遮音設計

音とは

 
振幅音の大きさ  -dBamplitude
pascal
周波数音の高さ  -Hzfrequency
純音
複合音音の明暗 toneホワイトノイズ
ピンクノイズ
1/fノイズ
基音、倍音、複合音純正律、平均律

発生音源

空気の圧力変動と対数表示としてのdB

 音圧  単位(pa)音圧レベル  単位(dB)
最小可聴域0.000020
混雑した町0.280
会  話0.0260
ささやき声 1m程度0.000220
・・・ちなみに渋谷スクランブル交差点付近では、時間により90dB程度の音が介在する。
地下鉄内0.590
ジェットエンジン(50m)20120

音源の大きさと音の関係

大きな面積が振動すると動かされる空気の量が多くなるので、それだけ大きな音のエネルギーが放出されることになります。
振動する速度と振動する面積を掛け算したものが体積速度といいますが、この体積速度が大きいほど音源の強さも大きいということになります。
同じ振れ幅であれば、周波数が高いほど振動速度が速いので同じ面積でもそれだけ有用な音源となります。大きなうちわではゆっくりあおいでもそれなりの風が発生しますが、小さなうちわではせわしなくあおいでもなかなか風が起きにくい現象に似ていますね。
※大きい楽器(=振動する面積が大きい)のほうが、小さい楽器よりも大きな音がする
※振幅が同じ場合、周波数が高い方が強い音がする。
ということです。

音と聞こえ方の関係①

人の可聴域及び生物ごとに異なる可聴域 (参考値)

可聴範囲

可聴範囲とは・・・その生物が聞こえる音の周波数帯です。

人の可聴域

   
約20kHz以上超音波聞こえない
約20Hz~20kH
・・・一般的な成人男性の可聴域
可聴音聞こえる
約20kHz以下超低周波音聞こえない

赤ちゃんの鳴き声や、女性の悲鳴は人間の耳が最高感度となる3~4kHz付近の周波数帯である。参考として・・・


イヌ 約15 Hz ~50k Hz
ネコ 約60 Hz ~65k Hz 生物ごとに異なる
イルカ 約150 Hz ~150k Hz 可聴域
コウモリ 約1k Hz ~120k Hz

ラウドネス曲線

一般的な騒音レベル

自然界に介在する音・・・暗騒音

音は人工的に排除しない限り、常に身の回りに介在している物です。

例えば、風に木々が揺れる音、建物や電線で風邪が切れる音、通学中の子供達の声、鳥のさえずりや車の通過する音、電車の通る音、緊急車両の通貨音、飛行機の飛ぶ音、さらに室内に耳を傾けると時計のカチカチ鳴る音、エアコンや洗濯機の動作音、ラジオやTVからの音、蛍光灯の音等例を挙げればきりがありません。

それぞれに周波数帯や、振幅による音の大きさは異なりますが常に音の中に身をおいて生活しているのが我々人間です。実際にまったく音のない世界『無音』の状態を体験するには、音響機器の実験等で使われる無響室と呼ばれるような部屋でしか無音の状態は体験できないのです。

無音の状態では気分もリラックスできさぞかし落ち着ける空間だろうと考えるのは誤りで人類が地球に生誕して以来、音に囲まれて生活してきた我々は、周囲の状況や危機の到来も音という情報から取得したり感知してきた生物であり情報源としての音を立たれたとき、人は非常な不安やストレスを感じるのであります。

dB騒音のレベル
130ジェット機の離陸
120リベット打ち・杭打ち
110自転車の警笛
100電車のガード下
90地下鉄の車内・怒鳴り声
80交通量の多い道路・騒がしい事務所
70大声での会話
60テレビ・ラジオの音、普通の会話
50静かな事務所
40畳のすり足
30夜の郊外住宅地
20木の葉のそよぎ・ささやき声

立地条件について  

弊社、DLコンテンツから一部抜粋

暗騒音レベルの測定および予想   

上記でもご紹介差上げた暗騒音ですが、防音室の考え方として、音をなくすというよりも音を聞こえなくする、感じなくするという設計をしていきます。
それは、一つには、外部に介在する暗騒音よりも漏音LVが小さければ、人の耳は感覚的に聞こえない・感じないとなるのです。

※その他にも、楽器ごとの周波数伝送特性、立地条件・使用条件に起因する、必要遮音性能詳細については、DLコンテンツをご利用ください

弾性と疎密と距離による減衰

文字通り弾力する性質のことで、自転車の空気入れでタイヤの空気を満タンに入れれば、空気入れのハンドルは重くなり、ともすれば跳ね返る現象を体験することがあります。幼少期の学校の実験中、注射器をシリンダーにみたて、空気を圧縮した事がある人も多いはずですが一旦押さえ込んだ空気が、跳ね返される現象を目にした事あるかと思います。


これは、押さえ込まれた空気という気体が一旦、圧縮されるもののその弾性により元の大きさに戻るという事です。さらに空気には質量もあり、普段生活している中で、空気の重さを体で感じることはないかと思いますが、質量がある以上、空気には重さがあり、重さがあれば慣性力が働くという事になります。 音エネルギーを空気が伝搬する時、その弾性による疎密の繰り返しと、質量による慣性力(音の方向・位相)で、音を伝えているのです。


さらに、空気には非常に微少ながら粘性もあり、空気中を音が伝わる際に、疎密運動による摩擦と分子レベルの気体と気体が衝突することで生じる力、そして、空気自体の粘性により、音が発生した地点から遠くなればなるほど、距離による音の減衰(音の距離減衰)が起こるのです。

その他の自由音場における、音エネルギーの減少要因

拡散減衰とは・・・

音を点音源と考えたとき、音源発生位置からの距離に応じて、点音源を構成する球体の波面が大きくなり、同単位面積当たりのエネルギーは減少する現象です。

吸収減衰とは・・・

吸音体の中で、音が運動エネルギーとして無数の反射、粗密運動を繰り返す中で、熱エネルギーへ転化され熱放射により減少する現象です。

共振とは

ブランコをこぐとき、ブランコを大きく揺らす為には、こぐペースを調整する必要があります。ペースをあわせてこぐことができれば、小さな力でも十分揺らすことができます。これはある周波数のこぎ方に反応するからです。

共振周波数とその共振の度合いは形状や材質で異なり、弦のような単純なもの意外は共振周波数同士は正確な倍数関係にないことが多いのです。

 

ピアノを調律するときの音叉のチーンという澄んだ音も、共振によるものです。多少たたき方が変わっても同じ高さの音が得られます。 音叉に限らず物にはすべて、共振周波数があります。

 

防音室を設計するときは、それぞれの構成部材の共振周波数が一致しないように、また現状のお部屋の音響特性を事前に測定し、(新築の場合は、部材のデータでしっかりと検討し)音響障害となりうる共振の少ないお部屋の設計をする必要があります。

設計指針

空気伝搬音対策

空気伝播音とは、空気を媒質として伝わる音です。基本的な手法を記します。

1.いわゆる隙間をなくし、お部屋の機密性を向上させる。 音は、水と同じく、面密度の低い部分や隙間・穴などから漏れていきます。 隙間や穴は少なくする、または塞ぐのが空気音の伝搬を防ぐ基本となります。 防音タイプのサッシュやドアを用いて開口部を強化し、給排気口には消音ダクト・消音換気扇 などの採用をお勧めします。

比較的簡単にできる方法例

  
ドアや窓現在のドアにパッキン類を取付け、ドア廻りの隙間をなくしたり、ドアの表面に吸音材・遮音材を貼付け防音効果を高める。
インナーサッシを取り付ける(機密性が向上することで、防音性能及び断熱性能も向上する)
壁・天井現在の壁や天井に、遮音材を増張りしたり、音の指向性の高い楽器や音源の場合は、一部に遮音壁を設ける。
現在の壁や天井に、吸音材や拡散体を張り、吸音・拡散効果による音エネルギーの減衰をはかる。
現在の床がフローリングやタイルなど音の反射性の強い仕上材の場合、絨毯を敷いたりカーペットなどの仕上材に変更する事で吸音性能の向上をはかる。(軽量床衝撃音に対しても比較的有効である)
市販の防振材や、防振ステージなどを設置する。ピアノの場合は、ピアノにあったインシュレーターを取付ける。

2.共鳴・共振しにくい構造をつくる。
遮音性能はその素材が音によって振動しやすいかどうかが、焦点となります。
物にはそれぞれ振動しやすい音があります。うまく組み合わせて共鳴・共振しにくい構造をはかります。

3.コインシデンス効果を防ぐ
特定の周波数で遮音性能が極端に落ちる現象をコインシデンス(偶然の一致)効果といいます。

例)ガラスのコインシデンス周波数

ガラス厚 (mm)»34566.8810
周波数fc (Hz)4200 近辺 2800 近辺 2500 近辺 2000 近辺 1700 近辺 1500 近辺 1200 近辺

 

 

固体伝搬音対策 ’’

固体伝播音とは、固体を媒質として伝わる音です。
基本的な手法を記します。

1.振動対策をはかる
固体伝搬音への対策には、音源(振動源)が構造体に直接振動を伝えない(または伝えにくくする)ようにすることが大事です。

比較的簡単にできる方法例

市販の防振材や、防振ステージなどを設置する。オーディオの場合は、スピーカーを防振材を介して設置する。
音源(振動源)の部分のみ、防振床を作る。

2.音源室を、浮き二重構造とする
現在のお部屋の中に、もう一つお部屋をつくり、振動を伝えにくい工法を浮き二重構造と呼びます。

空気伝搬・固体伝搬 概念図

概念

空気伝搬音を対象とし、設計する。

気密性の向上および開口部の処理等のみ行う、比較的簡易な防音処理。

例)壁・床・天井などの面密度の補強や、インナーサッシの取付など。

天井・壁・床を浮き二重構造として造る (プライベートスタジオ等)

防音室構造

一部浮き構造を採用し、外部への遮音性能を必要な分だけ検討する (大規模音響施設・ホール・映画館等)

高度な遮音構造を必要としない大型施設の設計 / 高度な遮音構造を必要とする大型施設の設計

音を取り扱う空間設計をする際には

防音の面では、反射・屈折を主とする音響インピーダンスの考慮(必要な空気層の距離・想定音源からの特有の位相の角度)

 

上記を考慮の上、浮き構造にて造る室の床・壁・天井の面密度による遮音性能・質量による制震性能を検討する事で、効率の良い遮音が実現できるのです。 室内音響の面では、既存住宅(新築の場合は使用予定材料)の構成部材の特有共振周波数の特定、その中にインストールする防音室の構成部材との共振周波数の相性 次に室形状による振動モードの計算、そして最後に反射面の検討(音響拡散体の要・不要)・残響時間の設定をしていく運びとなります。