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電線の歴史

電気の語源

 1600年、エリザベス王朝の侍医で、物理学者として著名なウィリアム・ギルバートが、琥珀のことをギリシャ語でエレクトロンと呼ばれるところから、琥珀に生じた軽い物体を吸引する力を“Electrica"と命名しました。これが電気の語源となっています。ギルバートはまた磁気と電気に関する多くの基本的考え方を、“De Magnete"という著書の中で科学的に記述し、現代の電気産業発展の口火を切る功績を残しました。

最初の電気伝送

 ギルバートが電気という言葉を用いてから100年後、オット・ゲーリックが感応発電機を作りました。1744年、ライプチヒのJ.H.ウインクラーがこれを改良して放電火花を遠距離に送ることに成功しました。彼はこの実験を通してその速度が弾丸よりも早いと言い、絶縁された導体を用いると世界の果てまでも送ることができるであろうと述べています。この研究は電線・ケーブル発達史の出発点として高く評価されています。

電流の発見

 イタリアのコム市中学校の物理学教師アレキサンドル・ボルタは、1800年ボルタ電堆(電池)を発明しています。彼は銅と亜鉛の板を、湿った布を挟んで積み重ねるとその両端から電気を発生し、これを電線で継ぐと、その中に電気の流れが生ずることを発見しました。これは電気学上、非常に大切な発見であり、電気の利用はここからはじまったといえます。これから電流に関するいろいろな実験が行われ、電流はやがて電信に応用されることになりました。

発電機と変圧器の考察

 1831年、ミカエル・ファラデーは磁界の中で電線を動かすと電線の中に電圧が起り、電流が流れるようになることを発見しています。この発見は電気工学の基礎をつくったもので、この原理によって発電機が工夫されました。このときまでは、電池による小さな電力しか得られなかったのですが、それ以降大規模な電力の発生が可能となりました。また、ファラデーは、一本の導体を通る電流は隣接する他の導体に電流を誘発できないかどうかについて研究した結果、直径6インチの鉄輪の周囲に5重の銅線コイルを、うち3重は輪の内側に、2重は外側に巻つけることによって、これに成功しました。これらコイルの一端はボルタ電池に、他の一端は電流計に接続され、電池から電流が流れ出した瞬間、他端の電流計に一時的に電流が流れました。これが有名な誘導コイルで、現在イギリスの王立科学研究所の貴重な宝物的存在となっている世界最初の変圧器です。

電信機の発明とわが国への渡来

 米国人モールスが通信機を発明したのは、1837年のことですが、この電信機が米国東インド艦隊司令長官ペリーによって、1854年(安政元年)江戸幕府将軍家に献上されています。ペリーの電信機に関する目録の中には、電信機2座、電信線4把、ガタパーチャ線1箱、碍子などが記載されています。この年にはオランダからも電信機が献上されています。こうした中でわが国においても電信機に関する関心が高まったのですが、わが国最初の電信機は1849年(嘉永2年)佐久間象山によってつくられ、この時使用した絹巻線も彼自身が作ったものといわれています。

銅線製造の最初

 銅線は太古においては、銅を打ってまず板をつくり、次にこれを帯に切ってから叩いて丸くしたものであって、鋼棒からつくるようになったのは14世紀ころからはじまったといわれています。わが国でダイスによる銅線製造は、水車引きによってはじめられ、京都の白川村、関東では埼玉県の膝折(現在の朝霞市)が最も古いといわれていますが、起源は詳らかではありません。年代のはっきりしたところで、1832年(天保3年)大阪で平川製線(現在の理研電線株式会社)の先祖が銅線をつくっており、1854年(安政元年)に京都で津田電線の津田幸兵衛氏が水車を利用して銅線を引きはじめています。明治初年頃の国産電信機に細い絹巻線が支障なく使われていたのをみますと、その当時すでに細物銅線の製造技術は十分に確立されていたものと考えられます。

海底電信線の布設

 1841年にモールスは、ゴム、麻及びタールピッチで被覆した電信用の海底電線を設計し、これを製作してニューヨーク港を横断して布設し、1842年に通信に成功しています。次いで、海底電線の布設において、大西洋を横断してガタパーチャ電信海底線を布設するというきわめて野心的な計画が現れています。 1858年に英国の大西洋電信会社によってアイルランドのパレンシャ港とニューファウンドランドのリニチ湊との間に布設が行われましたが、これは1863年に一旦不通となりました。このため1866年に大西洋電信会社が改組し、この結果できた英米電信会社の手により復旧完成をみております。わが国では1890年(明治23年)津軽海峡に逓信省所属の明治丸によって22海里の電信海底線が布設されていますが、これが日本人によってはじめて布設された海底線です。当時の逓信大臣は榎本武揚で、彼は海底線布設のような国家に必要なものを外国に任せていてはわが国の進歩は望めないとし、大いに督励したと言われています。

電話の発明

 1875年に米国人アレキサンダー・グラハム・ベルは、電話を発明し、翌1876年に電話機を完成してボストンーケンブリッチ間3kmの通話に成功しています。次いで、1880年には80kmの架空線による通話に成功しました。この電話機がわが国に渡来したのは、1877年(明治10年)のことで、米国人の記録によりますと、電話機が商品として外国に輸出されたのは、これが最初とのことであり、わが国で工部省と工部大学校(東京大学工学部の前身)との間及び東京電信局と横浜電信局との間で試験が行われています。

電燈のはじまり

 19世紀後半には、電燈の開発がめざましい勢いで進歩していますが、著名な先駆者はエジソンで、彼は1879年に中空のガラス製球形でみごとな電気ランプの製造に成功しました。1882年には、ロンドンで最初の商業展示会が催されています。わが国ではじめて電燈(アーク燈)が灯されたのは、1878年(明治11年)3月25日、工部大学校で、電信中央局の開設祝賀会が催されたときです。3月25日の電気記念日は、これを記念したものです。

電気事業の最初

1887年(明治20年)11月、東京電燈の第2電燈局(火力発電所)が麹町に竣工し、エジソン式直流発電機により直流3線式210Vで電燈供給が開始されましたが、これが架空電線による一般供給の最初であり、わが国電気事業の最初でもあります。ロンドン及びニューヨークで電気供給事業が開始されたのが1882年ですので、わが国はこれに遅れること5年ということです。

わが国電線工業の成長時代

 明治年間及びそれ以前をわが国電線工業の創業時代としますと、大正に入ってからの約10年間は電線工業の成長時代とも考えられます。電気事業は電燈時代から電力時代に移行し、数多くの電力会社が創設されました。大電力の水力発電所を遠隔の地に求めた結果、長距離の大送電線の建設が必要とされ、送電電圧も急激に高められてきました。1914年(大正3年)には、115kVが完成しています。都市及び周辺地域における送電網はますます発達してその線路の大部分は地下線路であったため、特別高圧用紙ケーブルの需要も急激に増加しました。1916年には20kV、1921年には30kV用のケーブル製造が行われています。通信面では通信事業が商工業の発達により一段と促進されて通信回線の増加、通信距離の延長をもたらし、これに即応して通信用紙ケーブルは1914年600対、1921年800対、1922年には1,200対と次第に対数が増加しました。そのほか、第1次世界大戦の勃発を背景にして艦船用の高級ゴム絶縁電線、陸軍用被覆線などが数多く製造されてゴム絶縁技術は著しく向上しました。

技術への挑戦

 成長時代につづく10年間は、わが国電線工業の世界技術への挑戦時代といえましょう。架空送電線では、1923年(大正12年)に154kVの長距離送電線が京浜、日本、大同の3電力会社で同時に送電を開始しております。地下ケーブルでは、1921年に33kV 3心ケーブルが、1928年(昭和3年)には熱海に66kVの単心ケーブルが布設されています。電話ケーブルの分野では、1923年に工事をはじめた東京〜岡山間の長距離電信電話ケーブルが記録的なものです。電話用海底ケーブルは、1922年にガタパーチャケーブルが布設されています。超高圧電力ケーブル分野で画期的意義をもつOFケーブルは、1924年イタリアのL.E.エマヌエリーが考案したもので、同年試作に成功して以降実用に供されていますが、わが国でも1930年、日本電力の尾久送電線に66kV 675mm2 単心OFケーブルが布設されています。もちろんこれが日本最初のものです。

繁栄時代

 昭和初年より日支事変勃発までの約10年間に外国技術の導入なども積極的に行われ、わが国電線工業は、質、量ともに繁栄時代を迎えました。この時代に入ってOFケーブルは発達し、相当長い送電線にも採用され、電圧も1938年(昭和13年)には85kVに昇圧されました。通信ケーブルについては、1932年に、逓信省により無装荷ケーブルが提案されました。これは長距離通話に優れた性能を有し、また、搬送方式によって多数の通話が可能となるものです。東京、奉天間の日満連絡ケーブルは、無装荷ケーブルによって行われ、1935年に工事を開始し、1939年に完成しています。無装荷方式は、わが国が世界に先駆けて実施したものであり、わが国通信技術水準の高さを世界に誇示したものです。通信分野における同軸ケーブルは、1880
年に伝送線路の表皮効果に関する研究を行っていたイギリスの物理学者であるオリヴァー・ヘヴィサイドにょって発明されました。同軸ケーブルは、1936年に広帯域伝送用としてドイツで布設されており、わが国でもほぼ同時期の1937年に製造が行われました。その他、特殊な電線として、無機絶縁電線、ガラス巻線などが1935年頃より相次いで製造開始されています。

電線用材料の進展

 電線発展の歴史は、材料の進歩と製造方法の開発の歴史であるといっても過言ではありません。材料の進歩がそのまま電線新製品開発又は性能向上に繋がることがあり、材料に特別の変化がなくても製造方法の進歩により一段と性能が向上する場合もあります。特に戦後においては、新しい材料の出現によって製品の面目が一新された感があります。戦後導入、開発された主な導電材料は、銅合金では銀入銅合金、ジルコニウム銅合金、クロム鋼合金など、アルミ及びアルミ合金では高純度アルミ、イ号アルミ合金、高カアルミ合金、耐熱アルミ合金などがあります。
絶縁材料又は保護被覆材料としては、プラスチック、合成ゴム、特殊紙、合成油、各種合金など、また、エナメル線用樹脂には、ホルマール、ポリエステル、ポリウレタレン等々があります。特に現在、製品として著しい伸びをみせているのが、600Vから275kVの架橋ポリエチレンケーブル(CV)で、電力ケーブルの内で、90%以上の使用実績を示しています。また、より安全なケーブルとしてケーブルの難燃化、ノンハロゲン化も進められています。

さまざまな電線の開発

 メタルの架空送電線では、自然環境との調和を目指して、騒音問題の対策として低風音電線、低コロナ電線を、景観や視覚的な対策として低反射電線、低明度電線などを開発してきました。また、最近では架空送電線の腐食防止対策が強く求められており、耐食性を高めた特殊なグリースを適用した防食ACSRや、鋼心部に耐食アルミ覆鋼線を適用した耐食電線などが開発されています。
光ファイバは、1966年にチャールズ・K・カオらが、ガラスが低損失な伝送媒体となる可能性を理論的に示したことにより基礎検討がはじまり、その4年後の1970年に米国コーニング社が損失20dB/kmを達成したことで一挙に開発に火がつきました。日本でも日本電信電話公社(現在の日本電信電話株式会社)が電線メーカーと共同開発を進め、1979年に0.2dB/kmを実現し、実用化の扉を開きました。そして、1985年には、旭川から鹿児島までの日本縦貫光ファイバ幹線が布設され、1989年には太平洋横断海底ケーブルが布設されました。光伝送システムの開発には、光ファイバケーブルと並行して、レーザー、融着器、コネクタ、増幅器、分波器などのさまざまな技術が開発されたことも留意する必要があります。
超電導の開発は、1911年にオランダの物理学者オンネスが、水銀を4.2K(−268.8℃)以下に冷やすと電気抵抗がゼロになることを発見したのがはじまりです01986年には,べドノルツとミュラーにより超電導臨界温度が30K(−243℃)という物質が発見されました。この物質は臨界温度が比較的高いことから、高温超電導体と呼ばれるようになり、高温超電導の研究・開発が盛んに行われるようになりました。2000年代に入って高温超電導体の線材化、ケーブル化の開発も行われ、実証試験が進められています。

これからの電線

 最近は、環境や健康に配慮したさまざまな要請・規制が出てきています。ハロゲンや鉛を含まないエコ材料とともに、リサイクルしやすい電線・ケーブル構造も求められるようになっています。特に欧州ではRoHS2、REACHなどの規制があり、電線・ケーブルも対応が必要になっています。
また、2011年3月に発生した東日本大震災は、現代社会の街づくりにも大きな影響を与えました。建物の耐震性はもちろんですが、建物、電気や通信などを維持するためのインフラも含めた国土強靭化施策が必要と考えられるようになってきました。電線・ケーブルも重要な社会インフラを担う部材として、新たな役割・機能が求められると考えられます。
 街づくりの観点からは、都市景観を欧米並みのものにする一つの方法として、電線地中化が考えられます。従来は、架空布設に比べてコストが大幅に増大することから、その対策として簡易型の電線共同溝(C.C. BOX)を使用することなどの推進策が検討されましたが、あまり進んでいないのが現状です。しかし、2020年のオリンピックが東京で開催されることが決まったことから、景観の改善、防災対策の一環として進められる機運が出てきています。
 電線産業は、今も新しい材料と製造技術のたゆまない開発により、未来に向かって躍進を続けています。

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