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蒸気消化器または骨消化器（パパンの消化器とも呼ばれる）は、1679年にフランスの物理学者デニス・パパンによって発明された高圧調理器です。高圧蒸気環境下で骨から脂肪を抽出する装置であり、骨を脆くして骨粉に簡単に粉砕できるようにします。これはオートクレーブや家庭用圧力鍋の先駆けです。[ 1 ]
パパンの消化槽で初期のモデルが何度も爆発したことを受けて発明された蒸気放出弁は、ピストンとシリンダーの蒸気機関の開発を促した。[ 2 ]
人工真空は、1643年にイタリアの科学者エヴァンジェリスタ・トリチェリによって初めて作られ、ドイツの科学者オットー・フォン・ゲーリケがマクデブルク半球でさらに発展させた。ゲーリケのデモンストレーションはガスパール・ショットによって記録され、その本をロバート・ボイルが読んだ。ボイルと彼の助手ロバート・フックはゲーリケの空気ポンプの設計を改良し、独自のものを作った。そこから、さまざまな実験を通して、理想気体の体積はその圧力に反比例するというボイルの法則と呼ばれるものを定式化した。まもなくジャック・シャルルがシャルルの法則を定式化し、一定圧力下での気体の体積はその温度に比例するというものを定式化した。ボイルの法則とシャルルの法則は、理想気体の法則に統合された。
これらの概念に基づいて、1679年にボイルの協力者であったデニス・パパンは、高圧が発生するまで蒸気を閉じ込める密閉容器で、蓋がしっかりと閉まる骨消化器を製作した。後の設計では、機械が爆発しないように蒸気放出弁が実装された。パパンは、弁がリズミカルに上下するのを見て、ピストンとシリンダーのエンジンのアイデアを思いついた。しかし、彼はその設計を最後まで実行に移さなかった。1697年、パパンの設計とは無関係に、エンジニアのトーマス・セイヴァリーが世界初の蒸気機関を製作した。[ 3 ] 1712年までに、パパンの考えに基づいた改良設計がトーマス・ニューコメンによって開発された。[ 4 ]
ボイルによれば、パパンは自分の好きな研究を満足に続けられる場所を求めてイギリスへ渡ったという。ボイル自身も長年空気力学の研究に携わっており、特にゲーリケの独創的な研究に強い関心を抱いていた。彼は若いパパンを研究室に迎え入れ、二人の哲学者は共にこれらの魅力的な問題に取り組んだ。パパンはおそらくイギリス滞在中に「消化装置」を発明し、それは「骨を軟化させるための新しい消化装置またはエンジン」というタイトルの英語の小冊子で初めて紹介された。その後、パリで出版された。
これは安全弁付きの容器で、ネジと蓋でしっかりと閉じることができます。容器を加熱すると、容器内で水と一緒に食材を調理でき、容器内の圧力が安全に許容する限り、内部温度を上げることができます。最大圧力は、安全弁のレバーに置かれた重りによって制限されます。圧力がこの制限を超えると、安全弁が強制的に開き、圧力が十分に低下して重りが再び弁を閉じるまで蒸気が放出されます。
この蒸気ボイラーに不可欠な付属装置は、以前は他の目的で使用されていた可能性が高いが、蒸気圧を制御するために最初にこれを使用したのはパパンであるとされている。[ 5 ] 1787年、アントワーヌ・ラヴォアジエは、著書『化学原論』の中で、流体の蒸発によって生じる圧力がそれ以上の蒸発を防ぐと説明する際に、「パパンの消化器」を高圧によって蒸発が妨げられる環境の例として挙げている。[ 6 ]