2022.2.24

ヘルムホルツ共鳴の仕組みとは?防音に効果がある理由も紹介

防音対策にはさまざまな方法があります。

なかには、「ヘルムホルツ共鳴」といわれる現象を利用する方法がありますが、この現象の内容や仕組みがどういうものなのかをご存じでしょうか。

 

本記事では、防音に効果があるヘルムホルツ共鳴の内容や防音に効果がある理由、ヘルムホルツ共鳴による防音対策の例などを紹介します。

現在防音対策を考えている方は、ぜひ最後までご覧ください。

 

目次

 

ヘルムホルツ共鳴とは?

この記事を読んでいる方のなかには、“ヘルムホルツ共鳴”という単語を聴いたことがない、という方も多いのではないでしょうか。

 

ヘルムホルツ共鳴についてもっともイメージしやすいものは、ワインボトルや理科の実験で使うようなフラスコなど、細長い口のある容器です。

ワインボトルやフラスコの上部にある空気の出入り口に、横から息を吹きかけると、「ボーッ」「ブーッ」という低温が鳴り響きますが、この現象がヘルムホルツ共鳴です。

 

息を強く吹きかけると共鳴する音も比例して大きくなります。

また、ワインボトルやフラスコのなかに入っている液体の量が変わると、音の高さも変化するという特徴があります。

このようにヘルムホルツ共鳴とは、細長い口のついた形状の容器の内部で、空気の圧力のかかり方が変動することで空気が振動して音が鳴る現象のことなのです。

 

上記の内容だけだと、ヘルムホルツ共鳴は音が共鳴するだけの現象に思えるでしょう。

しかし、ヘルムホルツ共鳴には発生している周辺の音を吸収するという特性もあります。

この特性を活かすことでさまざまな場面で防音対策にヘルムホルツ共鳴を活かすことができるのです。

 

ヘルムホルツ共鳴が起こる仕組み

ヘルムホルツ共鳴は、ワインボトルやフラスコの上部にある空気の出入り口に、横から息を吹きかけることで発生する共鳴音であることを上記で紹介しました。

音が発生する大まかな仕組みは、以下のようになっています。

 

ヘルムホルツ共鳴が起こる仕組み

  1. ①ビンの飲み口に息を吹きかけると、ネック部分の空気がボトルに押し込まれる
  2. ②押し込まれた空気によってボトル内の圧力が上昇し、空気を再び押し返そうとする

上記の動きが交互に繰り返されることによって、容器が振動し音が鳴るという仕組みです。

 

しかし、「音が発生することが、なぜ防音効果に意味があるの?」と疑問に感じる方もいらっしゃるかもしれません。

実は、ヘルムホルツ共鳴は共鳴している音を中心に、音の運動エネルギーを吸い取る効果があり、この特性を活かして音を打ち消すことができるようになっています。

 

ヘルムホルツ共鳴を活かした主な防音対策

ヘルムホルツ共鳴の内容や仕組みについてここまで紹介しましたが、ヘルムホルツ共鳴を利用した具体的な防音対策にはどのような方法があるのでしょうか。

主な防音対策には以下のようなものがあります。

 

方法①有孔ボード

学校の音楽室や会社の会議室、コンサートホールなどで、等間隔に無数の小さな穴が空けられている壁が設置されている場面を見たことがある方もいらっしゃることでしょう。

あの穴が空けられた壁は「有孔ボード」と呼ばれる板で、防音対策のほかにもDIYで使われることもあります。

 

有孔ボードに空けられている穴は、発生した音を吸収して反響を抑える効果がありますが、この吸音効果にはヘルムホルツ共鳴が関係しています。

有孔ボードで吸い取った音を吸収し、空気の振動との摩擦で音エネルギーを奪い、熱エネルギーに変換することで音を打ち消す効果があるのです。

 

方法②吸音パネル

ヘルムホルツ共鳴を利用した防音対策には、吸音パネルというものもあります。

防音対策を行っているオフィスなどでよく用いられており、基本的な仕組みは有孔ボードと同じです。

 

しかし、有孔ボードと大きく違うのは、音を吸収する穴がとても小さいため、一見穴が空いていないごく普通の板に見えるという点です。

メーカーによって多少の違いはありますが、吸音パネルには主にアルミメッシュやポリエチレン、発泡樹脂などの素材が使われています。

 

これらの素材には無数の穴が空けられていますが、この穴の内部にある発泡樹脂の気泡に音が入り込むと、音は熱エネルギーに変換されて小さくなるのです。

 

防音対策を行う際はヘルムホルツ共鳴を活かしたものを視野に入れてみよう

いかがでしたでしょうか。

 

防音対策にはさまざまなものがありますが、対策なかには音の共鳴の一種である「ヘルムホルツ共鳴」の特性を活かした方法があります。

ヘルムホルツ共鳴を利用した防音対策である有孔ボードや吸音パネルは防音性能が高いことから、多くのオフィスや工場などに設置されています。

防音対策を検討されている方は、ぜひ視野に入れてみてはいかがでしょうか。

 

テクセルSAINTでは、防音対策を承っております。

 

現地調査のうえ、最適な設計から確実な施工まで一貫して対応致しますので、防音対策をお考えの方はぜひご相談ください。

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TECCELL事業部営業部(代表)