AC電源プラグとソケットの歴史

AC 電源プラグやソケットなど、世界中で一般的に使用されているタイプは約 20 種類ありますが、古い建物にはまだ使用されている旧式のソケットタイプも数多くあります。

1880年代に初めて電気が家庭に導入されたとき、それは主に照明に使用されていました。他の電化製品（掃除機、扇風機、ヘアアイロン、ヘアアイロンヒーターなど）の一般的な方法は、ランプソケットプラグを使用して電球ソケットに接続することでした。 ^[1]しかし、英国では、1885年にはすでに市場に2ピンプラグと壁ソケットが認識されていました。

電気が省力化機器を操作する一般的な方法になったため、電灯ソケットを使用する以外の電気システムへの安全な接続手段が必要になりました。ロンドンのトーマス・テイラー・スミスは、1882 年に「電気回路接続」で英国特許 4162 を取得しました。これは、「1 つ以上のランプまたはフレキシブル コードに電流を運ぶ電気導体を、ラインまたはメイン ワイヤに迅速かつ安全に接続できるようにする」ものです。スミスはその後、1885 年に同じデバイスで米国特許 311,616 を取得しました。英国の作家ジョン・メランビー^[2]によると、プラグとソケットに関する英国特許は、1883 年に TT スミス (No. 3883) に、1884 年に WB セイヤーズ & G. フックハム (No. 16655) に付与されました。メランビーはまた、1885 年までに 2 ピン設計があり、そのうちの 1 つが1889 年のゼネラル エレクトリック カンパニーのカタログに掲載されていると書いています。

ゼネラル・エレクトリック社を設立したドイツ移民のグスタフ・ビンスワンガーは、1895 年に同心（同軸）接触システムを使用したプラグとソケットの特許（GB189516898）を取得しました。

初期のアメリカの電気プラグとソケットの配置のいくつかは、ハーヴェイ・ハッベルによって発明されました。1903 年 2 月 26 日、彼は 2 ピン プラグと、既存のランプ ソケットと壁コンセントにプラグを使用するためのアダプタに関する 2 つの特許を出願しました。ハッベルの最初のプラグ設計には 2 つの丸いピンがあり、ヨーロッパで既に使用されていたものとは異なっていました。ピンの先端には、プラグをソケットに確実に保持するための、現在のジャック プラグに似た環状の戻り止めがありました。1 つの特許 (米国特許 774,250)では、プラグはランプ ホルダーにねじ込むソケット (初期のランプ ホルダー プラグのように) で使用されていました。もう 1 つの特許 (米国特許 776,326)では、同じタイプのプラグが、ランプ ホルダーまたは「通常のタイプのコンセント」に接続できるさまざまな 3 ウェイ アダプタで使用されていました。この特許の図 2 と 4 は、「チャップマン」コンセントと思われるものに差し込まれたアダプタを示しています。^[3]

ハッベルはすぐに丸ピンの設計に満足できないことに気づいたようで、1904 年 5 月 27 日に出願されたその後の米国特許 774,251には、共面 (タンデム) の平らなピンを持つプラグに使用するための、最初の特許のランプホルダー アダプターに類似したアダプターが記載されています。

1906 年のハッベルのカタログには、US 776,326 特許に示されたものと類似したさまざまな 3 ウェイ アダプターが掲載されているが、コプレーナ フラット ピン プラグ用に改良されている。^[4]チャップマン レセプタクルは当時広く使用されていたに違いない。ランプ ホルダー以外のレセプタクルでアダプターが供給されていたのはチャップマン レセプタクルだけだったからだ。1906 年のカタログにはチャップマン アダプターについて次のように書かれている。「このデバイスは、複数の目的で使用する場合に通常のチャップマン プラグで必要なコードを一緒に固定する手間を省く」。これは、ハッベルの当初の発明が、この種のレセプタクルとプラグの使用で生じる問題に対する彼の観察から生まれたことを示唆している。徐々に、ランプ ホルダーにねじ込むタイプのものを補うために、壁のソケットが開発されていった。^{[5] [6] [7]}

1912 年、ハッベルはタンデム ピンを 90 度回転させて、現在でも広く使用されている平行フラット ピン構成 (NEMA 1-15) を実現しました。

ハベルの特許取得済みデザインに共通する特徴は、プラグをソケットに保持するための戻り止めを備えていることです。これは、壁コンセントが普及する前、多くの消費者にとって唯一の電源が電灯ソケットだった時代には望ましい機能だったでしょう。

ハベルの反対にもかかわらず、他のメーカーはハベルのパターンを採用し (互換性に影響しないハベルの戻り止めは省略)、1915 年までにハベルの構成が広く使用されるようになりました。1919 年、ハベルは他のメーカーがハベルが使用する寸法のレセプタクルとプラグを製造するのを阻止する差し止め命令を取得しようとしましたが、失敗しました。

裁判記録^[8]には、裁判所に提出された証拠に基づいて、1919年以前の米国におけるこの技術の発展に関する包括的なレビューが含まれています。分離可能なプラグは、ハッベルの1904年の設計より10年以上前から利用可能でした。

裁判所に最初に提出されたのは「ウェストン」（ 1892年8月16日に発行された米国特許480,900、ハベルがライセンスを取得していた）であり、1897年には別の（未確認の）タイプが続いた。平行平らなピンを備えたプラグ自体は、「フォートウェイン」デザインのように1886年までに一般的に使用され、フラッシュレセプタクルは「ブライアント電気会社」デザインのように1902年までに一般的に使用されていた。ハベルは1912年に独自の平行平らなピン構成を導入した。1915年には、15〜20種類のブレードと15〜30種類のレセプタクルがあった。それぞれのラインは、競合ラインと互換性がなかった。...「タンデム」と平行ピン構成の両方が存在したため、1914年には、両方のスロット構成を持つレセプタクルと「T」スロットを持つレセプタクルが導入された。^[8]

1915 年までに、ハッベルはタンデム スロット/ピン付きのレセプタクルとプラグ ベース/キャップを約 1,300 万個、パラレル スロット/ピン付きのレセプタクルとプラグ ベース/キャップを約 125 万個販売しました。そのほとんどが当時もまだ使用されており、ハッベルの構成が圧倒的に広く使用されていたことを意味します。^{[出典が必要]}

ランプ製造業者がランプ口金の標準化で先導した後、標準構成に同意することを目的として、ハッベルを含むプラグおよびレセプタクル製造業者の会議が^{[いつ? ]}開催された。当時は、扇風機、ヒーター、調理器具などの電気製品や、ヘアカーラーやアイロンなどの携帯機器の使用が大幅に増加した時期であり、一般の人々は互換性を望んでいた。ハッベルの平行ピン構成が好まれたが、ハッベルは標準化に反発し、自社製品の寸法には慣習法上の権利があると主張して同意を拒否した。会議の他のメンバーは構わず主張し、ハッベルの平行フラットピン構成と寸法で標準化することに同意した。^{[出典が必要]}ハッベルの訴訟は、彼らの活動の合法性を確認するだけであり^{[出典が必要]、}米国国民に大きな利益をもたらした。

アースされた（接地された）消費者用プラグの発明には複数の主張者がいます。

英国では、ロンドンの AP Lundberg & Sons 社の電気製品を扱った1911 年の書籍^[9]に、2.5アンペアと 5 アンペアのモデルで利用できる「Tripin」アース プラグについて説明されています。「Tripin」のピン構成は、現代のBS 546プラグと実質的に同じです。1914 年の著書「 Electric cooking, healing, cleaning, etc.」^[10]で、モード ルーカス ランカスターは、イギリスの会社 Reyrolle and Co. 社製のアース付き鉄被覆プラグとソケットについて言及しています。

アース付きプラグに関する米国で最初の特許出願は、1915 年 1 月 11 日にハーベイ ハベル社を代表してジョージ P. ナップが行ったものと思われます。米国特許 1,179,728 は、最初に確実に接続するために他の 2 つの接点よりも長く伸びるアース ピンの使用をカバーしています。ナップの設計は、現代の NEMA 指定以前に米国では廃止されましたが、中国、アルゼンチン、オーストラリアなど他の一部の国では現在でも使用されています。ソケットの構成は、既存の 2 接点のアースなしプラグでは動作しませんでした。現在米国で広く使用されている他のアース付きソケットは、アースなしプラグで動作します。現代のアメリカ版アース付きプラグは、 1928年にアース付きソケットとプラグで米国特許1,672,067を取得したフィリップ・F・ラブレによって発明されたと主張されることがあります（例えば、イルミナ^[11]）。しかし、ラブレのデザインは、ナップの初期のデザインと同様、現代版とも似ていません。

ドイツのシュコーシステムプラグは1925年にアルベルト・ビュットナーが考案したと考えられています。^[12]より 安全な設置の必要性が明らかになったため、ほとんどの工業国でアース付き3接点システムが義務付けられました。

電力の商業利用が始まって最初の 50 年間、経験の蓄積に基づいて規格が急速に発展しました。技術的、安全的、経済的要因がすべての配線器具の開発に影響を与え、数多くの種類が発明されました。1920 年代に 2 ピンの電気プラグが導入された後、3 ピンのコンセントが開発されました。この形式は、電源がアースによって中和されるため、ショートが発生した場合の影響を軽減するために導入されました。^[13]貿易への欲求により、いくつかの国でのみ使用されていた規格が徐々に廃止されました。旧植民地は、植民地国の規格を保持する場合があります。オフショアの工業プラントや海外の軍事基地では、周辺地域ではなく、支配国の配線方法が使用される場合があります。国によっては、複数の電圧、周波数、プラグ設計が使用されており、不便や安全上の危険が生じる可能性があります。ホテルや空港では、旅行者の利便性のために外国規格のソケットが維持される場合があります。2018 年までに、世界中で 15 種類のプラグとソケットがありました。^[13]

デファクトスタンダードは、公式の国家規格および国際規格として形式化されました。最も古いものは、1915年に初めて発行された英国規格73「壁用プラグおよびソケット（5アンペア2ピン、アース接続なし）」であると考えられています。国際電気標準会議（IETC）は1934年に電気器具に関する技術委員会TC 23を設立しました。第二次世界大戦の勃発前に会議が開催されたのは2回だけでした。^[14 ]欧州本土では、1951年以来、国際電気機器認定規則委員会（CEE）が、使用されるプラグとソケットを説明する規格（CEE 7「家庭用および類似の目的のためのプラグおよびソケットアウトレットの仕様」^[15]）を発行しています。1953年にCEEは、当時使用されていたプラグとソケットの一覧である技術レポート83（後の60083）を発行しました。北米では、全米電気工業会（NEMA）がプラグとソケットの規格を発行しています。

国際規格 IEC 60884-1 は、家庭用および類似の用途のプラグとソケットの一般的な要件を定義していますが、各国の国家規格の対象である特定のプラグとソケットのタイプは定義していません。IEC 60884-1 のパラグラフ 9.2 では、「特定のシステム内で、より高い定格電圧またはより低い定格電流のソケット コンセントにプラグを接続することは不可能である」と規定しています。IEC 60884-1 のパラグラフ 6.1 では、単相プラグとソケットの推奨定格電圧を 130 V または 250 V と定義しています。IEC 60884-1 の序文には、次のように記載されています。「国際的な統一性を促進するために、IEC 国内委員会は、可能な限り最大限に IEC 出版物を国内および地域の出版物に透明に適用することを約束します。IEC 出版物と対応する国内または地域の出版物との間に相違がある場合は、後者に明確に示されます。」^[16]

規格の統合により、国際貿易や国際旅行が容易になります。たとえば、CEE 7/7 プラグはヨーロッパのいくつかの国で採用されており、CEE 7/3 と CEE 7/5 の両方のソケットと互換性があります。一方、アースなしの極性のない CEE 7/16ユーロプラグは、さらに多くのヨーロッパおよびその他のソケット タイプと互換性があります。欧州委員会が欧州連合全体に共通のシステムを導入するという提案に応えて、委員会の規制適合性とパフォーマンス (REFIT) プログラムは 2017 年にレポートを発行しました。レポートでは、「ヨーロッパのプラグとソケット コンセント システムの調和は、国の配線法の変更によって、重要な移行期間 (75 年以上) をもたらす」こと、および「古いソケット コンセント (および使用中の機器の対応するプラグ) を交換する」コストは 1,000 億ユーロと推定され、「約 70 万トンの電気廃棄物を生み出し、環境に大きな影響を与える」ことが示されています。^[17] この報告書は、ヨーロッパにおけるプラグとコンセントのシステムを調和させることを推奨していない。

IEC 60906-1は、もともと1986年に230Vを 使用する国のプラグとソケットの共通規格として発行され、現在または近い将来に多くの国で国家規格として受け入れられる可能性があります。^[18]ブラジルでは修正版が使用されていますが、IEC 60906-1は南アフリカでのみ採用されており（1993年）、2013年に「新規設置の推奨構成」になりました。2016年に南アフリカ規格協会が発表した声明では、新しい規格の展開は段階的であり、新しい規格の実装には「最大50年」かかる可能性があると述べています。^[19]

IEC 60906-2 は、NEMA 5-15 および NEMA 5-20 プラグおよびソケット システムに基づいており、1992 年に最初に発行されました。IEC 60906 のこの部分の目的は、現在または近い将来に多くの国で国家標準として受け入れられる可能性のある、安全でコンパクトで実用的な IEC 125 V プラグおよびソケット コンセント システムの標準を提供することです。したがって、公称電圧範囲 100 V ～ 130 V ac の新しいシステムまたは交換システムを必要とする国では、この標準を唯一の国家標準として採用することが推奨されます。^[20]

スペインの古い工業ビルの中には、高電流定格のプラグを差し込むソケットが使われていたものもあり、2 つの平らな接点と丸いアース ピンがあり、アメリカのプラグに見られるものとデザインが似ていますが、サイズが大きいです。2 つの平らな接点の間隔は、アメリカのプラグよりも広くなっています。これらのプラグが付いた家庭用電化製品は販売されていません。

ラインとニュートラルのサイズは 9 x 2 mm (0.354 x 0.079 インチ) で、間隔は 30 mm (1.181 インチ) です。3 つのピンはすべて 19 mm (0.748 インチ) の長さで、アース ピンは直径 4.8 mm (0.189 インチ) の円筒形です。

初期のアメリカの電気プラグとソケットはハーヴェイ・ハッベルによって発明され、1904年に特許を取得しました。ハッベルの最初の設計は、ランプホルダーにねじ込むソケット（初期のランプホルダープラグのように）でしたが、ピン（米国特許774,250）またはブレード（米国特許774251）付きの分離可能なプラグでした。1906年のハッベルカタログ^[4]には、壁や床で使用するためのフラッシュマウントソケットを備えたブレードプラグが掲載されています。他のメーカーもハッベルパターンを採用し、1915年までに普及しました。^{[5] [7]}

時代遅れの「Y」型米国プラグとソケットの特許は、1915年に米国特許1,179,728として出願されました。^[21]これはNEMAソケットとプラグよりも古いものです。アルゼンチン、オーストラリア、中国などの国で使用されているプラ​​グとソケットはこのタイプに基づいており、物理的に互換性があります。

古い北米のコンセントの多くは、2つの異なる電流と電圧の定格があり、最も一般的なのは10A 250V/15A 125Vです。これは、1923年から1950年代までの米国電気工事規定の特殊性と関係しています。もともと、ソケットの定格は10A 250Vでした。これは、NECが照明回路を10Aに制限していたためです。1923年に、この規定は照明回路に15Aでヒューズを付けることを許可するように変更されましたが、以前の10A規則は125Vを超える回路にも適用されました。 ^[22]より高い電圧は、照明や電化製品にはほとんど使用されませんでした。この定格のソケットのほとんどは、「Tスロット」タイプです。

もう 1 つの旧式のソケットは、Bryant 社製で、定格は 125 V 15 A および 250 V 10 A です。アース ピンのないNEMA 5‐20 125 V 20 A または 6‐20 250 V 20 A プラグはこのソケットに適合しますが、NEMA 2‐20 プラグは少し大きすぎて適合しません。

上部のスロットは上部の銀色の配線ネジに接続し、下部のスロットは下部の真鍮色の配線ネジに接続します。

オーストラリアでは、独立電源システム(SAPS)、船舶、警察車両などの DC 電源ソケットに、同じまたは類似の T 構成ソケットが使用されています。極性は一貫していません。

旧ソ連では、このソケットは、学校、ガソリンスタンド、湿気の多い場所など、安全上の理由から電圧が下げられている場所での配線によく使用されており、定格は 42 V、10 A AC です。このような珍しい接続は、特に標準的な高電圧機器の接続を不可能にすることを目的としています。

パラレルおよびタンデム ソケットは、通常のパラレルNEMA 1-15 プラグとタンデム NEMA 2-15 プラグを受け入れます。両方のソケット ペアは、内部で同じ電源から給電されます。

このタイプのより新しい、かなり一般的なバージョンは、タンデムスロットとパラレルスロットの位置を組み合わせてT字型のスロットを作成したTスロットソケットです。このバージョンは、通常のパラレルNEMA 1-15プラグとタンデムNEMA 2-15プラグも受け入れます。ちなみに、アースピンのないNEMA 5-20、NEMA 6-15、またはNEMA 6-20プラグはこのソケットに適合します。このレセプタクルタイプは1960年代以降小売店では入手できませんが、メーカーLeviton（モデル5000-I）から交換用のみで入手可能で、新規設置用ではなく、「UL登録」されていません。^[23]

ハーヴェイ・ハッベルは、1913 年に平行ブレード プラグの特許を取得し、1916 年には有極バージョンの特許を取得しました。また、1915 年には T スロット シングル コンセント、1916 年にはデュプレックス T スロット コンセントの特許も取得しました。どちらも、1904 年のタンデム プラグと新しい平行プラグの設計を採用するものでした (シングル:米国特許 1,146,938、デュプレックス:米国特許 1,210,176 )。1930 年代にハッベルの平行ブレード プラグが公式定格 125 V を取得 (米国の一般サービス電気プラグ標準になった) する前は、彼の電気コネクタはすべて 120 V または 240 V で交換可能に使用されていました。2 ブレード タンデム構成プラグは、1950 年代に公式定格 250 V を取得しましたが、アースまたはニュートラルがないため、1960 年代から使用が「禁止」されています。^[要出典]

注: 平行ブレードの特許参照番号については、このページの NEMA 1-15 非接地 (タイプ A) セクションを参照してください。

これらのアダプタは極性がないため廃止されています。米国では、このタイプの極性バージョンがまだ入手可能です。

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  ゼネラルエレクトリック社製の1対3プラグ電気変換器
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  ゼネラルエレクトリック社製の 1 対 3 プラグ電気変換器。プラグは 180 度回転します。
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  電球ソケットを電気コンセントに変換します
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  電球ソケットにねじ込むことで、電球を取り付けたままレセプタクルを 2 つ追加できます。Eagle Electric社製、米国製。

1970 年代以前、英国では国家規格に準拠したタイプに加えて、いくつかのタイプの独自のプラグとソケットが一般的に使用されていました。

「トリポリキ」（τριπολική、「3極」の意）と呼ばれるこの規格は、1989年以降のイスラエルのSI 32やタイのTIS 166-2549タイプに似た3つの丸いピンを備えていた。^[24]トリポリキは1980年代には事実上廃止されたが、1980年以前に建てられた改装されていない家にはまだ見られる。シュコープラグが大規模に採用される前は、これがギリシャでアース付き電気製品を使用する唯一の方法だった。ユーロプラグに対応し、また（アース接続はできないが）フランスとドイツのタイプも使用できる。