デイビーランプ

デイビーランプは、可燃性雰囲気で使用される安全ランプで、1815年にハンフリー・デイビー卿によって発明されました。^{[1]メッシュスクリーン内に炎が封入された}芯ランプで構成されています。炭鉱で使用するために開発され、メタンやその他の可燃性ガス（耐火ガスまたは鉱山ガス）の存在による爆発の危険性を軽減しました。

ドイツ鉱山局に勤務していたドイツの博学者アレクサンダー・フォン・フンボルトは、鉱夫たちの健康と福祉に関心を持ち、ある種の呼吸器と「さまざまな状況での使用に適した構造の異なる4つのランプ」を発明した。呼吸器は有害なガスの吸入を防ぎ、鉱夫に良い空気を供給するためのもので、ランプは最も可燃性の高い種類の火の蒸気でもガスに点火することなく燃えるように作られていた。これらはデイビーの後の発明の先駆けであり、鉱夫たちによって頻繁に利用された。^[2]

デイビーの発明に先立って、ビショップウェアマスのアイルランド人医師ウィリアム・リード・クラニーが1813年5月に王立協会で論文を発表していた。クラニーのより扱いにくい安全ランプはヘリントン工場でテストされ、彼は王立芸術協会からメダルを獲得した。^[3]

科学的な知識がなかったにもかかわらず、機関工ジョージ・スチーブンソンは、ランプの炎が通らない小さな穴から空気が入るランプを考案した。デイビーが王立協会に設計を提出する1か月前に、スチーブンソンはキリングワース炭鉱からランプを持ち出し、燃えるガスが噴出している亀裂の前にかざして、2人の証人に自作のランプを披露した。^[4]

金網ふるいを備えたデイビーランプの最初の試験は、 1816年1月9日にヘバーン炭鉱で行われた。 ^[5]安全ランプに関する彼の発見とさまざまな提案を記したデイビーからの手紙（彼はそれを非公開にするつもりだった）は、1815年11月3日のニューカッスルでの会合で公表され、^[6]ランプについて説明した論文は、11月9日にロンドンで開催された王立協会の会合で正式に発表された。^[7]この功績により、デイビーは協会のラムフォードメダルを受賞した。デイビーのランプは、炎が金網のスクリーンによって囲まれている点でスティーブンソンのものと異なっていたが、スティーブンソンのプロトタイプのランプは、ガラスシリンダーの中に穴のあいたプレートが入っていた（デイビーの王立協会の論文で、彼が好んだ解決策の代替として言及された設計）^[7]デイビーは発明に対して2,000ポンド相当の銀貨を与えられた（資金は公募で集められた）。一方、スティーブンソンはデイビーからアイデアを盗んだと非難された。なぜなら、完全に開発された「ジョーディランプ」は、デイビーが王立協会で論文を発表するまでスティーブンソンによって実証されておらず、以前のバージョンは実際には安全ではなかったとされたからである。^{[6] [8] [a]}

スティーヴンソンを支持するために集まった地元の調査委員会は、彼がジョーディランプを発明するために別個に働いていたことを示し、彼の無罪を証明し^[10]、彼のために1,000ポンドの寄付金を集めた^[11] 。 デイビーと彼の支持者たちは彼らの調査結果を受け入れることを拒否し、スティーヴンソンのような無学な人間がどのようにしてその解決策を思いついたのか理解しようとしなかった。スティーヴンソン自身、誤った理論に基づいて実用的な解決策にたどり着いたことを率直に認めた。 ^[11] 1833年、庶民院の委員会は、スティーヴンソンも安全ランプを発明したという同等の権利があると判断した^[11] 。デイビーは死ぬまで、スティーヴンソンが自分のアイデアを盗んだと主張し続けた。スティーヴンソンのランプはほぼ​​北東イングランドでのみ使用され、デイビーのランプは他のあらゆる場所で使用された。この経験から、スティーヴンソンはロンドンを拠点とする理論的、科学的専門家に対する生涯にわたる不信感を抱くようになった。^{[12] [b]}

このランプは芯のランプで、炎はメッシュスクリーンの中に閉じ込められています。スクリーンは炎の防止器として機能します。空気（および存在する可燃性ガス）は燃焼をサポートするのに十分な程度メッシュを自由に通過できますが、穴が細かすぎるため、炎がメッシュを伝わってメッシュの外側にある可燃性ガスに引火することはありません。デイビーランプは石油またはナフサ（ライター用液体）を燃料としていました。^[13]

ランプはガスの存在を検査する手段にもなった。可燃性ガス混合物が存在する場合、デイビーランプの炎は青みがかった色で高く燃えた。ランプには炎の高さを測る金属ゲージが付いていた。鉱夫たちは安全ランプを地面近くに設置して、二酸化炭素などの空気より密度が高く、そのため鉱山の窪みに集まるガスを検知できた。鉱山の空気が酸素に乏しい場合（窒息性ガス）、ランプの炎は消える（黒煙またはチョークドランプ）。メタン空気の炎は酸素含有量が約 17% になると消える（それでも生命を維持できる）ため、ランプは不健康な大気を早期に知らせ、鉱夫たちが窒息死する前に脱出することができた。^[要出典]

1816 年、カンバーランド パケット紙は、ホワイトヘブンのウィリアム ピットでデイビー ランプのデモンストレーションを報じました。送風機に取り付けると、「... 効果は言葉では言い表せないほど素晴らしかった。最初は青い炎がランプの炎を覆うのが見え、次にシリンダー内で揺らめくような淡い炎が続き、その後すぐに燃焼ガスの炎が広がり、金網を完全に満たしました。しばらくの間、ランプの炎が燃焼ガスの炎を通して見えましたが、最終的には爆発することなく消えました。これ以上の満足のいく結果は望めませんでした...」^[14]この新聞の別の記者は、「このランプは鉱夫に絶対的な安全を提供します...ホワイトヘブン炭鉱の優れた換気とサー ハンフリーの貴重な機器の適用により、この幸運な発明により、これまでに発生した (気化) 水素の爆発による事故 (このような大規模な作業では比較的少ないものの) が回避されます」とコメントしました。^[14]

しかし、この予測は実現しなかった。その後30年間で、ホワイトヘブン炭鉱での爆発により137人が死亡した。^{[15] : 139}より一般的には、鉱山事故特別委員会は1835年に、デイビーランプの導入により鉱山事故が増加したと報告した。^{[11] : 130}このランプは、安全上の理由でそれまで閉鎖されていた鉱山やその一部の採掘を促した。^[16]たとえば、1835年には、ベンシャム炭層で採掘していたウォールセンド炭鉱で発生した爆発により102人の男性と少年が死亡した。この炭層は、その後の検死でジョン・バドルによって「危険な炭層で、作業状態を保つには最大限の注意が必要」と評され、デイビーランプでしか採掘できなかった。検死官は、1821年に発生した爆発で52人が死亡したことを指摘したが、鉱脈の採掘を続けることの賢明さに関する判断は陪審員の管轄外であると指示した。^[17]

伝統的に鉱夫たちは会社の店で自分のろうそくを購入していたため、ランプは所有者ではなく鉱夫たち自身によって用意されなければなりませんでした。鉱夫たちは依然として裸光によるより良い照明を好み、安全ランプのみの使用を要求する鉱山規則^{[15] ：139は}原則として厳格でしたが、実際には遵守も施行もされていませんでした。 1838年から1839年にかけてカンバーランド炭鉱で2件の事故が発生し、いずれも裸火による安全点検が原因であったため、児童雇用に関する王立委員会は、最初の事故から学ばなかったことと、「安全のためにデイビーランプを片手に持ち、危険を冒すかのように裸のろうそくをもう片方の手に持つ」という「さらなる不条理」の両方についてコメントした。これ以上の無思慮と愚かさは考えられない。そして、王国で最も裕福な石炭所有者2人の炭鉱でこのような経営が許されているのだから、資本も科学もない人間が炭鉱で何が起きても不思議ではない」^{[15] : 140}

事故増加のもう一つの理由は、ランプ自体の信頼性の低さでした。むき出しの金網は簡単に損傷し、たった一本のワイヤーが切れたり錆びたりすると、ランプは安全ではなくなります。科学的な証人によって実施され、委員会によって報告された研究は、デイビーランプは、非常に低い気流では安全ではなくなり、通常の歩行速度で通常の気流に逆らってデイビーランプを歩道に運ぶには、すきま風よけ（通常は取り付けられていない）が備えられている場合にのみ安全である、と示した。 ^{[18] : 13–17}また、委員会は、ランプが「通常かつ慎重に使用されていたときに事故が発生した。これらの出来事がどのように起こったかを語れる人は誰もいなかった。推測は、確実な知識の不足をまったく不十分に補ったが、ランプの不合理なテストに続いて起こるはずのことを証明する出来事が記録されている。そして、委員会は、その無知とそのメリットへの誤った信頼が、不当なリスクを伴うケースで、悲惨な結果をもたらしたと信じざるを得ない」と指摘した。^{[11] : 131}サウスシールズ委員会は、サウスシールズで行われた公聴会^[19]（サウスシールズのセントヒルダ鉱山での爆発を受けて）によって設置された機関である。 1839年^[20]の鉱山事故防止に関する調査では、北東部の鉱山の換気は全般的に不十分で、新鮮な空気の供給が不十分なため、爆発性ガス混合物が蓄積する余地が十分にあることが示されました。^{[18] : 28–36  [c]}その後の1852年の特別委員会もこの見解に同意し、デイビーランプの安全性に過度に依存していたため無視されていた鉱山の換気を改善することで（蒸気エジェクターの使用により。同委員会は特にファン換気を推奨しなかった）、可燃性ガス爆発を最も効果的に防止できると判断しました。^{[21] : viii}

しかし、デイビーランプが爆発性雰囲気での安全な照明であるだけでなく、可燃性ガスのレベルを測る装置でもあると理解すれば、デイビーランプとろうそくを併用する習慣は、まったく不合理なことではなかった。しかし、実際には、当時の労働環境においては特に、ランプからの警告が必ずしも時間内に気づかれるとは限らなかった。^[22]

そのため、1860 年の鉱山規制検査法では、炭鉱には、作業エリアが通常の状況下で作業に適した状態になるように、常に十分な量の換気を行い、有毒ガスを薄めて無害にすることが義務付けられました (通常安全な雰囲気が確保できないエリアは、「可能な限り」フェンスで囲む必要がありました)。また、使用前に安全ランプを正式に許可された人物が検査し、安全にロックすることが義務付けられました。^{[引用が必要]}

安全ランプは新品で清潔な状態であっても、照明が非常に弱く^[23]、19世紀後半に電灯が広く普及するまで、この問題は完全に解決されませんでした^{[24] 。}

デイビーランプの現代版はオリンピックの聖火リレーで使われてきました。シドニー、アテネ、トリノ、北京、バンクーバー、シンガポールユースオリンピックのリレーで使用されました。また、上海、パンアメリカン、中央アフリカのスペシャルオリンピックス、そして2012年ロンドン夏季オリンピックのリレーでも使用されました。^[25]

ランプは今でもマンチェスター大都市圏のエクルズ、^[26]、ウェールズ南部のアバーデア、^[27]、インドのコルカタで製造されています。^[28]

かつての炭鉱跡地に建てられた スタジアム・オブ・ライト（サンダーランドAFC）のチケット売り場の前には、デイビーランプのレプリカが設置されています。

2015年、デイビーの発明200周年にあたり、現在は鉱山博物館となっているウェールズのレクサムにある旧バーシャム炭鉱で、一般の人々がデイビーランプを持ち寄って鑑定するイベントが開催された。^{[29]スコットランドの}ニュートンレンジにあるスコットランド国立鉱山博物館も、発明200周年を祝った。^[30] 2016年、デイビーランプのプロトタイプが展示されている英国王立研究所は、この発明品を3Dスキャンしてリバースエンジニアリングし、仮想現実キャビネットを介してよりアクセスしやすいデジタル形式で博物館の来館者に提示することを決定した。一見すると従来の展示キャビネットのように見えるが、来館者が内部の仮想展示品を閲覧および参照するためのさまざまなオプションを備えたタッチスクリーンが備わっている。^[31]

• James, Frank AJL (2005). 「穴の大きさはどれくらいか?: 後期摂政時代のイングランドにおけるハンフリー・デイビーとジョージ・スティーブンソンによる鉱夫用安全ランプの発明における科学の実用化の問題」( PDF)。ニューコメン協会紀要。75 (2): 175–227。doi :10.1179/tns.2005.010。S2CID 111936569。 2019年9月27日時点のオリジナルより アーカイブ(PDF) 。

ウィキメディア・コモンズには、デービーランプに関連するメディアがあります。

• デイビーランプの原理を示す実験を紹介するポピュラーサイエンスのビデオ
• エドワーズ、エリックオックスフォード大学ピット・リバーズ博物館の鉱夫の安全ランプ
• ハンフリー・デイビーの略歴 Spartacus Educational
• マーティン ポリアコフ、マーティン ポリアコフ。「デイビーのランプ」。ビデオの周期表。ノッティンガム大学。