防音の仕組みについて！具体的な手法ごとに特徴をご紹介しておきます。
近年では、ホームセンターやネット通販サイトなどで、手軽に防音対策のためのアイテムが手に入るようになっています。そのため、防音工事の専門業者に依頼する前に、「ひとまず自分で対策を施してみよう！」と考える方が多いようです。ただ、インターネットなどを調べて手に入る表面的な防音対策の情報だけでは、具体的にどのような対策を施せば良いのかがいまいち判断できなくて、効果的な対策にならない…と悩んでしまう方が多いです。
防音工事は、壁に遮音シートを貼るだとか、吸音材を仕込むなど、一見すると非常に単純な手段が採用されているように思えますが、専門業者が作る本格的な防音室は、高度な計算のもと設計されている非常に専門性が高い工事となっているのです。つまり、効果的な防音対策を施すには、専門的な知識を欠かすことができないわけです。
そこでこの記事では、効果的な防音環境を作るため、具体的な防音対策の種類や、それをどうやって実現するのかについて解説していきます。
防音の仕組みについて
防音というものを詳しく見ていくと、『吸音』『遮音』『防振』などに取り組むことと説明されている場合が多いと思います。これらの対策を施すことで、建物や部屋の内側から外側に音が漏れていくことを防ぐ、あるいは建物や部屋の外側から内側に音が侵入することを防ぐことを目的とした対策が防音です。
多くの方が勘違いしているのですが、『防音』は、その言葉通り「音を防ぐ」ことを意味しているだけで、具体的な対策を指す言葉ではないのです。ここでは、防音環境を実現するための具体的な取り組みを簡単に解説しておきます。
『吸音』の仕組み
吸音は、音が何かしらの素材を通る時、音エネルギーが熱エネルギーに変換され、音が弱まる現象のことです。
発生した音が、何かしらの素材に取り込まれることをイメージしていただければ、あながち間違いではありません。ただ、素材にぶつかる音については、その全ての音を取り込めるわけではないので、跳ね返る音とそのまま通り抜ける音もあります。
この吸音という対策については、主に空気を伝わる空気音向けの対策として活用されます。要は、何らかの理由で発せられた音が空気を伝わり、人の耳に聞こえるのが空気音で、楽器の音色や近くで騒ぐ子供の声などが該当します。
『遮音』の仕組み
遮音は、空気を介して伝わる音を遮り、建物の中や建物外へ音が通り抜けるのを防ぐことを指しています。具体的には、遮音素材を設置して、音を跳ね返すという対策を指しています。
なお、遮音性能は、質量や重量が密接に関係しており、例えば、質量の大きい鉄筋コンクリート造のマンションの壁は、木造戸建てやアパートの壁と比較した場合、遮音性が高い傾向にあります。ただ、『遮音』についても、素材にぶつかった音全てを跳ね返すわけではなく、そのまま通り抜けてしまう音も存在します。
注意が必要なのは、音を跳ね返すということは、空間の中で音が反響しやすくなるので、きちんと計算して音を跳ね返さなければいけません。遮音についても、上述した吸音と同じく、主に空気音向けの対策となります。
『防振』の仕組み
最後は防振です。防振は、字面から分かるように振動を伝える物体に何らかの対策を講じ、外部からの振動を伝わりにくくする対策のことです。具体的には、洗濯機や室外機の下に防振ゴムなどの防振材料を設置するなどといった対策です。
防振対策については、振動による衝撃を緩和する必要があるわけですので、防振材料として利用される素材は柔らかいものが中心になります。
そして、防振は、吸音や遮音とは異なり、主に固体音向けの対策として活用されています。固体音は、建物に何らかの衝撃（振動）が加わった時、壁や排水管などの固体が振動して、空気中に発する音のことを指します。例えば、上の階の足音が天井を振動させて下の階に聞こえるとか、家の近くの線路から聞こえる電車の走行音などが固体音です。固体音は、伝わる経路が非常に複雑ですので、対策を講じるのがとても難しいです。
吸音対策の詳細について
空気音の対策としては、主に吸音と遮音が併用されます。吸音は、上述の通り、音が何らかの素材の中を通る時に、音エネルギーを熱エネルギーに変換することで、その振動を弱くするという対策になります。要は、吸音対策として設置された素材が音を取り込んでいるという感じです。
ただ、吸音の具体的な仕組みについては、「どのような素材を吸音材として使うか？」によって違ってきます。ここでは、吸音対策の具体的な内容について、骨格と小さな隙間（無数の孔）で構成される多孔質素材を利用した吸音の詳細をご紹介します。
吸音の流れ
吸音という効果を使って音が小さくなる仕組みについては、以下のような流れで現象が進むからです。
- ①吸音材の中に入った音が小さな穴を通って拡散する
- ②音が隙間を伝わるときに骨格との間で摩擦が生じる
- ③同時に、骨格を振動させる
- ④「②」と「③」で一部の音エネルギーが熱エネルギーに変換される
- ⑤音エネルギーが失われることで反射音が小さくなる
吸音の詳細については、さらに詳しい説明が必要ですが、上記のような流れと考えておけばおおよそ間違いないです。
ちなみに、吸音材として利用される素材はたくさんあるのですが、採用する吸音材によってその性能はさまざまです。吸音材の性能を評価する時には、『吸音率』が利用されるのですが、簡単に言うと、「素材に向かう音を反射しにくいものは性能が高い、反射しやすいものは性能が低い」と考えておきましょう。
音の反響が気になる時には、この吸音率の値が高い素材を活用すると改善されます。
代表的な吸音材について
吸音効果をもたらせてくれる素材にもさまざまな種類が存在します。吸音対策として用いられる吸音材については、「多孔質材料・板状材料・有孔板」が代表的です。以下にそれぞれの吸音材の特徴を簡単にご紹介しておきます。
■多孔質材料
吸音材として最も多く利用されているのが、この多孔質材料と言えるでしょう。なお、防音工事などで採用される代表的な多孔質材料は、以下のようなものとなります。
- ・グラスウール
- ・ロックウール
- ・ウレタンスポンジ
- ・フェルト
この中で、グラスウールやロックウールは、主に住宅の断熱材として活用されおり、これを吸音材として採用すれば、防音性だけでなく、断熱性の高い環境を作れる点も大きなメリットです。さらに、両材料は、燃えにくいという特徴もある事から、住宅に採用する材料としては非常にありがたい素材と言えるでしょう。ウレタンスポンジ、フェルトに関しては、主に自動車や産業機械に活用されます。
このような多孔質材料は、中・高音域に対して非常に効果的という特徴があります。ただ、低音域に対応したい場合には、素材の厚みを増すなどの対処が必要です。
■板状材料
次は、板状材料です。これは、気体の流れを邪魔する材料のことを指していて、板状材料に音がぶつかった時には、板振動・幕振動が発生し、摩擦により一部の音エネルギーが消費されるという仕組みです。主な板状材料は以下のようなものです。
- ・ベニヤ板
- ・カンバス（太い糸で織った布）
- ・フィルム
- ・シート
板状材料は、低音域に対して優れた効果を発揮するという特徴があるのですが、基本的にはそこまで吸音率が高くないアイテムだと考えておきましょう。板状材料が採用されるのは、あくまでも緊急避難的な防音対策で、本格的な対策を施す場合には、他の方法が採用されるケースが多いです。
■有孔板
有孔板は、板に空洞につながる孔（共鳴器）がたくさん設けられたものです。有孔板に音が当たると、孔部分の空気が激しく振動して摩擦を起こします。それにより、音エネルギーが消費されるという仕組みになっています。この材料は、音楽室の壁などに取り付けられているのをほとんどの方が見かけたことがあると思います。
有孔板は、共鳴周波数における吸音率が非常に優れているという特徴があり、活用しやすい材料です。しかし、設置すると、室内の印象が大きく変わってしまう点には注意しておきましょう。
遮音対策の詳細について
上述しているように、遮音も吸音と同じく、空気音の防音対策として活用されています。遮音の効果を簡単に説明すると、室内で発生した音が外に伝わらないようにする、もしくは、外部騒音が室内（建物内）に伝わらないようにすることです。
一般の方はあまり意識するようなことはありませんが、音が何かしらの素材にぶつかった時には、跳ね返されるものと素材に吸収されるもの、素材を通過するものに分かれてしまいます。そして、遮音は、この音を跳ね返す効果を高めてあげる対策のことなのです。基本的には、音を良く跳ね返す材料を壁などに使用することで、遮音性を高めます。
以下に防音工事などで、遮音目的に活用される材料をご紹介しておきます。
代表的な遮音材について
吸音材と同様に、遮音効果をもたらせてくれる材料もいくつかの種類が存在します。
■コンクリート
コンクリートは、非常に遮音性が高い材料として有名です。ちなみに、コンクリートでも、普通コンクリートと軽量コンクリートが利用されています。
コンクリートは、質量が大きいので、一重壁の遮音構造として適しています。一般的に、一定の周波数であれば、板材の面密度（質量）が大きいほど高い効果を発揮してくれます。近年では、コンクリートの中に気泡加工を施す、気泡コンクリートなども登場していますし、高い遮音性を持った環境を作るには非常に適した材料です。
■ガラス
住宅の防音性を考えた時には、ガラスの遮音性が非常に重要です。なお、建物の窓に採用されるガラスについては、単板ガラス、合わせガラス、複層ガラスなどがあります。
最も一般的なもので言えば、単板ガラスとなります。単板ガラスも、質量が大きくなるほど遮音性が高くなるのですが、1枚のガラスであれば一定の周波数域の遮音に効果があるだけで、それからズレると性能が低下します。
近年では、複層ガラスと呼ばれるタイプの窓が採用されるようになっているのですが、これは2枚のガラスで1枚の窓ガラスを作り、ガラスとガラスの間に特殊なフィルムなどを挟むようになっています。そのため、単板ガラスの弱点である、特定の周波数域になると性能が低下する…という問題を解消できます。つまり、複層ガラスは、非常に高い遮音性能を期待できるという訳です。
ただ、複層ガラスの遮音性は、どのようなガラスの組み合わせにするのか、また間に何を挟み込むのかで大きく変わってしまいます。近年では、ガラスとガラスの間に真空をつくる真空ガラスが非常に性能が高いと人気になっています。なお、ガラスは低音域の音に対しては、高い性能を発揮できないと考えておきましょう。
■木材
木材は、木造住宅の壁などに採用されていますね。当然、木材も遮音効果を求められるのですが、他の材質と比較すると、密度がそれほど高くないことから、遮音性能はそこまで期待できません。
したがって、木造住宅などで、高い防音性を求める場合、二重壁を採用するなどといった対策が必要です。
■土
日本の住宅では、土が壁材などとして採用されるケースも多いですね。そして、土は基本的に遮音性が高い素材と考えられています。
なぜかというと、木材などと比較した場合、土はある程度の重量（密度）があるからです。また、壁材として採用する場合には、厚みなどもある程度自由に施工することができることから、目的に合わせて施工できる点で、遮音性が高い環境を作れるとされています。
■金属
金属は、素材の重量（密度）があることから、遮音性が高い素材とされています。
遮音に活用されるのは、鉛やタングステンなどがあげられるのですが、基本的には防音室専用のドアなどとして活用されると考えておきましょう。
まとめ
今回は、コロナ禍以降、急激に需要が高くなっている防音工事について、防音環境を実現するための具体的な手段である『吸音』や『遮音』の仕組みについて解説してきました。
この記事でご紹介したように、多くの方は『防音』が一つの対策だと思っているものの、実は吸音や遮音、防振といった細かな技術を組み合わせることで、最適な音環境を作るのが『防音対策』なのです。近年では、ホームセンターやネット通販などを利用することで、遮音材や吸音材を手軽に仕入れることができるようになっています。そのため、「簡易的な対策なら自分で出来るのでは？」と考えている方も非常に多いです。
もちろん、防ぎたい音が大した音量ではないという場合なら、こういった簡易的な対策でも効果を感じることができると思います。ただ、自宅で楽器の練習をする、テレワークに集中できるような静かな環境を作りたいなど、本格的な防音環境を求めている場合、素人さんが思うがままに対策を施しても、効果的な防音室はできないと考えておいた方が良いですよ。特に、何も考えずに部屋中に遮音材を設置する…なんて対策をしてしまうと、室内で音が反響してしまい、余計にうるさく感じる部屋になってしまう…なんてことも考えられます。
防音工事は、皆さんが考えている以上に専門的で、難しい工事となりますので、どのような目的でも、一度は我々のような専門家に相談してみるのがオススメです。
