管楽器
【課題】簡易な形状の管体を組み合わせた分岐管により様々な形状の管体の共鳴特性を再現する。
【解決手段】管楽器１は、２以上の連結部分により内部空間が連結された主管部１０、第１副管部２１および第２副管部２２を有し、主管部１０に流入する気体が、連結部分においてそれぞれ第１副管部２１、第２副管部２２に分岐して流入する分岐管と、第１副管部２１および第２副管部２２の一部分が開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高で発音するように、共鳴する気柱の長さを調整する音高調整部４１とを具備する。
【解決手段】管楽器１は、２以上の連結部分により内部空間が連結された主管部１０、第１副管部２１および第２副管部２２を有し、主管部１０に流入する気体が、連結部分においてそれぞれ第１副管部２１、第２副管部２２に分岐して流入する分岐管と、第１副管部２１および第２副管部２２の一部分が開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高で発音するように、共鳴する気柱の長さを調整する音高調整部４１とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然楽器における発音メカニズムをシミュレートして楽音を合成する技術が知られている。特許文献１においては、円錐面を有するテーパ管における共鳴特性を、分岐させた２種のストレート管により近似して再現する技術が開示されている。
【０００３】
図２９は、従来のテーパ管４５０を有する管楽器１０００Ａの構造を説明する図である。図３０は、図２９に示すテーパ管４５０の共鳴特性を近似したストレート管４１０、４２０を有する管楽器１０００Ｂの構造を説明する図である。管楽器１０００Ａは、テーパ管４５０を有する管体４００Ａ、およびマウスピース５００Ａを有する。管楽器１０００Ｂは、ストレート管４１０、４２０が分岐した構造の管体４００Ｂ、およびマウスピース５００Ｂを有する。ストレート管４１０、４２０の長さ、管の径を特許文献１に開示された技術を用いて設計すると、テーパ管４５０の共鳴特性を近似して再現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７０７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における技術においては、適宜設計された２種のストレート管を分岐させた管体を用いることによりテーパ管の共鳴特性を再現することができるが、複雑な形状の管体の共鳴特性を再現することは困難であった。
【０００６】
本発明は、簡易な形状の管体を組み合わせた分岐管により様々な形状の管体の共鳴特性を再現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明は、２以上の連結部分により内部空間が連結された３つ以上の管体を有し、一の前記管体に流入する気体が、前記連結部分において他の前記管体に分岐して流入する分岐管と、前記管体の各々の一部分が開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高で発音するように、共鳴する気柱の長さを調整する音高調整部とを具備することを特徴とする管楽器を提供する。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体は、複数存在することを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体に対して、当該他の管体に流入する気体が分岐して流入する他の前記管体が連結されていることを特徴とする。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、前記管体は、ストレート管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な形状の管体を組み合わせた分岐管により様々な形状の管体の共鳴特性を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における管楽器の構成を説明する図である。
【図２】実施形態における分岐管の構造を説明する図である。
【図３】図２における矢視Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【図４】変形例１における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図５】変形例２における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図６】図５とは別の構造の変形例２における分岐管の構造を説明する図である。
【図７】変形例３における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図８】変形例４における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図９】変形例４における分岐管を用いた管楽器の構成を説明する図である。
【図１０】変形例５における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１１】変形例６における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１２】変形例７における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１３】図１２における矢視Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。
【図１４】変形例８における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１５】変形例９における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１６】変形例１０における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１７】変形例１１における管楽器の構成を説明する図である。
【図１８】変形例１２における管楽器の構造を説明する断面図である。
【図１９】変形例１２における別の例の管楽器の構造を説明する断面図である。
【図２０】変形例１４における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図２１】変形例１５における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図２２】図２１における矢視Ｃ−Ｃ方向から見た断面図である。
【図２３】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第１の例について説明する図である。
【図２４】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第２の例について説明する図である。
【図２５】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第３の例について説明する図である。
【図２６】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第４の例について説明する図である。
【図２７】一般的なトランペット、１段分岐管を用いたトランペット、２段分岐管を用いたトランペットの外観図である。
【図２８】一般的なトランペット、１段分岐管を用いたトランペット、２段分岐管を用いたトランペットの音響特性を説明する図である。
【図２９】従来のテーパ管を有する管楽器の構造を説明する図である。
【図３０】図２９に示すテーパ管の共鳴特性を近似したストレート管を有する従来の管楽器の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
図１は、実施形態における管楽器１の構成を説明する図である。管楽器１は、一般的なトランペットのベルを有するベル管の部分が分岐管１００により置き換えられた構造をしている。そのため、管楽器１は、一般的なトランペットに備えられている音高調整部４１、マウスピース５１を有する。音高調整部４１は、操作されることにより迂回管への経由の有無を変化させて管楽器１における管長を変化させるピストンバルブおよび迂回管を有する。音高調整部４１は、管楽器１において共鳴する気柱の長さを調整する。また、演奏者によってマウスピース５１から吹き込まれる息は、矢印Ｆに示すように、分岐管１００の内部空間を流れる。以下に説明する各図において矢印Ｆは、演奏者によって吹き込まれた息が分岐管１００の内部空間を流れる方向を示すものとする。なお、マウスピース５１から吹き込まれる息は、演奏者によるものに限らず、機械的に吹き込まれた気体であってもよい。
【００１４】
分岐管１００は、内部空間が連結された３つの管体を有する。この例においては、３つの管体は、主管部１０、第１副管部２１および第２副管部２２であり、それぞれ、断面形状が円形のストレート管である。ストレート管は、管軸方向のどの位置においても管体の断面形状が変化しないように形成された管体であり、真っ直ぐな管体であってもよいし曲がった形状の管体であってもよい。そのため、ストレート管において、管軸方向を法線とする面で切った場合の開口面積（以下、単に断面積といった場合には、この開口面積をいう）は、管軸方向のどの位置においても変化しない。
【００１５】
主管部１０は、演奏者の息が吹き込まれる側（以下、上流側という）の端部（以下、上流側端部１５Ｕという）から息が抜ける側（以下、下流側という）の開口した端部（以下、下流側端部１５Ｌという）にわたった長さである。
第１副管部２１および第２副管部２２は、それぞれ主管部１０と内部空間が連結されている。第１副管部２１の内部空間が主管部１０の内部空間に連結されている位置は、第２副管部２２の内部空間が主管部１０の内部空間に連結されている位置より上流側である。
なお、分岐管１００は、主管部１０の上流側端部１５Ｕにおいて、管楽器１を構成する分岐管１００以外の管体と分離可能に構成されていてもよい。また、一体に構成されていてもよい。
【００１６】
図２は、実施形態における分岐管１００の構造を説明する図である。図３は、図２における矢視Ａ−Ａ方向から見た断面図である。図１に示す分岐管１００は、曲がった形状のストレート管であったが、図２、３の説明においては、真っ直ぐな形状のストレート管であるものとして説明する。主管部１０はストレート管であるから、図２に示すように、主管部１０の上流側端部１５Ｕの開口面積（網目部分）は、下流側端部１５Ｌの開口面積（網目部分）と同じ面積である。この例においては、上流側端部１５Ｕおよび下流側端部１５Ｌのそれぞれが形成する開口面は、管軸を法線とする面であるものとする。
【００１７】
図３に示すように、主管部１０に流入する演奏者の息は、主管部１０と第１副管部２１との内部空間の連結部分である連結部分Ｐ１において第１副管部２１に分岐して流入し、また、主管部１０と第２副管部２２との内部空間の連結部分である連結部分Ｐ２において第２副管部２２に分岐して流入する。このように、分岐管１００には、演奏者に吹き込まれた息が分岐する部分として、連結部分Ｐ１、Ｐ２の２つが設けられている。
【００１８】
第１副管部２１は、下流側の端部２５１Ｌが開口している。また、第２副管部２２も、下流側の端部２５２Ｌが開口している。したがって、主管部１０の上流側端部１５Ｕから流入する演奏者の息は、主管部１０の下流側端部１５Ｌ、第１副管部２１の端部２５１Ｌ、および第２副管部２２の端部２５２Ｌから、外部に流出する。
【００１９】
上述した音高調整部４１は、この端部２５１Ｌ、２５２Ｌが開口した状態で、共鳴する気柱の長さを予め決められた長さに調整する。管楽器１は、予め決められた長さに調整した気柱の共鳴により、特定の音階を構成する各音高で発音する。すなわち、音高調整部４１は、この端部２５１Ｌ、２５２Ｌが開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高の発音をするように、共鳴する気柱の長さを調整する。したがって、演奏者は、端部２５１Ｌ、２５２Ｌを開口させた状態で、ピストンバルブを操作して演奏する。
【００２０】
分岐管１００は、第１副管部２１および第２副管部２２の主管部１０への連結位置（主管部１０の管軸方向）、第１副管部２１および第２副管部２２の形状（管長、内部空間の断面積）など、分岐管１００の形状に関するパラメータの内容に応じて、様々な共鳴特性を持つ。例えば、図３に示すように、第１副管部２１の管長（連結部分Ｐ１から端部２５１Ｌまでの長さ）は、第２副管部２２の管長（連結部分Ｐ２から端部２５２Ｌまでの長さ）よりも長くなるように構成すると、ベル管のベル形状のように、一部が円錐形状ではなく、一定の曲率を有する形状の管体であっても共鳴特性を再現することもできる。
【００２１】
このとき、第１副管部２１および第２副管部２２の主管部１０への連結位置、第１副管部２１および第２副管部２２の内部空間の断面積を適宜設定して分岐管１００が構成されるようにすれば、一般的なトランペットのベル形状を有するベル管の共鳴特性を再現することもできる。また、主管部１０の下流側端部１５Ｌがベル形状のように広がっていないため、管楽器１から発音される音量を抑えることもできる。
【００２２】
一般的には、演奏者は、トランペットの音量を抑える場合にはベル部分にミュートをつけて演奏する。しかし、ミュートをつけると発音される音質が変化する。また、ミュートにより演奏者の息の吹き抜けが抑えられるため、吹込み感も変わってしまう。一方、本発明の実施形態における管楽器１は、ミュートをつけたときのように音量を抑えつつも、一般的なトランペットの共鳴特性を再現することができるから、音質の変化も抑えられる。また、急激に息の吹き抜けが抑えられる部分がないため、一般的なトランペットとの吹込み感の違いも少ない。
【００２３】
また、上記のように、トランペットのベル管を再現するのではなく、全く別の形状の管体を想定した共鳴特性を再現したい場合には、その管体の形状に応じて、第１副管部２１および第２副管部２２の主管部１０への連結位置、第１副管部２１および第２副管部２２の形状を設定した分岐管１００を、管楽器１に用いればよい。これにより、様々な管楽器の音を再現することができる。この場合には、下流側の第２副管部２２の管長が第１副管部２１の管長より短くなくてもよい。
【００２４】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態およびその実施例について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００２５】
[変形例１]
上述した実施形態においては、連結部分Ｐ１は、連結部分Ｐ２より上流側であったが、主管部１０の開口端部から管軸方向に沿った距離が概ね一致した位置に設けられていてもよい。
【００２６】
図４は、変形例１における分岐管１００ａの構造を説明する断面図である。分岐管１００ａは、主管部１０ａ、主管部１０ａと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ａ、および主管部１０ａと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ａを有する。連結部分Ｐ１、Ｐ２は、主管部１０ａの開口端部から管軸方向に沿った距離が同じ位置であり、互いに対向した位置に設けられている。このように、第１副管部と第２副管部との位置関係は、上流、下流の位置関係でなくても、様々な位置関係にすることができる。
【００２７】
[変形例２]
上述した実施形態においては、主管部１０に連結される管体は、第１副管部２１および第２副管部２２の２つの管体であり、３つの管体から分岐管１００が構成されていたが、さらに多くの管体が連結されてもよい。３つの管体が主管部１０ｂに連結され、４つの管体から分岐管１００ｂが構成されている例を図５に示す。
【００２８】
図５は、変形例２における分岐管１００ｂの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｂは、主管部１０ｂ、主管部１０ｂと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｂ、主管部１０ｂと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｂ、および主管部１０ｂと内部空間が連結部分Ｐ３で連結された第３副管部２３ｂを有する。このように、分岐管は、４つ以上の管体が連結され、演奏者が吹き込んだ息が分岐する連結部分を３つ以上有していてもよい。
また、変形例２における構成を変形例１に示す例のようにして、３つ以上の連結部分が管１０ｂの開口端部から管軸方向に沿った距離が同じ位置に設けられていてもよい。この場合の構成について図６を用いて説明する。
【００２９】
図６は、図５とは別の構造の変形例２における分岐管１００ｃの構造を説明する図である。分岐管１００ｃにおける第１副管部２１ｃ、第２副管部２２ｃおよび第３副管部２３ｃは、主管部１０ｃの開口端部から管軸方向に沿った距離が同じ位置が連結部分となるように設けられている。このように、一の管体に連結される管体が３つ以上であっても、これらの管体の位置関係は、様々な位置関係にすることができる。
【００３０】
[変形例３]
上述した実施形態においては、主管部１０に第１副管部２１および第２副管部２２が連結され、連結部分Ｐ１、Ｐ２が主管部１０の側面に設けられていたが、２つの連結部分Ｐ１、Ｐ２が別々の管体の側面に設けられていてもよい。
【００３１】
図７は、変形例３における分岐管１００ｄの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｄは、主管部１０ｄ、主管部１０ｄ側面の連結部分Ｐ１で内部空間が連結された第１副管部２１ｄ、および第１副管部２１ｄ側面の連結部分Ｐ２で内部空間が連結された第１副副管部３１ｄを有する。このように、主管部１０ｄに流入する演奏者の息が分岐して第１副管部２１ｄに流入し、第１副管部２１ｄに流入した演奏者の息が分岐して第１副副管部３１ｄに流入するように、それぞれの管体が連結されていてもよい。
【００３２】
[変形例４]
上述した実施形態においては、第１副管部２１及び第２副管部２２は真っ直ぐなストレート管であったが、曲がったストレート管であってもよい。
【００３３】
図８は、変形例４における分岐管１００ｅの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｅは、主管部１０ｅ、主管部１０ｅと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｅ、および主管部１０ｅと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｅを有する。この例においては、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅともに、分岐して流入した息が主管部１０ｅの下流側の方向に流れるように、主管部１０ｅの管軸方向に沿って曲がっている。なお、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅは、図８に示す方向とは反対方向、または主管部１０ｅの管軸方向に沿わない方向に曲がっていてもよく、互いに異なる方向に曲がっていてもよい。曲がっている箇所は第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅの主管部１０ｅとの連結部分近傍からだけでなく、管体の途中部分であってもよい。曲がっている箇所は複数であってもよいし、管体が螺旋状になるように曲がっていてもよい。
【００３４】
図９は、変形例４における分岐管１００ｅを用いた管楽器１ｅの構成を説明する断面図である。図９に示す管楽器１ｅは、実施形態における管楽器１の分岐管１００を変形例４における分岐管１００ｅに置き換えたものである。このように、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅを主管部１０ｅに沿って曲げた構成とすることで、楽器全体としての外観を異ならせることができる。
【００３５】
なお、分岐管１００ｅにおいて、主管部１０ｅは、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅと同様に、様々な形状に曲がっていてもよい。また、主管部１０ｅが曲がった形状であり、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅが真っ直ぐな形状であってもよい。
【００３６】
[変形例５]
上述した変形例３においては、第１副管部２１ｄに流入した演奏者の息は、第１副管部２１ｄを流れる方向はそのままに、第１副副管部３１ｄへ分岐した息の流れる方向だけが変わっていたが、分岐した双方の息の流れる方向が変わるようにしてもよい。
【００３７】
図１０は、変形例５における分岐管１００ｆの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｆは、主管部１０ｆ、主管部１０ｆと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｆ、および第１副管部２１ｆと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第１副副管部３１ｆを有する。図１０に示すように、主管部１０ｆに流入した演奏者の息が連結部分Ｐ１において垂直方向に分岐して第１副管部２１ｆに流入する。第１副管部２１ｆに流入した演奏者の息は、さらに連結部分Ｐ２において垂直方向に分岐して第１副副管部３１ｆに流入する。この連結部分Ｐ２における分岐後の第１副管部２１ｆに流入した息は、第１副副管部３１ｆに流入した演奏者の息の方向とは逆の方向になっている。このように、分岐元の管体（この例においては第１副管部２１ｆ）が分岐先の管体（この例においては第１副副管部３１ｆ）との連結部分において流入する息の向きを変えるように曲がっていてもよい。この例を、実施形態における分岐管１００に適用すると、例えば、主管部１０が第１副管部２１との連結部分において曲がった形状にすればよい。
【００３８】
[変形例６]
上述した実施形態においては、第１副管部２１の内部空間は、主管部１０とは独立した管体により構成されていたが、主管部１０の一部とともに構成されていてもよい。
【００３９】
図１１は、変形例６における分岐管１００ｇの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｇは、主管部１０ｇ、主管部１０ｇと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｇ、および主管部１０ｇと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｇを有する。図１１に示すように、第１副管部２１ｇの内部空間は、第１副管部２１ｇの管体と主管部１０ｇの管体の一部により構成されている。この例においては、第１副管部２１ｇは、主管部１０ｇの管軸方向からみて主管部１０ｇのある角度範囲を覆い、第１副管部２１ｇの内部空間は、主管部１０ｇの表面形状に沿った形状になっている。
なお、第２副管部２２ｇについても、第１副管部２１ｇと同様に構成してもよい。
【００４０】
[変形例７]
上述した変形例３においては、第１副管部２１ｇが主管部１０ｇの周囲を覆うように構成されていてもよい。
【００４１】
図１２は、変形例７における分岐管１００ｈの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｈは、主管部１０ｈ、主管部１０ｈと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｈ、および主管部１０ｈと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｈを有する。第１副管部２１ｈは、主管部１０ｈの一部を覆う形状になっている。この例においては、第１副管部２１ｈは、主管部１０ｈの管軸方向からみて主管部１０ｈの周囲全体を覆い、第１副管部２１ｈの内部空間は、主管部１０ｈの表面形状に沿った形状になっている。
【００４２】
主管部１０ｈは、互いに分離した第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２とにより構成され、第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２との間に構成される連結部分Ｐ１において、主管部１０ｈに流入する演奏者の息が分岐して第１副管部２１ｈに流入する。第１副管部２１ｈは、第１主管部１０ｈ１と接続されている。また、第１副管部２１ｈは、内部空間に設けられた支柱を介して第２主管部１０ｈ２と接続されている。
【００４３】
図１３は、図１２における矢視Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。図１３に示すように、第２主管部１０ｈ２とその周囲を覆う第１副管部２１ｈとの間に支柱１０ｈ３が設けられている。このように、第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２とは、この支柱１０ｈ３および第１副管部２１ｈを介して接続され、互いに支持する関係となる。
なお、支柱１０ｈ３とともに、または支柱１０ｈ３に代えて、第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２とを接続する支柱を有していてもよい。
【００４４】
[変形例８]
上述した変形例５における第１副管部２１ｆおよび第１副副管部３１ｆを、変形例７に示すように主管部を覆うように構成してもよい。
【００４５】
図１４は、変形例８における分岐管１００ｋの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｋは、主管部１０ｋ、主管部１０ｋと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｋ、および第１副管部２１ｋと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第１副副管部３１ｋを有する。第１副管部２１ｋと第１副副管部３１ｋとが連結された管体が、主管部１０ｋを覆っている。主管部１０ｋは、互いに分離した第１主管部１０ｋ１および第２主管部１０ｋ２により構成されている。この例においては、第１副管部２１ｋは、第２主管部１０ｋ２の一部を覆う形状になっている。一方、第１副副管部３１ｋは、第１主管部１０ｋ１の一部を覆う形状になっている。
【００４６】
第１主管部１０ｋ１と第２主管部１０ｋ２との間に構成される連結部分Ｐ１において、主管部１０ｋに流入する演奏者の息が分岐して第１副管部２１ｋに流入する。また、第１副管部２１ｋと第１副副管部３１ｋとの連結部分Ｐ２において、第１副管部２１ｋに流入する演奏者の息が分岐して第１副副管部３１ｋに流入する。
なお、第１副管部２１ｋと第１副副管部３１ｋとが連結された管体と主管部１０ｋとは、変形例７における図１３に説明したように、支柱により接続されている。
【００４７】
[変形例９]
上述した実施形態においては、主管部１０の側面に他の管体の連結部分Ｐ１、Ｐ２が設けられていたが、主管部１０の内部空間に連結部分が設けられるようにしてもよい。
【００４８】
図１５は、変形例９における分岐管１００ｍの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｍは、互いに分離した第１主管部１０ｍ１と第２主管部１０ｍ２とにより構成された主管部１０ｍ、第１主管部１０ｍ１に接続され、第２主管部１０ｍ２との間に形成される内部空間が第１主管部１０ｍ１の内部空間と連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｍ、および第２主管部１０ｍ２と内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｍを有する。第２主管部１０ｍ２は、第１主管部１０ｍ１と第１副管部２１ｍとで構成される管体の内部空間に挿入されている。
この場合、主管部１０ｍに流入する演奏者の息は、連結部分Ｐ１において分岐して第１副管部２１ｍと第２主管部１０ｍ２との間に形成される空間に流入する。なお、第１副管部２１ｍと第２主管部１０ｍ２とは、変形例７における図１３に説明したように、支柱により接続されている。
【００４９】
[変形例１０]
上述した実施形態においては、第１副管部２１および第２副管部２２は、ストレート管であったが、テーパ管であってもよいし、ベル形状のように一定の曲率を有した管体であってもよいし、その他の形状の管体であってもよい。また、ストレート管とテーパ管などを組み合わせた管体であってもよいし、他の形状の管体であってもよい。第１副管部２１および第２副管部２２がテーパ管である場合について、図１６を用いて説明する。
【００５０】
図１６は、変形例１０における分岐管１００ｎの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｎは、主管部１０ｎ、主管部１０ｎと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｎ、および主管部１０ｎと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｎを有する。この例においては、第１副管部２１ｎは、テーパ管であり、開口している下流側の端部２５１ｎＬに近くなるほど断面積が広がっている。以下、このように下流側で断面積が広がるテーパ管を順テーパ管という。一方、第２副管部２２ｎは、テーパ管であり、開口している下流側の端部２５２ｎＬに近くなるほど断面積が狭くなっている。以下、このように下流側で断面積が狭くなるテーパ管を逆テーパ管という。
この例においては、第１副管部２１ｎは順テーパ管、第２副管部２２ｎは逆テーパ管であったが、これらは逆の関係であってもよいし、それぞれが順テーパ管であってもよいし、逆テーパ管であってもよい。また、テーパ管の傾斜の程度を示すテーパ率がそれぞれの管体で異なっていてもよい。
【００５１】
また、主管部１０ｎについても、第１副管部２１ｎおよび第２副管部２２ｎと同様に、テーパ管であってもよいし、ベル形状のように一定の曲率を有した管体であってもよいし、その他の形状の管体であってもよい。また、上流側端部１５ｎＵから連結部分Ｐ１までの管体１０ｎ１、連結部分Ｐ１から連結部分Ｐ２までの管体１０ｎ２、および連結部分Ｐ２から下流側端部１５ｎＬまでの管体１０ｎ３がそれぞれ、ストレート管、順テーパ管または逆テーパ管のいずれかにより形成されていてもよい。例えば、管体１０ｎ１が順テーパ管であり、管体１０ｎ２がストレート管、管体１０ｎ３が逆テーパ管で形成されていてもよい。
【００５２】
[変形例１１]
上述した実施形態においては、管楽器１は、トランペットのベル管部分を分岐管１００に置き換えた構成であったが、トランペット以外の管楽器にも適用できる。例えば、トロンボーンにおけるベル管部分を分岐管に置き換えることができる。
【００５３】
図１７は、変形例１１における管楽器２の構成を説明する図である。管楽器２は、トロンボーンのベル管部分を分岐管１００ｐに置き換えた構成である。そのため、管楽器２は、一般的なトロンボーンにおける音高調整部４２、およびマウスピース５２を有する。音高調整部４２は、スライド管であり、管楽器２における管長を変化させる。これにより、音高調整部４２は、共鳴する気柱の長さを調整する。また、演奏者によってマウスピース５２から吹き込まれる息は、矢印Ｆに示すように、分岐管１００ｐの内部空間を流れる。
【００５４】
分岐管１００ｐは、分岐管１００と同様に３つの管体、すなわち主管部１０ｐ、第１副管部２１ｐおよび第２副管部２２ｐを有する。主管部１０ｐは、上流側端部１５ｐＵから下流側端部１５ｐＬにわたった長さである。分岐管１００ｐの構成は、実施形態における分岐管１００とほぼ同じであるため説明を省略する。
【００５５】
[変形例１２]
上述した実施形態においては、音高調整部４１は、金管楽器であるトランペットのピストンバルブおよび迂回管により構成されていたが、木管楽器であるフルート、サックスなどに設けられている音孔（トーンホール）により構成されてもよい。
【００５６】
図１８は、変形例１２における管楽器３ｑの構造を説明する断面図である。管楽器３ｑは、サックスなどに用いられるマウスピース５００ｑと分岐管１００ｑとを有する。分岐管１００ｑは、主管部１０ｑ、主管部１０ｑと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｑ、および主管部１０ｑと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｑを有する。この例においては、音高調整部４１ｑは、主管部１０ｑに設けられている。この音高調整部４１ｑは、音孔ｔｈ１、ｔｈ２、・・・ｔｈ６により構成される。
音孔ｔｈ１、ｔｈ２、・・・ｔｈ６は、連結部分Ｐ１、Ｐ２の下流側に設けられていたが、別の場所に設けられていてもよい。
【００５７】
図１９は、変形例１２における別の例の管楽器３ｒの構造を説明する断面図である。管楽器３ｒは、サックスなどに用いられるマウスピース５００ｒと分岐管１００ｒとを有する。分岐管１００ｒは、主管部１０ｒ、主管部１０ｒと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｒ、および主管部１０ｒと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｒを有する。この例においては、音高調整部４１ｒは、主管部１０ｒおよび第１副管部２１ｒに設けられている。この音高調整部４１ｒは、主管部１０ｒに設けられた音孔ｔｈ１、ｔｈ２、・・・ｔｈ６、および第１副管部２１ｒに設けられた音孔ｔｈ７により構成される。
【００５８】
この例においては、主管部１０ｒのうち、音孔ｔｈ１、ｔｈ２は、連結部分Ｐ２より下流側に設けられ、音孔ｔｈ３、ｔｈ４、ｔｈ５、ｔｈ６は、連結部分Ｐ１より下流側かつ連結部分Ｐ２より上流側に設けられている。音孔ｔｈ７は、第１副管部２１ｒに設けられている。このように、共鳴する気柱の長さを調整するために設けられる音孔は、管体のどの部分に設けられていてもよい。なお、各管体には、音孔だけでなく、オクターブ孔が設けられていてもよい。
【００５９】
[変形例１３]
上述した実施形態においては、音高調整部４１は、第１副管部２１の端部２５１Ｌ、および第２副管部２２の端部２５２Ｌが開口した状態で、特定の音階を構成する各音高で発音するように構成されていた。音高調整部４１は、第１副管部２１の管体の一部分に開口している部分があれば、端部２５１Ｌが開口せず管体の一部分が開口した状態で、特定の音階を構成する各音高で発音するように構成されていてもよい。
【００６０】
[変形例１４]
上述した実施形態においては、第１副管部２１および第２副管部２２は、管長は変化しなかったが、管長が変化するように構成されてもよい。
【００６１】
図２０は、変形例１４における分岐管１００ｓの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｓは、主管部１０ｓ、主管部１０ｓと連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｓ、および主管部１０ｓと連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｓを有する。この例においては、第１副管部２１ｓは、スライド管２１３ｓを有し、管長が変化するように構成されている。このように構成すると、演奏者は、スライド管２１３ｓを演奏中に操作して、共鳴特性を変化させることができる。
なお、スライド管で管長を変化させるだけでなく、迂回管と、ピストンバルブまたはロータリーバルブなどのバルブとを用いた構成により管長を変化させてもよい。また、音孔のような開口部を設けて開口部を塞ぐか塞がないかにより管長を変化させてもよい。
これらの構成を主管部１０ｓに適用してもよい。主管部１０ｓに適用した場合には、単に管長を伸ばすだけでなく、第１副管部２１ｓと第２副管部２２ｓとの距離を変化させることもできる。
【００６２】
[変形例１５]
上述した実施形態においては、主管部１０の断面積は、連結部分Ｐ１の上流側と下流側とで断面積が変化していなかったが、変化してもよい。この場合、変形例９に示す場合の他、連結部分Ｐ１の上流側における主管部の外周と、下流側における主管部と第１副管部とをあわせた外周とが概ね一致した形状になるように構成されていてもよい。この場合、主管部１０の内部空間の断面積が、連結部分Ｐ１の上流側と下流側とで異なっている。この場合の例について、図２１、図２２を用いて説明する。
【００６３】
図２１は、変形例１５における分岐管１００ｔの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｔは、主管部１０ｔ、主管部１０ｔと連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｔ、および主管部１０ｔと連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｔを有する。この例においては、主管部１０ｔは、連結部分Ｐ１より上流側の第１主管部１０ｔ１と、下流側の第２主管部１０ｔ２とにより構成されている。第１主管部１０ｔ１は、断面形状が円形である。
【００６４】
図２２は、図２１における矢視Ｃ−Ｃ方向から見た断面図である。図２２に示すように、第２主管部１０ｔ２と第１副管部２１ｔとは、それぞれ断面形状が半円形である。第２主管部１０ｔ２の平面部分と第１副管部２１ｔの平面部分とが接触して全体として断面形状が円形となり、第１主管部１０ｔ１の断面形状と同じ形状になっている。
【００６５】
[変形例１６]
上述した実施形態においては、各管体の断面形状は円形であったが、楕円、多角形など他の形状であってもよい。また、管体の断面形状が管軸方向の位置により異なっていてもよい。なお、管体の断面積が管軸方向に沿って連続的にまたは不連続的に変化するものであってもよい。
【００６６】
[変形例１７]
上述した実施形態においては、管楽器１における分岐管１００は、音高調整部４１よりもマウスピース５１とは反対側の下流側に設けられていたが、音高調整部４１とマウスピース５１との間に設けられる構成であってもよい。また、分岐管１００は、連結部分Ｐ１を有する第１分岐管と連結部分Ｐ２を有する第２分岐管とに分離した構成として、第１分岐管が音高調整部４１とマウスピース５１との間に設けられ、第２分岐管が音高調整部４１の下流側に設けられていてもよい。
【００６７】
[変形例１８]
上述した実施形態において、分岐管１００を構成する各管体は、それぞれ分離可能に構成されていてもよい。また、各管体がさらに複数の管体に分離可能な構成になっていてもよい。例えば、主管部１０は、第１副管部２１および第２副管部２２と分離可能に構成されていてもよいし、主管部１０が複数の管体に分離可能に構成されていてもよい。分離可能に構成されることにより、管体の収納が容易になる。
【００６８】
[変形例１９]
上述した実施形態または各変形例においては、各管体の管軸方向は、互いに垂直、または概ね平行の関係であったが、互いの管体の管軸のなす角は０度、９０度以外であってもよい。例えば、主管部１０の管軸方向に対して第１副管部２１の管軸方向が斜め方向に伸びていてもよい。
【００６９】
＜分岐管の関係＞
続いて、テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係について、４つの例を挙げて説明する。なお、以下に説明する各図においては、対応関係がわかりやすくなるように、各管体の内壁のみを示した模式図により説明する。
【００７０】
図２３は、テーパ管を含む分岐管１００Ｕと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｕとの関係の第１の例について説明する図である。
図２３（ａ）は、テーパ管である主管部１０Ｕとストレート管である第１副管部２１Ｕにより構成される分岐管１００Ｕであり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示す分岐管１００Ｕを再現するストレート管の主管部１０ｕ、第１副管部２１ｕおよび第２副管部２２ｕから構成される分岐管１００ｕである。各部の寸法については、図２３に示すとおりである。具体的には、Ｌ１は、主管部１０Ｕ、１０ｕの管長（分岐部分から下流側端部までの長さ）、φｉｎ１は、主管部１０Ｕ、１０ｕの分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｕの分岐部分の内径、第１副管部２１ｕの内径、Ｌｓｕｂ１は、第２副管部２２ｕの管長、φｓｕｂ１は、第２副管部２２ｕの内径である。また、ｒ１は、主管部１０Ｕのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さである。
【００７１】
図２３（ａ）の主管部１０Ｕが円錐形状の場合、この主管部１０ＵのアドミタンスＹは、以下の式（１）となる。
Ｙ ＝ Ｓ／ｊρｃｋｒ１ ＋ Ｓ／ｊρｃｔａｎ（ｋＬ１） ・・・（１）
但し、ρは媒質密度（ｋｇ／ｍ３）、ｃは音速（ｍ／ｓｅｃ）、ｋは波数（ｒａｄ／ｍ）であり、音の波長をλ（ｍ）とした場合、ｋ＝２π／λとなる。また、Ｓは円錐管の初期面積であり、以下の式（２）となる。
Ｓ＝π・（φｉｎ１／２）２ ・・・（２）
Ｙの第１項目Ｙｒ１＝Ｓ／ｊρｃｋｒ１の分母分子にＨ１を掛けたものを考えると、Ｈ１が小さい場合には、以下の式（３）に近似可能である。
Ｙｒ１＝Ｈ１・Ｓ／ｊρｃｋＨ１・ｒ１
≒Ｈ１・Ｓ／ｊρｃｔａｎ（ｋＨ１・ｒ１）・・・（３）
これは、断面積Ｈ１Ｓ、長さＨ１・ｒ１のストレート管のアドミタンスとなる。Ｙの第２項目ＹＬ１は断面積Ｓ、長さＬ１のストレート管のアドミタンスとなる。
よって、主管部１０Ｕのような円錐管は、アドミタンスＹｒ１に相当するストレート管と、アドミタンスＹＬ１に相当するストレート管の並列となる分岐接続で近似実現が可能である。ここで、Ｈ１が小さいほど概して円錐を精度良く近似できることから、Ｈ１を円錐近似係数と呼ぶ。
【００７２】
第２副管部の断面積がＨ１・Ｓであるのでφｓｕｂ１との関係は、以下の式（４）となる。
Ｈ１Ｓ＝π・（φｓｕｂ１／２）２ ・・・（４）
これと式（２）より、円錐近似係数Ｈ１は以下の式（５）で計算される。
Ｈ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２＞０ ・・・（５）
この場合、Ｌｓｕｂ１とφｓｕｂ１との関係は以下の式（６）で表される。
Ｌｓｕｂ１＝Ｈ１・ｒ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２・ｒ１ ・・・（６）
そのため、分岐管１００Ｕを再現する分岐管１００ｕの第２副管部２２ｕは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。
【００７３】
図２４は、テーパ管を含む分岐管１００Ｖと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｖとの関係の第２の例について説明する図である。
図２４（ａ）は、ストレート管である主管部１０Ｖとテーパ管である第１副管部２１Ｖにより構成される分岐管１００Ｖであり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示す分岐管１００Ｖを再現するストレート管の主管部１０ｖ、第１副管部２１ｖおよび第２副管部２２ｖから構成される分岐管１００ｖである。各部の寸法については、図２４に示すとおりである。具体的には、Ｌ２は、第１副管部２１Ｖ、２１ｖの管長、φｉｎ１は、主管部１０Ｖ、１０ｖの分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｖの分岐部分の内径、第１副管部２１ｖの内径、Ｌｓｕｂ２は、第２副管部２２ｖの管長、φｓｕｂ２は、第２副管部２２ｖの内径である。また、ｒ２は、第１副管部２１Ｖのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さである。
【００７４】
この場合、Ｌｓｕｂ２とφｓｕｂ２との関係は以下の式（７）で表される。
Ｌｓｕｂ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２・ｒ２ ・・・（７）
ここで、円錐近似係数Ｈ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２＞０である。
そのため、分岐管１００Ｖを再現する分岐管１００ｖの第２副管部２２ｖは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。ここで、円錐近似係数Ｈ２が小さいほど、概して円錐近似度が高いものとなる。
【００７５】
図２５は、テーパ管を含む分岐管１００Ｗと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｗとの関係の第３の例について説明する図である。
図２５（ａ）は、テーパ管である主管部１０Ｗおよび第１副管部２１Ｗにより構成される分岐管１００Ｗであり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）に示す分岐管１００Ｗを再現するストレート管の主管部１０ｗ、第１副管部２１ｗ、第２副管部２２ｗおよび第３副管部２３ｗから構成される分岐管１００ｗである。図２５（ｃ）は、分岐管１００Ｗを主管部１０ｗの管軸方向に沿ってみた場合の各副管部の位置関係を示す図である。各部の寸法については、図２５に示すとおりである。具体的には、Ｌ１は、主管部１０Ｗ、１０ｗの管長、Ｌ２は、第１副管部２１Ｗ、２１ｗの管長、φｉｎ１は、主管部１０Ｗ、１０ｗの分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｗの分岐部分の内径、第１副管部２１ｗの内径、Ｌｓｕｂ１は、第２副管部２２ｗの管長、φｓｕｂ１は、第２副管部２２ｗの内径、Ｌｓｕｂ２は、第３副管部２３ｗの管長、φｓｕｂ２は、第３副管部２３ｗの内径である。また、ｒ１は、主管部１０Ｗのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さであり、ｒ２は、第１副管部２１Ｗのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さである。
【００７６】
この場合、Ｌｓｕｂ１とφｓｕｂ１との関係は以下の式（８）で表される。
Ｌｓｕｂ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２・ｒ１ ・・・（８）
ここで、円錐近似係数Ｈ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２＞０である。
また、Ｌｓｕｂ２とφｓｕｂ２との関係は以下の式（９）で表される。
Ｌｓｕｂ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２・ｒ２ ・・・（９）
ここで、円錐近似係数Ｈ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２＞０である。
そのため、分岐管１００Ｗを再現する分岐管１００ｗの第２副管部２２ｗおよび第３副管部２３ｗは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。ここで、円錐近似係数Ｈ１、Ｈ２が小さいほど、概して円錐近似度が高いものとなる。
【００７７】
図２６は、テーパ管を含む分岐管１００Ｘと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｘとの関係の第４の例について説明する図である。
図２６（ａ）は、ストレート管である第１主管部１０Ｘ１、テーパ管である第２主管部１０Ｘ２、およびストレート管である第１副管部２１Ｘにより構成される分岐管１００Ｘであり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）に示す分岐管１００Ｘを再現するストレート管の第１主管部１０ｘ１、第２主管部１０ｘ２、第１副管部２１ｘおよび第２副管部２２ｘから構成される分岐管１００ｘである。第１主管部１０Ｘ１と第２主管部１０Ｘ２とにより主管部１０Ｘが構成され、第１主管部１０ｘ１と第２主管部１０ｘ２とにより主管部１０ｘが構成される。各部の寸法については、図２６に示すとおりである。具体的には、Ｌ２は、第２主管部１０Ｘ２、１０ｘ２の管長、φｉｎ１は、第２主管部１０Ｘ２の第１主管部１０Ｘ１との接続部分の内径、第２主管部１０ｘ２の分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｘの分岐部分の内径、第１副管部２１ｘの内径、Ｌｓｕｂ２は、第２副管部２２ｘの管長、φｓｕｂ２は、第２副管部２２ｘの内径である。また、ｒ２は、第２主管部１０Ｘ２のテーパ形状の広がり中心から第１主管部１０Ｘ１との接続部分までの長さである。
【００７８】
この場合、Ｌｓｕｂ２とφｓｕｂ２との関係は以下の式（１０）で表される。
Ｌｓｕｂ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ１）２・ｒ２ ・・・（１０）
ここで、円錐近似係数Ｈ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ１）２＞０である。
そのため、分岐管１００Ｘを再現する分岐管１００ｘの第２副管部２２ｘは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。ここで、円錐近似係数Ｈ２が小さいほど、概して円錐近似度が高いものとなる。
以上が、テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係についての説明である。
【００７９】
以上のように、主管や副管の一部もしくは全部に円錐管を含む楽器を実現する場合は、図２３〜図２６に示すようにストレート管による分岐管で近似実現することができるが、円錐ではないテーパ管体を近似的にある円錐形状とみなすことにより、同様の方法で、主管や副管の一部もしくは全部にテーパ管を含む管体をストレート管による分岐管で実現することができる。
先に述べた図１〜図２２の各実施例、各変形例は、このような考えを元に設計された寸法を用いてもよいし、このような考えを用いずに、所望の楽器の特性に近くなるように複数の分岐管の寸法を最適に定めても良い。
【００８０】
＜シミュレーション結果＞
続いて、一般的なトランペットと、分岐管を用いたトランペットとの音響特性について説明する。以下の説明においては、分岐管としては、実施形態における分岐管１００のように第１副管部２１および第２副管部２２の２つの副管部を有する分岐管（以下、２段分岐管という）を用いたものと、第２副管部２２を持たず１つの副管部を持つ分岐管（以下、１段分岐管という）を用いたものについて、一般的なトランペットとの音響特性の比較を行う。
【００８１】
図２７は、一般的なトランペット、１段分岐管を用いたトランペット、２段分岐管を用いたトランペットの外観図である。図２７（ａ）は、一般的なトランペット１ｙを示し、図２７（ｂ）は、１段分岐管を用いたトランペット１ｚを示し、図２７（ｃ）は、２段分岐管を用いたトランペット（管楽器１）を示す。２段分岐管を用いたトランペットについては、実施形態の図１に示す管楽器１であり、以下に説明する入力インピーダンスが一般的なトランペット１ｙになるべく近くなるように、主管部１０の長さ、第１副管部２１の長さや内径、第２副管部２２の長さや内径、第１副管部２１の主管部１０からの分岐位置、第２副管部２１の主管部１０からの分岐位置を設計した一例である。１段分岐管を用いたトランペット１ｚについても同様に、以下に説明する入力インピーダンスが一般的なトランペット１ｙになるべく近くなるように、主管部１０ｚの長さ、第１副管部２１ｚの長さや内径、第１副管部２１ｚの主管部１０ｚからの分岐位置を設計した一例である。この設計例では、図２７（ｂ）、（ｃ）を比較してわかるように、主管部１０ｚの長さは主管部１０の長さより短く、第１副管部２１ｚの長さは第１副管部２１および第２副管部２２のいずれの長さより短く、第１副管部２１ｚ分岐位置は、第１副管部２１の分岐位置と第２副管部２２の分岐位置との中間に位置している。
【００８２】
図２８は、一般的なトランペット１ｙと１段分岐管を用いたトランペット１ｚ、２段分岐管を用いたトランペット１の音響特性を説明する図である。図２８に示す音響特性は、横軸が周波数、縦軸が入力インピーダンスの対数値を示している。また、スペクトルＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、一般的なトランペット１ｙ、１段分岐管を用いたトランペット１ｚ、２段分岐管を用いたトランペット１の入力インピーダンスの周波数依存性を示したものである。ここで、入力インピーダンスは｜Ｚｉｎ（ω）｜で表され、管体の入力部端面での粒子速度をｕ（ω）、音圧をｐ（ω）とすると、
Ｚｉｎ（ω）＝ｐ（ω）／ｕ（ω） [Ｎ・ｓ／ｍ３] （ω＝２πｆ）
の関係を満たしている。
【００８３】
図２８に示すように、１段分岐管を用いたトランペット１ｚにおいては、一般的なトランペット１ｙに比べて、第３次モードの共鳴ピーク周波数が高く、第５次モードの共鳴ピーク周波数が低く、また、第７次モード以上の共鳴ピーク周波数が全体的に高くなっている。一方、２段分岐管を用いたトランペット１においては、全周波数にわたって、一般的なトランペット１ｙと共鳴ピーク周波数が近くなっている。したがって、１段分岐管を用いたトランペット１ｚよりも２段分岐管を用いたトランペット１の方が、一般的なトランペット１ｙに近いピッチでの吹鳴が可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１，１ｅ，１ｙ，１ｚ，２，３ｑ，３ｒ，１０００Ａ，１０００Ｂ…管楽器、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｋ，１０ｍ，１０ｎ，１０ｐ，１０ｑ，１０ｒ，１０ｓ，１０ｔ，１０Ｕ，１０ｕ，１０Ｖ，１０ｖ，１０Ｗ，１０ｗ，１０Ｘ，１０ｘ，１０ｚ…主管部、１０ｈ１，１０ｋ１，１０ｍ１，１０ｔ１，１０Ｘ１，１０ｘ１…第１主管部、１０ｈ２，１０ｋ２，１０ｍ２，１０ｔ２，１０Ｘ２，１０ｘ２…第２主管部、１０ｈ３…支柱、１５Ｌ，１５ｎＬ，１５ｐＬ…下流側端部、１５Ｕ，１５ｎＵ，１５ｐＵ…上流側端部、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｋ，２１ｍ，２１ｎ，２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ，２１ｓ，２１ｔ，２１Ｕ，２１ｕ，２１Ｖ，２１ｖ，２１Ｗ，２１ｗ，２１Ｘ，２１ｘ，２１ｚ…第１副管部、２１３ｓ…スライド管、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｍ，２２ｎ，２２ｐ，２２ｑ，２２ｒ，２２ｓ，２２ｔ，２２Ｕ，２２ｕ，２２Ｖ，２２ｖ，２２Ｗ，２２ｗ，２２Ｘ，２２ｘ…第２副管部、２３，２３ｃ，２３ｗ…第３副管部、２５１Ｌ，２５１ｎＬ，２５２Ｌ，２５２ｎＬ…端部、３１ｄ，３１ｆ，３１ｋ…第１副副管部、４１，４１ｑ，４１ｒ，４２…音高調整部、５１，５２、５００ｑ，５００ｒ，５００Ａ，５００Ｂ…マウスピース、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ，１００ｋ，１００ｍ，１００ｎ，１００ｐ，１００ｑ，１００ｒ，１００ｓ，１００ｔ，１００Ｕ，１００ｕ，１００Ｖ，１００ｖ，１００Ｗ，１００ｗ，１００Ｘ，１００ｘ…分岐管、４００Ａ，４００Ｂ…管体、４１０，４２０…ストレート管、４５０…テーパ管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然楽器における発音メカニズムをシミュレートして楽音を合成する技術が知られている。特許文献１においては、円錐面を有するテーパ管における共鳴特性を、分岐させた２種のストレート管により近似して再現する技術が開示されている。
【０００３】
図２９は、従来のテーパ管４５０を有する管楽器１０００Ａの構造を説明する図である。図３０は、図２９に示すテーパ管４５０の共鳴特性を近似したストレート管４１０、４２０を有する管楽器１０００Ｂの構造を説明する図である。管楽器１０００Ａは、テーパ管４５０を有する管体４００Ａ、およびマウスピース５００Ａを有する。管楽器１０００Ｂは、ストレート管４１０、４２０が分岐した構造の管体４００Ｂ、およびマウスピース５００Ｂを有する。ストレート管４１０、４２０の長さ、管の径を特許文献１に開示された技術を用いて設計すると、テーパ管４５０の共鳴特性を近似して再現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７０７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における技術においては、適宜設計された２種のストレート管を分岐させた管体を用いることによりテーパ管の共鳴特性を再現することができるが、複雑な形状の管体の共鳴特性を再現することは困難であった。
【０００６】
本発明は、簡易な形状の管体を組み合わせた分岐管により様々な形状の管体の共鳴特性を再現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明は、２以上の連結部分により内部空間が連結された３つ以上の管体を有し、一の前記管体に流入する気体が、前記連結部分において他の前記管体に分岐して流入する分岐管と、前記管体の各々の一部分が開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高で発音するように、共鳴する気柱の長さを調整する音高調整部とを具備することを特徴とする管楽器を提供する。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体は、複数存在することを特徴とする。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体に対して、当該他の管体に流入する気体が分岐して流入する他の前記管体が連結されていることを特徴とする。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、前記管体は、ストレート管であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な形状の管体を組み合わせた分岐管により様々な形状の管体の共鳴特性を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における管楽器の構成を説明する図である。
【図２】実施形態における分岐管の構造を説明する図である。
【図３】図２における矢視Ａ−Ａ方向から見た断面図である。
【図４】変形例１における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図５】変形例２における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図６】図５とは別の構造の変形例２における分岐管の構造を説明する図である。
【図７】変形例３における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図８】変形例４における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図９】変形例４における分岐管を用いた管楽器の構成を説明する図である。
【図１０】変形例５における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１１】変形例６における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１２】変形例７における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１３】図１２における矢視Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。
【図１４】変形例８における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１５】変形例９における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１６】変形例１０における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図１７】変形例１１における管楽器の構成を説明する図である。
【図１８】変形例１２における管楽器の構造を説明する断面図である。
【図１９】変形例１２における別の例の管楽器の構造を説明する断面図である。
【図２０】変形例１４における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図２１】変形例１５における分岐管の構造を説明する断面図である。
【図２２】図２１における矢視Ｃ−Ｃ方向から見た断面図である。
【図２３】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第１の例について説明する図である。
【図２４】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第２の例について説明する図である。
【図２５】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第３の例について説明する図である。
【図２６】テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係の第４の例について説明する図である。
【図２７】一般的なトランペット、１段分岐管を用いたトランペット、２段分岐管を用いたトランペットの外観図である。
【図２８】一般的なトランペット、１段分岐管を用いたトランペット、２段分岐管を用いたトランペットの音響特性を説明する図である。
【図２９】従来のテーパ管を有する管楽器の構造を説明する図である。
【図３０】図２９に示すテーパ管の共鳴特性を近似したストレート管を有する従来の管楽器の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
図１は、実施形態における管楽器１の構成を説明する図である。管楽器１は、一般的なトランペットのベルを有するベル管の部分が分岐管１００により置き換えられた構造をしている。そのため、管楽器１は、一般的なトランペットに備えられている音高調整部４１、マウスピース５１を有する。音高調整部４１は、操作されることにより迂回管への経由の有無を変化させて管楽器１における管長を変化させるピストンバルブおよび迂回管を有する。音高調整部４１は、管楽器１において共鳴する気柱の長さを調整する。また、演奏者によってマウスピース５１から吹き込まれる息は、矢印Ｆに示すように、分岐管１００の内部空間を流れる。以下に説明する各図において矢印Ｆは、演奏者によって吹き込まれた息が分岐管１００の内部空間を流れる方向を示すものとする。なお、マウスピース５１から吹き込まれる息は、演奏者によるものに限らず、機械的に吹き込まれた気体であってもよい。
【００１４】
分岐管１００は、内部空間が連結された３つの管体を有する。この例においては、３つの管体は、主管部１０、第１副管部２１および第２副管部２２であり、それぞれ、断面形状が円形のストレート管である。ストレート管は、管軸方向のどの位置においても管体の断面形状が変化しないように形成された管体であり、真っ直ぐな管体であってもよいし曲がった形状の管体であってもよい。そのため、ストレート管において、管軸方向を法線とする面で切った場合の開口面積（以下、単に断面積といった場合には、この開口面積をいう）は、管軸方向のどの位置においても変化しない。
【００１５】
主管部１０は、演奏者の息が吹き込まれる側（以下、上流側という）の端部（以下、上流側端部１５Ｕという）から息が抜ける側（以下、下流側という）の開口した端部（以下、下流側端部１５Ｌという）にわたった長さである。
第１副管部２１および第２副管部２２は、それぞれ主管部１０と内部空間が連結されている。第１副管部２１の内部空間が主管部１０の内部空間に連結されている位置は、第２副管部２２の内部空間が主管部１０の内部空間に連結されている位置より上流側である。
なお、分岐管１００は、主管部１０の上流側端部１５Ｕにおいて、管楽器１を構成する分岐管１００以外の管体と分離可能に構成されていてもよい。また、一体に構成されていてもよい。
【００１６】
図２は、実施形態における分岐管１００の構造を説明する図である。図３は、図２における矢視Ａ−Ａ方向から見た断面図である。図１に示す分岐管１００は、曲がった形状のストレート管であったが、図２、３の説明においては、真っ直ぐな形状のストレート管であるものとして説明する。主管部１０はストレート管であるから、図２に示すように、主管部１０の上流側端部１５Ｕの開口面積（網目部分）は、下流側端部１５Ｌの開口面積（網目部分）と同じ面積である。この例においては、上流側端部１５Ｕおよび下流側端部１５Ｌのそれぞれが形成する開口面は、管軸を法線とする面であるものとする。
【００１７】
図３に示すように、主管部１０に流入する演奏者の息は、主管部１０と第１副管部２１との内部空間の連結部分である連結部分Ｐ１において第１副管部２１に分岐して流入し、また、主管部１０と第２副管部２２との内部空間の連結部分である連結部分Ｐ２において第２副管部２２に分岐して流入する。このように、分岐管１００には、演奏者に吹き込まれた息が分岐する部分として、連結部分Ｐ１、Ｐ２の２つが設けられている。
【００１８】
第１副管部２１は、下流側の端部２５１Ｌが開口している。また、第２副管部２２も、下流側の端部２５２Ｌが開口している。したがって、主管部１０の上流側端部１５Ｕから流入する演奏者の息は、主管部１０の下流側端部１５Ｌ、第１副管部２１の端部２５１Ｌ、および第２副管部２２の端部２５２Ｌから、外部に流出する。
【００１９】
上述した音高調整部４１は、この端部２５１Ｌ、２５２Ｌが開口した状態で、共鳴する気柱の長さを予め決められた長さに調整する。管楽器１は、予め決められた長さに調整した気柱の共鳴により、特定の音階を構成する各音高で発音する。すなわち、音高調整部４１は、この端部２５１Ｌ、２５２Ｌが開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高の発音をするように、共鳴する気柱の長さを調整する。したがって、演奏者は、端部２５１Ｌ、２５２Ｌを開口させた状態で、ピストンバルブを操作して演奏する。
【００２０】
分岐管１００は、第１副管部２１および第２副管部２２の主管部１０への連結位置（主管部１０の管軸方向）、第１副管部２１および第２副管部２２の形状（管長、内部空間の断面積）など、分岐管１００の形状に関するパラメータの内容に応じて、様々な共鳴特性を持つ。例えば、図３に示すように、第１副管部２１の管長（連結部分Ｐ１から端部２５１Ｌまでの長さ）は、第２副管部２２の管長（連結部分Ｐ２から端部２５２Ｌまでの長さ）よりも長くなるように構成すると、ベル管のベル形状のように、一部が円錐形状ではなく、一定の曲率を有する形状の管体であっても共鳴特性を再現することもできる。
【００２１】
このとき、第１副管部２１および第２副管部２２の主管部１０への連結位置、第１副管部２１および第２副管部２２の内部空間の断面積を適宜設定して分岐管１００が構成されるようにすれば、一般的なトランペットのベル形状を有するベル管の共鳴特性を再現することもできる。また、主管部１０の下流側端部１５Ｌがベル形状のように広がっていないため、管楽器１から発音される音量を抑えることもできる。
【００２２】
一般的には、演奏者は、トランペットの音量を抑える場合にはベル部分にミュートをつけて演奏する。しかし、ミュートをつけると発音される音質が変化する。また、ミュートにより演奏者の息の吹き抜けが抑えられるため、吹込み感も変わってしまう。一方、本発明の実施形態における管楽器１は、ミュートをつけたときのように音量を抑えつつも、一般的なトランペットの共鳴特性を再現することができるから、音質の変化も抑えられる。また、急激に息の吹き抜けが抑えられる部分がないため、一般的なトランペットとの吹込み感の違いも少ない。
【００２３】
また、上記のように、トランペットのベル管を再現するのではなく、全く別の形状の管体を想定した共鳴特性を再現したい場合には、その管体の形状に応じて、第１副管部２１および第２副管部２２の主管部１０への連結位置、第１副管部２１および第２副管部２２の形状を設定した分岐管１００を、管楽器１に用いればよい。これにより、様々な管楽器の音を再現することができる。この場合には、下流側の第２副管部２２の管長が第１副管部２１の管長より短くなくてもよい。
【００２４】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態およびその実施例について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００２５】
[変形例１]
上述した実施形態においては、連結部分Ｐ１は、連結部分Ｐ２より上流側であったが、主管部１０の開口端部から管軸方向に沿った距離が概ね一致した位置に設けられていてもよい。
【００２６】
図４は、変形例１における分岐管１００ａの構造を説明する断面図である。分岐管１００ａは、主管部１０ａ、主管部１０ａと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ａ、および主管部１０ａと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ａを有する。連結部分Ｐ１、Ｐ２は、主管部１０ａの開口端部から管軸方向に沿った距離が同じ位置であり、互いに対向した位置に設けられている。このように、第１副管部と第２副管部との位置関係は、上流、下流の位置関係でなくても、様々な位置関係にすることができる。
【００２７】
[変形例２]
上述した実施形態においては、主管部１０に連結される管体は、第１副管部２１および第２副管部２２の２つの管体であり、３つの管体から分岐管１００が構成されていたが、さらに多くの管体が連結されてもよい。３つの管体が主管部１０ｂに連結され、４つの管体から分岐管１００ｂが構成されている例を図５に示す。
【００２８】
図５は、変形例２における分岐管１００ｂの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｂは、主管部１０ｂ、主管部１０ｂと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｂ、主管部１０ｂと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｂ、および主管部１０ｂと内部空間が連結部分Ｐ３で連結された第３副管部２３ｂを有する。このように、分岐管は、４つ以上の管体が連結され、演奏者が吹き込んだ息が分岐する連結部分を３つ以上有していてもよい。
また、変形例２における構成を変形例１に示す例のようにして、３つ以上の連結部分が管１０ｂの開口端部から管軸方向に沿った距離が同じ位置に設けられていてもよい。この場合の構成について図６を用いて説明する。
【００２９】
図６は、図５とは別の構造の変形例２における分岐管１００ｃの構造を説明する図である。分岐管１００ｃにおける第１副管部２１ｃ、第２副管部２２ｃおよび第３副管部２３ｃは、主管部１０ｃの開口端部から管軸方向に沿った距離が同じ位置が連結部分となるように設けられている。このように、一の管体に連結される管体が３つ以上であっても、これらの管体の位置関係は、様々な位置関係にすることができる。
【００３０】
[変形例３]
上述した実施形態においては、主管部１０に第１副管部２１および第２副管部２２が連結され、連結部分Ｐ１、Ｐ２が主管部１０の側面に設けられていたが、２つの連結部分Ｐ１、Ｐ２が別々の管体の側面に設けられていてもよい。
【００３１】
図７は、変形例３における分岐管１００ｄの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｄは、主管部１０ｄ、主管部１０ｄ側面の連結部分Ｐ１で内部空間が連結された第１副管部２１ｄ、および第１副管部２１ｄ側面の連結部分Ｐ２で内部空間が連結された第１副副管部３１ｄを有する。このように、主管部１０ｄに流入する演奏者の息が分岐して第１副管部２１ｄに流入し、第１副管部２１ｄに流入した演奏者の息が分岐して第１副副管部３１ｄに流入するように、それぞれの管体が連結されていてもよい。
【００３２】
[変形例４]
上述した実施形態においては、第１副管部２１及び第２副管部２２は真っ直ぐなストレート管であったが、曲がったストレート管であってもよい。
【００３３】
図８は、変形例４における分岐管１００ｅの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｅは、主管部１０ｅ、主管部１０ｅと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｅ、および主管部１０ｅと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｅを有する。この例においては、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅともに、分岐して流入した息が主管部１０ｅの下流側の方向に流れるように、主管部１０ｅの管軸方向に沿って曲がっている。なお、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅは、図８に示す方向とは反対方向、または主管部１０ｅの管軸方向に沿わない方向に曲がっていてもよく、互いに異なる方向に曲がっていてもよい。曲がっている箇所は第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅの主管部１０ｅとの連結部分近傍からだけでなく、管体の途中部分であってもよい。曲がっている箇所は複数であってもよいし、管体が螺旋状になるように曲がっていてもよい。
【００３４】
図９は、変形例４における分岐管１００ｅを用いた管楽器１ｅの構成を説明する断面図である。図９に示す管楽器１ｅは、実施形態における管楽器１の分岐管１００を変形例４における分岐管１００ｅに置き換えたものである。このように、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅを主管部１０ｅに沿って曲げた構成とすることで、楽器全体としての外観を異ならせることができる。
【００３５】
なお、分岐管１００ｅにおいて、主管部１０ｅは、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅと同様に、様々な形状に曲がっていてもよい。また、主管部１０ｅが曲がった形状であり、第１副管部２１ｅおよび第２副管部２２ｅが真っ直ぐな形状であってもよい。
【００３６】
[変形例５]
上述した変形例３においては、第１副管部２１ｄに流入した演奏者の息は、第１副管部２１ｄを流れる方向はそのままに、第１副副管部３１ｄへ分岐した息の流れる方向だけが変わっていたが、分岐した双方の息の流れる方向が変わるようにしてもよい。
【００３７】
図１０は、変形例５における分岐管１００ｆの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｆは、主管部１０ｆ、主管部１０ｆと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｆ、および第１副管部２１ｆと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第１副副管部３１ｆを有する。図１０に示すように、主管部１０ｆに流入した演奏者の息が連結部分Ｐ１において垂直方向に分岐して第１副管部２１ｆに流入する。第１副管部２１ｆに流入した演奏者の息は、さらに連結部分Ｐ２において垂直方向に分岐して第１副副管部３１ｆに流入する。この連結部分Ｐ２における分岐後の第１副管部２１ｆに流入した息は、第１副副管部３１ｆに流入した演奏者の息の方向とは逆の方向になっている。このように、分岐元の管体（この例においては第１副管部２１ｆ）が分岐先の管体（この例においては第１副副管部３１ｆ）との連結部分において流入する息の向きを変えるように曲がっていてもよい。この例を、実施形態における分岐管１００に適用すると、例えば、主管部１０が第１副管部２１との連結部分において曲がった形状にすればよい。
【００３８】
[変形例６]
上述した実施形態においては、第１副管部２１の内部空間は、主管部１０とは独立した管体により構成されていたが、主管部１０の一部とともに構成されていてもよい。
【００３９】
図１１は、変形例６における分岐管１００ｇの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｇは、主管部１０ｇ、主管部１０ｇと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｇ、および主管部１０ｇと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｇを有する。図１１に示すように、第１副管部２１ｇの内部空間は、第１副管部２１ｇの管体と主管部１０ｇの管体の一部により構成されている。この例においては、第１副管部２１ｇは、主管部１０ｇの管軸方向からみて主管部１０ｇのある角度範囲を覆い、第１副管部２１ｇの内部空間は、主管部１０ｇの表面形状に沿った形状になっている。
なお、第２副管部２２ｇについても、第１副管部２１ｇと同様に構成してもよい。
【００４０】
[変形例７]
上述した変形例３においては、第１副管部２１ｇが主管部１０ｇの周囲を覆うように構成されていてもよい。
【００４１】
図１２は、変形例７における分岐管１００ｈの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｈは、主管部１０ｈ、主管部１０ｈと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｈ、および主管部１０ｈと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｈを有する。第１副管部２１ｈは、主管部１０ｈの一部を覆う形状になっている。この例においては、第１副管部２１ｈは、主管部１０ｈの管軸方向からみて主管部１０ｈの周囲全体を覆い、第１副管部２１ｈの内部空間は、主管部１０ｈの表面形状に沿った形状になっている。
【００４２】
主管部１０ｈは、互いに分離した第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２とにより構成され、第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２との間に構成される連結部分Ｐ１において、主管部１０ｈに流入する演奏者の息が分岐して第１副管部２１ｈに流入する。第１副管部２１ｈは、第１主管部１０ｈ１と接続されている。また、第１副管部２１ｈは、内部空間に設けられた支柱を介して第２主管部１０ｈ２と接続されている。
【００４３】
図１３は、図１２における矢視Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。図１３に示すように、第２主管部１０ｈ２とその周囲を覆う第１副管部２１ｈとの間に支柱１０ｈ３が設けられている。このように、第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２とは、この支柱１０ｈ３および第１副管部２１ｈを介して接続され、互いに支持する関係となる。
なお、支柱１０ｈ３とともに、または支柱１０ｈ３に代えて、第１主管部１０ｈ１と第２主管部１０ｈ２とを接続する支柱を有していてもよい。
【００４４】
[変形例８]
上述した変形例５における第１副管部２１ｆおよび第１副副管部３１ｆを、変形例７に示すように主管部を覆うように構成してもよい。
【００４５】
図１４は、変形例８における分岐管１００ｋの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｋは、主管部１０ｋ、主管部１０ｋと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｋ、および第１副管部２１ｋと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第１副副管部３１ｋを有する。第１副管部２１ｋと第１副副管部３１ｋとが連結された管体が、主管部１０ｋを覆っている。主管部１０ｋは、互いに分離した第１主管部１０ｋ１および第２主管部１０ｋ２により構成されている。この例においては、第１副管部２１ｋは、第２主管部１０ｋ２の一部を覆う形状になっている。一方、第１副副管部３１ｋは、第１主管部１０ｋ１の一部を覆う形状になっている。
【００４６】
第１主管部１０ｋ１と第２主管部１０ｋ２との間に構成される連結部分Ｐ１において、主管部１０ｋに流入する演奏者の息が分岐して第１副管部２１ｋに流入する。また、第１副管部２１ｋと第１副副管部３１ｋとの連結部分Ｐ２において、第１副管部２１ｋに流入する演奏者の息が分岐して第１副副管部３１ｋに流入する。
なお、第１副管部２１ｋと第１副副管部３１ｋとが連結された管体と主管部１０ｋとは、変形例７における図１３に説明したように、支柱により接続されている。
【００４７】
[変形例９]
上述した実施形態においては、主管部１０の側面に他の管体の連結部分Ｐ１、Ｐ２が設けられていたが、主管部１０の内部空間に連結部分が設けられるようにしてもよい。
【００４８】
図１５は、変形例９における分岐管１００ｍの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｍは、互いに分離した第１主管部１０ｍ１と第２主管部１０ｍ２とにより構成された主管部１０ｍ、第１主管部１０ｍ１に接続され、第２主管部１０ｍ２との間に形成される内部空間が第１主管部１０ｍ１の内部空間と連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｍ、および第２主管部１０ｍ２と内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｍを有する。第２主管部１０ｍ２は、第１主管部１０ｍ１と第１副管部２１ｍとで構成される管体の内部空間に挿入されている。
この場合、主管部１０ｍに流入する演奏者の息は、連結部分Ｐ１において分岐して第１副管部２１ｍと第２主管部１０ｍ２との間に形成される空間に流入する。なお、第１副管部２１ｍと第２主管部１０ｍ２とは、変形例７における図１３に説明したように、支柱により接続されている。
【００４９】
[変形例１０]
上述した実施形態においては、第１副管部２１および第２副管部２２は、ストレート管であったが、テーパ管であってもよいし、ベル形状のように一定の曲率を有した管体であってもよいし、その他の形状の管体であってもよい。また、ストレート管とテーパ管などを組み合わせた管体であってもよいし、他の形状の管体であってもよい。第１副管部２１および第２副管部２２がテーパ管である場合について、図１６を用いて説明する。
【００５０】
図１６は、変形例１０における分岐管１００ｎの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｎは、主管部１０ｎ、主管部１０ｎと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｎ、および主管部１０ｎと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｎを有する。この例においては、第１副管部２１ｎは、テーパ管であり、開口している下流側の端部２５１ｎＬに近くなるほど断面積が広がっている。以下、このように下流側で断面積が広がるテーパ管を順テーパ管という。一方、第２副管部２２ｎは、テーパ管であり、開口している下流側の端部２５２ｎＬに近くなるほど断面積が狭くなっている。以下、このように下流側で断面積が狭くなるテーパ管を逆テーパ管という。
この例においては、第１副管部２１ｎは順テーパ管、第２副管部２２ｎは逆テーパ管であったが、これらは逆の関係であってもよいし、それぞれが順テーパ管であってもよいし、逆テーパ管であってもよい。また、テーパ管の傾斜の程度を示すテーパ率がそれぞれの管体で異なっていてもよい。
【００５１】
また、主管部１０ｎについても、第１副管部２１ｎおよび第２副管部２２ｎと同様に、テーパ管であってもよいし、ベル形状のように一定の曲率を有した管体であってもよいし、その他の形状の管体であってもよい。また、上流側端部１５ｎＵから連結部分Ｐ１までの管体１０ｎ１、連結部分Ｐ１から連結部分Ｐ２までの管体１０ｎ２、および連結部分Ｐ２から下流側端部１５ｎＬまでの管体１０ｎ３がそれぞれ、ストレート管、順テーパ管または逆テーパ管のいずれかにより形成されていてもよい。例えば、管体１０ｎ１が順テーパ管であり、管体１０ｎ２がストレート管、管体１０ｎ３が逆テーパ管で形成されていてもよい。
【００５２】
[変形例１１]
上述した実施形態においては、管楽器１は、トランペットのベル管部分を分岐管１００に置き換えた構成であったが、トランペット以外の管楽器にも適用できる。例えば、トロンボーンにおけるベル管部分を分岐管に置き換えることができる。
【００５３】
図１７は、変形例１１における管楽器２の構成を説明する図である。管楽器２は、トロンボーンのベル管部分を分岐管１００ｐに置き換えた構成である。そのため、管楽器２は、一般的なトロンボーンにおける音高調整部４２、およびマウスピース５２を有する。音高調整部４２は、スライド管であり、管楽器２における管長を変化させる。これにより、音高調整部４２は、共鳴する気柱の長さを調整する。また、演奏者によってマウスピース５２から吹き込まれる息は、矢印Ｆに示すように、分岐管１００ｐの内部空間を流れる。
【００５４】
分岐管１００ｐは、分岐管１００と同様に３つの管体、すなわち主管部１０ｐ、第１副管部２１ｐおよび第２副管部２２ｐを有する。主管部１０ｐは、上流側端部１５ｐＵから下流側端部１５ｐＬにわたった長さである。分岐管１００ｐの構成は、実施形態における分岐管１００とほぼ同じであるため説明を省略する。
【００５５】
[変形例１２]
上述した実施形態においては、音高調整部４１は、金管楽器であるトランペットのピストンバルブおよび迂回管により構成されていたが、木管楽器であるフルート、サックスなどに設けられている音孔（トーンホール）により構成されてもよい。
【００５６】
図１８は、変形例１２における管楽器３ｑの構造を説明する断面図である。管楽器３ｑは、サックスなどに用いられるマウスピース５００ｑと分岐管１００ｑとを有する。分岐管１００ｑは、主管部１０ｑ、主管部１０ｑと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｑ、および主管部１０ｑと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｑを有する。この例においては、音高調整部４１ｑは、主管部１０ｑに設けられている。この音高調整部４１ｑは、音孔ｔｈ１、ｔｈ２、・・・ｔｈ６により構成される。
音孔ｔｈ１、ｔｈ２、・・・ｔｈ６は、連結部分Ｐ１、Ｐ２の下流側に設けられていたが、別の場所に設けられていてもよい。
【００５７】
図１９は、変形例１２における別の例の管楽器３ｒの構造を説明する断面図である。管楽器３ｒは、サックスなどに用いられるマウスピース５００ｒと分岐管１００ｒとを有する。分岐管１００ｒは、主管部１０ｒ、主管部１０ｒと内部空間が連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｒ、および主管部１０ｒと内部空間が連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｒを有する。この例においては、音高調整部４１ｒは、主管部１０ｒおよび第１副管部２１ｒに設けられている。この音高調整部４１ｒは、主管部１０ｒに設けられた音孔ｔｈ１、ｔｈ２、・・・ｔｈ６、および第１副管部２１ｒに設けられた音孔ｔｈ７により構成される。
【００５８】
この例においては、主管部１０ｒのうち、音孔ｔｈ１、ｔｈ２は、連結部分Ｐ２より下流側に設けられ、音孔ｔｈ３、ｔｈ４、ｔｈ５、ｔｈ６は、連結部分Ｐ１より下流側かつ連結部分Ｐ２より上流側に設けられている。音孔ｔｈ７は、第１副管部２１ｒに設けられている。このように、共鳴する気柱の長さを調整するために設けられる音孔は、管体のどの部分に設けられていてもよい。なお、各管体には、音孔だけでなく、オクターブ孔が設けられていてもよい。
【００５９】
[変形例１３]
上述した実施形態においては、音高調整部４１は、第１副管部２１の端部２５１Ｌ、および第２副管部２２の端部２５２Ｌが開口した状態で、特定の音階を構成する各音高で発音するように構成されていた。音高調整部４１は、第１副管部２１の管体の一部分に開口している部分があれば、端部２５１Ｌが開口せず管体の一部分が開口した状態で、特定の音階を構成する各音高で発音するように構成されていてもよい。
【００６０】
[変形例１４]
上述した実施形態においては、第１副管部２１および第２副管部２２は、管長は変化しなかったが、管長が変化するように構成されてもよい。
【００６１】
図２０は、変形例１４における分岐管１００ｓの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｓは、主管部１０ｓ、主管部１０ｓと連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｓ、および主管部１０ｓと連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｓを有する。この例においては、第１副管部２１ｓは、スライド管２１３ｓを有し、管長が変化するように構成されている。このように構成すると、演奏者は、スライド管２１３ｓを演奏中に操作して、共鳴特性を変化させることができる。
なお、スライド管で管長を変化させるだけでなく、迂回管と、ピストンバルブまたはロータリーバルブなどのバルブとを用いた構成により管長を変化させてもよい。また、音孔のような開口部を設けて開口部を塞ぐか塞がないかにより管長を変化させてもよい。
これらの構成を主管部１０ｓに適用してもよい。主管部１０ｓに適用した場合には、単に管長を伸ばすだけでなく、第１副管部２１ｓと第２副管部２２ｓとの距離を変化させることもできる。
【００６２】
[変形例１５]
上述した実施形態においては、主管部１０の断面積は、連結部分Ｐ１の上流側と下流側とで断面積が変化していなかったが、変化してもよい。この場合、変形例９に示す場合の他、連結部分Ｐ１の上流側における主管部の外周と、下流側における主管部と第１副管部とをあわせた外周とが概ね一致した形状になるように構成されていてもよい。この場合、主管部１０の内部空間の断面積が、連結部分Ｐ１の上流側と下流側とで異なっている。この場合の例について、図２１、図２２を用いて説明する。
【００６３】
図２１は、変形例１５における分岐管１００ｔの構造を説明する断面図である。分岐管１００ｔは、主管部１０ｔ、主管部１０ｔと連結部分Ｐ１で連結された第１副管部２１ｔ、および主管部１０ｔと連結部分Ｐ２で連結された第２副管部２２ｔを有する。この例においては、主管部１０ｔは、連結部分Ｐ１より上流側の第１主管部１０ｔ１と、下流側の第２主管部１０ｔ２とにより構成されている。第１主管部１０ｔ１は、断面形状が円形である。
【００６４】
図２２は、図２１における矢視Ｃ−Ｃ方向から見た断面図である。図２２に示すように、第２主管部１０ｔ２と第１副管部２１ｔとは、それぞれ断面形状が半円形である。第２主管部１０ｔ２の平面部分と第１副管部２１ｔの平面部分とが接触して全体として断面形状が円形となり、第１主管部１０ｔ１の断面形状と同じ形状になっている。
【００６５】
[変形例１６]
上述した実施形態においては、各管体の断面形状は円形であったが、楕円、多角形など他の形状であってもよい。また、管体の断面形状が管軸方向の位置により異なっていてもよい。なお、管体の断面積が管軸方向に沿って連続的にまたは不連続的に変化するものであってもよい。
【００６６】
[変形例１７]
上述した実施形態においては、管楽器１における分岐管１００は、音高調整部４１よりもマウスピース５１とは反対側の下流側に設けられていたが、音高調整部４１とマウスピース５１との間に設けられる構成であってもよい。また、分岐管１００は、連結部分Ｐ１を有する第１分岐管と連結部分Ｐ２を有する第２分岐管とに分離した構成として、第１分岐管が音高調整部４１とマウスピース５１との間に設けられ、第２分岐管が音高調整部４１の下流側に設けられていてもよい。
【００６７】
[変形例１８]
上述した実施形態において、分岐管１００を構成する各管体は、それぞれ分離可能に構成されていてもよい。また、各管体がさらに複数の管体に分離可能な構成になっていてもよい。例えば、主管部１０は、第１副管部２１および第２副管部２２と分離可能に構成されていてもよいし、主管部１０が複数の管体に分離可能に構成されていてもよい。分離可能に構成されることにより、管体の収納が容易になる。
【００６８】
[変形例１９]
上述した実施形態または各変形例においては、各管体の管軸方向は、互いに垂直、または概ね平行の関係であったが、互いの管体の管軸のなす角は０度、９０度以外であってもよい。例えば、主管部１０の管軸方向に対して第１副管部２１の管軸方向が斜め方向に伸びていてもよい。
【００６９】
＜分岐管の関係＞
続いて、テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係について、４つの例を挙げて説明する。なお、以下に説明する各図においては、対応関係がわかりやすくなるように、各管体の内壁のみを示した模式図により説明する。
【００７０】
図２３は、テーパ管を含む分岐管１００Ｕと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｕとの関係の第１の例について説明する図である。
図２３（ａ）は、テーパ管である主管部１０Ｕとストレート管である第１副管部２１Ｕにより構成される分岐管１００Ｕであり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に示す分岐管１００Ｕを再現するストレート管の主管部１０ｕ、第１副管部２１ｕおよび第２副管部２２ｕから構成される分岐管１００ｕである。各部の寸法については、図２３に示すとおりである。具体的には、Ｌ１は、主管部１０Ｕ、１０ｕの管長（分岐部分から下流側端部までの長さ）、φｉｎ１は、主管部１０Ｕ、１０ｕの分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｕの分岐部分の内径、第１副管部２１ｕの内径、Ｌｓｕｂ１は、第２副管部２２ｕの管長、φｓｕｂ１は、第２副管部２２ｕの内径である。また、ｒ１は、主管部１０Ｕのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さである。
【００７１】
図２３（ａ）の主管部１０Ｕが円錐形状の場合、この主管部１０ＵのアドミタンスＹは、以下の式（１）となる。
Ｙ ＝ Ｓ／ｊρｃｋｒ１ ＋ Ｓ／ｊρｃｔａｎ（ｋＬ１） ・・・（１）
但し、ρは媒質密度（ｋｇ／ｍ３）、ｃは音速（ｍ／ｓｅｃ）、ｋは波数（ｒａｄ／ｍ）であり、音の波長をλ（ｍ）とした場合、ｋ＝２π／λとなる。また、Ｓは円錐管の初期面積であり、以下の式（２）となる。
Ｓ＝π・（φｉｎ１／２）２ ・・・（２）
Ｙの第１項目Ｙｒ１＝Ｓ／ｊρｃｋｒ１の分母分子にＨ１を掛けたものを考えると、Ｈ１が小さい場合には、以下の式（３）に近似可能である。
Ｙｒ１＝Ｈ１・Ｓ／ｊρｃｋＨ１・ｒ１
≒Ｈ１・Ｓ／ｊρｃｔａｎ（ｋＨ１・ｒ１）・・・（３）
これは、断面積Ｈ１Ｓ、長さＨ１・ｒ１のストレート管のアドミタンスとなる。Ｙの第２項目ＹＬ１は断面積Ｓ、長さＬ１のストレート管のアドミタンスとなる。
よって、主管部１０Ｕのような円錐管は、アドミタンスＹｒ１に相当するストレート管と、アドミタンスＹＬ１に相当するストレート管の並列となる分岐接続で近似実現が可能である。ここで、Ｈ１が小さいほど概して円錐を精度良く近似できることから、Ｈ１を円錐近似係数と呼ぶ。
【００７２】
第２副管部の断面積がＨ１・Ｓであるのでφｓｕｂ１との関係は、以下の式（４）となる。
Ｈ１Ｓ＝π・（φｓｕｂ１／２）２ ・・・（４）
これと式（２）より、円錐近似係数Ｈ１は以下の式（５）で計算される。
Ｈ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２＞０ ・・・（５）
この場合、Ｌｓｕｂ１とφｓｕｂ１との関係は以下の式（６）で表される。
Ｌｓｕｂ１＝Ｈ１・ｒ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２・ｒ１ ・・・（６）
そのため、分岐管１００Ｕを再現する分岐管１００ｕの第２副管部２２ｕは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。
【００７３】
図２４は、テーパ管を含む分岐管１００Ｖと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｖとの関係の第２の例について説明する図である。
図２４（ａ）は、ストレート管である主管部１０Ｖとテーパ管である第１副管部２１Ｖにより構成される分岐管１００Ｖであり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）に示す分岐管１００Ｖを再現するストレート管の主管部１０ｖ、第１副管部２１ｖおよび第２副管部２２ｖから構成される分岐管１００ｖである。各部の寸法については、図２４に示すとおりである。具体的には、Ｌ２は、第１副管部２１Ｖ、２１ｖの管長、φｉｎ１は、主管部１０Ｖ、１０ｖの分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｖの分岐部分の内径、第１副管部２１ｖの内径、Ｌｓｕｂ２は、第２副管部２２ｖの管長、φｓｕｂ２は、第２副管部２２ｖの内径である。また、ｒ２は、第１副管部２１Ｖのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さである。
【００７４】
この場合、Ｌｓｕｂ２とφｓｕｂ２との関係は以下の式（７）で表される。
Ｌｓｕｂ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２・ｒ２ ・・・（７）
ここで、円錐近似係数Ｈ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２＞０である。
そのため、分岐管１００Ｖを再現する分岐管１００ｖの第２副管部２２ｖは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。ここで、円錐近似係数Ｈ２が小さいほど、概して円錐近似度が高いものとなる。
【００７５】
図２５は、テーパ管を含む分岐管１００Ｗと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｗとの関係の第３の例について説明する図である。
図２５（ａ）は、テーパ管である主管部１０Ｗおよび第１副管部２１Ｗにより構成される分岐管１００Ｗであり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）に示す分岐管１００Ｗを再現するストレート管の主管部１０ｗ、第１副管部２１ｗ、第２副管部２２ｗおよび第３副管部２３ｗから構成される分岐管１００ｗである。図２５（ｃ）は、分岐管１００Ｗを主管部１０ｗの管軸方向に沿ってみた場合の各副管部の位置関係を示す図である。各部の寸法については、図２５に示すとおりである。具体的には、Ｌ１は、主管部１０Ｗ、１０ｗの管長、Ｌ２は、第１副管部２１Ｗ、２１ｗの管長、φｉｎ１は、主管部１０Ｗ、１０ｗの分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｗの分岐部分の内径、第１副管部２１ｗの内径、Ｌｓｕｂ１は、第２副管部２２ｗの管長、φｓｕｂ１は、第２副管部２２ｗの内径、Ｌｓｕｂ２は、第３副管部２３ｗの管長、φｓｕｂ２は、第３副管部２３ｗの内径である。また、ｒ１は、主管部１０Ｗのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さであり、ｒ２は、第１副管部２１Ｗのテーパ形状の広がり中心から分岐部分までの長さである。
【００７６】
この場合、Ｌｓｕｂ１とφｓｕｂ１との関係は以下の式（８）で表される。
Ｌｓｕｂ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２・ｒ１ ・・・（８）
ここで、円錐近似係数Ｈ１＝（φｓｕｂ１／φｉｎ１）２＞０である。
また、Ｌｓｕｂ２とφｓｕｂ２との関係は以下の式（９）で表される。
Ｌｓｕｂ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２・ｒ２ ・・・（９）
ここで、円錐近似係数Ｈ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ２）２＞０である。
そのため、分岐管１００Ｗを再現する分岐管１００ｗの第２副管部２２ｗおよび第３副管部２３ｗは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。ここで、円錐近似係数Ｈ１、Ｈ２が小さいほど、概して円錐近似度が高いものとなる。
【００７７】
図２６は、テーパ管を含む分岐管１００Ｘと、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管１００ｘとの関係の第４の例について説明する図である。
図２６（ａ）は、ストレート管である第１主管部１０Ｘ１、テーパ管である第２主管部１０Ｘ２、およびストレート管である第１副管部２１Ｘにより構成される分岐管１００Ｘであり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）に示す分岐管１００Ｘを再現するストレート管の第１主管部１０ｘ１、第２主管部１０ｘ２、第１副管部２１ｘおよび第２副管部２２ｘから構成される分岐管１００ｘである。第１主管部１０Ｘ１と第２主管部１０Ｘ２とにより主管部１０Ｘが構成され、第１主管部１０ｘ１と第２主管部１０ｘ２とにより主管部１０ｘが構成される。各部の寸法については、図２６に示すとおりである。具体的には、Ｌ２は、第２主管部１０Ｘ２、１０ｘ２の管長、φｉｎ１は、第２主管部１０Ｘ２の第１主管部１０Ｘ１との接続部分の内径、第２主管部１０ｘ２の分岐部分の内径、φｉｎ２は、第１副管部２１Ｘの分岐部分の内径、第１副管部２１ｘの内径、Ｌｓｕｂ２は、第２副管部２２ｘの管長、φｓｕｂ２は、第２副管部２２ｘの内径である。また、ｒ２は、第２主管部１０Ｘ２のテーパ形状の広がり中心から第１主管部１０Ｘ１との接続部分までの長さである。
【００７８】
この場合、Ｌｓｕｂ２とφｓｕｂ２との関係は以下の式（１０）で表される。
Ｌｓｕｂ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ１）２・ｒ２ ・・・（１０）
ここで、円錐近似係数Ｈ２＝（φｓｕｂ２／φｉｎ１）２＞０である。
そのため、分岐管１００Ｘを再現する分岐管１００ｘの第２副管部２２ｘは、内径が大きければ、管長も長くなるという関係を有する。ここで、円錐近似係数Ｈ２が小さいほど、概して円錐近似度が高いものとなる。
以上が、テーパ管を含む分岐管と、この分岐管を再現するストレート管のみから構成される分岐管との関係についての説明である。
【００７９】
以上のように、主管や副管の一部もしくは全部に円錐管を含む楽器を実現する場合は、図２３〜図２６に示すようにストレート管による分岐管で近似実現することができるが、円錐ではないテーパ管体を近似的にある円錐形状とみなすことにより、同様の方法で、主管や副管の一部もしくは全部にテーパ管を含む管体をストレート管による分岐管で実現することができる。
先に述べた図１〜図２２の各実施例、各変形例は、このような考えを元に設計された寸法を用いてもよいし、このような考えを用いずに、所望の楽器の特性に近くなるように複数の分岐管の寸法を最適に定めても良い。
【００８０】
＜シミュレーション結果＞
続いて、一般的なトランペットと、分岐管を用いたトランペットとの音響特性について説明する。以下の説明においては、分岐管としては、実施形態における分岐管１００のように第１副管部２１および第２副管部２２の２つの副管部を有する分岐管（以下、２段分岐管という）を用いたものと、第２副管部２２を持たず１つの副管部を持つ分岐管（以下、１段分岐管という）を用いたものについて、一般的なトランペットとの音響特性の比較を行う。
【００８１】
図２７は、一般的なトランペット、１段分岐管を用いたトランペット、２段分岐管を用いたトランペットの外観図である。図２７（ａ）は、一般的なトランペット１ｙを示し、図２７（ｂ）は、１段分岐管を用いたトランペット１ｚを示し、図２７（ｃ）は、２段分岐管を用いたトランペット（管楽器１）を示す。２段分岐管を用いたトランペットについては、実施形態の図１に示す管楽器１であり、以下に説明する入力インピーダンスが一般的なトランペット１ｙになるべく近くなるように、主管部１０の長さ、第１副管部２１の長さや内径、第２副管部２２の長さや内径、第１副管部２１の主管部１０からの分岐位置、第２副管部２１の主管部１０からの分岐位置を設計した一例である。１段分岐管を用いたトランペット１ｚについても同様に、以下に説明する入力インピーダンスが一般的なトランペット１ｙになるべく近くなるように、主管部１０ｚの長さ、第１副管部２１ｚの長さや内径、第１副管部２１ｚの主管部１０ｚからの分岐位置を設計した一例である。この設計例では、図２７（ｂ）、（ｃ）を比較してわかるように、主管部１０ｚの長さは主管部１０の長さより短く、第１副管部２１ｚの長さは第１副管部２１および第２副管部２２のいずれの長さより短く、第１副管部２１ｚ分岐位置は、第１副管部２１の分岐位置と第２副管部２２の分岐位置との中間に位置している。
【００８２】
図２８は、一般的なトランペット１ｙと１段分岐管を用いたトランペット１ｚ、２段分岐管を用いたトランペット１の音響特性を説明する図である。図２８に示す音響特性は、横軸が周波数、縦軸が入力インピーダンスの対数値を示している。また、スペクトルＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、一般的なトランペット１ｙ、１段分岐管を用いたトランペット１ｚ、２段分岐管を用いたトランペット１の入力インピーダンスの周波数依存性を示したものである。ここで、入力インピーダンスは｜Ｚｉｎ（ω）｜で表され、管体の入力部端面での粒子速度をｕ（ω）、音圧をｐ（ω）とすると、
Ｚｉｎ（ω）＝ｐ（ω）／ｕ（ω） [Ｎ・ｓ／ｍ３] （ω＝２πｆ）
の関係を満たしている。
【００８３】
図２８に示すように、１段分岐管を用いたトランペット１ｚにおいては、一般的なトランペット１ｙに比べて、第３次モードの共鳴ピーク周波数が高く、第５次モードの共鳴ピーク周波数が低く、また、第７次モード以上の共鳴ピーク周波数が全体的に高くなっている。一方、２段分岐管を用いたトランペット１においては、全周波数にわたって、一般的なトランペット１ｙと共鳴ピーク周波数が近くなっている。したがって、１段分岐管を用いたトランペット１ｚよりも２段分岐管を用いたトランペット１の方が、一般的なトランペット１ｙに近いピッチでの吹鳴が可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
１，１ｅ，１ｙ，１ｚ，２，３ｑ，３ｒ，１０００Ａ，１０００Ｂ…管楽器、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ，１０ｋ，１０ｍ，１０ｎ，１０ｐ，１０ｑ，１０ｒ，１０ｓ，１０ｔ，１０Ｕ，１０ｕ，１０Ｖ，１０ｖ，１０Ｗ，１０ｗ，１０Ｘ，１０ｘ，１０ｚ…主管部、１０ｈ１，１０ｋ１，１０ｍ１，１０ｔ１，１０Ｘ１，１０ｘ１…第１主管部、１０ｈ２，１０ｋ２，１０ｍ２，１０ｔ２，１０Ｘ２，１０ｘ２…第２主管部、１０ｈ３…支柱、１５Ｌ，１５ｎＬ，１５ｐＬ…下流側端部、１５Ｕ，１５ｎＵ，１５ｐＵ…上流側端部、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ，２１ｋ，２１ｍ，２１ｎ，２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ，２１ｓ，２１ｔ，２１Ｕ，２１ｕ，２１Ｖ，２１ｖ，２１Ｗ，２１ｗ，２１Ｘ，２１ｘ，２１ｚ…第１副管部、２１３ｓ…スライド管、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｍ，２２ｎ，２２ｐ，２２ｑ，２２ｒ，２２ｓ，２２ｔ，２２Ｕ，２２ｕ，２２Ｖ，２２ｖ，２２Ｗ，２２ｗ，２２Ｘ，２２ｘ…第２副管部、２３，２３ｃ，２３ｗ…第３副管部、２５１Ｌ，２５１ｎＬ，２５２Ｌ，２５２ｎＬ…端部、３１ｄ，３１ｆ，３１ｋ…第１副副管部、４１，４１ｑ，４１ｒ，４２…音高調整部、５１，５２、５００ｑ，５００ｒ，５００Ａ，５００Ｂ…マウスピース、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ，１００ｋ，１００ｍ，１００ｎ，１００ｐ，１００ｑ，１００ｒ，１００ｓ，１００ｔ，１００Ｕ，１００ｕ，１００Ｖ，１００ｖ，１００Ｗ，１００ｗ，１００Ｘ，１００ｘ…分岐管、４００Ａ，４００Ｂ…管体、４１０，４２０…ストレート管、４５０…テーパ管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の連結部分により内部空間が連結された３つ以上の管体を有し、一の前記管体に流入する気体が、前記連結部分において他の前記管体に分岐して流入する分岐管と、
前記管体の各々の一部分が開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高で発音するように、共鳴する気柱の長さを調整する音高調整部と
を具備することを特徴とする管楽器。
【請求項２】
前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体は、複数存在する
ことを特徴とする請求項１に記載の管楽器。
【請求項３】
前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体に対して、当該他の管体に流入する気体が分岐して流入する他の前記管体が連結されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の管楽器。
【請求項４】
前記管体は、ストレート管である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の管楽器。
【請求項１】
２以上の連結部分により内部空間が連結された３つ以上の管体を有し、一の前記管体に流入する気体が、前記連結部分において他の前記管体に分岐して流入する分岐管と、
前記管体の各々の一部分が開口した状態で、予め決められた音階のいずれかの音高で発音するように、共鳴する気柱の長さを調整する音高調整部と
を具備することを特徴とする管楽器。
【請求項２】
前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体は、複数存在する
ことを特徴とする請求項１に記載の管楽器。
【請求項３】
前記一の管体に流入する気体が分岐して流入する前記他の管体に対して、当該他の管体に流入する気体が分岐して流入する他の前記管体が連結されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の管楽器。
【請求項４】
前記管体は、ストレート管である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の管楽器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−１４１５１０（Ｐ２０１２−１４１５１０Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８８（Ｐ２０１１−７８８）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
[ Back to top ]