出典：建築物衛生管理技術者試験令和4年度(2022年)｜空気環境の調整第84問
問題
振動と遮音に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 固体伝搬音問題には振動が関与する。
(2) 対象振動が正弦波の場合、振動加速度の実効値は、加速度の最大振幅の1／√2で求められる。
(3) コインシデンス効果が生じると、壁体の透過損失は減少する。
(4) 建物内で感じる道路交通による振動は、不規則で変動も大きい。
(5) 空気調和設備による振動は、間欠的かつ非周期的に発生する。
ビル管過去問｜振動と遮音 固体伝搬音・コインシデンス効果・振動特性を解説
この問題は、振動と遮音に関する基本事項として、固体伝搬音と振動の関係、正弦波振動の実効値、コインシデンス効果の意味、道路交通振動の性質、空気調和設備の振動特性を整理して問う問題です。正答は(5)です。空気調和設備による振動は、一般に回転機械や送風機、ポンプなどに由来するため、周期性をもつ振動として現れやすく、間欠的かつ非周期的という説明は不適当です。ほかの選択肢は、いずれも振動・遮音分野の基本知識として適切な内容です。用語の意味だけでなく、実際にどのような現象として現れるかまで押さえておくと、同種問題に対応しやすくなります。
(1) 固体伝搬音問題には振動が関与する。
適切です。固体伝搬音とは、機械や配管、床、壁、梁などの固体部分に生じた振動が建物内部を伝わり、別の場所で音として放射される現象です。つまり、最初に起こるのは音そのものではなく、固体の振動です。そのため、固体伝搬音の対策では、単に空気中の音を遮るだけでは不十分であり、防振支持、絶縁、縁切り、機器の据付方法の改善など、振動を伝えにくくする措置が重要になります。固体伝搬音の本質は、振動が構造体を通じて広がることにありますので、この記述は正しいです。
(2) 対象振動が正弦波の場合、振動加速度の実効値は、加速度の最大振幅の1／√2で求められる。
適切です。正弦波で表される振動では、速度でも加速度でも変位でも、実効値は最大値を√2で割った値になります。これは交流電流の実効値と同じ考え方で、時間的に変化する量を、エネルギー的に同等な一定値として表すためのものです。試験では、正弦波という条件が付いているかどうかが重要です。不規則振動や複雑な波形では単純に1／√2では求められませんが、ここでは正弦波と明示されていますので、実効値を最大振幅の1／√2で求めるという説明は正しいです。
(3) コインシデンス効果が生じると、壁体の透過損失は減少する。
適切です。コインシデンス効果とは、入射音の波が壁体内に生じる曲げ波と特定の条件で一致し、壁が振動しやすくなることで、音が透過しやすくなる現象です。遮音では、一般に壁が重くなるほど透過損失は大きくなりますが、周波数によってはこの効果により急に遮音性能が悪化することがあります。つまり、透過損失が減少するのです。用語だけ見ると難しく感じますが、要するに壁が共鳴しやすい周波数帯では、音を止めにくくなるという理解で十分です。この記述はその内容を正しく表しています。
(4) 建物内で感じる道路交通による振動は、不規則で変動も大きい。
適切です。道路交通による振動は、自動車の種類、重量、速度、道路面の状態、通行頻度など、さまざまな要因で変化します。そのため、工場機械のような一定回転数による比較的規則的な振動とは異なり、不規則で変動が大きい振動として現れやすいです。大型車が通過した瞬間だけ振動が強くなったり、交通量の増減で感じ方が変わったりするのもこのためです。したがって、道路交通振動を不規則で変動が大きいとする説明は適切です。
(5) 空気調和設備による振動は、間欠的かつ非周期的に発生する。
不適切です。空気調和設備の振動は、送風機、ポンプ、圧縮機、モータなどの回転機械に起因することが多く、一般に周期的な性質をもっています。たとえば、回転数に応じた一定周期の振動や、羽根通過周波数に対応した振動などが代表例です。もちろん、運転停止や制御切替によって一時的に変動することはありますが、基本的な振動の特徴は、間欠的かつ非周期的というより、継続的または周期的です。そのため、この選択肢は空気調和設備の振動特性を誤って述べており、最も不適当です。
この問題で覚えるポイント
振動と遮音の分野では、まず空気伝搬音と固体伝搬音の違いを明確にすることが重要です。空気伝搬音は空気中を伝わる音であり、固体伝搬音は機械や建物部材の振動が固体内を伝わって別の場所で音になる現象です。固体伝搬音対策では、遮音材だけでなく、防振や絶縁が重要になります。 正弦波振動では、最大値と実効値の関係が頻出です。実効値は最大値の1／√2であり、この関係は変位、速度、加速度のいずれでも正弦波であれば成り立ちます。ただし、正弦波という条件がない場合には同じように扱えないため、問題文の条件確認が大切です。 遮音では、質量則により一般に重い壁ほど透過損失が大きくなりますが、周波数によってはコインシデンス効果により遮音性能が低下します。この現象は、壁が振動しやすくなって音を通しやすくなるために起こります。したがって、遮音は単純に重ければよいだけでなく、周波数特性も考える必要があります。 振動の性質としては、道路交通振動のように外乱の影響を強く受けるものは不規則で変動が大きく、空調設備やポンプ、送風機のような回転機械による振動は周期的であることが基本です。試験では、振動源ごとの特徴を対比して覚えておくと判断しやすくなります。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、日常感覚ではどれももっともらしく見える記述の中に、振動源の性質を取り違えた文章を紛れ込ませている点です。特に空気調和設備は、起動停止や運転モード切替の印象から、何となく不規則で間欠的と感じてしまいやすいですが、実際に問題となる振動の本体は回転機械に由来する周期的なものです。日常的な印象で判断すると誤りやすいです。 また、コインシデンス効果のような専門用語は、意味を曖昧に覚えていると、遮音性能が上がる現象なのか下がる現象なのか混乱しやすいです。難しい用語が出たときほど、壁が振動しやすくなって音を通しやすくなる現象だと本質で捉えることが重要です。 さらに、実効値の問題では、1／√2という数式だけを暗記していると、どの条件でも使えると誤解しやすいです。正弦波に限るという条件を見落とさないことが大切です。このように、試験では一部だけ正しい知識を持っていても、条件や対象の違いを取り違えると誤答に誘導されます。今回は、振動源ごとの典型的な特徴を正確に整理できているかが勝負になります。
