WO2023187986A1 - 超音波送受波器 - Google Patents

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WO2023187986A1
WO2023187986A1 PCT/JP2022/015447 JP2022015447W WO2023187986A1 WO 2023187986 A1 WO2023187986 A1 WO 2023187986A1 JP 2022015447 W JP2022015447 W JP 2022015447W WO 2023187986 A1 WO2023187986 A1 WO 2023187986A1
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WO
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case
ultrasonic transducer
ultrasonic
scupper
spacer
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/015447
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English (en)
French (fr)
Inventor
賢治 流田
重雄 山本
和樹 樋口
稔 若林
直輝 安田
Original Assignee
本多電子株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 本多電子株式会社 filed Critical 本多電子株式会社
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Priority to PCT/JP2022/015447 priority patent/WO2023187986A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/96—Sonar systems specially adapted for specific applications for locating fish
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/44—Special adaptations for subaqueous use, e.g. for hydrophone

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic transducer equipped with an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves.
  • scanning sonar is well known as a device for detecting objects to be investigated, such as schools of fish, by transmitting and receiving ultrasonic waves.
  • a typical scanning sonar includes an ultrasonic transducer having an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves, and a drive mechanism that rotates and rotates the ultrasonic transducer.
  • This type of scanning sonar uses an ultrasonic transducer to send and receive ultrasonic waves while rotating and rotating to explore underwater.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to use ultrasonic waves that allow a case larger than the scupper hole to be easily brought out from the inside of the ship to the outside of the ship through the scupper hole, and then mounted and fixed.
  • the purpose is to provide transducers.
  • the invention according to claim 1 has a structure in which an ultrasonic transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves is housed in a case and molded, and utilizes a scupper hole provided in the bottom of the ship.
  • An ultrasonic transducer that can be mounted as a transducer, wherein the case has a lengthwise dimension larger than the inner diameter of the scupper hole, and a case widthwise dimension smaller than the inner diameter of the scupper hole.
  • the case has a vertically elongated shape, and has a cable pull-out part on the upper surface of the case, and the cable pull-out part is eccentrically arranged at a position near the end with respect to the center of the case, and a cable pull-out part is arranged on the outer peripheral surface of the cable pull-out part.
  • the gist is an ultrasonic transducer characterized in that a male screw structure is formed for use in fixing the case to the scupper hole from above the ship bottom.
  • the case has an elongated shape in which the dimension in the longitudinal direction of the case is larger than the inner diameter of the scupper hole, but the dimension in the width direction of the case is smaller than the inner diameter of the scupper hole. ing. Furthermore, the cable pull-out portion provided on the upper surface of the case is eccentrically arranged near the end with respect to the center of the case. As a result, after a case larger than the scupper hole is taken out from the inside of the ship to the outside of the ship through the scupper hole, it can be easily fixed to the scupper hole using the male threaded structure formed in the cable lead-out portion. Therefore, when installing the case, there is no need to lift the ship onto the ship.
  • the ultrasonic transducer includes a plurality of ultrasonic transducers whose irradiation directions are different from each other, and the plurality of ultrasonic transducers are arranged in a longitudinal direction of the case.
  • the gist is that they are arranged along the same line.
  • the case can be configured compactly. Furthermore, since the irradiation directions of each ultrasonic transducer are different from each other, multi-frequency and multi-directional detection is possible without rotating the ultrasonic transducer.
  • the invention according to claim 3 is a first ultrasonic transducer according to claim 2, wherein the plurality of ultrasonic transducers have a first acoustic radiation surface and a first central axis perpendicular to the first acoustic radiation surface. and a plurality of second ultrasonic transducers each having a second acoustic radiation surface and a second central axis perpendicular to the second acoustic radiation surface, and each of the plurality of second ultrasonic transducers has a second central axis perpendicular to the second acoustic radiation surface.
  • the gist is that the axis is inclined with respect to the first central axis so as to form an angle selected from a range of 20 degrees or more and 40 degrees or less.
  • the second central axes of the plurality of second ultrasonic transducers are arranged to be inclined with respect to the first central axis of the first ultrasonic transducer.
  • the second acoustic radiation surfaces of the respective second ultrasonic transducers can be oriented in different directions. Therefore, it is possible to cover a wide underwater exploration area with a limited number of ultrasonic transducers, and a wide area can be explored relatively quickly.
  • the total number of ultrasonic transducers is small, the case can be configured compactly.
  • the configuration for switching control is simplified, and an inexpensive ultrasonic transducer can be obtained.
  • the gist of the invention according to claim 4 is that in claim 3, the plurality of ultrasonic transducers are arranged in two rows in a staggered manner.
  • the ultrasonic waves emitted from a specific ultrasonic transducer from being blocked by another ultrasonic transducer.
  • the dimension of the case in the case length direction can be shortened, so that handling of the case becomes easier.
  • the ultrasonic transducers are arranged in a staggered manner even in two rows, the dimension of the case in the width direction of the case does not become too large. Therefore, the dimension of the case in the case width direction can be kept smaller than the inner diameter of the scupper hole.
  • the plurality of ultrasonic transducers are arranged in two rows in a staggered manner, and the plurality of second ultrasonic transducers are arranged in the adjacent cases. Its gist is that it is arranged at an angle so as to face the opposite side of the side wall.
  • the case can be reinforced by the side walls that the case has. Further, by arranging the plurality of ultrasonic transducers in two rows in a staggered manner, the dimension of the case in the case length direction can be shortened, so that handling of the case becomes easier.
  • the ultrasonic transducers are arranged in a staggered manner even in two rows, the dimension of the case in the width direction of the case does not become too large. Therefore, the dimension of the case in the case width direction can be kept smaller than the inner diameter of the scupper hole.
  • the ultrasonic transducer includes a transducer holder that holds the plurality of ultrasonic transducers at predetermined positions and inclinations.
  • a plurality of ultrasonic transducers can be easily and reliably held at a predetermined correct position and inclination. Furthermore, by using such a transducer holder, the troublesome work of positioning the ultrasonic transducers with respect to each other becomes unnecessary. Therefore, it is possible to obtain an ultrasonic transducer that is of high quality and easy to manufacture.
  • the invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 5, further comprising a transducer holder that holds the plurality of ultrasonic transducers at predetermined positions and inclinations, and
  • the transducer holder holding the ultrasonic transducer is molded with a filler while housed in the case, and the filler has a lower specific acoustic impedance than the acoustic matching layer of the ultrasonic transducer and has waterproof properties.
  • the gist is that the opening of the case is closed by being filled so that the outer surface thereof is flush with the opening of the case.
  • the plurality of ultrasonic transducers can be easily and reliably held at a predetermined correct position and inclination by the transducer holder. Furthermore, by using such a transducer holder, the troublesome work of positioning the ultrasonic transducers with respect to each other becomes unnecessary. Therefore, it is possible to obtain an ultrasonic transducer that is of high quality and easy to manufacture.
  • the plurality of ultrasonic transducers are housed in the case and molded with a filler.
  • This filler has a lower specific acoustic impedance than the acoustic matching layer of the ultrasonic transducer and is waterproof.
  • the filler is filled so that the outer surface is flush with the opening of the case, thereby blocking the opening. Therefore, a plurality of ultrasonic transducers are embedded in the filler and become invisible, so that each ultrasonic transducer is protected and waterproofness is improved.
  • the opening side of the case becomes an ultrasonic emission surface with no irregularities, the appearance is less complicated and resistance in water is reduced.
  • the invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 5, which fills the gap between the cable pull-out part and the scupper hole and is screwable to the male threaded structure part of the cable pull-out part.
  • the case further includes a fixing device having a female threaded structure, and the case is configured to close the scupper hole by screwing and tightening the female threaded structure to the male threaded structure while filling the gap by inserting the fixing device.
  • the gist is that it is fixed to .
  • the gap between the cable lead-out portion and the scupper hole is By filling the area with a fixture, it is possible to prevent the case from shifting.
  • the invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 5, further comprising a fixture including a spacer and a nut, and the spacer fills a gap between the cable pull-out part and the scupper hole.
  • the spacer main body has a substantially cylindrical shape, and the flange is provided at one end of the spacer main body and placed on an annular step on the upper opening side of the scupper hole, and the nut is attached to the spacer main body.
  • the case has a female screw structure that is formed separately from the male screw structure and that can be screwed into the male screw structure of the cable pull-out portion, and the case is inserted into the male screw structure while filling the gap by inserting the spacer main body.
  • the gist is that the nut is fixed to the scupper hole by screwing and tightening the female thread structure of the nut onto the scupper hole.
  • the spacer body of the spacer that constitutes the fixture is By using the part to fill the gap between the cable pull-out part and the scupper hole, it is possible to prevent the case from shifting. Further, the flange portion constituting the spacer is placed on the annular step portion on the upper opening side of the scupper hole. Therefore, the flange portion can prevent water from entering the inside of the ship through the gap between the spacer body and the cable pull-out portion or the gap between the spacer body and the scupper hole.
  • the ultrasonic vibrator includes one or more ultrasonic vibrators having a longitudinal dimension larger than an inner diameter of the scupper hole, and the ultrasonic vibrator
  • the gist of the case is that the case is arranged so that its longitudinal direction is along the length direction of the case.
  • the ultrasonic vibrator whose longitudinal dimension is larger than the inner diameter of the scupper hole is arranged with its longitudinal direction along the length direction of the case. Therefore, when accommodating the ultrasonic transducer in the case, there is no need to increase the size of the case in the case length direction or the case width direction.
  • the gist of the invention according to claim 11 is that in claim 10, the ultrasonic transducer includes a plurality of elongated ultrasonic transducers whose irradiation directions are different from each other.
  • the gist of the invention set forth in claim 12 is that, in claim 11, the invention includes a transducer holder that holds the plurality of elongated ultrasonic transducers at predetermined positions and inclinations.
  • a plurality of elongated ultrasonic transducers can be easily and reliably held at a predetermined correct position and inclination. Further, by using such a transducer holder, the troublesome work of positioning the elongated ultrasonic transducers with respect to each other becomes unnecessary. Therefore, it is possible to obtain an ultrasonic transducer that is of high quality and easy to manufacture.
  • the invention according to claim 13 is the invention according to claim 11, further comprising a transducer holder that holds the plurality of elongated ultrasonic transducers at predetermined positions and inclinations, and the plurality of elongated ultrasonic transducers
  • the transducer holder holding the ultrasonic transducer is molded with a filler while housed in the case, and the filler has a lower specific acoustic impedance than the acoustic matching layer of the elongated ultrasonic transducer and is waterproof.
  • the gist is that the opening of the case is closed by being filled so that the outer surface is flush with the opening of the case.
  • the plurality of elongated ultrasonic transducers can be easily and reliably held at a predetermined correct position and inclination by the transducer holder. Further, by using such a transducer holder, the troublesome work of positioning the elongated ultrasonic transducers with respect to each other becomes unnecessary. Therefore, it is possible to obtain an ultrasonic transducer that is of high quality and easy to manufacture.
  • the plurality of elongated ultrasonic transducers are housed in the case and molded with a filler.
  • This filler has a lower specific acoustic impedance than the acoustic matching layer of the elongated ultrasonic transducer and is waterproof.
  • the filler is filled so that the outer surface is flush with the opening of the case, thereby blocking the opening. Therefore, the plurality of elongated ultrasonic transducers are embedded in the filler and become invisible, so that each elongated ultrasonic transducer is protected and waterproofness is improved.
  • the opening side of the case becomes an ultrasonic emission surface with no irregularities, the appearance is less complicated and resistance in water is reduced.
  • the invention according to claim 14 is the invention according to any one of claims 10 to 12, which fills the gap between the cable pull-out part and the scupper hole and is screwable to the male threaded structure part of the cable pull-out part.
  • the case further includes a fixing device having a female threaded structure, and the case is configured to close the scupper hole by screwing and tightening the female threaded structure to the male threaded structure while filling the gap by inserting the fixing device.
  • the gist is that it is fixed to .
  • the gap between the cable lead-out portion and the scupper hole is By filling the area with a fixture, it is possible to prevent the case from shifting.
  • the invention according to claim 15 is the invention according to any one of claims 10 to 12, further comprising a fixture including a spacer and a nut, and the spacer fills a gap between the cable pull-out part and the scupper hole.
  • the spacer main body has a substantially cylindrical shape, and the flange is provided at one end of the spacer main body and placed on an annular step on the upper opening side of the scupper hole, and the nut is attached to the spacer main body.
  • the case has a female screw structure that is formed separately from the male screw structure and that can be screwed into the male screw structure of the cable pull-out portion, and the case is inserted into the male screw structure while filling the gap by inserting the spacer main body.
  • the gist is that the nut is fixed to the scupper hole by screwing and tightening the female thread structure of the nut onto the scupper hole.
  • the spacer body of the spacer that constitutes the fixture is By using the part to fill the gap between the cable pull-out part and the scupper hole, it is possible to prevent the case from shifting. Further, the flange portion constituting the spacer is placed on the annular step portion on the upper opening side of the scupper hole. Therefore, the flange portion can prevent water from entering the inside of the ship through the gap between the spacer body and the cable pull-out portion or the gap between the spacer body and the scupper hole.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an ultrasonic transducer in this embodiment.
  • the perspective view which shows the state when an ultrasonic transducer is seen from below.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • the bottom view showing an ultrasonic transducer.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a vibrator holder.
  • FIG. 3 is a front view showing an ultrasonic transducer.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the mounting structure of the ultrasonic transducer.
  • the perspective view which shows the state where an ultrasonic transducer, a scupper, and a spacer were assembled.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an ultrasonic transducer, a scupper, and a spacer. The bottom view which shows the ultrasonic transducer in other embodiments.
  • (a), (b) is a schematic sectional view showing an ultrasonic transducer in other embodiments.
  • (a), (b) is a schematic sectional view showing an ultrasonic transducer in other embodiments.
  • (a), (b) is a schematic sectional view showing an ultrasonic transducer in other embodiments.
  • (a), (b) is a schematic sectional view showing an ultrasonic transducer in other embodiments.
  • a scanning sonar is a device that searches for objects such as schools of fish underwater by irradiating ultrasonic waves into the water.
  • the scanning sonar of this embodiment includes an ultrasonic transducer 11 (see FIGS. 1 to 5), as well as a display device, a control device, and the like (none of which are shown).
  • the display device is installed in the wheelhouse of the ship, and includes an operation section and a display section. Further, the control device is also installed in the steering room and is electrically connected to the display device.
  • This control device drives and controls the ultrasonic transducer 11 according to a predetermined program to transmit and receive ultrasonic waves. Further, the control device drives and controls the display device according to a predetermined program to display the underwater exploration results as an ultrasonic image.
  • the ultrasonic transducer 11 has a molded structure in which a plurality of ultrasonic transducers 31 that transmit and receive ultrasonic waves are housed in a case 21.
  • the case 21 is formed using a resin material such as ABS resin, and has a shape having an opening 22 at the lower end. Further, the case 21 has a vertically elongated shape in which the dimension L1 in the case length direction is larger than the inner diameter D1 of the scupper hole 72 (see FIG. 9), while the dimension L2 in the case width direction is smaller than the inner diameter D1 of the scupper hole 72. have.
  • the dimension L1 in the case length direction is greater than or equal to 3 times and less than 10 times (about 4 times in this embodiment) the dimension L2 in the case width direction.
  • the case 21 is arranged so that the case length direction is the same as the longitudinal direction of the ship. Further, when the case 21 is viewed from the side (see FIG. 3), the front end side outer circumferential surface 21a of the case 21 is inclined backward with respect to a plane perpendicular to the upper surface 23 of the case 21 (the outer surface of the bottom 70). It is a face.
  • the rear end side outer circumferential surface 21b of the case 21 is an inclined surface inclined forward with respect to a plane perpendicular to the upper surface 23 of the case 21 (the outer surface of the bottom 70). ing.
  • a substantially cylindrical cable pull-out portion 24 is provided on the upper surface 23 of the case 21 in a protruding manner.
  • the cable pull-out portion 24 is eccentrically arranged near the front end (the left end in FIGS. 1 and 3) with respect to the center of the case 21.
  • the cable pull-out part 24 is arranged at the frontmost position of the case 21 within a range closer to the rear end (the right end in FIGS. 1 and 3) than the front end side outer circumferential surface 21a. . Therefore, the distance from the front end of the case 21 (the left end in FIGS. 1 and 3) to the central axis O1 of the cable pull-out section 24 (see FIG.
  • a male thread structure 25 is formed on the outer peripheral surface of the cable pull-out portion 24 .
  • the male screw structure 25 is used when fixing the case 21 to the scupper hole 72 from above the ship bottom 70 (see FIG. 9).
  • a cable insertion hole 26 is provided in the cable pull-out portion 24 .
  • the upper end of the cable insertion hole 26 opens at the upper end of the cable pull-out portion 24, and the lower end opens within the opening 22 of the case 21 (see FIG. 3).
  • the plurality of ultrasonic transducers 31 housed in the case 21 are arranged along the length direction of the case. Specifically, the ultrasonic transducers 31 are arranged in two rows in a staggered manner. Furthermore, each ultrasonic transducer 31 includes one first ultrasonic transducer 31A disposed near the front end of the case 21 (the left end in FIGS. 3 and 5), and It consists of six arrayed second ultrasonic transducers 31B.
  • the first ultrasonic transducer 31A has a first acoustic radiation surface 34A and a first central axis C1 perpendicular to the first acoustic radiation surface 34A.
  • the direction of the first central axis C1 is the acoustic radiation direction (irradiation direction).
  • each second ultrasonic transducer 31B has a second acoustic radiation surface 34B and a second central axis C2 orthogonal to the second acoustic radiation surface 34B.
  • the direction of the second central axis C2 is the acoustic radiation direction.
  • each of the second ultrasonic transducers 31B is in a state where the second acoustic radiation surface 34B is inclined so that the second central axis C2 forms an angle with the first central axis C1. is located.
  • the acoustic radiation direction of the first ultrasonic transducer 31A is oriented in the same direction as the case height direction of the case 21 (upward in FIG. 2).
  • the acoustic radiation direction of each second ultrasonic transducer 31B is oriented in a direction different from the case height direction.
  • each second ultrasonic transducer 31B is arranged so as to be inclined so as to face the side opposite to both side walls 27 of the adjacent case 21.
  • the second central axis C2 often forms an angle selected from a range of 20° to 40° with respect to the first central axis C1, and in this embodiment, each angle is 30°. ing.
  • the second central axes C2 of the second ultrasonic transducers 31B are oriented in mutually different directions (in this embodiment, directions different by 60 degrees) (FIG. 5 reference). Therefore, the ultrasound transducers 31A and 31B of this embodiment have different sound emission directions (irradiation directions). Note that "60°” is an angle obtained by equally dividing 360° by the number of second ultrasonic transducers 31B (six).
  • the plurality of ultrasonic transducers 31 used in this embodiment are disk-shaped structures having the same size and shape.
  • Each ultrasonic transducer 31 includes a base material 32 and a piezoelectric element 33.
  • the base material 32 is a disc-shaped resin plate material that also serves as an acoustic matching layer, and in this embodiment, a glass epoxy base material is used.
  • the piezoelectric element 33 is a plate made of piezoelectric ceramics, and in this embodiment, a disk-shaped plate made of lead zirconate titanate (PZT) is used.
  • the piezoelectric element 33 has a front surface 41 joined to the base material 32, a back surface 42 opposite to the front surface 41, and an outer peripheral surface 43 perpendicular to the front surface 41 and the back surface 42.
  • a front side electrode 44 is formed on the front side 41 of the piezoelectric element 33, and a back side electrode 45 is formed on the back side 42 of the piezoelectric element 33.
  • the entire front surface 41 of the piezoelectric element 33 is bonded to the base material 32 via a front side electrode 44 and an adhesive layer (not shown).
  • the piezoelectric element 33 is divided by grooves 52 that are parallel to each other in plan view, and has a structure including a plurality of substantially band-shaped vibrating sections 51. Furthermore, the vibrating parts 51 are connected to each other at the end of the piezoelectric element 33 on the front surface 41 side.
  • the back side electrode 45 is formed so as to bridge the surface of each vibrating section 51.
  • a conductive metal foil made of a metal material with low electrical resistance, such as copper, silver, or tin, is used as the back side electrode 45.
  • a first lead wire (not shown) is electrically connected to the front side electrode, and a second lead wire (not shown) is electrically connected to the back side electrode 45.
  • These lead wires are housed and bundled within one wiring cable (not shown). The wiring cable is drawn out of the case 21 through a cable insertion hole 26 of a cable pull-out section 24 provided in the case 21.
  • the ultrasonic transducer 11 includes a transducer holder 61 that holds seven ultrasonic transducers 31 at predetermined positions and tilts.
  • the vibrator holder 61 is a resin molded product including a substrate 62, a plurality of support columns 63, and a plurality of holding parts 64.
  • the number of support columns 63 and holding parts 64 is seven each. That is, the transducer holder 61 includes the same number of support columns 63 and holding parts 64 as the seven ultrasonic transducers 31.
  • the substrate 62 is a substantially rectangular plate-shaped member and supports each support column 63. Further, a through hole 62a communicating with the cable insertion hole 26 is provided at the front end portion of the board 62 (the left end portion in FIGS. 3 and 5).
  • Each holding portion 64 has a cup shape with a circular opening, and includes a bottom portion 65 and a peripheral wall 66.
  • One holding part 64 located at the front end (left end in FIGS. 3, 5, and 6) of the transducer holder 61 is a holding part for holding the first ultrasonic transducer 31A. Further, the remaining six holding parts 64 located in the transducer holder 61 are holding parts for holding the second ultrasonic transducer 31B. Note that the remaining six holding parts 64 are inclined by 30 degrees with respect to the holding part 64 located at the front end.
  • a plurality of wiring holes 67 are formed in the bottom portion 65 of each holding portion 64 so that the front and back surfaces of the bottom portion 65 communicate with each other.
  • a first lead wire and a second lead wire drawn out from the ultrasonic transducer 31 are inserted into these wiring holes 67, respectively.
  • the transducer holder 61 holding the seven ultrasonic transducers 31 is molded with the filler 28 while being housed in the case 21.
  • a resin material for example, urethane resin, etc.
  • the outer surface of the filler 28 is filled so as to be flush with the opening 22 of the case 21, thereby closing the opening 22 of the case 21.
  • the ultrasonic transducer 11 can be attached to the ship's bottom 70 using a scupper hole 72 of a scupper 71 provided on the ship's bottom 70.
  • a drainage hole 70a is provided in the bottom 70, and a substantially cylindrical scupper fitting 73 constituting the scupper 71 is fitted into the drainage hole 70a.
  • the scupper fixture 73 is fixed with a substantially annular nut 74 that also constitutes the scupper 71.
  • the ultrasonic transducer 11 further includes a fixture 83 including a spacer 81 and a nut 82.
  • the spacer 81 has a spacer main body part 84 and a flange part 85.
  • the spacer main body portion 84 has a substantially cylindrical shape with a closed upper end.
  • the upper end portion 86 of the spacer main body portion 84 is provided with a pull-out portion insertion hole 87 through which the cable pull-out portion 24 is inserted.
  • the drawer insertion hole 87 is eccentrically arranged at a position closer to the front end (the left end in FIGS. 9 and 10) than the center of the upper end 86.
  • the spacer main body 84 is for filling the gap between the substantially cylindrical cable pull-out portion 24 and the circular scupper hole 72. Further, the flange portion 85 is provided on the outer peripheral surface of the upper end side of the spacer body portion 84 and is placed on the annular step portion 88 on the upper opening side of the scupper hole 72 . Further, the nut 82 is formed separately from the spacer 81 and has a female thread structure part 89 that can be screwed into the male thread structure part 25 of the cable pull-out part 24 .
  • case 21 is formed by screwing the female thread structure 89 of the nut 82 onto the male thread structure 25 and tightening the spacer body 84 to fill the gap described above, thereby forming the scupper hole 72 (scupper 71). Fixed to .
  • the controller is driven to cause the ultrasonic transducer 11 to transmit and receive ultrasonic waves. That is, control is performed to output an oscillation signal to each ultrasonic transducer 31, and the ultrasonic transducer 31 is driven.
  • each vibrating part 51 of the piezoelectric element 33 repeats contraction and expansion.
  • the vibrator 51 contracts in the height direction
  • the vibrating part 51 deforms so as to expand slightly in the width direction
  • the vibrating part 51 deforms so as to become slightly narrower in the width direction.
  • the piezoelectric element 33 vibrates, and the ultrasonic transducer 31 irradiates (transmits) ultrasonic waves into the water.
  • the reflected waves of the ultrasonic waves that have reached the object to be investigated are input (received) to each ultrasonic transducer 31 of the ultrasonic transducer 11 .
  • the control device converts the reflected waves of the ultrasonic waves received by each ultrasonic transducer 31 into received signals, takes them in, and performs predetermined arithmetic processing based on the received signals. Then, the control device causes the display device to display the underwater exploration results obtained through the arithmetic processing.
  • the scanning sonar equipped with the ultrasonic transducer 11 of this embodiment can be an effective means for determining the moving direction of schools of fish and the like.
  • a transducer holder 61 is prepared, one holding part 64 located at the front end holds the first ultrasonic transducer 31A, and the other six holding parts 64 hold the second ultrasonic transducer 31B. let At this time, the first ultrasonic transducer 31A and the second ultrasonic transducer 31B may be bonded to the inner surface of the holding part 64 using an adhesive or the like. Further, a soundproofing material (not shown) may be placed on the back side of the first ultrasonic transducer 31A and the second ultrasonic transducer 31B. Next, the transducer holder 61 holding the ultrasonic transducer 31 is housed in the case 21 and positioned.
  • the acoustic radiation direction (irradiation direction) of the first ultrasonic transducer 31A is adjusted to be the same as the case height direction of the case 21.
  • positioning may be performed by bringing a part of the vibrator holder 61 into contact with the inner surface 21c of the case 21 (see FIGS. 3 and 4).
  • a plurality of pillars (not shown) are provided protruding from the substrate 62 of the vibrator holder 61. Reliable positioning may be achieved by bringing each pillar into contact with a plurality of locations on the inner surface 21c of the case 21.
  • the transducer holder 61 holding the plurality of ultrasonic transducers 31 is enclosed in the case 21 by molding using the filler 28 .
  • the scupper hole of the scupper 71 is opened from the rear end side. Insert into 72.
  • the orientation of the case 21 is changed horizontally, and the entire upper surface 23 of the case 21 is brought into contact with the bottom 70 of the ship.
  • the cable pull-out portion 24 is inserted through the scupper hole 72.
  • the spacer 81 is inserted into the scupper hole 72.
  • the spacer body portion 84 of the spacer 81 fills the gap between the cable pull-out portion 24 and the scupper hole 72.
  • the flange portion 85 of the spacer 81 is placed on a packing placed on the annular step portion 88 .
  • the spacer 81 and the nut 82 are brought into close contact with each other through the packing. Further, the case 21 is fixed to the scupper 71 with the upper surface 23 of the case 21 in close contact with the outer surface of the bottom 70 and the scupper 71 and the spacer 81 made watertight by the packing. Assembly is complete.
  • the case widthwise dimension L2 is larger than the scupper hole 72. It has a vertically elongated shape smaller than the inner diameter D1.
  • the cable pull-out portion 24 provided on the upper surface 23 of the case 21 is eccentrically arranged near the end with respect to the center of the case 21 .
  • the ultrasonic transducer 11 can be easily attached to the bottom 70 from inside the ship using the existing scupper 71 (scupper hole 72).
  • the second central axes C2 of the plurality of second ultrasonic transducers 31B are arranged at an angle with respect to the first central axis C1 of the first ultrasonic transducer 31A. Furthermore, when the case 21 is viewed from the bottom side, the second central axes C2 of the second ultrasonic transducers 31B are oriented in different directions by 60 degrees. As a result, the second acoustic radiation surfaces 34B of the respective second ultrasonic transducers 31B can be oriented in different directions. Therefore, it is possible to cover a wide underwater exploration area with a limited number of ultrasonic transducers 31, and a wide area can be explored relatively quickly. Furthermore, since the total number of ultrasonic transducers 31 is small, the case 21 can be configured compactly. Furthermore, since the number of channels is small, the configuration for switching control is simplified, and the ultrasonic transducer 11 can be made inexpensive.
  • the filler 28 is filled so that the outer surface is flush with the opening 22 of the case 21 and closes the opening 22.
  • the opening 22 side of the case 21 becomes an ultrasonic emission surface with no unevenness, so that it is possible to prevent bubbles from being bitten and to reduce the resistance of water acting on the case 21.
  • the front end side outer circumferential surface 21a of the case 21 is not a surface perpendicular to the outer surface of the bottom 70, but is an inclined surface inclined backward with respect to the perpendicular surface. As a result, when the ship moves forward, the water resistance acting on the case 21 can be reduced.
  • the rear end side outer circumferential surface 21b of the case 21 is an inclined surface inclined forward with respect to the above-mentioned perpendicular surface. In this case, even if the case 21 is installed in the reverse direction, the resistance of water acting on the case 21 when the ship is moving can be reduced.
  • the cable pull-out portion 24 is arranged at a position closer to the front end of the case 21 (closer to the bow).
  • the distance from the front end of the case 21 to the cable pull-out part 24 becomes shorter than the distance from the rear end of the case 21 to the cable pull-out part 24, so that when the ship moves forward, the front end of the case 21 Even when subjected to water pressure, the case 21 becomes difficult to rotate around the cable pull-out portion 24.
  • the case 21 can be stably fixed to the ship bottom 70. Further, an increase in the resistance of water acting on the case 21 due to the rotation of the case 21 can be prevented.
  • the ultrasonic transducer 11 of this embodiment all the ultrasonic transducers 31 have the same size and shape. Therefore, since the sensitivity characteristics of each ultrasonic transducer 31 can be made uniform, the ultrasonic transducer 11 can have excellent measurement accuracy.
  • the plurality of ultrasonic transducers 31 are arranged in two rows in a staggered manner.
  • a plurality of ultrasonic transducers 31 may be arranged in one row on a straight line.
  • the ultrasonic transducer 101 has a structure in which an elongated ultrasonic transducer 102 whose longitudinal dimension L3 is larger than the inner diameter D1 of the scupper hole 72 is housed in a case 103. You may do so. Note that the elongated ultrasonic transducer 102 is arranged on the bottom surface of the case 103 so that its longitudinal direction is along the length direction of the case. In this way, the number of transducers can be significantly reduced compared to the ultrasonic transducer 11 of the above embodiment, so the ultrasonic transducer 101 can be made cheaper.
  • the ultrasonic transducer 111 has a structure in which a plurality of (here, two) elongated ultrasonic transducers 102 with different irradiation directions are housed in a case 112. It's okay.
  • each elongated ultrasonic transducer 102 is installed on the left and right side walls 113 of the case 112, respectively.
  • the ultrasonic transducer 111 may include a transducer holder (not shown) that holds each elongated ultrasonic transducer 102 at a predetermined position and tilt.
  • the ultrasonic transducer 121 may have a structure in which ultrasonic transducers 31 are installed on the bottom 123 and the front inclined portion 124 of the case 122, respectively.
  • each ultrasonic transducer 132 may be a bolted Langevin type ultrasonic transducer. In this case, each ultrasonic transducer 132 may be driven in parallel, for example.
  • Each ultrasonic transducer is a combination of a bolted Langevin type ultrasonic transducer 132 and an ultrasonic transducer 31 of a type in which piezoelectric elements 33 divided by grooves 52 are bonded to a base material 32. There may be.
  • a circular plate member (not shown) is placed on the scupper 71 and spacer 81. ) may be placed.
  • the plate member is held between the nut 82 and the scupper 71. Fixed. Note that by making the outer diameter of the plate member larger than the inner diameter D1 of the scupper hole 72, the plate member can prevent water from entering the inside of the ship through the gap between the spacer 81 and the scupper hole 72.
  • the spacer 81 was inserted into the scupper hole 72.
  • a screw thread may be provided on the outer periphery of the spacer 81 to engage with a thread 72a (see FIG. 11) provided in the scupper hole 72, and the scupper 71 and the scupper 81 may be fastened and fixed.
  • the ultrasonic transducer 11 of the above embodiment uses the vibrator holder 61 having the structure shown in FIG. 6, the present invention is not limited to this.
  • the vibrator holder 61 itself may be provided with a function as a sound absorbing material.
  • the vibrator holder 61 may be manufactured by a method other than the molding method (for example, 3D printing, etc.), or may be manufactured using a material other than resin (for example, metal, etc.). Note that the vibrator holder 61 may be omitted.
  • the plurality of ultrasonic transducers 31 have the same size and shape, but the present invention is not limited to this. For example, they may have different sizes or shapes.
  • each of the second ultrasonic transducers 31B was arranged to be inclined so as to face the side opposite to the side wall 27 of the case 21.
  • each second ultrasonic transducer 31B may be arranged to be inclined so as to face the side wall 27 of the case 21.
  • the piezoelectric element 33 of the above embodiment has a structure that is divided by grooves 52 that are parallel to each other in a plan view and includes a plurality of approximately band-shaped vibrating parts 51, the piezoelectric element 33 is not limited to this.
  • the piezoelectric element 33 may be divided by a plurality of radial grooves in plan view.
  • the ultrasonic transducer 11 of the above embodiment was used in a scanning sonar, it may also be used in, for example, a depth sounder that measures the depth of water.

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Abstract

スカッパー孔よりも大きなケースを、スカッパー孔を介して簡単に船内側から船外側に出して取付固定できる超音波送受波器を提供する。本発明の超音波送受波器１１は、超音波を送受信する超音波振動子をケース２１内に収容した状態でモールドした構造を有し、船底に設けられたスカッパー孔を利用して取付可能である。ケース２１は、ケース長さ方向の寸法Ｌ１がスカッパー孔の内径よりも大きい一方で、ケース幅方向の寸法Ｌ２がスカッパー孔の内径よりも小さい縦長形状を有する。ケース２１は、上面２３にケーブル引出部２４を有し、ケーブル引出部２４は、ケース２１の中心部を基準として端部寄りの位置に偏心して配置される。ケーブル引出部２４の外周面には、ケース２１をスカッパー孔に対して船底の上側から固定する際に用いる雄ねじ構造部２５が形成される。選択図：図１

Description

超音波送受波器
　本発明は、超音波を送受信する超音波振動子を備えた超音波送受波器に関するものである。
　従来、超音波の送受信によって魚群などの被探査物を検知するための装置として、スキャニングソナーがよく知られている。一般的なスキャニングソナーは、超音波を送受信する超音波振動子を有する超音波送受波器と、その超音波送受波器を旋回及び回転させる駆動機構とを備えている。そして、この種のスキャニングソナーでは、超音波送受波器を旋回及び回転させながら超音波の送受信を行い、水中を探査するようになっている。
　ところで、上記のような駆動機構を持たない代わりに、平面や球面を有する支持体の上に多数の超音波振動子をマトリックス状あるいはアレイ状に配置したスキャニングソナーも従来幾つか提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。また、このようなスキャニングソナーを船底にあるスカッパー孔を利用して取り付ける技術も従来提案されている。
特開２００６－１０５８５０号公報（図１等） 中華人民共和国特許公開ＣＮ－Ａ－１０９９５９９１５号公報（図１等）
　しかしながら、上記従来のスキャニングソナーの場合、比較的大きなものをスカッパー孔を介して船内側から取付可能としたものは提案されていない。仮に、船内側から取り付けようとすると、スキャニングソナー全体を小型にしなければならないという問題がある。また、従来において、スカッパー孔よりも大きなケースを、超音波振動子を収容した状態で取り付けるためには、船舶を上架する必要があるため、ケースの取付固定が困難である。
　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、スカッパー孔よりも大きなケースを、スカッパー孔を介して簡単に船内側から船外側に出して取付固定することができる超音波送受波器を提供することにある。
　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超音波振動子をケース内に収容した状態でモールドした構造を有し、船底に設けられたスカッパー孔を利用して取付可能な超音波送受波器であって、前記ケースは、ケース長さ方向の寸法が前記スカッパー孔の内径よりも大きい一方で、ケース幅方向の寸法が前記スカッパー孔の内径よりも小さい縦長形状を有し、前記ケースの上面にケーブル引出部を有するとともに、前記ケーブル引出部が前記ケースの中心部を基準として端部寄りの位置に偏心して配置され、前記ケーブル引出部の外周面には、前記ケースを前記スカッパー孔に対して前記船底の上側から固定する際に用いる雄ねじ構造部が形成されていることを特徴とする超音波送受波器をその要旨とする。
　従って、請求項１に記載の発明によると、ケースが、ケース長さ方向の寸法がスカッパー孔の内径よりも大きくなるものの、ケース幅方向の寸法がスカッパー孔の内径よりも小さい縦長形状を有している。しかも、ケースの上面に設けられたケーブル引出部が、ケースの中心部を基準として端部寄りの位置に偏心して配置されている。その結果、スカッパー孔よりも大きなケースを、スカッパー孔を介して船内側から船外側に出した後、ケーブル引出部に形成された雄ねじ構造部を用いてスカッパー孔に簡単に固定することができる。ゆえに、ケースの取り付けに際して、船舶を上架しなくても済む。
　請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記超音波振動子は、互いに照射方向が異なる複数の超音波振動子を含み、複数の前記超音波振動子は、前記ケース長さ方向に沿って配列されていることをその要旨とする。
　従って、請求項２に記載の発明によると、複数の超音波振動子がケース長さ方向に沿って配列されるため、ケースをコンパクトに構成することができる。また、各超音波振動子の照射方向が互いに異なるため、超音波振動子を回転させたりしなくても、多周波、多方位の探知が可能となる。
　請求項３に記載の発明は、請求項２において、複数の前記超音波振動子は、第１音響放射面及び前記第１音響放射面に直交する第１中心軸を有する第１超音波振動子と、第２音響放射面及び前記第２音響放射面に直交する第２中心軸を有する複数の第２超音波振動子とからなり、複数の前記第２超音波振動子は、前記第２中心軸が前記第１中心軸に対して２０°以上４０°以下の範囲から選択した１つの角度をなすように傾斜して配置されていることをその要旨とする。
　従って、請求項３に記載の発明によると、第１超音波振動子の第１中心軸を基準として、複数の第２超音波振動子の第２中心軸を傾斜させて配置している。このように配置することで、各々の第２超音波振動子の第２音響放射面を、互いに異なる方向を向いた状態とすることができる。ゆえに、水中の広い探査エリアを限られた少ない数の超音波振動子でカバーすることが可能となり、広範囲を比較的早く探査することができる。しかも、超音波振動子の総数が少ないことから、ケースをコンパクトに構成することができる。さらに、チャンネル数も少なくて済むため、切換制御のための構成が簡略化され、安価な超音波送受波器とすることができる。
　請求項４に記載の発明は、請求項３において、複数の前記超音波振動子は、２列かつ千鳥状に配列されていることをその要旨とする。
　従って、請求項４に記載の発明によると、特定の超音波振動子から照射される超音波が、別の超音波振動子の陰になって遮られることを防止できる。また、複数の超音波振動子が２列かつ千鳥状に配置されることにより、ケースのケース長さ方向の寸法を短くすることができるため、ケースの取り扱いが容易になる。しかも、各超音波振動子は、２列であっても千鳥状に配置されるため、ケースのケース幅方向の寸法が大きくなり過ぎない。よって、ケースのケース幅方向の寸法を、スカッパー孔の内径よりも小さく抑えることができる。
　請求項５に記載の発明は、請求項３において、複数の前記超音波振動子は、２列かつ千鳥状に配列されているとともに、複数の前記第２超音波振動子は、隣接する前記ケースの側壁と反対側を向くように傾斜して配置されていることをその要旨とする。
　従って、請求項５に記載の発明によると、特定の第２超音波振動子から照射される超音波が、ケースの側壁の陰になって遮られることを防止できる。しかも、特定の超音波振動子から照射される超音波が、別の超音波振動子の陰になって遮られることも防止できる。さらに、ケースが有する側壁により、ケースを補強することができる。また、複数の超音波振動子が２列かつ千鳥状に配置されることにより、ケースのケース長さ方向の寸法を短くすることができるため、ケースの取り扱いが容易になる。しかも、各超音波振動子は、２列であっても千鳥状に配置されるため、ケースのケース幅方向の寸法が大きくなり過ぎない。よって、ケースのケース幅方向の寸法を、スカッパー孔の内径よりも小さく抑えることができる。
　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、複数の前記超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えることをその要旨とする。
　従って、請求項６に記載の発明によると、複数の超音波振動子を、簡単にかつ確実に所定の正しい位置及び傾きに保持することができる。また、このような振動子ホルダを用いることで、各超音波振動子同士を位置決めするときの面倒な作業が不要になる。よって、高品質であって製造が容易な超音波送受波器とすることができる。
　請求項７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、複数の前記超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えるとともに、複数の前記超音波振動子を保持した前記振動子ホルダは、前記ケース内に収容された状態で充填剤によってモールドされ、前記充填剤は、前記超音波振動子の音響整合層よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有するとともに、外表面が前記ケースの開口部と面一になるように充填されることで前記ケースの開口部を塞いでいることをその要旨とする。
　従って、請求項７に記載の発明によると、振動子ホルダにより、複数の超音波振動子を、簡単にかつ確実に所定の正しい位置及び傾きに保持することができる。また、このような振動子ホルダを用いることで、各超音波振動子同士を位置決めするときの面倒な作業が不要になる。よって、高品質であって製造が容易な超音波送受波器とすることができる。
　しかも、請求項７に記載の発明では、複数の超音波振動子がケース内に収容された状態で充填剤によってモールドされている。この充填剤は、超音波振動子の音響整合層よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有する。また、この充填剤は、外表面がケースの開口部と面一になるように充填され、開口部を塞いでいる。従って、複数の超音波振動子が充填剤に埋設されて不可視となる結果、各超音波振動子が保護され、防水性が向上する。また、ケースの開口部側が凹凸のない超音波放射面となるので、見た目が煩雑になりにくく、水中での抵抗も低減される。
　請求項８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、前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋めるとともに、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有する固定具をさらに備え、前記ケースは、前記固定具の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定されることをその要旨とする。
　従って、請求項８に記載の発明によると、超音波送受波器を構成する縦長形状のケースを、スカッパー孔を介して船内側から船外側に出した後、ケーブル引出部とスカッパー孔との隙間を固定具で埋めることにより、ケースの位置ずれを防止することができる。
　請求項９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、スペーサとナットとを含む固定具をさらに備え、前記スペーサは、前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋める略円筒状のスペーサ本体部と、前記スペーサ本体部の一端側に設けられ、前記スカッパー孔における上部開口側の環状段部上に載置されるフランジ部とを有し、前記ナットは、前記スペーサと別体で形成され、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有し、前記ケースは、前記スペーサ本体部の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記ナットの前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定されることをその要旨とする。
　従って、請求項９に記載の発明によると、超音波送受波器を構成する縦長形状のケースを、スカッパー孔を介して船内側から船外側に出した後、固定具を構成するスペーサのスペーサ本体部を用いて、ケーブル引出部とスカッパー孔との隙間を埋めることにより、ケースの位置ずれを防止することができる。また、スペーサを構成するフランジ部が、スカッパー孔における上部開口側の環状段部上に載置される。このため、スペーサ本体部とケーブル引出部との隙間やスペーサ本体部とスカッパー孔との隙間から船内側への水の浸入を、フランジ部によって防ぐことができる。
　請求項１０に記載の発明は、請求項１において、前記超音波振動子は、長手方向の寸法が前記スカッパー孔の内径よりも大きい１つ以上の超音波振動子を含み、前記超音波振動子は、自身の長手方向を前記ケース長さ方向に沿わせるようにして配置されていることをその要旨とする。
　従って、請求項１０に記載の発明によると、長手方向の寸法がスカッパー孔の内径よりも大きい超音波振動子が、自身の長手方向をケース長さ方向に沿わせるようにして配置される。このため、ケース内に超音波振動子を収容するに際して、ケースをケース長さ方向やケース幅方向に大型化しなくても済む。
　請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、前記超音波振動子は、互いに照射方向が異なる複数の長尺状超音波振動子を含むことをその要旨とする。
　従って、請求項１１に記載の発明によると、複数の長尺状超音波振動子の照射方向が互いに異なるため、長尺状超音波振動子を移動させたりしなくても、多周波、多方位の探知が可能となる。
　請求項１２に記載の発明は、請求項１１において、複数の前記長尺状超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えることをその要旨とする。
　従って、請求項１２に記載の発明によると、複数の長尺状超音波振動子を、簡単にかつ確実に所定の正しい位置及び傾きに保持することができる。また、このような振動子ホルダを用いることで、各長尺状超音波振動子同士を位置決めするときの面倒な作業が不要になる。よって、高品質であって製造が容易な超音波送受波器とすることができる。
　請求項１３に記載の発明は、請求項１１において、複数の前記長尺状超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えるとともに、複数の前記長尺状超音波振動子を保持した前記振動子ホルダは、前記ケース内に収容された状態で充填剤によってモールドされ、前記充填剤は、前記長尺状超音波振動子の音響整合層よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有するとともに、外表面が前記ケースの開口部と面一になるように充填されることで前記ケースの開口部を塞いでいることをその要旨とする。
　従って、請求項１３に記載の発明によると、振動子ホルダにより、複数の長尺状超音波振動子を、簡単にかつ確実に所定の正しい位置及び傾きに保持することができる。また、このような振動子ホルダを用いることで、各長尺状超音波振動子同士を位置決めするときの面倒な作業が不要になる。よって、高品質であって製造が容易な超音波送受波器とすることができる。
　しかも、請求項１３に記載の発明では、複数の長尺状超音波振動子がケース内に収容された状態で充填剤によってモールドされている。この充填剤は、長尺状超音波振動子の音響整合層よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有する。また、この充填剤は、外表面がケースの開口部と面一になるように充填され、開口部を塞いでいる。従って、複数の長尺状超音波振動子が充填剤に埋設されて不可視となる結果、各長尺状超音波振動子が保護され、防水性が向上する。また、ケースの開口部側が凹凸のない超音波放射面となるので、見た目が煩雑になりにくく、水中での抵抗も低減される。
　請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃至１２のいずれか１項において、前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋めるとともに、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有する固定具をさらに備え、前記ケースは、前記固定具の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定されることをその要旨とする。
　従って、請求項１４に記載の発明によると、超音波送受波器を構成する縦長形状のケースを、スカッパー孔を介して船内側から船外側に出した後、ケーブル引出部とスカッパー孔との隙間を固定具で埋めることにより、ケースの位置ずれを防止することができる。
　請求項１５に記載の発明は、請求項１０乃至１２のいずれか１項において、スペーサとナットとを含む固定具をさらに備え、前記スペーサは、前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋める略円筒状のスペーサ本体部と、前記スペーサ本体部の一端側に設けられ、前記スカッパー孔における上部開口側の環状段部上に載置されるフランジ部とを有し、前記ナットは、前記スペーサと別体で形成され、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有し、前記ケースは、前記スペーサ本体部の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記ナットの前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定されることをその要旨とする。
　従って、請求項１５に記載の発明によると、超音波送受波器を構成する縦長形状のケースを、スカッパー孔を介して船内側から船外側に出した後、固定具を構成するスペーサのスペーサ本体部を用いて、ケーブル引出部とスカッパー孔との隙間を埋めることにより、ケースの位置ずれを防止することができる。また、スペーサを構成するフランジ部が、スカッパー孔における上部開口側の環状段部上に載置される。このため、スペーサ本体部とケーブル引出部との隙間やスペーサ本体部とスカッパー孔との隙間から船内側への水の浸入を、フランジ部によって防ぐことができる。
　以上詳述したように、請求項１～１５に記載の発明によると、スカッパー孔よりも大きなケースを、スカッパー孔を介して簡単に船内側から船外側に出して取付固定することができる。
本実施形態における超音波送受波器を示す斜視図。 超音波送受波器を下から見たときの状態を示す斜視図。 図１のＡ－Ａ線断面図。 図１のＢ－Ｂ線断面図。 超音波送受波器を示す下面図。 振動子ホルダを示す斜視図。 超音波振動子を示す断面図。 超音波振動子を示す正面図。 超音波送受波器の取付構造を示す概略断面図。 超音波送受波器、スカッパー及びスペーサを組み付けた状態を示す斜視図。 超音波送受波器、スカッパー及びスペーサを示す分解斜視図。 他の実施形態における超音波送受波器を示す下面図。 （ａ），（ｂ）は、他の実施形態における超音波送受波器を示す概略断面図。 （ａ），（ｂ）は、他の実施形態における超音波送受波器を示す概略断面図。 （ａ），（ｂ）は、他の実施形態における超音波送受波器を示す概略断面図。 （ａ），（ｂ）は、他の実施形態における超音波送受波器を示す概略断面図。
　以下、本発明をスキャニングソナーに用いられる超音波送受波器１１に具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
　スキャニングソナーは、水中に超音波を照射することにより、水中に存在する魚群などの被探査物を探査するための装置である。本実施形態のスキャニングソナーは、超音波送受波器１１（図１～図５参照）を備えるほか、表示装置や制御装置等（いずれも図示略）を含んで構成されている。表示装置は、船舶の操舵室内に設置されており、操作部及び表示部を有している。また、制御装置も、操舵室内に設置されており、表示装置に電気的に接続されている。この制御装置は、所定のプログラムに従って超音波送受波器１１を駆動制御し、超音波の送受信を行わせる。また、制御装置は、所定のプログラムに従って表示装置を駆動制御し、水中探査結果を超音波画像として表示させる。
　図１～図５に示されるように、超音波送受波器１１は、超音波を送受信する複数の超音波振動子３１をケース２１内に収容した状態でモールドした構造を有している。ケース２１は、ＡＢＳ樹脂などの樹脂材料を用いて形成され、下端に開口部２２を有する形状を呈している。また、ケース２１は、ケース長さ方向の寸法Ｌ１がスカッパー孔７２の内径Ｄ１（図９参照）よりも大きい一方で、ケース幅方向の寸法Ｌ２がスカッパー孔７２の内径Ｄ１よりも小さい縦長形状を有している。さらに、ケース２１は、ケース長さ方向の寸法Ｌ１がケース幅方向の寸法Ｌ２の３倍以上１０倍以下（本実施形態では４倍程度）の長さとなっている。なお、ケース２１は、ケース長さ方向が船舶の前後方向と同一方向となるように配置されている。また、ケース２１を横から見たときに（図３参照）、ケース２１の前端側外周面２１ａは、ケース２１の上面２３（船底７０の外側面）に垂直な面に対して後傾した傾斜面となっている。同様に、ケース２１を横から見たときに、ケース２１の後端側外周面２１ｂは、ケース２１の上面２３（船底７０の外側面）に垂直な面に対して前傾した傾斜面となっている。
　図１～図４に示されるように、ケース２１の上面２３には、略円筒状をなすケーブル引出部２４が突設されている。ケーブル引出部２４は、ケース２１の中心部を基準として前端部（図１，図３では左端部）寄りの位置に偏心して配置されている。具体的に言うと、ケーブル引出部２４は、前端側外周面２１ａよりも後端部（図１，図３では右端部）寄りの範囲内において、ケース２１の最前端の位置に配置されている。よって、ケース２１の前端（図１，図３では左端）からケーブル引出部２４の中心軸Ｏ１（図３参照）までの距離は、ケースの後端（図１，図３では右端）からケーブル引出部２４の中心軸Ｏ１までの距離よりも短くなる。さらに、ケース２１の前端からケーブル引出部２４の中心軸Ｏ１までの距離は、ケース２１の中心部から中心軸Ｏ１までの距離よりも短くなる。そして、ケーブル引出部２４の外周面には雄ねじ構造部２５が形成されている。雄ねじ構造部２５は、ケース２１をスカッパー孔７２に対して船底７０（図９参照）の上側から固定する際に用いられるようになっている。また、ケーブル引出部２４内にはケーブル挿通孔２６が設けられている。ケーブル挿通孔２６は、上端がケーブル引出部２４の上端にて開口するとともに、下端がケース２１の開口部２２内にて開口している（図３参照）。
　図２～図５に示されるように、ケース２１内に収容された複数の超音波振動子３１は、ケース長さ方向に沿って配列されている。具体的に言うと、各超音波振動子３１は、２列かつ千鳥状に配列されている。また、各超音波振動子３１は、ケース２１の前端部（図３，図５では左端部）寄りの位置に配置された１つの第１超音波振動子３１Ａと、ケース長さ方向に沿って配列された６つの第２超音波振動子３１Ｂとからなっている。
　図２，図５に示されるように、第１超音波振動子３１Ａは、第１音響放射面３４Ａと、第１音響放射面３４Ａに直交する第１中心軸Ｃ１とを有している。第１超音波振動子３１Ａにおいては、第１中心軸Ｃ１の方向が、音響放射方向（照射方向）であると把握することができる。また、各第２超音波振動子３１Ｂは、第２音響放射面３４Ｂと、第２音響放射面３４Ｂに直交する第２中心軸Ｃ２とを有している。第２超音波振動子３１Ｂにおいては、第２中心軸Ｃ２の方向が、音響放射方向であると把握することができる。
　そして、超音波送受波器１１では、第２中心軸Ｃ２が第１中心軸Ｃ１に対して角度をなすように第２音響放射面３４Ｂを傾斜させた状態で、各第２超音波振動子３１Ｂが配置されている。なお、第１超音波振動子３１Ａの音響放射方向は、ケース２１のケース高さ方向と同じ方向（図２では上方向）を向いている。これに対し、各第２超音波振動子３１Ｂの音響放射方向は、ケース高さ方向とは異なる方向を向いている。具体的に言うと、各第２超音波振動子３１Ｂは、隣接するケース２１の両側壁２７とは反対側を向くように傾斜して配置されている。このとき、第２中心軸Ｃ２は第１中心軸Ｃ１に対して２０°以上４０°以下の範囲から選択した１つの角度をなしていることがよく、本実施形態では角度がそれぞれ３０°となっている。さらに、ケース２１を下面側から見たときの各第２超音波振動子３１Ｂの第２中心軸Ｃ２は、互いに異なる方向（本実施形態では、６０°ずつ異なる方向）を向いている（図５参照）。従って、本実施形態の各超音波振動子３１Ａ，３１Ｂは、音響放射方向（照射方向）が互いに異なっている。なお、「６０°」は、３６０°を第２超音波振動子３１Ｂの数（６つ）で均等に分割することによって得られる角度である。
　図７，図８に示されるように、本実施形態において使用される複数の超音波振動子３１は、互いに同じ大きさ及び形状を有する円板状の構造物である。各超音波振動子３１は、基材３２及び圧電素子３３を備えている。基材３２は、音響整合層を兼ねる円板状の樹脂製板材であり、本実施形態ではガラスエポキシ製の基材が用いられている。
　圧電素子３３は、圧電セラミックス製の板状物であって、本実施形態ではチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いて形成された円板状の板状物が用いられている。圧電素子３３は、基材３２に対して接合された前面４１と、前面４１の反対側にある背面４２と、前面４１及び背面４２に直交する外周面４３とを有している。圧電素子３３の前面４１には前面側電極４４が形成され、圧電素子３３の背面４２には背面側電極４５が形成されている。本実施形態では、圧電素子３３の前面４１の全体が、前面側電極４４及び接着層（図示略）を介して基材３２に接合されている。
　図７，図８に示されるように、圧電素子３３は、平面視で互いに平行な溝部５２により分割されており、複数の略帯状の振動部５１を備えた構造を有している。また、各振動部５１は、圧電素子３３の前面４１側の端部において互いに繋がっている。
　さらに、背面側電極４５は、各振動部５１の表面を架け渡すようにして形成されている。本実施形態では、背面側電極４５として、銅、銀、錫などの電気抵抗が小さい金属材料からなる導電性金属箔が用いられている。そして、前面側電極には第１のリード線（図示略）が電気的に接続され、背面側電極４５には第２のリード線（図示略）が電気的に接続されている。これらのリード線は、１本の配線用ケーブル（図示略）内に収容されて結束されている。配線用ケーブルは、ケース２１に設けられたケーブル引出部２４のケーブル挿通孔２６を通ってケース２１外に引き出されている。
　図２～図６に示されるように、超音波送受波器１１は、７つの超音波振動子３１を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダ６１を備えている。振動子ホルダ６１は、基板６２、複数の支持柱６３及び複数の保持部６４を含んで構成された樹脂成形品である。本実施形態では、支持柱６３及び保持部６４の数がそれぞれ７つとなっている。即ち、振動子ホルダ６１は、７つある超音波振動子３１と同数の支持柱６３及び保持部６４を備えている。基板６２は、略矩形板状の部材であって、各支持柱６３を支持している。また、基板６２の前端部（図３，図５では左端部）には、ケーブル挿通孔２６に連通する貫通孔６２ａが設けられている。
　各保持部６４は、円形状の開口部を有するカップ状をなし、底部６５及び周壁６６を備えている。振動子ホルダ６１の前端部（図３，図５，図６では左端部）に位置する１つの保持部６４は、第１超音波振動子３１Ａを保持するための保持部である。また、振動子ホルダ６１に位置する残り６つの保持部６４は、第２超音波振動子３１Ｂを保持するための保持部である。なお、前端部に位置する保持部６４に対して、残り６つの保持部６４は３０°傾斜している。
　なお、各保持部６４の底部６５には、底部６５の表裏面を連通する複数の配線用孔６７が形成されている。これらの配線用孔６７には、超音波振動子３１から引き出された第１のリード線及び第２のリード線がそれぞれ挿通されている。
　そして、図２～図５に示されるように、７つの超音波振動子３１を保持した振動子ホルダ６１は、ケース２１内に収容された状態で充填剤２８によってモールドされている。なお、充填剤２８としては、超音波振動子３１の基材３２よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有する樹脂材料（例えば、ウレタン樹脂等）が使用される。充填剤２８の外表面はケース２１の開口部２２と面一になるように充填されており、これによりケース２１の開口部２２が塞がれている。
　なお、図９～図１１に示されるように、超音波送受波器１１は、船舶の船底７０に設けられたスカッパー７１のスカッパー孔７２を利用して、船底７０に取付可能となっている。詳述すると、船底７０には排水孔７０ａが設けられ、排水孔７０ａには、スカッパー７１を構成する略円筒状のスカッパー取付具７３が嵌め込まれている。スカッパー取付具７３は、同じくスカッパー７１を構成する略円環状のナット７４で固定されている。
　また、超音波送受波器１１は、スペーサ８１とナット８２とを含む固定具８３をさらに備えている。スペーサ８１は、スペーサ本体部８４とフランジ部８５とを有している。スペーサ本体部８４は、上端が閉塞された略円筒状をなしている。スペーサ本体部８４の上端部８６には、ケーブル引出部２４を挿通させるための引出部挿通孔８７が設けられている。引出部挿通孔８７は、上端部８６の中心よりも前端部（図９，図１０では左端部）寄りの位置に偏心して配置されている。なお、スペーサ本体部８４は、略円筒状をなすケーブル引出部２４と円形状をなすスカッパー孔７２との隙間を埋めるためのものである。また、フランジ部８５は、スペーサ本体部８４の上端側の外周面に設けられ、スカッパー孔７２における上部開口側の環状段部８８上に載置されている。また、ナット８２は、スペーサ８１とは別体で形成され、ケーブル引出部２４の雄ねじ構造部２５に螺着可能な雌ねじ構造部８９を有している。なお、ケース２１は、スペーサ本体部８４の挿入により上記した隙間を埋めた状態で、雄ねじ構造部２５にナット８２の雌ねじ構造部８９を螺着して締め付けることにより、スカッパー孔７２（スカッパー７１）に対して固定される。
　次に、超音波送受波器１１を備えたスキャニングソナーにより、水中を探査する方法を説明する。まず、制御装置を駆動させて、超音波送受波器１１に超音波の送受信を行わせる。即ち、各超音波振動子３１に対して発振信号を出力する制御を行い、超音波振動子３１を駆動させる。このとき、圧電素子３３の各振動部５１は、収縮と伸長とを繰り返す。振動子５１が高さ方向に収縮すると振動部５１が幅方向に若干膨らむように変形し、逆に振動部５１が高さ方向に伸長すると振動部５１が幅方向に若干細るように変形する。その結果、圧電素子３３が振動し、超音波振動子３１から水中に対して超音波が照射（送信）される。被探査物に到達した超音波の反射波は、超音波送受波器１１の各々の超音波振動子３１に入力（受信）される。制御装置は、各超音波振動子３１が受信した超音波の反射波を受信信号に変換して取り込み、これに基づき所定の演算処理を行う。そして、制御装置は、演算処理により得られた水中探査結果を表示装置に表示させる。より具体的には、各々の超音波振動子３１の駆動タイミングを制御して送受信を行うことで、各々の受信信号の情報から各方位の水中探査結果が画像化され、表示装置に表示される。その結果、魚群等がどの方角及びどの程度の深さにいるのかということを、タイムラグなく常時監視することが可能となる。従って、本実施形態の超音波送受波器１１を備えたスキャニングソナーは、魚群等の移動方向を知るのに有効な手段となり得る。
　次に、超音波送受波器１１の組付方法を説明する。まず、振動子ホルダ６１を用意し、前端部に位置する１つの保持部６４に第１超音波振動子３１Ａを保持させ、それ以外の６つの保持部６４に第２超音波振動子３１Ｂを保持させる。このとき、第１超音波振動子３１Ａ及び第２超音波振動子３１Ｂを、接着剤等を用いて保持部６４の内面に接合してもよい。また、第１超音波振動子３１Ａ及び第２超音波振動子３１Ｂの背面側に、図示しない防音材を配置してもよい。次に、超音波振動子３１を保持した状態の振動子ホルダ６１を、ケース２１内に収容して位置決めする。具体的には、第１超音波振動子３１Ａの音響放射方向（照射方向）が、ケース２１のケース高さ方向と同じ方向になるように調整する。その際、振動子ホルダ６１の一部をケース２１の内面２１ｃ（図３，図４参照）に当接させることにより、位置決めを行ってもよい。例えば、振動子ホルダ６１の基板６２に複数本の柱部（図示略）を突設させる。そして、各柱部をケース２１の内面２１ｃの複数箇所に当接させることにより、確実な位置決めを図ってもよい。次に、この状態で充填剤２８を用いてモールドすることにより、複数の超音波振動子３１を保持した振動子ホルダ６１をケース２１内に封入する。
　次に、船内側にある超音波送受波器１１のケース２１を、後端部（図１，図３，図９では右端部）を下にした状態で、後端側からスカッパー７１のスカッパー孔７２に挿入する。そして、ケース２１をスカッパー孔７２から船外側に出した後、ケース２１の向きを水平に変え、ケース２１の上面２３全体を船舶の船底７０に接触させる。この時点で、ケーブル引出部２４は、スカッパー孔７２を挿通した状態となっている。
　次に、スカッパー孔７２の環状段部８８上に環状のパッキン（図示略）を載置した後、スカッパー孔７２内にスペーサ８１を挿入する。このとき、スペーサ８１のスペーサ本体部８４により、ケーブル引出部２４とスカッパー孔７２との隙間が埋められる。また、スペーサ８１のフランジ部８５は、環状段部８８上に載置したパッキン上に載置される。そして、スペーサ８１の上端部８６上にケーブル引出部２４を包囲する環状のパッキン（図示略）を載置した後、ケーブル引出部２４に形成された雄ねじ構造部２５に対して、ナット８２の雌ねじ構造部８９を螺着して締め付ける。その結果、スペーサ８１とナット８２とがパッキンを介して密着する。さらに、ケース２１の上面２３が船底７０の外側面に密着するとともに、スカッパー７１とスペーサ８１とがパッキンによって水密になった状態で、ケース２１がスカッパー７１に固定され、超音波送受波器１１の組み付けが完了する。
　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。
　（１）本実施形態の超音波送受波器１１では、ケース２１が、ケース長さ方向の寸法Ｌ１がスカッパー孔７２の内径Ｄ１よりも大きくなるものの、ケース幅方向の寸法Ｌ２がスカッパー孔７２の内径Ｄ１よりも小さい縦長形状を有している。しかも、ケース２１の上面２３に設けられたケーブル引出部２４が、ケース２１の中心部を基準として端部寄りの位置に偏心して配置されている。その結果、スカッパー孔７２よりも大きなケース２１を、スカッパー孔７２を介して船内側から船外側に出した後、ケーブル引出部２４の雄ねじ構造部２５に対してナット８２の雌ねじ構造部８９を螺着させることにより、ケース２１をスカッパー孔７２に簡単に固定することができる。ゆえに、ケース２１の取り付けに際して、船舶を上架しなくても済む。また本実施形態では、超音波送受波器１１を、既存のスカッパー７１（スカッパー孔７２）を利用して船内側から船底７０に簡単に取り付けることができる。
　（２）本実施形態では、第１超音波振動子３１Ａの第１中心軸Ｃ１を基準として、複数の第２超音波振動子３１Ｂの第２中心軸Ｃ２を傾斜させて配置している。しかも、ケース２１を下面側から見たときの各第２超音波振動子３１Ｂの第２中心軸Ｃ２は、６０°ずつ異なる方向を向いている。その結果、各々の第２超音波振動子３１Ｂの第２音響放射面３４Ｂを、互いに異なる方向を向いた状態とすることができる。ゆえに、水中に広い探査エリアを限られた少ない数の超音波振動子３１でカバーすることが可能となり、広範囲を比較的早く探査することができる。しかも、超音波振動子３１の総数が少ないことから、ケース２１をコンパクトに構成することができる。さらに、チャンネル数も少なくて済むため、切換制御のための構成が簡略化され、安価な超音波送受波器１１とすることができる。
　（３）本実施形態の超音波送受波器１１では、充填剤２８が、外表面がケース２１の開口部２２と面一になるように充填され、開口部２２を塞いでいる。その結果、ケース２１の開口部２２側が凹凸のない超音波放射面となるため、泡噛みを防止できるとともに、ケース２１に作用する水の抵抗を低減することができる。しかも、ケース２１の前端側外周面２１ａは、船底７０の外側面に垂直な面ではなく、垂直な面に対して後傾した傾斜面となっている。その結果、船舶が前方に進んだ際に、ケース２１に作用する水の抵抗を低減することができる。また、ケース２１の後端側外周面２１ｂは、上記の垂直な面に対して前傾した傾斜面となっている。この場合、ケース２１を前後逆に取り付けたとしても、船舶の進行時にケース２１に作用する水の抵抗を低減することができる。
　（４）本実施形態の超音波送受波器１１では、ケーブル引出部２４が、ケース２１の前端部寄り（船首寄り）の位置に配置されている。これにより、ケース２１の前端からケーブル引出部２４までの距離が、ケース２１の後端からケーブル引出部２４までの距離よりも短くなるため、船舶が前方に進んだ際にケース２１の前端部が水圧を受けたとしても、ケース２１はケーブル引出部２４を軸として回転しにくくなる。その結果、ケース２１を船底７０に安定して固定することができる。また、ケース２１の回転による、ケース２１に作用する水の抵抗増大を防止することができる。
　（５）本実施形態の超音波送受波器１１では、全ての超音波振動子３１が、互いに同じ大きさ及び形状を有している。従って、各超音波振動子３１の感度特性を揃えることができるため、測定精度に優れた超音波送受波器１１とすることができる。
　なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
　・上記実施形態の超音波送受波器１１では、複数の超音波振動子３１が２列かつ千鳥状に配置されていた。しかし、図１２の超音波送受波器９１に示されるように、複数の超音波振動子３１を１列かつ直線上に配置してもよい。
　・図１３に示されるように、超音波送受波器１０１は、長手方向の寸法Ｌ３がスカッパー孔７２の内径Ｄ１よりも大きい長尺状超音波振動子１０２をケース１０３内に収容した構造を有していてもよい。なお、長尺状超音波振動子１０２は、自身の長手方向をケース長さ方向に沿わせるようにしてケース１０３の底面に配置されている。このようにすれば、上記実施形態の超音波送受波器１１よりも振動子の数を大幅に減らすことができるため、より安価な超音波送受波器１０１とすることができる。
　・図１４に示されるように、超音波送受波器１１１は、互いに照射方向が異なる複数（ここでは２つ）の長尺状超音波振動子１０２をケース１１２内に収容した構造を有していてもよい。図１４においては、各長尺状超音波振動子１０２が、ケース１１２の左右の側壁１１３上にそれぞれ設置されている。なお、超音波送受波器１１１は、各長尺状超音波振動子１０２を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダ（図示略）を備えていてもよい。
　・図１５に示されるように、超音波送受波器１２１は、ケース１２２の底部１２３と前端側傾斜部１２４とに、超音波振動子３１をそれぞれ設置した構造を有していてもよい。
　・上記実施形態の超音波送受波器１１では、互いに照射方向が異なる複数の超音波振動子３１がケース２１内に収容されていた。しかし、図１６の超音波送受波器１３１に示されるように、ケース１３３内に収容される複数の超音波振動子１３２は、照射方向が同じ方向を向いていてもよい。また、各超音波振動子１３２は、ボルト締めランジュバン型の超音波振動子であってもよい。この場合、各超音波振動子１３２は、例えば並列駆動されるものであってもよい。また、各超音波振動子は、ボルト締めランジュバン型の超音波振動子１３２と、溝部５２により分割された圧電素子３３を基材３２に接合したタイプの超音波振動子３１とを組み合わせたものであってもよい。
　・上記実施形態の超音波送受波器１１の組付工程において、スカッパー孔７２内にスペーサ８１を挿入した後（図１０参照）、スカッパー７１及びスペーサ８１の上に円形状の板状部材（図示略）を載置してもよい。この場合、ケーブル引出部２４の雄ねじ構造部２５に対してナット８２の雌ねじ構造部８９を螺着して締め付けることにより、板状部材が、ナット８２とスカッパー７１との間に挟み込まれた状態で固定される。なお、板状部材の外径をスカッパー孔７２の内径Ｄ１よりも大きくすれば、スペーサ８１とスカッパー孔７２との隙間から船内側への水の浸入を、板状部材によって防ぐことができる。
　・上記実施形態の超音波送受波器１１では、スカッパー孔７２内にスペーサ８１を挿入していた。しかし、スペーサ８１の外周に、スカッパー孔７２内に設けられたねじ山７２ａ（図１１参照）と螺合するねじ山を設け、スカッパー７１とスカッパー８１とを締結固定してもよい。
　・上記実施形態の超音波送受波器１１では、図６に示したような構造の振動子ホルダ６１を用いたが、これに限定される訳ではない。例えば、振動子ホルダ６１自体に吸音材としての機能を付与してもよい。また、振動子ホルダ６１は、金型成型法以外の方法（例えば、３Ｄプリンティング等）で作製されてもよいほか、樹脂以外の材料（例えば金属等）を用いて作製されてもよい。なお、振動子ホルダ６１は省略されていてもよい。
　・上記実施形態では、複数の超音波振動子３１が互いに同じ大きさ及び形状を有していたが、これに限定される訳ではない。例えば、大きさが異なっていてもよいし、形状が異なっていても勿論よい。
　・上記実施形態では、各々の第２超音波振動子３１Ｂが、ケース２１の側壁２７とは反対側を向くように傾斜して配置されていた。しかし、これとは逆に、各第２超音波振動子３１Ｂは、ケース２１の側壁２７側を向くように傾斜して配置されていてもよい。
　・上記実施形態の圧電素子３３は、平面視で互いに平行な溝部５２により分割されており、複数の略帯状の振動部５１を備えた構造を有していたが、これに限定されない。例えば、平面視で放射状の複数の溝部により、圧電素子３３を分割してもよい。
　・上記実施形態の超音波送受波器１１は、スキャニングソナーに用いられていたが、例えば、水の深さを計測する測深機などに用いてもよい。
１１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１…超音波送受波器
２１，１０３，１１２，１２２…ケース
２２…ケースの開口部
２３…ケースの上面
２４…ケーブル引出部
２５…雄ねじ構造部
２７…ケースの側壁
２８…充填剤
３１，１３２…超音波振動子
３１Ａ…第１超音波振動子
３１Ｂ…第２超音波振動子
３２…超音波振動子の音響整合層としての基材
３４Ａ…第１音響放射面
３４Ｂ…第２音響放射面
６１…振動子ホルダ
７０…船底
７２…スカッパー孔
８１…スペーサ
８２…ナット
８３…固定具
８４…スペーサ本体部
８５…フランジ部
８８…環状段部
８９…雌ねじ構造部
１０２…長尺状超音波振動子
Ｃ１…第１中心軸
Ｃ２…第２中心軸
Ｄ１…スカッパー孔の内径
Ｌ１…ケース長さ方向の寸法
Ｌ２…ケース幅方向の寸法
Ｌ３…超音波振動子の長手方向の寸法

Claims (15)

  1. 　超音波を送受信する超音波振動子をケース内に収容した状態でモールドした構造を有し、船底に設けられたスカッパー孔を利用して取付可能な超音波送受波器であって、
    　前記ケースは、ケース長さ方向の寸法が前記スカッパー孔の内径よりも大きい一方で、ケース幅方向の寸法が前記スカッパー孔の内径よりも小さい縦長形状を有し、
    　前記ケースの上面にケーブル引出部を有するとともに、前記ケーブル引出部が前記ケースの中心部を基準として端部寄りの位置に偏心して配置され、
    　前記ケーブル引出部の外周面には、前記ケースを前記スカッパー孔に対して前記船底の上側から固定する際に用いる雄ねじ構造部が形成されている
    ことを特徴とする超音波送受波器。
  2. 　前記超音波振動子は、互いに照射方向が異なる複数の超音波振動子を含み、複数の前記超音波振動子は、前記ケース長さ方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器。
  3. 　複数の前記超音波振動子は、第１音響放射面及び前記第１音響放射面に直交する第１中心軸を有する第１超音波振動子と、第２音響放射面及び前記第２音響放射面に直交する第２中心軸を有する複数の第２超音波振動子とからなり、
    　複数の前記第２超音波振動子は、前記第２中心軸が前記第１中心軸に対して２０°以上４０°以下の範囲から選択した１つの角度をなすように傾斜して配置されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の超音波送受波器。
  4. 　複数の前記超音波振動子は、２列かつ千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波送受波器。
  5. 　複数の前記超音波振動子は、２列かつ千鳥状に配列されているとともに、複数の前記第２超音波振動子は、隣接する前記ケースの側壁と反対側を向くように傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波送受波器。
  6. 　複数の前記超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
  7. 　複数の前記超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えるとともに、
    　複数の前記超音波振動子を保持した前記振動子ホルダは、前記ケース内に収容された状態で充填剤によってモールドされ、
    　前記充填剤は、前記超音波振動子の音響整合層よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有するとともに、外表面が前記ケースの開口部と面一になるように充填されることで前記ケースの開口部を塞いでいる
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
  8. 　前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋めるとともに、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有する固定具をさらに備え、
    　前記ケースは、前記固定具の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定される
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
  9. 　スペーサとナットとを含む固定具をさらに備え、
    　前記スペーサは、前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋める略円筒状のスペーサ本体部と、前記スペーサ本体部の一端側に設けられ、前記スカッパー孔における上部開口側の環状段部上に載置されるフランジ部とを有し、
    　前記ナットは、前記スペーサと別体で形成され、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有し、
    　前記ケースは、前記スペーサ本体部の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記ナットの前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定される
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
  10. 　前記超音波振動子は、長手方向の寸法が前記スカッパー孔の内径よりも大きい１つ以上の超音波振動子を含み、前記超音波振動子は、自身の長手方向を前記ケース長さ方向に沿わせるようにして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波送受波器。
  11. 　前記超音波振動子は、互いに照射方向が異なる複数の長尺状超音波振動子を含むことを特徴とする請求項１０に記載の超音波送受波器。
  12. 　複数の前記長尺状超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えることを特徴とする請求項１１に記載の超音波送受波器。
  13. 　複数の前記長尺状超音波振動子を所定の位置及び傾きに保持する振動子ホルダを備えるとともに、
    　複数の前記長尺状超音波振動子を保持した前記振動子ホルダは、前記ケース内に収容された状態で充填剤によってモールドされ、
    　前記充填剤は、前記長尺状超音波振動子の音響整合層よりも固有音響インピーダンスが低く、防水性を有するとともに、外表面が前記ケースの開口部と面一になるように充填されることで前記ケースの開口部を塞いでいる
    ことを特徴とする請求項１１に記載の超音波送受波器。
  14. 　前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋めるとともに、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有する固定具をさらに備え、
    　前記ケースは、前記固定具の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定される
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
  15. 　スペーサとナットとを含む固定具をさらに備え、
    　前記スペーサは、前記ケーブル引出部と前記スカッパー孔との隙間を埋める略円筒状のスペーサ本体部と、前記スペーサ本体部の一端側に設けられ、前記スカッパー孔における上部開口側の環状段部上に載置されるフランジ部とを有し、
    　前記ナットは、前記スペーサと別体で形成され、前記ケーブル引出部の前記雄ねじ構造部に螺着可能な雌ねじ構造部を有し、
    　前記ケースは、前記スペーサ本体部の挿入により前記隙間を埋めた状態で、前記雄ねじ構造部に前記ナットの前記雌ねじ構造部を螺着して締め付けることにより、前記スカッパー孔に対して固定される
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の超音波送受波器。
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