金管楽器バルブ

金管楽器のバルブは、金管楽器の管の長さを変えて、演奏者がさまざまな倍音列の音を出せるようにするために使用されるバルブです。各バルブを押すと、空気の流れが個別に、または他のバルブと組み合わせて追加の管に流れます。これにより、振動する空気柱が長くなり、楽器によって生成される基本音と関連する倍音列が下がります。金管楽器のバルブは、迅速かつ確実に動作するように、定期的なメンテナンスと潤滑が必要です。

ピストンバルブを備えた最初の楽器は、19 世紀初頭に開発されました。

これらのタイプの最初のものはシュテルツェルバルブで、発明者のハインリッヒ・シュテルツェルの名を冠したもので、彼は1814年に初めてこのバルブをフレンチホルンに適用しました。その時点まで、成功したバルブの設計はなく、ホルン奏者は楽器のベルから離れてストップしなければならず、部分的な半音階を実現するために音質を大幅に犠牲にしていました。^[1]

シュテルツェルバルブでは、空気はバルブケースの底から入り、ピストンの中空底端を通り、ポートを通ってバルブループに入ります。その後、空気はピストンの斜めのポートを通ってバルブを接続する短いチューブに導かれ、2番目のバルブを通って底から出ます。しかし、このタイプのバルブには固有の問題がありました。空気が強制的に2回戻り、90度の曲がりによってボアが乱され、望ましくない大きな背圧が発生します。これらの問題は、後にダブルピストンバルブによって改善されました。^[2]

ダブルピストンバルブは、ウィーンバルブまたはポンペンバルブとも呼ばれ、現代のシングルピストンペリネバルブの前身となるタイプのバルブです。1821年にライプツィヒのクリスティアン・フリードリヒ・ザトラーによってトランペットに初めて採用されました。^[3]このタイプのバルブでは、2つのピストンが同時に動くことで空気の流れが2つの直角に曲がり、追加のバルブループが形成されます。この曲がりによって内径が狭まり、楽器の演奏が難しくなります。当初、2つのピストンは支柱でつながったレバーで操作されていましたが、後のウィーンモデルのバルブでは、ピストンを楽器の反対側にあるバネ仕掛けのキーにつなぐ長いロッドで操作するようになりました。

ウィーン式バルブは、現代のバルブに比べるとほとんどすべての場所で不評ですが、オーストリアのウィーンでのみ今でも使用されているため、「ウィーン式バルブ」と呼ばれることもあります。ウィーンの演奏者は、滑らかなレガートと自然なホルンのような音色を好みます。ウィーン式バルブは、ドイツでは1850年までトランペットを含む多くの金管楽器で一般的に使用されており、20世紀初頭までベルギーではバルブトロンボーンの Système Belgeとして使用されていました。

今日のバルブ付き金管楽器の大半に見られる現代のピストンバルブは、フランソワ・ペリネが1838年に発明し、1839年に特許を取得しました。発明者にちなんでペリネバルブと呼ばれることもあります。^[4]ピストンバルブは、バルブのストックにあるポートを通して空気を斜めに流すことで、空気の流れにチューブのループが含まれるようになり、音程が下がります。バルブのストックは円筒形で、より大きな円筒形のケース内を上下に動きます。

トロンボーンのマウスピースにシャンクに対して垂直に取り付けられた小型のペリネバルブは、高音域を容易にするために喉の直径を変えるもので、1924年にチャールズ・E・ステイシーによって特許取得されました。^{[5] [6]}

アドルフ・サックスは6つの独立したピストンバルブ（片手に3つずつ）を備えた楽器を発明したが、それを演奏できたのは最も器用な演奏家だけだった。また、6つのバルブそれぞれに長い余分なチューブが使われていたため、楽器は重く、演奏するのが面倒だった。^[7]

ロータリーバルブもウィーンバルブも使用しない現代のバルブ式金管楽器では、このタイプのバルブを3個セットで使用し、それぞれ楽器の音程を2、1、3半音下げるように構成されています。これらを組み合わせると、楽器の音程が最大で三全音まで下がります。一部の楽器（チューバやユーフォニアムなど）では、4つ目のバルブが追加され、音程が完全4度さらに下がります。

ドイツの音楽家で発明家のジョセフ・リードリンは、1832年に金管楽器にロータリーバルブを初めて使用したと言われています。 ^[2] ロータリーバルブは、大きな円筒形のバルブケースに収められ、スピンドル上で回転する短い円形のローター（ストックまたは「プラグ」とも呼ばれる）を使用して機能します。ローターが90°回転すると、ローターのエルボ型のポートまたは「ナックル」が空気の流れをバルブチューブの余分な長さに導き、ピッチが下がります。ポートは、真鍮の塊で作られたローターから切り取ったり穴を開けたりできますが、組み立てられたローターまたは鋳造ローターにろう付けされた短いチューブである場合もあります。

20 世紀後半以降、伝統的なロータリー バルブの設計と製造において、抵抗やその他の演奏特性を改善するために多くの革新が行われました。ウィルソン ロータックス バルブ、CAIDEX バルブ、グリーンホー バルブは、ポート間の通気口を使用して、ローターの位置が切り替わるときにローターから空気が抜けるようにしています。これにより、従来のロータリー バルブで聞こえたり感じられたりする「ポップ」音がなくなります。他の設計では、より大きな直径のローターを使用して、円形または一定面積の断面積を持つポート チューブを収容し、バルブの「詰まり」を軽減します。以前の設計では、より小さな直径のローターに合うように細い楕円形のチューブが使用されていました。ドイツのメーカーであるマインシュミットは、ローター スピンドルに自己潤滑性の螺旋状のチャネルと開いた円形のポートを備えた「オープン フロー」ローターの特許を取得しています。^[8]

ホルンにはほとんど必ずロータリーバルブが付いており、オーケストラの F 管や CC 管のチューバやチンバソのほとんどにロータリーバルブが使用されています。ヨーロッパのオーケストラのほとんど、特にドイツでは、トランペット、バストランペット、ワーグナーチューバにもロータリーバルブが使用されています。

トロンボーンの F アタッチメントバルブは通常は回転式ですが、バルブとチューブの 90° 曲げをなくすことでバルブセクションの「開放性」を維持したいという要望により、1970 年代以降、セイヤー軸流バルブやハグマンバルブなど、多くの革新的なバルブ設計が生まれました。

軸流バルブは、バルブアタッチメント付きのトロンボーンに見られる従来の回転バルブの代替品です。1978年にオーラ・エド・セイヤーが特許を取得したこのバルブは、チューブと平行なスピンドル軸を持つ円錐形のローターを使用し、気流の方向をわずか28°以下しか偏向させません。その後のいくつかの特許では、スプリングテンショナーとより軽量なローター材料を使用して信頼性と漏れの問題を解決しようと試みられ、2011年の特許では、ロータースピンドルの両端にベアリングを取り付けることで、バルブの動作、安定性、信頼性を大幅に向上させました。^[9] ヴィンセント・バックは、現在製造中止となっている「T」指定のトロンボーンの古いセイヤー設計に代わって、この設計を「AF」トロンボーンの「インフィニティバルブ」に使用しています。^[10]

ロータリーバルブの他の設計は、従来のローターポートによって生じるチューブのきついねじれを回避するために、バルブを通る空気経路を作成する試みから生まれました。これらの中で最も広く採用されている Hagmann バルブでは、ローターに 3 つのポートがあります。1 つはまっすぐに通るポートで、2 つはバルブが作動しているときに 45° だけ曲がり、ローター面ではなくバルブケーシングの上部から出てきます。SE Shires "Tru-Bore" バルブは似ていますが、デフォルト位置で完全にまっすぐな経路を使用し、製造が簡単で信頼性が向上しています。^[11]ミラーバルブやセルマー "K" バルブなどの初期の 3 ポートバルブ設計では、空気がバルブケーシングの上部から出てくるのではなく、背の高いシリンダーを使用して 2 つの S 字型のナックルを通して空気を偏向させます。^[12]

• 国立音楽博物館、金管楽器の要素