安全ランプ

安全ランプは、炭鉱など、空気中に石炭の粉塵や可燃性ガスがたまり、電気火花などで点火すると爆発する恐れのある場所で照明を提供する数種類のランプのうちの 1 つです。1900 年代初頭に効果的な電球が開発されるまで、炭鉱労働者は照明を提供するために炎ランプを使用していました。裸火ランプは炭鉱に溜まった可燃性ガスに点火して爆発を引き起こす可能性があり、安全ランプは炎を囲んで爆発性ガスに点火するのを防ぐように開発されました。鉱山での照明用の炎安全ランプは密閉された防爆型電灯に置き換えられましたが、ガスの検出には引き続き使用されています。

鉱山労働者は伝統的に、採掘中に遭遇するさまざまなガスをダンプと呼んできました。これは中低地ドイツ語のdampf（「蒸気」を意味する）に由来しています。^[1]ダンプはさまざまな混合物であり、歴史的な用語です。

• 耐火性ガス – 天然に存在する可燃性混合物、主にメタン。
• ブラックダンプまたはチョークダンプ – 酸素のない窒素と二酸化炭素。燃えるガスの完全燃焼によって形成されるか、自然に発生します。空気と接触した石炭はゆっくりと酸化し、使用されていない作業場が換気されていない場合、ブラックダンプの塊が発生する可能性があります。19世紀のいくつかの論文では、アゾチック エアとも呼ばれています。
• ホワイトダンプ - 石炭または燃えるガスの不完全燃焼によって生成されます。混合物には、有毒で爆発の恐れのある一酸化炭素が大量に含まれます。
• 悪臭ガス - 自然に発生する硫化水素およびその他のガス。硫化水素は非常に有毒ですが、臭いで簡単に検出できます。これと一緒に発生するその他のガスには、火気ガスまたは黒色ガスがあります。
• アフターダンプ – 火災ガスまたは石炭粉塵の爆発から発生するガス。黒ガスと白ガスがさまざまな割合で含まれており、窒息性、毒性、爆発性、またはこれらの組み合わせがあります。アフターダンプには悪臭ガスも含まれる場合があります。アフターダンプは爆発自体よりも爆発後の致死率が高い場合があります。

安全ランプが発明される前、鉱夫たちは裸火のろうそくを使用していた。そのため爆発が頻繁に発生した。例えば、イングランド北東部の炭鉱（キリングワース）では、1806年に10人の鉱夫が死亡し、1809年には12人が死亡した。1812年にはゲーツヘッド近郊のフェリングピットで90人の男性と少年が窒息死または焼死し、翌年には22人が死亡した。^[2]

ウッド 1853 は、鉱山の可燃性ガスの検査について説明しています。ろうそくは、余分な脂肪を取り除いて整えられます。ろうそくを片手で腕を伸ばして床の高さに持ち、もう一方の手で炎の先端以外を遮ります。ろうそくを持ち上げて先端を観察し、変化がなければ雰囲気は安全です。しかし、先端が青みがかった灰色に変わり、高さが増して細く伸びた点になり、さらに濃い青色になった場合は、可燃性ガスが存在します。^[3]可燃性ガスを検出すると、ろうそくを下ろし、そのエリアの換気またはシフト終了後の可燃性ガスの計画的な燃焼の準備を行います。^[4]ガスを燃焼させるには、火のついたろうそくを棒の先につけた男性が前に進み出ました。爆発が頭上を通過するように頭を下げていましたが、爆発が起こるとすぐに、爆発後のガスを避けるためにできる限り直立しました。正式には消防士として知られていましたが、防護服としてフード付きの服を着ていたことから、懺悔者や修道士とも呼ばれていました。防護服はよく湿らせたウールや革で作られていました。これは怪我や命の危険を伴う仕事でした。^[4]

気圧計が常用されるようになった頃は、気圧が低いと炭層から炭坑道に漏れ出す可燃性ガスが増える可能性があるので、気圧計を使って気圧が低いかどうかを判断していました。安全ランプが導入された後も、気圧計は重要な情報であり続けました。トリムドン グランジでは、圧力に関連する事故が発生しました。

十分な照明がないことが、眼振の主な原因だった。薄い炭層で作業したり、石炭を掘り下げたりする鉱夫たちは、窮屈な状況で横にならなければならなかった。つるはしは頭のてっぺんよりも高い位置まで水平に振られていた。狙いを定める場所を見るために（そして正確な打撃が求められた）、通常は上向きでやや横向きになる方向に目を凝らさなければならなかった。^[5]この凝りが、まず一時的な眼振を引き起こし、その後永久的な障害につながった。鉱夫がこの作業をやめれば軽度の眼振は自然に治るが、治療せずに放置すると、鉱夫は採掘を諦めざるを得なくなる。^[6]安全ランプから発せられる光のレベルが低いため、眼振の発生率が上昇した。^[7]

ヨーロッパやイギリスでは、微かな生物発光（燐光とも呼ばれる）を発する乾燥した魚の皮が使われていました。^{[4] [8] [9]}

1733年以前にカーライル・スペディング（1696-1755）が導入したフリントとスチールの製鉄所^[10]は、限られた成功しか収められなかった。^[11]スペディングの製鉄所の例は、スペディングが第4代準男爵ジェームズ・ローザー卿の炭鉱の管理者を務めていたホワイトヘブンの博物館で見ることができる。^[12]鋼の円盤​​がクランク機構によって高速回転する。円盤にフリントを押し当てると、火花が散り、薄暗い照明が灯った。^[12]これらの製鉄所は扱いが難しく、少年が操作することが多かった。少年の唯一の仕事は、鉱夫たちに明かりを提供することだった。 1784年にウォールセンド炭鉱で一連の爆発が起こるまで、火花は可燃性ガスに点火するにはエネルギーが不十分だと考えられていた。1785年6月に製鉄所の作業員が生き延びたさらなる爆発は、点火が可能であることを示した。^[13]

ウィリアム・リード・クラニーが作った最初の安全ランプは、ガラス窓の付いた金属ケースの中で燃えているろうそくに、一対のふいごを使って空気を水に送り込み、排気ガスを水から排出するものでした。ランプは垂直に立てておけば本質的に安全でしたが、光は弱かったです。ランプは重くて扱いにくく、人がポンプで継続的に動かす必要がありました。実用的には成功せず、クラニーはその後、デイビーランプとスティーブンソンランプを参考にして、後のランプの動作原理を変えました。^[11]

安全ランプは次の問題に対処する必要があります。

• 十分な光を与える
• 爆発を起こさないでください
• 危険な雰囲気を警告する

火が燃えるには、燃料、酸化剤、熱の 3 つの要素、つまり火の三角形が必要です。この三角形の要素を 1 つ取り除くと、燃焼は止まります。安全ランプは、火の三角形がランプ内部に維持され、外部に伝わらないようにする必要があります。

呼吸可能な空気には酸素が含まれており、安全ランプの存在意義は燃料 (燃焼ガスまたは石炭の粉塵) も含まれる空気中で動作することであるため、遮断しなければならない要素は熱です。安全ランプをうまく製造するための鍵は、空気 (必要な酸化剤) がランプに出入りできるようにしながら、熱の伝達を制御することです。

ランプから熱が逃げないようにするには、主に 3 つの経路が必要です。

• 排気ガスの対流、
• ランプ本体を通した伝導、および
• 入口を通って戻ってきた燃焼ガスを燃焼させる。

ジョーディ ランプでは、吸気口と排気口が別々になっています。吸気口の制限により、燃焼に必要な空気だけがランプを通過します。背の高い煙突は、使用済みガスを炎の上に閉じ込めます。燃焼ガスの割合が上昇し始めると、空気中の酸素が少なくなり、燃焼が減少または消滅します。初期のジョーディ ランプでは、煙突の上に単純な穴の開いた銅製のキャップが付いており、流れをさらに制限し、重要な使用済みガスが急速に逃げないようにしていました。後期の設計では、金属メッシュまたは金網が同じ目的で使用され、それ自体がバリアとしても機能しました。吸気口は、多数の細いチューブ (初期) またはギャラリー (後期) を通ります。ギャラリー システムの場合、空気は多数の小さな穴を通ってギャラリーに入り、金網を通ってランプに流れ込みます。チューブは流れを制限するとともに、逆流があれば冷却します。炎の前面は細いチューブ内をよりゆっくりと移動するため (スティーブンソンの重要な観察)、チューブはそのような逆流を効果的に止めることができます。

デービー方式では、金属製の金網が炎を取り囲み、上部にまで伸びてケージを形成します。炎は十分に目の細かいメッシュを通り抜けることができません。ごく初期のものを除き、デービーランプはすべて、ケージの上部が二重構造になっています。上昇する高温のガスは金網によって冷却されます。金属は熱を伝導し、それ自体が流入する空気によって冷却されます。ランプに入る空気に制限はありません。燃えるガスが存在する場合、金網を通り抜けてランプ自体の中で燃えますが、外部のガスに点火することはありません。ランプは危険な雰囲気の中でより明るく燃えるため、燃えるガスのレベルが上昇していることを鉱夫に警告する役割を果たします。クラニー構成では、炎の周りに短いガラス部分を使用し、その上に金網シリンダーを使用します。空気が吸い込まれてガラスのすぐ内側を下降し、ランプ中央の炎を通り抜けます。

ランプの外装は真鍮や錫メッキ鋼などの素材で作られており、岩に当たっても火花が出ません。^[14]

クラニーが最初のランプを披露してから数か月以内に、2 つの改良設計が発表されました。1 つはジョージ・スティーブンソンによるもので、後にジョーディ ランプと呼ばれるようになり、もう 1 つはサー・ハンフリー・デービーが発明したデービー ランプです。その後、クラニーは両方のランプの特徴を取り入れ、現代のすべての石油安全ランプの原型を作り上げました。

ジョージ・スティーブンソンは炭鉱業を営む一家の出身で、1804年までにキリングワース炭鉱の制動手としての地位を確保していた。彼は1806年と1809年の炭鉱での爆発の両方に立ち会っており、1810年までに機関手となり、地上と地下の両方の機械の責任者となった。^[15]炭鉱はガスの溜まる炭鉱で、スティーブンソンは1814年の火災消火作業を指揮した。1815年より前の数年間、彼はガスが噴出する送風機や亀裂について実験していた。彼は、煙突のランプが十分な上昇気流を作り出せるので、燃えるガスが煙突に浸透しないだろうと推論した。亀裂や通路での炎の速度をさらに観察した結果、空気を取り入れる細い管を備えたランプを設計した。

ハンフリー・デイビー卿は、フェリング爆発後の安全ランプの問題について検討するよう依頼されました。以前の実験者は、石炭ガス (主に一酸化炭素) を不適切に使用し、それが燃焼ガスと同じものだと信じていました。しかし、デイビーは坑道から採取した燃焼ガスのサンプルを使用して実験を行いました。実験化学者として、彼は炎が網を通過できないことをよく知っていました。彼の実験により、鉱山労働者のランプの適切なサイズと細かさを決定することができました。

デイビーは1816年に王立協会からラムフォードメダルと1,000ポンドを授与され、国内の炭鉱所有者からは2,000ポンドの賞金が授与された。 ^[16]また炭鉱所有者はスティーブンソンに100ギニー（105ポンド）を授与した。ニューカッスル委員会もスティーブンソンに募金で集められた1,000ポンドの賞金を授与した。^[17]クラニーは1816年に王立芸術協会からメダルを授与された。 ^[11]

デイビーランプとスティーブンソンランプはどちらも壊れやすかった。デイビーランプの金網は炭坑の湿った空気で錆びて安全ではなくなったが、スティーブンソンランプのガラスは簡単に割れて、炎が炭鉱の燃えやすいガスに引火する原因となった。スティーブンソンの後のランプ設計では、ガラスの破損を防ぐため金網スクリーンも組み込まれた。^[18]グレイ、ミューゼラー、マルソーのランプなどの開発では、複数の金網シリンダーを使用することでこれらの問題を克服しようとしたが、強化ガラスが利用可能になるまでガラスは問題のままだった。^[19]

安全ランプの不適切な使用は安全ランプの目的を果たさず、危険を招いた。ランプの炎が消えたとき、炭鉱夫はランプを開けて再点火したくなる。ランプを開けて地下のパイプに火をつける者もいた。[ ^20]これらの行為は両方とも厳しく禁じられていた。鉱夫は消えたランプを再点火するために、往復数マイルの距離を縦坑に戻ることが求められた。出来高払い制の労働者にとって、再点火にはおそらく1日の賃金の10%の費用がかかり、危険を冒すよう促された。鉱夫はまた、ランプを明るくするために網を損傷することもあった。^[21]危険な再点火（またはパイプに火をつけるためにランプを開けること）を防ぐために、19世紀半ば以降、特に1872年の法令以降は、鉱夫がランプを開けないようにロック機構をランプに取り付ける必要があった。 2つの方式があった。1つは坑口に置かれた特別な道具が必要で、もう1つはランプを開けると炎が消えるというものだった。後者の機構は、下のミューゼラー、ランダウ、イェイツのランプに見られる。このようなランプはプロテクターランプと呼ばれ、この言葉が社名として使われた。^[22]ランプ係は、火床に戻って初めてランプを開けて補充や点検を行うことができた。様々なロック機構が開発され、鉱夫たちはそれらを回避する方法を巧みに見つける傾向があった。各グループには点灯したランプがいくつか追加で付いてくるはずだったが、その数を制限することは坑夫にとって明らかに経済的なことだった。

これらのランプから発せられる光は乏しく（特にデイビーのランプはガーゼで遮られていて）、初期のランプはろうそくよりも明るさが弱かった。^[23]この問題は、1900年頃に電灯が導入され、1930年に電池式のヘルメットランプが導入されるまで解決されなかった。明るさが乏しかったため、鉱夫たちは閘門を迂回しようとする理由がまた一つ増えた。

初期のランプ（デイビー、ジョーディ、クラニー）の金網は空気の流れにさらされていた。空気の流れによって炎が金網を通り抜ける可能性があることがすぐに発見された。金網に直接当たる炎は、熱が伝導されるよりも速く金網を加熱し、ランプの外側のガスに点火するのに十分な温度まで上昇する。^[24]

以下のデータは、Hunt 1879 の記事「安全ランプ」からまとめたものです。

ウォールセンド（1818年）、トリムドン・グランジ（1882年）、ベッドフォード炭鉱事故（1886年）などの事故の後、ランプはそのような電流から保護する必要がありました。デイビーの場合、「ティンカン・デイビー」が開発されました。これは、底に穴の開いた金属シリンダーと、金網からの光のためのガラス窓を備えていました。クラニー由来のランプには、ガラスシリンダーの上の金網を覆う、円錐台形の金属製の「ボンネット」（通常は錫メッキ鉄製）がありました。^[25]重要な点は、空気の直接的な流れが金網自体に当たらないようにすることでした。シールドには、炭鉱夫や代理人が金網が所定の位置にあり、清潔であるかどうかを確認することができないという欠点がありました。そのため、ランプは、検査してからボンネットを取り付けてロックできるように作られました。

デイビーは、1平方インチあたり784個の穴（28メッシュ）の目を持つ細い金網を使用した。必要な目細かさは、デイビーの研究から109年後の1924年に鉱山労働者ランプ委員会によって精査され、27 SWGワイヤの400個の穴/平方インチ（20メッシュ）の粗いメッシュを使用するよう勧告された。テストされたランプは安全であり、ランプの種類に応じて、照度は16％から32％増加した。^[26]

1730 （1730）

スペッディングが製鉄所を発明した。^[27]

1785年6月9日 ( 1785-06-09 )

ウォールセンド炭鉱爆発。スペッディング製粉所が原因。^[13]

1812年5月25日 ( 1812-05-25 )

伐採坑の災害で92人が死亡した。^[28] これがスティーブンソンと（間接的に）デイビーの両者にとって研究を始める最後の刺激となった。

1812年10月10日 ( 1812-10-10 )

サンダーランド近郊ヘリントンのミルピットで大爆発（24人死亡）が発生。^[29]

1813年5月20日 ( 1813-05-20 )

ウィリアム・アレンはロンドンの王立芸術協会にウィリアム・リード・クラニーのランプを発表しました。^[30] オリジナルのランプはその後改良され、重量は34オンス（960グラム）に軽量化されました。^{[4] [31]}

1813年10月1日 ( 1813-10-01 )

「炭鉱事故防止協会」（後にサンダーランド協会として知られる）の設立。^[32]

1815 （1815）

クラニーランプはヘリントンのミルピットで試されたが、実用的ではないことが判明した。^{[11] [33]}

1815年10月21日 ( 1815-10-21 )

石油ランプ（炎はガラスで囲まれ、単一の絞り可能な管を通して空気の侵入が制限されている）は、安全な開口部のサイズを特定するための試験のためにジョージ・スティーブンソンに届けられた。

1815年11月3日 ( 1815-11-03 )

イギリスのニューカッスル・アポン・タインで開かれた「石炭貿易会議」で、安全ランプの開発の進捗状況を発表するサー・ハンフリー・デイビーの私信が読み上げられた。デイビーの手紙には4つの異なる設計案が挙げられているが、いずれも金網で炎を囲むものではなく、1つ（炎をガラスで囲み、小口径の管を通して空気の侵入を制限する）^[34]はスティーブンソンの2番目の設計とほぼ一致する。

1815年11月4日 ( 1815-11-04 )

スティーブンソンはキリングワース炭鉱で改良型ランプ（3本の小口径管で空気を取り込み、より多くの光を得る）をテストする。

1815年11月9日 ( 1815-11-09 )

ロンドンの王立協会の会合でデイビーは彼のランプについて説明した論文を発表した。^[35]

1815年11月30日 ( 1815-11-30 )

スティーブンソンによってテストされたさらに改良されたランプ。

1815年12月5日 ( 1815-12-05 )

ニューカッスル文学哲学協会の会合でデモンストレーションされたスティーブンソンランプ。^[36]

1816年1月9日 ( 1816-01-09 )

ヘバーン炭鉱におけるデイビーランプの最初の試験。

1816 （1816）

デイビーは王立協会からラムフォードメダルと1,000ポンド（2023年には96,687ポンドに相当[ ³⁷ ]）の賞金を授与され、国内の炭鉱所有者からは2,000ポンド（2023年には193,373ポンドに相当^{[37] ）の賞状が授与された。 [16] [38]}

1816 （1816）

炭鉱所有者はまた、スティーブンソンに100ギニー（2023年時点で10,152ポンドに相当^{[37] ）を授与した。}

1816 （1816）

クラニーは1816年に王立芸術協会からメダルを授与された。^[11]

1816 （1816）

ニューカッスル委員会は、王立協会の賞の不公平さを是正するために募金を開始した。スティーブンソンに1,000ポンド（2023年には96,687ポンドに相当^{[37] ）が授与された。 [17]}

1818 （1818）

デイビーランプはフランドルで使用されていたと報告されている。^[39]

1818年8月5日 ( 1818-08-05 )

ウォールセンド炭鉱爆発、4人死亡。デイビーランプが原因（落下によりガーゼが破損）^[40]

1840 （1840）

マチュー・ルイ・ミューゼラーはベルギーでランプを展示しました。

1843 （1843）

サウスシールズ委員会は、「どんなに巧妙な構造であっても、単なる安全ランプでは燃える鉱山を爆発から守ることはできない。それに頼るのは致命的な誤りである」と結論付け、「ガラスや他の材料で完全に遮蔽されていない裸のデイビーランプは、非常に危険な器具であり、鉱山であまりにも自信を持って一般的に使用されているため、間違いなく事故を引き起こしてきた」と結論付けている。^[41]

1852 （1852）

下院炭鉱事故特別委員会は「デイビーランプ、あるいはその改良型は、完全な安全装置というよりは、むしろ危険を誘うものとして考えなければならない」と警告している ^[42]

1853 （1853年）

北イングランド鉱山機械技術者協会会長のニコラス・ウッドは、さまざまなランプの実験結果を発表し、デイビーランプは安全だが「危険の余地」はわずかしかないという結論に達した。^[3]

1856年12月8日 ( 1856-12-08 )

レイントン炭鉱のニコルソン炭鉱で爆発が発生。爆発から12日後、負傷した男性1名が死亡した。ガラスが割れたクラニーランプで燃焼ガスの検査をしていたところ、発火した。検査官はクラニーを非難し、スティーブンソンをランプとして、デイビーを検査用に推奨した。^[18]

1859 （1859年）

ウィリアム・クラーク – 電球の最初の特許。電球は1860年代に初めて使用されました。^[43]

1872 （1872）

石炭鉱山規制法では、特定の状況下ではランプをロックすることが義務付けられていました。

1881 （1881年）

ジョセフ・スワンは最初の電球を展示した。^[44]

1882年2月16日 ( 1882-02-16 )

トリムドン・グランジ炭鉱事故、69人の男性と少年が死亡。下院に報告した検死官は次のように判決を下した。「この調査の結果は、さらなる証拠が必要ならば、デイビーランプが何の安全ももたらさないこと、そしてその使用は絶対に禁止されるべきであることのさらなる証拠である」^[45]

1886 （1886年）

王立鉱山事故委員会はランプをテストし、勧告を出しました。

1887 （1887年）

石炭鉱山規制法は、建設、検査、使用に関する要件を定めました。

1900 （1900）

鉱山の電気照明。

1911 （1911年）

石炭鉱業法では、電球を含む検査と使用に関する要件が定められました。

1911 （1911年）

英国政府が最優秀電気ランプに賞を授与。

1919 （1919年）

安全ランプを研究するために鉱山労働者ランプ委員会が設立され、5年後に報告書が提出された。^[43]

1924 （1924年）

マイナーズランプ委員会はテストを実施した後、報告と勧告を行った。^[26]

1930 （1930年）

電池式ヘルメットランプ。

デイビーランプでは、標準的なオイルランプが細い金網またはガーゼで囲まれており、上部は二重のガーゼで閉じられています。

燃焼性ガスが炎に引き込まれると、炎はより明るく燃え、割合が正しければ爆発することもある。炎は金網に到達しても金網を通り抜けることができず、そのため鉱山の雰囲気は引火しない。しかし、炎が金網の上で長時間燃え続けると、熱くなり、時には赤熱する。この時点では効果的だが危険な状態である。温度がさらに上昇して白熱すると、外部の雰囲気が引火する。突然の隙間風により局所的に高温になり、炎が通り抜ける。毎秒4～6フィートの隙間風では、ランプは安全ではなくなる。^[46] 1818年のウォールセンドでは、ランプが赤熱していた（かなりの燃焼性ガスがあることを示している）。少年（トーマス・エリオット）が、熱いランプを新鮮な空気のところへ運び、冷たいランプを持ち帰るために雇われた。何らかの理由で少年はつまずき、金網が損傷し、損傷したランプが爆発を引き起こした。^[40]トリムドン・グランジ（1882年）では、屋根が崩れ落ちて突風が吹き、炎が網を通り抜けて死者69名が出た。^[45]

粗悪なコピーや無分別な「改良」は知られていたが、寸法を変えると照明や安全性が低下した。^[46]ジョーディやクラニーに比べて照明が貧弱だったため、最終的にデイビーは「ランプではなく、可燃性ガスの存在を検知するための科学的な機器」と見なされるようになった。^[11]いくつかの坑道では、デイビーが作業員にいつろうそくを消すべきかを警告するのに頼り、照明にろうそくを使い続けた。

初期のジョーディ ランプでは、オイル ランプがガラスで囲まれていました。ガラスの上部には穴の開いた銅製のキャップがあり、その上には金属のガーゼ スクリーンが取り付けられていました。ガラスは保護のため、穴の開いた金属管で囲まれていました。空気は、底部の一連の管から入りました。

後のバージョンでは、ガラスを囲んで保護するために、穴のあいた金属管の代わりに金属の金網が使用されました。空気取り入れ口は、ランプのベースを囲む環状のチャンバー (以前の管の代わりに) から行われ、空気は小さな ( 1 ⁄ 20インチ) 穴から入り、金網を通ってランプに流れ込みます。ランプの周囲のガラスが割れると、ジョーディはデイビーになりました。

十分に強い空気の流れが管（後に穴とギャラリー）を通り、炎を拡大し、最終的に赤熱する可能性がある。^[47]ランプは、デイビーの約2倍である毎秒8〜12フィートの風速では安全ではない。^[47]

ジョーディランプの発展形がパーディランプである。金網を張ったギャレーが吸気口となり、ガラスの上には穴の開いた銅のキャップと金網の外側が付いた煙突があった。真鍮の管が上部の構造を保護し、シールドし、所定の位置に固定していた。バネ付きのピンが全体を固定していた。^[48]ピンは、固定された中空ネジに真空を適用することによってのみ外すことができ、ニコチンに飢えた鉱夫が炭鉱でできることではなかった^[要出典]。

クラニーはポンプとろうそくを捨て、デイビーとジョーディーの両方の特徴を組み合わせた安全ランプを開発した。このオイルランプはガラスの煙突に囲まれており、下からの換気は行われなかった。煙突の上には二重の上部を持つ金網のシリンダーがある。空気は側面から入り、使用済みのガスは上部から出る。可燃性ガスがあると炎が強くなる。通常の使用では炎をかなり高く保たなければならない。炎が小さいと密閉された空間が可燃性ガスと空気の混合物で満たされ、その後の爆発が金網を通過する可能性がある。^[49]炎が大きいと上部が燃焼ガスで満たされる。クラニーはデイビーよりも明るく、ドラフトでより簡単に持ち運ぶことができる。しかし、ラプトンは、特に試験器具として、他の点ではクラニーが優れている点はない、と指摘している。 ^[49]

クラニーのガラスは直径の大きい真鍮のリングで固定されていたが、これをしっかりと締めるのは困難だった。亀裂の端に破片が入ったり、その他の凹凸があると、密閉性が損なわれる可能性がある。1856年、ニコルソン鉱山で、火気の検査に作業員が使用していたランプで、このような事件が発生した。鉱山検査官は、照明にはスティーブンソンランプのみ、検査にはデイビーランプのみを使用するよう推奨した。特に「作業員は、そのランプを主にガスの存在を検知するために使用しており、そのような[クラニー]ランプを避けるべきである」[ ^{18] 。}

このランプは、ベルギーのマチュー・ルイ・ミューゼラーが設計したクラニーの改良版である。炎は金網で覆われた円筒形のガラス管に囲まれている。空気はガラス上部の側面から入り、炎に向かって流れ落ち、上昇してランプの上部から出る。ここまでは単なるクラニーだが、内部に煙突があり、上昇する燃焼生成物と流入する空気を隔てている。煙突は金網の棚で支えられており、流入する空気はそこを通らなければならないため、炎が逆流するのを防ぐ第2の障壁となっている。^[50]ミューゼラーのランプの中には、ランプのベースをロックする機構が取り付けられているものもあった。芯を下げるとベースが外れたが、その時には炎は消えているため安全である。^[51]

このランプは1840年に特許を取得し、1864年にベルギー政府はこのタイプのランプを義務化した。^[51]

可燃性ガスが存在する場合、爆発性混合物は 2 つの網目 (シリンダーと棚) を通して引き出され、燃焼し、煙突内には爆発性混合物ではなく燃焼ガスのみが残ります。クラニーやそれ以前のデイビーと同様に、このランプは可燃性ガスの存在を示すインジケーターとして機能し、可燃性ガスが存在するとより明るく燃えます。後期モデルには段階的なシールドがあり、これにより副官は炎の強さから可燃性ガスの濃度を判断できました。クラニーは横にすると燃え続け、ガラスが割れる可能性がありますが、ミューゼラーは対流が止まるため自然に消えます。このランプは最大 15 フィート/秒の電流に対して安全です。^[50]

マルソーランプは、複数の金網を備えたクラニーです。2枚または3枚の金網が互いに重なり合って取り付けられているため、隙間風に対する安全性が向上しています。ただし、金網が複数あると空気の流れが妨げられます。マルソーはシールドが取り付けられた最初のランプの1つであり、図（右）ではボンネットが金網を囲んでいるのがわかります。^[52]シールド付きのマルソーランプは、毎秒30フィートの電流に耐えることができます。^[25]

ベインブリッジはスティーブンソンの発展型である。先細りのガラスの円筒が炎を囲み、その上に真鍮の管がある。管の上部は、熱を逃がすために小さな棒でランプ本体に取り付けられた水平のメッシュで閉じられている。空気は、ガラスを支える下部の真鍮リングに開けられた一連の小さな穴から入る。^[24]

このランプはジョーディの発展型である。空気は金網または穴あき板で保護されたベース近くのリングに入る。空気はランプの側面を通り、金網で覆われた一連の穴を通り、さらに別の金網で覆われた一連の穴を通ってベースに入る。ベースを外そうとすると、レバー（図のfで示す）が炎を消す。金網で覆われた穴と通路は、燃焼に必要な流れだけを制限するため、酸素の一部が燃焼ガスに置き換わると、酸化剤不足で炎が消える。^[24]

ランプの上部には、ミューゼラーやモーガンのランプのように煙突が使用されています。上昇するガスは煙突を通り、金網を通過します。煙突の上部にある皿状の反射鏡が、煙突にある多数の穴からガスを横に逸らします。その後、ガスは中間の煙突を上昇し始め、別の金網から排出されます。ガスは最終的に最外の煙突と中間の煙突の間を通り、ガラスの少し上から排出されます。したがって、外側の煙突は実質的にシールドです。^[24]

イェイツ ランプはクラニーの発展型である。空気はガーゼ トップの下部から入り、上部から出る。煙突はない。ただし、ランプの下部ガラス部分はいくらか改良されている。この部分は、光を外に出すための強力なレンズまたはブルズアイを備えた銀色の反射板に置き換えられている。その結果、デイビーの 20 倍の照明性能が実現したとされている。イェイツは「より多くの光を得るために炎を露出させたいという誘惑がなくなった」と主張している。^[24]

ベースには連動機構も備わっており、ベースを開けようとすると芯が下がり、ランプが消えるようにします。

このランプは「現在一般的に使用されているランプよりもはるかに高価でしたが、イェーツ氏は、このランプの使用によって節約された石油によって、1年で追加コストを回収できると述べています」。^[24]

アバーデアのエヴァン・トーマスが考案し製造したランプ^[53]は、シールド付きのクラニーランプに似ていますが、ガラスの上の金網の外側に真鍮の円筒が付いています。風通しは良いですが、照明は貧弱です。^[54]

モルガンは、ミューゼラーとマルソーの中間のようなランプです。上部に使用済みの煙を排出するための一連のディスクと、シールドの下部に空気を取り込むための一連の穴が付いたシールド付きランプです。内側と外側のシールドがあるため、空気は金網に直接吹き付けられず、まず細いチャンバーを通らなければなりません。メルソーのように金網が複数あり、ミューゼラーのように内部に煙突があります。煙突を支える「棚」はなく、逆さまの金網の円錐から垂れ下がっています。^[55]

モーガンは毎秒53フィートまでの風速に耐えることができ、「あらゆる実用的な目的において十分に安全」である。^[55]

クリフォードにも二重シールドがあるが、上面は平らである。煙突は非常に狭く、上面は金網で覆われている。煙突の底部には炎を覆うガラスのベルがある。煙突は金網の棚で支えられている。空気は外側のシールドの下部から入り、通路を通り、内側のシールドを通ってランプに入る。空気は金網を通って下に引き込まれ、炎を通り抜けて煙突を上昇する。上部では、空気は金網と二重シールドの上部から出る。内側の煙突は可溶性金属でコーティングされた銅でできており、ランプが熱くなりすぎると金属が溶けて空気穴が閉じ、ランプが消える。^[56]

このランプはテストされており、ラプトンによれば「毎秒100フィート以上の速度で爆発させようとするあらゆる試みに抵抗した」とのことである。^[56]

携帯可能な電灯が現実のものとなったのは、炭素繊維がタングステンに取って代わられてからである。^[要出典]初期の先駆者はジョセフ・スワンで、彼は1881年にニューカッスル・アポン・タインで最初のランプを展示し^[44]、その後も改良を重ねた。1881年に設置された王立鉱山事故調査委員会は、あらゆる種類のランプの徹底的なテストを実施し、1886年の最終報告書では、石油ランプよりも優れた光を提供する電灯の製造が大きく進歩しており、経済的で効率的なランプが間もなく利用可能になると予想されていると記されていた。^[57]しかし、これは事実にはならず、信頼性と経済性の達成はゆっくりとしたものでした。サスマンランプ^[58]は1893年に英国に導入され、ダラムのマートン炭鉱で試験された後、広く使用される電球となり、1900年には同社によって3000個ほどが使用されたと報告された^[59]。しかし、1910年までに使用された電球は全種類合わせて2055個にとどまり、安全ランプ全体の約0.25%となった。^[60] 1911年、匿名の炭鉱所有者が英国政府を通じて、指定された要件を満たす最優秀ランプに1000ポンド（2023年の129,000ポンドに相当^[37]）の賞金を出すと発表。195件の応募があった。優勝したのはドイツ人技術者のCEAGランプ^[61]で、このランプは手持ち式で石油ランプの2倍の明るさがあり、電池寿命は16時間だった。^[62]審査員の基準を満たした他の8つのランプにも賞が贈られた。^[63]明らかにこれは開発を刺激し、その後数年間で電気ランプ、特にCEAG、グレイ・サスマン、オールダムの使用が著しく増加し、1922年までにイギリスでは294,593個のランプが使用されました。^[64]

1913年、トーマス・エジソンは、背中に背負って持ち運べる軽量の蓄電池を発明し、鉱夫のヘルメットに取り付けられる放物面反射鏡に電力を供給することで、ラセマン賞を受賞した。[65]徹底的なテストを経て、1916年までに米国では7万台の堅牢な設計が使用されるようになった。 [ ^{66 ]}

イギリスの初期の電球は、鉱夫たちが慣れていたため手持ち式であり、ヘルメットランプが普及したのは、ヘルメット（キャップ​​）ランプが標準だった米国などの国よりもずっと後のことであった。^[67]

現在、安全ランプは主に電気式で、伝統的に鉱夫のヘルメットに取り付けられており（ウィートランプやオールダムヘッドランプ^[68]など）、電気火花によって引火する可能性のあるガスがケースに侵入するのを防ぐために密閉されています。

光源としての使用は電気照明に取って代わられましたが、火炎安全ランプは鉱山でメタンや黒色ガスを検出するために引き続き使用されています。ただし、現代の多くの鉱山では、この目的のために 高度な電子ガス検知器を使用しています。

新しい光源である発光ダイオード（LED）は、安全ランプにとって、主に効率が高く、同じ電池でより長い点灯時間を提供できるという利点があります。電池も改良され、単位重量あたりのエネルギー供給量が増えています。充電式リチウム電池などの電池と組み合わせたLEDは、安全ランプの用途ではるかに優れた性能を発揮します。^[69]

米国国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) (疾病管理予防センターの一部) の一部である鉱山安全衛生局 (OMSHR) は、LED ヘッドランプの利点を調査してきました。鉱山における問題は、鉱山労働者の平均年齢が上昇していること (米国では 2013 年に 43.3 歳) と、加齢とともに視力が低下することです。^[70] LED 技術は、フィラメント電球に比べて物理的に堅牢で、寿命も長く、1,000 ～ 3,000 時間に対して 50,000 時間です。寿命が長いため、照明のメンテナンスと故障が減ります。OMSHR によると、米国の鉱山では照明に関連する事故が年間平均 28 件発生しています。NIOSH はキャップ ランプ システムの開発を支援しており、このシステムにより「高齢者が動く危険を検知する能力が 15%、つまずく危険を検知する能力が 23.7% 向上し、不快なまぶしさが 45% 減少した」としています。^[70]従来の照明は狭いビームを照射しますが、NIOSHのLEDランプはより広く拡散したビームを照射するように設計されており、物体の認識を79.5%向上させると言われています。^[70]

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Wikisource には、The New Student's Reference Work の記事「Safety-Lamp 」のテキストがあります。

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