(57)【要約】【課題】装置の簡素化、小型化等を実現しながら、同時に、送信時における振動量の増大や受信時における検出感度の向上を図ることができる磁歪水中送受信機を提供する。【解決手段】磁歪水中送受信機１０を、水密ケース１２と、この水密ケース１２内に収容された質量部１４と、この質量部１４に一端側１６Ａが固定された、超磁歪部材からなる略棒状の超磁歪ロッド１６と、この超磁歪ロッド１６の外周を囲むように配設され、且つ、超磁歪ロッド１６に軸方向の磁界を印加するための磁界発生コイル２６及び超磁歪ロッド１６に印加される磁界を検出するための磁界検出コイル２８によって構成されたコイル１８と、超磁歪ロッド１６の自由端１６Ｂ側に配設された伝達ロッド２０と、によって構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水密ケースと、該水密ケース内に収容された質量部と、該質量部に一端側が固定された、磁歪部材を有してなる略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、且つ、前記磁歪ロッドに軸方向の磁界を印加するための磁界発生コイル及び前記磁歪ロッドに印加される磁界を検出するための磁界検出コイルの少なくとも一方によって構成されたコイルと、前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、前記水密ケースの外部に水密に突出された伝達ロッドと、を有してなることを特徴とする磁歪水中送受信機。
【請求項２】
請求項２において、
前記質量部は、外部とワイヤレス通信が可能な送受信部と、電力を供給するための電池と、からなることを特徴とする磁歪水中送受信機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記水密ケースは、前記磁歪ロッドの軸方向の寸法よりもこれに直交する方向の寸法が小さく、全体として、スティック状をなしていることを特徴とする磁歪水中送受信機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記磁歪ロッドの軸方向に予荷重が印加されていることを特徴とする磁歪水中送受信機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記磁歪部材は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする磁歪水中送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪部材を用いた磁歪水中送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中スピーカや水中マイク等の分野において、磁歪部材を用いた磁歪水中送受信機が広く知られている。
【０００３】
例えば、図２に示される従来公知の磁歪水中送受信機１は、水密容器２と、この水密容器２内に挿入され、閉磁気回路を構成する磁気回路構成部材３と、この磁気回路構成部材３内に配置された磁歪合金の振動子４と、この振動子４の周囲に配置された、磁界発生用コイル及び磁界検出用コイルからなるコイル５と、磁気回路構成部材３の端部内に水密に挿入され、振動子４の振動方向に移動可能な可動部材６と、を有して構成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、このような磁歪水中送受信機１においては、振動子４を軸方向に振動させ、この振動を可動部材６を介して外部に伝達するわけであるが、振動子４に生ずる振動は可動部材６側の端部（自由端）だけでなく、可動部材６とは反対側の端部（固定端）にも生ずることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３１６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この磁歪水中送受信機１は、陸上で使用される振動装置とは異なり、水密容器２を固定物に固定することができない。そのため、振動子４の振動に基づく固定端側の反力を受止めるものがなく、振動子４に生ずる振動を損失無く自由端側にのみ発生させることが困難で、その分、可動部材６の振動量が減少してしまうといった問題点があった。
【０００７】
一方、磁歪水中送受信機１は水中音を受信する水中マイクとしても使用することができるが、この場合においても、上記と同様の理由から、振動子４に印加される振動をコイル５において損失無く検出することが困難で、水中音の検出感度の向上には限界があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、装置の簡素化、小型化等を実現しながら、同時に、送信時における振動量の増大や受信時における検出感度の向上を図ることができる磁歪水中送受信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、鋭意研究の結果、装置の簡素化、小型化等を実現しながら、同時に、送信時における振動量の増大や、受信時における検出感度の向上を図ることができる磁歪水中送受信機を見出した。
【００１０】
即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。
【００１１】
（１）水密ケースと、該水密ケース内に収容された質量部と、該質量部に一端側が固定された、磁歪部材を有してなる略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、且つ、前記磁歪ロッドに軸方向の磁界を印加するための磁界発生コイル及び前記磁歪ロッドに印加される磁界を検出するための磁界検出コイルの少なくとも一方によって構成されたコイルと、前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、前記水密ケースの外部に水密に突出された伝達ロッドと、を有してなることを特徴とする磁歪水中送受信機。
【００１２】
（２）前記質量部は、外部とワイヤレス通信が可能な送受信部と、電力を供給するための電池と、からなることを特徴とする前記（１）記載の磁歪水中送受信機。
【００１３】
（３）前記水密ケースは、前記磁歪ロッドの軸方向の寸法よりもこれに直交する方向の寸法が小さく、全体として、スティック状をなしていることを特徴とする前記（１）又は（２）記載の磁歪水中送受信機。
【００１４】
（４）前記磁歪ロッドの軸方向に予荷重が印加されていることを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の磁歪水中送受信機。
【００１５】
（５）前記磁歪部材は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の磁歪水中送受信機。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る磁歪水中送受信機によれば、装置の簡素化、小型化等を実現しながら、同時に、送信時における振動量の増大や、受信時における検出感度の向上を図ることができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図に示されるように、本発明の実施形態に係る磁歪水中送受信機１０は、水密ケース１２と、この水密ケース１２内に収容された質量部１４と、この質量部１４に一端側１６Ａが固定された、超磁歪部材からなる略棒状の超磁歪ロッド１６と、この超磁歪ロッド１６の外周を囲むように配設されたコイル１８と、超磁歪ロッド１６の自由端１６Ｂ側に配設された伝達ロッド２０と、を有して構成されている。
【００１９】
水密ケース１２は、超磁歪ロッド１６の軸方向の寸法よりもこれに直交する方向の寸法が小さく、全体として、スティック状をなしている。
【００２０】
この水密ケース１２内に収容された質量部１４は、本実施形態においては、ワイヤレスで外部との通信が可能な送受信部２２と、この送受信部２２等に電力を供給するための複数の電池２４によって構成されている。送受信部２２は、無線通信、赤外線通信、光通信等のワイヤレス通信によって外部から転送される信号を受信し、受信した信号を増幅してコイル１８に出力可能であると共に、コイル１８によって検出された信号を増幅し、ワイヤレス通信によって外部に送信可能な構造となっている。
【００２１】
なお、本発明における「質量部」とは、超磁歪ロッド１６が伸縮駆動された時に、その伸縮による変位が伝達ロッド２０側にのみ生じるようにするためのもので、超磁歪ロッド１６が伸縮駆動されて振動が生じてもこれによって質量部がほとんど振動しない質量、例えば、少なくとも超磁歪ロッド１６の１００〜２００倍程度の質量を有している部材を適用するのが好ましい。換言すれば、質量部は、超磁歪ロッド１６が伸縮する際に発生する力に対し、数百倍程度の慣性力を発揮できるだけの質量を有しているのが好ましい。
【００２２】
この質量部１４に固定された超磁歪ロッド１６は、超磁歪素子を材料として用いている。ここで、「超磁歪素子」とは、希土類元素および／または特定の遷移金属などを主成分（例えば、テルビウム、ジスプロシウム、鉄など）とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作られた磁歪素子をいい、外部から磁界が印加されると大きな変位を生じ、又、外部から応力が印加されると透磁率又は残留磁化量に大きな変化を生じる性質を有している。
【００２３】
コイル１８は、超磁歪ロッド１６に軸方向の磁界を印加するための磁界発生コイル２６と、超磁歪ロッド１６に印加される磁界を検出するための磁界検出コイル２８によって構成されている。磁界発生コイル２６は、送受部２２から入力される信号に基づいて、超磁歪ロッド１６に印加するコイル磁界を変動可能である。又、磁界検出コイル２８は、超磁歪ロッド１６の伸縮に基づく透磁率又は残留磁化量の変化をインダクタンスの変化として検出可能である。
【００２４】
伝達ロッド２０は、超磁歪ロッド１６の自由端１６Ｂ側に位置する略円板状のフランジ部２０Ａと、このフランジ部２０Ａを基端として超磁歪ロッド１６の軸方向に沿って伸びるロッド部２０Ｂと、によって構成されている。
【００２５】
フランジ部２０Ａと先端ガイド３０との間には、２つのばね３２Ａ、３２Ｂが縮設されており、伝達ロッド２０は超磁歪ロッド１６側に付勢されていると共に、超磁歪ロッド１６の軸方向に予荷重が印加されている。
【００２６】
更に、ロッド部２０Ｂの先端部は、略椀状に形成されていると共に、先端ガイド３０から外部へ向けて突出されており、超磁歪ロッド１６の軸方向の振動は、ロッド部２０Ｂを介して外部に伝達可能な構造となっている。
【００２７】
なお、伝達ロッド２０と先端ガイド３０の間、及び水密ケース１２と先端ガイド３０の間は、それぞれＯリング３４Ａ、３４Ｂによってシールされており、水密ケース１２の水密性が保持されている。
【００２８】
次に、この磁歪水中送受信機１０の作用について説明する。
【００２９】
まず、磁歪水中送受信機１０が送信機として機能する場合の作用について説明する。
【００３０】
外部からワイヤレス通信で送受信部２２に信号が入力され、磁界発生コイル２６に受信した信号が入力されると、この信号に応じて超磁歪ロッド１６に印加されるコイル磁界の大きさが変化する。その結果、磁歪効果によって超磁歪ロッド１６に軸方向の変位が発生し、超磁歪ロッド１６は受信した信号に応じて軸方向に伸縮を繰り返し、振動する。そして、この超磁歪ロッド１６の振動が伝達ロッド２０を介して水中に送信される。
【００３１】
次に、磁歪水中送受信機１０が受信機として機能する場合の作用について説明する。
【００３２】
伝達ロッド２０が水中からの振動を受信すると、この振動が超磁歪ロッド１６に印加され、超磁歪ロッド１６に軸方向の変位が生じる。その結果、超磁歪ロッド１６の透磁率又は残留磁化量が変化し、磁界検出コイル２８のインダクタンスが変化する。そして、磁界検出コイル２８のインダクタンス変化として検出された信号は送受信部２２に送られ、ワイヤレス通信によって外部に出力される。
【００３３】
本実施形態に係る磁歪水中送受信機１０によれば、水密ケース１２と、この水密ケース１２内に収容された質量部１４と、この質量部１４に一端側１６Ａが固定された、超磁歪部材からなる略棒状の超磁歪ロッド１６と、この超磁歪ロッド１６の外周を囲むように配設され、且つ、超磁歪ロッド１６に軸方向の磁界を印加するための磁界発生コイル２６及び超磁歪ロッド１６に印加される磁界を検出するための磁界検出コイル２８によって構成されたコイル１８と、超磁歪ロッド１６の自由端１６Ｂ側に配設された伝達ロッド２０と、を有して構成されているため、装置の簡素化、小型化等を実現しながら、同時に、送信時における振動量の増大や、受信時における検出感度の向上を図ることができる。
【００３４】
特に、コイル１８は、磁界発生コイル２６及び磁界検出コイル２８によって構成されているため、例えば、磁歪水中送受信機１０を水中スピーカ・マイクとして使用すれば、水中においてダイバー同士が直接的に交信することができる。
【００３５】
又、質量部１４は、ワイヤレスで外部との通信が可能な送受信部２２と、この送受信部２２等に電力を供給するための複数の電池２４によって構成されているため、磁歪水中送受信機１０に電源の供給や信号の入出力のための配線が不要で、磁歪水中送受信機１０をケーブルレスにすることができ、水中での利便性の向上が図られている。
【００３６】
更に、水密ケース１２は、超磁歪ロッド１６の軸方向の寸法よりもこれに直交する方向の寸法が小さく、全体として、スティック状をなしているため、従来に無い、斬新なデザインにすることができる上に、使用者の持ち運びが容易で、利便性がより一層高められている。
【００３７】
又、ばね３２Ａ、３２Ｂによって超磁歪ロッド１６の軸方向に予荷重が印加されているため、この点においても、送信時における振動量の増大や、受信時における検出感度の向上が図られている。
【００３８】
なお、本発明に係る磁歪水中送受信機は、上記実施形態に係る磁歪水中送受信機１０の構造や形状等に限定されるものではなく、例えば、コイル１８は、磁界発生コイル２６及び磁界検出コイル２８の少なくとも一方によって構成されていればよい。即ち、磁歪水中送受信機１０は、送信機能のみを有する装置でもよく、又、受信機能のみを有する装置でもよい。更に、伝達ロッド２０の先端部の形状は椀状に限定されるものではなく、例えば、円筒形状や角筒形状であってもよい。
【００３９】
なお、磁歪水中送受信機１０の送信時の振動量や、受信時の検出感度をそれ程高める必要が無い場合には、超磁歪部材の代わりに、磁歪素子からなる磁歪部材を適用してよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る磁歪水中送受信機は、例えば、水中スピーカ、水中ラジオ等の送信機に、又、水中マイク、ソナー、魚群探知機等の受信機に、更には、水中スピーカ・マイク等の送受信機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る磁歪水中送受信機の略示側断面図
【図２】従来の磁歪水中送受信機の略示側断面図
【符号の説明】
【００４２】
１、１０…磁歪水中送受信機
２…水密容器
３…磁気回路構成部材
４…振動子
５…コイル
６…可動部材
１２…水密ケース
１４…質量部
１６…超磁歪ロッド
１８…コイル
２０…伝達ロッド
２２…送受信部
２４…電池
２６…磁界発生コイル
２８…磁界検出コイル
３０…先端ガイド
３２Ａ、３２Ｂ…ばね
３４Ａ、３４Ｂ…Ｏリング
【図１】
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【図２】
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