(57)【要約】【課題】  火薬類の燃焼残渣、火花、熱粒子、その他構成物の破片等を一切飛散させずに、スタングレネードと同等の強烈な爆発音を発生させ、人間の恐怖心を増大させ、さらに運動機能を一瞬麻痺させ犯罪行為の防止に役立つ発音装置を提供すること、および主に店舗や工場などに設置可能な発音装置を提供することにある。【解決手段】  発音薬と火工式点火器とを収容した有底筒体の開口部を発音板で閉塞して成る発音体と、内部に空間部を有するとともに外部に開口する発音孔を有し、発音薬の燃焼により発生する燃焼ガス（発音ガス）中に含まれる燃焼残渣を捕集濾過するフィルタを発音孔に隣接配置して成る筐体とを備え、発音体は筐体内に配置され、筐体の内部空間部が燃焼ガス（発音ガス）を反射する空間部を構成する。【選択図】    図１
2006078136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発音薬と火工式点火器とを収容した有底筒体の開口部を発音板で閉塞して成る発音体と、
内部に空間部を有するとともに外部に開口する発音孔を有し、前記発音薬の燃焼により発生する燃焼ガス（発音ガス）中に含まれる燃焼残渣を捕集濾過するフィルタを前記発音孔に隣接配置して成る筐体と
を備え、
前記発音体は前記筐体内に配置され、
前記筐体の内部空間部が前記燃焼ガス（発音ガス）を反射する空間部を構成する
ことを特徴とする発音装置。
【請求項２】
請求項１記載の発音装置において、前記発音薬及び前記火工式点火器の点火薬は、非火薬組成物であることを特徴とする発音装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の発音装置において、前記フィルタは、金網の圧縮成型体であることを特徴とする発音装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の発音装置において、前記発音体および前記発音孔を複数配設して成ることを特徴とする発音装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の発音装置において、前記発音孔から発せられる発音が、ピーク周波数２００Ｈｚ〜２０００Ｈｚであり音圧１３０ｄＢ〜１８０ｄＢの範囲であることを特徴とする発音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内外へ設置して侵入者を検知し、大音響の爆発音を瞬時に発生させ、侵入者の犯罪行為を未然に防止するための発音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発音・発光装置としては、暴徒の鎮圧、テロ行為、犯罪行為、不審船の警告等の際に使用されるスタングレネードが知られている。例えば、室内に人質等を拘束して立てこもっている暴徒の制圧にスタングレネードを使用する場合、スタングレネードを室内に投げ込み、ある一定の点火までの時間遅れを経て室内で爆発させて、その爆発によって発生した爆発音と発光とが一時的に暴徒の行動を抑制し、その隙に暴徒を鎮圧し、人質を解放することに使用されている。このスタングレネードは、内部の火薬類が爆発することによって、強烈な爆発音と発光とを発生する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように、大音響、特に爆発音は、人間の心理状態に一瞬大きなダメージを与え、運動機能の麻痺を発生させることが可能である。また、爆発音は、人間に対し恐怖感を増大させ、再度爆発するのではないかという疑心の心理状態となることが判る。
また、この爆発音は、電子回路で構成されるサイレンやブザーでは発生させることが困難であり、火薬類が爆発・燃焼することで得られる特殊な音である。
【特許文献１】ＷＯ９４／０８２００（アブストラクト、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したスタングレネードは、構成物の破壊により、小さい破片等が外部に飛散する虞がある。また、火薬の強い爆発力や燃焼により、火薬類の燃焼残渣が飛散したり、さらに燃焼残渣が熱粒子の形態で飛散する虞がある。また、スタングレネードの使用対象場所に可燃性ガスや可燃物が存在した場合、それらに引火する虞がある。
このため、本発明は、火薬類の燃焼残渣、火花、熱粒子、その他構成物の破片等を一切飛散させずに、スタングレネードと同等の強烈な爆発音を発生させ、人間の恐怖心を増大させ、さらに運動機能を一瞬麻痺させ犯罪行為の防止に役立つ発音装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の別の目的は、主に店舗や工場などに設置可能な発音装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、発音薬と火工式点火器とを収容した有底筒体の開口部を発音板で閉塞して成る発音体と、内部に空間部を有するとともに外部に開口する発音孔を有し、前記発音薬の燃焼により発生する燃焼ガス（発音ガス）中に含まれる燃焼残渣を捕集濾過するフィルタを前記発音孔に隣接配置して成る筐体とを備え、前記発音体は前記筐体内に配置され、前記筐体の内部空間部が前記燃焼ガス（発音ガス）を反射する空間部を構成することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発音装置において、前記発音薬及び前記火工式点火器の点火薬は、非火薬組成物であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載の発音装置において、前記フィルタは、金網の圧縮成型体であることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の発音装置において、前記発音体および前記発音孔を複数配設して成ることを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の発音装置において、前記発音孔から発せられる発音が、ピーク周波数２００Ｈｚ〜２０００Ｈｚであり音圧１３０ｄＢ〜１８０ｄＢの範囲であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃焼残渣、熱粒子、火炎および構成物の破片等が一切外部に飛散せず、大音響の爆発的音圧を発生させることができる。
また、本発明によれば、心理的に犯罪的行為の継続を喪失させるような音圧とピーク周波数帯とをコントロールすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
人間の聴覚で聞こえる周波数帯は、２０Ｈｚから２０ｋＨｚ、一般に５００Ｈｚを境にして、５００Ｈｚ超えを高周波音（高周波数帯）、５００Ｈｚ以下を低周波音（低周波数帯）と言われている（騒音測定で用いる周波数表示より）。
【００１１】
よって、本発明においては、５００Ｈｚ以下を低周波音（低周波数帯）とし、５００Ｈｚ超えを高周波音（高周波数帯）としている。
低周波数帯の音は、一般に重低音とされ、地鳴り、地震、噴火、爆発など心理的に人間の恐怖感を増大させる音である。また、高周波数帯の音は、一般的に高音（甲高い音）とされ、小銃からの発射音、家庭用花火の打ち上げ音、サイレンなど大きな音で一時的に恐怖心、警戒心を持たせる音である。
【００１２】
図１は、本発明の第一実施形態に係る発音装置Ａの断面を示し、図２はその分解（発音体はそのまま）した状態を示す。
本実施形態に係る発音装置Ａは、単発的に発音させるもので、所定の音圧と低周波数帯（ピーク）および高周波数帯（ピーク）の音を発生させる。
そして、主に店舗、工場或いはＡＴＭなどに設置可能な形態としている。
【００１３】
本実施形態に係る発音装置Ａは、図１〜図６に示すように、発音薬１１とこの発音薬１１を点火する火工式点火器１２とを収容した有底筒体１９の開口部１９ａを発音板２０で閉塞して成る発音体１０と、内部空間２３ｈ、２４ｇを有するとともに外部に開口する発音孔２４ａを有し、発音薬１１の燃焼により発生する燃焼ガス（発音ガス）中に含まれる燃焼残渣を捕集濾過するフィルタ２７を発音孔２４ａに隣接配置して成る筐体２２とで構成されている。
【００１４】
火工式点火器１２は、図３に示すように、通電により発熱する発熱部１３と、発熱部１３を支持する支持体１４と、発熱部１３により発火する点火薬１５と、両端が開口するとともに発熱部１３、支持体１４の一部および点火薬１５を収容する筒体１６と、一側に開口部１７ａと他側に閉塞部１７ｂを有し、開口部１７ａを筒体１６の点火薬１５側から被嵌するとともに支持体１４とカシメ部（第一，第二）１７ｃ，１７ｄで固定するカップ１７と、発熱部１３と電気的に導通するとともに外部からの電気信号と接続する脚線１８とで構成されている。
【００１５】
発熱部１３は、脚線１８と導通した二本の端子１８ａ，１８ｂ間に白金電橋線１３ａが溶着され、脚線１８へ通電することにより白金電橋線１３ａが発熱し、点火薬１５を燃焼させる。
点火薬１５は、ボロン−酸化銅等の混合物である非火薬組成物を用いる。また、非火薬組成物の他に、トリシネート或いは過塩素酸塩を主とした火薬類を用いることもできる。
【００１６】
筒体１６は、電気的絶縁性を強化、また、静電気に対し耐久性を持たせるために、放電経路を確保した長さで、例えば、１３ｍｍに設定され、ポリエチレンが使用される。また、材質はポリプロピレン等の電気的絶縁性の良好なものを用いることも可能である。
カップ１７は、点火薬１５が燃焼した際に容易に破壊されるように、例えば、０．１５ｍｍのアルミニウムが使用される。
【００１７】
脚線１８は、点火のための電気信号を発熱部１３へ伝達するために、プラスおよびマイナスの２極の構成であり、点火用電源まで敷設される。
図４は、本実施形態に係る発音装置Ａにおける発音体１０の断面を示し、図５はその分解した状態を示す。
有底筒体１９は、一側端に端面段部１９ｂを形成する開口部１９ａと、内部に発音薬１１を収容する薬収容部（薬収容部）１９ｃと、他側に火工式点火器１２を配設する点火器配設部１９ｅを形成する底部１９ｄと、開口部１９ａの所定位置の外周に形成する螺子部１９ｆと、他側端面に形成するボルト孔１９ｇとを有する。
【００１８】
有底筒体１９は、例えば、直径３５ｍｍ、全長５６ｍｍの内部に空間部（薬収容部）１９ｃを有する円筒体で、この空間部（薬収容部）１９ｃに発音薬１１を収容する。発音薬１１を収容する空間部（薬収容部）１９ｃは、例えば、直径２３ｍｍで深さを３７ｍｍとし、このときの発音薬１１が最大で１３ｇ収容可能である。
また、発音板２０を容易かつ確実に固定するため、開口部１９ａに形成した端面段部１９ｂは、例えば、直径２５．３ｍｍで深さは０．８ｍｍに設定する。また、発音板２０を固定するためのキャップ（蓋部）２１を嵌合させるために、開口部１９ａ側の外側周囲に螺子部１９ｆを設ける。
【００１９】
また、この有底筒体１９の底部１９ｄには、火工式点火器１２を嵌挿する凹部１９ｅ１と脚線１８が通る貫通孔１９ｅ２を形成する点火器配設部１９ｅがある。
キャップ（蓋部）２１は、断面コの字形状を為し、中央部に貫通孔２１ａを形成し内周壁に螺子部２１ｂを形成している。キャップ（蓋部）２１は、発音薬１１の燃焼圧力で発音板２０が破断または変形した際、燃焼ガスを開放するための直径２４ｍｍの貫通孔２１ａを中央部に形成している。また、有底筒体１９と嵌合させるために、内壁部周囲に螺子部２１ｂを設けている。そして、このキャップ（蓋部）２１は、螺子部１９ｆと螺着すると、有底筒体１９の端面段部１９ｂに配設される発音板２０を、キャップ（蓋部）２１裏側の内側端部２１ｃと端面段部１９ｂとで挟持する。
【００２０】
また、有底筒体１９とキャップ（蓋部）２１は堅牢とするため、ステンレス材を用いているが、鉄系をはじめとする他の金属を使用することも可能である。
発音板２０は、アルミニウム製を用い、例えば、直径２５ｍｍの所定厚みの円盤状に形成している。また、材質はアルミニウム以外に、他の金属或いは樹脂を用いることが可能である。発音板２０の材質、板厚により、爆発音の音圧、ピーク周波数をコントロールすることが可能であり、また、同様に発音板２０の固定方法である固定量（カシメ量）によってもコントロールが可能である。
【００２１】
発音薬１１は、カリウム明礬水和物とアルミニウム粉等を混合した非火薬組成物を用いる。これは、取り扱い利便性を考慮した場合、火薬類取締法の適用を受けない非火薬組成物が好ましい。同様に、火工式点火器に填薬される点火薬についても、非火薬組成物が好ましい。また、非火薬組成物の他、硝酸塩或いは過塩素酸塩を主とした火薬類を用いることは可能である。さらに、これら以外で、燃焼或いは爆発し瞬時にガスを発生するものであれば可能である。
【００２２】
筐体２２は、図１および図２に示すように、ハウジング２３およびリッド（蓋部）２４で構成している。ハウジング２３とリッド（蓋部）２４とは、ボルト２５によって固定される。
ハウジング２３は、材質に所定の厚みのあるアルミニウムを用い、一側に開口部２３ａと、ハウジング端面２３ｂと、開口部２３ａから内部へ空洞部２３ｃおよび底部２３ｄを有する円筒形の器形状を為している。ハウジング端面２３ｂには、複数のボルト孔２３ｅが設けてある。
【００２３】
また、底部２３ｄの中央付近には、発音体１０を載置するボルト孔２３ｆと火工式点火器１２の脚線１８が通る貫通孔２３ｇを形成している。
ハウジング２３の材質はアルミニウムを用いているが、その他に、ＳＵＳ、鉄系、樹脂等の材質を用いることができる。
リッド（蓋部）２４は、材質に所定の厚みのあるアルミニウムを用い、外形が円盤形状を為しており、一側面上の周囲に、例えば、直径１０ｍｍの貫通孔を１８ヵ所に形成する発音孔２４ａと、この発音孔２４ａに連通し発音孔２４ａの径より大きな径の凹部形状の溝を形成するフィルタ配設部２４ｂと、ハウジング２３と螺係するボルト孔２４ｃと、フィルタ配設部２４ｂから外側方向へ隣接するリッド端面２４ｄと、フィルタ配設部２４ｂから内側方向にあり中央付近に形成する障壁部２４ｅおよび空洞部２４ｆとを有している。
【００２４】
また、リッド（蓋部）２４は、アルミニウム以外にも、ＳＵＳ、鉄系、樹脂等を用いることができる。
フィルタ２７は、圧縮成型された成型体であり円柱形状を為している。この圧縮成型のフィルタ２７は、燃焼残渣を濾過し、かつ所望の発音（低周波音、高周波音）を得るため、かつ火炎が筐体２２から噴出しないように最適な成型密度を有する必要がある。圧縮成型されるフィルタ２７の形状は、円柱形状の他に、球状或いは角柱形状等でも良く、所定の成型密度を有していれば可能である。また、効率よく燃焼残渣を濾過するため、金網は線径の細いものが好適で、例えば、直径０．２ｍｍの線径の物を使用してフィルタ密度１．０ｇ／ｃｍ3に圧縮成型し、フィルタ２７の外径寸法は、リッド（蓋部）２４のフィルタ配設部２４ｂに収まるように、例えば、直径１５．５ｍｍで長さ２０ｍｍとする。フィルタ２７の材質については、ＳＵＳ、銅、鉄、等いずれでも良いが、好ましくはＳＵＳ材が良い。このフィルタ２７は、図１に示すように、リッド（蓋部）２４のフィルタ配設部２４ｂである溝に嵌挿するとともに発音孔２４ａに当接する。
【００２５】
次に、斯くして構成された本実施形態に係る発音装置Ａは、次のように組み立てられる。
リッド（蓋部）２４のフィルタ配設部２４ｂにフィルタ２７を嵌挿する。次に、ハウジング２３の底部中央に発音体１０を配置し、ハウジング２３側のボルト孔２３ｆから発音体１０側のボルト孔１９ｇへボルト２６で固定する。
【００２６】
そして、フィルタ２７を嵌挿したリッド端面２４ｄとハウジング端面２３ｂとを当接し、リッド（蓋部）２４側のボルト孔２４ｃからハウジング２３側のボルト孔２３ｅへボルト２５で固定する。その際、フィルタ２７は、ハウジング端面２３ｂの一部分により保持される。
これらの構成により、筐体２２内で、障壁部２３ｅ、内部空間２３ｈおよびフィルタ２７を有する発音ガス流路構成部２８が形成される。内部空間２３ｈは、発音体１０、障壁部２４ｅおよびフィルタ２７を除いた所の空間であり、内容積（ｃｍ3）としている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る発音装置Ａの作用について説明する。
図示しないセンサからの電気信号が火工式点火器１２の脚線１８から発熱部１３へ導通し点火薬１５を燃焼させる。この点火薬１５の発火により、発音体１０の発音薬１１へ伝火し燃焼ガス（発音ガス）が発生する。
この燃焼ガス（発音ガス）は、発音体１０が密閉構造であるため、一時的に圧力が上昇し、発音板２０の破断圧力または押さえ部の力の耐力が限界を超えた時点で、瞬間的に放出され爆発音が発生する。
【００２８】
このとき、発音体１０からは、ガスと同時に点火薬１５および発音薬１１の燃焼生成物として熱量を有する熱粒子の形態で残渣が内部空間２３ｈ内へ放出される。この燃焼残渣（熱粒子）は、燃焼によるガスとともに放出されるため、大きな運動エネルギを有する。
この発生した燃焼ガス（発音ガス）は、図６の白抜き太線に示すガスの流れのように、障壁部２４ｅに衝突し内部空間２３ｈ内を反射しながら運動エネルギを低減し、さらに温度を低下しながらフィルタ２７内を通過して発音孔２４ａから噴出する。このとき、燃焼残渣、熱粒子、火炎および構成物の破片等は一切外部に飛散せず、所定周波数と所定音圧の音を発生する。
【００２９】
次に、第一実施形態に係る発音装置Ａを実験例によりさらに説明する。
図７は、第一実施形態に係る発音装置Ａにおける音圧および周波数の測定・解析の模式図である。
高さ１ｍのテーブル面の所定位置に発音装置を据え付ける。この発音装置の位置から距離１ｍの所に音圧測定用センサを高さ１ｍに設置する。さらに、発音装置の位置から距離４ｍの所に周波数測定用センサを高さ１ｍに設置する。
【００３０】
そして、音圧測定用センサのケーブルを解析機器の規定端子へ接続し、周波数測定用センサのケーブルを解析機器の規定端子へ接続する。これにより、音圧および周波数特性を測定・解析することができる。ここでの周波数帯は、ピーク周波数を測定・解析した。
また、火炎および飛散物の発生の観測については、高速ビデオカメラを用い確認した。
表１は、第一実施形態に係る発音装置Ａを用いた実験例１〜実験例５（計２１例）を示す。
【００３１】
構成要素は、「内容積」、「発音薬量」、「板厚（発音板）」、「カシメ量（発音体）」、「フィルタ密度」、「発音孔総面積」とし、測定要素は、「１ｍ音圧」、「ピーク周波数」、「火炎状況」とした。
また、「カシメ量」は、発音板を端面段部とキャップ（蓋部）裏側の内側端部とで固定する構成のところを便宜上カシメ量と称し、断面片側の長さである。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
（実験例１）「板厚（発音体）」
第一実施形態に係る発音装置Ａを用いて、発音板の板厚を変化させ、その音圧、周波数のピーク値（以下、「ピーク周波数」と呼ぶ。）を測定し、発音孔からの火炎の噴出有無状況（以下、「火炎状況」と呼ぶ。）を確認した。
１―１は、発音板の板厚を１．０ｍｍとし、１−２は、同板厚を１．５ｍｍとし、他の構成要素は同一で行った。
【００３４】
その結果、１−１と１−２では、音圧に殆ど変わりが無かった。ピーク周波数においては、１−１が３７５Ｈｚで、１−２が２００Ｈｚと低周波数帯へシフトする変化があった。また、火炎は出なかった。
なお、板厚を２．０ｍｍにした発音体については、発音体の内圧が上昇しすぎるため、実施測定は行わなかった。
【００３５】
ここでは、板厚が厚くなると、内圧が高くなり、ピ−ク周波数がが低周波数帯へシフトする傾向が分かった。
（実験例２）「発音薬量」
第一実施形態に係る発音装置Ａを用いて、発音薬量を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００３６】
２―１〜２―４において、発音薬量を７ｇ、９ｇ、１１ｇ、１３ｇと変え、他の構成要素は同一で行った。
その結果、２―１と２―２とでは、音圧とピーク周波数に殆ど違いがなかったが、両実験例ともピーク周波数が７７５Ｈｚと高周波数帯へシフトした。また、火炎は出なかった。
【００３７】
また、２―３と２―４とでは、音圧とピーク周波数に殆ど違いがなかったが、両実験例とも、ピーク周波数が２００Ｈｚと低周波数帯へシフトした。また、火炎は出なかった。
また、ここでは、発音薬量が多くなると、ピーク周波数が低周波数帯へシフトする傾向が分かった。
（実験例３）「内容積」
第一実施形態に係る発音装置Ａを用いて、内容積を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００３８】
３―１〜３―３において、内容積を８００ｃｍ3、３００ｃｍ3、１８６ｃｍ3へと変え、他の構成要素は同一で行った。
その結果、３―１では音圧１７３ｄＢ、ピーク周波数２００Ｈｚであったが、３―２と３―３では、音圧１６９ｄＢ、１６７ｄＢでピーク周波数が５００Ｈｚであった。
また、全て火炎は出なかった。
【００３９】
ここでは、内容積が大きくなるほど音圧が高く、ピーク周波数が低周波数帯へシフトする傾向が分かった。
（実験例４）「フィルタ密度」
第一実施形態に係る発音装置Ａを用いて、フィルタ密度を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００４０】
４―１〜４―５において、フィルタ密度を０．５ｇ／ｃｍ3、０．８７ｇ／ｃｍ3、１．０ｇ／ｃｍ3、１．３２ｇ／ｃｍ3、２．１ｇ／ｃｍ3へと変え、他の構成要素は同一とした。
その結果、４―１と４―２では音圧が１７３ｄＢ、１７２ｄＢと他より高く、ピーク周波数も２００Ｈｚ、２２５Ｈｚと他より低周波数であったが、微量の火炎が出た。
【００４１】
また、４―３では、音圧が１７１ｄＢ、ピーク周波数４２５Ｈｚ（低周波数帯）であった。火炎は出なかった。
４―４と４―５では、音圧が１６９ｄＢ、１６７ｄＢと少し低くなったが、ピーク周波数が両方とも、８５０Ｈｚと高周波数帯へシフトした。火炎は出なかった。
ここでは、フィルタ密度が小さいほどピーク周波数が低周波数帯へシフトする傾向が分かった。
（実験例５）「発音孔総面積」
第一実施形態に係る発音装置Ａを用いて、リッド（蓋部）上の発音孔の総面積を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００４２】
５−１〜５−７において、発音孔総面積を７９ｍｍ2、２３６ｍｍ2、４７２ｍｍ2、７０７ｍｍ2、９４３ｍｍ2、１１７９ｍｍ2、１２５７ｍｍ2へと変え、他の構成要素は同一とした。
その結果、５−１では音圧が１５９ｄＢと低いが、ピーク周波数が７７５Ｈｚと高周波数帯となった。しかし、微量の火炎が出た。これは、発音孔総面積の少ないことが原因と考えられる。
【００４３】
また、５−２から５−７にかけて順に音圧が１６８ｄＢから１７０ｄＢへと高くシフトしているが、ピーク周波数が５００Ｈｚから２００Ｈｚへと低周波数帯へシフトしている。ここでは火炎が出なかった。また、発音孔総面積が大きくなると、音圧が高くなり、ピーク低周波数は低周波数帯へシフトすることが分かった。
（第二実施形態）
図８は、本発明の第二実施形態に係る発音装置Ｂの一部断面を示し、図９は分解（発音体はそのまま）した状態を示す。
【００４４】
この発音装置Ｂは、主に１５０ｄＢ前後の音圧と高周波数帯（ピーク）の音を連続的に発生させる形態としている。
高周波数帯は、ここでは５００Ｈｚを超える範囲で定義しているが、一般に、１０００Ｈｚから２０００Ｈｚは人間の聴覚では聞き取りやすい周波数帯であり、人間の耳には甲高い音に認識され、銃声音に近いうるさい音となる。
【００４５】
この領域を単回または複数回、聞くことにより音圧による恐怖感と、高周波数帯のうるさい音との相互作用により、犯罪的行為の継続を困難にすることができる。
また、主として、一般家庭等の建造物の外周りに設置可能なコンパクトな形態とした。
本実施形態に係る発音装置Ｂは、発音薬１１と火工式点火器１２とを筒体３０に収容して成る複数個の発音体１０Ｂと、内部空間３４ａ，３５ａを有するとともに外部に開口する複数の発音孔２４ａを有し、発音薬１１の燃焼により発生する燃焼ガス（発音ガス）中に含まれる燃焼残渣を捕集濾過するフィルタ２７を発音孔２４ａに隣接配置して成る筐体２２Ｂとで構成されている。
【００４６】
火工式点火器１２は、図３に示すように、第一実施形態に係る発音装置Ａの火工式点火器と同じ構造の物を用いたので、詳細説明は省く。
図１０は、本実施形態に係る発音装置Ｂにおける発音体の断面を示し、図１１は、分解した状態を示す。
筒体３０は、円筒形状を為し、一側端に端面段部３０ｂおよび縁部３０ｃを形成する開口部３０ａと、内部に発音薬１１を収容する薬収容部３０ｄと、薬収容部３０ｄの底部に設けた火工式点火器１２を挿通する底部貫通孔３０ｅと、外周に外径が縮径する環状溝３０ｆを設けるとともに内周壁に螺子部３０ｇを設けた連結部３０ｈとを設けている。
【００４７】
筒体３０は、アルミニウム材を用い、例えば、φ１８ｍｍで全長３２ｍｍの空洞部（薬収容部）３０ｄを有する円筒体で、空洞部（薬収容部）３０ｄには発音薬１１を収容する。この空洞部（薬収容部）３０ｄは、例えば、直径１５ｍｍで深さ１５ｍｍとし、このときの発音薬１１が最大で２ｇ収容可能となる。
また、開口部３０ａの端面段部３０ｂは、例えば、φ１６．５ｍｍで深さ３．５ｍｍに設定する。
【００４８】
発音板２０Ｂは、アルミニウム材を用いており、例えば、厚さ１ｍｍで直径１６．２ｍｍの円盤状に形成する。
これらにより、発音板２０Ｂの固定は、発音板２０Ｂを筒体３０の端面段部３０ｂへ載置し、そして縁部３０ｃを円周状に内側に変形させ、発音板２０Ｂに密着させるようにカシメる。
【００４９】
発音薬１１は、カリウム明礬水和物とアルミニウム粉等を混合した非火薬組成物を用いる。これは、取り扱い利便性を考慮した場合、火薬類取締法の適用を受けない非火薬組成物が好ましい。同様に火工式点火器１２に填薬される点火薬についても非火薬組成物が好ましい。
また、非火薬組成物の他、硝酸塩或いは過塩素酸塩を主とした火薬類を用いることは可能である。さらに、これら以外で、燃焼或いは爆発し瞬時にガスを発生するものであれば可能である。
【００５０】
プラグ（支持体）３１は、円筒形を為し、一側が開口するとともに内部に火工式点火器１２を嵌挿載置する点火器載置部３１ａと火工式点火器１２の脚線１８を通す脚線貫通孔３１ｂを形成し、外周壁に筒体３０の螺子部３０ｇと螺着するための螺子部３１ｃを設け、さらに螺子部３１ｃから段部３１ｅにより広径し端部に鍔部３１ｄを設けている。
この発音体１０Ｂは、筒体３０とプラグ（支持体）３１との螺着により、外周面に外側溝部３３が構成されている。また、火工式点火器１２を固定するためのリング３２を配設している。このリング３２は、ステンレス製のバネ材を用いており、リング３２を火工式点火器１２の第一カシメ部１７ｃに装着後、筒体３０の底部貫通孔３０ｅの他側から挿入する。そして、プラグ（支持体）３１と筒体３０とを螺着することにより、リング３２が筒体３０とプラグ（支持体）３１により挟み込まれ、リング３２が火工式点火器１２の第一カシメ部１７ｃに密着し、固定される。
【００５１】
筐体２２Ｂは、図８および図９に示すように、上部ハウジング３４と下部ハウジング３５とをボルト３６で結合することによって構成する。
上部ハウジング３４と下部ハウジング３５とは同一材料・同一形状・同寸法であるが、異なるところは、上部ハウジング３４のボルト孔３４ｉをボルト径が貫通する大きさの径に形成し、下部ハウジング３５のボルト孔３５ｉを雌ねじに形成していることである。
【００５２】
なお、本実施形態ではボルト３６で両ハウジング３４，３５を固定し筐体を構成しているが、レーザー溶接や超強力な接着剤を用いて両ハウジング３４，３５を固定することも可能である。
よって、ここでは、図９に示す下部ハウジング３５を主に説明する。
下部ハウジング３５は、材質に所定の厚みの有るアルミニウムを用い内部に内部空間３５ａと空洞部３５ｂを有する箱状の形態としている。この下部ハウジング３５は、例えば、外形寸法は幅１１５ｍｍ、奥行９１ｍｍおよび高さ１５ｍｍとしている。
【００５３】
空洞部３５ｂ内には、円筒状の発音体１０Ｂを配設する半円筒状の発音体載置部３５ｃと脚線１８を通す半割状の脚線貫通孔３５ｄを各５ヵ所形成し、この発音体載置部３５ｃから距離をおいて、内部空間３５ａからハウジング端面３５ｅの高さで障壁部３５ｆを間隔をあけ並列に５ヵ所形成している。
また、この障壁部３５ｆの前方向へ少しの間隔をあけて、円柱形状のフィルタ２７を配設する半円筒状のフィルタ載置部３５ｇを並列して５ヵ所形成している。また、このフィルタ載置部３５ｇに隣接するハウジング外側端面３５ｊに、各フィルタ載置部３５ｇ毎４ヵ所のスリット３５ｈを形成し発音孔２４ａを構成している。
【００５４】
フィルタ２７は、圧縮成型された成型体であり円柱形状でも円球形状でも良い。この圧縮成型体は、燃焼残渣を濾過し、かつ所望の発音（低周波音、高周波音）を得るため、かつ火炎が筐体から噴出しないように最適な成型密度を有する必要があり、収容する発音薬量により決定される。
また、効率よく燃焼残渣を濾過するため、金網は線径の細いものが好適で、例えば、直径０．２ｍｍの線径の物を使用してフィルタ密度１．３２ｇ／ｃｍ3に圧縮成型し、外形寸法は、前記ハウジングのフィルタ載置部に収まるように、例えば、直径１８ｍｍで長さ１６ｍｍの円柱体形状とする。
【００５５】
次に、斯くして構成された本実施形態に係る発音装置Ｂは、次のように組み立てられる。
下部ハウジング３５の５つの発音体載置部３５ｃにそれぞれ発音体１０Ｂの外側溝部３３を嵌め込むと同時に脚線１８を脚線貫通孔３５ｄに配設する。また、フィルタ２７の円柱外周部をフィルタ載置部３５ｇへ配設する。
【００５６】
そして、上部ハウジング３４の発音体載置部３４ｃおよびフィルタ載置部３４ｇを下部ハウジング３５に合わせ蓋をするように閉じる。その際、図示しないパッキング（例えば、ゴム製）とシール剤とをハウジング端面に配設し強固に気密性を保持するようにしている。
ここで、上部ハウジング３４のボルト孔３４ｉからボルト３６を嵌挿し、下部ハウジング３５のボルト孔３５ｉへ螺着・固定する。
【００５７】
これらの構成により、筐体２２Ｂ内で、障壁部３４ｆ，３５ｆ、内部空間部３４ａ，３５ａおよびフィルタ２７を有する発音ガス流路構成部３８（図１５の白抜きの太線）を形成する。なお、内部空間部は、発音体１０Ｂ、障壁部３４ｆ，３５ｆおよびフィルタ２７を除いた所の空間（内部空間部）となり、ここを内容積（ｃｍ3）としている。
次に、本実施形態に係る発音装置Ｂの作用について説明する。
【００５８】
図示しないセンサからの電気信号が、第１の火工式点火器１２の脚線１８から発熱部１３へ導通し点火薬１５が燃焼する。この第１の火工式点火器１２から電気信号で延時的に第２の火工式点火器１２、第３の火工式点火器１２、第４の火工式点火器１２および第５の火工式点火器１２と連続的に発火する。そして、これら火工式点火器１２から発音薬１１へ伝火し燃焼ガス（発音ガス）が発生する。
【００５９】
この燃焼ガス（発音ガス）は、発音体１０Ｂが密閉構造であるため、一時的に圧力が上昇し、発音板２０Ｂの破断圧力またはカシメ力の耐力が限界を超えた時点で、瞬間に放出され爆発音が発生する。
このとき、発音体１０Ｂからは、ガスと同時に点火薬１５および発音薬１１の燃焼生成物として熱量を有する熱粒子の形態で残渣が内部空間部３４ａ，３５ａ内へ放出される。この熱粒子（燃焼残渣）は、燃焼によるガスとともに放出されるため、大きな運動エネルギを有する。
【００６０】
そして、燃焼ガスは、図１５の白抜き太線（ガスの流れ）に示すように、障壁部３４ｆ，３５ｆに衝突し内部空間部３４ａ，３５ａ内を反射しながら運動エネルギを低減し、さらに温度が低下しながらフィルタ２７内を通過して発音孔２４ａから噴出する。このとき、燃焼残渣、熱粒子、火炎および構成物の破片等は一切外部に飛散せず、所定周波数と所定音圧の音を発生する。
【００６１】
また、本実施形態に係る発音装置Ｂでは、主に高周波数の所定音圧を発生させるため、第一実施形態に係る発音装置Ａよりも発音薬１１の発音薬量を低減させた。例えば、発音薬量を発音体１個当たり２ｇとし、５個全体で１０ｇとした。
音圧および周波数特性の測定・解析は、第一実施形態に係る測定・解析と同様にした。また、火炎および飛散物の発生の観測についても、第一実施形態と同様に高速ビデオカメラを用い確認した。
【００６２】
表２は、第二実施形態に係る発音装置Ｂを用いた実験例６〜実験例１０（計１７例）を示す。
構成要素は、「内容積」、「発音薬量」、「板厚（発音板）」、「カシメ量（発音体）」、「フィルタ密度」、「発音孔総面積」とし、測定要素は、「１ｍ音圧」、「ピーク周波数」、「火炎状況」とした。
【００６３】
また、「カシメ量」は、発音板を端面段部で縁部によりカシメたところを、便宜上カシメ量と称し、断面片側の長さである。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
（実験例６）「連続的発音」
第二実施形態に係る発音装置Ｂを用いて、連続的に発音体を作動させるようにして、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
図１５を基に説明すると、先ず、中心の発音体１を作動（作動１）させ、次に発音体１の左側の発音体２を作動（作動２）させ、次に発音体１の右側の発音体３を作動（作動３）させ、最後に、ハウジング内の両端に配置した発音体４，４を２個同時に作動（作動４）させた。
【００６６】
白抜き太線は、このときのガスの流れを示し、番号は発音体１〜発音体４に対応させている。
発音体の発音薬量としては、発音体１〜発音体３は各２ｇで、発音体４は２個合計で４ｇとなる。他の構成要素は同一で行った。
その結果、作動１の作動から作動４の作動において、音圧が１５３ｄＢから１４３ｄＢと低い方向へシフトし、ピーク周波数が１６００Ｈｚの高周波数から５００Ｈｚの低周波数へシフトした。これは、連続的に発音体を作動させた際、発音体の火工式点火器・発音薬・発音板が粉砕、燃焼し空間部が形成されていき、さらに、フィルタの目詰まりが密度を増す結果となったためと考えられる。
【００６７】
また、作動４でのピーク周波数が５００Ｈｚとなったのは、発音体２個を同時に作動させ２倍の発音薬量と内容積が増えたことによるものと考えられる。
また、全て火炎は出なかった。
次に示す実験例７〜実験例１０は、実験例６のように連続的発音ではなく、単発のみでの実験による実験例である。
（実験例７）「内容積」
第二実施形態に係る発音装置Ｂを用いて、内容積を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００６８】
７−１から７−３において、内容積を４４ｃｍ3、７２ｃｍ3、１００ｃｍ3へと変え、他の構成要素は同一で行った。
上記内容積を変える方法は、例えば７−１では、図１２に示すように、中心に発音体を１個配置し、他の発音体の４個を外して、そこに図１３に示すブロック体３７を、（１）〜（４）のように溝部３７ａで発音体載置部３４ｃ，３５ｃに配置する。このとき、脚線貫通孔３４ｄ，３５ｄは栓部３７ｂで塞がれることとなる。
【００６９】
７−２では、中心に発音体を１個を配置し他の４個の発音体を外して、そこにブロック体（１）と（４）だけを配置する。そして、ブロック体の無い（２）と（３）のところに、図１４に示す蓋栓３８を溝部３８ａで発音体載置部３４ｃ，３５ｃに載置する。このとき、脚線貫通孔３４ｄ，３５ｄは栓部３８ｂで塞がれることとなる。
７―３では、中心に発音体１個のみを配置し他の４個の発音体を外す。そして、ブロック体の無い（１）〜（４）のところに、蓋栓３８を発音体載置部３４ｃ，３５ｃへ載置する。このとき、脚線貫通孔３４ｄ，３５ｄは栓部３８ｂで塞がれることとなる。
【００７０】
その結果、実験例７−１の音圧１５３ｄＢから実験例７−３の音圧１４５ｄＢへと低くシフトしたが、周波数については１２５０Ｈｚと変化が無かった。また、火炎は出なかった。
ここでは、発音体が１個で発音薬量２ｇとしているので、内容積の空間部におけるガス流路構成部の影響があまりないと考えられる。
（実験例８）「カシメ量」
第二実施形態に係る発音装置Ｂを用い実験例７−１の方法で、発音体における発音板のカシメ量を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００７１】
８−１から８−４において、カシメ量を２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍへと変え、他の構成要素は同一で行った。
その結果、８−１〜８−３までは音圧（１６２〜１６５ｄＢ）とピーク周波数（１２５０Ｈｚ）に変化は見られなかったが、８−４では、音圧１６６ｄＢ、ピーク周波数１６００Ｈｚと高く推移した。また、全て火炎は出なかった。
【００７２】
ここでは、カシメ量を多くすることで音圧およびピーク周波数が高くなることが分かった。
（実験例９）「板厚」
第二実施形態に係る発音装置Ｂを用い実験例７−１の方法で、発音板の板厚を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００７３】
９−１〜９−３において、板厚を１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍへと変え、他の構成要素は同一とした。
その結果、９−１は音圧１６２ｄＢで、９−２が１６６ｄＢ，９−３が１６７ｄＢと僅かに高く推移していくが、ピーク周波数は全て１２５０Ｈｚと変化はなかった。
また、火炎は出なかった。
【００７４】
ここでは、カシメ量が一定であれば、板厚の多少の変化では、音圧、ピーク周波数に大きな影響を与えないと考察できる。
（実験例１０）「フィルタ密度」
第二実施形態に係る発音装置Ｂを用い実験例７−１の方法で、フィルタ密度を変化させ、その音圧、ピーク周波数を測定し、火炎状況を確認した。
【００７５】
１０−１〜１０−３において、フィルタ密度を１．３２ｇ／ｃｍ3、１．７２ｇ／ｃｍ3、２．１ｇ／ｃｍ3と変え、他の構成要素は同一とした。
その結果、１０−１と１０−２は音圧１６６ｄＢ，１６３ｄＢでピーク周波数はともに１２５０Ｈｚであったが、１０−３は、音圧が１５７ｄＢと低くなり、ピーク周波数が２０００Ｈｚと高くなった。火炎は出なかった。
【００７６】
ここでは、フィルタ密度が高くなると、ピーク周波数は高周波数帯へと推移するが、音圧が低くなることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本質的には防犯のため、賊が犯罪行為を実行しようとした際、センサの感知或いは人為的な作動により発音させ、犯罪行為の遅延や行為を諦めさせることに使用できる。
また、発音装置は、何かの異常時に発音することで、周囲への警報や異常の伝達行為に使用が可能である。具体的には火災などの発生を近隣の住民に知らせる手段としたり、不審者の侵入を周囲に知らせたりすることが可能である。
【００７８】
また、畑や田んぼ、果樹園などでの盗難防止や、駆除動物への威嚇にも効果的に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る発音装置Ａの断面図である。
【図２】図１の発音装置Ａの分解斜視図である。
【図３】図１の発音装置Ａにおける点火器の断面図である。
【図４】図１の発音装置Ａにおける発音体の断面図である。
【図５】図４の発音体の分解斜視図である。
【図６】図１の発音装置Ａにおける発音ガス流路の模式図である。
【図７】音圧およびピーク周波数の測定・解析の模式図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る発音装置Ｂの断面図である。
【図９】図８の発音装置Ｂの分解斜視図である。
【図１０】図８における発音装置Ｂにおける発音体の断面図である。
【図１１】図１０の発音体の分解斜視図である。
【図１２】図９の発音装置Ｂの発音体の４個をブロック体に置き換えた模式図である。
【図１３】ブロック体の外観正面図である。
【図１４】蓋栓の外観正面図である。
【図１５】図８の発音装置Ｂにおける発音ガス流路の模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
Ａ，Ｂ  発音装置
１０，１０Ｂ  発音体
１１  発音薬
１２  火工式点火器
１５  点火薬
１８  脚線
１９  有底筒体
２０，２０Ｂ  発音板
２２，２２Ｂ  筐体
２３  ハウジング
２４  リッド（蓋部）
２３ｈ，２４ｇ，３４ａ，３５ａ  内部空間
２４ａ  発音孔
２５  ボルト
２７  フィルタ
３０  筒体
【図１】
2006078136.tif 000005
【図２】
2006078136.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006078136.tif 000011
【図８】
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【図９】
2006078136.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
2006078136.tif 000015
【図１２】
2006078136.tif 000016
【図１３】
2006078136.tif 000017
【図１４】
2006078136.tif 000018
【図１５】
2006078136.tif 000019