月刊ポピュラーサイエンス/第05巻/1874年10月/蒸気船の電灯

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一般的な照明目的での電灯の使用は、これまで成功していない。光を一定に保つことの難しさと、その使用に伴う費用が、その採用を妨げている。多数の電池を用いて光を発生させる従来の方法では、電流の強さを一定に保つことと、光を発生させる黒鉛電極間の距離を調節することが最大の難点であった。ダニエル電池の中には、ウィリアム・トムソン卿が作ったもの（「ジェンキンスの電気」p.223）のように、細心の注意を払って見ていれば、感覚的に一定の電流が無期限に流れるものもある。しかし、電池の溶液は、時々注意深く取り除く必要がある。黒鉛電極間の距離も様々な工夫で調整でき、必要な仕事を見事にこなしている。しかし、化学的作用は、経済的で恒常的な電灯の供給源としては期待できない。

発電機のめざましい進歩は、電気の別の供給源をもたらし、その経済的使用の問題をよりよく解決するように思われる。磁電エンジンの原理を簡単に説明すると、次のようになる。静止している磁石（電磁石でもよい）の近くで電磁石を動かすと、最初の電磁石のコイルに電流を誘導するのに十分であり、この電流は適切な方向と機械的な動きの速さによって、ほぼ無限に強めることができる。最も有名な発電機は、ジーメンス ウント ハルスケ、ワイルド、ラッド、そしてグラム・マシンである。これらの発電機の力については、照明器具用の電灯の製造に使用することを目的としたサイズのワイルド・マシンについての次の記述からある程度知ることができる。「3頭の馬の力で動かすと、8分の3インチ四方の黒鉛棒を消費して、非常に明るい光が得られる。半インチ四方の黒鉛を消費する機械では、非常に強い光が得られ、高い建物につけると、4分の1マイル離れた街灯の炎が隣の壁に影を落とすほどだ。同じ光を反射板から2フィートのところで照射すると、普通の増感印画紙を20秒で、3月の晴れた日の正午の太陽の直射光を1分で照射したのと同じくらい暗くした」（ファーガソンの「電気」）。ワイルド氏は、10インチの量の電機子を使って、長さ15インチ、厚さ1/4インチの鉄の棒を溶かすことに成功したのである。これを成し遂げた機械全体は、長さと高さが5フィート以下で、幅はわずか20インチ、重さは1トン半であった。ラッドの発電機は、永久磁石を使用しておらず、ワイルドのエンジンよりもコンパクトに作られている。グラム・マシンは、再び強力な鉄製磁石を使用し、その極の間でリング状の電磁石を回転させるものである。機械的な力で電気を作るための最良の機械を作るという問題は、まだ解決していない。現在公開されている機械は、間違いなく大いに改良されるであろう。しかし、現在のところ、目的を達成するための手段は限られているようだ。作ることのできる組み合わせは多くはない。磁力の場が与えられると、問題が生じる。単位時間内に最大の強度の力線を最大数切断する最も経済的な手段は何か？しかし、磁気電気機械の最も改良された形態では、我々は適度な安定性と安さの電灯を作ることができる状態にある。蒸気船に現在使用されているものよりも強力な灯火を装備することが必要であるとすれば、電燈に注目するのは当然である。まず考慮すべき点は、そのコスト、安定性、調整の容易さ、霧を透過する効率性などである。これらの点については、イギリスとフランスの灯台事業が唯一の経験となっている。

電灯による灯台は、イギリスがダンジネスで、フランス政府がラ・ヘーヴで試している。どちらの場合も光源は発電機による電力供給である。イギリスの機械は1.4馬力、フランスの機械は1.5馬力の力が必要であった。これらの機械の説明によると、ラッドやグラムの機械のように改良された機械に比べて、非常にかさばるものであった。ラ・ヘーヴの灯火の観察は特に興味深いもので、電灯の霧の透過力と灯台の普通の石油灯を比較する手段となったからである。ラ・ヘーヴには2つの灯台があり、1つは電灯、もう1つは油灯が設置されていた。電灯はカーセルバーナー3,500個分に相当する。オイルライトは630個のカーセルバーナーの強さであった。

「霧の中では、100回の観測の中で、電灯はオイルライトの2倍以上の頻度で見られた。電気の光の強さを、測定した石油ランプの光の強さと比較して考えると、これは決して良い結果ではない。しかし、電燈が他の電燈に比べて明らかに優れている点は、霧の中に一種の光を作り出し、両方の電燈が見えなくても船員が岬の位置を認識することができることである。電気と通常の燃焼で作られた2種類の光の、測光強度が等しい場合の相対的な霧の透過力を、ある程度正確に把握するための実験と、この点で前者の光の力が石油で作られたランプと等しくなるために、前者の光に与えなければならない過剰な強度を確認するための実験を行った。これらの実験では、赤、オレンジ、黄色などの異なる色のガラスをそれぞれの光の前に連続して配置することで、霧の吸収効果を可能な限り模倣しようと試みた。これらの実験から得られた結論は、電灯の光がランプの光の2.5倍の強さであれば、光線の透過に最も不利な霧を、少なくとも後者と同じように透過させることができるというものである。そして、事実、どんな天候であっても、ラ・ヘーヴの電灯は常に最大の可視範囲を持っていた」（「1867年パリ万国博覧会の米国委員会報告」第3巻）。

M. ベクレルは、1862年のパリ万博に出展された電気機器に関する記事の中で、他の照明方法と比較して、電灯のコストを計算している。彼の試算は、2馬力のエンジンで駆動する磁電エンジンが生み出す光に基づいており、その光は700個のステアリンキャンドルが生み出す光に相当すると計算している。彼は、このようにして得られた光を、石炭ガス、コルザ油、獣脂、ステアリン、ワックスから得られる同程度の強さのガルバニック・バッテリーから得られる光と比較している。「ガスの価格は 30　100 コルザ油は1ガロンあたり1.28ドル、ロウソクの形の獣脂は16セント、ステアリンは36セント、ロウは1ポンドあたり52セントであった」。電灯のコストは、エンジンを動かすのに必要な可燃物のコストのみと仮定している。これらのデータから、彼は次のような値を導き出した。

700個のステアリンキャンドルに相当する光の1時間あたりのコストは

1 機械で作られたもの 2～4セント

2 "" ガルバニック・バッテリー 38～94セント

3 "" 石炭-ガス 62セント

4 "" 灯油 73セント

5 "" コルザの純油 1.14ドル

6 "" タロウキャンドルス 2.37

7 "" ステアリン 5.00

8 "" ワックス 6.10

「安価であるという点では、電気の光と、照明のために一般的に採用されている最も安価な材料で作られる光とは比較にならないように思われる。しかし、フランスの灯台でこれらの機械を使用した実際の実験では、これらの数値には重要な修正が必要であることが示されている」（「1867年パリ万国博覧会に対する米国委員会の報告書」第3巻、421ページ）。

フランス委員会は、ラ・ヘーヴの灯台設置で得られた経験を考慮して、電灯の使用を灯台の照明全般に拡大することを提唱しなかった。ダンジネスの電灯を維持するための費用は、当初の費用とは関係なく、年間758 18s.9d.と見積もられた。9d. ベクレルは機械の初期費用を計算に入れていなかったようだが、ダンジェネスの電灯の費用は、より改良された形式のエンジンがより安価であることによって修正されるだろう。

数年前から、様々な蒸気船に、昔から定評のあるマストヘッドライトの代わりに、電気ライトが搭載されるのではないかと噂されていた。まだ試験は行われていない。装置のコストと、光を一定に保つためにこれまでに考案された不完全な手段が、明らかに蒸気船の所有者がこの方向への変更を躊躇させている。現在使用されている最高のマストヘッドライトは、4～5マイルの範囲でしか見ることができず、当局によっては3～4マイルとも言われており、夜の霧の中では事実上、蒸気船の前方の長さ以上には見えないことを考えると、一般の人々がより良い方向への変化を切実に求めていることは驚くべきことではない。灯台での電灯の使用が我々に与えた経験は、全体的に見て、電灯の使用を蒸気船に拡大することに有利である。光の強さと必要な装置のコンパクトさを考えれば、蒸気船で利用できる他の強力な照明よりも電灯の方が優れていることに疑問の余地はない。以下は、蒸気船に電灯を装備した場合の推定費用とその維持費である。

最初のコスト

機械 1,500

レギュレーターと付属品 300

機械を動かす小型エンジン 600

合計 2,400ドル

維持費

資本金の利子（10％） $240

電気技師の給料 600

カーボン（または他の白熱材料）、修理など 300

合計 $1,140

この船が1年に18回、1回12日の航海をしたとすると（216日）、電灯を毎晩10時間使用したとすると（2,160時間）、1時間当たりのコストは約53セント、さらに必要な燃料を1時間当たり3セントと見積もると、1時間当たりのコストは56セントになります。適切な磁電エンジンであれば、私たちの見積もりよりも安価になる可能性があります。著名な電気技師であるボストンのM.G.ファーマー氏のエンジンは、電灯の応用において重要な役割を果たすことが期待されている。船のエンジンは、適切なアタッチメントを付ければ、間違いなく磁電エンジンを動かすことができ、私たちが見積もった1人の係員は、通常の船舶用時計の助けを借りれば、間違いなく十分である。

大西洋を横断する蒸気船の数や、現在使用されている貧弱な灯火では衝突の危険性が高まることを考えると、この問題が盛り上がらないことを不思議に思わざるを得ない。ヴィル・デュ・アーヴル号にもっと強力なライトが装備されていれば、致命的な衝突は起こらなかったと断言してもよいだろう。この衝突で蒸気船会社が被った損失は、彼らの全船に電灯を作るための装置を提供することができただろう。注意深く見張っていれば、晴れた夜に3マイル先まで見える灯りで十分であることは間違いない。霧笛も同様に注意して見ていれば、衝突を防ぐのに効果的である。しかし、注意深い監視は常にできるわけではなく、不注意の誘惑が多い。肌寒い季節には、良心的な見張りの人でも眠気に襲われるものだが、強力なマスト前照灯が備えられていれば人間の誤りを補うことができる。