JP3246605U

JP3246605U - 動物忌避装置

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Publication number: JP3246605U
Application number: JP2024000704U
Authority: JP
Inventors: 秀明轟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2024-03-07
Filing date: 2024-03-07
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2034-03-07

Abstract

【課題】音の到達距離を伸ばすこと及び／又は動物の音慣れ抑制が可能となる、音を用いる動物忌避装置を提供する。【解決手段】動物忌避装置１は、電気的な音信号を生成する本体部２と、音信号を音波に変換して出力する発音部３と、を備え、音波により動物に忌避行動を起こさせる装置である。発音部３は、圧電スピーカーと、圧電スピーカーを駆動するドライブ回路と、を有する。ドライブ回路は、圧電スピーカーに接続された２つのスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路を有する。【選択図】図１

Description

実用新案法第１１条において準用する特許法第３０条第２項適用申請有り（電気通信回線を通じて公開）▲１▼ ウェブサイトの掲載日２０２３年８月２５日、２０２３年８月３１日、２０２４年３月６日 ▲２▼ ウェブサイトのアドレス（ＵＲＬ）・掲載日２０２３年８月２５日に関してｈｔｔｐｓ：／／ｊｙｕｇａｉｔａｉｓａｋｕ．ｃｏｍ・掲載日２０２３年８月３１日に関してｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｍｗｏｒｋｓ－ｗｅｂ．ｊｐ／ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ／ｓｈｉｋａ／・掲載日２０２４年３月６日に関してｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａｓｏｎｉｃ．ｃｏｍｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａｓｏｎｉｃ．ｃｏｍ／ａｂｏｕｔ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａｓｏｎｉｃ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａｓｏｎｉｃ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｒａｉｌ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａｓｏｎｉｃ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｒｏａｄｋｉｌｌ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａ．ａｚｌｉｎｘ．ｊｐ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａ．ａｚｌｉｎｘ．ｊｐ／ａｂｏｕｔ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａ．ａｚｌｉｎｘ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａ．ａｚｌｉｎｘ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｒａｉｌ／ｈｔｔｐｓ：／／ｓｈｉｋａ．ａｚｌｉｎｘ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｒｏａｄｋｉｌｌ／（販売） ▲１▼ 販売日２０２３年８月３１日、２０２４年２月１０日 ▲２▼ 販売した場所・２０２３年８月３１日に関して住友ゴム工業株式会社岡山タイヤテストコース（〒７０７－０１１３岡山県美作市真加部７４０）・２０２４年２月１０日に関して株式会社マツクラ（〒０６５－００１８札幌市東区北１８条東２１丁目３－１３）

本考案は、動物忌避装置に関する。

下記特許文献１は、農業に大きな被害を与えるイノシシや鹿などの害獣を忌避する為の害獣忌避装置を開示する。この害獣忌避装置は、設置線上に配置されて設置線の一方側に向けて音声を発する複数のスピーカーを備える。

一方、ロードキルやレールキルの対策として、車両の進行方向にいる動物に可変する高周波音を照射することで、鹿等の野生動物に忌避行動を起こさせる動物忌避装置、例えば鹿ソニック（登録商標）も知られている。

特開2023-63912号公報

本考案は、音を用いる動物忌避装置において、音の到達距離を伸ばすこと及び／又は動物の音慣れ抑制を課題とする。

本発明のある態様は、
電気的な音信号を生成する本体部と、
前記音信号を音波に変換して出力する発音部と、を備え、
前記音波により動物に忌避行動を起こさせる動物忌避装置であって、
前記発音部は、
圧電スピーカーと、
前記圧電スピーカーを駆動するドライブ回路と、を有し、
前記ドライブ回路は、前記圧電スピーカーに接続された２つのスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路を有する、
動物忌避装置である。

本発明の別の態様は、
電気的な音信号を生成する本体部と、
前記音信号を音波に変換して出力する発音部と、を備え、
前記音波により動物に忌避行動を起こさせる動物忌避装置であって、
前記本体部は、所定周波数範囲を５０以上に分割した５０種類以上の周波数の音信号をランダムに生成する、
動物忌避装置である。

本考案によれば、音を用いる動物忌避装置において、音の到達距離を伸ばすこと及び／又は動物の音慣れ抑制が可能となる。

実施形態に係る動物忌避装置１のブロック図。図１の発音部３の回路図。図２のｃｈ１～ｃｈ４の電圧の波形図であって、圧電スピーカー１１を接続していない状態の波形図。図２のｃｈ１、ｃｈ２の電圧の波形図であって、圧電スピーカー１１を接続した状態の波形図。動物忌避装置１の本体部２を車両１５の床下に取り付け、発音部３を車両１５の前面に取り付けた状態の模式図。 (Ａ)は、動物忌避装置１を無人航空機１６に取り付けた状態の第１例の模式図。(Ｂ)は、動物忌避装置１を無人航空機１６に取り付けた状態の第２例の模式図。動物忌避装置１を単管パイプ１７に取り付けた状態の斜視図。図７に示す使用形態のブロック図。

図１は、実施形態に係る動物忌避装置１のブロック図である。

動物忌避装置１は、電源５からの供給電力で動作する。電源５は、例えばＤＣＤＣコンバータであり、電源電圧Ｖ＋（例えば直流１２Ｖ）を出力する。

動物忌避装置１は、本体部２、２系統の発音部３（スピーカー部）、及び配線４を備える。本体部２は、電気的な音信号を生成する。発音部３は、本体部２の生成した音信号を音波に変換して出力する。動物忌避装置１は、発音部３の発する音波により、鹿、イノシシ、テン、ハクビシン、アナグマ、猿、カラス、コウモリ、鵜、鴨等の動物に忌避行動を起こさせる装置である。

本体部２は、乱数制御部６、周波数設定部７、発振制御部８、制御ＣＰＵ９、及び振幅制御部１０を有する。

乱数制御部６は、周波数設定部７で設定された周波数範囲を５０分割した５０種類の中から任意の周波数をランダムで選択するための乱数を発生させる。周波数設定部７は、複数の周波数範囲の中から任意の周波数範囲を手動選択するための操作部、例えばディップスイッチである。選択可能な周波数範囲は、例えば、7kHz-10kHz、10kHz-15kHz、15kHz-18kHz、15kHz-20kHz、20kHz-30kHz、及び30kHz-40kHzのいずれかである。

発振制御部８は、周波数設定部７で設定された周波数範囲と乱数制御部６で発生した乱数によって特定される周波数の電圧信号を生成する。電圧信号はここでは一例として矩形波とする。制御ＣＰＵ９は、動物忌避装置１の全体の動作を制御する制御部である。振幅制御部１０は、発振制御部８の出力信号を増幅した信号Ｖｓを発音部３に出力する。

図２は、図１の発音部３の回路図である。発音部３は、圧電スピーカー１１（ピエゾスピーカー）と、圧電スピーカー１１を駆動するドライブ回路１２と、を有する。圧電スピーカー１１は、ここでは１個のみを図示しているが、１系統あたり５個まで直列接続で使用できる。

ドライブ回路１２は、コンデンサＣ１、トランジスタＱ１、Ｑ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１～Ｒ３、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２、及びコンデンサＣ３を有する。

コンデンサＣ１は、直流カット用であり、一端が配線４を介して振幅制御部１０に接続され、他端がトランジスタＱ１、Ｑ２のベースに接続される。トランジスタＱ１は、ＮＰＮトランジスタである。トランジスタＱ２は、ＰＮＰトランジスタである。トランジスタＱ１、Ｑ２は、電源電圧Ｖ＋が供給される電源ラインとグランドとの間に直列接続される。トランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタ同士が互いに接続される。トランジスタＱ１、Ｑ２は、ＦＥＴ２、ＦＥＴ１のゲートドライブ回路であり、ＦＥＴ２、ＦＥＴ１のスイッチング特性を改善する。

コンデンサＣ２は、直流カット用であり、一端がトランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタに接続され、他端がＦＥＴ２のゲートに接続される。抵抗Ｒ３は、バランス抵抗であり、一端がトランジスタＱ１、Ｑ２のエミッタに接続され、他端がＦＥＴ１のゲートに接続される。ダイオードＤ１は、アノードがＦＥＴ２のゲートに接続され、カソードが電源ラインに接続される。ダイオードＤ１は、電圧制限用であり、ＦＥＴ２のゲートに電源電圧以上の電圧が印加されないようにする。抵抗Ｒ１、Ｒ２は、ＦＥＴ２のバイアス電圧を生成する回路であり、電源ラインとグランドとの間に直列接続される。抵抗Ｒ１、Ｒ２の相互接続部がＦＥＴ２のゲートに接続される。

ＦＥＴ１、ＦＥＴ２は、オン抵抗が数十ｍΩと低い、損失を減らしたパワーＭＯＳＦＥＴである。ＦＥＴ１はＮチャンネル型であり、ＦＥＴ２はＰチャンネル型である。ＦＥＴ１、ＦＥＴ２は、電源ラインとグランドとの間に直列接続され、ハーフブリッジ回路を構成する。ＦＥＴ１、ＦＥＴ２のドレイン同士が互いに接続される。コンデンサＣ３は、一端がＦＥＴ１、ＦＥＴ２のドレインに接続され、他端が圧電スピーカー１１に接続される。圧電スピーカー１１は、コンデンサＣ３の他端とグランドとの間に接続される。圧電スピーカー１１は、定格電圧が例えば１０Ｖである。コンデンサＣ３は、電源電圧Ｖ＋が１２Ｖの場合に圧電スピーカー１１への印加電圧範囲を－６Ｖ～＋６Ｖの範囲にし、スピーカーコーンの振れ幅を大きくする目的で設けられる。コンデンサＣ３が無い場合、圧電スピーカー１１への印加電圧範囲が０Ｖ～１２Ｖとなり、マイナス電圧に対応する側にスピーカーコーンが振れない。また、圧電スピーカー１１においてはコンデンサＣ３を入れない場合に電圧が増幅される傾向があり、スピーカーコーンの寿命が短くなる可能性がある。コンデンサＣ３にはスピーカーコーンの寿命が短くなるリスクを抑制する目的もある。

ＦＥＴ１がＯＮになる時、ＦＥＴ２がＯＦＦとなり、ＦＥＴ２がＯＮになる時、ＦＥＴ１がＯＦＦになる。ＦＥＴ２がＯＮの時、電流は圧電スピーカー１１に向けて流れ、圧電スピーカー１１の電位は電源電圧Ｖ＋となる。ＦＥＴ２がＯＦＦになりＦＥＴ１がＯＮになった時、コンデンサＣ３及び圧電スピーカー１１の容量成分により充電された電荷がＦＥＴ１からグランドされ、圧電スピーカー１１の電位はほぼ０の状態になる。こうした動作がＦＥＴ１、ＦＥＴ２への入力信号により繰り返される。従って、圧電スピーカー１１に残った電荷は入力信号の周期毎に放電され、圧電スピーカー１１の電位が０から電源電圧Ｖ＋まで変化する動きを繰り返すことにより、効率的に圧電スピーカー１１が駆動される。

図３は、図２のｃｈ１～ｃｈ４の電圧の波形図であって、圧電スピーカー１１を接続していない状態の波形図である。ｃｈ１～ｃｈ３の電圧波形は、信号Ｖｓと同位相の矩形波となる。ｃｈ４の電圧波形は、ｃｈ１～ｃｈ３と逆位相の矩形波となる。

図４は、図２のｃｈ１、ｃｈ２の電圧の波形図であって、圧電スピーカー１１を接続した状態の波形図である。ｃｈ２の電圧波形には、リンギングが大きく現れる。このリンギングにより、圧電スピーカー１１には瞬間的に電源電圧Ｖ＋より５Ｖ程度高い電圧が印加される。

図５は、動物忌避装置１の本体部２を車両１５の床下に取り付け、発音部３を車両１５の前面に取り付けた状態の模式図である。本図に示すように、自動車や列車などの車両１５の前面に発音部３を取り付け、発音部３から車両１５の進行方向に音波を発することで、車両１５の進行方向にいる動物に忌避行動を起こさせ（動物を道路上や線路上から退避させ）、ロードキルやレールキルが抑制される。

車両１５の床下に取り付けた本体部２と、車両１５の前面に取り付けた発音部３と、の電気的な接続を行う配線４の長さは、車両１５の構造によっては３ｍ程度では足りないことがある。従来の鹿ソニック（登録商標）では、配線４の長さを３ｍより長くすると音圧が低下し、動物忌避効果が十分に発揮できなかった。また圧電スピーカー１１の個数も最大２個までの仕様であった。この点、本実施形態では、大容量の電流を使用できる図２に示すようなドライブ回路１２を発音部３に内蔵することで、配線４を例えば１０ｍのように長くしても音圧の低下が抑制され、また圧電スピーカー１１の使用可能個数も１系統あたり５個で２系統（計１０個）まで増やせるようになった。

図６(Ａ)、(Ｂ)は、それぞれ動物忌避装置１を無人航空機１６に取り付けた状態の模式図である。無人航空機１６は、例えばドローンであり、遠隔操作または自動操縦により飛行可能である。図６(Ａ)に示すように無人航空機１６に取り付けた動物忌避装置１により上空から下方に向けて音波を発することで、例えば上空から地上の動物や地上付近を飛んでいる鳥に忌避行動を起こさせることができる。図６(Ｂ)に示すように発音部３を無人航空機１６の上部や側部に設置し、上方や側方に向けて音波を発することで、例えば無人航空機１６を攻撃してくるカラスなどの鳥に忌避行動を起こさせ、無人航空機１６自体や無人航空機１６に搭載した荷物を守ることができる。

図７は、動物忌避装置１を地面に打ち込んだ単管パイプ１７に取り付けた状態の斜視図である。このような地上への据え置き型の使用形態は、農業や海苔養殖業などへの被害の抑制や、住宅地、農地、ゴルフ場、キャンプ場、線路、ゴミステーション等への動物の侵入や獣害の抑制等に利用できる。単管パイプ１７に取り付けた本体ケース１８内に、本体部２が収容される。なお、図７では、商用電源等の外部電源が利用できない場所を想定し、ソーラーパネル１９を設けている。

図８は、図７に示す使用形態のブロック図である。充電回路２１、蓄電池２２、及びタイマー２０は、本体ケース１８に収容される。充電装置２１は、ソーラーパネル１９の発電電力により蓄電池２２を充電する。蓄電池２２は、電源５に電力を供給する。電源５は、蓄電池２２の電圧を本体部２の電源電圧に変換する。

タイマー２０は、電源５の動作時間、すなわち本体部２による音信号の生成時間を任意に指定する。タイマー２０は、１日の中で動物忌避装置１の動作時間を手動で指定したい場合に利用できる。光センサー２３は、地上の明るさ（昼夜）に応じた信号を電源５に出力する。光センサー２３は、昼と夜のいずれかのみ動物忌避装置１を動作させる場合に利用できる。動体検知センサー２４は、例えばＡＩ動体検知センサーであり、動物を検知した場合に電源５を起動し、動物忌避装置１を動作させる。タイマー２０、光センサー２３、動体検知センサー２４は、用途に応じていずれか１つ又は２つのみが設けられてもよい。

本実施形態は、下記の作用効果を奏する。

(1) ドライブ回路１２は、ハーフブリッジ回路を構成するＦＥＴ１、ＦＥＴ２として、損失の少ないパワーＭＯＳＦＥＴを使用しており、大容量の電流を使用できる。このようなドライブ回路１２を発音部３に内蔵することで、配線４を例えば１０ｍ以上に長くしても音圧の低下が抑制され、また圧電スピーカー１１の使用可能個数も１系統あたり５個で２系統（計１０個）まで増やせる。これにより、音の到達距離（音波の照射距離）が延び、また音波の照射角度も広範囲、例えば図５の用途において車両１５の進行方向を含む左右１００°を超える範囲にでき、動物忌避の効果が高められる。また、配線４を長くできるため、図５に示す用途において、車両１５側の構造要因で取付不可となるリスクが低減され、動物忌避装置１を様々な構造の車両１５に広く適用できる。

(2) ドライブ回路１２は、ＦＥＴ１、ＦＥＴ２からなるハーフブリッジ回路で圧電スピーカー１１を駆動する。このため、Ｈブリッジ回路で圧電スピーカー１１を駆動する場合と比較して、圧電スピーカー１１の共鳴が抑制され、消費電流が抑制される。また、圧電スピーカー１１の定格電圧（例えば１０Ｖ）と電源電圧Ｖ＋（例えば１２Ｖ）が近いため、電源電圧Ｖ＋をそのまま圧電スピーカー１１の駆動電圧として利用できる。すなわちＨブリッジ回路の場合、電源電圧が１２Ｖの場合、圧電スピーカー１１への印加電圧は２４Ｖ（±１２Ｖ）となるため、圧電スピーカー１１の定格電圧が１２Ｖの場合は別途５Ｖ程度の電源が必要となるが、ハーフブリッジ回路での駆動とすることで別途の電源が不要となり、部品点数が大幅に低減される。

(3) 図４に示すｃｈ２の波形に現れるリンギングを積極的に活用し、圧電スピーカー１１の駆動信号に高周波成分が混じり込むようにしているため、動物忌避の効果が高められる。

(4) 本体部２は、所定周波数範囲を５０以上に分割した５０種類以上の周波数をランダムに切り替えて音信号を生成する。このため、動物の音慣れが抑制され、動物忌避効果を長期間に渡り維持される。

以上、実施形態を例に本考案を説明したが、本考案は実施形態に限定されない。実施形態で具体的に説明した各事項には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能である。例えば、発音部３が発する音波の周波数、電源電圧Ｖ＋、圧電スピーカー１１の定格電圧、圧電スピーカー１１の個数、周波数範囲の分割数、配線４の長さ等は、実施形態で例示した具体的な数値に限定されず、製品仕様等に応じて任意に変更可能である。

１…動物忌避装置、２…本体部、３…発音部（スピーカー部）、４…配線、５…電源、６…乱数制御部、７…周波数設定部、８…発振制御部、９…制御ＣＰＵ、１０…振幅制御部、１１…圧電スピーカー（ピエゾスピーカー）、１５…車両、１６…無人航空機、１７…単管パイプ、１８…本体ケース、１９…ソーラーパネル、２０…タイマー、２１…充電回路、２２…蓄電池、２３…光センサー、２４…動体検知センサー。

Claims

電気的な音信号を生成する本体部と、
前記音信号を音波に変換して出力する発音部と、を備え、
前記音波により動物に忌避行動を起こさせる動物忌避装置であって、
前記発音部は、
圧電スピーカーと、
前記圧電スピーカーを駆動するドライブ回路と、を有し、
前記ドライブ回路は、前記圧電スピーカーに接続された２つのスイッチング素子を含むハーフブリッジ回路を有する、
動物忌避装置。
前記本体部は、所定周波数範囲を５０以上に分割した５０種類以上の周波数をランダムに切り替えて音信号を生成する、
請求項１に記載の動物忌避装置。
電気的な音信号を生成する本体部と、
前記音信号を音波に変換して出力する発音部と、を備え、
前記音波により動物に忌避行動を起こさせる動物忌避装置であって、
前記本体部は、所定周波数範囲を５０以上に分割した５０種類以上の周波数の音信号をランダムに生成する、
動物忌避装置。
前記発音部は、車両の前面に取り付けられ、
前記圧電スピーカーは、前記車両の進行方向に前記音波を出力する、
請求項１に記載の動物忌避装置。
前記本体部は、前記車両の床下に取り付けられ、
前記本体部と前記発音部とを電気的に接続する配線が１０ｍ以上である、
請求項４に記載の動物忌避装置。
前記発音部を複数系統有し、前記進行方向を含む左右１００度を超える範囲に前記音波を出力する、
請求項４に記載の動物忌避装置。
前記発音部は、遠隔操作または自動操縦により飛行可能な無人航空機に取り付けられ、上空から動物を忌避可能に構成される、
請求項１から３のいずれか一項に記載の動物忌避装置。
蓄電池と、
前記蓄電池の電圧を前記本体部の電源電圧に変換する電源部と、
前記音信号の生成時間を指定するタイマー、光センサー、及び動体検知センサーの少なくともいずれかと、
ソーラーパネルと、
前記ソーラーパネルの発電電力により前記蓄電池を充電する充電装置と、を備え、
地上に設置されて獣害を抑制する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の動物忌避装置。