騒音・振動（NVH）の原因の切り分け方——周波数で源を絞り、経路と寄与を数で確かめる

製品や設備の騒音・振動の原因調べを一緒に進めるなら → 騒音・振動の課題を相談する

この記事のポイント（結論先出し）

製品や設備の騒音・振動（NVH）の原因は、周波数 → 経路 → 寄与の順に絞る。まず問題の音や振動を周波数で分けて、回転数や翼の枚数などから計算できる周波数と照らし、発生源の候補を絞る^[4]。次に、源から直接出る音か、配管やパネルなどの構造を伝わって別の場所から出る音かを分ける^[2]。それでも決まらないときは、複数の源と経路がそれぞれどれだけ効いているかを数で出す伝達経路解析（TPA）を使う^[1]。社内では、機械を一台ずつ止める、回転数を変えるといった切り分けを先に行い、運転条件と測定点を記録しておく。寄与の数値化や構造の解析が要る段階になったら、測定と解析を専門の会社に頼む。

「うるさい」を三つの問いに分ける

💡 こうした調達・受発注の属人化、Newji one なら「ひとつの画面」で解決。見積依頼から発注・進捗・承認までAIが下支えします。

サービス資料を見る（無料）→

NVH は騒音（Noise）・振動（Vibration）・ハーシュネス（Harshness）の頭文字で、自動車の分野でよく使われるが、空調機、ポンプ、搬送装置、家電など、回転するものと構造をもつ製品ならどこでも同じ問題が起きる。日本機械学会論文集の岩田らの論文は、空調機器、冷熱機器、エレベータ、車両用の電装品など多数の部品でできた構造物では、観測点の騒音が様々な振動源の影響を受けて形成され、騒音に寄与する伝達経路の特定は容易ではない、としている^[2]。

「うるさい」「揺れる」という訴えを、対策を選べる形にするには、三つの問いに分けて答えを出していく。

問い	何で答えるか	答えが出ると決まること
1. 何の周波数か	周波数分析と、回転数・翼枚数・歯数などからの計算	発生源の候補
2. どの経路で伝わるか	源を止める・切り離す・覆う切り分け、複数点の同時測定	直接出る音か、構造を伝わる音か
3. どれがどれだけ効いているか	伝達経路解析（TPA）	どこに対策を集中させるか

森田・吉田の論文は、走行中の車内の音や振動を効率よく改善するには、主な要因となる振動源や伝達経路を的確に把握し、そこに集中して対策を施すことが肝要だとしている^[1]。思いつく対策を順に試すのではなく、三つの問いに答えてから対策を選ぶほうが、結果として早い。

問い 1——周波数から発生源の候補を絞る

回転する機械の音や振動は、回転数と、その機械の構造で決まる数を掛けた周波数に出ることが多い。環境省の「低周波音問題対応の手引書」の参考資料は、低周波音の主な発生の仕組みと代表的な発生源を表にまとめており、その中に周波数の目安が書かれている^[4]。

発生の仕組み	代表的な発生源	周波数の目安
気体の容積変化（圧力脈動）	往復式圧縮機、ディーゼル機関、真空ポンプ、ルーツブロワ	回転周波数とその倍音（一部の圧縮機と 4 サイクルのディーゼル機関は回転の 1/2 が基本）。一般に気筒数倍の周波数が最大になる
回転翼が空気に与える衝撃	風力発電装置、冷却塔	回転数、あるいは回転数×翼枚数
流れの中の物体の後ろにできる渦	高速の気流の中の構造物	流速÷直径×0.2
機械の使い方の不具合	送風機の旋回失速・サージング、アンバランス、吸込みの不均一	旋回失速は回転数に係数を掛けた、回転数より低い周波数（手引書には 0.72 倍・0.58 倍の例）

表は低周波音の資料から採ったものだが、「源の構造で決まる数×回転数」という考え方は、ファンの翼、歯車の歯、モーターの極、ポンプの羽根など、もっと高い周波数の音にもそのまま使える。たとえば毎分 1,200 回転のファンは毎秒 20 回転なので、翼が 8 枚なら 20×8＝160 Hz とその倍の周波数に音が出ていないかを見る。測った周波数の山と、計算した周波数が合えば、その部品が第一の候補になる。

同じ参考資料は、多数の発生源が動いていて原因の機械を特定する必要があるときは、できれば個々の機械を一つずつ順番に稼働・停止させて測ること、問題の発生源の特定や対策のための測定など詳細な周波数分析が要る場合は FFT 分析器など狭い帯域の分析器を使う場合があることを書いている^[4]。また、稼働条件や運転状況で周波数や音圧レベルが変わる場合は、変わるごとに測るとしている^[4]。回転数を少しずつ変えながら測り、山の周波数が回転数に比例して動くか、ある周波数に留まるかを見ると、回転に連れて動く加振力なのか、構造の共振なのかの見当がつく。ある周波数に留まる場合は、加振力が構造の共振を起こしているのか、自励振動なのかをさらに分ける必要がある。ある回転数で急に立ち上がる、回転数を戻しても止まらない、といった症状なら自励振動を疑う（見分け方は自励振動の原因と止め方）。共振の調べ方は機械・設備の振動解析を頼むときで扱っている。

問い 2——直接出る音か、構造を伝わる音か

岩田らは空調機を例に、圧縮機やファンといった複数の振動源から直接放射される一次的な音と、配管やパネル・ベースへの振動の伝わりによる二次的な音があり、二次的な音も様々な経路を通って振動が伝わる、と説明している^[2]。耳で聞いて「ファンの音」と思っても、実はファンの振動が筐体のパネルを揺らして出ている音であれば、ファンに防音カバーを付けても下がらない。

経路を分けるための社内での切り分けには、次のようなものがある。音源を一時的に別の台に載せて構造から切り離す、振動を伝えていそうな配管やステーの間に一時的にゴムを挟む、パネルに重りや制振材を貼って音の変化を見る、音源を覆って直接の音だけを減らす。どれも、変えたのは一つだけにして、変える前と後を同じ運転条件・同じ位置で測る。

厚生労働省の騒音障害防止のためのガイドラインは、代表的な騒音対策を発生源対策（発生原因の除去・遮音・消音・防振・制振など）、伝ぱ経路対策（距離・遮蔽・吸音・指向性）、受音者対策に分けて示している^[5]。経路の切り分けの結果は、この分類のどれを使うかにそのまま結びつく。構造を伝わる音なら防振と制振、直接出る音なら遮音と消音が先に候補になる。防振ゴムの選び方は防振ゴムの選び方と発注でまとめている。

問い 3——どれがどれだけ効いているかを数で出す

源も経路も複数あると、一つずつ止めたり切り離したりできない場合や、切り離すと運転状態が変わってしまう場合がある。そこで使われるのが伝達経路解析（TPA）である。森田・吉田の論文は、各振動源からの寄与を定量的に把握する手法として TPA が提案されており、加振実験で得た伝達関数や稼働時の振動を使って複数の入力から応答点への寄与を把握する手法、加振実験なしに短時間で寄与を推定する手法、シミュレーションを利用した手法など様々な手法がある、と整理している^[1]。

手法の型	何を使うか	向いている場面と注意
加振実験を使う TPA	加振して測った伝達関数と、稼働時の信号	経路ごとの寄与を細かく見られる。加振のための時間と空間が要る
実稼働 TPA	運転中に同時に測った、入力点の近くと応答点の振動・音	加振が要らず工数が少ない。参照点どうしの相関の扱いで結果が変わる
Component TPA（ブロックト・フォース）	源の単体の試験で求めた力と、製品側の伝達関数	源を載せ替える前に、製品に載せたときの振動を予測できる
数値モデルを使う TPA	有限要素モデル	多数の部材が組み合わさった構造の経路を可視化できる

表は次の三つの論文の記述をまとめたものである。森田・吉田は、源から製品に伝わる力が製品側の取付点の剛性で変わるため、源の単体の試験台で測った力をそのまま製品の入力には使えないこと、そこで取付点を剛体とみなした仮想の力（ブロックト・フォース）を使えば、源を載せ替えずに製品に載せたときの応答を推定できることを説明し、実稼働 TPA と組み合わせて簡易な自動車モデルでの検証で寄与の大きい取付点を正しく示せたと報告している^[1]。

岩田らは、実稼働 TPA は加振力が分かっている伝達特性を必要とせず、計測の工数が少なく音・振動など様々な量に使いやすい一方、参照点の振動が互いに独立でないために求めた伝達関数にノイズが乗り、寄与の信頼性が下がる課題があると指摘している。さらに、従来の主成分による方法はエネルギーの大きい振動を優先しがちで、エネルギーは小さくても音として重要な成分や、エネルギーは大きくても音として放射されにくい成分を見落とすおそれがあるとして、別の回帰の方法を提案している^[2]。解析の結果を受け取るときは、どの手法で、参照点をどう選んだかを必ず聞く。

小泉らは、TPA が経路の寄与の情報を与えて効果的な対策につながる一方、多数の部材で組み立てられ経路が連続的に多岐にわたる車体の構造そのものには適用が容易でないとして、有限要素モデルを使って節点ごとの伝達力を計算し、寄与と対策の影響度を可視化する方法を提案している^[3]。試作品が無い設計の段階や、測定点を置けない構造では、計算による解析を組み合わせる。計算による構造の解析の頼み方はFEM 構造解析を頼むときで扱っている。

社内でできる段取り

外に頼む前に、社内でできることは多い。症状を条件で書く：どの運転条件（回転数・負荷・温度）で、どこで、どの方向に、いつから。周波数を測る：スマートフォンの録音でもよいので、問題の音を録って周波数の山を見る。計算した周波数と照らす：回転数、翼・歯・極の数から周波数を計算し、表にしておく。一つずつ止める・変える：止められる源を一台ずつ止め、回転数を段階的に変え、構造を一時的に切り離す。どれも、変えた条件と結果を同じ表に記録する。

振動が大きくなる回転数で急に音が出る、ある条件でだけ鳴き始める、といった症状は、強制的な加振ではなく自励振動やスティックスリップの可能性もある。その場合の見分け方は自励振動の原因と止め方で扱っている。軸受と歯車が疑わしいときは軸受の異音と故障と歯車の騒音を、騒音の大きさそのものの測り方は機械の騒音の測り方と対策を参照してほしい。

外に頼むときに渡すもの・受け取るもの

周波数で候補が絞れても、どの経路がどれだけ効いているかが決まらない、源が複数あって切り離せない、設計を変える前に効果を予測したい、という段階になったら、測定と解析を専門の会社に頼む。依頼の中身は、多点の同時測定と寄与の解析（TPA）、構造の固有振動数の測定や計算、対策案を入れた場合の予測に分かれる。

渡すもの	注意すること
症状の記録	運転条件ごとの発生の有無、場所、方向、録音や測定の生データ
源の一覧と計算した周波数	回転数の範囲、翼・歯・極の数、支持の方法
これまでの切り分けの結果	止めた・変えた条件と、そのときの値。効かなかった対策も含める
図面・構造の情報	取付点、配管・パネルのつながり。解析を頼むなら形状のデータ
評価の場所と目標	どこでの音・振動を下げたいか（運転席、作業者の位置、敷地境界など）

受け取るもの	何に使うか
周波数ごとの分析結果と、源との対応	原因の部品の特定
源・経路ごとの寄与と、使った手法・参照点	対策を集中させる場所の決定、結果の信頼性の判断
構造の固有振動数・モード	共振を避ける設計変更
測定点と条件の記録	対策の後に同じ条件で確かめるため

症状の記録と源の一覧がそろっていれば → 測定と解析の段取りから相談する

よくある質問

防音カバーを付けたのに、ほとんど静かになりません

音が源から直接出ているのではなく、振動が構造を伝わって別のパネルや配管から出ている可能性がある^[2]。源を構造から一時的に切り離して音が変わるかを確かめ、構造を伝わる音なら防振と制振を先に考える^[5]。

源が多すぎて、一つずつ止める切り分けができません

運転中に複数の点を同時に測り、統計的に寄与を出す実稼働 TPA は、加振せずに少ない工数で寄与を把握できる^[1]。ただし参照点の選び方で結果が変わるので、手法と前提を確かめて使う^[2]。

工場の騒音で、アクティブノイズキャンセリングは効きますか

効くのは低い周波数で定常的な音が中心である。周波数を測ってから検討する。詳しくは工場の騒音とアクティブノイズキャンセリングの記事で扱っている。

まとめ

騒音・振動の原因は、周波数 → 経路 → 寄与の順に絞る。周波数の山を回転数と構造の数から計算した値と照らして源の候補を決め、源を止める・切り離す・覆う切り分けで直接の音か構造を伝わる音かを分ける。源と経路が複数で決まらないときは、TPA で寄与を数で出す。社内の切り分けの記録をそろえたうえで、多点の測定と解析を専門の会社に頼むと、対策を集中させる場所が決まる。

出典・参考資料

実稼働TPAとComponent TPAとの連携解析による自動車車内振動・騒音の寄与推定手法について―簡易自動車モデルを用いた基礎検討―（森田悠斗・吉田準史／日本機械学会論文集・日本機械学会／2023 年・早期公開）
空調機配管の伝達経路解析による騒音発生源の可視化（PLSに基づく実稼働TPAによる音響潜在モードの抽出）（岩田健二・山根甲彰・八重樫直樹／日本機械学会論文集・日本機械学会／2025 年・早期公開）
多岐伝達経路を有する構造体の振動伝達特性の抽出と可視化（小泉孝之ほか／日本機械学会論文集 C 編 76 巻 772 号・日本機械学会／2010 年）
低周波音問題対応の手引書参考資料（環境省／2004 年 6 月）
「騒音障害防止のためのガイドライン」の改訂について（基発 0420 第 2 号）（厚生労働省労働基準局長／2023 年 4 月 20 日）

どこから出ている音か決まらない——切り分けの段取りから一緒に整理します

newji の「技術課題の解決」では、症状と運転条件、これまでに試したことを伺い、何をどう測ればよいかを整理します。多点の同時測定や寄与の解析、構造の解析のように設備や専門の技術が要る作業は、引き受けてくれる専門の会社を探して一緒に進め、段取りと進行は newji が受け持ちます。測定や試作の前に、費用は書面でお出しし、ご了承をいただいてから発生します。結果や効果を前もってお約束するものではありません。

技術課題の解決について見る　騒音・振動を相談する

WHITE PAPER

この記事の理解を深める
無料ホワイトペーパーをプレゼント

製造業の現場で使える実務資料（PDF）を無料でお届けします。"こんな資料が届きます" ↓ 下のボタンからどうぞ。