ジョセフ・スワン

お客様 ジョセフ・スワン フランス
1900 年頃の白鳥の写真
生まれる	ジョセフ・ウィルソン・スワン ( 1828-10-31 )1828年10月31日 ビショップウェアマス、サンダーランド、タイン・アンド・ウィア、イングランド
死亡	1914年5月27日（1914-05-27）（85歳） ウォーリンガム、サリー、イングランド
国籍	イギリス
知られている	白熱電球 写真プロセス
受賞歴	ヒューズメダル （1904年） アルバートメダル （1906年）
科学者としてのキャリア
フィールド	物理学、化学

ジョセフ・ウィルソン・スワン 卿（1828年10月31日 - 1914年5月27日）は、イギリスの物理学者、化学者、発明家である。彼は白熱電球の初期の独立した開発者として知られ、 1881年にロンドンのサヴォイ劇場を含む住宅や公共の建物を照らすために使用された最初の白熱電球の開発と供給の責任者である。^{[1] [2]}

1904年、スワンはエドワード7世からナイトの称号を授かり、^[3]王立協会のヒューズメダルを授与され、薬学協会の名誉会員となった。 1881年にパリで開催された国際電気博覧会を訪れた際、彼はフランス最高の勲章であるレジオンドヌール勲章を受章していた。博覧会では彼の発明品が展示され、街は彼の電気照明で照らされた。^[4]

ジョセフ・ウィルソン・スワンは1828年にダラム州サンダーランドのビショップウェアマス教区パリオンのパリオン・ホールで生まれた。両親はジョン・スワンとイザベラ・キャメロンであった。^[5]

スワンはサンダーランドの薬剤師会社、ハドソン・アンド・オズバルディストンで6年間徒弟として働いた。^[4]しかし、両パートナーがその後亡くなったため、スワンが6年間の徒弟期間を終えたかどうかは不明である。^{[ 4]}彼は子供の頃から探究心があったと言われている。彼は周囲の環境や地域の産業、サンダーランド図書館での読書に魅了され、教育を深めた。^[4]彼はサンダーランド・アセナウムでの講義に出席した。^[6]

スワンはその後、ニューカッスル・アポン・タインの化学薬品製造会社モーソンズに入社した。この会社はスワンの生まれた年に、妹エリザベス・スワン（1822年11月22日 - 1905年8月2日）の夫ジョン・モーソン^{[4] （1819年9月9日 - 1867年12月17日）によって設立された。1846年、スワンはモーソンズで共同経営者になるよう提案された。 [4]}この会社はその後、モーソン・スワン・アンド・モーガンとして1973年まで存続し、以前はニューカッスル・アポン・タインのグレイ・ストリート、グレイズ・モニュメントの近くにあった。現在、ファッション小売業者END.が入居しているこの建物は、グレイ・ストリートの店舗の前に並ぶ ヴィクトリア朝様式の街灯で見分けることができる。

スワンはゲーツヘッドのローフェル、アンダーヒルに住み、ケルズレーンノースにある大きな家で実験のほとんどを行なった。^[7]この家は後に、私立の共学の無償援助付きグラマースクールであるビーコンズフィールドスクールに改築された。^[8]そこでは、スワンが使用したオリジナルの電気設備が今でも生徒の目に留まる。^[8]

1850年、スワンは真空にしたガラス球の中に炭化した紙のフィラメントを使った電球の研究を始めた。1860年までに彼は実際に動作する装置を実証できたが、十分な真空と適切な電源がなかったため、電球は効率が悪く寿命も短かった。 ^{[9] 1863年8月、彼は}英国科学振興協会の会議で独自の真空ポンプの設計を発表した。^[10]この設計では、チューブを通って水銀を落下させてシステムから空気を閉じ込め、排気していた。スワンの設計はシュプレンゲルポンプと構造が似ており、ヘルマン・シュプレンゲルの研究より2年も前のものである。さらに、シュプレンゲルがロンドン滞在中に研究を行ったことは注目に値する^[11]。おそらく彼は英国​​科学振興協会の年次報告書を知っていたと思われる。それにもかかわらず、ジョセフ・スワンとトーマス・エジソンは後に、炭素フィラメントランプの真空排気にシュプレンゲルポンプを使用したと報告されている。^{[12] [13]}

1875年、スワンは真空度の向上と炭化した糸をフィラメントとして利用して電球の問題を再検討した。スワンの改良型電球の最も重要な特徴は、真空管内にフィラメントを点火する酸素がほとんど残っていないため、フィラメントが発火することなくほぼ白熱する点であった。しかし、彼のフィラメントは抵抗が低かったため、電源供給に太い銅線が必要であった。^[14]

スワンは、1878年12月18日にニューカッスル・アポン・タイン化学協会で行った講演で、初めて白熱炭素ランプを公に披露した。しかし、ランプは実験室で数分間明るい光を発した後、過度の電流のために故障した。1879年1月17日、この講演はランプが実際に作動している状態で再現され、スワンは真空ランプによって白熱電灯の問題を解決したのである。1879年2月3日、彼はニューカッスル・アポン・タイン文学哲学協会の講堂で、クラッグサイドのサー・ウィリアム・アームストロングが議長を務め、700人を超える聴衆を前に作動するランプを公に披露した。スワンは、より優れた炭素フィラメントの製造と、その両端を取り付ける方法に目を向けた。彼は綿花を処理して「羊皮紙糸」を製造する方法を考案し、1880年11月27日に英国特許4933号を取得した。 ^[15]その時から彼はイギリスの住宅やランドマークに電球を設置し始めた。

ゲーツヘッドのローフェル、アンダーヒルにあった彼の家には、世界で初めて電球が設置された。^[16]ニューカッスルのウェストゲートロードにあるリト＆フィル図書館は、1880年10月20日のスワンの講演中に電灯で照らされた最初の公共の部屋であった。 ^{[17] [18]} 1881年に彼は自身の会社、スワン電灯会社を設立し、^[19]商業生産を開始した。^[20]

ロンドンのシティ・オブ・ウェストミンスターにある最新鋭の劇場、サヴォイは、完全に電気で照明された世界初の公共建築物でした。^{[2] [21]}スワンは約1,200個の白熱灯を供給し、劇場近くの空き地に設置された88.3キロワット（118.4馬力）の発電機で稼働させました。 ^{[22] [23]}サヴォイの建設者であるリチャード・ドイリー・カートは、スワンの電灯を導入した理由を次のように説明しています。「演劇を楽しむ上での最大の障害は、間違いなく、すべての劇場に充満している悪臭と熱です。誰もが知っているように、ガスバーナー1つあたりに人の数と同じだけの酸素が消費され、その上、大量の熱が発生します。白熱灯は酸素を消費せず、目に見えるほどの熱も発生しません。」^[24]最初の発電機は建物全体に電力を供給するには小さすぎたため、劇場の前面は電気で照らされていたものの、ステージは1881年12月28日までガスで照らされていた。その公演で、カルトはステージに上がり、観客の前で白熱電球を割ってスワンの新技術の安全性を実証した。1881年12月29日、タイムズ紙は電気照明はガス灯よりも視覚的に優れていると評した。^[25]

発明者以外で、この新しい白熱電球で照らされた最初の個人住宅は、ノーサンバーランド州ロスベリー近郊のクラグサイドに住む友人のウィリアム・アームストロング卿の家でした。スワンは 1880 年 12 月に自らその設置を監督しました。スワンはニューキャッスルのベンウェルに工場を持つ「スワン電灯会社」を設立し、1881 年の初めまでに白熱電球の最初の商業生産を確立しました。

スワンの炭素棒ランプと炭素フィラメントランプは機能的ではあったが、抵抗が低い（非常に高価な太い銅線が必要）ことと寿命が短いことから、まだ比較的実用的ではなかった。^{[14] [26]}電球用のより良いフィラメントを探している間に、スワンは意図せず別の進歩を遂げた。1881年、彼はニトロセルロースを穴に押し込んで導電性繊維を形成する方法を開発し、特許を取得した。彼が新たに設立した会社（合併により最終的にエジソン・アンド・スワン・ユナイテッド・カンパニーとなった）は、電球にスワンのセルロースフィラメントを使用した。繊維産業もこの方法を使用している。^{[5] [27]}

スワンの発明品を使用した最初の船は、インマン・ライン所有のシティ・オブ・リッチモンドであった。この船には1881年6月に白熱灯が取り付けられた。イギリス海軍もその後すぐにこの白熱灯を艦船に導入し、HMSインフレキシブル号にも同じ年に新しい白熱灯が設置された。^{[28]エンジニアとしての初期の使用は、}セヴァーン・トンネルの掘削中に行われ、請負業者のトーマス・ウォーカーが仮設のパイロット・トンネルに「20カンデラのランプ」を設置した。^[29]

スワンは鉱夫用の電気安全ランプの初期の開発者の一人で、 1881年5月14日にニューカッスル・アポン・タインで開催された北イングランド鉱山機械技術者協会で最初のランプを発表しました。 ^[30]これには有線電源が必要だったため、翌年、彼はバッテリー付きのランプを発表しました。 ^[31 ]その後、他の改良版も発表されました。^[32] 1886年までに、エジソン・スワン社は炎安全ランプよりも光出力の高いランプを生産していました。^[33]しかし、信頼性の問題があり、成功しませんでした。効果的な電気ランプが一般的に使用されるようになるまで、その後20年ほどかけて他の人が開発しました。^[34]

独立した研究分野であると考えられるが、スワンの白熱電球はトーマス・エジソンが白熱電球に取り組んでいたのと同時期に開発され、^[35]スワンの最初の成功した電球とエジソンの電球はともに1880年に特許を取得している。^{[1] [36]}エジソンが電球を開発する際の目標は、それをはるかに大きなシステムの一部として使うことだった。つまり、彼が作ろうとしていた大規模な電気照明設備で経済的に動作するよう並列に接続できる、長寿命で高抵抗の電球だ。 ^{[37] [35]}スワンのオリジナルの電球設計は、抵抗が低く（電球は直列でしか使用できない）、寿命が短いため、このような用途には適していなかった。^[35] スワンの英国における強力な特許により、1883年に2つの競合会社が合併し、スワンとエジソンの発明の両方を活用することになり、^[28]エジソン＆スワン・ユナイテッド・エレクトリック・ライト・カンパニーが設立された。「エディスワン」として一般に知られるこの会社は、スワンが1881年に発明したセルロースフィラメントで作られたランプを販売し、一方エジソン社は英国国外で竹フィラメントを使い続けた。1892年、ゼネラル・エレクトリック（GE）はスワンの特許を利用してセルロースフィラメントを生産し始めたが、1904年にGEが開発した「ゼネラル・エレクトリック・メタライズド（GEM）」焼成セルロースフィラメントに置き換えられた。^[38]

1886年、エディスワンは生産拠点を北ロンドンのポンダーズエンドにある元ジュート工場に移した。 ^[39] 1916年、エディスワンはポンダーズエンドに英国初のラジオ用熱電子管工場を設立した。この地域は、近くのブリムズダウンとともに熱電子管やブラウン管などの製造の中心地として発展し、エンフィールドの近隣地域は20世紀の大半にわたって電子産業の重要な中心地となった。エディスワンは1920年代後半にブリティッシュ・トムソン・ヒューストン・アンド・アソシエイテッド・エレクトリカル・インダストリーズ（AEI）の傘下となった。 ^[40]

スワンは湿式写真乾板で作業していたとき、熱によって臭化銀乳剤の感度が上がることに気付きました。1871 年までに、彼は乾式乾板を使用する方法を考案し、ガラス乾板の代わりにニトロセルロースプラスチックを使用し、写真の利便性の時代を切り開きました。8 年後、彼は臭化紙の特許を取得しました。この開発は今でも白黒写真プリントに使用されています。

1864 年、スワンはカーボン プリントを作成するための転写プロセスの特許を取得しました。これは永久的な写真プロセスです。転写ステップを追加することで、スワンは完全な色調範囲の写真を簡単に作成できるようになりました。

1894年、スワンは王立協会フェローに選出され、^[41] 1898年には電気技術者協会の会長に選出された。当時、スワンは同協会の名誉会員3名のうちの1人で、他の2名はケルビン卿とヘンリー・ワイルドであった。^{[9] 1901年9月、}ダラム大学から名誉理学博士号を授与された。^{[42]また、1900年から1901年にかけて}化学工業協会の会長を務め、^[43] 1903年にはファラデー協会の初代会長に選ばれた。^[9] 1904年、ナイトに叙せられ、^[44]王立協会のヒューズ賞を受賞し、薬学会の名誉会員となった。1906年、王立芸術協会のアルバート・メダルを受賞した。 ^[45]

1945年、ロンドン電力会社はスワンを記念して、新しい1,554GRT沿岸 炭鉱 船にSSサー・ジョセフ・スワンと命名した。^{[28] [46]}

スワンは1862年7月31日、ロンドンのキャンバーウェル礼拝堂で、リバプール出身のウィリアム・ホワイトの三女フランシス・「ファニー」・ホワイトと結婚した。 ^[47]二人の間にはキャメロン、メアリー・エドモンズ、ジョセフ・ヘンリーの3人の子供がいた。フランシスは1868年1月9日に亡くなり^[48] 、スワンは1871年10月3日、スイスのヌーシャテルでフランシスの妹ハンナ・ホワイトと再婚した。 ^[49]二人の間にはヒルダ、フランシス・イソベル、ケネス・レイデン、パーシバル、ドロシーの5人の子供がいた。ケネス・レイデン・スワン卿はQCであり、特許法の権威として認められていた。^[50]

スワンは1914年にサリー州ウォーリンガムのオーバーヒルの自宅で亡くなった。^[9]葬儀は1914年5月30日にウォーリンガムのオールセインツ教会で行われ、埋葬は教会の墓地で行われた。^{[51]会葬者には電気技術者協会、}機械技術者協会、王立協会の代表者が含まれていた。 ^[52]

• スワン、ME; スワン、KR (1929)。サー・ジョセフ・ウィルソン・スワン FRS: 発明家および科学者。ロンドン:アーネスト・ベン、付録付きで再版、ニューカッスル・アポン・タイン: オリエル・プレス、1968年。ISBN 978-0853620488。
• Clouth, DE (1979)。ジョセフ・スワン 1828–1914: 北東部の科学者の生涯と業績を写真で紹介。ゲーツヘッド:ゲーツヘッド都市圏議会、教育部。ISBN 978-0905977072。

• タイン・アンド・ウィア・アーカイブ・サービス 2007年4月5日アーカイブジョセフ・スワン・コレクション
• 「スワン、サー・ジョセフ・ウィルソン」 ブリタニカ百科事典（第11版）。1911年。
• ギルマン、DC、ペック、HT、コルビー、FM、編 (1905)。「スワン、ジョセフ・ウィルソン」 。新国際百科事典(第 1 版)。ニューヨーク: ドッド、ミード。