腕時計のぜんまいとは？歴史や役割，最先端テクノロジーを徹底解説！

機械式腕時計は、ぜんまいをエネルギーとして動く仕組み「ムーブメント」を内蔵しています。

ぜんまいは「ぜんまいばね」と呼ばれる、ばねの一種です。

機械式腕時計にとって、ぜんまいは無くてはならない存在です。

さらに、機械式腕時計には「主ぜんまい」と呼ばれるものと、「ヒゲゼンマイ」と呼ばれるもの、ふたつの「ぜんまい」が存在します。

働きは異なりますが、いずれも非常に重要なパーツです。

機械式腕時計の仕組みを知るにあたり、「ぜんまい」が主ぜんまいのことなのか、ヒゲゼンマイを指すのか混乱する方も多いのではないでしょうか。

今回は、機械式腕時計を動かす動力源、主ぜんまいについてメインに解説します。

 

腕時計の動力「ぜんまい」とは？

機械式時計の動力として欠かせないぜんまいは、バネの一種で、くるくると螺旋状に巻かれています。

時計とぜんまいは切っても切り離せない存在で、その歴史も共有してきました。

それでは、ぜんまいがどのように機械式時計を動かす仕組みに組み込まれているのかを、詳しく解説していきます。

 

①役割

機械式腕時計は、主ぜんまいが巻き上がり、ほどける時に生まれるエネルギーで動いています。

主ぜんまいを巻き上げ、ほどけるエネルギーを動力に変える仕組みは、よくおもちゃのチョロＱに例えられます。

チョロＱは後ろ向きに引っ張るとぜんまいが巻かれ、手を離すとぜんまいがほどけて車輪を回す動力になります。

チョロＱの場合はぜんまいが残り少なくなると、エネルギーも少なくなってスピードが落ちます。そして最終的にはぜんまいがほどけきって止まります。

機械式腕時計も主ぜんまいが巻かれ、ほどける力で輪列と呼ばれる歯車の列を回し、歯車にセットされた分針や秒針を回します。

さらに輪列の最後は脱進機と呼ばれる仕組みにかみ合うようになっており、脱進機がスピード調節器となって、主ぜんまいが瞬く間にほどけてしまうことを防いでいます。

脱進機には、腕時計の精度をキープする役割もあります。

 

機械式腕時計の主ぜんまいは、脱進機という仕組みによってほどけるスピードを調整されつつ、歯車を回して時計を動かすエネルギーとなっています。

機械式腕時計の主ぜんまいは、香箱（1番車）と呼ばれるケース状の特殊な歯車の中に収められています。

そのためほとんどの場合、主ぜんまいは外から見ることができない構造になっています。

香箱を開くと、内部にはぐるぐると渦巻いた主ぜんまいが入っています。

主ぜんまいは、リボンのように少し幅のある帯状になっています。

また主ぜんまいを香箱から出してある程度ほどききると、内端と外端で逆の方向にむかって巻かれており、全体がS字になっていることがわかります。

時計の主ぜんまいはS字に巻かれることで、主ぜんまい全体にかかる力を均等にし、破断を防いでいるのです。

主ぜんまいの内端は、香箱の中央にある香箱真と呼ばれる軸上のものに固定されます。

一方、主ぜんまいの外端はがっちり固定されているわけではありません。

手巻きの場合は、多くが香箱内壁に切り込み（切り欠き）が作られていて、主ぜんまいの外端がひっかかるようになっています。

自動巻きの場合は、多くが香箱の内壁にぴったり押さえつけられた状態になっています。

主ぜんまいが巻かれた状態では、香箱内壁に主ぜんまいの外端が薄く巻かれ、残りの主ぜんまいは中心の香箱真にきっちり巻き付いています。

主ぜんまいがほどけるとどんどん内壁側に巻き取られていき、その衝撃で香箱車自体がクルクル回ります。

 

 

出典：https://www.seiko-watch.co.jp/

香箱自体が歯車になっていることを前述しましたが、香箱車を1番車と呼び、それから分針が取り付けられた2番車、3番車、4番車までを輪列と呼びます。

この歯車が連なる輪列が腕時計を動かすエネルギーを作りだし、伝えるパーツです。

ちなみに、香箱の中心にある香箱真ですが、よく見ると香箱自体とはくっついていません。そのためスムーズにくるくる回ることができるのです。

香箱車が回ることで生み出されるエネルギーをトルクと呼び、腕時計の針などを動かす原動力となります。

主ぜんまいの分量ですが、以前は香箱内の約半分の体積がちょうどよいとされてきました。

しかし最近では技術の発達によりもっと長い主ぜんまいが格納されるようになってきています。

それも、腕時計が昔よりずっと長く動き続けられるようになった仕組みのひとつです。

次に、機械式腕時計の主ぜんまいが巻き上げられる仕組みをご紹介しましょう。

機械式腕時計には手巻きと自動巻きがあり、違いは主ぜんまいの巻き方です。

手巻きの場合は主にリューズを巻くことで、内部の主ぜんまいが巻かれます。

自動巻きの場合は、ムーブメントに取り付けられたローターが腕の動きによって回転し、自動的に主ぜんまいを巻いてくれます。

ローターは右から回転しても左から回転しても主ぜんまいが巻かれる「両巻き」と、片側いずれかで巻き上げる「左巻き」「右巻き」があります。

ロレックスやグランドセイコーなどは、現行モデルで両巻きを採用しています。

パテックフィリップやブレゲ、ジャガールクルトなどは片巻きです。

いずれが優れているということはなく、各社が効率よく巻き上げるローターを開発しているので、両巻き・片巻きはあまり効率には関係しないと言われています。

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ただし、左巻きと右巻きが問題になる時も！

使わない時計を自動的に巻き上げてくれるワインディングマシーンにセットする際、マシーンの回転プログラムとお手持ちの時計の巻き上げ方向をそろえる必要があります。

その際は、巻き上げ方向とワインディングマシーンの方向をよくチェックしてから、セットしてください。

ほとんどの時計において、主ぜんまいは香箱に収められているため、まず見ることはできません。

しかしブルガリのオクト フィニッシモ スケルトン パワーリザーブはスケルトンの香箱が用いられており、主ぜんまいが見える非常に珍しい時計です。

②歴史

ぜんまいの歴史と時計の歴史は切り離すことができません。

ぜんまいが14世紀末のヨーロッパで使われるようになったきっかけが、ぜんまい式の時計なのです。

15世紀より以前の時計は、錘によって動く重錘式の時計が一般的でした。

しかし、時計業界に錠前職人たちが参入してきたことで、錘と振り子で構成される伝統的なホールロックに大きな革命が起こります。

 

中世ヨーロッパでは、錠前職人が次第に芸術的で手の込んだ錠前を作るようになり、だんだん時計のような緻密な機械も手掛けるようになったと言われています。

錠前にばねが使用されていたことで、時計にも自然とばねが使用されるようになりました。

それまでの錘と振り子で構成されるホールロックは持ち運びが困難でしたが、ばねぜんまいが使用されるようになってから時計が携帯できる道具になったのです。

ぜんまい式時計は15世紀初め頃までに初めて作られたとされ、使用されているぜんまいは鋼でできていました。

巻き切った状態でもあまり長い時間動かず、1日に2回巻かなければならないこともあったそうです。

現存の最も古いぜんまい時計は、ドイツのニュルンベルクにあるゲルマン博物館に所蔵されている、ブルゴーニュ公フィリップ3世に贈られた1430年製のものです。

1430年に贈られたぜんまい時計は金色のお城のような装飾で、高い技術が用いられており、15世紀半ばにはすでにぜんまい時計に関する技術は円熟しつつあったと考えられます。

 

それを裏付けるように、16世紀初頭に現れたニュルンベルクの時計職人、ピーター・ヘンラインが手掛けた懐中時計は、40時間も動いたと文献に残っています。

ぜんまいの歴史は腕時計の歴史とご紹介しましたが、それはぜんまいの素材の歴史でもあります。

初期の鋼ぜんまいは大変切れやすく、破損の多いものでした。しかも磁気にとても弱く、温度による変形という影響も深刻な問題でした。

さらに19世紀までは時計のぜんまいをすべて手作業で作って正確に巻き、香箱に収めており、その工程は非常に手間がかかる大変な作業でした。

19世紀に入ると産業革命による技術の進歩にも後押しされ、時計のさまざまな部品が大量生産できるようになってきます。

そして、それまで劣化が激しい鋼で作られていたぜんまいに、素材の革命が起こったのです。

 

1896年には、スイスの物理学者チャールズ・エドワード・ギョームが、鉄にニッケルを36％混ぜる新合金「インバー」を開発します。

インバーは変形しない鋼という意味を持つ名で、ギョーム博士はこの研究によってノーベル物理学賞を受賞しました。

鋼で作られたぜんまいには、弾性の低下による「へたり」という問題がありました。

変形しない鋼「インバー」が携帯用の機械式時計に与えた影響は大きく、ぜんまいの素材の研究がさかんに行われるようになります。

1919年には、インバーにクロムを12％加え、温度変化によるひずみが小さい特徴をもつ「エリンバー」が開発されます。

1933年には新合金であるステンレス合金、ニヴァロックスが開発され、温度変化による変形や酸化のないこの合金は、今もぜんまいの素材として使用されています。

またこの時期に、鋼が素材の中心だったぜんまいが、エリンバー合金系の素材へとほとんど移り変わりました。

そして日本の金属物理学者で東北大名誉教授だった増本量博士により、解析が遅れていた金属「コバルト」の特性が解明されます。

増本博士はその研究をさらに進め、エリンバーにコバルトを加えた恒弾性合金コリエンバーを開発、セイコーが時計用のぜんまいに採用しました。

インバー・エリンバーの開発により鉄から合金へと進化したぜんまいの歴史は、コリエンバーの開発以降、さらなるスペックを求めて新たな方向へと進み始めます。

1997年には温度変化による変形や酸化などを攻略したぜんまいが、どうしても乗り越えられなかった壁「耐磁性」にも革新が起こりました。

それまで最も優れたぜんまい素材だったニヴァロックス1の耐磁性を強化させた新素材、アナクロンが開発されたのです。

日本のセイコーでは、コバルトやニッケルのほか、モリブデンや他の金属を合わせた合金、スプロン510が使用されています。

 

腕時計に「ぜんまい」は二つある？

さて、最初にも触れましたが、腕時計には「ぜんまい」と呼ばれるパーツが2種類あります。

今回の記事で取り上げているものは「主ぜんまい」、もうひとつは「ヒゲゼンマイ」と呼ばれています。

 

主ぜんまいは腕時計全体を動かすトルクを生み出す、エンジンです。

ヒゲゼンマイはテンプ・ガンギ車・アンクルなどによって構成される、調速機・脱進機という仕組みの中に組み込まれているパーツのひとつです。

ヒゲゼンマイが巻かれた調速機と脱進機は、主ぜんまいが勝手にほどけてしまわないよう、スピード調整をするとともに、腕時計の精度をキープするという役割を担っています。

 

出典：https://www.breguet.com/

ヒゲゼンマイはテンプという特殊なリングの中心に蚊取り線香のような形で巻かれており、左右に高速回転することで、振り子と同じ等時性を生み出します。

ヒゲゼンマイは香箱を持たないため、外から見ることも可能です。

特にスケルトン・ハーフスケルトン・バックスケルトンなどの腕時計では、ヒゲゼンマイが巻かれたテンプがクルクル回る様子を見せていることが多く、腕時計の心臓部と呼ばれています。

主ぜんまいがリューズやローターで巻かれることに対し、ヒゲゼンマイは4番車と接しているガンギ車という特殊な歯車と、ハンマーの役割をするアンカーによって回転します。

ヒゲゼンマイは髪の毛よりも細いため、その名がつきました。

腕時計には欠かせない主要な2種類のぜんまいを区別するべく、主動力を生み出す方を主ぜんまい、精度を守る心臓部をヒゲゼンマイと呼んでいます。

ヒゲゼンマイも主ぜんまい同様、温度変化による変形や帯磁との闘いなので、素材も主ぜんまいと同じように進化し、シリコン時代を迎えつつあります。

外から見えやすいためヒゲゼンマイが時計の主要な「ぜんまい」と勘違いされやすいのですが、腕時計には重要なぜんまいが2種類あるのです。

現代の時計業界スタンダード「ロングパワーリザーブ」の秘訣はぜんまいにあり！

現代の時計業界では、ロングパワーリザーブの腕時計がスタンダードとなっています。

パワーリザーブとは、主ぜんまいを完全にまいた状態で、動き続けることができる時間のことです。

現代ではさまざまな方法が編み出され、3日間のパワーリザーブがひとつの目安になっています。

デイリーユースしている腕時計なら、金曜日の夜に腕時計を外してから月曜日の朝に身につけるまで、3日間のパワーリザーブがあれば動いています。

パワーリザーブのカギを握っているのは、すべての動力源となる主ぜんまいです。

3日間＝72時間のパワーリザーブを可能にするには、さまざまな工夫が必要になります。

主ぜんまいは、巻かれる部分の幅と厚み、長さがパワー、つまりトルクに大きく関係します。

ぜんまいの持つ特性をまとめてみました。

 

 

主ぜんまいが長いほどパワーリザーブが長くなるため、各ブランドは香箱を2つ3つと増やしたり、巨大化させたりして主ぜんまいを長くさせてきました。

一方で、近年では他の特殊技術を用いてロングパワーリザーブを実現させているブランドも増えています。

長い主ぜんまいは6mを超えますが、たった86cmの主ぜんまいで192時間のパワーリザーブを誇るクロノグラフムーブメントも存在します。

ちなみに、トルクは強い方が長時間動いて良いのかというと、それも異なります。

トルクが強すぎると腕時計の大敵である摩耗が起きやすくなり、パーツの破損が速くなってしまうのです。

そのためパーツの摩耗を防ぐべく、基本的にはトルクはできるだけ弱く、その分輪列など他の部品の摩擦抵抗を小さくして長く持たせるという方向で、調整が行われます。

またロングパワーリザーブの腕時計には、パワーリザーブインジケーターという「パワーリザーブの残量がわかる表示」がついていることが少なくありません。

それでは、驚きのロングパワーリザーブを持つ機械式時計を見てみましょう。

 

ランゲ31

出典：https://www.alange-soehne.com/ja/node/889

なんと31日間、744時間のパワーリザーブを誇る腕時計です。

1.85mの長さの主ぜんまいを2本用意することで、1か月間のパワーリザーブが可能になりました。

 

パネライ ラジオミール 10デイズ GMT オートマティック アッチャイオ PAM00550

出典：https://www.panerai.com/be/en/collections/boutique-special-editions/lisbon/pam00550-radiomir-10-days-gmt-automatic-acciaio—47mm.html

パネライには8デイズ、つまり8日間のパワーリザーブを備えた時計もあります。

しかしラジオミール 10デイズ GMT オートマティック アッチャイオ PAM00550は、10日間のパワーリザーブを誇ります。

ムーブメントにはなんと3つもの香箱を有しており、10日間という超ロングパワーリザーブを生み出すことに成功しました。

またパワーリザーブが水平型という点も、希少性があって人気のポイントです。

 

ウブロ クラシックフュージョン 516.NX.1470.LR

香箱を2つ持つマニュファクチュールムーブメント、HUB1601を搭載して、8日間のパワーリザーブを可能にしたタイムピースです。

文字盤には10時位置にパワーインジェクターが搭載されています。

 

 

IWC ポートフィノ IW510102

IWC ポートフィノ IW510102 ハンドワインド 8DAYSは、IWCが誇るキャリバー59000シリーズを搭載した、8日間のパワーリザーブを持つタイムピースです。

実際は9日間のパワーリザーブですが、エネルギーを使い果たしてしまうと精度をはじめ、さまざまな機能のパフォーマンスが下がる恐れがあります。

そのため、IWCキャリバー59000シリーズは、1日分のエネルギーを蓄えたまま、正確に192時間（8日間）で自動的に止まるようになっています。

またIWCキャリバー59000シリーズは、香箱を複数持たず、1本の主ぜんまいでこのパワーリザーブをたたき出しています。

しかも長さはたった86cm！驚異的な力を発揮する、驚きのパワーを持つ主ぜんまいなのです。

 

グランドセイコー ヘリテージコレクション SLGH005「白樺」

出典:https://www.grand-seiko.com/jp-ja/special/whitebirch/slgh005/

美しい文字盤で知られるグランドセイコーの「白樺」は、グランドセイコーの現在における最高峰と名高いムーブメント、キャリバー9SA5を搭載しています。

キャリバー9SA5はツインバレルと呼ばれる2つの香箱を搭載、香箱自体と輪列の摩擦による負担を減らす仕組みで、80時間のパワーリザーブを可能にしています。

 

H.モーザー ベンチャー スモールセコンド XL　2327-0407

出典：https://www.h-moser.com/ja/

H.モーザーは、マニュファクチュールメゾンとして近年人気を呼んでいるブランド。

そのシンプルな文字盤の美しさに惹かれる方は少なくありません。

H.モーザーのアイコニックなモデル、ベンチャーのスモールセコンドは、文字盤にスモールセコンドを置きながらも、ミニマルで優美なスタイルを崩さない、気品漂うウォッチです。

しかも72時間のパワーリザーブが可能なマニュファクチュールムーブメントを搭載しています。

さらにシンプルな文字盤に余計なものを置かないよう、パワーリザーブインジケーターはなんとスケルトン仕様の裏面、ムーブメント上に設置されているという徹底ぶりです。

 

パワーリザーブは主ぜんまいだけで決まるものではなく、優れた脱進機・調速機やムーブメントの素材、設計そのものなどによって大きく変化します。

しかし主ぜんまいがパワーを生み出す根源であることには、変わりありません。

香箱の大きさはだいたい1cm前後。本当に小さな円筒の中に長い主ぜんまいが凝縮して巻き込まれ、緻密な腕時計を長時間にわたり正確に動かし続けているのです。

 

まとめ

主ぜんまいは腕時計にとって、テンプと並ぶもうひとつの心臓。腕時計のエンジンです。

ほんの小さな香箱車の中にギッチリ巻かれて入っているため、外から見えることはまずありません。

それでも、腕時計を動かし続け、クロノグラフなどの機能を働かせ、脱進機を機能させて精度を上げる、すべてのエネルギーを生み出しているのです。

主ぜんまいはギュッと押し込められ、ほどけたり強く巻かれたりを繰り返すため、多大なテンションがかかり続けるパーツでもあります。

常に働き続ける縁の下の力持ちであり、何か故障があれば時計全体に影響が及びます。

オーバーホールやメンテナンスをきちんと受けて、ケアしてあげてくださいね。