JPH05137189A - 水中電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】単位体積当りで高パワーを有し低周波発振ので
きる水に浸すことが可能な電気音響変換器およびこれら
の変換器の製造方法を得ることを目的とする。 【構成】圧電セラミックスタックを複数個の同心円筒状
のものに分けそれぞれを硬質中間構成要素を介して機械
的に直列に接続し、各スタックを同位相で振動させるこ
とにより極めて細長い圧電セラミックスタックと同じ機
能を得る。スタックの直列接続の両端にはそれぞれ第１
支持構成要素すなわちコーンと第２支持構成要素すなわ
ち釣合重りを付け両者をスタッドにより締めつけ予め応
力を与えておきこれを円筒形ケーシングに入れ弾性カバ
ーで覆うことにより水密性を得る。同様な原理は TONPI
LZ型のみならず JANUS型、 FLEXTENSIONAL型にも適用で
き、また圧電セラミックの代わりに磁歪バーを使用して
も実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水中電気音響変換器に、
およびこの電気音響変換器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気音響変換器は一般に使用されている
が、特に通信および潜水艦検知を目的とする信号を発信
するために使用されている。

【０００３】最も広く使用されている電気音響変換器は
モータ、すなわち活動部分、から構成され、そのモータ
は一般に電極と交互になっている圧電セラミックが全体
で細長いシリンダを形成するスタックから構成される。
電圧がセラミックに印加されると、それらは変形する。
セラミックはそれらの変形が累加するように配置され且
つワイヤ結線されるので、圧電セラミックスタックの収
縮および伸張といった長手方向の動きが生成される。こ
のスタックはその一端部で支持体、通常は金属である、
に接続される。その支持体はしばしば釣合支持体或いは
釣合重りと呼ばれ、そして変換器ケーシングに対して事
実上動かないように維持される。他方の端部では、スタ
ックは別の重りに接続される。その重りはときにはコー
ンと呼ばれ、これはセラミックに印加される電圧でその
中に誘起される動きによってスタックの長手方向の軸に
沿って振動する。

【０００４】このコーンは、一般に変換器に対して水密
性を提供する介在する弾性カバーを介して望ましい伝播
媒体、通常は水である、に接触する。

【０００５】この分野での技術的および技術革新的進歩
は、電気音響変換器のための複数のタイプの比較的標準
的な機械装置の製造を先導してきた。特に以下の３つの
タイプがそうである。

【０００６】簡単に上述された基本的機械装置を含み、
水密性ケーシングと釣合重りとの間の動きを制限するサ
スペンションによって円筒形ケーシング内に固着された
釣合重りと、コーンを振動させる圧電セラミックのスタ
ックとから構成される、“ TONPILZ”タイプの電気音響
変換器。

【０００７】スタックは、そのスタックを通過しコーン
の中へとねじ込まれたロッドから通常構成されナットに
よって釣合重りに付着され応力を加えられるシステムに
よって、その長手方向の軸に沿って軸方向に予め応力を
加えられる。

【０００８】“ JANUS”タイプの電気音響変換器は２つ
の“ TONPILZ”タイプの電気音響変換器に類似してお
り、共用の釣合重りを有し、それらのスタックは逆位相
で振動する。

【０００９】“ FLEXTENSIONAL”タイプの電気音響変換
器は、予め応力を加えることと、および振動を伝播媒体
に伝達することとに関しわずかに異なった原理を使用す
る。このタイプの、例えば４級“ FLEXTENSIONAL”変換
器のような、電気音響変換器ではケーシングは、楕円形
の断面の円筒形の殻で、通常はエポキシ−ガラスファイ
バ合成物から構成される。それはその弾性の故に、平ら
になるか或いはより丸くなるかどちらかの傾向を有す
る。この殻内では、１つ以上の圧電セラミックのスタッ
クの対が殻の円筒形軸に沿って延在する中央芯の近傍に
対称的に配置される。スタックは中央芯に並列に延在す
る金属挿入物によってその一端部で支持され、殻の内側
で殻の断面を形成する楕円形の長軸の先端の近くに接続
される。

【００１０】スタックと中間釣合重りとから成る装置は
殻の中へと装着され、楕円形の短軸に沿って圧縮される
ことによって予め応力を加えられる。装置が殻の内側に
配置されると、予め加えられた応力は解除されそして楕
円形の長軸は短くなり、装置はスタックの長手方向の軸
に沿って予め応力を加えられる。

【００１１】最も広く使用されている変換器構成要素は
圧電セラミックのスタックであるが、これらのセラミッ
クのスタックは、ある場合には、磁歪変換器によって置
換されることができる。これらの変換器は主に希土類元
素から構成される材料から通常成る細長いバーから主に
構成され、バーの周りに巻かれたコイルによって創製さ
れる磁界の影響を受けて長手方向の軸に沿って振動およ
び収縮伸張することができる。

【００１２】現在電気音響変換器を使用することは、そ
れらのパワーを増加するための、およびそれらを一層低
い周波数で放射させることができるようにするための方
法を探求することに帰着してきた。

【００１３】圧電セラミックのスタックから作られた電
気音響変換器の場合、そのパワーは電気音響変換器に入
れられたセラミックの体積におおよそ比例しているとい
うこと、および放射されるべき周波数の下方の限界がお
そらくセラミックスタックの長手方向の圧縮の固有振動
数に関連することとは既知である。それ故に最も低い実
現可能な周波数を放射することができるハイパワーの電
気音響変換器を製造するためには、非常に長いシリンダ
を形成するスタックを作ることが必要とされる。

【００１４】このような原理は、明らかに技術的なおよ
び特に経済的な限界に直面する。それ故に、アンテナ、
ネットワークとしても知られているが、の中に組立てら
れ、機械的組立ておよびユニットの電気配線を複雑にし
そしてコストを増加多させる多数の電気音響変換器を作
ることがしばしば必要となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】それ故に提出された問
題は、水の中に浸けられることが可能でそれらの体積を
著しく増加させることなく増加されたパワーを供給しお
よび／または比較的低い周波数で放射することができる
であろう電気音響変換器を得ること、およびそれらを製
造するための方法を発明することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によると、提出さ
れた問題の解決方法はケーシング内に以下に述べるよう
な電気音響変換器を生成することである。すなわちその
電気音響変換器は、少なくとも１つの支持構成要素すな
わちコーンと少なくとも１つの他の支持構成要素すなわ
ち釣合重りとを具備し、前記変換器の長手方向の軸に沿
って伸びた少なくとも２つの変換器ユニットを具備し、
前記長手方向の軸に沿った少なくとも１つの予め応力を
加えられるロッドを前記変換器ユニットの前記第１と第
２の支持構成要素の間に有しており、変換器ユニットは
並んで配置されおよび／または軸として前記長手方向の
軸を有する同軸シリンダを構成しそして同位相で振動す
ることができるような、および可動性で前記変換器ユニ
ットの間に前記変換器ユニットと機械的に直列に装着す
なわち積み重ねられている少なくとも１つの硬質の中間
構成要素或いはユニットを含み、前記硬質中間構成要素
は前記ロッドを使用して前記変換器ユニットと同時に予
め応力を加えられることができ、そして前記硬質中間構
成要素は前記変換器ユニットとおそらく同じ位相で振動
する電気音響変換器である。

【００１７】さらに、本発明による電気音響変換器は、
２つの支持構成要素を一緒に引っ張っている予め応力を
加える装置を使用して前記長手方向の軸に沿って予め応
力を加えられた第１および第２の支持構成要素の間に位
置付けられた長手方向の軸に沿って細長い形をした少な
くとも２つの変換器ユニットを具備し、前記変換器ユニ
ットは平行且つ平らな２つの長手方向端部をそれぞれ有
し、前記変換器ユニットは平行で並んでおり同位相で機
能し、その組立て物はケーシング内に入れられ、１つの
前記変換器ユニットの一端部のみは前記第１の支持構成
要素に接触し、第２の前記変換器ユニットの一端部のみ
は前記第２の支持構成要素に接触し、そして前記変換器
は前記第１および第２の変換器ユニットの間に装着さ
れ、前記変換器ユニットの２つの端部それぞれ接触する
２つの平行面を有し、前記予め応力を加える装置によっ
て前記第１および第２の変換器ユニットと同時に前記長
手方向の軸に沿って予め応力を加えられることができる
硬質中間組立て物を具備しており、各前記変換器ユニッ
トは細長い形のシリンダを形成する電極の代わりに少な
くとも１つの磁歪バーか或いは少なくとも１つの圧電セ
ラミックスタックかから作られることができる電気音響
変換器である。

【００１８】本発明による電気音響変換器では、長手方
向のギャップはまた前記硬質中間構成要素と前記第１お
よび第２の各支持構成要素との間にあると予知されるの
で、前記変換器ユニットによって生成された力および前
記予め応力を加える装置による力によって前記支持構成
要素の間に相対的な移動が起こるときに、前記硬質中間
構成要素と前記支持構成要素との間の接触が回避され
る。

【００１９】さらに、本発明による電気音響変換器で
は、前記硬質中間ユニットは金属の単一硬質片から作ら
れ、例えば前記長手方向の軸に平行なおおよそ円筒形の
構成要素を形成することができ、前記第１の変換器ユニ
ットの第２の端部に接触している前記２つの平行面の一
方を含む空洞のそばの一方の先端において終端し、およ
びその他方の先端上では、第２の前記変換器ユニットの
第２の端部に接続する前記２つの平行面の他方に接触す
る外部カラーによって終端している。

【００２０】好ましい形状の構成では、前記中間ユニッ
トは、少なくとも２つの硬質中間構成要素と、前記２つ
の硬質中間構成要素の間に装着されそしてこれらと機械
的に直列に配置された少なくとも１つの中間変換器ユニ
ットとから構成される。

【００２１】本発明による電気音響変換器の好ましい形
状の構成では、前記予め応力を加える装置は、各前記支
持構成要素に或いは中間構成要素にそれらの各端部で固
定される、特に“ TONPILZ”および“ JANUS”タイプの
装置に対して適用される、１つ以上のロッドを具備し、
でなければ特に“ FLEXTENSIONAL”タイプの装置に対し
て適用される前記可変形ケーシングを具備する。

【００２２】本発明による１つの特別な形状の構造で
は、前記第１および第２の変換器ユニットの活動部分の
横断面はおおよそ等しい。

【００２３】提出された問題の１つの解決方法はまた、
以下のような電気音響変換器の製造方法を得ることであ
る。その電気音響変換器は２つの支持構成要素の間で軸
方向に予め応力を加えられる少なくとも１つの細長い形
の変換器ユニットから成るタイプのものであり、前記支
持構成要素の間にあり２つの支持構成要素の一方に接触
する一端部のみを有する第１の細長い変換器ユニット
と、他方の支持構成要素に接触する一端部のみを有する
第２の細長い変換器ユニットとを装着し、前記変換器ユ
ニットは平行で並び同位相で機能することによって特徴
付けられており、中間構成要素は２つの変換器ユニット
の間に装着されそして前記変換器ユニットの２つの端部
の内の１つの上に位置しており、２つの変換器ユニット
は２つの支持構成要素と２つの変換器ユニット間で長手
方向の力を伝達する前記中間構成要素との間で予め応力
を加えられる。

【００２４】

【作用】本発明による電気音響変換器によって提供され
る効果は多数ある。

【００２５】例えば本発明による電気音響変換器では、
同じ高さと実質上同じ断面を有する活動構成要素とを有
する２つのスタックであり実質上第１のスタックを囲む
リングの形をしたセラミック製の第２のスタックの装着
によって、第１の前記スタックのみを有する同体積の既
知の電気音響変換器と比較するとそのパワーが実質上２
倍である電気音響変換器が製造される。何故ならセラミ
ックの体積は２倍であり、同時に２つの挿入されたスタ
ックによってこのように形成された想像上のスタックの
等価の長さも２倍だからである。結果として、長さの平
方根におおよそ反比例する本発明の挿入されたスタック
の共鳴振動数は、同寸法の既知の設計の電気音響変換器
と比較すると40％減少されるであろう。

【００２６】さらに本発明による装置は、変換器の寸法
を著しく増加させることなく、２つより多くのスタック
を一緒に装着して使用することができる。この装置は、
得られるべきパワーおよび／または低い周波数の点から
してもはるかにより良い性能を得ることができる。

【００２７】本発明による合成装置の信頼性は著しく改
善され、そしてそのコストは著しく低下する。

【００２８】本発明による電気音響変換器は、圧電セラ
ミック変換器によってか或いは磁歪バーによってかで構
成されることができる。

【００２９】

【実施例】図１は、圧電セラミックから作られた２つの
変換器ユニットが装備された、“TONPILZ”タイプの装
置における、本発明による電気音響変換器を示してい
る。

【００３０】このタイプの装置における電気音響変換器
は、金属ケーシング３と、釣合重り２と、コーン１と、
予め応力を加えられるロッド４と、ロックナット５から
構成されており、それらはすべて既知のものである。

【００３１】示されるとおり、前記ケーシング３は、シ
ールリング14によって水密にしてある蓋13によって一端
部で閉じられている。

【００３２】支持構成要素を形成する前記釣合重りは、
前記ケーシングの内部リム上に位置するサスペンション
ユニット11によって、およびサスペンションナット12に
よって前記ケーシングの内側に装着される。前記釣合重
りは中心位置合わせリング21によって前記ケーシング内
で中心に維持される。

【００３３】密閉コネクタ18は前記蓋13に付着され、そ
して必要とされる電気エネルギを供給して前記圧電セラ
ミックに電力を与える電気ケーブル19に連結される。

【００３４】絶縁ディスク16は前記ケーシングと前記蓋
との間に装着され、そしてそれと蓋との間の空洞15を取
囲む。空洞15の中には、前記コネクタと前記変換器ユニ
ットとの間の接続をする電気ワイヤが装着される。

【００３５】第２の支持構成要素を形成する前記コーン
１には通常、弾性カバー17が設けられている。カバー17
は前記コーン上で加硫され、そしてカラー20によって前
記ケーシングの一端部上に締着されて、前記電気音響変
換器に対して水密性を提供する。

【００３６】示されるとおり、前記電気音響変換器は既
知のように電極10と交互になったディスク形状の圧電セ
ラミックで第１のスタック６を具備して、長手方向の軸
ｘｘ１に沿った細長いシリンダを形成する。このタイプ
の構造では、その軸は前記電気音響変換器の軸と同じで
ある。

【００３７】前記予め応力を加えられるロッドは、その
ねじを切った端部の１つを前記コーン内の機械でねじを
切った穴へとねじ込むことによって前記コーンに係着さ
れる。

【００３８】本発明によって示されるとおり、前記電気
音響変換器は前記軸ｘｘ１に沿った第２の細長いシリン
ダを形成するようなリング形状で電極10と交互になって
いる圧電セラミックの第２のスタック７を具備してお
り、そして前記電気音響変換器は硬質中間構成要素８を
持っており、その硬質中間構成要素８は前記第１と第２
の圧電セラミックのスタックの間に装着され、そして本
発明によるこのタイプの構造の前記硬質中間ユニットを
形成している。

【００３９】既知の電気音響変換器では、前記スタック
はそれらの長手方向の一方の端部を一方の前記支持構成
要素（コーン）上に、そして長手方向の他方の端部を他
方の前記支持構成要素（釣合重り）上に位置させる。本
発明による電気音響変換器では、第１の前記変換器ユニ
ットの第１の端部のみが第１の支持構成要素に対して位
置し、そして第２の前記変換器ユニットの第１の端部の
みが第２の支持構成要素に対して位置している。変換器
は前記第１と第２の変換器ユニットの間に装着された硬
質中間ユニットを具備し、硬質中間ユニットは前記変換
器要素の第２の端部に対して位置する２つの平行面を有
し、そして前記予め応力を加える装置によって前記長手
方向の軸（ｘｘ１）に沿って前記第１と第２の変換器ユ
ニットと一緒に予め応力を加えられることができる。

【００４０】本発明による構造の特別な方法ではより適
確には、前記コーン１の接触面１Ａは前記第１のセラミ
ックスタック６の第１の接触面Ａに対置し、前記第１の
スタックの第２の接触面Ｂは前記硬質中間構成要素８の
底部に位置付けられた第１の接触面81に対置し、前記硬
質中間構成要素８の外側カラー上に位置付けられた第２
の接触面82は前記第２のセラミックスタック７の第１の
接触面Ｃに対置し、前記第２のセラミックスタック７の
第２の接触面Ｄは前記釣合重り上に位置付けられた接触
面２Ａに対置する。

【００４１】本発明によると、前記電気音響変換器の組
立ての間に、前記予め応力を加えるロッドは前記コーン
へねじ込まれ且つ固定され、前記第１のスタックは前記
コーンと接触するようになるように前記ロッドの周りに
装着され、前記硬質中間構成要素はその面81によって第
１のスタックと接触するようになるように前記ロッドの
周りにおよび前記第１のセラミック組立て６の周りに装
着され、第２のセラミックスタック７はその接触面Ｃに
よって前記硬質中間構成要素の前記カラーに接触するよ
うになるように前記ロッドの周りにおよび前記硬質中間
構成要素の周りに装着され、そして最後に、前記釣合重
りはその面２Ａによって前記第２のスタックの面Ｄに接
触するようになるように前記ロッドのおよび前記スタッ
クの周りに装着される。

【００４２】そして前記釣合重りは保持され、引張り力
がその長手方向の軸に沿っておよび前記コーンから離れ
る方向で前記ロッドに印加される。前記引張り力はした
がって前記コーンを釣合重りに向けて移動させようと
し、そして互いに対置された接触面によって、前記引張
り力は前記コーンと前記硬質中間構成要素とのそれぞれ
の接触面１Ａおよび81との間の第１のスタックの前記軸
ｘｘ１に沿って予め圧縮応力を加えさせる。前記引張り
力は前記硬質中間構成要素の前記軸ｘｘ１に沿って前記
硬質中間構成要素と各前記釣合重りとのそれぞれの接触
面82および２Ａとの間に前記第２のスタックの前記軸ｘ
ｘ１に沿って予め圧縮応力を加えさせる。

【００４３】そして、前記引張り力を維持している間
に、前記ナット５は前記釣合重りに接触するようになる
まで、既知の方法で、前記ロッドの第２のねじを切られ
た端部上にねじ込まれ、そこで前記引張り力は解除され
ナットは今予め応力を受けている装置を保持する。

【００４４】したがって形成された装置は前記ケーシン
グ内に装着されることができ、そして最終的な組立て作
業が実行されることができる。

【００４５】非常に高品質な平行性がこれらの構成要素
の接触面の間に、特に前記硬質中間構成要素の前記81と
82との間に、得られるに違いないことは明白である。

【００４６】示されるとおり、本発明による電気音響変
換器では、長手方向の軸ｘｘ１に沿って前記釣合重り２
と前記硬質中間構成要素８との間にはギャップ９Ａが許
容されなければならない。前記硬質中間構成要素８と前
記コーン１との間には別のギャップ９Ｂが許容されなけ
ればならないので、前記第１および第２のスタックの収
縮および伸張の動きによって発生する前記コーンおよび
前記硬質中間構成要素の振動性の動きの間の、前記硬質
中間構成要素と前記コーンおよび前記釣合重りとの間の
接触は回避される。これらのギャップのサイズは約数ミ
リメートルであるのが好ましい。

【００４７】この明細書では、−硬質中間ユニット−お
よび−硬質中間構成要素−という表現において、問題と
なる硬質性は前記構成要素或いは前記ユニットの長手方
向の硬質性、すなわち前記長手方向の軸ｘｘ１に沿った
引張り力或いは圧縮力に対する硬質性である。さらに前
記硬質中間構成要素或いは前記中間ユニットの硬質性
（或いは固さ）は、ｘｘ１に平行でない他のすべての軸
に沿ってその正しい機械的振舞いを確実にするのに十分
でなければならない。前記中間構成要素或いは前記中間
ユニットの前記長手方向の硬質性は、多くの場合前記第
１および第２のスタックの長手方向の硬質性よりも著し
く大きいであろう。

【００４８】前記ロッド４、前記第１のスタック、前記
中間構成要素および前記第２のスタックはできればおお
よそ円筒形の絶縁スリーブ40によって外装されるべきで
あることは注意すべきである。これらのスリーブは種々
の構成要素の間に電気的絶縁を設けるために作用し、そ
れらはまた相対的な振動性の動きによって構成要素間に
生じ得る摩擦を最小にする。

【００４９】通路（図示されない）は当然ながら種々の
構成要素内に計画されて、電気ワイヤ（図示されない）
が前記空洞15から前記スタックの前記電極へと縫うよう
に通り抜けさせるようにする。

【００５０】前記第１および第２のスタックの電気配線
は、前記スタックの各長手方向の振動はそれらの振幅が
累加されるように常に累加されていることと、前記電気
音響変換器のパワーがそれ故に前記第１および第２のス
タックのパワーの合計におおよそ等しいこととは明白で
ある。

【００５１】図面からわかるとおり、前記電気音響変換
器は第１に前記ケーシングと前記コーンとの間にそして
第２に前記ケーシングと前記釣合重りとの間に対して許
容された空間に対応するギャップ22および23を、既知の
方法で、具備している。これらの空間は一般にはガスで
満たされている。

【００５２】本発明による電気音響変換器を構成してい
るための別の手段の横方向の断面が図２に、“ TONPIL
Z”タイプの装置の形状で示されている。

【００５３】図１のそれらと全く同一であるこれらの動
作構成要素は同じ参照符号によって同定されている。

【００５４】図面からわかるとおり、本発明による構造
のこの特別の形状では、前記コーンは接触面１Ａによっ
てディスク型セラミックの前記第１のスタック６の第１
の端部Ａに接触し、前記第１のスタックはその第２の端
部Ｂによって前記硬質中間ユニットの面81に接触してお
り、前記硬質中間ユニットはその面82によってリング形
状であり得る第２のセラミックスタック７の第１の接触
面Ｃに接触する。それにもかかわらずこのリングの比較
的大きな直径の故に、前記セラミック７は、例えば前記
第１のスタックの断面面積におおよそ等しい第２のスタ
ックの活動部分−セラミック−の断面を得るために、都
合が良いようにリングの扇形部の形状であり得るであろ
う。形状および寸法の選択は、変換器の必要とされる性
能に関連して為される。

【００５５】この図面からわかるとおり、本発明によっ
て、前記第１と第２のスタックの間の前記ロッド４によ
って及ぼされる予め応力を加えている圧縮力を伝達する
前記硬質中間ユニットは、５つの硬質中間構成要素８と
リング型或いは扇形の形状であり得る４つの介在する圧
電セラミックのスタック８Ａ，８Ｂ，８Ｃおよび８Ｄを
組立てることによって作られる。

【００５６】本発明によると、前記第１および第２のス
タックおよび前記中間のスタックは、前記スタックの振
動性の動きが同位相にあるように接続される。

【００５７】示されるとおり、前記中間構成要素は円筒
形の形状であり、それらの軸は前記長手方向の軸ｘｘ１
であり、それらには一方の端部に内側カラーが他方の端
部に外側カラーがそれぞれ設けられており、これらのカ
ラーにはそれぞれ接触面が設けられ、各前記硬質中間構
成要素の２つの接触面は平行であり前記長手方向の軸ｘ
ｘ１に直角である。

【００５８】ギャップ９Ａは、振動しすべき各硬質中間
構成要素と前記釣合重りとの間に許容され、ギャップは
また各硬質中間構成要素と前記コーンとの間に対しても
許容される。

【００５９】示されるとおり、本発明によると、前記コ
ーンと前記釣合重りを一緒に引っ張るようにする前記ロ
ッドによって及ぼされる予め加えられた応力は、前記第
１と第２のスタックおよび前記中間スタック８Ａ，８
Ｂ，８Ｃおよび８Ｄに予め加えられた圧縮応力を加えさ
せ、そして前記硬質中間構成要素上に引張り応力を加え
させる。

【００６０】本発明による電気音響変換器を構成する手
段の１つの横方向断面図は、“ JANUS”タイプの装置の
形状として図３に示されている。

【００６１】この図面からわかるとおり、既知の方法で
のこのタイプの電気音響変換器構造では、ケーシング３
は一般に長手方向の軸ｘｘ１に沿った円筒形であり密封
はされていない。前記ケーシングの内部には、２つのコ
ーンが前記電気音響変換器をその中央部で横切って通る
横方向軸ｙｙ１に対して対象に配置されており、これら
のコーン１は、前記コーンに接触する２つのロックナッ
ト５がその上にねじ込まれ両端部でねじを切られている
予め応力を加えるロッド４によって連結される。２つの
第１のセラミックスタック６、２つの硬質中間構成要素
８および２つの第２のセラミックスタック７はまた、前
記軸ｙｙ１の近傍で前記ケーシング内に対象に配置され
ている。

【００６２】このタイプの装置では、中央の釣合重り２
は通常は図１および図２の装置と比較するとより小さく
より軽くなっており、そして前記ロッド４は前記コーン
を一緒に引っ張りまた２つのセラミックスタック６を引
っ張るようになっており、２つの硬質中間構成要素と２
つの第２のセラミックのスタック７を一緒により近接さ
せる。

【００６３】このタイプの構造で注目すべきなのは、ロ
ッド４は釣合重りを通過するがそれにきっちりと接続さ
れてはいないという点である。

【００６４】ディスク型であり得る釣合重りは２つの平
行な接触面２Ａを有する。

【００６５】図面からわかるとおり、本発明によって、
各コーンは少なくともその面１Ａの部分上でディスク型
であり得る第１の圧電セラミックスタックの第１の端部
に接触しており、この第１のスタックは、カップ型であ
り得て前記第１の接触面81に平行な第２の接触面82をそ
の第２の端部に有する硬質中間構成要素８の底部に位置
付けられた第１の接触面81に、その第２の端部で接触す
る。

【００６６】示されるとおり、このいわゆる“ JANUS”
タイプ構造は基本的に、横方向の軸ｙｙ１の周りに対称
に配置され共有の釣合重りを供えた、図１および図２に
記載されるような２つの“ TONPILZ”構造から成る。

【００６７】図３に示されるようなタイプの構造では、
前記横方向の軸ｙｙ１の同じ側部上に位置付けられた圧
電セラミックのスタックは同じ位相で振動するようにさ
れ、そして前記横方向の軸ｙｙ１の他方の側部上の圧電
セラミックのスタックは 180゜だけシフトされたそれら
の位相で振動するようにされる。

【００６８】図面からわかるとおり、このタイプの装置
において知られている方法では、前記コーン１を覆って
いる弾性カバー17はまた前記圧電セラミックのスタック
をも覆っている。

【００６９】このタイプの構造では、前記弾性カバー17
によって覆われた前記コーンと前記スタックと前記釣合
重りから構成される装置は前記ケーシング内へと誘導さ
れ、そして構成要素24および25−一般にチューブ形状で
ある−によっておよびクランプでこの中に固定される。

【００７０】前記セラミックに対してそれらから供給コ
ネクタまでの供給ワイヤの通過を可能にしている空洞15
は、前記釣合重り内に位置付けられる。

【００７１】既知である方法では、このタイプの構造
は、前記弾性カバーと前記ケーシングの壁との間のほと
んどの空間を満たすハネカム材料から一般に作られるバ
ッフル23を具備する。

【００７２】本発明による電気音響変換器を構成する１
つの手段の横方向の断面は、“ FLEXTENSIONAL”タイプ
の装置の形状で図４に示されている。

【００７３】示されたタイプの構造は、より特別な４級
“ FLEXTENSIONAL”と呼ばれるものである。

【００７４】このタイプの構造では、前記電気音響変換
器のケーシングは、一般にファイバガラス−エポキシ合
成物であり、その軸が図４の面に対して直角であるシリ
ンダの形状であり、その短軸は横方向の軸ｙｙ１に沿っ
ておりその長軸は長手方向の軸ｘｘ１に沿っている楕円
形の断面を有する殻28によって形成されている。

【００７５】このタイプの構造内の前記支持構成要素は
通常、図面の平面に対して直角である軸に沿って延在す
る中央芯27および２つの挿入物26を具備する。既知であ
る方法では、セラミックのスタックは横方向の軸ｙｙ１
の両側部上に配置され、これらのスタックは細長くさ
れ、その一方の端部は好ましくは中間溝形鋼（ channe
l）41および充填板（fillerplate）29によって前記挿入
物に接続されており、他方の端部は前記芯に接続され
る。このタイプの構造では組立ての間中その横方向の軸
ｙｙ１に沿って締めつけられる予めの応力が殻自身によ
って加えられるので、前記溝形鋼および充填板を具備す
るユニットと前記スタックと前記芯とは内側へと装着さ
れることができる。そして締着が弛緩されると前記長手
方向の軸ｘｘ１に沿って前記円筒形殻を解放させそれに
よって前記セラミックのスタックに予め応力を加える。

【００７６】本発明によって図面からわかるとおり、前
記第１と第２のスタックの間に予め加えられた応力を伝
達する硬質中間構成要素８は、第１のセラミックのスタ
ック６とそれに平行な第２のセラミックのスタック７と
の間の前記芯の両側部上に挿入されている。

【００７７】示されるとおり、弾性水密性カバー17は前
記殻を取り囲んでいる。

【００７８】これらの電気音響変換器を機能させるため
の全体的な方法は、上記で説明された殻によって予め応
力を加えるという原理および振動を伝播媒体によって伝
達するという原理を除いて、図３の構造のそれとほとん
ど同一である。図４の構造では、前記楕円形断面の殻は
前記スタックによって生成された挿入物の振動性の動き
の増幅器として使用される。長手方向の軸ｘｘ１に沿っ
た挿入物の前記振動性の動きは、これらの挿入物の両側
部上に延在する殻の部分をより大きな振幅で振動させ、
そしてその動きは外部伝播媒体に伝達される。

【００７９】本発明による電気音響変換器を構成するた
めの１つの手段の横方向の断面は、磁歪ユニットを装備
した“ TONPILZ”タイプの装置の形状で図５に示されて
いる。

【００８０】図５の断面VI−VIは図６に示されている。

【００８１】これらの図面では前記変換器ユニットは、
コイル30によって生成された磁界を受けるときに軸ｘｘ
１に平行なそれらの長手方向の軸に沿って振動する磁歪
バー29から作られる。

【００８２】軸ｘｘ１の同じ円内に位置付けられたバー
は、図６には図示されていない磁気リング31によって磁
気的に一緒に連結される。

【００８３】これらの図面からわかるとおり、第１の変
換器ユニットは硬質中間構成要素８の外側に位置付けら
れた第１の４つのバーから形成され、これらの第１の４
つのバーはリング31によってコーン１の接触面１Ａにそ
れらの第１の端部で接触しており、それらの第２の端部
ではリング31によって前記硬質中間構成要素の第１の接
触面に接続されてこのタイプの構造での４つの脚部83を
構成する。

【００８４】示されたとおり、第２の変換器ユニットは
硬質中間構成要素８の内側に位置付けられた４つのバー
から形成されており、これらの４つのバーはそれらの第
１の端部によってリング31を介して釣り合い重り２の接
触面２Ａに接触し、そしてそれらの第２の端部によって
および／または第２のリング31を介することによって前
記硬質中間構成要素８の第２の接触面に接触しており、
予め応力を加えるロッド４によってそれ自身が横切られ
るベース84を構成する。

【００８５】図６からわかるとおり、前記硬質中間構成
要素はその中央のチューブ状部分上に複雑なリング型断
面を有する。その外側の周囲は前記第１の４つのバーの
コイル30の輪郭にきちんと適合しており、その内側の縁
は前記第２の４つのバーのコイル30の輪郭に適合してい
る。

【００８６】本発明の技術的分野は、水に浸けることが
可能な電気音響変換器に関連している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による“ TONPILZ”タイプの装置の電気
音響変換器の構成方法を示す縮小横断面図。

【図２】別の構成方法を示す縮小横断面図。

【図３】本発明による“ JANUS”タイプの装置の電気音
響変換器の構成方法を示す縮小横断面図。

【図４】本発明による“ FLEXTENSIONAL”タイプの装置
の電気音響変換器の構成方法を示す縮小横断面図。

【図５】磁歪変換器ユニットを装備された“ TONPILZ”
タイプの装置の電気音響変換器の本発明による構成方法
を示す縮小断面図。

【図６】図５のVI−VIに沿った断面図。

【符号の説明】

１…コーン、１Ａ，２Ａ，81，82…接触面、２…釣合重
り、３…ケーシング、４…ロッド、６，７…圧電セラミ
ックスタック、８…硬質中間構成要素、９Ａ，９Ｂ…ギ
ャップ、20…カラー、29…磁歪バー。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に封入され、少なくとも１つの
   第１の支持構成要素と少なくとも１つの第２の支持構成
   要素とを具備し、変換器の長手方向の軸（ｘｘ１）に沿
   って細長い形の少なくとも２つの変換器ユニットを具備
   し、前記第１と第２の支持構成要素の間に前記変換器ユ
   ニットの前記長手方向の軸（ｘｘ１）に沿った少なくと
   も１つの予め応力を加えられるロッドを具備しているも
   ので、前記変換器ユニットが並んで配置され且つ同位相
   で振動することができることと、前記変換器ユニットの
   間に、前記変換器ユニットと直列に装着されている少な
   くとも１つの硬質中間ユニットを具備することとを特徴
   とする電気音響変換器。
2. 【請求項２】 前記変換器ユニットがそれぞれ２つの平
   らで平行な長手方向の端部を有することと、第１の前記
   変換器ユニットの第１の端部のみが第１の前記支持構成
   要素に接触することと、第２の前記変換器ユニットの第
   １の端部のみが前記第２の支持構成要素に接触すること
   と、前記硬質中間ユニットが前記変換器ユニットの第２
   の端部にそれぞれ接触する２つの平行面を有することと
   を特徴とする請求項１記載の変換器。
3. 【請求項３】 各前記変換器ユニットが少なくとも１つ
   の磁歪バーから作られることを特徴とする請求項１或い
   は２記載の電気音響変換器。
4. 【請求項４】 前記変換器ユニットがそれぞれ、電極と
   交互になっており、細長いシリンダを形成する圧電セラ
   ミックの少なくとも１つのスタックから作られることを
   特徴とする請求項１或いは２記載の電気音響変換器。
5. 【請求項５】 前記硬質中間構成要素と前記第１と第２
   の支持構成要素との間には長手方向のギャップがそれぞ
   れ許容され、前記変換器ユニットによって生成される力
   および前記予め応力を加える装置による力によって前記
   支持構成要素の間に相対的な移動が起こる際に、前記硬
   質中間ユニットと前記支持構成要素との間の接触が回避
   されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
   記載の電気音響変換器。
6. 【請求項６】 前記硬質中間ユニットが金属の単一硬質
   片から作られることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか１項記載の電気音響変換器。
7. 【請求項７】 前記硬質中間ユニットが、少なくとも２
   つの硬質中間構成要素と、前記２つの硬質中間構成要素
   の間に挿入された少なくとも１つの中間変換器ユニット
   とから形成されることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項記載の電気音響変換器。
8. 【請求項８】 前記硬質金属構成要素がほぼ円筒形であ
   る部分から形成され、その軸は前記長手方向の軸（ｘｘ
   １）に平行であり、前記第１の変換器ユニットの第２の
   端部に接触している前記２つの平行面の一方を含む空洞
   によってその一端部を終端され、前記第２の変換器ユニ
   ットの第２の端部に接触している前記２つの平行面の他
   方の１つを含む外部カラーをその他方の端部に有するこ
   とを特徴とする請求項６或いは７記載の電気音響変換
   器。
9. 【請求項９】 前記第１および第２の変換器ユニットの
   活動部分の横方向の断面がおおよそ等しいことを特徴と
   する請求項１乃至８のいずれか１項記載の電気音響変換
   器。
10. 【請求項１０】 細長い形をしており２つの支持構成要
    素の間で軸方向で予め応力を加えられる少なくとも１つ
    の変換器ユニットを具備するタイプの電気音響変換器の
    製造方法であり、一方の支持構成要素に接触しているそ
    の第１の端部のみを有する細長い形の第１の変換器ユニ
    ットと他方の支持構成要素と接触しているその第１の端
    部のみを有する細長い形の第２の変換器ユニットとが支
    持構成要素の間に装着されていてその変換器ユニットは
    平行で並んでおり同位相の機能であることと、前記変換
    器ユニットの両方の端部に接触している中間構成要素が
    これらの２つの変換器ユニットの間に挿入されること
    と、２つの変換器ユニットおよび２つの変換器ユニット
    の間で長手方向の力を伝達する前記中間構成要素が２つ
    の支持構成要素の間で軸方向で予め応力を加えられるこ
    ととを特徴とする方法。