JP6531866B2

JP6531866B2 - 音管

Info

Publication number: JP6531866B2
Application number: JP2018507324A
Authority: JP
Inventors: 井上　秀行; 秀行井上
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2037-03-21
Also published as: JPWO2017164154A1; US20190019487A1; WO2017164154A1; US10685635B2; EP3435370A1; EP3435370A4

Description

この発明は、管状の発音体である音管を有する楽器に関する。
本願は、２０１６年３月２２日に日本国に出願された特願２０１６−０５７３０８号に基づいて優先権を主張し、その内容をここに援用する。

旋律の演奏が可能な打楽器として、フレームに吊り下げられた長さの異なる複数の金属管（音管）を打撃することにより、異なる音高の音を発生させるチャイム（チューブラーベル）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。このようなチャイムでは、演奏は、音管の上端部において外方に突出している部分（打撃部）を打撃して、音管に音を発生させること、すなわち、音管を発音させることにより行われる。

Adams Percussion brochure 2015、第７６−８１頁、［平成２８年２月２２日検索］、インターネット＜http://www.adams-music.com/pageflip/pageflip.asp?u=percussion2015&p=112&t=Adams Percussion brochure 2015＞

このようなチャイムは、管弦楽曲等の演奏の際に良く使用されるが、管弦楽曲等では、教会の鐘を模した形で使用されることが多い。そのため、チャイムの音、すなわち、チャイムの音管が発生する音は、教会の鐘のように重厚な音であることが望まれる場合が多い。しかしながら、従来から使用されている音管では、発生する音が十分に重厚な音になっているとはいえない。この問題は、チャイムに使用される音管のみならず、管状の発音体である音管一般に共通する。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされた。本発明の目的の一例は、音管の発生する音をより重厚な音にする技術を提供することである。

本発明の第１の態様に係る音管は、管状の発音体である管体と、前記管体の一端に組み付けられているキャップと、を備える。前記キャップの重量が２１０〜３００ｇの範囲となっている。

キャップの重量を２１０ｇ以上とすることにより、音管が発生する音に含まれる１次ないし３次等の低次の倍音の音高が低くなる。このように、低次の倍音の音高が低くなることにより、音管の発生する音が重厚なものとなる。そのため、この構成によれば、音管の発生する音をより重厚なものにすることができる。

本発明の第２の態様に係る楽器は、上記の第１の態様に係る音管を備える。前記音管は、互いに異なる音高を有する２つの音管を有する。この構成によれば、旋律の演奏が可能な楽器において、発生する音をより重厚なものにすることができる。

本発明の第３の態様に係るキャップは、管状の発音体である管体の一端に組み付けられる円筒状の組付部と、前記組付部よりも大きい外径を有する大径部と、を有する。前記組付部と前記大径部との総重量が２１０〜３００ｇの範囲となっている。

本発明の一実施形態に係るチャイムの全体構成を示す斜視図である。図１に示すチャイムの音管を示す断面図である。本発明の実施形態に係る音管を打撃した際に発された音を測定した結果を示す図である。図３を上方から見た状態を示す図である。関連技術に係る音管を打撃した際に発された音を測定した結果を示す図である。図５を上方から見た状態を示す図である。図２に示す音管のキャップの各部の寸法を示す説明図である。図２に示す音管のキャップの変形例を示す図である。

（チャイムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るチャイム１（「チューブラーベル」とも呼ばれる）の全体構成を示す斜視図である。チャイム１は、複数の音管１０（「サウンドコラム」とも呼ばれる）と、音管１０を吊り下げるためのフレーム２０とを備えている。フレーム２０は、脚部２１と、脚部２１の左右両端部から鉛直上方に立ち上がる２本の支柱２２と、２本の支柱２２の上端を渡すように形成されたハンガー３０とを有している。ここで左右あるいは上方とは、演奏者側からチャイム１を見た際の方向である。以下においても、特に記載がない限り、上下左右の各方向を、演奏者側からチャイム１を見た際の方向として規定する。以下において、前後方向は、チャイム１を基準として演奏者側の方向を前とし、演奏者側の反対方向を後として規定する。

ハンガー３０は、左右両端において支柱２２に固定される２つの支柱取付部３１と、２つの支柱取付部３１の間に設けられた２つのハンガーバー３２とを有している。ハンガーバー３２には、演奏者側（前方）に延びるハンガーピン３３が設けられている。音管１０は、ハンガーピン３３とハンガーバー３２に設けられた固定ピン（図示しない）とに音管１０に取り付けられたワイヤー４０を掛けることにより、ハンガー３０に吊り下げられる。音管１０をハンガー３０に吊り下げる吊下方法や、ハンガー３０を含むフレーム２０あるいは音管１０以外の部分の具体的な構成や機能は、本発明の実施形態と直接関連しないので、ここではその説明を省略する。

図１に示すチャイム１では、音管１０が吊り下げられる２つのハンガーバー３２が前後および上下に互いに離間した状態で支柱取付部３１に取り付けられている。そのため、複数の音管１０は、図１に示すように、前方および後方のそれぞれにおいて列を形成する。一般的に、音管１０は、左から右に向かって順番に音管が発生する音の高さ（音高）が高くなるように配列される。また、前方には、幹音を発生する音管１０が配列され、後方には、派生音を発生する音管１０が配列される。

（音管の構成）
図２は、音管１０の断面図であり、その中心軸Ａ（図２における一点鎖線）を通る平面で音管１０を切断した断面を示している。音管１０は、図１に示すように上下方向に長く延びている。図示の便宜上、図２は、音管１０の上端部のみを示している。図２に示すように、音管１０は、管体１１と、キャップ１２とを有している。管体１１とキャップ１２とは、それぞれ、真鍮（黄銅）や洋白等の金属で形成された部材であり、必要に応じてラッカー塗装、あるいは、クロムめっき等のめっきが施される。真鍮の比重は、約８．５である。洋白の比重は、約８．７〜８．８である。管体１１とキャップ１２の材料は、銅合金であってもよい。銅合金の比重は、約８〜９である。銅合金は、青銅やリン青銅であってもよい。キャップ１２の材料は、炭素鋼であってもよい。炭素鋼の比重は、約７．９〜８．０である。キャップ１２の材料として炭素鋼を用いることにより、より安価に音管１０を製造することができる。

円筒状の管体１１には、２つの貫通穴１１９が中心軸Ａに対して対称な位置に形成されている。管体１１に設けられた貫通穴１１９には、音管１０をハンガー３０（図１）に吊り下げるためのワイヤー４０が通される。キャップ１２は、円筒状の組付部１２１と、組付部１２１よりも外径が大きい大径部１２２とを有している。キャップ１２には、中心軸Ａに沿ってキャップ１２を貫通する中心穴１２９が設けられている。組付部１２１の外径は、管体１１の内径よりわずかに大きくなっている。この組付部１２１を管体１１の上端に圧入することにより、キャップ１２が管体１１に組み付けられ、音管１０が形成される。

キャップ１２の大径部１２２は、図２に示すように、キャップ１２を管体１１に組み付けた状態で、管体１１の外周よりも突出している。音管１０の演奏は、このように突出した大径部１２２の外縁部を打撃することによって行われる。なお、大径部１２２は、キャップ１２を管体１１に組み付けた状態で、管体１１の外部に露出しているので、「露出部」とも呼ぶことができる。これに対し、キャップ１２の組付部１２１は、キャップ１２を管体１１に組み付けた状態で管体１１の内部に挿入された状態となるので、「挿入部」とも呼ぶことができる。

また、図２に示すキャップ１２では、後述するように大径部１２２の中心軸Ａ方向の長さを長くするため、キャップ１２の上端側を凸曲面状に形成している。このように、キャップ１２の上端側を凸曲面状にすることにより、大径部１２２の外縁部の形状を大きく変更することなく、大径部１２２の中心軸Ａ方向の長さを長くすることができる。一般に、大径部１２２の外縁部は、演奏の際に打撃される部分であるため、演奏者により注視される。そこで、キャップ１２の上端側を凸曲面状として、大径部１２２の外縁部の形状が大きく変わらないようにすることで、音管１０の外観形状について演奏者が受ける印象が、大径部１２２の長さを変化させることによって変わることを抑制することができる。

（キャップの重量が音管の発生する音に与える影響）
一般的に、チャイム１（図１）に使用される音管１０では、打撃により発生する種々の倍音の強度、音高、あるいは減衰特性を変化させ、音管１０で発生する音の質を変化させることにより、調音が行われる。そして、打撃で発生する種々の倍音のうち、４次の倍音を基音として扱い、４次の倍音を用いて調律が行われる。本実施形態において、キャップ１２は、一般的なチャイムに使用される音管のキャップよりも、重量が大きく設定されている。一般的なチャイムに使用される音管のキャップの重量は、例えば、１４４ｇや１９３ｇである。キャップ１２の重量を大きくすることにより、音管１０の振動モードが変化して、種々の倍音の強度、音高あるいは減衰特性等が変化することで、音管１０の発生する音の質が変化する。キャップ１２の重量が大きくなるほど、２次の倍音の強度が大きくなるため、音が太く感じられる。キャップ１２の重量が大きくなるほど、４次の倍音を用いて調律を行った場合に３次の倍音のピッチが下がる。キャップ１２の重量が大きくなるほど、各倍音の整数比のずれがより大きくなる。具体的には、キャップ１２の重量を大きくすることにより、音管１０の響き（音の伸び）が良くなるとともに、音管１０が発生する音が重厚になる。響きが良くなる効果は、音管１０が発生する音に含まれる倍音のうち、１次および２次の倍音の強度が上昇することによりもたらされる。また、音が重厚になる効果は、以下の２つの現象によりもたらされる。第１の現象は、高次の倍音を発生させる振動モードで音管１０が振動しにくくなり、５次の倍音が４次の倍音よりも相対的に減衰が早くなるため、４次の倍音が際立つようになる現象である。第２の現象は、１次、２次および３次の倍音の音高が低くなり、５次および６次の倍音の音高が高くなる現象である。このように、音管１０を構成するキャップ１２の重量を大きくすることにより、音管１０の響きを良くするとともに、音管１０が発生する音を重厚なものにすることができる。

キャップ１２の重量を大きくしすぎると、図１に示すチャイム１のように複数の音管１０を配列した際に、隣接する音管１０のキャップ１２が接触し、演奏時に意図しない音管１０が音を発する虞が生じる。一方、キャップ１２の重量を十分に大きくしないと、１次、２次および３次の倍音の音高が十分に下がらず、また、５次および６次の倍音の音高が十分に上がらないため、音管１０が発生する音が十分に重厚なものとならない。これらの点を考慮して、キャップ１２の重量は、好適な重量として２１０〜３００ｇの範囲に設定される。また、キャップ１２の重量が大きくなると、音管１０を打撃した際の音の立ち上がり（アタック）が鈍る可能性がある。そこで、音の立ち上がりを十分に鋭く維持するため、キャップ１２の重量は、２９０ｇ以下とするのがより好ましい。一方、キャップ１２の重量が小さくなると、１次あるいは２次の倍音の強度が十分に上昇しなくなり、響きを良くする効果が低減する。そこで、響きをより良くするため、キャップ１２の重量は、２２０ｇ以上とするのがより好ましい。キャップ１２の重量は、２５０ｇ以上であってかつ２６０ｇ以下であることがより好ましい。

図３および４は、本発明の実施形態に係る音管１０を打撃した際に発された音を測定した結果を示す図である。図５および６は、関連技術に係る音管を打撃した際に発される音を測定した結果を示す。図３および４は、キャップ１２の重量が２５０ｇである場合の実験結果を示す。図５および６は、キャップの重量が１４４ｇである場合の実験結果を示す。図３において、ｘ方向の軸は、周波数（Ｈｚ）を示す。ｙ方向の軸は、時間（ｓｅｃ）を示す。ｚ方向の軸は、強度（ｄＢ）を示す。図４は、図３をＺ方向から見た状態を示す図である。図３における符号αは１次の倍音の位置を示している。図５および６の関係は、図３および４の関係と同じである。図３および４から明らかなように、キャップ１２の重量が２５０ｇである場合、１次および２次の倍音の強度が高いことが分かる。一方で、図５および６から明らかなように、キャップの重量が１４４ｇである場合、１次および２次の倍音の強度が低いことが分かる。

このように、キャップ１２の重量を大きくすることにより、音管１０の響きを良くするとともに、また、音管１０が発生する音を重厚なものにすることができる。キャップ１２の重量を大きくするためには、キャップ１２は、その各部の寸法が適宜調整される。

図７は、重量を大きくするために調整されるキャップ１２の各部の寸法を示す説明図である。キャップ１２の重量は、図７に示す、組付部１２１の長さＬ１、大径部１２２の長さＬ２、大径部１２２の最大径Ｄ１および中心穴１２９の直径Ｄ２を調整することにより大きくすることができる。組付部１２１の長さＬ１および大径部１２２の長さＬ２とは、図２に示す音管１０の中心軸Ａ方向、すなわち、キャップ１２を管体１１に組み付ける際の組付方向の長さを謂う。

キャップ１２の重量は、大径部１２２の最大径Ｄ１を大きくすることにより、大きくすることができる。但し、大径部１２２の最大径Ｄ１を大きくしすぎると、複数の音管１０を配列した際に、隣接する音管１０のキャップ１２が接触する。大径部１２２の最大径Ｄ１は、この点を考慮して、適宜設定される。

キャップ１２の重量は、組付部１２１の長さＬ１および大径部１２２の長さＬ２のいずれかを長くすることによっても、大きくすることができる。但し、組付部１２１は、管体１１内部に位置するため、その長さＬ１が長くなりすぎると、管体１１の振動モードに影響を与える可能性がある。管体１１の振動モードに与える影響を低減するため、キャップ１２の重量を大きくする際には、重量の増加分の一定以上の割合を大径部１２２に持たせるのが好ましい。この場合、組付部１２１の長さＬ１に対する大径部１２２の長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が一定値以上になるようにすれば良い。この組付部１２１の長さＬ１に対する大径部１２２の長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）は、０．５以上とするのが好ましく、０．７以上とするのがより好ましい。言い換えれば、大径部１２２の長さＬ２は、組付部１２１の長さＬ１の０．５倍以上とするのが好ましく、０．７倍以上とするのがより好ましい。大径部１２２の長さＬ２は、組付部１２１の長さＬ１の１倍以下であってもよい。本実施形態において、組付部１２１の長さＬ１は１７．５ｍｍであり、大径部１２２の長さＬ２は１２〜１６ｍｍである。この場合、比（Ｌ２／Ｌ１）は、約０．６８〜０．９２である。一般的なキャップの場合、組付部の長さは１７．５ｍｍであり、大径部の長さは８ｍｍである。

キャップ１２の重量は、また、キャップ１２に設けられた中心穴１２９の直径Ｄ２を小さくすることによっても大きくすることができる。中心穴１２９の直径Ｄ２を小さくすることにより、大径部１２２の長さＬ２あるいは組付部１２１の長さＬ１を変えることなく、キャップ１２の重量を大きくすることができる。よって、音管１０の外観形状の変化や、管体１１の振動モードの変化を抑制することができる。但し、中心穴１２９の直径Ｄ２を小さくしすぎると、音管１０の発生する音がこもった音となる。中心穴１２９の直径Ｄ２は、音管１０の発生する音がこもった音となることを抑制するため、６ｍｍ以上とするのが好ましく、１０ｍｍ以上とするのがより好ましい。本実施形態において、直径Ｄ２は、６〜１６ｍｍである。一般的なキャップに設けられた中心穴の直径は、例えば、１２．７ｍｍや１３ｍｍである。

（変形例）
本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（変形例１）
上記実施形態においては、単一の音管１０に関して、キャップ１２の重量や各部の寸法の好適な範囲を規定している。音高が異なる複数の音管１０を使用する際に、各音管１０の音高に応じてキャップ１２の重量を調整することも可能である。一般的に、音高の異なる複数の音管１０を有する楽器（すなわち、チャイム１）は、低音側において発生する音がより重厚で、かつ、高音側において発生する音が過度に重厚でない、全体としてバランスのとれた音を発生することが求められる。そこで、音高が低い音管１０が発生する音を十分に重厚にするとともに、音高が高い音管１０が発生する音を過度に重厚なものとしないように、音高が低い音管１０のキャップ１２を、音高が高い音管１０のキャップ１２よりも重くするのが好ましい。

（変形例２）
上記実施形態においては、チャイムとして、前方と後方との２列に音管１０が配列されたチャイム１を示している。本発明の実施形態は、音管１０が一列に配列されたチャイム、あるいは、単一の音管１０のみを有するチャイム等にも適用することができる。また、本発明の実施形態は、音管１０を有する楽器であるチャイムの他、チャイムで使用可能なように個別に提供される音管１０そのものにも適用することができる。さらに、本発明の実施形態は、打撃により発音するチャイム１用の音管１０に限らず、管状の発音体（音管）であれば、摩擦等の他の方法により発音する種々の音管にも適用することができる。

（変形例３）
キャップ１２の形状は、図２に示す形状に限定されない。図８は、変形例に係るキャップ１２Ａを示す。キャップ１２Ａは、キャップ１２と比較して、組付部１２１Ａの形状が相違する。それ以外の点においては、キャップ１２Ａの構成は、キャップ１２と同じである。図８に示すように、組付部１２１Ａの中心穴１２９の径は、大径部１２２からは離れるにつれて徐々に大きくなっている。大径部１２２の中心穴１２９の径も、大径部１２２の外部に露出している端から離れるにつれて徐々に大きくなっていてもよい。すなわち、中心穴１２９の径の少なくとも一部は、大径部１２２の外部に露出している端から離れるにつれて徐々に大きくなっていてもよい。組付部１２１Ａの長さは、キャップ１２を管体１１に組み付けた状態で貫通穴１１９を塞がないように設定されている。よって、組付部１２１Ａの長さは、管体１１の一端から貫通穴１１９までの長さよりも短い。

本発明の実施形態に係る音管は、管状の発音体である管体と、前記管体の一端に組み付けられているキャップとを備える。前記キャップの重量が２１０〜３００ｇの範囲となっている。前記キャップは、前記キャップが前記管体に組み付けられた組付状態において前記管体の内部に挿入されている挿入部と、前記組付状態において前記管体の外部に露出している露出部と、を有していてもよい。前記キャップを前記管体に組み付ける際の組付方向における前記露出部の長さは、前記組付方向における前記挿入部の長さの０．５倍以上であっても良い。露出部の長さを挿入部の長さの０．５倍以上とすることにより、管体に挿入される挿入部が過度に長くなることを抑制することができるので、挿入部が管体自体の振動モードに与える影響をより少なくすることが可能となる。

本発明の実施形態に係る楽器は、上記の音管を備える。前記音管は、互いに異なる音高を有する２つの音管を有する。前記２つの音管のうちの低い音高を有する音管が備える前記キャップは、前記２つの音管のうちの高い音高を有する音管が備える前記キャップよりも重くなっていても良い。音高が低い音管のキャップを、音高が高い音管のキャップよりも重くすることにより、低音側では十分に重厚で、かつ、高音側では過度に重厚でない、全体としてバランスのとれた音を、音管を有する楽器に発生させることが可能となる。

本発明の実施形態は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、音管、その音管を使用したチャイム等の楽器等の態様で実現することができる。

本発明は、音管に適用してもよい。

１…チャイム
１０…音管
１１…管体
１１９…貫通穴
１２…キャップ
１２１…組付部
１２２…大径部
１２９…中心穴
２０…フレーム
２１…脚部
２２…支柱
３０…ハンガー
３１…支柱取付部
３２…ハンガーバー
３３…ハンガーピン
４０…ワイヤー

Claims

管状の発音体である管体と、
前記管体の一端に組み付けられているキャップと、
を備え、
前記キャップの重量が２１０〜３００ｇの範囲となっている、
音管。
前記キャップは、前記キャップが前記管体に組み付けられた組付状態において前記管体の内部に挿入されている挿入部と、前記組付状態において前記管体の外部に露出している露出部と、を有し、
前記キャップを前記管体に組み付ける際の組付方向における前記露出部の長さは、前記組付方向における前記挿入部の長さの０．５倍以上である、
請求項１記載の音管。
請求項１または２記載の音管を備え、
前記音管は、互いに異なる音高を有する２つの音管を有する、
楽器。
前記２つの音管のうちの低い音高を有する音管が備える前記キャップは、前記２つの音管のうちの高い音高を有する音管が備える前記キャップよりも重くなっている、請求項３記載の楽器。
管状の発音体である管体の一端に組み付けられる円筒状の組付部と、
前記組付部よりも大きい外径を有する大径部と、
を有し、
前記組付部と前記大径部との総重量が２１０〜３００ｇの範囲となっている
キャップ。