エジソンのお話

　エジソンは、「休むことは錆び付くことだ」と考えていたので、夜になっても明りがあれば

眠る時間が減って、人間の能力は増大すると考えました。そのため、彼は白熱電球の開発に取

組ました。

昔の明かりの主役は、ロウソク、石油ランプ、ガス灯であった。しかし、いずれも持続時間が

短く、不快な臭いが出たり、火事の原因になるほど危険性も高かった。そこでエジソンは、世

の中の多くの人々が、もっと手軽に、しかも安心して使える明かりを電力によって生み出そう

と考えた。実は、アメリカでもヨーロッパでも、すでに４０人ほどの発明家が真空にした電球

の中で炭素棒を燃やして明かりを灯す努力を重ねていたが、数秒以上の実験には誰も成功して

いなかった。粘り強い工夫と実験の末、1879年、３２歳のエジソンがとうとう白熱電灯の実験

に成功した。そしてその後、電力供給に必要なシステムを着々実現していったのである。

白熱電球の開発

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「人びとを暗闇の世界から開放し明るくて快適な生活ができるよう」

エジソン（Tomas Alva Edison）はこう決意して白熱電球の発明に取りかかった。

ニューヨークの南西４０Ｋｍの研究所スタッフは、木綿糸に煤とタールを混ぜ合せたもの

を塗布しこれを炭化してフィラメントにした電球をつくった。ガラス球の中の太陽は４０

時間も輝き続けた。

１８７９年１０月２１日エジソン３２才のことである。後にこの日が 「電灯記念日」

となる。

広く家庭で使ってもらうには、安価で１０００時間は、灯り続ける電球でなくては・・・。

新しいフィラメントの素材を探すため世界の各地の素材を集めた。

エジソンは６０００回の失敗にもめげなかった。疲れきったエジソンは実験台の上にあっ

た団扇（うちわ）に目がとまった。これだ！....竹竹竹....

スタッフの一人 Willam H. Mooreは横浜に着くと、伊藤博文首相を訪ねた・・・・

「竹の名産地と言えば、京都の嵯峨野、八幡、山崎あたりでしょうか、京扇子の竹は皆

このあたりの竹をつかっています。」

　彼が最も電球の開発で悩んでいたことがフィラメントの材料でした。彼の実験ノートによ

れば、材料として実験を試みたものは、植物だけでも6,000種類を超えていたと言われてい

ます。実験を繰り返すうちに東洋の扇子に使われている竹の繊維が優れていることがわかり、

調査員を中国やマレー半島、中南米に派遣しました。

　その結果、京都の八幡市の竹が1番適していることがわかりました。ただしエジソンから

は、つぎのような条件が付きました。

肥料を施していないもの。

8~10年を経過したもの。

秋10~12月にかけて収穫されたもの。

根元から1m上の12節を採取したもの。

節と節の間は、35~40cm。

内側の柔らかい部分は不要。

1cmの幅に割って100本を1束にして送る。

　この竹フィラメントの電球は1880年11月に完成し、1894年にセルローズによるフィラメント

が出現するまで使われていました。

科学と工業の先覚者

トーマス・アルバ・エジソン（1847～1931）発明家／アメリカ

電話機の改良、蓄音機、白熱電球、映写機、アルカリ蓄電池など、多くの画期的

な発明考案で知られる。 19世紀後半から20世紀初頭にかけての主要な技術開

発で、この人と関係のないものはないといってもよいほど。なかでも電球の発

明は今日の家庭電化文明の基盤となった。

1847年2月11日、アメリカ東部のオハイオ州ミランに生まれた。父はカナダ

生まれの小さな製材工場の経営者、母は牧師を父に持つ知的な婦人であった。

小学校では成績が悪く、低能児扱いをされたので、母はわずか3ヵ月で学校

をやめさせもっぱら家庭で教育した。数学はいたって苦手であったが、物理、

化学の実験はこのころから得意であった。

12才の時、鉄道の新聞売子になったが、車内で化学実験や電信機の組立てに

熱中したり印刷機を持ち込んで、手刷りの新聞を発行して好評を得たりした。

その後、電信技手となっていよいよ発明の才能を発揮し始めた。

1870年には、株式相場の通報機の特許で得た金で、ニューアークに実験所を

建て、以後研究生活に専心、1876年メンロパークに移るまでの6年間に、

122件もの特許を得た。さらに、電話機の改良、蓄音機、白熱電球、映写機、

アルカリ畜電池器など次々に画期的な発明考案を行なったが、なかでも電球

の発明とその事業化は、一般家庭に電力をとり入れる機会をつくり、今日の

家庭電化文明をもたらすための基礎を与えたものとして、きわめて高く評価

されねばならない。

晩年は海軍の顧問として、戦艦関係の研究、フェノール製造方法の改良や代

用ゴムの研究などにも従事したが、1931年10月18日に84才の高齢で「仕

事はすでに終わった」との言葉を遺して、安らかな眠りについた。

エジソンの業績はこのほか、電気鉄道、無線通信、航空機などきわめて広範

囲におよび19世紀後半から20世紀初頭にかけての主要な技術上の問題で、

エジソンと関係のないものはないといってもよいほどである。

エジソンの発明になる電球のフィラメント材料として、石清水八幡の竹が使

われていたことから、同八幡宮境内に記念碑が建てられ誕生日ごとに記念行

事が行なわれている。

エジソン年表

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1847年(0才)

　2月11日、トーマス・アルバ・エジソン、オハイオ州ミラーンに生まれる。

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1855年(8才)

　わずか半年で学校を退学。

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1857年(10才)

　自宅の地下に実験室を作る。

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1859年(12才)

　グランドトランク鉄道の新聞売り子となり、世界初の車内新聞「ウィークリー・ヘラルド」創刊。

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1862年(15才)

　マウントクレメンツ駅・駅長の息子を列車事故から救い、電信技術を学ぶ。

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1863年～1868年(16才～21才)

　通信手としてアメリカ、カナダをまわる。

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1868年(21才)

　電気投票記録機で最初の特許を取る。

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1869年(22才)

　ティッカー(株価表示機)の特許を申請。

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1870年(23才)

　ウエスタンユニオン社にティッカーの特許を4万ドルで売る。

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1872年(25才)

　自動電信機、二重交信・四重交信システム、電気ペン、複写機の研究を開始。

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1876年(29才)

　メンロパークに研究所を設立。

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1877年(30才)

　電話機完成。「ハロー」の挨拶を発明。蓄音機を発明。

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1878年(31才)

　「エジソン電灯会社」設立。

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1879年(32才)

　10月21日、炭素フィラメントの白熱電球の実験に成功。12月、メンロパークの工場で白熱電球　を一般公開。

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1880年(33才)

探検家ムーアーを日本に派遣。京都、八幡男山付近の竹がフィラメント素材として最適と判断。　発電機の制作。

電気照明用のシステム発明。初の電気機関車実験に成功。

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1881年(34才)

　「エジソン電気照明会社」設立。パリの電気展で「名誉賞」受賞。

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1882年(35才)

　中央発電所スタート。

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1884年(37才)

　エジソン効果(真空管発達の基礎)発見。

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1887年(40才)

　ニュージャージー州ウェスト・オレンジ研究所設立。

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1888年(41才)

　改良型蓄音機の完成。エジソン系列会社が合併し、「エジソン・ゼネラル・エレクトリック」社が発足。

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1889年(42才)

　キネトスコープ発明。パリ博覧会へ出展。

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1890年(43才)

　鉱山事業に取り組む。

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1892年(45才)

　X-線の研究。「エジソン・ゼネラル・エレクトリック」社と「トムソン・ハウストン」社合併。

「ゼネラル・エレクトリック(GE)」社となる。エジソンは辞任。

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1898年(51才)

　鉱山経営の失敗。

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1900年(53才)

　アルカリ蓄電池の研究開始。

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1901年(54才)

　セメント事業を始める。

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1908年(61才)

　活動写真特許会社の設立。

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1909年(62才)

　アルカリ蓄電池の完成。

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1914年(67才)

　研究所が火事になる。再出発宣言。

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1922年(75才)

　「ニューヨーク・タイムズ」紙の投票で「最も偉大な生きているアメリカ人」に選ばれる。

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1927年(80才)

　人工ゴムの研究。

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1929年(82才)

　白熱電球発明50周年記念祝賀会が世界各地で開催される。

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1931年(84才)

　10月18日、死去。

　（１）電球の構造

　（２）光源の発光法と温度

　　　　太陽　　　核融合　　約１５００万℃

　　　　ろうそく　燃焼　　　約１０００　℃

　　　　電球　　　電流　　　約２０００　℃

　　　※光らせるための条件→物体の温度を上げる

　（３）電球の作り方

　　　　材料・・・ゴム栓（１５号）、ゼムクリップ２、ガラス管（６ｃｍ）、

　　　　　　　　　ゴム管（１５ｃｍ）、ビニール袋、ピンチコック、

　　　　　　　　　みの虫クリップ２、輪ゴム、シャーペンの芯２、窒素ボンベ

　　　　道具・・・ゴム栓の穴あけ、千枚通し、きり、スタンド、電池、リード線２

　（４）フィラメントの材質

　　　　物質・・・タングステン、黒鉛（炭素）

　　　　性質・・・融合点が高い

　　　　　　　　　タングステン　３３８７℃　　　　鉄　１５３５℃

　　　　　　　　　炭素　　　　約３５００℃　　　　銅　１０８５℃

　　　　　　　　　ニクロム　　約１６００℃

　　　　封入する気体

　　　　　種類・・・アルゴン（８０～９０％）と窒素（１０～２０％）

　　　　　性質・・・高温でも反応しにくい

電球やけい光灯はどうして明るくなるの？

電球の中には、フィラメントがあります。フィラメントは、タングステンと

いう金属の細い線を、コイルのようにまいたものです。タングステンは、導

線よりも電流が流れにくく、したがって大きな抵抗をもっています。そのた

め、フィラメントに電流を流すと、熱くなり、光を出します。そのとき白熱

電球のフィラメントは２５００℃くらいになっています。

電球のしくみ

電流を強くして温度を上げると、光る色が変わる。

　エジソンの発明した電球

１８８１年、アメリカの発明王トマス＝エジソンは、長

い時間使える電球を発明し、各家庭に送りました。フィ

ラメントには、日本の竹のせんいを焼いてつくった炭素

線が使われました。

　　けい光灯のしくみ　　　　

　　けい光灯は、電気が気体や蒸気の中を放電するときに出る光を利用した照明器具です。放電とは、電子のつぶが、電極からもう一方の電極へと導線のない空間を飛びうつることです。このとき、電子は、けい光管の中に入れてある少量の水銀の蒸気にぶつかり、光を出すのです。この光をうまく利用したのがけい光灯です。また、放電しやすいように、アルゴンという気体も入れてあります。

　　けい光灯がつくまで

　　けい光灯が白い光を出すのはなぜ？

けい光管の中の電極から飛び出した電子のつぶは、水銀の蒸気にぶつかって光を出します。このとき出る光の多くは、紫外線（しがいせん）という、人の目には見えない光なのです。そこで、けい光管の内側には、けい光物質（ぶっしつ）をぬってあります。紫外線がこのけい光物質に当たると、人の目に見える白っぽい光になり、周りを照らします。

白熱電球の中の表面科学？

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白熱電球は、１８７９年に発明王エジソンによって発明されました。この時、京都府八幡市石清水八幡宮の竹の繊維がフィラメントとして採用されたことは有名ですね。電球の口金(ねじの切ってある金属の部分)のサイズは "Ｅ２６" のように標記します。数字はミリ単位で口金の直径を表したもので、Ｅというのはこれがエジソン口金(Edison Base) である事を示しています。エジソンの発明したタイプの口金がいまだに使用されているという事です。

その後、電球をより明るく、より長寿命にしようとする努力が続けられました。明るくするためには温度をより高くする必要があります。そのため、フィラメント材料として融点の高い(約３４００度摂氏)タングステンが採用されたのは自然の流れと言えるでしょう。

(タングステン電球)

ところで、この最強の高融点材料タングステンにも欠点がありました。空気中の酸素や水と反応して酸化タングステンとなると融点が１２００度摂氏くらいまで下がってしまい、すぐに蒸発するため、フィラメントがやせ細ってゆき、部分的に細くなるとその部分の抵抗が大きくなってさらに発熱して高温となり、さらに蒸発が激しくなるといった調子で寿命が著しく短縮されてしまうのです。このためガラス管球内部の真空度を高める努力がなされました。

当初の頃、技術者達は次のように考えていました。『ガラス管球内から完全に水や酸素を取り除いてしまうことは不可能である。しかしながらある程度少なくなってしまえば、例えば、水分子１０個まで減らすことができたとすると、その１０個の水分子は１０個のタングステン原子と結び付いて、フィラメント表面から蒸発させるが、それによって管球内の水分子は０個となり、それ以上タングステンフィラメントが消耗することはないであろう。』

ところが実際には、充分に低いと思われる真空度まで排気してもフィラメントの寿命はあまり変わらなかったのです。当時、ジェネラルエレクトリック社の研究者であったラングミュアは管球内のガスの成分を詳細に調べること(残留ガス分析)により、この謎を解明しました。水分子が永続的にリサイクル使用されることにより、たとえ微量であっても水分子が存在する限りタングステンフィラメントは消耗していたのでした。(ラングミュア＝サイクル)

原因がわかれば対策としては、このラングミュア＝サイクルを断ち切る工夫をすれば良いわけですね。ラングミュアは、このため、圧力は低い程良いという従来の常識を破り、管球内に不活性ガス(希ガス)を封入しました。この希ガス入り電球の発明(１９１３年)により、白熱電球の寿命は著しく向上し、ジェネラルエレクトリック社とラングミュアに巨額の富をもたらしたそうです。

最近、もっと明るく、すなわちもっと高温にするための工夫として、微量のハロゲンガスを入れたハロゲン電球が開発されました。これは、フィラメントから蒸発して、ガラス管壁にくっついたタングステン原子をハロゲンガス分子がフィラメントへ回収するという、言ってみればラングミュア＝サイクルの全く逆のメカニズムを利用したものです。この場合、ハロゲン分子は永続的にリサイクル使用されるため微量で良いのです。この工夫により、フィラメントを高温にして、蒸発が激しくなっても、電球壁面の汚染による輝度の低下を防ぎ(自己浄化作用)、かつまたフィラメント寿命を伸ばすことが可能になったのです。

エジソン・カーボン電球いろいろ　１９９９／０８更新

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　今年（１９９９年）は、発明王として知られるトーマス・アルバ・エジソンが１８７９年１０月２１日に白熱電球を発明してから満１２０年にあたります。

　白熱電球の学習で実際に「エジソン・カーボン電球」を使ってみると、さらに楽しく深みのある学習になると思います。現在市販されていて入手可能な「エジソン・カーボン電球」を紹介します。

「アサヒ・エジソン電球（カーボン球：１１０Ｖ－４０Ｗ）」旭光電機工業株式会社

　この製品は久富電機産業（ＨＩＳＡＴＯＭＩ）から１１５０円程度で発売されています。

久富電機産業（ＨＩＳＡＴＯＭＩ）電話0849-55-6889　ＦＡＸ0849-55-1551

　さらに、当時のエジソン電球を本格的に復元したものが東京・品川の特殊電球製造会社「浅田電球製作所」によって製造・発売されています。フィラメントに京都八幡（京都府八幡市松花堂庭園）の真竹を用いたカーボン電球１種類と、綿（コットン）を用いたカーボン電球３種類があります。どちらの素材もエジソンが実際に電球に使用したものを忠実に復元しています。電球内は高真空（現在の一般的な電球はアルゴンガスなどの不活性ガスが封入されていますが、この電球は当時のエジソン電球そのままに、真空になっています）で、電球内部の空気を抜いた「チップ」と呼ばれる電球頭頂部の突起があります。電球の下部から排気する技術が確立する２０世紀初頭までの電球の製造方法がそのまま使われています。全国各地の博物館をはじめアメリカのＧＥ（ゼネラルエレクトリック）社からも注文があったという「浅田電球製作所」のこれらのカーボン電球には、フィラメントに加工する前の竹や綿糸のサンプルと電球の製造工程の説明書、ソケット・スイッチ・コンセントがつけられています。

竹フィラメント・エジソン炭素電球　１７０００円

綿フィラメント・エジソン炭素電球　１００Ｖ　７０Ｗ　２５００円

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００Ｖ　６０Ｗ　２０００円

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００Ｖ　３０Ｗ　２０００円

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（金額は１９９９年１月現在）

株式会社　浅田電球製作所

　　　　〒１０４－０００４　東京都品川区南品川６丁目６番４号

　　　　電話　０３－３４７１－２２５７　　ＦＡＸ０３－３４７１－２２８９

初めての電球

　真に他の人を許した人、その人は、電球を発明した、あのトーマス・エジソンです。何百回にも渡って実験を重ねるという苦労の末、ついに電球が完成しました。やっと、歴史上初の電球が出来上がったのです。エジソンの心は喜びと誇りでいっぱいでした。この瞬間を何年間も夢見てきたのですから。

「ジミー、これを二階に持って行っておくれ。」　エジソンはそう言って、若い助手のジミー・プライスにその電球を手渡しました。

　ところが、次の瞬間、何かが割れる音がしました。エジソンが振り向くと、彼の大切な電球が床の上で粉々になっているではありませんか。ジミ?が手を滑らせて電球を落としてしまったのです！

　エジソンは何も言いませんでしたが、その心中は察することができます。しかし、エジソンは黙って作業台に戻ると、もう一度電球の製作に取り掛かりました。二個目の電球が出来上がるのには何日もかかりました。しかし、とうとう完成し、その電球は製作者の前の作業台の上に置かれました。

　そしてエジソンは、最初の電球を壊した助手を許したというしるしに、とても寛大なことをしました。にっこりほほ笑むと、エジソンはその新しい電球をジミーに手渡して、こう言ったのです。「ジミ?、今度は慎重に！」　エジソンはジミーにもう一度チャンスを与えたのでした。ジミーは、今度はもう電球を壊したりはしませんでした。

こうして、今日の世界に、何億もの電球が存在するようになったのです。

1.市街電車に使われている電圧は何ボルトですか?

2.引力の法則を発見したのは誰ですか?

3.世界中で食されている穀物は何ですか？

4.アスワンダムがあるのはどこの国ですか?

5.最も多くニッケルを産出していた国は?

6.地球と太陽の距離は?

7.写真を発明したのは誰ですか?

8.羊毛はどこで生産されていますか?

9.フェルトとは何ですか?

10.リン酸塩を作っている国は?

11.なぜ鋳造鉄を銑鉄というのですか?

12.主要な酸を3つ挙げなさい

13.主要なアルカリを3つ挙げなさい

14.主要な猛毒を3つ挙げなさい

15.ラジウムを発見したのは誰ですか?

16.X線を発見したのは誰ですか?

17. 20×30×10フィートの部屋の空気の重量は?

18.プラチナはどこで採れますか?

19.プラチナは何の金属と一緒の状態で掘り出されますか

20.硫酸はどのように作りますか?

21.ゴムを硬化させる方法を発見したのは誰ですか?

22.硫黄はどこで採れますか?

23.ゴムはどの国から輸入されていますか?

24.綿織り機を発明したのは誰ですか?

25.12gの金の値段は?

26.硬化ゴムとは? そしてその製法は?

27.グルコースとは? そしてその製法は?

28無煙炭と軟炭との違いは何ですか?

29.どこからベンゾールを得ますか?

30.ガラスは何からできていますか?

31.窓ガラスはどうやって作りますか?

32.磁器とは何ですか?

33.ダイヤモンドのカットにはどのような機械が使われますか?

34.最も良質の光学レンズがつくられているのは、どの国、都市ですか?

35.どこからほう砂を得ますか?

70.北大西洋岸で潮がもっとも高くなるのはどこですか？

71.対数を発明したのは誰ですか？

73.王家の谷はどこにあって、何で有名ですか？

74.帽子や靴を作っているのはどこの町ですか？

75.サルガッソ海はどこにありますか？

84.最大の銅山をもっているのはどこの州ですか？

85.有名なバイオリンのメーカーはどこですか？

86.近代の製紙機械を発明したのは誰ですか？

87.植字機械を発明したのは誰ですか？

88.印刷機を発明したのはだれ？

89.ドイツ、日本、イギリス、オーストラリア、ロシアの人口は？

90.北大西洋でタラのとれるのはどこですか？

91.Ｓ極を発見したのは誰ですか？

92.モンスーンとは何ですか？

93.マグダレナ湾はどこにありますか？

94.いちじくが採れるのはどこですか？

95.なつめやしが採れるのはどこですか？

96.アメリカで南から北へ流れている大きな川は何ですか？

97.メッシーナ海峡はどこですか？

98.地震が頻繁に起きるのはどこの国ですか？

99.米国で有名なビジネスマンを６人挙げなさい。

100.「鉄道の父」と呼ばれているのは誰ですか？

101.リンカーンはどこで生まれましたか？

103.どんな仕事がいちばん好きですか？

104.いちばん軽い木は何ですか？

105.いちばん重い木は何ですか？

106.斧の柄になるのは何の木ですか？

114.コンドルはどこに生息していますか？

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いかがですか、何問わかりましたか？