（第6回）インスツルメンツの歴史 計測と制御の機器を中心に「エジソンの発明」
横河電機

松 本 栄寿エジソンは 19 世紀アメリカを代表する発明家

入口にはメアリーアンの名称で知られる発電機である．天才とは「99%の汗と 1 パーセントのスが展示され，吸引式の電流計，それにケミカルメピリットである」との言葉を残した努力型の人間

ーター電力量計が壁に取り付けられている．

であった．しかしその多彩さは，バラエティに富エジソンは 1847 年オハイオ州の片田舎で生まんだエジソンの発明にある．蓄音機，映画，白熱れ，3 カ月しか正規の学校教育を受けなかった．

電球と人の五感に直接訴えるモノを新たに世に出やがて電信士として活躍し，電信器の改善から始した．これほど多方面に活躍した発明家があった

めた発明家としての生涯は白熱電灯の発明によっだろうか．て不動なものとなり，「メンロパークの魔術師」

多くの日本人は京都の竹が白熱電球に使われたと呼ばれた．

ことを知っている．しかし，彼の足跡をたどって

白熱電球を実現しようとしたのは，エジソン１

見ると単なる白熱電球の発明家ではなく，電灯照人ではなかった．19 世紀の半ば以来，カーボン明事業，今日で言えば照明システムを開発した人や白金を使って 20 人以上の発明家がしのぎをけ物であったことが分かる．

ずっていたのである．しかし，高抵抗のフィラメントを使って，約 100 ボルトに電球を並列につな

ウエストオレンジ・エジソン記念館

いで，それぞれ独立に点滅ができる方式，ねじ式のソケットを使って自由に交換できる電球，中央

ニュージャージー州のメンロパーク研究所，大規模な研究工場ウエストオレンジは，エジソンの発電所から各需要家に電気を供給する配電システ
ムをつくったのはエジソンである（図２）．

発明の起点であった．今でも保存されているウエ

当時，街頭にはガス灯が使われ，電気照明にはストオレンジのエジソン記念館を訪ねよう（図１）．

アーク灯が導入されようとしていた．パリ万国博
覧会では，オペラ通りをヤブロチコフの「電気ろうそく」（アーク灯）が照し，観客の目を引いていた．しかし，アーク灯は屋外にしか向かない．なぜならば，まるで花火のように明るくパチパチと音もする．太陽の光と変わらないくらいにまぶしすぎた．さらに複数のアーク灯を直列につなぐので全体で高電圧をかける．アーク灯の電極間隔を一定に保つには複雑な制御機構が必要であった．
一般の事務所や家庭の照明にはガス灯が普及していたが，室内で使用するには衛生的ではなく爆発の危険もあった．壁が黒ずみ絵画は変色し，大図１72

エジソン記念館入口：電力の配電展示
右壁：エジソン電流計とケミカルメーター
その隣：ジャンボ発電機

量の酸素を消費するため部屋にいる人が目眩や頭痛を覚えるという悪影響もあった．硫黄やアンモニアの臭いが発生したり，ガスは室内での使用にオートメーション

インスツルメンツの歴史は適してはいなかった．つまり，ガスは照明用と

3a

してはやがて去りゆく運命にあった．一般大衆は，

a'2

それに代わる照明の到来を待ち望んでいた．

bb'
1

白熱電球のフィラメント

cb'

エジソンは真空ポンプの改良に取り組むとともに，耐久性に富むフィラメントの開発を最重点目

c'a'
32ac'
1babcc' 1b'

C.S.

c標とした．フィラメントこそ彼が構想を練る照明

a'
1けないフィラメントをつくろうとした．それには，

a'bb'

フィラメント材料と，それを高真空のガラス容器

2aの中に封じ込めなければならなかった．
3

はじめは白金を採用しようとしたが，白金は熱トの寿命が短くなった．この手詰まりを炭素を使3c' cシステムの根幹となる大切な部品であり，熱で溶せられるとガスを発生して，かえってフィラメン

2図２

配電システムエジソンの米国特許 239147（1881 ／ 3 ／ 22）うことで回避しようとした．最初に使ったのは，炭素処理を施したループ状の厚紙である．だが， ニューヨークから臨時列車を仕立ててやってきて，最終的には厚紙製のフィラメントに代わって，竹「目に優しいやわらかな光を」鑑賞した．「メンロを使用することにした．エジソンは，材料を求めパークの魔術師」の本領を発揮した日であった．て世界中に部下を派遣し，中国と日本の竹に目をつけた．結局選ばれたのは京都の竹，特に八幡のニューヨークの中央発電所真竹であった．この地に育つ 10 年ものの竹は粘着性と柔軟性に富み，古来，弓，茶道の道具，扇

彼はビルごとに発電機を据え付けるのではなく，子の材料として使われてきた．エジソンはまっす

町の中央に発電所を作って，そこの発電機を電線ぐに伸びている竹の中央の部分だけを指定した．

を通して各家庭，事務所に送ろうとした．直流方

当時イギリスには，エジソンの手強い競争相手式であるが効率よく送ろうと，2 線式，3 線式なとしてスワンがいた．彼はエジソンより一年前にどと多方式を試みた．

白熱電球を発明したと主張していたが，スワンの1882 年，エジソンはロンドンとニューヨーク造ったフィラメントは径 4 ミリメートル，それにのパール街に中央発電所と，地域照明システムを対してエジソンは 0.4 ミリメートルのフィラメン完成させた．発電所からはタコ足のように，送電トを造ることができた．誰の目でみても，当時と線を張り巡らせる．そのときの送電線は，ガスやしては高電圧の 110 ボルトの電気を各家庭に供給水道の本管と同じように地中に埋設した．発電所

して，電球を並列につないだから，独立にスイッに近い部分は銅製のコンジット，個々の建物にケチで自由に点けたり消したできる，エジソンの電ーブルを引き込むには二次配線（フィーダー線）球がすぐれていた．

を使用した．送電用ケーブルはマニラ麻でくるん

1879 年 10 月 21 日には，エジソンがメンロパーだのち，長い鉄パイプ中に通す．次に上等のアスク研究所ではじめて 40 時間にわたって連続点灯

ファルトに，パラフィンと蜜蝋を加え絶縁材をつに成功した．その年の暮れにメンロパークの研究くり，ケーブルに絶縁処理を施した．通りから各所に人々をまねき，鉄道駅までの道を白熱電球が戸へ引き込まれるフィーダー線は，パラフィンな明々と照らして，人々に新しい照明法を印象づけ

どの樹脂をしみこませた綿布で銅線の部分を保護ようとした．ねらいは的中し，3,000 人の人々がした．また，一つひとつの電灯に「安全ワイヤ」

Vol.47 No.12（2002 年 12 月号）

73

と呼ばれる回路遮断機（ヒューズ）が取り付けられ，システムもない．エジソン方式の蝋管タイプの蓄過剰な電流が流れた場合には，焼き切れる仕組み

音機ももう使われていない．百年たった今でも使になっていた．つまり安全に使えるよういろいろわれている電球のエジソンソケットこそは，エジと工夫している．

ソンの名声を伝える唯一の遺産といえよう．

ニューヨークの地域照明システムは初の試みでもあったが，当時の電球の明るさは，すでに普及ケミカルメーターしていたガス照明と同じ明るさの 16 燭光を選んだ．また，この電球のフィラメントが切れたときエジソンの電灯照明にとって，競争相手はガスには，すぐさま交換できるように電球とソケット灯であったから，料金も同じ方式をお客が要求しは，ねじ込み構造とした．「根本が細く，下が太た．それは電球の数に基づく定額制ではなく，使く，涙の滴のような形をした 16 燭光の電球」を，った量に応じて支払える従量制である．顧客毎にコードに接続された磁器製のソケットにねじ込み， 電気の使用量をはかるインスツルメンツには，エソケットについている蝶ねじをひねると回路がつジソンは電気分解の原理を利用したユニークな計ながり，明かりがともる方式である．

器「ケミカルメーター」を採用した（図３）．電気

ちなみにこの電球のねじ込み部分をエジソンソの使用量を重量に換算する発想である．このガラケットと呼び，今日でも全世界共通の寸法である． ス容器内には２枚の亜鉛板がついており，亜鉛板
エジソンの炭素フィラメントはタングステンフィラメントになり，もう何処にも見られない．直流は硫酸亜鉛の溶液に浸しておく．
電気が回路を通って各戸に供給されると，電流がこの電極を通って１枚の亜鉛板から亜鉛が溶融し，その溶けた亜鉛がもう１枚の亜鉛板に付着する．そして月 1 回この亜鉛板を取り出して重量を測定すれば，付着した亜鉛の重さで使用した電力量がわかる仕組みであった．エジソン自身も多くの機械的な構造の電量計を考案していたが，構造が比較的簡単なケミカルメーターを選んだ（図４）．
図には 2 つのガラス容器があるが，第 1 の容器の電流の 3 分の 1 が，第 2 の容器に流れるように組み立てられている．したがって，月に 1 回，第1 の容器を検量する．つまり亜鉛の重さをはかるとすると，第 2 の電極は 3 倍だけもつことになる．
また，第 2 の電極は年 3 回はかるにとどめ，第 1の付着量と比較することによって，自己チェックもできる構造であった．ガラス容器の下部にあるのはシャント抵抗で，はかる電流は 5,10,20,40,80,100 アンペアと各種のユーザーに対応させたようである．精度は 1.5%程度であった．その下に電球とサーモスタットがある．周囲温度が低いとき溶液が凍結しないよう自動的に加熱される構造であった．このようなメーターは直流方式であるから可能になった．日本でも東京電灯の直流区域で

図３74

ケミカルメーター（写真）
スミソニアン・アメリカ歴史博物館蔵

明治の末まで使われていたようである．
このケミカルメーターは，構造は簡単であった
オートメーションインスツルメンツの歴史がお客から見ると不満が残った．それは使っAA'

Cた電気の量が直接自分では見られない．エジソン電気会社が持ち帰って，電極の重さをはかって，送られた請求書を信用するしかないといった，致命的な欠陥があった．

11'

さて，エジソンのパール街中央発電所には，電圧や電流をはかるインスツルメンツはあっ 22'たのだろうか．実はほとんどなかった．発電機から外にでる電線の周りに釘をおいて，電CB流が流れると釘が引きつけられるから良い，そばに灯した電灯が明るくなれば良いといっ

B'

F

Dた原始的な方法しか使っていなかったようだ．

C'E

エジソンは電力量計以外のインスツルメンツにはあまり注意を払わなかった．
図４

交流の登場
電力の発生から消費までを，エジソンはシステム化したことになる．しかし，彼のとった方式が直流であったため，ニューヨークの中央発電所から数キロメートルそこそこの需要家までしか送電できなかった．送電線の電

ケミカルメーターの構造
A ：マンスリセル
A'： 3 カ月セル
B, B'：補償抵抗
C, C'： A, A'のシャント抵抗
例： C ： 0.01ohm, C'： 0.0025 ohm
D ：サーモスタット
E ：加熱ランプF ：接点

気抵抗のために，途中で電圧が落ちてしまったのである．太い銅線を使えばよいが，不経済でとうとう論争に終止符が打たれた．こうなると，電気メーター（正式には電力量計）も交流方式が必使えない．
これを救うには，送電する時に高圧に上げ，使要になる．ケミカルメーター方式ではむりがある．

う場所で低圧にすればよい．細い電線でも遠隔地

電力工業には必ず必要な計器ではあるが技術的にへ送れる．これは交流電力を使えば解決できる． は難しい．お金のからまるインスツルメンツであト ラ ン ス

つまり発電所の出口で，変圧器を使って 10,000 ボるにもかかわらず，はかる電流は過渡的には定格ルトに上げて，送電線につなぐ．遠く離れた需要の百倍に達し，しかも歪んだ波形で正確にはかり，家の近くで変圧器で逆に 10,000 ボルトを 110 ボル

雨に打たれても風に吹かれても，過酷な雰囲気でトに下げれば良い．しかし，この方式はエジソン

10 年間も無調整で動作するインスツルメンツがには理解されず，最後まで直流方式がよいと執着求められる．逆に魅力あるテーマとして多くの技し交流は危険であるとまで宣伝した．

術者が競った．やがて誘導式と呼ぶ積算電力計が1880 年代半ばまで，エジソンとウエスチングハウスを中心にして，アメリカ中を二分する激しい交直論争が闘わされた．しかし，1886 年ウエスチィングハウスがナイヤガラ発電所に交流を採用し高圧 11,000 ボルトで 40 キロメートルを送電した．大量の電力輸送が可能となり，アルミニューム精錬のような新事業が起こされたのも交流伝本命となってくるが，そこに至る道程は稿を新たにしよう．
＜参 考 文 献＞
１）Francis Jehl "Menlo Park Reminiscences" vol.2, The
Edison Institute（1959）
２）Edison Electric Light Co.,"Six Years' PracticalExperience with the Edison Chemical Meter"（1888）

送のお陰である．
Vol.47 No.12（2002 年 12 月号）

75