(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に片面を臨ませた振動板と、この振動板の反対面側を囲み振動板の水中方向への往復運動を許容するエンクロージャとを備え、上記振動板の往復運動により水中に音波を放射する水中音源装置において、圧縮気体を高圧で貯留する補償タンクを上記エンクロージャに気体注入ラインで繋ぐと共にエンクロージャ内外を気体排出ラインで繋ぎ、それぞれのラインにその流量を制御する流量制御弁と開閉動作するシャットオフ弁とを設け、エンクロージャの内圧と外の水圧との差圧を検出し、その差圧が大きいときには流量が多くなるよう、差圧が小さいときには流量が少なくなるよう差圧を上記気体注入ライン又は気体排出ラインの流量に変換する差圧変換器を設け、エンクロージャの内圧が外の水圧より低いときには、上記差圧変換器が変換した流量に基づき流量制御弁の開度を制御して上記気体注入ラインよりエンクロージャ内に圧縮気体を注入し、内圧が水圧より高いときには、上記差圧変換器が変換した流量に基づき流量制御弁の開度を制御して気体排出ラインよりエンクロージャ外に圧縮気体を排出することを特徴とする水中音源の均圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水中に音を放射する水中音源に係り、特に、内圧を水圧に均衡させる水中音源装置の均圧装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海洋、河川、池などの水中を探査するために音響が用いられることがある。光や電磁波が水中では遠くまで届かないのとは逆に、音響は空中よりも水中でよく伝搬し、遠隔からの探査に向いている。音響のなかでも可聴帯域からそれ以下の低周波が近年着目されているが、長距離に到達させるべく低周波を高音圧で発生させる音源が必要となる。
【０００３】
この目的で開発された水中音源は、水中に片面を臨ませた振動板と、この振動板の反対面側を囲み振動板の水中方向への往復運動を許容するエンクロージャとこの振動板を加振するアクチュエータを設け、このエンクロージャを水中に置いて振動板より水中に音波を放射するようになっている。エンクロージャには圧縮気体を封入する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンクロージャに圧縮気体を封入して振動部を水圧に対抗させたとはいっても、水圧は水深によって大きく変化する。水中音源を移動させて使用する際には、水圧変化に対して内圧を補償し、圧力を均衡させる必要がある。このような水中音源の均圧は、アクチュエータの駆動力の低減や振動部の軽量化につながる要素であると共に、低深度から高深度に亘る広い使用範囲を得るためにも重要である。
【０００５】
従来は、エンクロージャにゴムやベローズからなる可撓性のガス室を連通させ、水圧でガス室を拡縮させることにより均圧を図っていた。しかし、低周波で高音圧を発生させるには、エンクロージャに大きな体積が必要である。このような大体積のエンクロージャの均圧方法としては、上記のものは不適である。また、振動部周囲をエンクロージャに剛に固定して水圧に対抗させると共にアクチュエータを強力に駆動するものもあるが、この方式では駆動力の低減や軽量化に反する。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、内圧を水圧に均衡させる水中音源装置の均圧装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、水中に片面を臨ませた振動板と、この振動板の反対面側を囲み振動板の水中方向への往復運動を許容するエンクロージャとを備え、上記振動板の往復運動により水中に音波を放射する水中音源装置において、圧縮気体を高圧で貯留する補償タンクを上記エンクロージャに気体注入ラインで繋ぐと共にエンクロージャ内外を気体排出ラインで繋ぎ、それぞれのラインにその流量を制御する流量制御弁と開閉動作するシャットオフ弁とを設け、エンクロージャの内圧と外の水圧との差圧を検出し、その差圧が大きいときには流量が多くなるよう、差圧が小さいときには流量が少なくなるよう差圧を上記気体注入ライン又は気体排出ラインの流量に変換する差圧変換器を設け、エンクロージャの内圧が外の水圧より低いときには、上記差圧変換器が変換した流量に基づき流量制御弁の開度を制御して上記気体注入ラインよりエンクロージャ内に圧縮気体を注入し、内圧が水圧より高いときには、上記差圧変換器が変換した流量に基づき流量制御弁の開度を制御して気体排出ラインよりエンクロージャ外に圧縮気体を排出するものである。
【０００９】
【作用】
上記構成により、エンクロージャの内圧が外の水圧より低いときにはエンクロージャ内に圧縮気体が注入され、内圧が水圧より高いときにはエンクロージャ外に圧縮気体が排出されるので、内圧は水圧に均衡する。差圧に応じて流量制御されるので、圧縮気体の注入・排出が迅速かつ円滑で精度よく行われる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１に示されるように、本発明の水中音源装置１には圧縮気体を封入したエンクロージャ２が設けられ、このエンクロージャ２の一側は内外に振動可能な振動部３で構成されている。エンクロージャ２内に振動部３を加振するアクチュエータ４が設けられている。振動部３は、エンクロージャ２にその周囲を運動自在に支持された振動板３ａで構成されている。或いはその振動板３ａの外側に音響透過膜を設け、振動板３ａと音響透過膜との間に、音響インピーダンスが水・海水に等しい音響油を満たして構成してもよい。振動部３より水中に音を効率よく放射するには、エンクロージャ２の内圧を水圧に均衡させる必要がある。
【００１２】
水中音源装置１には圧縮気体を高圧で貯留する補償タンク５が設けられている。補償タンク５はエンクロージャ２に気体注入ライン６を介して繋がれている。また、エンクロージャ２は水中音源装置１の外部に気体排出ライン７を介して繋がれている。気体注入ライン６には、補償タンク５側から順に、減圧弁８、流量制御弁９、シャットオフ弁１０が設けられている。気体排出ライン７には、エンクロージャ２側から順に、シャットオフ弁１１、流量制御弁１２が設けられている。減圧弁８は補償タンク５の高圧圧縮気体を使いやすい圧まで下げて取り出すために設けられている。流量制御弁９、１２はドライバ１３、１４の電気信号に応じて開度が変えられる電磁流量制御弁である。シャットオフ弁１０、１１は全開・全閉いずれかの状態にすることができる。
【００１３】
図示しないが、エンクロージャ２内と水中音源装置１とには、それぞれ内圧、水圧を検知するセンサが設けられている。これらセンサの検知信号は差圧変換器１５に入力されている。差圧変換器１５は、内圧と水圧との差圧を気体注入ライン６又は気体排出ライン７の流量に変換するものであり、その出力がアンプ１６を介してドライバ１３、１４に接続されている。
【００１４】
次に実施例の作用を述べる。
【００１５】
水中音源装置１が海水中にあるとき、差圧変換器１５は海水圧Ｐｗとエンクロージャ２の内圧Ｐｅとを入力しており、どちらが大きいかを認識すると共にその差圧を気体注入ライン６又は気体排出ライン７の流量に変換する。また、海水圧Ｐｗと内圧Ｐｅとの大小によりシャットオフ弁１０、１１が開閉制御される。
【００１６】
海水圧Ｐｗ＞内圧Ｐｅのときは気体注入ライン６のシャットオフ弁１０が開かれる。シャットオフ弁１０が開くと、補償タンク５の高圧圧縮気体は減圧弁８を通って適切な圧力になり、流量制御弁９に送られる。流量制御弁９のドライバ１３には差圧を流量に変換した信号が与えられ、ドライバ１３によって流量制御弁９の開度が制御される。この開度に応じた流量で圧縮気体がシャットオフ弁１０を通ってエンクロージャ２に注入される。エンクロージャ２の内圧Ｐｅが高まり、海水圧Ｐｗに等しくなると、流量制御弁９が閉じられる。その後、シャットオフ弁１０が閉じられる。
【００１７】
海水圧Ｐｗ＜内圧Ｐｅのときは気体排出ライン７のシャットオフ弁１１が開かれる。シャットオフ弁１１が開くと、エンクロージャ２内の圧縮気体は、シャットオフ弁１１を通り、流量制御弁１２に送られる。流量制御弁１２のドライバ１４には差圧を流量に変換した信号が与えられ、ドライバ１４によって流量制御弁１２の開度が制御される。この開度に応じた流量で圧縮気体が海中に放出される。エンクロージャ２の内圧Ｐｅが低まり、海水圧Ｐｗに等しくなると、流量制御弁１２が閉じられる。その後、シャットオフ弁１１が閉じられる。
【００１８】
このようにして、内圧Ｐｅは海水圧Ｐｗより高いときも低いときも海水圧Ｐｗに均衡する。圧縮気体の注入・排出が差圧に応じて流量制御されるので、差圧が大きいときには流量が多くなり迅速に差圧が小さくなる。差圧が小さくなると流量が少なくなり、注入・排出が円滑に、精度よく停止する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２０】
（１）振動部を強固にする必要がなく、水中音源が軽量化され、アクチュエータの駆動力が低減される。
【００２１】
（２）高深度にも対応し高精度で均圧でき、その結果、出力音圧が高利得で得られる。
【００２２】
（３）差圧に応じて流量制御されるので、圧縮気体の注入・排出が迅速かつ円滑で精度よく行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す水中音源装置の構成図である。
【符号の説明】
２  エンクロージャ
３  振動部
３ａ  振動板
４  アクチュエータ
５  補償タンク
６  気体注入ライン
７  気体排出ライン
９、１２  流量制御弁
１０、１１  シャットオフ弁
【図１】
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