodated in the sonar dome 20 and the drive mechanism 30 is operated. In this state, when the transducer assembly 100 is shaken, for example, in the direction of the white arrow A3, the ultrasonic wave propagating liquid 120 flows and circulates inside and outside the case 40 . In FIG. 14C, for convenience of illustration, the flow into the case 40 is represented by a solid arrow A4, and the flow out of the case 40 is represented by a dashed arrow A5.


従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.


（１）本実施形態のソナー１１では、上記のように装置の駆動時に超音波伝搬液体１２０がケース４０内外を循環することから、超音波振動子４１の発した熱をケース４０外に逃がすことができ、超音波振動子４１の温度上昇を緩和することができる。このため、超音波振動子４１が高温に晒されることによる各種の不具合の発生を未然に回避することができる。即ち、長期間に亘って駆動したときでも、超音波振動子４１の振動特性が変化しにくく好適な感度を維持することができる。また、圧電素子４３とケース４０の底部材４２との接着界面の剥離や、圧電素子４３と背面側電極５５との界面の剥離等といった部分的な破壊が生じにくくなり、信頼性が向上する。
(1) In the sonar 11 of the present embodiment, the ultrasonic wave propagation liquid 120 circulates inside and outside the case 40 when the device is driven as described above, so that the heat generated by the ultrasonic transducer 41 can escape to the outside of the case 40. , and the temperature rise of the ultrasonic transducer 41 can be mitigated. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of various problems due to exposure of the ultrasonic transducer 41 to high temperatures. That is, even when the ultrasonic transducer 41 is driven for a long period of time, the vibration characteristics of the ultrasonic transducer 41 are less likely to change, and suitable sensitivity can be maintained. In addition, partial breakage such as peeling of the adhesive interface between the piezoelectric element 43 and the bottom member 42 of the case 40 and peeling of the interface between the piezoelectric element 43 and the back side electrode 55 is less likely to occur, improving reliability.


（２）本実施形態のソナー１１を構成するケース４０では、ケース本体１４０と底部材である基材４２Ａとの界面に連通口４８が形成されている。このため、ケース４０の底部材４２の内側に配置された超音波振動子４１と連通口４８との距離が極めて短くなり、超音波振動子４１の周囲に超音波伝搬液体１２０の流れが生じやすくなる。しかも、これらの連通口４８は離間した複数箇所に形成されているため、振動子組立体１００が旋回運動及び傾動運動を行う際に、超音波伝搬液体１２０の流入及び流出を同時に行わせることが容易になる。以上のことから、ケース４０内にて超音波伝搬液体１２０の流れが生じやすくなり、超音波振動子４１の発した熱をケース４０外に効率よく逃がすことができる。
(2) In the case 40 that constitutes the sonar 11 of the present embodiment, the communication port 48 is formed at the interface between the case body 140 and the base material 42A that is the bottom member. Therefore, the distance between the ultrasonic transducer 41 arranged inside the bottom member 42 of the case 40 and the communication port 48 becomes extremely short, and the ultrasonic wave propagating liquid 120 tends to flow around the ultrasonic transducer 41. Become. Moreover, since these communication ports 48 are formed at a plurality of locations spaced apart from each other, the inflow and outflow of the ultrasonic wave propagating liquid 120 can be simultaneously performed when the transducer assembly 100 performs the revolving motion and the tilting motion. become easier. As described above, the ultrasonic wave propagating liquid 120 easily flows within the case 40 , and the heat generated by the ultrasonic transducer 41 can be efficiently released to the outside of the case 40 .


（３）本実施形態のソナー１１では、連通口４８がスリット状でありかつケース本体１４０の開口４０ａの略全周にわたって形成されている。従って、装置の駆動時に振動子組立体１００がどの方向に旋回運動及び傾動運動を行ったとしても、超音波伝搬液体１２０の流入及び流出を同時に行わせることが可能となる。また、ケース４０内における部分的な破損によって破片が生じたとしても、連通口４８が幅狭のスリット状であることから、その破片はスリット状の連通口４８を容易に通過することができない。よって、破片をケース４０内に留めておくことができ、ケース４０外への破片のこぼれによる故障等を未然に防止することができる。
(3) In the sonar 11 of the present embodiment, the communication port 48 is slit-shaped and formed substantially all around the opening 40 a of the case body 140 . Therefore, even if the transducer assembly 100 rotates and tilts in any direction when the device is driven, the ultrasonic wave propagation liquid 120 can flow in and out at the same time. Further, even if fragments are generated due to partial breakage in the case 40, the fragments cannot easily pass through the slit-shaped communication port 48 because the communication port 48 has a narrow slit shape. Therefore, the fragments can be kept inside the case 40, and a failure or the like due to spillage of the fragments to the outside of the case 40 can be prevented.


（４）本実施形態のソナー１１を構成する超音波振動子４１は、空隙１０６を残した溝部１０５を介して分割された複数の振動部９１、９２を有する円板状のセラミックス製板状物からなる圧電素子４３を備えている。従って、ケース４０内に流入してきた超音波伝搬液体１２０が、圧電素子４３における複数の振動部９１、９２間の溝部１０５の空隙１０６を満たすことにより、圧電素子４３の発した熱が効率よく超音波伝搬液体１２０に伝達される。ゆえに、超音波振動子が発した熱をケース４０外に確実に逃がして、超音波振動子４１の温度上昇を効果的に抑制することができる。また本実施形態では、溝部１０５が全体的に空隙１０６になっており、溝部１０５内に充填材が充填されていないため、振動部９１、９２の高さ方向への変形が充填材に妨げられない。その結果、充填材の充填に起因する超音波振動子４１の感度低下を防止することができる。
(4) The ultrasonic transducer 41 constituting the sonar 11 of the present embodiment is a disk-shaped ceramic plate-like object having a plurality of vibrating portions 91 and 92 divided by the groove portion 105 leaving the gap 106. It has a piezoelectric element 43 made of. Therefore, the ultrasonic wave propagating liquid 120 flowing into the case 40 fills the gap 106 of the groove 105 between the plurality of vibrating portions 91 and 92 of the piezoelectric element 43, whereby the heat generated by the piezoelectric element 43 is efficiently superimposed. It is transmitted to the sound wave propagating liquid 120 . Therefore, the heat generated by the ultrasonic vibrator can be reliably released to the outside of the case 40, and the temperature rise of the ultrasonic vibrator 41 can be effectively suppressed. Further, in the present embodiment, the groove 105 is entirely void 106, and the groove 105 is not filled with the filler. do not have. As a result, it is possible to prevent the sensitivity of the ultrasonic transducer 41 from deteriorating due to the filling of the filler.


（５）本実施形態のソナー１１を構成する圧電素子４３は、帯状の振動部９１、９２を備えている。よって、柱状の振動部に比べて、振動部９１、９２が平面方向に長くなるため、基材４２Ａ側との接触面積が大きくなり、振動部９１、９２の強度低下が防止される。よって、たとえ超音波振動子４１を長期間に亘って駆動したとしても、振動部９１、９２にクラックが発生しにくくなる。ゆえに、クラックが発生した状態で超音波振動子４１を高電圧で駆動し続ける場合に、クラックの発生部位から断続的に放電を生じてしまい、その影響で、圧電素子４３の他の振動部９１、９２においても圧電特性の低下を引き起こし、送受信感度が低下してしまう、といった問題が生じにくくなる。つまり、クラックの発生を抑制することによって、超音波振動子４１の信頼性を向上させることができる。
(5) The piezoelectric element 43 constituting the sonar 11 of the present embodiment includes belt-shaped vibrating portions 91 and 92 . Therefore, since the vibrating portions 91 and 92 are longer in the planar direction than the columnar vibrating portions, the contact area with the base material 42A side is increased, and the strength reduction of the vibrating portions 91 and 92 is prevented. Therefore, even if the ultrasonic transducer 41 is driven for a long period of time, cracks are less likely to occur in the vibrating portions 91 and 92 . Therefore, when the ultrasonic vibrator 41 is continuously driven at a high voltage in a state in which cracks are generated, intermittent discharge is generated from the crack generation site, and as a result, other vibrating portions 91 of the piezoelectric element 43 are affected. , 92, the piezoelectric characteristics are lowered and the transmission/reception sensitivity is lowered. In other words, by suppressing the occurrence of cracks, the reliability of the ultrasonic transducer 41 can be improved.


（５）本実施形態のソナー１１を構成する超音波振動子４１では、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして線材６０を接合している。ここで、線材６０は、例えば金属箔や導電テープ等のような平たい部材に比較して、超音波伝搬液体１２０の流れに影響を受けにくい断面形状を有している。従って、ケース４０内に超音波伝搬液体１２０が流入及び流出するときでも、超音波伝搬液体１２０から受ける抵抗は比較的小さく、はんだ付け部等に剥離が起こりにくい。つまり、この構成によると、線材６０と背面側電極５５との接合状態が維持されるため、信頼性の高い超音波振動子４１とすることができる。なお、線材６０を構成する導電性金属としては、銅のほか、銅合金、銀、錫などの電気抵抗が小さい金属材料を用いることができる。
(5) In the ultrasonic transducer 41 constituting the sonar 11 of the present embodiment, the wire rod 60 is joined so as to bridge each of the plurality of rear-side electrodes 55 . Here, the wire 60 has a cross-sectional shape that is less susceptible to the flow of the ultrasonic wave propagating liquid 120 than a flat member such as a metal foil or conductive tape. Therefore, even when the ultrasonic wave propagating liquid 120 flows into and out of the case 40, the resistance received from the ultrasonic wave propagating liquid 120 is relatively small, and delamination is unlikely to occur at the soldered portions. In other words, according to this configuration, the bonding state between the wire rod 60 and the back side electrode 55 is maintained, so that the ultrasonic transducer 41 can be made highly reliable. In addition to copper, a metal material with low electric resistance such as a copper alloy, silver, or tin can be used as the conductive metal forming the wire 60 .


なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.


・上記実施形態のケース４０の場合、スリット状の連通口４８をケース本体１４０と底部材４２との界面において開口４０ａの略全周にわたって形成したが、上記界面以外の場所に連通口４８を形成することもできる。例えば、図１５、図１６に示す別の実施形態のケース４０Ａのように、スリット状の連通口４８ａをケース本体１４０の側壁上部における離間した複数箇所に形成してもよい。また、図１７、図１８に示す別の実施形態のケース４０Ｂのように、スリット状の連通口４８ｂをケース本体１４０の側壁下部における離間した複数箇所に形成してもよい。
- In the case 40 of the above-described embodiment, the slit-shaped communication port 48 is formed at the interface between the case main body 140 and the bottom member 42 over substantially the entire circumference of the opening 40a. You can also For example, as in a case 40A of another embodiment shown in FIGS. 15 and 16, slit-like communication openings 48a may be formed at a plurality of spaced apart locations on the upper side wall of the case main body 140. FIG. Further, like a case 40B of another embodiment shown in FIGS. 17 and 18, slit-like communication openings 48b may be formed at a plurality of locations spaced apart from each other on the lower side wall of the case main body 140. FIG.


・上記実施形態のケース４０の場合、スリット状の連通口４８をケース本体１４０の側壁に形成したが、側壁以外の箇所に形成することもできる。例えば、図１９、図２０に示す別の実施形態のケース４０Ｃのように、連通口４８ｃをケース本体１４０の上壁部における離間した複数箇所に形成してもよい。また、図２１、図２２に示す別の実施形態のケース４０Ｄのように、連通口４８ｄをケース本体１４０の底部材（基材４２Ａ）の外周部における離間した複数箇所に形成してもよい。
- In the case 40 of the above-described embodiment, the slit-shaped communication port 48 is formed in the side wall of the case main body 140, but it can also be formed in a place other than the side wall. For example, as in a case 40C of another embodiment shown in FIGS. 19 and 20, the communication openings 48c may be formed at a plurality of spaced apart positions in the upper wall portion of the case main body 140. FIG. Further, like a case 40D of another embodiment shown in FIGS. 21 and 22, the communication ports 48d may be formed at a plurality of spaced apart locations on the outer peripheral portion of the bottom member (base material 42A) of the case main body 140. FIG.


・上記実施形態のケース４０の場合、ケース本体１４０の側壁において横方向に延びるスリット状の連通口４８を複数形成したが、これに限定されない。例えば、図２３に示す別の実施形態のケース４０Ｅのように、ケース本体１４０の側壁において縦方向に延びるスリット状の連通口４８ｅを複数形成してもよい。
- In the case of the case 40 of the above-described embodiment, a plurality of laterally extending slit-shaped communication openings 48 are formed in the side wall of the case main body 140, but the present invention is not limited to this. For example, like a case 40E of another embodiment shown in FIG. 23, a plurality of longitudinally extending slit-like communication openings 48e may be formed in the side wall of the case main body 140. As shown in FIG.


・上記実施形態のケース４０の場合、連通口４８が細長いスリット状であったがこれに限定されず、例えば円形状（図１９～図２２を参照）などであってもよい。
- In the case 40 of the above-described embodiment, the communication port 48 has an elongated slit shape, but is not limited to this, and may have a circular shape (see FIGS. 19 to 22), for example.


・上記実施形態のケース４０や上記別の実施形態の場合、連通口４８を複数箇所に形成したが、これに限定されず１箇所のみに形成してもよい。
In the case 40 of the above embodiment and the above another embodiment, the communication openings 48 are formed at a plurality of locations, but the communication openings 48 are not limited to this and may be formed at only one location.


・上記実施形態のケース４０の場合、基材４２Ａ及び圧電素子４３がいずれも円板状であるため全体として平面視円形状を呈していたが、例えば、図２４に示す別の実施形態のケース４０Ｆのように、基材４２Ａ及び圧電素子４３がいずれも長円板状であって全体として平面視長円形状を呈していてもよい。
- In the case 40 of the above-described embodiment, the substrate 42A and the piezoelectric element 43 are both disk-shaped, so that the overall shape of the case 40 is circular in plan view. As in 40F, both the base material 42A and the piezoelectric element 43 may be in the shape of an elliptical disk, and may exhibit an elliptical shape in plan view as a whole.


・上記実施形態の超音波振動子４１では、溝部１０５が全体的に空隙１０６となっていたが、例えば空隙１０６をある程度残した状態で溝部１０５の一部が充填剤等により充填されていても構わない。
- In the ultrasonic transducer 41 of the above-described embodiment, the groove 105 is entirely the void 106, but for example, even if the groove 105 is partially filled with a filler or the like while leaving the void 106 to some extent. I do not care.


・上記実施形態では、複数の振動部９１、９２の表面上に背面側電極５５が形成され、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして波状の線材６０が接合されていた。しかし、線材６０は棒状のような単純形状であっても勿論よい。また、線材６０を接合する代わりに、帯状の金属箔（例えば銅箔など）を、はんだ等の導電金属や、従来周知の導電性フィラーを含む接着剤などにより、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すように貼付してもよい。さらに、金属箔を貼付する代わりに、接着層を有する帯状の導電テープを、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すように貼付してもよい。また、複数の背面側電極５５の各々を架け渡すようにして、線材６０及び金属箔の両方を接合してもよい。
In the above-described embodiment, the rear-side electrodes 55 are formed on the surfaces of the plurality of vibrating portions 91 and 92, and the wavy wire 60 is joined so as to bridge each of the plurality of rear-side electrodes 55. However, the wire rod 60 may of course have a simple shape such as a rod shape. Further, instead of joining the wire 60, a strip-shaped metal foil (for example, copper foil) is attached to each of the plurality of back side electrodes 55 by using a conductive metal such as solder or an adhesive containing a conventionally known conductive filler. may be attached so as to bridge the Furthermore, instead of attaching the metal foil, a strip-shaped conductive tape having an adhesive layer may be attached so as to bridge each of the plurality of rear-side electrodes 55 . Alternatively, both the wire rod 60 and the metal foil may be joined by bridging each of the plurality of rear-side electrodes 55 .


・上記実施形態の超音波振動子４１では、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子４３を用いたが、圧電素子４３の形成材料は特に限定されるものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系（ニオブ酸アルカリ系）、チタン酸バリウム系、ＰＭＮ－ＰＴ（Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３）単結晶、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３）単結晶、ＬｉＮｂＯ３単結晶の圧電セラミックスからなる圧電素子を用いてもよい。
In the ultrasonic transducer 41 of the above embodiment, the piezoelectric element 43 made of lead zirconate titanate (PZT) is used, but the material for forming the piezoelectric element 43 is not particularly limited. For example, potassium sodium niobate (alkaline niobate), barium titanate, PMN-PT (Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 —PbTiO 3 ) single crystal, PZNT (Pb(Zn 1/ 3Nb 2/3 )O 3 —PbTiO 3 ) single crystal or LiNbO 3 single crystal piezoelectric elements may be used.

・上記実施形態の超音波振動子４１では、ガラスエポキシ（ＦＲ－４）からなる基材４２Ａを用いたが、基材４２Ａの形成材料は、固有音響インピーダンス、超音波Ｕ１の周波数、機械的強度等を考慮して適宜変更することができる。例えば、ガラスエポキシ（ＣＥＭ－３）、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）、ジュラトロン（ＱＵＡＤＲＡＮＴグループの登録商標）、フルオロシント（ＱＵＡＤＲＡＮＴグループの登録商標）、アルミナの多孔体からなる基材を用いてもよい。 ・In the ultrasonic transducer 41 of the above embodiment, the base material 42A made of glass epoxy (FR-4) is used. etc., and can be changed as appropriate. For example, glass epoxy (CEM-3), polyphenyl sulfide (PPS), Duratron (registered trademark of QUADRANT group), fluorosint (registered trademark of QUADRANT group), and a substrate made of porous alumina may be used. .

・上記実施形態では、圧電素子４３をケース４０に収容した状態で、基材４２Ａ側のネジ孔４５を挿通したネジの先端部をケース４０に設けられたネジ穴部４７に螺着させることにより、超音波振動子４１がケース４０に固定されていたが、他の方法によって固定するようにしてもよい。例えば、接着剤を用いて超音波振動子４１をケース４０に固定してもよい。 In the above-described embodiment, with the piezoelectric element 43 housed in the case 40, the tip of the screw inserted through the screw hole 45 on the side of the substrate 42A is screwed into the screw hole portion 47 provided in the case 40. , the ultrasonic transducer 41 is fixed to the case 40, but it may be fixed by other methods. For example, the ultrasonic transducer 41 may be fixed to the case 40 using an adhesive.

・上記実施形態では、音響整合層を兼ねた基材４２Ａを底部材として用いたが、音響整合層を兼ねていない基材を用いてもよい。 - In the above embodiment, the base material 42A that also serves as the acoustic matching layer is used as the bottom member, but a base material that does not also serve as the acoustic matching layer may be used.

・上記実施形態の圧電素子４３は、分割された複数の振動部９１、９２が前面５１側の端部において互いに繋がった構造を有していた。しかし、圧電素子は、複数の振動部が完全に分割された構造を有していてもよい。 - The piezoelectric element 43 of the above-described embodiment has a structure in which a plurality of divided vibrating portions 91 and 92 are connected to each other at the ends on the front surface 51 side. However, the piezoelectric element may have a structure in which a plurality of vibrating portions are completely divided.

・上記実施形態では、１方向のみに延びる複数の溝部１０５によって分割された複数の帯状の振動部９１、９２を有する圧電素子４３を用いたが、これに限定されない。例えば、縦横２方向に延びる複数の溝部１０５によって分割された複数の柱状の振動部を有する圧電素子を用いてもよい。この場合、前者の圧電素子構造として、帯状の振動部９１、９２同士が樹脂で固定された、いわゆる２－２コンポジット構造を採用することができる。また、後者の圧電素子構造として、柱状の振動部同士が樹脂で固定された、いわゆる１－３コンポジット構造を採用することができる。 - In the above-described embodiment, the piezoelectric element 43 having a plurality of strip-shaped vibrating portions 91 and 92 divided by a plurality of groove portions 105 extending only in one direction is used, but the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric element having a plurality of columnar vibrating portions divided by a plurality of grooves 105 extending in the vertical and horizontal directions may be used. In this case, as the former piezoelectric element structure, a so-called 2-2 composite structure in which the band-like vibrating portions 91 and 92 are fixed to each other with resin can be adopted. As the latter piezoelectric element structure, a so-called 1-3 composite structure in which columnar vibrating portions are fixed with resin can be employed.

・上記実施形態の圧電素子４３は、複数の溝部１０５によって分割された複数の帯状の振動部９１、９２を有する圧電素子４３を用いたが、溝部１０５によって分割されていない圧電素子を用いることも許容される。 The piezoelectric element 43 of the above embodiment has a plurality of strip-shaped vibrating portions 91 and 92 divided by a plurality of grooves 105, but a piezoelectric element that is not divided by the grooves 105 can also be used. Permissible.

１１…ソナー
２０…ソナードーム
３０…駆動機構
３１ａ…回転軸
３６…傾動軸
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ…ケース
４０ａ…開口
４２…底部材
４２Ａ…基材
４３…圧電素子
４８、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ…連通口
９０…振動部
１００…振動子組立体
１０５…溝部
１０６…空隙
１１０…内部空間
１２０…超音波伝搬液体
１４０…ケース本体11... Sonar 20... Sonar dome 30... Drive mechanism 31a... Rotating shaft 36... Tilting shafts 40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F... Case 40a... Opening 42... Bottom member 42A... Base material 43... Piezoelectric element 48 , 48a, 48b, 48c, 48d, 48e...Communication port 90...Vibrating part 100...Vibrator assembly 105...Groove part 106...Gap 110...Internal space 120...Ultrasonic propagation liquid 140...Case body

Claims (7)

超音波を送受信する略円板状の超音波振動子を有底のケースの内部空間に収納してなる振動子組立体と、鉛直方向を向いた回転軸を中心とした旋回運動及び前記回転軸に直交する傾動軸を中心とした傾動運動を前記振動子組立体に行わせる駆動機構と、前記振動子組立体及び前記駆動機構を収容するソナードームとを備え、前記超音波を伝搬させる超音波伝搬液体が前記ソナードーム内に充填されているソナーであって、
前記ケースには、前記ケース内外を連通するとともに前記内部空間への前記超音波伝搬液体の流入及び流出を可能とする連通口が設けられ、前記ケースの底部材の内側に前記超音波振動子が配置されている
ことを特徴とするソナー。A transducer assembly in which a substantially disk-shaped ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves is housed in the inner space of a case with a bottom, a revolving movement centered on a vertical rotation shaft, and the rotation shaft and a sonar dome housing the transducer assembly and the driving mechanism, wherein the ultrasonic wave propagates the ultrasonic wave. A sonar in which a propagating liquid is filled within the sonar dome,
The case is provided with a communication port that communicates the inside and outside of the case and allows the ultrasonic wave propagating liquid to flow into and out of the internal space, and the ultrasonic transducer is located inside the bottom member of the case. A sonar characterized by being arranged. 前記連通口は、前記ケースにおける前記底部の近傍の位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のソナー。 2. A sonar according to claim 1, wherein said communication port is formed at a position near said bottom of said case. 前記連通口は、離間した複数箇所に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のソナー。 3. The sonar according to claim 1, wherein the communication ports are formed at a plurality of locations spaced apart from each other. 前記ケースは、前記底部側に開口を有するケース本体と、前記開口を覆うべく前記ケース本体に設けられた略円板状の底部材とを含んで構成され、
前記連通口は、前記ケース本体と前記底部材との界面に形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のソナー。The case includes a case body having an opening on the bottom side, and a substantially disc-shaped bottom member provided on the case body to cover the opening,
4. The sonar according to any one of claims 1 to 3, wherein the communication port is formed at an interface between the case body and the bottom member. 前記連通口は、スリット状でありかつ前記ケース本体の前記開口の略全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項４に記載のソナー。 5. The sonar according to claim 4, wherein the communication port is slit-shaped and is formed along substantially the entire circumference of the opening of the case body. 前記超音波振動子は、空隙を残した溝部を介して分割された複数の振動部を有する略円板状のセラミックス製板状物からなる圧電素子を備えるとともに、
前記超音波伝搬液体は、前記溝部の前記空隙を満たすようになっている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のソナー。The ultrasonic vibrator includes a piezoelectric element made of a substantially disk-shaped ceramic plate having a plurality of vibrating parts divided by grooves leaving gaps, and
6. A sonar according to any one of the preceding claims, wherein the ultrasonic wave propagating liquid is adapted to fill the voids of the grooves. 前記底部材は、音響整合層を兼ねるとともに前記圧電素子を支持する略円板状の基材であることを特徴とする請求項６に記載のソナー。 7. The sonar according to claim 6, wherein the bottom member is a substantially disc-shaped base material that also serves as an acoustic matching layer and supports the piezoelectric element.
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