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「楽器作りよもやま話」その９ ＊＊＊ 米国特許に見るスタインウェイピアノの設計思想 ＊＊＊
＊ ピアノ作りと特許情報の意義 ピアノに関する特許は新規なピアノの発明に限らず、むしろ実用的に、構造、材料、形状寸法の特徴とその作用効果が明らかになった技術を特許として登録するものである。そこには目的や作用効果が表現されているので、それを設計思想として読み取ることができる。しかしながら楽器、特にピアノに関する個別の特許はそれが唯一の真実であるとは限らないし、二律背反的な要件も存在する場合もあるので最良の方法とは限らない。また、たとえなるほどと思える特許であっても必ずしもそれを使わなくてもピアノの形は作ることはできるものである。換言すれば論拠不明の形態の部位もいまだにあると言うことになる。 一方、製品を測ったり、製品を見ただけではわからない作り方や工程に関する技術は製造ノウハウとして秘すのが普通である。そのため特許や文献などには表現されてこないのでそこのところは推定するしかないが読みきれない場合もあるし、誤解する場合もある。現在であれば科学的な手段でピアノの音響現象や構造振動現象を解明して構造や作り方を進化させ、特許に値する発明になる可能性もあるだろう。 また量産ピアノにあっては品質とコストを優先するため、作り方や工程や材質などを合理化と称して変更するものである。時として生産の拠点を製造ノウハウとともに海外に移転することもある。そのようなときに往々にして初期の設計思想が希薄化する。当時の初期のピアノは楽器としてはもっと良かったと言うことになる。 ＊ スタインウェイピアノに関する米国特許 スタインウェイ社のコンサートグランドは現在でも名声が高く、多くのホールに常設されていて、ピアニストによりコンサートやコンクールなどに好んで使われる。その特徴はどのような設計思想に基づいて作られているのだろうか。Ｓ社の三十年程前のカタログには十四件の特許が重要特許として挙げられている。（表１参照）当時、これらの特許公報を収集して分析した。あわせて一九七〇年までの同社名義の米国特許を検索してみたところ八〇件余の特許が挙がってきた。そのうち前記の十四件のほかに重要と思われるものを特定した。（表２参照） スタインウェイ一家は一八五一年にドイツからアメリカに移住し、ヘンリースタインウェイは理想のピアノを製作したいとの信念に基づいて一八五三年創業を開始。長男のテオドールに生産を委ね、隆盛を極めていった。出願は十九世紀後半に集中しており、ちょうどこの時期に重なっている。発明者は主に、Ｃ．Ｆ．テオドール・スタインウェイで、幼い頃からピアニストとして活躍し、大学で音響学を学び、ピアノ作りの改良と開発に情熱を注いで、構造や材質や作り方の多くの発明をした。新しいピアノを発明したり新しい部品を発明することではなく、ただひたすらピアノの音量の増大と音色の改良に努めたのである 一八八〇年に弟のウイリアムがハンブルグ工場を立ち上げたのを機に、テオドールはドイツに戻りアメリカとの間を行き来することになった。当時、ドイツの著名な物理学者であったヘルムホルツとも親交を深め、表１のUSP 126,848は彼の提案ともいわれ、他にも多くの助言を得てピアノの改良を行っていった。こうしてＳ社のコンサートグランドの基本は完成して、その精神が連綿として現在まで継承されてきていることになる。 (表１ Ｓ社がカタログに挙げる重要特許十四件)
表２を見ると一九三〇年から五十年にかけて特許が多く出されている。世界恐慌後、より完成度の高いピアノの開発に向けて技術開発をすすめたものとおもわれる。Ｓｔｅｉｎｗａｙ＆Ｓｏｎｓの名義で主として本体構造関連のものが出願されている。ここまではハンブルグ・Ｓにも実施されているものであろう。表２の円形膜状挙動響板（2,070,391）は米国音響学会誌（1940.11）にもデータとともにその有効性が論じられている。 現在、改めて米国特許を検索してみると、一九七〇年以降は三十件余が検出されるが、主にアクションやハンマーやチューニングに関するもので響板やフレームや支柱構造などの本体の改良に関するものは少ない。これらはハンブルグ・Ｓではなくニューヨーク・Ｓを対象にした、価格競争が激化したアメリカ市場向けの出願と思われる。 (表２ その他の重要特許)
価格競争のもとでは本来の設計思想はどうしても希薄化して性能は後退するものである。 そのためか現在でも日本ではハンブルグ・Ｓが選ばれて輸入されるようである。既に三十年以上も前にホールに入っているピアノの名声が高いということは当時のピアノには本来の設計思想がいまだに息づいていると言うことであろうか。 ＊ 特許から読み取る設計思想 表に挙げた特許の内容を検討して、その目的や作用効果を整理してみると、良い音色で、大音量でよく鳴るピアノを如何にして設計するかという考え方、すなわちその設計思想が見えてくる。それは次の３つに集約されよう。 ? 低・中音域の音色を豊かにしてダイナミックレンジを広げること ? 高音域の音色を豊かにして伸びを良くすること ? 構造強度を高め、楽器全体が良く響くようにすること 先ず?については、交叉弦方式(26,532)、密着アグラフ（1,965,360）などの張弦方式に係るもの。円形膜的挙動を示す響板体構造（2051,633／2,070,391）、連続カーブ駒（97,982）、練り合わせ駒構造（233,710）、低音域用サブ響棒（204,110）、木材調湿法（2,529,862）等の響板の構造と材質に係るもの。またフレームフランジ部ダボ取り付け構造（127,383）、曲げ練り支柱構造ケース（314,742）、フレームとケース支柱との連結（178,565）、直支柱一点連接（204,106）等は?の全体の構造強度アップの要件でもある。 次に?については、弦枕構造（170,646）、フレーム弦支持部熱処理硬化（1,867,788）と?で挙げた駒構造（97,982／233,710）などの弦支持部に関するもの。前述の後方弦／余弦部共鳴（126,848）、高音域響板取り付け構造（180,671）等の共鳴要素に関するもの。さらには?の要件でもあるが、底板フレーム補強（9,431）、高域部フレーム・ケース結合強化（314,740）、ローテーション積層ピン板（3,091,149）、フレーム・ピン板間防湿層（2,339,752）等の構造部材も高音域の音色や音の伸びの向上にも寄与する。 ヘルムホルツの提案で採用した、後方弦／余弦部共鳴（126,848）の特許についてはご存知かと思うが、駒とヒッチピンの間の裸線弦の部分の長さを打弦部の基音に対して協和するピッチとなる弦長に設定すれば 共鳴して響きや音色は豊かなものになるというものである。 最後に?については、?と?との関連において既に挙げているので省略する。 以上、Ｓ社のピアノの設計思想とそれに関わる特許を例示したが、特許にはなっていない要因でもこれらの設計思想の一環として意義をもつ製作要因もある。一九〇〇年製のＳ社のＯモデルに触れる機会があった。小型のグランドではあったが、実に良く鳴った。脚柱を叩いてみると『コーン』と響板が鳴ったのである。脚柱はもちろん無垢で、良く枯れているから脚まで楽器全体が鳴るのである。特許には現れてこないが、材質や製作法は重要な要因である。 ＊ まとめ ここで紹介した特許は現在は総てその有効期間が切れており、またここでは具体的に取り上げなかった一九七〇年以降登録のものも、大半が期間満了となっており、誰もがその技術を使うことができるわけであるが、だからといって都合のよさそうなものをそのまま使うのではなく、形状寸法や構造材料の本質である設計思想を学ぶべきであり、その要因を一貫性をもってバランスさせることが肝要である。それが設計思想を継承発展させることになる。温故知新の心である。 しかしながら同じ思想を追従してもそれを超えるものはできないであろうし、まして一部分を真似してもうまく機能しないものである。例えば、普通のピアノは後方弦の余弦部は不協和音やその倍音が発生して基音に混ざるとしてフェルトを挟んで振動しないようにして、さらに整音作業でこれを完全に抑えている。もし後方弦を協和的に共鳴させる場合にはその整音方法も変える必要がでてくるのである。 基本的で共通的な要素をしっかりと把握して、制約条件を一旦はずして、その上に科学的な論拠に基づく独自の設計思想を柔軟な基盤技術をもって構築していくことが肝要である。 今回は業界でもあまり詳しくは知られていないピアノの特許情報についてスタインウェイ社の歴史的な特許を中心に仮説と推測を交えて紹介した。ピアノ開発の先人達の努力にはあらためて敬意を表したい。
（
楽器創造館 村上和男 ） |