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ロバート・スターリング | |
|---|---|
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| 生まれる | 1790年10月25日 メスベン、パースシャー、スコットランド |
| 死亡 | 1878年6月6日（87歳） スコットランド、イースト・エアシャー、ガルストン |
| 母校 | エディンバラ大学 |
| 職業 | エンジニア |
| 子供たち | パトリック・スターリングとジェームズ・スターリングを含む7人 |
| エンジニアとしてのキャリア | |
| 機関 | エディンバラ大学 グラスゴー大学 |
| プロジェクト | スターリングエンジン |
ロバート・スターリング（1790年10月25日 - 1878年6月6日）は、スコットランドの牧師、技術者であった。彼はスターリングエンジンを発明し、2014年にスコットランド工学殿堂入りを果たした。
若いころ
ロバート・スターリング[1]は、スコットランドのパースシャー州メスベン村の近くにあるクロッグ農場で生まれました。[2]スターリング家のダブレーン側の一員であるロバートは、パトリックとアグネス・スターリングの息子として生まれました。[3]彼はパトリックとアグネスの8人の子供のうちの1人でした。[3]
彼の祖父は脱穀機の発明で最もよく知られているマイケル・スターリングである。[2]ロバートの父パトリックもまた、工業用農業機器の実験と革新に時間を費やした。[2]
ロバートは父や祖父と同じく、生まれつき工学の才能があったが、牧師になることを夢見て、1805年15歳でエディンバラ大学に入学し、神学を学んだ。 [2] [4]スターリングの将来の工学分野で重要な役割を果たすことになる兄のジェームズも、14歳でエディンバラ大学に入学した。[4]
彼はエディンバラ大学で学業を終え、1809年11月にグラスゴー大学に進学した。キース・レイドラーによれば[5] 、彼はそこで古典、哲学、神学、数学を学んだが、科学はほとんど学ばなかったと思われる。[2] [4] 1814年、彼はエディンバラ大学に戻り、最後に神学を学んだ。[4]
ロバートは1816年にダンバートン長老会からスコットランド国教会で説教する許可を得た。1816年9月、ポートランド公爵の委員はスターリングにキルマーノックのレイ・カーク教区の副牧師の称号を与えた。[2] [6]最終的に1824年2月、スターリングは近くのガルストン教区教会の牧師に任命され、1878年まで牧師として活動した。[7]
1819年7月、ロバート・スターリングはジェーン・ランキンと結婚した。[3]二人の間には5人の息子と2人の娘の計7人の子供が生まれた。[2]
工学と科学
歴史
ロバート・スターリングは熱風エンジンの父の一人とみなされている。スターリング以前に空気エンジンを作ろうとした人はほとんどおらず、ギヨーム・アモントンが1699年に初めて実用的な熱風エンジンを作った。[8]
アモントンの次には1807年にジョージ・ケイリーが発明した。ケイリーのエンジンは、火を囲むタイプのもので、火格子の下に送り込まれた空気が燃焼を維持するのに十分な量で供給されるが、空気の大部分は火の上に入り、加熱されて膨張する。その空気全体が燃焼生成物とともにピストンに作用し、作動シリンダーを通過する。操作は単純な混合のみであるため、金属の加熱面は必要なく、加熱される空気が直接火と接触する。[9]
スターリングは 1816 年に空気エンジンの最初の特許を取得しました。スターリング空気エンジンの原理はケイリーのものと異なり、ケイリーのエンジンでは空気が炉を通り抜けて排出されますが、スターリングのエンジンでは空気は閉回路で作動します。発明家はこれに最も注意を払いました。1818 年にエアシャーの採石場で水を汲み上げるために作られた 2 馬力のスターリング熱風エンジンは、しばらくは作動し続けましたが、不注意な作業員がヒーターを過熱させてしまいました。この実験により、発明家は、得られる作動圧力が低いため、エンジンは当時需要のなかった小さな動力にしか適応できないことがわかりました。[10]
スターリングの 1816 年の特許も、再生器の前身である「エコノマイザー」に関するものでした。この特許 (#4081) では、「エコノマイザー」技術と、そのような技術を使用できるいくつかの用途について説明しています。そこから、熱風エンジンの新しい配置が生まれました。1818 年に、エアシャーの採石場から水を汲み上げるために 1 つのエンジンが製造されましたが、技術的な問題により、エンジンはしばらく放棄されました。[11]
スターリングは1827年に兄のジェームズとともに2番目の熱風エンジンの特許を取得しました。彼らは設計を反転させて、ディスプレーサーの熱い端が機械の下にくるようにし、圧縮空気ポンプを追加して内部の空気を約20気圧まで圧力を高めることができました。[12]
スターリング兄弟のすぐ後には、1828年にパーキンソンとクロスリー、1829年にアーノットが続きました。[13] [14]これらの先駆者たちは、ジョン・エリクソン[15]も加えて、熱風エンジン技術と蒸気エンジンに対するその大きな利点を世界にもたらしました。彼らはそれぞれ独自の技術を持っており、スターリングエンジンとパーキンソンとクロスリーのエンジンは非常に似ていましたが、ロバート・スターリングは再生熱交換器の最初の例である再生器を発明したことで際立っていました。
パーキンソンとクロスリーは、大気よりも密度の高い空気を使用するという原理を導入し、同じ範囲でより強力なエンジンを実現しました。ジェームズ・スターリングは、有名なダンディーエンジンを製作する際に、同じアイデアを採用しました。[16]
1827年のスターリング特許は、1840年のスターリング第3特許の基礎となった。[17] 1827年の特許に対する変更は軽微だが重要なものであった。この第3特許によってダンディーエンジンが誕生した。[18]
ジェームズ・スターリングは1845年に土木技術者協会で彼のエンジンについて発表した。[19]この種の最初のエンジンは、さまざまな改良を経て効率的に構築され、加熱され、シリンダーの直径が12インチ（約30cm）、ストロークの長さが2フィート（約61cm）、1分間に40ストロークまたは回転（40rpm）でした。このエンジンは、ダンディー鋳造会社の工場のすべての機械を8〜10か月間動かし、以前は1分間に1フィートあたり70万ポンド（約21HP）を持ち上げることができることが確認されていました。
このパワーでは作業に不十分だと判断したダンディー鋳造会社は、シリンダーの直径が 16 インチ (約 40 cm)、ストロークが 4 フィート (約 1.20 m)、1 分間に 28 ストロークの 2 番目のエンジンを設置しました。このエンジンは、現在 2 年以上連続稼働しており、鋳造所の作業を最も満足のいく方法でこなしているだけでなく、約 1,500,000 ポンド (約 45 HP) を持ち上げられる程度までテストされています (3 番目のムーバーの摩擦ブレーキを使用)。
この場合、1 馬力あたり 1 時間あたり 2.7 ポンド (約 1.22 kg) の消費量となりますが、エンジンが完全に負荷されていない場合、消費量は 1 馬力あたり 1 時間あたり 2.5 ポンド (約 1.13 kg) を大幅に下回ります。この性能は、効率が約 10% だった最高の蒸気エンジンのレベルでした。ジェームズ スターリング以降、このような効率はエコノマイザー (または再生器) の使用によってのみ可能になりました。
熱風エンジン
ロバート・スターリングの最も有名な発明は、現在スターリングエンジンと呼ばれている熱機関である。1816年、スターリング兄弟は、彼らが発明した熱エコノマイザーという装置の特許をスコットランドとイングランドの両方で申請した。この発明の機能は、その機構を通して空気が循環するときに熱を蓄え、放出することであった。これは、エネルギーを蓄え、放出する方法として蒸気を使用するほとんどの熱機関とは異なっていた。[20]
キルマーノックにいる間、彼は別の発明家であるトーマス・モートンと協力し、モートンはスターリングの研究のために作業場を提供した。[21] 1818年までにスターリングはこのヒートエコノマイザーをピストンエンジンに組み込み、当時主流だった蒸気エンジンとは対照的に、空気で動く密閉サイクル熱機関を作り上げました。この改良版の熱機関は採石場から水を汲み上げるのに使用されました。[22]スターリングの熱機関はうまく動作しましたが、当時入手可能なより弱い金属によって制限されていました。使用された材料が脆弱だったため、空気容器は最終的に加熱された空気の高圧によって押しつぶされました。[23]
1824年、スターリングはエコノマイザ内の空気を分離することで熱機関の効率を改善しようとした。これは、空気機関のプランジャーを薄い金属板で作ることによって行われた。これは空気の流れを改善し、エンジンの加熱と冷却を改善するためだった。[24]このアイデアは特許を取得したが、最終的には熱機関の全体的な効率を改善することには失敗した。[25]
1840年、スターリングは耐久性を高めるための新たな試みとして設計を変更した後、熱機関の別の特許を取得しました。スターリングが加えた改良には、熱い空気がエンジンの冷たいセクションに移動する通路にロッドまたはプレートを追加することが含まれていました。これらの表面があることで、エンジンの熱いセクションからエンジンの冷たいセクションに移動する空気を低い温度に冷却することができました。さらに、スターリングは隙間を密閉し、エンジンからの空気の漏れを最小限に抑えるために、ピストンロッドの周りにカップ状の革のカラーを追加しました。[26]これらの改良を開発した後、スターリングはダンディーで管理していた鉄鋳造所で使用するためにこれらの熱機関を2つ製造しました。[25]これらの空気エンジンの1つは1843年3月に始動し、1845年12月に空気容器が故障するまで稼働しました。空気容器の故障は、エンジンが稼働している高温に金属が耐えられなかったためであると考えられます。空気容器は数回交換された後、1847年にスターリングがダンディー鉄鋳物工場を去った後、空気エンジンは解体されました。[27]
1876 年、ロバート スターリングはヘンリー ベッセマーの新しい発明である鋼鉄製造のためのベッセマー法の重要性を認める手紙を書きました。スターリングは、新しい鋼鉄が空気エンジンの性能を向上させるだろうと楽観的でした。
ロバート・スターリングの熱風エンジン開発の動機の1つは安全性だった。彼のエンジンは、当時の蒸気エンジンよりも故障がはるかに少なく、効率も高くなるように設計された。[2]スターリングエンジンは現在ではほとんど使用されていないが、その永久運動能力はロスアラモス国立研究所やNASAなどの研究機関の関心を引き続けている。[2]
個人の生と死
1819年7月10日、スターリングはキルマーノックでジェーン・ランキンと結婚した。二人の間には7人の子供が生まれた。[28] [29]
- パトリック・スターリングは1820年6月29日に生まれ、機関車技師になった。
- ジェーン・スターリング、1821年9月25日生まれ、主婦
- ウィリアム・スターリングは1822年11月14日に生まれ、南米で土木技師および鉄道技師となった。
- 1824年12月16日に生まれたロバート・スターリングは、ペルーで鉄道技師になった。
- 1828年10月12日生まれのデイヴィッド・スターリングは、エアシャーのクレイギーの牧師になった。
- 1835年10月2日生まれのジェームズ・スターリングは機関車技師になった。
- アグネス・スターリングは1838年7月22日に生まれ、芸術家となった。
ロバート・スターリング牧師は1878年6月6日にイースト・エアシャーのガルストンで亡くなった。[30] 彼はガルストン墓地に埋葬されており、2014年12月に公募により、荒廃していた元の墓石の代わりに新しい墓石が建てられた。2015年5月3日日曜日に再奉納された。[29]
栄誉
1840年1月11日、スターリングは牧師としての優れた功績によりセント・アンドリュース大学から神学博士号を授与された。[31] [29] [32]
2014年10月3日、スターリングはスコットランド工学殿堂入りを果たした。[32] [33]
参照
参考文献
- ^ 「ロバート・スターリングの生涯」hotairengines.org。
- ^ abcdefghi ハワード、ブロムバーグ (2010)。歴史に残る偉大な人生: 発明家と発明。セーラム・プレス。pp. 1037–1039。ISBN 978-1-58765-522-7。
- ^ abc Sier, Robert (1995). Rev Robert Stirling DD . エセックス: LA Mair. p. 2. ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ abcd シア、ロバート (1995)。ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 8.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ レイドラー、キース・J. (1993)。『To Light such a Candle』オックスフォード大学出版局、24ページ。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 10.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ ロバート・シーア (1995)。ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 20.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ 「アモントンズ ファイア ホイール」. hotairengines.org .
- ^ 「Cayley 1807 エアエンジン」。hotairengines.org。
- ^ 「スターリング1816熱風エンジン」hotairengines.org。
- ^ 「スターリング1816熱風エンジンの特許」hotairengines.org。
- ^ 「スターリング1827熱風エンジン」hotairengines.org。
- ^ 「パーキンソン＆クロスリー密閉サイクルエンジン」hotairengines.org。
- ^ 「アーノット空気エンジン」hotairengines.org。
- ^ 「エリクソン熱量エンジン」hotairengines.org。
- ^ 「ダンディー・スターリング・エンジン」hotairengines.org。
- ^ 「スターリングダンディーエンジンの特許」hotairengines.org。
- ^ 「ダンディー・スターリング・エンジンのレビューと議論」hotairengines.org。
- ^ 「1845年6月10日にジェームズ・スターリングが土木技術者協会に提出した1842年型スターリングエンジン - 全文と解説」hotairengines.org。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 58.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 16.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 73.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ トレビノ、マルセラ (2013)。エネルギー百科事典。セーラム・プレス社。pp. 1185–1186。ISBN 978-0-470-89439-2。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 79.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ ab マースデン、ベン（2004）。オックスフォード国立人名辞典。オックスフォード大学出版局。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 83.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 93.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ 「ロバート・スターリング」。ElectricScotland.com。2009年5月18日。 2012年6月18日閲覧。
- ^ abc 「ロバート・スターリング」。KiRKニュース。ガルストン教会スコットランド教区。2015年。2018年6月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年8月15日閲覧。
スターリングサービスリンク
- ^ カーライル、エドワード・アーヴィング（1898年）。。リー、シドニー（編）著。英国人名辞典。第54巻。ロンドン：スミス・エルダー社、383ページ。
- ^ ロバート・シーア (1995).ロバート・スターリング牧師 DD。エセックス：ロサンゼルス・メア。 p. 24.ISBN 0-9526417-0-4。
- ^ ab 「ロバート・スターリング牧師（1790-1878）」。スコットランド工学殿堂。 2015年8月15日閲覧。
- ^ 「メディア報道の選択」。スコットランド工学殿堂。2014年10月4日。 2015年8月15日閲覧。