空気伝搬音と固体伝搬音の違い｜防音壁で音が消えない理由

壁を防音したのに、なぜ音が消えない？空気伝搬音と固体伝搬音の違い

騒音対策のご相談で、ときどきこんなお話を伺います。

現場を確認すると、防音壁の施工そのものに大きな問題はない。それでも音が残っている。こうしたケースでは、壁を通る音とは別の経路が支配的になっていることがあります。

床、柱、梁、配管などを振動が伝わり、離れた場所で再び音として聞こえる固体伝搬音です。

防音壁が効かなかったからといって、壁の性能が低いとは限りません。止めようとしていた経路と、実際に音が伝わっている経路が違っていた可能性があります。

今回は、騒音対策の入口でありながら判断を誤りやすい「空気伝搬音」と「固体伝搬音」の違いを、現場での対策まで含めて解説します。

空気伝搬音と固体伝搬音の違い

音の伝わり方は、実務上、空気伝搬音と固体伝搬音に大きく分けられます。

伝わり方	どのように届くか	主な例	対策の方向
空気伝搬音（空気音）	空気の圧力変化として伝わる	話し声、スピーカー、送風音、機械から放射される音	遮音壁、防音カバー、扉・開口部対策、吸音
固体伝搬音（固体音・構造伝搬音）	床、壁、柱、梁、配管などの振動として伝わり、別の面から空気音として放射される	足音、設備振動、ドアの衝撃、給排水設備、鉄道振動	防振支持、浮床、独立構造、柔軟継手、振動経路の処理

空気伝搬音とは

空気伝搬音は、音源から空気の振動として届く音です。話し声、テレビやスピーカーの音、ファンの送風音などが代表例です。

屋外の自由音場では、一般に音源から離れるほど音圧レベルは低下します。途中に十分な遮音性能を持つ壁があれば、透過する音も小さくできます。

ただし、室内では壁や天井の反射があり、ダクト内では音が導かれます。空気音なら常に距離だけで素直に小さくなる、というわけではありません。

固体伝搬音とは

固体伝搬音は、機械や衝撃によって生じた振動が床、柱、梁、壁、配管などを伝わり、離れた場所の面を振動させることで聞こえる音です。

例えば、ポンプの振動が基礎から床スラブへ入り、階下の天井や壁を揺らしたとします。階下では、その天井や壁が振動板のように空気を動かし、音を放射します。

聞いている人には「天井から音がする」と感じられても、原因は上階の機械脚や配管支持部にあるかもしれません。

一つの機械から、空気音と固体音が同時に出る

空気伝搬音と固体伝搬音は、別々の音源から出るとは限りません。

機械を例にすると、モーターやファンから直接空気中へ放射される音は空気伝搬音です。一方、機械の振動が脚部から床へ入り、建物を伝わる成分は固体伝搬音です。さらに、ダクト、配管、ケーブルラックが振動の経路になることもあります。

鉄道沿線でも同様です。走行音が窓や外壁を通って入る経路と、車輪・レールの振動が地盤や建物基礎へ伝わる経路が重なる場合があります。どちらが支配的かは、距離、地盤、建物構造、周波数によって変わります。

したがって、「この音は空気音か、固体音か」と二者択一で決めるのではなく、両方の割合と、それぞれの伝搬経路を調べることが重要です。

防音壁を設置しても音が消えない理由

防音壁や防音カバーは、主として空気中を伝わる音を遮るためのものです。

ところが、機械の脚が床へ剛に固定されていれば、振動はカバーの下を通って建物へ入ります。配管やダクトがカバーを貫通し、硬く接続されていれば、それも迂回経路になります。

つまり、防音壁の性能とは別に、次のような経路が残っている可能性があります。

• 機械脚、架台、基礎から床へ伝わる振動
• 床から柱、梁、壁、階下の天井へ伝わる振動
• 配管、ダクト、電線管、ケーブルラックを通る振動
• 扉、換気口、点検口、配管貫通部から漏れる空気音
• 床や天井を経由して対象の壁を回り込むフランキング伝搬

この状態で壁だけをさらに厚くしても、別経路が支配的なら全体の騒音はほとんど変わりません。壁が悪いのではなく、対策の対象になっていない経路が残っているのです。

工場設備の経路別対策については、工場設備の騒音対策でも詳しく解説しています。

固体伝搬音が対策しにくい3つの理由

1．伝わる経路が見えにくい

空気音は、音源と受音点の間に壁や開口部があるため、経路を比較的イメージしやすい音です。

一方、固体音は床、柱、梁、壁、配管など、複数の構造を通ります。接合部で経路が分かれ、別の面から再放射されるため、音源の隣より離れた部屋の方が気になるケースもあります。

音が大きく聞こえる面と、振動が建物へ入った場所が一致するとは限りません。

2．固体中の波は速いが、それ自体が難しさの理由ではない

20℃の空気中の音速は約343m/sです。これに対し、代表的な縦波の速度は、コンクリートでおよそ3,000～4,000m/s、鋼材で約5,900m/sです。

ただし、建物内を伝わる振動には縦波だけでなく、せん断波や曲げ波もあり、速度は材料、周波数、構造によって変わります。

また、固体振動も決して「減衰しない」わけではありません。材料内部の損失、接合部、断面変化、空気中への音の放射などによって減衰します。

問題は、剛性の高い構造や配管が連続していると、振動が複数の部位へ伝わり、離れた面を揺らして音を再放射することです。空気中より速いから対策が難しい、という単純な関係ではありません。

3．空気音用の対策では、振動経路を切れない

遮音壁の透過損失を高めても、床や基礎を伝わる振動そのものは減りません。

空気音が支配的なら、壁の質量、気密性、扉、窓、換気経路を見直すことが有効です。固体音が支配的なら、機械の支持方法、基礎、配管接続、床や天井の構造を見直す必要があります。

同じ「うるさい」という相談でも、選ぶべき対策はまったく異なります。

「上階の足音」が消えない理由

建築分野の固体伝搬音として身近なのが、床衝撃音です。

床衝撃音は、標準的な測定では軽量床衝撃音と重量床衝撃音に分けて扱います。

区分	衝撃の特徴と主な例	標準衝撃源	対策で重視する点
軽量床衝撃音	軽く硬い衝撃。靴での歩行、小さな物の落下、椅子の移動など	タッピングマシン	カーペットや弾性床材で衝撃力を和らげる。床仕上げの影響が比較的大きい
重量床衝撃音	重く柔らかい衝撃。子どもの飛び跳ね、走り回りなど	タイヤ衝撃源またはゴムボール衝撃源	床スラブの厚さ・質量・剛性、スパン、支持条件、天井や浮床を含む構造全体

スプーンなど軽い物を落とした「カチャッ」という音は、床表面を柔らかくすることで改善しやすい傾向があります。

一方、「ドスン」という低い音は床構造全体を揺らします。薄いカーペットを敷いただけでは、低周波域の改善が小さいことが一般的です。床スラブや支持条件の影響が大きく、必要に応じて弾性床、浮床、天井などを含めて検討します。

測定方法は、標準軽量衝撃源についてJIS A 1418-1:2000、標準重量衝撃源についてJIS A 1418-2:2019で規定されています。測定結果の評価にはJIS A 1419-2が用いられます。

固体伝搬音対策の原則は「振動の通り道を弱くする」

固体音対策では、よく「縁を切る」と表現します。

実際には、構造を完全に切り離すのではありません。防振材による弾性支持や独立した下地などを使い、振動が次の構造へ伝わりにくくなるように設計します。

音源側で振動を小さくする

• 機械の回転バランス、摩耗、がた、据付状態を整える
• 防振ゴム、金属ばね、空気ばねなどで機械を弾性支持する
• 必要に応じて防振架台や慣性基礎を設ける
• 配管やダクトに柔軟継手を設け、剛な接続を避ける

機械の異常振動を残したまま防振材だけで解決しようとすると、防振材の変位が大きくなったり、周辺部品へ負担がかかったりします。まず発生源の状態を整えることが基本です。

伝搬経路で振動を小さくする

• 床を構造体から弾性的に支持する浮床
• 壁や天井の下地を構造体から独立させる構造
• 防振吊り材を用いた天井
• 配管支持部や機器接続部の防振
• 貫通部や周辺部に生じる振動ブリッジの防止

浮床については、無響室の「浮床構造」とは何か？とコンクリートによる浮床の設計方法もご覧ください。

受音側で再放射を抑える

音源側や経路での対策が難しい場合は、受音室側に独立壁や防振天井を設け、振動する躯体面から室内へ放射される音を抑える方法もあります。

ただし、同じ躯体へ剛に固定すると、新たな振動経路を作ることがあります。受音側対策も、支持方法と納まりを含めた設計が必要です。

防振ゴムは、置くだけで効くものではない

「縁を切るなら、機械の下に防振ゴムを敷けばよい」と考えたくなりますが、防振材には設計条件があります。

確認が必要なのは、機械の質量と重心、支持点ごとの荷重、加振周波数、起動・停止時の回転数、必要な変位量、防振材の動的ばね定数、減衰などです。

機械と防振材で構成される系には固有振動数があり、運転周波数がその近くにあると共振して、かえって振動が大きくなる場合があります。理想化した1自由度系では、運転周波数が固有振動数の約√2倍を超えて、初めて伝達率が1を下回る領域に入ります。

さらに、機械本体を防振しても、配管やダクトが硬くつながっていれば、そこが振動のバイパスになります。

防振ゴムは「柔らかければよい」部材ではありません。対象機械と運転条件に合わせて選定する必要があります。

対策の前に、音源・経路・受音点を調べる

騒音対策で最初に確認したいのは、壁材の種類ではなく、次の三つです。

音源	どの機械、部品、衝撃が振動や音を発生させているか
伝搬経路	空気、床、柱、配管、ダクト、開口部のどこを通っているか
受音点	どの位置、時間帯、周波数で問題になっているか

固体音が疑われる場合は、騒音計による音圧レベルの測定だけでなく、機械脚、架台、床、壁、配管などの振動も確認します。周波数分析、設備の運転・停止による比較、測定点を移したときのレベル変化などを組み合わせると、伝搬経路を切り分けやすくなります。

例えば、上階の機械を防音カバーで囲っても階下の低周波音が残る場合、次の順で確認します。

• カバーの扉、換気口、貫通部から空気音が漏れていないか
• 機械脚と直下床で同じ周波数の振動が強く出ていないか
• 配管やダクトの支持部へ振動が伝わっていないか
• 階下の天井や壁の振動と、室内騒音の周波数が対応しているか
• 機械の運転条件を変えると、音と振動が同時に変化するか

固体伝搬が支配的だと分かれば、防音壁をさらに厚くするより、機械の防振支持や配管の縁切りを優先できます。

まとめ

壁を防音しても音が消えないとき、すぐに「壁の性能が足りない」と判断するのは早計です。

騒音には、空気中を伝わる空気伝搬音と、床・柱・梁・配管などを振動が伝わる固体伝搬音があります。さらに、開口部やダクト、床・天井を回り込む経路が重なることもあります。

空気音が支配的なら、壁の遮音性能、気密性、扉、換気経路が対策の中心です。固体音が支配的なら、機械の防振支持、浮床、独立壁、防振天井、配管やダクトの柔軟接続などを検討します。

大切なのは、対策製品を先に決めることではありません。音源・伝搬経路・受音点を測定で確認し、支配的な経路に対策することです。

ソノーラテクノロジーでは、現地での音響・振動測定から、防音カバー、防音室、防振架台、浮床などの設計・製作・施工まで対応しています。音漏れを止める壁では壁側の設計ポイントも解説しています。

「壁を付けたのに音が残る」「発生源がどこか分からない」といった段階でも、お問い合わせからご相談ください。

よくある質問

固体伝搬音は、空気伝搬音より速いから大きく聞こえるのですか

速さと音の大きさは別の問題です。固体中の弾性波は一般に空気中の音より速く伝わりますが、それだけで大きく聞こえるわけではありません。建物の構造を通って振動が伝わり、床、壁、天井などの広い面から効率よく空気音として再放射されると、離れた場所でも騒音になります。

カーペットを敷けば、上階の足音は小さくなりますか

軽く硬い衝撃による軽量床衝撃音には、カーペットや弾性床材が有効なことがあります。一方、飛び跳ねなどによる重量床衝撃音は床構造全体を揺らすため、薄いカーペットだけでは改善が小さい傾向があります。

防振ゴムを入れれば、機械の固体音は必ず下がりますか

必ず下がるとは限りません。荷重や加振周波数に合っていない防振材では、共振によって振動が増える場合があります。機械の質量、回転数、支持位置、配管接続などを確認したうえで選定します。

空気伝搬音と固体伝搬音は、耳で聞き分けられますか

低い「ゴー」「ブーン」という音や、壁・床から聞こえる感覚は固体音の手掛かりになりますが、聴感だけでの断定はできません。音圧と振動の周波数分析、設備の運転・停止比較、測定点ごとの変化を確認して判断します。

防音カバーと防振対策は、どちらを先に行いますか

空気音と固体音のどちらが支配的かで変わります。両方が大きい機械では、防音カバーと防振支持を組み合わせます。先に現地調査を行い、必要な低減量と経路を整理するのが確実です。

参考文献

• 日本音響学会編『新版 音響用語辞典』コロナ社
• JIS A 1418-1:2000「建築物の床衝撃音遮断性能の測定方法―第1部：標準軽量衝撃源による方法」
• JIS A 1418-2:2019「建築物の床衝撃音遮断性能の測定方法―第2部：標準重量衝撃源による方法」
• JIS A 1419-2:2000「建築物及び建築部材の遮音性能の評価方法―第2部：床衝撃音遮断性能」
• 国立天文台編『理科年表』丸善出版
• 大坂隆英「生産機器の振動対策」『騒音制御』Vol. 29, No. 3, pp. 205–209, 2005

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