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最近,「超音波」の文字や言葉を見たり聞いたりする場面が 増えているように感じる.これは,以前は超音波が特殊な工 業用の用途だけに使われていたものが,最近では加湿器をは じめ,卓上洗浄機,歯ブラシ,美顔器,熟成器など幅広い分 野の家電にも利用されるようになってきたことが主な理由と 思われる. 人間が聞くことのできる周波数範囲は,年齢や健康状態に もよるが,おおよそ下限は20 Hzから上限は14 ~ 18 kHzであ る.ちなみに若い健康な人であれば,20 kHz付近までの音を 感じることができる.そこで,この上限値である20 kHz以上 の周波数の音や振動を「超音波」と定義している.しかし,実 際には20 kHz以下の周波数においても超音波的な技術は多く 利用されている.そこで,聞くことを目的としない比較的高 い周波数の音や振動についても,一般に「超音波」と呼んでい る. ところで,超音波の特徴と言えば何といっても固体,液体, 気体の3媒質で利用できることである.超音波の利用方法は 大きく通信的応用と動力的(エネルギー的)応用に分けること ができる.通信的応用とは,超音波を信号として利用する技 術のことであり,例えば固体媒質では構造物の内部の様子を 探る超音波探傷器,体の中を調べる超音波診断装置,液体媒 質では水中レーダであるソナーやパイプ内の流れを計る流速 計,気体媒質では距離計や車載用の衝突防止音響センサなど がよく知られている.一方,超音波エネルギーそのものを利 用する動力的応用技術としては,固体媒質中では超音波が発 生する加速度に伴う大きな機械力を利用した金属の切削・孔 空け・溶接技術,医療の世界では超音波メスや腫瘍を局所的 に破壊する治療に広く利用されている.また,液体媒質に対 しては,精密機器,半導体の表面を対象とした洗浄技術,水 と油分を混合させて化粧クリームやバター・マーガリンを製 造するための乳化技術に利用されている.これらは応用技術 のごく一部である.これに対し,気体媒質中(空気中)におけ る音波エネルギーを利用する技術,いわゆる強力空中超音波 の利用技術は,余り多いとは言えないのが現状である.これ は,気体媒質中への大パワーの音波エネルギーの放出が難し かったことが最大の原因である. また,音波の強度も重要である.ある強度以上の空中超音 波は,凝集,分散,剥離,浮揚,励振などの操作を非接触で 実現する特有の効果を生じさせる.すなわち,気体媒質中で の超音波エネルギー応用は,大パワーの超音波エネルギーを 効率良く放出できること,及び強力な音波を発生できること が重要な鍵となる. 強力空中超音波の発生方法とその応用技術

Method of Generating High-intensity Aerial Ultrasonic Waves and Its Applied Technologies