防音
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防音とは、音の伝播を阻害する手段です。音源と受音点の距離を広げる、音源と受音点を分離する、遮音壁を用いて音波のエネルギーを反射または吸収する、遮音バッフルなどの減衰構造を用いて音を吸収する、アクティブ防音音響発生装置を用いるなど、様々な方法が用いられます。[ 1 ] [ 2 ]
音響的な静音化と騒音制御は、不要な騒音を抑制するために使用できます。防音対策は、音源から不本意な聴取者への不要な直接音波の伝達を、距離と音の経路における介在物によって低減します（音響透過等級と遮音指数を参照）。
防音は、エコーの原因となる反射や残響の原因となる共鳴など、不要な間接音波を抑制することができます。
テクニック
吸収
吸音材は、空洞、囲い地、または室内の反響音圧レベルを制御します。合成吸音材は多孔質で、オープンセルフォーム（吸音フォーム、防音フォーム）と呼ばれます。[ 3 ]セルロース、ミネラルウール、グラスファイバー、羊毛などの繊維吸音材は、空洞（壁、床、天井の断熱材）内の共鳴周波数を抑えるために一般的に使用され、断熱特性に加えて二重の目的を果たします。繊維吸音材と多孔質吸音材はどちらも音響パネルの作成に使用され、室内の音の反射を吸収して音声明瞭度を向上させます。[ 4 ] [ 5 ]
多孔質吸収体
多孔質吸音材（典型的には連続気泡ゴムフォームまたはメラミンスポンジ）は、セル構造内の摩擦によって騒音を吸収します。[ 6 ]多孔質連続気泡フォームは、中高音域の広い範囲にわたって非常に効果的な吸音材です。ただし、低周波数域では性能が劣る場合があります。多孔質連続気泡フォームの吸音特性は、セルサイズ、曲がり具合、多孔度、厚さ、密度など、いくつかの要因によって決まります。
防音における吸音は、音響処理で使用される吸音パネルと混同しないでください。ここで言う吸音とは、壁、天井、または床の間に断熱材を設置することで、空洞内の共鳴周波数を下げることを指します。吸音パネルは、壁、天井、床が防音された後、音源室内の全体的な音を大きくする反射音を低減することで、処理において役割を果たします。
共鳴吸収体
共鳴パネル、ヘルムホルツ共鳴器、その他の共鳴吸収体は、音波を反射する際に音波を減衰させることで機能します。[ 7 ]多孔質吸収体とは異なり、共鳴吸収体は低中周波数で最も効果的であり、共鳴吸収体の吸収は狭い周波数範囲に適合しています。
減衰
ダンピングは、室内の共鳴を吸収、あるいは反射や拡散による方向転換によって低減します。吸収は全体的な音量レベルを低下させ、方向転換は不要な音を無害化、あるいはコヒーレンスを低減することで有益なものにします。ダンピングは、空気中の音響共鳴を低減するため、あるいは部屋自体の構造や室内の物体の 機械的共鳴を低減するために、個別に適用することもできます。
デカップリング
音源とそれに隣接するあらゆる形態の質量との間に分離を作り出し、音の直接的な伝達経路を妨げます。
距離
音波のエネルギー密度は音源と受音点の距離が離れるほど低下するため、受音点と音源間の距離が離れるほど、受音点における音の強度は徐々に低下します。通常の3次元環境では、点音源と点受音点が共存するため、音波の強度は音源からの距離の 2乗に反比例して減衰します。
質量
高密度素材を処理材に加えることで、音源となる壁、天井、または床からの音波の放出を抑えることができます。素材には、マスロードビニール（MLV）、防音シートロックまたは乾式壁、合板、ファイバーボード、コンクリート、ゴムなどがあります。防音材の幅と密度を変えることで、様々な周波数帯域の音を低減できます。
反射
音波が媒質に当たると、その反射は接触する物質の異質性に依存します。[ 8 ]コンクリート面に当たった音は、グラスファイバーなどのより柔らかい媒質に当たった場合とは大きく異なる反射をします。高速道路工事などの屋外環境では、盛土やパネルが音を上空に反射させるのによく用いられます。
拡散
硬くて平らな表面からの鏡面反射が問題となるエコーを発生させる場合は、表面に 音響拡散板を取り付けることができます。これにより、音は全方向に拡散されます。
アクティブノイズコントロール
アクティブノイズコントロールでは、マイクで音を拾い、それをコンピューターで分析します。次に、反対極性（すべての周波数で180°位相）の音波をスピーカーから出力し、弱め合う干渉を引き起こして、ノイズの大部分を打ち消します。
アプリケーション
居住の
住宅音響プログラムは、外部騒音の影響を低減または排除することを目的としています。既存建築における住宅音響プログラムの主な焦点は、窓とドアです。無垢材のドアは、中空のドアよりも優れた防音効果を発揮します。[ 9 ]カーテンは、重い素材を使用するか、ハニカムと呼ばれる空気室を使用することで、音を減衰させることができます。シングル、ダブル、トリプルハニカム構造は、比較的高い遮音効果を発揮します。カーテンの防音限界は、カーテンの端が密閉されていないことですが、面ファスナー、接着剤、磁石、その他の素材などのシーリング材を使用することで、この点を軽減できます。ガラスの厚さは、音漏れの診断において重要な役割を果たします。二重窓は、窓枠と壁の開口部にしっかりと密閉されている場合、単板窓よりも遮音性がいくらか高くなります。[ 10 ]
しかし、標準的な断熱複層ガラスは、共鳴の影響で低周波の交通騒音に対して性能が劣る場合が多い。振動抑制中間膜を組み込んだ合わせ防音ガラスは、交通騒音源（航空機、電車、自動車）に対する遮音性能を測定するために特別に設計された指標である屋外屋内透過率（OITC）評価を向上させるために使用される[ 11 ]。
2つ目の内窓を設置することでも、騒音を大幅に低減できます。この場合、外窓はそのままにして、同じ壁の開口部に引き戸または吊り下げ窓を設置します。[ 12 ]
米国では、FAAは、平均騒音レベルが以下の騒音レベル範囲内にある住宅に対して、騒音低減対策を提供しています。65 dB SPL以上。これは住宅防音プログラムの一環であり、無垢材の玄関ドア、窓、雨戸が提供されます。[ 13 ]
天井
天井の防音対策として、電気配線、水道管、ダクト周辺の隙間やひび割れを防音コーキング材またはスプレーフォームで塞ぐと、不要な騒音を大幅に低減できます。防音コーキング材は、壁の周囲、すべての備品やダクトレジスターの周囲に使用して、処理をさらに密閉する必要があります。防音材では、密度が高く他の防音材に比べて低コストなミネラルウール断熱材が最も一般的に使用されています。スプレーフォーム断熱材は、隙間やひび割れを埋めるため、またはミネラルウールを設置する前の 1～2 インチの層として使用してください。硬化したスプレーフォームやその他の独立気泡フォームは、音の伝導体になる可能性があります。スプレーフォームは、音を吸収するのに十分な多孔性がなく、音を止めるのに十分な密度もありません。
衝撃音を低減する効果的な方法は「弾性遮断チャンネル」です。[ 14 ]このチャンネルは乾式壁と梁を分離し、振動の伝達を低減します。
壁
気密真空でない限り、音を止める唯一の方法は質量です。質量とは、乾式壁、合板、コンクリートなどを指します。MLVは、質量層の間で音波を減衰または弱めるために使用されます。粘弾性減衰化合物[ 15 ]またはMLVを使用すると、音波が熱に変換され、次の質量層に到達する前に音波が弱まります。特定の防音処理を最適化するには、幅と密度の異なる複数の質量層を使用することが重要です。[ 16 ]防音乾式壁の設置は、音響透過クラス（STC）値が高いため推奨されます。粘弾性化合物と組み合わせた防音乾式壁は、STC 60以上の騒音低減を実現できます。
壁にはミネラルウール断熱材が充填されています。ご希望の処理レベルによっては、2層の断熱材が必要になる場合があります。コンセント、照明スイッチ、電気ボックスは、どの防音処理においても弱点となるため、電気ボックスは粘土またはパテで包み、MLV（防音層）で裏打ちする必要があります。スイッチプレート、コンセントカバー、照明を設置した後、プレートまたは器具の周囲に防音コーキング材を塗布してください。
フロア
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ネオプレン製の根太テープまたはU字型のゴムスペーサーを使用して根太と床下地合板を分離することで、防音床を実現できます。粘弾性コンパウンドを塗布した合板を追加設置することも可能です。MLV（粘弾性粘弾性接着剤）は、連続気泡ゴムまたは独立気泡フォームの床下地材と組み合わせることで、音の透過をさらに低減します。これらの技術を適用した後、無垢材フローリングまたはカーペットを敷設できます。さらにエリアラグや家具を配置することで、室内の不要な反響音を軽減できます。
部屋の中の部屋
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部屋内部屋 (RWAR) は、音を遮断し、望ましくない外界への音の伝達を防ぐ 1 つの方法です。
部屋から外部への音の伝達は、ほとんどが機械的な手段によって行われます。振動はレンガ、木造部分、その他の堅固な構造部材を直接通過します。壁、天井、床、窓といった共鳴板のような要素に当たると、振動は増幅され、外部の空間で聞こえます。機械的な伝達は、同じ初期強度を持つ空気による伝達よりもはるかに速く、効率的で、増幅されやすいのです。
音響フォームなどの吸音材は、この振動の伝播に対しては効果が低いです。騒音源のある部屋と外界とのつながりを断つことで、伝播を止めることができます。これを音響デカップリングと呼びます。
コマーシャル
レストラン、学校、オフィス、医療施設では、顧客のために騒音を低減するために建築音響技術を採用しています。米国では、労働安全衛生局（OSHA）が労働者の一定レベルの騒音への曝露時間を規制する要件を定めています。[ 17 ]
教育者と生徒にとって、環境の音質を改善することは、生徒の学習、集中力、そして教師と生徒間のコミュニケーションの向上につながります。2014年にApplied Scienceが実施した調査では、教室に吸音材を導入した後、生徒の86%が教師の発言をより明瞭に認識し、66%の生徒が集中力が向上したと報告しました。[ 18 ]
自動車
自動車の防音は、主にエンジン、排気、タイヤなどの外部騒音の影響を、広い周波数範囲にわたって低減または除去することを目的としています。パネル制振材を装着することで、車両走行中に発生する多くの高エネルギー音源によって車体パネルが振動した場合の振動を低減します。車内では、運転環境や車両の速度に応じて変化する複雑な騒音が多数発生します。[ 19 ]異なる種類の防音材を組み合わせて設置することで、最大8dBの大幅な騒音低減を実現できます。[ 20 ]
自動車環境では使用できる材料の厚さが制限されますが、ダンパー、バリア、アブソーバーの組み合わせが一般的です。一般的な材料には、フェルト、フォーム、ポリエステル、ポリプロピレンの混合材料などがあります。使用する材料によっては防水が必要になる場合があります。[ 21 ]吸音フォームは、製造時に車両のさまざまな領域に適用して、車内の騒音を低減できます。フォームは、適用後にフォーム材料が膨張して空洞を埋めることができるため、設置時にコストと性能上の利点もあり、漏れや一部のガスが車内に入るのを防ぎます。車両の防音により、風、エンジン、道路、タイヤの騒音を低減できます。車両の防音により、車内の騒音を5～20デシベル低減できます。[ 22 ]
表面制振材は、構造伝播音の低減に非常に効果的です。パッシブ制振材は、1960年代初頭から航空宇宙産業で使用されてきました。長年にわたり、材料製造の進歩と、複雑な動的挙動を特性評価するためのより効率的な分析・実験ツールの開発により、これらの材料の用途は自動車産業にも拡大しました。現在では、車室内の全体的な騒音レベルに大きく寄与する高次構造パネルモードを減衰させるために、通常、複数の粘弾性制振パッドが車体に取り付けられています。従来、制振処理のサイズと位置を最適化するために実験技術が用いられてきました。特に、レーザー振動計を用いた試験は、ホワイトストラクチャー内の車体に対して行われることが多く、良好な空間分解能で多数の測定点を迅速に取得できます。しかし、車両全体の試験はほとんど不可能であり、各サブシステムを個別に評価する必要があるため、この技術を迅速かつ効率的に利用することは困難です。あるいは、振動構造の近くに設置した粒子速度センサーを用いて、構造振動を音響的に測定することもできます。いくつかの研究では、粒子速度センサーが構造振動の特性評価に潜在的可能性を示しており、スキャン技術と組み合わせることで試験プロセス全体を加速することができる。[ 23 ]
防音壁
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1970年代初頭以来、米国およびその他の先進国では、近隣住民を侵入する道路騒音から保護するために、主要高速道路沿いに防音壁を設置することが一般的な慣行となっている。連邦道路管理局（FHWA）は州道路管理局（SHA）と共同で、各州が高速道路交通騒音の軽減に関する独自の政策を採用することを要求する連邦規則（23 CFR 772）を採択した。[ 24 ]特定の現実の状況における防音壁設計の効果的な形状を予測するための工学技術が開発されてきた。防音壁は、木材、石材、土、またはそれらの組み合わせで構築することができる。
参照
参考文献
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