Giants of the West

　昔アメリカで聞いた解釈によると、「セレン整流器の耐圧によって、自動車の電圧が12 Vに決まった」のだそうだ。12 V化は、1953年から始まったという。電圧が高いほどクランキング（スタータ・モータを廻す） 電流が減るから電線を細くできて、効率が良い。歴史的な順序は間違ってはいないから、説得力はある。

　鉛蓄電池の充電での最高電圧が2.26 Vであるから、その6倍で13.6 V、電圧降下分2 Vを足すと15.6 Vである。交流が正弦波であれば、電圧の最大値は√2倍で22 Vとなり、許される最大電圧に近い。6 Vの車の時代が長かったが、それは亜酸化銅整流器の耐圧とも関係があるのかもしれない。しかしその頃はジェネレータの時代で、直流発電をしていたから、因果関係は希薄だ。現在はオルタネータで、三相交流発電である。ばらすとダイオードが6個付いている。

　最近の車には12 V でない車が出て来た。48V車である。トラックはしばらく前から24 Vである。PHVでは数百 Vであるが、主回路に異常が起きた時には切り離され、非常用クランキングは補助の12 Vバッテリィで行って、ガソリンのみで家まで帰れるようになっている。直流の48 Vは感電の可能性がある電圧だ。汗をかいていると危ないと思う。

　我々が楽しんでいる鉄道模型の電圧が自動車用の充電装置から決められたものであれば、その起源はやはりセレン整流器の耐圧ということになる。実験室で使う直流電源のことをエリミネータと言っていた時代がある。これは battery eliminator のことであり、鉛蓄電池が無くても通電実験ができる装置という意味であった。出力はAC16 V、DC12 Vであったものが多い。これがパワーパックの原点である可能性は高い。

　電圧は直接目で見えるものではないから、様々な素子の性能で決まったものが多いのは、歴史的事実である。例えば 1 Volt という電圧は、初期の実用電池であるダニエル電池の電圧で決められたことは、意外と知られていないが電気化学史上の事実である。一方、真空管のヒータ電圧12.6 Vは、鉛蓄電池の6個直列満充電時の電圧であることは有名である。


　現在はシリコン整流器が常識である。これは電圧降下が小さいので、発熱も小さく効率が高い。また耐圧が250 V以上あるものが大半で、既にそういうことを考える必要はほとんどなくなってしまった。

　筆者は、高校生の時にシリコンダイオードを初めて手に入れた。12 A規格の製品で、放熱器にネジ込んで使うタイプだった。当時は高価で、4つも買えなかったから、トランスをセンタータップにして、ダイオードを節約した。耐圧が大きいからこそ、できるのである。セレンでは2段にしないと壊れる。即ち、その枚数はブリッジ接続の枚数と同じになってしまい、ダイオードの数の節約はできないわけだ。それに比べれば、センタータップとシリコンダイオードの組合わせでは、はるかに効率が良くなることを知って、感動したことを覚えている。
　セレンより電圧降下が少なく、さらに半分の数で済んだから、DC出力電圧が高くなった。また放熱器は大きいものを作ったのに、全く熱くならなかったので拍子抜けした。きっと熱くなると思い込んでいたのだ。
　センタータップ方式の電源を鉄道模型に使った例は、国内ではまず無いだろうと思う。

　この電源を用いたトランジスタ・スロットルを椙山氏のところに持ち込んで披露した。国鉄の電気技師のH氏が操作してとても気に入り、椙山氏のレイアウトの4台あるキャブを、全て作り替えた。但し、シリコンダイオード・ブリッジを採用した。


〔追記〕　セレン整流器は徐々に進化し、その終末期には耐圧が36 V以上に達したようである。また電圧降下も小さくなっているそうだ。そうなると18V車が可能になるが、 シリコンダイオードが普及すると同時にオルタネータが標準装備されて、ブリッジ接続のセレン整流器は姿を消した。8/16/20