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JP2019126002A - Sound wave transmitter and shield machine including the same - Google Patents

Sound wave transmitter and shield machine including the same Download PDF

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JP2019126002A
JP2019126002A JP2018007183A JP2018007183A JP2019126002A JP 2019126002 A JP2019126002 A JP 2019126002A JP 2018007183 A JP2018007183 A JP 2018007183A JP 2018007183 A JP2018007183 A JP 2018007183A JP 2019126002 A JP2019126002 A JP 2019126002A
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裕道 宮崎
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勇人 木下
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Abstract

【課題】大深度下での信頼性の高い耐圧性を有するとともに小型化に好適な音波発信器を提供する。【解決手段】この音波発信器10は、振動板2と、振動板2を振動可能に支持するとともに振動板2を含む周壁で画成された自身内部の空隙部Eが液体で満たされる水密性の筐体1と、筐体2内に設けられて振動板2を振動させる発振器3と、筐体1に付設されて筐体外部の液体の筐体内部への侵入を防止した状態で筐体外部の液圧と筐体内部の液圧とを均衡させる圧力均衡プラグ20と、を備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sound wave transmitter having high pressure resistance with high reliability under a large depth and suitable for miniaturization. SOLUTION: This sound wave transmitter 10 is watertightness in which a vibrating plate 2 and a void portion E inside itself defined by a peripheral wall including the vibrating plate 2 are filled with a liquid while supporting the vibrating plate 2 so as to vibrate. The housing 1 is provided in the housing 2, the oscillator 3 is provided in the housing 2 to vibrate the vibrating plate 2, and the housing is attached to the housing 1 to prevent liquid from entering the housing from outside the housing. A pressure balancing plug 20 for balancing the external hydraulic pressure and the internal hydraulic pressure is provided. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、水中や土中で音波を発信させる技術に係り、特に、高水圧下での使用に好適な音波発信器およびこれを備えるシールドマシンに関する。   The present invention relates to a technology for transmitting sound waves in water or soil, and more particularly to a sound wave transmitter suitable for use under high water pressure and a shield machine provided with the same.

一般に、水中や土中では深度が深くなるほど外圧が増大する。そのため、この種の音波発信器の筐体内部が密閉構造であれば、音波発信器の振動板には、振動板の外側に、深度に応じた外圧が作用する。よって、音波を発生させるためには、振動板を内部から外部に向けて外圧を上回る力で押し出す必要があるため、深度に応じた大きな出力を要するという問題がある。   Generally, the external pressure increases with depth in water or soil. Therefore, if the inside of the casing of the sound wave transmitter of this type has a sealed structure, an external pressure corresponding to the depth acts on the outside of the diaphragm of the sound wave transmitter. Therefore, in order to generate a sound wave, it is necessary to push the diaphragm from the inside to the outside with a force exceeding the external pressure, and there is a problem that a large output corresponding to the depth is required.

ここで、大深度に対応した発生応力の大きな音波発信器として、特許文献1には、磁歪(じわい)により振動する超磁歪素子を使用することで深度に応じた大きな出力を得て、大深度に対応する技術が開示されている。また、特許文献2には、音波発信器の筐体に開口部を設け、外部の水を筐体内に出入り自在とすることで、振動板両面に作用する圧力差を打ち消す技術が開示されている。特許文献2記載の技術によれば、外圧の大きな大深度下でも音波を発信可能としている。   Here, as a sound wave transmitter having a large generation stress corresponding to a large depth, Patent Document 1 uses a giant magnetostrictive element that vibrates due to magnetostriction (distortion) to obtain a large output corresponding to the depth. Techniques corresponding to depth are disclosed. Further, Patent Document 2 discloses a technique for canceling the pressure difference acting on both sides of the diaphragm by providing an opening in the case of the sound wave transmitter and enabling external water to freely enter and exit from the case. . According to the technology described in Patent Document 2, sound waves can be transmitted even under a large depth of external pressure.

特開2010−141540号公報JP, 2010-141540, A 特開2010−182804号公報JP, 2010-182804, A

しかし、特許文献1記載の技術のように、筐体内部への不純物の浸入を懸念して、筐体を単純に密閉する構造であると、筐体内外の圧力差により、振動板の振動が妨げられたり、音波発信器内部の素子が損傷したりするという問題がある。
一方、特許文献2記載の技術のように、筐体に開口部を設けて外部の水を筐体内に出入り自在とする構造は、土中の砂や石等の不純物が多い状況では、筐体内部への不純物の浸入により、音波発信器内部の素子が損傷したりする不具合が生じるおそれがある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、大深度下で使用される場合であっても、信頼性の高い作動性および耐圧性を有するとともに小型化に好適な音波発信器およびこれを備えるシールドマシンを提供することを課題とする。
However, as in the technology described in Patent Document 1, with the structure in which the casing is simply sealed in consideration of the entry of impurities into the interior of the casing, the vibration of the diaphragm is caused by the pressure difference between the inside and the outside of the casing. There is a problem that it is obstructed or the element inside the sound wave transmitter is damaged.
On the other hand, as in the technology described in Patent Document 2, the structure in which the opening is provided in the case to allow external water to enter and exit from the case is a case where there are many impurities such as sand and stone in the ground. Immersion of impurities into the interior may cause damage to elements inside the sound wave transmitter.
Therefore, the present invention has been made focusing on such a problem, and it has high operability and pressure resistance with high reliability even when it is used under a large depth, and it is possible to miniaturize it. An object of the present invention is to provide a suitable sound wave transmitter and a shield machine including the same.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る音波発信器は、振動板と、該振動板を振動可能に支持するとともに振動板を含む周壁で画成された自身内部の空隙部が液体で満たされる水密性の筐体と、前記筐体内に設けられて前記振動板を振動させる発振器と、前記筐体に付設されて筐体外部の液体の筐体内部への侵入を防止した状態で筐体外部の液圧に筐体内部の液圧を均衡させる圧力均衡手段と、を備えることを特徴とする。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るシールドマシンは、本発明の一態様に係る音波発信器を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, in the sound wave transmitter according to one aspect of the present invention, there is provided a diaphragm, and an internal void portion defined by a peripheral wall that vibratably supports the diaphragm and includes the diaphragm. A liquid-tight case filled with liquid, an oscillator provided in the case to vibrate the diaphragm, and a state attached to the case to prevent the liquid outside the case from entering the case And pressure equalizing means for equalizing the fluid pressure inside the case with the fluid pressure outside the case.
Moreover, in order to solve the said subject, the shield machine which concerns on 1 aspect of this invention is characterized by providing the sound wave transmitter which concerns on 1 aspect of this invention.

本発明の一態様に係る音波発信器によれば、自身内部の空隙部が液体で満たされた水密性の筐体を備え、この筐体に付設された圧力均衡手段により筐体内外の圧力を均衡させることで、振動板に作用する筐体内外の圧力差を打ち消して発振器内部の素子への外圧の作用を低減できる。そのため、素子を耐圧仕様とすることが不要となる。これにより、大深度下で使用される場合であっても、装置の大型化、高コスト化を抑えコンパクトな音波発信器により高水圧下で音波を発生させることができる。   According to the sound wave transmitter according to one aspect of the present invention, the internal space portion is provided with a watertight case filled with liquid, and the pressure balance means attached to the case is used to control the pressure inside and outside the case. By balancing, it is possible to cancel the pressure difference between the inside and outside of the case acting on the diaphragm and to reduce the action of the external pressure on the elements inside the oscillator. Therefore, it is not necessary to set the element to withstand voltage specifications. As a result, even when the apparatus is used at a large depth, the increase in size and cost of the apparatus can be suppressed, and the sound wave can be generated under high water pressure by the compact sound wave transmitter.

そして、この圧力均衡手段は、筐体外部の液体の筐体内部への侵入を防止した状態で筐体外部の液圧に筐体内部の液圧を均衡させるので、筐体外部の液体の筐体内部への侵入が防止されている。よって、土中の砂や石等の不純物が多い状況下であっても、筐体内部への不純物の浸入が防止される。よって、大深度下で使用される場合であっても、信頼性の高い作動性および耐圧性を有する。
また、本発明の一態様に係るシールドマシンによれば、本発明の一態様に係る音波発信器を備えるので、大深度下で使用される場合であっても、装備された音波発信器が小型化に好適であり、大深度下での信頼性の高い作動性および耐圧性を奏する。
And since this pressure balance means balances the fluid pressure inside the case with the fluid pressure outside the case while preventing the liquid outside the case from invading inside the case, the case for the fluid outside the case is Invasion inside the body is prevented. Therefore, even under the situation where there are many impurities such as sand and stones in the soil, the entry of the impurities into the inside of the housing is prevented. Therefore, even when used at great depths, it has reliable operability and pressure resistance.
Further, according to the shield machine according to one aspect of the present invention, since the sound wave transmitter according to one aspect of the present invention is provided, the equipped sound wave transmitter is small even when used under a large depth. It has high reliability and high pressure resistance at deep depth.

ここで、本発明の一態様に係る音波発信器において、前記圧力均衡手段は、前記筐体に付設されるシリンダと、該シリンダに収嵌されて筐体外部の液圧と筐体内部の液圧とを均衡させるように内外の圧力差に応じてスライド移動するピストンと、を有することは好ましい。
そして、前記圧力均衡手段は、前記振動板の振動に伴う前記ピストンの振動を防止する弾性部材を更に有することは好ましい。前記圧力均衡手段が、前記振動板の振動時における圧力均衡手段自体の振動を防止するダンパ手段を更に有することは好ましい。このような構成であれば、振動板の振動に伴う圧力均衡手段自体の振動を防止する上で好適である。
Here, in the sound wave transmitter according to one aspect of the present invention, the pressure balance means is a cylinder attached to the housing, and a fluid pressure outside the housing and a liquid inside the housing which is fitted to the cylinder. It is preferable to have a piston that slides according to the pressure difference between the inside and the outside so as to balance the pressure.
Preferably, the pressure balancing means further comprises an elastic member for preventing vibration of the piston accompanying vibration of the diaphragm. Preferably, the pressure balancing means further comprises damper means for preventing the vibration of the pressure balancing means itself when the diaphragm is vibrating. Such a configuration is suitable for preventing the vibration of the pressure balancing means itself caused by the vibration of the diaphragm.

上述のように、本発明によれば、大深度下で使用される場合であっても、筐体内部への不純物の浸入を防止しつつ音波発信器の筐体内部の圧力と外部との圧力を均衡させて、超磁歪素子等の発振器内部の素子の座屈を防止しつつ、比較的に小さな発生応力で音波を発信できる。よって、大深度下での信頼性の高い作動性および耐圧性を有するとともに、小型化に好適な音波発信器およびこれを備えるシールドマシンを提供できる。   As described above, according to the present invention, the pressure inside the case and the pressure inside the case of the sound wave transmitter can be prevented while preventing the entry of impurities into the case even when used at a large depth. Can be balanced to prevent the buckling of elements inside the oscillator such as a giant magnetostrictive element, and can emit a sound wave with a relatively small generated stress. Accordingly, it is possible to provide a sound wave transmitter having a reliable operation and pressure resistance at a large depth and suitable for miniaturization, and a shield machine including the same.

本発明の一態様に係る音波発信器の一実施形態の説明図であり、同図(a)は、軸線を含む断面を示し、(b)は(a)の右側面を示している。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing of one Embodiment of the sound wave transmitter which concerns on 1 aspect of this invention, The same figure (a) shows the cross section containing an axis line, (b) has shown the right side of (a). 図1の音波発信器に装着される圧力均衡プラグの部分の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the part of the pressure balance plug with which the sound wave transmitter of FIG. 1 is mounted | worn. 図1の音波発信器を備えるシールドマシンによるトンネル掘削方法の模式的説明図である。It is typical explanatory drawing of the tunnel excavation method by a shield machine provided with the sound wave transmitter of FIG. 図1の音波発信器に装着される圧力均衡プラグの動作を説明する模式図((a)〜(c))である。It is a schematic diagram ((a)-(c)) explaining operation | movement of the pressure balance plug with which the sound wave transmitter of FIG. 1 is mounted | worn.

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態の音波発信器は、大深度下での耐水圧性能を有するとともに小型化に好適なものである。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態ないし変形例は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The sound wave transmitter of this embodiment has water pressure resistance performance at a large depth and is suitable for miniaturization.
The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio, etc. is different from the actual one, and some parts have different dimensional relationships and ratios among the drawings. In addition, the embodiments and modifications described below illustrate apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes materials, shapes, and the like of components. The structure, arrangement, etc. are not specified in the following embodiments.

図1に示すように、この音波発信器10は、密封構造を有する水密性の筐体1と、この筐体1内に設けられて振動板2を振動させる発振器3と、を備える。筐体1は、円板状の底面部1aと、円筒状の側面を構成する円筒部1bと、を有する。この例では、筐体1の底面部1aと対向する開口側に円板状の振動板2が同軸上に装着されている。
底面部1aと円筒部1bとは相互にインロー嵌合されるとともに、底面部1aの外周面と円筒部1bの内周面との間が、Oリング34用いた封止部材により止水され、外部からの液体および不純物の内部への浸入が防止されている。振動板2は、円筒部1bの前側(同図(a)右側)に振動可能なように柔に支持され、振動板2を含む周壁で画成された自身内部に空隙部Eが形成されている。
As shown in FIG. 1, the sound wave transmitter 10 includes a watertight case 1 having a sealing structure, and an oscillator 3 provided in the case 1 to vibrate the diaphragm 2. The housing 1 has a disk-shaped bottom portion 1a and a cylindrical portion 1b constituting a cylindrical side surface. In this example, a disk-shaped diaphragm 2 is coaxially mounted on the opening side facing the bottom surface portion 1 a of the housing 1.
The bottom surface portion 1a and the cylindrical portion 1b are inlay-fitted with each other, and the space between the outer peripheral surface of the bottom surface portion 1a and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 1b is stopped by a sealing member using an O ring 34, Infiltration of liquid and impurities from the outside into the interior is prevented. The diaphragm 2 is flexibly supported so as to be able to vibrate on the front side (right side in FIG. 6A) of the cylindrical portion 1b, and a space E is formed inside itself defined by a peripheral wall including the diaphragm 2. There is.

底面部1aの外側面には、円環状の支持フランジ5を介して支持パイプ4が同軸上に装着されている。支持フランジ5は、底面部1aの外側面に複数の固定ボルト32で固定されている。支持フランジ5の装着面と底面部1aの外側面との間はOリング35用いた封止部材により止水され、外部からの液体および不純物の内部への浸入が防止されている。なお、この例では、支持パイプ4と支持フランジ5との接続部には、その周囲を覆うようにMCナイロン製のカバー36で覆われている。   A support pipe 4 is coaxially mounted on an outer side surface of the bottom portion 1 a via an annular support flange 5. The support flange 5 is fixed to the outer surface of the bottom portion 1 a by a plurality of fixing bolts 32. A sealing member using an O-ring 35 is used to stop water between the mounting surface of the support flange 5 and the outer surface of the bottom portion 1a to prevent the liquid and impurities from entering the inside from the outside. In this example, the connecting portion between the support pipe 4 and the support flange 5 is covered with a MC nylon cover 36 so as to cover the periphery.

発振器3は、振動板2により音波を発振させるために、磁歪(じわい)により振動する超磁歪アクチュエータであって、図示を省略する、柱状の超磁歪素子と、超磁歪素子の外部に配置されたコイルと、皿バネ等により構成される。コイルはエナメル線等により形成されているので、コイルとケーブル8との接続部分が防水されていれば、発振器3は、水中に置かれた状態であってもショートすることなく正常に動作する。   The oscillator 3 is a super magnetostrictive actuator that vibrates by magnetostriction (distortion) in order to oscillate a sound wave by the diaphragm 2, and is disposed outside the giant magnetostrictive element and a columnar giant magnetostrictive element (not shown). And a disc spring and the like. Since the coil is formed of an enameled wire or the like, if the connection portion between the coil and the cable 8 is waterproofed, the oscillator 3 operates normally without shorting even if it is placed in water.

本実施形態の発振器3は、超磁歪素子の変位方向が、筐体1の開口部(つまり振動板2の装着されている部分)と底面部1aとの対向方向に一致するように筐体1の内部の中心と同軸上に収められている。発振器3は、その基端面が複数の固定ボルト31によって底面部1aに固定され、円板状の振動板2の中心と同軸上に配置されている。
筐体1の底面部1aは、発振器3から導出された二本のケーブル8を筐体1の内部から外部に引き出す引き出し穴が形成されるとともに、それ以外の部分については筐体1が水中等の液中に置かれたときに、筐体1の外部の水等の液体が筐体1の内部に浸入することを防止している。
The oscillator 3 of this embodiment has the housing 1 such that the displacement direction of the giant magnetostrictive element coincides with the facing direction of the opening of the housing 1 (that is, the portion on which the diaphragm 2 is mounted) and the bottom portion 1a. Coaxially with the inner center of the The base surface of the oscillator 3 is fixed to the bottom portion 1 a by a plurality of fixing bolts 31, and the oscillator 3 is disposed coaxially with the center of the disk-shaped diaphragm 2.
The bottom portion 1a of the housing 1 is formed with a drawing hole for drawing out the two cables 8 drawn from the oscillator 3 from the inside of the housing 1 to the outside, and the housing 1 is underwater etc. for the other parts. The liquid such as water outside the housing 1 is prevented from infiltrating the inside of the housing 1 when placed in the liquid.

二本のケーブル8は、発振器3を構成するコイルの両端それぞれに接続され、底面部1aを介して筐体1の外部に引き出されている。ケーブル8には電源が接続され、電源からケーブル8に電力が供給されると、発振器3の超磁歪アクチュエータが振動し、その振動により振動板2が振動して低周波数の音波を発信するようになっている。   The two cables 8 are connected to both ends of the coil constituting the oscillator 3 and are drawn out of the housing 1 through the bottom surface portion 1 a. When a power supply is connected to the cable 8 and power is supplied from the power supply to the cable 8, the super magnetostrictive actuator of the oscillator 3 vibrates, and the vibration vibrates the diaphragm 2 to emit a low frequency sound wave. It has become.

本実施形態では、振動板2の裏面中心には雌ねじが形成され、発振器3の出力端の先端には雄ねじが形成されており、発振器3の出力端が振動板2の裏面の雌ねじに螺合されて固定ナット33により固定されている。
なお、発振器3を構成する超磁歪アクチュエータの個数は1個に限定されない。例えば、複数の超磁歪アクチュエータが、超磁歪素子の変位方向が筐体1の開口部と底面部1aとの対向方向に一致するように筐体1に収められ、各超磁歪アクチュエータの出力端が振動板2と接続され、基端が底面部1aに支持された構成としてもよい。
In the present embodiment, a female screw is formed at the center of the back surface of the diaphragm 2, and a male screw is formed at the end of the output end of the oscillator 3. The output end of the oscillator 3 is screwed into the female screw on the back surface of the diaphragm 2. It is fixed by the fixing nut 33.
The number of super magnetostrictive actuators constituting the oscillator 3 is not limited to one. For example, a plurality of giant magnetostrictive actuators are housed in the housing 1 such that the displacement direction of the giant magnetostrictive element coincides with the facing direction of the opening of the housing 1 and the bottom portion 1a, and the output end of each giant magnetostrictive actuator is It may be connected to the diaphragm 2, and the base end may be supported by the bottom surface portion 1a.

振動板2は、発振器3の振動に伴って振動し、低周波数の音波を発信する板であって、本実施形態では、2枚のパッキン6が振動板2の周縁部に形成された円環状の支持部を軸方向両側から挟んだ状態で筐体1の開口部に配置されている。振動板2の形状は、筐体1の開口部よりも小さい円板状である。
本実施形態のパッキン6は、同軸上に円環状に形成されたクッションゴムであって、軸方向内側の第一パッキン6aは、筐体1の側端部1dの内外径と同等の径を有し、軸方向外側の第二パッキン6bは、筐体1の側端部1dの外径と同等の径を有する。
The diaphragm 2 is a plate that vibrates with the vibration of the oscillator 3 and transmits a low frequency sound wave, and in the present embodiment, an annular ring in which the two packings 6 are formed on the peripheral portion of the diaphragm 2. The support portion is disposed at the opening of the housing 1 in a state in which the support portion is sandwiched from both sides in the axial direction. The shape of the diaphragm 2 is a disk shape smaller than the opening of the housing 1.
The packing 6 of the present embodiment is a cushion rubber coaxially formed in an annular shape, and the axially inner first packing 6 a has a diameter equal to the inner and outer diameters of the side end 1 d of the housing 1. The axially outer second packing 6 b has a diameter equal to the outer diameter of the side end 1 d of the housing 1.

2枚のパッキン6は、振動板2に設けられている円環状の支持部と重なるように、筐体1の側端部2bとキャップ状の振動板保持ナット7とにより挟まれて柔に接続されている。パッキン6は、振動板2と側面部1bとの空間を埋め、筐体1の内部の空隙部Eは密閉状態となる。空隙部Eは、筐体内部と発振器3との間が水等の液体で満たされる。
パッキン6は、可撓性を有するものであれば、ゴム以外のパッキンに置き換えられてもよい。振動板2と筐体1の側端部2bとのクリアランスが適切に設けられると、音波発信器10が液中に配置された場合、音波発信器10の外部の液圧によるパッキン6の変形及び破損を防ぐことができる。クリアランスは、パッキン6の材質、厚み及び、音波発信器10の外部の液圧等の条件により適切に変更される。
The two packings 6 are sandwiched between the side end 2 b of the housing 1 and the cap-like diaphragm holding nut 7 so as to overlap with the annular support provided on the diaphragm 2. It is done. The packing 6 fills the space between the diaphragm 2 and the side surface portion 1 b, and the space E inside the housing 1 is sealed. The space E is filled with a liquid such as water between the inside of the case and the oscillator 3.
The packing 6 may be replaced by packing other than rubber as long as it has flexibility. If the clearance between the diaphragm 2 and the side end 2b of the housing 1 is properly provided, the deformation of the packing 6 due to the liquid pressure outside the sound wave transmitter 10 when the sound wave transmitter 10 is disposed in the liquid It can prevent damage. The clearance is appropriately changed depending on the material and thickness of the packing 6 and the conditions such as the fluid pressure outside the sound wave transmitter 10 and the like.

本実施形態の筐体1は、円筒部1bに対して、底面部1aの内面に接する位置に、二つの注排水ボルト26が、周方向に180度離隔した位置にOリングを介装した状態で着脱可能に装着されている。これにより、空隙部Eを液体で満たす際は、まず、上下の注排水ボルト26を取り外すとともに、振動板2を下方に向け底面部1aを上方に向けた姿勢とする。そして、一方の注排水ボルト26の装着穴から注水するとともに、他方の注排水ボルト26の装着穴から排気をする。   The housing 1 of the present embodiment has the O-ring interposed at a position at which two water supply and drainage bolts 26 are separated by 180 degrees in the circumferential direction at a position in contact with the inner surface of the bottom surface 1a with respect to the cylindrical portion 1b. It is attached in a removable manner. Thus, when filling the space E with liquid, first, the upper and lower water supply and drainage bolts 26 are removed, and the diaphragm 2 is directed downward and the bottom surface portion 1a is directed upward. Then, the water is supplied from the mounting hole of one of the water supply and discharge bolts 26 and the air is exhausted from the mounting hole of the other water supply and discharge bolt 26.

次いで、他方の注排水ボルト26の装着穴から注液が排出されたら他方の注排水ボルト26を装着穴に装着し、さらに、その状態で引き続き一方の注排水ボルト26の装着穴からオーバーフローするまで注水を継続する。その後、一方の注排水ボルト26の装着穴から注液がオーバーフローしたら、筐体内部と発振器3との間が液体で満たされたと判断し、一方の注排水ボルト26を装着することにより、空隙部Eを液体によって満たすことができる。
これにより、この音波発信器10は、発振器3が振動板2を内面側から支持し、可撓性を有するパッキン6が振動板2及び側端部2bに介装された状態で接続しているので、振動板2は筐体1に拘束されることなく振動板2と筐体1とは相対的に変位し、大深度の水圧でも振動板2が振動可能になっている。
Next, when the injection is drained from the mounting hole of the other pouring / draining bolt 26, the other pouring / draining bolt 26 is attached to the mounting hole, and in that state, until the overflowing from the mounting hole of one feeding / draining bolt 26 continues Continue water injection. Thereafter, when the injection overflows from the mounting hole of one of the water supply and discharge bolts 26, it is determined that the space between the inside of the housing and the oscillator 3 is filled with the liquid, and the one water supply and discharge bolt 26 is attached. E can be filled with liquid.
Thus, in the sound wave transmitter 10, the oscillator 3 supports the diaphragm 2 from the inner surface side, and the flexible packing 6 is connected in a state of being interposed between the diaphragm 2 and the side end 2b. Therefore, the diaphragm 2 and the housing 1 are displaced relative to each other without being restrained by the housing 1, and the diaphragm 2 can be vibrated even with a large water pressure.

ここで、この音波発信器10は、筐体1に付設されて筐体外部の液体の筐体内部への侵入を防止した状態で筐体1の外部の液圧と筐体1の内部の液圧とを均衡させる圧力均衡手段である圧力均衡プラグ20を備えている。
筐体1の円筒部1b側面には、圧力均衡プラグ20の装着部2cが径方向に沿って貫通形成されている。装着部2cの内周面には雌ねじが形成されている。圧力均衡プラグ20は、中空円筒状のシリンダ21を有し、このシリンダ21の外周面に形成された雄ねじが、装着部2cの雌ねじに螺合されている。圧力均衡プラグ20と筐体1の装着部1cとの間は、例えば液体パッキン材等を用いた不図示の封止部材により止水され、外部からの液体および不純物の内部への浸入が防止されている。
Here, the sound wave transmitter 10 is attached to the housing 1 to prevent the liquid outside the housing from invading the inside of the housing, and the liquid pressure outside the housing 1 and the liquid inside the housing 1 A pressure balancing plug 20 is provided which is a pressure balancing means for balancing pressure.
The mounting portion 2 c of the pressure balancing plug 20 is formed to penetrate along the radial direction on the side surface of the cylindrical portion 1 b of the housing 1. An internal thread is formed on the inner peripheral surface of the mounting portion 2c. The pressure balancing plug 20 has a hollow cylindrical cylinder 21, and a male screw formed on the outer peripheral surface of the cylinder 21 is screwed into a female screw of the mounting portion 2 c. The space between the pressure balancing plug 20 and the mounting portion 1c of the housing 1 is stopped by a sealing member (not shown) using, for example, a liquid packing material or the like to prevent the liquid and impurities from entering the inside from the outside. ing.

詳しくは、圧力均衡プラグ20は、筐体1に付設される中空円筒状のシリンダ21と、シリンダ21内に収嵌された中実円筒状のピストン22と、を有する。シリンダ21の下部(空隙部Eの側)には、径方向内側に張り出すように円環状の係合部21tが形成されており、係合部21tの内径部分が、空隙部E内部側圧力の受容部になっている。
係合部21tの内径は、ピストン22の外径よりも小径とされ、内装されているピストン22は、係合部21tの上面よりも下方へのピストン22の移動が防止される。また、ピストン22の外周面の略中央には凹の円環状溝が形成され、この凹の円環状溝に装着されたOリング25によりシリンダ21の内周面との間が止水され、外部からの液体および不純物の内部への浸入が防止されている。
Specifically, the pressure balancing plug 20 has a hollow cylindrical cylinder 21 attached to the housing 1 and a solid cylindrical piston 22 fitted in the cylinder 21. An annular engaging portion 21t is formed at the lower portion (side of the void portion E) of the cylinder 21 so as to protrude radially inward, and the inner diameter portion of the engaging portion 21t is the pressure on the inner side of the void portion E. It has become a part of
The inner diameter of the engaging portion 21 t is smaller than the outer diameter of the piston 22, and the piston 22 mounted inside is prevented from moving below the upper surface of the engaging portion 21 t. In addition, a concave annular groove is formed substantially at the center of the outer peripheral surface of the piston 22, and the O ring 25 mounted in the concave annular groove stops the water between the inner peripheral surface of the cylinder 21 and the outside Infiltration of liquid and impurities from the inside is prevented.

シリンダ21の上部には、内周面に雌ねじが形成され、この雌ねじに対し、外周面に雄ねじが形成された円環状のキャップ23が、シリンダ21の上部側から装着されている。円環状のキャップ23の中央の貫通穴23hが外部の液を導入する導入口になっており、この貫通穴23hから導入された外部の液圧が、ピストン22の上面22mを、軸方向下方(空隙部Eの側)に向けて押圧するように構成されている。
これにより、圧力均衡プラグ20は、ピストン22の上面22mが押圧されると、筐体外部の液圧に筐体内部の液圧を均衡させるように(換言すれば、筐体外部の液圧と筐体内部の液圧とを同一にするように)、内外の圧力差に応じて、ピストン22が軸方向に沿ってスライド移動するようになっている。
An internal thread is formed on the inner peripheral surface at the top of the cylinder 21, and an annular cap 23 having an external thread formed on the outer peripheral surface is attached to the internal thread from the upper side of the cylinder 21. The central through hole 23 h of the annular cap 23 is an introduction port for introducing the external liquid, and the external hydraulic pressure introduced from the through hole 23 h is axially below the upper surface 22 m of the piston 22 ( It is comprised so that it may press toward the space | gap part E side).
Thus, when the upper surface 22m of the piston 22 is pressed, the pressure balancing plug 20 balances the fluid pressure inside the case with the fluid pressure outside the case (in other words, with the fluid pressure outside the case The piston 22 is slid along the axial direction according to the pressure difference between the inside and the outside so as to equalize the fluid pressure inside the housing.

さらに、本実施形態の圧力均衡プラグ20は、振動板の振動に伴う圧力均衡手段自体の振動を防止する振動防止手段を有する。本実施形態の振動防止手段は、中実円筒状に形成された多孔質ゴム製の弾性部材24である。この弾性部材24は、ピストン22と同径に外径が形成されており、ピストン22のスライド移動方向に対向するようにシリンダ21内の空隙部E側を充填するように内装されている。
つまり、この圧力均衡プラグ20は、スライド移動するピストン22と、ピストン22の振動を防止する弾性部材24と、を同軸上に併設した二重構造になっている。シリンダ21の下部には、係合部21tの上面に弾性部材24下面が当接することにより、係合部21tの上面よりも下方への弾性部材24の移動が拘束されている。
Furthermore, the pressure balancing plug 20 of the present embodiment has vibration preventing means for preventing the vibration of the pressure balancing means itself accompanying the vibration of the diaphragm. The vibration preventing means of the present embodiment is a porous rubber elastic member 24 formed in a solid cylindrical shape. The elastic member 24 has an outer diameter equal to the diameter of the piston 22 and is internally mounted so as to fill the space E side in the cylinder 21 so as to face the sliding movement direction of the piston 22.
That is, the pressure balancing plug 20 has a double structure in which the piston 22 that slides and the elastic member 24 that prevents the vibration of the piston 22 are coaxially arranged. In the lower part of the cylinder 21, the lower surface of the elastic member 24 abuts on the upper surface of the engaging portion 21t, thereby restraining movement of the elastic member 24 below the upper surface of the engaging portion 21t.

次に、上記音波発信器10を装備したシールドマシンによるトンネル掘削例について説明する。図3に示すように、音波発信器10は、地中施工時の位置検出に用いられる例であり、同図では、都市部Cにおいて、大深度地下UGでシールドマシン40により地中施工を行っているイメージを示している。
ここで、トンネル工事やボーリング工事等の地下構造物の施工では、地中での現在位置を正確に把握した上で、計画の線形に沿って施工を進行させる。地中での現在位置(計測点)を正確に検出する方法として、座標が既知である3点以上の受信点に対してシールドマシン等の掘進機に設けられた音波発信器10から音波を発信し、各受信点までの伝播時間を測定することにより掘進機の位置を算出する。
Next, an example of tunnel excavation by a shield machine equipped with the sound wave transmitter 10 will be described. As shown in FIG. 3, the sound wave transmitter 10 is an example used for position detection at the time of underground installation, and in the same figure, in the urban area C, underground installation is performed by the shield machine 40 in deep underground UG. Shows an image.
Here, in the construction of an underground structure such as a tunnel construction or a boring construction, the construction will be progressed along the line of the plan after accurately grasping the current position in the ground. As a method of accurately detecting the current position (measurement point) in the ground, a sound wave is transmitted from a sound wave transmitter 10 provided in a digging machine such as a shield machine at three or more reception points whose coordinates are known. The position of the excavator is calculated by measuring the propagation time to each receiving point.

すなわち、同図に示すように、このシールドマシン(掘進機)40には、バルクヘッド41の適所に、音波発信器10が装備された挿入装置50が配置され、この挿入装置50の備える押引手段による軸方向での前後作動により、音波発信器10を発信位置と、退避位置とに移動可能になっている。なお、挿入装置50については、周知技術(例えば特開2010−59676号公報参照)を採用できるので詳細な説明は省略する。   That is, as shown in the figure, in the shield machine (boring machine) 40, the insertion device 50 equipped with the sound wave transmitter 10 is disposed at an appropriate position of the bulkhead 41, and the push-pull provided in the insertion device 50 is provided. By the back and forth operation in the axial direction by the means, the sound wave transmitter 10 can be moved between the transmitting position and the retracted position. In addition, about the insertion apparatus 50, since a well-known technique (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-59676) can be employ | adopted, detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態では、同図に示すように、シールドマシン40の内側から発振器10を切羽側に配置し、シールドマシン40の地中位置検出を行う。なお、本実施形態では、シールドマシン40に使用する例を示すが、例えばTBM(トンネルボーリングマシン)や推進機等に使用してもよく、本発明の音波発信器に適用する掘進機はシールドマシンに限定されない。
シールドマシン40は、掘削を行うカッタヘッド41と、カッタヘッド41の後方に位置されてシールドマシン40の内部の各種設備を防護するシールド部42と、を有する。シールド部42の前部分はバルクヘッド43により仕切られ、カッタヘッド41とバルクヘッド43との間に、カッタヘッド41により掘削された土砂が一時的に堆積されるチャンバ45が形成されている。
In this embodiment, as shown to the same figure, the oscillator 10 is arrange | positioned at the face side from the inner side of the shield machine 40, and the underground position detection of the shield machine 40 is performed. In this embodiment, an example used for the shield machine 40 is shown, but it may be used, for example, for a TBM (tunnel boring machine) or a propulsion unit, and the excavator used for the sound wave transmitter of the present invention is a shield machine It is not limited to.
The shield machine 40 has a cutter head 41 for excavating, and a shield portion 42 located behind the cutter head 41 to protect various facilities inside the shield machine 40. A front portion of the shield portion 42 is partitioned by a bulkhead 43, and a chamber 45 in which the soil excavated by the cutterhead 41 is temporarily deposited is formed between the cutterhead 41 and the bulkhead 43.

バルクヘッド43には開口部44が形成され、挿入装置50により、シールド部42内から音波発信器10を切羽側に挿入可能に構成される。ここで、シールドマシン40の外側に設置される音波発信器10は、振動や衝撃に弱く、故障や破損する可能性があるところ、本実施形態では、挿入装置50がバルクヘッド43に固定され、地中位置検出時に、開口部44から切羽側に音波発信器10を挿入して計測後に回収するので、音波発信器10の故障や破損が防止される。   An opening 44 is formed in the bulkhead 43, and the insertion device 50 is configured to be able to insert the sound wave transmitter 10 from the inside of the shield portion 42 to the face side. Here, the sound wave transmitter 10 installed on the outside of the shield machine 40 is weak to vibration and impact, and there is a possibility of failure or breakage. In the present embodiment, the insertion device 50 is fixed to the bulkhead 43. At the time of ground position detection, since the sound wave transmitter 10 is inserted from the opening 44 to the face side and collected after measurement, failure or damage of the sound wave transmitter 10 is prevented.

都市部Cにおいては、所定の位置に受信ユニットが設置される。同図の例では、シールドマシン40による地中施工位置の前方の例えば25〜100m程度離隔した位置において地上から竪穴65、75が穿孔される。そして、これら竪穴65、75内に、第一受信ユニット60は、3つの受信器61,62,63が装着されたケーブル64を垂下させ、第二受信ユニット70は、3つの受信器71,72,73が装着されたケーブル74を垂下させた状態で待機する。   In the urban area C, a receiving unit is installed at a predetermined position. In the example of the same figure, the weir holes 65 and 75 are drilled from the ground at a position separated by, for example, about 25 to 100 m in front of the underground installation position by the shield machine 40. The first receiving unit 60 then hangs down the cable 64 on which the three receivers 61, 62, 63 are mounted, and the second receiving unit 70 receives the three receivers 71, 72. , 73 are suspended in a suspended state.

シールドマシン40の地中位置検出時は、まず、シールドマシン40による掘削を停止し、カッタヘッド41に形成された不図示のスリットまたは開口をバルクヘッド43の開口部44の位置に対応するようにカッタヘッド41の位置を調整する。次に、挿入装置50が備える圧力調整バルブを操作することにより管路内の圧力と切羽側の圧力差を同等にする。そして、押引手段により挿入管を切羽側に押し込むことで音波発信器10を切羽側に配置する。   When detecting the underground position of the shield machine 40, first, the excavation by the shield machine 40 is stopped, and a slit or opening (not shown) formed in the cutter head 41 corresponds to the position of the opening 44 of the bulkhead 43. The position of the cutter head 41 is adjusted. Next, by operating the pressure control valve provided in the insertion device 50, the pressure in the conduit and the pressure difference on the face side are equalized. Then, the sound wave transmitter 10 is disposed on the face side by pushing the insertion tube to the face side by the pushing and pulling means.

音波発信器10が所定の位置に配置されたら、音波発信器10を稼働して、音波発信器10による計測作業を実施する。第一受信ユニット60および第二受信ユニット70は、3つの受信器61,62,63、および3つの受信器71,72,73の座標が既知であるため、これら3点の受信点に対してシールドマシン40に設けられた音波発信器10から音波Sを発信し、各受信点までの伝播時間を測定することによりシールドマシン40の位置を算出できる。
計測後、押引手段を操作することにより音波発信器10をバルクヘッド43内に引き込んでからゲートを閉じ、挿入装置50が備えるドレンバルブを開いて管路内の水や土砂を排出する。音波発信器10は、挿入装置50が備える保護ケースにより保護されているため、掘削土砂内に挿入した際に音波発信器10に損傷が生じることが防止される。
When the sound wave transmitter 10 is placed at a predetermined position, the sound wave transmitter 10 is operated to carry out measurement work by the sound wave transmitter 10. Since the coordinates of the first receiver unit 60 and the second receiver unit 70 are known for the three receivers 61, 62, 63 and the three receivers 71, 72, 73, the reception points for these three reception points are used. The position of the shield machine 40 can be calculated by transmitting the sound wave S from the sound wave transmitter 10 provided in the shield machine 40 and measuring the propagation time to each receiving point.
After measurement, the sound wave transmitter 10 is drawn into the bulkhead 43 by operating the pushing and pulling means, and then the gate is closed, and the drain valve provided in the insertion device 50 is opened to drain water and earth in the pipeline. The sound wave transmitter 10 is protected by a protective case provided in the insertion device 50, so that the sound wave transmitter 10 is prevented from being damaged when inserted into excavated soil.

次に、上述した音波発信器10の作用効果について説明する。
上述したように、本実施形態の音波発信器10は、水密性の筐体1と、筐体1の底面部1aに支持された発振器3と、発振器3の先端に支持された振動板2と、筐体1と振動板2との間を柔に接続する可撓性を有する接続部であるパッキン6と、を備えるので、水中及び土中で効率よく音波を発信できる。
Next, the operation and effect of the above-described sound wave transmitter 10 will be described.
As described above, the sound wave transmitter 10 according to this embodiment includes the watertight housing 1, the oscillator 3 supported by the bottom portion 1 a of the housing 1, and the diaphragm 2 supported by the tip of the oscillator 3. Since the packing 6 which is a flexible connection portion for flexible connection between the housing 1 and the diaphragm 2 is provided, sound waves can be efficiently transmitted in water and soil.

特に、本実施形態の音波発信器10は、水密に画成された筐体1内の空隙部Eが液体で満たされ、発振器3は、超磁歪アクチュエータが駆動力の大きい超磁歪素子を有しているため、音波発信器10の振動板2は、大深度の水圧でも音波を発信できる。
つまり、発振器3を構成する超磁歪素子は、電磁コイルで駆動するため、低周波数の音波を発信できる。発振器3の超磁歪アクチュエータは、通常のアンプで動作させることができ、セラミック方式のような特殊な高電圧出力装置は不要である。また、発振器3を構成する超磁歪素子は駆動力が大きく、円筒部1bの直径等の筐体1のサイズに応じて筐体1の内部に収められるアクチュエータサイズを選定できる。また、構造がシンプルなので装置を小型化できる。
In particular, in the sound wave transmitter 10 of the present embodiment, the space E in the watertightly defined housing 1 is filled with the liquid, and the oscillator 3 has a giant magnetostrictive element whose giant magnetostrictive actuator has a large driving force. Thus, the diaphragm 2 of the sound wave transmitter 10 can transmit sound waves even at a large water pressure.
That is, since the super magnetostrictive element constituting the oscillator 3 is driven by the electromagnetic coil, it can transmit a low frequency sound wave. The super magnetostrictive actuator of the oscillator 3 can be operated by a normal amplifier, and a special high voltage output device such as a ceramic type is not necessary. The super magnetostrictive element constituting the oscillator 3 has a large driving force, and the size of the actuator accommodated in the inside of the housing 1 can be selected according to the size of the housing 1 such as the diameter of the cylindrical portion 1b. In addition, since the structure is simple, the device can be miniaturized.

よって、本実施形態の音波発信器10は、大深度下での信頼性の高い耐圧性を有し、大深度の水圧に耐えて所望の音波を発信できる。また、超磁歪素子の駆動力が大きいので音波発信器10を小型化できる。そして、この水中音波発信器10は、振動板2を含む周壁で画成された自身内部の空隙部Eが液体で満たされているので、空気室部分が存在しなくなるため、理論的には1万m以上の水深度でも正常に動作することができる。   Therefore, the sound wave transmitter 10 according to the present embodiment has high pressure resistance with high reliability at a large depth, and can withstand a large water pressure to transmit a desired sound wave. Further, since the driving force of the giant magnetostrictive element is large, the acoustic wave transmitter 10 can be miniaturized. And since this underwater sound wave transmitter 10 is filled with the internal space E formed by the peripheral wall including the diaphragm 2 with the liquid, there is no air chamber portion, so theoretically 1 It can operate normally even at water depths of 10,000 m or more.

さらに、本実施形態の水中音波発信器10は、図4に示すように、筐体1に付設されて筐体1外部の水等の液体の筐体1内への侵入を防止した状態で筐体1外部の液圧に筐体1内部の液圧を均衡させる圧力均衡プラグ20を備えるので、同図(a)〜(b)に示すように、振動板2は、大深度の水圧下であっても音波を安定した状態で発信できる。
つまり、この圧力均衡プラグ20は、同図(a)に示すように、筐体1外部の液圧が低い状態のときには、ピストン22の上面22mが押圧される力も弱いため、多孔質ゴム製の弾性部材24が伸長状態となり、シリンダ21内のピストン22のスライド位置も、内外の圧力が低圧に応じた筐体1外部寄りの低圧均衡位置に保持される。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the underwater acoustic wave transmitter 10 according to the present embodiment is attached to the housing 1 to prevent the liquid such as water from entering the housing 1 from entering the housing 1. Since the pressure balancing plug 20 for balancing the fluid pressure inside the housing 1 with the fluid pressure outside the body 1 is provided, as shown in FIGS. (A) and (b), the diaphragm 2 is under deep water pressure. Even if it can, sound waves can be transmitted in a stable state.
That is, as shown in FIG. 6A, when the fluid pressure outside the housing 1 is low, the pressure balancing plug 20 is also weak in the force with which the upper surface 22m of the piston 22 is pressed. The elastic member 24 is in the extended state, and the sliding position of the piston 22 in the cylinder 21 is also held at the low pressure equilibrium position near the outside of the housing 1 according to the low pressure in the inner and outer pressure.

これに対し、同図(b)に示すように、大深度の水圧下にて、筐体1外部の液圧が高い状態のときは、筐体1外部の液圧によりピストン22の上面22mが押圧されると、筐体外部の液圧に筐体内部の液圧を均衡させるように(換言すれば、筐体外部の液圧と筐体内部の液圧とを同一にするように)、内外の圧力差に応じて、ピストン22が軸方向に沿って空隙部E内部側にスライド移動し、高圧に応じた筐体1内部寄りの高圧均衡位置に保持される。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the fluid pressure outside the case 1 is high under a large water pressure, the fluid pressure outside the case 1 causes the upper surface 22m of the piston 22 to be When pressed, the fluid pressure inside the casing is made equal to the fluid pressure outside the casing (in other words, the fluid pressure outside the casing and the fluid pressure inside the casing are equalized), In response to the pressure difference between the inside and the outside, the piston 22 slides in the axial direction in the space E side, and is held at the high pressure equilibrium position near the inside of the housing 1 according to the high pressure.

これにより、筐体1の内外の圧力を均衡させることで、振動板2に作用する筐体1内外の圧力差を打ち消して、発振器3の内部の素子への外圧の作用を低減できる。そのため、素子を耐圧仕様とすることが不要となる。よって、音波発信器10が大深度下で使用される場合であっても、装置の大型化、高コスト化を抑えコンパクトな構成により高水圧下で音波を発生させることができる。特に、ピストン22が軸方向に沿って空隙部E内をスライド移動する動作は、筐体外部の液体の筐体内部への侵入を防止した状態で行われるため、土中の砂や石等の不純物が多い状況下であっても、外部からの液体および不純物の内部への浸入が確実に防止できる。   Thus, by equalizing the pressure inside and outside the housing 1, the pressure difference between the inside and outside of the housing 1 acting on the diaphragm 2 can be cancelled, and the action of the external pressure on the elements inside the oscillator 3 can be reduced. Therefore, it is not necessary to set the element to withstand voltage specifications. Therefore, even when the sound wave transmitter 10 is used at a large depth, it is possible to generate a sound wave under high water pressure by suppressing the size increase and cost increase of the device and by the compact configuration. In particular, the sliding movement of the piston 22 in the space E along the axial direction is performed in a state in which the liquid outside the housing is prevented from entering the inside of the housing, and thus sand, stone, etc. in the soil Even in a situation where there are many impurities, it is possible to reliably prevent the liquid and impurities from entering the inside from the outside.

ここで、本実施形態の音波発信器10は、圧力均衡プラグ20により、音波発信器10内外の圧力を均衡させた状態で音波を発信した場合、図4(c)に示すように、発振器3の超磁歪アクチュエータに通電し、超磁歪素子が伸長して、超磁歪素子が振動板2を外側に押し出すことにより圧力波を発生させる。
このとき、同図に示すように、超磁歪素子の伸びた分だけ筐体1内部の空隙部Eの体積が増加することになる。筐体1内部の圧力は、上述した圧力均衡プラグ20の調圧作用により外圧と同等になっているものの、空隙部Eの体積の増加に伴って、筐体1内には負圧がかかる。そのため、圧力均衡プラグ20は、同図に示すように、筐体内外の圧力を均衡させるように、シリンダ21内部のピストン22が、筐体1の空隙部E側に引き込まれるように更にスライド移動する。
Here, in the case where the sound wave transmitter 10 of the present embodiment transmits a sound wave in a state where the pressure inside and outside the sound wave transmitter 10 is balanced by the pressure balance plug 20, as shown in FIG. The super-magnetostrictive actuator is energized, the super-magnetostrictive element expands, and the extra-magnetostrictive element pushes the diaphragm 2 outward to generate a pressure wave.
At this time, as shown in the figure, the volume of the air gap E inside the housing 1 is increased by the amount of extension of the giant magnetostrictive element. Although the pressure inside the housing 1 is equal to the external pressure by the pressure regulation action of the pressure balancing plug 20 described above, negative pressure is applied to the inside of the housing 1 as the volume of the space E increases. Therefore, as shown in the drawing, the pressure balancing plug 20 further slides so that the piston 22 inside the cylinder 21 is drawn toward the gap E side of the housing 1 so as to balance the pressure inside and outside the housing. Do.

このスライド移動により、音波発信器10からは、振動板2から発せられる音波の他に、圧力均衡プラグ20から、振動板2から発せられる音波とは逆位相の音波が発生することになる。そのため、この逆位相の音波が振動板2から発した音波を減衰させる懸念が生じる。
そこで、本実施形態では、振動板2の振動時における圧力均衡プラグ20内部のピストン22の振動を防止する振動防止手段として、シリンダ21内部に多孔質ゴム製の弾性部材24を内装した二重構造を設けているので、振動板2の振動時における圧力均衡手段自体の振動を防止し、圧力均衡プラグ20からの逆位相の音波の発生が防止される。なお、圧力均衡手段の固有振動数が、振動板2の発信する振動数から外れるように設けられていることは好ましく、本実施形態においても、圧力均衡プラグ20のピストン22の固有振動数は、振動板2の発信する振動数から外れるように設けられている。
Due to this slide movement, in addition to the sound waves emitted from the vibration plate 2, the sound wave transmitter 10 generates sound waves in reverse phase to the sound waves emitted from the vibration plate 2 from the pressure balancing plug 20. Therefore, there is a concern that the sound wave of this antiphase will attenuate the sound wave emitted from the diaphragm 2.
Therefore, in the present embodiment, a double structure in which an elastic member 24 made of porous rubber is installed inside the cylinder 21 as a vibration preventing means for preventing the vibration of the piston 22 inside the pressure balancing plug 20 when the diaphragm 2 vibrates. Therefore, the pressure balance means itself is prevented from vibrating when the diaphragm 2 vibrates, and generation of sound waves of opposite phase from the pressure balance plug 20 is prevented. In addition, it is preferable that the natural frequency of the pressure balancing means is provided so as to deviate from the frequency of the vibration plate 2 to transmit, and also in the present embodiment, the natural frequency of the piston 22 of the pressure balancing plug 20 is It is provided so as to deviate from the oscillation frequency of the diaphragm 2.

以上説明したように、この音波発信器10は、大深度下での信頼性の高い作動性および耐圧性を有するとともに小型化に好適である。なお、本発明に係る音波発信器は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、パッキン6は、本発明に係る音波発信器の接続部の一例であり、パッキン6は2枚用意されなくてもよい。例えば、1枚のパッキン6と二枚の振動板2とが重ね合わされ、パッキン6の外周が筐体1の円筒部1bに柔に接続されていてもよい。
As described above, this sound wave transmitter 10 is suitable for downsizing while having highly reliable operation and pressure resistance at large depths. In addition, the sound wave transmitter which concerns on this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible if it does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the packing 6 is an example of the connection portion of the sound wave transmitter according to the present invention, and two pieces of the packing 6 may not be prepared. For example, one packing 6 and two diaphragms 2 may be superimposed, and the outer periphery of the packing 6 may be flexibly connected to the cylindrical portion 1 b of the housing 1.

要するに、可撓性を有するパッキン6は、振動板2及び円筒部1b相互を柔に接続していればよい。パッキン6等による接続部は、振動板2と円筒部1bとの間を埋める、ゴム等の可撓性を有するものであって、振動板2及び円筒部1相互を柔に接続していれば、筐体1の上部での内部と外部とが遮断され、かつ、振動板2が筐体1に拘束されることなく振動することができる。   In short, the flexible packing 6 only needs to flexibly connect the diaphragm 2 and the cylindrical portion 1b. The connection part by the packing 6 or the like has flexibility such as rubber which fills the space between the diaphragm 2 and the cylindrical part 1b, provided that the diaphragm 2 and the cylindrical part 1 are connected flexibly. The inside and the outside at the top of the housing 1 are shut off, and the diaphragm 2 can vibrate without being restrained by the housing 1.

1 筐体
1a 底面部
1b 円筒部
1c 装着部
1d (開口側の)側端部
2 振動板
3 発振器(超磁歪アクチュエータ)
4 支持パイプ
5 支持フランジ
6 パッキン
6a 第一パッキン
6b 第二パッキン
7 振動板保持ナット
8 ケーブル
9 Oリング
10 音波発信器
20 圧力均衡プラグ(圧力均衡手段)
21 シリンダ
22 ピストン
23 キャップ
24 弾性部材(多孔質ゴム)
25 Oリング
26 注排水ボルト
31 固定ボルト
32 固定ボルト
33 固定ナット
34 Oリング
35 Oリング
36 カバー
40 シールドマシン
41 バルクヘッド
50 挿入装置
60 第一受信ユニット
70 第二受信ユニット
E 空隙部
Reference Signs List 1 housing 1a bottom portion 1b cylindrical portion 1c mounting portion 1d (on the opening side) side end portion 2 diaphragm 3 oscillator (super magnetostrictive actuator)
4 support pipe 5 support flange 6 packing 6a first packing 6b second packing 7 diaphragm holding nut 8 cable 9 O ring 10 sound wave transmitter 20 pressure balancing plug (pressure balancing means)
21 cylinder 22 piston 23 cap 24 elastic member (porous rubber)
25 O-ring 26 Note Drain bolt 31 Fixing bolt 32 Fixing bolt 33 Fixing nut 34 O-ring 35 O-ring 36 Cover 40 Shield machine 41 Bulkhead 50 Insertion device 60 First receiving unit 70 Second receiving unit E Air gap

Claims (8)

振動板と、
該振動板を振動可能に支持するとともに振動板を含む周壁で画成された自身内部の空隙部が液体で満たされる水密性の筐体と、
前記筐体内に設けられて前記振動板を振動させる発振器と、
前記筐体に付設されて筐体外部の液体の筐体内部への侵入を防止した状態で筐体外部の液圧に筐体内部の液圧を均衡させる圧力均衡手段と、
を備えることを特徴とする音波発信器。
A diaphragm,
A watertight housing in which the diaphragm is vibratably supported and the internal space defined by the peripheral wall including the diaphragm is filled with liquid;
An oscillator provided in the housing to vibrate the diaphragm;
Pressure balancing means for equalizing the fluid pressure inside the casing with the fluid pressure outside the casing while being attached to the casing to prevent the liquid outside the casing from invading the inside of the casing;
Sound wave transmitter characterized by having.
前記圧力均衡手段は、前記筐体に付設されるシリンダと、該シリンダに収嵌されて筐体外部の液圧と筐体内部の液圧とを均衡させるように内外の圧力差に応じてスライド移動するピストンと、を有する請求項1に記載の音波発信器。   The pressure balance means is a cylinder attached to the housing, and slides according to a pressure difference between the inside and the outside so as to balance the liquid pressure outside the housing and the liquid pressure inside the housing by being fitted into the cylinder. The sound wave transmitter according to claim 1, further comprising: a moving piston. 前記圧力均衡手段は、前記振動板の振動に伴う前記ピストンの振動を防止する弾性部材を更に有する請求項2に記載の音波発信器。   The sound wave transmitter according to claim 2, wherein the pressure balancing means further comprises an elastic member that prevents the vibration of the piston accompanying the vibration of the diaphragm. 前記弾性部材は、前記ピストンのスライド移動方向に対向するように前記シリンダ内の前記空隙部側に内装されている請求項3に記載の音波発信器。   The sound wave transmitter according to claim 3, wherein the elastic member is installed on the side of the space in the cylinder so as to face the sliding movement direction of the piston. 前記弾性部材は、前記ピストンのスライド移動方向に対向するように前記シリンダ内の前記空隙部側に充填された多孔質ゴムである請求項4に記載の音波発信器。   The sound wave transmitter according to claim 4, wherein the elastic member is a porous rubber filled on the side of the space in the cylinder so as to face the sliding movement direction of the piston. 前記圧力均衡手段の固有振動数は、前記振動板の発信する振動数から外れるように設けられている請求項1〜5のいずれか一項に記載の音波発信器。   The sound wave transmitter according to any one of claims 1 to 5, wherein the natural frequency of the pressure balancing means is provided so as to deviate from the frequency of transmission of the diaphragm. 地中施工時の位置検出に用いられる請求項1〜6のいずれか一項に記載の音波発信器。   The sound wave transmitter as described in any one of Claims 1-6 used for the position detection at the time of underground construction. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の音波発信器を備えることを特徴とするシールドマシン。
A shield machine comprising the sound wave transmitter according to any one of claims 1 to 7.
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