遮音と音響透過損失とは（質量則とコインシデンス効果）

音響透過損失（TL）とは

遮音は、入ってきた音を壁で跳ね返して通さないことで成り立ちます。音を跳ね返す（反射する）しやすさは、両側の音響インピーダンスの差で決まります。

壁がどれだけ音を遮れたかを表す値が音響透過損失（TL）です。

音響透過損失（TL）は、壁に入る音と、壁を抜けて出る音の差をデシベル（dB）で表した値で、大きいほど遮音性能がよいことを意味します。

TLは透過率（音がどれだけ通り抜けるか）と裏返しの関係にあります。よく通り抜ける壁ほどTLは小さく、ほとんど通さない壁ほどTLは大きくなります。

質量則：壁が重いほど・音が高いほど遮れる

一重の壁の遮音は、まず質量則で決まります。

質量則とは、壁の面密度（1m²あたりの質量 m）が大きいほど、また音の周波数 f が高いほど、音響透過損失が大きくなるという法則です。

つまり、壁を重く（厚く）するほど、そして相手の音が高い音であるほど、よく遮れます。

質量則による垂直入射の透過損失は、次の式で表されます。

TL ≒ 20 log₁₀(m・f) − 42.5（m：面密度 kg/m²、f：周波数 Hz）

式の中の m と f が大きくなるほどTLが増えるので、ここからも「重い壁・高い音ほど遮音がよい」と読み取れます。

面密度または周波数を2倍にするごとに、透過損失はおよそ5〜6dB増えます（垂直入射の式では 20 log₁₀2 ≒ 6dB）。実際の騒音防止設計では、拡散音場で求めた実用式 TL ≒ 18 log₁₀(m・f) − 44 が使われ、このときは2倍あたり約5dBの増加です。

なぜ低い音ほど遮音が難しいのか

質量則は「周波数が高いほどTLが大きい」と言っています。裏を返すと、低い周波数ほどTLは小さく、遮音が効きにくいということです。

同じ壁でも、高い音はよく止まるのに、低い音は通り抜けやすくなります。だから低周波音は、ふつうの壁では対策がしにくい音として扱われます。

低い音をしっかり遮るには、面密度を上げる（壁を重く・厚くする）か、二重壁などの構造で補う必要があります。

コインシデンス効果：ある周波数でTLが落ち込む

質量則どおりにいけば、周波数が高いほど遮音はよくなるはずです。ところが、ある周波数で透過損失が急に下がる現象が起こります。これがコインシデンス効果です。

コインシデンス効果とは、壁の面を伝わる曲げ波と、斜めに入ってくる入射音波とが共振し、ある周波数で音響透過損失が質量則の値より落ち込む現象です。

この落ち込みが起こる周波数を、コインシデンスの限界周波数 fc と呼びます。fc付近では音が通り抜けやすくなり、遮音が弱くなります。

壁が硬いほど、また同じ材料なら厚いほど、限界周波数fcは低い方に現れます。

なお、間に空気層をはさんだ中空構造（二重壁）では、質量則とコインシデンスに加えて、空気層による共鳴透過の影響も受けます。透過損失を考えるときは、これらをあわせて見る必要があります。

騒音・振動概論／特論での問われ方

遮音は、透過損失の周波数特性と、質量則・コインシデンスの向きを入れ替える正誤問題が定番です。

令和7年度の騒音・振動特論（問9）では、密実な一重構造の透過損失の周波数特性を選ぶ問題が出ました。破線の質量則（ML）に沿って右上がりに増えつつ、コインシデンスの限界周波数fcで落ち込む形が正解の形です。

令和4年度（問9）や令和元年度（問9）では、コインシデンスを「材料面を伝わる曲げ波と入射音波の共振現象」と説明し、中空構造の透過損失は質量則とコインシデンスをあわせて考える、という記述が正しいものとして扱われました。

令和6年度（問8）では、「音響透過損失は透過率に比例する」という記述が誤りでした。透過率が大きい（音をよく通す）ほど透過損失は小さくなるので、向きは逆です。

質量則の式そのものも、令和元年度（問8）や令和6年度（問9）で TL ＝ 18 log₁₀(m・f) − 44 として計算に使われています。

理解度チェック

まとめ

音響透過損失TLは大きいほど遮音がよい指標です。質量則では面密度が大きい・周波数が高いほどTLが大きく（倍で約5〜6dB）、コインシデンス効果ではある周波数でTLが落ち込みます。

「重い壁・高い音ほど遮れる（質量則）」「ある周波数で落ち込む（コインシデンス）」の2点を押さえれば、騒音・振動の遮音の問題はほぼ取りきれます。

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