楽器からの音響発生に関する性能測定を機械で行うことは粗っぽい精度でよいとするなら多くの手段で可能だが、細かい精度が期待できる測定手段は一般には極めて限られている。楽器メーカーでは楽器の良さに関わる物理量を見つけ出しそれを測定することで試作品の性能測定や品質管理に使えぬものかと絶えず研究は行われているはずだがなかなか簡単には見つけられない。今回は楽器開発中に見つかった数少ない手段の一つを紹介したい。

それは管楽器のエアタイトネス（空気密閉度）の測定である。設計が一義的に定まっている管楽器でも製作工程での作業ばらつきによってエアタイトネスの出来具合の違いがあるので製品の完成試験ではエアリーク（空気漏れ）が十分に少なくなっているかどうかを厳密にチェックした方がよい。管楽器の振動源である空気柱は楽器本体によって形成される空間であり、それの駆動用の空気入り口と音放射用の空気出口を除けば周囲の外気とは出来るだけ明確に隔離されていることが必要である。隔離がはっきりせず空気柱の一部が外気と通じている場合は空気柱の形状の境界が判然としないので駆動源が空気柱の固有振動を発生させる現象に持ちこみにくい。すなわち安定した振動現象が生じにくい結果となってしまう。電気回路、あるいは機械系を置換した電気回路で振動特性を検討する場合にQ値(Quality Factor)がよく考察の対象になる。Q値は振動の状態を現す無次元数で弾性波の伝播においては、媒質の吸収によるエネルギーの減少に関係する値である。振動においては、一周期の間に系に蓄えられるエネルギーを、系から散逸するエネルギーで割ったもので、この値が大きいほど「振動が安定

であることを意味する。機械振動子や電気回路の場合には一般にQ値が高いほうが安定した振動を得るためには望ましいとされ共振の起こりやすさを表すパラメータに使われている。管楽器においては「高いエアタイトネスがあり空気柱の境界が明確であること

がQ値が高く楽器として望ましいと云うことになる。言い換えれば楽器からの空気漏れが少ないことがQ値を高くするための必要条件になる。Q値が高ければ生じさせるべき振動現象が発生しやすいので音が出やすく、いったん出た音が安定して持続しやすいことになる。逆に空気漏れがあれば共振周波数も決まらず、振動の立ち上がりが鈍くなるので音が発生しにくく、たとえ無理して出た音も不安定になってしまうことは直感的にも分かることだ。

ところで現実的にはどんな金管楽器・木管楽器においても空気漏れはゼロということはない。良い楽器でもほんの少しの漏れはあるのである。金管楽器にはピストンとシリンダの隙間、抜き差し管の隙間、つば抜きのパッキンの隙間などが存在するので空気漏れの原因となり、木管楽器は多数のタンポの周辺からエアタイトネスが破られてしまう。もちろん良い楽器は漏れが比較的少なくなるように造られているのが一般であり空気漏れが生ずる可能性がある部分は漏れを抑えるように精度よく設計され、しかも製作工程で漏れを抑えるような入念な調整が施されている。それでも金管楽器で隙間が存在する部分は可動機能を持つので隙間を完全にゼロにすることは不可能であり、木管楽器のタンポの材質やタンポと音孔の接触部分の構造を考えればいくらしっかりと音孔をふさぐようにタンポを押さえたとしても漏れをゼロとすることはあり得ないことは理解できよう。つまり、「管楽器には空気漏れはつきものであることと、「わずかな空気漏れでも楽器の性能に関わりが大きいことがお分かり頂けたことと思う。

ヤマハではこのような管楽器の空気漏れを定量的に安定して測定できる測定器の開発に成功したことがある。1960年代にＩ氏がアコーデオンの蛇腹の空気漏れ検出の目的で開発した原理を応用したもので管楽器用にはＳ氏が設計を担当して使いやすいように作り上げた。肝心の空気漏れは入り口と出口を密閉した管楽器に圧縮空気を送り込み、漏れる空気流量を極めて細いノズルを通過させてノズルの入り口と出口の圧力差をマノメータで見て測定した。マノメータは十分な長さがあるので漏れ量測定の分解能が高く、さらにノズル内径を小さくすればわずかな漏れでも検出できた。安定性も高く信頼出来る測定結果が得られるのできわめて傑作と云える試験機ができあがった。この試験機によって管楽器には空気漏れがつきものであり、空気漏れは性能に大いに影響するので極力ゼロに近づける努力をせねばならぬが決して完全なゼロには出来ないこと、をヤマハは学ぶことができた。

ところが、聞くところによると、この試験機はある期間は空気漏れ量の合格限度を定めた製品の合否判定に使われていたがその後の工場の合理化活動によってお蔵入りになったそうだ。つまり全数合格がしばらく続いたので空気漏れ量の検査工程を廃止することになったとのことであった。この事実は常に高級製品を開発してゆかねばならぬメーカーにとっては残念なことである。当時の合格限度が甘すぎたのではないだろうか。合格限度を変えてもっときつい検査にすれば時折は不合格が出たはずなのでレベルを上げた検査を続行すべきであったのではなかろうか。さらに空気漏れの測定技術も進歩させねばならぬという意識が欠如していたのではないか。いったん廃止してしまえば社内の関心も薄らいでしまう。その後は空気漏れ検査が復活しているかどうかは知らないが、もし現在も復活してないなら当時の試験機の残骸でも引っ張り出して改良を加えてほしいものである。初代の空気漏れ試験機にはもちろん物足りないこともある。最大の問題点はどこから漏れが生じているかどうかを検出できないことであった。自転車のタイヤチューブの空気漏れを調べる時に水中につけて泡を浮きあがらせることで小さい穴を見つける検査があり、この方法では漏れ量の定量化は出来ないが漏れ個所は特定出来る。漏れ個所が分かれば再調整すべきところが分かるので今後改良する空気漏れ試験機には漏れ個所を特定する機能はぜひ加えてほしい。少し前までは「漏れ個所特定」の決め手となる技術はまだ開発されておらず昔からの手段を踏襲している様子であった。つまり金管楽器ではタバコなど可視性の煙を吹き入れるとか、木管楽器では管内に電球を入れて光の漏れを調べる方法や、丸いタンポの周辺部に薄い紙を角度を変えて順次挿入してそれを引き抜く際の抵抗感で隙間が大きい方向を探したりする方法である。これらは近代的な方法とは云えそうもない。エアリリ−クを追求する技術は楽器以外の分野でも進歩していると思える（ヤマハ自身でも楽器以外の分野用だが自社開発したリークテスターを生産販売している）のでぜひ技術サーチを行って近代技術にマッチする管楽器用のエアタイトネス試験機をぜひ開発し普及させてほしいものである。