原題は『Cycling Art, Energy, and Locomotion: A Series of Remarks on the Development of Bicycles, Tricycles, and Man-Motor Carriages』、著者は Robert P. Scott です。

　パンクしないゴムなしタイヤの工夫だとか、今のメーカーが考えるようなことは、だいたい当時から試行されていたようです。
　図版類は、どこにかぎらずオープン・ライブラリにオンラインでアクセスすれば閲覧できましょう。

　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに深謝申し上げ度い。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 サイクリング アート、エネルギー、ロコモーションの開始 ***

Bramley & Parkerの明細書。英国特許。第6027号。1830年11月4日。211ページ参照。
サイクリングの芸術、

エネルギー、

移動

： 自転車、三輪車、人力車の

発達に関する一連の考察 。

ロバート・P・スコット著。
イラスト入り。
フィラデルフィア:
JB リピンコット社。1889
年。
著作権 1889、JB Lippincott Company。

献身。
この作品は、ボルチモア サイクル クラブの会員個人 および 団体に敬意を表して捧げられて
います。

7
序文。
サイクリング仲間の平均的な知性は、世界中の娯楽、スポーツ、運動に熱中する男女の団体のどれよりも優れていると言っても過言ではありません。しかし同時に、この本が彼らに突然提示されたことには、少なからず不安を感じています。私たちが読書家であることは疑いようがありませんが、書籍という形で私たちの欲求を満たそうとするあらゆる試みは、期待されていたほど熱烈な支持を得ていないようです。サイクリング関連の最高傑作の一つを著した著者は最近、まだ数百ドルの未払いがあると私たちに知らせてきました。他の著者が、自分の本がクラブハウスでさえ探されていると不満を言うのも無理はありません。クラブハウスには、本来なら見つかるはずのものが、です。大半が広告で構成されている書籍は、多くの定期刊行物と同様に、編集者に報酬を支払ってきたことは間違いない。しかし、クロンとスティーブンスの膨大な努力を熟考し、スターミー、フェイド、ペネルズ、ステーブルズ、コーティスなどの報われなかった献身を考えると、その奨励は全く刺激的ではない。8 作家たち。特にこれらの作家の作品はどれも非常に魅力的で理解しやすいのに対し、本書の大部分は芸術への深い探求を促すことを目的に書かれており、そのため、あるいは他の理由から、退屈な読み物になりがちである。しかし、今更この仕事から逃げるには遅すぎる。もし、落胆し、金欠の冒険者たちの列に、さらに一人加わらなければならないとしたら、「そうしよう」。

本書を特に友愛会に読んでもらうよう要請するわけではありませんが、今後は自転車愛好家が他の事柄に関して持つような寛大さをもって、すべての自転車関連書籍や定期刊行物をご愛読いただければ幸いです。そして、もし本書が少しでもこの期待を抱かせることができれば、その使命は十分に果たされるでしょう。ある意味では、筆者はすでに十分に報われています。もし彼がこの仕事を引き受けていなかったら、他の多くの人々と同様に、インドで自転車愛好家を追いかけることも、「ブルドッグの最高峰」と知り合うこともなかったかもしれません。

本書の本質は、当初意図されていた厳格な数学的性格からある程度逸脱している。それは単に逸脱しただけという側面もあるが、より一般受けする印象を与えるために意図的に逸脱した可能性もある。もし、厳格に実践的な読者が、本来厳密な数学的・機械論であるべき内容にユーモアや面白みを与えていることに気付いたとしても、それは誤りである。9推論は、対象を扱っている以上、品位を欠いた、あるいは取るに足らないものとは思われないことを願います。一般の読者が抽象的な理論に走りたくないのであれば、私たちが日々の生活の中で行う、あるいは作るすべてのことは、私たちが知り、説明できるべき何らかの基本原理に基づいていることを、私たちがいかに認識していないかを思い出してください。自転車のバランスをとるという単純な事柄の根底にある原理が、小学生でさえも混乱させるとは、誰が想像したでしょうか。おそらくそうではないはずです。しかしながら、この主題に関する記事は、より有能な他の人々の助けを借りても、筆者がそれに関するすべての点を明確に判断することができなかったため、かなり短くなっています。サウスカロライナ州コロンビアのEWデイビス教授、ボルチモアのグスタフ・ビッシング博士、オハイオ州コロンバスのロビンソン教授、英国ケンブリッジのFRスミスAM、その他多くの方々から、貴重なご助言をいただき、心より感謝申し上げます。

敬具、
RPスコット。
ボルチモア、1889年。
11
コンテンツ。
パートI
ページ
第1章
入門
17
第2章
サイクルアート
20
第3章
創造主の方法をさらに改良することはできるでしょうか?
22
第4章
力の直接的な適用
28
第5章
自然の脚と機械の車輪をつなぐリンク
41
第6章
自転車への動力の応用の図解 – 運動学
48
第7章
バランスと位置エネルギーに関するいくつかの疑問—山登り
62
第8章
直径や車輪の組み合わせが異なる機械における、複数のサドル上の同じ相対位置にある点の移動曲線の比較 ― 結果として生じる衝撃と運動量への影響
69
12
第9章
並進、運動量、衝撃の曲線とバネの関係
80
第10章
防振装置とスプリングフォーク
87
第11章
解剖学と健康におけるサドルとスプリングの関係
94
第12章
ヘッダーまたはクロッパー
103
第13章
ギアアップとギアダウン
112
第14章
現代のローバー、または後方走行の安全性
117
第15章
安全装置の横滑り
128
第16章
レディースバイシクル
140
第17章
タンデムと合理性
144
第18章
自転車の職人技 ― イギリスとアメリカのメーカー
149
第19章
クランクとレバーと接線スポーク
156
第20章
転がり軸受、ボールおよびローラー
169
第21章
自転車構造におけるアルミニウム – チューブの強度
180
第22章
戦争におけるサイクル ― 蒸気と電気
187
13
第23章
サイクル特許と発明者
190
第24章
趣味
197
パートII
ボルトンマシンに関するコメント、アメリカ特許
208
デニス・ジョンソン英語特許
208
クロフト米国特許の明細書とコメントの概要
208
非常に古い英語の特許からの抜粋
210
Bramley & Parkerの英国特許に関する明細書とコメントの概要
211
ジュリアン・フレンチ・パテント
215
コクラン英語特許
217
ダルゼルマシン、1845年
218
ランディス・アメリカン・パテント
220
ウェイアメリカ特許
221
ラルマン米国特許
222
ムーアズアメリカ特許
225
グリーソンアメリカ特許
227
ローズアメリカ特許
229
エステルアメリカ特許
231
クリスチャン＆ラインハート米国特許
233
ウォードアメリカ特許
235
ホワイトアメリカンパテント
237
頑丈で若いアメリカの特許
239
ローソンアメリカ特許
240
フランダースアメリカ特許
241
シュミットアメリカ特許
243
レフウィッチ英語特許
244
ヘミングス米国特許
247
ワートマン米国特許
249
ソーヒルアメリカ特許
251
ローデン米国特許
253
ルイス・アメリカン・パテント
254
メイアメリカ特許
257
ホーニグ米国特許
259
サイエンティフィック・アメリカン・イラストレーション
260
コベントリー・トライシクル
261
ベイカーアメリカ特許
263
ヒグリーアメリカ特許
264
クラールアメリカ特許
265
ブルトン・イングリッシュ特許
267
Langmaak & Streiff 米国特許
268
モナン＆フィリエス米国特許
269
14スキュリアメリカ特許
270
スミスアメリカンパテント
273
トラガードアメリカ特許
274
レネッティ特許
275
ハル＆オレア米国特許
277
シェーファー米国特許
279
バーリングハウゼン米国特許
281
フォン・マルコウスキー米国特許
283
ベヴァン・アメリカン・パテント
285
アメリカの特許を失う
286
リビーアメリカ特許
288
レスケドイツ特許
289
ローソンアメリカ特許
291
ホークアメリカ特許
293
バーバンクアメリカ特許
295
ウィリアムソンアメリカ特許
297
デュリア米国特許
299
ラッタアメリカ特許
301
車輪、イラスト
302
スポルディング特許チラシ、イラスト
303
スコット・ボーンシェイカー
305
15
サイクリングアート、
エネルギー、そして移動。
パート I .
17サイクリングアート、
エネルギー、そして移動。
第1章
入門。
あらゆる形態の物質の輸送という問題に適用される移動は、これまでも、そしてこれからも、文明の発展における大きな課題の一つであり続けるでしょう。輸送という要素は、高度に組織化された社会システムに深く根付いており、人類の進化における最も強力な要因であると言われています。この考えは確固たるものであり、ある偉大な天才は、将来の人間は頭と胴体のみで構成されるようになるという説を唱えました。物質の移動と操作において四肢は完全に不要となり、四肢は徐々に萎縮して脱落していくでしょう。それは、諺にある猿のように木から木へと体を揺らしたり、カンガルーの移動に非常に役立つ発射力として尾を使わなくなった時に尾が脱落したのと同じです。

あらゆる物質を輸送し操作するための機械的な手段の発達は、人間の脚や腕の使用を驚くほど軽減した。そして、輸送のために大きな質量を積み込む容易さももたらした。18目的地に届けられ、そこでほとんど人の手に触れることなく操作されるようになったことで、手足に委ねられていた労働が大幅に減少したことは認めざるを得ません。文明人であれば、ほとんどあらゆる物質を機械的手段を用いて移動させ、望ましい形に成形し、あらゆる必要に利用できるはずです。そして、人間は間違いなく同じ手段で手足を使わずに自らを移動させ、それによって高度な文明社会に到達できたでしょう。しかし、そのような手段には、輸送に付随する膨大な量の機械装置が不可欠であり、同じ経路を移動する人の数が少ないほど、その数は比例して増えていくでしょう。

さて、私たちは、最高の進歩とは、各人が自分の道を進むための最大限の容易さを特徴とするだろうと認めざるを得ないと思います。そして、やがて世界が混雑していくであろうことを考えれば、現在私たちのシステムに含まれる自然エネルギーは私たちを運ぶのに十分である以上、このエネルギーを移動に使い続け、そのような用途に向けて改良を重ねていくことが最善であることは、読者にも明らかではないでしょうか。それは、現在私たちの要求に応えている多くの機械的利便性を廃止するためではなく、適度に長い距離を適度に短時間で移動できる、シンプルで便利な単位輸送手段を追加し、可能な限り最小限の機構増加で同じことを実現するためです。輸送能力を持たない人類は、私たちにとってほとんど理解不能な概念であり、今日では、たとえ短距離であっても大勢の移動が不可能な社会状態を想像することもほぼ同様に困難です。しかし、かつて人間は、背負ったり手に持ったりできる荷物を携えて、自分自身を運ぶことしかできなかった時代もあった。おそらく、それからずっと後になってから、人々は大きな木の樹皮でそりを作り、そこに家財道具を積んでいたのだろう。19そして、それを何かの粗野な蔓で引っ張っていった。我々の時代にさらに近づくと、車輪のついた乗り物や荷馬車が発明され、そして、現代の発明の天才の驚異である鉄道と蒸気機関車に至るまで、我々は、我々の最古の同胞がまだ個人的に知っている時代にいる。

大量の荷物を輸送するという問題の解決には、膨大な発明の才と驚異的なエネルギーが費やされてきました。車輪は最終的に重要な役割を果たしたと言えるでしょう。そのため、個々の人間の輸送という問題は比較的注目されることが少なく、この問題の重要性に見合うだけの労力と思考が注がれたのは、ここ25年ほどのことです。この近年の労力と思考は無駄ではありませんでした。人間を車輪に乗せ、他のエネルギーの利用を大きく発展させ、ついに人類のこれまでの経験には例を見ない、自立した移動という美しい展望が人間の前に開かれたのです。

車輪は「サイクル」という名前を連想させるので、人間と車輪に関係するこの芸術を「サイクル・アート」と呼びましょう。あるいは、もっと明確に言えば、「人間モーター馬車」の芸術と呼びましょう。

20
第2章
サイクルアート。
後世の人々は、これを常に自転車芸術の萌芽期とみなすでしょう。「生きた車輪の時代」と呼ぶこともできるでしょう。

歩く、動物に乗る、飛ぶ、這うといった移動の基本原理、またあらゆる種類の無生物や機械のモーターについて書かれた価値ある本は数多くあるが、人間の身体と移動面の間に介在する車輪（モーターは人間自身）の物理的特性についてはほとんど語られていない。

人力自動車という興味深い技術は、すでに極めて重要な産業へと発展しており、その永続性については疑いの余地がありません。そして、この技術が今後さらに大きな規模に成長し、ますます人々の関心を集めるようになると確信するならば、たとえ少量であっても、この産業関係者やこの技術の愛好家に個人的な情報を提供しようと試みるのは、ある程度の理由があるように思われます。これほど多様な層のパトロンに製品が行き渡っている産業は少なく、パトロンが生産されるそれぞれの製品にこれほど熱心な関心を寄せている産業もほとんどありません。

機械が製品であるほとんどの産業では、消費者はその産業が属する技術の専門家であることが期待されており、したがって、自分が購入するものの価値について個別に判断できると想定されている。蒸気機関が購入対象であれば、その技術についてある程度の能力を持つ専門家が、購入後にその価値を判断し、その後、21走って修理できるが、自転車でそれができるだろうか？

人類が利用する機械の中で、自転車ほど多様な人々に役立つものは、おそらく時計を除けば他にないでしょう。時計の機械的構造について一般向けの書籍を書いても、その性質上、たとえ事実が示されたとしても、専門家でなければ理解できないため、ほとんど役に立ちません。しかし、大型の機械であれば、購入者は少なくとも自分が何をしようとしているのか理解できるため、より大きな期待が抱けるかもしれません。自転車に乗っている人が、修理業者が自分の自転車の車輪を盗んで他のものに取り替えたと責める話は聞いたことがありません。たとえ修理業者が経験不足であっても、そうではないことが分かるからです。もし私たち全員が、少しの観察によって、自転車について知ることができるのと同じくらい多くのことを時計について知ることができれば、哀れな時計職人は、これほど普遍的で不当に浴びせられる侮辱に苦しむことは決してないでしょう。上で示唆した可能性のある主要な知識は、この作品の期待されるパトロンの間では、彼らにもう少し教えようとする努力と関連した縁起の良い状況であるように思われます。

22
第3章
創造主の方法を改善することはできるでしょうか?
「多くの標準的な論文には、自然が不利な力の作用によって筋肉の力の大部分を完全に無駄にしていると非難する内容が見られる。」— EJ マレー[1]

基本原理について言えば、人間の最も効果的な移動手段に必要な要件とは何でしょうか。もっと分かりやすく言えば、人間は自身の身体に備わっているエネルギー以外のエネルギー貯蔵に頼ることなく、最小限の身体的労力で場所から場所へと移動するにはどうすればよいでしょうか。今では、非常に多くの状況下で、創造主がそのような目的のために用意した手段が最も経済的なものではないことは明らかです。つまり、私たちがエネルギーを伝達する媒体を用いれば、自然が私たちに一対の脚を与えたように、私たちが直接力を加えるよりも、身体を場所から場所へと移動させる際にエネルギーをより効率的に消費できることが分かっています。筆者は、まず、ほとんどすべての目的において脚が非常に実用的であることを快く認めています。例えば、木や階段、柵、あるいは非常に急な坂を登るとき、あるいは、初期の旅行で経験したように、資金不足のためにバラストの少ない鉄道の枕木に頼らざるを得なくなったときなどである。さらに、脚の発明が特許として適切に主張されていれば、発明者は当然のことながら、あらゆる権利を享受できたであろう。23自転車の空気入れを含め、様々な用途に脚の特許を活用できるでしょう。しかし、現代の自転車を、例えば比較的平坦な道路での使用に応用したように、特定の目的であっても脚の特許を侵害することは全く構いません。なぜ私たちが自然の仕組みをこのように改良できたのかは、必ずしも明らかではありません。しかし、脚による移動には不必要な摩擦が存在することは間違いありません。空気との衝突によるものではあり得ません。なぜなら、自転車に乗っている人は、歩行時と同じくらいの空気に加えて、自転車自身も空気を吸い込んでいるからです。つまり、脚による移動では、良好な道路を移動する際に実際に必要な以上の動き、あるいは余分な摩擦、あるいはその両方が身体に生じているはずです。おそらくこの摩擦の主な原因は、乗り手の身体の支え方が異なることにあります。座っている方が立っているよりも筋肉への負担が少ないのです。これは経験からわかっているだけでなく、座っているときの体温が立っているときよりも低いという事実からも証明されています。横になっている時もさらに低くなっており、消費エネルギーと消費筋肉量が少ないことを示しています。筆者が前述の脚対輪の論争に取り組み始めてから、幸運にも彼は高名な著作[2]に出会いました。これを注意深く読むと、私たちが脚を持つように設計された当時、自然は実際に胚の輪、あるいは車輪の方式を念頭に置いていたのではないかとさえ思えてきます。この著作の大きな魅力は、輪がどのような状況下でも人間の自力推進に役立つことが広く知られるようになる以前に書かれたという事実にあります。この著作の価値を理解するには、ぜひ読んでみてください。いくつか引用しますが、その適用例から、創造主が車輪という概念を一部の人々の心に描いていたことがわかります。24車輪の中で、つまり、自然は転がりたいと思っているようでした。

51ページの「動物の移動」から引用しましょう。

「右脚を曲げて上げると、体幹の腸骨部分を軸に前方に回転し、右足で形成される円弧の逆の円弧を形成します。右足と体幹によって交互に形成される円弧を反対に配置すると、ほぼ完全な円が生成されます。このようにして、動物の移動は力学において車輪に近似されます。」

したがって、私たちは転がりますが、十分ではありません。私たちは自然に近づきますが、完全な円形の車輪で示される人間の天才によって目標に到達します。

以下（51 ページ）からわかるように、人間の骨は高速移動に適した構造になっていません。したがって、この欠点を補わなければなりません。

人間が到達できる速度は、相当なものであるとはいえ、特筆すべきものではありません。それは、個人の身長、年齢、性別、筋力、通過する路面の性質、そして静止空気か動空気かを問わず、空気の存在による前進抵抗など、様々な状況に依存します。人間の骨格、特に下肢を参考にすれば、なぜ速度が中程度であるべきかが分かります。

52ページ。「人間が（動物と違って）速く走れるもう一つの欠点は、…動かすべき力（原動力となる力）の一部が…体幹を支えることに費やされてしまうことです。」

さて、サイクル法では、確かに胴体を支えますが、どうやら腕をもっと活用する必要があるようです。発明家は注目しています。

56ページ。「この点で、人間の手足は、 振動すると、まさに振り子に似ている。」

ここに自然の問題点があります。連続的な回転ではなく、振動が多すぎます。自然は十分に進化していません。

25

58ページ。「胴体も、とりあえず地面に置いた足の上で前方に 回転します。回転はかかとから始まり、つま先で終わります。」

したがって、回転は今のところ問題ありません。

60ページ。「胴体の右側は最高位置に達し、右足を転がす動作をしています。」

そこで、自然が転がろうとする努力を見てみましょう。

61ページ。「一定の距離を一定の時間で移動するとき、背の高い人は背の低い人よりも歩数が少なくなります。これは、大きな車輪が一定の空間を移動するとき、小さな車輪よりも回転数が少ないのと同じです。大きな車輪の車輪のネイブ は背の高い人の腸骨大腿関節（股関節）に、スポークは脚に、そして リムの一部は足に相当します。」

私たちは車輪という概念を与えてくれた自然にとても感謝しています。それがなければ、私たちは車輪そのものを思いつくことはなかったかもしれません。

私は別の研究から次のようなことを発見した: [3]

「生物はどの時代でも頻繁に機械と比較されてきたが、この比較の意味と正当性が完全に理解されるようになったのは現代になってからである。」

67ページ。「動物の体内には、人間が発明した機械と 似た配置を持つ装置が数多く存在します。」

91ページ。「この観点から人間の足の関節を調べてみましょう。脛足根骨関節には 小さな半径の湾曲が見られます。」

112ページ。「これに加えて、体は傾き、再び引き上げられます。脚の1つが動くたびに、体は軸を中心に回転します。」

動物の移動に関するあらゆる著作には、半径、丸み、回転に関する言及が常に見られます。

これらの引用は、私たちが認めなければならないのは26サイクルに含まれる基本原理は、ある程度、自然によって予期されていたとしても、新しい方法や改良された方法をこれほど完璧かつ有用なレベルにまで開発したことは、私たち自身の大きな功績と言えるでしょう。

人間の天才は、人体組織に見られる振動機能に、完全な円運動機構を加え、自然の転がりたいという願望をさらに推し進めました。自然は少し転がり、そしてまた元に戻ります。人間は車輪を加えることで、永遠に転がり続けることができるほどに自らを進化させました。このような手段によって、人間が多くのエネルギーを節約していることは明らかです。では、この節約をさらにどのように実現できるか、可能であれば検討してみましょう。

自転車移動法、あるいは車輪移動の利点に関する全体的な問題は、身体の疲労に表れる有機摩擦の軽減という問題に帰着する。機械や路面における金属摩擦といった無機摩擦はすべて、最終的には人間の筋肉の運動による有機摩擦を犠牲にして克服されなければならない。有機摩擦とは何か、あるいはエネルギーの発揮がどのように摩擦を生み出すのかといった深遠な問いを議論するのをやめ、より具体的な問題、すなわち改良の改良に焦点を当てることにする。つまり、自転車移動法が脚移動法の改良であると仮定し、自転車移動法の改良について議論する。

私たち自身の経験と観察に基づき、ライダーと路面の間に車輪を常に回転させるという広範な原理を、将来のあらゆる改良の基礎として採用することは、完全に正当であると考えています。さて、この車輪方式に特有の要件は何でしょうか？

この問題に論理的にアプローチするために、基本的な要件は身体の有機的な摩擦や疲労の軽減であることを繰り返し述べます。

27

上記の要件は、2 つの方法で満たされます。1 つ目は直接的に、つまり、体の筋肉を可能な限り有効に活用することです。2 つ目は間接的に、機械や道路上でのその動作に見られるような無機摩擦を減らすことです。

まず、車輪を回転させるために人間のエネルギーをどのように利用するか、人間の位置と動力の節約について議論することで、直接的な有機摩擦の低減に取り組みます。次に、車輪のサイズと重量、衝撃、部品同士の摩擦、運動量の損失、および議論の過程で生じる可能性のあるその他の問題を調整することで、機械の間接的または無機的な摩擦を低減します。

本書で今後使用する用語は、大部分が恣意的なものです。人力車、機関車、ベロシペード、一輪車、自転車、三輪車、タンデム車、そしてこれらすべての用語は、多かれ少なかれ「サイクル」および「サイクル方式」という広義の用語に含まれます。特定の特徴を強調する必要がある場合は、それを表現する修飾語や専門用語を使用します。

様々なスタイルの自転車について語る際、50～60インチの大きな前輪とクランク機構、そして通常15～20インチの後輪を備えた代表的な自転車を「オーディナリー」と呼ぶことにする。最近登場した、左右の車輪がほぼ同じ大きさの後輪を持つクランク駆動式の自転車は、「ローバー」型と呼ぶことにする。これは、この自転車を初めて市場に投入し、その名を冠した人々に敬意を表してのことだ。その他の用語は、この技術に精通する者なら誰でも自明であろう。

この本のパート II にある彫刻に注目してください。この彫刻からは、この技術で使用されているさまざまな形状の機械がわかります。

[1]動物のメカニズム、65。
[2]J. ベル ペティグルー医学博士、FRS、FRSE、FRCPE、 「動物の運動」
[3]EJ Marey, フランス医学アカデミー 「動物のメカニズム」、 1887年、1ページ。
28
第4章
力の直接的な適用。
実用的な車輪、あるいは人力自動車に求められる要件の中で、最も重要ではないとしても最も重要な要件の 1 つは、乗り手の力が可能な限り直接的に車輪に伝達されることであることは明らかです。つまり、筋肉に負担をかけることで、その負担を克服できる最適な位置に筋肉を配置し、 車輪のない古い体制下で行わなければならなかった作業に筋肉を訓練する際に、自然がすでに提供している条件を活用することです。

人間の筋肉は、直接引いたり押したりする動作に最も適応しています。重りを動かしたい方向に対して斜めに筋肉を動かした場合、有効な力は制限されます。これは、重りを動かしたい方向に対して斜めに押した場合の効果にも制限があるのと同じです。つまり、重りを動かすのに有効なのは、力の全体ではなく、その一部だけなのです。

上記の事実は、特に私たちの体の重さ、つまり重力によって車輪に運動を伝達したい場合に当てはまります。重力が垂直下向きに作用する場合、私たちが抵抗の上にいなければ、結果として生じる効果は、次のように、私たちが作用する角度の余弦に比例します。

29

Wを人の体重、a を重心および前記体重の動力源の位置とし、c を車輪を回転させるために力を加えたい点とします。

パワーアングル。
ここで、重力によってab方向に作用する重量Wは直線abの長さに比例し、車輪を回転させる圧力Pのうちac方向にかかる部分は直線acの長さに比例することが分かっています。つまり、
P
W
＝
交流
腹筋
、またはP =
交流
腹筋
W、ここで
交流
腹筋
明らかに常に1より小さい。ここで、角度bacが30度で、Wが150ポンドの場合、W倍
交流
腹筋
130ポンドです。あるいは三角法によれば、自転車を漕ぐときのように重力によってab方向に作用する重量Wは、 ac方向にW cos bacに等しい車輪を回転させる力を表す合力を持ちます。もしbac角が 30度でW = 150ポンドであれば、W cos bac = 130ポンドとなります。さて、車輪に150ポンドの力をかけるためには、ハンドルバーを引いて、失われた20ポンドを補う必要があります。もしハンドルバーを作業物の真上に置いた場合、この20ポンドはハンドルバーを引かなくても得られます。この引力は、必要な力を超えて脚を疲労させることはありませんが、腕の作業を完全に無駄にし、システムに影響を与えます。これはすべて、自然が私たちを直立姿勢にし、角度のある姿勢で作業しないように設計したという事実から生じる損失に加えて、さらに損失となります。私たちは日常の歩行経験から、車輪に直接垂直方向の負荷をかける練習をしています。30体の筋肉は、車輪を使った方法に当てはまる限りにおいて、自然の摂理に従って力を発揮するように心がけるべきです。これらの条件は、多かれ少なかれあらゆる移動手段、特に自転車に当てはまります。

以上の考察から、人間の物理的な力の作用によって得られる合力は、その力が作用する角度の余弦に比例するという結論を導き出すことは十分に正当化される。このように厳密な数学的事実を、自転車の運転における人間のエネルギーの作用に適用すると、多くの見かけ上の変化が生じることは十分承知している。しかし、我々が重視するのは、読者を推論によってその点に十分に導き、実践的な経験によって十分に実証された結論に対する少なくとも部分的な仮説を与えることだけである。自転車、あるいは同様の要件を伴う他の作業に物体の重力を作用させる場合、我々の数学的証明は厳密に正しいと我々は主張する。したがって、純粋に理論的な観点から言えば、自転車の乗り手は作業を直接乗り越えようとすると言うことは正当化される。我々の経験がこの結論をどのように証明するかを見てみよう。

まず、現代の普通の自転車と、いわゆる「ベロシペード」、あるいは「ボーンシェイカー」と称される古い自転車との違いを考えてみましょう。前者は軽量で作りも優れていますが、大きな違いは、乗り手が自分の力で漕ぐことができるという点です。この進歩が、それ以前に大まかに考え出されていた他の小さな改良点の開発を促したのです。実際、特許庁はこれらの改良点の多くが記録に残っていることを示していますが、乗り手が自分で何かできるような状態まで自ら進んでいなければ、ほとんど役に立たなかったでしょう。一体誰が、古いボーンシェイカーのように、駆動輪の車軸を通る垂直線から75度後方にサドルを置いた、二つの車輪の中間位置から乗り手を持ち上げたのでしょうか。31前輪のほぼ上端まで、30度の角度で動いているが、これは普通の自転車によくあることかもしれない、とは言いたくない。しかし、一度そこまで到達すると、少なくとも長い間は、たとえ反対側に頻繁に倒れるという犠牲を払ってでも、そこに留まろうとしてきた。これは彼にとって非常に迷惑なことだった。というのも、自転車の全体的な構造上、反対側の端を上に倒さざるを得なかったからだ。その端は、自然が地上への衝突を想定して設計していない端だった。しかし、ここで言っておかなければならないのは、私たちの乗り手がサドルを持ち上げて前に移動したとき、後輪付近のどこかに重いカウンターバランスを吊り下げなければ、そこに留まることなど絶対に不可能だったならば、彼は垂直まで完全に上昇していたであろうということである。ちなみに、この方式は現代の自転車の歴史において実際に推奨されてきたものである。

前述の論考にこだわる理由の一つは、多くの一般の観察者や、奇妙に思えるかもしれないが、現代の後輪駆動式ローバー型の開発において、我々は古いベロシペードに逆戻りしていると主張する人々や、実際には、ライダーを動力作用点よりも高い位置まで持ち上げるという、前述の議論と同様の進歩を遂げているという事実である。ローバー型マシンでは、ライダーは事実上、前述のように、以前は全く留まることができなかった場所に着地したが、この新しいマシンでは、そこに留まることができるという利点を得たのである。

こうしてライダーは徐々に立ち上がり、作業を乗り越えるようになりました。この作業を容易にするために様々な工夫が凝らされてきましたが、残念ながら、私たちのパワー開発理論からすると、多くの改良は安全機能と非常に密接に結びついており、メーカーはライダーを作業に最適な姿勢にしようと努力するあまり、一般の人が目にするのは安全機能ばかりになってしまいました。そのため、「エクストラオーディナリー・チャレンジ」と呼ばれるマシンなど、いくつかのマシンでは販売が伸び悩んでいます。32安全性の高さよりも、真のメリットであるもう一つの大きな点、すなわちパワーの優位性を重視して作られてきた。こうしたマシンに乗ると、乗り手は自分が思っていたよりもパワーがあることにしばしば驚かされる。しかし、安全性を重視して購入したにもかかわらず、以前とほぼ同じくらいの危険要素が依然として存在することが判明し、結果としてかなりの不評を買ってしまうのだ。パワー増加という要素が十分に理解され、高く評価されていたならば、こうしたマシンは、外観が大きく劣化しているにもかかわらず、もっと好意的に評価されていたであろう。

他の技術において、作業者が作業物の上に乗りたがる欲求と傾向を最もよく示すのは、一般的な足踏み旋盤である。旋盤メーカーは、作業者が足踏み式旋盤の上に直接乗れないような方法で足踏み式旋盤を取り付けることは考えないだろう。筆者は足踏み旋盤に関するいくつかの実験で、作業者が作業物の上に乗っている状態では、約30cm後ろに立って手を伸ばして作業物に取り掛かる場合よりも、一定の速度と抵抗で3倍の距離を移動できることを発見した。実際、我々の理論的結論は実際の作業において完全に確立されていると言えるだろう。

ライダーが垂直方向に直接パワーを発揮することは望ましい習得であると認めるならば、それは基本的な要件と呼ぶべきだろう。しかし、この点に関して、前述のことが、最近一部の実験者が好んで採用するスイミングポジションやキックバックポジションを正当化するものではない。我々は垂直方向の限界に近づくことはあっても、決してそれを超越してはならない。

この原稿が出版社に提出される準備が整い、その後、私は「Warrior」と「Semi-Racer」による「 Bicycling News」の記事に注目しました。その中から、この主題に関連する部分を次のように抜粋します。

「『クローラー』が言うように、サドルがペダルよりかなり上にくるのは大きな改善なのに、なぜその逆は33今では広く推奨され、サドルの頂点とクランク軸の線の間に4インチの間隔を空けることが推奨されていますが、サドルが一般的にクランク軸より前に配置されていることほど大きな間違いはありません。機械の操縦性や走行性への影響とは別に、サドルをかなり後方に配置するべき非常に強い理由が2つあります。第一に、脚を股関節で曲げない限り、自然が体重を支えるように設計された結節に座ることは全く不可能です。サドルに載る部分は、そうでなければ柔らかく繊細な構造であり、サドルの衝撃によって損傷を受けやすいです。他に理由がなければ、クランク軸よりかなり後方に配置するのに十分です。しかし、もう一つ理由があります。「クローラー」が示唆するように、サドルの方が力が大きいというのは事実ではありません。確かに、どちらかのペダルに交互に体重をかけることはできます。なぜなら、より直立姿勢に近いからです。しかし、その一方で、鞍を十分後ろに引いてハンドルを十分前に引くと、そのようにして得られる踏ん張りは、単なる体の重みよりもはるかに大きな筋肉の収縮による力を生み出し、実際、鞍を後ろに引くとより多くの筋肉が動き出すのです。—戦士。」

ギアリングに関しては、ライダーの姿勢も大きく関係していると思います。後ろに座るライダーは、ペダルの真上に座るライダーよりも足首を効果的に活用でき、結果としてストロークのかなり長い部分で推進力を発揮できます。一方、垂直に座るライダーは、ダウンストロークの比較的短い部分で主に体重を頼りに推進力を得、死点を超えるにはマシンの運動量に頼ります。したがって、足首を適切に使うライダーは、同じ力で少なくとも3インチ高く踏むことができ、同時にマシンへの負担もはるかに均等になります。—セミレーサー

引用文は、本を書く上での大きな困難を物語っています。執筆から出版までの間に長い時間が経過するため、その間に新たな事実や意見が浮かび上がり、注意が必要となり、変更が提案されます。たとえば、水泳の姿勢に関する以前の段落は拡張されるべきでした。

「戦士」は自らの理論を極端に推し進めている。サドルが過度に前方に位置することを慎重に避けるのは良いのだが、クランク軸を通る垂直よりも前端を後方に配置するとなると、行き過ぎてしまい、完全に間違っている。

この問題に関する意見の多様性の原因34異なる状況下で試されるという点です。緩やかで起伏の少ない道を走る場合、サドルにまたがりたくなる傾向は紛れもなく存在します。その理由については「Warrior」が指摘し、私の「サドルとスプリングの健康への影響」の章でも詳しく論じています。しかし、難しい坂を登る時など、何か作業をしなければならない時に、私たちがサドルからほとんど落ちそうになりながら前に滑り落ちる様子に注目してください。また、前方に移動するほど、サドルと垂直面の間のペダルの角度が小さくなるほど、ハンドルバーにかかる力も小さくなることにも注目してください。（本章の前半を参照）

この点に関して、アメリカで広く採用されている非常に長いサドルは大きな利点があります。なぜなら、激しい運動をしていない時は、乗り手は深く後ろに座り、必要に応じて前にスライドさせることができるからです。「戦士」が言う「筋収縮によるより大きな力」とは、かなり曖昧です。サドルを後ろに下げるとより多くの力が消費されることは認めますが、ハンドルを回すためのより効果的な力を維持できるとは考えません。乗り手は体重による影響よりも「筋収縮」によってより多くの運動量を得るかもしれませんが、疲労は同じで走行距離は短くなります。

「セミレーサー」に関して言えば、後ろに座ると足首の可動範囲が広がるという彼の主張は不合理です。彼は、上側で得られる力よりも下側で得られる力で「引っ掻く」力を失うのではないでしょうか？

「足首の動き」の章で、そこで主張されている驚くべき力は、鞍を関節のかなり上に置くことで得られると述べました。この余談を最終的に片付ける前に、これらのテーマが広く啓発的な議論の的となっていることを嬉しく思います。意見の相違はあれど、忠実なヤンキーとして、アメリカが主導権を握るために海を越えた輸入に大きく依存しなければならないことを残念に思います。しかし、筆者やこの側にいる彼のような多くの人々の高関税への偏りにもかかわらず、そのような輸入が常に自由貿易リストに載ることを願っています。

35

次に重要なのは、乗り手が回転運動を駆動輪に伝える機械的手段です。この点に至るまでに、歩行から乗馬への進化について論じましょう。実際の進化は、正統的な性質を帯びています。第一に、歩行。第二に、回転機構に体幹を支えられた歩行。第三に、脚などの機械的な手段による推進力、つまり回転機構に支えられた全身。第四に、回転機構によって、そして回転機構の上に支えられた推進力と支持力です。

デニス・ジョンソンのホイール。
初期の自転車、例えばデニス・ジョンソンの自転車（1818年に英国特許第4321号を取得）は、乗り手を地面から完全に離して支えるものではありません。乗り手の足元には一対の車輪が置かれ、いわば第三の、あるいは回転する脚のような役割を果たしていました。足は、支えとなるためではなく、地面に接していました。この機械は、振動装置が体幹、つまり脚に自然に従属していた時代と、現代の自転車の時代との間の中間段階を示す好例です。37 ジョンソンの機械では、脚は発射力のためだけに使用され、モーターとして機能し、前述のように、体の重量は回転機構で支えられています。そのため、1804年9月29日に米国で特許を取得したボルトンの機械のように、乗り手がプラットフォームの上に持ち上げられる従来の装置よりも、歩行へのより自然で明白なシーケンスでした。

ボルトンマシン。
ボルトンや類似の機械は、実際にはジョンソンの機械とは異なるクラスに属しますが、自転車やバランスマシンに限定してボルトンクラスを除外すると、脚による方法から車輪による方法への発展は順番に進み、次に、実質的に現在のシングルトラックタイプを代表する、1866 年 11 月 20 日の米国特許であるラレマンクランクホイールがあります。

ラレマンマシン。
1877年8月21日、クロフトという名の高名な紳士がアメリカで機械の特許を取得しました。[4]

38

クロフトマシン。
クロフトの機械では、ジョンソンの機械のように脚を使うのではなく、両手に持った一対の棒で地面を押して推進する。クロフトは身体を路面から完全に離すことでジョンソンより一歩先を行くが、それでも地面と接触する振動装置によって推進力を維持しており、この点では機械の脚を使っていると言えるかもしれない。彼はジョンソンやバロン・ドレイズと同様に、歩行と転がりを組み合わせ、エネルギーを伝達する手段として、自然自身の装置よりも腕の機械的な延長の方が優れていると考えたようだ。これらの機械式モーターにおける腕の力という問題について、多くの発明家が誤った考えを抱いてきた。腕を補助的に使うことは確かに可能だが、現在の身体の発達を考えると、特にどちらか一方だけを使う場合は、脚の方が優れていると言える。確かに、39クロフト式機械は、人が平底船や平底船を水面に押し出すように、全身を使うことができたはずですが、発明者の彫刻にはそのような労力が必要な様子は見られません。ジョンソンとラレマンの時代の間に、クロフト法で推進された単軌式機械がなかったのは実に残念です。もしそれが私たちの時代的発展にどれほど役立ったことでしょう。しかしながら、車輪を扱う私たちにとって、この2つの自転車、あるいは釣り合いをとる機械が、敬意を払いつつ論理的な順序で登場したという事実は、ほんの少しの慰めとなるかもしれません。

ボルトン、ジョンソン、ラレマン、クロフトの機械を挙げるにあたり、これらが全てこの種の機械としてまさに最初のものであったかどうかは、私が確認するまでは分かりません。また、他の機械が同等に優れたものであることが示されない限り、これらが最初のものであったかどうかは問題ではありません。単なる思いつきを技術の進歩と見るべきではありません。上記の紳士たちは自らの機械の特許を取得しており、したがって、それらは現代の探検家たちの頭の中で飛び交う空想上の人物ではなく、実際に機能していたと推測するのが妥当です。有名なドライセーヌ号も言及に値しますが、説明の目的であれば、我らがデニスが全てを説明いたします。ガルビン・ダルゼルは、単軌式機械で地面から立ち上がった最初の人物として現在では有名であり、さらに1693年には、フランス人のオザナムがボルトン型の四輪駆動車を、脚で駆動する形で製作したと言われています。

1780 年頃、ブランチャードがこのテーマに関連した研究を行い、ニセフォール・ニエプスという人物が 1815 年頃にジョンソン型のミシンを製作したと伝えられています。このテーマに関する詳しい情報については、 1888 年 9 月の Wheelman’s Gazetteに掲載された「Sewing-Machine and Cycle News」を参照してください。

ごく最近の『The Wheel』の版では、編集者が私たちが興味を持って待ち望んでいる本を少しだけ紹介してくれています。その中で彼は、改善点について言及しています。401821年にゴンペルツによって、1865年にマレシャル、ウォイリン、ルコンドによってクランクが開発され、1876年にデイヴィッド・サントンによってアメリカに車輪がもたらされた。

イギリスの LFA レヴィエール社は大きな前輪と小さな後輪を、アメリカの CK ブラッドフォード社はゴムタイヤを、イギリスの EA ギルマン社は減摩ベアリングを、そしてボストンの AD チャンドラー社は 1877 年の輸入業者およびライダーとして言及されている。

[4]これは 1777 年の誤植ではありません。
41
第5章
自然の脚と機械の車輪をつなぐリンク。
次に、乗り手から車輪を回転させるために動力を伝達するために考案された様々な方式を比較してみましょう。これらの方式には、単純なクランクとレバーとクラッチの2種類があります。これらの装置、つまり連結リンクは、脚の動きだけでなく、それらを通して伝達される動力にも関係しています。四肢の水平方向の運動については、乗り手が作業面よりかなり上にいる限り、ほとんど問題にならないため、ここでは考慮する必要はありません。動力は主に垂直方向の合力によって伝達され、その結果生じる疲労は垂直方向に放出されるエネルギー量の影響です。クランク乗りは、いわゆる足首運動によって水平方向の力、つまり合力を得ており、これはクランク装置の最も深刻な固有の欠陥をかなり克服しています。この力がなければ、クランクに付随する死点（そこでは垂直方向の合力は車輪を回転させる力を持たない）は、他の装置の推進者たちの餌食になっていたでしょう。

水平方向の運動と合力に関する上記の考察は、ライダーが動作点の上にいない場合にも同様に当てはまりますが、表現が異なります。人が脚を伸ばす際に、特定の方向または特定の線に力を加えることができます。ライダーが動作点の上にいない場合は、これは垂直線ではありません。したがって、「水平方向の運動」という用語は、力の伝達線に対して直角の運動と呼ぶ必要があります。

42

死点の重要性は、更なる議論なしに無視するにはあまりにも大きい。このクランク対レバー＆クラッチ論争に一般的な結論が得られれば大いに満足できるだろうが、結論を導き出すことの難しさに加え、問題の重要な要素、すなわち、路面状況やその他の抵抗と、それに伴う達成可能な、あるいは通常望ましい速度に関して、具体的な仮説が欠如している。現在の開発状況から判断すると、クランク式機械は滑らかな路面と高速走行において優れた性能を発揮してきたことはほぼ間違いない。しかし、この事実こそが、荒れた路面や低速走行においては、おそらく問題となる可能性があると示唆する。なぜなら、高速走行においては死点に関するあらゆる問題が解消されることは容易に理解できるからである。例えば、クランクとピットマン式の蒸気機関を例に挙げると、速度が維持されている限り問題はないが、一定の速度を維持しないと、たとえ重いフライホイールを備えていても、クランクが死点で停止してしまうことはよく知られている。さて、自転車には実質的にフライホイールが全くありません。さらに比較を進めると、エンジンのフライホイールが取り外されたら大変なことになることは周知の事実です。しかし、速度が十分に高ければ、走り続けることは可能かもしれません。一般的な観察から明らかなように、フライホイールのないエンジンやその他の機械は、断続的に低速と高速を繰り返すため、動力を継続させるか、そうでなければ死点となる場所を越えて動力を伝えるための何らかの手段を備えなければなりません。多気筒エンジンやロータリーエンジンは、この目的のために作られています。

したがって、滑らかな道路でのレース用自転車が、他の条件下での要件に関して確かな指針となるという、一般的に受け入れられている考えは、ほとんど正当化できない。最良の結果を得るためには、自然の足と機械の車輪を繋ぐリンクとして使用される機構の形状は、43作業条件によって決定されるか、少なくとも変更される可能性があります。この問題は自転車の技術に限ったものではなく、機械工学の多くの分野で見られます。ミシンに関しても同様の問題が提起され、非死点アタッチメントが製作され、使用されていますが、当然のことながら、この機械はフライホイールと均一な回転抵抗を備えた高速装置の範疇に入るため、その需要は緊急ではありませんでした。足踏みによるスクロールソーイングやポータブル鍛冶屋では、非死点クラッチが大きな効果を発揮しています。したがって、私たちの一般的な機械工学の経験から、このような連続的な動力印加方法は、この問題にも応用できる貴重な用途があると断言できます。自転車に適用されるこの問題に関して、明確で明確な比較や断定的な見解を提示しようとはしません。なぜなら、筆者の希望であり、その権利は、実践で認められている証拠とのみ比較可能な結論を導き出すことであり、この場合、自転車技術においては、クランク式ミシンが有利であるように見えるからです。しかし、筆者の理論と個人的な経験に基づく見解は、レバーとクラッチの重量、複雑さ、部品の摩擦の方が、動力伝達の原理そのものよりも懸念すべき点であり、何らかの非死点機構が、何らかの形で自然に付随しているように見える純粋に機械的な問題から解放されれば、最終的には最高の万能ロードバイクに採用されるだろうというものである。この点における筆者の結論が妥当であれば、そのようなシステム、あるいは連結部が最も経済的な動力伝達方法であるという帰納的帰結が得られるだろう。体は不均一な断続的な動きよりも、エネルギーによる安定した均一な牽引力に耐えることができる。クランクサイクルで足首の動きを習得していない初心者ライダーも、この点に同意するだろう。この理論は、レバーとクラッチのマシンが羨望の的となっているヒルクライムにも当てはまる。44クラッチマシンでは、ライダーは下向きの推進力全体にわたって均一で安定した抵抗を受けるため、数インチの動きのために全力を倍増させる必要がありません。

連結リンクの2つの主要な種類、すなわちクランクと通常のレバーとクラッチについては、その基本的な特性以上の説明や議論は不要です。しかし、レバーとクランクの組み合わせの中には興味深いものがあり、クランクの改造というカテゴリーに適切に入ります。市場にはこのような改造が数多く存在し、それらの間には明確な区別があります。添付の​​図には、2つのグループに分けられる5つの異なるタイプの図を掲載します。第1のグループはレバーとクランクの組み合わせで、図1、図2、図3に示すように、脚が楕円形に動きます。矢印は進行方向を示しています。

グループ I.
図1.

45
図2.

図3.

グループ II.
図4.

図5.

レバーとクランクの2つ目の特徴的な配置は、図4と図5に示すように、レバーが下降したのと同じ軌跡をたどって戻るように旋回する配置である。楕円運動をする最初のグループは、デッドセンターまたは連続的なパワーに関して決定的な利点を持つ。ライダーは足首の動きによってクランクに円運動方向のパワーを伝達できるからである。つまり、ライダーは実際に水平方向にある程度押し出すことができる。しかし、図4に示す旋回接続は、46そして、図 5ではそのような可能性は一切考慮されていません。ライダーはクランクを死点を超えて投げるだけの勢いがなければ、動けなくなってしまいます。図 4は、評判の良いフロントドライブマシンで使用されているピボット式ペダルの一種を示していますが、ライダーがクランクを回転させて動力を伝達できるのはクランクの半分回転にも満たないことがわかります。これは、このような装置のペダルが動いている様子を観察すると、上昇するよりも下降する方が速いことから明らかです。つまり、ライダーが動力を伝達できる時間は半分にも満たないのです。ここではマシンの片側についてのみ話していますが、両側を合わせると、どちらの側でも車輪に推進力が伝達されない短い円弧が 2 つあります。図 6 はこれを次のように示しています。

図6.

レバーがbからcへ下降する際、動力はdとeの間の円弧のみで伝達されます。反対側に与えられる動力としてfからgまでの等しい円弧をとると、2つの小さな円弧fdとgeができます。これらの円弧の点はすべて死点であり、死線があると言えるでしょう。一方、機械がこれまで述べてきた方向とは逆方向に駆動されている場合、つまり、図5に示すようにペダルが駆動軸の後ろではなく前に出ている場合は、有利です。円弧fdとgeは、ライダーが両方のペダルに動力を与える円弧を表し、どちらにも動力を与えない円弧ではなく、動力が全くない円弧になるのではなく、動力が全くない円弧よりもかなり小さいと言えるでしょう。47全くデッドセンターではありません。図5のレバーとクランクは、一部の後輪駆動マシンで使用されている装置です。ペダルはゆっくりと下がり、急速に上がります。これは確かに望ましい配置です。つまり、円弧deがペダルを上げ、円弧dfgeがペダルを下げると、ペダルは急速に上がり、円弧dfgeがペダルを下げると、ペダルは急速に上がり、円弧dfgeがペダルを上げると、ペダルはゆっくりと上がり、円弧dfgeがペダルを上げると、ペダルはゆっくりと上がり、円弧dfgeがペダルを上げると、ペダルは急速に下がります。

図 4の平面図に基づく、前輪駆動機構を備えた市販の車輪の調査から、死点に関する難しさにもかかわらず、作業を克服することに賛成する反論の余地のない議論が浮かび上がります。このような機械は、実際には力強い登坂機や悪路走行機として定評があり、これは、垂直方向の動力の適用が、全く動力がない弧によって生じる欠陥を補って余りあるという理論でのみ説明できます。

第2グループ（図4および図5）について言えば、前輪と後輪のどちらから駆動するかは、ペダルの配置とそれに伴う移動方向を規定する点を除けば、原理とは無関係であることを理解する必要があります。原理的な違いは、クランクの駆動弧と戻り弧がペダルに近づくか離れるかによって決まります。第1グループのレバーとクランクのスタイルは、グループII、特にそのグループの図4の直接クランクとピボットレバーとクランクを合わせたようなものであるように思われます。なぜなら、両方の利点と欠点の両方を備えているからです。

後述の観察結果から、直動クランクにおける足首の力は非常に大きく、楕円運動レバー（グループI）ではそれが減少する一方、旋回レバー（グループII）では完全に消失することがわかりました。これらの事実は実に明白ですが、別の実験の領域に属するため、ここでは結果のみを述べます。

48
第6章
自転車への動力の応用 – 運動学の図解。
駆動機構の構造と配置、路面状況、その他の条件が動力の作用をどのように制御するかは、興味深い研究対象です。これに関連して、私はその様子を図解するための装置を製作しました。便宜上、これを「サイクログラフ」と名付けます。その版画は下記に掲載します。

サイクログラフ。
フレームAAには、あらゆる機械のペダルに取り付けるための手段が備えられている。テーブルBは、49スプリングE、 EはフレームAAを介して垂直方向に動き、マーカーCが付いています。フレームにはドラムDが付いており、その中にはドラムを軸を中心に規則的に回転させる機構があります。このドラムDの円筒形の表面には、自由に取り外し可能な記録用紙が巻かれています。足の圧力の合計を測りたいときは、サイクログラフをペダルの上に置き、足をテーブルの上に置きます。ドラムに記録用紙を巻き付け、マーカーCと記録用紙に鉛筆を当てておけば、トリガーを引いてドラムを始動する準備は完了です。トリガーはライダーが握っており、圧力の記録をしたいときにちょうど装置を始動できます。

以下は、これらの実験で発見されたいくつかの点を示す記録用紙から切り取ったサンプルの一部です。クランクまたはレバーのストロークを数個しか示せていません。1マイルのほんの一部であっても、記録全体を掲載するには膨大なスペースと複製費用が必要になることは明らかです。これらの曲線は、図およびそれ以降で指定および説明されている状況下で、それぞれの機械を駆動するためにペダルに足がどれだけ圧力をかけるかを示していることは、これ以上の説明なく理解できると思います。

52 インチ 普通; レーストラック; 勢いづいています。

52 インチ 通常; レーストラック; 速度、時速 18 マイル。
50

52 インチ 通常; レーストラック; 速度、時速 10 マイル。

52 インチ 通常; レーストラック; 速度、時速 10 マイル。

52 インチ 普通; 上り坂、勾配、25 分の 1 フィート; 速度、時速約 8 マイル。

52 インチ 普通; 坂を登り始める。

52 インチ 普通; 上り坂、勾配、10 分の 1 フィート; 時速 4 マイルで失速。

52 インチ 通常; 上り坂、勾配、片足で 25 分; 両方のペダルの曲線が重なっています。

52 インチ 普通; バックペダル; 下り坂、勾配、12 分の 1 の足。
51

後部運転式ローバータイプ、54 段ギア、上り坂、勾配、20 分の 1 フィート、速度、時速 9 マイル。

後輪駆動のローバー型、54 段ギア、上り坂、勾配、20 分の 1 フィート、No. 10 の続き。

後部運転式ローバータイプ、54 段ギア、上り坂、勾配、7 分の 1 フィート、速度、時速 10 マイル。

レバー後輪駆動、30 インチ ホイール、ギア約 50、上り坂、勾配、20 インチに 1 フィート、速度、時速 8 マイル。

レバー後輪駆動、30 インチ ホイール、ギア約 50、上り坂、勾配、20 分の 1 フィート、速度、時速 12 マイル。

レバー式後輪駆動、30 インチの車輪、ギア約 50、上り坂、勾配、20 インチに 1 フィート、No. 14 の続き、丘の頂上を越える。
52

これらの実験に使用した機械には6インチのクランクが使用され、レバーの動きは50インチのギアに匹敵するものでした。曲線上の点の高さはペダルへの力の大きさと変化を示し、左から右への移動は時間を示します。1回のストロークで圧力が一度しかかからないため、波動の数で速度が決まります。これは、一定時間内のストローク数を示し、1マイルを進むのに必要なストローク数を知っているからです。

曲線上の任意の点における圧力のポンド数は、垂線上の数字によって示されます。たとえば、図 1では、目盛りのすぐ右側の曲線の頂点は、150 ポンドの点とほぼ同じです。この圧力は、非常に短い時間だけ維持されます。この点では、曲線は右に非常に短い距離しか移動しないためです。言い換えると、頂点が非常に急峻です。

安全装置のテストでは、サイクログラフに強力なバネを使用しました。なぜなら、バネを限界を超えて圧縮してしまう可能性があったからです。そのため、比較を行う際には、目盛りをよく観察する必要があります。これらの実験で顕著な興味深い結果の一つとして、例えば、3番と4番では、同じ速度で同じ線路をほぼ同時に走行しているにもかかわらず、反対方向にカーブの高さが異常に変化していることに気付きました。約50ポンドの圧力差があるこの奇妙な違いに気づいたとき、私は一方の方向にはほとんど気づかないほどの風が逆方向に、もう一方の方向には風が吹いていることに気づきました。

図 12 は、体重 150 ポンドの男性が、ハンドルバーを 90 ポンド引いて、240 ポンドの圧力を上げている様子を示しています。

9番では、12分の1フィートの勾配をバックペダリングで下る際に、150ポンドの圧力がかかる様子が分かります。このカーブがあまり規則的ではないことは、平均的なライダーの心に容易に刻み込まれます。

53

独特な輪郭の曲線の一部（図示せず）により、実験9 は丘を少し下ったところの轍で終了したが、これは操作者に悲惨な結果をもたらし、グラフの走行装置に悪影響を及ぼし、それ以来、時折、独自の不規則な曲線を描くようになった。

5、10、13を比較すると、レバーマシン（ 13 ）の曲線は、圧力が他のものほど大きくないにもかかわらず、クランクマシンの曲線よりも高く、頂点が鋭いことから、圧力が長時間保持されていることがわかります。

10、11、12番の波状の左側、約4分の3ほど上に伸びる短い横線は、クランクが垂直線と交差する点を示しています。かなりの圧力がかかっており、この地点で圧力がかかっているのは少し奇妙です。これは、自然死点より後ろの足首の動きによるものとしか考えられません。

6番、そして他の全ての地点でも、カーブの進行方向が全体的にギザギザしているのが分かります。これは振動によるものと思われます。これらの結果はすべて、ボルチモアのドルイド・ヒル・パークにある、比較的滑らかな道路で得られました。6番地点は、湖周辺の道よりも少し荒れているかもしれませんが、それでも非常に滑らかな路面でした。このような状況下でこのような振動が発生したことは、驚くべき発見とまでは言いませんが、驚くべきことでした。

結果2と3が発見された湖畔の道は、完璧な状態でした。まるで平板のように滑らかで、乾燥した天候で小さな障害物が固定されなくなり、道路上に転がり落ちてしまうような、よくあるような小石の散乱もありませんでした。しかし、これらの図は鋸歯状の構造を示しており、揺るぎない対称線を描くのに十分なほど滑らかな道路や、十分にしっかりと接合された機械のフレームとバネを見つけることができませんでした。曲線におけるこうした小さな偏差は、常に現れるようです。54あらゆる緩和条件にもかかわらず、高さが数ポンドも異なることは、衝撃を一切受けない理想的な車輪の構築には、まだ多くの努力が必要であることを示唆しています。車輪を回すのに必要な力の総量を正確に判断するには、図8のように両方のペダルを重ねた状態を考慮する必要がありますが、片方のペダルに曲線を描くことで、概ねすべての目的を達成できます。この研究の可能性は無限であり、完全に正確な器具を用いることで、人間の力で機械をテストするという愚かな方法で得られる結果よりもはるかに明確な結果が得られるように思えます。

同型で製造元が異なる機械を駆動するために必要な動力の比較試験については、一切行いません。機械の状態が悪い場合（例えばオイル切れなど）、あるいはたまたま異常に質の悪いサンプルを入手した場合など、結果に差が生じる可能性があり、不公平になる可能性が大きすぎるからです。筆者は、一般的に職人技の品質の違いを判断したり、表現したりする必要はないと考えています。それは、本書が出版される頃には、筆者が発見した長所や欠点が変わっているかもしれないからです。職人技は変化しますが、原理は決して変わりません。さらに、本書や他の書籍で扱われている原理に関する仮説や結論は、常に矛盾を生じます。原則的に商品の製造者に不当な扱いが加えられた場合、その製造者は常に抗弁の手段を有し、主張を反証できればその正当性は完全である。一方、ある機械の動作など、事実の誤りが記録され、その事実の根拠となった機械が偶然に消失した場合、利害関係者は正当な救済を受けることができない。もちろん、優れた職人技には一定の基準があり、読者にその判断基準を示すために、それについて触れておくべきである。しかし、いかなる筆者もこれを超えてはならず、55ただし、少なくとも競合商品を広告して通常の料金で報酬を得ている場合は除きます。

回転ペダルに取り付けられたサイクログラフは、機械に特定の作業を行うために必要な総圧力を示します。しかし、履帯抵抗や部品の摩擦のみを計測したい場合は、間接的な力の損失を無視し、クランクを回転させることで生じる接線方向の合力を測定するように機器を配置する必要があります。つまり、円弧方向の合力または接線方向の合力を計測したい場合は、サイクログラフのフレームを自転車のクランクまたはレバーにしっかりと固定し、取り外した回転ペダルをスプリングプラットフォームに吊り下げます。この最後の配置は、後述するように、足首の動きによって得られる追加の力を測定する実験で使用されます。

サイクログラフで示される足首の動き。
本研究全体を通して、クランクサイクルよりもデッドセンターの要素を重視する傾向がわずかに見られたかもしれない。レバーや非デッドセンター機構を一見称賛するこの傾向に難色を示すメーカーやライダーは、足首の動きを研究することで大きな安心感を得ることができるだろう。これらの図表から生じる可能性を示す上で、アイリッシュ・サイクリスト誌（バイシクリング・ニュース紙とホイールマンズ・ガゼット紙経由）からの以下の抜粋ほど優れた入門書はないだろう。

「アンクルアクション」

「アイルランドのサイクリスト誌によると、この国の何千人ものライダーの中で 、自分のスタイルを改善したいという願望を持つ人や、正しい足首の動きの重要性を少しでも理解している人はほとんどいない。脚をピストンのように重く、生気のない動きで、ゆっくりと進むライダーに出会うだろう。彼に抗議してみてはどうだろうか。彼はこう言うだろう。『ああ、彼は十分走れる。足首の動きがそんなに重要だとは思っていないし、そもそも『焦げる』ことさえしたくないんだ』」さて、私たちは読者にこれらの事実を理解してもらいたい。どんなライダーでも、入念な練習によって許容できる足首の動きを身につけることができ、それを習得すればパワーが約4分の1向上し、坂道も走れるようになるだろう。56ライダーが足首を使わない場合、力は第 1、第 2、第 3、第4 セグメントにのみ適用され、第 1セグメントと第 4 セグメントでは、力がクランクの端に対して直角に適用されないため、多くの部分が無駄になり、その結果、第 2 セグメントと第 3 セグメント、つまり 1/4 回転の間だけ完全に効果を発揮することになります。足首の動きの奥義を極めたライダーは、ペダルが最高点に近づくと踵を落とし、セグメント8である程度力を加えることができる。いわゆるデッドポイントを通過した後、踵はまだ落ちたままなので、力はクランクに対して直角、あるいはほぼ直角に加わり、結果としてセグメント1で全力を発揮することができる。セグメント2に入る際に足首を素早く伸ばすことで更なる推進力が与えられ、以前と同様に、セグメント2と3で全力を発揮することができる。セグメント4に入る際には、踵を上げ、ペダルを後方に引っ張る。この引っ張る動作によって、ライダーはデッドポイントを過ぎてセグメント5をスムーズに進むことができる。したがって、足首を硬直させたまま乗る人は、セグメント1、2、3、4、つまり全周の半分しか動作できず、その動作はセグメント2と3、つまり全周の4分の1でしか完全に効果的ではない。一方、足首を効果的に使うライダーは、セグメント8で動作することができる。 1、2、3、4、5、つまり全周の3分の2の区間で、彼の技は1、2、3、4、つまり全周の半分の区間で完全に効果を発揮します。後者の場合に得られる利点は明白です。この技術の習得はしばしば退屈で面倒ですが、サイクリストがその結果得られる驚異的なパワー増加を知っていれば、習得するまで満足することはないでしょう。ロード・ベリーとG・レイシー・ヒリアー著のバドミントン・シリーズのサイクリングに関する巻から、私たちは以下の指示を引用します。

「初心者は、車輪が回転するように吊り下げられた自転車か、家庭用のトレーナーに座り、ペダルを一番高い位置まで上げます。そして、ブレーキで車輪を固定し、ペダルに足を置きます。靴の溝を慎重に所定の位置に合わせ、足がまっすぐになっていることを確認してください。次に、主に大腿筋を使って、足（とペダル）を水平方向に前方に押し出します。実際には、鋭く前方に蹴り出すような動きで、かかとをできるだけ低く下げ、つま先を上げて、足をペダルにしっかりと固定します。ペダルは斜めにしておきます。ブレーキを軽くかけた状態で慎重に練習します。この練習には、自転車でも構いませんが、三輪車も役立ちます。」57はるかに便利です。家庭用トレーナーがない場合は、紐やストラップをレバーに結び付けてブレーキを軽くかけ、それを都合の良い場所に結び付けることができます。初心者は毎日数分かけてこの練習を行うことができます。このプログラムを実行する際は、最初は右足よりも左足を使うようにしてください。足首関節の通常のぎこちなさが解消されれば、この動作はマシンの始動に驚くほど効果的であることがわかります。しばらくすると、足首とふくらはぎの筋肉が強化され、ペダルがセグメント1と2を通過するときに足首が急激に伸びることで、マシンの推進力が大幅に向上します。足首をまっすぐに伸ばし続けると、足が脚に対して直角の位置になり、筋肉の力が均等に段階的に真下に向かうようになります。ペダルは水平位置になり、脚の力、体の重み、腕の引力がすべて作用して、ペダルを下方に押し下げます。この時点でクランクのスローは最も効果的な位置にあり、最も力強い動きが行われます。ペダルが後方に動き始めると、足首の動きが最大限に作用します。ペダルが最下点に近づくにつれて、つま先は徐々に下がり、かかとが上がります。そして、動きはついに後方、つまり「引っ掻く」段階に達します。足首の動きを最大限に活用するには、この「引っ掻く」動作を非常に注意深く練習する必要があります。つま先は何かを掴もうとするかのように靴底に強く押し付け、足首はできる限り伸ばし、足は脚とほぼ一直線になるようにし、ふくらはぎの筋肉を強く引き寄せ、後方への引力 (もちろんフィットした靴が必要) はセグメント 5 を通じて実質的に有効になり、セグメント 6 まで有効になります。両側に存在する無効な部分はすぐに円の非常に小さな部分になります。セグメント 7 に入るとすぐにかかとを鋭く下げ、最初の位置の説明にあるように上向きおよび前方への蹴りまたは押し込みにより、ペダルはセグメント 8 を通じて前方および上方に持ち上げられ、もちろん、一連の動作全体が繰り返されます。— Bicycling News。

前述の、足首の動きを表示できるサイクログラフの配置を使用すると、図 1 の d で始まり e で終わる、駆動輪の車軸を通る垂直線から 18 度の角度で各クランクに接線方向の合力をかけることができることがわかりました。 合計で、各クランクの半円で 36 度になります。

図1.

足首の力。
図はセクション1から8を示しており、58この追加のパワーの概要を示します。車輪を回すための直接的な円運動の合力を確認するには、足首の動きがない場合のクランクの長さmからnを想像してください。次に、足首の動きを加えたクランクの長さmnにnoを加えたものを想像してください。私は、各ポイント aとiで、クランクが上部と下部で垂直線と交差するときに 30 ポンドを得ることができました。したがって、両方のクランクで同時にこの足首の動きをさせることにより、そうでなければ絶対的な死点が発生するときに、車輪を回す方向に 60 ポンドの力を得ることができることがわかります。これは、正面の最適なポイントで 1 つのクランクに全体重をかけたときに発生する最大圧力の 5 分の 2 に相当します。

サイクログラフの結果を、6インチのクランクを備えた54インチの自転車を床から吊り下げ、サドルに座り、介助者にリムの底から90度の位置に20ポンドの重りを付けてもらうことで十分に検証しました。この重りを両クランクの死点、つまり垂直に上下に持ち上げることができ、その力の強さが実証されました。59ペダル1つにつき90ポンド、つまり1ペダルにつき45ポンドの負荷をかけています。私は足首の動きに熟達しているとは到底考えていません。上記の90ポンドは、実際に走った時にサイクログラフで計測した数値よりもはるかに大きいですが、練習すればそれくらいの負荷でも十分達成できるはずです。

足首の動きがない場合、つまりクランクに直接下向きの圧力がかかっている場合、ホイールを回転させる方向に作用する接線力は、クランクが鉛直方向と交差する頂点で始まり、クランクと鉛直方向のなす角度の正弦に応じて増加し、この角度が 90 度に達するか水平に伸びます。その後、クランクが鉛直方向と中心の下でなす角度の正弦に応じて力が減少し、クランクが鉛直方向と交差する底部で力がなくなるまで続きます。

この力の変化を実際の線の長さで表すために、図 2 の図を添付します。この図は、体重 150 ポンドの男性が足首を動かした場合と動かさなかった場合に車輪を回すときに生じる接線方向の合力を示しています。

AAは、クランクが車軸の周りを回転する際に通過する角度の分割を示す線です。線af iは正弦曲線です。

中間セクションを使用し、点a（クランクが車軸上の垂直線と交差し、垂直線との角度がゼロになる点）から始めると、直接下向きの圧力が発生し、足首の動きがなければ力はゼロになります。この時点で片方のクランクの足首の動きによって、aからbまでの線の長さで表される 30 ポンドの力が得られます。また、両方のクランクの足首の動きによって、 aからcまでの線の長さで表される 60 ポンドが得られます 。クランクが 15 度前方に進むと、直接力 ( mn )は 39 ポンドになり、これに足首の力 23 ポンド ( no ) を加えると、合計 62 ポンドになります。61ポンドは次の線（ mo ）の長さで表され、このように上昇していきます。直接出力が増加し、足首出力は減少していきます。曲線fの頂点に達すると、直接出力は150ポンドになります。90度の角度を通過し、車軸の下の垂直線から数えると、出力は増加したのと逆に減少します。

図1は、一般の読者にとって、パワーがどのように増大するかをもう少し視覚的に示しています。dafieをaにおけるパワーなしのクランクの通常の振り、dbfheを片方のクランクのパワー増加、点線cとgを もう一方のクランクに追加された足首の補助的なパワーとします。

図2.

足首のパワーの正弦曲線。
[5]58ページの図1をご覧ください。
62
第7章
バランス調整、および潜在エネルギーに関するいくつかの質問 – 丘登り。
ここで、2つの異なる種類の車輪について、さらに区別しておくのが適切と思われる。バランスをとる要素を必要とする道路車両という概念が人間の頭に浮かんだのは、乗り物全般の発展における最近の出来事であり、「自転車」と「三輪車」という言葉の類似性、そしてどちらも「ベロシペード」という総称に含まれることから、多くの人がバランスをとるという区別を見落としている。この区別は、この2つを全く異なるカテゴリーに分類すべきである。足で動かす機械という意味ではどちらもベロシペードであり、人間の力やエネルギーで動くという意味ではどちらも人力車である。しかし、2輪単軌条の機械では、安定した平衡状態で運転する場合とは違って、乗り手が特別な能力を必要とする。

自転車のバランスをとるために、他の乗り物には必要のない特別な動作が必要であるという事実について、この技術の発展段階においてこれ以上詳しく説明するのは不必要に思える。しかし、発明家たちが操舵装置をロックする手段を次々と考案し、乗り手たちがステアリングヘッドが「動きすぎる」と言い続ける中で、回転する物体の法則から、車輪は静止時ほど早くは転がらないことがわかるかもしれないが、自転車、あるいは単軌条の乗り物を他の機械と区別するのは、この法則ではなく、操舵動作である、ということを指摘しておくことは極めて重要である。走行中のハンドルバーの動作は、自転車のバランスをとる上で、大きく貢献する。63杖を鼻の先で垂直に支えているときに行う操作は次のようになります。杖が倒れ始めたら、鼻を使ってその方向に走り、再び重心の下に来ます。しかし、自転車は横にしか倒れないので、その方向に倒れそうになったり、重心が地面の支点からの垂直線の片側になったりすると、杖の図のように支点を使って直接横に走ることはできませんが、支点を使って間接的に横に走ることはできます。唯一の違いは、下肢、つまり接触点と支持点をその方向にシフトするには、同時にかなり前方に走らなければならないことです。

この一見単純な主題について、こうした話題について語る資格を持つ著名な紳士たちとかなり議論した結果、機首と杖の場合よりも明確で完全な説明として、上で省略した問題の要素を取り入れた次の説明が思い浮かびます。すなわち、接触支持点を横切って下を通るように走行する場合、ステアリングホイールが重力と全体的な前進運動の垂直面に近づくと、ステアリングホイールはこの面をわずかに横切りますが、ステアリングホイール自体の面はまだ垂直ではなく、以前と同様に少し傾いており、重心は支持点の後ろになります。すると前進運動によってシステム全体が直立します。高速走行時にはこの運動量が大きな役割を果たし、すべてのバランスはこの要素によるものだと強く主張されてきました。しかし、小さな動きであれば、杖の説明で十分です。

自転車を直立させる前述の説明は、私の考えでは、一般に理解されている回転体の法則とはほとんど完全に無関係です。

このテーマが興味をそそるものではなく、時代遅れでもないことを示す記事が、Bicycling Worldから以下に掲載されています。その中で、回転体の法則について私は次のように考えています。64適用されます。「ロチェスターの自転車職人たちは、『なぜ自転車は転がっている間は立ち上がっていて、前進を止めるとすぐに倒れるのか』という疑問について議論しました。正解とされた答えは、『車輪の底部は地面に接しているので横方向に動くことはできない。そして、底部は常に上部になり、上部は底部になるので、車輪の上部が横方向に動いたとしても、動きが過度に影響する前に地面に押し付けられて止まる』というものでした。」ロチェスタークラブの高潔なソロンズによって下されたこの独創的な決定が真剣なものだったとは思いませんが、まさにそのような論理がかなり一般的であることは確かです。

議論されている問題が、人が乗っている自転車か乗っていない自転車かという問題だったのかは定かではありませんが、私は後者だと考えています。何人かの紳士は、自転車を軽く押すと、支えがないときよりも走行中に直立した状態を長く保つことに気づいていたに違いありません。これは、ジャイロスコープやコマの例のように、回転する物体は自身の平面を保とうとする法則の単なる一例です。人が乗って常に姿勢を正すことなく走行する自転車の場合、原理は単に回転の平行四辺形の一つです。車輪が何らかの外力によって倒れ始める、つまり幾何学的軸に垂直な水平線を中心に回転し始めると、車輪は既に車軸内で軸を中心に回転しているので、この二つの回転の合力は、車輪の以前の軸に対して傾斜した軸を中心とした回転となります。つまり、車輪は倒れ始める側の車輪から少し離れた中心の周りを回転し始めるのです。車輪が回転するこの新しい軸は、もちろん車輪の新しい平面に垂直な平面にあり、その中心を通る水平面から下向きに傾斜しているため、車輪はもはや垂直面では回転しません。65車輪が傾いている中心の外側を回転すると、遠心力が作用し、車輪を垂直に立てようとします。つまり、垂直面に戻そうとする力です。さて、もし車輪が直線の溝に沿って回転し、中心の周りを回転するのを防げると、車輪は静止しているときと同じくらい速く倒れます。あるいは、自転車でハンドルが二輪の平面から外れないようにロックされると、車輪を垂直に立てる力はなくなり、ニュートンの独立力の法則に従って、機械は倒れます。

位置エネルギー、運動量、丘登りに関するいくつかの質問。
自転車に乗る人が坂を登るとき、同じ長さの平坦な路面を走行した場合に生じる摩擦を克服するだけでなく、ある程度の位置エネルギー、つまり重力に抗うエネルギーを蓄積するはずであり、したがって損失はないはずです。しかし、どこかで相当量のエネルギーを失っているはずです。そうでなければ、彼は坂道をそれほど恐れないでしょう。自転車で坂を登る際の位置エネルギーという問題は、別の場所で扱われる荒れた路面走行における障害物への乗り降りの問題とは異なる様相を呈します。坂を登る際には、急激な方向転換による運動量の損失はありません。慣性の問題は全く関係なく、単に一定の変更を加えた際の重量の上昇と下降の問題です。ここで言う重量とはライダーと彼の自転車であり、上昇とは坂の上り、下降とは坂の下りを指します。純粋に物理的な意味では、私たちは一定量のエネルギーを蓄え、言い換えれば、重力に対抗するために一定量のエネルギーを投入しており、理論的にはその恩恵を受ける権利がある。

この位置エネルギーを説明するために、66丘の頂上に滑車があり、その滑車上を走るロープの両端にライダーが立つ。片方のライダーは下から登り始め、もう片方のライダーは頂上から同じ丘を下り始める。片方のライダーが下ればもう片方も登るが、道路が平坦で長さが同じ場合と同様に、摩擦による損失を補う程度の力しか出さなければ良い。このような滑車の配置では、ライダーが実際に丘を登る際に経験するよりもはるかに少ない力とエネルギーの損失になるだろうことはほぼ間違いない。位置エネルギーがどのように返還され、ライダーに利益をもたらすかを、片方のライダーを丘の頂上に立たせて説明する。その麓から同じ高さの別の丘が始まる。重力の加速により、ライダーは最初の丘の麓に到達し、次の丘の頂上まで到達できるだけの運動量を得るはずである。言い換えれば、ある斜面を転がり下りたら、同じ勾配の別の斜面、あるいは勾配に関係なく同じ高さの別の斜面を同じ距離だけ転がり上るだろうと自然に期待するかもしれません。あるいは、運動エネルギーが尽きるまで、それ以上の労力をかけずに平坦な道を跳ね回るエネルギーが戻ってくると期待するかもしれません。しかし、そのような望ましい結果は得られず、ある限界を超えて坂がどれほど長くても、短い坂の場合と比べて、利用できる運動量や運動エネルギーは増えないことに気づきます。この損失は何に起因するのでしょうか？目に見える原因はただ一つ、空気に対する私たちの努力です。

もし全ての走行が真空中で行われていれば、私たちはもっとエネルギーを取り戻せるはずです。しかし、どういうわけか真空はライダーの中にあり、無視されるため、その効果には限界があります。つまり、ライダーは重力から得られるはずの運動量を失ってしまうのです。空気の摩擦がライダーの速度の2乗に比例して、あるいは速度に応じて抵抗するからです。67落下する物体に全エネルギーを蓄えるためには、重力が距離の平方根に比例して速度を増加させる必要がある。しかし、すぐに速度が上昇し、空気の衝撃によって速度の増加が完全に打ち消されることは容易に分かる。したがって、丘の麓で得られると予想される運動量は、空気の衝撃が重力の加速力と釣り合った時点と地点で得られた運動量だけである。これは、他の摩擦を考慮に入れなくてもすぐに実現する。丘登りに関しては、路面が平坦であれば克服すべき摩擦が存在すると予想されるため、他の摩擦を考慮に入れるのは当然である。平坦な道路であれば、走行路面の長さの違いは自転車に乗る人にとって問題にならないので、すべて空気のせいにせざるを得ない。他に解決策は見当たらない。いかなるバネや防振装置も、この困難から抜け出す助けにはならない。ライダーがブレーキをかければ、もちろん、仕事がどこに行くかについて疑問の余地はありません。しかし、誰もが知っているように、安全なマシンと熟練したライダーがいれば、普通の国ではこれが頻繁に行われることはありません。

非常に長い坂道でエネルギーが失われるという我々の理論を擁護するために、単なるうねりのある道路がサイクリストに軽視されていないという事実に注目しよう。実際、多くの人は平坦な道よりもうねりのある道路を好む。筆者も間違いなくその一人である。短い労働と休息の合間、重力との絶え間ない物々交換、そしてエネルギーの行き来は、決して私たちの心身にとって不快な気晴らしではない。しかし、空気の作用によって要求される法外な利息に苦しむようになると、たとえその道路の路面があまり魅力的でなくても、私たちは単に線を引いて別の道を通る。

独創的なメカニックの中には、ブレーキ動作で失われた力を蓄える機構を考案した者もいるが、熟練して大胆になったライダーがそれを気にするかどうかは疑問である。68 彼らは、過度のリスクに対するあらゆる警告にもかかわらず、時間の経過とともにすべてそうします。

位置エネルギーと運動量について言えば、当然ながらマシンの重量という問題にぶつかります。自転車競技において、人の体重はマシンの重量ほど重要ではないというのは奇妙な事実です。そのため、ライダーの体重が他のライダーより20ポンド重いとしても、通常は不利にはなりません。しかし、その重量がマシンの重量であれば、競争は不可能です。自然は、人間の余分な体重を筋肉や何らかのエネルギー供給で補うように見えますが、その重量が体外にある場合、自然はそれほど賢くありません。

重い人間や重い機械は、軽い人間や機械よりも速く坂を下ると考えられることが時々あります。しかし、これは理にかなっていません。重力の加速力は質量とは無関係であるため、重い物体は底で同じ速度を持ちます。運動量は質量と速度の積で表されるため、質量の増加は運動量を増加させますが、速度は同じです。この追加の運動量は、重い物体を軽い物体と同じ高さまで持ち上げるために必要です。たとえ乗り手が坂を登る際に蓄えたエネルギーの恩恵をすべて享受できたとしても、重い車輪には依然として明白な反対意見があります。つまり、人は合理的な範囲内で長時間継続的に負荷をかけ続けることで、大量の仕事をこなすことができます。しかし、その限界を超えて身体に負荷をかけ、あまりにも短い時間に過剰なエネルギーを蓄えようとすることは、自然を反発させ、その負担に抵抗させ、しばらくの間、あるいは多くの場合全く鎮静化させようとしないことを招きます。要するに、過度の負担は良くない。重い機械によって、どれだけのエネルギーを山頂に蓄えたとしても、その過程で自然に過度の負担がかかれば、悲惨な結果を招くことになる。したがって、運動量や位置エネルギーといったあらゆる力学的な問題はさておき、純粋に生理学的な理由から、重い機械には重大な反対意見があることがわかる。

69
第8章
直径や車輪の組み合わせが異なる機械において、複数のサドル上の同じ相対位置にある点の移動曲線の比較 – 結果として生じる衝撃と運動量への影響。
この問題の議論において、計算の基準となる適切な点は、機械の動きがライダーに伝達されると考えられるサドル上の点であることが当然視されてきました。これはたまたまシステムの重心に非常に近く、また人間の重心にも非常に近いのです。もちろん、動きの一部はペダルを通してライダーに伝達されますが、ここではその修正は省略します。

障害物を乗り越える二輪の走行は一見単純なように見えますが、興味深い点がいくつかあります。車輪が前進しているにもかかわらず、サドル、ひいてはライダーが実際に後退することがあるという事実は、筆者にとって驚きであり、他の人々にも興味を持っていただけることを願っています。例えば、マシンが4インチの障害物からゆっくりと転がり落ちるとき、以下に示す52インチのオーディナリーの点の曲線が示すように、また特にスター後輪駆動車が同じ障害物に進入する時などに見られます。この運動量の反転は、後輪の落下につながることもありますが、常に前輪に実際の反作用力が生じます。剛性のあるマシンでは、曲線を非常にはっきりと感じますが、それがどのような曲線なのか、そしてスプリングが何を克服しなければならないのかを正確に知ることは、満足感をもたらします。

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車輪が障害物を乗り越えるときにサドルが動きます。
図1.

通常、前方 52 インチ、後方 18 インチ、障害物 4 インチ、サドルを 20 度後方に傾けます。
図2.

Rational Ordinary、52 F.、18 R.、4 インチの障害物、サドルを 30 度後方に傾ける。
図3.

レバー リアドライバー スター、18 F.、52 R.、4 インチの障害物、サドルを 20 度前方に傾けます。
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図4.

スター、20 F.、52 R.、サドルを車軸の上に垂直に配置します。
図5.

スター、24 F.、39 R.、サドルが車軸の上にあります。
図6.

カンガルー、前40度、右18度、鞍を25度後ろに傾ける。
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図7.

後部運転のローバー、30 インチのホイール、11 インチ間隔、サドルの高さ 40 インチ、12 インチ前方。
図8.

後部運転席、前30インチ、後24インチ、サドルの高さ40インチ。
図9.

デニス・ジョンソン、30インチの車輪、車輪間の中間の高さ30インチのサドル。
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図は、様々な機械が 4 インチの障害物を通過する際の軌跡を示しています。Fは前輪、R は後輪を示し、矢印は移動方向、つまり機械の走行方向を示しています。度は、駆動輪の車軸から垂直に伸びる線とサドルを通る線の間の角度を示します。また、後車軸とサドルを通る垂直線間の水平距離をインチで表​​すこともあります。曲線の基準線からの高さ、つまり頂点は、各車輪が障害物を通過する際に機械がサドル上でどれだけ上昇するかを示しています。これらの高さは、車輪間、またはむしろ各車軸を通る垂直線間のサドルの位置を推測的に示します。これは、サドルが車輪に近いほど、車輪が障害物を通過する際にサドルがより上昇するからです。再び、車軸を基準としたサドルの位置から、各車輪が支える重量を決定することができます。各車輪が支える重量は、サドルからの水平距離に比例します。2つの曲線の高さを基準に、障害物の高さを合計します。

理論的には、サドルの位置がどこであっても、障害物を乗り越えるのに必要な作業量に違いはありません。なぜなら、作業員は障害物と同じ高さまで持ち上げられる必要があるからです。作業員を半分まで2回持ち上げるか、全部を1回持ち上げるかは、労力の量という点では問題ではありません。作業員と機械は、何らかの方法で特定の高さまで持ち上げられる必要があります。実際、半分の距離を2回持ち上げる方が、一度に持ち上げるよりも楽です。しかし、これは実際の作業量や消費エネルギーには影響しません。

この問題の研究における尺度は1インチの16分の1です。したがって、これらの図では1インチの8分の1は2インチを表します。74フルサイズの自転車。この点に関しても、運動量への影響はこれらの線の輪郭によってのみ示されるわけではないことを考慮に入れなければならない。システムの突然の停止または停止は、通常、曲線の垂直方向の傾向によって示されるが、例えば最も顕著なケースとしてサドルが元のコースにまっすぐ戻る場合、身体に非常に不快な衝撃が生じ、曲線に何の逸脱もないまま運動量が失われる可能性がある。これは、曲線上の短い垂直線または分岐線によって示される。これらの短い線は、空間内で車輪が前進する距離に比例して、サドル上の点が前進する距離を示している。各短い線は、車輪が2インチ前進することを示す。線が曲線より下にある場合、サドルは実際に後方に落ちている、つまり、コースが正反対になっている。

曲線上の短い線が互いに接近している場合、これらの線の間隔は8分の1インチ未満であるため、鞍と乗り手が比例的に抑制されていることを示しています。一方、重い部分の運動量の通常の速度が車輪の速度よりも遅い場合、線の間隔は8分の1インチ以上離れていることでそれが示されます。この場合、運動量は減少するどころか増加する傾向があります。他の点で同様に抑制されていることが明白でなければ、この状況はそれほど嘆かわしいものではありません。

オーディナリーを実際に使用した結果、突然の停止による運動量の損失は、ペースが適度に遅い場合にのみ最大限に発生することがわかっています。運動量が大きすぎる場合は、前進する途中で単に妨げられることはなく、結果として後輪が地面から離れますが、これは非常によく知られている方法です。

より安全な自転車、つまりヘッドアップが起こりにくい自転車では、適切なバネがなければ、ライダーはサドルの上で前方に滑り、かなりの衝撃を受ける。75振動によるもの以外にも、その後再び滑り戻らなければならないため、運動量が失われます。

図を参照すると、図1は前輪が52インチ、後輪が18インチの普通の自転車を示しています。前輪は障害物を乗り越えるのに苦労しますが、上向きのカーブはベースラインからの方向転換がかなり急であるため、運動量が非常に急速に抑制されていることがわかります。カーブ上の短い垂直線を見てください。これらの線は、カーブ間と両端のベースライン上の線の長さの約半分です。また、F （前輪）が重量の4分の3を支えており、一方のカーブの高さがもう一方のカーブの約3倍になっていることにも注目してください。

小さな後輪Rの取り付けによって示される緩やかなカーブに特に注目してください。これは、オーディナリーに大きな後輪を取り付けるべきだという理論家たちの大声にはいささか根拠がないことを示しています。障害物を転がり落ちるときの下降と後退はきわめて急激であることがわかりますが、図 2では、52 インチのドライバーと 24 インチの後輪を備えた、いわゆるラショナルを示していますが、それほど急激ではありません。大きな後輪はある程度、下降に影響しますが、高さが 4 インチ未満のすべての障害物では、余分な重量とステアリングの乱れを正当化するほどの目立った利点は得られません。

図3は、 52インチの後輪駆動装置Rと18インチの前輪操舵装置Fを備えた機械を示しており、サドルは駆動軸を通る垂直線から20度前方に位置している。曲線はOrdinaryの正反対である。後者では、離陸時に後輪が急激に下方および後方に落ちる様子は、図3で障害物に衝突した際の前輪の後方への推進力に匹敵する。現在市販されている機械で図3の曲線を正確に描くものはない。これは、American Starがサドルをもう少し前方に配置した場合とほぼ同じである。76そして、最近の後輪駆動クランクマシン「イーグル」です。

図4は、一般的に見られるアメリカンスターを示しています。52インチの後輪駆動車と駆動車軸の真上にサドルが配置されています。この曲線は、前輪が障害物を乗り越える際にサドルが上昇する様子を示していませんが、運動量の急激な変化が見られます。曲線( F )を見ると、サドルが小さな数字の順に押し戻され、1に進み、2に戻り、3、そして4へと進む様子が分かります。これは、運動量が上下に偏向するのではなく、その進路が正反対になっていることを示しています。

図5は、24インチの前輪操舵装置Fと39インチの後輪駆動装置Rを備えた、スターパターンの新しいマシンを示しています。前輪が障害物を乗り越えるため、図4に示されているような運動量の抑制はそれほど急激ではありません。曲線の下の短い線は、後方への推進力を示しています。

最後に述べた機械において、障害物に衝突した際に突然停止する現象は、これらの型のいくつかで採用されているサドル支持部の前方への移動の必要性と大きな利点を示している。この配置はオーディナリーではそれほど必要ではないが、害にはならないだろう。オーディナリーの大きな前輪は、障害物に衝突すると、その使用を正当化するのに十分な勢いで、極めて急激な上向きのカーブを描きながら停止することがわかるからだ。

スター、イーグル、その他のタイプでは、大きな後輪だけで障害物に人が乗り上げます。カーブの高さからもわかるように、この後輪がほぼ全ての重量を支えています。後輪は障害物に美しく乗り上げ、勢いをほとんど、あるいは全く妨げることなく、分岐するラインの間隔はベース部分とほぼ同じです。前輪の重量を軽減することは有利だと考えられてきましたが、その重要性は誇張されすぎています。障害物から落ちる際の衝撃が軽減され、荒れた路面を走行する際の不快感が軽減されるからです。77それでも、図に示すように、人体と機械の一部における運動量が停止するだけでなく、逆方向に反転するという事実は変わりません。もし車輪が障害物にぶつかる前に地面から完全に浮いていれば、落下時の衝撃が軽減されるというよりも、前進する運動量が妨げられないという理由で、有害な結果が生じないことは明らかです。ライダーが前輪で壁に向かって全力で突進した場合、壁に重量物が載っているかどうかはほとんど問題になりません。ライダーにとって厄介なのは、必ずしも垂直方向の乱れや重力の作用の問題ではありません。障害物に接触した状態を維持できるのであれば、車輪に重量物を載せた方が良い場合があります。例えば、オーディナリーの前輪が転がり落ちた時、その曲線が機械に十分な牽引力を与える素晴らしい輪郭を示しているのが分かります。

図 6 は、40 インチの前輪と 18 インチの後輪を備えたカンガルー タイプを示しています。この曲線は、オーディナリーの曲線とほとんど変わりません。

図7はローバー型を示しており、30インチの車輪が2つあり、車輪の中心間距離は41インチ、サドルの高さは40インチ、後車軸を通る垂直線から12インチ前方に位置している。最後の図の曲線の輪郭だけを見ると、後輪が転がり落ちる際に運動量がかなり抑制されていることが分からず、多少誤解を招く可能性がある。つまり、サドルは通常の車輪の前進速度よりもゆっくりと前進するが、オーディナリー型や他の型のように運動量が直接反転することはない。

この点に関して、障害物に乗り上げる際と障害物から抜け出す際の基本的な違いについて特に注意を喚起しておきたい。車輪が78降下時に、車輪が接触したまま転がり落ちるように人を押し戻すと、もちろん、障害物に接近した際に発生するのと全く同じ運動量が抑制されます。これは、反対方向の同様の曲線からも明らかです。しかし実際には、運動量は一定量であるため、車輪は障害物から完全に離れ、転がるのではなく飛び降りてしまいます。この結果、大きなエネルギー損失が発生し、高速走行時には必ず発生します。この場合、前進運動量は、障害物を乗り越える際に得られる位置エネルギーから何の恩恵も受けません。これは、人が機械を硬直させず、わずかに前方に振れるようにする適切なバネの必要性を示しています。この点におけるバネの目的は、車輪を無理やり飛び降りさせるのではなく、接触したまま転がり落ちるようにすることです。もし車輪が転がり落ちても運動量の力によって飛ばされなければ、そのエネルギーは機械が平地に到達した際に衝撃によって振動で失われるのではなく、機械を前進させることに使われます。つまり、機械は転がり落ちるべきだが、そのために人の動きを妨げてはならない。適切なバネによって車輪は接触したまま、人は一定の運動量で進む。後輪が飛び出しやすいという問題は、現在のローバー型後輪駆動車では深刻な問題となっている。運動量の反転や、オーディナリー型のような垂直方向への落下傾向はないが、落下距離は長く、重量も大きい。この問題は、現在使用されているバネでは完全には解決できない。バネの運動には、水平方向だけでなく垂直方向の振幅が大きくなければならない。そして、バネは、最近前輪に使用されているものと同様に、後輪のハブに配置される必要がある。図からわかるように、前輪が障害物から離れた際に描く曲線は、決して飛び出しやすさを示すようなものではない。79飛び降りる;障害物に向かって前進することは、それらの中でほぼ準備されていなければならない。

図8は、前輪が30インチ、後輪が24インチの駆動輪を備えた機械です。これは、最近一部の英国メーカーが好んで使用しているローバー型の改良版です。後輪のドロップは、完全な30インチのものよりも急激です。

図9はデニス・ジョンソンのマシンです。同じ大きさの2つの車輪があり、座席は低く、車輪のちょうど中間に位置しています。振動、揺れ、衝撃に関して言えば、おそらく最も乗りやすい装置でしょう。その均一な動きに注目してください。このマシンは、前の章で述べたように、70年前にイギリスで特許を取得しました。

すべての図を全体的に観察し研究すると、障害物から降りるときには前輪が、障害物に接近するときには後輪が、それぞれ最も良好で緩やかな曲線を描くことがわかります。したがって、上昇時には前輪が運動量に逆らってより大きく働き、下降時には後輪が運動量に逆らってより大きく働くことになります。

80
第9章
移動、運動量、および衝撃の曲線と関係のあるスプリング。
筆者のお気に入りの計画は、様々なタイプの自転車における衝撃や揺れ、そして運動量の変化によってライダーが受ける不快感を純粋に数学的な形で扱うことでした。そして、ある程度は実現可能です。しかし、考慮すべき要素があまりにも多く、この問題は果てしなく続くことが分かりました。目的は、車輪のサイズ、中心間距離、サドルの位置を変数とする公式を見つけることでした。この公式を適用すれば、1台の自転車で使用される可能性のあるあらゆる車輪の組み合わせにおいて、障害物や、特定の高さや深さの窪み、轍、溝を通過する際にライダーが感じる不快感の総和を表す結果が得られます。この問題の難しさは、その不快感が何から生じ、何から構成されているのかを正確に特定することです。最初の衝撃、方向転換、運動量の急激な低下、そして衝撃の持続時間など、すべてがその総和に関係することは間違いありません。

理論上、障害物を乗り越えてもパワーロスや不快感は発生しない。なぜなら、前進方向に失われた運動量はすべて、障害物を乗り越える際に垂直方向に伝達され、それによって位置エネルギーが確保され、車輪が高所から転がり落ちる際に再び前進運動量に変換されるからだ。また、轍を避ける必要もない。轍に突っ込むことで、私たちは前進するはずの運動量を得るからだ。したがって、理論上、サイクリストは荒れた路面を走行することを心配する必要はない。なぜなら、それぞれの障害物を乗り越える際には、81登りで少し力を借りるだけで、下りでその力は返ってくる。轍に落ち込むと、そこから抜け出すのに十分な勢いが与えられる。しかし、残念ながら、彼はそのことを好まない。どういうわけか、彼は丘に対するのと同じような偏見を、荒れた道に対して抱いている。そして、この偏見は純粋に理論的な考察から生じるものではないため、私たちは自然法則の違反、あるいはそのような法則が直接適用できない何らかの原因を探さなければならない。私の判断では、荒れた道を自転車で走る際にサイクリストが感じる不快感と実際のエネルギー損失との間には、丘の場合と全く同じではないにしても、かなり明確な関連性がある。突然の運動量の抑制や逸脱によって生じる衝撃は、ライダーが蓄積し、その後に取り戻さなければならない運動エネルギーの直接的な損失を引き起こすという有害なだけでなく、筋肉系を挫傷したり揺さぶったりして、作業能力を低下させるという有害な結果ももたらす。機械に関して言えば、エネルギー損失は振動と機械の余分な摩擦に変わり、他に逃げ道は見当たりません。しかし、ライダーに関して言えば、もちろん同様にエネルギーが失われる一方で、動力も損なわれます。さて、この事実、すなわち、荒れた路面を走行する際にライダーが感じる不快感や衝撃は、実際の運動エネルギーの損失に匹敵するという事実を、私が応用したいのは、ライダーに最も悪影響を与えない均一な転がり運動に近づけば近づくほど、運動量の損失のない完璧なロードバイクに近づくということです。言い換えれば、力学的および生理学的な考察は、私たちを同じ目的へと導きます。つまり、適切なスプリングを用いて不快感を軽減し、運動量の不均衡を分散させ、その方向の変化を調整することで、エネルギー損失を最小限に抑えるということです。適切に設計されたスプリングを用いて行った実験から、私は次のことを発見しました。82障害物に衝突する際に、運動量を上方および前方への必要な新しい進路に転用することができ、その際の損失はごくわずかであり、また、障害物を転がす際に消費される力も大幅に節約することができる。望ましい条件と効果は以下のとおりである。

車輪が障害物にぶつかり、少し跳ね返ってから、障害物の上を上昇し始めます。同時に上向きの推進力が与えられ、バネの垂直方向の成分がさらに圧縮されます。人は通常の運動量で前進し、徐々に持ち上げられます。頂上に到達し、車輪が下降し始めると、人と機械の重量により、最初は車輪が少し前方に跳ね上がります。その後、重量の落下が遅すぎて運動量によって車輪が外れそうになると、圧縮された垂直方向のバネが速やかに作用し、水平方向のバネが障害物に対して後方に及ぼす圧力と相まって、車輪を接触させたまま転がり落ちます。この作用は轍の場合は逆になり、前輪でも後輪でもほぼ同じです。

原則としては、慣性に対する急激な攻撃を避け、運動量の方向を徐々に変え、非弾性部分への衝撃を避けることです。

自転車のバネの垂直方向の振幅は、垂直方向の力が作用する時間を与えるという点で、運動量に関して最も有益である。つまり、車輪が急速に上昇すると、運動量はバネに伝達されて蓄積され、激しい衝撃や振動、そしてそれに伴う動力損失なしに、すべての部品を徐々に上昇させる。機械が障害物から降下する際に突然落下すると、バネは重力がシステムの慣性を克服するよりも速く作用し、車輪は障害物に接触したままになる。つまり、獲得した運動量の方向に作用する十分な水平方向のバネと、必要な量の垂直方向のバネが、運動量を蓄えるのである。83障害物に突然乗り越えるときに失われるエネルギー。そのエネルギーは、ライダーと、スプリングが制御するシステムの部品を特定の高さまで持ち上げるために作用する時間を与えられ、車輪が通常のレベルまで転がり落ちるときに前進する勢いを増大させるために放出されるポテンシャルを確立します。

サドルのみを水平方向に動かすバネは、作業員の運動量損失を防ぐことはできますが、機械の重量が障害物に激しくぶつかるのを防ぐことはできません。この問題を解決するには、衝撃が重い部品に伝わらないようにする弾性接続が必要です。この状態であれば、障害物にぶつかることで失われる仕事量のほぼ全てを節約できます。

このように、スプリングというテーマは、身体が受ける衝撃に対する快適性の問題だけでなく、動力の節約という点においても最も重大かつ興味深い要素を包含していることがわかります。これは決して自転車に限った話ではありません。他の多くの乗り物の製造者や乗り手によって、見事に見過ごされてきました。人間が動物に対してどれほど利己的であるかを示す例として、現在、自らの荷物を牽引する機械において、運動量の損失を防ぐためにあらゆる手段を講じ、適用し始めたばかりであるという事実が挙げられます。一方、馬に引かれる馬車においては、私たちは身体の快適さと快適性のみに配慮し、その目的のために垂直方向の柔軟性を備えた優れたスプリングを採用し、動力損失についてはほとんど考慮していませんでした。動力損失を避けるためには、重い走行装置全体と乗員の重量を前方への衝撃から軽減するように水平方向のスプリングも配置するべきでした。それでも、水平方向のバネが乗りやすさに多少は関係していることはよくわかっているが、重い乗り物の場合、乗り手にとっての利点は、馬にとっての利点に比べればわずかである。84力。いずれは、馬車全般においてこの弊害が改善される時が来るだろう。たとえ利益のためであっても、それは人間の快適さのためであろう。もし哀れな馬だけが関心の対象であれば、確かに希望はほとんどないだろうが、人間が直接関わるのであれば、より急速な発展が期待できる。

機械を始動させて走行させるときは、最初の速度や運動量を上げるのにかなりの労力がかかります。しかし、その後は、機械自体と道路上の摩擦、および空気に対する摩擦を克服するだけで済みます。つまり、運動量の損失なく道路の凹凸を乗り越えることができれば、自転車での移動に現在必要な労力はほとんど必要なくなります。

サイクルの主要部分は、受けるあらゆる小さな衝撃に対して振動でランダムに反応しないように、可能な限り剛性と堅牢性を備えている必要があります。バネまたは弾力性は制御可能である必要があります。つまり、エネルギーを適切に蓄積し、適切なタイミングで放出して、運動量に望ましい効果をもたらすようにする必要があります。

この点に関して、有用なエネルギーは機械に蓄えられるのは水平運動と重力の作用する面、つまり垂直方向と水平方向のみであることを忘れてはなりません。この面に対して斜めの弾性は、ライダーへの横方向の衝撃を軽減する効果しかありません。単軌条機械では、横方向への衝撃はほとんど、あるいは全く発生しないため、過度の横方向の運動が起こらないように配慮する必要があります。

適切なスプリングによって節約できる動力損失を完全に理解するために、特別なケースとして、現在の後輪駆動のセーフティとほぼ同じように配置された 2 つの 30 インチ ホイールを示す添付の図を確認してください。

cを重心とし、障害物に引いた線coが障害物の中心を通るとします。85前輪を水平に対して45度の角度にします。

ローバーの勢い。
運動量clは2つの等しい成分に分割され、1つはco方向に作用し、もう1つはcoに垂直なc k方向に作用し、系を oを中心として回転させる傾向がある。ck成分の数値は、mを運動量と呼び、次のように表される。
メートル
√2
であり、順方向coの値は
メートル
√2
cos45° =
メートル
√2

1
√2
＝
メートル
2
これは保持される前進運動量であり、この場合には前進運動量の半分が保存され、残りの半分が失われることを示しています。

運動量と脳震盪の研究において、仮想的な4インチの障害物を用いることは、全く恣意的であることは言うまでもありません。もちろん、あらゆる高さの障害物では比例的な結果が得られます。しかし、この比率は86線形です。これに最も近いのは、障害物の高さがゼロのときに迷惑度が始まり、角度が大きくなるにつれて三角関数の正弦が増加するのとほぼ同じ割合で迷惑度が増加すると言うことです。

轍は障害物の一形態に過ぎないことを念頭に置けば、1 つの障害物に適用されたこの理論はすべて、単に他の障害物にも繰り返され、それらのいくつかが悪路を構成していることは明らかです。

最近、一部のメーカーは、垂直方向だけでなく水平方向の動きも可能にするスプリングの重要性を認識しているようで、人体だけでなく前輪を除く機械全体の運動量損失も抑えるスプリングを採用しています。これは明らかに別の目的、つまりハンドルの振動を軽減することで手や腕への負担を軽減するという目的も考慮して行われたようです。この目的は確かに重要ですが、理想には程遠いものです。このようなスプリングは、正しくは「蓄電スプリング」または「動力節約スプリング」と呼ぶべきでしょうが、一般的には「防振装置」や「スプリングフォーク」と呼ばれています。

87
第10章
防振装置とスプリングフォーク。
これまで、この見出しの抽象的な用語は、車輪の支柱（1）、より正確にはフロントフォークとバックボーン間の弾性接続を構成する特定の装置に一般的に適用されてきました。より最近の形態の防振装置は、（2）機械の後部フレーム、すなわちバックボーンのほぼ中間に位置するスプリングヒンジ、（3）フロントフォークの先端で前輪の車軸に接続するスプリングジョイント、（4）延長部が全体的または部分的に弾性であるスプリングフォーク本体です。私の考えでは、最後の2つが最も高く評価されるべきものです。最初の装置では、衝撃は主に機械の前半分、つまり前輪、フォーク、ハンドルバーに限定されますが、最後の2つでは、前輪のみが最大限の衝撃を受け、介在するスプリングがシステムの他の部分への衝撃の伝達を防止します。機械と乗り手が受ける衝撃が、快適性や不快感の問題として扱われるだけでなく、私たちが考慮すべき他の非常に重要な側面があることが、この分野において十分に理解されるようになれば、この問題はより深く議論されるようになるだろう。振動によって装置全体のあらゆるジョイント、ネジ、ピンが緩み、摩耗が始まったばかりの段階でいわゆる「摩耗」してしまうことを、私たちはそれほど気にしているわけではない。もちろん、進歩の過程では、これも改善されるだろうが、私たちが最も求めているのは、まさにこの推進力なのだ。筆者は、生来、働くことに嫌悪感を抱いてきた。88スピードを上げて、そして迷い込んだ石によって全てを破壊されてしまう。

防振装置の発明者たちが直面する困難は、適切な方向への所望の弾性を得る一方で、他の方向への弾性も同時に生じてしまい、特にステアリング操作において、機械が不安定で気まぐれな感じになってしまうことであるようだ。この紛れもなく妥当な困難は、防振装置を採用する前に慎重に検討する価値がある。実際、不完全な装置では、ある方向への運動量を維持しながらも、別の方向への運動量を失う可能性があるため、まさに望まれる目的を達成できない可能性がある。優れた防振装置に求められる一般的な要件について、私の意見を最もよく表す言葉は、十分なバネ性を持ち、かつ運動量と重力の作用面内で作用し、それをできるだけ早く、つまり車輪とフォークの接合部、あるいは可能であればスポークの外側の端部で実現することである。89駆動リムへの力の確実な伝達を妨げます。

最近のアメリカ製のバイブレーター。
機械の駆動輪に何らかの付属品を取り付けるのは常に困難です。通常は前輪に防振装置を取り付けると効果的ですが、構造上、これは Safety の後輪に取り付けるのと同じくらい困難です。

メーカー各社から、あらゆる要件を満たすデバイスが数多く提供されることを期待しています。添付資料には、最近特許を取得したデバイスの一例を掲載しています。この件に関して、私自身も同様の装置を実験で使用した経験があり、ある程度自信を持って説明できます。

この図は、特許の図と同様に、連結ロッドがほとんど役に立たない動作弧を描いてスイングしている様子を示していますが、全体的な計画は良好です。ただし、他の図ほどきれいではありません。

ところが、最近、ある偉大なメーカーが、私の考えでは、すべての要件を満たしていない装置を採用しました。その装置は、依然として垂直方向の動作に限定されすぎており、非常に重い人が機械に乗らない限り、水平方向の振幅はまったくありません。その場合、バネは非常に異常な位置を取ります。

他のメーカーは、セーフティ型（上記2）のフレームまたはバックボーンの中央にジョイントを採用し、ペダルも上下に動くように構造を変えています。これは確かに垂直方向の衝撃から人を隔離するのに役立ち、良いことです。しかし、これらのマシンには水平方向の柔軟性が欠けており、フロントフォークはハンドルバーと共に依然として衝撃を受け、振動で損失します。後に、ある発明家が、ゴムがバネの力で動き、足の圧力で垂直方向に動くという新しいペダルを発表しました。これは、誤った方向への努力ではありますが、価値のあるものです。人と、その動力をマシンに伝達する装置とのつながりは、できるだけ直接的で、かつ、より安全であるべきです。90可能な限り剛性を高め、全てのバネはこの点より上に位置している必要があります。弾性ペダルは、前段落で述べたものとは全く異なる装置です。前段落で述べた装置では、クランクシャフトは上下運動し、「連結リンク」と動力源（人）は共に剛性かつ非弾性的に連結されており、全体としてバネによって上下に振動します。

ある英国企業が、数年前から市場に投入している機械は、外観から判断すると全てバネでできている。発明者は、この事業の成功以上に大きな功績を挙げるべきである。もし市場に投入された初期のサンプルの部品がこれほど脆弱でなく、外観も極めて粗雑でなければ、もっと成功していたかもしれない。

スプリングに関しては、これまでも未熟な奇抜な進歩がいくつかありましたが、全体的な進歩は極めて論理的なものでした。まず、サドルの弾力性はごくわずかで、その後徐々に増加し、メーカー各社は旧型オーディナリーに最適なスプリングを競い合うようになりました。次に、セーフティの前フォークとバックボーンをスプリングで接続することで、衝撃をマシンの前半分に限定しました。そして、前輪を除くシステム全体を衝撃から遮断するスプリングフォークが登場しました。ここまでの発明は実用化され、実際に使用されています。次に、ホイールの両外側リムの間、またはスポークの両端にスプリングを配置することで、図に示すように、衝撃を前輪の片方のリムに限定するという、優れた発明家が登場しました。（「イングリッシュ・スプリング・リム」を参照）

これは最後通告のように思われたが、抜け目のないアメリカの発明家が「さらに上を行く」提案をし、衝撃と垂直方向の推力をリムのほんの一部に限定することを提案した。この発明は1889年に米国で特許を取得し、もし実現可能であれば、車輪は障害物をまるで人が歩く際に飛び越えるように転がるだけで済むという理想的なものとなる。92確かに、現状はそうではない！そのような車輪は、本書の前半で述べられているように、滑らかな道路を移動するのに役立つだけでなく、バ​​ラストの少ない鉄道の枕木にも使える。そして、車輪が十分に高ければ、あの昔からの障害を乗り越えられるかもしれない。93クロスカントリー移動では、レールの柵は、まるでそこに存在しなかったかのように、無意識のうちに消え去りました。

イギリスのスプリングリム。

アメリカ特許取得のフレキシブルリム。
振動防止に関する最も素晴らしいアイデアの 1 つは、American Athleteによる次の提案です。

アイルランド、ベルファストの発明家が、『ニューマチック・セーフティ』と呼ぶタイヤを開発した。直径5cmのタイヤは中空ゴム製で、空気を封入することで弾力性を大幅に向上させている。この成果はアイルランドの自転車競技者に大変好評で、ベルファストで最近行われたレースでは、『ニューマチック』に乗ったライダーが4つの優勝をすべて獲得した。この中空ゴムは荒れた芝のトラックで驚異的な性能を発揮したと評されている。

もしこの装置に切断や崩壊の危険性がそれほど明白でなかったら、この装置には素晴らしい将来性があると思うだろう。

曲線、運動量、バネに関するこれまでの章の結論として、絶対的に剛性の高い構造の後輪駆動式セーフティが高さ4インチの障害物に衝突すると、セーフティとライダーの運動量の半分を失うという驚くべき事実に改めて注目したいと思います。考えてみてください！4インチの障害物に頻繁に衝突するわけではありませんが、それより小さな障害物にぶつかるにはそれほど多くの障害物は必要ありません。このように、私たちは実際には必要性や機会がないにもかかわらず、常に力を無駄にしているのです。筆者としては、機械の重量を2倍に増やすこと（余分な重量は常に有害ですが）は、重量を増やすことでエネルギー損失の最も大きな原因を排除できるのであれば正当化できると主張したいと思います。自転車、あるいは単線走行の機械もまた、運動量を適切に操作する稀有な機会を提供し、後輪駆動式は適切なバネを取り付ける特別な機会となります。一方、複線式機械では、乗り手の快適性を確保するために、バネに横方向の動きを持たせる必要が生じます。この横方向の動きは、運動量と運動エネルギーの損失につながります。一方、自転車では、快適性とエネルギーはすべて一つの平面に限定されています。つまり、今必要なのは、バネをこの平面で巧みに、そして十分に作用させることだけです。そうすれば、運動量を維持し、快適性と筋力を確実に維持できるでしょう。快適な乗り心地の完璧さという夢を実現したり、荒れた道を探し求めるサイクリストを見かけるようになるまでには、まだ長い時間がかかるでしょう。霧のかかった朝、夜明けの障害物を「ほら、着いた！」という朗報として迎え、熱心に前方を見つめるサイクリストの姿も、もうすぐ見られるようになるとは思えません。しかし、現在直面している不快感とパワーロスは、間もなく大幅に克服されるでしょう。もし誰かが、将来、私たちが荒れた場所を滑るようにうまく砂地を越えられるようにしてくれるなら、私たちはみんな幸せになるでしょう。

94
第11章
解剖学と健康に関連するサドルとスプリング。
自転車のサドルの問題は、実のところ最大の問題点のひとつであり、ベビーカーの座席に座って同程度の距離を運ばれるのと比べて、自転車に乗っているときに痛みや不快感を感じ、自転車と区別がつかないほどである限り、今後もその問題は続くでしょう。

過去、特に「オーディナリー」体制下では、この問題への関心があまりにも薄れていました。オーディナリーの全体的な構造は、快適なスプリングやサドルを取り付けるのが非常に困難でした。これまで様々な改良が試みられてきましたが、どれも比較的成功した程度にとどまっています。しかし、たとえわずかであっても、サドルの快適性向上におけるこの成功がなければ、自転車愛好家たちは医療関係者全体から非難を浴びていたでしょう。実際、一部の医療関係者は既に批判の的となっています。

筆者自身は素人ではあるものの、国際医学会議で西洋の著名な医師と面会した。その医師は、これらのサドルが改善されなければ、担当する若者全員を何らかの形で解雇すると断言した。実際、筆者自身も実際に何度か解雇を余儀なくされた経験がある。こうした弊害の証拠を詳しく述べる必要はない。経験豊富な自転車乗りなら誰でも知っていることだ。実際に怪我を負ったという話ではないにしても、何らかの特別な症状を抱えた経験は、ほとんどすべての自転車乗りが知っているはずだ。

筆者がクラブハウスで40～50台の車輪を検査した際に、953 つのうち 2 つは、この問題を注意深く調べた優秀な医師であれば誰でも乗馬不可能と判断するであろう病気でした。

有名なカークパトリック式サスペンションサドルは、古い短いサドルのほとんどに比べて大きな進歩を遂げていますが、初期のサドルには残念ながら必要な自由弾性が欠けており、ある程度は依然としてその欠陥が残っています。カークパトリック式サドルが、短いながらも良質なスプリングによって大きな垂直方向の遊びを持つ英国式サドルよりもはるかに優れているかどうかは疑問です。古いハリントン式クレードルスプリングはオーディナリー式サドルに比べて大幅に進歩していましたが、「動きが大きすぎる」という批判もありました。発明家が多大な労力を費やして古い装置を改良した後、正直な経験談よりも自分の意見をぶちまけることに熱心なライダーが、長年努力してようやく到達したまさにその点に異議を唱えるのを聞くのは、発明家にとってほとんど励みにはなりません。

スプリングの余裕がはるかに大きいローバーのパターンでは、有害な影響は急速に消えつつあります。振幅が0.5インチまたは0.75インチのスプリングで走行することに慣れていた私たちにとって、スプリングの効いたリアドライバーセーフティに乗ったライダーの体が垂直方向に数インチも揺れ動くのを見るのは、実に目新しい体験です。

筆者は、鞍革が鉄板のフレームに張られ、バネの動きが全体で半インチにも満たない機械を調べた。もしこのような装置が害を及ぼさないとすれば、それは乗り手がいかなる攻撃に対しても全く無防備であり、機械の背骨よりもさらに頑丈な背骨を備えているからだろう。

脊椎やその他の部位の損傷は、当然のことながら、路面の平均的な平均がイギリス人ライダーに有利であるため、アメリカ人ライダーの方がイギリス人ライダーより多く発生しましたが、苦情はそれほど多くありませんでした。96英国人の間でさえ、この問題は知られていない。多くの人がこの問題に気づき始めたのは喜ばしいことであり、購入希望者が他の点を全く考慮する前に、予備検査として新しい馬のサドルとスプリングをテストしているのを見るのは、よくある、そして喜ばしい光景である。残念ながら、一部の古いオーディナリーライダーは、一般に考えられているよりも大きな怪我を負ったのではないかと懸念されているが、彼らがスプリングが強すぎるために「投げ出される」という想定される危険性を無視するようになったので、将来はトラブルが少なくなることを期待している。

自転車のサドルの最も厄介な点は、自然が人間が何かにまたがって座ることを意図していなかったことです。これは、自転車に乗るという人間の身体構造の全体設計における最大の見落としだと私は思います。自然は、体を支える便利な方法を3つしか用意していませんでした。すなわち、第一に、足で立つこと、第二に、大腿関節を曲げて座ること、そして第三に、横になることです。しかし、進歩する文明は、これらとは少し異なるものを求めています。自転車に乗る際、私たちは足で直立し、体の中央部分を部分的に支えるのが最善だと考えていますが、これは自然が必ずしも想定していない状態です。

私は、この問題に直接関係する体の骨の構造の部分の切片を用意しており、それは、誰もが知っている事実の助けを借りて、私たちがその問題を理解するのに十分な詳細さを備えている。

大腿骨a、aが体幹に対して直角、つまり紙面に対して垂直に前方に振れなければ、自然が意図した骨、すなわち坐骨結節 e、e 、あるいは骨盤隆起の上に座ることはできないことが分かる。この姿勢は、乗馬において鞍の上で脚を広げることで部分的に得られる。椅子や馬車の座席に座っているとき、私たちの体重は完全に大腿骨の右側の骨にかかっている。97正しい姿勢は得られないが、自転車では、おそらくハンドルバーの上に脚を置いてオーディナリーで惰性走行する時以外にはこの姿勢は取れない。自転車を漕ぐ際には、脚がほぼまっすぐに下がり、足は歩く時とほぼ同じくらいに閉じていることに注意する必要がある。そのため、ペダルを漕いでいる時の体の位置を示す図からわかるように、極度のO脚でない限り、適切な骨に体重をかけることはできない。オーディナリーで惰性走行する人は、98サドルの広い部分に体重をかけ、ハンドルに足を投げ出した瞬間に感じる解放感をどれほど痛感していることか！ 自転車のサドルの動きにおいて、点線b、bで示されているように、サドルの狭い部分が恥骨によって形成される角度cに載っていることに気付くだろう。この角度の頂点では、医師が恥骨結合と呼ぶ組織によって恥骨が結合している。サドルはこれらの骨の間にくさび形を形成し、骨を広げようとする。このくさび形の動きはある程度修正できるが、それでも悪影響である。サドルの広い部分は坐骨結節への下向きの圧力の一部を直接受け止めるが、これは点線 b、bで示されているように、肉の部分をひどく歪ませることによってのみ達成される。明らかに、身体はどこかで骨によって支えられなければならない。単なる肉にぶら下がることはできない。完全に自然で衛生的なサドルを考案できるかどうかは疑問です。したがって、体重を他の唯一の支えである足に可能な限り乗せることが極めて重要です。これは、作業面から十分に離れてペダルに体重を乗せること、そして何よりもサドルの支持部に高性能なバネを使用することで実現できます。ここで再び適切なバネの問題に直面することになりますが、バネは前述のように運動量だけでなく健康にも関係する要素であることがわかります。

自転車のサドルと解剖学。
昔のベロシペードで前方に蹴り出していた頃と比べて、作業台の上を走る際の体の大腿部の屈曲が緩やかになり、それが後退につながっているという反論もあるかもしれない。しかし、この見解は当てはまらない。実用的な機械では、いずれにせよほぼ真っ直ぐに立ち上がらなければならないため、もう少し前進して作業に最適な姿勢を取り、適切なサドルスプリングと可能な限り足で支えることで、支えの難しさに対処する方がよいからだ。

乗馬では自力で進む必要はありません。99そのため、私たちは体を十分に曲げて、広い座席に座ることができます。そのため、自転車のサドルで経験される困難は、当然予想されるように、乗馬には当てはまりません。

スプリングの弱い自転車や不適切なサドルに乗ることの悪影響とその原因について調べてみると、「医師によって意見が微妙に異なる」ことが分かりました。前述の楔状変形によって恥骨結合が炎症を起こすのが原因だという意見もあれば、坐骨ではなく尾骨（図のd）が圧力を受けることで尾骨が屈曲し炎症を起こすのが原因だと言う医師もいます。また、脊椎への継続的な衝撃が原因だと主張する医師もいます。この分野全体は、オハイオ州のエントリケン医師からの書簡でほぼ網羅されていると私は考えています。その書簡は下記に掲載しています。

「RPスコット：

拝啓、自転車のサドルの不具合の原因について、私はあなたの見解に同意できません。医師が訴えるような靭帯、筋肉、骨への負担でも、恥骨結合やその周辺部位の損傷でもありません。尿道が恥骨結合の下を通過する際に生じる打撲や炎症、そして前立腺などの炎症が原因です。また、これらの部位が揺さぶられ、打撲され、炎症を起こしている間、下肢の筋肉を動かす必要性も原因です。この筋肉の動きによってこれらの部位に血液が送り込まれ、うっ血が増加し、私が言及した部位の疾患を引き起こしやすくなります。

「通常の狭いサドルは恥骨の部分に密着しており、メキシコやスペインのサドルのように、体重が坐骨結節にかかるほど後方に広がっておらず、その間の柔らかい部分に負担をかけていることにご留意ください。また、通常の形状の自転車用サドルは、体重が尾骨、つまり背骨の先端にかかるように上向きになっていることにもご留意ください。これが、「自転車病」と呼ばれる別の要因を引き起こします。本来圧力がかかってはいけない場所に圧力がかかり、この圧力が揺れによって悪化し、抵抗するはずのない脊柱の先端、​​つまり脊柱の先端に一連の急速な衝撃を与えます。もし会陰の柔らかい部分を比較的自由に持ち上げ、体重が坐骨の隆起部にかかるようにし、柔らかい部分を保護するサドルを設計できれば、100部品を改良し、脊椎への直接的な衝撃を軽減できれば、問題は大幅に解消されるでしょう。脚を下ろして動かさなければならない状況でこれを実現するのは難しいことは承知していますが、きっと天才的な人が解決してくれるでしょう。

「敬具、
「FW エントリケン」」
健康に関するもう一つの意見は、ジェニングス博士の『The Cyclist』からの引用です。

「実践経験のない者が、理論的な根拠に基づいて、運動が静脈瘤、ヘルニア、痔、尿道狭窄、そして様々な心臓疾患や神経疾患といった様々な悪影響を及ぼすと非難するのは、おそらく避けられないことだろう。静脈瘤に関しては、慢性的な局所的原因、便秘、そして運動不足といった生活習慣に起因する場合には、 サイクリングは実際に有益であり、器質的な内臓疾患に起因する場合でも害はないことが明確に証明されているようだ。…心臓疾患や神経疾患に関しては、状況は異なる。レース大会や「記録を破ろう」という愚かな熱狂には、多くの責任がある。このような運動が、心臓への永続的な損傷、神経衰弱、さらには器質的な神経疾患を引き起こす可能性があることは、容易に理解できる。」筆者は、完全または部分的に訓練を受けた男性によるそのような努力について言及しているものと推測します。なぜなら、ターナー博士の言葉があり、それは実践的な運動選手の言葉でもあるからです。「そのような状態の男性には害は生じません。」

活発な運動に関連するあらゆる事柄において、ある程度の注意と知識を持つことの重要性は常に念頭に置くべきです。サドルの問題だけでなく、重要と思われる他のあらゆる点にも注意を払うべきです。 サイクリングにおける健康というテーマの別の分野については、Bicycling World誌の記事を添付します。これは、それ自体で説明がされています。

「車輪の男たちにとっての危険の源。」

「ズボンを支えるためにベルトを腰にきつく締めたり、きつく締めたり、あるいは腰のあたりに何らかの締め付けがあるような着用法は、非常に危険な習慣であるということを、私はすべての運転手に真剣に注意を喚起したいと思います。

「多くの自転車乗り、特に高齢者は座りがちな生活を送っており、運動をするのに適切な体力がありません。101これは、すべての操舵手が行う必要のある非常に激しい筋肉運動であり、私が特に注意を喚起したい危険の 1 つは、ヘルニアや破裂を引き起こす危険性です。

急な坂を登る際の激しい運動が直接の原因となったヘルニアの症例を2例知っています。そのうちの1人は、特に屈強で健康で屈強な若者でした。私は、これらのヘルニアの間接的な原因は、きついベルトの着用にあったと確信しています。前述の若者は、昔から屋外スポーツに熱中し、ウェイトリフティングを好み、機会があれば常に全力で取り組むことを習慣としていました。自転車に乗るようになるまでは、そのような傾向は全くありませんでしたが、自転車に乗るようになってからは服装が一変しました。

「誰かが物を持ち上げる際に力を入れると（『丘登りは単なる持ち上げの一種』）、腹筋が強く使われます。ベルトやその他の手段で腹筋が拡張してウエスト周囲径が増加することが阻止されると、腹筋の力は腹部の内容物を押し下げる方向に向けられ、それによってヘルニアを引き起こす可能性が大幅に高まります。

衣服は常にウエスト周りがゆったりしているべきです。サスペンダーは着用しにくく、暑い時期には非常に不快なので、ズボンを留める最も簡単で、そしておそらく最良の方法は、フランネルシャツの内側にバンドを縫い付け、シャツとバンドにボタンを縫い付け、ズボンのバンドの内側に別のバンドを作ってボタンホールを作ることです。これは、小さな男の子のウエストとズボンのつなぎ目と同じです。

この記事を、車輪運転を非難するものと誤解する方がいらっしゃらないことを心から信じています。この謙虚な僕ほど、車輪運転を深く信じている者はいません。これは伝聞ではなく、経験に基づいて書いています。すべての車輪運転者に私の警告に耳を傾け、危険の源を避けていただきたいと思います。

「法律、18,954。」
[「上記はヘルニアを専門に研究している医師によって書かれています。—編集者」]

ベルトの問題については、ベルトが適切な種類で正しく着用されているかどうかという点については、反対意見も強くあります。法律に無条件に賛成する人はほとんどいません。しかし、これらの問題についての議論に不安を抱かないよう願っています。重大な過失がない限り、見た目ほど深刻なものではありません。しかし、どんな危険があろうとも、それを十分に認識し、備えておくことが最善です。鞍とバネについては、乗り手は製造者に示すべきでしょう。102彼らは、この点だけでなく他の点でも不安の原因を少しでも取り除くあらゆる改良を認識しており、それによって、少し短い時間で 1 マイルを走破することや、急な坂を 1 インチ長く登ることだけが、現代のサイクリストが考慮しようとしているすべてではないことを示しています。

103
第12章
ヘッダーまたはクロッパー。
「ヘッダーを取る」、あるいはイギリスの同胞の言葉で言えば「これから落ちる」という言葉は、新聞や自転車雑誌のゴシップ記事以外では、おそらく取るに足らない見出しでしょう。しかし、この言葉には親しみを込めた響きがあり、同胞団にとっては非常に大きな意味を持っています。古き良きオーディナリーのライダーなら誰でも、このテーマに関する個人的な体験談を語ってくれます。その中には、冗談半分で語るにはあまりにも深刻な災難もあれば、同じ職業の同胞として苦しむ人々への同情と敬意によって禁じられていなければ、忘れてしまいたいほど深刻なものもいくつかあります。こうした陰鬱な物語から、クラブのあらゆる部屋で語られてきた数々のユーモラスな逸話に目を向けると、なんと喜ばしいことでしょう。中には「私たち自身も、その話の一部だった！」という逸話もあります。

この主題が時代遅れになる前に、いまだに「普通」の優位性を主張する大勢の人々と、新旧の中間階級を形成しながら「合理主義」の勇敢な擁護者として旗を掲げる人々がいなかったら、時代遅れになっていたであろう。

ヘッダーとは、前の章で述べた「反対側に降りる」動作、あるいはより正確には、ライダーがハンドルバーを越えてマシンの前方に地面を突き出す動作のことである。これは重力と運動量という物理的な力を単に応用しただけの単純なプロセスである。運動する物体は、何らかの反作用によって停止するか逸らされるまで、一直線に動き続ける傾向がある。自転車に乗ると、一定の運動量が得られ、摩擦、空気の衝撃、路面抵抗といった抵抗力に逆らって維持される。104ヘッダーは反作用力の結果であり、通常は道路上の静止した障害物に突然衝突した場合、または車軸ベアリングが機能しなくなって前輪が突然ロックされた場合、またはホイールに何らかの詰まりがあり、ホイールが吊り下げられているフォークを介して自由に回転できない場合に発生します。同じサイズのホイールと同じレイクのマシンでも、ヘッダーの動作は異なります。レイクとは、垂直からのフロントフォークの角度を表す用語です。このレイクは、システムの重心を規制する限りにおいてのみ、ヘッダーの影響を受けやすく、「レイクが大きい」ということは、通常、ライダーが前輪の車軸を通る垂直線よりも後ろにいることを意味します。

ヘッダーを装着するには、特定の重心が特定のラインを超える必要があります。この重心の位置は機械によって異なりますが、前述の改造によってラインが移動することがありますが、これは見落とされがちです。

クランクオーディナリーについて考察すると、前輪が前進を停止すると、マシンのフレーム、ライダー、そしてシステムの他のすべての部品が車輪の中心を軸として回転し、フォークを介して前輪が後進するのと同じ動作をシステム内に引き起こすことがわかります。このような後進運動が阻止されたとき、重心線が移動して状況が変化し、ヘッダーの発生確率が低下します。前輪がフォークを介して後進できる場合、ヘッダーを発生する際には、前輪を除くシステムが車輪中心の一点を軸として回転します。しかし、前輪が後進できない場合は、前輪を含むシステム全体が、車輪と地面の接触点を軸として回転する傾向があります。後者の場合、つまりアンチヘッダーマシンと呼ぶことにする場合には、システムが接触点を軸として回転する傾向があるため、その接触点は常に変化することがわかります。105 言い換えれば、車輪は前進しなければならず、その結果、接触点も前進することになります。

ヘッダーアクション、スムーズな道路。
添付の図 1では、通常時にライダーが重力線gを超える前に、ライダーが投げ出されなければならない前方上方距離aからbを示しています。図 2 は、車輪がフォークを介して後方に回転しない距離を示しています。 いずれの場合も、ヘッダーは障害物ではなく滑らかな路面で行われることになっています。これは、サドルに飛び込んだり、前に寄りかかりすぎたりする場合に簡単に発生する可能性があります。 ライダーが持ち上げられる距離、つまり重力に逆らって行われる仕事の量はどちらの場合も同じですが、ライダーが前方に投げ出されなければならない距離は 図2の方がかなり大きいことがわかります。 これは、図 1では地面との接触点hが同じであるのに対し、図 2では点が iに移動するためです。重力に逆らって行われる仕事と、ライダーが前方に投げ出されなければならない距離のより正確な説明については、図のヘッダー曲線を参照してください。4と5はさらに先にあります。

すると、アンチヘッダーの利点は106(No. 2) が普通の機械 (No. 1) に対して持つ優位性は、どちらの場合も滑らかな道路を考えるとそれほど大きくありません。しかし、経路上の障害物という要素を考慮すると、その差は No. 2 の方がはるかに大きくなります。4 インチの障害物に対する両方のクラスの機械の動作を比較してみましょう。すべてのケースで、No. 1 の機械の動作は同じです。つまり、図 1 の h でホイールが接触したままになり 、障害物がまったくない場合と同じようにサドルが移動します。しかし、No. 2 では、図 3に示すように、ヘッダーを取るという動作自体が重量全体を持ち上げて、システムを障害物上で転がす必要があります。

障害物に対するアンチヘッダーホイールアクション。
重心が投げ出されなければならない接触点h は、図2に示すように前方に移動するだけでなく、図3に示すように障害物iの頂上まで移動する。あるいは、路面の轍や窪みが問題となっている場合、No. 2 は轍から部分的に、あるいは完全に転がり落ちることになる。さて、ライダーは運動量の作用によって107そして、機械の後部が障害物に乗り上げたり、轍からはみ出したりしても、運転者が仕事に真剣に注意を払っていて、少しでも熟練した乗り手であれば、適切なタイミングでペダルを勢いよく踏み込むことで、体勢を立て直し、駆動輪を回転させ続けることができることは容易に分かる。その場合、機械の後部は、当然ながら地面から浮いているはずであるが、通常は地面に落ちる。

通常のヘッダーカーブ、障害物なし。

アンチヘッダーアタッチメント、スムーズな道路。

アンチヘッダー、4インチの妨害。

アンチヘッダー、8インチの妨害。
添付の図表のうち、図4は、平坦な道路におけるNo.1（普通）機械のサドルの曲線を示しており、これはいかなる障害物に対しても同様である。縮尺は1/16である。

ライダーをレベルcからレベルbまで 持ち上げ、レベル aからレベルbまで前方に投げ出す必要があることに注意してください。

108

図5は、アンチヘッダー装置を装備したNo.2機が平坦な道路を走行するカーブを示しています。図4と同じ記号で、仰角と前方への投射距離が示されています。図4から分かるように、 aからbまでの距離が大幅に増加しています。

図6と7 は、それぞれ 4 インチと 8 インチの障害物がある場合の、No. 2 マシンのヘッダー動作におけるサドルの前方および上方への曲線または必要な投影を示しています。

フォークを介して駆動輪が逆回転しないという特徴は、一部のレバー・クラッチ式機械において当然の帰結です。このアンチヘッダー機構は、オーディナリーへのアタッチメントとして、同じ効果を得ることを目的とした発明の対象となってきましたが、市場では成功したとは言えません。その理由として考えられるのは、第一に、取り外した車輪の操作に多少支障をきたし、操作者が時には望ましいように車輪を逆回転させることができないこと、第二に、アンチヘッダー機構が一般の人々に十分に理解・評価されていないこと、そして、そのような機構が「車輪が逆回転しない」という事実から生じるという、一見すると納得できない点です。レバー・クラッチ式機械においては、第三の問題点が挙げられます。つまり、ライダーはペダルを後退させることができず、下り坂ではブレーキに完全に頼らなければならないということです。

ヘッダー Rational Ordinary。

ヘッダーカンガルー。
109

カンガルーのアンチヘッダー、4インチの妨害。

ヘッダースターリアドライバーレバーマシン。

ヘッダーローバー後輪駆動タイプのマシン。
図8は有理普通曲線を示しています。

図9、よく知られているカンガルーが描く曲線。

図10、クラッチまたはアンチヘッダーアタッチメントを備えたカンガルー。

図11、アメリカンスターのホイールの組み合わせ。

図12、通常のクランクローバーマシンの曲線。

ローバー型の安全装置は、システムの重心を、ライダーが横に曲がってからでないと転覆できない高さまで上げなければならないため、実質的には直接衝突の危険がない。しかしながら、何らかの状況の連鎖により、装置が停止し、ライダーが通常の走行に同行することなく、ハンドルバーの上に投げ出されるような修正版が実現可能である。110この場合、少なくとも、その後に後輪にぶつかるという通常の煩わしさからは逃れられる。

一般的に考えられているように、後輪の回転を停止してもヘッダーは発生しません。なぜなら、後輪の接触点はライダーの後方にあり、重心もそこにあるため、システムはこの点を中心に前方、つまり運動量の方向に回転することができないからです。したがって、何らかの原因で後輪が地面から離れた場合（障害物に当たって跳ね返るなどして離れる可能性はありますが）、その瞬間、システムは前輪の回転によって前進するだけであることが分かります。

一般的な自転車では、上記の原因によりヘッダーが発生すると言われていますが、筆者は何度か実験を重ねましたが、そのような結果を得ることができませんでした。しかし、後輪が大きな力で物体に衝突した際に跳ね返ることで発生する可能性は十分にあります。ただし、駆動輪が完全に回転し続けていれば、そのような事態は全く考えられません。車輪を物理的に十分に高く持ち上げ、重心をひっくり返すような大きな障害物は、前輪がまずそれを乗り越えなければならないため、作用する機会が全くなく、ここでヘッダーが発生します。後輪が何らかの原因で地面から持ち上げられた場合、システム内部では後輪をそれ以上持ち上げたり、前輪が通常通り前進するのを阻止したりする作用は起こらないことは容易に理解できます。したがって、後輪が地面から離れるとすぐに、後輪は単に後ろに下がり、再び跳ね返るだけで、それは意図したとおりに起こります。しかし、前輪がロックされている場合、後輪は直線的に進むことができず、上を越えなければなりません。

筆者は後輪の実験で、走行中に係員にスポークの間に棒を投げ入れさせた。しかし、あまり高速では試さなかった。おそらく、上記の理論に何らかの欠陥があれば、実験者にとってむしろ悲惨な結果となり、恩知らずの行為につながる可能性があるためである。111この本を読み終えることができないことにより、この本の将来の購入者に不利益がもたらされるだろう。

もし野心的なサイクリストがこれらの実験を快く完了してくれたら、著者は喜んでその内容を本書の今後の版に、大きな文字で適切な死亡記事とともに掲載するつもりです。

112
第13章
ギアアップとギアダウン。
このおなじみのフレーズは、駆動輪の回転数がクランクの回転数に比例して大きいか小さいか、ということを意味します。大まかに言うと、ペダルの相対的な動き、ひいては一定距離を移動する際に乗る人の足の動きが変化します。単純なクランク装置では、この点に関してはクランクの長さを変える以外に変更はできませんが、スプロケットチェーン装置では、スプロケットホイールのいずれかのサイズを変えることでペダルの動きを変えることもできます。レバー式マシンや、揺動レバーまたは回転クランクを備えた太陽・惑星接続のマシンでは、一般的に何らかの変更を加えることで、前述のスプロケットホイールを変更した場合と同じ効果を得ることができます。クランクの長さを変えると、一定の距離を移動する際に足が移動する距離に関する限り、ギアの変更に匹敵する効果が得られます。ただし、違いは、一定の道路の長さを移動するために、クランクの変更は変化する半径の円内での一定回数の回転を意味するのに対し、ギアの変更は一定半径の円内での可変回数の回転を意味するという点にあります。

一般的な言葉で言えば、ライダーがもっとパワーが欲しい場合は、クランクを長くするか、クランク軸のスプロケットホイールのサイズを小さくする必要があります。 逆に、スピードを上げてパワーを抑えたい場合は、クランクを短くするか、クランク軸のスプロケットホイールを大きくする必要があります。113クランク軸の歯車を大きくすることは、駆動輪の歯車を小さくすることと同じ効果を生み出すことは言うまでもありません。

スプロケットクランクマシンでは、ギアリングの本当の問題は、クランクの長さを変えるか、ギアホイールのサイズの比率を変えるかということです。しかし、どのような組み合わせでも、ライダーが同じ量の作業でパワーとスピードの両方を得ることはできません。

ギアリングの問題はどれも単純なものだが、自転車においてこれほど曖昧に理解されている、あるいは、これほど執拗に歪曲されている特徴はおそらく他にないだろう。唯一の問題は、ライダーが自然の最も基本的な法則を適用するために立ち止まろうとしないことである。スピードを上げればパワーが失われ、パワーを上げればスピードが失われる。これを特に自転車に当てはめると、スピードを上げるためにギアを上げる場合は、より強く押す必要がある。ギアを下げる場合は、それほど強く押す必要はなく、クランクの長さが同じであれば、より速く蹴るか、よりゆっくり進む必要がある。人の力を強化しない限り、速く走り、楽に押すことはできない。同じ距離を所定の道路を走行するには、それを行う機械がどのように構成されているかに関係なく、同じ量の作業が必要である。

この問題は、クランクの長さ以外の要素を考慮する必要がなかった時代には、よりよく理解されていました。しかし、今では、高速ギアや低速ギアに変更できる自転車が登場したため、一部のライダーはこれを全く新しい問題として扱い続けています。ある点において、クランクの長さを変えずに速度を上げたり下げたりできるという新しい特徴があります。つまり、空間におけるペダルと車輪のリムの相対速度は、クランクの長さ、あるいは回転数によって変化させることができるため、同じ足圧で6インチのクランクを1回転させるのと、同じ圧力で3インチのクランクを2回転させるのとで同じ仕事をすることができます。これは貴重な特徴です。なぜなら、これにより垂直方向の振幅を増やすことができるからです。114ペダルの速度を変えずに空間内で動力を伝達します。

ギアサイクルでは、駆動装置の速度と、オーディナリーのように連結され一緒に回転するホイールとクランクの速度を比較するという便利な基準が採用されています。つまり、30 インチのホイールに 60 のギアが付いている場合、クランクを 1 回転させると 30 インチのホイールが 2 回転します。これは、60 インチのホイールが 1 回転するのと同じ距離を移動するために必要なことです。機械のギアの高さを調べるには、クランクのスプロケット ホイールの歯数を駆動装置のスプロケット ホイールの歯数で割り、その結果に駆動ホイールのインチ単位の直径を掛けます。つまり、ギア付き機械の駆動ホイールのサイズで示される速度と実際の速度は、ホイールのギアの歯数とクランク軸のギアの歯数の関係と同じです。

歯車とチェーンで動力を伝達する三輪車が初めて登場したとき、「ハイギア」の機械を求める声が大々的に上がりました。しかし、すぐに誤りが発覚し、購入者は最終的に中程度のギア比が最適であることに気づき、実際には多くの人が36～42インチの駆動輪を備えた平歯車（歯車の大きさが同じ）を採用しました。こうした経験にもかかわらず、ギア付き自転車が登場すると、依然として高速走行を求める声が大々的に上がりました。1885年、あるイギリスのメーカーが筆者に対し、購入者が最終的に不満を抱くであろうことを承知の上で、このハイギアを求める声は彼の存在を脅かすものだと訴えました。「本当に必要なものを作るのは無駄だ」と彼は言いました。顧客は、その機械を試用すらしない。その仕組みによって「空を飛ぶのは非常に容易だ」と確信しているからだ。その表現は、一般人が使う場合、1頭のラバで10頭の馬の荷物を引くようなものを意味する。

ギアリングの初期の頃は、11550～52 程度の低ギアのマシンが欲しいとほのめかすよりも、簡単に怒らせてしまう。60 や 70 ギアであれば、彼らの高速化への渇望は満たされるだろうし、実際、筆者は「なぜ 100 ギアくらいにしないのか」と真剣に尋ねられたことがある。しかし、多くのライダーの偶像が砕け散った今、彼らは自分たちに必要な物についてはメーカーの言葉をあまりに安易に受け入れてしまうだろう。したがって、この問題を調査する本当に重要な理由がある。ギアリング プロセスの出現は、前述の条件の結果として、マシンをライダーの体力や身体的特徴に合わせると同時に、脚の長さに合わせるという新しい点を生み出したが、この点についてはこれまで十分に注意が払われていなかった。ある人が 56 や 60 ギアのマシンを欲しがっている場合、ズボンの股下の長さが同じだけの別の人が同じものを望む理由は考えられない。これは単に力の問題でもありません。二人の人が1日に同じ距離を走れるなら、彼らの走行能力はほぼ同等と推定しても差し支えありません。しかし、それぞれが全く異なるギア比のマシンで最も楽に作業をこなせる場合もあります。筆者は、ギア比が48程度のマシンで毎日走行し、ギア比が60のマシンを好み、最高のパフォーマンスを発揮できる人と走行した際に、このような例に遭遇しました。この違いは、平坦な道でも荒れた道でも変わりません。私自身の経験から言うと、低いギアで走るのは快適で、高いギア比で走るのは苦痛です。全く逆の経験をする人もいます。何が必要なのか推測するのは無駄です。実際に路上で長い経験を経て必要性を証明しない限り、どちらかに偏った購入は避けるのが最善です。ライダーは皆、ギア比の異なるマシンを徹底的に試乗する機会があれば、それを利用すべきです。なぜなら、自分に合わないマシンがあっても、それに気づかない可能性があるからです。たとえあなたがバンを先導できたとしても116ランニングに出かけたことがある人は、自分が乗っていたもの以外のものに乗っていたら、もっと楽に走れたかもしれないと気づかないかもしれません。人間の身体は、最初は適していなかった車輪にも容易に適応しますが、特定のギア比がどうしても合わない人もいます。過去には、ギア比が高すぎるという過ちが蔓延していたと言っても過言ではありません。ただし、最近ではロングクランクの採用により、この問題は大幅に改善されています。

非常に優れた発明家たちの将来が不当に阻害される可能性があるため、細心の注意を払って触れるべき問題が一つあります。それは、多段変速か二段変速かという問題です。私は読者の皆さんに、自分の体力に合ったギアリングの重要性を強く印象づけようと努めてきましたが、一度体力に合ったギアリングをしてしまうと、それを変更すべきかどうかは極めて疑わしいものです。少なくとも、同じ旅、あるいは同じ季節にさえ変更すべきかどうかは疑わしいものです。ライダーが活動拠点を平地から丘陵地帯に恒久的に移す場合、ギアリングの変更は容易ではないかもしれません。しかし、私の経験から言うと、丘陵地帯と平地を行き来するたびにマシンのパワーを増減させるのは、ライダーの労力を必要以上に変化させるよりも面倒です。

117
第14章
現代のローバー、または後方走行の安全性。
このタイプのマシンはサイクリストの注目を集める可能性が非常に高いため、一般的な議論の中で、これらについて軽く触れる以上の価値があるように思われます。近い将来販売されるマシンの半分以上が、多かれ少なかれこの一般的なパターンに従うことになると推測するのは妥当でしょう。

ローバーの登場は、自転車史における最も愉快な出来事の一つをもたらしました。このページの筆者は1985年の夏、たまたまコベントリーに滞在していました。そして、幸運にも、そして心から歓迎した機会に恵まれました。それは、「クロコダイル」をネタに面白おかしく遊ぶ機会であり、自転車界の天才という類まれな発明の天才を、新しい名前で市場に「押し付けよう」とする（とされる）コベントリーの企業の愚かな試みに、世間が笑うのに加わる機会だったのです。

同年秋、ワシントンの著名なエージェントが、100マイルレースの高額賞金という魅力的な広告に惹かれ、まさにこの場違いな標本の一つをこの国に輸入した。数週間の愉快な笑いの後、その物に対する陰鬱な軽蔑が続いた後、このワシントン出身のエージェントはそれをアメリカの大手メーカーに送り、そのメーカーは1、2年の間それを笑いものにした。やがて我々は皆、それぞれが「ずっと見ていた」と証明しようと奔走し始めた。しかしながら、それは容易なことではなく、誰かがとてつもない愚かさを犯していたことに最初に気づいたのは誰だったのか、いまだに定かではない。

ローバーがこれまで達成してきたことの一つは118ここで触れておきたいのは、ライダーが作業のできるだけ真上にいられるという点です。これが、この方向への我々の努力の最終目標であり、目的です。もしこのマシンが、骨を揺るがすような古い体制の終わりに、良好な状態で一般に提供されていたら、オーディナリーがこれほどの注目を集めたかどうかは疑問です。昔、背の高いマシンに乗ることを学ぶことは、若くて元気な人だけが行える、まさに体操の偉業であると考えられていました。後に、状況の力でその偉業を成し遂げた多くの人は、現在のセーフティのような他の何かを学ぶ機会があったら、決してそれを試みなかったでしょう。オーディナリーで事故が起きるたびに、市場では大きな不利な状況となり、重傷を負うたびに、新しいセーフティのライダーが生まれたことでしょう。しかし、現状では、できる事は3つのうち1つしかありませんでした。3トラックマシンに乗り換えるか、乗るのをやめるか、古いマシンをもう一度試すかです。言うまでもなく、最後の条件はほぼ全員が受け入れ、その結果、今ではオーディナリーを巧みに操れる人々が現れ、その多くが良心的に「これより安全なものはない」と断言しています。しかし、現在オーディナリーに最も熱心な人々の中には、オーディナリーが登場する前にリアドライバーが現在の形で登場していたら、愛機のスポンサーになっていたであろう熱心な観察者はほとんどいないでしょう。オーディナリーが一時的な流行や珍品の域を超えた地位を獲得したであろうと言うことは、セーフティが今や我々の間で羨望の的となる地位を占めることを否定するに等しいのです。

多くの人の心の中では、スプロケットホイールとチェーンは後輪駆動の導入に反対するものでした。確かに、多くの優れた三輪車は、動力を必要な場所に伝達するための装置を備えて市場に定着していましたが、単線式と複線式の機械の間には常に大きな隔たりがあり、ライダーは細部まで気に留めていませんでした。119違いの詳細。普通のライダーにとって、スプロケットホイールという概念は、実際、当時も今も、高い位置から、セーフティの仲間がいつも楽しんでいるような低い位置へと落とされることに次ぐ、忌まわしいものでした。しかし、自転車の技術の変化は、慣れてしまえば、何ら耐え難いものではありません。

間違いなく、かつてのカンガルーは、ひどい失敗作ではあったものの、スプロケットチェーンに関して後輪駆動に甘んじるようになった。しかし、どんな種類の機械でも、この問題がこれほどひどい形で我々の注意を引くことはなかっただろう。シングルチェーンを使用する三輪車は、カンガルーに見られる、2つのチェーンが完全に独立して動くこのシステムに伴う大きな弊害の一つを排除した。このような配置の弊害は容易に理解できる。かつてのカンガルーのライダー、あるいは他のダブルチェーン装置のライダーは、ペダルを半回転させるごとにそれぞれのチェーンのたるみが反転することによって引き起こされる煩わしさを知らないはずがない。チェーンをどれだけ張っても、ペダルが上下の死点線を横切るときにこのたるみを感じるだろう。これらすべてにもかかわらず、評判の良いメーカーの中には、ダブルチェーンを備えたリアドライバーの製造に固執しているところもあり、当然のことながら、そのライダーからはあまり好評を得られていません。

スプロケットホイールとチェーンの性質について一言。これらがしっかりと作られていること、特に伸びやピッチの変化に強いことがいかに重要であるかは、おそらく一般には理解されていないでしょう。締め付け装置は、いかに精巧に作られていても、機械的な矛盾を生じさせるからです。確かに、ホイールの中心が広がっても大きな害はなく、多少の煩わしさは軽減されますが、根本的な問題は解決しませんし、リンクを取り外しても状況は改善しません。問題はリンク一つ一つの長さにあり、それを修復するには、リンクを一つ一つ交換するか、スプロケットホイールのサイズを変えるしかありません。

120

二つの歯車は、歯の数に比例した大きさでなければ、正しく連動しません。スプロケットチェーンが伸びると、噛み合う二つの歯車の歯数をそれぞれ一定に保ちながら、一方の歯の大きさを変えるのと同じように、ピッチが変化します。スプロケットチェーンは実質的に遊び歯車として機能します。つまり、スプロケットチェーンが伸びると、いわば遊び歯車が大きくなりますが、他の歯車の大きさと歯数は同じままです。中心間の距離を広げても歯車の大きさは変わりません。スプロケットチェーンが伸びたり、摩耗によって長くなったりした場合は、歯車を大きくするか、歯数を減らす必要があります。機械工学では、チェーンギアはあらゆる動力伝達手段の中で最も望ましくないと考えられています。これはおそらく誇張であり、自転車技術がそれを証明していると思います。しかし、この考えは、チェーンが常に伸びようとする傾向によって助長されていることは間違いありません。そして、この伸びが発生すると、かなりの摩擦が生じます。小型車輪の愛用者が感じるもう1つの悩みがあります。チェーンは低い位置にあり、十分に油を塗られているべきなのですが、一度伸びると、特に汚れが蓄積して保持される能力が非常に高く、細かく砕いた石英粉砕機に次ぐ摩擦を引き起こします。チェーンリンクベアリングから汚れを取り除くことができれば、この特性はそれほど嘆かわしいものではありません。なぜなら、リンクが車輪の歯に対して摩耗するのではなく、リンク内部の摩耗がリンクを長くし、ピッチを変え、大きな摩擦を引き起こすからです。

しかしながら、セーフティでは当面このチェーンの配置を受け入れざるを得ません。仕方がないからです。きっと間もなく、独創的な発明家が私たちを助けてくれるでしょう。しかし、それまでは、私たちのマウントの品揃えにこれほど貴重なものを追加したのだから、仕方なく我慢するしかないのです。

121

クランク式ローバー・セーフティの構造にはほとんど違いがないように見えますが、一見しただけでは想像できない違いがあります。まず、ネック、つまりフロントフォークの傾斜にかなりのばらつきがあり、多くのメーカーがフォークにかなりのカーブを付け、ネックを真上に向けています。次に、テレスコープヘッドがあります。これは、フロントフォークがメインフレームのチューブ状のフロントエクステンション内で回転する構造です。最後に、スイングジョイント、つまりスタンレーヘッドがあります。

これら二つのヘッドの耐久性に、今のところ目立った差は見られません。望遠鏡はボール状に吊り下げられることが多く、スタンレーと同等、あるいはそれ以上に自由に操作できます。また、外観もやや優れています。それでも、メーカーの大多数はスタンレーを採用しています。おそらく、スタンレーの方がやや安価で、同等の効率性があるためでしょう。フロントフォークの傾斜によるデメリットは、予想ほどではないようです。オーディナリー誌の古い理論によれば、ヘッドが垂直に近いほど、操縦の「感度」は低くなりますが、実際にはあらゆる機械は容易に操縦できるため、この点はそれほど重要ではないことが経験的に証明されています。

市場に投入されたオリジナルのローバー マシンは、ネック部分が完全に傾斜するようにすべて組み合わされています。つまり、36 インチの大きな前輪があり、フォークにカーブがありません。一方、同じ基本パターンの他のマシンでは、30 インチの前輪が使用され、フォークにかなりのカーブがあり、これらを合わせるとネック部分がほぼ垂直になります。ただし、ライダーはどちらのスタイルでも同様に満足しています。

ここで注目すべきは、ステアリングに関連してフォークのカーブについて話しているが、これは実際には必ずしもステアリングとは関係がないということである。なぜなら、完全にまっすぐなフォークは、大きく曲がったフォークよりも、より垂直なヘッドベアリングを持つことができるからである。

中心線の傾きが重要な特徴であり、122これは、フォークを曲げるか、スタンレーの場合は下部ベアリングを後退させることによって変更できます。

以下の 4 つの図は、同じ傾斜のネックと、フォークの曲線または形状のかなりの変化を示しています。

リアドライバーフロントフォーク。
上記の 4 つのパターンはどれも、ライダーの手によってまったく同じように機能します。

頭の傾斜、あるいは枢軸接続と呼ぶ方法については以上ですが、123この傾斜の量に応じて、さらに多くのものを取得することが望ましいと言えます。

自転車信仰の論者によって熱心に議論されているキャスティングという偉大なシステムには、実に重要な意味合いが含まれている。機械が、ピボット接続線が車輪の接地点よりも前方で地面に着地するように設計されている場合（図1参照）、キャスティング要素が作用し、機械は前進コースを維持し、ライダーは「ハンズオフ」が可能になる、と主張されている。線abが線dよりも前方のc に着地することに注目してほしい。

想定上のキャスター。本物のキャスター。
私は後輪駆動のバイクをたくさん観察してきましたが、これが大きな違いを生むとは思えません。乗り手が徹底した熟練者であれば、操縦が容易という点では、さまざまなタイプが同じように上手に乗りこなせるようです。もちろん、操縦の動作に関するあらゆる種類の理論が提唱されてきました。

キャスティングには、真に妥当な理論が一つだけあると私は考えています。この理論を適用すれば、「敏感さ」はどんな状況でも完全に解消されます。それは次の通りです。ピボット接続は、前述のように、線abが支持点の前に来るように設計されなければなりません。また、ハンドルの動きがロッドに伝わらないように、そのような位置に構築され配置されていなければなりません。124機械の重心は下がります。ハンドルを回すことで重量が下がると、常にこの重量を下げようとする重力によって、ハンドルが逆に回転することが確実です。機械が直立しているとき、操舵装置は安定した平衡状態にないことに気づくでしょう。つまり、機械の重量が車輪を移動させ、接触点の前にある枢動接続線から生じるキャスタリング要素によって、機械を真っ直ぐに保つことはほとんど不可能です。

必要条件は以下の通りである（図2参照）。旋回軸 abはdの前方でcに衝突する必要があり、直線 abcは垂直でなければならない。これは、機械が直立しているときに、軸のいかなる動きも重量を下げないようにするためである。これらの条件から、ヘッドは垂直でなければならず、旋回軸のどの部分も車輪の中心を通る垂直線の後方に位置してはならないことが分かる。[6]

自動操舵装置は、自転車では三輪車の前輪ほどうまく機能しません。これまで使用されてきた主な方式は 2 つあります。1 つは、バネで操舵バーを直進位置に押し込む方式です。もう 1 つは、同じ目的で V 字溝とピンを使用する方式です。後者の場合、ライダーの体重によってピンが V 字溝の底に押し込まれ、車輪が直進状態を保ちます。ピンは、ハンドル操作によって押し出されるまで、その位置に留まります。上記のどちらの装置も自転車には適していません。なぜなら、バランスを取るために操舵バーが絶えず作動する動作は、純粋に単純な操舵の場合と比べて非常に持続的であるため、操舵バーを特定の位置に保持しようとする力を加えると、すぐに腕が疲れ、自転車に乗るのが困難になるからです。

後方走行安全システムの新しい形が披露された1251887年のシーズンにドイツ人によって発明されました。彼の主張を引用しながら、その一部をご紹介します。

「ロシギーサー」の原理。
ハンドルを使わずに、どんな道でもどんな距離でも走ることができます。後輪にペダル、前輪にサドルという新しい原理は、普通の自転車の構造とは正反対で、セーフティバイクの真の原理です。一般的な後輪駆動のセーフティバイクの欠点は、サドルとペダルの両方が後輪に固定されているため、前輪をライダーの腕で操作しなければならないことです。

原理を試してみましたが、あまり得るものはありませんでした。もし何かあれば非常に価値のあるものとなるでしょう。しかし、発明者は理論に頼りすぎていて、実際の実践に頼りきりではなかったのではないかという意見に傾いています。ハンドル、胴体、腕、そしてサドルがすべて一つのシステムの中に収まっていることに注目してください。他の機械のように腕と胴体の間で操舵する力ではなく、胴体と足の間の動作によってのみ操舵力が生まれるのです。

126

最近、新しい機械が好評を博しています。これはドイツの原理を改良したもの、あるいはむしろそれを従来の操舵方式と組み合わせたもののように思われます。この装置では、昔ながらのサドルとハンドルの間に動きがあり、それに加えてサドルとペダルの間にも動きが見られます。おそらく、これら全ての優れた要素を組み合わせることを意図しているのでしょう。カットは説明不要でしょう。

「ロティギーサー」改造。
さて、本題に戻りましょう。この非常に地味で不格好な機械、つまり現代の後輪駆動式セーフティを私たちが好意的に認識するに至った重要な特徴は、第一に安全性、第二に作業現場に接近できるという利点であり、これら二つの特徴には多くの細かな特徴も含まれています。さらに、この種の機械に必ずしも属するとは言い難いものの、依然として採用されている独自の特徴もいくつかあります。例えば、ギアシフトなどです。127そして下降、惰力走行用のフットレストなど。最近まで、このマシンには見た目以外に大きな欠点はないように見えましたが、非常に重要であるだけでなく、まだ解決されていない論争が起こりました。私が言及しているのは、横滑りの議論です。これは、同じ一連の事実に対して異なる観察者が与える説明の数を示すものであり、ユーモラスな要素が混じっていないわけではありません。

[6]特許の対象なので。
128
第15章
セーフティの横滑り。
横滑りの問題は全く新しいものではありません。カンガルー型のセーフティに関連して初めて議論されました。この機械は、18～20インチの後輪の前に36～40インチの駆動輪を備えており、これは後に示すこの機械の断面図に見られます。さて、横滑りの原因と考えられる具体的な特徴について見てみましょう。スプロケットホイールのためのスペースを確保するために、クランクは異常に広く間隔を空ける必要があり、機械の構造上、非常に低く配置する必要がありました。言い換えれば、機械のトレッドは非常に広く、地面に非常に近いところで揺れていました。この車輪の滑りは見るも恐ろしいもので、その原因は、当時は固く信じられていたものの、近年やや揺らぎを見せている理論に基づいて、前述の構造上の特殊性によって完全に説明できると考えられていました。この理論については、これから展開していきます。

この理論に基づいて様々な機械を比較するために、まず、50インチのホイールと、例えば8インチ間隔、つまりホイールの中心からクランクまでの距離が4インチのオーディナリーを例に挙げてみましょう。ペダルb（図1）の長さが4インチ、ペダルの中心から駆動輪の車軸の中心までの距離が6インチ、ホイールの直径が50インチだとします。クランクを水平に前方に伸ばした状態、つまりクランクに最も大きな負荷がかかる位置で、以下の条件が成り立ちます（図2参照）。

図1.

図2.

横滑り図。
abを中心からの距離とすると、129ペダルの中心から車輪までの高さをac 、地面からのペダルの垂直高さをW、そして人の体重をWとする。すると、b地点 で垂直下向きに作用するWは、 c地点で矢印の方向に水平方向の横滑り圧力Rを発生させ、 R = Wとなる。
腹筋
交流
. W = 150ポンド、abとac = それぞれ6インチと25インチとすると、R = 150 ×
6
25
＝36ポンド。理論が正しいとすれば、上記は50インチオーディナリーの横滑りの結果と言えるだろう。カンガルーでは、クランクは130車輪の中心は、動力が加えられた際に地面から平均約30cm離れています。ペダルは約30cm離れているので、ab = 8、ac = 12、W = 150となり、 同じ式でRは100ポンドになります。上記の式は、カンガルーのパターンの一部に当てはめると多少誇張されているかもしれませんが、実質的には正しく、その差は60ポンドに相当します。この理論によれば、踏面が大きく、ペダルと地面の距離が短いほど、横滑りは大きくなるはずです。

この問題に関連して、私はカンガルーに搭載されているものと同サイズの車輪を持ち、動力装置が非常に近接した機械を使ったことがありますが、比較的滑りにくいことがわかりました。また、ペダルがより近接したファシル​​と呼ばれる機械のライダーからも、同様の問題が驚くほど少ないと聞きました。しかし、これらの事実は、R = Wという式を適用することで、検討中の理論の証明とみなすことはできません。
腹筋
交流
先ほど述べた2つの機械では、せいぜい結果として、実際には存在しない大きな横圧がかかるに過ぎません。ファシルやその他の足踏み式ミシンでは、動力の作用点が駆動軸の後部にあることがどのような違いをもたらすのか、私には分かりません。また、レバー操作が単純なクランクと比べてどのような違いをもたらすのかも明らかではありません。実際、結論を導き出すための確立されたデータはほとんどなく、 この件に関するサイクリスト誌の以下の抜粋を読めば、用心深い人なら誰でも経験や理論を述べることをためらう十分な理由が容易に推測できるでしょう。

131

「セーフティで横滑り。」

「『カンガルー』型セーフティが不人気になった主な原因の一つは、油っぽい路面での横滑りのしやすさでした。後輪駆動が導入された際には、この欠点は構造上克服されていると自信たっぷりに主張されました。しかし、このクラスの機械をある程度使用した経験のある人なら誰でも、これが事実ではないことを認めるでしょう。実際、セーフティの横滑りは大きな欠点の一つです。読者の皆様もご存知の通り、このタイプのセーフティのフォークはかなり傾斜しており、機種によって傾斜の度合いは異なります。ここで問題にしている点においては、フォークが直線か曲線かは問題ではありません。フォークの傾斜により、車輪は完全に直線で走行していない限り、多かれ少なかれ横向きになります。その結果は明白です。車輪を前方に押し出す強い力が働くのです。路面が車輪に十分な摩擦抵抗を与えている限りは問題ありませんが、路面が滑りやすい泥によって潤滑されると、すると、マシンはすぐに転倒する傾向にあります。この傾向は、他の種類のマシンにおける横滑りと同様に、路面の傾斜、轍の側面、またはコーナーを曲がる際のマシンの傾きによって増大します。さらに、ライダーが強く踏めば踏むほど、マシンが滑る可能性が高まります。このように横滑りの原因を指摘した上で、それを克服するには時間と才能を注ぎ込む発明家が必要です。私たちの知る限り、垂直ステアリングフォークは必要なことを実現するはずです。」[7]

「[1113].—先週号のあなたの記事の、後輪駆動のセーフティ自転車の横滑りに関する論評は、私の意見では、いくぶん誤解を招くように仕向けられているように思います。この種の自転車の横滑りの原因がハンドルの傾斜フォークにあるというあなたの主張は、一瞬たりとも正しいとは思えません。あなたは結論として、「我々の知る限り、垂直なステアリングフォークは必要な機能を果たすはずだ」と述べています。ここでも、私はあなたに断固として反対します。もしあなたが古い「BSA」セーフティを試乗したなら、こんなことは言わなかったでしょう。これらの自転車は、どんな傾斜フォークの自転車よりもはるかに劣悪でした。私は一台を徹底的に試乗しましたが、横滑りは最悪の特徴の一つであることがわかりました。さらに、例えば、垂直フォークの古い「ハンバー」セーフティを一つ取ってみれば分かります。これらの自転車では横滑りは不可能だったのでしょうか？

132

「私の意見では、あなたは後輪駆動のセーフティバイクの横滑りの真の原因を完全に見落としています。それは駆動輪に十分な荷重がかかっていないことです。私の主張は、『スカウト』セーフティ（2チェーン式後輪駆動）では、ライダーの荷重が車軸の中心に可能な限り近くかかるため、どんなに油っぽい路面でも横滑りしないという事実によってさらに裏付けられています。また、アメリカン『スター』も、このバイクの経験豊富なライダーから聞いたところ、同様の優れた特性を備えているそうです。この場合も、荷重はほぼ完全にドライバーにかかっています。

「現在最も人気のあるマシン、つまり後方駆動のセーフティマシンの横滑りの問題は非常に深刻なので、あなたもそのことについての議論をコラムで取り上げることになると思います。

「シドニー・リー」
「重心の位置は、横滑りの問題において間違いなく重要な要素であり、その方面におけるリー氏の実験には、地域社会として感謝の意を表します。しかしながら、どちらの車輪が先に滑るかという問題、そしてタンデムバイクの安定性、油の多い路面における安全性、そして高速走行時の安全性に関して、我々の経験はリー氏の知見と正反対であることを言わざるを得ません。—編者」

「[1114].—セーフティの横滑りに関するあなたの記事を大変興味深く拝読いたしました。私自身もセーフティライダーとして、この重大な欠点が克服されたことを大変嬉しく思います。原因、すなわち旋回時のハンドルの傾きについては、あなたの意見に大いに賛同します。これは、あなたが示唆するように、ステアリングポストを垂直にすることでしか回避できません。

「横滑り」
「[1131].—セーフティの『横滑り』は今日の議論の的となっているようで、おそらく冬のサイクリング愛好家や、土曜日のランニングに参加し、我らが友人である『水車』からの二重の水を我慢しなければならない大都市近郊のクラブ会員にとって、これは最も重要かつ重大な問題である。 『サイクリスト』の議論は間違いなく正しい。

「J.ニコルソン」
「[1132]、私はここ数日、油っぽい林道とアスファルト道路で実験を行ってきましたが、ライダーが駆動輪の中心に対して垂直な位置に近づくほど、横滑りの可能性が低くなるという結論に達しました。

「C. レニ」
上記の引用はそれ自体で説明がつくもので、他にも「経験から」（sic）とされる同様の引用は数多く挙げられるだろう。サイクリストの編集者とリー氏は、こうした問題における権威とみなされている。これらの筆者全員が厳格に正直であり、知る限りの真実を語っていることは疑いの余地がない。しかし、このような状況下では、個々の経験に何の価値があるのだろうかと自問せざるを得ない。それが一般大衆によって検証され、明確に確定されるまでは、何の価値もないことは確かだ。133あらゆる側面から判断する。こうした理由から、筆者はこの主題に関する自身の観察をあまり価値あるものとして提示することを躊躇している。サイクリングやその他の技術に関して正確な意見を形成したいと願うすべての人にとって、利害関係者の経験は概して本人の願望と同じくらい一方的であるというのは特異な事実であり、注目すべき事実である。機械は、ユーザーが望めば、ユーザーの心に多大な影響を与えてくれる。これは批判や非難のつもりで言っているのではない。筆者自身も他の人々と同様に同じ誤りを犯しやすいと感じているからである。関心を持つといっても、必ずしも金銭的な関心を持つ必要はない。どちらかの側に立つだけでよく、実際上は十分に深い関心を持っていると言える。意見を述べれば、十中八九、彼の経験がそれを裏付けるだろう。悪意に満ちた計画的な歪曲表現ではなく、結果が彼の主張を正当化するように見えるだろう。自転車競技においては、他のいかなる芸術よりも、この悪しき傾向と闘わなければならないほどのことはないようだ。ほとんどすべてのライダーは、自分が得意とする分野の専門家だと思い込みがちで、実際そうであることも少なくない。しかし、経験という幻想に囚われた自分自身から身を守ることができる観察者ではないかもしれない。

読者の皆さんはここまでで十分に混乱して、この話題を続けることになりそうですが、横滑りに関する推論と公式が正しくないもう一つの理由は、ローバーに同じ規則を適用しても、経験から得られる結果を全く正当化できないということです。ローバーの滑りは、私たちの公式に基づく結論からすると、本来あるべき値よりもはるかに大きく、実際、この理論全体が、そしてこれまでもずっと、全くの誤りであったと私は考えています。著名な特派員であるジェラルド・ストーニー氏は、アイリッシュ・サイクリスト誌の記事でこの問題に少しばかり光を当てています。この記事は、ある理論を否定するものの、依然として妥当性に疑問のある別の理論を提示しています。

134

「自転車の横滑り」

ジェラルド・ストーニー氏は先週のアイリッシュ・サイクリスト紙で、この興味深く重要な議論に次のような補足を加えています。彼の推論はリー氏や私たちの推論とは異なっていることにご注目ください。

11月28日付けの『サイクリスト』誌の特集記事では、カンガルータイプの低い自転車がオーディナリータイプの高い自転車よりも滑りやすい理由として、低い位置にある足の圧力が、高い位置にある自転車よりも車輪の底部を片側に押し出すことにあると述べられています。ここで指摘しておきたいのは、足の圧力が自転車の揺れを起こさない限り、このような影響は生じないということです。なぜなら、自転車の速度や運動方向に変化がない限り、足の圧力などの内部力の位置、方向、量は、車輪が地面に押し付ける圧力などの外部力の位置、方向、量に影響を与えないからです。これは力学の基本的な原理の一つです。一般的に、小型自転車が、ライダーが高い位置に座っている自転車よりも横滑りしやすい理由は、車輪が石から滑り落ちたり、轍に落ちたりした場合、横滑りする量は車輪の大きさとは無関係であり、 「横滑りの程度は、石や轍の大きさ、道路の状態、機械の速度などによって異なります。しかし、所定の横滑りから垂直に対して機械がどれだけ傾くかは、重心の高さ、つまりライダーの座り位置によって決まり、したがって、サドルが高ければ低いほど小さくなります。さて、読者には、この傾斜が大きいほど、轍や石などから外れた後に車輪が滑り続ける傾向が大きくなる、という力学の定理を仮定してもらいたいと思います。したがって、同様の機械では、サドルが高ければ高いほど横滑りが少なくなります。」

上記は、ワイドトレッド理論の詭弁を十分に明らかにしていると思うが、この考えの古くからの支持者の一部がストーニー氏の機械的な推論を受け入れようとしないことがないように、私はこの方法で問題をテストするための装置を作成した（図3を参照）。

図3.

ローラー実験。
135

縦のフレームにはbc とefの2 つの横木、aのサドル、 b とcの足置き、 efの下のローラーdがあります。サドルaに座ると、ペダルbまたはcを少し押してもローラー dをまったく動かすことができませんでした。私は上記を決定的な証拠であり、この実験を試みるにあたり偏見のない結果であると考えています。なぜなら、私はストーニー氏の記事を注意深く調べ、この点で彼が正しいと確信する前に問題をテストしたからです。内部の力やシステム内の力に適用される法則は非常にしばしば無視され、特にこの場合のように内部の法則が外部の力と混同されています。ライダーがペダルに垂直に体重をかけるようなマシンでは、横滑りの式はマシンを垂直から揺さぶり、ストーニー氏が言うように「揺れる」ように作用する力を表しますが、多くの人が考えるように路面上でマシンを滑らせる力ではありません。しかし、ライダーがペダルの真横に体重をかけることは稀で、ペダルを前方に持ち上げて作業を乗り越える場合のように、ペダルの真横に体重をかけることは稀です。一方向への足の圧力の周期における横方向の、あるいは揺れ動くような歪みは、ハンドルバーの引張力とサドルへの脚の圧力によって均衡が保たれます。この問題に関して、公式理論が考えられる唯一の関連性は、ペダルへの推力が非常に鋭く激しいため、人体やシステムの他の重い部分の慣性が横方向への影響をほとんど受けないということです。そのため、ホイールの下部にかかるわずかな重量に対して作用が生じる可能性があります。しかしながら、ローラーの実験では、このような滑り動作やその他の滑り動作は確認できませんでした。

クランクに力を加えて機械を横に滑らせようとする試みがいかに無駄であるかは、次のように説明できるだろう。普通の機械の駆動輪が136フロントフォークにしっかりと固定されているとします。そうすると、クランクがどんなに長くても、車輪がベアリング内で自由に回転する場合のように、ライダーがクランクに圧力をかけてタイヤを路盤上で滑らせることは不可能になります。ライダーがクランクの上に体を乗り出せば、機械は前方に転がりますが、路面上で滑ることはありません。熟練したライダーなら誰でもよく知っているように、車輪を通常通り回転するように緩めれば、滑らせることができます。駆動輪が自転車のフレームに横方向の動きに関してはしっかりと固定されており、他の場合のように滑らせるために必要な、車輪の軸に直角な水平線の周りを回転することができないと考えます。そうすると、片方のクランクに重量がかかっただけで、機械とライダーが横転してしまうことは容易に想像できます。しかし、滑ることはありません。滑る可能性があるのは、機械が垂直から外れた場合のみですが、滑り始める角度はトレッドの幅に関わらず同じです。もし広いトレッドが滑りに影響を与えるとすれば、それは一般に想定されている力とは異なる力の結果です。

駆動輪に余分な重量を載せても、トラブルが軽減されるとは思えません。私はローバーのパターンマシンを所有していますが、重量がほぼ完全に後輪に集中しており、これまで乗った中で最悪の滑りやすさだと断言できます。そもそも、このマシンが滑らないはずだと信じ、そしてそう願うだけの十分な理由があったにもかかわらず、このような状況になっているのです。

サイクリストの記者の一人がアメリカン・スターについて言及し、正しくも滑らないと述べています。しかし、この事実は、背が高くトレッド幅が狭いマシンであるため、我々の公式で説明できるものです。たとえ他​​のケースで有効であると判明したとしても、トレッド幅の広さや狭さに関する理論がローバー型に当てはまるとは到底思えません。なぜなら、たとえ他のケースで有効であると判明したとしても、このマシンは旧型のオーディナリー型よりも滑るという苦情があるように思われ、実際に私もそのように感じたからです。137クランクに圧力がかかっているかどうかに関わらず、カーブを曲がるときや坂を下るとき、石畳の上では他のどの自転車よりも滑りやすいようです。これは、斜めのフォークが悪影響を及ぼすというサイクリストの考えに反するでしょう。なぜなら、直線走行中に滑るのであれば、フォークの傾きは関係ないはずだからです。

欠陥は単にホイールのサイズによるものであり、大きいホイールは接触する表面積が大きいなど、より耐久性が高いという考えに対して、筆者は 38 インチのナロートレッドの前輪駆動パターンと 52 インチのオーディナリーとの違いはほとんど見られなかったことに気づいた。ホイールのサイズによって違いが生じるとすれば、この 14 インチはもっとその違いを示すはずであった。

自転車の小さな車輪がスリップの原因だとすれば、なぜ普通の自転車の後輪ではそれがもっと顕著にならないのかという疑問が当然湧いてくるでしょう。これに対する答えは、普通の自転車の後輪にはほとんど荷重がかかっていないこと、そして普通の自転車は運転手ではないため、どんなに跳ね回っても、威厳があり冷静沈着な先導者によって無視されるということでしょう。そのため、後輪がスリップしても、すぐに元の状態に戻るのです。もう一つの説は、セーフティの前輪に荷重がかかっていないために前輪がスリップし、後輪も一緒に滑ってしまうというものです。この点については、サイクリストの斜めフォークに関する見解と同じように、まずスリップし、最後にスリップし、常にスリップするのは後輪である、と単純に答えることができます。そうでなければ、大多数のライダーは大きく誤解しており、自分の下で何が起こっているのかを実際には理解できていないのです。確かに、ライダーの見た目や感覚が重要だとすれば、前輪が先に滑るという理論は通用せず、いくつかの独創的な解決策も必要になるだろう。さらにもう一つ、前輪の異常な衝撃が前輪を後退させ、後輪が当面前進できず、横滑りするはずだという有力な説もある。

138

アメリカン・スターがスリップしないことを認めるなら、前輪にかかる荷重が小さいこと、フォークが傾斜していること、そしてフロントバンパーがそうであることといった理論はすべて無意味になります。しかしながら、スターを基準として用いることを変更、あるいは除外するいくつかの条件があります。フォークは他のどのマシンよりも大きく傾斜していますが、小型のフロントステアラーはセンターの真上からスイングしているため、ホイールがキャスターしやすくなると言われています。独創的なフロントバンパーの友人には、フォークに一流の防振装置を取り付けてみることをお勧めします。そうすれば、フォークは十分に跳ね返ります。

また、ローバーのスリップに関して、大きな後輪が左右に揺れる、つまり揺れるという指摘があります。これは、一部の人からはアヒルの尾の揺れに例えられてユーモラスに表現されています。この機械後部の揺れは、一部の人が推奨する大きな後輪を搭載したオーディナリーでも感じられます。これはスリップと何らかの関係があるかもしれませんが、現代のしっかりとした構造で安定した機械で発生する可能性は低いでしょう。

サドルや重心が高いことに関しては、確かに、重心が低い機械が地面で1インチ横滑りすると、高い場合よりも垂直からの傾きや角度が大きくなります。したがって、セーフティが滑り始めると、確実に下降していくだろうと友人は言うかもしれません。しかし、この考えに反して、サドルが低い他の機械は滑りません。

賛否両論のあらゆる理論と経験を考慮すると、私は一つの原因ですべての困難を説明できるとは考えにくい。おそらく、提唱されているいくつかの理論に部分的に属する、より小さな要素の組み合わせである。最も強く主張されている要素は、第一に、運転手が小さいこと、第二に、運転手が後部にいること、第三に、重量が後部にあること、第四に、車輪間で行われる仕事である。これらすべてが、139同じ目的のために機能します。また、駆動輪は非駆動輪よりも滑りが大きくなります。なぜなら、あらゆる方向の滑り力は、転がり作用よりもゴムタイヤと路面のグリップを緩める傾向があるからです。石による短い滑りは、車輪に体重がかかっているときにより強く感じられ、小さな車輪と関連してはっきりと感じられる転がりの低下は、大きな車輪の同様の動作よりもはるかに急激です。ライダーは、同じ車輪で駆動、操舵、そして牽引し、体重をかけているとき、確かにより良く、より確実に自分自身をコントロールできます。これは、オーディナリーでは行われていることであり、後輪駆動では行われないことです。

あらゆる横滑りに関する最も深遠で奥深い説明が、最近、ある優れた数学者から筆者に提示された。しかし、それはあまりにも複雑なため、筆者自身はまだ解明できていない。しかし、毎日解答を提出するつもりでいる。彼によれば、それはすべて、第一に重心、第二に振動中心、そして第三に動力伝達点の相互関係に由来する。これらの点がどこにどのように位置するべきかは、まだ完全には解明されていない。

横滑りの弊害を最も明白な方法で改善することは、後輪駆動のセーフティをもはや同じ機械ではなくなるようにすることであり、その機械が評価されている品質そのものを大幅に損なうことになるので、前に挙げたような理論が妥当であると証明された場合、困難から抜け出す唯一の明確な方法は、もしそのようなタイヤが製造可能であれば、滑りにくいタイヤを使用することです。

コーナーを曲がる際に機械が滑る角度に関して、「セーフティ」が滑ったのは、より大きく傾かなければならなかったからだと主張する人たちは、そのような状況下で自転車やその他の機械が傾かなければならない角度が、重心の高さとは全く無関係であるという事実を認識していないか、考慮していないようです。この角度は、速度と曲率半径のみによって決まります。

[7]スターミー氏は鋳造との関連でこの問題を取り上げるべきだった。
140
第16章
女性用自転車。
おそらく、過去10年間で女性がスポーツや娯楽の分野で成し遂げた最も大胆な革新は、自転車に乗ることだろう。彼女たちが自転車に乗りたいなら、乗らない理由はない。つまり、彼女たちのために特別に作られた現代型の自転車に乗らないということだ。少なくとも、二人乗り三輪車や一人乗り三輪車にも同様に当てはまる反論はできないだろう。

上記の事実にもかかわらず、女性たちは二輪車に乗ることに抵抗感を抱いており、そしておそらく社会全体がこの動きを容認することにさらに抵抗感を抱いているだろう。女性が三輪車に乗ることの是非については議論の余地はない。問題はただ乗ることで自ら解決したのだ。それで終わりだ。彼女たちは来て、見て、乗って、そして征服したのだ。

女性が三輪車に乗れるのは当然のこととして、より扱いやすく、よりすっきりとした乗り物に乗る権利を否定するのは残念なことだろう。女性用自転車は、もし私たちが両方に慣れていれば、確かに見た目はより控えめで、運転もはるかに楽だ。もし女性用自転車が普及しなければ、女性用自転車というシステム全体が廃止されることになるだろう。女性を「三輪車」に乗せ続けるような無意味な差別は、世間の偏見によって長く続くことはないだろう。もちろん、タンデム自転車には、男性がすべての作業をしているように観客が想像できるという利点がある。これは、家庭のコンロを移動させるときに男性がすべての作業をするのと同じくらい真実である。世論の変化をこれほどよく示すものはないだろう。141女性の自転車乗りについてもっとよく知っている人は、数年前にコベントリーの路上で起こったとされる出来事について語るジェームズ・K・スターリー氏の短い物語を読んだことがあるだろう。

この疲れを知らない現代自転車芸術の天才は、古都コベントリーのスミスフォード、ヘレフォード、ジョーダン・ウェル、リトル・アンド・マッチ・パークの隅々まで、初期の三輪車を乗り回していた。その間、勇ましい絹織工や皮肉屋の時計職人たちの嘲笑や軽蔑の冷笑が浴びせられていた。そして、彼らの嘲笑に絶望した彼は立ち上がり、「いずれ貴婦人たちが これらの三輪車に乗って街を走る時代が来るだろう」と叫んだ。そして、コベントリーの街だけでなく、多くの街でも貴婦人たちが三輪車に乗って街を走り抜けてきた。危険を冒すことも、不当な非難を招くこともなかった。そして、この気高い発祥の地は、現代の自転車界の中心地となったのである。

社会形態は、しばしば理性に反して定着する。女性が三輪車や自転車のサドルに座っている時が正当な領域だと広く認められるようになるには、まだ長い時間がかかるかもしれない。もし男性の心の中で、女性の肉体的発達の欠如が天使のような主要な特徴の一つであり続けるならば、その日は実に遠いだろう。しかし、天使のような体格が少なく、筋肉質であることが私たち全員を幸せにする傾向があることが発見されれば、おそらく時間は短縮され、医療費も節約できるだろう。

女性用自転車の構造については、ほとんど説明する必要もありません。現代のローバー・セーフティが採用されており、背骨がクランクと同じ高さまで下がり、乗り手は車輪の間に足を踏み入れ、ペダルマウントを使ってサドルに座ることができます。女性が毎日この偉業をこなす優雅さと容易さから判断すると、それほど難しいことではありません。本書では、特定の部族、階級、個人を賛美したり、特定の性別を褒めたりすることは避けますが、142この「自転車」の問題のように、女性には当然評価されるべき点があるのに、女性に少しも評価を与えないのは、とんでもない利己主義である。ワシントンの街頭で、一見臆病そうな少女たちがペダルを漕ぎ出し、ごく自然に器用に走り出すのを見ると、一般的に女性に認められている、比較的優れた身体能力という感覚が、私の中でひどく傷つけられる。こうした立派な自転車乗りたちを自宅で会うと、男性が喜んで尊敬する、女性に共通する昔ながらの優雅さと技能を彼女たちが今も保持していることが、まったくもって明らかである。このすべては、人類が女性について抱いている考えのいくつかが、ほとんど完全な捏造の域に達していることを、決定的に証明している。以下は、Bicycling World誌に掲載された、ある女性の力強い意見である。

「女性、自転車、そして医者。」

「私は LAW のメンバーなので、当然世界を見ています。私のそばにはあなたの新聞のコピーがあり、その中に「なぜ女性はバイクに乗るべきか」という記事があることに気がつきました。女性は自転車に乗るべきだという筆者の意見に賛成です。私自身も経験上、自転車に乗ると「健康と肌」がとても良くなることに気づきました。去年の6月から自転車に乗り始めたばかりですが、今では体力もつき、以前よりもずっと充実した生活を楽しんでいます。痛みも医者もなくなりました。それがどこへ行ったのかは知りませんし、気にも留めません。ただ、それらがなくなって、自転車が手元にあって毎日乗れる限りは。自転車は私に活力を与えてくれるようで、街中、あるいはもしかしたら田舎を5マイル走った後には、この素晴らしい運動から生まれる、生命力に満ちた爽快感を感じます。速足で走る馬や、行く先々で路面電車に乗らざるを得ない男女をはるかに超える、素晴らしいスポーツです。そして、車に乗っている人、あるいは全員が「自転車に乗っている女性」を見ようと、そちらへ駆け寄る光景ほど面白いものはありません。時々、年老いた女性たちが「女性が男の自転車に乗るなんて、なんてみっともない！」と騒ぎ立てるのを聞くと、ほんの少し腹が立つ。 彼女たちは、おそらく新聞など読まないのだろう。働き、心配し、夫を叱責した後では、ほとんど読む時間がないからだ（夫がいる幸運な女性なら話は別だが）。もし彼女たちが、私と同じようにたった1時間でも自転車に乗る喜びを味わえたら、イライラしたり、不安になったり、心配したりする発作はほとんど起こらないだろう。今では、自転車なしでは生きていけない。外出から帰ってきて笑っている時もある。そして、5歳の赤ちゃんを自転車に乗せて、143膝をついて、彼女は時々「何がそんなにおかしいの？教えて」と言います。私が彼女の小さな手を取り、一緒に部屋の中を飛び回っていると、この世で私ほど幸せな女性はいないと感じます。10マイルも走っても疲れを感じず、むしろ出発時よりも気分が良くなって帰宅します。夫は私が自転車に乗ることをとても喜んでくれています。ここで付け加えておきたいのは、女性用の安全装置が付いていることの利点は、どちらでも自転車に乗れることです。実は、自転車のせいで行動力が若々しすぎていて、本来あるべきように優雅に歳を重ねていないのではないかと、時々思うのです。

「さて、この発言から、私が投票権を持ち、男性をペチコートで抑えつけようとするような、意志の強い女性だと思われたくはありません。とんでもない！私は、今の政府、あるいは来年3月以降の政府を、男性に任せることに全く満足しています。

「グレースES」

144
第17章
タンデムと合理性。
タンデムとは、2人のライダーが1台の自転車に前後に並んで乗ります。三輪車の原理に基づいた2トラックまたは3トラックのタンデム三輪車と、2輪のシングルトラックのタンデム自転車があります。

タンデム三輪車については、経験が乏しいため、あまり触れません。また、シングル三輪車についても、あまり詳しく述べることができません。本書は、2輪または3輪の車両、あるいは3輪または4輪の車両を全て網羅するような、人力自動車全般を扱うものではありません。近年、「トリプレット」については驚くべき記録が樹立されており、この機械がその全てであることを期待しています。しかし、シングルトラックの車両から2輪または3輪の車両へは、全てを扱うにはあまりにも大きな隔たりがあるため、当面は、操縦装置によって乗員が直立姿勢を維持するタイプの車両に主に焦点を当てることにします。

現在、目立つ地位を獲得しそうな唯一のシングルトラックタンデムは、ローバー・セーフティの原理に基づいて作られたもので、低い2つの車輪が2つのサドルを支え、後輪がスプロケットチェーンとクランクによって駆動する仕組みだ。レバー操作式の2人乗りマシンは、どんな型式のものでもまだ市場に登場していない。後輪駆動のタンデムがサイクリング界で羨ましい地位を獲得する可能性は高く、それは間違いなく我々の間で熱狂的に歓迎されるに値する。一人でサイクリングに出かけるサイクリストはほとんどいないし、145仲間と過ごすには少なくとも二人のライダーが必要です。ならば、一台の車に二人乗りして親しくするのはどうでしょうか。タンデム方式は着実に支持を得るに違いありません。そして、それが最終的に私たちの間で確実に導入されれば、私たちはそれを使用することで大きな喜びを得るでしょうし、ツーリングには欠かせないものとなるでしょう。部品の重量とコストがわずかに増加するだけで、最終的には二人乗りのサイクリストにとって役立つことは間違いありません。これが実現すれば、ツーリンググループにすぐに売り込むのに大騒ぎは要らないでしょう。なぜなら、たとえ二倍の重さになったとしても、多くの場合二人で扱える方が、一人当たりの軽い自転車を扱うよりもはるかに楽だからです。タンデムは鉄道車両内で二台の別々の機械を扱うよりも場所をとりませんし、どんな倉庫でもサドルの数を増やすことができます。これらの機械はほとんどの場合、好みに応じて男女二人乗り、または二人乗りになるように作られ、そのため、そう遠くない将来、シングルマウントを部分的に置き換えることになるでしょう。中にはコンバーチブルになるものもあるでしょう。つまり、2つの単一サイクルに分割できるということです。2人以上で乗れるマシンが、少なくとも社交的なライディングにおいては普及する可能性は低いでしょう。「二人なら仲良し、三人なら群衆」という古い格言以上に良い理由はありません。しかし、複数人でのライディング（つまり2人以上でのライディング）については、今まさに始まっており、どこで終わるかは予測できないため、断言はできません。

タンデム自転車の実験で、私はこれまで非常に深刻な問題を発見しました。それは、ライダーが交代する傾向、つまりマシンのねじれです。長い背骨を直接ねじることで後端を垂直に保たなければならないため、これを防ぐのに十分な強度のフレームを作るのは困難です。ライダーは二人とも、同じ重量が一点に集中しているときのように、直立した姿勢を保つことができません。重量の分散が、重量の量よりも、むしろこの原因となっています。146面倒なことです。体重250ポンドの男性ならさほど苦労せずに自転車に乗れることはよく知られていますが、体重125ポンドの男性二人がそれぞれ60センチほど離れて座ると、単輪の自転車に多大な負担がかかります。この煩わしさは、部品の強度だけでは最終的に解消できません。現在のタンデム自転車の見苦しい長さを修正するには、車輪、サドル、その他の機構を工夫する必要があるでしょう。もっとも、そのせいで自転車を軽視するのは正しくありません。「自転車の形状」については多くの異論が唱えられてきましたが、セーフティ自転車の登場以来、外観は、古き良きオーディナリー自転車に腰掛けていた頃の外観に比べれば二の次です。甲虫のように地面を滑るように滑らなければならないのであれば、見た目にはあまりこだわらないようにしましょう。

タンデムバイクに乗りましょう。両手を広げて歓迎します。少し体力に自信のない私たちは、猛暑での不足を補うために、フライヤーとコンビを組みたいですね。後部座席に座って、ドーナツを食べる時間があればなおさら良いですね。

合理的な普通。
上記の用語はイギリス固有のものであり、 Cyclistの著名な編集者の豊かな頭脳から間接的に発せられたものであると思われるため、この主題の紹介として、その雑誌からの引用を以下に添付します。

「日常の未来。」

「『オーディナリーはもう終わりだ』という声をよく耳にしますが、私たちはそうは思いません。確かに、最近はセーフティによって『鼻先をつんざく』状態ですが、これは私たちが常に抱いてきた意見の正しさを証明しているに過ぎません。メーカーがオーディナリーのライダーの安全性と快適性をもう少し配慮すれば、ハイホイールへのかつての愛着が戻り、好景気が訪れることを証明しているのです。今年の『自転車乗り必携ハンドブック』の序文で、私たちはこう書いています。『オーディナリー自転車は、若くて活動的な人にとって、所有する最も魅力的な自転車であり、イングランドの若者は…』147そして、他の活発な国々は、おそらくより安全ではあるものの、より重たいライバルよりも、この自転車を選ぶでしょう。しかしながら、ツーリングマシンとしての地位を維持するためには、ライダーの快適性と比較的安全性にもっと注意を払う必要があると確信しています。近い将来、後輪の大型化、傾斜角の拡大、クランクの延長、フットレストの追加といった傾向が徐々に進むことを期待しています。そうすれば、通常のオリジナルマシンは、一般的な注意を払えば、現存するあらゆる自転車と同等の安全性を備えるようになるでしょう。」

こうした状況を踏まえ、メーカー各社には、自社の利益とオーディナリーという機種の利益のために、上記の点に留意し、この問題に対処していただくようお願いいたします。適切な設備を備えたメーカーであれば、記載の通り製造したマシンを積極的に市場に投入すれば、必ず利益が得られると確信しています。来シーズンには、合理的に製造されたオーディナリーが徐々に世間の評価を取り戻していくと確信しており、その成果を目にできることを期待しています。

サイクリスト誌の後続の執筆者たちによる賞賛にもかかわらず 、私はこの問題を真剣に扱う気はありません。前述の引用で提示された考えは、既に忘れ去られていないとしても、本書が読者の手に渡る頃には忘れ去られているでしょう。しかし、この問題の重要性が今や広く認識されているため、この点について言及しておかなければなりません。長いクランクにはほとんど異論はありませんが、大きなレイクと大きな後輪については、私たちがオーディナリーに賞賛すべきすべての核心を突くものです。私たちは、そのすっきりとした外観と走りやすさのために、あらゆる危険を伴う古い乗り物も喜んで受け入れます。しかし、大きな車輪からほとんど離れてしまったとき、長いクランクの端に手を伸ばしたとき、乗り越えて大きくて不格好な後輪を引きずりながら道路を揺さぶったとき、そして最後に、楽な操縦性という命運を断ち切ったとき、一体何が残るというのでしょうか。昔の骨を揺らすようなものに戻って、眠っているチンパンジーのように体を丸めて、昔ながらの空中で蹴り上げて、それで終わりにするのはどうだろう？いや、違う！もし昔ながらの高い位置にこだわるなら、男らしく、完璧な、きちんと整った、快適な位置で、ライダーが前輪に乗り、作業点から程よい距離を保つようにしよう。そうでないなら、優雅に自分の立場を受け入れよう。148犬たちの間で降りて、安全を確保し、他にあまり用事がないことを頼りに、祭りの犬を追い出して、絆創膏で皮膚を繕ったり、機械にたまった埃を拭き取ったりする時間を使う。

誰も間違いを犯さずに雑誌を編集することはできませんし、おそらく本を書くのも同じ責任を負わずにはいられないでしょう。しかし、それでもなお、理性的な編集者を許すことはできません。編集者が概して正しいほど、私たちは彼の奇癖をより痛感します。だからこそ、スターミー氏の、本来は絶対的な知性に、この小さな特異な乱れが見られることに私が気づいたことを、弁明としておこうと思います。

149
第18章
サイクルの中の職人技—イギリスとアメリカのメーカー。
残念ながら、ホイールの耐久性や全体的な品質を実際に購入前にテストすることはほぼ不可能です。そのため、購入者は職人技を見極める自身のスキルに頼らざるを得ません。購入希望者にとって役立つような明確なルールを数多く提示することは不可能ですが、一つ確かなことは、粗悪な部品や明らかに欠陥のある部品が一つでもあれば、他のすべての部品を徹底的に検査する必要があるということです。一流メーカーは部品一つも欠陥品にしませんが、もし欠陥品を見つけた場合は、そのメーカーを利用する際には十分に注意する必要があります。一般的に、耐久性は新品時の優れた職人技と仕上げに伴って得られるものですが、メーカーの製品の耐久性を判断するには、実際に使用された機械を検査するのが安全な方法です。安価なニッケルメッキは、見た目は良いように見えますが、剥がれたり錆びたりすることがあります。これを防ぐため、優れたメッキ職人は、メッキの下地としてニッケルの下に銅の層を塗ります。新しい機械では、ニッケルの付着量や、それが銅のベースに付着しているかどうかを見分けるのは困難です。したがって、過去の製作者の仕事ぶりが、そうした点を判断する唯一の基準となるでしょう。ホーローや塗料の場合は、品質を判断するのがはるかに容易ですが、光沢のある表面が必ずしも良い仕上がりの基準となるわけではありません。手間がかかるのは下面の仕上げです。良い塗装は、ホーローや漆よりも優れていると私は思いますが、それには次のような欠点があります。150かなりの労力が費やされました。塗装が一般的だった昔は、機械の仕上げや縞模様で製作者を見分けることができました。仕事の質に大きな差があったからです。しかし、今では真っ黒な日本製が主流なので、製品の外観の仕上げだけで製作者を判断するのは難しくなっています。様々な製作者が作業に費やす労力に大きな差があるはずがありません。なぜなら、何かを完成させる前に、必ず一定の工程を経なければならないからです。縞模様については、派手に見えるかもしれませんが、現在流行している無地の黒と比べると、芸術的な仕上がりの機械はより引き立ちます。

自転車のタイヤのゴムの品質は、専門家にとって素晴らしい見識の場を提供します。他の用途でゴムを使用する必要がある人だけが、その品質の大きな違いを理解しています。ゴムは、不純物が混入すると全く役に立たなくなることがあります。また、一部のタイヤがいかに簡単に切れるかを見れば、メーカーが価格のために品質を犠牲にしていることは疑いようがありません。購入者は、様々なメーカーの古いタイヤを注意深く観察し、それらがどの程度の耐久性を持っているかを確認するべきです。

機械に使用されるチューブの品質については、現在、ほぼすべての企業が英国の二大工場のいずれかから購入しているため、大きな問題は生じていません。しかし、溶接不要のチューブ製造産業がさらに普及し、設備の不十分な小規模企業が参入してくると、より多くの問題が発生する可能性があります。チューブのろう付けについては、現状から判断する以外に何も分かりません。

機械のネジやナットは、鋭く深いネジ山を持ち、緩みがなく、スムーズに動くものでなければなりません。製作者の良し悪しは、ほとんどの場合、彼が切るネジの種類で判断できます。ナットとネジの頭は焼き入れされ、角はきれいに直角で、ニッケル研磨で丸められてはいけません。可能な限り、何らかの工夫が必要です。151ナットが緩んだり、完全に紛失したりするのを防ぐのは大きな利点です。複雑な機械が普及しつつある今、この点は特に重視されるべきです。ペダルの外側に一般的に使用されているこの装置は、特に三輪車、タンデム自転車、チェーンセーフティなど部品点数が多い自転車では、より一般的に普及するはずです。実用的なジャムナットはまだ発明されていません。ですから、自転車メーカーがナットの緩み防止策を講じなかったとしても、責められるべきではありません。

サドルやその他のバネに関しては、私たちは指針を失っています。使用される鋼の品質よりも、むしろ焼き入れの不注意が問題となることが多く、この点でも購入者は評判と、同じメーカーの他の機械の観察に頼らざるを得ません。サドルによく使われる革の品質は、まさに同業者の分別を侮辱するものであり、もし私たちが提示されたものを何でも鵜呑みにし続けるならば、この押し付けは続くでしょう。購入者が綿密に吟味すれば、製造者もそれに応じて慎重になり、悪徳な商人が粗悪品を市場に押し付けることが難しくなるでしょう。これはこれまでも存在し、産業の発展に伴い増大する悪弊です。

イギリスとアメリカのメーカーについて。
二輪車や三輪車を購入しようとしている人が最も頻繁に尋ねる質問の一つは、「どのメーカーのものを買えばいいのか？」です。そして、個々のメーカーを比較する前に、まず英国製か米国製のどちらを買うかを決めなければなりません。しかし、この難問は、本人が想像するほど重要ではありません。なぜなら、どちらの国で作られたホイールでも、間違いなく十分に優れたホイールが存在するからです。最大の問題は、異なるメーカーの中から選ぶことであり、特に英国製のホイールを試してみようと決めた場合はなおさらです。152イギリスの建設業者に関して言えば、彼らの能力不足は、彼らの能力不足から生じるのではなく、単にこの産業がアメリカよりもはるかに広範囲に分散しているという事実に起因しています。つまり、既に設立されている工場や新たに建設される工場がイギリスには非常に多く存在し、当然のことながら、不十分な設備と機械を持つ無能な人々がこの分野に紛れ込むのは避けられません。これは両国間の一時的な状況であり、まもなくアメリカでも同じ状況が訪れるでしょう。読者の中には、私たちが新興の小規模メーカーを非難していると推測する人もいるかもしれませんが、決してそうではありません。最高の仕事をする小規模な工場は数多くあり、中には機械全体を製造せず、専門メーカーから多くの部品を購入しているところもあります。しかし、一般的には、可能な限り機械全体を製造している大規模企業から購入する方が多少は安全です。これはどんな業種にも当てはまりますが、特に買い手が商品の評価に精通していない場合はなおさらです。一方、大手メーカーには、ある事実があります。もし彼らがミスを犯したとしても、それはほぼ確実に事業規模に匹敵するほどのミスです。小規模な工場では、ミスはより早く発見され、通常は多くの機械が市場に出る前に修正されます。

アメリカでは、大手企業が小規模企業をはるかに上回っているため、買い手は評判の確立された製品の中から選ぶだけでよい。アメリカの工場は、かつて小規模だったことは一度もないようだ。ほとんどの場合、機械には、国全体だけでなく個々のメーカーについても決定的な特徴がある。ある小さな点がすぐに買い手の目や心を捉え、それがすべてを決定する。そして、おそらくそうなるのが最善なのかもしれない。全国的に見ると、イギリス人は私たちよりもはるかに大きく多様な自転車産業の経験を持っている。彼らは私たちよりも多くのことを知っている。153彼らはこの分野の専門家であり、特に管作りに関しては供給源に近い。たとえこの地で管細工がどれだけ早く実現したとしても、彼らに頼れるようになるまでにはしばらく時間がかかるだろう。イギリス人はその幸運と、誰もが認めるこの技術における自然な先例を活かし、祖父の手法に対する誤った崇拝を抱くことなく前進してきた。祖父の手法は、他の技術の進歩においてしばしば彼らを盲目にしてきた。自転車会社が、あらゆる面で時代の流れに敏感で、他の工場にひしめき合うように工場を構えているのを見るのは、筆者にとって驚くべき光景だった。その工場は、「おじいちゃん巻き上げ装置」を備えたフュゼ時計の製造に専念し、円錐形の鋳鉄製の空洞に徐々に打ち込んで時計ケースを作り、ヒッコリーのバネで引き戻される旋盤のチェーザーでいわゆるネジ付きベゼルを切削し、その他そのような古風な器具を製造していた。

コベントリーの古い植物園には、アメリカ製の時計ケース用工具の中でも最高級品の一つが、濡れて錆びついたまま放置されていた。野心的なイギリス人時計職人が、正気を失ったのか、乗っ取ったのだが、彼の部下たちはそれを使うことができなかった、あるいはおそらく使いたくなかったのだろう。ところが、ある大手自転車会社が、最高級のブラウン＆シャープ旋盤を購入し、使い始めたばかりだった。おそらく、工具でヤンキーに負けないようにするためだろう。これは、彼らがイギリスの工具がすべて未熟だと認めているわけではない。彼らはそのようなことを認める必要などない。なぜなら、どの自転車店にもある12インチのネジ旋盤に何トンもの鋳鉄が詰め込まれているが、そのうち少なくとも1トンの小さな部品が、何らかの作業、それも正確な作業のために固定されているからだ。自転車産業において、我が国にとって、前例や中世の機械工学の法則に縛られていなかったことは幸運だった。イギリスの自転車メーカーは、その分野で時代の流れに遅れることなく、この偉大な産業が周囲の影響を受けていないことを最もよく示しているのが、154世界で最も軽い自転車が、これほど重々しい道具で作られているという事実。重厚な機械を好む当時のイギリス人にとって、自転車の最後の1オンスまで削り落とすのは大変な偉業だったに違いない。要するに、かの有名なアメリカ人の創意工夫は、まさにイギリス人の奔放な天才に他ならないということが、筆者の心に強く刻み込まれているのだ。賃金水準の高いアメリカの製造業者が、差別的な関税を課さずにイギリスに対抗できるかどうかという白熱した議論において、時計製造などの産業に関しては二つの立場があるかもしれないが、自転車に関しては、アメリカが競争できると考えるのはナンセンスである。

アメリカの機械に関して言えば、イギリスの機械で私たちが驚嘆するようなことは、私たちの社会制度ではほぼ当然のことと言えるでしょう。すべての機械部品が正確に作られ、互換性があるというのは、イギリスの工場で生産される機械であれば当然のことですが、他の国ではそうではないのは少し奇妙です。私たちが生産する機械の絶対的な規則性と類似性は、時として異論を唱えることがあります。部品が硬すぎたり、脆すぎたり、あるいは構造や形状が何らかの点で劣っていたとしても、同じ工場で同じ目的のために作られた部品は、交換したい部品と間違いなく同じものになるでしょう。実際、もし不良品が一つでもあれば、それと全く同じものが何千個も作られていることは間違いありません。そして、あなたも間違いなく不良品を手に入れるでしょう。アメリカのメーカーは、製品を市場に出す前に、新しい設計図をより慎重にテストする、というのは一般的に認められています。いずれにせよ、この国の顧客は苦情を訴えて本社に行くのがより簡単なので、何をすべきかは心の中で非常に難しい争いになることが多いものの、一般的には国内での購入を好みます。

イギリス製かアメリカ製のマシンかという問題について、サイクリストがどう感じているとしても、最終的には、155仕事のメリットと品質。自分の判断を無視してセールスマンの言葉を鵜呑みにするのは得策ではありません。機械の種類があまりにも多様化しているため、顧客は自分が購入を決めた特定のタイプの機械を採用しているメーカーから購入せざるを得なくなる可能性が非常に高いです。しかし、だからといって、高いレベルの職人技と優れた素材へのこだわりを諦めてはいけません。

156
第19章
クランクとレバーと接線スポーク。
クランクとレバーというテーマは哲学的な観点から触れられてきましたが、あるメーカーのカタログに掲載された独創的な小見出しが、その機械的特徴をより詳細に扱うべきであることを示唆しています。その小見出しは次のようなものです。

「クランク VS レバー」

自転車の動力源の問題は、車輪で走るという最初のアイデアと同じくらい古い。発明家たちは、蒸気、電気など、他のあらゆる既知の動力源を粘り強く試し、そして放棄した後、脚の力を利用する最良の方法を見つけようとあらゆる努力を重ねてきた。

「これまで自転車の 9 割はクランクで駆動されてきましたが、いくつかのケースでは、てこを使って確実に動力を生み出すことができること、また、クランクの戻りストロークを避けて車軸の片側だけに動力を加えることができれば、人がブーツストラップで柵を越えるのと同等の力が得られることを示そうとする試みがなされてきました。

「この一つの考えを熱心に追求するあまり、その支持者たちは、問題は我々が持つ力をいかに効率的に使うかということであり、力を生み出す ことは重力の法則を克服することと同じくらい不可能であるという事実を見失っている。何百年もの間、世界の機械は実質的にクランクによって駆動されてきた。この事実こそが、世界が知る最高の機械の天才の証言である。」

技術者たちは、クランクが動力伝達の唯一の経済的な方法であり、加えられた動力の99%を駆動軸に伝達する点で意見が一致している。自転車を除くいかなる種類の機械においても、クランクが使えるところでレバーを使おうとする試みはなされていない。

「慎重な実験により、てこの使用は誤解を招くことが示されました。つまり、力は速度に、速度は力に変換できるものの、どちらか一方を発展させると、もう一方を犠牲にしてしまうということです。てこの使用は、クランクよりも摩擦が大きく、重量も大きく、複雑であり、そして、ばねがクランクに伝わるため、絶対的により多くの力が必要になることは一目瞭然です。157レバーを戻すのに使用されるものは、機械の推進に適用されるべき力を消費して、押し下げられなければならない。数年前、イギリスで自転車と三輪車でレバー力が試され、広く導入されたが、一般的に放棄されたため、今日ではこのように駆動される重要な機械はない。しかし、レバーアクションの最悪の特徴は、クランクを使用する場合のように、足の動きが自動的にならないことである。規則性が欠如しており、その結果、勢いが失われる。回転運動は、より歩行に似ており、足にとってより自然であるが、レバーの動きは、水泳中に立ち泳ぎをするか、階段を絶えず上るようなものである。脚の機械的な使用は規則的な動きを必要とするだけでなく、クランクの長さを常に同じにして、ストロークを変えない方が良い。

「てこ動作の使用などの作業のために、特別な筋肉群を訓練することはできる。しかし、そのような発達は異常であり、体の他の部分を犠牲にすることになる。」

良識ある人々にとって、クランクでもレバーでも優れた機械を作れることは疑いようがありません。そして、この可能性は、サイクルに関する議論において興味深い論点となります。しかしながら、自社製品の宣伝目的で書かれた記事についてメーカーに責任を負わせるのは公平とは言えませんし、私もそうしたいとは思いません。上記の記事は、幅広い層の観察者の意見を独自の形で提示しており、だからこそここに掲載するのです。私がレバーの問題について取り上げるのは、その方面に語るべき点が多いからというだけでなく、おそらく、かなりの費用をかけて様々なレバーの実験をしてきた豊富な経験があるからでしょう。

「権力の創造」についてのコメントの一部は真実ですが、一部のクレイジーな理論家にも同様に当てはまるかもしれません。

世の中の機械がクランクで動いているというのは、ほとんど根拠がない。エンジンは一般的にクランクを持っているにもかかわらずだ。しかし、ここで比較対象を人間のモーターと自転車のクランクの組み合わせに絞り込まなければならないので、ピットマンロッドを人間の脚としよう。このロッドは押したり引いたりする必要があるが、人間は片足ではそれができない。しかし、そのために人間は両足を持っているとあなたは言う。そして、1582本の脚がピットマンを表しているとはいえ、フライホイールと均等に回転する抵抗はまだ残っています。（「接続リンク」の章を参照）

機械の動力の多くは滑車とベルトを介して伝達されます。これは、単純なクランクよりも、ドラムとレバーを組み合わせた機械によく似ていると私は考えています。しかし、以前にも触れたように、レバーとクランクを組み合わせた形式は、どちらか一方だけの単純な形式よりも実際には劣っています。しかし、クランクは良い結果をもたらすべきだと言う権利も、レバーは悪い結果をもたらすと言う権利も同じくらいあります。引用したメーカーが示唆しているように、クランクが万能薬であるならば、どんな組み合わせであってもそれほど悪い結果にはならないはずです。

バネが脚を持ち上げるのにちょうど十分な強さであれば、バネを押し下げても力の損失はありません。そうでなければ、脚を持ち上げるには筋力を消費する必要があるからです。バネを使う場合、機械を動かすのに必要な力よりも少し重い力で押し下げるため、脚を持ち上げる際に蓄えられた力が発揮されます。実際、クランク式マシンではある程度これが実現されています。ライダーはホイールを回すのに十分な力だけでなく、もう一方の脚を持ち上げるのに十分な力もクランクに加えます。これは、少なくともライダーがかなり疲れている場合には当てはまります。長距離レーサーがバネの助けを借りても脚を上げられなくなったという例が知られていますが、同時にマシンを推進するのに十分な力はまだ残っていました。要するに、クランクレバーとバネレバーの違いは、前者ではもう一方の脚を持ち上げるために少し余分な力が発揮されるのに対し、後者では同じ脚を上げるために蓄えられたエネルギーが使用されるという点です。

サイクログラフの記録から、完全に元気な人の場合、ライダーはクランクを戻すことで全重量を持ち上げますが、疲労するとそうはならないことが分かりました。明らかに、バネが脚を持ち上げる以上の力を持つ場合、パワーロスが生じます。159その結果、乗り手は立ち上がる際にも、踏み込み式ミシンから飛び降りる際に見られるような、エンジンがドスンと止まらないように、エンジンをしっかりと抑え込まなければならない。スプリングの巻き上げと巻き戻しは、運動に伴う熱と不完全な弾性による損失を除けば、動力損失を伴わない。この損失は極めて小さい。分子構造内の熱による損失は、スプリングの動力損失という一般的な意味とは異なると私は考えざるを得ない。

引用に戻ると、確かにイギリスでは様々な手段が試みられ、そして阻止されてきました。ある著名なアメリカ人が、この問題について、あまりにも影響を受けやすいイギリスの同胞を啓蒙するのに少しは協力してくれたと私は信じています。しかし、この国でも、公平な立場の人なら誰も失敗とは呼べないような試みがいくつか行われてきました。

少し印刷インクを使えば、引用文の最後の文に答えが見つかるだろう。「レバーアクション」を「クランク」に置き換えるだけで、次のようになる。「クランクのような動作をするために、特定の筋肉群を訓練することはできるが、そのような発達は異常であり、体の他の部分を犠牲にする。」読者は、活字のちょっとした誤りが議論全体をどのように変えていたかが分かるだろう。もし、レバーアクションマシンのメーカーのカタログの中に、クランクアクションマシンを一般原則に基づいて「貶める」試みが見つかれば、この議論は双方にとって大きな関心事として続けられただろう。現状では、大まかな原則に関する限り、対立がないため、この議論は終了する。

クランク式機械の構造については、誰もがよく知るテーマであり、装置も非常に単純なため、これについて長々と論じることは不可能である。しかし、レバーに関しては、その話題は尽きることがない。現在市場に出回っているクラッチ式機械の最も顕著な特徴は、第一に、非デッドセンター、すなわち均一で継続的な動力伝達である。第二に、動力を必要としない時には脚全体が静止している。反対意見は主に、第一に、不安定さと全体的な安定性である。160第一に、ペダルを全く踏み込まない状態でブレーキに頼らなければならないという問題、第二に、脚が支えられず、バネが重量を支えるのに不十分であるという問題。レバーとクラッチ機構に関する上記の問題点に加えて、第三の問題点、すなわち部品の複雑さ、破損のしやすさ、そしてそれに起因する事故の危険性が挙げられます。かつては、安全性の利点はほぼクラッチ機構のみに求められていましたが、現在では、ある種のクランクホイールに完全な安全要素が組み込まれています。

レバーサイクルの製作者は、適切なクラッチ装置を見つけるのに多くの困難を経験してきました。筆者の経験の大半は、この困難に関係しています。この分野で実験を重ねる中で、古いラチェットのガタガタという音が耳障りであることに気づきました。製作者たちがなぜそれを使用しているのか、私自身も疑問に思っていました。しかし、自転車のクラッチを製作しようとする人なら、すぐにその理由が分かるでしょう。ただし、その費用については「証言者は何も語っていない」としています。自転車実験の初心者は、クラッチは機械工学において高度な技術であると当然考えるかもしれません。ある程度はそうかもしれませんが、彼が必要とする方向ではありません。クラッチは3つの種類に分けられます。1つは、一般的なラチェットと爪（バネ式または重力式）、2つ目はラチェットと摩擦爪、3つ目は表面摩擦クラッチです。最初の2つは波状の表面を掴み、最後の1つは完全に平坦または滑らかな表面を掴みます。第一種クラッチは、爪にかかる圧力や爪の重量、そして落下量に応じてガタガタと音を立てます。第二種クラッチは、ラチェットと爪が同一方向に動き、一方が他方よりわずかに速く動いているという特定の条件下でのみガタガタと音を立てます。第三種クラッチは全く音を立てません。第一種クラッチは誰もが知っているのでここでは割愛します。第二種クラッチはあまり知られておらず、私の知る限り、この国では最近自転車に適用された以外、いかなる技術にも使用されたことはありません。このクラッチは非常に161通常のラチェットと外観は似ていますが、違いは前者では爪がいくつかの可動部品との摩擦によって非接触状態に保たれ、動きを逆転させると、特定方向の摩擦によって爪が作動することです。腕のいい機械工であれば、このような仕組みがどんな機械にも、ましてや自転車には実現可能だとはまず考えなかったでしょう。なぜなら、動きを逆転させると爪が歯に非常に強い力で食い込み、損傷が生じると考えられるからです。この静音ラチェットに関する特許はイギリスでいくつか登録されています。それらはすべて原理的には同じですが、自転車製造の分野で成功を収めたのはアメリカのメーカーの精力的な努力によるものであり、このようなラチェットが何らかの機械にある程度まで使用されたのはこれが初めてではないかと私は考えています。

ノイズレスラチェット。
3番目の種類のクラッチについては、特に関心のある方のために、多くの興味深い点を述べることができます。「摩擦クラッチ」は機械工学において馴染みのある用語です。滑らかな表面を掴むすべてのプーリークラッチにこの名称が使われているからです。これらのクラッチの多くは、本来の目的において成功を収めています。サイクルと同様の要件を持つ機械で最も一般的に使用されるのは「ローラークラッチ」です。サイクル実験を行う人は、ほぼ常にこのクラッチを最初に思いつきますが、それには十分な理由があります。このクラッチは多くの技術に採用されており、イギリスでは…162クランクと組み合わせた三輪車では、ある程度の成功を収めてきましたが、ここで、クランク式三輪車で使用され、これまでの技術で成功を収めてきたクラッチの要件における根本的な違いについて指摘させてください。クランククラッチサイクルでは、クラッチは、機械が駆動を必要としない時、例えば坂道を走行している時などにクランクをスピンドルから切り離すために使用されます。しかし、一度クラッチが握られると、それ以上の動力が必要なくなるまでその状態が維持されます。これはまさにすべてのベルトプーリークラッチの作用であり、この作用とレバークラッチサイクルで必要とされる作用との間には、非常に顕著な違いがあります。クランククラッチサイクルでは、他の用途と同様に、クラッチを握る前に部品が半回転しても、ほとんど問題にはなりません。クラッチを握る前に部品が半回転しても、グリップが解放されるまでの全回転数に比べればごくわずかな割合に過ぎないため、ほとんど問題にはなりません。しかし、レバークラッチサイクルのように、足を踏み込むたびにグリップを握る必要がある場合、わずかな滑りや動きのロスも致命的になります。

この絶え間ない握り締める動作と、部品が耐えなければならない大きな重量、そしてこの重量による部品同士の繰り返しの衝突が組み合わさって、妨害要素が組み合わさり、それを防ぐのがほぼ不可能な障害を引き起こします。

私が試したローラー クラッチの形式では、内部フレームまたはキャリアがスピンドル上で緩められます。

添付の図面では、まず中央にスピンドルがあり、その周囲に小さな空間があり、そしてクラッチフレームb bがドラムに固定ではなく緩く接続されています。この配置により、圧力は3つのローラー d、d、dに均等に分散され、ケーシングに対して外側の3点で作用します。どの場合でも、単一のローラーで作業が行われることはありません。この装置は、私が試した同種の装置と同様に良好に機能しました。しかし、その型紙は非常に手頃な価格で販売されています。私がこの装置で見つけた主な問題は、163この装置と他のすべてのローラー クラッチの最大の欠点は、大きな圧力によってオイルが分解され、ペースト状になり、それが原因でローラーが滑ってしまうことです。

もし別のアメリカ人、自転車メーカーがローラークラッチで成功したことが明らかでなかったら、私はすべての実験者にそれを「蛇のように刺し、麻痺のように噛む」ものとして警告したくなるだろう。

センターローラークラッチが緩んでいます。
イングランドの地理的な中心からそう遠くない店のベンチの下には、今でも多種多様な独創的な形状の摩擦クラッチが1ブッシェルほど残っており、将来の技術史家にとって非常に興味深いものとなるでしょう。真の摩擦クラッチの探求者としてこの分野に参入したい人は、まずこれらの標本を調べてみてください。そうすれば、数年先を見据えたスタートを切ることができます。筆者が辿り着いた成功への近道は、クラッチサイクルの研究を続けたい、あるいは実験したいと考えている人たちの参考になればと思い、以下に図解しました。前述のアメリカ人のクラッチの成功例を踏まえ、クラッチサイクルの研究に価値があると考える人がいるかもしれません。下図のクラッチは、この分野の同僚が考案したものです。164この図面は、この装置を大まかな形で表しており、完成させるにはいくつかの改良が必要でした。

Bは歯車Aの中にある歯車であり、後者はホイールハブに固定され、前者はクラッチドラムに固定されている。両歯車の間にはくさびEが介在しており、これにより、両歯車は互いに一方向にのみ回転することがわかる。

スコットウェッジクラッチ。
この問題をさらに詳しく研究したい人にとって、リンク運動に関するケンプの著作は、振動または円形運動から直線運動を得ようとする場合のあらゆる技術におけるてこの構造と関連した貴重な研究となるでしょう。

最後に、これらのコメントを自転車の実際の購入と使用に直接適用する可能性に戻って、レバーとクラッチの機械に関する機械的な難しさに関して、オイルの使用が必要である限り、自転車に使用するための完全に満足のいく、騒音のない摩擦クラッチが発明されるかどうかについて、非常に深刻な疑問を抱いていると言いたい。

165

タンジェントスポークとダイレクトスポーク。
接線スポークと直接スポーク、あるいは直接接線スポークと部分接線というテーマは、ここ数年で多くの著作や議論が交わされてきたため、熱心な自転車愛好家なら大体理解されているでしょう。しかし、初心者にとっていくつか注意すべき点があります。まず第一に、部分接線というものは存在しません。接線スポークは接線であり、それだけです。接線とは明確なものであり、円周上の半径に垂直な線を意味します。少なくとも、自転車の技術にはこの定義が十分適していると考えます。そして、接線について語る際には、接線ホイールではなく接線ハブと言うべきでしょう。なぜなら、スポークはホイールのリムではなくハブに接しているからです。とはいえ、自転車愛好家なら誰でも、自転車の技術における部分接線の意味をよく理解しているはずです。ですから、私もこの用語を使うことにします。長いスポークがリムのある一点からほぼ反対側の別の一点までまっすぐ伸び、ちょうど接触している場合166 ハブの外周を一箇所で結ぶと、完全に接する 2 本のスポークができあがります (カットを参照)。たとえば、abと cd を合わせると、af、bf、 de、ceの 4 本のスポークになります。スポークがa、 c、b、dのいずれの点からでも、 fとeの間のハブの円周上の任意の点まで伸びている場合は、完全に接するスポークにはなりません。完全に接するスポークの際立った特徴は、車輪を回転させようとする力が加えられたときに、スポークのもう一方の端が取り付けられているリムの点から最も速く遠ざかるハブ上の点が引っ張られることです。そのため、「接線ハブはスポークに直接端引きを与える」という一般的な表現がありますが、スポークが他のハブに回転すれば、同様のことが他のハブにも起こります。ハブにねじ込まれたダイレクトスポークでは、人の体重は直接的なエンドプルによって支えられ、スポークの曲げ抵抗によってリムにわずかな力が伝わり、車輪を回転させます。実際に、ダイレクトスポークを持つハブはリムとは独立して回転し、スポークの両端間の距離がわずかに増加することで、タンジェントスポークと同様にエンドプルが発生しますが、明らかにハブは長さをわずかに増加させるために大きく回転する必要があります。ここでタンジェントスポークの利点が現れます。リム内でハブを回転させるためには、ハブの円周上の点が移動する距離と同じ量だけスポークを伸ばす必要があるからです。一般的な言葉で説明すると、ハブが8分の1インチ回転すると、タンジェントスポークであればスポークも同じ量伸びますが、ダイレクトスポークでは必要な長さの増加はほとんど感じられません。

タンジェントスポーク。
この点において忘れてはならない点が一つあります。それは、絶対直結スポークの利点に繋がるものです。駆動力はハブからリムまですべてのスポークを伝わりますが、接線スポークや部分接線スポークでは、その抵抗を受けるのは全体の半分のスポークだけです。この欠点は、167これは、スポークを交差点でろう付けするという最近の計画によって部分的に改善されています。この結合により、タンジェントスポークは座屈に非常に強くなります。ろう付け工程が採用される前は、座屈しやすかったのです。中間または部分的なタンジェントハブは、考えられるすべての利点を兼ね備えているように見えるため、最適だと私は考えていますが、スポークを一度だけ交差させる計画は、私の経験からすると非常に悪いです。両方の欠点を組み合わせ、どちらの利点も兼ね備えていないように思われるからです。中間位置から変更する場合でも、直接ハブよりも完全に接線に近いものにする必要があります。18 インチまたは 30 インチの小型ホイールは、よく作られていれば、直接ハブまたは接線ハブのどちらでも十分であり、特に駆動用に使用しないハブでは十分です。

古い骨を振る車輪。
スポークの溶接や、タンジェントハブへのねじ込みの難しさから、メーカーはスポークをリムにねじ込む方式を採用するようになりました。これは避けられないように思われますが、ホイールが濡れるとねじ山が錆びて剥がれやすくなるという理由だけでも、あまり望ましい方法とは言えません。真鍮、アルミニウム、または青銅製のニップルでは、168しかし、この困難はある程度克服することができます。

タンジェントホイールは、自転車産業と同じくらい古い歴史を持っています。コベントリーのスターリーは、何年も前にシルクスポークのタンジェントホイールが、ハブにかかる回転時の応力に対して、ワイヤースポークと同等の耐性を持つことを実験で証明したと言われています。また、『サイエンティフィック・アメリカン』誌は1877年9月1日号にタンジェントハブの図を掲載しました。

古いボーンシェイカーの横棒は、実質的には 2 本の接線スポークを形成し、いわばリムから引き出されていました。これは趣味に関するエッセイでも取り上げます。

169
第20章
減摩ベアリング、ボールおよびローラー。
自転車技術は、減摩ベアリング、あるいは転がり摩擦ベアリングとも言うべきベアリングの使用を、これまでにないレベルまで発展させました。これらのベアリングはボールとローラーの形をしており、前者はいくつかのスタイルで、後者は少なくとも 2 種類のスタイルで作られていますが、いずれもこの技術においては多かれ少なかれ古いものです。

1861年。ボールベアリングの特許。
アメリカ特許庁における最初の著名な特許は、ボールまたはローラーに関するもので、1861年6月18日付の特許第32,604号である。米国特許庁には、ローラーおよびボールベアリングに関する特許図面が約300件保管されているが、これは発行された特許の全数ではない。最近の特許はすべて、以前の特許パターンを大幅に改変したもので、例えば1860年の特許第29,570号、1863年の特許第37,765号、1866年の特許第58,739号、1867年の特許第63,609号、1868年の特許第82,665号、1871年の特許第113,867号、1878年の特許第202,271号、そしてピーターズ特許（1877年11月20日）第197,289号などが挙げられる。

最も便利なバリエーションの 1 つであり、サイクル アートに最も適したものは、このスタイルの横方向調整ベアリングです。

170

後輪ベアリング。
以下に、多くの論争があった著名な特許から抜粋した図と請求項を示します。

JH HUGHES、車輪用ベアリング、No. 227,632、特許取得日：1880 年 5 月 18 日。

ヒューズの特許。
「私が主張し、特許状によって保護されることを望むのは、

「自転車、三輪車、または馬車用のベアリングにおいて、硬化された円錐形または曲面、硬化された球形ボール、および実質的に図示および説明されているとおりの、記載された目的のために部品を調整または設定する手段の組み合わせ。」

「ジョセフ・ヘンリー・ヒューズ」

171

表面に環状の溝があるディスクパターンなどの他の形状には、特別な用途があります。

摩擦に関しては、ボールベアリングは摩擦をゼロにまで低減すると言えるかもしれません。なぜなら、数学的な計算では、硬い表面での転がり摩擦は滑り摩擦に比べて通常無視されるからです。しかし、実際には油や汚れが影響するため、この考えは必ずしも当てはまりません。市販されている一般的なベアリングのボールは、円錐、球面、または円筒面上を転がります。球面、円筒面のいずれの場合も、箱の曲率半径はボールの曲率半径よりもはるかに大きいため、円錐の場合と同じ効果が得られます。また、ベアリングが適切に構築されていれば、動作は平らな表面上を転がるボールのそれと同じです。確かに、ボール同士の接触によって多少の摩擦は生じますが、ボール同士を駆動する力がないため、摩擦は非常にわずかです。

環状、ボールベアリング。
ベアリングが新品で適切に製造されている限り、各ボールは数学的に考え得る直線に沿って接触し、転がり、実際には考慮に値する摩擦は発生しません。しかし、それでも摩擦は多少なりとも存在し、時間が経つにつれてベアリングに小さな溝が摩耗、あるいは転がり、その溝がボールにぴったりと収まります。摩擦は以前よりも大きくなり、溝が深くなるにつれて増加し、最終的にはベアリングの深さが172溝の半径がボールの半径に等しいとき、摩擦は最大となり、ボールが実際に溝内を滑った場合に生じる摩擦量のほぼ4分の1に等しくなります。その後、ボールは、添付図に示すように、 EからDに向かって、点c、cを通る溝に沿って38度と4分の1度ずつ転がります（図1）。

図1.

ローリングライン、ボールベアリング。
読者は、ボールが転がることなく滑ることによって生じる摩擦の大きさを、ある程度明確に理解できるでしょう。これを単位としましょう。また、ボールの半径を溝の単位深さとしましょう。次の表は、これらの単位で、10分の1単位で表される溝の深さに対する摩擦を概ね示しています。

溝の深さ
0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.8
.9
1.0
摩擦
0
.01
.02
.03
.05
.07
.09
.12
.15
.18
.21
173

この摩擦は何によるのでしょうか？溝とボールの横断面を表したこの図（図2 ）をご覧ください。

図2.

横断面の溝とボール。
ボールが実際に溝のDとEの間のどこかにある 2 本の平行線、つまり紙面に垂直なccを通る線上を転がっていることは明らかではないでしょうか。これを認めると、ボール表面上のcより上の溝に接する点はより速く動き、cより下の溝に接する点はc で接する点より遅く動くことになります。したがって、摩擦が生じるのも不思議ではありません。ccの位置は、 ccより上の摩擦モーメントの合計がccより下の摩擦モーメントの合計とつり合うような位置にあります。示されているように軸OX、OYを取ります。 ccのx をa、 DDのx をbとします。ds を円弧要素とし、 dsの半径とOY の間の角度をAとします。すると174dsの摩擦はds cos A = dyに比例し、 ccの周りのモーメントはdsがccより上か下かに応じてdy ( x − a )、またはdy ( a − x )に比例します。

したがって、∫
√1 − a 2
( x − a ) dy
0
= ∫
√1 − b2​
( a − x ) dy
√1 − a 2

ボールの半径は1なので、上記の式の解は次のようになります。

a = 1⁄2 (
弧cosb
√1 − b2​

• b √ 1 − b 2 )、

これは、 bのあらゆる値に対してa を決定し、つまり点c、cを決定する。上で、 ds はそれ自身に対する摩擦に比例すると述べた 。もちろん、a が 一定である限り比例するという意味である。この議論の冒頭で示した単位を用いると、摩擦は
ds
2 a √ 1 − a 2
ボールにかかる総摩擦は

4 ∫
√1 − a 2
( x − a ) dy
0
2 a √ 1 − a 2
＝
弧cos a
√1 − a 2
= 1,

これは上記の表を計算するために使用された式です。

ボールがどのベアリングでも安全に支えられる重量については、オハイオ州立大学のロビンソン教授による実験と計算の結果が以下に記載されています。この記事は綿密かつ徹底的な研究の成果であり、これまで印刷されたことがなかったため、ここにご紹介できることを大変光栄に存じます。

「2つの平らな面の間を走るとき、またはボールベアリング内で1個の硬化鋼球が安全に支えられる荷重を見つけるには、175 表面間または硬化鋼の2つの均等に溝を刻んだ表面間では、いずれの場合も次の式が適用されます。荷重（ポンド）= 190 d 2 √ 1 +
d
d′ − d
ここで、 dはインチ単位のボールの直径、d′は ボールが動く溝の直径（上面または下面）です。平面の場合、ボールの上下ベアリングはd′ = ∞で、
d
d′ − d
= 0なので、硬化した平板の間にあるボールの場合、荷重 = 190 d 2となる。n個のボールがネスト内にあり、すべて均等にベアリングされている場合、荷重は n 190 d 2 √ 1 + となる。
d
d′ − d
たとえば、平らな面の間にある 1 インチのボールは、190 ポンドを安全に運ぶことができます。

「また、1/2インチのボールは
190
4
= 47.5ポンド。また、1インチのボールを上下に1.8インチの直径の溝に入れると、190 √ 1 +
1
1′ (8 − 1)
= 570ポンド。したがって、ボールが転がる溝を設けることには大きな利点があります。ここでも、ボールの直径が1インチ、溝の直径が1.8分の1インチと仮定すると、荷重は1710ポンドになります。また、ボールの直径が1.5インチ、溝の直径が9/16インチの場合、荷重は142.5ポンドになります。

このテーマについては数百もの実験が行われ、理論から導き出された上記の式は、硬化鋼製のボールと同じく同じ軌道を用いた実験結果とほぼ一致することが分かりました。上記よりもはるかに大きな荷重を負荷しようとすると、ボールは必要な支持面が得られるまで自ら溝を刻みます。

「ボールベアリングの摩擦係数が明確に分かっているとは知りません。リック望遠鏡を用いた実験では、部品の重量を推測する必要がありましたが、直径1インチのボールの摩擦係数は0.00175という値が出ました。しかし、これは私が持っている最良の値ではありますが、信頼できる数値ではありません。これは硬化鋼同士の摩擦係数です。」

ここでロビンソン氏は、歪みに抵抗する能力に関する限り溝の利点を示していますが、溝と摩擦に関するセクションを注意深く読んだ後では、ボールがフィットする溝付きのボールベアリングを構築することはほとんどないでしょう。

自転車のボールヘッドについては、いくつかのメーカーから高く評価されており、ライダーからも高く評価されています。前述のように、自転車のバランスは176操縦装置は、ヘッドの回転を容易にするほど、ライダーが目的を達成するために必要な労力は少なくなります。もし単純な操縦、つまりライダーの進行方向を変えることだけがヘッドの回転の目的であれば、ヘッドが容易に動くかどうかはほとんど問題ではありません。むしろ、ヘッドが少し硬く動く方が、ヘッドが所定の位置に留まるので良いでしょう。しかし、バランスを取るとなると、ヘッドは常に動いており、あらゆる抵抗はライダーの筋力によって克服されるべき作業です。ヘッドが容易に回転しすぎることはあり得ないというのは、バランスを取る技術においては有効な公理です。したがって、ボールヘッドは害にならず、むしろ有益かもしれません。ローバー型やセーフティ型では、ボールヘッドは非常に一般的で、特に望遠鏡においては、かなり貴重な装備です。しかし、スタンレー型のヘッドでは、得られる利点が部品の複雑さと重量の増加を正当化するほど十分であるかどうかは非常に疑問です。円錐状のヘッドは非常にスムーズに動作するように設計されており、また実際に動作しており、その動きは非常に小さいため、機械の他のベアリングの場合のような摩擦に関する問題は適用されません。筆者の見解としては、ボールヘッドの問題を検討する前に、ホイールの他のすべての部品がほぼ完璧で、最高品質である必要があるということです。

自転車におけるボールベアリングの特許と一般的な使用法に関して言えば、目立つ横方向の調整ベアリングの使用は、多くの人が考えるほど絶対的なものではないと私は考えています。もちろん、これは最も芸術的な形状であり、最も簡単に作れるパターンであり、あらゆる点で自転車の使用に適しています。しかし、ベアリングの横方向の調整を得るために、車輪の他の利点を犠牲にするのは得策ではありません。この目的に非常によく適合する他のタイプのボールベアリングボックスがいくつかありますが、主な難点は、調整に多くの作業が必要になることです。ボックスが平面的に分割されている場合、177車軸の幾何学的な軸については、調整後にわずかに円から外れますが、重量がすべて片側に集中しているか、自転車のように上部に集中していることを考慮すると、欠陥は目立ちません。ボックスが静止しているときよりも回転しているときの方が、この問題は深刻です。

横方向調整ベアリングに関する既存の特許は、摩耗を吸収するための他の方法を模索する多くの試みを引き起こしてきました。これらの特許の有効性は多くの人々から疑問視されており、相当数の訴訟が起こっていますが、多くの場合、メーカーは訴訟のリスクを冒すよりも他の手段の使用を好みます。他社が採用した妥協案は、要求されたロイヤリティを支払うことです。これは、ロイヤリティが負担にならない限り、おそらく最善の策でしょう。しかし、すべてのメーカーは、支払う前に、自社のベアリングが本当に特許を侵害していないかどうかを綿密に調査する必要があります。横方向調整機能付きボールベアリングであるという事実は、特許侵害の明白な理由にはなりません。なぜなら、横方向調整機能付きボールベアリングと横方向調整機能は、どちらもそれ自体が古いからです。特許を取得しているのは、特殊な調整機能を備えた特殊なボールベアリングだけです。しかし残念ながら、その特殊な調整機能はネジです。この特許が今後どのように機能するかは、時が経てば分かるでしょう。その有効性は確かに疑問視されています。

ここで、一般的なロイヤルティの支払いについて一言触れておきたい。メーカーは、たとえ少額であっても、ロイヤルティの支払いを非常に嫌う傾向がある。そのため、買い手は、ロイヤルティを支払う人は当然不利な立場にあると考えている。しかし、必ずしもそうではない。部品製造に独創的な機械を使うことで、ロイヤルティの何倍もの金額を節約できる人もいる。製造業には、お金を節約する方法と失う方法があまりにも多く、注意深く監視しなければ、ある部品に対するロイヤルティという小さな問題は、他の漏洩と比べて取るに足らないものになってしまう。

ロイヤリティを支払わないというメーカーの広告178彼がより少ない費用でより良い機械を作れるという保証はほとんどない。例えば、車輪の直径を1インチ増減させるといった些細な変更で特許を回避した場合、それは海賊側の抜け目なさというよりも、特許の弱点を示すものである。しかし、このような特許使用料の回避は完全に合法とみなされており、特許を取得した弁護士が無能であったか、あるいは特許を主張するに値する発明がほとんどなかったことを意味する。

ローラー。
理論的には、ローラーベアリングはボールベアリングよりも摩擦が少ない。なぜなら、ローラーベアリングは適切に作られていれば、滑り動作が全く必要ないからだ。しかし、実際には、ローラー同士が接触する傾向のないベアリングは作れない。ローラー同士をフレームで固定して離すと、摩擦はローラー同士が擦れ合う場合とほぼ同じになる。最も完璧な方法は、大きなローラーとローラーの間に小さなローラーを配置することだ。この配置では、摩擦は実質的にゼロになる。ローラーがボックスに対して行う動作は常に純粋な転がり摩擦であるが、ボールベアリングでは、ケースにわずかな溝が摩耗すると、このような動作は起こらない。

ローラーがあまり使われない理由の一つは、ローラーが軸と軸受けの軸線からずれやすいことです。そのため、一部の端が他の端よりも少し前に出てしまい、完全には機能しなくなります。振動ベアリング、つまり常に回転するのではなく前後に動くベアリングの場合、ローラーは非常に便利です。ローラーは軸線から大きくずれることはありません。ベアリングが少し不完全であっても、ローラーがその不完全さを増幅させることはありません。これは、同じ方向に動き続けるベアリングの場合に起こります。ローラーのもう一つの大きな欠点は、調整が不可能なことです。ただし、これは以下の方法で修正できます。

179

ローラー構造。
上記のカットでは、ベアリングと、製造時に従わなければならない構築線を示しています。 車軸、ローラー、ボックスのテーパーはすべて、 のように 1 点で合わなければなりません。この配置は明らかです。 ローラーは適切な位置に維持され、小さい端と同じ回転数で大きい端の周りを回転する必要があります。したがって、ローラーの小さい端の円周は、車軸とボックスの相対的な端が互いに対して持つのと同じ関係を持つ必要があります。 幾何学的な条件は次のとおりです。 π は円周と直径の関係で、図を参照すると、bc : fg :: cd : gh :: be : fiとなり、 π bc : π fg :: π cd : π gh :: π be : π fiとなります。さて、最後の式により、車軸またはボックスが回転すると、ローラーの各端は車軸の周りとボックス内で正確に同じ角度だけ移動します。そのため、車軸ローラーとボックスはすべて真っ直ぐに保たれます。

180
第21章
サイクル構造におけるアルミニウム – チューブの強度。
「一級鋼と同程度のコストでアルミニウムを生産する方法の発見（？）を、3ヶ月間も記録せずに過ごしてしまうのかと、私たちは本気で思っていました。ついに、その発明家が現れました。今回はマサチューセッツ州メルローズ出身のウォッシュバーン氏です。さあ、次号です！」—バイシクリング・ワールド

発明家が定期的に安価なアルミニウムを製造したり、比重を増やすことなく強度を高めたりすることは、あまり害にはなりません。しかし、数か月前に起こったように、多額の資金とアルミニウムのメダルを授与する大企業が設立され、しかも銅からアルミニウムを製造するとなると、事態は深刻になります。おそらく、水を分離して莫大な電力を生み出す趣味に次いで、アルミニウム趣味は揺るぎない影響力を持っていると言えるでしょう。しかし、このテーマはサイクリストや自転車メーカーにとって非常に興味深いものなので、ここで触れておく必要があるでしょう。アルミニウムをうまく利用できる製品の中には、有名な製錬会社のカタログに自転車や三輪車などが記載されています。純粋なアルミニウムで作られた自転車は実用的な機械であり、鋼鉄製の自転車よりもはるかに軽量であるという考えは、多くの人の心に浮かびます。この考えは、純粋なアルミニウムの比重がわずか2.5、つまり鋼鉄の約4分の1であるという事実に由来しています。以下に手紙を掲載します。181この件に関して Cowles Smelting and Aluminum Company からコメントをいただきました。

「ロックポート、ニューヨーク州、米国、1888 年 8 月 20 日。

「RPスコット弁護士、メリーランド州ボルチモア：

拝啓、8月16日付のご返信です。フィラデルフィアのリチャーズ著『アルミニウム』を入手できます。アルミニウムは商業的に非常に多くの用途がありますが、単純な純アルミニウムの鋳造品では、小型部品に適するほどの強度がありません。もしアルミニウムを圧延または鍛造して成形し、硬くすることができれば、はるかに強靭になりますが、自転車部品に必要な強度を確保するには、鋳造品は必然的に大きくなり、不格好になり、軽量化という最良の結果が得られるかどうか疑問です。銅とアルミニウムの合金は、純金属よりもお客様のご要望に非常に適しています。

「敬具、
「カウルズESアンドAl.Co.
」タッカー」

純粋な金属は強度に欠け、銅とアルミニウムを9：1の割合で合金化することで初めて、ある程度の用途に利用できるようになることがわかります。上記のように合金化すると、鉄とほぼ同じ重さになります。

金属および合金の平均極限引張強度。
（トラウトワインの『エンジニアズポケットブック』、1885年より）

平方インチあたりの重量。
鋳造真鍮
23,000
焼きなまし真鍮線
49,000
鋳造銅
24,000
焼鈍銅線
3万2000
銅と錫の鋳造の銃青銅
39,000
平均的なアメリカの鋳鉄
16,000
良質な錬鉄
5万
最高級のアメリカ製錬鉄（卓越した）
76,100
鉄ワイヤーロープ
3万8000
可鍛鋳鉄
4万8000
鋼板（圧延）
81,000
鋳鋼平均ベッセマーインゴット
63,000
182

アルミニウムブロンズ。

アルミニウムの割合。 学年。
平方インチあたりの引張強度。 伸長。
1 ポンドあたりのインゴット数
。
A 1 90,000ポンド以上。 0～5パーセント。
0.45ドル
A 2 75,000～90,000ポンド 10パーセント以上。
.40
10 A3 65,000～75,000ポンド 25 ” ”
.37
7​1⁄2 B 47,500～65,000ポンド 20 ” ”
.33
5 C 35,000～47,500ポンド 25 ” ”
.26
2​1⁄2 D 27,500～35,000ポンド 30 ” ”
.20
1​1⁄2 E 20,000～27,500ポンド 15 ” ”
.16
Aグレードの比重は7.56、鋼の比重は7.88です。常温での膨張係数は小さく、導電率は約9です。低グレードでは熱による膨張が大きく、金属が純銅に近づくほど比重と熱・導電率が増加します。アルミニウムの含有量が11%を超えると、青銅は急速に脆くなります。色は、CグレードとDグレードのアルミニウム青銅が既知の金属の中で最も金色に近く、高グレードほど淡い色合いをしています。Aグレードの融点は約1700°Fで、通常の青銅や真鍮よりも少し高くなります。アルミニウム青銅の収縮率は真鍮の約2倍です。

アルミニウムの加工において、可鍛鋳鉄の優れた代替品となることを発見しました。特に、鉄が間に合わなかったり、歪んで使用に適さなかったりするケースが多くありました。しかしながら、アルミニウムの強度に見合う鋳物を得ることは一度もありませんでした。最も満足のいく品質だったのは、アルミニウム含有率10%の鋳物でしたが、これは加工が非常に難しく、特に穴あけ加工が困難です。しかしながら、多くの場合、アルミニウムが鋼鉄の代替品となることは間違いありません。

アルミニウムに関する知識は、実験者にとって大きな恩恵となるでしょう。おそらく製造現場で広く利用されるようになるでしょう。10%のアルミニウムは仕上がりが非常に美しく、昔であればアルミニウムの素晴らしい代替品だったでしょう。183当時としては珍しかった真鍮ハブ。摩擦抵抗の点で、真鍮はどの青銅にも劣らない金属です。鋳造すると明るくシャープになりますが、収縮率は驚くほど大きいものの、危険なほどではありません。少なくとも、私は鋳造品の一部が剥がれたことはありません。可鍛性金属の場合よくあることですが。アルミニウムは鋳造品の重い部分に大きなへこみを残すこともありますが、下地がスポンジ状になることはありません。ブロンズメッキやはんだ付けも容易にできます。

アルミニウム青銅を線状に引き伸ばしたものは、非常に優れたスポークを作ることができ、イギリスではこの用途にある程度使用されてきました。錆びにくく、ニッケルメッキも不要です。耐腐食性も十分に高いため、コーティングは不要ですが、ニッケルメッキほど見栄えは良くありません。この分野では、カウルズ・カタログに勝るものはありません。また、「リチャーズのアルミニウム」や「サーストンの工学材料」からも有益な情報を得ることができます。後者の論文では、このテーマについて次のように述べています。

アルミニウム合金は非常に貴重です。その驚くべき軽さと強度の組み合わせは、強度と軽さが求められる合金の材料として有用です。叩くと心地よい金属音が鳴り、ベルメタルに混ぜると美しい音色を奏でます。

アルミニウムは青銅や真鍮に添加すると良好な結果が得られます。この合金（銅90%、アルミニウム10%）は錬鉄のように冷間加工または熱間加工が可能ですが、溶接はできません。その強度は1平方インチあたり10万ポンド近くに達することもあります。比重は7.7です。圧縮力に対しては、この合金は引張力よりもわずかに強い、1平方インチあたり13万ポンド（1平方ミリメートルあたり9,139キログラム）に耐えられることが分かっています。また、その延性と靭性は、この荷重によって変形しても割れないほどです。延性と展性が非常に高いため、ハンマーで叩くとカンブリック針の細さまで細くなります。

「加工性、鋳造性、工具の下や風雨にさらされても良好な表面状態を保ち、あらゆる点でこれまで知られている青銅の中でも最高のものと考えられています。しかし、その高価格が芸術分野での広範な使用を阻んできました。これらの合金は特性が非常に均一で、均一かつスムーズに加工できます。銅にアルミニウムを1%加えるだけでも、強度が大幅に向上します。」184延性と溶融性が向上し、鋳物の製造に良好に使用できます。2%の混合物は、ノミで加工する鋳物に使用できます。赤熱状態から急冷すると軟化します。常温での膨張係数は小さいです。

バネにすると優れた弾力性を示し、時計にも応用できることが分かっています。また、鋼鉄に比べて酸化されにくいという決定的な利点があります。アルミニウム青銅製の釜は、フルーツシロップやジャムの製造に使用されています。アルミニウムをわずか0.08%しか含まない鋼鉄は、アルミニウムの存在によって大幅に品質が向上すると言われています。

自転車鋳造に必要なアルミニウム青銅は、品質と量に応じて1ポンドあたり30セントから50セントのコストがかかります。最近、アルミニウムと鉄の貴重な合金が作られ、これを用いて錬鉄鋳造が可能になるとされています。工場はマサチューセッツ州ウースターにあるはずです。この件についてさらに詳しく知るために、ニューヨーク州ブロードウェイ26番地にあるユナイテッド・ステイツ・ミティス社を紹介されました。同社は、米国におけるミティス鋳造の独占権、あるいはミティス鋳造を自ら行いたいと考えている人々に許可を与える権利を有しています。

チューブの強度。
管状の金属は、サイクル作業で発生する可能性のあるあらゆるひずみに対して、他のどの形状よりも優れた耐性を示します。圧縮ひずみに関しては、「ウッドの材料抵抗」の中で次のように要約されています。

これまでの実験では、座屈抵抗に関する特定の法則は示されていませんが、以下の一般的な事実が確立されているようです。座屈抵抗は常に圧縮抵抗よりも小さく、長さにはほとんど依存しません。円筒形の管が最も強く、次に正方形、そして長方形の管が続きます。長方形の管は、矩形この形状の管ほど強くありません分割された長方形。

しかし、サイクル中にチューブに直接発生する圧縮応力はほとんどなく、ほとんどが185曲げや折り曲げ。したがって、これがサイクリング作業の主題に関連する唯一の興味深い特徴です。

チューブは固体の棒よりも強いため、同じ重量の場合、直感的な考え方としてはチューブをできるだけ大きくすることになります。また、添付する数学的なデモンストレーションでは、一般的にこれが正しいことが示されています。

R は、破裂の瞬間に中立軸から最も離れた点におけるチューブの断面積の 1 平方インチあたりのひずみと等しくなります。

チューブセクション。
図1を管の半分と仮定し、両端を下向きに曲げようとしているとします。上側の粒子は引き離され、下側の粒子は密集します。上側と下側の間のどこかでは、粒子は引き離されることも密集することもありません。管が固体であれば、これらの粒子の線は中立軸となります。管内では、穴の中心を通る仮想線は、この軸からあまり変化しません。破断モーメントは次のようになります。
Rπ​
4 r e
（r 4 e − r 4 i）ここで、 r eとr i（図2）は外半径と内半径である。
Rπ​
4
は定数であり、これをKと呼ぶことにする。したがって、破断モーメントはK ( r e 2 − r i 2 ) ( r e 2 + r i 2 ) ÷ r eと書ける。ここで、係数 ( r e 2 − r i 2 ) は環状断面積に比例し定数であるが、もう一方の係数 ( r e 2 + r i 2 ) ÷ r e またはr e +
r i
r e
r i は2 r eより小さいですが、 r e が大きくなりr i がr eに近づくにつれて 、 2 r eにどんどん近づいていきます。

186

したがって、曲げに対する耐性を高めるには、管の直径を可能な限り大きくする必要があり、これはつまり、管を可能な限り薄くする必要があることを意味します。この結果は、実際には、鋼板のへこみや欠陥に対する保護の必要性によってのみ変化します。表面のひび割れは、非常に薄い管をダメにしてしまう可能性がありますが、厚い管であれば問題ない場合もあります。しかし、適度に太い管を使用するのが最善であると言っても過言ではありません。

楕円形の管は、ひずみの方向が明確に分かっており、かつ常にその方向に発生する場合にのみ有利です。管の一般的な抵抗は円筒形で最大限に達するため、その形状を変更すると、必然的に一方の方向の抵抗が他方の方向の抵抗よりも弱くなります。

187
第22章
戦争におけるサイクル—蒸気と電気。
近年の車輪の発展において、自転車の軍事への導入の検討と部分的な導入ほど重要かつ興味深い局面は他にありません。この問題はすでにイギリスおよび大陸の戦争省の関心を集めています。当初、三輪車は陸軍にとって最も有望な人力自動車とみなされていましたが、近年、当局はより合理的で実用的なローバー型セーフティの導入計画に注目しています。三輪車にはいくつかの利点がありますが、後輪駆動車を使いこなすためのわずかな努力は必要ですが、自転車が軍事分野で重要な地位を獲得するとすれば、それは単輪駆動車という形態になるでしょう。適切な道路が整備されているすべての国において、自転車はこの軍事用途で成功を収めるはずです。自転車部隊の突撃や「祝祭用自転車」での白兵戦など、今後耳にすることはないかもしれませんが、そのような可能性も否定できません。次の戦争で私たちが耳にするであろうのは、自転車偵察隊と食料調達隊、そして騎兵隊より先に自転車部隊が到着する光景です。小さな障害物さえも持ち上げて乗り越えられる軽量の自転車があれば、熟練者は馬で行ける場所ならほとんどどこにでも行くことができます。徒歩で少し遠出する必要がある場合に自転車を隠すのがどれほど容易になるか、馬に餌や隠れ場所が必要ない場合にどれほど危険が減るかを考えれば、このアイデアは確かに実現可能です。自転車では行けない場所でも馬は行けると言われています。188これは確かに時には当てはまるが、一方で、馬を置き去りにしなければならない場所でも、自転車で登れる場所がある。例えば、険しい岩だらけの崖は、自転車なら容易に人力で登れる。実際、人が登れる場所であれば、ほとんどどんな場所でも自転車で行くことができる。しかし、馬の場合は決してそうではない。要するに、戦争用自転車はあらゆる文明国の軍隊に大きな発展をもたらすと確信しており、この分野で技術を発展させ、その結果として国庫に多大な利益をもたらしたいと考える製造業者は、最も頑丈で、強力で、壊れにくく、かつ軽量な車輪の開発に努めなければならないのだ。

蒸気、電気、バネ、圧縮空気をモーターとして使用します。
この見出しは人間のモーターによる移動というテーマとは全く関係ありませんが、自転車や三輪車に将来的に採用されるであろうあらゆる機械式モーターには、足のための補助装置が必ず必要になるという事実を利用します。これは当然のことです。なぜなら、万が一故障した場合、乗り手は何らかの方法で家に帰る必要があるからです。外洋汽船が帆に頼っているように、自転車に乗る人も、個人輸送のために採用する機械には足による動力機構を残しておく必要があります。ただし、主な動力源は蒸気か電気であり、いずれ自転車にも採用されるかもしれません。すべての乗り手がこの補助装置を気にするかどうかは疑問です。なぜなら、運動という要素が大幅に排除されるからです。運動以外の実用用途、例えば商取引などにおいては、人力以外のモーターは現在の自転車にとって大きな恩恵となるでしょうが、足の補助なしに使われることは決してないでしょう。すでに多くの実験が行われています。189 蒸気と電気の両方でかなり成功しているものもありますが、蒸気の方が成功の見込みが高いと私は考えています。なぜなら、必要な条件が当然ながらより整っているからです。どのようなエンジンを使用するにせよ、道路沿いに補給所を設ける必要がありますが、蒸気であれば、油と水は現在ほとんどどこでも入手できるため、設置にはほとんど手間がかかりません。また、交差点の商店に必要な物資を備蓄しておくための確実な手配も容易に行うことができます。必要なのは、すべての部品を可能な限り軽量化し、燃料に石油を使用する実用的な蒸気自転車を誰かが市場に投入することだけです。主要な原理はすべて個別に検討されており、今必要なのは、最も改良された方法の組み合わせと、事業を推進する推進力のある人物です。

電気はこの方向への発展が未だ不確定であり、現時点で利用可能になるという希望を抱くのは難しい。電気を道路用動力源として利用する唯一の有望な手段は、二次電池または蓄電池の使用だが、そのためには道路沿いに発電機を散在させて充電する必要がある。しかし、少し考えてみれば、特にこの国では、道路の膨大な距離と長さを考えると、この高価な設備は実現不可能であることが分かるだろう。

圧縮空気とバネについては、それらに対処するために言及するだけです。前者はあまり期待できませんし、後者に関しては、筆者が注目したその方向の努力はすべてまったく無意味なものでした。

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第23章
サイクル特許と発明者。
どこにでもいるアメリカ人発明家は、自転車という未開の地を掘り起こした際に、尽きることのない鉱脈に偶然たどり着いた。彼のイギリス人の兄弟も、それに劣らず幸運だった。実際、ジョナサンがこの件でブル兄弟の先鋒を維持できたかどうかは疑問である。アメリカ特許庁には3000件の特許が登録されているのに対し、イギリス特許庁には暫定特許が3500件、そのうち1320件が1889年3月までに締結されている。これほど急速に発展し、多くの発明家の関心を集めながら、一見すると進歩がほとんど見られない発明分野は他にほとんどない。前の章で述べたように、この進歩は一種の進化であり、変化をもたらした人々の功績ではあるが、いわゆる広範な特許を得るチャンスはほとんどなかった。サドルがクランクの上に上がり、前輪が拡大されたとき、この技術は大きく前進したが、そのような変化が強力な特許請求の根拠を十分に提供したかどうかは疑問である。 20年前なら、特許当局の感覚や通常の行動、そして当時の特許弁護士の愚かさからすれば、彼らは決してそうしなかっただろう。車輪のサイズを単に変更するだけでも、以前よりもずっと特許を取得できる可能性が高くなっている。実際、現在、英国人に付与された「安全後進型機械」に関する特許が存在する。この特許では、車輪の直径の比率がかなり明確に主張されている。この特許がどのようにしてアメリカの特許庁に押し込まれたのかは、少々驚くべきことだ。もし有効と認められるならば、191前輪が後輪と同等かそれ以上の大きさの後輪駆動車のメーカーにとって、これは大変な作業だっただろう。駆動輪にクランクを取り付けることは、現代の特許弁護士であれば、優れたクレームの幅広い分野を創出できただろうが、ラレマンの時代には、彼が得た特許の種類を見る限り、そうではなかったようだ。ゴムタイヤは、自転車を実用的なロードスターにする上でおそらく最も重要な要素であったにもかかわらず、他の点では非常に古く、セルレルの米国特許87,713号は発明者を保護するものではなかった。しかし、たとえ特許庁の知る限り、いくつかの機械の車輪にゴムタイヤが使用されており、参考資料として使用できるとしても、優秀な弁護士であれば、自転車へのゴムタイヤの使用に関するクレームを、その理由で放棄することはまずないだろう。フレームの中空構造または管状構造[8]に関するクレームは独創的ではあったものの、優秀な特許専門家からは嘲笑された。それは古く、当然のことながら特許取得不可能な唯一のものだったからである。しかし、かつては、現代の自転車の偉大な原理と関連して、それを保持しようとする試みは、他のどの試みよりも成功する見込みが高かった。泥よけが偉大な原理とみなされない限りは。ボールベアリングは、アメリカの特許庁で示されているように、かなり古いものだった。それでも、それらに関して非常に優れた特許が取得されており、いくつかの有名な訴訟を引き起こすのに十分なものだった。これらの特許にはある程度の根拠があったが、ゴムタイヤ、大きな駆動輪、あるいは特に普通の自転車に乗るためのステップの場合よりも優れたものは見つからなかっただろうし、チューブラー構造の場合よりも優れたものはなかったかもしれない。

米国特許庁と裁判所は最近、ある人がその技術分野で実際に何かを成し遂げた場合には特許を与えるという見解をとっています。これは現状では絶対に必要なことです。なぜなら、発行された特許の数が膨大であるため、発明を新たに行うことはほとんど不可能だからです。192特許庁が何らかの参考資料を見つけられないものはすべて、発明の証拠として認められるべきであり、このため、発明の証拠は、市場における一般的な成功と価値に基づいて決定されるのが適切である。裁判所は、「ある発明がこれほど古く、自明であり、かつこれほど需要が高いのに、なぜこれまで使われなかったのか？」と問うことになるだろう。

アメリカとイギリスの特許庁は、自転車の特許で完全に埋もれてしまい、全く新しいものを手に入れるには並大抵の創意工夫では足りません。特許は必然的に構造の細部に関するもので、後輪駆動車の発明によってもたらされた新たな分野は例外かもしれません。これは、ドイツの発明家が「ハンズオフ」で乗れると主張している「ロティギーサーシステム」を改良しようとする試みがあったのと似ています。タンデム自転車や三輪車、そして後輪駆動車の防振部品にも大きなチャンスがありますが、この分野は急速に狭まりつつあります。

サイクルの発明者。
特許の問題と密接に結びついているのが、自転車の発明者という概念です。私は、各国政府の収入を削減したり、新規出願を減少させることで特許庁を困惑させたりするつもりは全くありませんが、自転車の発明者だけでなく、他の分野の発明者も、個人的な観点から少しアドバイスをすることで恩恵を受けるかもしれません。本書に掲載されている数多くの特許のサンプルをざっと見て、発行された特許の総数を思い浮かべれば、公平な読者であれば、アメリカとイギリスの特許庁の両方で、毎年多くの無駄な特許料が特許料の枠に投入されていることに納得するはずです。この事実に加え、他の発明分野での長年の経験、そして自転車の発明者が厳しく問われる厳しい審査を少しだけ経験することで、発明者と特許に関するいくつかの事実が明らかになりました。そこで、それらを以下にご紹介します。193読者に負担をかけないでください。これらのことは、頭痛持ちの人が発見したことではありません。自分の経済的成功のすべてを自国の特許庁に感謝しなければならない人が語ったことです。

自転車に関する良いアイデアを思いついたら、いきなり特許庁に駆け込むのではなく、少し立ち止まって、急ぐ必要はありません。まずはそこから始めましょう。そのアイデアのスケッチを描き、すぐに日付を記入し、信頼できる友人1、2人に説明して、証人としてスケッチに署名してもらいましょう。これを終えたら、少しの間、一息つきましょう。次に、この質問を太字で大きく書き出してみましょう。「自転車ビジネスに参入したいか？」自分の能力、財産、家族、現在の職業、そして将来の見通しを冷静に検討した上で、もし肯定的な答えが返ってくるなら、もっと大胆に進めても良いでしょう。もし否定的な答えなら、慎重に進めましょう。いずれにせよ、次に必ずこれを実行してください。スケッチと約10ドルを一流の特許弁護士に送り、5ドルの予備調査と、残りの5ドルであなたの発明に最も近い特許のコピーを購入するように指示し、弁護士にこれらのコピーを送付するよう依頼してください。イギリスの特許事務所でもアメリカの特許事務所でも、1件25セントで入手できるはずです。大量注文すればさらに安くなります。もしあなたがその技術に少しでも精通しているなら、これらの特許があなたの特許を先取りしているかどうか、弁護士と同じくらい的確に判断できるはずです。しかし、どんなことをするにしても、単に取得できるという理由で特許を取得すべきではありません。自分の特許が価値があるかどうかを冷静かつ明晰に検討し、可能であれば実際に試してみてください。特許を取得することに決めたら、必ず優秀な弁護士を雇い、特に低価格の弁護士には注意してください。ただし、常に評判の良いベテラン弁護士を雇えと言っているわけではありません。なぜなら、若い弁護士が並外れて聡明であれば、鋭敏な判断力に欠ける部分を、案件に費やす時間で補うことができるかもしれないからです。

194

「特許がなければ報酬なし」という輩には気をつけましょう。特許が認められないと知るのも、認められると知るのも、慎重な予備調査で確実に解決しない限り、同じくらいの費用がかかります。発明が将来有望であれば、最終的には、おそらく裁判所の審査に合格しなければ、大きな価値は生まれません。発明品を製造に取り掛かるつもりがないのであれば、費用を投じる前に、既にその業界で信頼できる人に依頼するのが良いでしょう。もちろん、前述のように、スケッチに証人を立てるなどの予防策も必要です。サイクル産業やその他の分野では、一般的に考えられているような悪名高い特許泥棒のような製造業者はごくわずかです。特に、特許を持たない信頼できる発明者を利用することを嫌うでしょう。もちろん、特許を取得し、その効力によって保護されていると主張する場合、特許が無効であれば、正当な餌食になってしまいます。たとえ発明が最も厳重な保護を受けるに値する場合でも、特許が無効になることは少なくありません。自転車技術に関する特許は世界に5000件以上あり、その多くは正当なものです。正当な業務から気を逸らす前に、このことを考えてみてください。一般の発明家志望者には言いにくいかもしれませんが、自転車の発明に時間と才能を費やすのにふさわしいのは、メーカーがその目的のために雇用している人々だと私は信じています。あなたが思いついたアイデアについてメーカーの判断を委ねる場合、スケッチとやり取りのコピーを保管しておけば、メーカーがあなたに嘘をつき、発明の優先権をめぐって争いになった場合、メーカーに不利な強力な証拠となります。ほとんどのメーカーは、自社の分野での新しいアイデアについて書簡で回答し、却下する場合は通常、その理由を述べます。そこから、特許取得を進める価値があるかどうかを判断できます。このアドバイスは発明者にとって大きなリスクを奨励しているように思えるかもしれないが、私は195双方の経験から判断してください。発明者は、メーカーから全く注目されないと言うでしょう。これが真実である場合、ほとんどの場合、その発明は全く注目に値しないからです。もちろん、すべての問い合わせには丁寧な回答が返されるべきですが。

真の発明家は実に素晴らしい人だが、常習的な発明家は概して退屈だ。親愛なる読者の皆さん、一つの事実に注目してほしい。偉大な発明のうち、常習的な発明家によるものがいかに少ないかということだ。私が言っているのは、特定の分野で単に特許をいくつも取得しただけの人のことではない。常習的な発明家主義を治す最良の方法の一つは、一つの分野に絞ることを決意することだ。次善の策は、最初の特許で何らかの利益を得るか、何らかの形で利益を得るまでは、二度と特許を取得しないと固く決意することだ。偉大な発明家とは、成功するか、絶対的な失敗が完全に証明されるまで、一つのことにこだわり続ける人だ。では、なぜ常習的な発明家はこのように忌み嫌われるのだろうか？それは、常習的な発明家は怠惰だからだ。あなたは、彼は夜更かしし、一日中働き、眠らないと言う。まあ、仕事以外は全部彼にやらせておけばいい。この要素は仮定のものだ。仕事ではない 。そして、まさにここで問題が浮上する。常習的な発明家は、まさに仕事が始まるところで止まってしまうのだ。発明するのは楽しいし、それを実現するには少し練習するだけで済みます。「城を建てる」のと同じくらい簡単ですが、良質の硬い石と汚れたモルタルで本物の城を建てるとなると、「ああ、そこが問題だ！」

真に世界の利益に貢献した人々とは、自らの発明（あるいは他人の発明）を実用化し、人々に届けた人々である。偉大な発明が、それを発明した脳の限界を超えることはなく、そもそも進化しなかったのも同然である。屋根裏に厚紙の模型が型取りされたまま放置されているのも、同じことだ。奇妙に思えるかもしれないが、特許庁に記録が残っていても、何の意味もない。196助けは大したことではありません。特許庁のファイルに眠る特許の数を見てください。その多くは優れたものですが、審査官以外の誰にも無視され、忘れ去られています。審査官は、たとえ後発ではあっても、特許を使って何かしたいと願う人類の真の恩人に対する攻撃材料として、執拗に特許を利用しています。

発明の世界に足を踏み入れる以前、私は、人類に利益をもたらす仕事の一部は、もしそれがそれほど高い称号に値するのなら、発明を実用的で有用な形にして広く一般に普及させることにあるのではないかと疑っていました。また、その創意工夫の一部は、一般大衆からその対価を得るために必要になるだろうという予感もありました。この点で、必要な仕事の各部門に創意工夫を配分するという、ある愉快な楽しみが生まれました。私の当初の配分は、次のとおりでした。創意工夫の半分は発明に、4分の1は道具を用意して製造に、そして4分の1は市場に出して利益を得ることに。

少し経験を積んだ後、スケジュールは改訂され、各セクションに3分の1ずつ割り当てられました。その後、スケジュール全体が決定的かつ抜本的な変更を受けました。現在のスケジュールは以下のとおりです。

発明によって人類（および自分自身）に利益をもたらすために各部門に要求される割合の天才の尺度： 2 パーセント、発明。7 パーセント、形を整えること。3 パーセント、米国特許を取得すること。1/100 パーセント、英国特許を取得すること。10 パーセント、裁判所を通じて特許を取得すること。28 パーセント、お金を獲得すること。49 と 99 パーセント、獲得した後それを保持すること。

[8]ピカリング、1869年3月30日、第88507号。
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第24章
趣味。
自転車愛好家は、友愛会の中でも風変わりな人物の一人であり、数多く存在し、あらゆる会合に現れ、常にその存在感を遍在させている。

車輪を十分に大きくし、レバーを十分に長くし、バネを十分に強くすれば、彼はあなたをファウルにします。

彼らの中には、圧縮空気をチューブに貯蔵するという独自の計画を持っている者もいれば、もっと実際的な、電気モーターや蒸気モーターで毎分1マイルのスピードを出すという漠然としたヒントを出す者もいる。一方、こうした初期の発明家の中には、今では悪名高いキーリーを驚異的な発明で凌ぐ者もいる。そして唯一の驚くべき点は、地球を逆回転させたり、極をまっすぐ上に引き上げて永久ばねを作ったりすることに最も面白い娯楽があるにもかかわらず、発明を周期的に動かすのをやめてしまうことだ。

短いてこの真ん中に吊るしたレバーの力は長いてこの真ん中に吊るしたレバーの力と同じである、小さな車輪を二回転させるのと二倍の大きさの車輪を一回転させるのとでは同じ広さの地面を転がる、バネの力は投入した力以上になることはない、その他多くの同様の原理は、未舗装の道路で誰が一番早く一分間に一マイルも出せるかという世間の急ぎ足さなかで忘れ去られているようだ。

実に私たちは素晴らしい球体に住んでいる。重力を横方向に引くだけで、機関車はもう必要なくなるだろう。しかし、どういうわけか、逆の古い重力は、すべてを自分の思い通りに動かし続け、私たちはそうではない。198今も、あるいは遠い将来も、永久機関の製作者を目指す者は皆、この不断の重力の引力によって、何か悪魔的なものが自分たちに逆らって働いていると感じているに違いない。

さて、話を自転車愛好家に戻しましょう。筆者の友人で、他のあらゆることに聡明な著名な人物が、かつてシカゴの路面電車を全部牽引しようと提案しました。各車両に一人ずつ人員を乗せ、ゼンマイを絶えず巻き上げ、そのゼンマイで車両を駆動させようと。そして、ゼンマイ作業員が車から降りて前方のプラットフォームから引っ張れば車輪が滑る危険性が減るという提案に、彼は半ば憤慨して眉をひそめました。

特許庁の記録を精査したり、自転車愛好家に話を聞いたりしない限り、上記のバネ式のようなアイデアがどれほど一般的なものなのか、誰も容易には信じられないだろう。賢い人たちは、レバーを短い方から操作するように吊り下げると、「あの長いレバーがあれば、あの機械はどれほどパワフルだろう」とよく言う。また、30インチの安全装置は車輪が小さいので遅いと非難するのを何度も聞いたことがある。趣味人のような高度なレベルを目指していない自転車乗りでさえ、旧型のカンガルーが発売されたとき、60インチギアのほうが50インチギアの自転車よりも力強く押し上げられたのは驚きだった。

「大きな車輪、大きなスピード」という言葉は、自転車愛好家の心の中に消えることのない形で刻み込まれているようだ。しかし、歯車には本来の力など存在しないということを私たちが信じ続けてくれるのであれば、私たちはそうした小さな矛盾をすべて許してあげよう。

かつて、ソーセージカッターのギアを倍速に上げ、それからまた同じ速度に下げるという成功を収めたメーカーを知っていました。彼は今でも、この4つのギアのおかげでソーセージカッターが楽に走れると信じています。もし彼が、自転車愛好家を数人受け入れるだけの規模でソーセージカッターを作っていたら、自転車愛好家たちは、それが4つのギアのおかげかどうかなど、あまり気にしなかっただろうと、私はよく考えます。

「自転車をリムから引き抜く」とパワーが生まれる199ピンチバーに匹敵するだけである。数年前、著名な英国メーカーがリムから引っ張る三輪車の半ページ広告を出したのに気づいた人はいただろうか（おそらくそのメーカーが推奨したわけではなく、単に部外者への請負作業だったのだろう）、そして、アメリカの読者の誰かは、ハブにクロスバーが付いた古い骨を振る車輪を見たことがあるだろうか？（切り抜きを参照）。英国では長年、多くの人が、それによってパワーが増すという無知な考えを持って、これらの車輪が使用されていた。8日間サイズのこれらの車輪の1つがコベントリーの建物の前に吊り下げられており（数年前には吊り下げられていた）、標識として使用されている。この車輪は「リムで引っ張る」と、少なくとも私は頻繁に聞かされたが、評判の良い英国メーカーからとは限らず、ほとんどの場合、これらの偉大な原理（？）を最初に理解する乗り手からだった。

古い骨を振る車輪。
こうした考え方に共通する誤りは、概して外力と内力を混同していることに起因します。車輪のハブはリムに何らかの形でしっかりと接続され、両方がしっかりと一体となって回転する必要があります。それ以上に、動力伝達に関して言えば、接続方法はそれほど重要ではありません。必要なのは、200ハブがリム内で独立して回転して、強度不足を生じないようにすることです。

趣味的なアイデアのもう一つの例は、最近の号のThe Cyclistで次のように紹介されています。

「新しいブレーキ。」

「——の——氏は優れたアイデアの特許を取得しました。調整プランジャーの反対側、フォークのアーチ下部の前部に接続された別のスプーンを導入し、泥よけのためのスペースを確保しています。レバーを動かすと、両方のブレーキが同時に作動し、ブレーキ単体で作動させるのと同じ力で抵抗を複製します。」

最初のブレーキを踏むのに一定の圧力が必要で、2 番目のブレーキを踏むのに圧力がかからないのであれば、最初のブレーキを踏まずに 2​​ 番目のブレーキを踏んで、まったく圧力をかけなくても優れたブレーキ力を得られないのはなぜでしょうか。

上記を執筆した後、問題の新型ブレーキについてさらに詳しく知り、正直な発明家である筆者に不当な扱いをしてしまうかもしれないと考え、この段落を削除しようかとも考えた。しかし、よく考えてみれば、他の人々が誤解するかもしれないことを承知の上で、不注意な記述の例として残すにとどめた。発明家が、車輪のリムを通して伝達される運動量を利用して、ブレーキの片方をヘッドブレーキまたはもう一方のブレーキに押し付けることで制動力を高めた、などと単純に述べていたならば、たとえ発明家が何を言っているのか全く分からなくても、誰もが合理的な可能性としてそれを受け入れただろう。自転車技術において、無償で何かを得たかのような発言をすることは、少々危険になりつつあると知るのは、実に喜ばしい。

今では私たちの市場で高い人気を誇るアメリカの著名な自転車メーカーも、かつては趣味で自転車を製造していたに違いありません。レバー式三輪車でイギリスの自転車工場の階段を上っていた頃です。今では階段を上るという話は聞かないので、おそらく改心したのでしょう。

数日のうちに検査の申し出があった201発明者は、この機械は1分間に1マイル進むと想定している。「手足で動くように作られた機械は他にない」と、同じ発明者は言う。彼はまた、ワイヤーホイールは間違いで、昔ながらの木製の車輪で同じくらい良くて安いとも断言する。この機械には、自転車の前輪をロックする独創的な装置が付いており、「ハンドルを握りたくない時」にハンドルを握る手間を省くことができる。この点については、発明者は正しいのかもしれないと私は思う。適切に作られた機械を手足で動かせば、人間の全エネルギーをすぐに使い果たしてしまうため、短距離を非常に速く走ることができるだろう。しかし、そのような機械が市場価値のあるものになるかどうかは疑問だ。

つい最近、より恐るべき実力を持つ「ヒッコリーホイール」の使い手が新たに加わり、我々は再び骨を揺るがすような時代へと呼び戻された。さて！ビートル（後輪駆動車）をあれほど愛用してきた今、これから起こるであろうあらゆる事態に備えよう。我々は猫から子猫へと堕ち、今や押しつぶされそうな小さな穴からでも脱出できる。だから、当面はヒッコリーホイールは試用期間とすることにしよう。

数年前、コベントリーの紳士がクランク式三輪車の死点を克服する計画を思いつき、かなりの資金を投じました。その方法は非常に簡単で、クランクの外側の先端を L 字型に曲げるだけで、上端に車軸が通った L 字型の幹で表される直線部分または放射状部分が垂直になったときに、水平延長部の先端に取り付けられるはずのペダルが、死点から約 2 インチ先を通過するようにするだけでした。

この発明者は、機械の座席の下に巨大な鋼鉄のバネを取り付け、それを手で巻きながら作業を進めていた。これらの実験を行う施設の所有者は、202 研究が進められていたが仕事が足りなくなると、彼は決まって発明家に「外に出て三輪車を試してみよう」と提案した。

筆者自身もかつては中程度の趣味人でしたが、おそらくその呪縛からまだ完全には回復していないのでしょう。以下に、妄想がまだ残っていた頃に書いた手紙を掲載します。

「アメリカ人の趣味人。

「海外に渡ったアメリカ人の試練と苦難 ― 世界の自転車の中心地で個人理論がどのように受け止められるか」

「スプリングフィールド・ホイールメンズ・ガゼット編集者：

「ある友人が親切にも私にガゼットのコピーを送ってくれたので、購読料を急いで送金します。

「今私が滞在している国の自転車新聞があまり良くないなどとは思いません。それどころか、そうするのは私のホストに対する名誉毀損になってしまいます。ただ、私はアメリカ人なので、アメリカの新聞が好きなのです。」

私が最初に書いた手紙（この手紙は主にその写しである）の中で、私はここの新聞は競馬場のニュースで占められすぎていると主張したが、その後も私は英国の定期刊行物のコピーを受け取り、そこには私が述べたような反論の余地がないことがわかった。したがって、まだすべてを把握していないのではないかと懸念して、引き続き慎重に発言するつもりである。

競馬場には全く興味がありません。実際、一度しか走ったことがなく、そのレースで大きく遅れをとってしまい、それ以来競馬のニュースには興味が持てません。ある意味では、私のレースは成功でした。スタート地点の反対側の観客から大声援が送られたのです。幸運なことに、彼らは私が半周ハンディキャップを負っていると誤解したのです。それは、第1ラウンド終了時の私の後方約半分の距離でした。それ以来、私は専らツーリングに専念しており、その目的で兄と今春イギリスに来ました。

「私はサイクリスト・ツーリング・クラブの会員に認められましたが、これは素晴らしい団体であり、その公式機関誌は貴重な雑誌であると言わざるを得ません。

コベントリーにセンターを作る目的について、読者の皆様にお許しいただければ幸いです。ただ単に無料広告の利益を得るための計画だと非難することなく、私は「理想的な自転車」に関する趣味を持つという、いわば犯罪的な自由を行使したと言えるでしょう。これは観光客の立場からの発言であり、レーサーの立場からの発言ではありません。そうでなければ、全く問題なかったでしょう。

203

私の趣味は、具体的には以下の通りである。1. 大きな前輪を持つ自転車。他のどの自転車よりも乗り心地が良く、操縦も容易だから。2. 作業物の真上に乗れる自転車。手を伸ばす必要も、ハンドルに寄りかかって重心を乗せる必要もない。この点では「グラスホッパー」が良いと思う。3.下り坂、あるいは作業が不要な時は、脚が休んでいる自転車。スターのように。4. ペダルで漕ぐ自転車。ペダルを使う方が動力を効率的に発揮できると思うから。（ここまでは主に理論上の話だが。）5. 死点のない自転車。上り坂や荒れた道では、死点は常に障害になると思うから。（これも理論上の話だが。）6. 片足を下ろした時に、クランクのようにもう片方の足が確実に持ち上がる自転車。バネで持ち上げるのは良くないと思う。7. ヘッダーに対して、他の自転車よりも安全な自転車。一般的な大輪のクランク式自転車で、たとえば「グラスホッパー」に匹敵するくらいのものです。私は小輪の自転車の安全性は求めていませんし、その他の既知の安全装置も好きではありません (おそらく偏見です)。 8. (普通の自転車乗りのプライドを考えると 8 番がよいでしょう) 一般的な大輪のクランク式自転車と同じくらいすっきりとした外観で、遠くからでも丸見えでタコの爪のようなウォーキング ビームやギア ホイール、空中を揺れるチェーンのない自転車。 9. 後輪からブレーキをかける自転車。ヘッダーの危険が少ない。 10. 現在使用されているもので異議を唱える余地のない、優れた安全ハンドルを備えた自転車。ヘッダーの場合に怪我を防ぐため、また自転車をより小さなスペースに保管するためです。

もちろん、これらの趣味を組み合わせる計画があったことはお察しいただけるでしょう。だからこそ、コベントリーへ行き、自分専用の機械を製作してもらうことにしたのです。ここに到着し、自転車メーカー数社を訪問して目的を説明したところ、特派員Cほど歓迎されたとは言えません。実際、コベントリーではアメリカ人の発明家は外国人エージェントほど歓迎されないようですが、それでも、アメリカ人のような真の天才なら、彼らにとってずっと有益になるだろうと確信しています。さて、少なくとも誤りを暴くのに要する数分の間は、そうした人物の歓迎を受ける権利があったと思いますが、彼らはアメリカ人の発明家に対して一種の疑わしい恐れを抱いているようです。これは全くの誤りであり、彼らの利益に反しています。私が最も非難しなければならないのは、彼らが私に自転車ビジネスについて何も知らない、あるいは趣味を持ち、それを趣味に使う権利などないと言い張っていることです。

悪天候のため、当初の予定よりずっと長く滞在することになりましたが、イングランドで小旅行に最適な拠点なので、後悔はしていません。この古都の魅力は数え切れないほどあり、ケニルワース、ウォリック、ストラトフォード・アポン・エイボンに近いことを付け加えるだけで、コベントリーの魅力が十分に伝わるはずです。

「新しいマシンは期待以上の出来栄えだと申し上げてもお許しください。しかし、最後に、すべての愛好家の皆さんに一言。204趣味はありますか？もしあるなら、「身をかがめて、息をひそめて秘密の物語を語りましょう」

「趣味を持ち、それを育て、それについて話し、書き、そしてあなたが飛べると皆に信じさせなさい。誰もがっかりさせてはいけない。あなたと同じように考えない男全員に最後の一撃を加えなさい。しかし、あなたがそれを実行しようとするまさにその時、立ち止まりなさい！静かに書斎に行き、本を取り出し、まっすぐ銀行に行き、正確に預金をしなさい。もし残高がたっぷりあり、あなたが独身で、他に心配事がなく、7年間何もすることがなければ、銀行に行きなさい。神のご加護がありますように。」

「もし上記の条件が満たされない場合は、まっすぐ家に帰り、妻と、もしいるなら赤ちゃんにもキスをして、精神病院から救われ、家族が貧困と欠乏から救われたことを神に感謝しなさい。」

「RPS

「 1885年6月11日、イギリス、コベントリー」

205
パート II .
206

読者を教育するためではなく楽しませるために書かれており、これまでのページを苦労して読み通した読者へのご褒美として意図されています。

通常のフロント50インチ、リア18インチのホイール。

ローバータイプ、後部運転席安全装備、30インチホイール。

スタータイプ、フロント20個、リア52個。
207

カンガルーセーフティ、フロント40、リア18。

後部運転席タンデム、30 インチ ホイール。

簡単なレバーアクション、フロント40、リア18。
208

ボルトン米国特許に関するコメント、1804 年 9 月 29 日。
（36ページのカットをご覧ください。）

ジェファーソン大統領の署名という栄誉に浴したこの初期の発明家は、当時としては天才的な才能の持ち主でした。私は彼が歯車の本来の力を信じる学派に属していたとしか考えられません。少なくとも、2つ以上の歯車を必要としない4つの歯車という点から、この考えが浮かび上がってくるのです。現在の計量システムによれば、この機械のギア比は約15です。しかしながら、ボルトン氏は先駆者であり、だからこそ私たちは彼を深く尊敬しなければなりません。

英国特許、1818年12月2日。
（35ページのカットをご覧ください。）

最古の自転車発明者については多くの議論がなされてきましたが、結局のところ、彼の名前は「デニス」、あるいはデニス・ジョンソンだったようです。「デニス」という名前は長年雑誌で取り上げられてきたので、ここではこれ以上詳しくは述べません。単線バランシングマシンの最初の特許取得者として、彼の名前はこれからもその名にふさわしい高い地位を占め続けるだろうとだけ述べておきます。

クロフトアメリカ特許。
発明者のクロフト氏（彼の機械の断面図は38ページに掲載されています）は、地面をしっかりと掴めばパワーを増強できるという考えに惑わされた、おそらく最も初期の人物の一人です。彼は、掴みが崩れない限り、この点ではどの設計も同等に優れているという共通原則を忘れていました。以下に、彼の仕様書の概要を掲載します。

209

「米国特許庁。
ウィスコンシン州ホリ​​コンのマシュー・E・クロフト氏。三輪車の改良。
（38ページのカットをご覧ください。）

「本発明の目的は、整備士やその他の人が仕事場への往復に、商人やその他の人が小包をある場所から別の場所に送るのに、そして若者やその他の人が娯楽や運動のために使用できるように設計された、構造が簡単で操作しやすい改良型三輪車を提供することである。

「鐙 J には 2 本のロッド K の後端が軸受けとして取り付けられており、ロッドの前端は前車軸 B の端近くに軸受けとして取り付けられているため、乗り手は足で機械を操作したり回転させたりすることができます。

ライダーは両手に持ち、地面に押し付ける2本のロッドLを使ってマシンを推進します。スタート時は両方のロッドLを同時に地面に押し付けますが、マシンに推進力を与えるのに十分な動きができた後、ロッドLを交互に使用できます。

「必要に応じて、弁当やその他の小さな荷物を入れるための容器をボルスター E に固定することができます。」

210

非常に古い英国の特許からの抜粋。
「西暦1691年6月12日—No.269
グリーン、ジョン
特定の形状と寸法の新しいエンジンまたは運搬具で、1つまたは複数の車輪で人または動物が牽引または駆動するもので、車輪が1回転するごとに積荷が運ばれる。これは、荷物の運搬や牽引、労働の容易さにおいて、これまで発明または使用されたものすべてを超えており、公共に大きな利益とサービスをもたらす。

「西暦1693年3月3日—No.315
ハドリー、ジョン
風力で動くエンジンは、馬の代わりにさまざまな機械や荷物を引くのに便利です。

1787年5月12日 – No 1602
ジョージ・ワトキン- 減摩車軸
軸は多数のローラーまたはシリンダーに囲まれている

西暦1791年10月12日 – 1829年
原理はローラーの介在にある

1794年8月12日—2006年
ヴォーン、フィリップ
車軸には、減摩ローラーとして機能するボールを収容するための溝が設けられており、各ホイールの波形には、車軸のアームの溝に対応する溝が設けられている。

211

「推進車両、船舶など」
「BRAMLEY AND PARKER の仕様」
（この特許の図面の１つが口絵として使用されています。）

「この贈り物を受け取るすべての人々に、私たち、紳士トーマス・ブラムリーと英国海軍中尉ロバート・パーカー（両者ともサリー州マウズリー修道院出身）が挨拶を送ります。

「現国王ウィリアム4世陛下は、治世初年1830年11月4日ウェストミンスターにて英国国璽による特許状を発し、陛下自身と継承者を代表して、トーマス・ブラムリーおよびロバート・パーカー両名に、鉄道およびその他の道路に適用される機関車およびその他の車両または機械の特定の改良に関する特許を付与しました。この改良またはその一部は、水上移動体およびその他の機械の作動にも適用できます。」

212

一般道路で使用可能な側面視型移動車両。Bramley & Parker。英国特許。
213

反対側のページの切り抜きは、1830年のブラムリー＆パーカーの英国特許の一部です。この初期の発明家たちは、明らかにタンデム式タンデム製造の創始者であり、「仕事に没頭する」という表現を生み出した人物かもしれません。もしこの切り抜きが発明者たちの姿を公平に表しているのであれば、彼らが立派な人物であったこと、そしておそらく彼らの生涯最大の努力とも言えるこの仕事に50年の歳月が過ぎ去った今、彼らが得たであろう以上の報いを受けるに値することは、誰も否定できないでしょう。以下に、彼らの明細書の別の部分を掲載します。これは、当時の、そしてある程度は現在の英国特許にも見られる法律用語の冗長さを示しています。

「…当該特許証には、我々、前記トーマス・ブラムリー、ロバート・パーカー、または我々のうちの1人が、前記発明の性質とその実施方法に関する詳細な説明を、前記部分的に引用された特許証の日付の直後から6ヶ月以内に、前記国王陛下の高等衡平法裁判所に登録しなければならないという但し書きが含まれている。特許証への参照があれば、より完全かつ広範囲に開示されるであろう。」

214

A. ジュリアン. フランス特許. 1830年6月30日.
215

フランス特許。
M. ジュリアン。1830年6月30日。
1830年6月30日付のジュリアン氏へのフランス特許（反対ページにその一部が掲載）は、自転車と鋤を組み合わせたような機械に関するものと思われます。ジュリアン氏は、鋤耕を終えた後、自転車に乗って町へ出かけ、風通しを良くしようとしていたと推測されます。

嘲笑し軽蔑するサイクリストたちは、長く危険な坂を下る際の安全性に関わる、この発明の斬新で貴重な特徴を見落としがちだ。ライダーは、いくつかの単純で独創的な装置を巧みに操作するだけで、プラウを下げ、強力なブレーキを作動させ、疑いようもなくブレーキを効かせることができる。操舵については、図面からはそれがどのように実現されるのか分からないが、これほど豊かな頭脳を持つ人間が、この必須の付属装置を考慮に入れないはずがない。

この機械がほとんど労力をかけずに作動できることは、製図家が箱の中の農夫と思われる男性の額を飾る煙突型の帽子を巧みに取り入れていること、また絵全体に広がる気楽で快適な雰囲気からも窺える。

216

コクラン。英国特許。第6150号。1831年8月10日。
217

「車両や船舶の推進、機械の駆動など」
「コクランの仕様」
「この手紙を受け取るすべての方々に、私、アレクサンダー・コクラン、グレート・ポートランド・ストリート、ミドルセックス州ノートン・ストリート在住がご挨拶を送ります。

「そして、1832年2月10日、前述のアレクサンダー・コクラン氏が大法官庁において前述の国王陛下の御前に出頭し、前述の仕様書、およびそこに含まれるすべての事項を、上記の様式で承認したことをご記憶ください。また、前述の仕様書は、この目的のために制定された法令の趣旨に従って印紙が貼られました。」

「西暦1832年2月10日に登録。」

この漕ぎ動作の馬車は 1831 年以来何度も発明されてきました。

218

ダルゼルマシン、1845年。
「元祖自転車。」
先頃開催されたスタンレー・ショーでは、現在では自転車の原型と広く考えられている機械が展示されました。本稿では、スコットランドのサイクリスト誌から複製されたこの機械の切り抜きと、発明者であるスコットランド、ラナークシャー州レスマゴンの商人ギャビン・ダルゼルの顔の特徴を捉えた図を掲載します。ダルゼルは1811年8月29日に生まれ、1863年6月14日に亡くなりました。彼は機械に関する発明において確固たる才能を持っていました。手紙に記された証言と、発明者の息子であり、この自転車の現在の所有者であるJBダルゼルの証言から、219この機械は 1846 年以前に使用されていたことが証明されており、発明者がラナークシャーの道路で自転車に乗っていたのを覚えている目撃者もいる。

「ダルゼル自転車の構造は、現在普及している後方走行式安全装置のまさに原型です。

主に木材で作られており、虫食いはあるものの、驚くほど頑丈です。特に車輪は、時の経過と過酷な使用にも骨組みよりもはるかによく耐えてきたようです。後輪（動力輪）は木製で、鉄の鍔がはめ込まれ、直径約40インチ、スポークは12本あり、それぞれのスポークの直径は約1インチです。前輪も同様の構造ですが、直径は約30インチです。前輪のハブからは、まっすぐで傾斜のあるフォークが伸びており、現代のメーカーなら利益を上げて模倣できるでしょう。フォークは木製の骨組みの前部を通して接合されています。次に一対のハンドルが取り付けられ、前輪のハブから約60センチ後ろに座る乗り手に合わせてV字型に曲げられています。これらは一般に「手綱」と呼ばれていました。メインフレームは、現在「ディップ」パターンと呼ばれているものに似ており、そのデザインは女性用セーフティに拡張された形で適用されています。

このフレームから木製の泥よけが立ち上がり、後輪の円周の約4分の1を覆う。そこから水平に伸びる後フォークまで、木製の平らな垂直のステーが下方に伸び、最新の自転車開発における婦人用安全装置に見られるようなドレスガードを形成する。これにより得られる動作は回転ではなく、下向きに前向きに押し出す反動であり、足は小さな円弧を描く。批評家や歴史家にとって最大の驚異であるこのギアは、ダルゼル氏が乗っていた際に実際に機械に装着されていたが、これは製作に使用されたすべての鉄工品を製作した鍛冶屋ジョン・レスリーの領収書付き報告書によって証明されている。—「Bi News」、The Wheel誌掲載。

220

E. ランディス。ベロシペード。特許番号29,288。1860年7月24日取得。
ボルチモア出身のこの発明者は、おそらく当時、自分が自転車の初期の発明者の一人であることを知らなかったでしょう。この断面図は動作部品を明瞭に示しており、その動きは乗馬によく似ています。この特許は、後の機械に見られるような後輪駆動の原理を先取りしたものと見なせるかもしれません。

221

CAウェイ。ベロシペード。No. 71,561。1867年11月26日特許取得。
「関係者各位へ：

「ニューハンプシャー州サリバン郡チャールズタウン在住の私、チャールズ A. ウェイは、自転車にいくつかの新しく有用な改良を施したことをお知らせします。

「本発明は、自転車の座席、サイドレール、支持輪に関してクランクと短い車軸の新規な配置にあり、これにより、クランクが直接取り付けられている場合よりもはるかに容易に車輪を操作して装置を推進することができる。

「本発明はさらに、ガイドキャスターを動かすコードを、従来よりも直接的に、したがってより効率的に前記キャスターに作用するように、互いに交差するように配置することにある。」

明らかに誰でも乗れるようには作られていないが、「他の点ではとてもよい」自転車である。

222

P. ラレマン。自転車。No. 59,915。1866年11月20日特許取得。
「関係者各位へ：

「フランス、パリ出身のピエール・ラレマンは、コネチカット州ニューヘイブン郡ニューヘイブンに一時的に居住しており、ベロシペードの新しい改良を発明したことをここに宣言します。そして、添付の図面およびそこに記載されている参照文字と併せて、以下はベロシペードの完全で明確かつ正確な説明であり、前述の図面は本明細書の一部を構成します。」

「私の発明は、2 つの車輪を互いに直接前に配置した構造と、車輪を駆動する機構、およびガイドする構造で構成されており、この構造により、乗り手は 2 つの車輪の上でバランスをとることもできます。

「この自転車の構造により、少し練習するだけで、乗り手は信じられないほどの速度で非常に簡単に自転車を運転できるようになります。

「したがって、このようにして私の発明を完全に説明したので、私が新規かつ有用であると主張し、特許証によって確保したいと望むものは、

223

「踏板Fとガイドアーム Dを備えた 2 つの車輪Aと Bの組み合わせと配置は、実質的に本明細書に記載のとおりかつ本明細書に記載の目的で動作するようにする。

「ピエール・ラルマン」

この発明者は、単線式機械にクランクを初めて適用した発明者として広く認められているが、現在ダルゼルが優先権を主張している。もしこの主張が正当であれば、ラルマンはクランクに脚部を直接適用した最初の発明者、そして最初の特許所有者という栄誉に留まることになるだろう。

コベントリーでは、この特許の日付より前に、他の人たちが前述の明細書で説明したのと同様の方法でクランクを使用していたと強く主張されています。しかし、ラレマンが最も精力的に発明を推進し、現在では巨大な規模となっているこの偉大な仕事において、他の誰よりも、あるいはそれ以上に貢献したと言っても過言ではありません。

この新しい有用な移動手段が人類にとっての必需品として確立されるまでに要した時間が短かったことを考慮すると、栄誉の正確な分配について争う必要はほとんどありません。栄誉はすべての人に十分であり、いずれすべての人がそれぞれの権利を正当に認められることになります。

224

WCムーアズ。ベロシペード。No. 42,678。1864年5月10日特許取得。
225

「米国特許庁。
ウィスコンシン州ブルームフィールドのWM.C.ムーアズ氏。人的資源の節約における改善。
「本発明の目的は、人体の最も強い筋肉を移動用または定置作業用の機械の推進に有効に活用し、動力源を安価にする手段を提供することである。

「私が発明だと主張するものは、

「1.各方向に切り込みが入ったラチェットホイールAは、レバーB、B、爪 C、C、およびバネD、Dによって前述のように作動します。

「2. 上記と組み合わせて、レバーB、Bの端部に取り付けられた踏み板E、Eは、説明したように箱型に作られています。

「3. 記載のとおり構成されたシートFは、ラチェットホイールA、レバーB、B、爪C、C、踏み板E、E、およびバネG、Gと組み合わせて使用​​され、すべて記載のとおりに配置されます。

「ウィリアム・C・ムーアズ」

もしこのレバー動作が適切に主張され、彼の傾斜ペダルが巧みに特許で保護されていたら、彼は将来の製造業者に際限のない悩みを与えることができただろう。しかし、彼はあまりに早く生きすぎた。彼の特許は、後に開発された技術で役立つ前にすべて期限切れになっていただろう。

ムーアズ氏は「人的資源を節約する機械」を主張しているが、これは同氏の考えが広範であったこと、あるいは少なくとも同氏の弁護士らの考えが同氏に有利であったことを示している。

226

メイン州出身のOTグリーソン。ベロシペード。特許番号77,478。1868年5月5日取得。
227

グリーソン仕様。
「本発明の目的は、操作者の体重を直接加えることによって移動を実現することである。

「図示のように、ヒンジ部品C、C、 Cで構成される無限軌道は、片側の 2 つの車輪をそれぞれ緩く閉じており、図に示すように、転動車輪のフランジBによって適切な位置に保持されます。

「この方法により、レールは車輪の前に置かれ、図示のように車輪の後ろから無限ベルト状に渡されます。

「ガイドレールGは、図示のようにアームeによって牽引輪の上方に支持されており、接合されたトラックがフランジから外れることを防ぎます。

「平らな舗装が利用できる場合、または通常の道路が十分に平坦である場合は、継ぎ目のある軌道を省略し、牽引輪を地面または舗装の上で直接使用することができます。

「この場合、フランジBは金属板の円盤であり、ボルトで牽引輪に取り付けられているため、簡単に取り外すことができます。」

グリーソン氏は登坂時の車輪のスリップを防ごうと決意し、おそらく成功したのでしょう。市販の機械はまだ見たことがありませんが、間違いなく大丈夫でしょう。設計者はライダーがコートを脱いだ姿をうまく表現していました。この作業でライダーは十分に暖かくなるはずです。

228

T. ローズ。ベロシペード。特許第76,814号。1868年4月14日取得。
229

「米国特許庁。
イリノイ州フィスキルワのトーマス・ローズ。推進車両の改良。
本発明は、実用車両の推進に関し、以下に説明するバネとこれに取り付けられた車輪機構とからなる。

「推進力は、gで示すように、フレームのクロスロッドに取り付けられたスプリングSから得られます。

「バネのもう一方の端は、 通常の方法でホイールHのシャフトに取り付けられます。

「この発明により、車両は、道路の高さや凹凸に応じて、一般道路上で速度を増減して走行することができる。

「馬を使わなくて済むという利点は明らかです。

「私は新規であると主張し、特許状によって確保することを希望します。

「1.車輪A´を支持する回転軸Lに対する、車輪G、H、 J、ピニオンb、およびバネSの配置は、本明細書に記載され、指定された目的のためである。」

これは「バネから力を引き出す」という好例です。かわいそうな馬はこれで、待ちに待った休息をとることができるでしょう。

230

インディアナ州リッチモンドのSFエステル。ベロシペード。特許番号87,033。1869年2月16日取得。
231

ESTELL仕様。
「私の発明の本質は、自転車の改良された製造方法に関するもので、これにより推進力はクランクとシャフト、またはピットマンロッドによって後輪に伝達され、後者は前端で足で操作するレバーに接続されている。

「私が特許状によって主張し確保したいのは、

「この自転車は、支柱W が垂直軸Uの軸受けを形成するリーチの前部に固定され 、支柱に各側 1 つ固定された ペンダント レバーL、Lの支持具が、クランクNに連結され、ピボットによってペンダント レバーL、Lに取り付けられたロッドP、Pと組み合わされ、すべて本明細書に示され説明されているように組み合わされています。

「サミュエル・F・エステル」

これは、1845年から1846年に作られたとされるダルゼルの装置のほぼ完全なコピーです。このシステムの最大の欠点は、力の作用方向が下向きではなく前方への推進力になっていることです。しかしながら、この機械には利点もあり、自転車競技の黎明期には既に話題になっていたはずです。

232

「VELOX」
A. クリスチャンとJ. ラインハート。ベロシペード。特許番号87,245。1869年2月23日取得。
233

クリスチャンとラインハルトへの特許に関するコメント。自転車。
この絵は製図家の仕事ぶりをよく表しており、製図家たちは、巧みな鉛筆を使って、クライアントの図面で達成できる驚異的なスピードと容易な動きを事務所や大衆に印象づけようとしている。

この図面は私にとっていつも愉快なものであり、特許書類をひも解く退屈な作業の中で、ほんの一点の救いとなっていた。この絵の面白さに心を打たれたオフィスの面白がり屋が、主要人物の下に、大きな太字で「VELOX」というシンプルな単語を刻み込んだのだ。ところで、私はその単語の正確な意味を調べるための辞書を手元に持っていなかったが、一瞬たりともその適切さを疑ったことはなかった。その単語には、何か確信を抱かせるものがあるように思えた。たとえそれが主題に関係のない意味であっても、そうであるべきだと感じられたのだ。この分野の特許図面に目を通す際、私はいつも「VELOX」という文字を伏せていた。研究の労苦に疲れたら、書類をめくって「VELOX」を見て微笑めるようにするためだ。

三輪車や後輪駆動自転車用の現代のドロップフレームは、クリスチャン氏とラインハルト氏の発明の価値ある改良となるでしょう。私たちの女性の中には、これほど大量の靴のトップが無料で公開されることに反対する人もいるでしょう。

234

ニューヨーク州のTWワード。ベロシペード。特許番号88,683。1869年4月6日取得。
235

「この絵は、私が改良した一輪の自転車の透視図を表しています。

本発明は、運転席が車輪の上方に配置され、車輪の車軸に枢動する一輪自転車の改良に関する。

「本発明は、フレームのバランス調整を容易にすることを目的とし、シートフレームの下端に重りを取り付け、それによってシートフレームを垂直位置に保持するものである。

「この重りを付けると、重りを付けない場合ほどバランスが崩れにくくなり、一輪自転車の操作がより簡単で実用的になります。

「フレームの下端から、できるだけ地面に近い位置に重りE、Eが吊り下げられています。これらの重りは、フレームを垂直位置に保つ役割を果たし、ライダーの体重のバランスをとることを目的としているため、車軸の上方でシートを目的の方向に保持する際の難しさが大幅に軽減されます。

「自転車は、足踏みクランクa、 a、またはその他の適切な機構によって推進されます。

「このようにして私の発明を説明したが、

「私が新しいと主張し、特許状によって確保したいのは、

「一輪自転車のフレームCの下端から吊り下げられた重りE、Eは、フレームのバランスをとる目的で、実質的に本明細書に示され、説明されているとおりです。

「トーマス・W・ワード」

ウォード氏が提案した操縦方法は、あまり明確ではありません。主張は強力であり、この発明はこれまで特許を取得したことがありません。しかし、特許が失効したため、使用を希望する人は誰でも使用できます。図面に示されているように、EとEの合計重量は、体重160ポンドの人のバランスを保つために500ポンドを超える必要はありません。

236

フィラデルフィアのJJホワイト。ベロシペード。第88,930号。1869年4月13日特許取得。
237

ホワイト仕様。
「関係者各位へ：

「私、ジョン・J・ホワイトは、ペンシルベニア州フィラデルフィア郡フィラデルフィア在住で、新しく改良された自転車を発明したことをお知らせします。

本発明は、2つの車輪とそれらを連結する車軸のみで構成される新しい自転車に関する。車軸は、座席と駆動装置が配置されたフレームを支持することで、操作を容易にする。この配置により、車輪を非常に大きくして大きな速度を得ることができ、装置全体を軽量かつ簡便にすることができる。

「本発明は、装置の一般的な配置、さらに、上り坂でライダーが座席を離れて車両とともに歩きたいときに下方にスイングできるヒンジ付きシートの特別な配置から構成されています。

「本発明はまた、便利なブレーキの適用から成り、これにより、器具を便利に停止させ、操縦することができる。

「運転手の首は上部のバーbに接します。このバーは首を受け止めるくぼみがあり、バーa上で上下に調整して、ライダーのサイズに合わせることができます。」

ホワイト氏は、少なくとも停止する方法、また、希望する場合には「車両と一緒に歩く」方法を提供しており、おそらくそうするだろうと思われる。

238

ロードアイランド州プロビデンスのスターディ＆ヤング社製ベロシペード。特許番号89,700。1869年5月4日取得。
239

若くて丈夫な「大きく成長した子供たち」がかざぐるまを発明します。
本発明は、自転車の新たな有用な改良に関するものであり、これにより自転車は、子供や若者、そして「成長期の子供たち」の娯楽や運動手段としてより適したものとなる。主に遊び場、芝生、庭園、プレイルームでの使用を目的として設計されている。

「本発明は、２つの同心円状の輪で形成された大きな水平車輪を回転させ、棒で結ばれ、垂直の車輪で支え、各車輪をクランクによって足で回転させ、一般的な自転車と同様に主車輪を回転させるものであり、その構造、配置、および動作については、以下でより詳細に説明する。

「添付の図面は複合型自転車の透視図であり、その構造と操作方法を示しています。

「Aは二重縁の車輪を表し、これは任意の必要な直径、任意の適切な材料、任意の同等の方法で作ることができます。

「私たちは足だけで推進するわけではありません。駆動輪は、一部のベロシペードのように手で回転する場合もありますし、揺りサドルのように足と体重を組み合わせて回転する場合もあります。」

「本発明をこのように説明したが、

「我々が新しいと主張し、特許状によって確保したいと望むものは、

2. 水平の車輪またはリムから形成され、クランクによって回転するように構成された垂直の車輪で支持された、実質的に記載された通りの自転車。

「ジョージ・J・スターディ。
ソロモン・W・ヤング。」

240

B.S.ローソン。ベロシペード。No.90,563。1869年5月25日特許取得。
「私の発明は自転車に関するもので、主に新しい構造の座席スプリングで構成されており、座席を新しい方法で調整することができます。」

これはダルゼルのパターンの1つです。上記の要約からもわかるように、この機構は特許請求の範囲には記載されていません。

241

フィラデルフィアのLBフランダース。ベロシペード。特許番号91,534。1869年6月22日取得。
ベロシペードの操縦は、体の動き、あるいはどちらかの鐙を地面に接触させることによって容易に行うことができます。鐙にはローラーが付いているため、地面との接触が操縦者の利便性を妨げることはありません。

「私は駆動輪を手で操作できるように配置したが、一般的な自転車で使用される通常の足踏み装置を使用して、操作者の脚と足で車輪に所望の動きを与えることもできる。」

この一輪車の発明者は、鐙による操縦手段の提供も忘れていませんでした。単に体を傾けるだけでは不十分です。

242

イリノイ州スプリングフィールドのF. シュミット。ベロシペード。特許番号91,169。1869年6月8日取得。
243

シュミット仕様。
「私の発明の本質は、3つの車輪を持つ自転車を組み立てることです。1つはガイド用で、他の2つは後ろにあり、回転する車軸で互いに接続されています。

「動力は回転する車軸の上と座席の下の機械によって自転車に伝えられ、その機械は座席の乗員またはライダーの体重と前後の動きによって作動します。

「この機械の操作は次のとおりです。

「シートoにかかるライダーの体重と、わずかに前後に動くことでシートサポートg が前後に移動し、その動きが 連結バーh​​ によって直立レバーfに伝達され、駆動輪の車軸lの回転が始まります。

「レバーfのこの動きは、ジョイントレバーk、k、および に対応する動きも与え、一方のレバーkが後方に移動し、もう一方のレバーが前方に移動するため、スナッパーの 1 つlが常にラチェットホイールeに引っ掛かり、駆動輪車軸dの回転を補助し、このようにして機械の推進力が一瞬たりとも止まることはありません。

「ラチェットホイールeの回転により駆動ホイールcの回転が強制され、駆動ホイール c はピニオンbとの接続により車軸Aとホイール Bの回転を強制します。」

この特許は、ボディの振動運動によって動力を伝達する巧妙な方法を示しており、好奇心を掻き立てる価値もある。しかし、たとえ最も寒い日であっても、ライダーがオーバーコートを必要とする可能性は低いため、オーバーコートは省略してもよいだろう。

244

レフトウィッチの仕様書、英語。第2173号。1869年7月19日。
「1870年1月18日にウィリアム・レフトウィッチが英国特許庁に提出した特許状の条件に従った明細書。」

「この贈り物を受け取るすべての方々に、ミドルセックス州ホロウェイのタフネル・パーク・ウェストに住むウィリアム・レフトウィッチよりご挨拶を申し上げます。

「ヴィクトリア女王陛下は、治世33年、西暦1869年7月19日付けの特許状により、ご自身と相続人、後継者のために、私、ウィリアム・レフトウィッチに、私、私の遺言執行者、管理者、そして245 譲受人、または私、前述のウィリアム・レフトウィッチ、私の遺言執行者、管理者、譲受人などの他の人は、いつでも同意することができ、他の者は、本書に明記されている期間中、随時およびその後は常に、グレートブリテンおよびアイルランド連合王国、チャンネル諸島、およびマン島内で、「自転車の建設の改良」に関する発明を合法的に作成、使用、実施、販売することはできません。

「私の発明の性質とその実施方法をこのように説明し、確認した上で、結論として、私が新規かつ独創的であると考え、したがって、前述の一部引用した特許状によって私に確保された発明を構成すると主張するものは、実質的に前述のとおりの「自転車」のサドルバーを下げるための部品と機構の組み合わせと配置、またはそれらの単なる修正である。」

これは「自転車」という語を使った最も初期の特許の一つです。走行中にサドルを上げる方法は、犬を追い払ったり、犬の邪魔にならないように身を高く上げたりするために使われたかもしれませんが、それ以外の点での有用性は疑わしいものです。

246

リチャード・C・ヘミングス（コネチカット州ニューヘイブン在住）。ベロシペード。特許番号92,528。1869年7月13日取得。
247

ヘミングス仕様。
「本発明は、ベロシペードを製造し、操作するための新しい改良された方法に関するものであり、これによりベロシペードは従来よりも耐久性が高く、費用も抑えられる。

「これは、トラクションホイールを、その内面にあるトラバースホイールベアリングによって回転させ、ホイールのリム内でオペレーターによって回転させることで構成されます。詳細は後述します。」

「推進力はハンドクランクf、fによってバンドホイールEに伝達され、操作者の足は常に自由になります。

ベロシペードを始動させる際、まず最初に、操縦者はサドルにまたがりながら地面を少し走るか歩くことで動き始めます。こうして動きが始まったら、手で滑車Eを回すことで容易に動きを再開できます。

「重心が中心より下にあり、足が地面に近く、常に自由であれば、機械のバランスをとったり誘導したりするのはほとんど困難ではありません。また、数多くの実験が証明しているように、操作の容易さと得られる速度は、現在使用されているどの自転車よりも優れているとまでは言えないまでも、全く同等であり、しかも製造コストははるかに低くなります。」

「このようにして私の発明を説明したが、

「私は新規であると主張し、特許状によって確保することを希望します。

「1. 単輪の自転車と組み合わせる場合、リーチ Cは、そのガイドプーリe、e、および横行輪 Bを備え、実質的に本明細書に示され説明されているとおりに、またその目的のために配置される。

「2. 牽引輪Aと横行輪Bの組み合わせ。実質的には、本明細書に示され、記載されているとおりの、そしてその目的のためのもの。」

「リチャード・C・ヘミングス」

248

ニューヨーク州のS. ワートマン。自転車。特許番号93,030。1869年7月27日取得。
初期のタンデムは、二人の真の社交性を示しています。煙突のつぼみ型の帽子をかぶった都会の紳士と、ソンブレロをかぶったカウボーイの平和な調和を観察してください。

249

WORTMANN 仕様。
本発明は、支持する人の上肢または下肢によって推進される新しい車両に関するものであり、フライホイールを備え、ギアのオン/オフを任意に切り替えられる。このフライホイールは、下り坂で動力を集め、上り坂で動力を放出することで、坂道の登りを容易にし、下り坂での過度のスピードアップを防ぐ。

「本発明は、車両に2人を乗せることができる部品の一般的な組み合わせと、前述のフライホイールの配置とからなる。

「前述のように、フライホイールがギアに入ると、動力を集め、坂を上るときに乗りやすくし、坂を下るときに動きを安定させるのに役立ちます。

2. フライホイールKは、別個のシャフトJに取り付けられ、スライディングピニオンfはレバーgと組み合わされ、実質的に本明細書に示され説明されているとおり、指定された目的のために機能します。

「上記の発明の明細書は、1869 年 6 月 9 日に私が署名したものです。

「サイモン・ワートマン」

サイモン、君はそのフロントマンに仕事をさせなければならない。そうしないと、君のフライホイールにもかかわらず、バンドワゴンに遅れをとることになるだろう。

250

オハイオ州ケンブリッジのS.H.ソーヒル。ベロシペード。特許番号93,751。1869年8月17日取得。
251

SAWHILL仕様。
「本発明は、手で推進する２輪または３輪の新しい自転車に関し、簡単に操作でき、車体が最も有利な位置に維持されるように構成されている。

「本発明は、駆動機構、足支持部、および操舵機構のいくつかの改良から成り、これらを個別または組み合わせることで、単純で便利な装置を生み出す傾向がある。

「図中のAは、私が改良した自転車の前輪を表しています。

「ライダーは、これらの固定バーIに足を乗せて、容易に、そして知覚できない動きで、ポストを回転させて装置を任意の方向に導くことができます。

「私は新規であると主張し、特許状によって確保することを希望します。

「1. ステアリングポストCは、前述のように、2本の平行バーa、aで構成され、クランク軸Bに吊り下げられ、プレートb、dによって接続され、その間にリーチDの端部が旋回します。このポストの上端にはクランクシャフトJが、下端近くには、本明細書で説明するように、指定された目的のためにフットレストIが設けられています。」

もう一つの手動式車両。もし発明者がメリーランド州で見られる丘陵地帯を登ろうと試みていたら、彼は野心を捨て、そのアイデアを世間に知らしめることなく、特許料を節約していたのではないかと私は恐れる。

252

G. ローデン（ニューヨーク州ブルックリン在住）のベロシペード。特許番号96,128。1869年10月26日取得。
253

「私たちのうち、残っているのはほんのわずかです。」

「本発明は、自転車の新たな有用な改良に関し、自転車を駆動するために動力を適用する方法に関する。

このラチェットには爪fと gによって動力が加えられます。爪 f と g はフレームhに枢動し、サドルiが取り付けられています。もう一方の爪はフレーム J に枢動し、フットピースkが取り付けられています。

「乗り手の体重が鞍か足の部分にかかると、爪がラチェットホイールに作用して車軸を回転させます。

「前に述べたように、乗り手の体重が鞍と足の部分に交互にかかるため、ラチェットホイールの爪が動作して自転車に動きが与えられます。

「この手術により、彼は乗馬のような動きと運動をすることができます 。

「クランクが使用されていないため、車両はどの時点でも始動でき、操作部品は主車軸に取り付けられて支持されているため、壊れたり故障したりする心配はありません。

「このようにして私の発明を説明したが、

「私が新しいと主張し、特許状によって確保したいのは、

「1. 自転車と組み合わせた場合、ラチェットホイールE、爪 fおよびg、ヨークhおよびJは、車軸A上に配置され、作動し、実質的に説明したとおりである。

「ラチェットホイールE、重り付きヨーク h、Jと組み合わせて、リーチM、ポストO、ブレーキ S、ロッドrを、実質的に説明したとおりに配置し、説明した目的を達成します。

「ジョージ・ローデン」

馬に乗った人間の動きさえ再現できれば、初期の自転車の発明者たちは目標達成だと考えました。当時、この動きこそが馬に力を与えていたのではないかとさえ思えるほどです。

254

ミズーリ州E・A・ルイス。ベロシペード。特許番号96,124。1869年10月26日取得。
「この発明の目的は、1フィートで描く円の直径を大きくすることなく、最大のパワーが必要な場所でクランクを長くするように自転車のクランクを構成することである。

「本発明は、シャフトの両側から突出するスライディングクランクを使用することからなる。」

「各クランクの一端は固定された偏心輪によってガイドされる255クランクピンは、足で力を加えている間はシャフトから遠ざかるように、溝またはトラックに取り付けられています。力が不要な場合、戻りストロークではクランクピンがシャフトに引き寄せられ、大きな円を描くことなく、必要に応じてクランクレバーを通常よりも長くすることができます。

「このように、12インチのクランクバーから9インチまたは10インチの作動クランクを生成でき、クランクピンは直径12インチ以下の円を描きます。これまで、12インチの円は6インチのクランクで描いていました。このようにして、私の発明により、より大きなてこの作用と力が得られます。」

「エドワード・A・ルイス」

これは自転車の歴史において最も欺瞞的な仕組みの一つです。発明者が示唆するように機能するなら、永久運動が実際に実現するはずです。クランクが上がっている間、人は足首の動きで得られるわずかな力以外、車輪に力を伝達できません。よく調べてみると、クランクが長いほど、人がそれを回せる角度は比例して少なくなることがわかります。自転車の運転には、力だけでなく時間も関係してきます。時間はクランクが移動する角度に等しいのです。この場合、人が車輪を回す力を持つのは、円周の3分の1かそれ以下です。力を伝達するための時間、あるいは角度が3分の1かそれ以下であれば、てこの力が3分の1長くても何の利点もありません。この発明者の大きな誤りは、長いてこの円弧ではなく、短いてこの円弧を通して力を伝達した方が実際にはより効果的であるという事実にあります。垂直方向の振幅、つまり結果的に振幅を増加させなければ、少なくとも同等の度数をより良い利点で押し進めない限り、パワーを増加させることはできません。

256

バッファローのFHC Mey。自転車。特許番号109,644。1870年11月29日取得。
257

「関係者各位へ：

「ニューヨーク州エリー郡バッファロー在住の私、 FHC Meyが、改良された新しい犬動力車を発明したことをお知らせします。

本発明は、道路、歩道等において場所から場所へ移動する車両に関し、その改良された構造に関する。

「Aは駆動輪であり、この例では3輪の車両の前部にありますが、必要に応じて後部またはその他の場所に配置することもできます。

「図2に示すように、この車輪の縁に動物を乗せて働かせると、車輪と車両に動きが伝わります。これは容易に理解できるでしょう。

「このようにして私の発明を説明したが、

「私は新規であると主張し、特許状によって確保することを希望します。

「図示および説明した方法で、車輪ABCを一対の車輪および車体と組み合わせ、車両の走行装置を形成します。

「FHCメイ。」

鞭 Dと雌Eの組み合わせを含めることで、この主張は大幅に改善されただろう。少なくとも、この二つの要素は必要であることは確かだ。25ポンドの犬2頭が、100ポンドの車両と150ポンドの雌を乗せてボルチモアの丘陵地帯をトレッドミルで駆け上がるのは、ほとんど不可能だろう。

258

ジャージーシティのJLホーニグ。ベロシペード。特許番号191,145。1877年5月22日取得。
259

HORNIG仕様。
「サドルI はバランスビームE上で縦方向に調節できるようにしたり、縦方向にスライドできるようにしたりすることができます。

「ハンドレバーKはリーチに枢動し、クランクgに接続されており、車両を始動するときにクランクを中心から外すのに役立ちます。

「サドルI は女性用のサイドサドルであってもよく、1 台の車両に取り外し可能なサドルを 2 つ設け、そのうち 1 つをサイドサドルとすることもできます。このようにして、1 台の自転車を紳士、淑女、または男の子と女の子のどちらでも使用できます。

本発明の動作は以下の通りである。乗り手は、ペダルと座席に交互に体重をかける。ペダルに体重をかける際に足を上げ、疾走する馬に乗る時のように、再び鞍に腰を下ろす。このように、上昇時と下降時の両方で体全体の重量が車両を推進するために利用され、従来の筋力の適用方法である、片足で漕ぎ、次にもう片方の足で漕ぐという非常に不利な方法で自転車を推進するよりも、筋肉がはるかに有利に使用され、はるかに健康的な運動となる。

ホーニグ氏、素晴らしいですね！でも、この疾走する自転車を早く市場に出さないと、特許が切れてしまいますよ。

260

サイエンティフィック・アメリカン、1877年9月1日。
261

「コベントリー三輪車」
添付の版画に示されているように、この三輪車は鉄または鋼管製の長方形のフレームで構成され、特許取得済みの平行ベアリングに取り付けられたダブルクランクシャフトを支えています。直径42インチの駆動輪は、乗り手の左側に配置されています。長方形のフレームのもう一方の側は、前後に22インチの操舵輪2つのフォークを支えています。これらのフォークは、一方のフォークの外側ともう一方のフォークの内側に固定されたロッドによって連結されており、操舵ハンドルによって両方の車輪が同時に回転します。この配置により、乗り手は他の車両の間を非常に容易に通過することができ、12フィートの長さで8の字を描くことができるとさえ言われています。座席は4つのS字型の鋼製スプリングに取り付けられており、スプリングは、ペダルが作動するピンを備えたステーのねじ込み端にナットでフレームに固定されています。ペダルに接続されたロッドがクランクシャフトを回転させます。彫刻。2つ目のハンドルは、右手でハンドルを操作している間、左手を支えるためのものです。

「この三輪車にはタンジェントホイールが装備されており、スポークが交差し、それぞれのスポークが互いにロックします。この構造により、一定の強度でより大きな軽量化を実現できます。また、スポークが破損した場合でも、乗り手が数分で交換できるという大きな利点もあります。この機械は簡単に分解でき、小さなコンパスに収納できます。」

これはコベントリーのスターリー記念碑に示された三輪車のパターンであり、後にレバー動作からクランクとスプロケットチェーンに変更され、サイクル シティの大規模な工場で大量に製造されたものです。

262

マサチューセッツ州セーラムのE. ベイカー。荷馬車推進装置。特許番号200,016。1878年2月5日特許取得。
263

「関係者各位へ：

「マサチューセッツ州エセックス郡セーラム在住の私、エルブリッジ・ベイカーは、荷馬車の改良を発明しました。その仕様は次のとおりです。

「このワゴンの改良は、以下に説明するように、地面に直接作用してワゴンを推進するように配置された機構から構成されています。

「各ロッドには突起のあるフットピースfが付いており、フットピースfと各ロッドのクランクハンギングの間では、ロッドは柔軟なラインgによってワゴンの本体から吊り下げられています。

「クランクシャフトbを適切な方法で回転させると、ロッドd 1、d 2、 d 4、およびd 5の突起した足部品f が地面をつかみ、それによってワゴンが推進されます。また、図面に示すようにクランクを配置することで、ロッドが順番に作動したり停止したりして、ワゴンを推進する機構の連続的な動作が確保されます。これは、これ以上の説明なしに明らかなことです。

「ラインはロッドをクランクアームの動作に合わせて保持し、ロッドがクランクによって地上で適切に動作位置に移動されるようにします。」

この装置はクロフト氏の論理的な流れを汲み、手作業ではなく機械で操作する押し棒の組み合わせとなっています。この特許は現在失効しており、誰でも使用できます。

264

ニューハンプシャー州サマーズワースのEN Higleyによる自転車。特許番号201,179。1878年3月12日取得。
本発明は、クランクアームの両側に滑車を配置し、ロードホイールの車軸の両側または両端に同様の構造の滑車をチェーンまたはその他の適切な手段で接続することで、ハンドシャフトを回転させたり操作したりすることなく、足だけでキャリッジを推進することができる。また、必要に応じてハンドシャフトを使用して足の動きを補助することもできる。さらに、両方の滑車を手足で使用してキャリッジの速度を上げることもできる。

265

ペンシルバニア州マイヤーズタウンのW. Klahr。自転車。特許番号285,821。1883年10月2日特許取得。
クラール氏は、防振装置の有用性を理解した初期の天才の一人です。フロントリーチのスプリングに注目してください。これは、ここ数年、多くのリア駆動式エンジンメーカーが採用している装置と非常によく似ています。しかし、発明者はこれを主張していません。

266

ブルトンの英国特許。暫定仕様書。第208号。1879年1月18日。
267

自転車などに運動を与える
（この発明はプロビジョニングされた保護のみを受けました。）

「オックスフォード、パーククレセント1番地、エドワード・ジョージ・ブルトン。『自転車、馬車、その他の乗り物に運動を与える形状と方法の改良』」

本発明は、三輪以上の車輪を有する自転車その他の車両に運動を与える新たな形態を提供する。これらの車輪は、歩行または走行によって移動プラットフォームから運動を受ける。移動プラットフォームは、足に抵抗を与える物質からなる無限のバンドで構成され、当該車両から吊り下げられたローラー上を通過する。これらのローラーは、滑車バンド、チェーン、またはその他の手段によって当該車両の特定の車輪を動かし、それによって車両を推進する。

意地悪で疲れ切った乗り手が三輪車をトレッドミルに例えるのを聞いたことがあるが、その比較を紛れもない事実にしたのは、われわれの英国人の兄弟、ブルトン氏であった。

268

サンフランシスコの F. ラングマク氏と P. ストライフ氏。ベロシペデ。第 228,908 号 1880 年 6 月 15 日に特許取得。
レバーモーション一輪車。
「…一対のレバーを備えることで交互の動きが維持され、駆動輪の連続的な回転が維持されます。

「ラチェットと爪、ボールクラッチ、または偏心摩擦クラッチがこの目的を達成しますが、ノイズがないため、後者の方が好ましいです。

「大きな車輪と、ライダーが重心の下の位置に座ることで、ゆっくりとした動きを維持でき、推進するのに必ずしも大きな力は必要ありません。」

269

AC MonninとP. Filliez（カントン、オハイオ州）。自転車。特許番号361,310。1887年4月19日取得。
「当社の独特な配置により、操作者は手足を使って自転車本体を駆動することができ、車輪Eがピニオンbに作用することで大きな速度を出すことができることがわかります。アームGの後端には、通常の方法で小さな移動輪が取り付けられており、必要に応じて2つの車輪をアームGに取り付けることもできます。また、適切なサドルがアームGに適切に取り付けられることもわかります。」

270

イタリアのGBスクリ。ベロシペデ。第242,161号。 1881 年 5 月 31 日に特許取得。
「関係者各位へ：

「トリノ在住のイタリア王国国民である私、 G. バティスタ スクリは、自転車の新しい有用な改良を発明したことをお知らせします。

「私の発明は、『モノサイクル』と呼ばれる種類の自転車の改良に関するもので、271推進輪と操舵輪の両方の役割を果たすホイールを採用しています。

これまで主に使用されてきたベロシペードは、自転車と三輪車、そして限定的に四輪車、すなわち四輪ベロシペードである。これらのいずれにおいても、運転者の支持は、実質的に前輪と後輪の車軸に体重をかけるように配置されている。これらの様々な種類の乗り物を推進するために必要な動力は、使用される車輪の数、車輪の相対直径、そしてそれらの推進と操舵に用いられる機構、そして装置の重量に比例して増加する。したがって、これらの乗り物を推進するために必要な動力は、前述の要素の数に比例して減少することは明らかである。したがって、この動力を最小限に抑えるには、推進輪の数、推進と操舵の機構、そして装置の重量をそれぞれ減らすだけでよい。

「これらの結果を得るために、私はただ一つの車輪を使います。

「運転者の全重量を支えるように設計された一輪車においては、その重量だけでなく、推進用または操舵用の同機構およびその他のすべての機構を支える支持部の重量も、1つの車輪の車軸に集中し、その上で均等にバランスが取れるようにすることが絶対に必要です。

「この構造と配置により、比較的疲労が少なく推進できる自転車が実現し、その製造コストは通常​​の自転車のほぼ半分に削減されます。」

この発明から判断すると、イタリアのライダーはあらゆる面で熟練しているに違いない。少なくとも発明者自身はそれを使いこなせたはずだ。機構を縮小することでこれほどのパワーアップが実現できるなら、なぜ全ての機構を廃止して無限のパワーを手に入れないのだろうか？

272

サンフランシスコのB.スミス。ベロシペード。特許番号249,207。1881年11月8日取得。
273

SMITH仕様。
乗り手は、鐙の真上にある座席または鞍Qにほぼ直立した姿勢で支えられ、両足を鐙に乗せます。そして、歩行動作によってクラッチを交互に操作するか、座席または鞍を使わずに直立した姿勢で機構を操作することができます。クラッチレバーは、乗り手の足が後方に歩く動作によってその外側の端が下方に押し下げられることで、車軸のリムまたは滑車と交互に噛み合います。そして、足が前方に踏み出す際にクラッチレバーが解放され、レバーが交互に上げ下げされるにつれて、ロープが滑車を通して各方向に交互に巻き取られます。

動作は次のようになります。片方のレバーに下向きの圧力が加わると、その下側のアームまたは突起（g′）がディスクFの面を押圧し、ケースまたはフレームを前方に引き寄せます。これにより、ローラーhがディスクの面に押し付けられ、ディスクが3点で挟まれ、フレームまたはケースがディスクに固定されます。次に、レバーの下向きの圧力によってディスクと軸が回転し、反対側のクラッチのレバーが同様にもう一方のディスクを挟みます。

「四輪の馬車では、他の人や荷物を運ぶために、車両の前部に座席または台を置くことができます。

「私はこうして、自転車に乗るのと同じような歩行動作で推進する乗り物を提供する。これは非常に少ない力で操作でき、乗り手は必要に応じて他の人や荷物を運ぶこともできる。」

この勇敢な二人組の発明家は、少なくとも妻に仕事を強いるといった罪を犯してはいなかった。

274

シカゴ在住のR・トラガード氏。ベロシペデ。第250,607号。 1881 年 12 月 6 日に特許取得。
これは、発明者が自転車と三輪車の要素を組み合わせようとし、それによってそれぞれの目的を破った多くの特許のサンプルです。

275

J.レネッティ。ベロシペデ。第96,963号。 1869 年 11 月 16 日に特許取得。
特許取得日が早かったことを考慮すると、クラッチレバー マシンには一定の価値があると言えます。

これは後輪駆動で、前輪が後輪と同じ大きさですが、シングルトラックマシンではありません。

276

WHハルとJWオリア。ベロシペード。特許番号259,853。1882年6月20日取得。
277

船体および後部の仕様。
「本発明は、以下に説明するように、操縦者によって推進および誘導される車両の構造および配置からなり、駆動力はハンドクランクによって付与され、誘導は操縦者の足によって行われる。

「A は後車軸を表し、その上に 2 つの後輪 Bが、よく知られているローズ クラッチ装置 C、フレームHによって取り付けられ、ハンド クランクIによって回転し、サドルJに座っている操作者によって操作されます。

「また、車両を操縦するためにオペレーターの足を動かすためのアームYがあり、一方、レバーはオペレーターに向かって後方に伸びており、手で便利に操作できます。

「構造は非常にシンプルで安価であり、便利で簡単に操作できる手動動力車両を実現できるように計算された配置です。」

ハル氏とオレア氏は、足で舵を取り、腕でマシンを推し進める方がよいと結論づけました。ライダーは、まるで誰かが前方にいるかのように不安そうに前方を見つめており、何らかの理由でかなり動揺しているように見えます。そのため、この写真は実物から撮影されたのではないかと思わせます。

278

ケンタッキー州ルイビルのCM Schaffer、特許番号291,781。1884年1月8日特許取得。
279

SCHAFFER 仕様。
「本発明の目的は、安全で便利な一輪車タイプの自転車を提供することであり、その目的を達成するために、本発明は、以下に記載され、特許請求されるような、構造および配置のいくつかの新規な特徴を備える。

オペレーターは直立する可能性があり、ホイールが大きすぎずに必要な垂直方向のスペースを確保するため、図 2 に示すように、リムまたはフェリーはかなりの幅で作られています。この幅広のタイヤを使用すると、ホイールは支えなしでも自立するため、図に示すように、間にゴムまたは弾性バンドを挟んだ凹型タイヤまたは 2 つの小さめのタイヤを使用することを好みます。

「機械に進入できるように、片方のフェリーの部分c′を別々にし、ハブa をヒンジ付きセグメント a 2で作成します。このセグメントにフェリー セグメントc′のスポーク が接続され、後者を外側にスイングできるようになります。」

シェーファー氏は、ケージが逃げ出したり、他のケージと衝突したりした場合に、鳥がすぐに逃げられるような手段を用意していなかったようだ。

280

BG・バーリングハウゼン（オハイオ州クリーブランド在住）。一輪自転車。特許番号299,617。1884年6月3日取得。
281

BURLINGHAUSEN仕様。
「私の発明は、一輪自転車の改良に関するものであり、以下に説明され、特許請求の範囲で指摘されている特定の構造上の特徴および部品の組み合わせから構成されています。

「操作者はホイールの軸から少し離れたところに座る必要があるため、座席を支えたりバランスを取ったりして必要な位置で操作するには、ある程度の力が必要です。この力は、 ロッドGのセットスクリューで固定されたスライドウェイトHによって提供されます。

「私が主張しているのは、

「一輪の自転車において、ハブと、該ハブから垂れ下がるハンガー Dと、車輪を回転させるためにハブに固定されたクランクと、クロスピースEと、調節可能なフットレストを備えたバランスロッドと、クロスバーの上面に固定されたシートとの組み合わせは、実質的に説明したとおりである。

以上の証言として、私は1884年3月6日、2人の証人の前でこの明細書に署名します。

「バーナード・G・バーリングハウゼン」

この装置は完全に手動式、あるいは手押し車として機能します。もし多くの坂を下る必要がある場合、賢明なライダーがこの構造物の中に閉じ込められることを厭わないかどうかは疑問です。確かに、シートが速くなった場合は、リスとケージリールのようにスポークを蹴って体勢を保つことができますが、これには多大な労力と熟練が必要です。

282

ニューヨーク州のR. フォン・マルコウスキー。自転車。特許番号310,548。1885年1月6日取得。
283

自転車とアコーディオンを組み合わせたもの。フォン・マルコウスキー氏が特許を取得。
サイクリストが長年抱いてきたニーズをまさに満たしています。ペダルの空気圧を利用してマシンを推進するという、ある動作が謳われていますが、これは用心深いサイクリストにとっては副次的な要素に過ぎません。この発明を目にするや否や、鍵を手に入れて、孤独な道を疾走しながら音楽を奏でるというアイデアを思いつくでしょう。そして、座ってペダルを外し、宝物を取り出し、銀色の美しい音色を奏でる。それはなんと素晴らしいことでしょう。この新しい組み合わせで演奏するための簡潔な説明書を、販売する自転車ごとに添付すれば、どんなライダーでもすぐに理解できるでしょう。以下に仕様の概要を示します。

「フォークCの下端からは下方または後方に固定ブラケットC′が伸びており、このブラケットには駆動輪Aの両側に 1 つずつ、長方形の閉じた膨張可能なベローズDが取り付けられています。

「自転車の駆動輪と、フォークの固定ブラケットに支えられた密閉式ベローズと、ベローズの底部の下端に連結された二股のペダルロッド、および横方向に振動するバランスロッドの上端とを組み合わせたもの。」

「R.フォン・マルコウスキー」

284

英国ロンドンのW. ベヴァン。自転車用安全アタッチメント。特許番号319,385。1885年6月2日特許取得。
285

「関係者各位へ：

「英国女王の臣下であり、英国ロンドン在住のウィリアム・ベヴァンは、新しくて有用な学習者用自転車安全アタッチメントを発明しました。以下はその仕様です。

「車輪Bを地面から少し持ち上げると、機械が完全に転倒することなく、かなり揺れるようになります。

「図2に示すように、車輪は大きな車輪と同じ高さにあり、機械はしっかりと支えられているので、自転車に乗る技術を知らない人でも、この装置を取り付けた機械に乗ることができます。」

こちらも、アウトリガーを使って自転車のバランスを取れると考えている紳士です。この計画がどれほど馬鹿げているとしても、この発明者は一等賞に値しません。ロンドン博覧会で展示された、二つの小さな車輪を鉄製のソリのランナーに置き換えた機械こそ、最高の賞に値します。展示した機械の発明者は、自転車に乗れる必要はないと断言できますが、ヘッダーの達人になることをお勧めします。

286

ニュージャージー州パターソンのJO・ルーズによる一輪車。特許番号325,548。1885年9月1日取得。
「私は足の力ではなく、時計仕掛けか蒸気で一輪車を動かすかもしれません。

「プラットフォームOの下に小型ボイラーを設置し、蒸気管で蒸気を大きな車輪 Aの内側の縁に送ることもできる。」

皆さんは「ロッテルダムの商人。その足は時計仕掛けと蒸気の複合体だった」という話を聞いたことがあるでしょう。

287

「関係者各位へ：

「私、ジョン・オットー・ローゼはドイツ皇帝の臣民であり、ニュージャージー州パセーイク郡パターソンに居住しており、一輪車のいくつかの新しく有用な改良を発明したことをお知らせします。

「私の発明は、スポークのない一輪車または一輪車に関するものであり、自転車または三輪車と同様に1人または複数人を乗せることができ、車内から操作でき、車内に乗客を乗せ、一方の車輪のみが地面に接する。私は、添付図面に示す装置によってこれらの目的を達成する。」

「機械が作動していないときは、ペダルと駆動輪が遊び輪Hより重いため、機械は自立し、 H が上昇してプラットフォームの前部が下がり、ペダル輪は地面に接地します。」

ルーズ氏は、自分の一輪車を、彼の男よりも優れた比率で描きました。おそらく、機械が楽に走ることを示すために、乗り手の手足を軽くしたのでしょう。

288

HW Libbey。自転車用フードアタッチメント。特許番号339,793。1886年4月13日特許取得。
「本発明の目的は、自転車や三輪車の運転者を日光や雨から保護する手段を提供することです。」

289

レスケ、オットー原理に基づく二輪マシン。
これはベルリンのレスケ氏による1887年8月4日付のドイツ特許です。発明者は、少なくとも、十分な作業量で全身を収容できると言えるでしょう。レスケ氏については後ほどご連絡いたします。

290

HJローソン。ベロシペード。特許番号345,851。1886年7月20日取得。
291

ローソン仕様。
「本発明は、前輪が操舵用、後輪が駆動用であり、ペダルクランク軸が車輪間に配置され、無端駆動チェーンによって後輪の駆動軸に接続されている自転車のクラスに関する。

この構造の目的は、ライダーの重心を低く保ち、シートまたはサドルを前輪の中心から可能な限り後方に配置することで、ライダーが前輪を越えて前方に投げ出されるのを防ぐことです。スプロケットホイールとチェーンを介したこの駆動方式により、駆動輪のギア比を個人の好みに合わせて調整することも可能です。

「私が主張しているのは、

「1. 図に示すようにタンデムに配置された2つの車輪を有し、後輪は前輪より大きくなく、前記車輪の間に配置され、後輪に接続されたペダルクランク軸を備え、実質的に指定された通りの、エンドレスチェーンとスプロケットホイールによって駆動される自転車。」

この特許のもう一つの図面は、ローバーの後部運転席の安全装置を説明するために使用されています。上記の明細書の要旨に記載されているクレームは、やや異例であるため、特に注意を喚起したいと思います。同じ発明者による英国特許は、彼が現代の後部運転席の安全装置の初期の発明者であったものの、不注意であったことを示唆しています。

292

ペンシルベニア州のA. ホーク。ベロシペード。特許番号341,911。1886年5月18日取得。
293

A. ホークの自転車足動物。
仕様の重要な部分は次のとおりです。

「これらの平車のシャフトギアは、インパクトローラーモーションで構成されているため、シャフトの中央にあるクランクは、運転席に座ったオペレーターの手の届く範囲にあり、駆動輪の間にあるため、手で効果的に操作できます。また、ガイドホイールのレバーは、オペレーターの足が前方に簡単に届く位置に設計されているため、問題が発生しません。これらすべてについて、ここで詳しく説明します。

この装置の操作は非常に簡単です。機械内に座ったオペレーターがシャフトLのクランクOを操作すると、平歯車Nが平歯車Iと噛み合って車両を前進させます。ステアリングホイールC は、レバーEと連動して足で操作します。

それは問題ありません。ただし、製図技師が乗り手に与えたような脚を操縦目的のみに使用するのは残酷に思えます。

294

アイオワ州出身のESバーバンク。ベロシペード。特許番号352,989。1886年11月23日取得。
295

バーバンク仕様。
このように自転車に駆動輪と噛み合う円形の軌道を設けることで、この軌道は事実上自転車またはベロシペードの駆動輪を形成し、ベロシペードの駆動輪に比べて直径が非常に大きいため、荒れた路面や不整地でも激しい衝撃や揺れがなく、乗り手に不快感を与えることなく走行できます。また、障害物に遭遇した際にベロシペードが転倒するのを防ぎ、乗り手が「横転」するのを防ぎます。

「機械が石やその他の障害物に遭遇すると、フレームMはスプリングL′の圧力に逆らって後方に移動し、車輪Bとライダーが対応する距離だけ円形トラックの中心を越えて前方に移動します。これにより、ライダーの体重を利用して円形トラックが障害物を乗り越えることができるようになります。」

この特許は、大きな車輪のアイデアの好例です。例えば、スプリングL′は、外輪が障害物に衝突した際に、内側の機械とライダーが一体となって前方に揺動し、防振装置やモーメントスプリングとして機能するなど、優れた機能を備えています。クランク付きの小さな内輪は機械の速度を低下させるかもしれませんが、外観は独特だと思います。

296

CAウィリアムソン。自転車用サドル。特許番号364,075。1887年5月31日特許取得。
297

「自転車のシートの背もたれやレストとして私が提供した利点は、このマシンのユーザーならすぐに理解できるでしょう。

「図のようにシートの上にレストを折り畳む代わりに、必要に応じてシートの後ろに折り畳めるように配置することもできます。

「私は、様々な形状の座席にヒンジ付きの背もたれが備えられていることを認識しており、広義には、ヒンジ付きの背もたれを備えた座席を主張するものではありません。

「私は自分の発明だと主張する――

「自転車のフレームと通常のサドルとの組み合わせにおいて、一端がサドルの下のフレームに固定され、サドルの後ろで上方に伸びるアームと、サドルの後ろに位置し、サドルの上部の上方でアームとヒンジ接続された背もたれとを備え、実質的に記載されたとおりに折り畳めるようになっている。

「キャサリン・A・ウィリアムソン」

ウィリアムソンさんの免責事項は誤りです。自転車のサドルに背もたれを付けた人は今まで誰もいなかったと思います。

上記の要約の最初の行で、印刷担当者が「dis」（利点の前にある）を省略した可能性もある。しかし、女性たちに失礼なことを言って、あまり厳しく批判してはならない。もしかしたら、女性が先頭に座れるローバーズで発明が実現するかもしれない。

298

セントルイスのC.E.デュリエ。自転車。第364,231号。1887年6月7日特許取得。
299

DURYEA 仕様。
「この改良は、自転車のハンドル、ペダル、そしてヘッドに一部関係しています。

この形状のハンドルバーの利点は、ライダーが通常のように大車輪の後方から乗車でき、大車輪の後方または前方から降りることができることです。また、ハンドルを上方に引くことで車輪を前進させることもできます。

「スポーク、ハブ、リムの構造については、私が別途特許出願する予定であるため、本件では特許請求しません。

「私はこれまでハンドルバーが角度をつけられていたことは知っていますが、後方、外側、上方に伸びている例は知りません。」

このハンドルバーのアイデアは、昔のオーディナリーに乗っていたライダーたちにも何度も思い浮かんだものだ。前乗りで頭を下げれば、多くの深刻な転倒事故を防げたはずだ。しかし、重量と複雑さが欠点だ。

300

EG Latta、ニューヨーク州フレンドシップの自転車。特許番号378,253。1888年2月21日取得。
301

LATTA仕様。
「本発明の目的は、安全で、強固で、保守性が高く、現在使用されている機械よりも簡単に操縦できる機械を提供することであり、また、使用する必要がないときには折りたたむことができるように機械を構成し、保管場所をほとんど必要とせず、輸送を容易にすることです。

通常の自転車では、転倒の危険を感じた場合、転倒しやすい方向にハンドルを切るのが一般的です。私が改良した自転車では、ハンドルを切るとサドルが転倒しそうな方向と反対方向に揺れます。これにより、ハンドルピボットをほとんど動かすことなくバランスを取り戻し、通常の自転車よりも容易に直進することができます。

これはラッタ氏が毎週取得している特許の一つであり、近年の後輪駆動車の繊細な操舵特性を克服するために現在行われている多くの取り組みの一例です。この発明は、前の章で述べた「ロティギーサーシステム」の目的にも合致するものです。

302

ニューヨークのパット・ギャラガー氏がフライホイール付きの三輪車を発明。

操作と誘導を容易にするために設計された三輪車がここに図示されており、ニューヨーク市東42番地145番地のパトリック・ギャラガー氏によって特許取得されています。軽量ながら強固な鉄製のフレームを備え、フレームの支柱に調整可能な軸で連結されたアームに取り付けられたクランクハンドルによって駆動されます。クランクハンドルの一方の端にはスプロケットホイールが取り付けられており、このスプロケットホイールは駆動輪の車軸に取り付けられたスプロケットホイールとエンドレスチェーンで接続されています。一方、クランクハンドルのもう一方の端には、機械の動きを安定させるための2つのフライホイールが取り付けられています。そのため、高い運動量が得られた後、ほとんど力を入れずに走行できます。

303

RJ スポルディング。飛行機械。No. 398,984。1889年3月5日特許取得。
304

カディスとホイーリング プランク ロード。
305

アメリカのボーンシェイカー、1869年。
こうした作品によって、一時的に世間の注目を集めようと目論む冒険的な犯人の肖像を、読者に提示することはよくあることです。そのため、読者の中には、そうした期待を抱いて書籍を購入する人がひょっとするといるかもしれません。そして、そうした習慣が定着していなかった場合、失望する人もいるかもしれません。そこで今回、筆者は所持品を整理し、「当時ほど新しくはないものの」写真家の技量を示す好例となる写真を公開しました。この写真は、1868年から69年にかけて自ら製作したオリジナルのベロシペードに乗った、この希望に満ちた初心者を写したものです。この機械は、オハイオ州で製造された最も初期の単線クランク式機械であり、アメリカ合衆国でも初期のものの一つです。

ここに添付した複製を見ると、残念ながら、ライダーはマシンほど急速に進歩していないことがわかります。

転写者のメモ:
明らかな誤植は黙って修正されています。
*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 サイクリング アート、エネルギー、ロコモーションの終了 ***
《完》

　ケチャップの語源が不明なのだという冒頭の解説には、びっくらこきましただよ。
　またそれにも増して、現代風のケチャップの前には「発酵トマト」というものが流通していた史実に、興味津々たらざるをえません。

　原題は『Ketchup: Methods of Manufacture; Microscopic Examination』、著者は A. W. Bitting and K. G. Bitting です。

　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに深謝いたします！
　図版は省略しています。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 ケチャップの開始: 製造方法、顕微鏡検査 ***

ケチャップ
製造方法
AW BITTING
顕微鏡検査
KGビット
インディアナ州ラファイエット
マーフィー・ビビンズ社プレス
1915
ケチャップの製造に関するいくつかの事実と、その検査方法についてのこの簡潔な説明は、製造業者の皆様からいただいた多くのご厚意への感謝の意を表して提供いたします。本文では、主題の許す限り専門用語を極力避け、観察と実験の結果については、詳細や表ではなく、直接的な記述で示しました。

製造方法については目新しいことは何も提示されていないが、健全な果実の使用、衛生的な方法、そして滅菌という原則は繰り返し述べられている。検査方法に関する立場は目新しいものではないが、この作業段階に関して製造業者に何らかの情報を提供することが適切であると考えられる。

ケチャップ
ケチャップは、調味料として、あるいは他の食品に風味を添えるために使われるスパイスソースです。トマト、ブドウ、カラント、マッシュルーム、クルミなどのベースとなる材料から、その独特の名前が付けられています。

ケチャップ、キャッチアップ、ケチャップという言葉は、スパイスの効いたソース全般を指す言葉として使われており、個人の好み以外に、どれが使われるかという明確な理由はないように思われます。辞書によって語源は様々ですが、ケチャップという語が他の語よりも広く使われてきたこと、そしてその語源の由来から見て、ケチャップという語が使われる理由の方がより明確であるように思われます。マレー[1]は、ケチャップの語源は中国語のアモイ方言で、 koechiapまたはke-tsiapであり、これは魚や貝の塩漬けを意味するとしている。また、原語とされているマレー語のkechapは中国語由来かもしれないが、一部の日本語辞書でkitjapとされている単語は日本語ではあり得ない単語であり、ジャワ語の誤りである可能性があると述べている。一部の辞書でcatchupとされている用語は、最初の音節ketchがcatchの口語形であるという仮定に基づいているようだ。多くの製造業者はcatsupという単語を使用しているが、この綴りには語源的な根拠がないと思われる。筆者が発見した「ケチャップ」という用語が、他の二つの用語とは区別して特別な意味を持つものとして最も古く用いられたのは、イギリス人医師キッチナーによる『料理人の予言』である。この本には、「ケチャップ」を半分の量に減らすように指示されており、「そうすれば、ダブル・キャット・サップ、あるいはドッグ・サップと呼ぶことができる」と記されている。この本の初版は1817年にイギリスで出版された。

1 . マレー、JAH 新英語辞典。

トマトケチャップの製造
この種の製品は、使用するスパイス、塩、砂糖、酢の種類や量によって風味が大きく異なり、また、ベースの濃度や粉砕の細かさによって粘度も大きく異なるのは当然のことです。自家製ケチャップのレシピの多くは、スパイスを多めに使い、長時間煮込むことで、かなり濃厚なコクのある仕上がりになります。こうした工夫により保存性は高まりますが、製品の色は濃くなります。

ケチャップの大規模な商業生産は比較的最近になって発展したもので、そのほとんどがトマトを原料とするものに限られています。現在最もよく知られている種類のケチャップは1890年以前にはほとんど作られていませんでした。なぜなら、ほとんどのケチャップは自然発酵法、すなわちトマトの果肉を自然発酵させ、固形分をストックとして使う方法で作られていたからです。この方法は、規模は縮小しつつも1908年まで続けられ、その年に事実上禁止されました。1890年頃から、ケチャップは新鮮な果肉と樽ストックから発酵させずに作られるようになり、保存料の使用によって発酵が防がれました。この方法は現在でも使われています。保存料不使用のケチャップが初めて本格的に製造されたのは1908年頃ですが、それ以前にもいくつかの会社が製造しており、その先駆者はニュージャージー州シュルーズベリーのECハザード社であると考えられます。

缶詰や食品の雑誌でケチャップが取り上げられていることを見ると、ケチャップは製造が難しい製品、あるいは非常に重要な製品だと結論づけられるかもしれません。実際にはケチャップは非常に簡単に製造できるのですが、一部の製造業者が注意深い使用の必要性をまだ理解していないか、品質に疑問のある材料を使い続けているため、食品分野においてケチャップが不当に重要な位置を占めてしまっています。

ケチャップは家庭で非常に簡単な道具で作られます。必要なのは、果肉を砕いて濾すためのザルか篩、そして調理用の銅製、磁器製、または土製の釜だけです。トマトをスパイス、砂糖、酢などと一緒に煮込む作業は、通常、コクが出てくるまでゆっくりと行います。その結果、色は濃くなりますが、容器に入れる際に製品の無菌性を保ち、開封後の品質維持にも役立ちます。工場では、見た目だけでなく味覚も満足させる商品を作るために、多くの改良が必要です。一般的な、色が濃く、粗い、自家製のケチャップは、現代の業務用厨房で作られた商品と並んで食料品店のカウンターで売ることはできません。選別台、洗浄機、湯せん機、果肉除去用のサイクロン、蒸気ジャケット釜、調理用のコイル付きタンクまたは真空鍋、仕上げ機、瓶洗浄機、充填機など、すべてが必要です。果肉を機械やタンクから別のタンクへ運ぶパイプは、果汁が鉄などの変色の原因となる物質と接触するのを防ぐため、ホーロー、青銅、錫メッキ、または銀メッキが施されていなければなりません。作業は迅速に行われ、蒸煮は可能な限り短時間で行われるため、鮮やかな色と滑らかな食感が得られます。

トマトの原料は、工場の近くで栽培された、健全で完熟した丸ごとのトマトです。収穫後すぐに、また傷みを最小限に抑えて出荷できるよう、工場の近くで栽培されたものが理想的です。トマトは、完熟した最高の状態で収穫する必要があります。色づき始めたばかりの果実を収穫し、1～2日置いて色づかせた果実は、完熟した果実のような豊かな風味はありませんが、より乱暴な取り扱いにも耐えます。緑色の果実は色が薄く、熟しすぎた果実は取り扱い中に傷つき、腐敗しやすくなります。トマトは、収穫後24時間以内に製造工程を終える必要があります。度重なる実験により、果物や野菜を迅速に取り扱うことが缶詰製造において最良の結果をもたらすことが実証されており、ケチャップに使用するトマトも例外ではありません。

使用するトマトの品種は重要です。トマトの固形分は 5.5% 未満から約 8.75% まで、可溶性固形分は 3.5% 未満から約 6.5% まで、糖度は約 2.25% から 4.25% まで、酸度は 0.3% から 0.6% まで変化します。色は、ほぼクリームのような白から非常に濃い赤まで、黄色や紫色のバリエーションがあります。製品の均一性を得る唯一の方法は、良質な品種を 1 つ選び、他の品種は捨てることです。好ましいのは、中くらいの大きさで、硬く、ほどよい酸味のある、澄んだ赤色の滑らかなトマトです。赤、黄色、または紫色に関しては、色は「表面の濃さ」に過ぎないかもしれませんが、経験上、澄んだ赤色の品種は、黄色や紫色よりも色が良く、より長持ちすることが分かっています。中くらいの大きさで滑らかなトマトは、汚れがつきにくく、ひび割れが少なく、一般的に茎まで均一に熟すため、好まれます。酸味の強いトマトは風味が増し、完成品に酢をあまり加える必要がありません。トマトの果肉部分はボディ感を与えますが、種子の周りの果肉は独特の風味を与えます。

畑でのトマトの収穫は、果実が最良の状態で収穫できるよう、短い間隔で行うべきです。収穫間隔が広すぎると、色づいているだけで完全に熟していない果実を収穫してしまう傾向があり、また、一部の果実は残されて熟しすぎてしまうこともあります。どちらの場合も、生産者は選別費用の増加、高品質の製品を作るための未熟果実の保管、そして熟しすぎた果実の潰しや潰しによる廃棄物の発生など、不利益を被ることになります。茎は重量を増加させ、製品にある程度ダメージを与える可能性があるため、畑に残しておくべきです。

取り扱いは浅い木箱で行うべきです。木箱の端には丈夫な留め具が付いており、果物に触れることなく重ねて置くことができます。また、かなり長い場合は仕切りを設けてください。留め具は、数時間以上積み重ねる必要がある場合に通気性を確保します。果物が3～4段以上重ならないように深さを確保する必要があります。深い箱や円錐形のバスケットは運搬には適しておらず、収穫後数時間以内に畑から直接荷車で配送できる場合を除いて使用すべきではありません。バスケットを積んだ車や荷船が工場に到着する頃には、多少なりとも果物の状態が悪かったりすることがよくあります。1つのバスケットを2～3つのバスケットの端に重ねて積み重ねると、必ず上部の果物がいくつか切れてしまいます。また、積み上げ中の移動によって他の果物が徐々に底の円錐形に沈み込み、詰まってしまいます。そのため、1日以上積み重ねておくと果汁が失われ、カビが生え、感染した果物が健全な果物にまで混入することになります。この取り扱い方法による実際の損失は未だ確定していませんが、一般的に考えられているよりもはるかに大きいことは間違いありません。筆者の考えでは、損失は10%前後です。これは、箱とバスケットの輸送費と取り扱い費用の差額よりもはるかに大きいことは間違いありません。バスケットや箱はシーズン中に多かれ少なかれカビに侵され、それが果物にも広がります。果物を保管する時間が長くなるほど、果物がきつくくっつくほど、あるいはひび割れが大きくなるほど、汚染は増大します。浅い木箱の方がより優れた保護効果が得られます。

トマトが工場に到着したら、良質の果実は重量で購入されるべきです。箱や籠での購入は時代遅れであり、買い手・売り手双方にとって満足のいくものではありません。最近の連邦正味重量法では、籠や木箱での購入は、州間輸送の場合、各コンテナに正確な重量または寸法を表示しなければなりません。これは一部の州でも同様です。工場では、一般的な検査以上のことは必要ないはずです。完熟した果実を1トンあたり10ドルで購入する契約は、納品時に選別作業、未熟果実の保管、不良果実の廃棄が必要となるため、10ドルに加えて、追加の人件費と使用に適した状態にするための損失も考慮する必要があります。

トマトを製造前に工場でしばらく保管する必要がある場合は、空気の循環を確保するために、木箱を段状に積み重ね、各段の間に30センチ以上の間隔をあける必要があります。トマトをブロック状に積み重ねると、カビが繁殖するのに最適です。この簡単な予防措置を怠ったために、毎年大量のトマトが失われていることは間違いありません。最近、インディアナ州パオリのEWグロブナー氏によって、水中保管法が考案されました。これは、500ブッシェル以上収容可能な大型タンクを使用し、トマトを入荷次第、冷水に浸し、使用できるまで保管する方法です。この方法は、トマトの皮は実質的に水を通さないという理論と、カビは成長に空気を必要とするため、水中に浸すことでカビの活動が弱まるという理論に基づいています。

これらのタンクは、砂や土砂を受け止めるための仮底構造になっており、新鮮な水を供給し、トマトを自動的にコンベア上に送り込むためのジェット噴射装置が備え付けられています。第一印象では、トマトがかなり汚れた水に浸かっているように見えますが、テストの結果、トマトはほとんど、あるいは全く水を吸収していないことが分かりました。また、各段階の検査では、通常の方法よりもきれいに洗浄されていることが示されています。この研究はまだ十分には進んでおらず、結論を出すことも、その限界を示すこともできません。

工場の環境を再現し、短期間の空気保存と水中保存を比較した実験では、後者の方が明らかに有利でした。24～48時間水中保存した場合、空気保存に比べて変化がはるかに少なく、さらに、トマトは汚れ、砂、カビからより洗い流され、水噴霧下では腐敗がより抑制されるという利点もありました。トマトのロットによっては80時間も保存できたものもありますが、これはお勧めできません。水中で腐敗が起こった場合、それは屋外で腐敗した場合とは異なり、はるかに不快な臭いを放ちます。

工場でトマトが混在した状態、つまり緑がかった状態、熟した状態、熟しすぎた状態など、不完全な状態で受け入れられる場合、まず選別ベルトに通す必要があります。できれば、果実のあらゆる面を検査員の目の前に向けるベルトが望ましいです。緑色の果実は別の箱に入れて熟成させ、不適な果実は廃棄します。緑色の果実が受け入れられない場合は、洗浄後に検査を行う方が効果的です。いずれにせよ、果実はテーブル上をゆっくりと、一段ずつ積み重ねて通過させる必要があります。トマトがベルト上に二段、三段に積み重なったり、目が疲れてどれも同じような見た目になるほどの速度で通過したりすると、検査は不十分です。このような場合、ゆっくりと移動するベルトの数を増やし、各ベルトで作業する人員を少なくすることで、より良い結果が得られます。手作業による選別は不可欠であり、トマト缶詰よりもはるかに重要です。缶詰では不良品は切り取られますが、パルプやケチャップを作る際に完全に選別できる機械はまだ開発されていません。

検査におけるもう一つのポイントは、茎の除去です。これは収穫者の義務であるにもかかわらず、しばしば見落とされがちです。ケチャップを最も鮮やかできれいな色に仕上げるには、茎を除去することが効果的です。さらに、トマトが砂地で栽培されている場合、茎の周りに砂が付着して、かなりの量の砂利が付着している可能性があります。風味を良くするために、茎を残しておくメーカーもあります。

洗浄。
パルプやケチャップの製造において、洗浄は清浄な製品を得るために最も重要な機械工程です。ほとんどの工場で弱点となっていますが、幸いなことに最も容易に改善できる部分でもあります。理想的な洗浄機とは、まずトマトをタンクに投入し、十分な時間浸して汚れを落とし、その後、すべての部品に強力な圧力で徹底的にスプレーをかけるものです。しかし、ほとんどの洗浄機はこれらの要件を満たしていません。多くの場合、トマトは水に浸されなかったり、水に浸してからすぐに出たりするため、濡れて白くなるだけで、きれいにはなりません。その後、数回のクロススプレーの下を通過しますが、各スプレーは幅1インチ程度しか噴射せず、スプレー全体は6インチを超える範囲に作用せず、上方からのみ噴射されます。機械の中には、実際には1～2秒しか果物にスプレーしないものもあります。場合によっては、機械のせいというよりも、所有者が速度を出し過ぎたり、過負荷をかけたりしているせいで、機械の故障であることが多いのです。ほとんどの機械は十分な量の水を使用しますが、十分な圧力をかけておらず、十分な面積にも達していません。現在使用されている最も優れた洗浄機の一つは、桃から灰汁と皮を取り除くのに使われる円筒形の洗浄機を少し改良したものです。直径約2フィート、長さ12フィートの円筒形で、特殊な波形鋼板で作られています。波形は、建築や外壁に使用される通常のプレス加工された金属よりも鋭く、さらに頻繁に穴が開けられています。この円筒はわずかに傾斜した上に設置されています。トマトは一方の端から投入され、回転運動によってもう一方の端から排出されます。波形の効果により、トマトは移動中に何度も回転し、滑り落ちを防ぎます。全長に渡ってスプレーパイプが通されており、適切なノズルを取り付けることで、トマトは徹底的な洗浄を確実に受けます。実際のスプレーの長さは、現在使用されている多くの機械の6倍から20倍です。水圧は1平方インチあたり60ポンド以上、微細な穿孔やノズルを使用する場合は100ポンド以上が望ましい。ほとんどの場合、補助ポンプで自然圧力を増強する必要がある。強い圧力の原理は、ノズルのないホースで床を洗浄する場合と、ノズルと強い圧力のあるホースで洗浄する場合に見られる。前者では洗浄効果はないが、後者では洗浄効果があり、しかも少ない水量で洗浄できる。前述の洗浄機は、処理が粗すぎるため、缶詰用のトマトには強すぎる。トマトが柔らかくなったり、ひどく割れたりすると、かなりの損失が生じるが、ケチャップに使用できる材料にはならない。強力な噴射は、付着したカビや軟腐病菌も除去する。十分に優れた洗浄機は、検査官の作業の約10分の9をこなしてくれる。昨シーズン、東部でこの洗浄機にいくつかの改良が行われた。機械は大型化され、しかし、小型洗濯機をもっとたくさん使えば、より良い結果が得られるでしょう。また、洗濯機の中には、故障ではなく、回転数が高すぎるために効果がないものもありました。

洗浄の強さは、完成品に必ず表れます。缶詰用のトマトは洗浄が不十分な場合が多いため、切り落としから作られたケチャップに比較的多くの微生物が見られるのは、ある程度このためです。

パルピング。
トマトを洗った後、次の 3 つの方法のいずれかで果肉にすることができます。生のトマトを直接グラインダーに通してサイクロンにかける方法、トマトを沸騰器に通してサイクロンにかける方法、トマトをジャケット付きの釜またはタンクに入れて柔らかくなるまで煮てからサイクロンに通す方法です。これらの方法によって得られる製品には違いがあります。最初の方法では、硬い部分が切断または引き裂かれるため、より多くの部分がふるいを通過できるので、いくぶん収量が多くなります。色は一般に濃く、黄色というよりは紫色に傾きます。ただし、光にさらされると色はそれほどよく保たれません。果肉は泡立ちやすく、上部で赤い色素が顕著に分離します。生の果肉は、タンクに入れてから約 15 ～ 20 分後に、下部の透明な層と上部の固形物に分離し始めます。これは固形物に混入した空気と、おそらくは比重差によるもので、よく言われるように発酵によるものではありません。このようなパルプは、茹でた果物から作られたパルプよりも変化が早く起こります。

2番目と3番目の方法に大きな違いはなく、どちらの場合も目的は同じです。長い熱湯加熱器を使用すれば、皮が剥がれ、組織が柔らかくなるため、緑色の部分、硬い芯、または黒腐れから簡単に分離できます。茎の色素が吸収されてケチャップが変色することはありません。熱湯加熱では、タンクで果物を調理する場合よりも損失は大きくなりますが、硬い物質や異物の混入が少ないという利点があります。効果的な熱湯加熱器は、缶詰で使用するものよりもはるかに長く使用するか、より多くの蒸気を使用する必要があります。トマトは約180°F（75℃）まで加熱する必要があります。2つの方法のどちらにも選択肢はありますが、熱湯加熱器を使用する方が好まれます。どちらも生の果実をすりつぶすよりも優れています。この方法で作られた果肉はゆっくりと分離し、かなり長い間（3～4時間）微生物の増殖は見られません。調理時に色素の分離が少なくなり、顕微鏡で見ると組織がきれいに見えます。

パルプ製造においては、サイクロンのパドルをスクリーンから遠ざけ、ジュースを粉砕ではなく遠心力で通過させることが重要です。遠ざけることで、緑色の塊、芯、そして褐色カビによって硬化した組織が端まで運ばれ、完成したパルプの黒い斑点が少なくなり、顕微鏡で観察した際の外観が向上します。

パルプはサイクロンから直ちに調理釜へ送り、次の作業を直ちに開始する必要があります。調理容量が大きい場合は貯蔵タンクは不要であり、ほとんどの場合、役に立つどころかトラブルの原因となります。バッチを取り出したらすぐにサンプルを採取し、比重を測定して、均一な濃度の完成品を得るために適切な量を使用する必要があります。500ガロンのパルプで通常の完成バッチが得られると仮定すると、トマトが水分を多く含む場合は、濃縮して同じ結果を得るには550ガロン以上のパルプが必要になる場合があります。これは比重から簡単に計算できるため、十分に均一な結果が得られます。また、酢の添加量を適宜調整できるように、サンプルの酸度を毎日1～2回テストする必要があります。パルプの濃度は、その状態と必要な肉質の重量に応じて40～60％の範囲で変化します。

料理。
調理は銅ジャケット釜、ガラスライニング金属釜、またはコイルで加熱される木製タンクで行われます。ガラスライニングタンクは、パルプと接触する金属が極めて少なく、木製タンクよりも清潔に保たれるという利点があります。調理器具としての銅の適性については疑問が提起されてきましたが、明確な反対意見は出ていません。真空パンはパルプの濃縮に使用され始めていますが、ケチャップの最終製品の製造にはほとんど使用されていません。ジャケット釜はほとんどの製造業者で使用されていますが、タンクとコイルの組み合わせは、より経済的なため、大量生産を希望する製造業者によって採用されています。蒸気と自動トラップを適切に制御することで、釜やコイルの焦げ付きがほとんど発生しないため、撹拌機はもはや使用されていません。開放型タンクまたは釜の効率は、釜の背面と上部のすぐ上から強力な排気または吸引を行うことで向上します。やかんの上部を横切る空気の速い流れが蒸気を運び去り、加熱時間を 10 ～ 20 パーセント短縮します。

真空パンを使えば、パルプを開放釜で煮詰める場合の約4分の1の時間で煮詰めることができ、色と風味も大幅に保たれます。真空パンは短時間で煮詰める場合に使用し、仕上げは開放釜で十分な加熱時間をかけ、スパイスの風味付けと殺菌を行うことが可能です。こうした方法には、まだ開発されていない可能性があります。

ケチャップの煮込み時間は、使用する器具と完成品の粘度によって異なります。良質のケトルやコイルを使い、十分な蒸気供給があれば、35分から45分で煮込みが完了するはずです。この時間であれば、スパイスから最も望ましい風味を引き出すのに十分な時間であり、変色を引き起こすほど長く煮込む必要もありません。

調味料。
スパイスの選択は、求める風味によって完全に異なります。シナモン、カシア、クローブ、オールスパイス、メース、コショウ、パプリカ、カイエンペッパー、マスタード、ショウガ、コリアンダー、ベイリーフ、キャラウェイ、セロリシードなど、様々なレシピに含まれています。ベースの風味を最大限に保つために、スパイスを控えめに使うメーカーもあれば、保存料として作用するという誤った考えから、極端にスパイスを加えるメーカーもあります。使用量は、求める風味によって決定されるべきであり、他の要素は考慮する必要はありません。スパイスはホール、粉末、あるいは酢酸またはオイル抽出物として使用できます。高級品を製造するほとんどのメーカーは、ホールスパイスを好みます。ホールスパイスはより高価ですが、抽出物とは異なる風味を与えます。スパイスはバッチごとに計量され、袋に縛られるか、金網バスケットに入れて調理中に鍋に吊るされます。独特の風味を出すために、大量のスパイスを使い、10分から12分だけ煮込む人もいます。しかし、短時間で抽出される香料はごくわずかであるため、非常に高価です。ホールスパイスの使用に対する大きな反対意見の一つは、ケチャップの色が濃くなり、瓶の口も変色する可能性があることです。そのため、特に黒コショウとオールスパイスは使用せず、ホールスパイスの代わりにクローブオイルを部分的に使用しています。スパイスの等級も影響し、安価なストックは鮮やかで清潔な製品には適していません。黒コショウの代わりに、少量のカイエンペッパーを挽いて使用します。

一部のスパイスの酢酸抽出物はある程度使用されていますが、独特の強い風味があり、好ましくありません。オイル抽出物は、ドラッグストアで見かけるような風味を与えるため、ごく限られた範囲でしか使用できません。

スパイスをほぼ完全に抽出する方法の一つは、ケチャップの季節が始まる数週間前に、スパイスを適切な割合で酢に入れ、その後、各バッチに適切な割合でスパイス入り酢を加えることです。この方法は、調理した場合とは異なる結果となるため、一級品にはお勧めできません。

通常の製造工程におけるスパイスの無駄は、インディアナ州保健局研究所のH・E・ビショップ氏による研究によって示されています。彼は、ケチャップの製造において、30分間煮沸した場合、カシアオイルはわずか27.8%、クローブオイルは11.5%、オールスパイスオイルは33.3%しか抽出されないことを発見しました。（未発表報告）

ハンガリー産パプリカ、またはスイートパプリカは、スパイスとして宣伝されていますが、着色料として使用されています。これは、カイエンペッパーの原料となるカプシカム属の一種、カプシカム・アヌームのマイルドな変種です。製造業者に供給される品種は、通常のパプリカよりも赤色が濃く、辛味がはるかに少ないです。このパプリカは、鮮やかな果実、乾燥粉末、またはオイル漬けの状態で入手できます。後者の場合、カプシシンの一部が除去され、オイルが色を定着させるため、品質の低い原料となると言われています。オイルは赤みがかった黄色で、多数の小球と不規則な塊がカイエンペッパーと区別されます。輸入業者の主張である「ケチャップに色を付け、辛味を大幅に増すことなく、通常の材料として法律の範囲内である」という主張を満たしています。同じ風味を得るために、通常のパプリカの約16倍の量が必要です。必要な割合とコストを考えると、その真の用途に疑問の余地はほとんどありません。濁った色に見えるところを赤色にすることで、通常の観察では見劣りする部分を隠蔽します。色は持続性がなく、顕微鏡で容易に確認できます。

玉ねぎとニンニクは様々な量で加えられ、調理中ずっと混ぜておく場合と入れない場合があります。調理時間の長さによって風味にかなりの差が出てきます。唐辛子はホットケチャップやカクテルにも使われます。

ほぼ全てのケチャップには酢が加えられています。かつてはトマトの発酵によって酸味が生まれ、その酸味は主に乳酸だったと考えられます。そのため、風味が異なり、あまり好ましいものではありませんでした。良質のサイダー酢、穀物酢、またはモルト酢も使用できます。ほとんどの製造業者は、必要な量が少なく、濃度を損なわないため、酸度10%の穀物酢を好んで使用しています。しかし、本物の風味を求めるなら、これは必ずしも最適ではありません。最近では、酢の代わりに氷酢酸が使用されるようになりましたが、これは決して容認できるものではなく、廃止すべきです。クエン酸を加える人もいます。酢は通常、仕込みの終わり近くに加えます。そうでないと、酢が釜をある程度侵食し、沸騰中に一部が蒸発してしまうからです。酢をパルプに加え、それぞれ 20 分と 40 分で重量の 50% まで蒸発させる実験では、前者の場合、加えた酸度は総蒸発量とほぼ同じ割合で減少しましたが、後者の場合、酸は水分ほど急速に蒸発しませんでした。これはシェフの見解とは一致しません。シェフのほとんどは、実質的にすべての酢が蒸発すると信じているようです。酸性媒体で煮沸することによる殺菌効果を得るには、調理時間の終了の少なくとも 5 分から 10 分前に酢を加えることをお勧めします。自家製ケチャップでは、酢は通常、調理の最初または開始時に加えられ、製品の殺菌に役立ちます。なぜなら、煮沸だけでは殺菌できない場合がありますが、酸の存在下で煮沸すると殺菌できるからです。

ケチャップに油は必須ではありません。泡立ちを防ぐために少量の油が使用されることはよくありますが、大量の油の使用は望ましくありません。

砂糖は、好みの風味を出すために加えられます。酸味が強いほど（天然のものでも酢を加えても）、必要な砂糖の量も多くなります。高級ケチャップにはグラニュー糖のみが使われますが、安価なケチャップにはソフトシュガーやグルコースが使用される場合もあります。ただし、グルコースを使用する場合は、ラベルにその旨を明記する必要があります。砂糖は通常、調理が半分ほど終わった時に加えます。砂糖と酢を別の鍋で温め、熱いうちに加えると、調理の妨げを防ぎ、鍋や釜へのこびりつきを軽減できるという利点があります。

塩は少量使用され、調理プロセスの終わり近くに添加されます。

生地を厚くしたり重くしたりする目的で、小麦粉や澱粉をいかなる量であれ使用することは、当然ながら偽和とみなされます。これは、カボチャやリンゴといった外国産の果肉にも当てはまります。

ケチャップの密度は通常、シェフの判断に委ねられており、おたまから注ぐ際の見た目で判断されます。パルプの場合と同様に、重量を測ることで簡単に検査できますが、この場合、各メーカーは独自の基準を定める必要があります。比重が1.090のケチャップはサラサラになりがちです。適切な濃度は通常、1.120～1.140程度です。

調理が完了するとすぐに、ケチャップは仕上げ機にかけられ、トマトの固い粒子やスパイスのかけらなどを取り除き、非常に細かい粒子に砕くことで滑らかさが与えられます。仕上げ機には、振盪篩機と擦過機の2種類があります。振盪篩機は、薄いケチャップに適しています。この仕上げ機で作られたケチャップは、顕微鏡で観察すると、組織細胞が完全に見え、破裂が少なく、破片やカビの繊維が最小限に抑えられ、最高の外観になります。篩機の欠点は、容量が小さく、廃棄物が比較的多いことです。擦過仕上げ機は非常に注意深く調整する必要があります。そうしないと、ほとんどすべての物質が非常に細かく粉砕された状態で通過してしまいます。組織の細胞は粉々に引き裂かれ、内容物が排出され、カビは数百の破片に砕かれ、ケチャップは粗悪な材料で作られたかのような外観になることがあります。仕上げ機は容量が大きく、軽い物でも重い物でも作業できますが、サイクロンと同様に、最後の1オンスまでも無理やりふるいに通そうとせず、慎重に取り扱う必要があります。

瓶詰め。
ボトルは必ず新品を使用し、使用前に十分にすすいでください。できれば熱湯で洗い流してください。新品のボトルは内部に固く付着した粒子がないため、きれいな水で十分です。滅菌を確実に行うには、後工程に頼る必要があります。

瓶詰めは可能な限り高温、約165～170°F（74～80℃）で行う必要があります。これより高い温度では、取り扱い時に火傷をする可能性が高くなり、また、冷却時にケチャップが収縮するため、コルクを詰めた後に瓶の口に余分な空間が残ってしまいます。一方、これより低い温度では、加工中の膨張によりキャップやコルクが過度に緩み、破損する恐れがあります。さらに、低温で作業する場合、低温殺菌において瓶の内容物を加熱するのに非常に長い時間がかかります。ケチャップは熱伝導率が非常に低く、重量が重いほど加熱時間は長くなります。

密閉にはコルクかシールが使われますが、シールの最近の改良により数年前に比べて安全性が大幅に向上しました。

処理。
ボトルを密封した後、無菌状態を保証するための処理を施す必要があります。この時間は、ハーフパイントの場合は約 50 分、パイントの場合は 1 時間 15 分です。つまり、ボトルの中心部分が 20 分間、華氏 190 度になるように十分な時間です。

多くの製造業者はこの工程を省略し、ボトルを洗浄し、その後約20分間加熱することで殺菌を行っています。この加熱は、多数の高温蒸気管を備えたチャンバーにボトルを通し、瓶詰め機で排出することで行われます。ケチャップの殺菌は製造工程で行われていると想定されており、ボトル内の熱によって、キャップやコルクから後日発生する可能性のある汚染を除去できます。この方法が安全かどうかは、酸度の高いケチャップ、またはボディの濃いケチャップを使うかどうかにかかっています。マイルドなケチャップや薄いケチャップの場合は、この手順は危険です。ボトルに入れている間は見た目は保存状態が良いように見えても、開封後すぐに腐敗してしまうことはよくあります。開封後の腐敗は、ほとんどの場合、製造時から存在していた菌が原因で、空気の存在さえあれば増殖を開始できるため、空気からの汚染によるものではありません。ケチャップは外部から侵入する微生物の増殖を抑制しますが、空気を遮断することで内部に存在しつつも抑制されている微生物は、時折増殖することがあります。筆者は1906年に保管したケチャップのサンプルを所有していますが、一見無菌のように見えますが、無菌条件下で開封したにもかかわらず、開封後数日以内に腐敗が始まります。その腐敗は、製造直後に観察される腐敗と全く同じです。これらの微生物がどれくらい生き続けるかは不明です。缶詰においては、加工せずに安全であるとみなされる食品はなく、ケチャップにも同じ原則が当てはまります。

処理は、オープンタンク、レトルト、醸造業界で使用されているような特別に作られた低温殺菌装置、および高温チャンバー内で実行できます。方法は重要ではありませんが、経済性の点ではかなりの違いがある可能性があります。

工場の手配。
ケチャップの製造は単純であり、作業を行う工場の設備は可能な限りコンパクトであるべきである。そうすれば、パルプを加熱した後、特に小規模工場では、ポンプで搬送するよりも重力によって様々な工程を連続的に行うことができるため有利である。配管は可能な限り短く、かつ直線的であるべきである。ボトルへの充填やコルク栓の締め付けなどを行う機械には、まだ改善の余地がある。独立したユニットとしては十分に機能しているが、ボトルを洗浄機に載せてからラベルを貼り、箱詰めの準備ができるまで、ボトルを自動で処理する何らかの方法を考案する必要がある。現在、トマトの木箱を選別ベルト上で回転させてから箱詰めの準備ができるまでの時間は、わずか2時間強である。さらなる改善は、時間の短縮よりもむしろ、手作業の削減につながるだろう。

上記の説明は、健全な原料から作られ、瓶詰めされる、発酵も保存料も使用していない非発酵ケチャップの製造に当てはまります。比較的、瓶詰め以外の包装で消費者に販売されるケチャップはごくわずかです。最初に製造したケチャップを瓶詰めすれば、人件費、燃料費、そして後から瓶詰めするよりも廃棄物が大幅に削減されます。また、バルクで保管して後で瓶詰めするよりも、色と粘度が優れています。したがって、できるだけ製造時に瓶詰めすることをお勧めします。ケチャップは水差し、ブリキ缶、樽などにバルクで詰めることもできますが、満足のいくものではありません。水差しは包装に適しておらず、ブリキ缶はホーローが溶けて穴が開くことがあります。樽は必ず色が悪く、風味も悪くなります。バルクケチャップに最適な容器は、ガロンガラス瓶です。

パルプストック。
最盛期には、トマトを全て直接ケチャップに加工するのは難しいかもしれません。その場合は、余剰分をパルプに加工します。最初の工程は既に説明したものと同じです。濃縮は、その後、ゆっくりと加熱して味付けすることで、ケチャップに加工した際に適切な濃度になるように行います。基準は定められていませんが、暫定的に比重1.035程度が提案されています。最終加熱時にさらに濃縮し、水を加えることもできますが、その場合、得られる製品は、より薄いパルプを使用した場合と同じ滑らかな濃度にはなりません。缶詰の節約のために濃厚なパルプが製造されますが、経験上、必ずしも節約につながるとは限りません。濃度が高いほど酸度が高くなり、エナメル質や金属を侵して苦味やピンホールの発生を引き起こす可能性があります。自社でパルプを製造する製造業者の中には、濃度を 1.030 ～ 1.033 にしているところもあります。この密度を得るには、200 ℉の水 500 グラムまたは 1000 グラムを入れる目盛り付きのフラスコを使用し、熱いパルプをその中に入れてすぐに重さを量ります。各フラスコには適切なカウンターポイズが必要です。また、グラム単位で重さを量れる感度の高い天秤が必要です。1000 グラムのフラスコを使用すると、比重はパルプの重量と同じになります。バルブ付き漏斗を使用すると、フラスコを水面まで満たし、30 秒以内に重さを量ることができます。冷たいパルプの場合も、同様のフラスコを使用しますが、60 ℉の目盛りが付いています。水を満たした後、フラスコをスリングにセットして数回振り、再び水面まで満たしてから重さを量ります。比重が1.037未満のパルプの場合、この方法はほぼ一致する結果が得られますが、濃度が高くなると誤差が急激に増加します。ケチャップにも同じ方法を適用できます。最近、WD Bigelow社は、銅製のフラスコを使用し、ハンドルを追加することで、サンプル採取時にフラスコをケトルに沈め、空気の混入を防ぐことができるように装置を改良しました。あらゆるサイズのフラスコの使用については、全米缶詰協会の会報第3号に記載されています。

比重法を用いても、標準化の問題は部分的にしか解決されません。1.035の果肉2つでも、シェフが「ボディ」と呼ぶものには大きな差があり、この要素を正確に測定したり表現したりする方法はありません。水切りによって作られた果肉は、同じボディでも重量が軽くなりますが、皮や芯から作られた果肉は、粗く、小さな薄片や塊に分離したように見えます。比重は可溶性固形分と密接な関係があり、果実全体の繊維に対する可溶性固形分の比率は一定ではなく、さらに水切りや切りくずの使用によって比率が変動するため、この方法では正確な基準が得られないことは明らかです。

パルプは、1 ガロンまたは 5 ガロンの缶にできるだけ熱いうちに詰め、すぐに密封する必要があります。一部の製造業者が採用している方法は、最初に缶を蒸気で処理し、次にパルプ内の熱を利用して殺菌する方法です。缶は熱いまま 40 分間放置した後、冷却します。もう 1 つの方法は、熱いままの缶を 1 ガロンの場合は約 20 分、5 ガロンの場合は約 40 分間放置した後、冷却することです。冷却は色と風味を保つために不可欠です。長時間の加熱は「スタック バーン」を引き起こし、茶色がかった色と苦味を生み出すからです。最高級のパルプは、熱が長時間保持されるため、樽に保存することができません。缶を保管する前に空気中で十分に冷却しないと、ガラス容器内でもスタック バーンが発生しますが、缶の場合ほど顕著な変化はありません。

切りくずから作られたパルプ。
トマトの缶詰におけるストックの損失は約40%に上ります。これは、非常に大きいもの、非常に小さいもの、しわが寄っていて経済的に皮をむけられないものなど、あらゆる種類のトマトを缶詰にしようとする非実務的な試み、無駄な皮むき方法、そして厚く重ねて取り扱うことで果実の水気を過剰に切りすぎてしまうことによるものです。この無駄の中には、栄養価が高く、適切に処理すればパルプやケチャップストックに加工できるものも数多く含まれています。これを実現するために、トマトは選別され、缶詰に最適な状態のものだけが皮むき機に送られるようにする必要があります。これらのトマトは、中くらいの大きさで、硬く、全体が均一に熟していて、しわのないものでなければなりません。このようなトマトは、最小限の費用と損失で皮をむくことができます。健全なトマトであっても、小さいもの、大きすぎるもの、しわが寄っているもの、または根元が緑色のものなどは、ホールトマトストックに使用できます。こうすることで、皮むきによる損失は少なくなり、廃棄する際に有利になります。皮むき台から出る切りくずを使用する場合は、通常の洗浄機では粗い土や粒子しか除去できず、特殊な状況や固く付着した物質を除去するには不十分であり、さらに、トマトが皮むき機に送られる前に腐敗物を除去する必要があるため、追加の洗浄を行うための措置を講じる必要があります。筆者は、100人、あるいはそれ以上の人数の皮むき作業員が、腐敗物を皮や芯から切り離すために立ち止まるのを見たことはありません。トマトの選別時に少数の作業員が切りくずを取り除く方が、その後のどの工程よりも効率的に作業できます。皮むき台からきれいな皮と芯が取り出せれば、「切りくずから」と適切にラベルを貼れば、パルプに加工して販売できます。このような廃棄物が良質な製品に適しているかどうかは、その取り扱い方法にかかっています。ほとんどの場合、適切な取り扱いがされていません。

皮と芯から作られたパルプは、全粒粉から作られたものとは異なります。繊維質が多く、多少の塊が残り、全粒粉のような滑らかなコシがありません。色も悪く、風味も多少異なる可能性があります。トマトの種子細胞と果肉部分の風味は異なります。それぞれの部分を別々に作ったパルプには顕著な違いがあり、種子細胞から作られたパルプは色は劣りますが、より特徴的なフルーツの風味があります。試験の結果、どちらの部分にも真のゼリー化力はありませんが、種子細胞から作られた部分は滑らかさを増し、固形物の粒子をまとめる性質があることが示されています。どちらだけでも一級のパルプにはなりません。

色。
自家製ケチャップは、調理環境の制約から長時間加熱する必要があるため、一般的にやや濃い赤みがかった色または茶色をしています。かつてはこれが好ましいと考えられ、古いレシピの中には、この色を再現するためにカラメルを使用するものもあります。現在では、ほとんどのメーカーが、きれいで透明な色、できれば鮮やかな赤色を目指しています。これは良質な果物を使用し、手早く処理することで実現できます。濁った茶色や黄色は、材料の質が悪いか、製造方法に欠陥があるのではないかと疑いの目を向けられます。

鮮やかな赤色の品種の必要性はすでに指摘されている。適切なストックがなければ、均一な品質の優れた製品を作ることができないからである。トマトは十分に完熟していなければならない。なぜなら、緑色の果実や茎があると明らかに味が鈍くなるからである。比色計によるテストでは、少量の緑色の物質を使用した場合でも、即座に味が鈍くなることがわかっている。組織が空気にさらされた後は、果物を速やかに取り扱うことも重要である。トマトは、他の果物と同様に、表面を切ったり露出したりすると茶色っぽくなる。これはリンゴやナシほど急速には起こらず、またそれほど顕著でもないが、確かに存在する。トマトがパルプに加工されるとき、すべての粒子がごく短時間、つまりわずかな変化を生じるのに十分な時間、空気にさらされる。この変化は生のストックからのパルプで最も顕著であり、十分に加熱されたもので最も少ない。当然のことながら、ホールストックから素早く作ったケチャップが最も良い色になり、次に缶詰トマト、缶詰パルプ、そして最後にトリミングストックから作ったケチャップが最も良い色になります。パルプを長時間高温に放置すると、煙突が焦げたように茶色くなります。樽パルプが使用されていた当時は、オークから抽出されたタンニンによるものと考えられていました。

果肉はいかなる段階でも鉄と接触させてはいけません。果物の酸と鉄が結合すると変色するからです。変色が起きる場合も、瓶の口の部分だけが変色するといった報告は少なく、果肉全体が均一に変色します。

すでに指摘されているように、ボトルの首の部分が黒ずんでいるのは、多くの場合、使用されているスパイスが原因です。ボトルをシェーカーに短時間入れておくと、スパイスの風味が全体に行き渡るようになります。

上部の黒ずみは、コルクから色素が抽出されたことが原因である場合があります。安価なコルクの変色を防ぐには、2%の酢酸にコルクを浸し、その後熱湯に浸してから乾燥させ、パラフィン処理を施すと効果的です。

ボトルネック部分の変色は、少量の空気の混入や、コルクやシールを通して入り込む可能性のある追加の空気によっても発生します。コルクまで中身が詰まったボトルは黒ずみが見られない場合もありますが、内容物とコルクの間に1インチ以上の隙間があるボトルは変色がほとんど見られません。一方、隙間が多いボトルは、はるかに顕著な変色が見られます。これはパルプとケチャップの両方に当てはまり、この場合、変色は表面から始まり、下に向かって進行します。特定の果物から作られた製品は、国内の他の地域で栽培された果物から作られた製品よりも変色が顕著です。

スパイスの項で示されているように、一部のケチャップのブランドではパプリカによって鮮やかな赤色が確保されています。

ボトルの底に見られる淡い色の輪は、通常、微生物やゴミによるもので、樽やトリミングストックパルプの使用を示唆しています。あるいは、製造工程後の変化によって生じたものである可能性もあります。砂と間違われることもあります。

品質を保つ。
ケチャップが商業的に成功するには、未開封の瓶の中で保存するだけでなく、開封後もそれなりの期間保存できる必要があります。缶詰業者なら誰でも、食品を密閉容器に入れ、加熱殺菌すれば、開封するまで保存できることを理解しています。瓶詰めのケチャップにも同じ原理が当てはまりますが、この費用と手間を省き、加熱処理に代わる方法を好む業者もいます。

開封後の保存性は、フルーツバター、ケチャップ、ジャム、ピクルスを作る際に家庭で行われるのと同じ原則、つまり十分な濃度と砂糖と酢の使用によって決まります。ケチャップは、酢を過剰に使用すれば本質的にピクルスのように保存できます。砂糖を過剰に使用すればジャムのように保存できます。また、酢と砂糖を適切な風味を出すのに十分な量だけ使用すれば、独特のソースのように十分に濃縮され、保存できます。リンゴジュースやサイダーは暖かい場所に放置するとすぐに腐ってしまいます。アップルソースも同様に、少しだけゆっくりと腐っていきます。しかし、ジュースとソースを一緒に煮詰めて、アップルバターと呼ばれる濃度、つまり状態になれば、非常によく保存できます。濃縮によって酸度、糖度、固形分が増加します。トマトケチャップを作る際、果物自体にはソースに必要な濃度で保存性を与えるのに十分な酸度と糖度がないので、酢と砂糖を加えてこれらを増強します。

スパイスの防腐剤としての効果についても、大きな議論が交わされてきました。実験により、スパイスを風味付けに必要な少量で使用した場合、その効果は実質的にゼロであることが決定的に実証されています。スパイスの有効成分は、1対500または600の割合で存在する場合にのみ効果を発揮しますが、ケチャップの場合はその割合はわずか1対数千です。同様に、食塩も効果を発揮するには量が少なすぎます。

マイルドケチャップの保存性は、ほとんどのメーカーが認識している以上に、殺菌処理に大きく左右されます。ボトルを開けていない間は、ほとんどどんなケチャップでも見た目は保存状態が良いように見せるのは簡単です。開封後の腐敗は、空気中の感染によると考えられてきたカビによるものがほとんどです。しかし実際には、ほとんどの場合、瓶の中で空気が不足していたために休眠状態にあった胞子が、好条件が整うとすぐに成長し始めることが原因です。空気中から瓶の中に落ちてきた胞子は、そのような培地上では発芽しない可能性がありますが、既に瓶の中に存在する胞子は発芽するでしょう。

市販ケチャップの特徴。
トマトケチャップは複雑で変化に富んだ製品ですが、その一般的な成分はかなり正確に判定できます。目視によって、色、粘度、ボディの滑らかさ、きめ細やかな仕上がり、分離しやすさ、異物の有無、そして発酵の程度など、様々な情報を得ることができます。香りと味は、使用されているスパイスの種類と量、そしてある程度は原料の性質を推測する手がかりとなります。しかし、多くの人にとって、香りと味だけで判断するのは、目で判断するほど容易ではありません。この二つの感覚の教育はこれまで軽視されてきたため、この方法で得られるであろう情報全てを得ることができていません。

比重、全固形分および可溶性固形分、糖分、食塩、全酸度および揮発酸度を示す化学分析は、使用されているストック（トマト、食塩、砂糖、酢）の種類をある程度特定するのに十分ですが、スパイスの種類については不明です。顕微鏡検査は、使用されている材料の状態や、製造前または製造後に分解が起こったかどうかを判断するのに役立ちます。これらの情報源から得られる事実は、市販のケチャップをかなり正確に分類することを可能にします。

保存料入りケチャップから非保存料入りケチャップへの移行以来、ケチャップの特性は顕微鏡的だけでなく、組成においても著しく変化しました。以前は、果肉の濃度が低く、砂糖の含有量が非常に少なく、酢も少量しか含まれていない、薄い液状のケチャップのブランドが非常に多く、品質よりも量を重視していました。顕微鏡的検査からも、製造前後で製品が頻繁に変化していることが分かりました。最近の検査では、ケチャップのボディが明らかに重くなり、砂糖と酢の使用量が増え、組織がより清潔になり、微生物の数が少なくなるなど、非常に顕著な改善が見られました。また、以前は保存料入りケチャップと非保存料入りケチャップの組成に顕著な差があったのに対し、現在は小さくなっています。

比較的最近の調査でケチャップに見られる変化は、保存料不使用のケチャップでは比重が 1.091 ～ 1.177、固形分が 19 ～ 37 パーセント、塩分が 2 ～ 4 パーセント、砂糖が 12 ～ 29 パーセント、揮発酸が 0.54 ～ 1.24 パーセントであることを示している。保存料入りのケチャップでは、比重は 1.032 ～ 1.120、固形分が 9.23 ～ 28 パーセント、塩分が 1.48 ～ 3.4 パーセント、砂糖が 4.95 ～ 16.9 パーセント、揮発酸が 0.16 ～ 0.64 パーセントとなっている。ケチャップ全体としてはトマトや砂糖、酢の濃度は平均して低かったが、適切な殺菌処理が行われていれば、いくつかは問題なく保存できたであろう。実験では、ケチャップを濃縮し、完成時の添加糖分が15%以上、総酸度が1.2%、比重が1.120以上であれば、保存可能であることが分かりました。総酸度を1.2%にするには、使用する酢に約0.4～0.6%の酸を加える必要があります。しかし、市販のケチャップの中には、開封後も保存性が高く、総酸度が1.0%未満のブランドもあります。

製造業者は、保存料不使用のケチャップの出発点として、パルプ 100 ガロン、砂糖 60 ポンド、塩 8 ポンド、酢 100 グレイン 2 ガロン、風味付けのスパイス、濃縮液 50 ～ 55 ガロンを使用できます。

顕微鏡検査。
ケチャップの顕微鏡的外観について、製造業者が容易に理解できる言葉で議論することは容易ではありません。なぜなら、必然的に専門知識が必要となるからです。多くの食品関係当局がこの製品に顕微鏡的基準を課し、また多くの仲買業者が購入時にこの基準への適合を保証することを求めているため、この問題は重要な課題となっています。多くの製造業者は、完成品の検査を前提としているか、あるいは必要と感じています。自社工場で検査を行う「専門家」を雇用している製造業者もあれば、サンプルを民間の研究所に送っている製造業者もいます。このような作業にかかる業界全体の負担は、年間数千ドルに上ります。細部に注意を向けさせるあらゆる努力と同様に、この作業全体の結果は有益です。しかし同時に、製造業者と検査官の双方が特定の所見の原因を理解していなかったために、多くの不快な思いや損失をもたらすことさえありました。製造業者は、材料と方法を綿密に監視しない限り、最終的な製品がどのようなものになるか十分な知識がないまま、通常の方法で作業を進めてきました。一方、検査官は検査技術にも、製造における様々な工程が製品に及ぼす影響にも精通していないことが非常に多く見られます。さらに、同一バッチから6個以上のサンプルを多数の人に送った結果、それぞれ異なる報告が出されたことから、顕微鏡検査結果への不信感が募ります。こうした検査を行う検査官は、たとえ結果に全く誠実であったとしても、当然のことながら、有償検査官と食品当局の両方に対する不信感が生じます。いくつかの点を明らかにするために、検査方法と製造によって生じる影響の両方について詳細に検討することが必要になりました。

食品検査における科学的な方法は、食品当局が製品の状態を判断するために必要ですが、製造業者にとっては必ずしも必要ではありません。ただし、製造業者にとって、食品の状態を判断することは有益かもしれません。製造業者は、工場に何が搬入され、密封された包装に至るまでにどのような変化が起こるかを把握できる立場にあります。最終製品の検査結果と、使用原材料の検査結果、そして処理による変化を相関させる方法を、製造業者は恐れることなく活用できるはずです。

ケチャップという主題には一見過度の重要性が与えられているように見えるかもしれませんが、そこに含まれる原則は他の製品にも当てはまります。

食品の顕微鏡検査の根本的根拠は、その構成物質の構造になければなりません。正常な状態を知らずに、腐敗などの異常な状態を判定しようとする試みは、必然的にほとんど価値がありません。顕微鏡を覗くことができる人であれば、ほとんど誰でも機械的に行うことができる作業があり、適切な監督があれば価値があるかもしれませんが、それが行える範囲は非常に限られていました。このような表面的な方法を食品の一般的な検査に適用しようとする試みは、公衆を適切に保護することができず、生産者にとって不公平となる可能性があります。したがって、トマトの製品について議論する前に、トマトの構造に関する簡単な説明を加えることが賢明であると判断されました。

トマトとケチャップの組織学。

トマトの構造。
果皮。トマトは典型的な液果の一種で、萼のない子房壁が肉質の果皮を形成し、その中に透明な基質で満たされた小室が設けられ、その中に種子が入っています。果皮は、外側の丈夫な膜である表皮、やや厚い実質組織である果肉、そして内側の薄く繊細な膜でできています。この膜は、種子が入った小室の内壁です。表皮は単層の細胞で構成され、細胞全体の直径の約半分の大きさの、非常に厚く連続したクチクラを有しています。クチクラは細胞壁の他の部分とは化学組成が異なり、水を通さず、セルロース壁よりも腐敗に強い性質を持っています。果皮は果実全体に連続しているため、他の組織から容易に分離できます。熱湯は、表皮のセルロースをクチクラよりも膨張させ、外壁の収縮と皮の巻き込みを促し、皮の剥離を容易にします。表皮の放射状の壁は短く、不規則に厚くなっているため、壁に穴が開き、ビーズのような外観を呈します。皮はトマト全体の約1.3%を占めています。

表皮直下の柔組織層は密接に結合して扁平化し、隣接する壁は不規則に厚くなっています。その位置から、これらは皮下組織と呼ばれます。トマトでは、皮下組織は2～3層の細胞から構成され、その一部は通常表皮から分離しています。これらの細胞の下には、薄壁の柔組織細胞があります。柔組織細胞はほぼ球形で、大きさは大きく異なり、非常に緩く結合しており、多くの細胞間隙を有しています。これらの細胞は果肉の大部分を構成し、果汁と合わせてトマトの96.2%を占めています。

室を内張りする細胞層は、典型的な葉の表皮構造、すなわち波状の輪郭、隣接する細胞の窪みや突起が互いに噛み合って連続した層を形成している様子を呈している。また、細胞層は横方向に扁平化している。果皮が実際には葉が変態したもので、葉の外側が子房の内壁を形成していることを理解すれば、この構造は容易に理解できる。

トマトの空洞は透明で粘液質の基質で満たされており、種子はその中に埋め込まれています。基質は、様々な大きさで繊細な壁を持つ柔組織細胞と小さな核で構成されています。細胞は緩く密集しており、容易に分離できます。柔組織細胞と壁細胞の中には、大きさが様々で、円形またはほぼ円形のデンプン粒があり、目に見える場合は、中心から片側に直線状の門があります。

着色物質。実質細胞には2種類の着色物質が含まれています。1つは黄色で非晶質構造、もう1つは赤色で結晶構造です。樹液は溶液中に黄色を含み、その反応は果肉とは異なります。

トマトの赤色。トマトの赤色色素は、不規則な形状の結晶状の有色体で、様々な大きさの塊として存在します。有色体は通常、エクトプラズムに近い原形質と核を取り囲む核に最も多く存在します。鮮やかで明るい色のものから、輪郭が鈍く、色も鈍いものまで様々です。有色体は主に周皮、周皮下の柔らかい実質組織、あるいは種子を包む小胞体​​を除く実質組織全体に分布している場合があります。周皮に色素を持つトマトでは、かなりの量が果皮に付着して失われます。有色体は細胞の他の構成物質ほど腐敗の影響を受けにくく、腐敗した細胞の残骸の中に浮遊していることもありますが、それでもかなりの色を保っています。有色体は徐々に色を失いますが、品種によってはその速度が著しく速いものもあります。発酵した貯蔵果肉では、色が鈍い黄褐色に退色することがあります。鮮やかな赤色が求められるケチャップ用トマトでは、有色体が明るく、適切な方向に配列し、十分な量を持つ品種を慎重に選定する必要があります。

維管束。トマトの果肉には、茎から入り込み、柔らかい果肉の中で分岐・枝分かれする維管束組織の束が存在します。これらは薄い壁を持つ長い管状組織で、その一部は内壁に螺旋状の補強帯を有していますが、付随する細胞には特別な模様はありません。束の大きさは様々で、数本の管を持つものから多数の管を持つものまで様々です。

種子。トマトの種子は、小さく扁平な黄色の球体で、透明なゼラチン質の膜に覆われています。種子の特徴は、様々な長さの毛が生えていることです。種子はトマトの重量の約2.5%を占めます。

ケチャップの構造。
トマトの果肉はサイクロンの作用によって細かい粒子に砕かれ、皮と種子は細かいふるいによって除去されますが、様々な組織の断片は容易に識別できます。皮と種子には、偽装に利用される可能性のある他の野菜の類似部位と区別するのに役立つ特徴がありますが、種子の皮や毛の粒子はほとんど見つかりません。頼りになる特徴は、実質細胞内の赤色で不規則な形状の有色体と、室の内層層にある独特の波状の輪郭を持つ細胞です。ほとんどすべての若い野菜組織は維管束に螺旋状の血管を持っているため、これらは大きさの異なる類似組織を区別する以外には、特に特徴的なものではありません。成熟したトマトにはデンプンがほとんど含まれておらず、さらに加熱調理によってデンプンは膨張して構造を失うため、デンプンを識別に用いることはできません。

ホールトマトから作られた良質のケチャップは、粒子が細かいにもかかわらず、見た目がきれいで、粗悪なケチャップと容易に見分けられます。すべてのケチャップには多少の微生物が含まれています。トマトを洗っても微生物を完全に取り除くことは事実上不可能ですが、製造工程で丁寧な洗浄と選別が行われた最高級のケチャップには、その数が非常に少ないのが現状です。粗悪なケチャップほど、細菌、酵母、カビといった微生物の数が多くなります。これらの微生物のうち、どれか1つが優勢な場合もあれば、3つすべてが大量に発生する場合もあります。後者の状態は、多かれ少なかれ腐敗が進んでいる粗悪なケチャップで多く見られます。

トマトの果肉は特定の微生物にとって好ましい培地であるため、これらの微生物が最初に増殖します。また、ある微生物が活発に増殖している間、他の微生物は最初の微生物の活動が停止するまで増殖を抑制されることも判明しています。さらに、微生物の増殖によって果肉の組成が変化するため、その変化によって、既に存在しているものの活動を停止している他の微生物にとって、より適切な培地となります。そのため、しばらく放置された果肉には、通常、多数の微生物だけでなく、多種多様な微生物が存在することになります。

腐敗によりパルプに生じた変化。
組織を保持して自然腐敗させると、果肉は顆粒状の水分を含んだ塊に分解されます。表皮の下の細胞は健全なトマトの中で最も細かく乾燥しており、検査のためにそれらを分離するにはカバーグラスでかなりの圧力をかける必要があります。無理やり分離しても、細胞はその形を保っています。細胞には、かなり大きな核を囲む原形質を含む繊細な半透明の原形質が含まれており、この原形質の塊から伸びた糸が、壁の裏打ちの原形質と結合しています。同じ組織片を、皮膚を剥がして破片を空気にさらしたところ、1日でカビに覆われ、3日後にはひどく乱れたため、カバーグラスの重みで細胞が分離しました。細胞は透明で、壁はしわくちゃの塊に崩れ、原形質は核の骨格を除いて消失していましたが、赤い有色体の塊はそのまま残っていました。細胞の中層が最初に溶解し、細胞が分離して壁が薄くなる部分です。細胞腔はしばしば細菌で満たされているため、細胞を徹底的に洗浄するまで腐敗の影響は見られません。これらの細菌は、細胞内容物の分解によって残った粒子と間違えられることがあります。維管束は通常、小さな実質細胞に囲まれており、健康な組織ではこれらの実質細胞は束から容易に分離しませんが、腐敗した組織では、他の組織から離れた道管がはっきりと見えます。腐敗が進行すると、道管壁が溶解し、らせん状の部分が厚くなり、実質組織は粉状の破片に砕けます。トマトで最も長く腐敗に抵抗する部分は、付着した粒子を洗い流すことができる皮、道管のらせん状部分、および有色体の赤い粒子です。

トマトの腐った部分や破片に見られる状態は、質の悪いケチャップでも区別することができ、これらの要因は、存在する多数の微生物と相まって、区別の目的に役立ちます。

ケチャップの中の生物。
トマトの果肉は、必要な栄養素をすべて含んでいるため、多くの微生物の生育に適した培地となります。生の果肉の酸度は通常0.2～0.4%ですが、発酵やその他の原因で変化することがあります。その穏やかな酸性度のため、多くの酵母やカビ、そしてある種のバクテリアの生育に特に適しています。そのため、トマトの果肉を十分な時間置いてから使用する場合、またはトマトの選別と洗浄が適切に行われていない場合、多様で豊かな植物相が存在することになります。トマトに黒腐病が発生すると、組織がコルクのように硬くなります。選別ベルトで除去されない場合、サイクロンによって小さな破片に砕かれ、ケチャップの中で黒い斑点として現れます。これは肉眼で容易に確認できます。白色腐朽菌は軟腐病菌を形成し、黒色腐朽菌ほど顕著ではありませんが、細菌、酵母菌、カビ以外にも原生動物が多数生息しているため、汚染物質がはるかに多く含まれています。これらの原生動物は、化学的または物理的衝撃によって収縮し、球形になって動かなくなるため、ケチャップに混入しても通常目立ちません。この状態では、一部のカビの未熟な分生子に似ています。腐朽菌は、果実の果肉中に 1 種類の微生物のみが優勢であることは稀で、その場合は腐敗菌がほぼ純粋な培養物から構成されます。軟腐病菌は全体的に見て、微生物が小さく、一定面積に多数存在するため、汚染物質がはるかに多く含まれています。トマトの内部組織が露出すると、微生物が急速に増殖しますが、その形態は地域や果肉の状態によって異なります。これらの微生物の一部は、ケチャップに加工されたパルプの処理後も生き残る場合もあれば、元の微生物が死滅し、別の微生物が侵入して繁殖する場合もあります。いずれの場合も、製造時に存在していた生死に関わらず、すべての微生物がケチャップ中に存在します。特定のブランドのケチャップには、毎年ほぼ一定の割合で優勢な微生物が存在することが確認されています。

ケチャップに含まれる微生物の数を顕微鏡で検査する方法が、化学局回覧第68号に記載されています。この方法は、生理学および病理学研究における血液検査、ならびに醸造、ワイン製造、蒸留業における酵母検査に用いられる方法を応用したものです。必要な検査器具は、顕微鏡と計数室の2つの部分で構成され、それぞれに小さな付属品が付いています。食品検査に推奨される光学器具は、接眼レンズと対物レンズを備えた顕微鏡で、それぞれ90倍、180倍、500倍の倍率が得られます。これらの倍率を得るには、16 mmおよび8 mmのアポクロマート対物レンズと、×6および×18の補正接眼レンズ（×6接眼レンズと16 mm対物レンズは×90、×6接眼レンズと8 mm対物レンズは×180、×18接眼レンズと8 mm対物レンズは×500）を使用することをお勧めします。これより高い倍率の対物レンズは作動距離が短いため、実用的ではありません。この装置は血液や酵母の検査には適していますが、細菌学の研究には全く適していません。ただし、ごく単純な性質の細菌や、ケチャップなどの食品とは全く異なる条件下での検査は除きます。

推奨される計数装置またはチャンバーは、設計者および製造者にちなんでトーマ・ツァイス血球計算板として知られています。この装置は、中央に円形の穴がある厚さ 0.2 mm のガラスが接着された厚いガラススリップで構成されています。穴の中央には、環状の空間を残して厚さ 0.1 mm のより小さなディスクが取り付けられています。小さな内側のディスクの中央には、互いに直角に交わる 21 本の平行線が 2 組刻まれています。検査する液体の滴をこの正方形の上に置いてから、特別に厚いカバー ガラスで覆います。このカバー ガラスが完璧で、ニュートン リングが現れるように厳密に調整されていれば、0.1 mm の深さの液体の層が得られます。検査する滴は、チャンバーの中央にありながら、カバー ガラスおよびセルの底に接するほど小さくなければなりません。罫線が引かれた正方形の各辺は0.1mmで、1辺に20個のスペースがあるので、合計400個の小さな正方形があり、その深さは0.1mmです。したがって、各正方形の容積は1～4,000 c mm、つまり1～4,000,000 ccです。計数を容易にするため、5つおきにスペースが細分化されています。他の計数室も同じ原理に基づいて考案されていますが、主に計数を容易にするため、罫線の幅が異なります。

推奨される他の装置は、50 cc メスシリンダー、スライド、およびカバーグラスで構成されています。

血液検査や酵母の研究において、細胞計数室は広く用いられているため、後者で述べる手法について簡単に説明することで、その限界をより深く理解していただけるでしょう。まず、サンプルの準備では、シリンダーと混合用のフラスコ、そしてピペットは完全に清潔でなければなりません。検査対象の液体は十分に振盪し、測定サンプルは細胞の沈殿を防ぐためできるだけ早く採取し、弱硫酸（約10%）で希釈します。これは細胞のさらなる増殖を防ぐだけでなく、細胞同士の分離と懸濁の両方を助けます。後者は、検査のために一滴だけを採取する場合に重要です。血球を計数する際には、希釈液の比重が血清とほぼ等しくなるように、通常の食塩水またはその他の塩溶液を使用します。計数で得られた数に希釈係数を掛け合わせる必要があるため、誤差は比例して増加するため、希釈率は可能な限り低くします。わずかな誤差でも、各升目の単位である4,000,000倍にすると、合計では非常に大きな誤差となります。希釈液を加え、ピペットで液体を一滴採取し、計数室の中央に置いてカバーグラスを置いた後、サンプルをよく振ってください。ピペットを抜き取り、滴を計数室に移す作業は、細胞が沈まないように、できるだけ早く行います。一般的に用いられる体積の単位である1立方センチメートルあたりの血球、酵母、その他の細胞の数は、複数の升目の平均値によって決まります。計数する升目の数は、一定の平均値が得られるまで計数を繰り返して決定します。真の平均値が得られなければ、当然ながら計数は無意味です。もし、視野内で標本の均一性が見られない場合は、再度計数を行います。

もともとこの計数室は酵母細胞や血球の計数のために考案されたものですが、検査対象となる物体はかなり大きく、形状が明確で、比較的透明な液体（通常は比重がかなり高い）に浮遊しています。このような好ましい条件下でも、相対的な結果（価値あるもの）を得るためには、細心の注意を払って作業を行う必要があり、細部を軽視したり無視したりすれば、結果は全く役に立ちません。この方法を食品に応用しようとすると、全く異なる条件に遭遇します。これらの条件は、正確な結果を得ることに反するものです。ケチャップなどの食品は、固体と液体の混合物で、その中には様々な形態の微生物が含まれており、後者の状態は、環境や処理、さらには崩壊の段階によって変化します。

パルプやケチャップ中の酵母や胞子の数を推定するには、トーマ・ツァイス計数チャンバーを使用し、180倍の倍率でマウントを観察します。試料の準備として、試料10ccに水20ccを加え、「十分に混合」します。検査のために一滴採取する前に、試料を「しばらく」静置し、「最も粗い粒子」を沈殿させます。この手順は、ある顕微鏡学者がシリンダーを6回振っただけで「十分に混合」したとみなすものでも、別の顕微鏡学者は60回振ったとしても「十分に混合」したとは考えないかもしれません。試料は固体と液体の両方から構成されるため、これは非常に重要な詳細です。同じ試料を用いて異なる研究者が得た結果に大きな違いが生じる理由の一部は、この詳細によって説明できる可能性があるからです。ある速報では、[2] 固形食品の検査では、細菌の状態を把握するための振盪に関して、次のような記述がある。「振盪時間が長いほど、粒子の拡散はより完全であった。しかし、微生物の増殖のため、比較的短時間を超えて振盪を続けることはできなかった。上記の組織量では、微生物の望ましくない増殖と、微生物が組織に保持され、結果として検出数が減少することとの間の適切なバランスとして、10分間の振盪が選択された。」パルプやケチャップ中の微生物は死んでいるか、あるいは生きていてもそのような驚異的な増殖力を持たないため、組織から微生物を確実に分離するために、十分なエネルギーで十分な時間振盪を行う必要がある。さらに、「しばらく置く」という言葉は、人によって30秒を意味する場合もあれば、2～3分を意味する場合もある。

2 . No. 115—農務省化学局

微生物の計数を伴うすべての生物学的作業において、平板法または直接法のいずれにおいても、酵母の場合、作業者は微生物が沈殿するのを防ぎ、均一に分散させて平均的なサンプルを得るために、できるだけ迅速に作業を行います。ピペットを用いて液体を一滴採取し、その一滴をできるだけ早くチャンバー内に置き、沈殿を防ぎます。希釈したパルプまたはケチャップの滴をチャンバーに移す方法については指示がないため、固体粒子が細いピペットの使用を妨げるため、撹拌棒などの器具が頻繁に使用されます。一方の棒を混合物の底まで、または底近くまで挿入してゆっくりと引き抜き、もう一方の棒をやや速く引き抜くと、計数結果に50%以上の差が生じる可能性があります。異なる作業者がピペット、ガラス棒、ペンナイフ、つまようじ、マッチなどを用いてサンプルを採取し、同等の結果を得ることは不可能です。パルプやケチャップ中の微生物の計数においては（これらすべてが実際に使用されているのが確認されている）、蒸留水を使う人もいれば水道水を使う人もおり、計量フラスコやピペットを洗浄する人もいればすすぐ人もいるため、当然ながら報告される数値には大きなばらつきがあり、製造業者はこの方法を信頼できない。統一された方法を用い、他の生物学的研究に必要なのと同じ注意を払って初めて、たとえ近似値であっても算出できるのである。

トマトの構造。
サンプル中の酵母および胞子の数を数えるには、罫線で区切られた升目の半分を数えます。200個の升目は1/20 c mmに相当する体積を表し、これに希釈倍数を乗じると1/60 c mmあたりの数が得られます。製造業者は1/60 c mmあたりの数を25個未満に抑えることが可能であると考えられているとされています。

細菌の推定には同じマウントが使用されるが、倍率を約 500 直径まで上げるために ×18 の接眼レンズが使用される。「5 つの小さな正方形からなる複数の領域内の数を数える」。5 つの正方形の順序、つまり一列に並んでいるか他の配置になっているかや、「複数」を構成する数値については何も述べられていない。5 つの正方形で見つかった平均数は 1 cc の 1 ～ 800,000 部分の数値を表し、これに希釈用の 3 を掛けると、1 cc あたり 1 ～ 2,400,000 という係数になる。製造業者はパルプでは 1 cc あたり 12,500,000 個以内、ケチャップでは 25,000,000 個以内に細菌を抑えることが可能であると考えられていると述べられている。酵母と胞子は 1 ～ 60 c mm で表されるが、存在する数は cc あたりで表される。おそらく一般人にとって細菌は何か危険なものを連想させるため、その数を百万単位で表すと恐ろしい印象を与えるのでしょう。酵母や胞子は一般的に汚れや病気と関連付けられていないため、1ccの60,000分の1という小さな単位を与えることで、それほど不快な印象は薄れるかもしれません。あるケースで細菌の1ccあたり百万単位が何を意味するのかを理解できるのであれば、別のケースでも同じ体積単位が当てはまらない理由はないように思われます。

存在するカビの数を推定するには、薄めていないパルプまたはケチャップを一滴、普通のスライドグラスに落とし、0.1 mm の膜厚になるまで普通のカバーグラスを押し下げます。説明書には、ある程度の経験を積めば可能になると書かれていますが、この結果を得るためにどのように努力すればよいかは書かれていません。測定値と判定値を比較する経験から、正確さが増す傾向があることは明らかですが、この場合は、計数室にある希釈液の滴以外に、比較するための測定値がありません。膜厚の推定に役立てようと、マウントの縁の下に薄いカバーグラスを置く研究者もいますが、普通のカバーグラスで最も薄いものでも 0.12 ～ 0.17 mm と幅があるので、誤差は必要な値から 20 ～ 70 % 変化します。あるメーカーはNo.1カバーグラスの広告で、厚さのばらつきは0.13～0.17mmと記載している一方、別のメーカーは1/200～1/150インチ（0.127～0.169mm）と記載しています。綿密な検査の結果、特別に用意された計数室で0.1mmを正確に測定するのは必ずしも容易ではないことが分かりました。カバーを慎重に設置し、ニュートンリングが現れるまで全方向を均一に押し付けないと、厚さに10%以上のばらつきが生じる可能性があり、そのようなガイドがなければ誤差はさらに大きくなります。顕微鏡のマイクロメーターのネジ調整は厚さの測定に役立ちますが、観察した作業員の中でこの改良点を用いた者はいませんでした。

カビ検査は、6倍の接眼レンズと16mmの対物レンズを用いて、約90倍の倍率で行います。検査範囲は約50視野とし、カビが検出された割合で結果を表示します。製造業者は、カビが視野の25%以上に存在することがないように作業を実施できると考えられています。したがって、結果の表示単位は3つあります。細菌は立方センチメートル、酵母と胞子は1立方ミリメートルの60分の1、カビは顕微鏡視野の割合です。

純粋に機械的な技術部分の操作において生じる可能性のある誤差以外にも、結果の精度に影響を与える考慮事項があります。まず、ほとんどの病理学者や細菌学者は、分画染色なしには微生物と組織の区別は不可能だと考えています。ジフテリアや結核のような単純な検査でさえ、染色は必要です。食品においては、植物組織の粒子と微生物は、同様の技術を用いずに明確に区別できるほど大きくは異なります。ある程度の分離は可能ですが、正確ではありません。原形質の糸を桿菌と誤認したり、細胞の顆粒を球菌、酵母、または胞子と誤認したり、細胞壁の断片を所定の倍率で菌糸と誤認したりすることがあり、得られる結果は、検査者の個々の能力に応じて高くなったり低くなったりします。最終結果の計算に使用される膨大な係数によって拡大された各誤差は、当然のことながら、真実よりもはるかに高い数値または低い数値をもたらす可能性があります。植物の構造や細菌学の専門的訓練を受けた人はより高い数値を出す可能性が高く、科学課程で付随的にこれらの科目を履修した人ははるかに低い数値を出す傾向があります。

第二に、どの微生物を数えるべきで、どの微生物を数える必要がないかの基準が定められています。ミクロコッカスは、分解力ではなく「粘土粒子など」との区別が難しいため、数える必要がないと言われています。微生物が球菌で、桿菌の場合は、純粋培養と高倍率対物レンズを用いても容易に沈殿しません。複数の微生物が最初は一方のグループに、次にもう一方のグループに定着し、8mm対物レンズによる低倍率では区別が不可能です。非常に大きな桿菌も常に存在しますが、数えられない非常に短いものも多数存在する可能性があります。また、双球菌もほぼ常に存在し、使用する倍率では桿菌との区別が困難です。トマトの腐敗病に関連する4つの形態が綿密に研究されており、いずれも桿菌ですが、非常に小型です。Ps.蛍光、0.68×1.17-1.86; Ps.ミシガネンセは0.35～0.4×0.8～1.0、B. カロトヴォルスは0.7～1.0×1.5～5、B. ソラナセラムは0.5×1.5です。枯草菌は0.7×2～8、そして乳酸菌の一種は常に存在します。どの微生物を数え、どの微生物を数えようとしないかは、明らかに検査官の判断に委ねられています。こうして個人的な方程式が導入され、科学的正確性の可能性は失われてしまいます。

酵母と胞子は一緒に計数されます。顕微鏡下では分離できず、また、大量に存在する可能性のある収縮した原生動物と区別することもできません。これらの計数において、小さな酵母細胞や小さな胞子と、一部のカビの菌糸が貧弱になった際に形成される屈折体（サンプルをよく振ると遊離します）を区別することが必ずしも可能とは限りません。パルプやケチャップに含まれる酵母は「野生酵母」である可能性が高く、一般的に培養酵母よりも小さく、胞子形成が容易で、胞子の屈折性も高くなります。また、いわゆるカビの中には微小な分生子を形成するものもあり、これらと酵母がトマトの残骸や加熱された塊と混ざり合うと、結果として生じる変化により、計数の精度が多少問題となります。存在する菌糸の種類と状態を注意深く調べることで、ある程度の区別ができるようになるかもしれません。

鋳型の個数を数える際、小さな塊が視野内にあるか、大きな塊が視野内にあるかは区別されません。鋳型の台紙を作成する際、一般的に固体は視野の中央に留まり、液体は端に流れ込む傾向があります。そのため、選択された視野は、その位置によって高い結果または低い結果をもたらす可能性があります。製造業者に有利に働きたい検査官は、ほとんどの視野で外側の部分を選択するかもしれませんが、不合格を希望する購入者のために検査を行う別の検査官は、操作を逆にするかもしれません。指示を修正して、視野の直径の6分の1の部分だけを数える人もいれば、より小さな割合を使用する人もいます。ある視野に、別の視野の20～30倍の大きさの鋳型の塊が存在することは容易に考えられますが、最終的な式では両方とも同じ値になります。

第三に、数えられた微生物と分解の間には実質的な関係は存在しません。なぜなら、単なる数値が必ずしも腐敗活動と一致するとは限らないからです。パルプやケチャップは、細菌数が30,000,000未満で腐っている場合もあれば、300,000,000個で良い場合もあります。腐敗、つまり分解は、数えられた球菌や微生物よりも、数えられなかった球菌や微生物に大きく依存している可能性があります。同じサンプルについて顕微鏡的および化学的研究が報告された唯一の研究は、化学局回覧第78号に記載されています。これは、調製され管理されたサンプルではなく、主に市販のパルプとケチャップを対象として行われました。結果は、微生物の数と、分解の尺度として示される乳酸含有量との間に密接な関係を示していません。

4. 細菌は1ccあたりの数で、酵母と胞子は1～60cmあたりの数で表されます。計数は体液部分のみで行われるため、組織内または組織に付着した細菌は計数できず、その数に比例した誤差が生じます。

微生物の数だけで食品の健全性を十分に判断できると仮定することの誤りは、水質分析に関する研究によってよく示されています。この分野の権威ある人物による次の発言は、その点を示唆しています。「一般大衆の間では、水の衛生状態はそこに含まれる細菌の数によってかなり直接的に推定できると広く信じられています。しかしながら、特定の水サンプルをプレートに載せた際に発生するコロニーの数だけでは、その飲用適性を判断する確かな根拠にはならないことを認めなければなりません。当初1立方センチメートルあたり100個未満の細菌しか含まれていなかった純粋な湧き水でも、清潔なガラスフラスコに入れ、かなり低い温度で24～48時間以内に1立方センチメートルあたり数万個の細菌を含むようになることがあります。このような細菌の増殖によって水の健康性が少しでも損なわれたと考える根拠はありません。」[3]

3 . ジョーダン、EO 一般細菌学の教科書。1908年。

製造工程には、計数できる微生物の数に影響を与える特定の工程があります。パルプは、蒸発していないトマトジュースの状態から、最大60%の水分が蒸発して濃度が増す状態まで様々であり、ケチャップは、サラサラとした水っぽい状態から、ボトルからほとんど流れ出ないほど濃厚な状態まで様々です。トマトの量と密接な関係のない方法は、当然ながら判定基準としては不十分であることは明らかです。例えば、最初の数値が10,000,000であったトマトジュースを半分の量まで蒸発させると、当初推定された微生物数の2倍以上になります。パルプは液体と固体の両方から構成されており、蒸発によって液体部分の一部のみが除去され、残留物には固体とは異なる割合で残ります。微生物は液体部分でのみ数えられるため、濃縮すると、体積の減少よりもはるかに大きな割合で微生物数が増加するのは明らかです。数だけで判断すると、1000万個の細菌を含む薄い果肉は、3000万個や4000万個の細菌を含む濃い果肉よりも明らかに悪いでしょう。ケチャップについても、同じ結論が必然的に当てはまります。これは、同じ種類の他の製品よりも2倍の細菌数を持つ製品は2倍以上悪いという主張を明確に反駁します。製品の粘稠度に関係なく、細菌含有量の恣意的な下限値を推奨することは、メーカーが薄い果肉と濁ったケチャップを包装し、より望ましい濃厚なケチャップを敬遠させる結果となります。非常に多くのサンプルを調べた結果、市場に出回っている濃厚な果肉とケチャップの大部分は、組織が両方の粘稠度が良好である場合、薄いものよりもはるかに高い数値を示しています。

現在の方法では、いかなるパルプもペースト状になるまで濃縮して合格させることは不可能であり、つまり、細菌数が 1 立方センチメートルあたり 25,000,000 を超えると、製品は汚れていて、腐敗していて、または分解されているとみなされます。

スープやケチャップの製造業者の中には、今でも水切り法で分離を行っているところもありますが、これは一般的に風味の質を保つために行われています。この種の果肉は常に高い細菌数を示し、これは通常発酵によるものとされています。水切りは約20分で開始でき、ほとんどの場合40分から1時間で完了するため、発酵にはほとんど時間がかかりません。それでも、このような果肉は元の果肉全体の数倍の細菌数を示すことがあります。これは、重力によるクリーム分離で起こる状況に似ています。ジョン・F・アンダーソン博士、米国公衆衛生局[4]は、グラビティクリームの細菌含有量がボトムミルクの約16倍であることを示しており、この食い違いはもっと大きいかもしれない。あるテストでは、クリームの微生物数がボトムミルクの386倍だった。論理的に疑問が生じるのは、1立方センチメートルあたり10,000,000個の細菌を含み健全とされるパルプが、高度に濃縮されてその数が100,000,000個になったときに「不潔、腐敗または分解」になるのか、あるいは、クリームの原料となる全乳には300,000個しか含まれていなかったのに、2,000,000個の細菌を含むとクリームは不良になるのか、ということである。微生物数が濃度の影響を受ける製品と、微生物が増殖した製品とでは、評価に違いがあることを認識すべきである。放置中にパルプ内で細菌が増加するという、非常に誤った記述がなされてきた。これらの中には、栄養供給、自由な移動、最適な温度といった完璧な条件下では、細菌の増殖は20分ごとに起こるという学術的な命題に基づくものもあります。しかし、こうした主張は明らかにパルプを用いた実験に基づくものではありません。仮にそのような増殖速度が可能だと仮定すると、当初500万個だったパルプは、20分で1000万個、40分で2000万個、1時間で4000万個、1時間20分で8000万個、1時間40分で1億6000万個、2時間で3億2000万個、3時間で25億6000万個へと増加することになります。トマトパルプ、サイダー、グレープジュースといった食品は、ごく短時間では使用できないでしょう。トマトパルプ中の微生物の増加率を調べるため、健全なトマトを用いて実験が行われた。各実験において、トマトは2つのロットに分けられ、1つは生のまま、もう1つは蒸した。蒸し時間は、皮が剥ける程度の2分から、トマト全体が柔らかくなる8分まで様々であった。最初の6時間は1時間ごとにサンプルを採取し、その後12時間ごとに平板培養法と直接培養法を用いて計数した。平板培養には酸度0.3%と0.4%のトマトゼラチンを使用し、直接培養用のサンプルは缶詰に入れて滅菌し、後で計数した。酸度が低いと液化剤のせいで一部の平板培養では計数できなかったため、後の実験では酸度の高いゼラチンを使用した。カビの数は正常値には達しなかったが、これは頻繁な撹拌によって胞子形成が妨げられ、菌糸も損傷したためである。

4 . 感染症ジャーナル. 1909年. 第6巻, 393ページ.

結果は様々で、パルプによっては初期菌数が他のパルプよりも大幅に高かったものの、最初の3時間の増加は比較的緩やかであったという点で共通しています。通常、パルプを少なくとも5時間、かつ最適な条件下で放置しないと、大きな菌数は現れないと予想されます。通常は、より長い時間が必要です。プレート法と直接計数は、2つの方法で得られた菌数にばらつきはあるものの、大まかな傾向は一致しています。蒸しトマトから得られたパルプでは、8分間蒸したトマトの初期菌数はプレート法で1ccあたりわずか20個と、はるかに少なかったものの、初期の増加が非常に緩やかであったという点では、これらも同様でした。生パルプと蒸しパルプの両方、そしてプレート法と直接計数から得られたすべての試験の数値は、開始時の微生物の状態や環境に関わらず、微生物の繁殖に必要な20分間という従来の推定値から、その後の微生物の増殖に関する理論的な推定値を修正する必要があることを示しています。プレート上では、カビ以外のすべてのコロニーが細菌としてカウントされましたが、酵母は細菌と同じ速度で増殖しないため、それほど大きな誤差は生じません。

製品の粉砕状態は、計数できる微生物の数をかなり左右します。粉砕が細かくなるほど、微生物の数も多くなります。同じ原料から作られたパルプを、一方を通常のサイクロンで粉砕し、もう一方を仕上げ機で粉砕した場合、後者の方が50～100%多くなります。粗いパルプや粗いケチャップは粗悪品かもしれませんが、直接法の方がより良い結果が得られます。カビへの影響はさらに顕著で、繊維や塊が多数の小さな粒子に引き裂かれます。総量は増加しませんが、より完全に分散されるため、より多くの領域に分布します。

細菌学的分析に用いるべき手法を決定するために肉類を対象に行われた研究では、サンプルを振盪する方法と砂入り乳鉢で粉砕する方法を比較した。報告された3つのサンプルでは、​​振盪法では粉砕法に比べてそれぞれ3%、12%、13%しか得られなかった。[5]

5 . ワインツィール、ジョン、ニュートン、EB アメリカ公衆衛生ジャーナル。第IV巻、第5号。

細かく砕いたパルプを一定時間激しく振盪し、10回目、50回目、100回目、200回目の振盪後、できるだけ早くサンプルを採取した。結果は以下のとおりである。

         型
     酵母と パーで

回数 細菌 胞子あたり セントの
いいえ。 動揺した。 1ccあたり 1～60cc フィールド。
1 10 31,020,000 22 80
2 50 50,040,000 42 76
3 100 84,730,000 106 92
4 200 1億1664万 116 100
これと一致するのは、長距離輸送の前後で得られた結果です。輸送中に商品が乱暴に扱われた場合、数値ははるかに高くなります。

製造後、計数を行うまでの期間も影響します。秋に保管したパルプでは、ある数値が示されますが、翌シーズンに同じパルプを保管しても、異なる数値が示されます。この差は保管中の増殖によるものではなく、微生物が組織からより容易に分離するという事実によるものです。この処理による計数結果の差は、既に処理済みの他の要因による差ほど顕著ではありませんが、数値に変化をもたらすには十分です。

植物の表面は、様々なバクテリアや菌類で覆われており、これらは不利な条件下では休眠状態にありますが、露や雨などの水分の供給、あるいは宿主の破裂などによって、常に存在する栄養分が利用可能になると活性化することが知られています。これらの数は、季節、雨季や乾燥季、高温や低温、地域の地域によって変化します。また、トマトの場合は、果実の種類、完全に滑らかな皮かわずかに花が咲いているか、形が不規則か整っているか、皮が硬く少し緑色か完全に熟しているかによっても変化します。これらはすべて影響を与える要因であり、見過ごすべきではありません。一部の包装業者は、色はついているものの完全に熟していないトマトを包装すると、その数が少なくなることを既に理解しており、このような慣行が広まると、適切に成長し通常の風味を持つトマトではなく、質の悪い材料が使用されることになります。

転写者のメモ:
誤植は黙って修正されました。
一貫性のないスペルとハイフネーションは、この本で主流の形式が見つかった場合にのみ一貫性が保たれました。
*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍 ケチャップ：製造方法、顕微鏡検査の終了 ***
《完》

　石器時代人が工夫を重ねたスーパー接着剤が「にかわ」です。文字通り、皮を煮ることで得られたものですが、ただ鍋に生皮を突っ込んで加熱しても、良いモノはできません。
　20世紀初頭における、科学的な考察を、おさえておきたいと思います。何の役に立つか、知れません。

　原題は『Glue, Gelatine, Animal Charcoal, Phosphorous, Cements, Pastes and Mucilages』、著者は F. Dawidowsky です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさま、ＩＴに詳しい御方はじめ、各位に御礼をもうしあげます。
　図版は省きました。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

題名：膠（にかわ）、ゼラチン、動物炭、リン、セメント、ペーストおよびムシラージ
　　　──皮および骨にかわの原料と製造、各種にかわ、動物炭、リン、ゼラチンおよびそれから作られる製品；膠片および魚膠、にかわおよびゼラチンの試験法、ならびに作業場・実験室・事務所で使用するセメント、ペーストおよびムシラージの調製と応用を含む──

著者：F. Dawidowsky

編集者：William T. Brannt

公開日：2016年10月25日 [eBook #53363]
最終更新日：2024年10月23日

言語：英語

クレジット：deaurider、Les Galloway および
　　　　　Online Distributed Proofreading Team　　による制作

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍
“GLUE, GELATINE, ANIMAL CHARCOAL, PHOSPHOROUS, CEMENTS, PASTES AND MUCILAGES”
の開始 ***

               膠（にかわ）、ゼラチン、動物炭、
                 リン、セメント、ペースト
                        およびムシラージ

                          を含む

   皮および骨にかわの原料と製造、各種にかわ、動物炭、
   リン、ゼラチンおよびそれから作られる製品；膠片および
      魚膠、にかわおよびゼラチンの試験法、ならびに
            作業場・実験室・事務所で使用する
             セメント、ペーストおよびムシラージ
                       の調製と応用


                              著
                        F. ダヴィドフスキー
                      （技術化学者）


  ドイツ語原著より編集し、最新の製法の記述を含む
             大幅な加筆を施したもの


                              編
                      ウィリアム・T・ブラント
         （『The Techno-Chemical Receipt Book』編集者）


                    挿図59点入り


        第2版　改訂および大幅書き直し


                         フィラデルフィア
                   HENRY CAREY BAIRD & CO.
       工業専門出版社・書籍商・輸入業者
                      ウォルナット街810番地
                             1905年




                         著作権
                   HENRY CAREY BAIRD & CO.
                             1905年




                        印刷
                   WICKERSHAM PRINTING CO.
                 ノース・クイーン街53および55番地
                    ペンシルベニア州ランカスター
                         アメリカ合衆国

第2版序文

本書の初版は数年来絶版となっているが、それにもかかわらず、
本書に対する需要は絶えず、また、この分野の工業に関する情報を
求める問い合わせもしばしば寄せられている。これらの事情が、本書
の現在の論述を準備する動機となった。

本書は二部構成であり、第I部は膠（にかわ）、ゼラチンおよび
これに関連する製品から成り、第II部はセメント、ペーストおよび
ムシラージから成っている。また各種の装置の形式を示す挿図を
豊富に収録している。

初版の刊行以来、膠および関連製品の製造においては大きな進歩が
見られた。旧来の非能率的な作業法は、より優れた製法に取って
代わられており、本書の現行版では、これらの工業に関心をもつ
人々のために、近代的作業法について実際的かつ包括的な解説を
提供するよう努めた。

この発展と進歩を十分に反映させるために、最良の権威ある著作を
自由に参照・利用した。とりわけ、Thomas Lambert 著
「Bone Products and Manures」および Samuel Rideal 著
「Glue and Glue Testing」に対して、ここに特別の謝意を表する。

リンの需要は着実に増加しており、骨および骨灰からのリンの製造は
骨の利用における重要な一部門をなすため、この主題に一章を割く
ことが適当であると判断した。

第II部に掲げたセメント、ペーストおよびムシラージの処方は、多数
の資料から集めたものである。これらは厳密な検討を経たうえでここに
掲げるものであり、その効力において決して期待を裏切るものではないと
確信している。

目次および索引はともに慎重に作成した。いずれも非常に詳細であるため、
本書中のいかなる主題についても、容易かつ満足のいく参照ができるで
あろう。

W. T. B.

米国ペンシルベニア州フィラデルフィア
1905年8月10日

目次

第I部

膠（にかわ）およびゼラチン

第I章

膠の本質

     頁

にかわの起源；長時間の煮沸による動物組織の変化；
にかわと呼ばれるものの定義；最も重要なにかわ原料物質 1

にかわおよびゼラチンを生成する変化；にかわの移行段階；
動物体内におけるにかわ原生成分の生成 2

粗にかわとゼリー；にかわの構成；にかわを構成する結合体 3

純グルチンの調製；グルチンの性質 4

コンドリンの調製および性質 5

グルチンおよびコンドリンの接着力；にかわの性質および他物質に
対する挙動；にかわ中のグルチン量 6

にかわが乾燥して膠になる前のゼリーの性質；ゼリーによるオゾンの
吸収；にかわ溶液の各種塩類に対する挙動；酸のにかわに及ぼす作用；
メタゼラチン 7

ゼリーとタンニンとの結合体；乾熱のにかわに及ぼす影響；
にかわおよびにかわ原生成分の化学組成 8

第II章

にかわの用途

接合媒体としてのにかわ、およびその目的に適うための条件 10

結合剤としてのにかわ；マッチ製造におけるにかわ消費量 11

製本業者に必要なにかわの品質；サイジングにおけるにかわ；
料理用および薬用としてのにかわ 12

ビール、ワインその他の液体の清澄および澄明のためのにかわ；
ブイヨン錠；治療剤としてのにかわ 13

弾性塊用およびゴム部分代用品としてのにかわ；フォトリトグラフィー
におけるにかわの使用；ヘクトグラフ用塊；装飾品用のにかわ 14

ゼラチン化粧板（ベニヤ）およびその用途 15

第III章

にかわ製造用原料とその調製

にかわ製造に用いられる主な物質；原料の分類 16

動物皮およびその構造 17

皮革およびにかわの製造に有用な皮の部分；なめし工場廃物からの
にかわ収量；原料となる動物の年齢がにかわ品質に及ぼす影響 18

にかわ原料の鑑定に関する注意事項 19

石灰漬け 20

にかわ皮革購入時に必要な注意と管理；にかわ原料の調製に必要な
設備；にかわ工場の立地；石灰槽；石灰漬け原料洗浄用の装置 21

洗浄ドラム；攪拌・排水・検査に適した設備を有するピットまたは槽；
W. A. Hoeveller 考案のにかわ原料洗浄機の説明および図解 22

保管および選別用の小屋；工場内での作業の進め方；石灰漬け；
石灰乳の調製 26

石灰の品質の重要性；含有真性水酸化カルシウム量の測定による石灰
の価値試験；操作の進め方 27

石灰槽から取り出した後の原料の洗浄；洗浄および乾燥 28

石炭酸によるにかわ原料の防腐；この目的のための石炭酸溶液の
調製 29

腐敗防止のための他の防腐剤の使用；ホルムアルデヒドおよび
ホウ酸；にかわ原料としての生皮および皮革の主な種類の分類 30

骨および軟骨 31

骨の構造；骨軟骨の組成；にかわ製造における骨の価値；
骨購入時に注意すべき点 32

骨の選別；骨の破砕または粉砕 33

骨破砕用スタンピング・ミルの説明および図解 34

骨砕機の説明および図解；Crosskill 骨ミルの説明および図解；
破砕骨選別用篩の説明および図解 36

骨の石灰浴；塩酸による骨の処理 37

原料の洗浄；Gerland による提案に基づく塩酸の代わりの希硫黄酸の
使用；骨からのゼラチン製造に関する Jullion および Pirie の
方法 38

皮革屑；皮革屑の機械的処理；皮革屑の細断およびそのための
ラグエンジンまたはホランダーの使用 39

皮革屑からタンニンを抽出する各種方法 40

魚膠原料；膠片と全魚から製造されるにかわとの違い；魚膠製造に
おいて注意すべき主な点 41

大形魚の鱗の利用 42

第IV章

皮にかわの製造

操作の分類；粗にかわの定義；この原料の大部分の由来 43

にかわ原料の煮沸または煮込み；そのためのボイラーおよび使用法 44

煮沸時間 45

操作の進行状況の確認方法；水を用いたにかわ煮込み用の便利な
装置の説明および図解 46

蒸気を用いたにかわ原料の抽出 47

そのためのボイラーの説明および図解；蒸気加熱ジャケット付き
開放釜の使用の説明および図解 49

Thomas Lambert 氏による煮込み工程の解説；Terne の
にかわボイラーの説明および図解 51

にかわ液の清澄 52

透明度と着色の区別；清澄槽；液の腐敗防止 53

清澄に用いる明ばんその他の薬品；着色物質の除去 54

この目的のための動物炭の使用；煮沸前の原料漂白；
この目的のための塩素石灰または亜硫酸の使用 55

にかわの成形または型入れ；この目的のための型 56

成形箱側面からのにかわの剥離；商業用板または薄片への
にかわ立方体の切断；板の形状が何によって決まるか 57

冷却箱の代わりに石板を使用すること；ゲル化してもあまり堅く
ならない液用のガラスまたは亜鉛板の使用 58

ゼリーを板状に切るための工具の説明および図解 59

乾燥前のにかわゼリーのスライスおよび展延用として
J. Schneible 氏が考案した機械の説明および図解 60

M. Devoulx によって特許取得された切断装置の説明および図解 62

にかわ板の乾燥；屋外乾燥；乾燥室における操作方法 64

乾燥室の大きさ；乾燥室内の空気の循環と入れ替え 65

にかわ乾燥用の網および枠；麻ひも製網の欠点 66

金属網とその利点；乾燥室温度の調節；空気の乾燥度を高める手段 67

長い乾燥ギャラリーの使用；W. A. Hoeveller 考案の
にかわ乾燥装置の説明および図解 68

近代的乾燥室の説明および図解 71

にかわの乾燥を促進するための Fleck による方法 72

乾燥板に光沢を与える方法 73

第V章

骨にかわの製造

骨の粉砕；脂肪抽出の各種方法；骨の煮沸 74

骨の蒸煮およびそのための装置 75

ベンジンまたは二硫化炭素による抽出；フィラデルフィア
在住の Wm. Adamson および Charles F. A. Simonis 両氏が
考案した、ベンジン使用装置の説明および図解 76

油脂等抽出のために炭化水素蒸気で物質を処理する
Adamson の方法の説明および図解 79

油脂等抽出のために液体炭化水素で物質を処理する
Adamson の方法の説明および図解 82

炭化水素処理済み物質から炭化水素を除去する
Adamson の工程の説明および図解 84

F. Seltsam の装置の説明および図解 86

Th. Richter により改良された F. Seltsam の装置の説明
および図解 88

Alfred Leuner の装置の説明および図解 90

塩酸による抽出 91

亜硫酸法 92

亜硫酸の発生 93

Dr. Bruno Terne によって製作された亜硫酸発生装置の説明
および図解；軟骨のにかわへの転化；この目的に用いられる
Wm. Friedberg の装置の説明および図解 94

この装置の使用法 95

装置に付属する濾過器の構造 96

沈殿槽の説明および図解；開放蒸発釜の配置の説明
および図解 98

にかわ液の冷却；その目的のための冷凍機の使用；
螺旋式蒸発器 100

にかわおよびゼラチン液用真空釜の説明および図解 101

溶液中の乾燥にかわ量を示す計器の説明および図解 103

骨から脂肪・骨粉およびにかわを同時に利用する方法 104

骨の粉砕；高圧蒸気に骨を曝すための装置の説明および図解 105

この装置の使用法 106

動物炭製造用として骨を蒸煮する時間 107

動物炭製造用骨の選別；従来の炭化法 108

ベルギー式レトルト炉の配置の説明および図解 109

骨の乾留において発生する生成物；ベルギー式レトルト炉
操作法 112

大規模動物炭製造において得られる生成物；骨から脂肪、
にかわおよびリン酸カルシウムを同時に利用する工程；
骨の脱脂 113

骨の塩酸処理；得られた軟骨の保存；開放容器での軟骨の煮沸 114

骨からリン酸塩を抽出する方法；無機成分抽出後の軟骨からの
にかわ収量；骨処理により得られる液の成分 115

肥料製造におけるこの液の利用 116

第VI章

リンの製造

通常のリン製造法に含まれる操作；骨の焼成による灰の製造；
そのために用いられる窯 117

Fleck によって提案された改良窯；この構造の窯における操作法 118

骨焼成後に残る物質の量；骨灰の組成；骨灰の粗粉末への変換；
硫酸による骨灰の分解 119

区別されるべき各別の工程；これらの工程を式に表したもの 120

実際のリン収量；リン酸カルシウムを生成しうる各種方法；
加熱を用いない工程 121

温法による骨灰の分解 122

温浸出用装置 123

液の蒸発；液と木炭との混合 124

いわゆる蒸留素地の収量；塩酸を用いたにかわ製造において、
骨処理から得られる液の利用；結晶化のための液の濃縮 125

母液中に含まれるリン酸カルシウムの回収方法；結晶の乾燥 126

結晶と木炭との混合；蒸発釜；リン製造において残渣として
生ずる塩基性リン酸カルシウムの処理；リン酸酸性カルシウムと
木炭混合物の蒸留；リン酸酸性カルシウムをメタリン酸カルシウムへ
転化し、それを還元すること；この酸性リン酸カルシウムと木炭の
混合物を蒸留するためのレトルトおよび炉；ギャレー炉 127

改良ギャレー炉の説明および図解 128

燃料としてコークスを用いる炉；留出リンを受ける受器 129

蒸留工程；蒸留開始の徴候 130

受器からのリンの取り出し；受器水に含まれるリン酸の回収；
粗リンの構成 131

リンの精製および純化；各種の精製法；リン損失率 132

純リンを得るための粗製品の蒸留；この目的のためのレトルト
および蒸留装置の説明および図解 133

蒸留工程；蒸留各段階で留出するリンの品質の差異；
留出リンの品質別分別 134

精製リンの成形；この目的のための Seubert の装置 135

Seubert 装置の欠点；操作を完全に安全にする改良装置の
説明および図解 136

くさび形薄板金箱へのリンの成形 137

リンの貯蔵および出荷方法；電気を利用したリンの製造；
操作に用いられる混合物 138

電解リン製造に用いられる炉の説明および図解 139

炉の操作法 140

第VII章

にかわの漂白法

空気中での漂白；塩素による漂白 141

動物炭による漂白 142

亜硫酸による漂白；この酸性溶液製造用装置の説明および図解 143

第VIII章

各種にかわとその調製

大工用にかわ；最高級大工用にかわの原料 146

にかわの作り方と使い方；にかわの保持力 147

ケルンにかわ 148

ロシアにかわ；この種のにかわに色と不透明性を与えるための
添加物 149

特許にかわ；ギルダー用にかわ；上等ギルダー用にかわ；
サイジング用にかわおよび羊皮紙にかわ；パリにかわ 150

液体にかわ；液体にかわの処方 151

石灰糖（サッカラート・オブ・ライム）の調製；スチーム・
にかわ；ロシア・スチーム・にかわ；淡色スチーム・にかわ；
暗色スチーム・にかわ 152

クロムにかわ；金属への皮革貼付用にかわ；皮革、紙等用
にかわ 153

ソーセージの皮作りにおけるパーチメント紙用にかわ 154

タングステン酸にかわ；装飾品・玩具等製造用の不朽質塊；
ビリヤード玉用合成物 155

にかわの着色；G. J. Lesser によるこの目的のための方法 156

印刷ローラー用合成物；サイズ 157

英国工場で用いられる桶用サイズ製造法 158

骨サイズの製造；各種等級サイズの組成 159

濃縮サイズ；製本用サイズ；耐水にかわ；包装紙を耐水性にする
にかわ溶液 160

にかわとタンニンによる布地の耐水化 161

Muratori および Landry 法による布地の耐水化 162

Muzmann および Krakowitzer 法による布地の耐水化；
革製動力ベルトの継ぎ目用にかわ；ヘクトグラフ用塊 163

ヘクトグラフ用塊の処方 164

第IX章

ゼラチンの製造およびそれから作られる製品

ゼラチンの性質；濃硫酸または硝酸によるゼラチン化学構造の
変化；ゼラチン存在検出試薬としてのタンニン；料理用および
薬用としてのゼラチンの使用 165

皮ゼラチン；George Nelson が1839年に導入し特許を得た
製造法；Edinburgh の J. & G. Cox 両氏が1844年に特許を
得た方法 166

皮・皮革片およびにかわ片からのゼラチン製造に関する
G. P. Swinborn の改良特許法；現代の皮ゼラチン製造法；
皮の「浸漬（スティーピング）」 167

皮の洗浄および漂白 168

皮の蒸煮；液の清澄 169

真空中での液の蒸発；切断板の乾燥；骨ゼラチン；そのための
原料；骨の破砕；にかわ軟骨の溶解 170

D. J. Briers 工場で用いられる装置および改良された
製造法の説明および図解 171

現代の骨ゼラチン製造法 179

着色ゼラチン；着色ゼラチンの用途；無害な着色料；
技術用としてのゼラチンシート着色用アニリン染料 181

清澄用ゼラチン；Gelatine Lainée；ワインおよびビール用
清澄粉；液状清澄ゼラチン；通常にかわからのゼラチン調製 182

印画用および一般写真用途用ゼラチンの調製；ゼラチンからの
塩類の除去 183

薬用ゼラチンカプセル；絆創膏（コートプラスター） 184

ゼラチン箔；箔の着色方法 185

ゼラチン化粧板（ベニヤ）；ゼラチン化粧板製造における
主要工程 186

板の調製；にかわ溶液の調製；10種類の異なる大理石および
エナメル模倣物についての混合比（重量比） 187

真珠母模倣化粧板 188

調色にかわ溶液の板上への注ぎ出し 189

孔雀石模倣化粧板の調製 190

にかわ層をゼラチン層へ転写すること 191

化粧板の乾燥および剥離 192

ゼラチン化粧板の耐水化；ゼラチン化粧板の用途；
フォルモゼラチンおよびその用途 193

細菌学におけるゼラチンの使用 194

ゼラチンからの人工絹糸 195

第X章

膠片（アイシングラス）とその代用品

アイシングラスの原料；良質アイシングラスの性質；
アイシングラス模造品およびその検出；アイシングラスの
混ぜ物およびその検出 196

ロシア・アイシングラス；シベリア産袋状アイシングラス；
ロシアにおけるアイシングラス製造 197

北米またはニューヨーク・アイシングラス 198

東インド・アイシングラス；ハドソン湾産アイシングラス；
ブラジル・アイシングラス 199

ドイツ・アイシングラス；シャッドおよびニシンの鱗からの
アイシングラス；劣悪なアイシングラスの漂白；Ichthycolle
Française 200

Isinglassine；中国産アイシングラス 201

アイリッシュ・モス；魚膠；魚膠製造に関する Jennings の
方法 203

魚鱗の処理；ノルウェー沿岸における魚膠製造；C. A. Sahlström
の方法によるアイシングラス代用品 203

鯨膠 204

第XI章

にかわおよびゼラチンの試験

水分の定量；灰分の定量；酸度の定量 205

グルチンの定量；Bisler-Beumat の方法 206

S. Dana Hayes によるアメリカ産にかわ試料の分析；間接的性質に
基づくにかわ品質の判定 207

にかわ強度試験における Lipowitz 法の説明および図解 208

比較実験によって得られた結果 209

結果から示される事実 210

Weidenbusch によるにかわ試験法 211

この試験で用いる石膏棒およびにかわ溶液の調製 212

石膏棒の強度試験装置の説明および図解；シュパンダウ
「Artillerie Werkstätte」で採用された試験法 213

混ぜ物の検出 214

多数にかわ試料の試験における Kissling の結果 215

実用にかわ試験 216

第II部

セメント、ペースト、ムシラージ

第XII章

セメントの分類

Stohmann によるセメントおよびペーストの分類；セメントの
グループ 218

セメントの化学的性質；油性セメント 219

樹脂質セメント；樹脂の定義 220

樹脂質セメントの性質 221

ゴムおよびガッタパーチャ・セメント；にかわおよびでんぷん
セメント 222

石灰セメント 223

第XIII章

セメント、ペーストおよびムシラージの調製

油性セメント；パテおよびその調製 224

フレンチ・パテ；軟質パテ；リサージ・セメント；レッドリード・
セメント；洗面器用セメント 225

亜鉛華セメント；マスチック・セメント、マスチックまたは
pierres de mastic 226

フレンチ・マスチック；Paget のマスチック；耐水セメント；
Serbat のマスチック 227

Stephen の油性セメント；ガラス用油性セメント；蒸気管用無鉛
油性セメント；蒸気管用油性セメント；大理石用油性セメント 228

陶器用油性セメント；ダイヤモンド・セメント；Hager の
ダイヤモンド・セメント；樹脂質セメント；琥珀用樹脂質
セメント；旋盤工用セメント 229

象牙および骨用セメント；白色エナメル時計文字盤用セメント；
ガラス用セメント；ガラスとガラスを接合するセメント；
ガラスと金属を接合するセメント；ガラスに金属文字を取り付ける
セメント；木材用セメント 230

ナイフ柄用セメント；石油ランプ用セメント；陶器用セメント；
加熱される陶器用セメント；石油の作用に耐えるセメント；
雲母用セメント 231

角、鯨ひげおよびべっ甲用セメント；テラコッタ製品用
セメント；ガラス用マスチック・セメント；棒状マスチック・
セメント；陶器用硫黄セメント 232

木製容器用不溶性セメント；ゴム・セメント；ガラス用
セメント；軟質ゴム・セメント 233

硬質ゴム・セメント；弾性セメント；マリン・グルー 234

Jeffrey のマリン・グルー；湿った壁用マリン・グルー；
ガッタパーチャ・セメント；皮革用セメント 235

硬質ゴム櫛用セメント；弾性ガッタパーチャ・セメント；
馬の蹄用セメント；陶器用セメント 236

皮革用セメント；カゼイン・セメント；純カゼインの調製 237

通常の工業用カゼインの調製；より純粋な工業用カゼインを得る
ための John A. Just の方法 238

長期間保存可能なカゼイン・セメント；ガラス用セメント；
金属用セメント；陶器用セメント；メシャムパイプ用セメント；
木材用等セメント 239

陶器用セメント；水ガラスおよび水ガラス・セメント；水ガラスと
その性質；割れた瓶用セメント 240

ガラスおよび陶器用セメント；水工事用セメント；金属接合用
セメント；赤熱にさらされる管継手用セメント 241

大理石およびアラバスター用セメント；グリセリンおよび
グリセリン・セメント；市販グリセリンの性質；グリセリンと
リサージのセメント 242

石灰セメント；石灰およびチョークの性質；ガラス用セメント；
大工用セメント；割れた粘土るつぼおよび陶器用セメント 243

石灰とにかわのセメント；石膏セメント；焼石膏（パリ石膏）の
調製；石膏像用セメント 244

ガラスおよび陶器用セメント；鉄および石材用セメント；
陶器用セメント；万能石膏セメント；鉄用セメント；
耐熱セメント；耐水・耐蒸気セメント；鉄用セメント 245

鉄管用耐火セメント；高温に耐えるセメント；鋳物の欠陥充填用
セメント；ストーブプレート等のひび割れ用セメント；
鉄製水槽用セメント；ひび割れた鉄鍋用セメント 246

ストーブ用黒色セメント；化学装置用セメント；この種の
セメントに要求される条件；フッ化水素酸発生用小型装置用
セメント 247

亜麻仁油と粘土のセメント；亜麻仁油とマンガンのセメント；
極めて高温に耐えるセメント；耐酸セメント；化学装置用
ゴム・セメント 248

Scheibler の化学装置用セメント；特殊用途用セメント；
金属文字をガラス、大理石、木等に取り付けるための
セメント；鉄管継手用セメント 249

蒸気ボイラー用セメント；ゴム用セメント；タイヤ用セメント；
蒸気管等用セメント 250

大理石用セメント；木材、ガラス等を金属に取り付けるための
セメント；ブラシ製造業者用セメント；電気装置用セメント 251

宝石職人用セメント；アメリカ製宝石職人用セメント；
セルロイド用セメント；Stratena；布用セメント；セメントの
使用方法 252

セメントを被着面に密着させることの重要性 253

任意の二つの表面の接合を妨げる要因；使用するセメント量を
できるだけ少なくすることの重要性 254

接合面から油脂および汚れを除去すること；ペーストおよび
ムシラージ；でんぷん糊 255

ペースト調製の規則；小麦粉糊 256

ペーストの腐敗を防ぐ手段 257

靴職人用ペースト 258

アラビアゴムおよびその性質；アラビアゴムの代用としての
デキストリン；市販デキストリンの性質 259

デキストリンの調製；Blumenthal の方法 260

Heuzé の方法；トラガカント（ゴム・トラガカント）；特殊用途用
ペーストおよびムシラージ；でんぷん糊；小麦粉糊 261

強力接着ペースト；酸敗しないペースト；ベネチアン・ペースト 262

ラベル用ペースト；弾性または可撓性ペースト；ラベル用
ムシラージ；ムシラージ 263

郵便切手用ムシラージ；カゼイン・ムシラージ；トラガカント・
ムシラージ；粘着ペースト；流動ペースト 264

砂糖石灰ペースト；液状砂糖石灰ペースト；紙および精巧な
装飾品用ペースト；アルブミン・ペースト 265

グリセリン・ペースト；機械へのラベル貼付用ペースト；
地図貼付用ペースト；スズ箔に紙を貼るためのペースト；
紙袋用ペースト；写真家用カゼイン・ムシラージ；スクラップ
ブック用ペースト 266

皮革用ペースト；木を磁器およびガラスに貼付可能な強力
ムシラージ；デキストリン・ムシラージ；革をボール紙に
貼るためのペースト 267

研磨ニッケルへのラベル貼付用ペースト；ブリキへのラベル
貼付用ムシラージ；事務用ムシラージ；事務用グリセリン・
ペースト；清潔で耐久性のあるペースト 268

紙幣用または口糊；厚紙用ペースト；机の天板に布または革を
貼るためのペースト；カゼイン・ムシラージ；木材および
羊皮紙に使用できる非常に粘着性の高いペースト 269

メモ帳用ペースト；スズ箔に紙を貼るためのペースト；
ガラス、磁器および金属にラベルを貼るためのペースト；
アラボール・ゴムの調製；脱糖ビートスライスからの接着物
質の調製 270

索引 273

膠（にかわ）、ゼラチン、セメント、ペースト

第I部

膠（にかわ）およびゼラチン

第I章
膠（にかわ）の本質

1．にかわの起源（原料）

すべての動物、とりわけ高等な部類の動物の体組織には、冷水にも温水にも不溶の組織が含まれている。しかし、それらも長時間煮沸を続けるとついには溶解し、その溶液を蒸発濃縮すると、粘稠でゼラチン化性をもつ塊を与える。さらにこれを乾燥すると、原料の純度の程度に応じて、多少とも透明で脆い物質となる。純粋な状態では無色無臭であり、冷水中では膨潤してふくらみ、煮沸するとその液中に溶解する。この物質、すなわち、いわゆる膠質（にかわ・ゼラチン）を与える組織が変化して生じた生成物が、商業上 glue（グルー、膠）として知られているものである。

膠（にかわ）を与える組織のうち、重要なものとしては、結合組織（cellular tissue）、真皮（corium）、腱または筋、リンパ管（vasa lymphatica）および静脈の中膜、骨の有機質であるオッセイン（ossein）、鹿角（hartshorn）、軟骨、多くの魚類の浮き袋などが挙げられる。

膠やゼラチンそのものは、病的現象としての異常な状態を除けば、動物体内にすでに完成した形で存在しているわけではなく、さまざまな変化の産物である。こうした変化のうち第一のものは、明らかに皮の乾燥の際に起こる。というのは、通常の方法（石灰漬けなど）で処理した「グリーン・ハイド」（生皮）を、乾燥させないままにかわに煮た場合に得られる生成物は、石灰漬け後にいったん乾燥させてから煮た場合に比べて、全く性質の異なる、はるかに凝固性の乏しいものでしかないからである。第二の変化は材料を煮沸する際に、第三の変化は得られたゼリーを乾燥する際に起こるように思われる。そしてこのことによって、実際の膠にまで変化していないゼリーが、膠溶液とは挙動を異にする事実も説明されよう。変化の連鎖は、出来上がった膠の段階でさえ終わるわけではない。にかわを水に溶かし、しばらく煮沸すると、冷却してももはやゼラチン化せず、液状のまま残ることはよく知られている。我々が扱っているのは、より安定な有機化合物に比べて、はるかに分解に移行しやすい有機結合体である。しかしながら、膠が、いくつかの異なる変態として現れる一つの有機化合物であることは、確立した事実である。動物体内では、病的現象としての異常な条件下においてのみ完成形として現れるにすぎず、したがって、まず膠質を与える組織を乾燥し、次いで長時間煮沸し、最後に得られたゼラチン状塊を蒸発・乾燥することによって、初めて生ずるのである。

2．にかわの移行段階

したがって、次のような段階を区別することができる。

a. 膠質を与える物質（膠原物質）

b. 粗にかわ

c. ゼリー

d. にかわ

a. 動物体内の膠質を与える物質は、蛋白質群であるプロテイン質、すなわちアルブミン、フィブリンおよびカゼインから生成される。これは、果実が熟す際に、既存の物質が分解・変化して構成要素に分かれ、新しい物質が形成されるのと類似の経過をたどる。

b. 「粗にかわ」とは、あらゆる異物を除き、乾燥によって物理的に調製された膠質原料をいう。これは、膠質を与える物質とゼリーとの中間の環をなす。

膠質原料と粗にかわを区別することは、経験によって正当化される。例えば、なめし屋が皮を膨潤させたのちに切り離した、生の仔牛の頭部を注意深く石灰漬けし、そのまま乾燥させずに煮沸すると、たとえあらゆる成分が溶解したとしても、ほとんど、あるいは全くゼリーを含まない、濁った液しか得られない。

c. 「ゼリー」は、粗にかわを煮沸することによって得られる。その接着力は、出来上がった膠溶液のそれよりはるかに弱く、また後者よりもはるかに早く腐敗する。

d. 仕上げ製品としての「膠（にかわ）」は、多くの場合、一定の化学化合物ではなく、いくつかの物質の混合物であり、そのうち二つについては、科学的研究によってよく知られている。

3．にかわの構成

不純物および偶然的な成分を除けば、膠は二つの、明瞭に区別し得る結合体、すなわち グルチン（glutin または gelatin）と コンドリン（chondrin）から成る。前者は皮および骨質部から、後者はまだ軟らかい状態の若い骨および肋骨や関節などの「永久」軟骨から生成される。

製造者は当然、自らの製品中で、これらいずれかの物質を優勢にさせることができる。しかし、実験の結果、グルチン（ゼラチン）の接着力はコンドリンのそれよりはるかに大きいことが示されているので、実際には、できる限り軟骨質を他の膠質原料から分離しておくのが望ましい。

膠のこれら構成成分についての正確な知識は、製造者にとってきわめて重要であるから、ここで、これらに関して科学的研究によって明らかにされた事項を簡単に述べておく。

純粋なグルチン（ゼラチン）は、鹿角（hartshorn）などを塩酸を含む水で処理し、膠質を与える物質の骨組みともいうべきリン酸石灰（リン酸カルシウム）を溶解除去し、「コラーゲン」または「オッセイン（ossein）」と呼ばれる有機組織を残すことによって得られる。ついで、このオッセインを石灰乳に浸して脂肪を除き、よく洗浄した後、煮沸する。得られたゼリーを冷却し、それを冷水中に機械的に細かく分散させると、ゼリーは軟化しても溶解はしない。塊を十分攪拌すると、グルチンはその色素を水中に放出するので、水を新しい水と入れ替えながら、それが完全に抽出されるまで繰り返す。その後、水を注ぎ捨て、ゼリーを熱水に溶解し、布で濾過する。濾液を同量のアルコールと混合すると、純グルチンの沈殿が得られる。アルコールによる沈殿の際、グルチンは、溶液中に存在し得る無機塩、特にリン酸塩を共沈させる。これらを除去するためには、得られたグルチンを少量の微温水に溶解し、塩酸でわずかに酸性にして透析器（ダイアライザー）に入れる。塩類と酸は水側へと拡散するので、水を時々新しいものに替えつつ続けると、最後には純グルチンのゼリーが内側に残る。これを浅い容器で乾燥させて蒸発させる。

純粋なグルチンは、乾燥状態では、ほとんど無色で、透明から半透明のガラス様物質を成し、脆いか、あるいはやや弾性を示し、無臭無味で、空気中で変化しない。比重は水より大きい。中性であり、植物性色素に何ら影響を及ぼさず、アルコール、エーテル、炭化水素および油類には不溶である。冷水中では、自重の約40％まで水を吸収して膨潤し、不透明になるが、溶解はしない。熱水には溶解し、その溶液は、たとえグルチンを1％しか含まなくとも、冷却するとゼリー化する。ゼラチン化する温度は、コンドリンよりも低い。

グルチンの水溶液は、塩素、塩化白金、タンニンおよびアルコールによって沈殿するが、塩酸、酢酸、酢酸鉛、明ばんおよび硫酸鉄によっては沈殿しない。濃硫酸はグルチンを分解し、他の分解生成物とともに、主としてグリココール（グリシン）とロイシンを生成する。

加熱すると、グルチンは軟化し、膨潤し、焦げた角（鹿角）の臭いを発する。空気中では着火しにくく、煙を出し、数分間だけ炎を上げたのち、燃えにくいかさ高い炭質残渣を残し、その灰は主としてリン酸カルシウムから成る。

グルチンがゼリー状のとき、アルコールで処理すると脱水を受け、その結果として著しく収縮する。Gonnor はこの性質を利用して、非常に多量の水を含むグルチン膜に刷られた図版を、著しく縮小させることに成功し、このように縮小されたものを石版石に転写し、そこから、最初の図とよく似ているが、より小さい新しい印刷物を得た。

逆に、水の含有量の少ないグルチンで図版を作り、のちに水に浸すと、版が膨張して、図柄は同じ規則性をもって拡大される。

純粋な コンドリン（chondrin） は、肋骨軟骨、喉頭（会厭軟骨を除く）の軟骨、あるいは気管および気管支の軟骨を、24～48時間煮沸することによって調製される。

コンドリンは、その溶液にアルコールを加えると沈殿する。沈殿を温水に再溶解し、蒸発させて乾燥させると、やや黄色を帯びた半透明の塊となり、破断面その他の外観的性質においてはグルチンに類似する。しかし、水溶液からの沈殿挙動は異なり、グルチンは沈殿しないような無機酸、酢酸鉛、明ばんおよび硫酸鉄、さらに酢（酢酸）、クエン酸、シュウ酸などの有機酸によっても沈殿する。

化学組成に関しては、コンドリンはグルチンより窒素が少なく、硫黄を多く含む。その組成式は、アルブミンのそれにより近く、これはコンドリンの由来とも符合している。というのは、軟骨は、プロテイン質と膠質原料物質との中間形態とみなすことができるからである。

コンドリンに濃硫酸を作用させると、ロイシンのみが生成され、グリココールは生じない。コンドリンは水酸化カリウムによってグルチンに変化し、その後はグルチンと同様にロイシンとグリココールを与える。濃塩酸と煮沸すると、コンドリンは分解され、「コンドログルコース（chondroglucose）」と名づけられた特殊な種類の発酵性糖が生成する。

最後に付け加えると、コンドリンの接着力はグルチンより弱く、膠中に存在すると有害とみなされる。したがって、膠製造者は、コンドリンの生成を避けるため、できるだけ骨から軟骨を分離しておくべきである。ただし、コンドリンはサイジング（サイズ剤）には有用である。

4．にかわの性質と他物質に対する挙動

一般に「膠（にかわ）」と総称される製品は、常にグルチン、コンドリンおよびまだ正確に究明されていない他の物質の混合物である。にかわは、ゼリーを蒸発・さらに乾燥させることによって形成され、その性質は、ゼリーを得るために用いた粗にかわおよび膠質原料に依存する。

ここで付言すれば、たとえ各製品中に含まれるグルチン量が科学的手段で測定できなかったとしても、さまざまな原料から得られたにかわは、外観的特徴によって容易に区別できる。全ての製造者が知っているように、皮から得られたにかわと、骨から得られたにかわとでは、接着力、弾性、破断面などの点で明らかに性質が異なる。また、高齢の動物の膠質原料から得られるゼリーは、若く弱い動物の組織から得られるものよりも堅く、その収量も多い。魚の浮き袋や鱗から得られるにかわは、主としてグルチンから成るとはいえ、皮や骨のにかわとは著しく性質が異なる。

概していえば、ゼリーはグルチン由来であろうとコンドリン由来であろうと、にかわに乾燥される前の段階では、膠溶液とは異なる性質をもつ。接着力は小さく、はるかに早く腐敗する。華氏68～72.5度（20～22.5℃）の温度では、ゼリーは24時間以内に腐敗し、アンモニア臭を発して分解するが、にかわ溶液は、はるかに長く保存しても変質しない。

ゼリーはオゾンを著しく吸収し、その作用で分解される。これが、雷雨の接近が、膠液の凝固力を破壊したり、乾燥網上の膠を「turn on the nets」、すなわちその凝固性を失わせて液状化・悪臭化させることによって、大きな損害を与えうる理由である。

各種塩類に対するにかわ溶液の挙動もまた、注目に値する。

15～20％のにかわを含む微温の液に、炭酸カリウムまたは炭酸ナトリウム、中性酒石酸カリウム（ロッシェル塩）、ロッシェル塩（酒石酸カリウムナトリウム）あるいはエプソム塩（硫酸マグネシウム）を加えると、塩が水を奪うことによってにかわが凝結する。普通の食塩、サラミアック（塩化アンモニウム）、硝石、塩化バリウムなどを飽和させた微温の溶液は、ゼラチン化しない。

にかわ溶液に多量の明ばんを加えると、にかわは透明な塊として沈殿する。

にかわを高温で希酸とともに処理すると、その溶液は単独ではゼラチン化しないが、普通の食塩を加えるとゼラチン化する。

消石灰とともに煮沸すると、にかわ溶液はゼラチン化する性質を失い、蒸発させると、冷水および飽和食塩水に可溶な無色のゴム状物質に変化する。

シュウ酸と結合させたグルチン溶液からは、しばらく後に石灰を加えることでシュウ酸を再び分離することができ、その結果、ゼラチン化しないが非常に大きな接着力を有する液が得られる。これがいわゆるメタゼラチン（meta-gelatin）である。

にかわ溶液は、繰り返し煮沸と冷却を行うこと（およそ6日間）によっても、ゼラチン化する性質を失う。

タンニンは、ゼリーともにかわ溶液ともに特徴的な結合体を形成し、この結合は、ゼリーまたはにかわをわずか0.005％しか含まない溶液中でも起こる。したがって、にかわはタンニン検出に非常に優れた試薬である。

非常に濃厚なにかわ溶液にタンニンを加えると、汚黄色でチーズ様性質を持つ重いフロック状沈殿が生じる。これは空気中に放置すると褐色に変わり、乾燥すると硬く脆い塊となり、容易に粉末に砕ける。熱いカリウム苛性アルカリ（カセイカリ）溶液には溶けるが、水、エーテル、アルコールには不溶である。この沈殿は、全く同一ではないにせよ、「革（レザー）」と呼ばれるタンニンと皮との結合体にごく近いものと考えられる。

膠を乾いた熱に曝すと溶融し、焦げた角の強い不快臭を発し、動物炭に似た強力な脱色能をもつ炭質残渣を残す。膠を乾留（破壊蒸留）すると、炭酸アンモニウムを含む水溶液と、炭酸アンモニウム、硫黄、シアン化アンモニウムなどの混合物から成る濃厚な褐色油が得られる。

膠の化学組成は、植物界に由来するデンプンやセルロースを想起させる。それは次の成分から成る。

炭素　　　　49.1％
水素　　　　 6.5％
窒素　　　　18.3％
酸素と硫黄　26.1％

これは式 C_{12}H_{10}N_{2}O_{4} によって表すことができる。

膠の組成は、膠質原料物質のそれとほとんど変わらない。膠片（アイシングラス）の組成は次の通りである。

炭素　　　49.5％
水素　　　 6.9％
窒素　　　18.8％
酸素　　　24.8％

このことから、膠がそのさまざまな移行段階において、異なる化学化合物を表しているのではなく、1つの同一化合物の諸変態にすぎず、それぞれが物理的性質によって区別されるに過ぎないという推論は正当化される。これは、デンプンが組成を変えることなくデキストリンやブドウ糖として現れうる場合や、セルロースが組成を変えないままアミロイドやブドウ糖へと変わりうる場合と同様である。

第II章
にかわの用途

にかわの様々な技術的用途を調べることは、製造者にとって大きな関心事である。というのも、製造者はしばしば自ら販売人としても行動しなければならず、その際、自分の製品を誰に提供すべきかを知る必要があるからである。また、すべてのにかわがあらゆる目的に適しているわけではなく、用途ごとに異なる品質が要求されるため、どのような特殊な要件を満たさねばならないかを知ることも必要である。

――にかわを接合媒体として用いる場合。第I章「膠の本質」で述べたように、グルチンの接着力はコンドリンのそれより大きく、さらに、皮や腱から得られるグルチンは、骨から得られるものよりも一層大きな接着力を持つ。このため、皮屑から作られた、健全で良質なにかわは、主要な消費者とみなされる職人たち、すなわち家具職（キャビネット・メーカー）、大工、旋盤工、楽器製作者、木彫師、車両製造業者、ブラシ製造業者、製本業者、製紙業者などに特に好まれる。彼らはいずれも、可能な限り最大の接着力をもつにかわを必要とする。しかし、だからといって、良質の骨にかわがこれらの目的に使用できないと考えるべきではない。というのも、動物炭や骨粉の製造業者から、優良でしかも安価な骨にかわが多く市場に供給されており、木材の接着などに広く利用されているからである。

上記のような用途に接合媒体として適するにかわは、琥珀色または褐黄（ブラウンイエロー）色で、透明または半透明、澄明で、乾燥して硬く、破断面がガラス様であるべきであり、ただしあまり脆すぎず、ある程度の弾性を示すことが望ましい。冷水に浸すと膨潤してできるだけ多くの水を吸収すべきだが、48時間浸しておいても実際には溶解してはならない。上に残る水は腐敗臭を全く持たず、溶解している異物はごく少量でなければならない。このようなにかわは、華氏122度（約50℃）で溶解しはじめ、華氏144.5度（約62.5℃）に加熱すると完全に溶解する。これ以上の高温で加熱することは避けるべきである。

――にかわを結合剤として用いる場合。にかわ溶液は、着色紙や壁紙の製造、テンペラ画（蒔絵・膠絵）、金箔貼り用サイズなどにおいて、鉱物性顔料などの微粉末物質を互いに結び付けるために用いられる。また、石膏（プラスタ・オブ・パリス）やチョークに混合され、乾燥すると硬化する可塑性の塊、すなわちスタッコ細工や紙塑（パピエ・マシェ）などの製造にも用いられる。一般的にいえば、これらの用途には、健全で良質のにかわのみを使用するのが最もよいが、場合によっては、欠陥のある安価な品を用いても、害のないこともある。とくに顔料混合物に用いるにかわは、必ず酸やアルカリを含まないものでなければならない。これらは顔料に分解・変質作用を及ぼすからである。金箔張り職人は常に最上質のにかわを用いるべきであり、さもないと、後でサイズに施した仕事が台無しになってしまう。

マッチの製造には非常に大量のにかわが消費され、その品質と乾燥特性には多くのことがかかっている。黄リンを含むマッチの頭薬（ディッピング・コンポジション）は、25～50％濃度のにかわ液に、所要量の酸化剤（硝酸カリウムまたは塩素酸塩など）を加え、華氏100.4度（約38℃）に保った浴である。ここにリンを注意深く投入すると、その中で溶融し、撹拌によってエマルションとなる。このとき、砂、ガラス粉その他の摩擦剤を加える。にかわの役割は、感度を低下させることなくリンを酸化から保護することである。さらに、にかわは、安全マッチの頭部および擦り面（発火面）の結合材としても用いられる。

――製本業者用にかわ。製本業者は、上等な仕事には、自然に淡色で強度があり、著しい臭いを持たないにかわを必要とする。化学的漂白を受けた粗悪なにかわのなかには、漂白剤が十分に除去あるいは中和されていないため、のり鍋の中でほとんど黒く変色してしまうものがある。

サンドペーパー、ガラスペーパー、エメリーペーパーおよびそれに類する布類は、表面に強にかわの薄く均一な層を塗布し、その上に粉末を均一にふりかけることによって作られる。

――サイジングにおけるにかわの使用。製品にサイジング（糊付け）を施す主な目的は、ある程度のこわばりを与え、外観をよくし、手ざわりを良好にすることである。

白物製品のサイジングににかわを用いると色調を損ねるので、この目的には使用できないが、一方で、帽子・毛織物製造業者や織布業者などが用いるサイズの調製には、多量のにかわが用いられる。抄紙機とロジン・サイズ（樹脂サイジング剤）が発明される以前は、紙のサイジングには動物にかわのみが専ら用いられていた。しかし今日では、ぼろ布から作られる紙やボール紙、また動物性物質でサイジングした画用紙を生産する製紙業者による場合を除き、紙のサイジングにはほとんど用いられない。紙は、抄紙機を出た後、にかわ溶液の中を通し、その後空気中で乾燥される。

実際のサイジング用途には、良質で精選されたにかわだけが用いられるか、あるいは製紙業者自身が、乾燥した仔牛の頭部、毛を取り除いた兎皮、羊皮紙の端切れなどを煮てにかわを作り、自家製サイズを調製することもある。安価なフェルト帽（毛帽子）には、シェラックの代わりににかわが用いられる。毛織物業者は、主としてゼリー状のにかわを購入する。この種のにかわは特に重要であり、その調製法については後に述べる。

――料理用および薬用としてのにかわ。にかわがこれらの用途に供される根拠となる性質は、三つに大別できる。

1：第一は、にかわが凝固する際、その内部に、液中に機械的（物理的）に分散し、きわめて細かく砕かれた懸濁物質を包み込み、これらを一緒に凝集させる能力である。こうした懸濁物質は、液とほぼ同じ比重を持つため、単に静置しても沈降せず、濁りを生じさせるが、にかわはそれらを取り込んで沈殿させる。ここでにかわは清澄剤として作用する。

ビール、ワインその他の液体を清澄・澄明にするため、またゼリーを調製するために、特別に調製された大量の膠片（アイシングラス）およびゼラチンが用いられる。ゼリーやその他の料理用に用いる材料は、いうまでもなく、無色で完全に無臭でなければならない。ゼリーは、固まる前に香辛料、砂糖、エッセンスなどで風味を付けて食味をよくする。植物性ゼラチンである寒天（アガーアガー）は、後に詳述するが、現在中国から輸入されており、価格が安く完全に無臭であるため、アイシングラスやゼラチンの強力な競争相手となっている。

リービッヒ（Liebig）の肉エキスその他の牛肉エキスが登場する以前には、骨ゼリー、肉汁、香草のエキスおよび小麦粉の混合物からなる「ブイヨン錠」が広く使用されていた。110ポンドの肉を繰り返し煮出すと、5ポンドのブイヨン錠が得られる。この錠剤にその重量の30倍の水を加えると、リービッヒ肉エキスなどから作るものほどではないが、かなり良質の肉スープが得られる。

にかわを水に溶解すると、常温でゼラチン化する。この溶液を、例えば肉汁、果汁、エッセンスなど、ゼリー状の食品にしたい他の液体と混合すると、それらを固化させることができる。

にかわは、傷口に空気が触れるのを防ぐことで治癒剤として作用する。いわゆる絆創膏（コート・プラスター）はゼラチンから作られる。家具職人が手を切ったとき、にかわを傷口に塗布すると非常に良い結果が得られる。病院では、ゼラチンとグリセリンの混合物が、傷を閉じる最良の手段として用いられており、同じ混合物は卵、果物、さらには肉などの食品保存にも成功裏に用いられている。

上記の目的には、どの良質のにかわでも使用することができる。

味の悪い薬剤はしばしばゼラチン・カプセルに封入され、患者が不快を感じることなく服用できるようにされている。これらカプセルの使用は今日非常に広まり、一つの独立した工業部門を形成するまでになっている。その製造方法については後述する。

――弾性塊およびゴム代用品としてのにかわ。にかわとグリセリンを混合すると、ゴムに似た弾性塊が得られる。同様の効果は糖蜜（モラセス）を加えることによっても得られる。この弾性塊は、その調製法については後に述べるが、印刷用ローラーや鋳型の製造にとってきわめて重要である。なかには、この塊をすぐ使用できる状態で製造し、印刷業者や石版印刷業者は、それを再溶融して型に流し込むだけでよいようにしているメーカーもある。

フォトリトグラフィーにおいて、にかわは非常に重要であり、クロム塩と混合することによって、写真ネガ像を石版石に転写する唯一の既知の手段となっている。写真術においては、ゼラチンがガラス上のネガ像のために用いられる。石膏やセメントの模型を製作する業者にとっては、一般にグリセリンを加えずに用いられるにかわ塊は、深いアンダーカットを持つ鋳型を作る際に不可欠である。

にかわにグリセリンを混合すると、ゴムの代用品として、例えば人形の頭部や動物などの弾性玩具を製造することができる。この目的には、接着力がそれほど大きくなくとも、非常に堅固なゼリーを形成するにかわを選ぶのが望ましく、純粋な骨にかわが最良である。

にかわとグリセリンを1：1の割合で混合したものは、謄写版（ヘクトグラフ）用のゼリーとして用いられ、濃厚なアニリン染料溶液で書かれた文字や図柄を転写する。

――装飾品用のにかわ。にかわおよびゼラチンは、装飾品の製造において大きな進歩を遂げている。

これらの製品のうち最もよく知られているものは、おそらくゼラチン箔であろう。これは薄く透明なシート状で、鮮やかに着色され、聖画、名刺、ラベルなどの印刷に用いられる。

ゼラチン化粧板（ジェラチン・ベニヤ）は、あるパリ万国博覧会で初めて展示された。これらは厚さの異なる板状シートであり、各種塩類の結晶模様やラズライト、マラカイト、アヴァンチュリンなどの石を模倣するように、色材を混ぜることによって半透明性を失わせている。真珠母、べっ甲、象牙を精巧に模したにかわ製品も展示され、真物と見分けがつかないほどであった。これらの化粧板は、装飾品、家具小物、ボタンなどの製造に広く用いられるようになった。なかでも最も華やかな用途は扇の製造であり、かつては象牙やべっ甲が用いられていたものが、今日ではこのゼラチン化粧板で代用されている。恐らく多くの夫人方は、これらきらめく玩具が、実は屠畜場から出る馬の骨を原料として作られているとは夢にも思っていないであろう。

ゼラチン化粧板の成功に続いて、一般的な角（ホーン）の代用品も開発され、櫛、ボタン、鼻煙壺（スナッフボックス）その他何百種もの装飾品が、これらの模造品から作られている。

以上に述べたのは、にかわの主要な用途の一部にすぎない。にかわの本質と性質に関する知識が深まるにつれて、この工業においては、なお広大な進歩の余地が残されていることは疑いない。

第III章

にかわ製造用原料とその調製

にかわの製造に用いられる原料は、さまざまな種類の動物性廃物から成っている。おもな物質は、牛その他の厚い皮の断片のような製革工場（タンヤード）のくず、革仕上げ職人やモロッコ革製造業者などの作業場から出る廃物である。さらに、多くの動物の腱や腸、毛を取り除いた兎や野兎の皮、猫や犬の皮、羊皮紙の切れ端、旋盤工やボタン製造業者から出るくず、精肉店や家庭からの雑多な屑までもが、にかわ製造に用いる原料の種類をいっそう増やしている。

これらの原料は集荷され、直接にかわ釜元に売られるか、あるいはにかわ原料を専門に扱う仲買人に売られる。

これら廃製品について十分な知識をもつことは製造者にとって重要であるから、本章ではそれらの詳細な記述にあてる。事業の成功は、原料の選択と慎重な選別・調製に大きく依存しているからである。もっとも粗悪な黒にかわから、写真用および料理用の無色ガラス状ゼラチンに至るまで、多様な製品を念頭に置けば、上質品には普通品質のにかわとはまったく異なる原料を用いなければならないことが理解されるであろう。

由来にしたがえば、原料は次の三群に分けることができる。

1．皮様原料：皮、革、組織類。
2．骨原料。
3．魚類から得られる原料：浮き袋、鱗など。

1．動物皮

[Illustration: FIG. 1.]

動物皮は三層から成る。すなわち、1．薄い表皮（エピデルミス）で、これは細胞組織からのみ成り、にかわ製造上とくに重要ではない。2．真の革皮、すなわち真皮（コリウム）で、これは結合組織の繊維から成り、なめし職人にとっても、にかわ釜元にとっても実際の対象物となる。真皮の下には下皮があり、これは細胞組織のみから成り、肉片や脂肪粒子で汚染されているが、これらはにかわ製造には有害である。図1は動物皮の断面を示す。O が表皮、L が真皮、U が下皮である。表皮は二層から成る。最外層 H は角質層または層板層（ラメラ層）と呼ばれ、その下の深い層 S は粘膜層またはマルピーギ層と呼ばれる。真皮もまた二層から成り、上層 C と、下層 C{1}_ があり、この下層が実際の革皮である。下皮 U は弾性組織で、多数の脂肪沈着 F と汗腺 D を含み、この汗腺は導管 D{1}_ によって皮膚表面に通じている。

革およびにかわの製造者にとって価値ある材料は、真皮（コリウム）のみである。

なめし職人は、皮をタンニン液（タンニン槽）に浸す前に、その端部を切り整える。羊や仔牛の皮からは、頭部を切り離すが、これはにかわ原料に用いる方が有利だからである。また、皮の下腿部を覆う部分や、皮を整った形に仕上げるために腹部の裂けた縁も切り落とす。牛皮では、耳、尾、足先がにかわ原料として用いられ、頭部はなめされる。この種のなめし工場廃物からは、44〜46％のにかわが得られる。牛皮の「スカーフスキン」（表削りした薄皮）や、フレッシング（肉削り）の際に出る廃物、腱、牛の後躯部などからは30〜35％が得られ、馬の腱からは15〜18％が得られる。

羊皮紙の切れ端や牛の蹄は、さらに高く評価されるにかわ原料であり、ほとんど何の前処理も要さずに煮沸に適する。これらは自重の最大62％までにかわを与えることがある。

仔牛皮や羊皮からは上質のにかわが得られる。これに対して馬皮からのにかわは通常色が暗く、品質も劣るが、注意深く処理すれば強度の高い製品を得ることもできる。

いわゆる「仔牛頭」は、にかわ釜元にとって非常に価値が高く、石灰漬けと乾燥を受けた後、特殊な商品として取引される。

豚、兎、野兎の皮からは、淡色だが凝固性の乏しいにかわが得られる。したがって、これら最後に挙げた原料は、紙のサイジングなどに用いられるゼリーの製造に使用するのが最もよい。

皮が得られた動物が老齢であればあるほど、得られるにかわはより堅固になる。多くの場合、とくに特定品質のにかわを生産しようとする場合には、同種の皮屑が十分量あるなら、それらを別々に煮られるよう種別に仕分けしておくことが勧められる。

インディゴなどの各種商品を包装するのに用いられた多くの皮は、南アフリカからの輸送中に大きな損傷を受け、なめしには不適となるが、にかわ原料としては良好であり、しばしば50〜55％の収量を与える。

にかわ原料の鑑定に関して、シカゴ（イリノイ州）の American Provision Co. が発表した膠に関する記事の中に、いくつか有用な覚え書きがある。

「乾燥した未処理または塩蔵原料（生皮または南米産原皮など）は、冷水中に12時間浸すと、重量が約50％増加するが、なお堅く、水は臭みがないままである。水分、汚れおよび塩分は合計で10％を超えてはならない。

『グリーン・ソルテッド原料』（hide pieces, sinews, calf heads and pates など）では、過剰な塩分がなく、腐敗、変色、加熱（発熱）が起こっていないことが必要である。繊維は堅く、毛が抜けやすくなっていてはならず、穏やかな動物臭を有するにとどまるべきである。水分と塩分は合わせて40％を超えてはならない。

「乾燥石灰漬け原料を12時間浸漬すると、特有の臭気が発生するが、繊維はしっかりしており、糸を引くようなぬめりを持つ断片があってはならない。水は暗色であってはならない。石灰、砂および汚れは合計で5％を超えてはならない。

「グリーン・ライムド原料は、表面がなめらかで柔らかく、残存する毛は容易に除去できる状態でなければならない。また、石灰液は比較的清澄で臭気が少なく、強アルカリ性に偏りすぎていてはならない。

「缶詰食肉の製造工程では大量の廃骨が発生する。これらが過度に加熱されておらず良好な状態であれば、かなりの量のにかわが得られ、とくに頭、肋骨、および足の骨は、大腿骨や脛骨よりも良好な収量を与える。

『角髄（horn piths）』中の水分は12％を超えてはならず、乾燥の際に過熱されていてはならない。また、にかわ製造者にとって価値の低い皮や毛は、あらかじめ取り除いておかなければならない。

「にかわ原料を与える動物の年齢は、製品に重要な影響を及ぼす。若い動物からの製品は、一般に色が淡く、収量も多く、抽出も容易であるが、その中にはより多くのコンドリンを含む。そのため、同じ濃度の溶液から得られるにかわを比較すると、成熟動物由来のものの方がより高い粘稠性を示し、乾燥後の膠もより堅固であることがわかる。

「外国では、乾燥原皮の計量時に重量を増やす目的で、しばしば塩化バリウム溶液（chlorbarium）に浸し、その後1.5％の希硫酸浴に入れる。この酸は容易に皮の内部に浸透し、バリウムと結合して白色不溶性粉末である硫酸バリウムを形成し、繊維内には弱い塩酸を残す。これは後の石灰漬け工程で中和され、塩化カルシウムとして溶出する。この処理は、後のにかわ製造にかなりの影響を及ぼす。酸の影響に加え、硫酸バリウムがにかわ液を濁らせ、清澄を困難にするからである。もちろん、着色にかわを作るのであれば、これは欠点とはならない。」

腐敗は常に膠質を与える物質の分解を伴い、それに伴って収量も失われるため、特に夏期には、皮屑を丁寧に保存しなければならない。

なめし職人は廃物を石灰漬け、すなわち、石灰乳に15〜20日間浸漬することによって処理する。この石灰乳は頻繁に更新される。石灰の作用により、付着している血液や肉片が溶解し、脂肪分はケン化される。この処理の後、にかわ原料は乾燥される。

この作業がなめし工場で丁寧に行われない場合（しばしばそうである）、その原料はにかわ釜元にとってほとんど価値がない。

しばしば行われるように、廃物を長期間山積みにしておくと、腐敗発酵が起こり、その有害な影響はその後いくら石灰漬けを行っても回復できない。または、石灰浴の濃度が十分でなかったり、血液や肉片を破壊するのに十分な時間作用させていない場合もある。逆に、石灰浴が強すぎると、膠質を与える物質そのものが侵されてしまうこともある。また、廃物が不適切な条件下で乾燥され、カビの生育が始まっている場合も少なくない。冬期には、凍結させたままにしたために廃物が台無しになることもある。凍結した「にかわ皮革」からは、凝固性の乏しいにかわしか得られない。

以上から明らかなように、にかわ用皮革の購入には細心の注意と配慮が必要である。とくに、十分乾燥して堅く、カビやその他の有機・無機物質を含まず、また石灰分が強すぎないことを確認すべきである。

にかわ釜元は、いかなる場合にも、自らにかわ原料の調製を行える体制を整えておくべきである。そのためには、次のような設備が必要となる。

にかわ工場が河川のほとりに立地すると仮定しよう。川のすぐ近くに、使用する全にかわ原料を処理できるだけの数のピットを設ける。それぞれの深さは約6½フィート、直径は6½〜10フィートとし、セメントで内張りを施す。各ピットの底は、水面より約3〜3½フィート高い位置になるよう設置する。ピット同士は配管で連結し、これによって給水する。各ピットには汚れた水を排出するための排水管を備える。

にかわ原料は、他の工程にかける前に水洗して石灰分を除去しなければならない。最も簡便な方法は、石灰漬けした原料を網や籐製バスケットに入れ、川岸に設置した移動式クレーンその他の装置で吊り下げ、流水中に浸すことである。しかし、この初歩的な方法にはいくつかの欠点がある。大量の水を汚染し、法的な問題（河川汚濁規制）を招く可能性があること、そしてそのあまりの簡便さゆえに、固形の石灰片や軟化した動物質をブラシで取り除くといった予防措置が怠られがちになることである。さらに、十分な大きさをもつ沈澱槽を設けておかないと、大量の水によって、にかわ原料の小片や脂肪が流れ去ってしまうことにもなる。

この目的には、洗浄ドラムを用いる方が、より短時間で効果的に処理できる。これは、両端が開いた直径約6フィート、長さ約4フィートの有孔鉄製シリンダーである。シリンダーの内側には幅6インチほどの木製棚板が数枚取り付けられており、シリンダーが回転するにつれて、にかわ原料を部分的に持ち上げ、やがて下へ落とし、散らしながら水噴霧の中で打ち叩くようにして洗浄する。シリンダー内部には、外側から補強支柱で支持された鉄板も設置されている。洗浄中はこの鉄板を垂直位置にしておき、作業終了時には水平位置に倒すと、作業台となり、その上ににかわ原料が落ちる。これを手動プレスへ移して水を絞る。洗浄した原料は、日当たりと通風の良い場所にある乾燥場に移し、板張りあるいはセメント張りの傾斜床の上に広げる。この床は下方から空気を取り入れられるようにしておく。

少量の水を頻繁に取り替え、その都度完全に排水することが、最も完全かつ経済的で、しかも短時間で洗浄を行う方法であることはよく知られている。この点から、S. Rideal は、攪拌・排水・点検に適した設備を備えたピットまたは槽の使用を勧めている。ピットから出る石灰かすは肥料製造に利用できる。

図2〜5に示されるにかわ原料洗浄機は、W. A. Hoeveler による発明（アメリカ特許）であり、にかわ原料を洗浄する装置の構造に関するものである。

従来の装置では、原料が過度に砕けて傷みやすく、さらに洗浄水とともに細片が流出してしまうため、相当の損失が生じるのが常であった。本装置の構造と配置によって、これらの欠点が改善され、他にも種々の利点が得られる。

図2は図3の x-x 線に沿ったこの装置の横断鉛直断面、

[Illustration: FIG. 2.]

図3は同じく縦断鉛直断面、

[Illustration: FIG. 3.]

図4はスクリーンと蝶番付きカバーを拡大して上面から示したもので、片方は開き、片方は閉じている状態を示す。

[Illustration: FIG. 4.]

図5はハブ（輪心）、ステムおよびパドルの一部の詳細図である。

[Illustration: FIG. 5.]

装置は、長方形の水槽状構造として作られ、その側板および端板 A は二重壁 a a によって、ほぼ水密になっている。内部上部には、半円形で側面が平らで底部全体が丸みを帯びた「揺動式洗浄箱」B が占めており、その底部には多数の孔があいている。

箱 B の軸位置に支えられた横軸 c には、適当なハブ d と調節可能なパドルからなる水車が取り付けられている。それぞれのパドルは、放射状のステム e とブレード（スプーン）f から成る。スプーン f はステム e に取り付けられており、前後（半回転以上）に反転できる。一方の面は丸く面取りされており、原料中を通過する際、原料が付着したり残ったりしないようになっている。もう一方の面は平らだが、わずかにひねりまたはベベルがつけられており、回転方向に対してこの面を前向きにしたとき、原料をすくい上げて箱 B の外まで保持し、さらに持ち上げた位置で、原料がパドル上を転がるか滑り降りるようになっている。その結果、あらかじめ定められた位置で、原料はやさしく排出口シュート g に落ち、ほとんど傷つくことなく次工程へと運ばれる。運転中は、箱 B と本体 A は、清水または薬品で調製した水流で満たされ、車輪 e f は箱内でゆっくり回転し、パドルの縁が内部を掃くように動く。同時に、箱 B（あるいはその底部）は揺動させられ、箱底の孔の目詰まりを防ぐ。

原料を箱 B に入れ、十分量の水で満たしたのち、車輪 e f を、スプーン f の丸い面を前方に向けて、ゆっくり回転させる（動力または手動）。この操作によって原料は徹底的に攪拌・洗浄され、スプーンの丸い形状のおかげで、原料の自然な形状が過度に砕けてしまうのを防ぐことができる。

発明者は、洗浄箱 B の有孔底から流出した微細粒子を、次のようにして回収する。水槽 A の下部に、横桟またはブロック h 上に持ち上げる形で、平行する二本の角材 i を配置し、これら角材の内側に「溝 k」を設けてレール代わりとする。このレール内に長いスクリーン l をローラー m に載せて設置し、溝 k 上を移動できるようにする。スクリーン l に往復運動を与えるため、端部にロッド n を取り付け、このロッドを、パッキン箱 p と蓋またはドア q を介して二重壁 a a の外側へ貫通させる。ドア q を開けば、スクリーン l とその上の原料を引き出すことができる。スクリーンの揺すり運動は、ロッド n に適当な動力装置を取り付けて行い、必要に応じて運転中継続する。角材 i は側壁 a から少し離して設置され（水や廃棄物が通り抜ける通路を確保するため）、その両側にはドア r が蝶番で取り付けられている。これらドアは支え棒 s の上に倒して閉じることができ、その場合スクリーン上には何も落ちてこない。また、ドアを開いて二重壁 a a にもたせかけることもでき、その場合スクリーンが露出し、側方の通路はドア r によって塞がれる。

初期の荒洗い工程では、ドア r は閉じておき、汚水やゴミは側方の通路を通って下方の排出口から流れ出る。荒洗いが済んだ段階では、箱 B 内で剥離した微細な原料片を回収する必要が生じる。その際にはドア r を開き、側方の通路を閉じることで、すべての水および細片をスクリーン l に通すようにし、残りの原料をそこで受け止める。十分量が溜まったらスクリーンを引き出し、その上の原料を取り除く。

箱 B 内の主たる原料が十分に洗浄されたら、パドルまたはスプーン f を反転させ、平らでひねりのついた面を原料側に向ける。この状態でパドルを回転させると、原料はパドルによってやさしく持ち上げられ、シュートまたはホッパー g 内へと放出される。洗浄および洗浄後の原料の搬出は、パドルを反転させる以外の操作を必要とせず、反転はモーター側の逆転ギアによりパドル車の回転方向を逆にすることでも実現できる。

箱 B 全体を前後に揺動させる代わりに、その底部だけをスライドまたはローラー上に載せて往復運動させ、側板は固定したままにすることもできる。

図面では箱 B は軸 c を中心として吊り下げられているが、箱またはその底部に往復運動あるいは揺動運動を与える手段の具体的な構造は、任意の機械工にとって容易に考案しうるものであり、特定の形式をここで詳述する必要はない。箱とその内容物は非常に重くなるので、発明者はこれ専用の動力を備えることを好む。この動力はスクリーン l の往復運動用ギアにも連結できる。

ドア q は図2に示される位置ではなく、同図の q’ の位置に設けることもできる。

工場全体はもちろん、公衆衛生規則、特に河川汚濁などに関する規定に従って設計されなければならない。

にかわ原料の選別・保管用の小屋は、可能であればピットおよび洗浄ドラムに隣接させ、乾燥して通風のよい場所に設けるべきである。要するに、にかわ製造業者は、原料の損失をできる限り少なくし、作業時間と労力をできるだけ節約できるよう、自身の工場配置に工夫を凝らさなければならない。

上記のように設備された工場では、作業は次のように行われる。

仲買人から持ち込まれた原料を計量し、それが生（グリーン）状態であれば、慣例に従い、通常50％の割引を行う。将来の作業を容易にし、また種々の品質のにかわを製造できるようにするため、乾燥した原料は種類に応じて選別し、保管小屋内の別々の区画に収めておく。

石灰漬けされていない生の廃物（グリーン・ウェイスト）は、直ちに手をつけなければならない。そうしないと、空気を汚し、ネズミその他の動物に食い荒らされ、分解による有害な変質を受けるからである。作業手順は次の通りである。

――石灰漬け（ライミング）。皮革廃物を受け入れるピットに必要量の水を満たし、これに良質の生石灰を消化して得た水酸化カルシウムを2％の割合で溶解し、「石灰乳（ミルク・オブ・ライム）」を準備する。十分に攪拌し、水が石灰で完全に飽和されるよう、廃物を投入する前に8〜10日間静置する。液面は、ピット内の廃物の上およそ9インチの高さまで達していなければならない。石灰乳中に廃物を浸す期間は材料によって異なる。仔牛皮は15〜20日、羊皮は20〜30日、厚い牛皮は30〜40日を要する。石灰乳は週に1〜2回更新し、よく攪拌する。

石灰漬けに用いる石灰の品質はきわめて重要である。石灰乳は、炭酸化してしまっているか、もともと質の悪い生石灰を使用したために、しばしばまったく役に立たないことがある。石灰水中に溶解している水酸化カルシウムだけが有効成分であり、一方で石灰乳には炭酸塩やその他の不純物が多量に含まれている場合がある。そのため、見かけ上は濃くても、実際には全く効力を持たないことがある。したがって、石灰の価値は常に、含有されている「真の水酸化カルシウム Ca(OH)_{2}」の量を求めて試験すべきである。S. Rideal による操作方法は次の通りである。

まず、炭酸ガスを含まない水を調製する。これは、しっかりした丸底のボヘミアンまたはイェーナ製フラスコに蒸留水を入れ、30分間沸騰させることで得られる。まだ蒸気が噴き出しているうちに、フラスコをいったん火から下ろし、よく合うグリースを塗ったコルク栓またはゴム栓で素早く密栓し、冷却させる。温度がある程度下がったら、ぬるま湯の入ったバケツに浸して慎重に冷却を早め、その後蛇口からの冷水流の中に移す。水はフラスコ内に保存してもよいが、むしろバルサムなどで裏張りした栓をもつ瓶を多数用意し、それらにあふれるまで満たしておき、必要時まで保管しておくのがよい。

よく混合した石灰試料から小部分（約0.25グラム）を正確かつ迅速に秤量し、容量約300cc の広口栓付瓶に入れ、そこへ先の沸騰水を250cc 加え、静置する。これで水酸化カルシウムはすべて溶解する。次に、この澄明な液から50cc をピペットで引き取り、フラスコに移し、指示薬（フェノールフタレイン、メチルオレンジ、あるいはリトマスのいずれか）を加え、N/10 塩酸または硫酸をビュレットから滴下し、色が変わるまで加える。酸1cc は0.0028グラムの酸化カルシウム、または0.0037グラムの水酸化物 Ca(OH)_{2} に相当する。これから計算によって、試料中の実際の石灰の百分率が求められる。なお、炭酸ソーダや苛性ソーダが存在する場合も酸を中和し、石灰として計算されることになるが、これらはほぼ同程度の効力を持つため、「少量」であればとくに不利はない。特別な用途のためには、完全な分析を行う必要がある。一般に、石灰岩（ライムストーン）から作られる「石灰」は市販品の中でも最良であり、「灰色石灰」や「貝殻石灰」よりも石や粘土分がはるかに少ない。最上級の石灰は不純物が0.5％以下のこともあり、5％を超えることはまずないが、下等な灰色石灰では50％もの不純物を含むことがあり、このような石灰はにかわ製造にはほとんど役に立たない。

石灰槽から取り出した原料は、柳籠または網に入れて川に浸し、大部分の石灰分を除去する。これは通常数日で達成される。さらに効果的にするには、柳籠での浸漬後、廃物を洗浄ドラムにかけるとよい。籠やドラムから取り出した原料は、乾燥場に広げて水切りと乾燥を行う。乾燥は、フォークで1日に数回反転させて空気にさらすことで促進される。乾燥中に生石灰は炭酸塩に変化するが、この炭酸石灰はにかわ製造において何ら悪影響を及ぼさない。十分に乾燥した原料は煮沸の準備が整ったことになり、こうして得られた粗にかわは、後の工程で使用されるまで、いくらでも長期間貯蔵しておくことができる。

夏期には、工場に持ち込まれる原料を十分な速度で洗浄・処理し、腐敗が始まる前にすぐに加工してしまうことはほとんど不可能である。そのため、たとえ非常に有利な条件で大量の原料を購入できるとしても、しばしば危険を伴う。寒冷期には、洗浄済み原料の乾燥が極めて遅く進むため、腐敗を防ぐには人工加熱に頼らざるを得なくなる。

しかし、石炭酸（カルボール酸）を使用することによって、これらの欠点は克服できる。石炭酸は腐敗を防ぐ能力において非常に優れている。価格も比較的安く、しかも必要量はごく少ないので、追加費用はほとんど問題にならない。腐敗によって毎年失われるにかわ原料の価値は、石炭酸の費用をはるかに上回るからである。

原料を十分に洗浄したあと、湿った状態のままレンガ造の貯槽または大型槽に少しずつ入れていき、その都度石炭酸溶液を上から注ぎかける。こうして槽が満たされたとき、溶液が原料の表面を1〜2インチほど上回る深さになっているようにする。原料は、そのまま必要時まで放置しておくことができる。

石炭酸溶液は、石炭酸2ポンドを水1000クォートに溶解して調製する。こうして得られる液体は、わずかに燻製臭を帯びる。上述のようにして石炭酸処理された洗浄済みにかわ原料は、まったく変質することなく保存され、必要なときにただちに槽から取り出して、新鮮原料と同じように加工できる。

流水を利用できず、井戸水のみに依存している工場で、しかも廃水を河川や小川に放流せざるを得ない場合には、すべての洗浄工程で石炭酸を含む水を使用するとよい。1万分の1〜2万分の1（重量または容量）の石炭酸を含む水溶液で十分である。この程度の石炭酸添加で、洗浄水が悪臭を放ち腐敗するのを防ぐことができる。

石炭酸には、にかわ原料を硬化させ、その臭気をにかわに移す傾向があるため、他の防腐剤としてホルムアルデヒドやホウ酸も、一定期間腐敗を防止する目的で推奨されている。ホルムアルデヒドは、1万分の1〜10万分の1という弱い濃度で有効である。この程度の微量では、原料を硬化させることも、後の煮沸工程に悪影響を及ぼすこともない。ホルムアルデヒドは熱によって揮散してしまうからである。ホウ酸およびその塩は、防腐力こそ弱いものの、広く好んで使われている。ホウ酸1に対し水200の割合の溶液を用いる必要がある。

にかわ原料としての主要な皮革の種類は、次のように分類できる。

1．老齢牛からの牛革で、強く石灰漬けされたもの。臀部（尻）部分や、やや薄く暗色で柔らかい馬革と混じっている場合がある。馬革は暗色のにかわを与えるので、牛革より価値が低い。「脂革」と呼ばれるものは、肥え太った肥育牛（stall-fed cattle）の牛革であり、使用前に（ベンジンで）脱脂しておかなければならない。

2．牛の四肢下部からの皮片。石灰漬けされておらず、毛が付いたままである。極めて優れたにかわ原料であり、非常に接着力の高いにかわを与える。

3．織機のヒンジとして用いられた古い革。最も強靭ななめしていない牛皮から成る。石灰処理を施すと非常に強力なにかわを与えるが、加工は困難である。

4．鞭革。これは鞭製造で生じる廃物で、厚く白なめし（トーイング）された牛革に由来する。優れた淡色にかわを与える。

5．仔牛革。幅広く薄く半透明な帯状片で、わずかに石灰漬けされたもの。非常に淡色のにかわを与える。

6．仔牛頭。仔牛の頭皮で、石灰漬けされ、毛は除かれている。ゼラチン用として最良の原料であり、独立した商品として取引される。

7．仔牛の蹄。乾燥した、石灰漬けを受けていない、毛付き皮から切り落とされる、最後から二番目の関節部の皮。仔牛頭に次ぐ最良の原料である。

8．背嚢革。子牛革の古い背嚢、および新しい背嚢製造時の廃物で、ミョウバンと食塩で白なめしされ、毛が残っている。適切に洗浄すれば良好なにかわ原料となる。ミョウバンと食塩は洗浄によって完全に除去しなければならない。毛は煮沸工程に悪影響を及ぼさず、むしろ流出するにかわの濾材として役立つ。この類には、各種の毛皮廃物、特に羊皮コートなど古い毛皮衣類の残り部分も含まれる。これらから毛を取り除いた皮は、にかわ原料として用いられる。いずれの材料も、ミョウバンと食塩で処理されているため、適した操作によってこれらを除去しておかなければならない。

9．毛を取り除いた兎および野兎の皮。淡色だが凝固性に乏しいにかわを与える。

10．カット・ラビットスキン。これらの皮は、毛を除く際に機械によって均一な細い糸状に裁断される。フランスでは、これをギルダー（箔押し職人）用のサイズに加工しており、高く評価されている。

11．石灰漬けされた羊革・仔羊革（山羊革）で、薄く非常に軽いもの。少量の、しかも凝固性に乏しいにかわしか得られない。この類には、子山羊革手袋製造時の廃物が含まれる。モロッコ革その他同様の革製品製造時の廃物は、ワイヤーで縛ったベール状に圧縮され、「レバント革（Levant leather）」の名で取引される。

12．子山羊革の漉き作業および手袋製造から生じる廃物。綿毛状粉末をなしており、接着力の弱い非常に薄いにかわ液を与える。煮沸前に、なめしに用いられた薬品類を完全に洗い落とさなければならない。

13．サロン（Surrons）。これは、なめしも石灰漬けもされていない、各種野生動物（アンテロープ、ガゼルなど）の皮で、葉たばこや各種薬品を包装するために用いられたものである。良好なにかわ原料となる。

2．骨および軟骨

皮に加えて、骨はにかわ釜元にとって非常に価値ある原料である。化学的に言えば、我々が「骨」と呼び、動物の筋肉組織を支える骨格は、リン酸石灰およびリン酸マグネシウム、炭酸石灰、アルカリ塩と、それらに結合した脂肪および軟骨質から成る。このうち、にかわの収量源として期待するのは軟骨質であり、脂肪分からは油脂を、リン酸塩からは肥料の基材を得る。

骨軟骨は炭素、水素、酸素および窒素から成り、その百分率組成は、若い動物であれ老齢の動物であれ、実質的に一定である。ただし、若い動物の骨の方が、老齢動物の骨よりも遥かに豊富に軟骨質を含む。無機（鉱物）成分については逆であり、老齢の骨ほどリン酸塩の含有量が多い。

さらに、脂肪分は、若年期や高齢期よりも、成熟した成獣においてより顕著である。また、大腿骨や脛骨では、頭骨、肋骨、肩甲骨などに比べて脂肪収量が高い。後者の脂肪含有量が平均12〜13％であるのに対し、前者は18〜19％に達する。[1]

[1] Thomas Lambert: “Bone Products and Manures.” London, 1901.

骨は皮原料に比べ腐敗しにくいので、市場には前処理を施されない状態で出回る。おもに、工場に近い各種業者からの契約で購入される。価格は通常一定期間にわたって固定され、「普通の骨」全般に適用される。新鮮な精肉店の骨であれ、一部煮沸された骨を含む混合骨であれ同様である。骨の価値には大きな差がある。新鮮な骨は、最も高い脂肪およびにかわ収量を与える。一方、部分的に煮沸された骨は、脂肪含有量6％、水分30％にすぎないこともある。骨を購入する際、製造者は細心の注意を払うべきである。というのも、仲買人はしばしば、蹄、角、鉄片、肉片、さらにはレンガ片などを紛れ込ませる手段を見つけ出すからである。もちろん、これらは重量には寄与するが、角を除き、にかわ製造には何の価値もない。

工場に搬入される骨を種類別に分け、それぞれの脂肪・にかわ収量に応じて整理することは、確かに望ましいが、実務上行われることは稀である。しかし、製造者がこの手間のかかる作業を引き受けようとするのであれば、次のように区別することが推奨される。

1．若い動物（羊、仔牛、犬、猫など）の骨で、容易に崩れやすいものは、一つの山にまとめる。また、牛の軽い骨、すなわち頭骨、肩甲骨、尾椎などもこれに含める。

2．第二の山には、山羊、羊、牛の蹄骨をまとめる。ただし、それらが米国や英国のように十分な量で入手できる場合に限る。

3．旋盤工やボタン製造業者から出る鹿角（buck’s-horn）の切れ端や削りくず。

4．牛や馬などの太い骨で、石灰浴に長く浸しておく必要があるもの。これには、旋盤工から出る硬骨の廃棄物も含める。

5．大量の骨を扱う工場では、上腿骨を選別しておくのが望ましい。これらはピアノ鍵、歯ブラシの柄などの製造に、より有利に利用できるからである。よく混入している蹄は、にかわを与えないので廃棄し、他の用途に回すべきである。

にかわ製造のための骨のさらなる処理には、まず第一に、スタンパーまたはミルでの破砕または粉砕が必要となる。骨を砕いたり挽いたりすることで、二つの目的が達成される。すなわち、脂肪分を取り除きやすくなること、そして後に用いる腐食性物質が作用する「攻撃点」を多く提供できることである。砕いた骨は大型ボイラーに入れ、数時間蒸気にさらす。大腿骨や角などは脂肪を含まず、にかわ質の損失が大きすぎるので煮沸しない。それ以外の骨は、煮沸後8〜14日間石灰槽に浸す。最初の骨を煮出した湯は、第二回目の煮沸にも再利用できる。

抽出される脂肪は骨量の4〜5％に達し、冷えた液の表面から取り除かれる。残りの液は肥料として利用するか、家畜の飼料として与えることができる。

骨の粉砕には、通常スタンピング・ミルが用いられる。適切に構造されたものは、にかわ製造用原料を供給するだけでなく、優良な動物炭製造用の「粒状骨（granulated bones）」も生産する。

現在では、均一な大きさの塊状動物炭への需要が高いため、骨を前述の方法で処理し、得られた粒を動物炭製造業者に販売し、完全に粉砕された部分や、動物炭の製造に全く適さない多孔質の骨だけをにかわ煮沸用に使用することが推奨される。

[Illustration: FIG. 6.]

図6は、骨の粉砕に非常に適したスタンピング・ミルを示す。図では左側が開放状態、右側が閉鎖状態で描かれている。ミルには16本のスタンプ D が備えられており、それぞれのスタンプには鋳鉄製の靴（シュー）が取り付けられている。スタンプはカムシャフトによって持ち上げられるが、その際、最も外側のスタンプは落下高さが最も低く、中央部のものほど落下高さが大きくなるよう設計されている。内側のスタンプの間には、目の大きさが「最大の粒状骨」が通過できる程度の金網 H が設置されている。

この金網の下にはアルキメデススクリュー K があり、金網を通過した骨片を搬出する。

[Illustration: FIG. 7.]

[Illustration: FIG. 8.]

スタンピング・ミルの基台は、鉄板を段違いに組み合わせた構造となっており、ミル中央に向かうほど低い段となる。隣り合う二本のスタンプは、それぞれ一段ごとの板の上に立っている。ミルが運転されると、左右からスタンピング槽に供給された骨は、この段上に落ち、落下してくるスタンプによって粉砕される。

通常、スタンプにかける骨は直接スタンピング槽に投入されるのではなく、まず破砕ミルを通して粗砕してから、スタンピング・ミルの作用に委ねられる。

図7および図8は、よく考案された骨砕機を示す。これは本質的に、浸炭硬化したカッターを備えた二本の鋳鉄製ローラー A および B から成る。骨はホッパー B から投入され、歯車 a および b によって駆動されるロールによって噛み砕かれる。ロール B の軸受けは可動架台（キャリッジ）に固定されており、てこ機構 f i によって位置を調整できる。この仕掛けの目的は、骨以外の硬い物質（例えば石）がロール間を通過した場合に、ロール B が逃げられるようにすることである。

[Illustration: FIG. 9.]

Crosskill 骨ミル（図9）は、S. Rideal の記述によれば、一般的な可搬式エンジンのフライホイールからのベルト駆動を想定している。これは、浸炭硬化したカッターを備えた強固な鍛鉄製ローラー一対と、カッターから落ちてくる粉砕骨を分級するための回転または揺動式のふるい（リドル）から成り、全体を頑丈な鋳鉄製フレームが支えている。このミルは、3〜8馬力のエンジンで、1時間当たり6〜16ハンドレッドウェイト（約300〜800kg）の骨を挽くことができる。

粉砕された骨を大きさ別に選別するには、図10のふるいを用いる。これは、細長い板を並べて枠とし、その上に目の異なる針金網を張ったドラムである。ドラム上部の区画 A は細かい網であり、これを通過した微粉は、アルキメデススクリュー F によって、受け容器の上に設けた枠 F G H を越えて運ばれる。

ドラム下部の区画 B は、下端に向かって徐々に目が大きくなる網で覆われており、そのため最も細かい骨片は漏斗 D から、中程度の大きさのものは E から、最も大きいものは F から落下する。F を通過できない大きさの塊は、ドラム端部 G から外へ排出される。

[Illustration: FIG. 10.]

にかわと動物炭の両方を製造する工場では、大きな骨片はそれだけをまとめて蒸煮し脂肪を回収した後、炭化させる。一方、小片や骨粉はにかわ用に利用する。

骨用石灰浴は、皮原料用と同じ強さに調製すべきである。石灰槽から取り出して洗浄した骨は、次に石または木製の槽（レンガ製ピットは不可）に入れる。この槽には冷たい塩酸（濃度70°ボーメ、比重1.05＝塩酸10.6％）を厚い骨用に、薄い骨にはその半濃度のものを満たしておき、骨を8〜14日間浸漬する。この間、頻繁に攪拌し、酸を適宜追加入れする。酸の作用によりリン酸カルシウムが溶解し、骨は軟骨状・屈曲性・透明となる。溶液中のリン酸塩はアンモニアで沈殿させるか、全量を木炭またはシリカとともに蒸発濃縮し、リン製造のために蒸留することができる。

十分軟化したら、残存酸を除去するため、骨を籐籠または洗浄ドラムで洗う。その後、骨を一日間石灰液に再び浸し、再度洗浄してから、乾燥保存するか、湿った状態のまま直ちににかわ煮沸を行う。

大腿骨、角その他脂肪分をほとんど含まない硬骨は、前述の理由から蒸煮しないが、それ以外の点では蒸煮骨と同様に処理される。

骨を酸から完全に解放することは何にもまして重要である。ごく微量の残留酸であっても、最終製品のにかわに有害な影響を及ぼすからである。したがって、排水された水や骨そのものをリトマスで試験することが推奨される。リトマスチンキが赤変する場合、遊離酸の存在は明白であり、チンキの青色が変化しなくなるまで洗浄を続けなければならない。

Gerland は、骨中のリン酸塩溶解除去に塩酸の代わりに希硫黄酸を用い、その後加熱によって硫黄酸を追い出し、リン酸塩を不溶性の形で沈殿させる方法を提案したが、この方法は現在かなり広く採用されている。

骨からゼラチンを製造するには、Jullion および Pirie の方法が推奨される。この方法はやや高価な設備を要するものの、塩酸と時間を節約する。工程の要点は、真空中で骨中のリン酸塩を抽出することにある。この目的には、空気を完全に遮断できる木箱、できれば花崗岩製の箱が必要である。箱に骨を満たし、前述濃度の酸を注ぎ入れる。箱を密閉し、水力または蒸気動力で内部の空気を排出する。こうして骨の微細なひび割れや孔は空気から解放され、かわりに塩酸が入り込むため、酸の作用は非常に迅速かつ完全に行き渡り、完全に消費される。残った粗にかわは、その後通常の方法で処理する。

腐敗、風雨への曝露、あるいは埋設により蜂の巣状（ハニカム状）になった骨は、ほとんど、あるいは全くにかわ釜元にとって価値がない。膠質を与える物質はほぼ完全に破壊されているからである。そのような骨は原料購入時に廃棄しなければならない。腐敗が進行すると生成するアンモニアは、にかわを暗色に着色する。

3．革廃物

水に不溶性のなめし剤で処理された革は、そのままではにかわ製造に適さないが、特別な工程を経ることによって使用可能となる。この工程はやや手間がかかるものの、それだけの価値はある。

この種の原料を用いるにあたり、製造者は新革と古革を区別しなければならない。主な材料は、大量ににかわ原料供給に寄与するもので、古靴、ストラップ、馬具などであり、さらに、靴職人やトランク製造業者、その他ミョウバンなめし以外のあらゆる革職人の工房から出る廃物も含まれる。

革廃物をにかわ煮沸にかける前に、すべてのタンニン痕跡を除去することが絶対に必要である。わずかな残存量でも、動物組織が水に溶解するのを妨げるからである。

革廃物の調製に提案されている方法は、主に、使用する化学的溶剤の種類、あるいは廃物の機械的処理法において異なっている。

いずれの方法においても最も重要な点は、タンニンを完全に除去しやすくするために、革廃物をできるだけ均一に細かく粉砕することである。

この粉砕のために、非常に複雑なものを含め、さまざまな機械が提案されているが、製紙業者が使用するラグエンジンまたは「ホランダー」が最も望ましい。これは、革廃物を粉砕・洗浄し、にかわ製造に適した状態に整えるだけでなく、この革パルプをボロ布や木質繊維と混合することで、非常に強靭で外観のよい「革代用品」を作り出すこともでき、それは多くの製品に加工しうるからである。

ホランダーでの処理と入念な洗浄の後、革廃物は Stenhouse の方法にしたがい、廃物量の15％の消石灰を加えた水とともに、2気圧でボイラー内にかけられる。

別の方法では、タンニン抽出は比重1.025の苛性ソーダ溶液による煮沸で行われる。革パルプをこの溶液で6〜12時間煮沸したのち、液を抜いて圧搾し、再度同濃度の苛性ソーダ溶液で煮沸する。続いて、苛性ソーダを完全に洗い落とす工程があり、これはホランダーを用いて行うのが最良である。

最初の煮沸後に抜き取った苛性ソーダ液は、酸で中和すれば再度なめし液として、あるいはタンニンを必要とする他の用途に用いることができる。

さらに別の方法では、操作手順（modus operandi）は次のようになる。

シュウ酸1½ポンドを水3ガロンに溶解し、沸騰させた溶液を110ポンドの革廃物の上に注ぎかける。混合物を湯浴上で華氏176〜212度（80〜100℃）に保つ。この操作でパルプは溶解する。次に、4ガロンの水を徐々に加えて溶液を薄め、均一な塊状になるまで混合する。ここに、きわめて薄いペースト状に消化した石灰5ポンドを加え、全体をよく混合する。混合物は脆く、粉状になる。これを針金ふるいに通し、その後空気中にさらす。3〜4週間のうちにタンニンは完全に破壊され、混合物の色が淡くなることでそれがわかる。その後、石灰を水と塩酸で洗い落とす。もし空気曝露でタンニンが完全に破壊されていない場合には、にかわ煮沸の際、革物質110ポンドごとに液体アンモニア1ポンドと同量の二酸化マンガン（パイロルーサイト）を加える。パイロルーサイトから放出される酸素は、アンモニアの存在下ではにかわに有害な作用を及ぼさず、残存する最後の痕跡のタンニンを破壊する。空気中にさらす間にスコップで頻繁に攪拌し、適度に加温することによって、タンニンの分解が促進される。

4．魚にかわ原料

各種魚類の浮き袋（エアブラダー、サウンド）には多量の膠質が含まれており、その純度の高さから、そこから得られる「アイシングラス」は料理用および薬用として最も好まれている。原料価格が極めて高いため、通常のにかわ釜元がこれを使用することはないが、彼はアイシングラスの代用品を製造する立場にあるので、競合すべき対象について十分な知識を持っている必要がある。本書でもその製造法を扱うことにする。ただし、にかわ製造業者の仕事は「原料の調製」、すなわち浮き袋から粗にかわを得るところまでで終わるので、アイシングラスおよびその代用品については後の章で述べる。

アイシングラスと、魚を丸ごと用いて製造されるにかわとの間には、かなりの違いがある。もちろん、原料となる魚は一定の地域に限られる。魚にかわ製造で最も重要な点は、皮を除去することであり、これは希硫酸によって行われる。

最後の酸分を完全に洗い落としたのち、魚の脂肪分は石灰乳で処理し、石灰液をたびたび更新することでケン化させる。石灰を洗い出した後、パルプ状の塊をチオ硫酸ナトリウム、明ばんおよび食塩を含む溶液に漬け、数日間放置する。その後、この液を抜き、明ばん溶液、希硫酸および硝酸の混合溶液と入れ替える。さらに数日間この混合液に浸漬した後、パルプを十分に洗浄し、にかわ煮沸を行う。得られた製品は、亜硫酸または明ばん溶液で清澄される。見てわかる通り、この一連の工程は手数がかかり、多量の薬品を要するうえ、得られるにかわの収量は少なく、とくに優れた性質を持つわけでもない。このにかわは、液体の清澄用のアイシングラス代用品として用いられる。この事業がほとんど重要視されていないことの何よりの証拠は、最近のどの万国博覧会においても、魚にかわが一切出品されていない事実に見出される。

鯉など大型魚の鱗は、より有利な結果をもたらす。これらは骨と同様に塩酸処理される。鱗は完全には溶解せず、膠質が溶け去った後も、不溶性の角質状塊が残るが、これはにかわを与えない。

第IV章

皮にかわの製造

原料を十分に適切に調製しておけば、その後のすべての工程は著しく容易になる。これらの工程は、次のように分類できる。

1．にかわの煮沸（ボイリング）
2．にかわ液の清澄
3．にかわの成形（型入れ）
4．にかわの乾燥

しかし、これら各工程の説明に入る前に、すでに「粗にかわ（crude glue）」という名称で一度言及した中間生成物について触れておく必要がある。これは、たとえばなめし職人や羊皮紙製造業者によって調製されるものであるが、ある地方では独立した一つの産業部門を構成している。

この粗にかわは実際には「にかわ」そのものではなく、膠質を与える物質が、第一工程すなわち煮沸にすぐ投入できる状態にまで準備されたものである。これは、あらゆる種類の皮革くずを完全に洗浄・乾燥・石灰処理したものであり、なめし革の場合には、なめしに用いられた物質を抽出する薬剤で処理されたものから成る。容易に理解されるように、この在庫を調製するために必要な作業は、実質的には前章で原料について述べた操作と同じであり、ここで改めて述べる必要はない。

この種の在庫の大部分は白なめし職人（tawers）や羊皮紙製造業者によって準備されるが、かなりの量は手袋製造時の廃物からも得られる。後者由来の製品は、商業上フランス語で Colle franche または Brochette の名でも知られている。しかし、この種の在庫を用いる場合も、一度石灰水に再浸漬し、その後十分に洗浄してから使用するのが最もよい。

皮や革くずからのにかわ製造は、多くの点で骨にかわの製造と大きく異なる。より単純な工程であり、にかわ原料の調製以外には特別な前処理を必要としない。最初の工程は、

1．煮込み（COOKING OR BOILING）

この工程には、あらゆる種類の釜を用いることができるが、材料が焦げる危険を避けるため、材料は底面から少し離れた位置にある有孔の格子（すのこ）の上に支持しておかなければならない。格子の中央には、長さ2〜3¼フィートの円錐形パイプが立っており、これは格子と同様に多数の穴があけられていて、格子下面と釜底との間の空間と通じている。釜の縁は上方に曲げて、この縁に環状の継ぎ足し板を載せることで、釜の高さを1〜1½フィート増すことができる。

釜の大きさは、一度に処理する原料の量によって決まる。110〜440ポンドのにかわ原料を収容できる釜を選び、同じ炉床に2基、4基、あるいはそれ以上を並べて据え付けるのが最もよい。

この種の釜の使用方法は非常に簡単である。まず、偽底の上に藁を敷き詰め、火炎が触れる部分まで釜の側面に沿って立ち上げておく。藁を用いる目的は、濾過材として働かせることと、炎による原料の損傷から守ることである。ただし、完全に純粋なゼラチンやにかわを得ようとする場合には、藁は用いることができない。藁は煮沸によって黄色の色素を出し、それがにかわに移るからである。大麦藁は、ライ麦藁よりも色の濃さが弱い。

藁が用いられない場合には、原料を、あらかじめ十分に煮沸しておいた大きな袋に入れ、この袋を釜の側面に触れないように釜内に吊り下げる。この方法であれば、火が釜底だけでなく側部にも回っても、原料が焦げることはない。

釜を原料で縁から溢れるほど、しかもその上に環状継ぎ足し部分まで山盛りにしたら、火があたる高さまで水を満たす。このとき初めて火を点ける。釜が据えられた炉床は、もちろん燃焼ガスが均一に分布し、水を速やかに沸騰点まで上昇させられるように設計されていなければならない。水が沸騰し始めると、格子下の空間から蒸気の気泡が立ち上がり、円錐形パイプの孔を通って上昇し、にかわ原料層に浸透する。こうして最初のにかわ液の形成が始まり、原料は溶解していくにつれて徐々に沈下を始める。環状継ぎ足し部分の中に盛り上げられていた原料も、熱い蒸気によってあらかじめ加熱されて溶解準備が整うため、徐々に沈み込み、最終的には沸騰している溶液中に完全に浸され、まもなく完全に溶解する。

牛皮くずや角髄（horn piths）は、5〜7時間で完全に溶解する。全原料を煮るのに必要な最小限の水量のみを用いるべきである。水が多すぎると、溶液が薄くなりすぎて、凝固性に乏しく乾燥しにくいゼリーしか得られない。溶液をさらに煮沸し続けて濃縮することは、グルチンが徐々に変質してしまうため、製品にとって有害であり、悪い作業法である。

最初は火力を弱くして、原料が軟化し、溶解準備が整う時間を与えるのが最もよい。ある程度軟化したら、火力を上げて沸騰に導き、その後は溶解が完了するまで、穏やかで均一な沸騰を持続させる。慎重な攪拌は溶解を促進するが、格子上および釜の側面に敷いた藁を乱さないよう注意しなければならない。藁が乱れると、にかわ液の適切な濾過が妨げられるからである。

煮込み時間は原料の性質によって異なる。若い動物の皮くず、鹿角、羊の足先などは3〜4時間で溶解するが、成獣牛や馬の皮くず、あるいは老齢動物の骨などは6〜8時間を要する。

作業の進行状況は、ゼラチン状液を少量卵殻の半片に注ぎ、数分間冷却することで容易に確かめられる。もし澄んでいてしっかりとしたゼリーが得られれば、煮沸は十分であり、液を抜き取ることができる。藁のフィルター上に残った未溶解のにかわ原料は、別途再度煮沸し、そのゼラチン状液は次回の煮込みに利用すればよい。

原料をあらかじめ粉砕、スタンピング、その他機械的手段で細かくしておけば、溶解が速やかかつ均一になり、にかわ品質の向上に大いに役立つことは明らかである。

後続の清澄工程は、煮沸中に脂肪、凝固アルブミン、石灰石鹸、偶然混入した夾雑物その他の不純物から成る泡沫（あく）を取り除いておけば、はるかに容易になる。にかわ液を抜き取る前に、いったん火を落とし、釜の内容物を15分ほど静置しておくのが望ましい。

藁のフィルター上に残る残渣は、毛、石灰石鹸、未溶解の皮および骨片、石灰などから成り、再三煮沸した後は、肥料やガス製造用原料として利用される。

上記の煮沸法は最も古いものであり、現在では小規模な工場でのみ用いられている。図11はこの目的に適した便利な装置を示す。3基の釜が、それぞれ異なる高さの位置に配置されている。最下段の釜 b は、にかわ液の沈澱および清澄に用いられる。この釜は、原料を収める第二の釜 a と、コック付きのパイプで連結されており、にかわ液を沸騰させず液状のまま保つのに十分な小さな火で加熱される。最上段の釜 c は煙道の余熱で温められ、熱水の貯蔵槽として経済的に利用される。沈澱釜の排出パイプの端には、金網（woven wire）のフィルターが取り付けられている。第二の釜の側面および底には藁が敷かれ、予備フィルターとして働くため、沈澱釜から流出するにかわ液は非常に澄んだ状態で得られる。

[Illustration: FIG. 11.]

この方法を採用すると、条件が良ければ1日に2回の煮込みが可能となる。釜が220ポンドの原料を収容でき、そのうち110〜132ポンドの乾燥にかわが得られるとすれば、1日の製品量は約220ポンドとなる。

大規模工場では、上述のような「水による」抽出法は、円筒形鍛鉄製釜での蒸気抽出法にほとんど完全に取って代わられている。この釜は直径の約2倍の高さを持ち、3気圧までの圧力に耐えられるものである。釜には有孔の偽底が備えられており、その下に蒸気管が終端している。あらかじめ軟化させたにかわ原料を上部から投入し、投入口を気密に閉じる。次に蒸気を徐々に供給すると、原料に直ちに溶解作用を及ぼす。蒸気の一部は凝縮し、溶解したにかわ原料とともに濃いゼラチン状液を形成し、真底と偽底との間に集まる。

空気の逃げ道としてコックが設けられており、蒸気がそこから出始めたらすぐに閉じる。

[Illustration: FIG. 12.]

この方法の利点は明らかである。前述の釜より多量のにかわ原料を処理でき、焦げによる損傷や、それに伴うにかわの着色の危険がない。より濃厚な溶液を短時間で得ることができ、また、溶液が形成され次第素早く抜き取ることができるので、長時間の煮沸による品質低下が防がれる。排出される高温蒸気は、にかわの乾燥や原料の軟化などに利用でき、熱量を完全に有効活用できる。さらに重要な利点として、開放火焔で煮沸する場合に比べ、悪臭を放つ蒸気による迷惑が著しく軽減される点が挙げられる。この種の釜を複数同じ室内に配置し、共通の蒸気ボイラーから供給することができる。

図12は、蒸気を用いてにかわ原料を抽出する釜を示す。上部には蓋 D があり、これは釜への原料投入時に取り外す。前面の開口部 E は残渣の取り出し用である。真底の上には、移動可能な有孔の偽底があり、その上に藁を敷いて予備濾過に用いることができる。蒸気は真底および偽底を貫通するパイプを通って原料層に到達し、そのパイプは偽底より上で多くの孔を持っている。生成したゼリーは、真底と偽底の間に集まり、そこで高温蒸気の影響を比較的受けにくくなる。排出蒸気はパイプ F を通って抜け、このパイプにはコックが付いている。釜内圧はマノメーター K によって示される。原料を釜に投入したあと、それらを温水で覆ってもよいし、あるいは蓋を閉じた後、貯槽から特別なパイプを通じて温水を導入し、薔薇口（シャワー状散水口）を通じて原料の上に散布してもよい。

釜はかなり高い架台上に据えられ、下部の放出口 G の下に容器を楽に差し込めるようになっている。容器が満たされたら、そのまま沈澱槽へ運ぶか、あるいはゼリーを直接沈澱槽に流し込めるように配置しておく。

多くの大工場では、依然として開放型ジャケット鍋（蒸気加熱ジャケット付）の使用が行われている。図13は、この種の鍋2基を備えた配置を示すが、もちろん必要に応じて1基あるいはそれ以上に増やせる。図では、左側の鍋 I が正面図、右側の鍋 II が断面図である。K{1}_ が実際の鍋で、その外側をジャケット K が取り囲んでいる。鍋とジャケットの間の空間には蒸気が循環し、鍋内の原料を加熱する。さらに K{1}_ には蒸気コイル S が取り付けられているが、これは省略することもできる。

[Illustration: FIG. 13.]

蒸気はパイプ D から鍋とジャケット間の空間に入り、そこからコイル S に通って、最終的に排出口 b から抜ける。鍋とジャケット間の空間での蒸気凝縮によって生じた水、およびコイル S を通過した後 b から流出する凝縮水は、排水管 A によって排出される。

パイプ L は鍋への温水供給用、パイプ F は出来上がったにかわ液の排出用である。撹拌器 R には2枚の羽根が取り付けられており、室の天井からの伝動装置によって回転させられる。これは鍋内の原料を常に攪拌し、溶解を著しく促進するためのものである。

この装置での作業方法は非常に簡単である。まずパイプ L から鍋内に水を導入し、そこににかわ原料を投入する。その後、蒸気を通じて加熱し、全体を沸騰状態にする。出来上がったにかわ液は、時折パイプ F から沈澱槽へ流し出す。

通常、鍋の中でにかわ液をゼリー化に必要な濃度まで濃縮することは行わない。経験によれば、濃度の低い液の方が清澄が容易であり、より淡色で透明度の高いにかわが得られるからである。

Thomas Lambert 氏は、次のような煮込み法を示している。皮は、直径8フィート、深さ7フィートの開放釜に運ばれ、この釜の内部には有孔偽底が設けられている。偽底の中心には2インチ径のパイプが通っており、一端は釜底部に溜まった水中に浸かり、他端は釜の高さの約半分の位置まで立ち上がり、その部分には有孔フードが取り付けられ、液を皮の塊全体に噴霧できるようになっている。皮は偽底の上に載せられ、釜底の水は蒸気管によって沸騰させられる。上部に密集したにかわ原料層があるため、蒸気は速やかに上方へ抜け出すことができず、水に圧力を与えてパイプ内を強制的に上昇させる。その結果、水はフードから皮の塊全体に噴霧され、やがて再び釜底に戻り、さらに再び押し上げられる。このような熱い液の連続循環によって、膠質は急速に溶解される。そして乾燥にかわ換算18％に達した時点で第一回の抜き取りを行い、その液を蒸発釜へ送る。この液は細かい削りくずのフィルターを通し、懸濁物を除去する。続いて釜に新たな水を加え、煮沸を再開する。通常3回の抽出が行われ、最後の抽出液はサイズ用に用いられる。

近隣に悪臭公害を与えないようにするため、図14に示す Terne のにかわ釜が推奨される。この鉛張り鉄製釜 A は、上部および側面にマンホール B と C を備えており、内部にはにかわ原料を載せる有孔偽底がある。偽底の下にはコイル E とバルブボックス e が配置されている。釜は上部マンホール B からにかわ原料で満たされ、水を注入する。同時にコイルに蒸気を送り込み、水を速やかに加熱するため、パイプ F とコック G を通じて釜本体内にも直接蒸気を導入する。水が沸騰に達したらコック G および F を閉じ、以後の加熱はコイルのみによって行う。煮沸中は、コック L を少し開いて蒸気を排出し、においの強いガスをすべてボイラーの燃焼室まで運び、そこで焼却させる。煮沸が終了したら、溶けた脂肪が表面に分離して浮上する時間を与えるため、にかわ液をしばらく釜内に静置する。脂肪はコック K{1}_ および K{5}_ を用いて抜き取る。にかわ原料の不溶残渣は偽底上に残り、マンホール C から取り出される。

[Illustration: FIG. 14.]

2．にかわ液の清澄（CLARIFYING THE GLUE-LIQUOR）

にかわの「澄明さ」、すなわち未溶解物のなさは、接着剤としての価値を必ずしも示すものではない。たとえばロシアにかわのような種類では、白鉛のような無機粉末を意図的に加えることがしばしば行われるが、それでも接着力は損なわれないからである。しかし、濁った外観は、健全でないことや分解が始まっていることを示す場合もあるので、製造者はあらゆる手段を講じて澄んだ製品を得ようと努める。

ここでは「透明度（澄明さ）」と「色」を厳密に区別して考える必要がある。非常に暗色のにかわでも、きわめて澄んでいるものもあれば、逆に非常に淡色でありながら濁っているものもあるが、そのどちらも優れた性質を持つことがある。これら二つの性質――澄明さと淡色性――を同時に同一工程で得ることはできない。

まず澄明さについて述べる。にかわ原料が、石灰漬けおよびその後の入念な洗浄によって、付着する血液や脂肪が無害化されていれば、藁フィルターを通り抜けたわずかな残存不純物は、液を静置させるだけで容易に分離できる。この際、脂肪が浮き上がり、繊維状・フロック状の不純物が沈降する時間を与えるため、できるだけ長く液を液状のまま保っておく必要がある。これには、木製の大きな槽を用い、その周囲を木製または鉄板製のジャケットで囲み、その間に断熱材を詰めるのがよい。必要に応じて、その空間に蒸気を導入して加熱することもできる。浮き上がった脂肪は逐次掬い取り、固形物が底に沈んだら、槽底から少し上の位置に設けたパイプからにかわ液を抜き取る。

清澄槽の大きさは、煮沸釜の大きさに依存する。ただし、各釜に対して2基の清澄槽を設けるのが最もよい。最初に抜き取る液は常に最も澄んでいて濃度も高いため、最後の液と分けて扱った方がよいからである。澄んだ上層を個別に冷却箱へ導けるよう、清澄槽の側面には異なる高さに複数のコックを設けておく。

高温下での静置中にしばしば腐敗が始まるのを防ぐため、清澄槽は極めて清潔に保ち、ときどき熱湯でよく洗い流す必要がある。また、内面を鉄板で被覆しておくとよい。

上述した機械的分離だけでは不十分な場合、他の手段に頼らなければならない。明ばんおよび硫酸アルミニウム（硫酸アルミナ）は、古くから清澄剤として用いられており、通常は液300ガロンごとに、それぞれ1ポンドを粉末にして加えれば十分である。これらの薬品は、溶液中のアルブミン質および抽出成分を沈殿させると同時に、溶存する遊離石灰を硫酸石灰に変え、これは速やかに沈降する。この硫酸石灰は、乾燥が好ましくない条件下で行われる場合に、にかわ溶液の腐敗を防ぐ働きをする。上記の量の明ばんを加えても、にかわの品質を損なうことはない。

上等なにかわ、特にゼラチンでは、清澄のためにアルブミンが用いられることがあり、より安価な代用品として新鮮な血液が一般に用いられる。血液にはアルブミンとフィブリンが含まれている。乾燥アルブミンを冷水に溶かして用いるか、入手できるなら卵白をそのまま用いる。いずれにせよ、これらを加える前に、にかわ液を華氏130度（約54℃）まで冷却し、アルブミンまたは血液を加えてよく攪拌する。その後、温度を華氏200度（約93℃）程度まで上げると、凝固が起こり、その沈殿が不純物を巻き込みながら底に沈む。ただし液が完全に澄むまでには12〜24時間を要する。アルブミンで清澄したにかわは、いわゆる石鹸様の臭いを持ち、泡立ちやすい性質を示すと言われている。

石灰の沈殿だけを目的とするなら、シュウ酸を用いる方が優れているであろうし、有機物は、沸騰中にオーク樹皮やホップの煎汁のような収斂性物質を加えることで、あくとして上澄みに浮かせて取り除くこともできる。しかし、いずれの浄化法も、ある程度はグルチンの損失を伴う。

これらの手段によっても清澄しないにかわ液は健全なものではなく、腐敗した原料から得られたか、あるいは原料の調製が不十分であったか、煮沸時に損傷を受けたかのいずれかである。

機械的な夾雑物の除去よりもはるかに困難な問題は、にかわ液から着色物質を取り除き、にかわ本来の性質を損なうことなく脱色することである。

やや粘稠な溶液を大容量で、しかも高温下で動物炭を用いて濾過するのは非常に困難であり、溶液が腐敗しやすいことを考えると、あまり良い結果は得られない。腐敗しやすさが十分に抑えられていればよいが、そのためには何らかの手段で腐敗傾向を取り除いておく必要がある。ここでも、にかわ液の腐敗傾向を抑える唯一の有効な手段は石炭酸の使用であり、動物炭処理で脱色を図る場合には、にかわに害を及ぼさないよう、あらかじめ石炭酸を添加しておく必要がある。

この目的は、むしろ原料を煮沸する前に漂白することで、より容易に達成できる。

これは、十分に石灰処理され、まだ湿った状態のにかわ原料を、あまり濃くない塩素石灰浴に浸すことで行われる。あまり濃いと原料溶解が困難になるからである。適正な濃度の浴は、塩素石灰約9オンスを、にかわ原料110ポンドを覆えるだけの水に溶かして調製する。1時間後、浴にリトマス紙を浸して赤変する程度になるまで塩酸を加え、溶液を酸性にする。

この方法では、にかわ原料は完全に内部まで漂白されるわけではないが、薄い部分や厚い原料の外層は色がかなり明るくなり、最初に抜き取るにかわ液は淡色となる。そのあとの処理は、比較的難なく行うことができる。

煮沸を行わずに無色のにかわを得る方法として、亜硫酸も成功裏に用いられてきた。

この方法に利用できるのは、皮や革の廃物だけである。まず、廃物を水中に浸し、腐敗が始まるまで放置する。腐敗が始まったら、袋あるいは籐籠に入れ、流水で洗う。次に、湿った原料12部に対し亜硫酸2½部を注ぎ入れ、全体をよく混合し、気密に閉じた容器中で24時間放置する。その後、酸を抜き取り、材料をよく洗浄してから、同じ操作をもう一度繰り返す。2回目の亜硫酸処理後に容器を開けたとき、腐敗臭が完全に亜硫酸臭に置き換わっていれば、工程が正しく行われた確実な証拠である。材料を洗浄し、圧搾したのち、材料が容器を2/3以上満たさない程度の大きさの槽に投入する。槽を水で満たし、華氏109.4度（約43℃）で24時間消化させる。その結果としてゼラチン状の溶液が得られ、これを抜き取ってにかわに加工する。不溶残渣は、水を注いでやや高温で放置することで、ゼラチン状溶液へと変えることができる。

この方法および塩素石灰漂白法を実施するには、撹拌装置を備えた槽を用いるのが最もよい。製紙業者が用いるホランダーに似た構造の槽が、洗浄、解繊および混合のいずれにも最適である。

にかわ液そのものも、亜硫酸でうまく漂白することができる。後に骨にかわ製造の項で述べる際に、この目的に非常に実用的な装置を紹介する。

亜硫酸で漂白したにかわ液は非常に容易に清澄し、また腐敗から守られる。ただし、得られるにかわはかなり酸性を帯びており、すべての用途――特に顔料や薬品など酸に弱い物質と組み合わせて使用する用途――には適さない。この酸は、それらを分解する作用を持つからである。

3．にかわの成形（FORMING OR MOULDING THE GLUE）

清澄後のにかわ液は、白木（針葉樹材）または鉄板製の型箱に流し入れられる。これらは軽く組み立てた長方形で、内容物を取り出しやすくするために、底に向かってわずかに狭くなっている。長さ約3.25フィート、上部幅10インチ、底部幅7¾インチ、深さ5インチほどである。非常に整った形状のにかわ板が望まれる場合には、希望する形状に応じた横溝をあらかじめ箱底に刻んでおく。型箱はよく洗浄し、水平に並べたうえで、大きなじょうご（バレル部に濾布を張ったもの）を通して縁まで満たす。型箱は、わずかに傾斜した完全に清潔な石敷きの床の上に配置するのが最もよい。この床は、溢れ出した液を受けるための溜め槽に向かって傾けておく。作業室は清潔で通風の良い場所でなければならず、乾燥した地下室が最も適している。

多数の箱を用いる代わりに、すべての液量を受けられる浅い大槽を用いることもある。内部を鉄板でライニングしたこの大槽に液を注ぎ、固化したゼリーを立方体状に切り出し、さらに小さく分割するのである。

この方法は、ただ一種類のにかわしか製造せず、清澄槽中の層を澄明度に応じて分けない工場にしか勧められない。液を型箱に注ぐ前に、箱を水で湿らせておくか、木製の場合には油、ステアリン、パラフィンなどを塗布しておくべきである。これは、液が木部にしみ込んだり、固化した膠が箱の側壁に付着したりするのを防ぐためである。

通常、にかわの固化には12〜18時間を要する。固まったら、箱をひっくり返して、あらかじめ濡らしておいた平滑な木または石のテーブルの上に載せる。これは、ゼラチン塊がテーブル表面に張り付くのを防ぐためである。箱の側壁からゼリー塊を剥がすには、湿らせた大型ナイフの刃を使うのが普通である。

立方体状のにかわ塊を、市販の板あるいはシートに切り分ける作業は、次の指針に従えば容易に行える。

にかわ板の形状は、主として慣習によって決まる。消費者は特定の形状のにかわに慣れ親しんでおり、もしそれが通常と異なる形で供給されると、その商品を拒否して他へ乗り換える恐れがある。次に考慮すべきはにかわの品質である。非常に暗色のにかわであれば、その欠点を目立たなくするため、できるだけ薄い板に切るのが望ましい。逆に、濁ったにかわは、厚めの板に切って見た目の欠点を隠すとよい。乾燥条件が良好であれば厚い板に切ることも可能であり、その逆に条件が悪ければ薄い板にする方がよい。

まず、鉄線または真鍮線をフレームに張った道具を使い、にかわ塊を水平層に切り分ける。層の厚みは、にかわ板の望む厚さに応じて、ガイドを適宜配置することで決める。1本の線の代わりに、同時に複数枚の板を切れるよう、必要な本数の線をフレームに張ることもできる。フレームは鉄製とし、使用中に弛んだ線をピアノ線のように締め直せるよう、錐形のピンなどを備えておくのが望ましい。

板の幅と厚みは線同士の間隔によって決まり、長さは型箱の幅によって決まる。こうして切り出された板は、大型ナイフの湿らせた刃を使って巧みに塊から持ち上げ、網の上に並べられる。

木製または鉄板製の冷却箱を使う代わりに、大きな磨き石板の上に、にかわ液を望む板厚までの層として注ぎ、固化したのちシート状に切り出して網の上で乾燥させる方法が推奨される。この方法の利点は明白である。薄い層を広い面積に広げることで、液はより早く冷却され、腐敗の危険が減少する。また、水の蒸発が盛んになり、それに伴って液の濃縮が進む。さらに、板は磨き石の滑らかな面を写し取り、短時間で十分な硬さを得るため、網の上に載せても糸目が食い込むことがない。

ゼリー化してもあまり堅くならない液は、成形箱には入れず、ガラス板または亜鉛板の上に流し出す。こうして薄い層に広げることで、個々の板として取り扱える程度の固さを得てから、切り分ける。にかわを流し出した板は枠に収め、約1インチの立ち上がりのあるテーブル上に並べる。ゼリー化を促進するため、板を並べる前にテーブル面に水を張っておく。

冷却箱を用いる場合には、完全に凝固したゼリーを、箱を逆さにして石板テーブルに移し、その後で切断する。図15および図16は、ゼリーを板状に切るための道具を示す。図15では、にかわ塊を表面 A の上に置き、フレーム B を溝 a に沿って静かに引いて切断する。フレームの立ち上がり部分には、望む板厚に応じた間隔で針金が張られている。

[Illustration: FIG. 15.]

[Illustration: FIG. 16.]

にかわ塊をこの方向に切断したら、前回と直角方向に再び切断し、市販時の大きさに応じた板に分割する。図16に示した装置はこの目的に用いられる。垂直の支柱 a に張られた線 b b がガイドとなる。こうして形成されたシートは、大型ナイフの湿った刃で塊から持ち上げ、網の上に並べられる。

図17および図18に示す機械は、J. Schneible 氏の発明によるもので、乾燥前のにかわゼリーをスライスして広げる用途に用いる。これは、ゼリー箱と連動する往復運動式カッターと、切り出されたスライスを受け取る移動ベルト付きフレームの組み合わせから成る。

図17はこの機械の部分断面側面図、図18は同機の横断面図である。

[Illustration: FIG. 17.]

A A は支持枠の側桁で、その両端には横軸 a´ が取り付けられ、軸には滑車 a a が固定されている。この滑車にエンドレスベルト b b が掛けられている。c c は側桁 A 上のスライドレール、d d は横板 e と板 f を載せるスライドである。板 e にはナイフまたはカッター g が取り付けられており、その切刃は板 f の縁と同一平面にあり、切り出すスライスの厚みにほぼ等しい厚さを持つ。横軸 h は側桁 A 上の軸受に支持され、その両端近くにはクランクが取り付けられ、ロッド i を介してスライド d に連結されている。

[Illustration: FIG. 18.]

スライドの反対側端部からはロッド k が伸び、機械反対端の軸に取り付けられた遊び腕 l に接続される。腕 l にはツメ l´ が取り付けられ、これは軸に固定されたラチェットホイール m に噛み合う。したがって軸 h が回転すると、スライドと板 e f は往復運動を行い、刃が後退する際にツメがラチェットホイールを回し、ベルト b を刃の移動量と同じだけ前進させる。

ゼリー箱 n は、図18に示すように、両端のブラケットによって側桁 A に固定されており、カッターと板 e の真上に配置されている。そのため、板 f が箱の下から引き出されると、板 e が代わってゼリーブロックを支える位置に入る。

運転時には、まずゼリーブロックを箱 n の中に入れ、板 e の上に載せる。乾燥用の網――にかわ乾燥に通常用いられるもの――を張ったフレームを、箱の下のベルト b の上に置き、動力で軸 h を回転させると、カッターが前進してゼリーから一枚のスライスを切り取る。同時に板 f が後退するため、切り取られたスライスはフレーム上にそのまま滑り落ちる。往復運動が戻り側に入ると、板 f は再びゼリーブロック下に戻り、このときベルトも同時に前進して、次のスライスが前のスライスと重ならない位置にフレームを移動させる。このようにして、スライスを一枚一枚切り出すごとにフレーム上に等間隔で広げることができ、フレームが一杯になったら機械端部で取り出せばよい。板 f は調節可能であり、切り出すスライスの厚さを変えることができる。

箱は、望む大きさのセルに分割することもでき、こうしておけば、ナイフが1往復するたびに各セルの底から1枚ずつスライスが切り出される。箱を乾燥用フレームの幅いっぱいに設ければ、すべてのスライスが一度にフレーム上に均等に配置される。

板 e f にゼリーが付着しないよう常に湿らせておくため、ゼリー箱 n の両側には底の開いた箱 o が取り付けられている。箱 o には水を含ませた繊維状材料が詰められており、これが板 e f に接して表面を常に湿らせる。

この機械によって、従来手作業で行っていた厄介で費用のかかるゼリーの広げ作業を省くことができる。

ナイフは板 e に適宜な方法で固定すればよく、板 f の表面には波型の凹凸をつけ、ゼリーとの滑りを良くすることもできる。

[Illustration: FIG. 19.]

マルセイユの M. Devoulx によって特許を取得した切断装置は、フランスで広く用いられている。この機械は板またはテーブルの上に据え付けられ、その上に2本の支柱が固定されている。支柱間には、にかわを載せた台車（トラック）が通るだけの間隔がある。にかわは、支柱間に張られた刃または線によって板状に切断される。

[Illustration: FIG. 20.]

図19は台車付き機械の斜視図で、上部はにかわを受ける箱で満たされている。各部品を説明しやすくするため、この図では側面板を省略してある。

図20は、上部が閉じられた台車が支柱間に入り、中に切断前のにかわ塊を収めている状態を示す。

図21は、線がにかわを通り抜けて板へと切断し終えた瞬間を表す。いずれの図でも、a は機械を支える木製枠、b は枠に固定されたテーブル板、c および d は支柱で、その間に切断線が張られ、f はにかわを載せる台車である。

[Illustration: FIG. 21.]

[Illustration: FIG. 22.]

図22および図23は台車単体を示す。g は底板、h は背板で、ここには浅い溝が刻まれている。線がこの溝にかみ込むことで、ゼリーブロックを完全に切り抜くことができる。i は台車上部の蓋で、蝶番で開閉し、閉じた状態ではピン k で固定される。この上部はねじによって台車背板に取り付けられており、切断するゼリーブロックの大きさに応じて、高さを上下に調整できる。m は台車に取り付けられたラックの歯条であり、台車を前後に移動させるために用いられる。駆動歯車 n は、図に示すようにクランク o のついた軸に固定され、この歯車がラックに噛み合う。

[Illustration: FIG. 23.]

台車の両側には2枚の板があり、ゼリーブロックを所定位置に保ち、台車のガイドとしての役目も果たす。

この機械を用いると、5〜6時間で12万〜13万枚のにかわ板を切断することができる。

3．にかわ板の乾燥（DRYING THE CAKES OF GLUE）

板の乾燥は、にかわ製造のなかでも間違いなく最も危険の多い工程である。ゼリーには大量の水分が含まれており、にかわへと変化する前に腐敗するのを防ぐには、この水分をできるだけ速やかに蒸発させなければならない。気候が好ましい場合には、屋外または屋根のある乾燥小屋で乾燥を行うこともできる。

屋外乾燥には多くの不便が伴う。ゼリー板にまだ多量の水が含まれているうちに直射日光が当たると、網目を通り抜けるほど柔らかくなって流れ出してしまうか、あるいは乾燥が早すぎて収縮にひびが追いつかず、無数の亀裂を生じてしまう。霜が降りると、内部水分が凍結して無数の割れ目が生じ、にわか雨は多大な手戻りと損失をもたらす。このような不都合を考え合わせれば、乾燥は乾燥室内で行うのが最善である。

大量の水の蒸発によって生じる水蒸気を追い出すには、絶え間ない空気の循環が必要不可欠である。そのため乾燥室は、夏季専用であっても高さ10フィートは確保すべきであり、窓にはルーバー（ブラインド）を取り付け、日光を遮りつつも空気の流通を損なわないようにすべきである。

冬期に加熱した室内で乾燥を行うのは、さらに難しい問題である。水蒸気を排出すると同時に、絶えず温かく乾いた空気を供給し続けなければならないからである。しかし、こうした室は、大規模な製造者にとっては絶対に必要である。一年を通じて風や天候の変化に左右されることなく操業を継続するためには、このような設備が不可欠だからである。

[Illustration: FIG. 24.]

乾燥室の大きさは、日々の生産量に比例して決めなければならない。室内にはにかわ板を載せるための必要な数の枠を設置し、壁に沿って配置した蒸気管で加熱する。蒸気管に隣接した床には、必要に応じて開閉できる給気口を設け、新鮮で乾いた空気を導入する。導入された空気は室内で温められ、枠上を通ってにかわ板から水分を吸収したのち、天井の排気口から上部空間へ抜け、屋根に設けた換気装置によって外気へ放出される。常に空気の入れ替えを維持しなければならない。にかわの迅速な乾燥はきわめて重要であり、さもなければゼリーは全部または一部が腐敗し、にかわは濁って見た目も悪くなる。熱が強すぎると板は反り返ったり、ひび割れたりする。板は、長さ6½〜8フィート、幅3¼フィートの枠に張った目の粗い麻糸網の上に配置される。図24は、一般に用いられる網の形を示す。網は図25に示すような枠に取り付けられ、乾燥室内の蒸気管および空気ダクトの近くに配置される。にかわ板は時々上下をひっくり返さなければならないため、枠内では網を適当な間隔で上下何段にも重ねて設置する必要がある。

[Illustration: FIG. 25.]

しかし、麻糸（綿・ヘンプ）網の使用には多くの欠点があることが分かっており、S. Rideal は主なものを次のように挙げている。

1．「網は製作時に手で頻繁に扱われるため、ほとんど常に危険な微生物で汚染されており、それが湿ったにかわ板内部へ侵入し、カビや腐敗を引き起こす。こうした腐敗が起きると、多くの場合その原因は『大気の状態』にあるとされがちだが、実際に板を調べると、変質は大抵の場合、網の糸目の跡に沿って始まっているのが分かる。この欠点は、網を212〜248°F（100〜120℃）の高温オーブン内で1時間加熱して滅菌することで治療できるが、費用がかかるうえ、繊維が弱くなってしまう。加えて、Bacillus subtilis のようなごく一部の細菌胞子は広く分布しており、ゼラチンを液化させる力を持っているが、248°Fで1時間以上加熱しても生存能力を保つため、なお発育可能である。

2．「繊維がどれほど滑らかであっても、にかわは部分的に必ず付着し、一部が網に残される。これらの残留物は強い吸湿性を持つため、やがて『酸敗』して、後続バッチにおいて望ましくない細菌変化を引き起こす原因となる。

3．「垂れ下がり、腐朽、洗浄中の損傷、穴あきなどのため、綿やヘンプの網の寿命は極めて短い。そのため、絶えず新品に張り替える費用は無視できない負担となる。網に欠陥があったせいで、1バッチ丸ごとが台無しになることもしばしばである。ある工場では、古い網が山積みにされており、雨と日光でひどい腐敗を起こして、工場内への細菌侵入の『謎』の発生源となっている。また別の工場では、これら古網を定期的にボイラーの焚き口で焼却している。

4．「網の縁を固定するために必要な大きな重なり部分（セルベッジ）は、乾燥面積の浪費を伴ううえ、網を新たに張る際の手間も増す。」

このため、金属網が広く採用されるようになった。最良の材料とされるのは、重量比で少なくとも15〜25％の亜鉛めっきを施した鉄線製網である。これには縦横に補強線またはリブを入れて強度を増すこともできる。網は、穴や亀裂がまったくないことを顕微鏡で確認しておく必要があり、通常使用で少なくとも2年間は耐えるものでなければならない。

乾燥室の温度は慎重に管理しなければならず、華氏68〜77度（20〜25℃）を超えてはならない。高すぎるとにかわが軟化して網目を通って流れ出すか、糸に強く付着してしまい、剥がすのに網ごと熱湯に浸す必要が出てくる。乾燥工程においては、高温よりもむしろ空気の乾燥度の方がはるかに重要である。空気の乾燥度を高め、水蒸気が室内の冷たい壁に凝縮・蒸発・再凝縮を繰り返すのを防ぐため、壁は羽目板で覆う。これにより、断熱材として作用して壁温が高く保たれ、水蒸気は壁に凝結することなく、空気流とともに外へ運ばれる。

蒸気管の近くや乾いた空気が流入する床近くに置かれたにかわ板は最も早く乾燥するため、ある程度乾いたら、それらの網を乾燥室上部へ移し、元の位置にはまだ湿った板を置き換える。板が十分乾燥したら、さらに高温の部屋に移して最終的な乾燥と硬化を行う。

近年では、従来型の乾燥室はほとんど廃され、本国（米国）では長大な乾燥ギャラリーが使用されている。これらは長さ250フィートに達することもあり、断面6〜8フィート角のトンネル状で、その内部にレール上を移動する台車を走らせ、厚手の亜鉛めっき網に載せたにかわシートを運搬する。壁材としては、石やレンガよりも木の方が適していることが分かっている。

図26〜28に示すにかわ乾燥装置は、W. A. Hoeveller の発明によるものである。

図26は平面断面図、図27は側面断面図、図28は端面断面図である。

構造および配置は次の通りである。

A B は乾燥路（アレイ）の2区画を表し、その間には仕切り壁 C がある。ただし仕切り壁は乾燥路全長より短く、両端で区画間が通じるようになっている。

区画 A の前端には送風機 D があり、その駆動源となる蒸気機関またはその他のモーター E も、乾燥路の壁内に設置されている。送風機 D からの空気流はすべて区画 A 側へ押し出され、そこから区画 B 側へ曲がって戻り、再び送風機に吸い込まれて区画 A へ送り出される。こうして、乾燥路内の空気は2区画を連続的に通過しながら循環運動を続けることになる。構造は、この種の設備として可能な限り気密に造られているため、扉 F の片方または両方を開いて汚れた空気を排出し、新鮮空気を取り入れるまで、内部空気の組成は変化しない。

区画 A および B の内部には、乾燥中のにかわ積載台車をスムーズに移動させるため、レール a a が敷かれている。通常、にかわ板は台車またはトレイに載せて運搬される。

[Illustration: FIG. 26.]

[Illustration: FIG. 27.]

[Illustration: FIG. 28.]

区画 A の送風機 D 前面には、蒸気コイルなどの加熱装置 G が設置されている。これは、送風機からの空気が通過できる構造であれば形状は問わないが、通過中に空気を加熱できるものでなければならない。発明者は放熱コイルを好んで使用し、蒸気は入口 b から入り、出口 c から出る。乾燥路の反対端、すなわち送風機と加熱コイルの直後に当たる区画 B 側には、凝縮コイル H が設けられている。これはコイル G と同様の構造で、入口 d と出口 e を持つ。この凝縮コイルには冷却液またはブライン（塩水）が循環しており、コイルを低温に保つ。送風機からの連続空気流は、にかわを載せたトレイや台車上を通過して水分を取り込み、その後凝縮コイル H に接触する。そこで含水空気中の水分はコイル表面に凝結し、空気は再び乾燥状態で送風機に戻され、再びにかわから水分を取り込む媒体として繰り返し使用される。

この方法でにかわを乾燥する際は、最初の乾燥段階では蒸気コイル G を使わない。乾燥があまり急激であってはならないからである。製品がある程度硬化し始めたら、そこで初めて蒸気をコイル G に通し、その後は上述のような連続乾燥運転を行う。

乾燥路を図のように2区画に折りたたんで配置することにより、発明者は限られたスペースに長大な乾燥路を設置できる。長さ90フィートの建屋で、実質的に180フィートの乾燥路効果を得ることができる。区画 B を区画 A の上に二階建てとして設置することも可能である。トレイや台車の出し入れを容易にするため、必要に応じて任意の位置に扉を設けることができる。

[Illustration: FIG. 29.]

この装置を用いれば、従来型乾燥路よりもはるかに短時間で乾燥を完了でき、また外気の状態に妨げられることなく、暑い時期でも支障なく操業することができる。

外気が十分に乾いていて加熱装置や凝縮器を省略できる場合には、扉 F を全開し、仕切り壁 C を乾燥路端まで延長して、2区画いずれにも連続した強制通風を行うだけでよい。年中のうちには、外気が十分に乾燥している日が少なからずあるので、そのような日は送風機のみを稼働させる運転で済ませ、蒸気およびブラインの消費を節約できる。

[Illustration: FIG. 30.]

図29および図30は、近代的乾燥室の縦断面と1階および2階平面図を示し、Thomas Lambert によって紹介されたものである。1階（地階）では、すべてのにかわ液を冷却槽でゼリー化し、中央に設置された2台の切断機で板状に切り分ける。ここには昇降機 E（図30）があり、「グラス」と呼ばれる板受け台に載せた切断済み板を2階へ持ち上げる。2階は乾燥床であり、建物の長さ方向にほぼ全長にわたって3つの区画に仕切られている。両側の区画が乾燥トンネルであり、その両端には強力な回転ファンが高速で回転して、トンネル内の空気を高速度で通風する。ファンの反対側には、廃蒸気で加熱される6インチ径のパイプ列が設置され、これを通過する空気は華氏78度（約25.5℃）以下の任意の温度まで温められる。中央通路には数人の女工がいて、切断済み板を網に移し替える作業を行う。網は小型レール上を走る台車に組み上げられている。網が一杯になった台車は区画端部まで押し出され、下段のレール C に移されて、乾燥させたい側のトンネル（右または左）へ運び込まれる。にかわが網の上で乾燥したら、反対側の端へと運ばれ、さらに別の下段レールで再び中央区画へ戻される。最終的には昇降機で最上階の大きな倉庫へ持ち上げられ、そこでにかわの選別と袋詰めが行われる。倉庫端部には粉砕機が設置されており、色の悪い板やねじれた板はすべて粉砕されて「粉末にかわ」として販売される。製造者は、板の大きさ、厚さ、色を変えることにより、同じ煮沸ロットからでも任意の数の等級を作り分けることができる。

Fleck は、エプソム塩、グラウバー塩、硫酸アンモニウム、結晶酸性硫酸ナトリウムなどの吸湿性塩類の水分吸収力を利用し、にかわ板から水分を引き抜くことで乾燥を促進する方法を提案している。この原理を実用化するには、浅い水密の木箱が一つあればよい。箱底に、吸湿性塩を約½インチの厚さに敷き、その上に湿った亜麻布をかぶせる。その上にシート状に切り分けたゼリーを置き、さらに湿った布で覆い、その上からも塩を散布する。数時間経過したら、箱を少し傾けて底部の穴から塩溶液を排出する。この滴下は12〜18時間で止む。そこで上側の布と塩の層を一緒に取り除くと、その下のにかわ板は水分がかなり取り除かれており、日光や他の熱源に当てるだけで、溶解や腐敗を起こすことなく完全乾燥に至る。冬期には、通常の乾燥床へ載せるだけでも同様の結果が得られる。生成した塩溶液は、再結晶させるまで濃縮して塩を回収し、再利用することができる。

塩処理後のゼリー中には、無水にかわが70〜75％含まれているのに対し、この処理を行わなかったゼリーでは、原液の濃度に応じて7〜28％の範囲にとどまるとされる。この処理により、にかわの接着力は損なわれないと主張されている。

市販にかわは、完全に乾燥しているだけでなく、外観――特に光沢――が良好でなければならない。しかし、乾燥したばかりのにかわはしばしば艶がなく、斑点があり、埃っぽく、時にはカビすら生えていることがある。良好な光沢を与えるためには、乾燥板を温水にさっと浸し、再び網の上に載せて乾燥させる。

第V章

骨にかわの製造

骨にかわの製造が皮にかわの製造と主として異なるのは、膠質を与える組織を変換するために用いられる工程である。この変換は、

• 骨を水とともに煮沸する方法、
• 骨を蒸気に曝す方法、
• あるいはまず酸で無機成分を抽出し、残った軟骨質の塊を水で煮沸して溶解させる方法

によって行われる。

あらゆる種類のにかわのうち、最上等品である無色ゼラチンを製造する場合には、骨をスタンピング・ミルで粉砕してはならない。避けがたい発熱のために、骨にわずかな焦げ臭（乾留臭）が生じ、それがゼラチンに残ってしまい、除去できないからである。

小規模工場では、骨は手作業で粉砕される。太い鉄棒を格子状に組んだ台の上に骨を載せ、面に大きな頭の釘を打ち付けた木槌で叩き砕く。大規模工場では、前に述べた破砕ロールが用いられ、発熱をできるだけ抑えるため、砕かれた骨は直ちに水を満たした容器内に落ち込むようにしている。

脂肪は骨中のきわめて価値ある成分であるから、煮沸または蒸煮、あるいはベンジンや二硫化炭素といった溶剤による抽出によって、できるだけ完全に回収しなければならない。

1．骨の煮沸（BOILING BONES）

これは脂肪抽出の旧式で不完全な方法である。骨を釜に入れ、骨が数インチ浸る程度に水を張り、開放火で煮沸する。水面に集まった溶融脂肪は掬い取る。煮沸によって、もちろん膠質組織の一部はにかわに変化して水中に溶け出す。このにかわを失わないため、同じ水を新しい骨の煮沸に繰り返し用い、最終的には豚の飼料として利用する。この方法で得られる脂肪は、多くても4〜5％である。

骨を直接煮沸して得られる骨脂は、十分に新鮮な原料だけを使わない限り、非常に劣悪な品質である。濃黄色から濃褐色を呈し、不快な臭気を有する。用途はごく限られ、石鹸原料に用いるには特別な精製工程を経て白色無臭にしなければならない。

2．骨の蒸煮（STEAMING BONES）

煮沸法より多量の脂肪を得るには、骨はむしろ「蒸煮」、すなわち高圧蒸気に曝すべきである。これは、厚いボイラー鋼板で作られた密閉シリンダー内に、½〜1気圧の蒸気を導入して行う。シリンダーには有孔偽底があり、その上に骨を載せる。2〜3時間蒸煮すると、骨から脂肪はすべて抽出され、冷たい骨に触れて凝縮した水とともに偽底下に集まる。

しかし、高圧蒸気を骨に継続的に作用させると、膠質組織のかなりの部分がにかわに変化し、得られる液中へ移行してしまう。とはいえ、骨から脂肪とにかわだけを得るのが目的であれば、これは欠点とはならない。蒸煮を続ければ、にかわ含有量のより高い液が得られ、それを単に濃縮すればよいからである。しかし通常は、骨の大部分、特に粒状部を動物炭製造にも利用するため、蒸煮には十分な注意が必要である。

動物炭は、空気を遮断した容器内で骨を焼成（炭化）することによって得られる。このとき膠質組織は炭素へと変わり、その炭素が骨灰上に分散する。動物炭の価値は含有炭素量に依存するから、強く蒸煮した骨から作られる炭は、膠質のかなりの部分がにかわに変わってしまっているため、価値が低くなるのは明らかである。

骨を動物炭製造に用いる場合には、脂肪が抽出されるのに必要な最短時間だけ高圧蒸気に曝さなければならない。しかしその結果得られるにかわ液は非常に薄く、取り扱いにくい。薄いにかわ液はまず抜き取り、最後に出てくる脂肪は別に受ける。この薄いにかわ液は真空釜で濃縮される。

3．骨の抽出（EXTRACTION OF BONES）

骨の蒸煮では、短時間であっても膠質組織の損失は避けられないため、多くの工場では、現在では骨脂はベンジンまたは二硫化炭素による抽出で得られている。この方法では膠質組織の損失がないため、こうして処理された骨は最高級の動物炭を与える。

二硫化炭素で抽出した脂肪は強烈な悪臭を帯びるため、ほとんど価値がないうえ、この溶剤自体が非常に揮発性で、したがって極めて可燃性が強く、非常に有毒でもある。これらの理由から、脂肪抽出用溶剤としての二硫化炭素の使用は、現在ではほとんど完全に放棄されている。

図31および図32は、ペンシルベニア州フィラデルフィアの Wm. Adamson および Charles F. A. Simonis 両氏によるベンジン使用装置を示す。本装置は、動植物性物質を炭化水素で処理して、そこから油脂・樹脂質を抽出するためのものであり、この発明の目的は、炭化水素が物質全体を「浸漬（湛水）」するのではなく、「滴下しながら通過」するようにし、アルブミン質やゼラチン質成分を溶かし出すことなく油脂・樹脂質だけを取り出せるようにすることにある。

図31は本発明を実施しうる装置の縦断面図、図32は図31の一部を裏側から見た平面図である。

[Illustration: FIG. 31.]

[Illustration: FIG. 32.]

A は容器で、円筒形が望ましい。その内部には上部有孔隔板 a と下部有孔隔板 b があり、上部隔板には中央開口があって、そこから被処理物を2枚の隔板の間に投入できる。開口は取り外し可能な有孔蓋 d で覆われる。

容器上部には開口 e があり、取り外し可能な蓋 f が付いている。容器底部には排出管 h があり、適当なコックまたはバルブ i を備える。

液状炭化水素――とくに揮発性の高いもの（ベンジン、ベンゾール、ガソリンなど）――は、管 H および有孔環 I などを通じて上部隔板 a の上に導入される。炭化水素は隔板を通って滴下し、容器内の物質全体の上にシャワーのように降り注ぐ。

炭化水素は物質層全体を滴りながら通過し、その通路で接触した油脂・樹脂質を取り込む。やがて下部隔板を通過して下部空間 D に落下し、ここに溜まった抽出液は、適宜の間隔で排出管 h から抜き取る。

動植物性物質から炭化水素を用いて油脂・樹脂質を抽出するにあたり、従来は、炭化水素蒸気に曝すか、液状炭化水素に浸漬して、油脂・樹脂質を溶かし込ませる方法が用いられてきた。

湿った動物性物質（屠殺場の廃棄物など）を処理する場合には蒸気法が望ましいが、乾燥した物質――たとえば種子や、獣脂の煮出し残渣など――には、ここで述べる滴下法の方がよい。

液状炭化水素中に動植物性物質を「湛水」または「浸漬」すると、ゼラチン質・アルブミン質と油脂が、動植物組織とともに混ざり合った、一体化したゲル状塊を形成しやすい。そのため、抽出された油脂には必ずある程度のゼラチンやアルブミンが懸濁して混入し、それらの除去は非常に難しい。また、それらは油脂を変色させる傾向もある。

しかし、この難点は、炭化水素を物質と静置状態で長時間接触させない――言い換えれば、炭化水素を連続的に「滴下通過」させる――ことで解決できることがわかった。この方法では、被処理物は粒状状態を保ったままであり、アルブミン質・ゼラチン質をほとんど溶かすことなく、油脂だけを炭化水素へ放出させることができる。

前述の装置では、とくに下部隔板 b の位置まで抽出液が上昇しないように管理することで、不都合な「湛水状態」を防いでいる。抽出液を適宜の間隔で抜き取っておけば、下部隔板の孔が常に自由に保たれ、炭化水素が吸収した油脂・樹脂質とともに連続的に滴下流出することができる。

このような「滴下濾過」法で得られる抽出液は、浸漬・湛水法による抽出液よりもはるかに濃縮されている。

――Adamson による炭化水素蒸気での抽出法
（Adamson’s Method for Treating Substances with Hydrocarbon Vapor for the Purpose of Extracting Oils, Fats, etc.）

この改良法の目的は、処理対象から炭化水素蒸気に移った悪臭その他の臭気が、再使用される炭化水素蒸気を介して、再び被処理物および抽出物に戻ってしまうのを防ぐことである。蒸気源としては、ベンジン、ベンゾールなどが用いられる。

図33は、この発明を実施しうる装置の略断面図である。

A は処理槽であり、被処理物はマンホール x から投入され、有孔隔板 B の上に載せられる。マンホールには適当な蓋が付く。隔板の下には空間があり、そこに蒸気コイル D を配置しておく。ここに導入した液状炭化水素は、コイルで加熱されて蒸発し、その蒸気が有孔隔板 B を通って上昇し、物質層内を通過して油脂・樹脂質を抽出し、その抽出物とともに再び隔板下空間に落ちる。抽出液は排出管 j から適宜の間隔で抜き取る。

液状炭化水素を貯槽などから容器 A の上部へ導入し、物質層を通過させたのちコイルに到達した時点で蒸発させることもできる。この場合、物質は上から下への液流と下から上への蒸気流の両方の作用を受ける。

以前、アダムソンは、容器 A 内で物質に作用した後の蒸気を、凝縮器内の蛇管を通して再び容器 A に戻す方式（図35参照）を採っていた。これは炭化水素を繰り返し再利用する方法であった。しかし実際には、次のような理由で問題が生じた。

たとえば動物性屠殺廃棄物から脂肪を抽出する場合、炭化水素蒸気は強烈な悪臭を帯び、そのかなりの部分が凝縮液中にも残る。その状態で凝縮液を再び容器 A に戻すと、悪臭が抽出脂肪および被処理物の双方に再移行してしまう。同様の問題は、肉類を保存目的で処理する場合や、植物性物質から油を抽出する場合にも生じる。

この難点は、次の方法によって解決される。蒸気管 D´ を容器 H の上部と接続し、その内部で蒸気を水噴流と接触させる。図では、有孔環管 m が示されており、管 n から送られた水が多数の小孔から噴霧される。

蒸気は、薔薇口や回転ノズルなど、さまざまな噴霧装置を通してもよく、とにかく噴霧水と必ず接触し、そこで凝縮させられる構造であればよい。その結果、容器 H の底部には臭気を帯びた水溜まり I が形成され、その上に洗浄され浄化された炭化水素 J が浮かぶ。悪臭成分は水側へ移行する。

洗浄済み炭化水素は、管 g を通じて適当な容器に抜き取り、そこから管 h を通して再び容器 A に戻してもよいし、直接容器 A に戻して再度蒸発させてもよい。この場合、容器 A の物質層を通過して管 D´ へ出てきた蒸気は、容器 H 内で同時に凝縮・洗浄され、浄化された液体炭化水素として再び容器 A へ戻される。

[Illustration: FIG. 33.]

この方法を用いることで、従来よりもはるかに純粋な抽出物が得られると同時に、処理された物質自体にも有害な臭いがほとんど残らない。

図33に示した装置構成に厳密に従う必要はなく、たとえば容器 A を水平円筒として設計したり、炭化水素の蒸発を蒸気コイル以外の手段で行ったりしてもよい。

[Illustration: FIG. 34.]

――Adamson による液状炭化水素での抽出法
（Adamson’s Method for Treating Substances with Liquid Hydrocarbon for the Purpose of Extracting Oils, Fats, etc.）

この発明は、ベンゼン、ベンゾールなどの液状炭化水素で動植物性物質を処理し、そこから油脂などを抽出する方法に関する。

この改良の目的は、被処理物から液状炭化水素に移った悪臭その他の臭気が、洗浄されないまま再利用された場合に、再び被処理物および抽出物に戻ってしまうのを防ぐことである。

図34は、この発明を実施しうる装置の断面図である。

A は処理槽であり、物質はマンホール x から投入される。マンホールには取り外し可能な蓋が付く。上部有孔隔板 B の中央開口を通って物質を下へ落とし込んだ後、この開口は取り外し式の有孔板 b で覆われる。物質は下部有孔隔板 B´ によって支持され、その下の空間は、炭化水素が物質層全体を通過したのち、抽出物とともに集まる場所となる。抽出物は槽底部に溜まり、蒸留などによる精製にかける前に適宜の時点で抜き取ることができる。

液状炭化水素は適宜の間隔で管 d を通じて洗浄槽 D に送られる。ここで炭化水素は管 f から噴出する水と出会い、攪拌羽根 E によって強力に攪拌され、水と十分に混じり合って洗浄される。この「洗浄」工程には別の装置を用いてもよく、たとえば攪拌羽根を省き、容器下部から多数の小孔を通して水を上向きに噴出させる方法もある。洗浄後の水と炭化水素は沈降槽 H に送られ、炭化水素が上層、水が下層を占める。容器 A の物質から炭化水素へ移った悪臭成分は、この洗浄過程で水側に移行しており、水は適宜の時点で排出される。

洗浄・浄化された炭化水素は、ポンプで管 m を通じて直接容器 A に戻して再利用してもよいし、いったん貯槽に汲み上げ、そこから自然流下によって容器 A に供給してもよい。

抽出液と一緒に一定量の炭化水素が抜き取られて損失となるため、その損失を補う目的で、タンクから管 h を通じて適宜新たな炭化水素を補給する。

この方法を採用することで、従来の液状炭化水素処理法に比べて、より純粋な抽出物を得ることができる。同時に、洗浄なしに繰り返し再利用した場合に比べ、処理された物質に残る有害な臭気ははるかに少ない。

図34に示した装置構成に厳密に従う必要はなく、実際の装置設計は設置場所などの条件に大きく左右される。

――Adamson による、炭化水素処理後の物質から炭化水素を除去する方法
（Adamson’s Process for Removing Hydrocarbons from Substances which have been treated therewith）

この方法は、油脂抽出その他の目的で炭化水素処理を受けた動植物性物質が保持している炭化水素を、水洗によって除去することを目的とする。

この工程にはさまざまな装置を用いることができ、処理に用いたのと同じ容器内で実施することもできる。

図35に示す容器は、この目的に適していることが判明している。

この容器は、取り外し可能な蓋 a と、容器内部を横切る二枚の有孔板または金網隔板 b および d を備えており、片方は容器上部近く、もう片方は下部近くに配置される。

下部隔板 d の下には蒸気コイル B があり、近くの蒸気ボイラーと接続されている。これは炭化水素を蒸発させ、その蒸気を二枚の隔板間にある物質へ通すためのものである。蒸気は物質層を通過したのち、管 D を経て凝縮器 E に送られ、そこで再び液化され、管 D´ を通して容器に戻される。

洗浄工程を実施するには、容器に水を導入する管 m と、1本ないし複数本の排出口管 n n´（ここでは2本）が必要である。また、後述の条件下で空気を容器に導入するための管 p を備えてもよい。

被処理物に対する炭化水素蒸気または液状炭化水素による処理が完了したら、蒸気コイル B への蒸気供給を止め、管 D および D´ を閉じ、必要に応じて蓋 a を外す。

[Illustration: FIG. 35.]

次に、水を管 m から下部隔板 d 下の空間に導入し、排出口管 n n´ のコックを開く。

水は物質層に浸透しながら上方へ流れ、炭化水素を運び上げる。炭化水素には水とともに上昇する傾向がある。

水とそれに随伴する炭化水素が上部隔板 b を通過すると、炭化水素はすぐに水面上に浮き上がり、上部排出管 n から適当な受け容器へ流出する。一方、水は下部排出管 n´ を通じて排出される。

このように容器内で水と炭化水素を分離する方法を採る場合、容器への給水量と排水量のバランスを調節し、液面を一定に――図に示されるように上部排出口近傍に――保たなければならない。

もちろん、水と炭化水素を区別せずに同じ受け容器へ抜き取り、その後デカンテーションによって分離することも可能であるが、いずれの場合も、容器内の水面が物質層の上に達していることが望ましい。そうしておけば、物質から抜け出た炭化水素は速やかに水面上へ浮上できる。

もし被処理物が密に詰まりやすく、上向きに流れる水で容易に攪拌されない性質を持っている場合――とくに炭化水素処理を受けた種子類など――には、水が物質全体に行き渡るよう、層を攪拌する必要がある。発明者は、管 p から加圧空気を送り込む方法を好んで用いるが、機械的攪拌装置を使うこともできる。

この工程は、炭化水素処理に用いた容器とは別の容器で行ってもよい。たとえば図に示す容器から蒸気コイルと管 D D´ を取り除いたものを用い、点線で示すトラニオンと支持台を備え、内容物を抜き取りやすいよう容器を傾けられるようにしてもよいし、下部隔板近くに開閉式の排出口を設けて、そこから内容物を取り出す構造としてもよい。

――F. Seltsam の装置

この方法では、あらかじめ粗砕して粉末をふるい分けた骨を、溶剤とともに強固な密閉容器内で煮沸する。こうして高温と強い浸透力を得ると同時に、溶剤の損失を防ぐ。上昇した蒸気は骨の孔内で凝縮し、脂肪を抽出して偽底下に溶液層として集まり、その後蒸留される。装置は図36に示す。

円筒 A は10気圧に耐える強度を持ち、蒸気発生兼抽出容器として機能する。骨を充填して気密に閉じたのち、ポンプ B によって貯槽 C から管 D を通じて所定量の溶剤を円筒 A に送り込み、加熱する。

[Illustration: FIG. 36.]

生成した溶剤蒸気は管 E を通じて空気を押し出し、凝縮器 F に送られる。ここで同伴した蒸気は凝縮され、管 G を介して再び貯槽 C に戻る。

装置内および骨の孔内の空気がすべて追い出されたら、管 E のコックを閉じる。その後、円筒 A をさらに加熱し、数気圧の圧力がかかるまで温度を上げる。この状態で溶剤蒸気は骨に強力に作用し、溶解した脂肪は円筒壁に集まる。ついで管 H のコックを開き、過熱液を高圧のまま蒸留装置 J に放出する。そこで蒸気により溶剤を脂肪から蒸留分離する。溶剤蒸気は管 K を経て凝縮器 F に送られ、再び貯槽 C に戻される。

円筒 A の圧力計がゼロを示したら、管 H のコックを閉じ、再び円筒 A を加熱する。このときは管 E を開いておき、骨に付着して残った溶剤を凝縮器 F に逃がす。

[Illustration: FIG. 37.]

図37および図38は、Th. Richter によって改良された Seltsam 装置を示す。この改良により、溶剤の蒸発が蒸気のみによって行われ、運転は連続となるため、危険が完全に除かれる。

装置は厚いボイラー鋼板製の抽出容器 A と B から成り、それぞれに偽底 G が備えられており、偽底の下の空間に蒸気を導入する。抽出容器の外側にはジャケット C があり、さらに真空計 E および空気抜きコック F が取り付けられている。

加えて、水を満たした容器 H と J、溶剤用容器 K、および空気ポンプ L がある。運転は次のように行う。

[Illustration: FIG. 38.]

まず抽出容器 A と B に骨を充填し、M と N 以外のすべてのコックを閉じる。空気ポンプ L を働かせると、容器 A 内に真空が生じる。十分な真空が得られたら、コック O を開いて水槽 H から水を空間 P に導入する。その後水コックを閉じ、蒸気コック Q を開く。蒸気が空間 R に入り、P 内の水を沸騰させる。コック N を開いた状態で空気ポンプを動かせば、発生した蒸気が吸い出される。所定の状態になれば空気ポンプを止め、S を除くすべてのコックを閉じる。

次に、溶剤槽 K から溶剤を空間 P に導入するため、コック S を開く。所要量が入ったら S を閉じる。その後再び R に蒸気を導入し、溶剤を蒸発させる。ジャケット C に冷水を導入すると、脂肪を飽和した溶剤蒸気は P 内で凝縮する。その後 C 内の水を排出し、R{1}_ に蒸気を導入すると、P 内の溶剤は再び蒸発し、空気ポンプ L の力を借りて、コック M と V を閉じた状態で抽出容器 B に送られる。

容器 B では、容器 A と同様に真空をつくり、その後同じ手順で溶剤蒸気を作用させる。

その間、容器 A 内の真空は空気抜きコック F を開くことで解除され、コック U を開いて P を通して脂肪を抜き取る。

脂肪を除かれた骨はマンホール D から取り出す。その間、容器 B で処理が継続されているので、A を新しい材料で再充填できる。このようにして、溶剤はなんら損失なく一方の抽出容器から他方へと連続的に循環し、運転は途切れなく行われる。

[Illustration: FIG. 39.]

アルフレッド・ロイナー（Alfred Leuner）の装置（図39）は、ソックスレー式原理に基づき、圧力を用いずに溶剤と蒸気を同時に用いる。骨は有孔偽底 B 上に置かれた容器 A 内に配置される。D は蒸気管であり、前処理として骨を蒸し、余分な蒸気は排出口 E から抜ける。蒸し終えたら貯槽 F から水とベンジンを偽底下の空間に流し込み、蒸気コイル P で加熱する。発生した蒸気は蛇管状の冷却器 K で凝縮され、最初はコック L を通じて再び骨の上へ戻される。蒸気は管 R を通って蛇管に達し、凝縮液は分配板 O によって複数の流れに分けられて滴下する。

しばらく後にコック G を開くと、凝縮液は A に戻らず貯槽 F に流れ込むようになる。溶剤がすべて揮発してしまうと、蛇管に凝縮するのは水だけになり、その状態は容器 A のサンプリングコックで確認できる。次に排出コック E を開くと、水性ゼラチン溶液と油性物質が適当な分離容器へ流出する。その後、容器 A の骨はマンホールから取り出され、再び骨を充填して一連の操作を繰り返す。

――塩酸による抽出（Extraction with hydrochloric acid）

骨を主としてにかわ用に処理する場合には、第III章「骨および軟骨」で述べた塩酸抽出法が大いに推奨される。この方法では、骨から無機成分が除かれ、膠質を与える組織だけが純粋な状態で残る。骨は柔軟で半透明になるまで酸と接触させておく。この状態は、槽内の材料の上に割った骨片を1本載せておき、その骨片が処理後に膨潤した軟骨特有の半透明な外観を示すようになるかどうかで容易に判断できる。

抽出液は槽底直上に設けたコックから陶器製容器に抜き取り、蒸発釜へ運ぶ。その後コックを閉め、軟骨がわずかに覆われる程度まで水を注ぎ入れ、数時間放置して、軟骨中に残っている骨塩溶液をできるだけ多く引き出す。得られた液は再び抜き取る。この液は濃厚な骨塩溶液であり、同量の塩酸と混合して新たな骨の抽出に再利用することもできるし、最初に抜き取った液に加えて一緒に蒸発濃縮することもできる。

軟骨のさらなる洗浄は、水を繰り返し注ぐことで行う。洗浄水が酸性反応を示さなくなるまで続けなければならない。洗浄が不十分だと、わずかな酸が残留しているだけでも、軟骨から得られるにかわ溶液は凝固しない。そのため、最後の洗浄水には1％程度のソーダ（炭酸ナトリウム）を加えることが推奨される。この程度の量で、残留酸の痕跡を中和するには十分である。

――亜硫酸法（Sulphurous acid process）

本国（米国）では、骨由来にかわの製造において亜硫酸が広く用いられている。一般の骨を湿った亜硫酸ガス流で処理すると、12時間ほどで骨重量の10〜12％のガスを吸収する。処理時間を延長すれば15〜20％まで増加しうるが、その超過分は大気中に曝すと消失する。デュッセルドルフの Grillo および Schroeder 両氏（1894年にこの方法の特許を取得）は、この吸収は骨中のリン酸カルシウム成分によるものに過ぎないと述べている。全骨重量に対する11〜12％の吸収は、無機成分に対して16〜17％に相当し、次の反応式に対応する。

Ca₃(PO₄)₂ + SO₂ + H₂O = 2 CaHPO₄ + CaSO₃

すなわち、亜硫酸は過燐酸石灰の製造における硫酸と同様の作用を示すが、硫酸よりも穏やかな酸であるため、にかわ原料として利用すべき有機成分の変質をほとんど防ぐことができる。生成する酸性リン酸塩は水に可溶であるから、処理後の骨は熱湯とともに煮沸すれば容易に崩壊し、大部分の石灰は沈殿として残り、ゼラチンだけが溶解する。

この方法の工業的実施は、よく知られた「亜硫酸パルプ法」と非常によく似ており、鉄製シリンダー、あるいは鉛張り木製密閉槽で行われる。

[Illustration: FIG. 40.]

亜硫酸ガスは通常、黄鉄鉱や石炭、粗硫黄、あるいは黄鉄鉱分の高い燃料を燃焼させることで、空気や二酸化炭素を多量に含む不純ガスとして生成される。

一方で、希薄なガスは吸収が悪く浪費も多いことが確立しているので、制御燃焼した硫黄や硫酸の分解によって得た高濃度の二酸化硫黄を用いる方が、より安定した結果が得られ、良質の製品が得られる。液化二酸化硫黄は現在では比較的安価に大量入手でき、バルブを開くだけで任意の速度の純ガス流を連続供給できるし、容器を操作前後で秤量することで使用量を正確に知ることもできる（S. Rideal）。

洗浄済み骨は前述のシリンダーや槽に投入し、飽和亜硫酸溶液で処理する。酸の作用時間は材料の状態によって異なり、経験によってのみ決定される。処理の結果として、水のように澄んだ液が得られ、これを真空釜で濃縮すると、皮・革廃物から得られる最上等のにかわに匹敵するほど、透明度と光沢に優れたにかわが得られる。漂白骨から抽出された脂肪も色が淡く、通常の骨脂特有の不快臭が少ないため、より高値で売れる。

亜硫酸の発生には、マサチューセッツ州の Dr. Bruno Terne が考案した非常に簡単な装置（図40）が用いられる。硫黄は S で燃焼し、A は石材製の排気管、T は集液槽、P は酸用蒸気ポンプ、R は硫黄燃焼炉の煙突である。

4．軟骨のにかわへの転化（CONVERSION OF CARTILAGE INTO GLUE）

塩酸または亜硫酸による処理で得られた膨潤軟骨をにかわへ転化するには、開放釜で長時間煮沸する方法もあるが、Wm. Friedberg が推奨した図41の装置を用いる方法もある。

釜 K は厚いボイラー鋼板製で、その直径は高さとほぼ等しい。骨を支持する有孔偽底 S の下には、有孔蒸気コイル R—D が敷設されている。このコイルには分岐管 d が取り付けられ、釜の上部まで伸びており、そこには給水管 W も導入されている。さらに水位計、空気抜きコック、サンプリングコック、軟骨投入用マンホールも備えられている。

[Illustration: FIG. 41.]

この装置での操作は次のとおりである。釜の¾程度まで軟骨を充填し、W から釜容積の¼程度となるまで水を加える。その後蒸気コック D を開く。多数の孔から噴出した蒸気は最初水によって凝縮されるが、次第に水を沸騰温度まで高め、そこで初めてにかわ生成が始まる。生成したにかわは水に溶解し、その濃度はときどきサンプリングコックから抜き取って確認する。溶液が所定濃度に達したら、R への蒸気供給を止め、分岐管 d および排出口管 H のコックを徐々に開く。排出口 H は有孔板 F に接続されており、この板は密な濾布で覆われ、にかわ溶液中の固形粒子をすべて捕捉するフィルターとして働く。

分岐管 d のコックを開くと蒸気圧は液面に直接作用し、液体は大きな力で濾布を通って押し出される。

釜から蒸気が吹き出す「シュー」という音が聞こえ始めたら、釜内の液体がほぼ完全に排出された合図である。この時点で分岐管 d のコックを閉じ、釜の上部に備えた薔薇口から水を噴霧して釜外面を冷却する。この冷却により釜内の蒸気の大部分が凝縮し、その後 W から再び水を導入できるようになる。

[Illustration: FIG. 42.]

その後、再び蒸気コイルに蒸気を導入することで新たなにかわ煮沸が始まり、軟骨塊が元の約1/3の体積にまで減少するまで続ける。その時点で装置を開き、新しい原料を投入して同じ操作を繰り返す。

フィルターを交換する際に装置全体を空にする手間を省くため、フィルターは図42に示すような構造になっている。排出口管 A の上部と下部はねじ込み式のスリーブ H で連結されており、その中に有孔底を持つ短い円筒 C が挿入されている。フィルタークロスはこの円筒底に載せられ、リング R によって押さえられている。

[Illustration: FIG. 43.]

各装置には前記フィルターが2個必要である。フル蒸気圧をかけているにもかかわらずにかわ溶液の流出が悪い場合は、フィルター孔が詰まっていることを示す。このときはスリーブ H を外してフィルターを取り出し、新しいものと交換する。

装置から排出されたにかわ溶液は、多くの場合、そのまま蒸発工程に回せるほど十分な透明度を持っている。しかし特に上級品を製造する場合には、さらに沈降による清澄を行うのが望ましい。沈降には温かい状態を保つ必要があるため、W. Friedberg は図43に示す装置を推奨している。これは高さの約3倍の直径を持つ鉄製円筒で、その前面には等間隔に複数のコックと、わずかに円錐状の底部に排出口管が設けられている。外側は木製ジャケットで覆われ、その間は断熱材で満たされている。この構造により、液は数時間温かく液状のまま保たれ、浮遊固形物が底に沈降する十分な時間が与えられる。沈降の進行は、最下部のコックから小量を抜き取って透明度を確認することで判断する。試料が完全に澄んでいれば液全体を抜き取ってよい。しかし数時間待っても上層しか澄まず、下層が依然として濁っている場合は、この方法による清澄はそれ以上進まない。この場合、上層液は上級品に、下層液は下級品に使い分ける。

軟骨を高圧蒸気で処理すると、冷却時に非常に固いゼリーへと凝固する液が得られるため、そのまま成形箱へ流し込み、板に切って乾燥させることもできる。しかし、にかわの乾燥は最も難しい工程の一つであるから、乾燥の困難を最小限にするには、できるだけ高濃度の溶液から固く締まったゼリーを得るのが望ましい。そのため、清澄槽から出た時点では、乾燥にかわ換算約20％の濃度を持つ液を、冬は約32％、夏は約35％まで濃縮する。蒸発は開放釜または真空釜で行われる。

図44は開放蒸発釜の配置を示す。銅製の釜 P は浅い円筒形で、底部はわずかに円錐形であり、最も低い部分に濃縮液の排出口がある。蒸発中、排出口はボールバルブ V によって閉じられ、レバー装置 M により開閉される。釜は鉄製ジャケットに囲まれ、蒸気は入口 D から導入され、凝縮水は出口 A から排出される。H はサンプリングコックであり、濃縮度を確認する試料をとる。

[Illustration: FIG. 44.]

蒸発による水蒸気が作業室を満たすのを防ぐため、釜上部には木製フード C が設けられ、その上端は屋根を貫く排気管 S に接続している。さらに蒸気管 D から分岐した細い管 R が S 内に挿入されている。

液から水蒸気が立ち始めたら、管 R のコックを少し開き、排気管 S 内に蒸気ジェットを吹き込む。S はエジェクターとして作用し、フード C 内の蒸気を吸い込みながら外へ運び出す。この構造により、作業室内に蒸気は漏れず、液面からの蒸発も非常に迅速になる。

釜への蒸気供給は、液面から十分な水蒸気が立ち上がる程度にとどめ、決して沸騰させてはならない。沸騰させると泡が立ち、冷却後に気泡だらけの製品となるからである。液が所定濃度に達したら、D および R への蒸気供給を止め、バルブ V を上げて液を冷却箱へ流し込む。冷却箱は、内側を亜鉛でライニングした木箱、または厚手の亜鉛板もしくは重亜鉛めっき鉄板で作られ、容量は約½ハンドレッドウェイト（約25㎏）である。形は、深くほぼ正方形のものと、急冷用の浅く長いものの2種類がある。鉄製は錆びやすく、にかわの変色を招くので避けるべきである。

冷却は、利用可能であれば冷水で行うが、多くの場合、熱や霜から守られた室内で外気を送って行われる。S. Rideal によれば、現在では液体アンモニア、亜硫酸または炭酸ガスなどを蒸発させて塩水槽を氷点近くまで冷やす冷凍機も用いられている。ただし、温度は華氏33〜34度（約0.5〜1℃）以下にしてはならない。ゼリーが凍結すると非常に硬くなり、切断が困難になるからである。塩水は室の天井近くに設置した鉄管内を循環させる。これらの管は氷や汚れが付かないように保ち、冷却室内も常に清潔で快適な状態を保たなければならない。

トーマス・ランバートは、簡便かつ経済的な蒸発手段として「螺旋蒸発器（スパイラル・エバポレーター）」を推奨している。これは直径2インチの銅製蒸気コイルを螺旋状に巻いたもので、中心軸上で回転する。螺旋の下半分は樋状の槽に入ったにかわ液に浸かっている。軸は2つのプランマーブロック上に支持され、一方から蒸気を受け、他方から凝縮水を排出する。軸は最初のコイルまで中空であり、そこを通じて蒸気が螺旋コイルへ供給される。最後のコイルからプランマーブロックまでの軸も中空であり、そのブロック上に接する部分には2つの開口がある。プランマーブロック側にも対応する開口があり、それぞれが覆い付きの流路となる。軸が回転すると、これらの孔同士が一定間隔ごとに正対し、その際にコイル内の凝縮水を吹き抜けさせることができる。1つの螺旋には通常25〜28巻きのコイルが用いられる。にかわ液は樋の一端から供給され、温度は約75°F（24℃）である。蒸発後の液温は約85°F（29℃）となる。樋内を比較的ゆっくり流れる間に、液は回転コイルからの熱を受け、固形にかわ換算で20％から32％まで濃縮され、この濃度になればゼリー化の準備が整う。

真空釜（Vacuum pans）は、本国ではにかわ液の蒸発に広く用いられているが、スプレーや泡が蒸気側へ飛び出してしまうことによる損失が大きいとの不満も一部にある。よく知られているように、液体の沸点は、表面にかかる圧力を下げれば低くなる。水を常時稼働する真空ポンプにつながれた容器に封じ込めると、温度を華氏95〜104度（35〜40℃）に上げるだけで沸騰させることができる。真空釜はこの原理に基づいて作られており、分解しやすい溶液――例えば砂糖溶液――を高温分解を招かずに一定濃度まで蒸発させるのに広く使われている。にかわ溶液の蒸発にも特に適しており、大規模工場では欠かせない装置である。

図45は、トーマス・ランバートが記述する、にかわおよびゼラチン液用真空釜の立面図である。この釜は鋼板で製作され、外側は木枠で覆われている。全体は鋼板製の床 M の上に載り、その床は4本の柱で支持され、作業用プラットフォームへ上がる鉄製階段 L が設けられている。下半分の一部は断面図として示されており、釜を加熱するコイルの配置が見える。各部の名称は次の通りである。A：釜本体、B：ドーム、C：ドームから凝縮器へ通じる排気管、D：凝縮器、E：空気・真空ポンプ、F：にかわ・ゼラチン液用貯槽（蒸気コイルによる加温付き）、G：貯槽から真空釜への給液管、H：排出弁、I：真空度表示用バロメーター、J：加熱コイルへの蒸気導入口、K：コイル出口、L：鉄製階段、M：鋼床。

[Illustration: FIG. 45.]

釜には、運転床の上方に各種付属装置がまとめて配置されている。すなわち、コイル内圧を示す蒸気圧計、釜内液面高さを示す液面計、図中の真空計 I、空気抜きコック、温度計などである。また、真空を乱すことなく、沸騰液の試料を少量ずつ取り出して蒸発の進行を随時確認できる小型付属装置も備えられている。

運転手順は次のとおりである。まず貯槽 F に、蒸発すべき薄いにかわ液を満たす。次に給液管 G のバルブを閉じ、真空ポンプ E を動かす。数回のストロークで釜内圧は十分低下するので、その時点で給液管バルブを開き、液を液面計の所定目盛りまで導入する。次にバルブを閉じ、コイルへの蒸気供給バルブ J を開く。コイルからの熱が釜内液全体に広がると同時に、真空ポンプを継続運転して内圧をほぼ完全真空（バロメーター目盛りで2〜2½インチ程度の残圧）まで下げる。この真空下では液は華氏120〜130度（49〜54℃）で沸騰する。沸騰は、試料をグルーメーターで測定し、所定濃度に達するまで続ける。目標濃度に達したらポンプを止め、空気コックを開いて真空を破り、排出弁 H を通じて濃縮液を受け槽へ流し込む。受け槽からは、ゼリー化用のトレイやガラス容器へ供給される。

大容量の希薄液を経済的に処理するには、2基、3基、場合によっては4基の真空釜を組み合わせた二重・三重・四重効用蒸発方式が設計されている。なかでも三重効用方式が最も広く使われており、3台の円筒形釜を連結した構成となっている。配管を適切に配すことで、第1釜で発生した蒸気を第2釜の加熱コイルに利用し、第2釜の蒸気は第3釜の加熱に用いる。各釜は強力な真空ポンプとつながっており、いずれもほぼ完全真空に保たれる。原液は第1釜である程度まで濃縮され、第2釜、第3釜へと順に送り込まれ、最終段階までに含水量の約80％が除去される。

常に一定濃度の製品を得るには、溶液中の乾燥にかわ分を即座に示す計器を備えておくのが望ましい（図46）。

にかわ液中にガラス製エアロメーターを浸すと、目盛りは乾燥にかわの百分率を0〜70％の範囲で示す。この測定は、ゼリーまたはにかわ溶液が華氏167度（75℃）にある状態で行う。

温度を迅速に確認するため、温度計も付属している。試験一式には、特別なケースに収められたガラス製計器2本と、それらを収納する大管1本および小管2本から成る鉄板製容器が含まれる。使用しないとき、ガラス計器はこの容器内に収納しておく。

測定を行うには、小筒を大筒 a の中にセットし、キャップ（蓋）を外してゼリーを満たす。次に大筒の外側空間に熱湯を注ぎ、ゼリーを所定温度まで加熱する。続いて、2本の計器を、それぞれにかわ液の入った筒内に浸し、温度および濃度を読み取る。

[Illustration: FIG. 46.]

蒸発させて冷却したにかわ液は、前章で述べたのと同様の方法で板に切り分け、乾燥させる。

5．骨から脂肪・骨粉・にかわを同時利用する方法

多くの製造者は、骨を品質に応じて分類し、それぞれ異なる用途にあてる。厚く緻密な骨は動物炭製造に用いられ、粉砕時に生じる骨粉は比較的少ない。

一方、緻密でない多孔質の骨は、動物炭としては価値の低い「粒状炭」しか与えず、スタンピングで生じる骨粉の割合も、緻密な骨に比べて高い。そのため、これらの骨は、動物炭用に粒状骨へ整形するような操作は行わず、直接、脂肪・にかわ・蒸製骨粉の製造に用いられるのが普通である。

この目的のために、まず骨を破砕機や粉砕機で粗砕し、次に特別な方法か、あるいはにかわ煮沸と同時に脂肪抽出を行う。後者の方が、時間と労力の節約の点では有利に見えるが、脂肪を単独抽出した方が、蒸煮と同時抽出で得た脂肪より遙かに高値で売れること、また、あらかじめ脱脂した骨を蒸煮した方が、同じ骨からより多くのにかわが得られることを考慮しなければならない。

粉砕後の骨は、脱脂済みか否かを問わず、高圧蒸気にかける。図47に示す装置は、特にこの目的に用いられる。これは直径3〜4フィート、高さ10〜13フィートの厚いボイラー鋼板製シリンダーから成る。E と A はマンホールであり、蒸気が漏れないように密閉できる。管 D は蒸気ボイラーへ通じ、その反対側には短い管 H がある。シリンダー内部には有孔偽底 S および曲がった排出管 L が設けられている。

[Illustration: FIG. 47.]

通常、こうしたシリンダーを4〜6本、多いところではさらに多く組み合わせて1群（バッテリー）とする。この場合、各シリンダーの排出管 L は共通の集液槽につながり、蒸気管 D は共通の主管から分岐する。バッテリーはレンガで囲ってもよいが、むしろ適当な基礎の上に据え付け、周囲を木枠で囲い、その間をおがくずで満たして断熱するのがよい。この方法が最も保温性に優れているうえ、いずれかのシリンダーが故障した場合にも、その1本だけを容易に取り外して交換できる利点がある。

シリンダーを迅速かつ最小限の労力で充填するには、粉砕機を高い位置に設置し、砕かれた骨がそのまま台車に落ちるようにしておくのがよい。台車は小型レール上を走り、各シリンダー上の投入口まで運ばれてそこから投入される。下部マンホール A 前面にもレールを敷き、処理済み骨を直接台車に受けてスタンピング・ミルへ運べるようにしておく。

シリンダーを骨で満たしたら、蒸気漏れがないように密閉する。その後、管 H のコックを開き、蒸気管 D のコックを開いて蒸気を導入する。最初に入った蒸気は骨に触れて冷却され、水へと凝縮する。しかしほどなくシリンダー内の温度は上昇し、蒸気はもはや凝縮されず、まず管 H を通じてシリンダー内の空気を追い出し、その後は強力な噴流として排出される。この状態になったら H を閉じ、高圧蒸気を骨に作用させる。

骨中の脂肪は溶融し、下方へ滴り落ちる。シリンダー底部には、膠質分を含んだ液体がたまる。これは、溶けた脂肪滴が混じることで乳白色を呈し、その上に厚い脂肪層を浮かべている。1時間ごとに排出管 L のコックを少し開き、蒸気圧を利用して液を外部へ吐き出す。噴出音が変化し、蒸気だけが出始めたことが分かったら、コックを閉じる。

こうした蒸煮および脂肪の抜き取りを続け、排出される液の試料をとって脂肪の混在がなくなるまで行う。脂肪が完全に取り除かれたら、最後に残った液も蒸気圧で排出し、続いて蒸気コック D を閉じてシリンダー内の圧を抜き、マンホール A を開いて、再度 D を開き蒸気を送り込む。こうして蒸気圧を利用して、シリンダー内の骨の大部分を押し出す。排出された骨は柔らかく pliable（しなやか）であり、乾燥すると容易に粉砕して骨粉にできる。

動物炭を製造する場合には、骨が完全に脱脂された時点で蒸煮を止めることがきわめて重要である。しかし脂肪・にかわ・骨粉だけを得るのが目的であれば、さらに長時間蒸煮を続ける方が有利なことも多い。

骨を高圧蒸気に長く曝すほど、膠質組織はより完全ににかわに転化する。その結果、得られる骨粉の窒素含量は、蒸煮時間の短い骨からのものに比べてやや低くなるが、リン酸塩含量はどちらも同じであり、肥料としての価値は主としてリン酸塩に依存するため、本質的な差はない。

シリンダーから排出される液体は、にかわ液と脂肪滴の混合物である。これを大きな槽に受け、数時間温かい状態に保つと、脂肪は浮上して一体化した層を成す。脂肪は槽上部のコックから抜き取り、にかわ液は槽底から排出して、まずきわめて目の細かい篩上に流し、浮遊固形物を取り除いたのち、直接蒸発器に送る。蒸発器では所定濃度まで濃縮し、その後清澄槽へ送り、最後に冷却容器へと流し込む。

上述の方法では、蒸煮済みの粉砕骨を篩にかけて粒状骨を選別し、動物炭用として利用する余地もある。しかし実際には、多くの場合、粒状骨の収量が少なく、しかも動物炭の品質も高くない多孔質骨が使われるため、こうした骨から得られる粒状骨を動物炭に用いるより、むしろ脂肪とにかわを抽出した残りを骨粉として肥料にする方が良い。

動物炭を製造するには、骨の選別を入念に行わなければならない。有機質に富んだ新鮮な骨が最適であり、最も硬く厚い部分を選ぶべきである。炭化の前には、（蒸煮ではなく）ベンジンや二硫化炭素で骨を脱脂し、その後粉砕する。

かつて炭化は、容量約25クォートの鉄鍋で行われていた。しかしこの方法では品質の揃った良質な製品を得ることができず、また骨中の有機物はすべて失われてしまう。現在では、レトルトを用いて炭化が行われ、短時間で大量の動物炭を得ることができるうえ、乾留生成物も完全に利用できるようになっている。乾留によって得られる生成物のなかで特に重要なのは、多量の可燃性ガスであり、これはレトルト用炉の燃焼にも、工場全体の照明にも利用できる。ただし配管は、どちらの目的にも使えるように設計しておくのがよい。

乾留生成物の回収と精製法について詳細に論じることは本書の範囲を超えるので、ここでは動物炭製造設備の概略だけを述べる。

[Illustration: FIG. 48.]

図48および図49は、ベルギー式レトルト炉の配置を示す。図48は炉の長手方向縦断面、図49は水平断面である。ただし両図は異なる高さの位置を示しており、これにより炉床と燃焼ガスの流れを明瞭に表している。

示された装置では、16本の鋳鉄製レトルトが並列・直列に配置され、できるだけ均一に火炎が当たるように設計されている。図49からわかるように、燃焼はレトルトの上部のみを直接加熱するように行われる。B は焚口（炉床）、A は灰溜めであり、どちらにもぴったり閉まる扉がついていて、火力調整や、ガスだけによる加熱への切り替えを行えるようになっている。

[Illustration: FIG. 49.]

レトルトは一端閉じた円筒形で、開口端には口枠が固定され、その口枠に蝶番付きの扉が付く。扉には幅約2インチの張り出した縁があり、これは口枠の接触面とともに精密に摺り合わせられている。閉じるときは、レバー装置で押さえつけて気密にする。

焚口 B から出た燃焼ガスは、できるだけ均一に分散されるよう、鍋 E の下に設けられた煙道 a を通って流れ、最後には矢印で示された方向に煙突へ抜ける。

脂肪抽出が骨の煮沸だけで行われていた当時には、鍋 E はその目的に使われ、さらに鍋の横に設けられた空間 D、D₁、D₂ なども、そこを通る燃焼ガスの熱で温められるため、骨の乾燥に利用されていた。しかし現在では、脂肪抽出はベンジンや二硫化炭素で行うのが普通であるため、鍋 E を骨乾燥炉に置き換え、さらに余熱をにかわ液の蒸発器の加熱に利用するのが賢明である。

各レトルトの上部には小さな管が取り付けられており、それらの管は共通の太い鉄管 T に接続されている。レトルトから出る乾留ガスは T で合流し、この管は非常に太く、かつある程度の勾配を持たせて、生成物が内部に溜まらないようにしなければならない。ガス中の留出物が T 内に結晶状に析出するのを防ぐため、T の外側は断熱材で覆っておく。

管 T は一連の凝縮容器 D に接続される。その脇には同じような容器列がもう一組配置されており、乾留ガスは任意にどちらの列にも導けるようになっている。このような凝縮列は2組必要であり、一方を運転から外して洗浄している間、他方を運転に使う。

凝縮容器に満たされた液の全圧が、乾留生成物の流れにそのままかかると、レトルトからのガス排出は大きく妨げられる。これを避けるため、凝縮容器内部の液面下数インチの位置に水平板を設け、ガス導入管の先端は液面直下のごく浅い位置に置く。これによりガスはこの水平板の下を掃くように流れ、液に吸収されながらも、高い背圧がかからないようにできる。

凝縮列は、もちろん任意の個数の容器から構成できるが、通常はアンモニアの回収に必要な個数（5個程度）だけを用いる。最後の凝縮容器は、モーター P で駆動される排気ポンプ p p に接続されている。

ポンプは最後の凝縮容器に残った成分をすべて吸い出し、その後ろにあるコックの位置に応じて、ガラス製ベルジャーへ送るか、あるいは管 H とノズル a を通じて焚口へ送り込んで燃やす。

乾留生成物の種類は、凝縮容器に満たす液によって変わる。薄い硫酸を用いると、硫酸アンモニウムが得られ、肥料原料として利用できる。塩酸を用いると塩化アンモニウム溶液が得られ、蒸発・結晶化によって固体塩として回収できる。

骨の乾留で得られる生成物には、骨タールと呼ばれる悪臭を放つ褐色液体（各種炭化水素の混合物）や、照明用ガスなどがある。さらにアンモニアとシアン化アンモニウムも相当量含まれる。シアン化物を回収するには、最後の凝縮容器に硫酸鉄（硫酸第一鉄）の溶液を満たしておけば、シアン化物はそこで保持される。最後の凝縮器から出るガスを照明に利用する際には、石灰で洗浄して大部分の二酸化炭素を除去しておく必要がある。

ベルギー式レトルト炉の運転手順は次の通りである。まず、脱脂・粉砕済み骨でレトルトを満たし、扉を完全に気密に閉じてから焚口に火を入れる。次にポンプを動かし、ノズルからガス噴流が出るまで運転する。ガス噴流が明るく光る炎で燃えるようになったら、骨の乾留は最盛期に達したことを示す。その後ポンプを、圧力計に示されるレトルト内圧が外気圧よりわずかに高くなるような速度で回し続け、管 H から可燃性ガスが出なくなるまでこの状態を保つ。ガスが出なくなったらポンプを止め、レトルト内の炭の半分を取り出して、用意した金属缶へ詰める。缶の蓋は炭粉と水で作ったペーストで目地を埋めて完全に密閉し、中身が冷えるまでそのままにしておく。

レトルトから半分の炭を取り出したら、すぐに新しい粉砕骨を満たして再び縁まで充填し、気密に閉じる。このとき、前の運転で炉内はすでに十分に高温に保たれているため、熱損失はほとんどなく、新たな骨の乾留は即座に始まり、最初のバッチよりもはるかに短時間で完了する。

大規模に動物炭を製造する場合、2000ポンドの原料から平均して次のような量が得られる。

• 動物炭 ………… 1180〜1220ポンド
• アンモニア水 …… 178〜180ポンド
• ガス …………… 222〜248立方ヤード

ただしこれらの数値は、蒸煮によって脱脂した骨を用いた場合に当てはまる。この場合、膠質組織のかなりの部分がすでににかわとして溶出してしまっているためである。ベンジンで脱脂した骨を用いる場合、これよりも高い収率が得られるのが普通である。アンモニア水には平均して10％のアンモニアが含まれる。二酸化炭素を除去したガスは、良質の石炭ガスの約2.7倍の発光力を持つ。

6．骨から脂肪・にかわ・リン酸カルシウムを同時利用する方法

ここで述べる方法は、前節と異なり、骨中の脂肪と膠質組織の全量に加えて、無機塩分も純粋な形で取り出し、さらに利用できるようにする点に特色がある。

骨は、ベンジンまたは二硫化炭素による抽出、あるいは蒸煮によって脱脂する。後者の場合には、骨から脂肪の出なくなるまで蒸煮を続ける。得られたにかわ液は、水の代わりに軟骨煮沸用に使う。

次に骨は、密閉性の良い蓋を備えた大型木槽に入れ、12％の塩酸を、骨が数インチ浸る程度まで注ぎ入れる。比重1.04の塩酸を用いれば、48〜72時間で骨中の無機塩の大部分が溶解する。この時点で、抽出液をできるだけ完全に槽底から抜き取る。

槽内に残った骨は、やや薄い塩酸でさらに処理し、骨が柔らかくしなやかになり、薄い部分が半透明になるまで接触させる。これは、骨から無機塩が完全に抜け去り、純粋な軟骨質だけが残ったことを示す。抽出液を抜き取り、その後、少量の清水を何度も注いでは排出して、軟骨中に残った酸性抽出液の痕跡をできるだけ洗い流す。最後には、酸の痕跡が完全に除去されるまで、十分な洗浄を行わなければならない。

得られた軟骨は白色で半透明、しかも水を含んでいる。このまま放置すれば当然急速に腐敗するため、可能であれば直ちににかわ製造に回すのが最もよい。すぐに処理できない場合には、前述の方法にしたがって石炭酸処理を施すか、もしくは乾燥させて保存する。

軟骨乾燥は時間のかかる作業であり、本格的に行うには乾燥炉による人工加熱が必要となる。十分に乾燥し、湿気を避けて保管した軟骨は、長期間なんらの損傷もなく保存できる。ただし、にかわ製造の際には、再び水に浸して軟化させなければならず、この浸漬工程にはかなりの時間が必要となる。したがって、石炭酸溶液中に保存しておく方が実際的であり、使用時には溶液を抜き取るだけで新鮮原料と同様に処理できるうえ、この溶液も再利用できる。

軟骨を開放釜で煮沸する場合、完全に崩壊するまでに6〜8時間を要する。高圧密閉装置を用いれば、溶解はこれよりかなり短時間で達成され、作業もはるかに円滑に進む。適切な注意を払えば、ベンジンで脱脂し、塩酸抽出で骨灰を除去した骨から得られるにかわは通常非常に透明であり、必要に応じて亜硫酸で漂白することもできる。

リン酸塩の抽出は、次のような方法で行うと非常に適している。骨を詰めた槽を段状（テラス状）に複数並べ、塩酸をまず最上段の槽に注ぎ入れる。数時間骨と接触させたのち、その塩酸を次の槽へ移し、新たに新鮮な塩酸を最上段に加える。同様に順次下へと移していく。こうして最下段では、数時間で高度に濃縮されたリン酸塩溶液が得られる。他の槽に残っている抽出液は、最後に水で押し出して回収する。

しかし、減圧下で抽出する方法が、時間の点から最も有利である。この方法では、骨を空気抜き可能な密閉容器に入れ、内部の空気を追い出す。容器内の圧力が十分に低くなったら、塩酸を満たした貯槽のコックを開く。外圧に押されて塩酸は抽出容器内に流入する。

顕微鏡観察によれば、骨は多数の微細な管（小孔）から成る。容器内の空気を追い出すと、骨内部の空気も希薄になり、その空所は塩酸で満たされる。こうして骨中のリン酸塩が短時間で溶解される。

骨灰分を抽出したあとの軟骨から得られるにかわの収量は、骨の緻密さによって異なる。緻密で堅い骨からは、平均して乾燥にかわ15％程度が得られるが、リン酸カルシウムの収量は比較的多い。一方、多孔質で軟骨に富む骨からは、乾燥にかわ20〜25％が得られる。骨を処理して得られる抽出液には、すでに述べたように、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、塩化カルシウムが溶解しており、肥料あるいはリン製造のために利用できる。

肥料用途（収益はそれほど高くないが手間もかからない）の場合、抽出液に石灰乳を加えて、わずかにアルカリ性になるまで中和する。これにより、微細な沈殿として塩基性リン酸カルシウムが得られ、一方塩化カルシウムは溶液中に残る。沈殿を静置させてから上澄みを除き、沈殿を乾燥させる。こうして得られる製品は平均してリン酸カルシウム65％、水分最大20％、炭酸カルシウム・生石灰・その他の混入物が10〜15％を含む。優れた肥料となる。

抽出液をリン製造に利用する場合には、まず釉薬付き陶器製の浅い皿で蒸発濃縮する。冷却中に酸性リン酸カルシウムの結晶が析出するので、これを母液から分離する。この問題については次章で詳しく述べる。

第六章
リンの製造

リンの製造は、場合によっては、膠煮沸（にかわ製造）、塩化アンモニウム（サル・アモニア）、黄血塩などの他の工業と併せて行われることがある。リン製造業者が用いる主な原料は骨灰である。多くの製造者は自分で骨を焼いて灰にすることはせず、骨灰を購入している。骨灰は南アメリカ、特にアルゼンチン共和国から大量に輸入される。

通常のリンの製造法は、次の操作から成る。

1. 骨を焼いて灰にし、その骨灰を粉砕すること。
2. 骨灰を硫酸で分解し、その際木炭を混合した酸性リン酸塩を蒸発濃縮すること。
3. リンの蒸留。
4. リンの精製および浄化。

骨を灰に焼くこと。——骨を灼熱する目的は、有機物を完全に破壊することである。この操作は、石灰焼成に用いられるものとよく似た窯で行われる。まず窯の底に小割りの薪を一層敷き、その上に骨の層を載せ、これを交互に積み重ねる。木材に点火すると、骨の燃焼が始まる。発生する煙は臭気が非常に強いため、ボイラー用鋼板で作ったフード（覆い）を窯の上にかぶせ、背の高い煙突に連結するか、あるいは煙やガスを窯の火床に導いて燃焼させる。白く焼けた骨は、あらかじめ設けてある壁の開口部から取り出す。窯は、ある種の石灰窯と同様に、連続運転される。

しかしながら、この種の窯には多くの欠点があり、それを改良したフレック（Fleck）の提案による形式を図50に示す。

［図50］

実際の燃焼室は、二つの逆円錐から成る立て坑 A である。下側の円錐の最下部には、傾斜した溝に通じる 4〜6 個の開口 b があり、これが空気導入孔としても、焼成骨を取り出すための孔としても用いられる。立て坑上部の開口 a からは、追加の骨を投入することができる。この開口は重い鉄製の蓋で覆われる。

図からわかるように、この立て坑は上方で次第に細くなってレトルト状となり、水平な導管 B に続いている。この導管の始まり付近には、普通の火床 d が設けられている。焼成中の骨から発生するガスや蒸気は、火床 d の炎の上を通過しなければならず、その結果、水・炭酸ガス・遊離窒素にまで完全に燃焼させられるので、窯のすぐ近くでさえ臭気はまったく感じられない。

火床 d と燃焼ガスから得られる熱を無駄にしないように、導管 B の上には浅い鍋 P をかぶせ、工場内で蒸発処理を要する各種液体の濃縮に利用する。

この種の窯の運転方法は次のとおりである。まず立て坑を骨で 3 分の 2 の高さまで満たし、細かく割った乾燥木材を開口 b の中に詰め、同時に点火する。こうして4本または6本の長い炎が骨に当たり、骨は短時間のうちに高温になって勢いよく燃え始め、上部開口 a から投入される新たな骨にも火を移す。

下部の白く焼けた骨は、灼熱状態のうちに鉄製のフックで引き出し、その上の層が下がってくる。そこへまた新しい原料を a から投入する。このようにして窯は連続的に稼働する。

骨を焼いた後に残る物質の量は、当然ながら使用した原料の品質によって異なる。老齢動物の管状骨には無機物が最も多く含まれており、若い動物の海綿状骨よりはるかに多量の骨灰を与える。平均して、新鮮な骨 100 重量部から骨灰は 55 重量部得られる。その組成はおおよそ次のとおりである。

　塩基性リン酸カルシウム　80〜84％
　塩基性リン酸マグネシウム　2〜3％
　炭酸カルシウム　}　10〜14％
　フッ化カルシウム　}

こうして得られた骨灰は機械で粗粉末に砕くが、その際には骨粉用の粉砕機を用いるのが最もよい。経験によれば、粉砕によって得られる粒子はレンズ豆ほどの大きさが最適である。これより大きい塊を用いると、後で骨灰を処理する酸が骨質の内部まで十分に浸透せず、その一部が未分解のまま残る。反対に粒子が細かすぎると、酸を加えた際に団子状に固まりやすくなり、酸を有効に作用させるには絶えず撹拌しなければならなくなる。

骨灰を硫酸で分解すること。——ここで問題となる骨灰成分である塩基性リン酸カルシウムを、十分な強さをもつ酸と接触させると、硫酸カルシウム（石膏）が生成し、同時に酸性リン酸カルシウムの溶液が得られる。この酸性リン酸カルシウム溶液を粉末木炭と混合して蒸発乾固し、空気を遮断した状態で強い赤熱にさらすと、酸性リン酸カルシウムはまず水を放出してメタリン酸カルシウムに変化する。高温において、このメタリン酸カルシウムは炭素の作用によって分解され、塩基性リン酸カルシウムとリンとに変わる。リンは蒸気となって遊離し、適当な凝縮装置で捕集することができる。

したがって、次の三つの別個の過程を区別しなければならない。

1. 骨灰中に含まれる塩基性リン酸カルシウムから酸性リン酸カルシウムを生成する過程。
2. 酸性リン酸カルシウムをメタリン酸カルシウムへ変化させる過程。
3. メタリン酸カルシウムを分解し、リンを遊離させ、塩基性リン酸カルシウムを残す過程。

これらの過程を化学式で表すと、次のようになる。

I.
[
\text{Ca}{3}(\text{PO}{4}){2} + 2\text{H}{2}\text{SO}{4} = 2\text{CaSO}{4} + \text{CaH}{4}(\text{PO}{4})_{2}
]
　塩基性リン酸カルシウム　　硫酸　　　硫酸カルシウム　　酸性リン酸カルシウム
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（石膏）

II.
[
\text{CaH}{4}(\text{PO}{4}){2} = 2\text{H}{2}\text{O} + \text{Ca}(\text{PO}{3}){2}
]
　酸性リン酸カルシウム　　　水　　　　メタリン酸カルシウム

III.
[
3\text{Ca}(\text{PO}{3}){2} + 10\text{C}
= 10\text{CO} + \text{Ca}{3}(\text{PO}{4}){2} = \text{P}{4}
]
　メタリン酸カルシウム　　炭素　　　一酸化炭素　　塩基性リン酸カルシウム

もし上記 II および III に挙げた過程が実際にもそのとおり完全に進行するならば、当初骨灰中に存在した塩基性リン酸カルシウムに含まれるリン全量の 3 分の 2、すなわち 13.3％ が回収できるはずである。しかしながら、実際にはこれらのほかにリン損失をもたらす副反応が起こる。赤熱によって酸性リン酸カルシウムが加熱されると、水および炭素との間で相互作用が起こり、水の一部が分解されて、一酸化炭素のほかにリン化水素が生成される。このリン化水素中に含まれるリン分は失われたものと見なさねばならない。さらに、最良の凝縮装置を用いても、リン蒸気として一部が逃げてしまう。これらの損失の結果、実際に得られるリンの収率は 8〜11％ の範囲となる。

酸性リン酸カルシウムの生成は、冷法でも加熱を伴う方法でも行うことができ、後者では所要時間が短くてすむ。冷法の工程は次のようである。

骨灰を鉛張りの木槽に入れ、これを覆うに足る量の熱湯を注ぐ。木製のレーキで激しく撹拌して骨灰と水を十分混合してから、必要量の硫酸を絶えずかき混ぜながら流し込む。均一な混合が達せられたら、槽をぴったり合う蓋で覆い、数時間放置する。熱湯に硫酸を加えると発熱するため、全体の温度は相当に高くなる。

分解を促進するため、およそ 6 時間ごとに槽内を再び撹拌する。48 時間もすれば分解は完了したものとみなしてよい。焼きたての新鮮な骨灰を用いた場合には特別な現象は見られないが、骨灰がしばらく前に焼かれたものであるときは、骨を焼く際に生じた生石灰が完全に炭酸石灰に変わっており、これから炭酸ガスが発生して、わずかに泡立ちを生じる。また、骨灰中に含まれるフッ化カルシウムが分解するため、フッ化水素ガスも一定量発生する。このガスはごく微量でも健康に非常に有害なので、槽は十分に換気された室内に設置しなければならない。

分解が完了したら、水を加えて撹拌し、全体が濃い乳白色を呈するようにする。そのまま放置して静置すると、下部に石膏の沈殿がたまり、その上に透明な酸性リン酸カルシウム溶液が層をなしてくる。この透明溶液を上澄みとして抜き取り、沈殿を水で洗ってそこに保持されている溶液を回収する。そのために、石膏を水とともにかき混ぜて濃い懸濁液とし、これを濾過槽に流し込む。濾過槽の底には約 4 インチ厚の粗い石英砂の層があり、その上に偽底が置かれ、さらにその上に麻布が広げられている。最初に流出する液は乳白色を呈するので槽に戻すが、石膏によって濾布の目がある程度ふさがれると、すぐに透明な液が得られる。

通常は、いくつかの濾過槽の内容物を一つの共通濾過槽に集め、繰り返し濾液を抜き取る。このようにして得られる希薄な溶液は、最初の溶液とともに蒸発による濃縮にかける。沈殿物を 3 回目に洗った液は、後の操作で水の代わりに用いられる。

濾過槽から取り出された石膏残渣は、肥料として利用することができる。

温法では、分解槽に鉛管を通して蒸気を導入する装置を設け、24 時間で骨灰の分解を完了させる。この方法では、最初に得られる酸性リン酸カルシウム溶液が非常に高温の状態で蒸発鍋へ送られる。石膏残渣の洗浄も蒸気で温めた水で行われるので、冷水による洗浄では多量の水を必要とするところを、比較的少量の水で酸性リン酸カルシウムを石膏からより完全に分離することができる。

温法のための適当な装置を図51および図52に断面図と側面図で示す。これは、直径 13〜16 フィート、深さ 3½ フィートの鉛張り槽で、2 枚または 4 枚の羽根を持つ撹拌機が取り付けられ、密閉できる蓋で覆われている。撹拌機は操作中常に回転させておく。

［図51］
［図52］

鉛製の蒸気管 D は、槽の底から約 4 インチ上の位置に敷設されており、撹拌機の回転方向に沿って配置された、いくつかの細長い扁平な分岐管を備えている。W は給水管、S は硫酸槽に接続した鉛管、A は硫酸を加える際に発生する蒸気を外へ導くための木製排気口である。R は骨灰投入用の木製ホッパーであり、槽への充填が終わると取り外され、その開口部はよく合う木製の蓋で閉じられる。槽の底には鉛製の排出コックが付いている。

まず水を槽に流し込み、同時にホッパー R から骨灰を投入して、撹拌機をゆっくり回転させて均一に混合する。その後、硫酸と蒸気を同時に導入する。蒸気は液をすみやかに沸点まで加熱し、しかも分岐管の噴出口が撹拌機の回転方向を向いているので、撹拌作用を助ける。

必要量の硫酸を加え終わったら蒸気の供給を止めるが、撹拌機の回転は続ける。溶液を温かく保つため、1 時間ごとに数分間だけ蒸気を通す。硫酸の作用を 24 時間ほど続けると分解は完了し、槽底のコックから液を排出する。

この液を濃縮するには鉛製の平鍋を用い、比重 1.45 に達するまで蒸発させる。鍋は鋳鉄板の上に載せ、その間に粘土または砂の層を挟んで、火炎ガスによる損傷を防ぐ。加熱には、リン蒸留炉または骨焼成窯から出る燃焼ガスを利用する。

上記の比重まで濃縮した液に、木炭粉末、あるいは小粒（えんどう豆大）に砕いた木炭を、液 100 部に対して木炭 20〜25 部の割合で混合する。その混合物を浅い鋳鉄鍋に入れ、直火で素早く乾燥させる。この操作中に多量の亜硫酸ガスが発生するので、鍋から立ち上る蒸気を外へ排出する設備が必要である。

混合物が水分を失って塊状になったら、シャベルで鍋から掻き出し、底が鉄板製の篩になっている銅製円筒に入れる。そこから別の鍋へ押し出して落とす。第二の鍋では適度に加熱し、取り出した試料がわずかに蒸気を発し、手で少し冷ましてから握ったときに、まだ湿っているように感じるが、べたつかない程度になるまで乾燥させる。この状態になれば蒸留用として適し、比重 1.45 の濃縮溶液 100 部と木炭 20〜25 部から、およそ 77 重量部の、いわゆる「蒸留用混合物」が得られる。

この混合物は非常に吸湿性が高いため、鍋から出した熱い状態のまま、ただちにレトルトに装入するのが最もよい。そのまま空気中に放置すると水分を吸収してしまい、再乾燥が必要になる。すぐに蒸留にかけられない場合には、密閉できる薄板金製の箱に入れて保管するのがよい。

第五章で述べたように、骨から膠を製造する際に塩酸で処理して得られる液は、リン製造に有利に利用できる。この液に含まれる酸性リン酸カルシウムを結晶として取り出すには、蒸発濃縮を行わなければならず、その過程で絶えず塩酸ガスが発生するため、作業場からこれを追い出す設備が必要である。操作は次のように行われる。通常、リン蒸留炉の燃焼ガスは煙突に抜けるが、その煙道を、両端を閉じることのできる長く低い室に接続し、その室の反対側は高い煙突へ通じるようにする。煙道にはスライド弁を設け、これを開くと、燃焼ガスは煙突へ達する前にこの室の中を通過するようになる。

この室の内部には、大型で内面がよく釉掛けされた陶製容器を並べ、その中に濃縮すべき液を入れる。発生する蒸気は燃焼ガスとともに煙突へ運ばれる。蒸発はきわめて迅速に進み、容器が満杯になると、陶製の管を通じて随時新しい液を注ぎ足していく。この操作を繰り返し、容器の一つから取り出した試料を冷却したとき、酸性リン酸カルシウムの結晶が豊富に析出しているのが認められるようになるまで続ける。

その段階に達したら、燃焼ガスの室への導入を止め、容器の内容物を撹拌機付きの木槽に移す。この槽を絶えず撹拌して冷却させると、大きな塊ではなく細かな結晶が得られる。結晶が完全に析出したら、母液を抜き取り、再び蒸発させる。こうしてさらに酸性リン酸カルシウムの結晶が得られるが、これは最初に得られたものより純度がやや劣る。第二母液をさらに蒸発すれば、なお結晶を得ることはできるが、その純度は低すぎて有利に利用できない。

最後の母液に含まれるカルシウム塩を回収するため、その液を焼成石灰で正確に中和し、白色の塩基性リン酸カルシウムの沈殿を得る。この沈殿を繰り返し水洗し、沈降させた後、少量ずつ、骨の抽出で得た酸性液（常にかなりの過剰塩酸を含んでいる）に加える。沈殿は非常に細かく分散しているため、塩酸過剰のこれらの液には容易かつ完全に溶解する。

酸性リン酸カルシウムの結晶は、木製のシャベルで結晶槽からすくい出し、内側を丈夫な麻袋で覆ったかごに入れる。母液が滴下しなくなるまで放置し、その後袋の口を折り畳んで圧搾し、さらに液を絞り出す。こうして得た結晶を、浅い陶製鍋に入れて絶えずかき混ぜながら加熱し、自然にほろほろと崩れるまで乾燥させる。このようにして、真珠光沢をもち、触ると鋭い石英砂のように感じられる微細な結晶が得られ、これは純粋な酸性リン酸カルシウムから成る。

この結晶質の塊に、その重量の 25％ に相当する粒状木炭を混ぜる。混合物を加熱してさらさらの粉状になるまで乾燥させた後、前述の骨灰由来の蒸留用混合物と全く同様に取り扱う。

石器ではなく鉛製の浅鍋を用いてカルシウム塩含有液を蒸発させることもできる。鉛が溶けないよう、鍋の上に低いアーチを積み立て、その下を燃焼ガスが通るようにして液面近くを流れるようにする。鍋は常に満たしておく。結晶が析出したら、液を抜き取り、鍋を再び満たす。

リン製造では、毎回の蒸留後に塩基性リン酸カルシウムの残渣が残る。この残渣を塩酸で分解して利用するのが望ましく、そのためには鉛張り、またはパラフィン塗装を施した槽を用いる。残渣は完全に溶解し、その槽の底に残る黒い泥状物は、蒸留用混合物に添加されていた木炭である。

リンの蒸留。——蒸留用混合物は、酸性リン酸カルシウム、木炭および約 4〜6％ の水から成る。レトルト内で加熱すると、酸性リン酸カルシウムはまず次の式に従ってメタリン酸カルシウムに変化し、水を放出する。

[
\text{CaH}{4}(\text{PO}{4}){2} = \text{Ca}(\text{PO}{3}){2} + 2\text{H}{2}\text{O}.
]

さらに白熱するまで加熱すると、メタリン酸カルシウムはそのリン含有量の 3 分の 2 を放出する程度まで還元され、残りの 3 分の 1 はリン酸カルシウムとして残る。これは次の式に相当する。

[
3\text{Ca}(\text{PO}{3}){2} + 10\text{C}
= \text{Ca}{3}(\text{PO}{4})_{2} + 10\text{CO} + 4\text{P}.
]

酸性リン酸カルシウムと木炭の混合物は、施釉された耐火粘土製レトルトに詰められ、いわゆるガレー炉の両側に 12〜18 本ずつ配置される。レトルトの胴部は火側に向けて置かれ、その頸部は炉壁の開口部を貫いて外側へ突き出ている。蒸留終了後に炉を冷却し、残渣をかき出して新しい混合物を充填するため、炉のこれらの部分のレンガ積みは軽くしておく。隣り合う 2 本のレトルトの間には、炎が通り抜けるための 5〜6 インチ幅の空間を設ける。

［図53］

しかし、実際の経験から、ガレー炉は長さを短くし高さを増し、レトルトを上下 2 列または 3 列に積んで配置するほうが有利であることがわかった。2 基の炉を狭い側同士で向かい合わせに並べ、その燃焼ガスを共通の室に導き、そこから蒸発鍋の下へ送ることもできる。また、4 基の炉を十字形に配置し、その燃焼ガスを共通の室に集める方法もある。最も一般的なのは、一つの炉に 7 本ずつのレトルトを 3 段、計 3 組の二重列として配置する型で、この場合 1 炉につき 42 本のレトルトが収容できる。2 炉を背中合わせにした「二重炉」では 84 本、十字形配置の炉では 168 本を収容できる。二重炉の配置を図53に示す。

2 つの火床を隔てる中央壁 C は、最下段のレトルト列を支持する役割を果たし、第 2 段・第 3 段の列は中間の支持片の上に載せられる。燃焼ガスは煙道を通って炉上部の空間へ導かれ、その天井を蒸発鍋の底とすることもできる。ただし、蒸発鍋は炉の上ではなく片側に設置し、燃焼ガスの集合室を直接煙突に接続しない配置のほうが適している。レトルトの出し入れのため、上下 3 本ずつを縦に並べた各列の間には狭い出入口を設ける。レトルトを装入した後、この出入口はレンガでふさぎ、目地を粘土で塗り固める。

上下 3 本一組のレトルトには、共通の受器 p が設けられ、そこに蒸留したリンを集める。レトルトの頸 r は集気管 o に接続される。

上述のガレー炉では、炎が長くのびる燃料を用いる必要があり、そのため燃料としては木材、または揮発分の多い脂肪炭しか使えない。

炎の短い石炭、特にコークスを燃料として用いるために、5 本ほどのレトルトだけを収容する小型炉が考案されている。これらのレトルトは、2 本と 3 本を上下 2 段に分けて配置する。レトルトは円筒形であり、数本の小型レトルトに匹敵する容量をもつ。

レトルトから蒸留してきたリンを集める受器は、粘土で作り、内面をよく施釉して滑らかにしておく必要がある。各受器は 2 つの部分から成り、一方は上部が開いた円筒状容器であり、もう一方はそれにはめ込まれる蓋状部分で、フランジ状に広がった縁をもち、それが頸部へと続いている。レトルトの頸には管が取り付けられ、そのもう一方の端が受器内の水中に約 4 インチ浸かるようになっている。

場合によっては、ホーロー引き鋳鉄製の受器を使用することもできるが、そのホーローはリンの蒸気に侵されない性質のものでなければならない。そうでないと、受器は短期間で破損してしまう。

レトルトに必要な量の蒸留用混合物を詰めて炉に据え付け、炉壁をレンガで積み戻す。火を入れたら、しばらくの間はごく弱火に保ち、レンガ積みの目地に塗った耐火粘土を乾燥させる。受器には水を満たし、レトルトに取り付ける。各受器の内部には小さな鉄製スプーンを入れておき、その柄として鉄線をつないでおく。

6〜8 時間ほど焚き続けると、熱はかなり増加し、レトルト内の混合物に残っていた水分が追い出される。この際、炭化水素ガスや一酸化炭素が大量に生成し、亜硫酸ガスとともに放出される。その後さらに他のガスが発生してくるが、それらにはリン化水素が含まれているため自然に発火性である。この現象が認められたら、受器およびレトルトとの接続部の継ぎ目を粘土で目張りする。ただし、鉄線を挟んでごく小さな孔を残し、ガスの逃げ道を確保する。これらのガスは、適切に配置された換気装置によって、できるだけ速やかに炉のある建物から排出しなければならない。この小孔に非晶質リンが現れ始めたときが、蒸留開始の合図である。

スプーンの向きを調整し、蒸留されてくるリンがそこにたまるようにする。操作が進行している間、リンが蒸留されている限り、可燃性ガスの発生は続き、そのため目張りの小孔のところでは常に小さな青色の炎が見られる。受器内の水は作業中ずっと冷たく保つ。46 時間ほど焚き続けて完全な白熱に達すると、蒸留してくるリンの量は著しく減少し、それ以上の加熱は燃料の無駄になる。そこで受器をレトルトからはずす。

受器は専用の室に運び込み、大型の木製槽に張った水の中に完全に沈める。これは、内部に残っている可燃性ガスを追い出すとともに、リンを水で覆うためである。この操作を行ってからでなければ、受器を開けてはならない。各製造所では、必ずこの手順どおりに作業を行うよう、厳格に規則を守らせる必要がある。粗リンは非常に発火しやすく、作業者が不注意に取り扱うとひどい火傷を負うおそれがある。しかもリンによる火傷は通常血液中毒を引き起こすため、たいていは死に至る。

リンは常に水中で受器から取り出す。この作業に用いる槽には、実際の底面から数インチ上に、穴のあいた偽底を設け、その上に受器を置く。受器から取り出された大きな塊のリンは、水中で別の容器に集められ、小片は偽底の穴を通って真の底に落ちる。すべての受器を空にしたら、槽の水を大きな樽に流し込み、リンの微粒子が沈むまで静置する。その後、リンを覆うに足る量を残して水を抜き取る。

受器および槽から出た水は、いずれもかなり強い酸性反応を示す。これは、燃焼したリンがリン酸となって水に溶け込んだためである。このリン酸を失わないように、水の一部は受器の充填水として、また一部は骨灰に硫酸を加える前に骨灰と混合する際に用いられる。

粗リンは、結晶質の（通常の）リンと非晶質リンの混合物であり、その赤みを帯びた色は主として後者に由来する。また、種々の酸化段階にあるリン、遊離炭素、さらに不純な硫酸を用いた場合にはリンと結合したヒ素も含んでいる。

リンの精製および浄化。——かつては、粗リンを厚手の鹿革（ウォッシュレザー）に入れ、機械力で絞り出す方法で精製していた。粗リンを固く縛った鹿革袋に詰め、それを有孔の銅製支持台の上に置き、この支持台を華氏 122〜140度の温水を満たした容器内に据え付ける。リンが溶融したら、木製の板を鹿革の上に載せ、てこの仕掛けを備えた機械装置でこれを押し下げると、液状リンが鹿革の孔を通って押し出され、夾雑物は袋内に残る。やや黄色がかった液状リンは容器の底に集まり、そのまま市販される形に鋳型へ流し込む。鹿革の中に残る残渣は、主として木炭粉と非晶質リンから成る。鹿革は通常 1 回しか使用できず、一度に扱えるリンの量も少ない。

より適した浄化法は次のとおりである。多孔質の無釉陶板または土製板を鉄製円筒の内部に固定し、この円筒を蒸気ボイラーに接続する。円筒を気密に閉じ、華氏 140度の湯を満たした容器内に浸す。リンが溶融したら、数気圧の蒸気を円筒内に導入し、リンを土製板の孔から押し出す。

いずれの方法で得たリンも、機械的に混入していた木炭や非晶質リンの粒子は除かれているが、なお純粋とはいえない。リンに溶解していた各種の酸化リンは、フィルターを容易に通過するからである。リンの損失は粗製品重量の 5〜6％ に達する。そのため、濾板からはがした残渣を集めて別に蒸留し、その中のリンを回収する。

真に純粋なリンを得るには、粗生成物を特別な形状の鉄製レトルトで蒸留する必要がある。これらのレトルトは、化学実験室で用いられるガラスレトルトに似た形をしている。レトルトの頸部は、水で縁いっぱいに満たした樋に ½〜¾ インチ浸されており、そこへ流れ出したリンは水を押し上げて樋からあふれ出る。粗リンはまず水中で溶融し、その重量の 12〜15％ の湿った砂と混合してからレトルトに入れる。砂を混ぜるのは、レトルトを充填するときにリンが点火するのを防ぐためである。

［図54］

図54は蒸留装置を示す。鋳鉄製レトルト K の上に、鋳鉄製ドーム H を据え付け、粘土とボルト・ナットで接合部を密封する。ドーム A は円錐状に先細りし、その先に、口径約 2⅓ インチの太いガラス管 R が直角に曲がって取り付けられている。

このドーム A は、縁まで水を満たした銅製樋を兼ねる受器の水面に ¾ インチだけ浸されている。銅製受器 P 自体も水の中に置かれている。受器は下部が漏斗状に絞られ、コック G の付いた管となって終わっており、その先には直角に折れたガラス管が取り付けられる。

粗リンと砂の混合物をレトルトに満たしたら、ドーム H を所定位置に置き、装置全体を炉に差し込む。次いでドームを凝縮装置に接続する。

火加減は、レトルトをできるだけ均一に温めながら、リン混合物に付着している水分をすみやかに蒸発させるように調整する。温度が高くなると、水はリンに作用してリン化水素を生じるからである。リン化水素の生成を完全に防ぐことはほとんど不可能なので、上述のような特別な形状の受器を採用し、燃え上がるリン化水素から生じる不快な蒸気が作業室内に出ないようにしている。ガスは円錐状ドーム A とガラス管 R を通って大気中に放出され、そこで燃焼するが、作業者を悩ますことはない。

初めのうちはレトルトから水蒸気だけが出てくるが、やがてリン化水素が発生し始める。もっとも、すぐにリン化水素の発生はほとんど止み、その後はリンが連続的に蒸留してくる。レトルトが淡い赤熱色になるまで加熱を続ければ、そのころにはすべてのリンが蒸留しきっている。レトルト内に残るのは砂と木炭だけである。

蒸留の各段階で得られるリンの性状は異なる。最初に蒸留してくる部分はまったく純粋で、冷えると漂白したロウのような外観を呈する。後から出てくる部分は黄色がかって赤みも帯びるようになり、最後の部分は非晶質リンのためにレンガ色を呈するので、別に集めておかなければならない。この最後の部分は、次回の操作の際に再びレトルトに入れて蒸留する。

蒸留してくるリンを品質ごとに分別採取できるよう、溶融リンを受ける受器には漏斗状の底部と、コック G で閉じることのできるガラス管が取り付けられている。このガラス管は、温水を満たした槽内に沈めた別の容器へ通じている。この容器内にたまったリンは、適宜コックを開いて水を満たした別の容器の中へ流し出し、リンの色が黄色を帯び始めたら別の容器に切り替える。

精製リンの成形。——古くから行われてきた方法では、リンを両端の開いたガラス管に吸い上げて棒状に成形していた。一端を溶融リン（その上を温水の層で覆っておく）の中に浸し、作業者が口で吸って管の中にリンを満たす。管の下端を水中に保ったまま指で押さえ、直ちにこの管を冷水を満たした容器に移すと、リンは固化する。ガラス管は水中で、ガラス棒や鉄線で押し出すようにしてリン棒を取り出す。

しかし、この方法は危険であるだけでなく、大量生産には適さないため、さまざまな成形装置が考案されてきた。よく用いられるのは、ゾイベルト（Seubert）の装置である。これは炉の上に据え付けた銅製釜から成り、その平らな底には、開口した銅製樋がろう付けされており、この樋は水槽に通じている。釜の内部には、横向きの管を持つ銅製ロートが据え付けられており、この部分がリンを受ける役割を果たす。横管の先端にはコックがあり、その先に、ボルトとナットで固定できるフランジ状の銅板が付いている。この銅板には 2 本のガラス管が差し込まれている。銅製樋の中には木製の仕切り板が挿入され、ガラス管の支持と、釜内の温水側と水槽側の冷水側とを隔てる役割を兼ねている。釜にリンを入れたら水をゆるやかに温めて溶融させる。温水面は木製仕切り板の高さまで達しているので、横管先端のコックを開閉すると、そのたびにリンがガラス管の中へ流れ込むが、ガラス管内に残ったリンはそこで固化する。再び横管のコックを開けば、ガラス管の外へ突出したリン棒の端をつかんで管内から引き抜くことができる。リン棒は直ちに水槽内の水中に沈め、光の作用から保護する。

一見すると非常に実用的な構造であるが、ゾイベルトの装置にも多くの欠点がある。最大の難点は、しばしばリン棒がガラス管に強く食いついてしまい、成形作業を中断してガラス管を外し、太い針金でリン棒を押し出さなければならないことである。さらに、溶融リンが勢いよく流れ込むと、その衝撃でガラス管が割れるおそれもある。

そのため、多くの工場では再び古い吸い上げ法に戻っているが、これを完全に安全な操作とするために、図55に示すような装置が考案された。この装置を用いると、短時間に大量のリンを棒状に成形できる。

図の P は厚手の鉄板で作られた中空の角柱で、その下端には 8〜12 本の短い管が取り付けられている。この短管にはゴムを介して気密にガラス管 G を差し込む。ガラス管は長さ約 3¼ フィートで、下端がやや細くなっている。角柱には 2 本の鉄棒 E が取り付けられており、適当な形のコルク片を介してガラス管を所定位置に保持する。角柱の背面にはゴム管 L が接続されており、先に小型空気ポンプがつながっている。角柱の上面には把手が固定されている。

［図55］

成形すべきリンは、浅い皿状の容器で溶融しておく。この容器は、一部のリンの上には深さ約 2 インチの水の層があるような形状に作る。ガラス管の下端を溶融リンの中に浸し、空気ポンプで角柱内から空気を吸い出すと、外気圧によって溶融リンがガラス管内へ押し上げられる。

つぎにガラス管をやや持ち上げて、容器の水の浅い部分に厚手のゴム板を差し入れ、ガラス管の口をゴム板に押し付ける。こうして管口をふさいだまま装置全体を冷水を満たした別の容器の中へ移すと、ガラス管の下端の細い部分のリンが非常に速く固化する。そこでガラス管を角柱から外して別の管と取り替え、同じ操作を繰り返す。リンが完全に冷えたら、針金や木棒でガラス管の中からリン棒を押し出す。

ある工場では、リンをくさび形の薄板金箱の中で成形している。梱包の際には、このくさび形二つを長辺同士を合わせて並べ、一つの角柱状の塊となるようにして詰める。

リンは、厚手の鉄板製タンク、または内側をブリキ板で張った木箱に貯蔵し、その表面を 1¼ インチ以上の深さの水層で覆っておく。少量を出荷する場合には、リン棒をブリキ箱に詰め、水を満たしてから蓋をハンダ付けする。冬期に水が凍るのを防ぐには、水に酒精を混ぜるとよい。

電気を利用するリンの製造。——近年、リードマンおよびパーカーは、大型の発電機から供給される強力な電流を用いて、連続運転可能な装置でリンを大量製造する方法を考案した。この操作に用いる混合物は、通常のリン酸カルシウムと木炭だけの混合物とは異なり、さらにスラグ生成剤、すなわちフラックスを含む。最初はケイ酸（石英砂）が用いられたが、数多くの実験の結果、カオリンまたはパイプクレー、すなわちアルミニウム珪酸塩のほうがより適していることが判明した。

リン酸カルシウム・木炭・アルミニウム珪酸塩の混合物を電弧にさらすと、次のような過程が進行する。電弧の周囲にはきわめて高い温度が生じるため、リン酸カルシウムに含まれるリン酸は、非常に迅速に還元されてリンとなる。遊離したカルシウムはただちにアルミニウム珪酸塩と結合し、カルシウム・アルミニウム・シリケート、すなわち非常に高融点のガラス状物質を生成する。この物質も、電弧のもつきわめて高温の下では水のように流動する。

用いられる装置は、概して現在広く用いられている電気炉に似ている。処理すべき混合物は炭素製るつぼ a に入れられ、その中に 2 本の電極を向かい合わせに差し込むので、電流は混合物を通って流れることになる。しかし、リンは遊離した瞬間に酸素と接触するとただちに燃焼して五酸化リンになってしまうため、装置全体を、全過程が完全に不活性なガス中で進行し、リン蒸気の凝縮もまた同じ条件下で行われるように構成しなければならない。

図56に、リンの電気的製造に用いる装置を示す。

［図56］

炭素製るつぼ a は粘土製の外套で囲まれており、これは断熱材として働く。その上部は黒鉛製の蓋 c で閉じられている。るつぼの底部と蓋を貫いて 2 本の電極 k k が通されており、その間に電弧が形成される。上側の電極が操作中に過度に加熱されるのを防ぐため、その内部には冷却水を流す通路が設けてあり、入口 g から入った水が f から流出する。管 h および l からは、不活性ガス——通常は照明ガス——を装置内に送り込み、これはリン蒸気とともに管 d を通って外へ出る。

装置を運転すると、まもなく還元が始まり、リン蒸気が d から放出される。一方、るつぼ内にはさらさらと流れる薄いスラグが残る。スラグは図示していない別の排出口から外へ流し出し、新たな混合物をるつぼ a に補給する。このようにして還元過程は途切れることなく連続的に行うことができる。d から出るリン蒸気は冷却管を通って導かれ、華氏 122〜140度に保たれた水を満たした受器内で液状リンとして凝縮する。

電気法によるリン製造はごく最近になって実用化されたばかりであるが、現在では市販されるリンの相当部分がすでにこの方法で生産されている。従来法では大量の燃料を要したのに対し、この方法はより安価であるためである。

第七章
膠の漂白法

膠をできるだけ無色、少なくともごく淡い色の塊にするため、すなわち漂白するために、多くの実験が行われてきた。そのようにして得られる製品は、暗色のものよりも価値が高い。

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a. 空気中での漂白

美しい漂白膠を得るための第一の条件は、もとの未漂白膠がたとえ色が濃くても「澄んでいて＝透明である」ことである。これは良く作られた膠であるかどうかを判断する最良の基準である。

膠は、製造中に漂白することも、出来上がった膠板を漂白工程にかけることもできる。

皮や軟骨から淡色の膠を得るには、原料を薄く広げて太陽光線に直接さらすのがよい。湿った酸素は太陽光の作用を受けるとオゾンに変化し、オゾンは有機物に対して著しい漂白作用を及ぼす。

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b. 塩素による漂白

水に溶かした塩素溶液が有機物に対して強力な漂白作用をもつことはよく知られている。水は分解され、遊離した酸素が漂白を行う。

したがって、皮や軟骨も、薄い塩素水溶液を満たした容器に入れておき、液から塩素臭がまったくしなくなるまで接触させて漂白することができる。漂白が終わったら、原料を一定量の塩酸中に懸垂させて処理し、その後、繰り返し水で処理することによって塩酸を完全に除去しなければならない。

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c. 動物炭による漂白

動物炭（骨炭）は、着色物質だけでなく臭気物質も強力に吸着する性質で知られており、膠液の脱色にも用いられる。

方法としては、膠釜から出てきた薄い膠液を、そのまま動物炭を充填した濾過器に通すか、もしくは動物炭粉を直接用いる。

後者の方法では、膠液を清澄槽に集め、液中の膠の重量に対して約 3〜4％ に相当する量の炭粉を攪拌しながら加える。微細な炭粉はゆっくりと沈降しながら、液中に懸濁している固形粒子を巻き込み、清澄槽の底に黒い泥として沈殿する。

大規模に作業する場合、膠液をできるだけ脱色するために、動物炭を満たした多数の円筒を並列に用いることが推奨される。これらの円筒は互いに次のようにつながれる。すなわち、膠液は第一円筒の上部から入り、その下端から管を通って第二円筒の下部へ流入し、そこを下から上へ通過してから第三円筒の上部に入り……という具合に順々に通過していく。

最初の円筒内の動物炭は、最も早く脱色力を失う。そこでこの円筒を系統から外して新しい炭を充填し、列の最後尾に置き換える。同様にして、やがて第二円筒も交換し……という操作を繰り返すことで、一定期間が経つと、すべての円筒が交互に列の最前列と最後列の位置を占めることになる。

動物炭を用いれば、非常に暗色で悪臭を放つ膠であっても、完全に無色・無臭にすることが可能である。膠が暗色であればあるほど、当然ながら動物炭の作用に長くさらす必要がある。

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d. 亜硫酸による漂白

亜硫酸による膠液そのものの漂白は、清澄槽の中で行うのが最もよい。このために、清澄槽には底部まで達する鉛管を取り付け、その先端を多孔管にしておく。適当な硫黄燃焼炉で発生させた亜硫酸ガス（二酸化硫黄）を、この鉛管から圧送ポンプで膠液中へ吹き込む。

亜硫酸は膠液に溶解し、それによって膠液が漂白される。膠液の色がかなり薄くなり、槽の上部の空気中に亜硫酸の強い臭気がはっきりと感じられるようになったら、ガスの吹き込みを止め、そのまま静置して清澄させる。この間にも、溶解した亜硫酸は漂白作用を続ける。この方法によって、普通の良質の褐色の木工用膠を、いわゆる「金箔貼り用膠（gilder’s glue）」に似た淡黄色の製品に変えることができる。

［図57］

出来上がった膠板を漂白するには、水に溶かした亜硫酸溶液を用いることができ、そのために図57および図58に示す装置が適している。

酸性溶液を製造する装置は、硫黄燃焼炉 O、ガス洗浄器 W、およびガスを水に溶解させる槽 T から成る。

硫黄燃焼炉 O は、小さなレンガ造りの半円筒室で、数クォート容量の容器 S を収容できる大きさである。炉の前面には、密閉できる扉 J があり、その扉には鉄管を炉内に差し込むための小孔が設けられている。鉛管 R は炉 O からガス洗浄器 W の底部へと延びており、W の蓋からは管 R₁ が立ち上がり、水の入った槽 T の底に沿って走っている。この槽には木製の蓋とコック H が備えられており、H を開くことで液を容器 G に放出できる。

［図58］

槽 T は水で満たし、洗浄器 W も 4 分の 3 ほど水で満たす。燃焼炉 O に置いた皿 S に硫黄を入れて点火し、扉を閉じてから、ふいごで A から空気を吹き込む。同時に扉 J の継ぎ目を粘土で目張りしておく。

硫黄は空気中で燃焼して二酸化硫黄となる。これは洗浄器 W 内で運ばれてきた硫黄蒸気を除かれたのち、管 R₁ から数多くの小孔を通って槽 T 内の水中へ放出され、そこで亜硫酸として溶解する。

槽内の液が亜硫酸で飽和したかどうかは、T の周囲で息苦しいような酸の臭気が感じられるかどうかで分かる。その時点で液を排出し、代わりに新しい水を入れて、再び「硫酸」で飽和させる（原文のまま）、という操作を繰り返す。

漂白すべき膠板は、図58に示す槽の中に置く。この槽の中には、麻布を張った数枚の枠 B が並べてあり、その上に膠板を載せる。次に槽を亜硫酸溶液で満たし、最上段の枠の上から数インチの深さになるまで液面を上げる。膠板は亜硫酸溶液中で急速に膨潤し、内部に含まれている塩類を溶出するとともに漂白される。12 時間後、コック H から溶液を排出する。特に外観の美しい膠を得たい場合には、膠板を亜硫酸溶液でさらに 2 回処理する。

漂白が終わったら、槽に清水を満たし、その中に膠を数時間浸したままにする。その後、枠を持ち上げて膠板を取り出し、乾燥させる。

この方法によって、膠は多くの用途においてゼラチンの代用品として使えるほど十分に漂白することができる。例えば、薄い象牙板の模造品の製造などに利用できる。

前に述べたブルーノ・テルネ博士（Dr. Bruno Terne）の装置（図40）も、漂白用の亜硫酸ガスを発生させる目的に用いることができる。

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第八章
膠の各種とその調製法

皮膠と骨膠という大まかな区別とは別に、実際の取引では、価値や特定用途への適性によって区別された多数の品種が認められている。

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木工用膠（Joiner’s Glue）

この種の膠は、間違いなく最も古くから用いられ、現在も最も需要の多い種類であり、その主要な要件は高い接着力である。木材・革・紙などの接着に用いられ、その品質と価格は非常に幅がある。

最良品は、皮や皮革の切れ端から作られる。色が特に淡い必要はなく、むしろ暗色のものが好まれる傾向さえあるため、牛や馬の皮屑や腱なども原料として使用できる。

木工用膠は、一般に薄い板状のものが好まれ、多くは正規の膠工場で生産される。ただし、大規模な工場が製造する骨膠に対抗できるように、多くの膠釜屋では皮膠と骨膠を混合し、そこそこの品質の製品を供給している。木工用膠の価格は品種によって大きく異なり、一般には夏より冬の方が高い。また、その実質的な価値よりも外観によって価格が左右されることが多い。光沢がなく、大きく反り返り、非常に暗い色をした膠は、見た目は悪くても、実際には優れた性質をもっていることもある。

木工用膠の製造については、すでに一般的な膠の製造法について述べた内容で十分であり、改めて説明する必要はない。

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膠の作り方と使い方

膠を小片に砕き、鉄釜に入れて水をかぶる程度に注ぎ、12 時間ほど浸しておく。その後、煮沸して完全に溶かす。溶けた膠は、気密にふたのできる箱に流し込み、冷めるまではふたをせず、冷えたら密閉する。使用のつど、必要な量だけ切り出して、通常の方法で再び溶かして用いる。作り置きした膠は、必要以上に大気にさらさないこと。大気は、溶解済みの膠を非常に速く劣化させる。

工場から出荷された状態の膠はすべて、適切に溶けるようになるまで水を加える必要がある。また、（膠を作った直後の）新しい膠に水を加えるごとに、ある限度までは、その接着力と弾性は増加していく。多くの膠は、他のものより多くの水を許容できるが、どの膠でも通常加えられている量よりも多くの水に耐えることができ、その場合でもむしろ作業の仕上がりは良くなる。

膠が十分な効果を発揮するには、木材の細孔の中に浸透することが必要であり、膠が木部の中深くまで浸み込めば浸み込むほど、接合部はより丈夫に保たれる。乾燥に時間のかかる膠は、乾燥の早い膠に比べ、他の条件が同じであれば、常により強いので好ましい。

溶解済みの膠を、直火やランプで直接熱せられる釜で温めてはならない。このような膠の加熱方法は、いかなる強いことばをもってしても非難し過ぎることはない。

継ぎ目やベニヤ貼りに濃すぎる膠を用いてはならない。いずれの場合も、塗装職人が塗料を木に塗り込むのと同様に、膠を木材にしっかりと擦り込むようにして用いること。ベニヤ貼り以外では、常に両接着面に膠を塗布すること。

熱い木の上に膠を塗ってはならない。熱い木材は、膠中の水分を急速に吸い取ってしまい、ごく僅かな残渣しか残さず、この残渣にはまったく接着性がなくなってしまう。

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膠の保持力（接着強度）

1. 膠は、木目に直角に切断した面に対して、木目に沿って割るか、あるいは木目に沿って切断した面に対するより、はるかに強い保持力を発揮する。
2. 木目に沿って割った二つの木片を接合する場合、繊維を互いに平行に並べても、直交させても、膠の保持力は同じである。
3. 種々の木材に対する膠の保持力を、1 平方センチメートル（0.155 平方インチ）当たり何キログラムで切断されるか、で示すと次のとおりである。

（単位：kg／cm²（ポンド／0.155 平方インチ））

・木目直角切断面／木目に沿った面（割り・切り）

• ブナ（Beech）
  　直角切断：155.55（342.21 lbs.）
  　木目方向： 78.83（173.42 lbs.）
• カスラ（Hornbeam）
  　直角切断：126.50（278.30 lbs.）
  　木目方向： 79.16（174.15 lbs.）
• カエデ（Maple）
  　直角切断： 87.66（192.85 lbs.）
  　木目方向： 63.00（138.6 lbs.）
• オーク（Oak）
  　直角切断：128.34（282.34 lbs.）
  　木目方向： 55.16（121.35 lbs.）
• モミ（Fir）
  　直角切断：110.50（243.10 lbs.）
  　木目方向： 24.16（53.15 lbs.）

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ケルン膠（Cologne glue）

「ケルン膠」と呼ばれるこの種類の膠は、厳選した皮や皮革の切れ端から作られるため、きわめて純粋で接着力が強い。淡褐色を呈し、非常に硬い短厚の板として市販される。優秀な品質であり、製本業者や革細工職人などから、他のあらゆる膠よりも好まれている。

この種の膠には多くの模造品があり、骨膠がしばしばケルン膠として販売される。

本物のケルン膠は、石灰処理を経た皮屑から製造され、続いて塩素石灰浴で丁寧に漂白される。その浴液の濃度は、原料膠の色調（暗いか明るいか）によって調整される。通常、膠原料 220 ポンドに対し、1 ポンドの塩素石灰を使用し、原料が浸るのに十分な水で溶解する。

膠原料が完全に浸透するまでには、通常 30 分ほどを要し、その後、浴に口当たりで酸味が感じられる程度の塩酸を加える。原料を完全に混合できるように、攪拌装置付の槽を用いるのが最もよい。酸を 15 分ほど作用させたら、その後は丁寧に水洗して酸の痕跡をすべて除去する。

できるだけ透明なゼリーを得るために、膠釜からのゼラチン液は、膠原料の薄い部分と厚い部分の外側が溶けた時点で引き抜く。これら外層部分は内部よりもしっかり漂白されているからである。残った部分は、より暗色の膠に加工される。

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ロシア膠（Russian glue）

この種類の膠は、汚れたような白色を呈し、ケルン膠と同じく短厚の板として市販される。その色と不透明さは、4〜8％ の白鉛（鉛白）、チョーク、亜鉛白、またはパーマネント・ホワイト（硫酸バリウム）を加えることによって与えられる。

ロシア膠の優れた接着力は、このような無機物質の添加によるものだと主張されてきたが、多くの実験結果はこの主張を裏づけていない。膠が濁ってしまった場合、着色剤を加えて不透明にすることには利点があるかもしれないが、膠そのものの品質は変わらない。着色剤を加える最もよいタイミングは、清澄槽から膠液を冷却箱に移す直前である。そのときゼリーは、添加物が底へ沈まない程度の粘度をもっているからである。

皮膠も骨膠も、「ロシア膠」の名で販売されている。

市販されているロシア膠のうち、褐白色のシート状のもののかなりの部分は、骨から製造されている。この場合、骨はまず煮沸・蒸煮・抽出によって脱脂され、ついで塩酸で無機成分を溶出する。ただし、塩酸処理は骨が柔らかく曲がる程度にまでしか行わない。燐酸塩溶液を流し出したのち、柔らかくなった骨を洗浄し、通常の方法で膠に加工する。

このように塩酸処理が不完全であるため、軟骨中にはなお一定量の燐酸塩が残り、それが膠製品中に機械的に混在する。その結果、最終製品は汚れた白色を帯びるが、多くの人はこれを品質の証と見なしている。このような燐酸塩の機械的混入は、膠の接着力を増減させることはない。この種の白色不透明な膠は、取引上の特定需要に応えるために製造されるものであり、先に述べたように、重い白色粉末が故意に皮膠にも骨膠にも加えられ、ロシア膠の外観が与えられる。それら重い粉末は製品の重量を増すが、少量であれば接着力を損なわない。しかし、多量に加えれば製品は弱くなる。

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パテント膠（Patent glue）

この名称は、厳密な定義のない多くの製品に対して用いられるが、とくに、深い暗褐色で、網目模様（乾燥時のヒビ割れ模様）を示さない非常に純度の高い骨膠を指す場合が多い。この膠は光沢が強く、水に漬けると大きく膨潤する。厚い膠板への需要に応えるため、十分な乾燥を確保するために、非常に濃いゼリーから切り出さなければならない。

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Gilder’s glue（ギルダー膠）

市販されているギルダー膠は、極めて薄い淡黄色の板として供給され、約 2 ポンドずつ束ねられている。これは、塩素石灰で漂白した皮膠の一種であり、水に溶けにくい。膠釜からの「第一番液」を主に用いて製造される。

非常に優れたギルダー膠は、ウサギの皮を細かく刻み、水で煮沸して製造する。煮沸後、その混合物をかごにあけると、液はかごを通り抜けて落ち、残渣だけが残る。この液に、まず 100 グラム（3.52 オンス）の硫酸亜鉛と 20 グラム（0.705 オンス）の明礬を、それぞれ別々に純粋な熱湯に溶かしたものを加え、熱いうちによく攪拌する。次にこの混合液をふるいに通して角型の箱に入れ、冬なら 24 時間、夏なら 48 時間そのままゼリー化させる。固まった塊を箱から取り出し、適当な厚さにスライスして網の上で乾燥させる。

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サイズ膠および羊皮紙膠（Size glue and parchment glue）

これらは同じ方法で製造される。いずれも皮膠の一種であり、皮膠の製造法で述べた手順に従えば、容易に作ることができる。

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パリ膠（Paris glue）

パリ膠は、サイジング（表面に膠を塗って目止めする用途）に用いられる。褐色で不透明、かつほとんど常に柔らかい。非常に吸湿性が高く、フェルトに適度の柔軟性を与えるため、帽子製造用として他のどの膠よりも適している。

その製造には、牛・馬の生殖器官や脚の太い腱、その他の内臓くずや肉付きの部分、また小骨の混じった物質だけが用いられる。これらを丁寧に洗浄すれば、良質の膠が得られる可能性もあるが、意図的に長時間煮沸を続けて、ゼラチン溶液から接着力を大幅に奪い、きわめて吸湿性の高い製品へと変えている。

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液状膠（Liquid glues）

これらは主として、膠に若干の成分を加えて、膠のゼリー化性を失わせつつ接着力は損なわないようにした調合品である。長期間にわたり透明でシロップ状を保ち、多目的に用いられる。以下に、この種の膠のいくつかの処方を示す。

1. 膠 38 部を小片に砕き、酢酸 100 部に溶かす。容器を日光に当てるか、あるいは湯煎にかけることで溶解が促進される。
2. 淡色の膠 50 部を、まず 50 部重量の熱湯に溶かしておき、その湯にはあらかじめ融解塩化マグネシウム 14 部を溶かしておく。この溶液は、冷却してもゼリー化せずシロップ状を保つ。濃度は加える水の量によって変化する。活版インキの調製においては、アラビアゴムの代用品として使用できる。
3. 強リン酸 10 部を同量の水で希釈し、そこへ徐々に乾燥炭酸アンモニウム 4 部を加える。発泡が収まったら、さらに水 5 部を加え、湯煎または蒸気箱で 158°F（約 70°C）まで温める。そこへ膠 20〜40 部（必要な粘度に応じて）を加え、完全に溶けるまで攪拌する。その後冷却する。
4. 膠 20 部を等量の熱湯に溶かし、ついで絶えず攪拌しながら注意深く濃硝酸 4 部を注ぎ入れる。次いで、亜硝酸ガスの発生が止むまで温める。必要であれば細かい木削りを通して濾し、冷却する。
5. 膠 3 部を小片に砕き、サッカレート・オブ・ライム（砂糖石灰）12〜15 部に溶かす。加熱すると膠は速やかに溶け、冷えても液状を保ち、接着力も失わない。サッカレート・オブ・ライムの量を変えることで、任意の粘度が得られる。濃い膠液は濁った色のままだが、薄い溶液は静置しておくと澄んでくる。 　サッカレート・オブ・ライムは、角砂糖 1 部を水 3 部に溶かし、その砂糖重量の 4 分の 1 に当たる消石灰を加え、全体を 149〜185°F（65〜85°C）に加熱し、数日間浸漬して頻繁に振り混ぜることで調製する。この溶液は粘液のような性質をもち、沈殿物を残して上澄みをデカント（静かに注ぎ分け）する。 　この砂糖石灰溶液への膠の溶解はきわめて容易であり、水に不溶となった古いゼラチンですら難なく溶ける。この種の液状膠は接着力に富み、多くの用途に適している。
6. 膠 8 部を 16 部の熱湯に溶かし、ついで絶えず攪拌しながら慎重に塩酸 ½〜1 部、硫酸亜鉛 1½ 部を加える。混合物を 158°F（約 70°C）で 8 時間保持し、その後細かい木削りを通して濾し、冷却する。

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スチーム膠（Steam glue）

この名称で数種の液状膠が市販されている。調製法は次のとおりである。

1. ロシア・スチーム膠
   　良質の膠 100 部、温水 100〜110 部、およびボーメ 36 度（36°Bé）の工業用硝酸 5.5〜6 部。
2. 淡色スチーム膠（Pale steam-glue）
   　膠 100 部、水 200 部、ボーメ 36 度の硝酸 12 部。
3. 暗色スチーム膠（Dark steam-glue）
   　膠 100 部、水 140 部、ボーメ 36 度の硝酸 16 部。

膠を冷水に浸して膨潤させてから、所要量の温水を注ぎ、湯煎で静かに加熱して膠を完全に溶かす。次に、絶えず攪拌しながら徐々に硝酸を加える。ロシア・スチーム膠の場合には、さらに微粉砕した硫酸鉛 6 部を加え、白色を与える。

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クロム膠（Chrome glue）

この調製膠は、きわめて耐久性・恒久性に富む。製法は、適度な濃度の膠溶液 5 部に対し、酸性クロム酸石灰（acid chromate of lime）溶液 1 部を加えるものである。この塩は、通常用いられる重クロム酸カリよりも適しているとされる。

こうして調製した膠は、光にさらされるとクロム酸の一部が還元される結果、水に不溶となる。この膠は、沸騰水にさらされるおそれのあるガラス器具の接着に用いることができる。使用法は普通の接着と同じで、破損した物体の両接着面に膠を塗り、乾くまで固定しておき、それから十分な時間、光にさらす。その後は、沸騰水の作用をまったく受けない。顕微鏡スライドのカバーガラスを固定するのに、現行のどのセメントよりも適しているのではないかとも提案されている。

また、この調整膠は、帆布・天幕など、ある程度の柔軟性があまり要求されない布製品を防水にするためにも利用できる。対象物を膠溶液に浸漬するか、刷毛塗りで 2〜3 回塗布すればよい。屋根葺き用の紙も、長雨にさらされても浸水しない程度に防水化される。

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金属に革を貼るための膠

革を金属に接着した際、はがそうとすると革の方が先に裂けてしまうほど強固に固定する方法は次のとおりである。粉末にした五倍子（ナットゴール）を 8 倍量の蒸留水に入れ、6 時間浸漬してから布で濾過する。別に膠 1 部を同量の水に溶かし、24 時間置く。

革を五倍子煎液で湿らせ、荒らしておいた金属面（あらかじめ粗くし、加熱しておく）に膠溶液を塗る。その上に革を載せ、圧力をかけた状態で乾燥させる。

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革・紙などのための膠

次に挙げる方法によって、膠の欠点をもたない非常に強力な糊が得られ、革や紙などの接着に適する。蒸発を防いで密栓した瓶の中に保存すれば、何年でも変質しない。

膠 4 部を重量で取り、15 部の冷水を加えて数時間浸漬させる。その後、穏やかに加熱して完全に透明な溶液とし、さらに沸騰水 65 部を加えてよく攪拌しながら希釈する。別に、デンプン 30 部を冷水 200 部に溶かし、ダマのない均一で薄い糊液とする。そこへ沸騰している膠溶液を絶えず撹拌しながら注ぎ込み、全体が煮立った状態を保つ。

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ソーセージ用羊腸代用の羊皮紙筒を貼る膠

普仏戦争中にドイツ軍で大量のエンドウ豆ソーセージが製造されたため、腸の供給がすぐに不足し、その代用品が必要になった。そこで考案されたのが、羊皮紙を筒状に巻いて接着したものだった。ヤコブゼン博士の工場からの何百万本もの筒が政府の試験を受け、期待どおりの結果を示した。それらは数時間にわたる煮沸にも耐え、接着した継ぎ目も紙自体もまったく損傷を受けなかった。

この羊皮紙を接着するために用いられた膠の配合比は厳重に秘匿されているようだが、次に挙げるものは、それと全く同等、あるいはそれ以上に優れた性質を備えている。

良質で接着力の高い膠溶液 1 クォートに対し、細かく粉砕した重クロム酸カリ ¾〜1 オンスを加える。使用直前にこの混合物を湯煎で軽く温め、塗布前に羊皮紙を湿らせておく。この膠で羊皮紙を接着し、小さなソーセージ筒を作る場合には、筒をすばやく棚の上で乾かし、その後、黄色い膠が褐色になるまで光にさらす。次に筒を、2〜3％ の明礬を加えた十分量の水で、クロム酸塩がすべて溶出するまでゆっくり煮沸する。その後、冷水で洗って乾燥させれば、特に白膠を用いた場合には、自然の腸に非常によく似た見栄えになる。

また、アンモニア性銅酸に溶かした濃厚セルロース溶液を用いても、同様の結果が得られる。糊としてこのペーストを用いて未サイジング紙で筒を作り、完全に乾燥させたのちに、硫発煙硫酸 2 容と水 1 容との冷却混合液（パーチメント化溶液）を通してやると、美しくパーチメント化される。酸を中和して洗浄し、乾燥させれば、自然の腸に非常によく似た外観を呈する。

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タングステン膠（Tungstic glue）

この調整膠は、硬質ゴムの良い代用品となる。濃厚な膠溶液にタングステン酸ソーダと塩酸を混合すると、タングステン酸と膠の化合物が沈殿する。この化合物は 86〜104°F（約 30〜40°C）で十分な弾性をもち、ごく薄いシート状に延ばすことができる。冷却すると固く脆いが、再加熱すると再び柔らかく可塑的になる。この膠は、硬質ゴムが用いられるあらゆる用途に使うことができる。

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装飾品・玩具など製造用の「壊れない」成形質

角のような硬さをもつ成形質は、膠 50 部、ロウまたはロジン 35 部、グリセリン 15 部、ならびに必要な量の金属酸化物または鉱物系着色剤から成る。柔らかい成形質には、膠 50 部、ロウまたはロジン 25 部、グリセリン 25 部程度を用いる。

膠はグリセリン中に蒸気の助けを借りて溶かし、そこへロウまたはロジンを加える。ロウ（またはロジン）が溶けると膠とグリセリンと均一に混ざり、最後に鉱物性の着色剤を加える。成形質は液状のうちに石膏・木・金属の型に流し込む。質量の硬さは、酸化亜鉛などの鉱物性着色剤を、所望の色に応じて 30〜35％ 添加することで増す。

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ビリヤード球用コンパウンド

ロシア膠 80 部とケルン膠 10 部を水 10 部に入れて膨潤させる。その後湯煎で加熱して溶かし、重晶石 5 部、チョーク 4 部、煮沸亜麻仁油 1 部を加える。得られた質量の一部を小さな棒状に成形し、それを残りの質量に浸しては乾かす、という操作を繰り返して粗い球を形成する。

この球を乾いた室で 3〜4 か月間保管し、完全に乾燥したら旋盤で仕上げる。仕上げた球を硫酸アルミニウム溶液の浴に 1 時間浸し、その後乾燥させ、象牙球と同様に研磨する。

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膠の着色

通常の黒膠や暗色の膠は、接着力などの本質的性質は上等な淡色膠と何ら変わらないにもかかわらず、その色のために、色調が重視されない用途にしか用いられてこなかった。

以下に述べる工程（ドイツ・フランクフルトの G. J. レッサーによる発明）は、このような膠に精製と着色を施し、種々の美術的用途に適したものとすることを目的としている。特に、壁紙のサイジングおよび仕上げ用コンパウンド、弾性ローラー製作用コンパウンド、糸や絹・綿などの織物の仕上げ用膠コンパウンド、カゼイン塗料や壁面被覆材の製造、色木材用の膠、その他強い色調を持つ上質膠を要するあらゆる用途に適している。

一般的な黒膠や暗色膠を着色するには、まず 1 ポンド半の「リキッド・エクストラクト・オブ・レッド（液状鉛エキス）」を膠の浸漬水に混合する。配合は次のとおりである。膠 13 ポンド、水 63 1/4 ポンド。膠を約 24 時間浸漬させ、その後緩やかな火で溶かしながら加熱し、温度が上がってきたところで 1 1/2 ポンドの鉛エキスを徐々に注ぎ入れ、全体をよく混合する。

この「鉛エキス」はよく知られた市販品であり、この目的に非常に適している。しかし、発明者はこの特定の製剤だけに限定されるものではないとしている。多くの中性または塩基性の鉛化合物は、適宜修正することで、上記処方と同じ、あるいはほぼ同じ結果をもたらし得るからである。膠の代わりにゼラチンを用いてもよい。

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印刷用ローラー用コンパウンド

この種のコンパウンドはすべて、ゼラチンまたは膠を成分として含んでいる。次に、いくつかの配合例を示す。

（単位はいずれも部）

成分	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
膠（Glue）	8	10	4	2	32	2	1	3
糖蜜（Molasses）	12	–	8	1	12	6	2	8
パリ・ホワイト	1	–	–	–	–	–	–	1
砂糖（Sugar）	–	10	–	–	–	–	–	–
グリセリン	–	12	–	–	56	–	–	–
アイシングラス	–	1½oz	–	–	–	–	–	–
ゴム（インドゴム）	–	–	–	–	10	–	–	–
（ナフサ溶解）

特許ローラー・コンパウンド の一例は次のとおりである。ゼラチン 32 ポンドと膠 4 ポンドを冷水に浸してから膠釜で溶かす。そこへブドウ糖 4 ポンド、グリセリン 72 ポンド、メチル化スピリット 1 オンスを加える。全体を 4〜6 時間蒸し煮し、その後型に流し込んでローラーを成形する。このコンパウンドは、温度変化の影響を受けず、弾性を保持し、収縮しないと主張されている。

しかし実際には、これらすべてのコンパウンドは、洗浄や再溶融を繰り返すうちに次第に粘着性を増し、使い物にならなくなる。こうした問題をある程度軽減するため、ローラー用コンパウンドにホルムアルデヒドを添加し、膠を水不溶化させることで、ローラーの寿命を延ばす工夫が行われている。

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サイズ（Size）

サイズとは、単に「乾燥させていない膠」のことであり、接着用ではなく、木材や漆喰などの多孔質表面を充填して平滑にしたり、織物に腰や重量を与えたり、紙の製造時に用いたり、油性塗料やワニスの下地として用いたりするための「ボディー（充填材）」として使用される。

トーマス・ランバートによれば、サイズの販売網をしっかり築いている多くの工場では、膠液を清澄し乾燥させるための設備（清澄装置や乾燥室）を設ける費用をかけず、いわば工程の途中で製造を止め、その結果として得られる製品をサイズとして市場に出すことを好んでいる。逆に、完全な膠製造設備を有している工場では、市場の需要に応じて膠液の一部だけをサイズに加工し、残りを膠に仕上げる。サイズの品質は、使用される業種の要求に応じてさまざまである。紙箱製造業者は、強い皮サイズを好み、赤または黄色に着色したものが使われる。強い黄色の骨サイズは、更紗印染、壁紙印刷、壁紙製造、麦わら帽子やカーペット業界などで使用される。

皮膠の製造においては、第 1・第 2 番の煮出し液が膠用に用いられたあと、残渣に水と蒸気を加えてほぼ完全にゼラチン質を抽出する。この第 3 番液は、サイズ専用である。煮沸中に一定時間ごとにサンプルをとり、冷却してゼリーの状態を観察する。同時に膠計で強度（％）も測定する。膠分が 8〜10％ に達した時点で液を抜き、細かな木削りや布から成るフィルターを通して懸濁物を除去し、蒸気コイルを備えた木槽に導く。そこで適量の亜硫酸を加えて色調を調え、36〜38％ の濃度になるまで濃縮したのち、樽に入れてゼリー化させる。皮膠を作らない場合には、第 1〜第 3 番液の全量をサイズとして用いる。

サミュエル・リディールが紹介している、タブ・サイズ（桶入りサイズ）専門の英国工場で用いられている簡便な工程を概略しておくと興味深い。

原料は、なめし工場から石灰処理・脱毛済みの状態で入手し、主として牛や雌牛の顔面部の皮（鼻の部分は犬の餌として切り落としてある）から成る。これを再び弱い石灰水に浸して洗浄し、その後、約 10〜20 ガロン容量の鍛鉄製一体構造の釜に入れる。釜は、同じ材質の外釜に収められ、外釜との間には水が満たされて常に沸騰している（二重釜）。こうした釜が、高さ約 5 フィート、直径 3 フィートのもの 6 基備えられている。各釜への装入量は約 ½ cwt（約 25 kg）である。原料は水をかぶる程度に入れ、棒で 2 時間よくかき混ぜる。この間、上に浮いたアクや屑は時折すくい取って捨てる。最後にサイズ液を柄杓ですくってふるいにあけ、その下の冷却槽に受ける。そこからまだ温かいうちに清潔な桶へと充填される。

最上等の XX 品は、液が澄んでいて淡褐色であり、並品ではやや濃色となる。冷却槽や「セットバック（ゼリー化槽）」は木または亜鉛製である。液は、放っておくとすぐ酸敗してしまうので、必要以上に長く熱い状態に保たないよう注意する。

骨サイズは、ランバートによれば次のように製造される。骨はまずナフサ法（ベンジン抽出）で脱脂し、ついで洗浄機を通したのち、膠釜へ直送して膠製造と同様に蒸気で煮る。得られた液は清澄槽へ圧送され、そこで亜硫酸ガスを通じて部分的に漂白される。その後バッグ・フィルターを通過して濃縮槽に入り、30〜38％ の濃度に濃縮され、樽詰めしてゼリー化させる。

ベンジンや膠製造の設備を持たないメーカーは、まず回転ドラムで骨を洗い、砕いたのち、ボイラーに投入して蒸気と水を交互に送り込む。水はボイラー上部に固定した噴霧管から供給される。得られた液は通常 2 回に分けて抜き取り、それぞれ膠分 14〜16％ を含む。脂肪分を分離してこれを精製し、石鹸製造業者に販売した後、液を 8×6×4 フィート程度の大きな木槽に導く。槽は蒸気コイル付きで、液はここで液状亜硫酸を加えてやや漂白される。その後、所要濃度に達するまで煮詰める。

廉価なサイズ用には、骨を砕くだけで洗浄せず、そのままボイラーに入れて上と同様に処理する。この場合の液は漂白せず、膠分約 25％ にまで煮詰められる。種々のグレードの組成はおおよそ次のとおりである。

• 普通サイズ：膠 25％、水など 75％
• 中等サイズ：膠 30％、水 70％
• 上等サイズ：膠 38％、水 62％

近年では、多くのメーカーが濃縮サイズを製造している。これは骨サイズであり、122°C におけるボーメ度（°Bé）で販売される。

• No. 1：122°C で 15°Bé、膠分 40.5％
• No. 2：122°C で 20°Bé、膠分 44.5％
• No. 3：122°C で 25°Bé、膠分 49％

また、「濃縮サイズ」という名称で、種々の粉末膠も販売されている。これらは、倉庫で選別された色ムラ品やねじれた膠板を挽いて粉末にしたものであり、その価値は元になった膠板の品質によって決まる。

サイズは、防腐剤を加えないと急速に発酵して酸敗し、かびてしまう。主として硫酸亜鉛が防腐目的に用いられる。

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製本用サイズ（Bookbinders’ Size）

I. 水 2 クォート、粉末明礬 1 オンス、ロシア魚膠（アイシングラス）2 オンス、カードせっけん 40 グレイン。1 時間煮てからリネン布か細かいふるいで濾し、温かいうちに使用する。

II. 水 2 ガロン、上等膠 1 ポンド、明礬 4 オンス。調製法および使用法は上記と同じ。

III. 水 2 クォート、アイシングラス 5 オンス、明礬 240 グレイン。

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防水用膠（Water-proof glue）

膠溶液は、顔料と混合するか単独で、壁のテンペラ塗装に用いられる。次の方法で、防水性のある被膜を得ることができる。粉砕した五倍子 1 部と水 12 部を、液量が 3 分の 2 に減るまで煮沸する。布で濾過した後、この溶液を乾燥したテンペラ塗装面に塗布すると、塗膜は油絵具のように堅く水に不溶となる。五倍子中のタンニンは柔らかい膠にのみ作用するので、下層の膠が十分に浸透して湿るように溶液を塗る必要がある。

包装紙を防水にするには、次の膠溶液を用いることができる。別々の鍋で、
・1つには、水 32 部に明礬 24 部と白石鹸 4 部を溶かす。
・もう1つには、水 32 部にアラビアゴム 2 部と膠 6 部を溶かす。
2種の溶液を混合し、加熱して包装紙を浸し、その後熱いロールに通すか、枠に張った糸に掛けて乾燥させる。

布地を膠とタンニンで防水化することもできる。この方法は、タンニンや重クロム酸塩が膠と反応して水不溶性の化合物を作ることに基づく。ただし、両方の溶液——タンニン溶液と膠溶液——が、布の内部まで十分に浸透することが最も重要である。強い膠溶液に布を直接浸し、その後すぐにタンニン溶液に入れると、膠は外側だけ水不溶性となり、繊維内部へ浸透した膠は表面の不溶層に守られて変化しない。

したがって処理は、きわめて希薄な膠溶液から始めなければならない。膠は細かく砕き、水 100 倍量に 24 時間浸して膨潤させる。その後、絶えず攪拌しながら煮沸して完全に澄んだ溶液とし、その中で布を 10〜15 分煮る。この時間は、完全な浸透のために必要かつ十分な時間である。その後、布を膠浴の上に設置した 2 本のローラーの間に通し、余分な膠溶液を絞り落とす。布は吊り下げておき、ほとんど乾いたところでタンニン浴に通す。

タンニン溶液は、純粋なタンニン、タンニンエキス、または五倍子・樫皮を水で煮出した煎液から作ることができる。タンニン溶液はかなり濃くてもよい。布が取り込むタンニン量は膠量に対応した分だけであり、浴液はタンニンが枯渇しない限り繰り返し使用できる。不足した分は適宜タンニンを追加すればよい。

タンニンの反応は速いため、布をタンニン浴中に長く浸しておく必要はない。タンニン処理後の布は、再びつるして乾燥し、完全に乾いたら真水で洗って余分なタンニンを除く。その後、最初からの処理をもう一度繰り返す（膠浴→タンニン浴をもう 2 回）。この二度の繰り返しによって、布の表面にはゼラチンタンニンの層がかなり厚く形成され、乾燥した布はかなりの硬さと、革に似た滑らかな手触りをもつようになる。

次に、さらに濃い膠溶液——水 100 部に対して膠 3〜4 部（ただし 4 部を超えない）——に布を通す。その後、再びタンニン浴に通すことで、布はゼラチンタンニン層でかなり厚く被覆される。膠浴とタンニン浴を交互に繰り返すことで、この被膜は望むだけ厚くすることができる。最終的には、布地の織り目が完全に隠れるほどの質量が得られ、特に最後に高圧のカレンダーにかけて仕上げた場合には顕著である。このように防水処理された布地の色は、やや濃い革色〜茶色となる。

ムラトリおよびランドリーは、次の 3 段階で作る溶液を用いて布地を処理している。

1. カリ明礬 100 ポンドを沸騰水 10 ガロンに溶かす。
2. 別の容器で、膠 100 ポンドを冷水に浸して 3 倍量に膨潤させ、余分の水を除いてから加熱して溶かす。膠が沸騰したら、タンニン 5 ポンドと水ガラス（珪酸ソーダ）2 ポンドを加える。
3. 上記 2 種の溶液を混合し、絶えず攪拌しながら煮沸する。

混合が完了したら、溶液をゼリー状になるまで冷却する。防水処理には、このゼリーの一部を水（ほぼ 1 ガロンに 1 ポンド）で 3 時間煮て溶かし、蒸発による減量を水の追加で補って、比重計で測定した比重が一定に保たれるようにする。その後、浴を 176°F（約 80°C）まで冷却し、布地を 30 分浸漬する。その後、布を水平の状態で 6 時間静置して液を切る。布を水平に保つのは、溶液が布全体に均一に分布した状態を保つためである。垂れた溶液は回収して再利用する。布はそのまま水平の状態を保ちながら、屋外か乾燥室で乾燥させる。乾燥室を用いる場合、室温は 122°F（約 50°C）を超えてはならない。

ムツマンおよびクラコヴィッツァーは、次の方法を用いている。ゼラチン 10 ポンドと牛脂石鹸 10 ポンドを沸騰水 30 ガロンに溶かし、これを、明礬 15 ポンドを溶かした水 4 ガロンに混合する。全体を 30 分煮沸したのち、104°F（約 40°C）まで冷却する。その温度で布を十分に浸透させ、乾燥・すすぎを行い、再び乾燥したのちカレンダーに通す。この工程では、明礬が石鹸を部分的に分解して遊離脂肪酸または酸性アルミニウム石鹸を生成し、ゼラチンは明礬と不溶性の化合物をつくる。遊離脂肪酸または酸性石鹸の大部分は、ゼラチンと明礬の沈殿物とともに繊維に沈着する。

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革ベルトの継ぎ目用膠

駆動用革ベルトの継ぎ目を接着する膠は、次のようにして作る。良質の皮膠とアイシングラスを等量取り、水に 10 時間浸漬したのち、純粋なタンニンとともに煮沸し、強粘着性をもつまで加熱する。接着する面はあらかじめ荒らしておき、膠は熱いうちに塗布する。

別法としては、最上質の膠 2 ポンドを水 3 ポンドに中火で溶かし、そこに約 3 ドラムの石炭酸を加えてよく攪拌する。この混合物を浅い鉄鍋に流し込んで凝固させ、適当な大きさに切って風乾する。使用時には、ごく少量の酢を加えて再び溶かし、刷毛で革に塗布する。最後に、継ぎ目を約 77°F（25°C）の鉄板の間に挟んで圧着する。

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謄写版用ゼリー（Hectograph Mass）

良質の膠を冷水に 24 時間浸し、十分に膨潤させる。その後、水から取り出してホーロー鍋に入れ、弱火で加熱して完全に溶かす。膠が完全に液化したら、所要量のグリセリン（以下の処方参照）を加え、絶えず攪拌して両者をよく混合する。

この混合物を入れた容器は、しばらくの間、質量が薄く流動する状態を保つように加熱し続ける。これは、攪拌中に混入した気泡が表面に浮き上がる時間を与えるためである。表面にアクが浮いた場合には、浅いスプーンですくい取って除去する。

これで、目的の容器に流し込む準備が整う。容器は専用に作ってもよいし、浅いブリキ製の焼き皿でもよい。型に流し込んだら、完全に水平な位置に保ち、ほこりの入らない涼しい場所に置いて、少なくとも数時間はそのままにしておく。

謄写版用ゼリーの処方

I. ギルダー膠 100 部、ボーメ 28 度のグリセリン 500 部。
　上述のように膠を膨潤させてから溶かし、グリセリンと混合し、所要の粘度になるまで煮詰める。

II. ギルダー膠 100 部、ボーメ 28 度のグリセリン 400 部、水 200 部。

第九章
ゼラチンの製造と、その加工品

ゼラチンは膠と同様、皮・皮革および骨から製造される。膠と比べた特徴は、その純度が高く、わずかに黄味を帯び、非常に硬くて弾力があることである。冷水中では柔らかくなって膨潤し、不透明になるが、溶解はしない。熱湯中では完全に溶け、数時間冷却すると、ほとんど無色透明で非常に堅いゼリーとなる。この「ゼリー化する性質」は、溶液を 212°F（100°C）を超える温度にしばらくさらすと、ある程度失われる。

ゼラチンは、濃硫酸や濃硝酸によっては化学的性質が全く変わってしまうが、濃酢酸は膨潤したゼラチンを透明にし、その後溶解させる。この溶液は粘稠にはならないが、接着性は保たれる。希酸は、凝固力や接着力に目立った影響を与えない。

タンニンはゼラチン検出に極めて有用で繊細な試薬である。ゼラチン 1/5000 を含む溶液に加えると、ただちに「かすかな曇り（ネブローシティ）」が現れる。より濃いゼラチン液にタンニンチンキや五倍子煎液を加えると、白色で密なカゼイン様沈殿が生じ、乾燥すると黄褐色になって凝集し、硬くてもろい塊となり、容易に粉末に砕くことができる。

ゼラチンは料理用・医薬用、およびビール・ワインその他の液体の清澄（フィニング）に広く用いられる。医学的には、柔軟剤・粘膜保護剤（エモリエント/デムルセント）と見なされ、水または牛乳に溶かし、酸と砂糖を加えて飲みやすくして服用される。製剤学では、薬剤の不快な匂いや味を隠すためのカプセルの殻に用いられる。また錠剤の被覆にも利用される。

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皮ゼラチン（Skin Gelatine）

皮ゼラチンの製造法については、1839 年にジョージ・ネルソン（George Nelson）が導入・特許取得した方法以来、ほとんど変化がない。この特許は、仔牛の皮くずから透明ゼラチンを製造する方法、および毛・羊毛・肉片・脂肪を除いた他の皮からやや劣る品質のゼラチンを製造する方法に関する。いずれの場合も操作は同じで、次のように行われる。

皮くずを洗浄したのち、60°F（約 15.5°C）の温度で苛性ソーダまたは苛性カリ溶液に浸漬し、部分的に柔らかくなるまでマセレーションする。これには平均 10 日程度を要する。次にこれを密閉容器に入れて、完全に柔軟化するまで放置する。その後、回転ドラム式洗浄機で流水洗浄し、付着しているアルカリを除く。つづいて密閉した室内で亜硫酸ガスの作用にさらし、最後に圧搾して付着水分を除去する。

亜硫酸で漂白された柔軟な原料塊を適当な容器に入れ、蒸気を導入してできるだけ完全に溶解させる。得られた液を濾過し、100〜120°F（約 38〜49°C）に保って残留不純物を沈降させる。清澄な溶液をスレートまたは大理石板上に約 1/2 インチの厚さで流し込み、十分に固まるまでそのまま放置し、固まったら切り出して酸分を完全に除くまで洗浄する。次に 95°F（約 35°C）の蒸気浴で再溶解し、再び固化させた後、網の上で乾燥した空気にさらして乾かす。

エディンバラの J. & G. Cox 両氏は、1844 年に、膠ゼラチンよりも高純度で、アイシングラス製ゼラチンをも上回るゼラチンを得る方法の特許を取得した。特許者が好んで用いる原料は、牛皮の肩および頬の部分である。まず水で完全に洗浄し、その後、藁切り機に似た機械で細片に裁断し、つづいて製紙用ビーター（紙料叩解機）で処理する。この工程で、細流の水がビーター内を通過し続けるため、ゼラチン繊維は十分に洗浄され、汚れが流し去られる。細かく砕かれた原料はロールで圧搾した後、新たな水と混ぜて溶解に十分な濃度にし、150〜212°F（約 66〜100°C）に加熱する。得られたゼラチン溶液を 150°F（約 66°C）まで冷却し、そこへ新鮮な牛血を加える（溶液 700 部に対し血液 1 部）。温度をやや上げると、血液中のアルブミンが凝固し、泡状となって表面に浮き上がるか、フレーク状になって沈降し、その際に不純物を巻き込んで溶液を清澄にする。溶液をしばらく静置したのち、石板の上に流し込み、固化させる。

G. P. スウィンボーン（G. P. Swinborne）の改良特許法は、主として原料の洗浄法に関する。原料たる皮・皮革片・膠くずは、適当な器具で薄い削片またはスライスにし、冷水に浸漬する。水は 1 日 3 回、新しい水と入れ換える。最後の水に臭いや味が全くなくなるまで続ける。十分に洗浄された削片は、沸点以下の温度で水と一緒に加熱し、布フィルターで濾し、そのゼラチン液をスレート板等の上に流し出して乾燥させる。

トーマス・ランバートによれば、現代の皮ゼラチン製造はおおむね次のように行われる。洗浄済みの皮の最初の処理は、「浸漬（steeping）」であり、苛性ソーダまたは石灰乳を用いる。工場によっては、苛性（消石灰）とソーダ灰の混合液を用いる。その配合は、処理する皮 1 cwt（112 ポンド）ごとに、ソーダ灰 6 ポンドと消石灰 6 ポンドである。化学的には、ソーダ灰（炭酸ナトリウム）全量が、相当量の消石灰と反応して苛性ソーダに変わり、余剰分の消石灰だけが残る。この反応は次式で表される：

[
\text{Na}{2}\text{CO}{3} + \text{CaH}{2}\text{O}{2}
= 2\text{NaHO} + \text{CaCO}_{3}
]

ソーダ灰　　　　消石灰　　　　　苛性ソーダ　　　　炭酸石灰

浸漬は、大型の木製槽で行う。各槽は長さ 12 フィート、幅 8 フィート、深さ 3 フィートで、排出口のある隅に向かってわずかな勾配がついている。排出口には穴あき板で保護されたオーバーフロー口がある。槽に皮を入れて水をほぼかぶる程度まで注ぎ、その上から苛性ソーダ溶液、またはクリーム状にした石灰乳を均等に散布し、長い攪拌棒で全体をよく混ぜる。浸漬期間は 12 日で、その間に水は 2 回入れ替える。

浸漬を終えた皮は、室内に移される。ここでは温度を適度に上げ、脂肪の鹸化と肉片の溶解を促進する。この室はレンガ造で床はセメント張りであり、その上に皮を約 6 インチの厚さで均一に広げる。室内には蒸気パイプが巡らされており、温度は 70°F（約 21°C）程度で 2〜3 日保たれ、その間しばしば皮を反転させる。次に皮を洗浄機に移し、排水がほとんどソーダや石灰を含まなくなるまで洗浄する。

洗浄後、皮は漂白工程にかけられ、白くするとともに有害な着色物質を破壊する。このため、皮は折りたたみ蓋付きの複数の槽に移し、Twaddell 比重 ½°（きわめて希薄）の亜硫酸溶液に 24 時間浸し、適宜攪拌して漂白液が全体にゆきわたるようにする。

工場によっては、乾燥した亜硫酸ガス（SO₂）を用いる。硫黄燃焼炉で発生させたガスを洗浄した後、皮を入れた室へ導入する方法である。しかしこの方法は操作が難しく、軟骨質の塊の内部までガスが完全に浸透するまでにかなりの時間を要する。

亜硫酸処理後、槽の内容物は排出し、清水を満たして攪拌し、排水を出す。これを繰り返し、排水に亜硫酸特有の臭いがなくなるまで続ける。こうして漂白が済んだら、ゼラチンを溶出する工程に進む。

皮の消化（煮出し）は、頑丈な円筒形木槽で行う。通常、直径 4 フィート 6 インチ、高さ 6 フィートで、2¼ インチ径の銅製蒸気コイルが取り付けられている。槽の底は二重の木底となっており、熱が均等に伝わるようになっている。これらの槽は建物の 1 階に並んで設置され、煮出し液は下の清澄槽へ流し込まれる前に、細かい銅網フィルターを通過させる。原料の皮はエレベーターで吊り上げられ、適切な樋を通って槽内に投入され、水で覆われた後、コイルに蒸気を通す。温度はしばしば温度計で測定し、決して 177°F（約 80.5°C）を超えてはならない。

消化の過程で、鹸化していない脂肪や汚れが表面にアクとして浮かび上がるので、適宜すくい取る。液のサンプルも適宜採取し、冷やしてゼリーの外観と強度を確かめる。5〜6 時間加熱すると、第 1 回液（ファーストリカー）を清澄槽へ流し込む。この時のゼラチン濃度はおよそ 17％ である。

次に槽を再度水で満たし、第 2 回目の煮出しを行う。この液は約 12％ のゼラチンを含み、やはり清澄槽に送られる。第 3 回目の煮出しでは、温度を数度上げてゼラチン質をほぼ完全に抽出する。この第 3 液は、清澄して下級ゼラチンとするか、あるいはサイズ用として濃縮する。煮出し後の残渣は肥料混合用として肥料小屋へ運ばれる。

第 1・第 2 液（および、第 3 液をゼラチンに利用する場合にはそれも）は、それぞれ別々に清澄槽で処理する。清澄剤としては、0.5％ のミョウバン、または少量の血液を水で薄めたものが使われる。これらをバケツの中で熱い煮出し液の一部とよく混ぜ、槽内に加えて攪拌する。液温を 177°F まで上げて不純物を凝固させ、その後 149°F（約 65°C）まで下げて 2 時間静置する。この間に凝固した不純物は表面に浮き上がるので、すくい取る。槽から出る液は、細かい銅網フィルターを通って受器に入り、そこから真空蒸発釜に送られる。

ゼラチン液は特に高温に敏感であり、とくに色調に影響が出やすい。そのため、減圧（真空）下で蒸発を行うのが望ましく、大陸のゼラチンメーカーの多くがこの方法を採用している。3 種類のグレードの液は、それぞれ所定の濃度まで濃縮した後、木枠にはめ込まれた 4 フィート×4 フィートのガラス板の上に流し出される。ケーキゼラチン用には 1/2 インチの厚さに、リーフゼラチン用には 1/4 インチの厚さにする。ガラス板は水平な棚にのせ、ゼリー化のため静置する。24 時間でゼリーは十分に堅くなり、所望の大きさに容易に切り分けることができる。

ゼリーを小片にカットし、冷水でよく洗浄した後、176°F（約 80°C）程度で再溶解し、ふたたびガラス板に流してゼリー化させると、非常に上等なゼラチンが得られる。

乾燥は、膠の乾燥で述べたトンネル式乾燥装置を用い、木枠につけた網の上に載せたゼラチン片に乾いた空気の強い気流を当てて行う。

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骨ゼラチン（Bone Gelatine）

骨ゼラチン用の原料は、できるだけ上質でなければならない。最も適した骨は、仔牛の足、旋盤工やボタン製造業者から出る骨屑、牛・雌牛の角芯などである。これらの骨は粉砕を必要としない。しかし、牛や馬などの大型の骨を使用する場合には、木槌でできるだけ小さく砕くことが勧められる。鉄製のスタンプミルを使うと、打撃と摩擦で骨が熱を帯び、焦げ臭（エンピローマティックな臭い）がつき、その臭いがゼラチンにまで残るからである。

次の工程は、膠軟骨（コラーゲン部）の溶解である。従来は蒸気と水を用いて行われてきた。砕いた骨を金網製のカゴ（ケージ）に入れ、小型の鋳鉄シリンダー内に挿入し、蒸気を吹き込む。装置はボイラーに接続されており、気密フタと、骨の上から水を噴霧するためのパイプとスプレーヘッドを備えている。これは膠軟骨の溶解を促進するためである。

しかし、この方法は非常に遅く、20 時間かけても骨を完全に抽出することはできない。得られたゼラチン液は 1 時間ごとに抜き取るが、最初の液は汚れと脂肪を含むので他と区別しておく。

［図59］

この方法では多量の燃料を消費する割に、完全に抽出しきれていない固形残渣が生じ、その残りをさらにゼラチンに利用することもできない。実際、この一連の工程は現在は時代遅れのものとなっているが、なお一部地域では使用されているので、完全を期すために、きわめて美しい製品で知られた D. J. Briers 工場で用いられていた装置と改良製造法の概略をここに記す。

図59は装置全体の縦断面図である。
図60はボイラーの水平断面図である。

a は円筒形ボイラーで、長さ 6 メートル（19.68 フィート）、直径 2 メートル（6.56 フィート）。厚手のボイラー用鋼板で二重リベット留めされており、6〜7 気圧に耐えうる。

b はマンホールで、楕円形の蓋が 2 本の鉄棒と 2 本のボルトで締め付けられる。蓋を所定位置に置き、ナットを締めると、ボイラー内部は完全に気密となる。

c は鋳鉄製のフォーク形部材で、その上に 2 個の安全弁が載り、1〜100 の「気圧度」を示すレバーに接続されている。

［図60］

d はボイラー内の水面に浮かぶフロートで、1〜6 まで目盛りのついた円盤と連動している。これは運転中に、水がどれだけ失われ、どれだけ残っているかを表示する。指示が 1 を下回らないよう注意しなければならない。この「1」は、水位がボイラー内で火炎に最も強くさらされる最高位置に達したことを示す。これは、水位が許される最低限の高さである。他方、指示が 6 を超えてはならない。水位があまり高いと、ボイラーから各装置に蒸気を送るパイプの付近まで水が達し、水が蒸気と一緒に混入してドラム e 内の操作を台無しにするおそれがある。

f（図60）は圧力計（マノメーター）で、ボイラー内の蒸気圧を示す。二重に折り曲げた鍛鉄管からなり、底から 1.22 メートル（約 4 フィート）の高さまで水銀で満たされている。管の一端はボイラー内部に通じており、もう一端には真鍮製の小さな滑車がついている。その滑車には撚り絹糸が巻かれ、その一端には管内径よりわずかに小さい鉄の円筒がつながれており、この円筒は管内の水銀面の上に常に浮いて上下する。糸の他端には鉄円筒よりやや軽い指針がつながれており、管のそばに立てられた目盛板の溝を上下にスライドして、蒸気圧を示す。

g は乾燥室を加熱する鋳鉄管、
h は骨の貯蔵室を加熱する鋳鉄管である。

i は給水用の押し上げポンプ（強制給水ポンプ）。

k はボイラー端部付近に設置した鉄板製の貯水槽である。これはボイラーの焚き口から出る廃熱で温められる。煙突へ抜ける前の煙や熱気がこの槽の下を通過するようになっている。槽はパイプとコックで給水ポンプに接続されており、ボイラーへの給水に冷水ではなく温水を用いられるようにしている。

l は火床で、火格子・扉・鋳鉄枠からなる。

ドラム e は、厚い鉄板を二重リベット留めした球形容器で、直径 3 メートル（9.84 フィート）、6〜7 気圧の蒸気圧に耐える。これは、ボイラー a から送られる蒸気で骨を軟化させるためのものである。ボイラーと同様のマンホールを備える。

n は鍛鉄製の水平軸で、ドラム e の中央を貫き、両端はベアリング o に支えられている。

g（図61）は、クランク付き歯車装置で、これによってドラム e を回転させる。ドラムが水と骨でいっぱいの状態でも、1 人でハンドルを回せるよう、歯車比が選ばれている。

［図61］

r はドラム内部の偽底で、長さ全体にわたって 12 mm（0.47 インチ）の孔が多数あけられている。本物の底から約 15 cm（5.9 インチ）の高さに設置され、2 枚の板からなり、2 個のナットで固定されているので、容易に取り外し・再装着できる。これは、骨がパイプ s やコック t・u を詰まらせるのを防ぐ役目を果たす。

a, a（図61）はドラム e 内側に取り付けられた角鉄の突起で、ドラム回転時に骨がよくかき混ざるようにするためのものである。

x（図59）はマンホール近くに設けたコックで、運転中は約 2 mm（0.079 インチ）だけ開けておく。これは、操作終了時にドラム内の蒸気を逃がす役目も兼ねる。

t および u は、ドラム底部にあるコックで、運転中に凝縮した蒸気を排出する。

蒸気管 p（図59）は、ボイラー a からドラム e へ蒸気を送るためのものである。

y（図59）は蒸気管 p に設けられた 8 等分目盛付きのコックで、箱 z からグランド詰め箱 a’ を経てパイプ s に蒸気を導き、偽底 r の下からドラム e 内へ送る。

鋳鉄製の箱 z の蓋には、1 気圧の圧力に相当する重りが載せられた安全弁がついている。

木製槽 d（図62、平面図参照）は、砕いた骨を煮沸してゼリー（膠質）を抽出するためのもので、次の部品から成る。

［図62］

n は鋳鉄製の蒸気管で、槽の底全面を覆うように等間隔で並べられ、両端は半円形の弯曲管で連結されている。蒸気は、これらの管内を循環して液を沸騰させる。片端は垂直に立ち上がってコック h’（図59）に接続され、もう片端は槽の内側に固定され、そこからコック o’ に接続されている。蒸気管の上には、リネン布を張った木枠が置かれ、砕いた骨粉が管の下に落ちないようにしている。この枠は、槽内にぴったり収まる必要がある。

コック h’ は 8 等分目盛付きで、蒸気管 n’ に蒸気を送るためのものである。強い沸騰が必要なときは全開、弱いときは半開、1/4 開、1/8 開……と調整する。

蒸気管 n’ 内で蒸気が滞留しないよう、コック o’ からは常に小さな蒸気ジェットを放出する。このコックは、沸騰を維持するに十分な熱を失った凝縮水を抜く役目も持っている。

p’（図62）は槽 d’ 底部のコックで、抽出したゼラチン溶液を残渣から抜き出すためのものである。

槽 e’（図62、平面図は図63）は、ゼラチン溶液の蒸発濃縮に用いられ、その底部には鋳鉄製の管が数本走っている。これらの管も槽 d’ のものと同様に連結されており、蒸気を通して液を加熱・蒸発させる。

コック i は h’ 同様に目盛付きである。

［図63］

コック r’（図63）は o’（図59および図62）と同様である。

s’（図63）は、濃縮されたゼラチン溶液を抜き出すためのコックである。

木製槽 f’（図59、その平面図は図64）は、濃縮ゼラチン溶液を受けて沈静させるためのものであり、その底部構造は槽 e’ と同様である。

［図64］

コック n’ は槽底から 14 mm（0.55 インチ）の高さに取り付けられており、そこから木製冷却箱へゼラチン液を流し出す。

工場へ搬入された骨は、まずスポンジ状部分などを除くために選別される。その後、付着した肉片を除くため、数日間石灰水に浸し、その後乾燥して将来の使用に備えて貯蔵する。

ボイラー a を水で 2/3 ほど満たし、マノメーターが 30°（30 気圧度）を指すまで加熱する。その間に、ドラム e には完全に乾燥した骨を 7/8 まで満たしておく。準備ができたら、ボイラー a からコック y を通じてドラム e に蒸気を送る。ドラム内の温度が 250°F（約 121°C）に達しているかどうかは、コックとドラムの間に設置された温度計 b’ で確認する。

ドラム内で蒸気が滞留しないよう、運転中はコック x から少量の蒸気を常に放出する。ただし、このコックはドラム内温度が 250°F に保たれる程度にしか開いてはならない。開きすぎると温度が超過し、ゼラチン質が変性してしまう。蒸気をドラムに送り始めてから 15 分後、コック t を開き、凝縮水の一部を u を経由して箱の中へ抜き取る。その後 t を閉じる。この操作は 15 分ごとに繰り返す。

骨の位置を変えて全体を均一に処理するため、30 分ごとにドラムを歯車 q で 2 回転させる。その際、必ずコック x を閉じてから回転させる。

以上の手順を慎重に守れば、4 時間で骨は完全に「軟化・分解」される。たとえば朝 5 時にドラムに蒸気を入れ始めれば、午前 9 時に作業は終了する。そこでコック y を閉じ、コック x からドラム内の蒸気を全量放出する。蒸気が抜けたら、蓋を外してドラムを反転させ、中身を空にする。つづいて、ふたたび完全に乾燥した骨を詰め、同じ操作を繰り返す。この作業は必要に応じて昼夜連続で行うことができる。

ドラムから取り出した骨は屋根付きの場所に広げ、完全に乾燥したのち、適当な粉砕機で挽いて粉末にする。この骨粉にはゼラチンの源である膠質分が含まれており、槽 d’ に投入する。あらかじめ槽 d’ には、骨粉を 65 cm（25.59 インチ）の深さまで覆う量の水を入れておく。混合物を 45 分間煮沸し、その間、骨粉が重く密な塊となって抽出を妨げないよう、常に攪拌し続ける。その後、コック h を閉じて加熱を止め、表面に浮いた脂肪分をすくい取る。ゼラチン溶液を静置して澄ませ、骨粉上の上澄み液を、骨粉層より高い位置に設けられた蛇口から抜き取る。

最初の 30 バケツ分のゼラチン液は別の槽に移し、ドラム e の処理中にコック t および u から取り出しておいた凝縮水と混合する。この混合液が 160〜155°F（約 71〜68°C）まで冷えたところで、粉末状ミョウバン 20 kg（44 ポンド）を一度に、できるだけすばやく投入する。ゼラチン液が透明になったら槽 e’ に導き、残った骨粉上の沈殿物には数バケツ分の熱湯を注いで十分に攪拌し、澄むまで静置して残りのゼリー分を抽出する。

最初の 30 バケツ分について上記処理を行ったのち、残りのゼラチン液は蒸発濃縮に回す。これは槽 e’ で行われる。槽 e’ にゼラチン液を 8 cm（3.15 インチ）の深さまで満たし、底部の鋳鉄管に蒸気を通す。蒸発を促進し、また液を常に撹拌状態に保つため、コック i’ はやや弱い沸騰が続く程度にしか開かないようにする。蒸発中は、熊手状の器具でしばしば攪拌する。所定の濃度に近づくにつれ、沸騰が強くなりすぎないよう、よりいっそう注意する必要がある。

濃縮の終点は、ゼラチン液を小皿半分ほど取り、日陰の空気中に置いてごく短時間で、指で触れても跡が残らない程度の堅さになるかどうかで判断する。この状態に達したら、コック i’ を閉じ、ゼリーを槽 d’ に移す。そこには先ほどの 30 バケツ分の清澄ゼリーが入っている。両者はできるだけ速やかに混合する。

すべてのゼラチン液を以上のように濃縮し、槽 d’ 内で混ぜ合わせた後、コック k’ から蒸気を通じて温度を 158°F（約 70°C）に上げる。この温度に達したらすぐにコックを閉じる。溶液をよく攪拌し、3 時間静置してミョウバンで分解された石灰塩を沈殿させる。上澄みの液は完全に透明で、美しい濃黄色を呈しているはずである。これを長さ 2〜2.5 メートル（6.56〜8.2 フィート）、幅 20 cm（7.87 インチ）、深さ 16 cm（6.30 インチ）の木製冷却箱に流し込む。翌日、固まったゼラチンを 25 cm（9.84 インチ）×12 cm（4.72 インチ）の葉状に切り出し、網の上で乾燥させる。完全に乾いたら、図59のパイプ g で加熱される乾燥室で仕上げ乾燥を行う。

槽 d’ に残る骨粉にはなお多くのゼリー分が残っており、これは圧搾によって回収する。これは、前述のゼラチン液を蒸発槽へ移した直後に行う。骨粉は布枠の上に残っており、コック p’（図62）を開くとそこから浸出液が抜ける。さらに、骨粉を粗目の袋に詰め、鉄製ねじプレスで強圧をかけてゼリーを搾り出す。搾り出した液は濁っていることが多いので、蒸発槽のゼラチン溶液に混ぜる前に静置して澄ませるのが良い。袋に残る固形物は、優秀な肥料となる。

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現代でほぼ一般に採用されている骨ゼラチン製造法は次のとおりである。まず清浄な骨を選別し、ベンジンによる抽出で脂肪を除く（メーカーによっては二硫化炭素を溶剤として好むこともある）。二硫化炭素は沸点が非常に低いため、ベンジンほどゼラチンを傷めず、また脱脂後の骨に臭いを残さないと言われている。

脱脂骨は薄く広げて常に湿った状態に保ち、空気と光にさらして漂白するのが望ましい。漂白が済んだ骨は、大型の槽に移し、塩酸による消化で無機成分を抽出する。食用または医薬用のゼラチンを製造する場合には、最も純度の高い塩酸のみを用いるべきであり、工業用ゼラチンの場合には通常品でよい。

槽に骨を 3 分の 2 ほど入れ、10％ 濃度の塩酸溶液を注いで全体を覆う。骨が柔らかく、しなやかで、半透明になるまで消化を続ける。その後、酸性水を排出し、清水を加えて攪拌し、また排出する。この操作を繰り返し、最後の水に酸が全く残っていないことを確認する。これは、試水に硝酸銀溶液を数滴加え、白い沈殿が生じない（＝塩化物がない）ことをもって知る。

その後、骨は皮ゼラチンで述べたのと同様の方法で漂白する。もっとも、軟骨質の塊の内部までガスを浸透させるにはかなり時間がかかるため、亜硫酸ガスよりも亜硫酸水溶液で漂白するのが望ましい。

漂白骨は煮出し槽へ移し、以後の液処理は皮ゼラチンの場合と全く同様に行う。

骨ゼラチンは、皮ゼラチンに比べて多くの水分を含んだ状態でも固化しやすいため、蒸発は早い段階で中止することができる。その結果得られるゼリーを薄い葉状に切り、最終乾燥を行う。

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着色ゼラチン（Colored Gelatine）

完全には無色でないゼラチン板や葉も、着色ゼラチンとして多くの用途に利用できる。着色は、ゼリー化前の澄んだゼラチン液に、適当な水溶性染料を加えて均一に溶かし込むだけでよい。

着色ゼラチンは、お菓子屋や家庭で各種ゼリー料理にしばしば用いられるため、有毒な染料は絶対に避けなければならない。しかし実際には、この点が十分に配慮されているとは言い難い。現在広く用いられているアニリン染料の多くは、少なくとも安全性に疑問があり、なかにはピクリン酸のように明らかに毒性をもつものもある（ピクリン酸は非常に美しい黄色を与える）。

次の色素は無害であり、ゼラチンの着色に良好な結果を与える。

• 黄色：カラメル（砂糖色）。さらに美しい黄色は、サフラン水抽出液で得られる。
• 赤：コチニール抽出液。
• 青：インジゴカルミン溶液。
• 緑：インジゴカルミンとカラメルの混合。
• 紫：コチニール抽出液とインジゴカルミンの混合。

これらの色素で着色したゼラチンは、アニリン染料で着色したものほど鮮やかではないが、完全に無害であり、料理用として理想的である。

アニリン染料で着色されたゼラチン葉は、きわめて美しい色調を呈し、多くの工業用途に用いられる。使用できる染料の例を挙げると：

• 黄：熱湯に溶解するピクリン酸。
• 赤：フクシン（フクシン）、エオシン。
• 青：水溶性青色染料。
• 緑：ヨードグリーン。
• 紫：メチルバイオレット。

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清澄用ゼラチン（Gelatine for Fining Purposes）

ビール・ワインその他の清澄（フィニング）用として、葉状または粉末状のゼラチンが市販されている。葉状品をつくるには、とくによく乾燥したゼラチンを湯煎で慎重に溶かし、板金製の型に柄杓で流し込む。その後ゆっくり固化させる。

高価で知られる「ジェラチン・レネー（Gelatine Lainée）」と称する市販品は、実際には、十分に精製された骨膠であることが多く、色は濃い蜂蜜色から褐色である。

ワインやビール用のフィニング粉末は、色付きのゼラチンケーキを粉砕し、ふるいにかけて粗粒を除いたものである。粉末は白色である。

液状清澄用ゼラチン（Liquid fining gelatine） は、適度に調整したゼラチン溶液であり、ほぼ無色か、わずかに乳光を帯びる程度で、そのまま液状を保つのに十分な濃度である。

この目的には皮ゼラチン液のみが適している。骨ゼラチン液は、固形膠分が 1％ に満たないうちから硬くゼリー化してしまうからである。皮ゼラチン液は、60〜68°F（約 15.5〜20°C）で液状を保つ程度まで濃縮する。

次のようにすれば、要求を満たす製品が得られる。淡色で良質のゼラチンを適当量の水に溶かし、もしわずかでも臭気がある場合は、動物炭で濾過する。その後、溶液を瓶に詰める。腐敗を防ぐため、液状ゼラチンは次のように滅菌する。

瓶を湯を張った大鍋に並べ、湯をゆっくり沸騰させ、沸騰状態を 15〜20 分保つ。その後、湯中で煮沸しておいたコルク栓で瓶を密封する。

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通常の膠からゼラチンを調製する方法

この目的のためには、淡色の普通膠を、濃い酢に 2 日間浸して膨潤させる。酢を排出すると、膠はほとんど無色になっているので、これをふるいの上に載せたまま水を張った容器に浮かべ、10〜12 時間放置する。その後、膠をリネン布の上に取り出し、最大で 68°F（約 20°C）程度に暖めた室内で、自然に水を切り、乾燥させる。この乾燥は、後に 158〜167°F（約 70〜75°C）に加熱した際に、濃厚で透明な液が得られる程度まで行う。

こうして得た濃厚な透明液を、気泡ができないよう注意しながら、ガラス板または大理石板の上に流し、固化したら葉状に剥がして空気中で完全に乾燥させる。この製品は全く無味で、ほとんど無色であり、料理用ゼリーの原料としても、画像用の透明フィルムなどとしても使用できる。

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写真印画および写真用一般のゼラチン調製法

写真用途に適したゼラチンは、無色であり、塩類を全く含まないものでなければならない。塩類は、写真工程中に起こる化学反応を乱すからである。塩類の除去には、次の方法を用いる。

最高品質の無色ゼラチンを小片に砕き、その 10〜12 倍量の水に浸す。水は 15〜20 分ごとに新しい水に入れ替える。最後の水に石灰分が全く含まれないことを確認するため、シュウ酸塩溶液を加えて試験する。濁りが生じなければ石灰分はない。

次に、卵白を少量のアンモニアと蒸留水で処理する。具体的には、卵白にアンモニア 5 滴と、卵白の 2 倍量の蒸留水を加え、瓶の中で振って泡立てる。この量は 6〜8 オンスのゼラチンに対して十分である。洗浄したゼラチンを皿に入れて溶かし、そこへ卵白泡を加える。ついで、氷酢酸 1 部を水 250 部で希釈したものを、絶えず攪拌しながら 1 滴ずつ加え、感応リトマス紙が酸性を示すまで続ける。

次に、この液を絶えず攪拌しながら一気に沸点まで加熱し、その後、ゼリー化を防ぐために温かい場所で濾過する。この時点で、ゼラチンには卵白由来の塩と少量の酢酸アンモニウムおよび遊離酢酸が含まれている。これらを除くため、固まったゼラチンを小片に切り、水に再び浸漬する。

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医薬用ゼラチンカプセル（Gelatine Capsules）

ゼラチンは医薬分野でかなりの用途がある。薬剤の不快な味や臭いを隠すため、ゼラチン溶液に薬を混ぜ込むか、あるいはゼラチンカプセルに封入する。

カプセルは次のようにして作る。ゼラチン 8 部、砂糖 2 部、アラビアゴム 1 部を水 8 部に溶かし、湯煎で加熱する。この温かい溶液に、先端がナシ型になった鉄棒の先を浸す。後でゼラチン皮膜を容易に剥がせるよう、棒のナシ型部分にはあらかじめ油を塗っておく。カプセルは、適当な大きさの穴をあけた板に差し込んで乾燥させる。乾燥後にそれぞれのカプセルに薬剤を詰め、同じ溶液の 1 滴で口を封じる。

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コート・プラスター（絆創膏）

ゼラチン（またはアイシングラス）155 グレイン、アルコール 13½ 流量ドラム、グリセリン 15½ グレイン。水と安息香チンキを、それぞれ適量準備する。

ゼラチンを熱湯に溶かして全量 4½ オンスになるよう調製し、その半量を枠に張ったタフタ布の表面に、刷毛で数層にわたって塗る。各層を塗ったら、その都度完全に乾くまで待つ。最初の 2 層は、ゼラチン溶液をわずかに凝固点以上に温めた程度にしておく。そうすることで、布に速やかに固着するが、生地を通り抜けて裏まで浸み込まない。

残り半分のゼラチン溶液にアルコールとグリセリンを混ぜ、同様にして塗布する。その後タフタを裏返し、裏面に安息香チンキを塗り、完全に乾燥させる。安息香チンキを裏面に塗ると、薄い樹脂層が残り、プラスターがある程度防水性をもつ。ただし、防水性を高めるには、この処理を 1〜2 回繰り返すのがよい。

最後のゼラチン溶液にグリセリンを加えるのは、プラスターの割れを防ぎ、長期間柔軟性を保たせるためである。完全に乾いたら、適当な大きさに切り、密閉容器に保管する。

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ゼラチン箔（Gelatine Foils）

ゼラチン箔とは、ほぼ紙と同じくらいの厚さのゼラチンの薄葉のことであり、イギリスとフランスではその製造が独立した産業となっている。これらは、単に着色されているものもあれば、金・銀で美しい模様を印刷されたものもある。

製造法はきわめて単純である。まず純粋なゼラチンを水で覆い、十分膨潤させた後、水を捨て、湯煎で溶解する。やや冷ましてから、水に溶かした各種染料を加えて着色する。

純粋なゼラチンの代わりに、普通骨膠の溶液を用いることもできる。その場合、5.5 ポンドの膠に対して 0.14 オンスのシュウ酸を水に溶かして加え、清澄にする。箔をより柔軟にするには、さらに 1/2 パイントの酒精（エタノール）と 0.28 オンスの氷砂糖、または少量のグリセリンを加える。

箔の着色には、水溶性アニリン染料が最も適する。たとえば

• 赤：フクシン、エオシン、ポンソー
• 青：ブルー・ド・パルム（Bleu de Parme）
• 緑：アルデヒドグリーン
• 黄：ピクリン酸
  などを用い、それらを混ぜて各種の中間色を得る。

また、より耐光性のある青としてインジゴ溶液、黄としてサフラン煎液、緑としてこれらの混合物、赤としてサル・アモニア溶液（塩化アンモニウム）に溶かしたカルミン溶液、紫として青とカルミンの混合を用いることもできる。

ゼラチン溶液は、あらかじめエルトリアーテッド・ルージュ（極細の赤粉）で磨き、スペイン白土（Spanish chalk）をこすりつけたスリガラス板の上に流し出す。ガラス側の面は非常に滑らかになり、乾燥後でも容易にはがすことができる。両面とも滑らかな箔が必要な場合は、2 枚のガラス板の間で乾燥させる。その製造法は、多くの点で「ゼラチン単板（Gelatine Veneers）」と似ている。

ゼラチン箔は、聖像画や名刺・ラベルの印刷、各種装飾品や造花の製造などに用いられる。

造花用には、ゼラチン 1 部に対して 1/2 部のグリセリンを加えて特に柔らかくて柔軟な箔を作る。さらに、こうしたゼラチン箔の表面にペルー・バルサムを塗布したものは、傷の保護にガッタパーチャ布の代わりに非常に有用である。ガッタパーチャ布は破れやすく、また早く劣化するが、ゼラチン–グリセリン–バルサム箔は気密性の高い包帯となり、身体の凹凸によく密着し、グリセリンの冷却作用と防腐効果も加わって、治療上好ましい。

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ゼラチン単板（Gelatine Veneers）

フランキ（Franchi）は 1814 年にはすでに、ゼラチン溶液に鉱物質を混ぜて人工象牙を作っていた。この着想は近年再び取り上げられ、象牙だけでなく、アヴァントリン（砂金石）、ラピスラズリ、マラカイト、真珠母、べっ甲などを模した単板（ヴェニア）の製造に応用されている。これらの模造単板は、装飾品メーカー、革細工職人、家具職人などの間で非常に人気がある。

製法は次の 5 段階に分けられる。

1. ガラス板・大理石板の準備
2. 膠溶液の準備
3. 着色膠溶液のプレートへの流し込み
4. 膠層からゼラチン層への転写
5. 単板の乾燥と板からの剥離

1. プレートの準備

大理石板とガラス板の両方が「大理石模様」の模造に使われるが、「真珠母模様」の場合はガラス板のみを用いる。ガラス板は摺りガラスとし、厚さは 0.11〜0.15 インチ程度で足りる。

真珠母模造には、ガラス板はよく洗浄し、乾燥させるだけでよい。大理石模造には、ガラス面を洗浄・乾燥後、亜麻布に少量の油をつけたもので軽くこする。また、別の方法としては、エルトリアーテッド・ルージュ（微粉末の酸化鉄）と水で磨いた後、柔らかい布で残った研磨剤を完全に拭き取り、その後スペイン白土を少量つけた布で軽くこすり、余分な白土粉を丁寧に払い落とす。

2. 膠溶液の準備

10 ¾ 平方フィートの板 12 枚分のために、良質で無色の膠 2 ポンドを 24 時間水に浸して膨潤させ、水を捨てたあと、湯煎で溶かして 3 1/2 オンスのグリセリンを混ぜる。

2 色の大理石模様を模す場合には、この膠溶液 20〜24 流量オンスに、後述の鉱物性顔料を加えてよく練り、残りの膠溶液には 6.34 オンスの非常に細かい酸化亜鉛（ジンクホワイト）を混ぜる。

3 色の大理石模様の場合は、膠溶液 14 流量オンスと第 1 色、別の 14 流量オンスと第 2 色をそれぞれ混ぜ、残りに酸化亜鉛を加える。4 色模様の場合は、膠溶液 10 流量オンスずつを 3 色の顔料と混ぜ、残りに 4 1/2 オンスの酸化亜鉛を加える。

以下、10 種類の大理石およびエナメル模様の配合例を示す（いずれも上記膠溶液を基準とした重量比）：

a. 膠溶液 20 流量オンスにルージュ 1 3/4 オンスと酸化亜鉛 2 1/2 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 6 1/3 オンスの酸化亜鉛を加える。

b. 膠溶液 20 流量オンスにルージュ 1 3/4 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 5 1/4 オンスの酸化亜鉛を加える。

c. 膠溶液 14 流量オンスに酸化亜鉛 1 1/4 オンスとルージュ 1 オンスを混ぜる。別の 14 流量オンスに黄土（yellow ochre）1 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 5 1/4 オンスの酸化亜鉛を加える。

d. 膠溶液 14 流量オンスにルージュ 1 オンス、別の 14 流量オンスにセピア 3/4 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 5 1/4 オンスの酸化亜鉛を加える。

e. 膠溶液 20 1/3 流量オンスに、濃厚で濾過済みのアニリン・ブラック溶液 1 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 6 1/3 オンスの酸化亜鉛を加える。

f. 膠溶液 10 流量オンスにルージュ 0.8 オンス、別の 10 流量オンスに黄土 0.8 オンス、さらに別の 10 流量オンスにセピア 0.8 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 4 1/4 オンスの酸化亜鉛を加える。

g. 膠溶液 20.3 流量オンスにランプブラック 1.41 オンスを混ぜる。灰色にしたい場合は、所望の明度になるよう酸化亜鉛を加える。残りの膠溶液には 6 1/3 オンスの酸化亜鉛を加える。

h. 膠溶液 10 流量オンスにアンバー（umber）0.8 オンス、別の 10 流量オンスにボール土（bole）0.8 オンス、さらに別の 10 流量オンスに黄土 0.8 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 4 1/2 オンスの酸化亜鉛を加える。

i. エナメル模様用として、膠溶液 20.3 流量オンスにウルトラマリン 1 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 6 1/3 オンスの酸化亜鉛を加える。

k. 膠溶液 20.3 流量オンスにクロムグリーン 1.41 オンスを混ぜる。残りの膠溶液には 6 1/3 オンスの酸化亜鉛を加える。

真珠母模造単板用には、0.42 オンスの銀ブロンズ粉（必ずしも純銀製でなくてよい）を少量の膠溶液または水とともによくすり潰し、上記膠溶液に均一に混ぜ込む。ブロンズ粉を乾いたまま膠溶液に入れると、塊ができて単板に斑点ができてしまうので注意する。ブロンズの代わりに、魚鱗エッセンス（Essence d’Orient）を用いることもできるが、これは非常に高価である[2]。膠溶液が準備できたら、その一部に各種アニリン染料を加えて所望の色調を得る。

[2] この製品は通常「エサンス・ドリヤン（Essence d’Orient）」の名で知られる。原料はヨーロッパ大陸の川に普通に棲む小型白身魚で、その鱗に付着している。鱗を長時間すり潰して水中に投じると、エッセンスが水中に遊離する。これを回収するには、水を細毛のふるいに流し、鱗をふるい上に残し、エッセンスだけを含む水を受ける。エッセンスは沈殿するので、水をデカント（上澄みをそっと捨てる）すれば純粋に得られる。腐敗防止のため、少量のアンモニアを加えて保存する。

真珠母模造用の着色例：

a. 黄味がかった単板：特に着色しなくてもよいが、必要ならピクリン酸溶液を少量加えて希望の色味にする。

b. 無色〜わずかに赤みを帯びた単板：膠溶液の黄味を打ち消す目的で、濃厚フクシン溶液を数滴ずつ加える。真珠母模造には、魚鱗エッセンスを用いる場合、とくに、膠溶液に 15％ のグリセリンを加えた高濃度ゼラチン溶液を用いることができる。

c. 青：膠溶液にブルー・ド・リヨン（Bleu de Lyons）を加えて着色するが、濃くしすぎると模様が不鮮明になるので注意する。適度な色調は、着色膠溶液をガラス板の上に数滴落として試験する。

d. 赤：フクシン溶液またはカルミン溶液を用いる。カルミン溶液は、市販カルミン粉末をアルコールに溶かして作る。

e. オレンジ：「ヴィクトリア・オレンジ（Victoria orange）」の名で売られているクリサニリン溶液を加える。紫はアニリンバイオレットで得る。フクシンやアニリンバイオレットで着色した膠溶液を使う場合は、プレートに油をこすりつけてはならない。ごく微量の油でも、乾燥中にこれらの色を変色させ、単板に斑点を生じるからである。

3. 着色膠溶液のプレートへの流し込み

大理石模造やエナメル模様の場合、油を塗ったガラス板を、磨いた面を上にして完全に水平に並べる。やや粘度が上がった白色のベース膠溶液をプレートの上に流し込み、ナイフ状の角をもつ骨または角製のヘラで、隙間を埋めながら平らにならす。その上から、各色の膠溶液をジグザグ模様などで流し込み、ガラス棒で引き伸ばして、希望する模様を描く。

色が 3 種以上ある場合（たとえば 2_f_ に示したような場合）は、それぞれの色の膠溶液をできるだけ素早く続けて流し込み、後から流した色が先に流した色の中にやや入り込むようにする。ただし、各色の境目にはわずかに白い筋が残るようにする。最後にガラス棒で全体を所望の模様になるように引き伸ばす。輪郭線や斑点をシャープに出したい場合は、やや濃く（冷めた状態で）膠溶液を用いる。ぼかし調にしたい場合は、溶液をやや温かめ（＝薄く）にして流し込む。流し込みが終わったら、プレートを冷室に 2〜3 時間おく。

マラカイト模造もこれとほぼ同様である。濃い緑から薄い緑まで 4 段階の膠溶液を作り、わずかに緑味のあるベース層の上に、マラカイト特有の湾曲した縞模様を描くように流し込む。その後、歯の間隔が不規則な櫛で模様をなぞって仕上げる。

真珠母模造用に用意したガラス板も、同様の手順で扱う。膠溶液は湯煎で温かく保ち、流し込む前には必ずよく攪拌しておく。表面に皮膜（スキン）が張るのを絶対に避けなければならない。

流し込みには、注ぎ口と取っ手のついた磁器容器（約 6 3/4 流量オンス容量）が最適である。1 枚のプレートには 1 3/4 流量オンスの膠溶液を用いるので、その量を容器に計り入れ、短時間静置した後にプレートの上に注ぎ、均一に広げる。

真珠母模様の描画には、ある程度の技術と熟練が必要である。歯の間隔が 1/2 インチの櫛を用い、やや斜めに保持してガラス面にそっと押し当てる。櫛を 90° ずつ頻繁に向きを変えながら、サイクロイド状の動きを与えて前方から奥へ向かって動かしていく。膠が端で固まりかけたら、やわらかい中心部の方に作業場所を移し、所望の模様が得られるまで続ける。既にある程度固まった部分には決して触れてはならない。そこを乱せば模様が損なわれるからである。すべてのプレートに同様の処理を施し、再び冷室に 2〜3 時間静置する。

4. 膠層からゼラチン層への転写

単板 1 ダースごとに、2 1/2 オンスのゼラチンを水に浸して膨潤させ、湯煎で溶かす。そこへ乾燥ゼラチン重量の 10％ に相当するグリセリンを加え、静置して気泡を抜く。

今度は、先に「ルージュと白土」で磨いておいたガラス板を水平に置き、1 枚につき 5 1/2 流量オンスのゼラチン溶液を流し込む。ガラス棒で隙間を埋めながら平らにならす。次に、膠模様層のあるガラス板の前縁を、ゼラチン板の前縁に合わせ、膠面をゼラチン面に向けてそっと接触させる。前縁を合わせたら、後縁側を徐々に下ろし、最後には 2 枚の板が全面で密着するようにする。

ここで注意すべき点は、ゼラチン溶液の温度である。膠模様層に接触したとき、その層が溶け出さない程度には冷めていなければならないが、冷えすぎると乾燥時にブリスター（気泡）を生じる。最初の膠板をゼラチン板に乗せる前に、両板の前縁を合わせる際にゼラチンが前縁からあふれ出さないこと、また後縁が接触してから余分なゼラチンが後ろ側に流れ出す程度であることも重要である。

プレートをそのまま静置してゼラチン層を凝固させ、その後 5〜6 時間は涼しい場所で静置する。

真珠母模造用の単板もこれと同じ方法で転写するが、ゼラチン溶液には膠模様層と同じ染料で着色を施す。無色または黄味の模造単板の場合は、ゼラチン層は無着色とする。

約 6 時間後、最初のガラス板を膠層からはがす。まず縁をナイフの刃で慎重に切り離し、角からゆっくりと持ち上げていく。多少の慣れがあれば、この操作でゼラチン層を傷つけることなく、膠層だけをはがすことができる。

5. 単板の乾燥と剥離

ゼラチン層がついたままのガラス板を乾燥室に移し、木枠に立て掛けてほぼ垂直に並べる。温風は天井付近から導入し、湿った空気は床付近から排出する。新しい板を置く下段の温度は 68°F（約 20°C）を超えないようにする。板は日ごとに上段へ移し、3〜4 日で完全に乾燥させる。乾燥度の確認には、膠面を爪で軽く押し、跡が残らないかどうかを見る。跡が残らなければ十分乾いている。

乾燥室から出した板は、少なくとも 2 時間は室温で冷ましてから単板を剥がす。剥離は、縁を薄いナイフの刃で丁寧に切り離し、角をつまんで徐々にガラス面から引きはがすようにして行う。最後に縁をトリミングすれば、単板は使用可能となる。

水に対する耐性が必要な単板を作るには、ゼラチン–グリセリン溶液 1 プレートあたり、5 部のクロム明礬を水 100 部に溶かした溶液 1/3 流量オンスを加える。また、単板を最初のガラス板から剥がした後に、同様のクロム明礬溶液に短時間浸漬する。

このような方法で作られた単板は、建築や家具製造のさまざまな用途に利用できる。テネシー産などの大理石は、テーブル盤などに用いても、綿密な検査でなければ見抜けないほど見事に再現されている。単板はまた、象嵌細工や装飾柱の被覆などにも広く用いられる。単板が膨れたり剥離したりするのを防ぐには、接着に用いる膠に対して、重量の 1/4 のグリセリンを加えることが勧められている。

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フォルモ・ゼラチン（Formo-Gelatine）

この製品は外科での包帯用に用いられるもので、サミュエル・リディールによれば、次のようにして得られる。すなわち、ゼラチン水溶液にホルムアルデヒド H.COH または CH₂O（市販の 40％ 水溶液は「ホルマリン」と呼ばれる）を加えると、乾燥すると白色粉末となる沈殿が生じる。この沈殿は中性・無臭で、水および希薄な化学薬品に不溶である。

5％ ゼラチン溶液 200 cc にホルマリン 1 cc を加えると、溶液はゼラチン状の塊となり、加熱しても溶けず、水でも再溶解しない。少量、たとえば 1:1000 程度のホルマリンならば、ゼリーはまだ溶融性を残すが、より強い弾性を持つようになる。これを乾燥すると、温水にも溶けなくなる。

さらに少ないホルマリン量では、乾燥後も温水に溶ける性質を保つが、ゼリーの「腰」と保蔵性、膠の接着力を向上させるとされる。研究によると、ホルマリン含量が 1％ まではゼリーの固さ（ゲル強度）は増加し、それ以上では減少する。0.02％（1:5000）までは、乾燥後も水に再溶解する。このごく少量でも、ゼリーの堅さは明らかに増加する。

英国特許 4,696（1894 年）は、サイズや膠の製造中にホルマリンを加え、最終製品が温水で再溶解できる程度の割合を請求している。

印刷用・写真用の市販ゼラチンシートを調べると、しばしば微量のホルマリンが含まれていることがわかる。わずかな添加で、ゼラチンの粘着力・柔軟性・保存性が高まり、透明度を損なったり酸性化したりしないようである。食品用途になり得るものに適用する場合、最終製品中の含量が 1:50,000 を超えなければ健康上有害ではないが、それ以上にしてはならないとされる（Rideal and Foulerton, Public Health, May 1899, p.568）。

ツィンマーマン（Zimmermann）は、写真フィルムの表面に、グリセリン・ワセリン・油・卵黄などに希釈ホルムアルデヒドを混ぜたものを塗布する方法を用いている。これによって、フィルムはホルマリン単独処理よりも柔軟で、硬くなりすぎないと主張されている。

以上からわかるように、ホルムアルデヒドを一定量以上加えると、ゼラチンは水に不溶となり、水にほとんど影響されない弾性のある硬い物質に変わる。しかもホルムアルデヒドの防腐性により、ほとんど腐敗しない。

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細菌学におけるゼラチンの使用

細菌学用途に適したゼラチンは、澄明で、ほぼ中性であり、高いゲル化力をもっていなければならない。細菌培養には、板状または帯状のゼラチンを 10〜20％（重量）程度、肉汁（肉エキスのブロス）に溶かした栄養ゼリーが用いられる。このゼリーは、卵白による清澄を経て完全に澄み切った状態となるが、微生物培養にきわめて有用な培地となる。

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ゼラチン人工絹糸（Artificial Silk from Gelatine）

ミラー（Millar）は、ゼラチン溶液に重クロム酸カリを混合すると、光の作用で不溶性になるという性質を利用して、繊維状の糸を製造している。具体的には、ゼラチン 100 部に対し、重クロム酸カリ 2〜2.5 部の割合で溶液を混合する。このとき、細い糸状に引き伸ばせる程度の粘度に調整する。こうして引き出された糸を光にさらすと、不溶化する。

このような糸で織られた絹織物は、外観上は本物の絹と変わらないが、もちろん強度は劣る。湿気の影響を受けると柔らかく弛むが、乾燥すれば元の強さに戻る[3]。

[3] この興味あるテーマについては、J. ベルシュ博士著『セルロースおよびセルロース製品（Cellulose and Cellulose Products）』（Henry Carey Baird & Co., Philadelphia, 1904）を参照されたい。

第十章
アイシングラスとその代用品

アイシングラス（Isinglass）は、チョウザメ属（Acipenser 種）をはじめとする各種魚類の浮き袋（swim-bladder, air‑bladder：しばしば sound とも呼ばれる）から得られる。食用のほか、ビールなどの液体の清澄（fining）、コート・プラスターの製造、絹の糊付け（しぼ立て）などに用いられるが、これらの用途については、良質のゼラチンでほぼ代用が可能である。

良質のアイシングラスは、純白で半透明、乾燥して角質様で、無臭でなければならない。95～122°F（約 35～50°C）の水に残さず完全に溶け、冷却するとほとんど無色のゼリーを与える。

ゼラチンによる模造品と区別するには、温水に浸して膨潤させ、顕微鏡で観察する。真のアイシングラスは、長くカールした繊維の網目構造を示すのに対し、ゼラチンは単に硝子様（hyaline）の塊として見える。

アイシングラスはしばしば、仔牛や羊の腸膜で偽造される。この偽造品は、日光にかざしたとき、真のアイシングラスのような独特の光沢がなく、無臭ではあるが塩味がすることから容易に見分けられる。これを裂いてみると、あらゆる方向に引き裂けるのに対し、真のアイシングラスは繊維の走行方向以外には裂けない。

また、模造アイシングラスを水に浸漬すると膨潤するが、真物のように塊の形を保たず、いくつもの小片に崩れて凝乳状沈殿を作る。沸騰水で処理すると、重量の約 3 分の 1 が不溶のまま残り、残りの液も良好なゼリーを形成しない。

アイシングラスは、葉の間にゼラチンを挿み込んで巻き込む形で、ゼラチンで混ぜ物をされることも多い。この種の混入を見分ける最良の目安は灰分量である。真のアイシングラスは 0.9％ 程度しか灰分を与えないが、ゼラチンは 4％、混ぜ物のあるアイシングラスは通常 1.5％ 以上の灰分を与える。

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1. ロシア産アイシングラス（Russian isinglass）

ロシアは、最上質および最大量のアイシングラス産地である。主としてカスピ海・黒海およびその支流に棲む数種のチョウザメ（Acipenser 属）から得られる。中でも Acipenser Gueldenstaedtii Br. は、最も優れた、純白で最高級のアイシングラスを産する。これは「パトリアーク（Patriarch）」の名で知られ、小さな馬蹄形にきつく巻いた小片から成る。きわめて希少で高価である。

浮き袋を単にシート状に乾燥させたものは「葉アイシングラス（leaf isinglass）」と呼ばれる。数枚の浮き袋を、完全に乾ききる前に重ね合わせて折りたたんだものは「ブック・アイシングラス（book isinglass）」である。また、各浮き袋をそのまま丸め、数本の小さな棒（ペグ）に巻き付けて、馬蹄形・ハート形・リラ形などの形にし、その形のまま乾燥させることもできる。これが通称「ステープル・アイシングラス（staple isinglass）」で、サイズによって「ロング・ステープル」「ショート・ステープル」に分けられる。

ウラル地方では、上質のロング・ステープルが産する。これはばらの葉状のまま輸入されることもあれば、縄状に撚り合わせた形で輸入されることもある。縄状のものはパトリアークに次ぐ品質として特に好まれる。

「シベリア産パース・アイシングラス（Siberian purse isinglass）」は中程度の品質で、一般需要がある。小さな紐を数珠状につないだネックレス形のものも輸入されることがある。

ロシア産の非常に良質なアイシングラスには、「サモヴェイ・リーフ（Samovey leaf）」と呼ばれる葉状・ブック状のものがある。ロシア商人の話によれば、これはナマズの一種「コモン・シースフィッシュ（Silurus Glanis）」の浮き袋から得られる。1 片は手のひらほどの大きさで、厚紙くらいの厚さがあり、非常に硬く、あまり柔軟ではなく、白～淡黄色を呈する。これは最上級の一つであるアストラハン産アイシングラスよりやや劣る。

ロシアでは、アイシングラスの製造は一般に少年が、熟練工の監督のもとで行う。浮き袋はまず水に入れ、数日間漬け込み、その間に水を頻繁に交換しつつ、脂肪分や血液を丁寧に取り除く。水温が高いほどこの処理は早く進む。処理を終えた浮き袋は取り出して縦に切り開き、シート状にしたものを、シナノキまたはボダイジュ（バスウッド）の板の上に、外面（皮側）を下にして並べ、日光と風にさらして乾燥させる。内面が純粋なアイシングラスであり、十分に乾燥すると注意深く外側の層（外膜）からはがすことができる。こうして得られた薄いシートを布の間にはさんで、ハエを避けつつ大きな圧力で押して平らにし、厚みを均一にする。その後、選別して束ねる。

大型チョウザメ由来のシートをまとめた包みは、通常 10～15 枚入りで重量 1 1/4 ポンド、小型種由来の包みは 25 枚入りで 1 ポンドである。これらの包み 80 個を一枚の布袋に縫い合わせるか、あるいは鉛板のケースに収めることが多い。

アイシングラスを取り去った後に残る浮き袋外側の薄層にも、かなりの膠質が含まれている。これを水で柔らかくしてからナイフでこそぎ取り、銀貨大の小さな錠剤状に成形し、乾燥させる。

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2. 北米／ニューヨーク産アイシングラス（North American or New York isinglass）

これは、幅 1/2～1 1/2 インチ、長さ数フィートに及ぶ薄い帯状の形をしている。ロシア産に比べて溶解性が劣り、しばしば暗色の溶液を与える。

J. V. C. Smith 博士によれば、これは主に「ハケ（common hake, Gadus merluccius）」の浮き袋から作られる。浮き袋を短時間水に浸してから切り開き、鉄ロールの間に通して圧延することで、長さ 1/2 ヤード以上に伸ばす。その後、注意深く乾燥し、梱包して市場に送る。

タラ（cod, Gadus morrhua）の浮き袋も同様に処理できるが、より劣った品質のアイシングラスとなる。

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3. インド産アイシングラス（East India isinglass）

これは長らくカルカッタ（Calcutta）から中国へ輸出されていたが、ヨーロッパ商人の注目を集めるようになったのは比較的最近のことである。Polynemus plebejus の浮き袋から作られ、葉状（leaf）または巾着状（purse）の形で取引される。巾着状のものは、未開封の浮き袋そのものと見られる。

インド産アイシングラスは、不快な魚臭を持つことが多いが、これはおそらく製造時の不適切な処理によるものであり、多くの用途に使えない原因となり、商品価値を落としている。

楕円～長楕円形のパースは、長さ約 9 インチ、幅 3 1/2 インチ、重さ約 7 オンスで、色は濃い黄色である。葉状アイシングラス（開いて乾燥させた浮き袋）は、長さ 8～9 インチ、幅 6～7 インチ、厚さ約 0.3 インチの黄色がかった板状である。これをさらに延ばして、厚さ約 0.1 インチの長いリボン状にしたものもあり、その表面の一部には薄い石灰膜が付着していることがある。

「ピックド・イースト・インディア・アイシングラス」と呼ばれる品種は、長さ 2～3 インチの細片に裂いたものを指し、両端は細く尖っている。

また、マニラから輸入される、非常に白く純粋な品種もある。これはサモヴェイ・リーフにほとんど劣らない品質である。原料となる魚は、フィリピン諸島とくにルソン島付近の沿岸で漁獲される。

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4. ハドソン湾産アイシングラス（Hudson Bay isinglass）

これは巾着状（purse form）で市場に出る。なかには長さ 12 インチ、直径 3 1/2 インチ、重量 1 1/2 オンスに達するものもある。淡黄色で、ほぼ透明、無味無臭である。内袋の内側には剥がれやすい薄い内膜があり、これは水に不溶であるが、残りの部分は淡色のゼリーとして溶解する。我々は、このアイシングラスがどの魚種から得られるのかを突き止めることができなかった。

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5. ブラジル産アイシングラス（Brazilian isinglass）

これはパラー（Pará）およびマランニャォン（Maranham）から輸入され、「カイエンヌ（Cayenne）アイシングラス」とも呼ばれる。かつては、どの魚種の浮き袋が原料なのか長らく不明であったが、現在では、グラォ・パラ州の川が海と混じり合う泥水域に多く棲む魚 Silurus Parkerii の浮き袋から作られることが判明している。

ブラジル産アイシングラスは、パイプ状・塊状・蜂の巣状（honeycomb）で取引される。その濃い色のため、一般用途としてはあまり需要がないが、イギリスでは膠溶液の清澄用としてしばしば用いられる。水で煮てもかなりの不溶部分を残し、その点でもロシア産に劣る。

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6. ドイツ産アイシングラス（German isinglass）

この名称のもとに挙げられるのは、ハンブルクで製造されるチョウザメ（Acipenser sturio）の粘膜である。水で煮沸しても、16％ の不溶分を残す。

また、シャッド（shad）やニシン（herring）の鱗から、非常に優れたアイシングラスが作れるといわれている。まず鱗から銀色のコーティングを取り除く必要がある。これは、グロースター（ニュージャージー州）、アレクサンドリア（バージニア州）など、シャッドが大量に下処理され塩漬けされる漁業基地の近くに住む人々にとって、有用なヒントとなるだろう。

下級のアイシングラスに見栄えを持たせ、売れ行きを良くするため、しばしば亜硫酸（硫黄酸化物）で漂白が行われる。

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Ichthyocolle Française（イチチオコール・フランセーズ）

ロアン（Rohan）はこの名前で、アイシングラスの代替品を世に出した。原料は血液フィブリンであり、流水で洗浄した後、十分にこねて水を切り、8～10°Bé の希硫酸で 59°F（約 15°C）において 8 日間消化する。その後、流水で洗って酸を完全に除去する。

酸を除いたフィブリンを、3～4°Bé の希薄なソーダ灰（炭酸ナトリウム）溶液に 59°F で浸すと、透明でゼラチン様になり、膨潤して体積を時間とともに増していく。24 時間後、ソーダ溶液から取り出し、流水で遊離ソーダを洗い流した後、水浴で 212°F（100°C）まで加熱する。フィブリンは溶解し、ろ過可能なほど薄い流動体となる。ここから水分の 75～80％ を蒸発させたものが、清澄用アイシングラスの代用品として使用できる。

イチチオコラ（Ichthyocolla）は、冷水中でアイシングラスよりも早く膨潤する。15～20％ 濃度で水に分散させると、厚い流動体となり、加熱すると完全に澄んだ液となって溶解する。ビールの清澄に用いる場合は、純タンニン 2～10％ を添加するが、これは溶解性を損なわない。

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Isinglassine（アイシングラシン）

「アイシングラシン」とは、仔牛の足などさまざまな原料由来のゼラチン質から作られたアイシングラス代用品を指す。この原料を機械で練って可塑性の均質な塊とし、シート状に圧延し、乾燥し、プレスしてから細片に裂いて仕上げる。

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中国産アイシングラス（Chinese isinglass = Japanese Agar‑Agar）

中国アイシングラスは、日本の「寒天（Agar‑Agar）」と同一のものであり、中国・日本近海に産する特定の海藻を洗浄し、煮沸して得る。以下のような性質をもつ。

冷水中に置くと、ゼラチンのように溶解するのではなく、柔らかくなりつつ保形した円筒状組織（管状）を作り、粘着性はない。煮沸すればアイシングラスより溶けやすいが、ゼラチンよりは溶けにくい。1～2％ 溶液は、紙や布で容易に濾過でき、冷えると水のように澄んだ、味も臭いもない硬いゼリーを形成する。0.5％ 濃度の寒天ゼリーは、4％ のフランス産白ゼラチンゼリーよりも硬く、その硬さをより長く保持し、86～122°F（約 30～50°C）の温度に耐えても液化しない。

料理用ゼリーや、他の食品と混合して用いても、骨ゼラチン特有の膠臭を一切与えない。長時間放置して分解しても、不快な悪臭を生じないのに対し、アイシングラスやゼラチンが分解すると、強い腐敗臭を放つ。

分析によると、寒天はセルロース、デンプン、ゴム質、デキストリン、植物性粘液、植物性ワックス、樹脂、クロロフィル、アルブミン、特殊な酸、その他数種の無機物から成る。

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アイリッシュ・モス（Irish moss, Chondrus crispus）

アイリッシュ・モス（極東ではテングサに類似）は、大西洋岸のアメリカおよびヨーロッパの岩礁上に生育し、アイシングラス代用品として、サイズ（糊料）、更紗（calico）印刷の増粘剤、絹の糊付けなどに用いられてきた。

新鮮または水で戻した状態では軟骨質で、褐色～紫色、時に黄色や緑色を呈する。水洗後、日光下で乾燥すると白～黄白色に変わり、やや半透明で角質様の外観となる。海藻特有の弱い臭気と、粘質かつやや塩味のある味を持つ。1 部のアイリッシュ・モスを水 20 部で煮沸すると、冷却後にゼリー化する。

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魚膠（Fish Glue）

多くの地域では魚から膠（魚膠）が製造されているが、これはアイシングラスと混同すべきではない。もっとも、より純粋な魚膠は、アイシングラスやゼラチンの代用品として用いられることがある。

ジェニングス（Jennings）は次のような魚膠製造法を挙げている。

1. 魚を希硫酸で処理し、皮が容易に剥がれるようにする。
2. 酸性水を除いた後、石灰乳に浸して残留硫酸を中和するとともに脂肪を鹸化させる。石灰乳は数回にわたって交換し、その都度材料をよく洗浄する。
3. ハランダー（Hollander：製紙用ビーター）で細断し、チオ硫酸ナトリウム（亜硫酸ソーダ）、食塩およびミョウバンの溶液で冷処理する。数日後、液を排出し、ミョウバン溶液・希硫酸・硝酸の混合液に入れ替え、さらに数日放置する。皮の暗い魚の場合には、塩酸と硫酸の混酸を用いる。
4. 洗浄後、皮を剥ぎ取り、骨から離れた繊維を、希塩化第二水銀（昇汞）とミョウバン溶液で消化して分離する。
5. 残留脂肪は温かい石灰乳で除去し、塩酸で石灰を中和する。その後、水とともに煮沸して膠液を得る。
6. 得られた膠液を亜硫酸ガスとミョウバンで清澄し、不純物が完全に沈降したら、炭酸水素ナトリウム（酸性炭酸ナトリウム）を加えて残留酸をすべて中和する。
7. 最後に、冷却時にゼリー化し、ケーキ状に切り出して乾燥できる程度まで濃縮する。

鯉などの魚鱗も同様に処理する。まず塩酸で骨質リン酸塩を抽出し、洗浄した後、軟水で煮沸し、容易にかき混ぜられる程度まで軟化させる。角質沈殿を残して液を抜き取り、ミョウバンで清澄し、蒸発濃縮する。不純物が沈降したら型に流し込み、普通の膠と同様に処理する。

ノルウェー沿岸では、特にタラ加工の副産物から相当量の魚膠が作られている。捕獲した魚は内臓を抜かれ、浮き袋を取り出して乾燥し、アイシングラスとして販売する。頭部は切り落とし、骨は 1 つの塊として取り外される。身は空気乾燥され、市場で売られる干しダラとなる。頭と骨は、まず塩酸処理を受けるか、あるいは軽い加圧下で水とともに直接煮沸され、その抽出液をゼリー化するまで濃縮する。

ストックホルムの C. A. サールストレーム（C. A. Sahlströhm）は特許により、魚および魚廃棄物から、漂白粉・過マンガン酸カリウム・亜硝酸ガスおよび亜硫酸ガスで処理する方法によって、アイシングラス・ゼラチン・膠の代用品を製造している。

処理手順は次のとおりである。まず魚または魚片を清水で十分洗浄し、その後 2 ポンドの漂白粉を 300 クォートの水で溶かした溶液に 3～4 時間浸漬する。洗浄した後、1 3/4 オンスの過マンガン酸カリウムを 250～300 クォートの水に溶かした溶液で約 30 分処理する。その後、原料 88 ポンドにつき 10～15 オンスの硝酸を加熱して生成した亜硝酸ガスにさらす。このガスは、製糖で行われるように、一旦水に吸収させてもよいし、代わりに亜硫酸ガスを用いてもよい。亜硫酸ガスは、原料 88 ポンドにつき約 7 オンスの硫黄を燃焼させて得る。

この処理後、材料を洗浄する。アイシングラス代用品とする部分は外皮を取り除き、低温で乾燥して圧搾する。ゼラチンまたは膠用とする部分は、104～122°F（約 40～50°C）で 10～12 時間保持し、主成分が溶解するようにする。その後、ふるいや網を通して固形分を除き、液を数時間静置してゼリー化させる。最後に、膠やゼラチン製造と同じ要領で乾燥する。

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鯨膠（Whale glue）

クルマン（Culmann）によれば、ロシア領ジェレチケ島（Jeretike）では、過熱蒸気による油脂抽出後の鍋の残液から鯨膠が得られている。当地では夏でも気候が冷涼かつ湿潤なため、膠を乾燥させることが難しく、そのため市販品は保存料を混ぜたコンパクトなゼリー状のまま、ブリキ缶に封入されている。商品は水分 41.65％ を含み、缶ごと沸騰水に入れて加熱すると液化し、176°F（約 80°C）で溶ける。機械的試験によると、この膠は非常に高い粘着力をもち、木材の繊維方向に沿って 2 片を接着すると、接着面ではなく、そのすぐ横の木部から破断する。

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第十一章
膠およびゼラチンの試験法

製造業者・販売業者の双方にとって、膠の品質を判定する方法を知っておくことは重要である。試験は、化学的手段と機械的手段の両方で行うことができる。

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水分の定量（Determination of moisture）

まず、試料を細かく粉砕して秤量する。この粉末を 217～230°F（約 103～110°C）の温度で 14 時間乾燥させる。その後、デシケーター内で冷却し、再び秤量する。減量から水分量（％）を算出する。

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灰分の定量（Determination of ash）

膠の由来（骨膠か皮膠か）は、灰分中のリン酸カルシウムおよびリン酸マグネシウムの有無で推定できる。骨膠には両者が含まれるが、皮膠にはリン酸塩が含まれない。

試料の一部を細かく砕いてから、一定重量を恒量済みのルツボにとり、秤量する。まずブンゼンバーナーの弱火で徐々に加熱して黒焼き（炭化）したのち、マッフル炉に移して強赤熱で 10 時間焼成する。デシケーター内で冷却し、秤量する。ルツボの重量増加分が試料の灰分である。一般に、ゼラチンの灰分は 1～2％、良質膠では 2～3％、並質品では 6～8％ 程度である。

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酸度の定量（Determination of acidity）

キスリング（Kissling）は別の論文で、揮発性酸の定量法を示している。すなわち、試料 30 g を冷水 80 cc に懸濁し、冷却器付きフラスコ内で 10～12 時間放置する。その後、蒸気流を通して揮発性酸を追い出し、メスシリンダーに受ける。留出量が 200 cc に達したら蒸留を中止し、標準 0.1N アルカリで滴定する。留出液に亜硫酸が含まれている場合は、あらかじめ既知量の標準アルカリ溶液を加えておき、その分を差し引いて計算する。

過大な酸量は、味覚でもある程度判別できる。膠は、ゼリーの酸味を中和する目的で製造中に石灰を過剰に加えた結果、アルカリ性になることもある。染色用途など色の維持が必要な場合、膠はリトマス紙に対して中性であることが望ましい。単なる接着用途では、酸性・アルカリ性であること自体はそれほど問題にならないが、その酸性・アルカリ性が不適切な製造（老廃・腐敗）に起因するものであれば問題である（Samuel Rideal）。

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グルチン（glutin）の定量（Determination of glutin）

膠溶液中のグルチン量は、タンニンによる沈殿法で求める。生成した白色の密な沈殿を秤量濾紙上にろ過し、熱湯で洗浄し、乾燥後秤量する。タンニン塩（グルチンタンナート）の組成は、グルチン 42.74％、タンニン 57.26％ であると仮定し、この比からグルチン量を算出する。

リスレ＝ボーマ（Risler–Beumat）は同原理を用いつつ、次の 2 溶液を調製する。
a. 純タンニン 10 g を 1 L の水に溶かした溶液。
b. 純アイシングラス 10 g とミョウバン 20 g を 1 L の水に溶かした溶液。

リスレは b 溶液を「純グルチン」とみなし、b との滴定によって、タンニン溶液がどの比率で沈殿を生じるかを求める。その後、タンニン溶液を希釈調整し、同じ体積の膠溶液でちょうど沈殿しきるようにする。

膠サンプルを試験するには、試料 10 g とミョウバン 20 g を 1 L の水に溶かした膠溶液を用意する（必要なら加熱する）。次にタンニン溶液 10 cc を取り、そこへ同量の膠溶液を加える。この量ではタンニンが完全には沈殿しきらないことが確実である。なぜなら、市販膠はいかなるものもアイシングラスほど純粋ではないからである。

混合液をよく振り、沈殿が沈んだのち、膠溶液を 1 cc 追加し、軽く攪拌してから湿った綿栓でろ過する。濾液に膠溶液 1 滴を加えてもなお白濁が生じるなら、タンニン溶液にさらに 1 cc の膠溶液を加え、再び濾過する。濾液が膠溶液を追加してももはや濁らなくなるまで、この操作を繰り返す。

タンニン溶液と「純膠」（アイシングラス）との既知の比から、一定量のタンニンに対して何 cc の膠溶液が必要であったかを用いて、膠試料のグルチン含量を推定することができる。

グルチン含量は、膠の品質・原料によって当然異なる。良質の骨膠は 50～52％、皮膠は 65～75％ のグルチンを含む。

S. Dana Hayes は、アメリカ産最上級膠 2 試料を分析し、次の結果を得ている。

（a, b 2 試料、それぞれ重量％）

• 212°F で失われる水分 … a:16.70, b:16.28
• 膠質（Glue substance） … a:79.85, b:80.42
• 炭酸カルシウム … a:1.42, b:1.33
• 硫酸カルシウム … a:0.41, b:0.34
• リン酸マグネシウム … a:0.35, b:0.31
• アルカリ金属塩 … a:0.17, b:0.12
• 珪酸・酸化鉄等 … a:0.09, b:0.08
• 酸化亜鉛 … a:1.01, b:1.12

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グルチン定量の限界と物性試験

化学的試験で得られるのは、あくまでグルチンの量であり、タンニンと結合した物質の量が膠の実際の接着力と対応しているかどうかを示すものではない。多量のグルチンを含みながら接着力の弱い膠もあり、また同量のグルチンを含むゼリーであっても、得られる膠と同じ接着力を持つとは限らない。

したがって、グルチン量の定量だけでは、膠の品質を評価する指標として不十分である。直接法がないため、いくつかの間接的性質から品質を推定しようとする試みがなされてきた。

その一つは、試料を 59°F（約 15°C）の大量の水中に長時間浸漬し、膨潤度を測る方法である。膠は 5～16 倍の水を吸収して膨潤するが、この状態での膠の硬さと弾性が大きいほど接着力が強く、また吸水量が多いほど使用上経済的だとされる。しかし、この方法は結果の信頼性が十分ではなく、特に皮膠では骨膠と異なる挙動を示すため、骨膠にしか適用できない。

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リポヴィッツのゼリー強度試験（Lipowitz method）

より信頼性の高い方法として、リポヴィッツ（Lipowitz）が提案した試験法がある。これは、一定濃度・一定温度のゼリーが、どれだけの重さに耐えられるかを測る方法である。

手順は次のとおり。

1. 試料 5 部を水に浸して膨潤させる。
2. その後、温水で全量 50 部になるよう溶かし、64.4°F（約 18°C）で 12 時間静置してガラス円筒中でゼリー化させる（円筒は内径が全長にわたり一定であること）。
3. 円筒上端を、中央に穴のあいたブリキ製キャップで覆う（図 65）。
4. キャップ中央の穴には太い鉄線を通し、下端には小さなソーサー状ブリキ片をハンダ付けし、その凸面をゼリー表面に載せる。
5. 鉄線上端には小さなファンネル（漏斗）をハンダ付けする。鉄線・ソーサー・漏斗の合計重量は 5 g とする。漏斗には最大 50 g の細かい鉛弾を入れられる。
6. この装置に鉛弾を少しずつ加え、ソーサーがゼリー内に押し込まれるまでの重量を測る。ゼリーが強ければ強いほど、必要な重量は大きくなる。この鉛弾重量から、膠の相対的な接着力を比較する。

［図65］

同一装置で各種膠を比較した結果の一例を示すと、次のようになる。

膠の種類	ゼリーを押し込むのに要した重量
ブレスラウ膠（Breslau）	1704 g（3.74 lb）
ロシア膠（Russian）	1446 g（3.18 lb）
ケルン膠（Cologne）	1215 g（2.67 lb）
ミュールハウゼン I（Muhlhausen I）	727 g（1.599 lb）
ネルトリンゲン膠（Nördlingen）	724 g（1.592 lb）
ミュールハウゼン II（Muhlhausen II）	387.5 g（0.85 lb）

これらの結果は、市場価格の順序と驚くほどよく一致している。これは前述の水分・グルチン量などに基づく評価では見られない一致である。

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膠性状と試験結果の比較表

以下の表は、異なる 14 種の膠について、いくつかの特性とゼリー強度を比較したものである。

表の見出し（Table Key）：膠の種類

1. 最上級白色アイシングラス（3 等級）
2. 透明な黄味を帯びた骨膠タブレットで溶解性に富むもの
3. No.2 に類似した淡黄色の膠
4. 赤褐色で脆いが溶解性のある膠
5. 中程度の褐色で透明な膠
6. 厚いタブレット状の黄褐色膠で、あまり透明でない
7. 淡い黄褐色で、破断前はよく伸びる（弾性）膠
8. わずかに透明な淡琥珀色膠
9. 溶液が濁る褐色膠
10. 乳濁（オパール状）し、溶解性の高い琥珀色膠
11. 溶液が非常に濁る濃褐色厚板膠
12. 透明度の低い暗い角状（ホーン状）膠
13. 明褐色で非常に透明、溶液も非常に澄んだ膠
14. 溶液が非常に澄んだ、透明な濃褐色膠

表中の列：

• 乾燥（239～248°F）での水分損失（％）
• タンニンで沈殿される膠 100 部に要するタンニン量（部）
• グルチン（％）
• 膠 5 部が 24 時間で吸収する水（部）
• 10％ 膠溶液のゼリーが支えうる重量（g）

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    |  乾燥水分損失  | タンニンで沈殿|グルチン|  膠5部が24hで|10％溶液のゼリー
    | (239～248°F)％ |される膠100部| ％   | 吸収する水   |が支えうる重量
----+----------------+--------------+------+-------------+-------------
 1. |    20～21      |    74.62     | 55.69|     —       |   —
 2. |    13.2        |    76.2      | 56.8 |     40      | 64 g (2.25 oz)
 3. |    13.0        |    70.0      | 52.2 |     35      | 60 g (2.11 oz)
 4. |    10.0        |    71.0      | 52.9 |     12      | ゼリー化せず
 5. |    11.0        |    71.5      | 53.3 |     20      | 20 g (0.705 oz)
 6. |    12.5        |    68.0      | 50.7 |     27      | 15 g (0.52 oz)
 7. |    13.0        |    66.6      | 49.7 |     30      | 36 g (1.26 oz)
 8. |     9.5        |    68.5      | 51.1 |     33      | 60 g (2.11 oz)
 9. |    10.0        |    82.0      | 53.7 |     30      | 50 g (1.76 oz)
10. |     9.5        |    73.0      | 54.4 |     35      | 56 g (1.97 oz)
11. |    13.5        |    64.0      | 47.7 |     18      | 23 g (0.81 oz)
12. |     9.0        |    72.6      | 54.2 |     29      | 12 g (0.42 oz)
13. |    13.5        |    70.0      | 52.2 |     30      | 40 g (1.41 oz)
14. |    15.0        |    66.0      | 49.4 |     25      | 42 g (1.48 oz)
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この表から次のことが分かる。

1. 14 種の「乾燥」膠の水分含量は、9.0～21％ の範囲にある。特にアイシングラスの水分損失は驚くほど大きい。これは人工的に水を加えたためとは考えにくく、6 品種においては再吸湿量もほぼ同じである。その他の膠の水分量には大差がない。
2. タンニン沈殿に必要なタンニン量は、膠 100 部あたり 66～76.2 部（＝グルチン 49.4～56.8％）の範囲で品種によって異なる。
3. 冷水中での膠の膨潤量（水吸収）は 12～40 部まで幅がある。種々の膠で挙動は大きく異なるが、多くの場合（No.4 を除く）グルチン％と吸水量はほぼ比例する。
4. 10％ 溶液のゼリー強度は、12 g（No.12）から 64 g（No.2）まで大きく異なる。この強度は、吸水量やグルチン％と明確な相関を示さない。

たとえば No.4 は 52％ のグルチンを含むが、ゼリー化しないため強度 0 である。他方 No.14 はグルチン 49.4％ と No.4 より少ないが、ゼリー強度 42 g を示す。このように、表の諸性質の間には明確な関係が見出せないため、これらのデータだけに頼るのではなく、実際の使用状況における膠の挙動も併せて試験するのが最も良い。

実用試験としては、2 枚の木片を膠で接着・乾燥させ、それを引き剥がすのに必要な荷重から接着力を評価する方法がある。ただし、木材表面は完全に同一にはならず、毎回同じ量の膠を塗ることも難しいため、結果にはばらつきが出る。そこで、ワイデンブッシュ（Weidenbusch）はより再現性の高い方法を提案している。

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ワイデンブッシュ法：石膏棒による接着強度試験

この方法は、まったく同一条件で鋳造した石膏棒は、同じ位置で同じ荷重で折れる、という前提に基づく。もし、こうした石膏棒を、同じ条件で調製したが質の異なる膠溶液に浸せば、膠によって補強された棒は、より大きな荷重に耐えるはずであり、その荷重差から膠の品質を比較しようというものである。

石膏棒の作製

1. 純粋な結晶石膏を細かく粉砕し、1 cm² あたり 324 メッシュのふるいを通す。
2. 284～302°F（約 140～150°C）に加熱して焼石膏とする。
3. ソープストーン（滑石）のブロックに棒状の鋳型を作る。上面径 6 mm、底面径 7.5 mm の円孔を、互いの中心間隔約 1 cm であける。
4. 石膏を 1 g ずつ秤量し、同量の水（1 g）と混ぜて鋳型に流し込む。
5. 固化した棒を取り出し、最初は穏やかな熱で、次に塩化カルシウム上で完全乾燥し、気密容器に保存する。

膠溶液の調製

乾燥済み（212°F）膠を秤量し、一晩水に浸して膨潤させる。その後、水浴上で完全に溶解し、乾燥膠が正確に 10％ となるように水を加えて調整する。

石膏棒を、この膠溶液（212°F）に 1～2 分浸し、ガラス板の上に立てて表面を乾かしたのち、212°F で完全乾燥させる。膠溶液にインジゴでごく薄く着色しておくと、浸透の均一性が目視しやすい。

試験装置

［図66］

試験装置は次の部品から成る。

• 真鍮製リング a：内径両端に石膏棒を載せる切り込みを持ち、直径は指針（インジケータ）で 2 等分されている。リングは支柱に固定される。
• 試験棒 b：リングの切り込みに載せる石膏棒。
• つりカップ（鉄またはガラス製）：3 本の糸 i とフック f で石膏棒中央に吊るす。

試験では、カップに水銀を少しずつ注ぎ、石膏棒が折れ始める重量を測定する。カップはリング a に 3 本の糸 h で別途吊るされており、棒が折れた瞬間にそのままリングに支えられる。カップ底にはクリップ付きの排出口があり、水銀を回収容器に戻して再利用できる。

膠の品質は、標準膠で得られた値と比較して評価する。

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スパンダウ砲兵工廠の木片引張試験

スパンダウの「砲兵工廠（Artillerie‑Werkstätte）」では、木製ブロックの引張試験が採用されている。方法は次のとおり。

1. 膠 3 部（最低 250 g）と水 6 部を混ぜる。
2. 蒸気浴で煮沸し、混合物全体の重量が元の 5/9 になるまで（およそ 6 時間）加熱する。これは、作業現場でしばしば起こるような、長時間の加熱に耐えても接着力を保持するかどうかを確かめるためである。
3. 長さ 420 mm、断面 40×40 mm の硬木または軟木ブロックを中央で 2 つに切断し、それぞれ長さ 210 mm の 2 片とする。
4. この 2 片を木目に対して直角方向の面で再度貼り合わせる（木口同士ではなく、板目・柾目の面を 90° 回転させて接合）。使用するのは前項の膠である。
5. 接着後、ブロックを 62～68°F（約 17～20°C）の乾燥室に 72 時間置く。
6. 接着部から 180 mm 離れた位置に穴をあけ、そこにフック付きボルトを通し、そのフックに秤を吊るす。
7. ブロックをテーブルにクランプし、接合部がテーブル縁から 1 cm 突き出すようにする。
8. 秤にまず 25 kg の重りを掛け、5 分ごとに 5 kg ずつ増やしていき、接合部が破断するまで続ける。

硬木・軟木それぞれについて 2 本のブロックを試験し、平均荷重 70 kg 以上に耐える膠を「実用膠」とみなす。

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不正混合（Adulterations）の検出

外観を良くする目的で、融解中の膠に白鉛（炭酸鉛）、硫酸鉛、亜鉛白、チョーク（炭酸カルシウム）などを 4～8％ 加えることがしばしば行われる。A. ファイスト（A. Faisst）による分析では、あるロシア膠 100 部中に次のような異物が含まれていた。

試料	亜鉛白	チョーク	硫酸鉛	合計異物
I	1.66	2.40	—	4.06
II	—	2.95	4.16	7.08
III	—	3.79	2.35	6.14
IV	—	2.10	3.18	5.28

いわゆる「パテント膠（patent glue）」と称される不透明で白い膠は、普通の膠に大量の白鉛を加えて作られたものである。

バレスウィル（Barreswil）によれば、膠はしばしば酢酸鉛（鉛糖）溶液を混ぜて防腐処理されるという。こうした添加、および白鉛・硫酸鉛の存在は、非常に希薄な膠溶液に硫化水素を通じることで検出できる。溶液中に酢酸鉛があれば透明な溶液内に黒色の硫化鉛沈殿が生じる。白鉛や硫酸鉛が含まれている場合、底に沈んだ白い粉末が硫化鉛の生成で黒化する。

その他の鉱物性添加物を検出するには、まず膠のごく希薄溶液を作り、数時間静置する。重い不純物は沈殿するので、上澄みをデカントし、沈殿を小さな濾紙に集めて、通常の分析法で検査する。

鉱物質の量がどの程度なら「不正混合」と言えるかは一概には言い難い。実務家の中には、かなりの量の鉱物質があった方が、膠の充填・接着性能が向上すると主張する者もいる。しかし一般論として、無機物が 6～8％ を超える膠は、混ぜ物を含むものと見なされるべきであろう。

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酸性・色への影響

多くの用途、とくに製本など、色のついた材料と接触する場合には、膠中の遊離酸が色を損ねたり変色させたりする。したがって、膠を青色リトマス紙で試験し、遊離酸があれば赤変することを利用して、事前にチェックすることが望ましい。

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キスリングの多数試料分析結果

多数の膠試料を分析したキスリングは、次のような結果を得ている。

皮膠（Skin glue）

項目	試料数	最小値（％）	最大値（％）	平均（％）
水分	15	13.4	18.1	15.7
灰分	16	1.0	4.13	2.15
脂肪	21	0.01	0.090	0.037
揮発性酸（遊離）	8	0.084	0.238	0.178
揮発性酸（固着）	8	0.084	0.334	0.191

骨膠（Bone glue）

項目	試料数	最小値（％）	最大値（％）	平均（％）
水分	25	11.5	17.7	13.4
灰分	26	1.16	5.07	2.46
脂肪	5	0.047	0.217	0.113
揮発性酸（遊離）	7	0.088	1.451	0.655
揮発性酸（固着）	7	0.097	0.721	0.460

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実務家による経験的評価

とはいえ、現場経験の豊富な実務家にとって、市販膠の商業的価値を判断するために、これほど複雑な試験を行う必要はほとんどない。多くの場合、膠片を手に取り、光にかざし、軽く叩いて音を聞くだけで品質をかなり正確に判断できるからである。

• 高い硬さ
• 指で弾いたときの澄んだ甲高い音
• 折り曲げ・打撃に対する抵抗性

これらはいずれも良質膠の徴候である。また、膠板が厚くカットされていれば、それだけ元のゼリーが高い濃度・硬さを持っていたことを意味する。

多くの種類の膠は、腐敗する前に乾燥を終えるため、あえて薄くカットされる。良質の濃いゼリーから作られた膠は、切断面に細かく均一な刀痕が見られる。逆に、ゼリーのゲル化力が弱く、初期腐敗や糖化が始まっているような場合は、型箱に注ぎ込むこともできない。乾く前に腐敗してしまうからである。このような「病んだゼリー」は、ガラス板や金属板の上に薄く広げて乾燥させ、かろうじて葉状にカットできる程度の硬さを得たうえで、網の上で乾燥される。

膠片の縁が深く入り込み、波打ったように反り返っている場合は、元のゼリー濃度が比較的低く（25～30％）、それにもかかわらず十分な硬さを持ってカットできたため、そのゼリーは非常に健全だったと言える。逆に、縁に大きな波打ちや反りが見られない厚切り膠は、非常に高濃度のゼリー（30～35～40％）から作られたものであり、そのような高濃度の煮詰めはゼリー品質を低下させる傾向がある。

高い透明度は、膠の純度の良い指標である。腐敗を引き起こす物質が十分に除去されていることを意味するからで、本来は高く評価されるべき性質である。しかし、薄いガラス様の透明膠で失望した経験から、消費者は厚切り透明膠にも不信感を抱き、むしろ濁った半透明あるいは不透明の製品を好むことが多い。このため、メーカーは、本来ガラスのように透明な膠にあえて着色剤を加え、わざと濁らせることを余儀なくされる。

膠の色も、評価の目安となる。化学的に純粋なグルチンは本来無色だが、実用膠は必ず、ある程度の茶～暗褐色を帯びている。この着色自体は接着力にほとんど影響を与えないが、製造者は可能な限り淡色の製品を作ろうと努める。その最良の方法が、亜硫酸による漂白である。これにより膠の色は一段と明るくなるばかりでなく、腐敗を引き起こす物質が酸によって破壊されるため、膠の保存性も向上する。

第Ⅱ部
セメント・糊・粘剤（MUCILAGES）

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第十二章
セメントの分類

セメントや糊の製造に用いられる物質は非常に種類が多いため、それらを分類することはきわめて困難である。シュトーマン（Stohmann）は、これらを次の群に分けている。

1. 油性セメント（Oil cements）
2. 樹脂質セメント（Resinous cements）
3. ゴムまたはガッタパーチャを含むセメント（Cements containing rubber or gutta percha）
4. 膠またはデンプン糊を含むセメント（Cements containing glue, or starch paste）
5. 石灰セメント（Lime cements）

一般的に言って、この区分は妥当であるが、著者が一つだけ提案したい変更は、「膠およびデンプン糊を含むもの」には、セメントという語ではなく、接着剤（agglutinant） または ペースト（paste） という名称を用いることである。

接着すべき物体の種類に従ってセメントを分類しようとすると、これよりもはるかに多くの群に分かれることが分かる。というのも、接着される物品が加熱されるか否か、水その他の液体と接触するか否か、さらにはそうした条件によってセメント自体の組成に修正が必要となるからである。

こうした点を考慮すると、セメントは次のように分類することができる。

1. ガラスおよび陶器用セメント：割れ物の修理、ショーウィンドー上のガラス文字の固定などに用いるもの。
2. 温度上昇を受けない金属用セメント：たとえばガス管や水道管の継ぎ目を締めるためのもの。
3. ストーブその他、高温に耐えなければならない器物用セメント。
4. 化学装置用セメント：化学薬品の作用に耐えなければならないもの。
5. ガラス・陶器・金属製容器を火の作用から保護するためのセメント。
6. 中空歯の充填・顕微鏡標本・その他精巧な器物用セメント。
7. 特殊用途のセメント：たとえば海泡石（meerschaum）やべっ甲（tortoise shell）を接着するためのものなど。

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セメントの化学的性質

各種セメントには、しばしば互いに、あるいは接着される物体に対して化学的に作用しあう成分が含まれている。ある特定目的に対するセメントの実用性を判断するためには、これら成分の相互作用を知ることが重要である。これを知ることで、あるセメントがその目的に適しているかどうかを、あらかじめ判断することができる。

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油性セメント（Oil cements）

流動性の脂肪、すなわち一般に「油（oil）」と呼ばれるもの――なお、常温で固体の油（パーム油・ヤシ油など）も存在する――は、空気中での挙動に着目すると、大きく二群に分けられる。すなわち、

• 乾性油（drying oils）
• 不乾性油（non‑drying oils）

である。その代表例として、それぞれオリーブ油と亜麻仁油を挙げることができる。

オリーブ油の薄い層を、塵埃から保護しつつ空気中にさらしておくと、数年たっても流動性を失わず、特有の油状粘性を保ち続ける。変化といえば、いくらか粘ちょうになって酸敗し、色がやや濃くなる程度であり、決して「乾く」ことはない。

これに対し、亜麻仁油を同様に扱うと、数週間のうちに硬く、丈夫で弾力性のある塊へと固化する。その物理的性質は、樹脂あるいはゴムにきわめてよく似ている。

乾性油に少量のリサージ（litharge：酸化鉛）、二酸化マンガン（pyrolusite）、ホウ酸マンガン（manganous borate）などを混合し、この混合物を沸点まで加熱すると、薄層として空気中にさらしたとき、数時間で乾燥する性質を獲得する。このように処理された油は「ワニス（varnish）」へと変化している。

乾性油を強い塩基性をもつ物質と接触させると、特異な反応が起こる。油に含まれる「セバシン酸（sebacic acids）」が塩基性の物質と結合して、難溶性で水に溶けない固体を生じ、空気中にさらされると、しだいに石のように硬い塊へと変化していく。これらの化合物は化学組成の点では通常の石鹸によく似ているため、一般の水溶性石鹸と区別して「不溶性石鹸（insoluble soaps）」と呼ばれる。

焼石灰（burned lime）、焼成マグネシア（calcined magnesia）、ホワイティング（whiting：炭酸カルシウム）、酸化鉄（ferric oxide）、リサージ（litharge）、ミニウム（minium：鉛丹）などは、乾性油と接触すると、またそれ以上に乾性油から作ったワニスと接触すると、不溶性石鹸を形成する能力をもっている。

これら不溶性石鹸は、未鹸化の油が乾燥して固化することによって、時間とともにさらに硬度を増す。油性セメントは、主として水道管・ガス管の継ぎ目のシールに用いられ、水・蒸気・ガスの作用によく耐える。

ただしこの種のセメントには、完全に硬化するまでに一定の「熟成期間」を必要とすること、また、製造に不可欠な乾性油やワニスが高価なため、コストが高くつくという欠点がある。一般的なガラス屋用パテ（glazier’s putty）や、水道・ガス管の構築に用いられるレッドリード（鉛丹）と亜麻仁油からなるセメントは、この群に属する。

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樹脂質セメント（Resinous cements）

「樹脂」とは、樹木に切れ込みを入れたときににじみ出てくる粘稠な植物由来物質の一群を指す。これらは空気中にさらされると、しだいに透明度を失い、もろくなる。加熱すれば容易に溶融し、濃厚で糸を引くような液体となり、火のついた物体を近づければ明るい炎と多量のすすを上げて燃える。

マツ属（Pinus）全種――いずれも針葉樹（Coniferæ）科に属す――の樹皮に切れ込みを入れると、強い香気をもつ粘稠な物質が分泌される。これがいわゆる「ターペンタイン（turpentine）」であり、ロジン（普通の松脂）を精油（エッセンシャルオイル）中に溶かしたものである。このターペンタインを蒸留すると、レトルト中に 75～90％ のコロホニー（colophony：ロジン）が残り、留出液として 25～10％ の精油、すなわちスピリッツ・オブ・ターペンタイン（油性の揮発油）が得られる。純ロジンは、淡黄色で、もろく無味・ほとんど無臭であり、割り口は滑らかで光沢がある。

市販されるその他の各種樹脂――シェラック（shellac）、マスチック（mastic）、エレミ（elemi）、コーパル（copal）など――も、基本的には同様の成り立ちをもっている。

セメント用途の立場から見たとき、これら樹脂について特に重要なのは、「硬さ・脆さ」と「融点」の違いである。エレミのようにほとんど硬さを持たないものもあれば、コーパルや琥珀（amber）のように非常に硬く、脆く、融点の高いものもある。

樹脂の脆さを軽減する目的で、しばしば精油が加えられる。また、樹脂質セメントを油性セメントと混合したり、乾性油を併用したり、ゴムセメントを配合したりすることもある。

樹脂質セメントは、加熱して柔らかくするか、完全に溶融して使うか、あるいは揮発性溶剤に樹脂を溶かした溶液として使用される。後者の場合、溶剤が蒸発すると樹脂だけが残る。

樹脂質セメントは水やガスの漏洩に対して高い抵抗力を持つため、水道管やガス管のシールに適しているが、高温には弱く、ある程度の脆さを避けられないため、頻繁な衝撃を受ける物体の接着には不向きである。

なかでもピッチ（pitch、瀝青）やアスファルトを用いたセメントは、大変安価に製造できるものが多く、容器・貯水槽・レンガ積みの防水などに優れた性能を発揮する。

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ゴム・ガッタパーチャ系セメント（Rubber and gutta-percha cements）

カウトチュク（caoutchouc）、一般に「インドゴム（India rubber）」または単に「ゴム（rubber）」と呼ばれる物質は、特定の熱帯植物の乳状樹液に由来する。きわめて大きな弾性と、多くの化学薬品に対する高い不活性（耐薬品性）を特徴とする。

この両性質は、ゴムをセメント材料として非常に価値あるものとしている。ゴムは単独で溶液として用いられることもあれば、他の組成物の成分として多用される。弾性を必要とし、かつ化学薬品にも耐えるセメントを作るには、ゴムは事実上不可欠である。というのも、このような両性質をこれほど高いレベルで兼ね備えた物質は、他に知られていないからである。

ガッタパーチャ（gutta percha）もゴムと同様に熱帯植物の樹液に由来する。常温では革のような固くて粘り強い塊であるが、水の沸点より低い温度に加熱すると、非常に可塑性に富む柔らかい塊となり、細い糸に引き伸ばしたり、きわめて薄い板状に延ばすことができる。

ガッタパーチャは単独でも、また他物質と混合しても、優れたセメントを与える。衝撃を受けたときの粘り強さ・柔らかさに優れ、水や多くの化学薬品に対する抵抗性ではゴムにほぼ匹敵し、用途によってはゴムよりも好まれることも多い。

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膠・デンプン系セメント（Glue and starch cements）

膠を単独で――すなわち、水で煮て粘稠な液体とし、冷却して固化させたもの――は、厳密な意味では「セメント」に分類しがたい。デンプンあるいは小麦粉を水中で膨潤させて煮た「糊（paste）」についても同様である。

しかし、これらを他の物質と組み合わせると、膠溶液や糊の特性を部分的に保持した、優れたセメントが得られる。膠・デンプンはいずれも、多くのセメントの「脆さ」を和らげる作用を持っているが、その代償として、セメントは水に対する抵抗力を失う。なぜなら、デンプンも膠も水中で膨潤し、膠は湿った状態で急速に腐敗してセメント自体を破壊してしまうからである。

広義には、アイシングラス、膠と酢の混合物、石灰と膠の混合物なども「膠系セメント」に含められ、また製粉用糊や靴職人用糊などは「デンプン系セメント」に分類される。

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石灰セメント（Lime cements）

石灰は、卵白アルブミンやカゼインと不溶性の化合物を形成する性質を持つ。そのため、数多く存在する石灰系セメントは、一般に焼石灰（burned lime）とこれらいずれかの物質を主要成分としている。さらに、石灰と水ガラス（ケイ酸ナトリウム溶液）を組み合わせたものは、非常に堅牢で耐久性のあるセメントを与える。

以上に述べたセメントおよび接着剤（アグルチナント）が最も頻繁に用いられるが、実際には異なる種類のセメントを組み合わせた複合物も多く使用されており、その結果、多くのセメントの組成はきわめて複雑なものとなっている。

以下では、用途別（使用方法別）に各種セメントの製法を説明する。

第 XIII 章
セメント・糊および粘液質の調製

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油性セメント（OIL CEMENTS）

油性セメントは，すでに述べたように，本質的には水に不溶の一種の石けんとみなされる。すなわち，乾性油またはワニスが，各種の塩基性化合物に作用して生じたものである。

この種のうち最も重要なのは，窓ガラスをはめ込むために用いられるセメントである。良質のガラス職人用パテ（glaziers’ putty）はきわめて耐久性に富み，ガラスと木材のパテ埋めだけでなく，多くの他の物体を接合するのにも用いることができる。

パテ（Putty）

細かいホワイティング（炭酸カルシウム粉）を，亜麻仁油または亜麻仁油ワニスと混合してつくる。ホワイティングは 1インチ当たり42メッシュのふるいを通さねばならない。ふるい分けの前に十分乾燥させ，そののち油と完全に練り合わせる。

大量を手や足でこねる作業は，均一な製品を得るのに長時間を要し，非常に骨が折れるので，次のような装置を用いることがすすめられる。

二本の木製ロールを適当な架台に据え付け，二本のねじによって互いに近づけたり離したりできるようにする。ホワイティングと亜麻仁油の混合物が，こねるのに十分な粘稠度になったら，それを円筒状にまとめ，上記ロールの間を通して長く薄い帯状に延ばし，これを器に受ける。この帯を丸めて球状にし，再び円筒に成形してロールを通す。この「丸め」と「延ばし」の操作を，均一な塊になるまで繰り返す。

でき上がった製品は，油紙に包むか，水中に保存する。しばしば白鉛（ホワイトリード）や，着色のための他の顔料がパテに混合される。硬くなったパテは，手の間で転がせば柔らかくできる。

フレンチパテ（French putty）

亜麻仁油 7ポンドと焼きウンバー 4ポンドを 2時間煮沸する。その後，白鉛 10ポンドとチョーク 5½ポンドを加える。

軟質パテ（Soft putty）

• ホワイティング 20ポンド
• 白鉛 2ポンド
• 亜麻仁油 1ギル
• オリーブ油 1ギル

ホワイティングと白鉛を，パテに適した粘度になるだけの亜麻仁油で練り，こねる前にオリーブ油を亜麻仁油に加えておく。オリーブ油を用いる目的は，白鉛が硬化するのを防ぐことであり，これによってパテは常に十分柔らかく，よく付着する状態に保たれ，普通の硬質パテに見られるような，硬化してひび割れ，そこから水が侵入するという欠点を防ぐことができる。

リサージュセメント（Litharge cement）

微粉にしたリサージュ（酸化鉛）を亜麻仁油と混合すると，黄色のセメントが得られる。これはしだいに固化して，石のように硬い塊となる。

ベンガラセメント（Red lead cement）

ベンガラ（酸化鉛赤）を亜麻仁油とこねてペースト状にしたもの。金属管の接合部のセメントとして用いられる。

鉛化合物を用いるセメントは，きわめて優秀ではあるが，比重が大きく，価格も高いという欠点がある。多くの用途では，こうした鉛化合物の一部を，より軽い物質で適宜置き換えることができ，その際にはホワイティングや，さらによいのは，焼成石灰を適量の水で消化して得られる粉末を用いる。

代用物質の添加量は非常に幅があり，たとえば，いわゆる「赤鉛油セメント」と称する多くの種類は，実際には赤鉛を約 10％しか含まない。

洗面器用セメント（Cement for wash basins）

• 微粉砕し，ふるい分けしたガラス粉 2部
• リサージュ 2部
• 亜麻仁油ワニス 1部

粉体を少量の油で軽く湿らせ，加熱しながら残りの油を徐々に加える。数日間は洗面器を使用しないこと。ガラス粉，すなわちガラス・ミールは，ガラスを加熱してから冷水中に投じ，割れた破片を粉砕して，水中で攪拌・洗浄し，より細かい粒子を第二の容器へと浮遊させて移すことにより得る。十分に沈降したらこの微粉を集め，非常に細かいふるいを通す。

亜鉛華セメント（Zinc-white cement）

パテやベンガラセメントと同様の方法で作ることもできるが，次の配合によってもつくる。

• マスチック 2部
• ダンマー 4部
• サンダラック 6部
• ベニス・ターペンタイン 8部
• テレピン油 10部
• ベンゾール 12部
• 亜鉛華 14部

樹脂類は粉砕し，ベニス・ターペンタイン，通常のテレピン油およびベンゾールを瓶に入れ，そこへ粉砕した樹脂を加える。よく振り混ぜて，樹脂が溶解するまで放置する。つぎにこの溶液を脱脂綿でろ過し，必要量の亜鉛華とともにすり合わせてセメントとする。必要ならベンジンで希釈する。

マスチックセメント（Mastic cement, mastic または pierres de mastic）

この名称で市販されている塊状物は，像，柱その他の建築装飾物を，屋外に曝しておくための成形に非常に適したものである。比較的安価であるにもかかわらず，技術的用途にもっと広く用いられていないのはむしろ不思議なくらいである。

このセメントを大量に製造するには，適当な粉砕機と練合器が必要である。原料を塵状の粉末にまで細かくすることが，作業成功の絶対条件だからである。通常用いられる原料は，細かい石英砂，微粉砕した石灰質砂，さらに適量のリサージュまたは亜鉛華であり，そこにできるだけ少量の亜麻仁油を加える。

亜麻仁油はリサージュまたは亜鉛華と反応して不溶性の石けんをつくり，他の材料を取り込んで，30〜50時間で砂岩に匹敵する硬さを獲得する塊を形成する。

原料を細かい粉末にした後，混合は水力で回転する樽を用いて行う。樽を四分の三ほどまで充填し，十分に混合されるまで回転させる。その後，粉末状の混合物を鉄板製容器に入れ，亜麻仁油を飽和させるまで加え，直ちに成形する。1〜2日で固化する。

フレンチ・マスチック（French mastic）

• 石英砂 300部
• 粉砕石灰石 100部
• リサージュ 50部
• 亜麻仁油 35部

Paget のマスチック（Paget’s mastic）

• 砂 315部
• ホワイティング 105部
• 白鉛 25部
• 焼成ベンガラ 10部
• 酢酸鉛溶液 45部
• 亜麻仁油 35部

マスチックは，顔料を加えることで着色できる。

防水セメント（Water-proof cement）

A 液

• ゴム 7部
• テレピン油 140部
• 亜麻仁油 40部

B 液

• テレピン油 100部
• 硫酸 3部
• 亜鉛華 10部

A の調製：ゴムをテレピン油とともに瓶に入れる。ゴムは非常によく膨潤するが，完全には溶解しない。ここへ亜麻仁油を加え，全体を煮沸して，体積がおよそ半分になるまで濃縮する。

B の調製：テレピン油に硫酸をかき混ぜて加え，12時間放置する。形成された濃厚な塊状物から硫酸を除くため，これを，あらかじめ亜鉛華を分散させておいた水中でこねる。この操作を経て乾燥させたのち，得られた塊を温めた A 液に溶解する。

別法：

• 亜麻仁油 8部
• リサージュ 12部
• 焼成石灰 88部

亜麻仁油とリサージュを 30分煮沸し，熱いうちに焼成石灰をかき入れる。この混合物は温かいまま用いる。このセメントは，石材の目地充填，陸屋根，貯水槽などにきわめて適している。接着をより良くするには，接合面にあらかじめ亜麻仁油ワニスを塗布しておく。多孔質の石材を防水にするには，セメントを釜で加熱し，作業板で扱いやすい程度まで亜麻仁油を加えたのち，できるだけ高温のまま塗布する。

Serbat のマスチック（Serbat’s mastic）

• 軟マンガン鉱（pyrolusite） 60部
• 硫酸鉛 60部
• 亜麻仁油 10部

材料を十分に乾燥させたのち，まず硫酸鉛と亜麻仁油を混合し，そこへピロルーサイト 20部を加える。よく混練したら，残りのピロルーサイトを少量ずつ連続的に加えながら，絶えずこねる。

Stephenson の油性セメント（Stephenson’s oil cement）

• リサージュ 20部
• 生石灰 10部
• 砂 10部
• 熱した亜麻仁油 3部

ミョウバンセメント（Alum cement）

良質の硬い石けんを雨水で加熱して溶解し，濃厚流動状になったところで希釈し，そこへ沈殿が生じなくなるまで飽和ミョウバン溶液を加える。生成したゼラチン状のアルミニウム石けんの沈殿を布でこし取り，脱水したのち，塩類をできるだけ除くため，雨水を 10〜12回注いで洗う。洗浄後，アルミニウム石けんを乾燥し，細かい粉末にすりつぶす。

セメントとして用いるときは，この粉末の一部を，亜麻仁油ワニスで可塑性の生地状になるまで練り合わせ，目地充填に用いる。

このセメントは防水性があり，高温に耐えるが，絶対の耐火性ではない。色が明るいため，大理石板などの接着にきわめて適している。

ガラス用油性セメント（Oil cement for glass）

• リサージュ 30部
• 焼成石灰 20部
• パイプクレイ 10部
• 亜麻仁油ワニス 6部

蒸気管用無鉛油性セメント（Oil cement free from lead for steam pipes）

• 黒鉛 12部
• 重晶石（heavy spar）16部
• 消石灰 6部
• 煮亜麻仁油 6部

蒸気管用油性セメント（Oil cements for steam pipes）

I.

• リサージュ 25部
• 風化（空気消化）石灰 10部
• 石英砂 10部

これらを亜麻仁油とすばやく混合し，温めた乳鉢で十分練る。管の欠損部は亜麻仁油ワニスで塗り，セメントを温かいうちに塗布し，半固化したところで加熱し，さらに密着させる。

II.

• 黒鉛 60部
• 風化石灰 50部
• 水簸した重晶石 60部
• 亜麻仁油 35部

これらをとろ火で煮ながら絶えずかき混ぜ，温かいうちに用いる。

大理石用油性セメント（Oil cement for marble）

• 水簸したリサージュ 10部
• レンガ粉 100部
• 亜麻仁油 20部

ガラス職人用パテと同様の方法で調製する。着色が必要な場合は，白には亜鉛華，赤にはベンガラ，褐色には軟マンガン鉱などを加える。セメントを塗布する前に，接着する石材の表面を亜麻仁油ワニスで含浸させておく。

磁器用油性セメント（Oil cement for porcelain）

• 白鉛 20部
• 白色パイプクレイ 12部
• 沸騰した亜麻仁油 10部

白鉛とパイプクレイを熱い亜麻仁油にかき入れ，よくこねる。接着後，数週間は静置しておく。

ダイヤモンドセメント（Diamond cement）

• リサージュ 30部
• 風化石灰 10部
• ホワイティング 20部
• 黒鉛 100部
• 亜麻仁油 40部

温かいうちに用いる。金属用セメントとしてきわめて優秀である。

Hager のダイヤモンドセメント（Hager’s diamond cement）

• ホワイティング 16部
• 水簸黒鉛 50部
• リサージュ 16部

これら粉末を，古くて濃い亜麻仁油とともに，可塑性の生地になるまで混練する。

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樹脂系セメント（RESINOUS CEMENTS）

琥珀用樹脂セメント（Resinous cement for amber）

マスチックを亜麻仁油中で溶融することにより得られる。揮発性コパルラッカーも，この目的に有効に用いることができる。

旋盤工用セメント（Cement for turners）

スズ缶にロジン 1ポンドを入れ，火にかけて溶かし，溶融したらピッチ 4オンスを加える。煮立っている間に，冷えた少量を石に落としてみて十分な硬さと思われるまで，レンガ粉を加えていく。冬季には少量の獣脂を加える必要があるかもしれない。

このセメントを用いると，木片をチャックにしっかりと固定でき，冷えると堅く保持される。加工が終わったら，工具で鋭く一打ちすれば取り外せる。作業物に残ったセメントは，ベンジンを繰り返し塗布すれば完全に除去できる。

使用法：チャック面積を覆い，厚さ 1/16インチ程度になる量のセメントを削り取り，小片にして表面に散らす。これに体積の 1/8 だけのガタパーチャを混ぜ，真っ赤にはならない程度に熱した鉄をチャックの上にかざし，混合物とガタパーチャが溶けて液状になるまで加熱する。セメントが均一になるまでかき混ぜ，工作物を押し当て，荷重を載せて密着させたら，20分間そのまま静置する。

以下のセメントは広く用いられており，一般の旋盤工や職人にもきわめて便利である。

ホワイティング 1ポンドを細粉に砕き，赤熱させて全ての水分を追い出す。冷却後，これをあらかじめ溶かし合わせた黒ロジン 1ポンドと蜂ろう 1オンスと混合し，全体が均一な粘度になるまでかき混ぜる。

象牙・骨用セメント（Cement for ivory and bone）

白ろう，ロジンおよびテレピン油を等量ずつ，穏やかな熱で溶かして濃厚流動状の塊をつくる。着色したい場合は，水簸ベンガラ，ウルトラマリン等を加える。

白色エナメル時計文字盤用セメント（Cement for white enameled clock-faces）

• ダンマー樹脂 100部
• コパル 100部
• ベニス・ターペンタイン 110部
• 亜鉛華 60部
• ウルトラマリン 3部

温かいうちに塗布し，冷却硬化後に研磨する。

ガラス用セメント（Cements for glass）

• 漂白シェラック 60部
• テレピン油 10部

注意して加熱溶融する。濃すぎる場合はテレピン油で希釈する。

• シェラック 20部
• エレミ樹脂 5部
• テレピン油 10部

上と同様に調製する。

ガラス同士の接着セメント（Cement for glass upon glass）

• シェラック 10部
• テレピン油 2部
• 微粉砕軽石粉 10部

ガラスと金属用セメント（Cement for glass upon metal）

• ロジン 40部
• ルージュ（研磨用赤酸化鉄）20部
• ろう 10部
• テレピン油 10部

これらを溶かし合わせ，温かいうちに接着面に塗布する。

ガラス上の金属文字用セメント（Cement for metal letters upon glass）

• ロジン 42部
• テレピン油 4部
• 石膏（プラスタ）5部

木材用セメント（Cement for wood）

• シェラック 100部
• 強アルコール 45部

水の影響を受けるために通常の膠付けができない木材の接合に用いる。片方の木片の面にこのセメントを塗り，薄葉紙（ティッシュペーパー）を置き，もう一方の木片にもあらかじめセメントを塗っておいてから圧着する。

ナイフ柄用セメント（Cement for knife handles）

• ロジン 20部
• 硫黄 5部
• 鉄粉 8部

これらを溶かし合わせる。熱い混合物を柄の内部に注ぎ入れ，あらかじめ熱しておいたナイフ刃を差し込む。

石油ランプ用セメント（Cement for petroleum lamps）

ロジン 12部を強アルカリ溶液 16部で煮て，ロジンが完全に溶け，冷却すると粘着性の固体塊になるまで加熱する。これを水 20部で希釈し，石膏 20部を丁寧に練り込む。このセメントは石油に不溶であり，ランプのガラス部と金属部の接着にとくに適している。また石油びんの栓としても良好な材料である。

磁器用セメント（Cement for porcelain）

• ロジン 14部
• エレミ 7部
• シェラック 7部
• マスチック 7部
• 硫黄 42部
• レンガ粉 20部

加熱される磁器用セメント（Cement for porcelain which is to be heated）

大きめの匙で琥珀 10部を注意深く熱し，強い臭気をともなう濃い蒸気が立ちのぼるまで加熱し，よくかき混ぜる。溶けた塊をできるだけ細かく砕き，びんに入れて，二硫化炭素とベンジンの混合液を注ぐ。きわめて揮発性の溶媒が蒸発しないよう，びんは気密に栓をする。粉末が完全に溶解したら，栓を外して小さな刷毛のついた栓と取り換える。このセメントを塗布し，接着させる操作は，できるだけすみやかに行わなければならない。適切に接着した製品では，継ぎ目は綿密な観察によってようやく確認できる程度である。このセメントはきわめて堅牢で，これで修繕したカップや皿，スープ・テリンなどは，数年間ふつうに使用できる。

石油に耐えるセメント（Cement to withstand the action of petroleum）

• シェラック 5部
• テレピン油 1部

これを石油 15部に溶解する。このセメントはかなり弾性がある。

雲母用セメント（Cement for mica）

雲母板を接着するための着色セメントは次のようにして作る。清浄なゼラチンを水に浸し，膨潤したら布ではさんで圧搾し，余分の水を除く。ついでゼラチンを湯煎で溶かし，そこへちょうど流動になる程度にプルーフスピリット（高濃度アルコール）を加える。この溶液 1部ごとに，アラビアゴム ¼オンスと，ベンゾインアルコール 4オンスに溶かしたガムマスチック 1½オンスを，かき混ぜながら加える。できた混合物を瓶に入れ，使用時には瓶を熱湯中に浸して温める。このセメントは冷水に耐える。

角・鯨ひげ・べっ甲用セメント（Cement for horn, whalebone and tortoise shell）

• ガムマスチック 10部
• テレピン油 4部

これらを亜麻仁油 12部に溶解する。温かいうちに用いる。

テラコッタ製品用セメント（Cement for terra-cotta articles）

• ロジン 70部
• ろう 70部
• 硫黄 16部

これらを溶かし合わせ，そこへハンマー・スラグ 8部と石英砂 8部を混ぜ込む。割れ面をテレピン油で濡らし，できるだけすばやくセメントを塗布して圧着する。あらかじめテラコッタを 158〜176°F（約70〜80℃）に温めておくのがよい。接着後，熱したナイフで継ぎ目をならし，柔らかいセメントの上に，非常に細かいテラコッタ粉をリネン袋からふりかけて，製品とまったく同じ色合いに仕上げる。

ガラス用マスチックセメント（Mastic cement for glass）

• ガムマスチック 15部
• 漂白シェラック 10部
• テレピン油 5部

この塊を熱いテレピン油で十分希釈すると，割れたガラスや宝石の接着に優れたセメントとなる。無色であるため，熟練して作業すれば継ぎ目はほとんど見分けがつかない。

同じ色のガラスに宝石を貼り付ける場合には，セメントをスピリッツ（アルコール）に溶かしたアニリン染料で着色し，宝石とガラスに同じ色調を与えるよう注意する。

棒状マスチックセメント（Stick mastic cement）

マスチック 10部とテレピン油 1部を，できるだけ低い温度で溶かし合わせ，適当な型に流し込む。

使用の際は，被修復物の割れ面を強く加熱し，そこにセメント棒をこすりつけて融かしながら塗布し，面同士を押し当てて，セメントが固まるまで圧力をかけつづける。

磁器用硫黄セメント（Sulphur cement for porcelain）

• 白ピッチ 18部
• 硫黄 28部
• 漂白シェラック 4部
• ガムマスチック 8部
• エレミ樹脂 8部
• ガラス粉（glass meal）28部

ガラス粉以外をすべて溶かし合わせ，最後にガラス粉をかき入れる。

木製容器用不溶性セメント（Insoluble cement for wooden vessels）

• ロジン 60部
• アスファルト 20部
• レンガ粉 40部

これらを溶かし合わせた熱い混合物を，目地に流し込む。このセメントは，苛性アルカリ，生石灰，硫酸および塩酸の作用に耐える。

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ゴム系セメント（RUBBER CEMENTS）

ゴム系セメントは非常に有用であるが，その成分が可燃性であるため，調製にあたっては火災に細心の注意を払わねばならない。ベンジン，二硫化炭素，クロロホルムなど，ゴムを溶かすために用いる溶媒はきわめて揮発性が高く，発生した蒸気は空気中に拡散し，光源に近づくと空気全体が一瞬にして火の壁と化すおそれがある。

使用する容器は必ずふたをし，可能であれば屋外に置くべきである。溶解を助けるために加熱が必要な場合は，砂浴または湯煎を用い，決して直火には近づけてはならない。

ガラス用セメント（Cements for glass）

I.

• ゴム 1部
• ガムマスチック 12部
• ダンマー 4部
• クロロホルム 50部
• ベンジン 10部

II.

• ゴム 12部
• クロロホルム 500部
• ガムマスチック 120部

このセメントは即座に付着し，高度の弾性をもつ。温室用ガラス板の接着などに有利に用いることができる。

III.

• ゴム 2部
• ガムマスチック 6部
• クロロホルム 100部

加熱せずに溶解する。このセメントは完全に透明である。非常に短時間で硬化するので，できるだけすばやく塗布しなければならない。

軟質ゴムセメント（Soft rubber cement）

真鍮の鍋で獣脂 10部を溶かし，小片に切ったゴム 150部を少しずつ加え，絶えずかき混ぜながらゴムがすべて溶けるまで加熱する。ゴムが発火した場合にすぐに火を消せるよう，よく合うふたを手元に用意しておくこと。すべて溶解したら，消石灰 10部をかき混ぜる。

このセメントは，硝酸などの腐食性物質を入れたびんの封緘にとりわけ適している。常に粘着性を保つので，繰り返し衝撃を受ける物体の接着にも適する。

硬質ゴムセメント（Hard rubber cement）

• ゴム 150部
• 獣脂 10部
• ベンガラ（赤鉛）10部

上記軟質セメントと同じ方法で調製する。ベンガラの添加により赤色を呈し，短時間で石のように硬い塊に固まる。

弾性セメント（Elastic cement）

• 二硫化炭素 8オンス
• 細切りゴム 1オンス
• ゼラチン 4ドラム
• ガタパーチャ 1オンス

これらの固体を二硫化炭素に溶かす。このセメントは革およびゴムの接着に用いられる。使用に際しては，革の表面を荒らし，薄くセメントを塗って完全に乾かす。その後，接合面両方を温めて合わせ，乾燥させる。

マリン・グルー（Marine glue）

名は「グルー（膠）」であるが，実際には膠ではない。防水性であり，金属，木材，ガラス，石，ボール紙などの接着に用いることができ，船舶のコーキング（目地詰め）にとくに適している。

ゴム 10部を袋に入れ，精製石油 120部を満たした容器中に，袋の半分だけが浸かるように吊るし，温かい場所に 10〜14日置く。つぎに，アスファルト 20部を鉄製釜で溶かし，そこへゴム溶液を細い流れで加える。全体が完全に均一になるまで，絶えずかき混ぜながら加熱する。こうして得られたものを油を塗った金属製の型に流し込むと，割れにくい暗褐色〜黒色の板となる。

使用時には，沸騰水中に置いた釜の中でこれを溶かす。熱伝導が悪く焦げやすいので，このような間接加熱が必要である。溶解したら釜を湯から引き上げ，火の上に移して，必要なら 302°F（約150℃）まで加熱し，より流動性を高める。この際も，焼け付き防止のため絶えずかき混ぜる。

可能であれば，接着する両面は 212°F（約100℃）まで加熱しておくとよい。この場合，ゆっくりセメントを塗ることができる。平滑な面同士を接着する場合，層が薄いほど密着が良い。ただし，カンナ掛けしていない板など粗い面には，やや厚めの層が必要であり，余分のセメントは強い圧力によって押し出される。総じて，マリン・グルーで接合した品物は，セメントが凝固するまで，できるだけ強い圧力をかけておくのがよい。

度重なる実験の結果，このセメントを用いれば，板材から完全に水密な角型水槽を造ることができることが示された。組み立てには，あらかじめこのコンパウンドに浸した木製くぎを用いるべきである。

Jeffrey のマリン・グルー（Jeffrey’s marine glue）

ゴム 1部をベンジンに溶かし，これを 2部のシェラックと加熱しながら混合する。

別法：

• コール・ナフタ 1クォート
• 細切りゴム 2オンス

これらを 10〜12日マセレーション（浸漬）し，のちスパチュラで板上にこすりつけて平滑にする。この溶液 1部に対しシェラック 2部（重量比）を加える。このコンパウンドはおよそ 240°F（約116℃）で溶かして用いる。

湿った壁用マリン・グルー（Marine glue for damp walls）

• ゴム 10部
• ホワイティング 10部
• テレピン油 20部
• 二硫化炭素 10部
• ロジン 5部
• アスファルト 5部

これらを適当な容器に入れて溶かし，温かい場所に置き，頻繁に振り混ぜる。

壁面を削って平滑・清浄にし，湿った部分と，その湿り線より約8インチ高いところまで，幅広の刷毛でこのグルーを塗る。グルーが乾く前に無地紙を貼り付けると，しっかりと密着する。その上には普通の壁紙を糊で貼ることができる。丁寧に施工すれば，壁紙は常に乾燥した状態を保つ。

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ガタパーチャ系セメント（GUTTA-PERCHA CEMENTS）

皮革用セメント（Cement for leather）

• ガタパーチャ 100部
• ピッチまたはアスファルト 100部
• テレピン油 15部

温かいうちに用いる。あらゆる物質の接着に適しているが，とくに革への付着がよい。

ハードラバー櫛用セメント（Cement for hard rubber combs）

A：漂白ガタパーチャを二硫化炭素に溶かし，きわめて濃厚な溶液を作る。
B：硫黄を二硫化炭素に溶解する。

接着は，割れ面に A 溶液を塗って圧着し，乾燥したあと，接着部の上から B 溶液を刷毛で塗ることによって行う。

弾性ガタパーチャセメント（Elastic gutta-percha cement）

ガタパーチャ 10部をベンジン 100部に溶かし，得られた透明溶液を亜麻仁油ワニス 100部を入れた瓶中に注ぎ，よく振って両者を均一にする。このセメントは非常に弾性に富み，とくに靴底の接着に適している。どれほど曲げても割れないほど柔軟である。しっかり付着させるには，接着する革の面を荒らしておくこと。

馬蹄用セメント（Cement for horses’ hoofs）

馬の蹄のひび割れや裂け目を埋めるには，水に対する非常な抵抗力と，同時に弾性と堅さを備えたセメントが必要である。これらの条件をすべて満たす配合として，ガム・アンモニアク 10部と精製ガタパーチャ 20〜25部から成るものがある。ガタパーチャを 194〜212°F（約90〜100℃）まで加熱し，そこへ細粉にしたガム・アンモニアクを加えて，均一な塊になるまで練る。使用時には，セメントを温めて柔らかくし，蹄のひびをよく清掃したのち，加熱したナイフで塗り込む。セメントは室温まで冷えるとすぐに固化し，まもなく釘を打ち込めるほど硬くなる。

陶器用セメント（Cement for crockery）

• ガタパーチャ 1部
• シェラック 1部

両者を土鍋に入れ，この鍋を沸騰水または熱い砂を満たした別の容器の上に乗せて加熱し，溶かし合わせる（外側の容器は火やガス炉で加熱する）。溶融中はよくかき混ぜる。

できたセメントは非常に硬く粘り強く，陶器の修繕にきわめて適する。接着する縁を温め，セメントを塗ってから合わせ，冷えるまで保持する。

皮革用セメント（もう一つの配合）（Cement for leather）

二硫化炭素 10部とテレピン油 1部を混合し，そこへ十分量のガタパーチャを加えて，粘りのある濃厚流動状の塊にする。使用前に，接着面の脂肪を除くことが必要である。そのためには，重炭酸ソーダ，炭酸アンモニウムまたはホウ砂を少量まぶし，布をかぶせてその上に熱したアイロンを短時間置き，アルカリで脂肪を分解させる。その後，両接着面にセメントを塗布し，合わせて圧力をかけ，完全に固着するまで保持する。

ガタパーチャを二硫化炭素にシロップ状の濃度になるまで溶かしたものも，皮革の接着に良いセメントとなる。接着面の孔を埋めるように十分な量のセメントを塗り，その後軽く加熱しながら二面を打ち合わせて叩きしめ，セメントが冷えるまで続ける。

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カゼイン系セメント（CASEINE CEMENTS）

純カゼインの調製（Preparation of pure caseine）

古いチーズに含まれるカゼインも利用できるが，脂肪・塩分・遊離酸といった他の成分は，それから作るセメントの堅牢性に悪影響を及ぼす。そのため，純粋なカゼインを調製する方がよい。これは次の方法で容易に行える。

ミルクを冷たい場所に置き，クリームが生成するたびにこれをすべて掬い取る。クリームを完全に取り除いた脱脂乳を，つぎに暖かい場所に移して凝固させる。カード（凝乳）を加熱したのち，これをろ紙上に移し，残ったカゼインを，流出液が酸の反応を示さなくなるまで雨水で洗う。

脂肪の最後の痕跡を除くには，洗浄したカゼインを布に包み，熱湯で煮沸したあと，吸い取り紙の上に広げて温かい場所で乾燥させる。カゼインは縮んで角質状の塊となる。

十分に乾燥した純カゼインは，長期間保存しても変質しない。セメント調製に適した形で用いるには，相当量の水を注いでしばらく放置するだけでよい。カゼインは石灰と結合して硬く不溶性の塊を形成する。

通常の工業用カゼインは，次のようにして簡単かつ安価に調製できる。脱脂乳を銅製釜で（必要なら蒸気を吹き込んで）122°F（約50℃）まで加温し，そこへ乳 1000クォートごとに，粗塩酸 3クォートを 5〜6倍量の水で希釈したものを加える。凝固後，ホエイ（乳清）を排出し，カードを傾斜した台の上に広げて冷ます。その後，ばらばらにほぐして，散水頭（ローズ）から冷水を注ぐか，樽中で水とともに攪拌して沈降させ，上澄みを捨てる方法で洗浄する。残渣を適度の圧力でしぼり，まだ湿っているうちにカードミルで細かく砕き，袋詰めする。この状態のカゼインはただちに使用しなければならない。さもないとすぐに腐敗して虫に侵される。長期保存が必要な場合は乾燥させる。リネン布の上に薄く広げ，乾燥室に並べて行う。

この方法では，湿潤カゼインとして約 8.5％，乾燥カゼインとして約 3.5％が得られ，ラタリン（lactarine）または工業用カゼインの名で市販される。これは水に不溶なので，溶解させるにはソーダ，ホウ砂，アンモニアなどのアルカリを原料の 10％加える必要がある。水溶性カゼインは市販されることは少なく，通常使用者が自ら調製する。

より純粋な工業用カゼインは，John A. Just の方法によって次のように得られる。104〜131°F（約40〜55℃）に温めた水 115クォートに，かき混ぜながら重炭酸ソーダ 17〜26オンスと，湿潤カゼイン 176ポンド（または乾燥カゼイン 118ポンド）を溶かし，この溶液を加熱した回転金属シリンダー上で乾燥する。シリンダーが一回転するごとに乾燥物をブラシで掻き取り，細かいふるいを通すと，水溶性カゼイン粉末が得られる。

長期保存可能なカゼインセメント（Caseine cement which can be kept for a long time）

カゼイン 200部，焼成石灰 40部，カンフル 1部を，各々別々に粉末にし，これらをよく混合して気密瓶に保存する。使用時には，必要量を取り出して適量の水と練り合わせ，セメントとして直ちに用いる。

ガラス用セメント（Cement for glass）

古い乾燥チーズ 100部，水 50部，消石灰 20部。チーズの外皮を除き，水とともにこすりつぶして，糸を引くような均質な塊にする。ついで石灰粉をすばやくかき混ぜ，ただちに用いる。このセメントはガラス同士だけでなく，金属とガラスの接着にも用いることができる。

金属用セメント（Cement for metals）

• 水簸石英砂 10部
• カゼイン 8部
• 消石灰 10部
• 必要量の水

水を加えてクリーム状のペーストにする。

磁器用セメント（Cement for porcelain）

カゼインは水ガラス（水ガラス溶液）の中に容易に溶解し，このとき磁器用として最良のセメントの一つとなる。調製には，びんの四分の一を新鮮なカゼインで満たし，残りを水ガラス溶液で満たす。頻繁に振り混ぜることによりカゼインを溶かす。

泡石（メシャム）用セメント（Cement for meerschaum）

カゼインを水ガラスに溶かし，そこへ細粉の焼成マグネシアを手早くかき混ぜる。セメントはごく短時間で固まるので，すぐに使用しなければならない。マグネシアのほかに，細粉にした本物のメシャムを加えると，本物のメシャムに非常によく似た塊が得られ，これを用いて模造メシャム品を製造できる。

木材など用セメント（Cement for wood, etc.）

カゼイン 10部とホウ砂 5部をこすり合わせて，濃い乳状の塊にし，膠と同様に用いる。このセメントは，ワインびんのラベル貼りにきわめて有用で，地下室に置いてもカビが生えず，はがれ落ちることもない。

別法：水を沸かしてホウ砂を溶かし，この溶液を新鮮なカゼインに注ぐ。すると，透明で濃厚なペーストが得られ，きわめて高い接着力をもち，腐敗することなくいくらでも長く保存できる。

このセメントを革，紙，リネンまたは木綿布に塗布すると，美しい光沢の膜をつくる。そのため，紙製・革製の装飾品の製造に広く用いられている。

磁器用セメント（別配合）（Cement for porcelain）

カゼイン 10部を水ガラス溶液 60部に溶かす。セメントはすばやく塗布し，接着した品物は空気中で乾燥させる。

水ガラスおよび水ガラス・セメント
(WATER-GLASS AND WATER-GLASS CEMENTS)

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水ガラス（Water-glass）

水ガラス（ソーダ珪酸塩，溶性ガラス）は，市販品ではどろどろした粘稠な液状物として供される。一般には，石英砂 15部，炭酸ソーダ 8部，木炭 1部を融解して製造される。ケイ酸がソーダと結合してケイ酸ナトリウムをつくり，炭酸ガスが遊離するが，木炭の存在により炭酸ガスは一酸化炭素へと還元され，放出が促進される。

水ガラスは水に容易に溶解する。その水溶液は強いアルカリ味をもち，空気中に放置すると，しだいにゼラチン状の塊に変化し，ついには固化する。このため，水ガラスはコルク栓で気密に密栓した瓶に保存しなければならない。ガラス栓は全く役に立たない。あまりに強固に瓶に固着してしまい，開けようとすると，瓶の首が折れてしまうからである。

水ガラスをセメントや焼成石灰と組み合わせると，生成物は非常に短時間で石のように硬い塊となり，一般に化学的作用にもよく抵抗する。

水ガラス単独では，ガラスとガラスの接着にしか適さないが，他の物質と併用することで，非常に耐久性が高く堅固なセメントを与える。

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割れたびん用セメント（Cement for cracked bottles）

びんに気密に合うコルク栓を選び，軽く口に載せた状態で，びんを少しずつ加熱し，少なくとも 212°F（約100℃）まで温度を上げる。その後コルクをしっかり押し込み，割れ目に濃厚な水ガラス溶液を塗る。冷却時に，びん内の空気は強く収縮し，外気圧が水ガラスを大きな力で割れ目の中に押し込み，これを完全に閉じる。その結果，割れ目は見分けがつかないほどになる。

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ガラスおよび磁器用セメント（Cement for glass and porcelain）

• 水簸したガラス粉 10部
• 粉砕した蛍石（フルオルスパー）20部
• 水ガラス溶液 60部

これらをすばやくかき混ぜて均一なペーストとし，直ちに塗布する。数日で非常に硬くなり，接着した器物は加熱しても危険なく使用できる。

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水力工事用セメント（Cement for hydraulic works）

• 微粉砕したセメント
• 水ガラス溶液

両者をすばやく混合する。

このセメントはきわめて速やかに硬化するので，新しく調製したものを直ちに使う必要がある。水中でも硬化するので，水力工事用としてきわめて優れている。セメントを塗布する前に，石材表面はあらかじめ水ガラス溶液で被覆しておく。

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金属接合用セメント（Cement for uniting metals）

強力で早く硬化するセメントは，ボーメ 33度（33°Bé）のソーダガラス（=水ガラス）溶液に，最も細かいホワイティングを加えて可塑性の生地に練り上げることで得られる。この生地は任意の色に着色することが容易である。

• 硫化アンチモンをふるい通ししたものを加えると黒色のセメントとなり，研磨すると金属光沢を得る。
• 鉄粉を加えると灰黒色となる。
• 亜鉛粉を加えると緑色になるが，研磨後は金属亜鉛のような外観となり，亜鉛製装飾部品などの恒久的な修理に用いることができる。
• 炭酸銅は明るい緑色を与える。

その他，暗緑色には酸化クロム，青色にはコバルトブルー，橙色にはベンガラ（酸化鉛赤），緋色にはバーミリオン，紫色にはカルミンなど，さまざまな顔料を加えることができる。

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赤熱にさらされる管継ぎ手の締め付け用セメント

(Cement for tightening joints of pipes exposed to a red heat)

• 軟マンガン鉱（pyrolusite）80部
• 亜鉛華 100部
• 水ガラス 20部

このセメントはあまり高くない温度で融け，ガラス状の塊となって強固かつ密に付着する。

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大理石およびアラバスター用セメント

(Cement for marble and alabaster)

次の配合で接着した品物では，継ぎ目を見つけることが困難であり，接着部は母材そのものよりずっと強固である。

• ポルトランドセメント 12部
• 消石灰 6部
• 細砂 6部
• 珪藻土 1部

これらを，濃厚ペーストになるだけの水ガラスと混ぜる。被接着物をあらかじめ加熱する必要はない。24時間で硬化する。

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グリセリンおよびグリセリン・セメント

(GLYCERINE AND GLYCERINE CEMENTS)

市販グリセリンは，黄みがかった，あるいはほとんど無色の，種々の粘度をもつ液体で，非常に強い甘味を有する。これを酸化鉛と結合させ，加熱・突き固めにより十分に練り合わせると，きわめて強固で耐久性の高いセメントが得られる。本来広く普及すべきものであるが，これまでのところ，あまり利用されていない。

セメント製造に純粋で無臭のグリセリンを用いる必要はなく，より安価な黄色の粗製品で十分である。最も重要なのは，グリセリンが高度に濃縮されていることである。そうでないと，これで調製したセメントは硬化が非常に遅く，しかも十分な硬度と堅牢性を持たない。

また，使用する酸化鉛が無水であることも特に重要である。そのためには，酸化鉛を十分に加熱し，まだ熱いうちにグリセリンと混合する。こうして作ったセメントは非常に速く固まり，多用途に使用できる。水中構造物の石材を迅速に接合するのに，非常に優れた材料である。

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グリセリン・リサージュセメント

(Glycerine and litharge cement)

水簸したリサージュ（酸化鉛）をグリセリンで湿らせ，薄い均一ペーストとなるまで練る。このセメントは，蒸気管の継ぎ目，木材，ガラス，磁器，さらにはガラスと金属の接合などに適する。1/4〜3/4時間で非常に硬い塊に固まる。セメントを塗布する前に，被接着面は純グリセリンで下塗りしておく。

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石灰セメント（LIME CEMENTS）

ここで用いられるのは生石灰，消石灰，チョークである。石灰石を焼いて得られる生石灰は，脂肪と徐々に反応して，水に不溶の石灰石けんを形成する。水と結合した石灰から成る消石灰も，同様の作用を示す。

セメント調製のためには，石灰を鉢に入れ，吸収し得るだけの水を注いで消化させる。良質の石灰は，技術的には「脂石灰（fat lime）」と呼ばれ，水と激しく結合して多量の熱を発し，大きく膨張して，軽い白色粉末に崩壊する。

生石灰を空気中に放置し，水分と炭酸ガスを吸収して粉末状になったものは「風化石灰（air-slaked lime）」と呼ばれる。

一般に，生石灰を用いて調製したセメントは，風化石灰を用いたものよりも速く固化する。

チョークは炭酸カルシウムから成り，微小動物の殻が集積したものである。容易に粉砕・水簸でき，水簸したものは「ホワイティング」として知られる。完全に白色のセメントを作るには，純白の石灰またはチョークを用いることが絶対に必要である。黄色または赤みを帯びた石灰には酸化鉄が含まれており，同じ色調のセメントしか得られない。

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ガラス用セメント（Cement for glass）

• リサージュ 30部
• 生石灰 20部
• 亜麻仁油ワニス 5部

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大工用セメント（Cement for joiners）

割れ目や穴の充填用セメントは，次の配合で得られる。

• 消石灰 50部
• 小麦粉 100部
• 亜麻仁油ワニス 15部

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ひび割れた粘土るつぼおよび磁器用セメント

(Cement for cracked clay crucibles and porcelain)

• 消石灰 10部
• ホウ砂 10部
• リサージュ 5部

これらを，固いペーストになるだけの水と混ぜる。るつぼを加熱したのち，ひびにこの混合物を塗布して乾かすと，割れ目は非常に強固に結合され，その後るつぼを地面に叩きつけても，通常，セメント部以外の場所で破損する。

このセメントは，強熱に耐える磁器にも使用できる。

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石灰・膠セメント（Lime and glue cement）

風化石灰を熱い膠液にかき入れる。このセメントは，金属とガラスの接着にとりわけ適している。黄色がかった褐色の，非常に硬い塊となる。

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石膏セメント（GYPSUM CEMENTS）

硫酸カルシウムと水の結合物は，自然界で透明な柱状結晶「セレナイト（selenite）」として，また，不透明〜半透明の塊状物として産し，後者は「アラバスター（alabaster）」および「石膏（gypsum）」と呼ばれる。

これらを粉砕し，およそ 302°F（約150℃）に加熱すると，水を失って無水石膏となる。これは「プラスタ・オブ・パリス（plaster of Paris）」と呼ばれ，水と混合すると再び水和硫酸カルシウムとなり，元の石膏にほぼ匹敵する硬さをもつ塊をつくる。粉末を水でクリーム状にして型に流し込むと，無水硫酸カルシウムの微粒子は水と結合して元の石膏を再生し，この結合過程に伴うわずかな膨張によって，石膏は型の微細な線にまでしっかりと入り込む。

普通の水の代わりにミョウバン水溶液を用いると，硬化にかなり時間はかかるが，はるかに硬い石膏が得られ，よく磨くことができる。

セメントの調製には，真っ白なプラスタ・オブ・パリスのみを用いるべきである。灰色の品は接着力が乏しい。

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石膏像用セメント（Cement for plaster of Paris statues）

石膏像を修理し，破断面を識別できないようにするには，次のようにする。

刷毛で水を塗って割れ面を湿らせ，もはや吸水せず常に湿った状態になるまで繰り返す。プラスタ・オブ・パリスを水で薄いクリーム状に混ぜ，かき混ぜつづけて，最初に感じられる発熱が消えるまで続ける。こうすることで，石膏が一体の硬い塊に変わるのを防ぐ。破断面の一方にこの石膏を薄く塗り，他方の面を押し付けて石膏が固まるまで保持する。乾燥後，余分な石膏を丹念に削り取る。

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ガラスおよび磁器用セメント（Cement for glass and porcelain）

• プラスタ・オブ・パリス 50部
• 生石灰 10部
• 卵白 20部

これらをすばやく混ぜ，直ちに用いる。このセメントは非常に速く固まる。

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鉄および石材用セメント（Cement for iron and stone）

石材に鉄柵を固定するための，有用なセメントは次の配合で得られる。

• プラスタ・オブ・パリス 30部
• 鉄粉 10部
• 酢 20部

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磁器用セメント（Cements for porcelain）

I. プラスタ・オブ・パリスを飽和ミョウバン溶液と混ぜてクリーム状にする。割れ面を湿らせてから，セメントを薄く塗り，両面を押し合わせ，針金またはひもをきつく巻き付けて固定し，数週間静置する。セメントは石のように硬い塊となる。

II. プラスタ・オブ・パリスを濃厚で透明なアラビアゴム溶液と混ぜ，すぐに接着に用いる。このセメントは非常に強く付着するが，この方法で修理した磁器は液体を入れる容器としては使用できない。

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万能石膏セメント（Universal plaster of Paris cement）

• プラスタ・オブ・パリス 21部
• 鉄粉 3部
• 水 10部
• 卵白 4部

このセメントは，金属とガラス，金属と石などの接着に適している。

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鉄セメント（IRON CEMENTS）

耐熱セメント（Heat-resisting cement）

• 粘土 10部
• 鉄粉 5部
• 酢 2部
• 水 3部

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耐水・耐蒸気セメント（Water and steam-proof cement）

• 鉄粉 100部
• サラ・アンモニア（塩化アンモニウム）2部
• 水 10部

このセメントは数日のうちに激しく錆びて，非常に堅固な塊に変化し，水蒸気および水に完全に不透過となる。

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鉄用セメント（Cement for iron）

• 練鉄くず 65部
• サラ・アンモニア 2.5部
• 硫黄華 1.5部

上記に対し，希硫酸 1部を，ペースト状になるだけの水で希釈して加える。このセメントは 2〜3日で固まり，接着される鉄部分と共に錆びて，非常に耐久性の高い塊となる。

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鉄管用耐火セメント（Fire-proof cement for iron pipes）

• 練鉄くず 45部
• 粘土 20部
• 耐火粘土 15部
• 食塩水 8部

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高温に耐えるセメント（Cements resisting high temperatures）

• 鉄粉 20部
• 粘土粉 45部
• ホウ砂 5部
• 食塩 5部
• 軟マンガン鉱（pyrolusite）10部

ホウ砂と食塩を水に溶かし，そこへ粘土粉，軟マンガン鉱，鉄粉をすばやく加えて混合する。直ちに塗布する。白熱状態にさらすと，きわめて密着したガラス質の塊に硬化する。

• 軟マンガン鉱 52部
• 亜鉛華 25部
• ホウ砂 5部

これらを水ガラス溶液でペースト状に混ぜ，すぐに用いる。このセメントは徐々に乾燥させる必要がある。最高温度にも耐える。

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鋳物欠陥補修用セメント

(Cement for filling in defects in castings)

錆のない鉄粉 100部を十分な水で濃厚なペーストに練り，これをひび，割れなどに押し込む。鉄粉が十分に錆びるまでは固化しない。材料に付着した油脂を除くためには，混合前に液体アンモニアで洗浄する。

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ひび割れたストーブプレート用セメント等

(Cement for cracked stove plates, etc.)

• 鉄粉 20部
• 鉄スケール 12部
• プラスタ・オブ・パリス 30部
• 食塩 10部

これらを血液で固いペーストになるまでこね，すぐに用いる。血液の代わりに水ガラスも使用でき，強熱時に臭気がないという利点がある（血液セメントは強熱で不快な臭いを発する）。

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鉄製水槽用セメント（Cement for iron water tanks）

鉄粉を酢でこねてペーストにする。混合物が褐色になるまで放置し，その後ノミを用いて継ぎ目に押し込む。

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ひび割れた鉄鍋用セメント（Cement for cracked iron pots）

• 鉄粉 10部
• 粘土 60部

これらを亜麻仁油で固いペーストにこねる。適用前に少量の亜麻仁油をさらに加え，ゆっくり乾燥させる。数週間で十分な硬さとなり，鍋を安全に使用できる。

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ストーブ用黒色セメント（Black cement for stoves）

• 鉄粉 10部
• 砂 12部
• 骨炭 10部
• 消石灰 12部
• 膠水 5部

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鉄製ストーブ用セメント（Cements for iron stoves）

• 粘土 4〜5部
• 錆のない鉄粉 2部
• 軟マンガン鉱 1部
• 食塩 1/2部
• ホウ砂 1/2部

これらを可能な限り細かく粉砕し，よく混合してから水でペースト状にする。すばやく塗布し，ゆっくり乾燥させる。このセメントは白熱にも耐え，沸騰水にも侵されない。

• 粉砕した軟マンガン鉱 1部
• 亜鉛華 1部

これらを水ガラス溶液とすばやく混合して可塑性の塊にし，直ちに用いる。抵抗力は第1種セメントに劣らないとされるが，実験では第1種の方が優れていることが示されている。

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化学器具用セメント

(CEMENTS FOR CHEMICAL APPARATUS)

この用途に用いるセメントには，ひとつの配合で同時に備えるのが難しい，多くの性質が要求される。すなわち，気密であり，各種の蒸気や酸性液に耐えることが必要である。化学薬品に対する耐性という点では，カウチュク（天然ゴム）に勝るものはないが，残念ながら，高温にさらされない装置のシールにしか使用できない。

化学実験室では，アーモンドのふすまを単独で，あるいは水で練ってペースト状にしたものがよく用いられる。また，ライ麦または小麦のふすまに少量の小麦粉と水を混ぜたものも使われる。これらはガラス製蒸留装置のセメントとしては非常に適しているが，塩素ガスや硝酸蒸気には強く侵される。

フッ化水素酸の発生に用いる小型装置には，プラスタ・オブ・パリスを少量の水で練ったものがセメントとして使える。継ぎ目を完全に気密にするには，上から紙を1枚貼っておく。このセメントは，フッ化水素酸の作用には長く耐えられないが，酸発生中の比較的短時間，たとえば化学分析時など，作業者を保護するには通常十分である。

86〜104°F（約30〜40℃）を超えない温度にさらされる化学器具を接合するには，パラフィンが非常に良好である。それは最も強力な酸およびアルカリに対しても耐性をもつからである。

以下に，実際に信頼性が証明されている数種のセメント処方を示す。

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亜麻仁油・粘土セメント（Linseed oil and clay cement）

乾燥した粘土 10部を亜麻仁油 1部とこねて均一な塊にする。このセメントは，水銀の沸点までの加熱に耐える。

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亜麻仁油・亜鉛・マンガンセメント

(Linseed oil, zinc and manganese cement)

• 軟マンガン鉱 10部
• 亜鉛華 20部
• 粘土 40部

これらを，煮亜麻仁油（7部を超えない範囲）で可塑性の塊になるまでこねる。このセメントは，前記のものよりいくぶん高い温度まで耐える。

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非常に高温に耐えるセメント

(Cements resisting very high temperatures)

I.

• 粘土 100部
• 粉砕ガラス 2部

高温にさらされるとガラスが溶融し，粘土をスラグ化して硬い塊をつくる。同様の効果は，粘土に少量のソーダやホウ砂を加えることでも得られる。次の配合のように，チョークとホウ酸を添加しても優れた結果が得られる。

II.

• 粘土 100部
• チョーク 2部
• ホウ酸 3部

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耐酸セメント（Cement resisting acids）

ゴムを亜麻仁油の倍量といっしょに溶融し，そこへ十分量のボレー（赤土）を練り込んでペースト状にする。このセメントは硝酸および塩酸の作用に耐え，これらを入れたびんの封緘に有利に用いることができる。硬化が非常にゆっくりなので，びんから容易にはがして再使用することもできる。

空気に触れると速く固まるセメントが必要な場合は，重量で数パーセントのベンガラまたはリサージュを加える。

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化学器具用ゴムセメント

(Rubber cement for chemical apparatus)

ゴム 8部を小片に切り，あらかじめよく加熱しておいた獣脂 2部と亜麻仁油 16部から成る混合物の中に，少しずつ投入する。激しくかき混ぜて各成分を完全に混和させたのち，白色ボレー（白色粘土）3部を加える。

このセメントは高温には耐えないが，酸性蒸気に対する抵抗力は非常に大きい。

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Scheibler の化学器具用セメント

(Scheibler’s cement for chemical apparatus)

ろう 1部とシェラック 3部を溶かし合わせ，そこへできるだけ小さく刻んだガタパーチャ 2部を練り込む。このセメントは，相当高い温度でも，実際には溶融することなく耐える。

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特殊用途向けセメント

(CEMENTS FOR SPECIAL PURPOSES)

金属文字をガラス・大理石・木材などに付けるためのセメント

(Cement for attaching metal letters to glass, marble, wood, etc.)

膠 5部を，コパルワニス 15部，煮亜麻仁油 5部，粗テレピン油 3部，精製テレピン油 2部の混合物中で湯煎溶解し，そこへ消石灰 10部を加える。

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鉄管継ぎ手用セメント（Cement for joints of iron pipes）

鉄くずを粗く砕いたもの 5ポンド，サラ・アンモニア粉末 2オンス，硫黄 1オンスを，ペースト状になるだけの水でこねる。この配合は急速に硬化するが，時間をかけられる場合，硫黄を入れない方がより強固に固まる。調合後すぐに用い，継ぎ目にしっかりと突き込む。

別の処方：

サラ・アンモニア 2オンス，昇華硫黄 1オンス，鋳鉄の切りくずまたは細かい削りくず 1ポンドを乳鉢で混ぜ，乾燥状態で保存する。使用時には，この粉末 1に対して 20倍量の清浄な鉄の削りくずまたは切りくずを加え，乳鉢で全体をすり合わせる。その後，適度な粘度になるまで水を加え，継ぎ目に塗布する。しばらくすると金属と同じくらい硬く強固になる。

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蒸気ボイラー用セメント（Steam boiler cement）

• 細粉リサージュ 10部
• 細砂 1部
• 風化石灰 1部

これらは劣化せずに長期保存できる。使用時には，一部を取り出して亜麻仁油，できれば煮亜麻仁油でペーストに練る。この状態ではすぐに硬くなるので，迅速に塗布しなければならない。

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ゴム用セメント（Cement for rubber）

粉末シェラックを，その 10倍量の強アンモニア水に浸して軟化させると，透明な塊が得られる。これは少し置いておくと，湯煎を使わなくても流動性を帯びてくる。3〜4週間もすると完全に液状となり，これを塗布するとゴムを軟化させる。やがてアンモニアが揮発すると，セメントは再び硬くなり，気体にも液体にも不透過となる。板ゴムやゴム成形品を金属・ガラスその他の平滑面に接着するのに，非常に推奨される。

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タイヤ用セメント（Cement for tires）

• にかわ（イシングラス）1オンス
• ガタパーチャ 1オンス
• ゴム 2オンス
• 二硫化炭素 8液量オンス

混合して溶解する。

• シェラック 4オンス
• ガタパーチャ 4オンス
• ベンガラ（酸化鉛赤）1/2オンス
• 硫黄 1/2オンス

シェラックとガタパーチャを溶かし，そこへあらかじめ溶かしたベンガラと硫黄を絶えずかき混ぜながら加える。温かいうちに用いる。

• 粗ゴム 1オンス
• 二硫化炭素 8オンス

24時間マセレーション（浸漬）したのち，次の溶液を加える。

• ロジン 2オンス
• 蜂ろう 1/2オンス
• 二硫化炭素 8オンス

• ゴム 20部
• ロジン 10部
• ベネチアンレッド 10部
• 獣脂 5部

ゴムを火の上で溶かし，ロジンと獣脂を加え，最後にベネチアンレッドを加える。

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蒸気管等用セメント（Cement for steam pipes, etc.）

蒸気管の小さな漏れ，たとえば鋳物の砂吹き穴などを，部材を取り外さずに充填するための，特に有用な性質を備えたセメントは，次の配合である。

• パリスホワイト 5ポンド
• 黄土 5ポンド
• リサージュ 10ポンド
• ベンガラ 5ポンド
• 黒色酸化マンガン 4ポンド

これらを十分に混合し，少量の石綿と煮亜麻仁油でペースト状に練る。このコンポジションは 2〜5時間で硬化し，その後の膨張収縮もごく小さいため，後になって再び漏れを生じることがないという利点がある。また，手の届きにくい箇所での有効性も特に重要である。

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大理石用セメント（Cement for marble）

• ポルトランドセメント 12部
• 消石灰 6部
• 白色ホワイティング 6部
• 珪藻土 1部

これらを水ガラスとともに濃いバター状になるまでかき混ぜる。大理石およびアラバスターにとって非常に優れたセメントである。被接着物を加熱する必要はない。24時間後には破断部が堅固となり，継ぎ目はほとんど分からなくなる。

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木材・ガラス等を金属に付けるためのセメント

(Cement for attaching wood, glass, etc., to metal)

• 酢酸鉛 23重量部
• ミョウバン 23部
• アラビアゴム 38部
• 小麦粉 250部

酢酸鉛とミョウバンを少量の水に溶かし，別にアラビアゴムを多めの熱湯に溶かす。小麦粉 250部を 1/2ポンドとすると，必要な水量は約 1パイントとなる。アラビアゴムが溶けたら，小麦粉を加え，鍋を火にかけて木べらでよくかき混ぜ，そこへ酢酸鉛とミョウバンの溶液を加える。だまができないようにかき混ぜ続け，沸騰させないように注意しながら火から下ろす。このセメントは冷たい状態で使用し，剥離することがない。木材，ガラス，ボール紙などを金属に接着するのに非常に有用であり，きわめて強力である。

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ブラシ職人用セメント（Brushmakers’ cement）

• ロジン 5ポンド
• ロジン油またはスピリット 1クォート

ロジンを細かく砕いて鍋に入れ，溶かしてから他の成分を加え，混ざってシロップ状になるまでかき混ぜ，缶に流し出す。これは，ブラシの柄に毛を固定するためや，サッシ工具などの糸巻き固着にも用いられる。

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電気器具用セメント（Cement for electrical apparatus）

• 蜂ろう 1ポンド
• ロジン 5ポンド
• 赤土（レッドオーカー）1ポンド
• プラスタ・オブ・パリス 大さじ2

これらを混合すると，電気器具に適した優秀なコンポジションができる。

より安価な配合として，ボルタイク電池板を木槽に固定するためのセメントは，プラスタ・オブ・パリス 6ポンドと亜麻仁油 1/4パイントから作る。赤土とプラスタ・オブ・パリスはよく乾燥させ，他の成分が溶融状態にあるときに加える。

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宝飾職人用セメント（Jewelers’ cement）

魚膠 25部を少量の強スピリッツ・オブ・ワインで湯煎溶解し，そこへガム・アンモニアク 2部を加える。別にマスチック 1部をスピリッツ・オブ・ワイン 5部に溶かし，両溶液を混合して，気密びんに保存する。

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アメリカ製宝飾用セメント（American cement for jewelers）

イシングラス 4オンスを水 2ポンドに 24時間浸し，その後湯煎で濃縮し，得られた 1ポンドに精留スピリッツ・オブ・ワイン 1ポンドを加えてろ過する。つぎに，マスチック 2オンスとガム・アンモニアク 1オンスを，精留スピリット 16オンスに溶かした溶液を混合する。

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セルロイド用セメント（Cement for celluloid）

• シェラック 2オンス
• 樟脳スピリット 2オンス
• 90％アルコール 6〜8オンス

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ストラテナ（Stratena）

よく知られた家庭用セメント「ストラテナ」は，次のような配合で作られると言われる。

• 白膠（ホワイトグルー）12部を酢酸 16部に溶かし，
• これを，ゼラチン 2部を水 16部に溶かした溶液に加える。

混合後，シェラックワニス 2部を加える。

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布用セメント（Cement for cloth）

• ガタパーチャ 16部
• ゴム 4部
• ピッチ 2部
• シェラック 1部
• 亜麻仁油 2パイント

これらを加熱して溶かし，絶えずかき混ぜる。

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セメントの使用法（HOW TO USE CEMENTS.）

セメントの良否と同じくらい、どのようにセメントを使うかという点が結果を左右するのは疑いない。いかに優れたセメントであっても、誤った方法で用いれば全く役に立たない。これまでに述べてきた数々のセメントは、正しく調製し正しく用いれば、あらゆる合理的要求を満たすものである。良質の普通の膠であれば、二枚の木片を接着した際、膠の層から剥がれるより先に木の繊維同士が裂けるほど強固に接合できる。二枚のガラスも、接合線以外の場所で破断するように接着できる。ガラスと金属、金属と金属、石と石も、それぞれ非常に強く接着され、出来上がった全体の中で、継ぎ目が最も弱い部分になることはない。このような結果を得るためには、どのような規則を守るべきであろうか。

第一に注意すべき点は、セメントそのものを、接合すべき表面と密接に接触させることである。膠を用いる場合、接着面は、溶けた膠が十分な付着を生む前に冷え固まってしまわない程度に、十分温めておかなければならない。これは、樹脂やシェラックなどの混合物のように、溶融状態で用いるセメントについては、なおさら当てはまる。これらの物質は、接着対象がそのセメントの融点付近、あるいはほぼ同程度の温度まで加熱されていない限り、いかなる物体にも付着しない。

この事実は、封蝋が用いられていた古い時代の印章使用者にはよく知られていた。印章を続けざまに用いると、印章自体が熱くなり、その状態で封蝋に押し付けると、封蝋は印章に非常に強く付着してしまい、かえって厄介であった。つまり、封蝋は、印章との接触面で剥がれるより、封蝋自身の内部で裂ける方を選ぶため、しばしば印影が壊れてしまったのである。

封蝋や、いわゆる「電気セメント」と呼ばれる通常のセメントは、金属とガラスや石との接合には非常に良い材料である。ただし、接合する物体をセメントが融けるくらい十分に加熱した場合に限られる。冷たい物体にセメントを塗っても、まったく付着しない。この事実は、陶器修理用セメントを売り歩く行商人にはよく知られている。彼らは、デルフト焼きの二片を、シェラックが融ける程度に熱し、ごく少量の樹脂を塗って接合することで、接合線以外の箇所でしか割れないことを実演する。人々はその様子を何度も目にし、多量のセメントを買い求めるが、実際には十人中九人にとって、そのセメントは無用の長物となる。単に、正しい使い方を知らないからである。繊細なガラス器や磁器を、十分な温度まで熱するのを恐れ、さらに材料を塗りすぎる傾向があるため、結果は失敗に終わる。

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二つの表面の接合を妨げる最大の障害は、空気と汚れである。空気は至るところに存在し、汚れは偶然あるいは不注意に由来する。あらゆる表面は、薄い「付着空気層」に覆われており、これを取り除くのは難しい。この層は、一見信じ難いかもしれないが、物体のすぐ外側に存在する空気と、わずか数ミリ離れた位置にある空気とで、その状態が異なっている。

この付着空気層の存在は、電鋳操作に通暁した人々にはよく知られている。また、高度に研磨された金属が、水に浸しても濡れない現象としても観察される。この付着空気層を追い出さない限り、セメントは接着面と直接接触できず、したがって付着することはない。

この空気を追い出す最も有効な手段は熱である。約203°F（約95℃）より少し高い温度まで温めた金属は、水に浸したとたん、瞬時に完全に濡れる。このため、溶融状態で用いるセメントの場合、セメントと接着面とを密着させるには熱が最も有効である。

もう一つ重要な点は、セメントをできるだけ少量用いることである。二つの表面の間にセメントが厚く入り込むと、接合強度の大部分をセメント自体の強度に依存することになり、被接着面との付着力には依存しなくなる。一般に、セメント自体は比較的脆い。

圧着によって継ぎ目から押し出された余分なセメントは、まだ溶融または液状のうちに取り除くべきである。通常は布などで拭き取ればよいが、固化してからでは、ある程度の力を加えなければならず、その際に継ぎ目を破壊してしまうことが少なくない。

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油性セメントは、一般に固化が遅いが、その代わり防水性という利点を持つ。油性セメントで接着する場合には、接着面をあらかじめ亜麻仁油、できれば煮亜麻仁油で下塗りしておく。一方、樹脂系セメントを用いる場合には、テレピン油、スピリッツ・オブ・ワイン（アルコール）、その他、セメントの主要成分である樹脂をよく溶解する液体を、接着面に塗布する。

表面の油脂や汚れを除くには、部品を強い灰汁（アルカリ溶液）に浸し、その後、清浄な水で洗い流す。このとき、被接着面を素手で触れないようにするのが望ましい。苛性液に浸せない絵付け磁器などの場合には、炭素二硫化物を刷毛で数回塗布して脱脂することがすすめられる。

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ペーストおよび粘液質
(PASTES AND MUCILAGES)

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ペーストの調製（Preparation of paste）

通常のペースト（糊）は、小麦粉またはでんぷんから調製される。したがって、用いる原料に応じて、でんぷんペーストと小麦粉ペーストに区別される。

でんぷんは、植物のある器官にとって不可欠な成分であり、植物の栄養に重要な役割を果たす。主にジャガイモ、トウモロコシおよび穀類から製造される。顕微鏡で観察すると、小さな粒子から成り、その内部は、幾層もの層が互いの上に重なっているのが見られる。

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でんぷんペースト（Starch paste）

でんぷんを水で薄い糊状にかき混ぜ、徐々に加熱すると、140〜158°F（約60〜70℃）の温度範囲で特有の変化が生じる。すなわち、薄い乳白色の液体が透明になり、オパール状の光沢を帯び、同時に濃厚な流体となる。要するに、でんぷんがペースト（糊）に変わるのである。

この過程では、でんぷん粒の層が、ちょうど蕾（つぼみ）が開くような様子でほぐれ、その際に水を吸収して、いわゆるペーストと呼ばれる特有の塊が形成される。ペーストが真の溶液ではないことは、濾過を試みれば容易にわかる。でんぷんペーストをろ紙で濾すと水だけがろ紙を通り、でんぷんはろ紙上に残って、やがて角質状の塊に乾燥するからである。

ペーストはそのまま放置すると、とくに暑い季節にはすぐ腐敗する。乳酸・酪酸・酢酸などが生成して酸敗し、接着力を失ってしまう。

ペーストの調製にあたっては、つぎの規則をとくに守らなければならない。

1. でんぷんを水中で絶えずかき混ぜて分散させ、均一でやや薄い液状とする。
2. その後、沸騰水を少量ずつ加えながら、常にかき混ぜる。

でんぷんがペーストに転化したことは、全体が濃くなり、オパール状の濁りが現れることでわかる。この段階では、望む濃度のペーストにするために必要な水を加えるだけでよい。

白い塊が見られる場合は、でんぷんが十分に水と混ざらず、ある部分が乾いたまま残ったことを示す。こうした塊を含むペーストは、均一に塗ることができず、そのうえ接着力も劣る。この欠点を是正するには、ペーストをかなり多量の水で薄め、常にかき混ぜながら煮沸して、全体が完全に均一になるまで続けるほかない。

正しい方法で作られたでんぷんペーストは高い接着力を持ち、薄く塗布するとほとんど無色の皮膜として乾燥する。純粋なでんぷんペーストは多くの用途に用いられる。紙や壁紙などを貼るだけでなく、ペーパームスリンやリネンなどの布地に糊付けして、光沢・腰付けを与え、場合によっては重量を増すためにも用いられる。リネンの重量を増す目的で、しばしば白鉛や重晶石（ヘヴィスパー）がでんぷんに混合される。

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小麦粉ペースト（Flour paste）

小麦粉の主成分は、でんぷんのほかにグルテンである。これは、小麦粉をリンネル袋に入れ、水中でこねて、水がでんぷん粒で濁らなくなるまで続けることにより、純粋な状態で得られる。袋に残るグルテンは淡褐色で非常に粘り強い塊であり、指の間で糸を引く。化学的性質の点ではアルブミンやカゼインにきわめて近い。グルテンは、これらの物質と同様に、石灰と結合して徐々に固化する性質を持つため、セメントの調製にも利用できる。また、アルブミンやカゼインと同じく、湿った状態で空気にさらすと容易に腐敗し、分解に際して非常に不快な臭気を放つ物質を生成する。

小麦粉ペーストは、でんぷんペーストとまったく同じ方法で調製される。ただし、でんぷんペーストが白色であるのに対し、小麦粉ペーストは最良の小麦粉から作っても常に黄褐色を帯びる。接着力という点では、でんぷんペーストより優れるが、保存性は劣る。

ペーストの腐敗を防ぐ方法は多い。一度乾燥し、そのまま乾いた状態で保たれるペーストは腐敗の心配がない。しかし、たとえば完全に乾燥していない壁に貼った壁紙のように、湿りと乾燥を交互に繰り返す場合には、腐敗は避けられず、壁紙に斑点ができたり、壁からはがれ落ちたりする。

でんぷんペーストでも小麦粉ペーストでも、乾燥を防いで保存するなら、少量の石炭酸（カルボール酸）を添加することで、長期間変質を防ぐことができる。

ただし、壁紙貼り用には、一般に石炭酸よりもミョウバンの添加の方が適している。

壁紙を貼る際、ふつうは最初に壁を膠水でシーリング（下塗り）する。ミョウバンが膠と接触すると、不溶性で革状の化合物をつくり、これは腐敗を防ぐだけでなく、接着力において普通のペーストをはるかに凌ぐ。そのため、下塗りした壁から紙を剥がそうとすると、小片に引きちぎり、削り取るほかない。しかし、下塗りをしていない壁に貼った紙は、大きな片のまま容易に剥がれてしまう。

もっとも、ミョウバンは膠溶液の保存には利用できない。ミョウバンを加えると膠がフレーク状の塊として凝固してしまうからである。一方、石炭酸はこの目的に非常に有効だが、その特有の焦げ臭い匂いがあまり強く感じられないようにするには、膠溶液の重量の1/2000程度までにとどめるべきである。

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靴屋用ペースト（Shoemakers’ paste）

安価であることに加え、革への付着性において、いわゆる靴屋のペーストに勝るものはない。このペーストを用いれば、革と革だけでなく、織物や紙にも革をしっかりと貼り付けることができる。その調製自体は非常に簡単であるが、「実に凄まじい悪臭」が発生するという、きわめて不快な側面を伴う。

このペーストは、押しつぶした大麦を熱湯とともにかき混ぜて濃厚な糊状にし、さらに小量ずつ熱湯を加えて、全体の温度が 86〜104°F（約30〜40℃）に保たれるようにして作る。数日すると塊の中でガスの発生が始まるが、当初は無臭である。やがてガスの発生が活発になり、酸っぱい臭いが感じられるようになるが、間もなくこれが恐ろしい悪臭に変わり、嗅覚を甚だしく刺激し、不快感を与える。

酸および腐敗発酵が進むにつれ、このペースト状の塊は徐々に粒状を失い、最終的には濃厚な褐色の均質流体となり、指の間で糸を引くようになり、非常に高い接着力を持つ。この状態になったところで、本来なら最終的に水っぽい酸性液体になってしまうまで進むはずの分解を中断しなければならない。その方法は、ペーストを樽から汲み出して温度を下げるか、少量の石炭酸を加えることである。

発酵中に発生する悪臭を無害化するには、ペーストを仕込む樽に密閉性の高い蓋を設け、そこにストーブ用煙突を取り付けて、台所レンジや暖炉など、頻繁に火を焚く煙突へと導いておくとよい。

靴屋ペーストに不活性な物質を練り合わせることで、各種用途向けのセメントとして用いることもできる。最も適した物質としては、焼成石灰を水和させた粉末、ホワイティング（炭酸カルシウム粉）、亜鉛華、パイプクレイ、黄土などが挙げられる。

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アラビアゴム（Gum arabic）

アラビアゴムは、熱帯産アカシア属のある種から分泌する樹脂状物で、本質的にはアラビン（arabine）から成り、その組成は C₁₂H₁₁O₁₁ で表される。最良のアラビアゴムは、ごく淡黄色で脆い塊の形をしている。黄金色から褐色を帯びた塊はそれほど高値ではないが、それでもかなり高い接着力をもつ溶液を与える。

アラビアゴムは水には溶けるが、アルコールには溶けない。そのため、アルコール中の樹脂溶液を用いるセメントの調製には使用できない。

植物から得られ、商取引されている「ゴム」と称する他の製品の中には、部分的にアルコールに溶けるものもある。この類に属するのが、いくつかのセメント処方に記載されているガム・アンモニアクである。比較的高価なため、単独でセメントとして用いられることは少ない。

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デキストリン（Dextrine）

デキストリンは、壁紙印刷、カードや紙の糊付け・光沢付け、キャリコ（更紗）印刷の色の増粘、糊液の製造などにおいて、アラビアゴムの代用品として広く用いられている。これは、硝酸であらかじめ湿らせたでんぷんをオーブンで加熱することにより得られるが、マルトエキス（麦芽エキス）や非常に希薄な硫酸を用いてペーストを加熱しても製造できる。

よく知られた逸話によれば、デキストリンの発見は、でんぷん工場の火災に端を発するという。すなわち、消火作業を手伝っていた一人の作業員が、焦げたでんぷんにかけられた水が、強い粘着性を示すことに気付き、これをきっかけにその性質が知られるようになったというのである。

市販のデキストリンは、淡黄色から暗褐色の塊として供される。これらは水に容易に溶解し、アラビアゴム溶液に劣らぬ接着力をもつ溶液を与える。糊液は、粉末デキストリンを水にかき混ぜて、濃厚流動状になるまで溶かすだけでよい。

糊液を長期間変質させずに保存し、表面に不快なカビが生じるのを防ぐには、糊液調製に用いる水にサリチル酸を少量溶かしておくことが推奨される。

工業規模では、通常、つぎのようにして大量に製造される。でんぷん 10 部を、水 3 部と、硝酸の 1/100 部とを混ぜて湿らせる。混合物を乾かし、約 3/4インチの厚さにしてトレーに広げ、オーブン中で約 1 時間、239°F（約 115℃）に加熱する。しばしば火の上で回転する大きなドラムが用いられるが、一定温度を保つために、でんぷんを油を満たした容器中に吊るした銅製シリンダー内に入れ、油を 356°F（約 180℃）に加熱する方法もとられる。硝酸を加える目的は、でんぷん単独では変化しにくい比較的低温でも、でんぷんをデキストリンに転化できるようにすることである。

デキストリンはまた、発芽させた大麦や麦芽をでんぷんに作用させる方法でもしばしば製造される。水 350〜400 部を約 77°F（25℃）に加熱し、乾燥麦芽 5〜10 部を加えて混合し、その後温度を 140°F（60℃）まで上げる。そこへでんぷん 100 部を加え、全体をよく混ぜたのち、約 20 分間 158°F（70℃）に保つ。最初は乳白色で粘稠であった塊は、麦芽中の酵素の作用によりでんぷんが「ゴム質（ガム）」に変わるにつれ、徐々に水のように流動的になる。麦芽中のジアスターゼによってこのゴムが糖に変化するのを防ぐためには、液をすみやかに沸点まで加熱し、冷却後、ろ過し、シロップ状になるまで濃縮する必要がある。冷却すると、この塊はゼリー状に凝固し、乾燥後には硬く脆い物質となる。

ブリューメンタール（Blumenthal）の方法によれば、気密に閉じられるドラムに乾燥でんぷん粉を三分の二までファンネルで充填する。かくはん装置を作動させ、あらかじめ目盛り付きシリンダー内に用意した酸を、特殊装置によって霧状にしてドラム内に噴霧する。

長さ 5 フィート、直径 3¼ フィートのドラムでは、220 ポンドのジャガイモでんぷんを、約 9 オンスの 40°Bé 硝酸と 5 分間で均一に混合することができる。ドラムの底のスライドを開けば、中身はそのままオーブンに入れられ、あらかじめ乾燥させる必要はない。

ウゼー（Heuzé）は次の方法を与えている。比重 1.4 の硝酸 4½ ポンドと水 300 クォートを混合し、これをでんぷん 2,200 ポンドと混ぜて煮る。この混合物は空気中にさらすと乾燥する塊をつくる。177°F（約 80℃）で処理されることもあるが、212〜230°F（100〜110℃）ではペーストとなる。でんぷんは 1〜1.5 時間でデキストリンに変わり、白くなり水に溶ける。

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トラガカント（Tragacanth, or gum tragacanth）

トラガカントは、アジア原産の樹木 Astragalus verus から分泌する。この名称に「ガム」とあるが、実際には真の意味でのガムではない。トラガカントは水にもアルコール（スピリット・オブ・ワイン）にも溶解せず、水中で膨潤して柔らかいゼラチン状塊をつくるだけである。トラガカントは、不規則な形の塊として産し、純白ないし黄白色を呈する。主として製菓用に用いられるが、時に美術工芸品の糊としても使われる。

この種のガムは、サクランボ、スモモ、アーモンド、アンズなどの樹から分泌するゴム中にも、アラビンとともに含まれており、また亜麻仁やマルメロの種子、アルテア（ウスベニタチアオイ）の根などを煎じた水がとろみを持つのも、この類の物質によるものである。

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特殊用途用ペーストおよび粘液質
(PASTES AND MUCILAGES FOR SPECIAL PURPOSES.)

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でんぷんペースト（Starch paste）

• コーンスターチ 8 オンス
• 冷水 ½ パイント
• 沸騰水 1 ガロン

スターチを冷水の中でクリーム状になるまでよくかき混ぜ、これを沸騰している水の中に注ぎ込み、白く半不透明な塊が透明になるまで力強くかき混ぜる。もし透明にならなければ、鍋を火にかけ、望む結果が得られるまで絶えずかき混ぜながら煮沸を続ける。

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小麦粉ペースト（Flour paste）

• 小麦粉 4 ポンド
• 冷水 2 クォート
• ミョウバン 2 オンス
• 熱湯 ½ パイント
• 沸騰水 2 ガロン

小麦粉を冷水でだまのないバッター状にし、別にミョウバンを熱湯に溶かしておく。小麦粉のバッターを沸騰水に注ぎ込み、必要なら、ペーストが半透明の粘液状になるまで煮沸を続ける。その後、ミョウバン溶液を加えてかき混ぜる。このペーストは壁紙用として非常に優秀である。

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強力接着ペースト（Strong adhesive paste）

• ライ麦粉 2 ポンド
• 冷水 1 クォート
• 沸騰水 3 クォート
• 粉末ロジン 1 オンス

ライ麦粉を冷水でだまのないバッター状にし、これを沸騰水に注ぎ込む。必要であれば煮沸を続け、熱いうちに粉末ロジンを少しずつ加えながらかき混ぜる。このペーストは非常に強力で、厚手の壁紙や薄い革の接着に適する。濃すぎる場合は熱湯で薄めること。冷水で薄めてはならない。

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腐敗しないペースト（Paste that will not sour）

• 膠 4 重量部
• 冷水 15 部
• 沸騰水 65 部
• でんぷんペースト 30 部
• 冷水 20 部
• 石炭酸 5〜10 滴

膠 4 部を冷水 15 部に数時間浸して柔らかくし、穏やかに加熱して完全に透明な溶液とする。そこへ沸騰水 65 部をかき混ぜながら加える。別の容器ででんぷんペースト 30 部を冷水 20 部と混ぜ、だまのない薄い乳状液とする。この中に、先ほどの熱い膠溶液を絶えずかき混ぜながら注ぎ込み、全体を沸騰温度に保つ。冷却後、石炭酸を 5〜10 滴加える。水分蒸発を防ぐため、密閉びんに保存する。こうすれば数年間良好な状態を保つ。

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ベネチアンペースト（Venetian paste）

• 白膠または魚膠 4 オンス
• 冷水 ½ パイント
• ベネチアン・ターペンタイン 2 液量オンス
• ライ麦粉 1 ポンド
• 冷水 1 パイント
• 沸騰水 2 クォート

まず膠 4 オンスを冷水 ½ パイントに 4 時間浸し、湯煎で溶かす。溶けたら熱いうちにベネチアン・ターペンタインをかき混ぜながら加える。ライ麦粉を水 1 パイントでだまのないバッター状にし、これを沸騰水 2 クォートに注ぎ込む。力強くかき混ぜ、最後に膠溶液を加える。このペーストは非常に強力であり、配合中のベネチアン・ターペンタインのおかげで、塗装面にもよく付着する。

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ラベル用ペースト（Label paste）

びんにラベルを貼るのに適した良いペーストは、膠を強い酢（濃い酢）に浸してから加熱溶解し、そこへ小麦粉を加えることで得られる。このペーストは非常に粘着力が強く、口の広いびんに入れて保存しても分解しない。

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弾性・可撓性ペースト（Elastic or pliable paste）

• でんぷん 4 オンス
• 白色デキストリン 2 オンス
• 冷水 10 液量オンス
• ホウ砂 1 オンス
• グリセリン 3 液量オンス
• 沸騰水 2 クォート

まずでんぷんとデキストリンを冷水でペースト状にかき混ぜる。別にホウ砂を沸騰水に溶かし、そこへグリセリンを加える。さらに、でんぷんとデキストリンのペーストをホウ砂溶液に注ぎ入れ、透明感が出るまでかき混ぜる。このペーストはひび割れしないうえ非常に柔軟であるため、紙・布・革など、柔軟性が必要な材料に適する。

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ラベル用粘液（Mucilage for labels）

• 良質の膠 5 部
• 水 20 部（24 時間浸漬）
• 氷砂糖（ロックキャンディ）9 部
• アラビアゴム 3 部

膠を水 20 部に 24 時間浸し、その液に氷砂糖とアラビアゴムを加える。この混合物は温かいうちに紙に刷毛で塗布する。保存性が高く、紙同士が貼り付かず、びんへの付着も非常に強固である。

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一般粘液（Mucilage）

濃厚なデキストリン水溶液は、非常に接着力が強く安価な粘液となる。封筒や郵便切手の糊付けには、通常、溶媒として希アルコールが用いられるが、乾燥を速めるために、流動性を増す目的で酢酸が添加される。デキストリンをより多く含むため、水溶液はアルコール溶液よりも接着力が高い。

調製法：沸騰水にデキストリンを過剰になるように加え、1〜2 分かき混ぜてから冷却・静置し、布で濾す。乾燥後の光沢を増すには、少量の砂糖を加えるとよい。砂糖はデキストリンを加える前に水に溶かしておく。

別法：デキストリンを温水にとかしてシロップ状の液になるまで混合し、そこへクローブ油を数滴加え、冷まして使用する。

さらに別法：

• デキストリン 120 部
• 粉末ミョウバン 6 部
• 砂糖 30 部
• 石炭酸 1 部
• 水 300 部

デキストリン・ミョウバン・砂糖を水と徐々に混合し、煮沸して完全に溶かす。冷却後、石炭酸を加える。

デキストリンの溶解性は、水に易溶なカルシウム塩を少量加えることで高めることができ、冷水に容易に溶ける混合物が得られる。とくに硝酸カルシウムが適している。デキストリン 18 オンスと硝酸カルシウム 7 オンスの混合物に水 1 クォートを注ぐと、即座に非常に接着力の高い塊が得られる。

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郵便切手用粘液（Mucilage for postage stamps）

• デキストリン 2 部
• 酢酸 1 部
• 水 5 部
• アルコール 1 部

以上を混合する。

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カゼイン粘液（Caseine mucilage）

脱脂乳のカード（凝乳）を取り出して十分に水洗し、これを冷たい濃厚ホウ砂溶液に飽和するまで溶かす。

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トラガカント粘液（Tragacanth mucilage）

• 粉末トラガカント 2 ドラム
• グリセリン 12 ドラム
• 水 適量（全量 20 オンスになるまで）

トラガカントを乳鉢に入れ、グリセリンを加えてよくすり混ぜ、ついで水を加える。これにより、直ちにきわめて良質の粘液が得られる。

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接着ペースト（Adhesive paste）

• 通常のゼラチン 4 オンス
• 水 16 オンス
• 良質小麦粉ペースト 2 ポンド
• 水 1 部
• 水ガラス（ケイ酸ソーダ）6 ドラム
• （推奨）クローブ油 2 ドラム

ゼラチン 4 オンスを水 16 オンスに浸して柔らかくし、湯煎で溶解する。まだ熱いうちにこれを小麦粉ペースト 2 ポンドと水 1 部から成る混合物に注ぎ、かき混ぜながら沸騰させる。粘度が増したら火から下ろす。冷めていく間に水ガラス 6 ドラムを加え、木べらでかき混ぜる。この製品は非常に長期にわたり良好な状態を保ち、接着力も高い。クローブ油を 2 ドラム加えると一層良くなる。

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流動ペースト（Fluid pastes）

I.

• アラビアゴム 10 ポンド
• 砂糖 2 ポンド
• 硝酸 1¾ オンス
• 水 適量

アラビアゴムと砂糖を水に溶かし、そこへ硝酸を加えて沸騰させる。得られたペーストは液状で、カビが生えず、紙上で透明な層として乾燥する。封筒のフラップや高級製本などにとくに適する。

II.

• ジャガイモでんぷん 10 ポンド
• 水 5 クォート
• 硝酸 8 オンス

酸と水を混ぜ、これを土器の鉢に入れたでんぷんに注ぐ。鉢を温かい場所に置き、ときどきかき混ぜながら 24 時間放置する。その後、濃厚流動状かつ非常に透明になるまで煮沸する。必要があれば水で薄め、布で濾す。

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砂糖石灰ペースト（Sugar and lime paste）

• 白砂糖 12 部
• 水 36 部
• 消石灰 3 部

まず砂糖を水に溶かし、沸点まで加熱してから消石灰を加える。蓋付き容器で数日間放置し、しばしばかき混ぜる。沈殿した石灰の上にたまった濃厚流体を静かに注ぎ取る。

こうして得たペーストはアラビアゴム溶液と同じ性質を持ち、乾燥後は光沢のある塊となる。

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液状砂糖石灰ペースト（Liquid sugar and lime paste）

• 膠 3 部
• 上記砂糖石灰ペースト 10〜15 部

膠を砂糖石灰ペーストに浸して膨潤させ、混合物を沸点まで加熱する。このようにして得られたペーストは、冷却しても固まらず、かなり高い接着力を持つ。

ただし、石灰を含むため苛性（腐食性）があり、有色材料の貼り付けには用いるべきでない。

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紙および高級装飾品用ペースト

(Pastes for paper and fine fancy articles)

I.

• 金箔押し用膠（gilder’s glue）100 部
• 水 200 部
• 漂白シェラック 2 部
• アルコール 10 部

膠を水に加熱溶解し、そこへシェラック溶液を加える。

II.

• デキストリン 50 部
• 水 50 部

デキストリンを水に加熱溶解し、溶液 I と II を混合する。布でこして角柱状の型に流し込み、凝固させる。使用時には必要な量を切り取り、溶かし、必要に応じて水で薄める。

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アルブミンペースト（Albumen paste）

この名称は正しくない。というのも、このペーストにはアルブミンは含まれていないからである。実際には、小麦粉から洗い出したグルテンの一部が腐敗したものである。これを水で洗浄したのち 60〜68°F（約 15〜20℃）に加熱すると発酵して部分的に流動化する。その後、77〜86°F（約 25〜30℃）で乾燥させる。乾いた場所に置けば、どれほど長く保存しても変質しないと言われる。水をその 2 倍量加えて溶かせば、あらゆる用途に使えるペーストとなる。

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グリセリンペースト（Glycerine paste）

• アラビアゴム 2 オンス
• グリセリン 4 ドラム
• 沸騰水 6 オンス

アラビアゴムとグリセリンを沸騰水に溶かす。事務用として良好なペーストである。

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機械用ラベル貼りペースト

(Paste for fixing labels on machines)

ライ麦粉と膠でペーストを作り、その 1 ポンドごとに、煮亜麻仁油とテレピン油を各 ½ オンスずつ加える。このペーストは湿気に強く、金属表面に貼った印刷ラベルがはがれ落ちるのを防ぐ。

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地図貼り用ペースト（Paste for mounting maps）

硬めのライ麦粉ペーストが最適である。

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錫箔への紙貼りペースト

(Paste for fastening paper on tin-foil)

苛性ソーダ溶液にライ麦粉を溶かし、常にかき混ぜながら水で希釈してペーストを作る。ライ麦粉 ½ ポンドごとに、ベネチアン・ターペンタインを数滴加える。このペーストはあらゆる金属、錫箔、ガラスなどに良く付着する。

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紙袋用ペースト（Paste for paper bags）

でんぷん 3 部に対して冷水 24〜30 部を加え、シロップ程度の濃さの均一液になるまでかき混ぜる。そこへ絶えずかき混ぜながら沸騰水を注ぎ、望む粘度になるまで続ける。ほぼ冷めるまでかき混ぜつづける。ペーストの一部を取り分け、これに液状ベネチアン・ターペンタイン 6〜15％を加えて練り、乳濁液状のエマルジョンとする。これを全体に戻し、よく混ぜ合わせる。

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写真師用カゼイン粘液

(Caseine mucilage for photographer’s use)

少量の酒石酸を加えて牛乳からカゼインを分離し、まだ温かいうちにホウ砂 6 部を水 100 部に溶かした溶液で処理する。穏やかに加熱しながらかき混ぜるとカゼインが溶解する。ホウ砂溶液はごくわずかなカゼインが未溶解で残る程度に加える。

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スクラップブック用ペースト（Paste for scrap-books）

• 米でんぷん 1 オンス
• ゼラチン 3 ドラム
• 水 ½ パイント

絶えずかき混ぜながら加熱し、乳白色の液が濃く粘りのある状態になるまで煮る。ペーストがほぼ濃くなったところで瓶に入れ、しっかり栓をする。各瓶にクローブ油を数滴加えておくとよい。

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皮用ペースト（Paste for skins）

ボウルにライ麦粉 1 ポンドを入れ、これに沸騰水を加えて、プリン用の普通の生地と同程度、すなわちかなり硬いペーストになるまで混ぜる。棒で 3〜4 分よくかき混ぜてから蓋をし、使用前に 2 日ほど置く。そうするとずっと柔らかくなり、よりよく付着する。硬めのブラシまたはパッドで、皮の裏面に薄く均一に塗布する。しっかり付着し、ひび割れない。

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強力粘液（Strong mucilage）

木材や磁器、ガラスどうしを接着できる強力な粘液は、濃アラビアゴム溶液 3½ オンスに、硫酸アルミニウム 30 グレインを水 ⅔ オンスに溶かした溶液を加えることで作られる。

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デキストリン粘液（Dextrine mucilage）

I.

• ホウ砂 60 部
• 水 420 部
• 淡黄色デキストリン 480 部
• ブドウ糖 50 部

ホウ砂を水 420 部に加熱溶解し、そこへデキストリンとブドウ糖を加える。絶えずかき混ぜながら注意して加熱し、完全に溶解させる。蒸発で失われた水は適宜補う。フランネルで濾す。

得られた粘液は非常に透明で、接着力が高く、きわめて速く乾燥する。加熱の際は温度を 194°F（約 90℃）以上にしないこと、また長時間加熱しすぎないことが重要である。さもないと生成物が容易に褐色化し、もろくなる。

II.

• デキストリン 120 部
• 粉末ミョウバン 6 部
• 砂糖 30 部
• 石炭酸 1 部
• 蒸留水 300 部

デキストリン・ミョウバン・砂糖を徐々に水と混ぜ、煮沸して完全に溶かす。冷却後、石炭酸を加える。

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革とボール紙の接着ペースト

(Paste for joining leather to pasteboard)

強膠 50 部を少量の水で穏やかに加熱溶解し、そこへ少量のベネチアン・ターペンタインを加える。つぎに、でんぷん 100 部を水で溶いた濃厚ペーストを加える。冷めてからすばやく塗布する。

別法：

• ライ・ウイスキー 2 パイント
• 水 1 パイント
• 粉末でんぷん 4¼ オンス
• 良質膠 1¼ オンス
• ベネチアン・ターペンタイン 1¼ オンス

まずウイスキーと水を混ぜ、そこへでんぷんを加えて濃厚ペーストを作る。別に膠を同量の水に溶かし、その中にベネチアン・ターペンタインを混ぜる。これをでんぷんペーストに徐々に注ぎ入れ、絶えずかき混ぜて完全に均一になるまで混合する。

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研磨ニッケル用ラベル貼りペースト

(Paste for attaching labels to polished nickel)

• デキストリン 400 重量部
• 水 600 部
• グリセリン 20 部
• ブドウ糖 10 部

デキストリンを水に溶かし、そこへグリセリンとブドウ糖を加える。194°F（約 90℃）まで加熱する。

別法：デキストリン 400 部を水に溶かし、さらに水 200 部を加え、そこへブドウ糖 20 部と硫酸アルミニウム 10 部を添加する。

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ブリキ用ラベル粘液

(Mucilage for attaching labels to tin)

I.

• シェラック 8 部
• ホウ砂 4 部
• 水 60 部

これらを煮てシェラックが完全に溶けるまで加熱する。

II.

• ダンマーワニス 2 部
• トラガカント粘液 8 部

III.
シェラックペーストに少量のベネチアン・ターペンタインを加えたものも、非常に優れた粘液である。

IV.

• 昇汞（塩化第二水銀）2½ 部
• 小麦粉 200 部
• ニガヨモギ（absinthe）100 部
• タンジー 50 部
• 水 3000 部

この粘液は湿った場所に置かれる容器に有用である。

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事務用粘液（Mucilage for office use）

• アラビアゴム 100 部
• 硫酸アルミニウム 6 部
• グリセリン 10 部
• 希酢酸 20 部
• 蒸留水 140 部

広口ガラスびんの中で、アラビアゴムを冷蒸留水に溶かす。しばしばかき混ぜる。2〜3 日置いたのち、グリセリンを加え、ついで希酢酸、最後に硫酸アルミニウムを加える。馬毛ふるいで濾し、静置して澄ませ、上澄みを注ぎ取る。

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事務用グリセリンペースト

(Glycerine paste for office use)

• アラビアゴム 4 オンス
• グリセリン 8 ドラム
• 沸騰水 12 オンス

これらを溶かして作る。

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清浄で耐久性のあるペースト

(Clean and durable paste)

• アラビアゴム 5 オンス
• 温水 4 クォート
• 小麦粉 適量
• ミョウバン 3 オンス
• 酢酸鉛（シュガー・オブ・リード）3 オンス

まずアラビアゴムを温水に溶かし、そこに小麦粉を加えてペースト状にする。別にミョウバンと酢酸鉛を水に溶かし、これを加える。混合物を火にかけ、煮立つ直前までかき混ぜてから冷却する。濃すぎる場合はアラビアゴム溶液を加える。

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紙幣・携帯用膠（Banknote or mouth glue）

良質の膠またはゼラチンを、その重量の 1/4〜1/3 量の黒砂糖と共に、できる限り少量の水で加熱溶解する。完全に液状になったら、軽く油をひいた平らな面に薄い板状になるよう流し込み、冷えたら便宜な大きさに切り分ける。使用時には片端を少し湿らせるだけでよい。机に一片置いておけば、多くの用途にきわめて便利である。

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カードボード用ペースト（Paste for cardboard）

• 最良のフランス膠 3½ オンス
• 水 6½ オンス
• シェラック ½ ドラム
• アルコール 3½ ドラム
• デキストリン 2 ドラム
• アルコール 1¾ オンス
• 水 14 ドラム

まず膠を水に浸してから加熱し、完全に溶かす。そこへシェラック ½ ドラムをアルコール 3½ ドラムに溶かした溶液を加え、温かいうちにかき混ぜる。別にデキストリン 2 ドラムをアルコール 1¾ オンスと水 14 ドラムに溶かし、湯煎で完全に溶解させる。これを膠溶液に加えて混合し、適当な容器に流し込んで固める。使用時には小片を切り取り、加熱して液状にして使う。

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テーブルトップへの布・革貼りペースト

(Paste for attaching cloth or leather to table tops)

• 小麦粉 1 ポンド
• 粉末ロジン 大さじ 2 杯
• 粉末ミョウバン 大さじ 1 杯

これらを加熱・攪拌して、固いペースト状にする。

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カゼイン粘液（Caseine mucilage）

牛乳に少量の酒石酸を加えてカゼインを分離し、まだ温かいうちにホウ砂 6 部を水 100 部に溶かした溶液で処理する。穏やかに加熱しながらかき混ぜるとカゼインが溶ける。ホウ砂溶液は、ごくわずかなカゼインが未溶解で残る程度に加える。

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木材および羊皮紙用強力ペースト

(Very adhesive paste which may be used for wood and parchment)

• アラビアゴム 60 部
• 上質小麦でんぷん 45 部
• 砂糖 15 部

アラビアゴムを、調製するペーストの煮沸に必要なだけの水に溶かす。そこへでんぷんと砂糖を加え、二重釜で煮沸しながら混合し、液体タール状の濃度・透明度になるまで続ける。カビ防止のため、クローブ油を数滴加え、よく蓋のできる容器に保存する。

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判子パッド用ペースト（Paste for pads）

• 膠 4 部
• グリセリン 2 部
• 亜麻仁油 ½ 部
• 砂糖 4 部
• 着色用アニリン染料 適量

膠を冷水に浸して柔らかくし、砂糖とともにグリセリン中で湯煎加熱して溶かす。そこへ染料を加え、亜麻仁油を混ぜる。温かいうちに使用する。

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錫箔への紙貼りペースト（再掲）

(Paste for fastening paper on tin-foil)

ライ麦粉を苛性ソーダ溶液に溶かし、常にかき混ぜながら水で希釈してペーストを作る。ライ麦粉 ½ ポンドごとに、ベネチアン・ターペンタインを数滴加える。このペーストはあらゆる金属、錫箔、ガラスなどに良く付着する。

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ガラス・磁器・金属用ラベル貼り粘液

(Paste for attaching labels to glass, porcelain, and metal)

• アラビアゴム 15 部
• 粉末トラガカント 7½ 部
• グリセリン 45 部
• チモール 0.3 部
• アルコール 3¾ 部
• 水 120 部

アラビアゴムを水 15 部に溶かし、トラガカントは水 30 部とすり混ぜる。両液を合わせて濾し、そこへグリセリンを加え、最後にチモールをアルコールに溶かした溶液を加える。

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アラボルガムの製造（Preparation of arabol-gum）

小麦でんぷん 44 ポンドを水 176 ポンドとよく混ぜる。この塊を湯煎中に入れ、水 44 ポンドにシュウ酸 4.4 ポンドを溶かした溶液を加え、194°F（約 90℃）で 4 時間加熱し、しばしばかき混ぜる。通常この間にでんぷんの転化は完了するが、完了しない場合は、水の蒸発分を補いながら加熱を続け、全体が透明で液状になるまで行う。まだ熱いうちに大理石粉で中和し、静置してから濾過し、澄んだ溶液を湯煎で蒸発濃縮して、約 15％ の水分を含む固形ガムとする。

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脱糖ビートスライスからの接着性物質製造法

(Preparation of an adhesive substance from desaccharized beet-root slices)
（ドイツ特許 96316, 出願人 G. アイヘルバウム）

ビートの砂糖抽出後に残るスライス中の不溶性メタラビン（metarabin）は、温熱下で加圧しながら亜硫酸の水溶液またはアルカリ金属・アルカリ土類金属の亜硫酸水素塩水溶液で処理することにより、可溶性アラビン（arabin）に転化される。

後の特許（ドイツ特許 121422、Fabrik Bettenhausen Marquart および Schulz）によれば、不溶性メタラビンは、砂糖分を抜いたビートスライスをリン酸と水で加熱することで可溶性アラビンに転化される。この特許の補足（122048）では、ビートスライスを、有機酸およびフェノール類、あるいはシュウ酸・酒石酸・リン酸の酸性塩の水溶液で加熱することにより、同様の転化が行われるとしている。

索引（INDEX.）

Acid calcium phosphate（酸性リン酸カルシウム）, 120

—— —— —— crystallization of（酸性リン酸カルシウムの結晶化）, 125, 126

—— —— —— formation of（酸性リン酸カルシウムの生成）, 121-124

—— sodium sulphate, use of, in drying glue（酸性硫酸ナトリウムの膠乾燥への使用）, 72, 73

Acidity, determination of, in glue（膠の酸度の測定）, 205, 206

Acids, dilute, effect of, on glue solution（希酸の膠溶液に対する作用）, 7

Adamson, Wm., method of, for removing hydrocarbons from substances
which have been treated therewith（アダムソンによる、炭化水素処理を受けた物質から炭化水素を除去する方法）, 84-86

—— —— method of, for treating substances with hydrocarbon vapor for
the purpose of extracting oils, fats, etc.（油脂等を抽出する目的で炭化水素蒸気で物質を処理するアダムソンの方法）, 79-82

—— —— method of, for treating substances with liquid hydrocarbons for
the purpose of extracting oils, fats, etc.（油脂等を抽出する目的で液状炭化水素で物質を処理するアダムソンの方法）, 82-84

—— —— and Simonis, Chas. F. A., apparatus of, for extracting bones
with benzine（アダムソンおよびシモニスによる、ベンジンで骨を抽出する装置）, 76-79

Adhesive paste（接着用ペースト）, 264

Adulterations of glue, determination of（膠の混ぜ物（不純物）の検出）, 214, 215

Agar-Agar, 12, 201, 202

Air-bladders（浮き袋）, 16, 41

—— bleaching glue in the（空気中での膠の漂白）, 141

—— drying the cakes of glue in the（空気中での膠ケーキの乾燥）, 64

Alabaster（アラバスター）, 244

—— cement for（アラバスター用セメント）, 242

Albumen paste（アルブミンペースト）, 265, 266

—— —— use of, for clarifying glue liquor（膠液清澄化へのアルブミンの利用）, 54

Alum cement（明ばんセメント）, 228

—— —— effect of, on glue solution（明ばんの膠溶液に対する作用）, 7

—— —— use of, for clarifying glue liquor（膠液清澄化への明ばんの利用）, 54

—— —— —— —— preserving paste（ペースト保存への明ばんの利用）, 257

Amber, resinous cement for（琥珀用樹脂セメント）, 229

American cement for jewelers（宝飾師用アメリカ・セメント）, 252

American glue, analysis of（アメリカ産膠の分析）, 207

Ammonium sulphate, use of, in drying glue（硫酸アンモニウムの膠乾燥への利用）, 72, 73

Animal charcoal, bleaching glue with（膠の漂白への動物炭の利用）, 142

—— —— bones for the manufacture of（動物炭製造用の骨）, 107

—— —— carbonization of bones for（動物炭製造のための骨の炭化）, 108-112

—— —— decolorizing glue liquor with（動物炭による膠液の脱色）, 55

—— —— manufacture of（動物炭の製造）, 112, 113

—— —— yield of（動物炭の収率）, 113

—— skin, constitution of（動物皮膚の構成）, 17, 18

Antiseptics for the preservation of glue-stock（膠原料保存用防腐剤）, 30

Arabin, conversion of metarabin into（メタラビンからアラビンへの転化）, 271

Arabol-gum, preparation of（アラボルガムの製造）, 270

Ash, burning bones to（骨の灰化焼成）, 117-119

Bacteriology, use of gelatine in（細菌学におけるゼラチンの使用）, 194

Banknote glue（紙幣・携帯用膠）, 269

Barium chloride, effect of, on glue solution（塩化バリウムの膠溶液に対する作用）, 7

Basic calcium phosphate（塩基性リン酸カルシウム）, 120

Beet-root slices, desaccharized, preparation of an adhesive
substance from（脱糖ビートスライスからの接着性物質の製造）, 270, 271

Belgian retort-furnace for the carbonization of bones（骨炭化用ベルギー式レトルト炉）, 109-112

Benzine, extracting fat from bones with（ベンジンによる骨脂肪の抽出）, 76-92

Billiard balls, compound for（ビリヤード球用配合物）, 155, 156

Bleaching glue, methods of（膠の漂白法）, 141-145

—— —— stock（膠原料の漂白）, 55, 56

Blood, fresh, use of, for clarifying glue liquor（新鮮血液による膠液の清澄化）, 54

Blumenthal’s method of preparing dextrine（ブリューメンタールのデキストリン製造法）, 260, 261

Boiler for glue boiling（膠煮沸用ボイラー）, 44

Boiling bones（骨の煮沸）, 74, 75

—— —— duration of（骨の煮沸時間）, 45

—— —— or cooking glue（膠の煮沸または煮込み）, 44-52

Bone ash, composition of（骨灰の組成）, 119

—— —— conversion of, into a coarse powder（骨灰の粗粉砕）, 119

—— —— decomposition of, by sulphuric acid（硫酸による骨灰の分解）, 119-125

—— —— kiln for（骨灰用焼成窯）, 117-119

—— —— preparation of（骨灰の調製）, 117-119

—— —— yield of（骨灰の収率）, 119

—— cartilage, composition of（骨軟骨の組成）, 32

—— cement for（骨用セメント）, 230

—— crusher（骨砕機）, 36

—— gelatine（骨ゼラチン）, 170-180

—— —— modern process of preparing（骨ゼラチンの近代的製造法）, 179, 180

—— -glue, manufacture of（骨膠の製造）, 74-116

—— meal, glue and fat, simultaneous utilization of bones for（骨粉・膠・脂肪の同時利用）, 104-113

—— -mill, Crosskill（クロスキル骨粉砕機）, 36

—— raw materials（骨原料）, 16

—— size（骨サイジング剤）, 159, 160

Bones, absorption of sulphurous acid by（骨による亜硫酸の吸収）, 92

—— Adamson and Simonis’ apparatus for extracting（アダムソンおよびシモニスの骨抽出装置）, 76-79

—— and cartilages（骨および軟骨）, 31-39

—— apparatus for extracting the fat from, with benzine（ベンジンによる骨脂抽出装置）, 76-94

—— Belgian retort-furnace for the carbonization of（骨炭化用ベルギー式レトルト炉）, 109-112

—— boiling of（骨の煮沸）, 74, 75

—— burning of, to ash（骨の灰化焼成）, 117-119

—— buying of（骨の購入）, 32

—— carbonization of（骨の炭化）, 108-112

—— constitution of（骨の構成）, 32

—— crushed, sorting of（砕骨の選別）, 36, 37

—— crushing or grinding of（骨の破砕・粉砕）, 33-36

—— extraction of（骨の抽出）, 76-94

—— —— —— phosphates from（骨からのリン酸塩抽出）, 115

—— fatty matters in（骨中の脂肪質）, 32

—— for the manufacture of animal charcoal（動物炭製造用骨）, 107

—— honey-combed（蜂巣状骨）, 39

—— Leuner’s apparatus for extracting（ロイナーの骨抽出装置）, 90-92

—— lime bath for（骨用石灰浴）, 37

—— products obtained in the distillation of（骨乾留で得られる産物）, 112

—— Seltsam’s apparatus for extracting（ゼルツァムの骨抽出装置）, 84-86

—— —— apparatus for extracting, improved by Th. Richter（リヒターにより改良されたゼルツァム骨抽出装置）, 88-90

—— simultaneous utilization of, for fat, bone-meal and glue（脂肪・骨粉・膠の同時利用）, 104-113

—— —— utilization of, for fat, glue and calcium phosphate（脂肪・膠・リン酸カルシウムの同時利用）, 113-116

—— sorting of（骨の選別）, 32, 33, 104, 105

—— sulphurous acid for extracting（骨抽出用亜硫酸法）, 92-94

—— treatment of, with high pressure steam（高圧蒸気による骨処理）, 105-107

—— utilization of the liquor obtained in the treatment of, with
hydrochloric acid（塩酸処理で得た液の利用）, 125-127

—— value of（骨の価値）, 32

—— waste of, from the preparation of tinned provisions（缶詰製造に伴う骨の廃棄）, 19

Bookbinder’s glue（製本膠）, 12

—— size（製本用サイジング剤）, 160

Book isinglass（ブック・アイシングラス）, 197

Boric acid, preservation of glue-stock with（ホウ酸による膠原料の保存）, 30

Bottles, cracked, cement for（割れたびん用セメント）, 240, 241

Bouillon tablets（ブイヨン錠）, 12

Brazilian isinglass（ブラジル産アイシングラス）, 199, 200

Briers, D. J., process for the preparation of bone gelatine
employed by（ブライアーズによる骨ゼラチン製造法）, 171-179

Brochette（ブロシェット：串状器具）, 43

Brushmaker’s cement（ブラシ職用セメント）, 251

Bullock’s feet（牛の蹄）, 18

—— hide, waste of（牛皮の端革・くず）, 18

—— leather（牛革）, 30

Burning bones to ash（骨の灰化焼成）, 117-119

Cakes, cutting glue into（膠をケーキ状に切ること）, 57-64

—— drying the（ケーキの乾燥）, 64-73

—— machines for cutting the jelly into（ゼリーをケーキに切る機械）, 60-64

—— shape of（ケーキの形状）, 57, 58

—— tools for cutting the jelly into（ゼリーをケーキに切る道具）, 59

Calcium chloride（塩化カルシウム）, 116

—— metaphosphate（メタリン酸カルシウム）, 120, 127

—— phosphate（リン酸カルシウム）, 115

—— —— fat and glue, simultaneous utilization of bones for（骨からの脂肪・膠・リン酸カルシウム同時利用）, 113-116

Calf leather（仔牛革）, 30

—— skin waste（仔牛皮くず）, 18

Calves’ feet（仔牛の蹄）, 30

—— heads（仔牛の頭部）, 18, 30

Carbolic acid, preservation of glue-stock with（石炭酸による膠原料の保存）, 29

—— —— use of, for preserving paste（ペースト保存への石炭酸の使用）, 257, 258

Carbon disulphide, use of, for extracting bones（二硫化炭素による骨抽出の使用）, 76

Cardboard, paste for（ボール紙用ペースト）, 269

Cartilage（軟骨）, 1

—— conversion of, into glue（軟骨の膠への変換）, 94-104

—— drying of（軟骨の乾燥）, 114

—— preservation of（軟骨の保存）, 114

—— treatment of, with high-pressure steam（高圧蒸気による軟骨処理）, 98

—— yield of glue from（軟骨からの膠収率）, 115

Cartilages and bones（軟骨および骨）, 31-39

Caseine cement which can be kept for a long time（長期保存可能なカゼインセメント）, 239

—— cements（カゼインセメント）, 237-240

—— mucilage（カゼイン粘液）, 264

—— —— for photographer’s use（写真師用カゼイン粘液）, 266

—— ordinary technical, preparation of（通常の工業用カゼインの調製）, 238, 239

—— pure, preparation of（純カゼインの調製）, 237, 238

Castings, cement for filling in defects in（鋳物欠陥充填用セメント）, 246

Cattle, pieces of hide from the lower parts of the limbs of（牛肢端皮の切片）, 30

Cayenne isinglass（カイエン・アイシングラス）, 199, 200

Cellular tissue（結合組織）, 1

Celluloid, cement for（セルロイド用セメント）, 252

Cement resisting acids（耐酸セメント）, 248

—— —— —— very high temperatures（超高温耐性セメント）, 248

Cements, caseine（カゼインセメント）, 237-240

—— chemical nature of（セメントの化学的性質）, 219

—— classification of（セメントの分類）, 218-223

—— for chemical apparatus（化学器具用セメント）, 247-249

—— —— —— —— special purposes（特殊用途用セメント）, 249-252

—— glue and starch（膠およびでんぷんセメント）, 222, 223

—— glycerine（グリセリンセメント）, 242

—— gypsum（石膏セメント）, 244, 245

—— how to use（セメントの使用法）, 252-255

—— iron（鉄セメント）, 245-247

—— lime（石灰セメント）, 223, 243, 244

—— oil（油性セメント）, 219, 220, 224-229

—— pastes and mucilages, preparation of（セメント・ペースト・粘液質の調製）, 224-271

—— resinous（樹脂系セメント）, 220, 221, 229-233

—— resisting high temperatures（高温耐性セメント）, 246

—— rubber and gutta-percha（ゴムおよびガタパーチャセメント）, 222, 233-237

—— water glass（水ガラスセメント）, 240-242

Chalk（チョーク）, 243

Charcoal, animal, bleaching glue with（動物炭による膠漂白）, 142

—— —— bones for the manufacture of（動物炭製造用骨）, 107

—— —— carbonization of bones for（動物炭の骨炭化工程）, 108-112

—— —— manufacture of（動物炭の製造）, 112, 113

—— —— yield of（動物炭の収率）, 113

—— mixing calcium phosphate with（リン酸カルシウムと木炭の混合）, 124

Chemical apparatus, cements for（化学器具用セメント）, 247-249

Chinese isinglass（中国産アイシングラス＝寒天）, 201, 202

Chlorbarium, soaking hides in（塩化バリウム浴への皮の浸漬）, 20

Chloride of lime, bleaching glue-stock with（塩素石灰による膠原料漂白）, 55

Chlorine, bleaching glue with（塩素による膠漂白）, 141

Chondrin, chemical composition of（コンドリンの化学組成）, 5, 6

—— conversion of, into glutin（コンドリンのグルチンへの転化）, 6

—— formation of（コンドリンの生成）, 3

—— properties of（コンドリンの性質）, 5

—— pure, preparation of（純コンドリンの調製）, 5

Chrome glue（クロム膠）, 153

Clarifying glue liquor（膠液の清澄化）, 52-56

—— —— —— apparatus for（膠液清澄化装置）, 98

—— —— —— vats（清澄用槽）, 53

Clay crucibles, cracked, cement for（ひび割れた粘土るつぼ用セメント）, 243

Clearness of glue, definition of（膠の透明度の定義）, 53

Clock faces, white enameled, cement for（白色エナメル時計文字盤用セメント）, 230

Cloth, cement for（布用セメント）, 252

—— paste for attaching, to table tops（テーブルトップへの布貼り用ペースト）, 269

Colle franche（コル・フランシュ：膠の一種）, 43

Cologne glue（ケルン膠）, 148

Color mixtures, glue for（調色用膠）, 11

—— of glue, definition of（膠の色の定義）, 53

Colored gelatine（有色ゼラチン）, 181, 182

Coloring glue（膠の着色）, 156

—— matters for gelatine（ゼラチン用着色剤）, 181, 182

—— substances, removal of, from glue liquor（膠液からの着色物質の除去）, 54-56

Combs, hard rubber, cement for（ハードラバー櫛用セメント）, 236

Common salt, effect of, on glue solution（食塩の膠溶液に対する作用）, 7

Constitution of glue（膠の構成）, 3-6

Conversion of cartilage into glue（軟骨の膠への変換）, 94-104

Cooking, duration of（煮込み時間）, 44

—— or boiling glue（膠の煮沸・煮込み）, 44-52

Cooling boxes（冷却箱）, 100

—— glue liquor（膠液の冷却）, 100

Corium（真皮）, 1, 17

Court-plaster（膏薬用貼布・傷絆創膏）, 12, 184, 185

Cox, J. and G., process for the manufacture of gelatine patented
by（コックス兄弟の特許ゼラチン製造法）, 166, 167

Crockery, cement for（陶器用セメント）, 236, 237

Crosskill bone mill（クロスキル骨粉砕機）, 36

Crucibles, cement for（るつぼ用セメント）, 243

Crude glue, definition of（粗膠の定義）, 3

—— —— preparation of（粗膠の調製）, 43

Culinary purposes, glue for（料理用膠）, 12-14

Dark steam glue（濃色スチーム膠）, 152

Devoulx, cutting apparatus invented by（デヴールが考案した切断装置）, 62-64

Dextrine mucilage（デキストリン粘液）, 267

—— —— preparation of（デキストリン粘液の調製）, 259-261

Diamond cement（ダイヤモンドセメント）, 229

Distillation of crude phosphorus（粗リンの蒸留）, 133-135

—— —— phosphorus（リンの蒸留）, 127-132

Drying, acceleration of（乾燥の促進）, 72, 73

—— cakes of glue（膠ケーキの乾燥）, 64-73

—— galleries（乾燥ギャラリー）, 68-71

—— house, modern（近代的乾燥室）, 71, 72

Drying room（乾燥室）, 65

—— —— regulating the temperature of the（乾燥室温度の調節）, 67, 68

East India isinglass（東インド産アイシングラス）, 199

Elastic cement（弾性セメント）, 234

—— gutta-percha cement（弾性ガタパーチャセメント）, 236

—— masses, glue for（弾性物質用膠）, 14

Electric furnace for the manufacture of phosphorus（リン製造用電気炉）, 138-140

Electrical apparatus, cement for（電気器具用セメント）, 251, 252

Emery paper, use of glue in the manufacture of（エメリー紙製造における膠の使用）, 12

Epidermis（表皮）, 17

Epsom salt, behavior of glue solution towards（エプソム塩（硫酸マグネシウム）に対する膠溶液の挙動）, 7

—— —— use of, in drying glue（膠乾燥へのエプソム塩の使用）, 72, 73

Evaporating pan, open（開放蒸発鍋）, 98-100

—— pans（蒸発鍋）, 124

Evaporators, spiral（らせん式蒸発器）, 100, 101

Extraction of bones（骨の抽出）, 76-94

Fabrics, water-proofing of（布帛の防水加工）, 161-163

Fancy articles, fine, paste for（高級装飾品用ペースト）, 265

Fans, gelatine veneers for（扇用ゼラチン化粧板）, 15

Fat, bone meal and glue, simultaneous utilization of bones for（骨からの脂肪・骨粉・膠の同時利用）, 104-113

—— extraction of, with benzine（ベンジンによる脂肪抽出）, 76-92

—— —— —— hydrocarbon vapors（炭化水素蒸気による脂肪抽出）, 79-82

—— —— —— liquid hydrocarbons（液状炭化水素による脂肪抽出）, 82-84

—— glue and calcium phosphate, simultaneous utilization of bones for（骨からの脂肪・膠・リン酸カルシウム同時利用）, 113-116

Fertilizers, utilization of liquors for（液の肥料としての利用）, 116

Fining, gelatine for（清澄用ゼラチン）, 182

Fish bladders（魚の浮き袋）, 1

—— —— glue, 202-204（魚膠）

—— —— —— points to be observed in the manufacture of（魚膠製造上の注意点）, 41, 42

—— —— —— raw materials for（魚膠用原料）, 41, 42

—— scales（魚鱗）, 16, 42

—— —— preparation of glue from（魚鱗からの膠製造）, 203

Fleck’s kiln for burning bones（フレック骨焼成窯）, 118, 119

—— process of accelerating the drying of glue（フレックによる膠乾燥促進法）, 72, 73

Flour paste（小麦粉ペースト）, 256-258, 261, 262

Fluid pastes（流動ペースト）, 264, 265

Foils, gelatine（ゼラチン箔）, 15, 185, 186

Formaldehyde, preservation of glue-stock with（ホルムアルデヒドによる膠原料保存）, 29, 30

Forming or moulding the glue（膠の成形）, 56-64

Formo-gelatine（フォルモ・ゼラチン）, 193, 194

French mastic（フレンチ・マスチック）, 227

—— putty（フレンチ・パテ）, 225

Friedberg’s apparatus for clarifying glue liquor（フリードベルクの膠液清澄装置）, 98

—— —— —— conversion of cartilage into glue（軟骨の膠化装置）, 94-97

Furnace, electric, for the manufacture of phosphorus（リン製造用電気炉）, 138-140

Galley furnace（ギャレー炉）, 128, 129

Galvanized iron-wire netting（亜鉛メッキ鉄線網）, 66

Gelatin, pure, preparation of（純ゼラチンの調製）, 4

Gelatine and glycerine, compound of（ゼラチンとグリセリンの化合物）, 12

—— and products prepared from it, manufacture of（ゼラチンおよびその製品の製造）, 165-195

—— artificial silk from（ゼラチン人工絹糸）, 195

—— capsules（ゼラチンカプセル）, 14, 184

—— colored（着色ゼラチン）, 181, 182

—— constitution of（ゼラチンの構成）, 165

—— Cox’s process for the manufacture of（コックス法ゼラチン製造）, 166, 167

—— foils（ゼラチン箔）, 15, 185, 186

—— for fining purposes（清澄用ゼラチン）, 182

—— for photographic printing and photographic purposes in
general（写真印画および一般写真用途のゼラチン）, 183, 184

—— Jullion and Pirie’s process for the preparation of（ジュリオンおよびピリーのゼラチン製造法）, 38

—— Nelson’s process for the manufacture of（ネルソンのゼラチン製造法）, 166

—— preparation of, from ordinary glue（通常の膠からのゼラチン調製）, 182, 183

—— substitute for（ゼラチン代用品）, 203, 204

—— Swinborne’s improved patented process for the preparation of（スウィンボーンの改良特許ゼラチン製造法）, 167

—— testing of（ゼラチンの試験）, 205-217

—— veneers（ゼラチン化粧板）, 15, 186-193

—— yielding tissues（ゼラチンを生成する組織）, 1

German isinglass（ドイツ産アイシングラス）, 200

Gilder’s glue（ギルダー膠）, 150

Glass, cement for（ガラス用セメント）, 230, 233, 239, 241, 243, 245

—— —— for attaching metal letters to（ガラス上の金属文字用セメント）, 249

—— —— —— —— —— to metal（ガラスと金属の接着用セメント）, 251

—— mastic cement for（ガラス用マスチックセメント）, 232

—— oil cement for（ガラス用油性セメント）, 228

—— paper, use of glue in the manufacture of（ガラスペーパー製造における膠の使用）, 12

—— paste for attaching labels to（ガラスへのラベル貼りペースト）, 270

—— plates, gelatinizing liquors upon（ガラス板上での膠液のゼリー化）, 58, 59

—— upon glass, cement for（ガラス同士の接着用セメント）, 230

—— —— metal, cement for（ガラスと金属の接着用セメント）, 230

Glauber’s salt, use of, in drying glue（芒硝の膠乾燥への利用）, 72, 73

Gloves, waste from the manufacture of（手袋製造くず）, 43

Glue, acceleration of the drying of（膠の乾燥促進）, 72, 73

—— addition of mineral substances to（膠への鉱物質添加）, 149

—— American, analysis of（アメリカ膠の分析）, 207

—— and starch cements（膠・でんぷんセメント）, 222, 223

—— as a binding agent（膠の結合剤としての役割）, 11

—— —— —— joining medium（接着媒としての膠）, 10, 11

—— banknote or mouth（紙幣・口用膠）, 269

—— boiler, Terne’s（テルネ式膠ボイラー）, 51, 52

—— boiling, boiler for（膠煮沸用ボイラー）, 44

—— —— convenient apparatus for（便利な煮沸装置）, 46, 47

—— —— in open jacketed pans（開放二重釜での膠煮沸）, 49, 50

—— —— or cooking（膠の煮沸・煮込み）, 44-52

—— —— with steam, boiler for（蒸気による煮沸用ボイラー）, 47-49

—— chemical composition of（膠の化学組成）, 8

—— chrome（クロム膠）, 153

—— clearness of（膠の透明度）, 53

—— Cologne（ケルン膠）, 148

—— color of（膠の色調）, 53

—— coloring of（膠の着色）, 156

—— constitution of（膠の構成）, 3-6

—— conversion of cartilage into（軟骨の膠化）, 94-104

—— cooking, process of（膠の煮込み工程）, 51

—— crude, definition of（粗膠の定義）, 3

—— —— preparation of（粗膠の調製）, 43

—— cutting the, into cakes（膠をケーキに切ること）, 57-64

—— deduction of the quality of, from indirect properties（間接的性質からの膠品質推定）, 207, 208

—— determination of acidity in（膠の酸度測定）, 205, 206

—— —— of adulterations of（膠の混ぜ物検出）, 214, 215

—— —— of glutin in（膠中グルチン量の測定）, 206, 207

—— —— of moisture in（膠中水分の測定）, 205

—— different varieties of, and their preparation（各種膠とその製造法）, 146-164

—— drying cakes of（膠ケーキの乾燥）, 64-73

—— —— room for（膠乾燥室）, 65

—— factory, location of a（膠工場の立地）, 21

—— —— manner of carrying on the work in a（膠工場での作業の進め方）, 26-30

—— fat and bone-meal, simultaneous utilization of bones for（骨からの脂肪・骨粉・膠同時利用）, 104-113

—— for attaching leather to metal（革を金属に接着するための膠）, 153

—— —— culinary and medicinal purposes（食用・医療用膠）, 12-14

—— —— elastic masses and as a partial substitute for rubber（弾性物質および部分的なゴム代用としての膠）, 14

—— —— fancy articles（装飾品用膠）, 14, 15

Glue joints in leather driving belts（革製駆動ベルト継ぎ目用膠）, 163

—— —— —— leather, paper, etc.（革・紙等の継ぎ目用膠）, 153, 154

—— —— —— parchment paper in making sausage skins（ソーセージケーシング用パーチメント紙継ぎ目用膠）, 154, 155

—— formation of（膠の生成）, 6

—— from various materials, external characteristics of（各種原料からの膠の外観的特徴）, 6, 7

—— gilder’s（ギルダー膠）, 150

—— holding power of（膠の保持力）, 147, 148

—— how to make and use（膠の作り方と使い方）, 147

—— in animal organism（動物体内の膠質）, 2

—— —— sizing（サイジングにおける膠）, 12

—— inferior qualities of（下級膠）, 12

—— joiner’s（木工用膠）, 146

—— Kissling’s results in testing（キスリングによる膠試験結果）, 215

—— liquid（液状膠）, 151, 152

—— liquor, apparatus for clarifying（膠液清澄装置）, 98

—— —— clarifying the（膠液の清澄化）, 52-56

—— —— concentration of（膠液の濃縮）, 50

—— —— cooling of（膠液の冷却）, 100

—— —— decolorizing of, with animal charcoal（動物炭による膠液の脱色）, 55

—— —— instrument for measuring the percentage of glue in（膠濃度計）, 103

—— measuring the percentage of, in glue liquor（膠液中の膠含量の測定）, 103, 104

—— methods of bleaching（膠の漂白法）, 141-145

—— moulding or forming of（膠の成形）, 56-64

—— nature of（膠の本質）, 1-9

—— nets for drying（膠乾燥用網）, 66, 67

—— ordinary, preparation of gelatine from（通常膠からのゼラチン調製）, 182, 183

—— parchment（パーチメント膠）, 150

—— Paris（パリ膠）, 150, 151

—— patent（パテント膠）, 150

—— practical testing of（膠の実用試験）, 215-217

—— principal substances employed as raw material for（膠原料として用いられる主な物質）, 16

—— properties of, and its behavior towards other substances（膠の性質と他物質に対する挙動）, 6-9

—— raw materials and their preparation for the manufacture of（膠製造用原料とその調製）, 16-38

—— results obtained by comparative experiments in testing（膠試験における比較実験結果）, 209, 210

—— Russian（ロシア膠）, 149, 150

—— size（サイジング膠）, 150

—— solution, behavior of, towards salts（膠溶液の塩類に対する挙動）, 7, 8

—— steam（スチーム膠）, 152

—— stock, bleaching of（膠原料の漂白）, 55, 56

—— —— dry-limed（乾石灰処理原料）, 19

—— —— dry, uncured, or salted（乾燥・未鞣し・塩蔵原料）, 19

—— —— green-limed（生石灰処理原料）, 19

—— —— green-salted（生塩蔵原料）, 19

—— —— influence of the age of animals on the product from（原料動物の年齢が製品に及ぼす影響）, 20

—— —— limed, washing of（石灰漬け原料の洗浄）, 21-26

—— —— notes in reference to judging（膠原料評価に関する注意）, 19, 20

—— —— preparation of（膠原料の調製）, 21-38

—— —— preservation of（膠原料の保存）, 29

—— —— sheds for（膠原料置き場）, 26

—— —— transformation in boiling the（原料煮沸時の変化）, 2

—— —— washer（原料洗浄機）, 22-26

—— substitute for（膠代用品）, 203, 204

—— transition stages of（膠の中間段階）, 2

—— uses of（膠の用途）, 10-15

—— testing of（膠の試験）, 205-217

—— tungstic（タングステン膠）, 155

—— water-proof（耐水膠）, 160

—— yield of, from cartilage（軟骨からの膠収率）, 115

—— —— —— from tannery waste（なめし革くずからの膠収率）, 18

—— -yielding substance, production of（膠質生成物の生成）, 2

—— —— tissues（膠質を生ずる組織）, 1

Glutin, conversion of chondrin into（コンドリンからグルチンへの転化）, 6

—— determination of, in glue（膠中グルチンの測定）, 206, 207

—— formation of（グルチンの生成）, 3

—— properties of（グルチンの性質）, 4, 5

—— pure, preparation of（純グルチンの調製）, 4

Glycerine and glycerine cements（グリセリンおよびグリセリンセメント）, 242

—— —— litharge cement（グリセリン・リサージュセメント）, 242

—— paste（グリセリンペースト）, 266

—— —— for office use（事務用グリセリンペースト）, 268

—— properties of（グリセリンの性質）, 242

Glycocoll（グリココール）, 6

Goat leather（山羊革）, 31

Gray lime（灰色石灰）, 28

Green waste, liming of（グリーンウェイストの石灰漬け）, 26, 27

Gum tragacanth（トラガカントゴム）, 261

Gutta-percha and rubber cements（ガタパーチャおよびゴムセメント）, 222, 233-237

Gypsum（石膏）, 244

Gypsum cements（石膏セメント）, 244, 245

Hager’s diamond cement（ハーガーのダイヤモンドセメント）, 229

Hard rubber cement（硬質ゴムセメント）, 234

—— combs, cement for（ハードラバー櫛用セメント）, 236

Hare skins（野ウサギ皮）, 18, 31

Hartshorn（鹿角膠）, 1

Hayes, S. Dana, analysis of American glue by（S. ダナ・ヘイズによるアメリカ膠分析）, 207

Heat-resisting cement（耐熱セメント）, 245

Hectograph mass（ヘクトグラフ用ゼラチン塊）, 14, 163, 164

Heuzé’s method of preparing dextrine（ウゼーによるデキストリン製造法）, 261

Hide, transformation in drying the（皮の乾燥時の変化）, 2

Hides for glue-stock, classification of（膠原料用皮の分類）, 30, 31

—— soaking of, in chlorbarium（塩化バリウム浴への皮の浸漬）, 20

Hoeveller, W. A., apparatus for drying glue invented by（ホイフェラー考案の膠乾燥装置）, 68-71

—— glue-stock washer of（ホイフェラーの膠原料洗浄機）, 22-26

Hog skins（豚皮）, 18

Hollander（ホランダー式砕解機）, 39

Horn, cement for（角用セメント）, 232

—— piths（角髄）, 19

Horses’ hoofs, cement for（馬蹄用セメント）, 236

Hudson Bay isinglass（ハドソン湾産アイシングラス）, 199

Hydraulic works, cement for（水力構造物用セメント）, 241

Hydrocarbon vapors, extraction of fats, oils, etc., with（炭化水素蒸気による脂肪・油抽出）, 79-82

Hydrocarbons, liquid, extraction of fats, oils, etc., with（液状炭化水素による脂肪・油抽出）, 82-84

—— removal of, from substances（物質からの炭化水素除去）, 84-86

Hydrochloric acid, treatment of bones with（塩酸による骨処理）, 37

—— —— utilization of the liquor obtained in treating bones
with（骨の塩酸処理で得た液の利用）, 125-127

Ichthyocolle Française（フランス魚膠＝Ichthyocolle Française）, 200, 201

Irish moss（アイリッシュモス）, 202

Iron and stone, cement for（鉄と石用セメント）, 245

—— cement for（鉄用セメント）, 245, 246

—— cements（鉄セメント）, 245-247

—— pipes, fire-proof cement for（鉄管用耐火セメント）, 246

—— pots, cracked, cement for（ひび割れた鉄鍋用セメント）, 246

—— water tanks, cement for（鉄製水槽用セメント）, 246

Isinglass, adulteration of（アイシングラスの不純物混入）, 196, 197

—— and its substitutes（アイシングラスとその代用品）, 196-204

—— chemical composition of（アイシングラスの化学組成）, 8

—— preparation of, in Russia（ロシアにおけるアイシングラスの製造）, 197, 198

—— sources of（アイシングラスの原料魚種）, 196

—— spurious（偽アイシングラス）, 196

—— substitute for（アイシングラス代用品）, 203, 204

Isinglassine（アイシングラス代用物「アイシングラシン」）, 201

Ivory, cement for（象牙用セメント）, 230

Jeffrey’s marine glue（ジェフリーズ・マリングルー）, 235

Jelly, definition of（ゼリーの定義）, 3

—— effect of tannin on（タンニンのゼリーへの作用）, 8

—— machines for cutting the, into cakes（ゼリーをケーキに切る機械）, 60-64

—— properties of（ゼリーの性質）, 7

—— tools for cutting the, into cakes（ゼリーをケーキに切る道具）, 59

—— transformation in boiling the（ゼリー煮沸時の変化）, 2

Jennings’ method for the preparation of fish glue（ジェニングスの魚膠製造法）, 202, 203

Jewelers, American cement for（宝飾師用アメリカ・セメント）, 252

—— cement（宝飾師用セメント）, 252

Joiners, cement for（木工用セメント）, 243

—— glue（木工膠）, 146

Jullion and Pirie’s process for the preparation of gelatine（ジュリオンとピリーのゼラチン調製法）, 38

Kid leather, waste from paring（山羊革の漉きくず）, 31

Kiln for burning bones（骨焼成窯）, 117-119

Kissling’s results in testing glue（キスリングによる膠試験結果）, 215

Knapsack leather（背嚢革）, 31

Knife handles, cement for（ナイフ柄用セメント）, 231

Label paste（ラベル貼りペースト）, 263

Labels, mucilage for（ラベル用粘液）, 263

—— paste for attaching, to glass, porcelain and metal（ガラス・磁器・金属へのラベル貼りペースト）, 270

—— —— for attaching, to polished nickel（研磨ニッケルへのラベル貼りペースト）, 268

—— —— for attaching, to tin（ブリキへのラベル貼り粘液）, 268

Lamb leather（ラム革）, 31

Leaf isinglass（リーフ・アイシングラス）, 197

Leather, cement for（革用セメント）, 235, 237

—— driving belts, glue for joints in（革製駆動ベルト継ぎ目用膠）, 163

—— for glue-stock, classification of（膠原料としての革の分類）, 30, 31

—— glue for（革用膠）, 153, 154

—— —— —— attaching, to metal（革を金属に接着する膠）, 153

—— paste for attaching, to table tops（テーブルトップへの革貼りペースト）, 269

—— —— —— joining, to pasteboard（革とボール紙の接着ペースト）, 267, 268

—— skins, actual（実際の革皮）, 17

—— waste（革くず）, 39-42

—— —— comminution of（革くずの細断）, 39, 40

Leucine（ロイシン）, 6

Leuner’s apparatus for extracting bones（ロイナー骨抽出装置）, 90-92

Lime and glue cement（石灰・膠セメント）, 244

—— —— sugar paste（砂糖・石灰ペースト）, 265

—— bath for bones（骨用石灰浴）, 37

—— cements（石灰セメント）, 223, 243, 244

—— milk of, preparation of（石灰乳の調製）, 26, 27

—— precipitation of, by oxalic acid（シュウ酸による石灰の沈殿）, 54

—— slaked, effect of, on glue solution（消石灰の膠溶液に対する作用）, 7

—— testing of（石灰の試験）, 27, 28

Limed glue-stock, washing of（石灰漬け膠原料の洗浄）, 21-26

Liming green waste（グリーンウェイストの石灰漬け）, 26, 27

—— waste（皮くずの石灰漬け）, 20

Linseed oil and clay cement（亜麻仁油・粘土セメント）, 248

—— —— —— manganese cement（亜麻仁油・亜鉛・マンガンセメント）, 248

Lipowitz’s method of testing glue（リポヴィッツの膠試験法）, 208, 209

Liquid fining gelatine（液状清澄用ゼラチン）, 182

—— glue（液状膠）, 151, 152

—— sugar and lime paste（液状砂糖石灰ペースト）, 265

Litharge cement（リサージュセメント）, 225

Magnesium sulphate（硫酸マグネシウム）, 116

Manufacture of bone-glue（骨膠の製造）, 74-116

—— —— gelatine, and products prepared from it（ゼラチンおよびその製品の製造）, 165-195

—— —— phosphorus（リンの製造）, 117-140

—— —— skin glue（皮膠の製造）, 43-73

Maps, paste for mounting（地図貼り用ペースト）, 266

Marble, cement for（大理石用セメント）, 242, 251

—— —— for attaching metal letters to（大理石上の金属文字用セメント）, 249

—— oil cement for（大理石用油性セメント）, 228, 229

Marine glue（マリングルー）, 234, 235

Matches, use of glue in the manufacture of（マッチ製造における膠の使用）, 11

Mastic（マスチック）, 226, 227

—— cement（マスチックセメント）, 226, 227

Medicinal purposes, glue for（医療用膠）, 12-14

Meerschaum, cement for（メシャム用セメント）, 239

Meta-gelatin（メタゼラチン）, 7

Metal, cement for attaching wood, glass, etc., to（金属に木・ガラス等を接着するセメント）, 251

—— glue for attaching leather to（革を金属に接着する膠）, 153

—— letters upon glass, cement for（ガラス上の金属文字用セメント）, 230, 249

—— paste for attaching labels to（金属へのラベル貼りペースト）, 270

Metals, cement for（金属用セメント）, 239

—— —— for uniting（金属同士の接合用セメント）, 241

Metarabin, conversion of, into arabin（メタラビンのアラビンへの転化）, 271

Mica, cement for（雲母用セメント）, 231, 232

Milk of lime, preparation of（石灰乳の調製）, 26, 27

Moisture, determination of, in glue（膠中水分の測定）, 205

Mother-of-pearl, glue imitations of（真珠母貝の膠による模造）, 15

Moulding boxes（成形箱）, 56

—— or forming the glue（膠の成形）, 56-64

—— refined phosphorus（精製リンの成形）, 135-137

Mouth glue（口用膠）, 269

Mucilage（粘液質）, 263, 264

—— caseine（カゼイン粘液）, 264

—— —— for photographers’ use（写真師用カゼイン粘液）, 266

—— dextrine（デキストリン粘液）, 267

—— for attaching labels to tin（ブリキへのラベル貼り粘液）, 268

—— —— labels（ラベル用粘液）, 263

—— —— office use（事務用粘液）, 268

—— —— postage stamps（郵便切手用粘液）, 264

—— preservation of（粘液質の保存）, 259, 260

—— strong（強力粘液）, 267

—— tragacanth（トラガカント粘液）, 264

Mucilages and pastes（粘液質およびペースト）, 255-271

—— —— —— for special purposes（特殊用途用粘液質およびペースト）, 261-271

—— —— pastes and cements, preparation of（粘液質・ペースト・セメントの調製）, 224-271

Muratori and Landry’s method of water-proofing fabrics（ムラトリおよびランドリーの布防水法）, 162, 163

Muzmann and Krakowitzer’s method of water-proofing fabrics（ムツマンおよびクラコヴィッツァーの布防水法）, 162, 163

Nature of glue（膠の本質）, 1-9

Nelson, G., process of, for the manufacture of gelatine（ネルソンのゼラチン製造法）, 166

Nets for drying glue（膠乾燥用網）, 66, 67

Netting, metallic（金属網）, 66

—— twine（麻紐網）, 66, 67

Neutral potassium tartrate, behavior of glue solution towards（酒石酸カリ中性塩に対する膠溶液の挙動）, 7

New York isinglass（ニューヨーク産アイシングラス）, 198

Nickel, polished, paste for attaching labels to（研磨ニッケルへのラベル貼りペースト）, 268

North American isinglass（北米産アイシングラス）, 198

Office use, glycerine paste for（事務用グリセリンペースト）, 268

—— —— mucilage for（事務用粘液）, 268

Oil cements（油性セメント）, 219, 220, 224-229

Oils, extraction of, with hydrocarbon vapors（炭化水素蒸気による油抽出）, 79-82

—— —— —— with liquid hydrocarbons（液状炭化水素による油抽出）, 82-84

Ornaments, indestructible mass for（装飾品用不壊質）, 155

Osseine（オッセイン）, 1

Oxalic acid, effect of, on glue solution（シュウ酸の膠溶液に対する作用）, 7

—— —— precipitation of lime by（シュウ酸による石灰の沈殿）, 54

Pads, paste for（パッド用ペースト）, 270

Paget’s mastic（パジェットのマスチック）, 227

Pale steam glue（淡色スチーム膠）, 152

Pan, open evaporating（開放蒸発鍋）, 98-100

Pans, evaporating（蒸発鍋）, 124

—— open jacketed（二重釜）, 49, 50

—— vacuum（真空釜）, 101-103

Paper bags, paste for（紙袋用ペースト）, 266

—— colored, use of glue in the manufacture of（色紙製造における膠の使用）, 11

—— glue for（紙用膠）, 153, 154

—— hangings, glue in the manufacture of（壁紙製造における膠の使用）, 11

—— paste for（紙用ペースト）, 265

—— —— —— fastening, on tin-foil（錫箔上への紙貼りペースト）, 266, 270

Parchment glue（パーチメント膠）, 150

—— paper, glue for, in making sausage skins（ソーセージ皮用パーチメント紙の膠）, 154, 155

—— scraps（パーチメントくず）, 18

Paris glue（パリ膠）, 150, 151

Paste, adhesive（接着ペースト）, 264

—— albumen（アルブミンペースト）, 265, 266

—— clean and durable（清浄で耐久性のあるペースト）, 268, 269

—— elastic or pliable（弾性・可撓性ペースト）, 263

—— fluid（流動ペースト）, 264, 265

—— for attaching cloth or leather to table tops（テーブルトップへの布・革貼りペースト）, 269

—— —— —— labels to glass, porcelain and metal（ガラス・磁器・金属へのラベル貼りペースト）, 270

—— —— cardboard（ボール紙用ペースト）, 269

—— —— fastening paper on tin foil（錫箔への紙貼りペースト）, 266, 270

—— —— joining leather to pasteboard（革とボール紙接着用ペースト）, 267, 268

—— —— mounting maps（地図貼り用ペースト）, 266

—— —— pads（パッド用ペースト）, 270

—— —— paper and fine fancy articles（紙および高級装飾品用ペースト）, 265

—— —— —— bags（紙袋用ペースト）, 266

—— —— scrap-books（スクラップブック用ペースト）, 266, 267

—— —— skins（皮用ペースト）, 267

—— glycerine（グリセリンペースト）, 266

—— —— for office use（事務用グリセリンペースト）, 268

—— label（ラベル用ペースト）, 263

—— preparation of（ペーストの調製）, 255

—— preservatives for（ペースト用保存剤）, 257

—— rules to be observed in the preparation of（ペースト調製時の注意事項）, 256

—— strong adhesive（強力接着ペースト）, 262

—— sugar and lime（砂糖石灰ペースト）, 265

—— that will not sour（腐敗しないペースト）, 262

—— Venetian（ベネチアンペースト）, 262

Paste-board, paste for joining leather to（ボール紙と革接着用ペースト）, 267, 268

Pastes and mucilages（ペーストおよび粘液質）, 255-271

—— —— —— for special purposes（特殊用途用ペーストおよび粘液質）, 261-271

—— mucilages and cements, preparation of（ペースト・粘液質・セメントの調製）, 224-271

Patent glue（パテント膠）, 150

Patriarch isinglass（「パトリアーク」アイシングラス）, 197

Permanent white, addition of, to glue（パーマネントホワイト（白鉛）を膠に加えること）, 149

Petroleum, cement to withstand the action of（石油に耐えるセメント）, 231

—— lamps, cement for（石油ランプ用セメント）, 231

Phosphates, extraction of, from bones（骨からのリン酸塩抽出）, 115

Phosphorus, crude, composition of（粗リンの組成）, 131, 132

—— —— distillation of（粗リンの蒸留）, 133-135

—— —— purification of（粗リンの精製）, 132

—— distillation of（リンの蒸留）, 127-132

—— galley furnace for distilling（リン蒸留用ギャレー炉）, 128, 129

—— loss of（リンの損失）, 132

—— manufacture of（リンの製造）, 117-140

—— —— of, with the assistance of electricity（電気炉によるリン製造）, 138-140

—— operations in the preparation of（リン製造における操作）, 117

—— refined, moulding of（精製リンの成形）, 135-137

—— refining and purifying of（リンの精製・浄化）, 132-135

—— receivers for（リン受け器）, 129

—— removal of, from the receivers（受け器からのリンの取り出し）, 131

—— residue in the manufacture of（リン製造残渣）, 127

—— sticks, mode of forming（リン棒の成形法）, 135-137

—— storing of（リンの貯蔵）, 138

Photographers, caseine mucilage for（写真師用カゼイン粘液）, 266

Photographic printing, gelatine for（写真印画用ゼラチン）, 183, 184

Photo-lithography, use of glue in（写真石版印刷における膠の使用）, 14

Pierres de mastic（ピエール・ド・マスチック）, 226, 227

Pipes exposed to a red heat, cement for tightening joints of（赤熱を受ける管継ぎ目の締め付け用セメント）, 241

Plaster of Paris（プラスタ・オブ・パリス）, 244

—— —— —— cement, universal（万能プラスタ・オブ・パリスセメント）, 245

—— —— —— statues, cement for（石膏像用セメント）, 244, 245

Pliable paste（可撓性ペースト）, 263

Porcelain, cement for（磁器用セメント）, 231, 239, 240, 241, 243, 245

—— oil cement for（磁器用油性セメント）, 229

—— paste for attaching labels to（磁器へのラベル貼りペースト）, 270

—— sulphur cement for（磁器用硫黄セメント）, 232, 233

Postage stamps, mucilage for（郵便切手用粘液）, 264

Potassium carbonate, behavior of glue solution towards（炭酸カリに対する膠溶液の挙動）, 7

Printing rollers, compositions for（印刷ローラー用配合物）, 157

Putty（パテ）, 224, 225

Quick lime（生石灰）, 243

Rabbit skins（ウサギ皮）, 18, 31

Rag-engine（ラグエンジン：ぼろ砕解機）, 39

Raw materials and their preparation for the manufacture of glue（膠製造用原料とその調製）, 16-38

—— —— collection and buying of（原料の収集と購入）, 16

—— —— division of（原料の区分）, 16

Receivers for collecting phosphorus（リン収集用受器）, 129

—— —— removal of phosphorus from the（受器からのリンの取り出し）, 131

Red lead cement（ベンガラセメント）, 225

Resinous cements（樹脂系セメント）, 220, 221, 229-233

Retort-furnace, Belgian, for the carbonization of bones（骨炭化用ベルギー式レトルト炉）, 109-112

Retorts（レトルト）, 127, 128

Rochelle salts, behavior of glue solution towards（ロッシェル塩に対する膠溶液の挙動）, 7

Rubber and gutta-percha cements（ゴムおよびガタパーチャセメント）, 222, 233-237

—— cement for（ゴム用セメント）, 250

—— —— —— chemical apparatus（化学器具用ゴムセメント）, 248, 249

—— glue as a partial substitute for（部分的なゴム代用としての膠）, 14

Russia, preparation of isinglass in（ロシアでのアイシングラス製造）, 197, 198

Russian glue（ロシア膠）, 149, 150

—— isinglass（ロシア産アイシングラス）, 197, 198

—— steam glue（ロシア・スチーム膠）, 152

Sahlstrom’s process for preparing a substitute for isinglass, gelatine
and glue（サールストロームによるアイシングラス・ゼラチン・膠代用物製造法）, 203, 204

Sal ammoniac, effect of, on glue solution（塩化アンモニウムの膠溶液に対する作用）, 7

Saltpetre, effect of, on glue solution（硝石の膠溶液に対する作用）, 7

Salts, behavior of glue solution towards（膠溶液の塩類に対する挙動）, 7, 8

Samovey leaf isinglass（サモヴェイ・リーフ・アイシングラス）, 197

Sandpaper, use of glue in the manufacture of（サンドペーパー製造における膠の使用）, 12

Sausage skins, glue for parchment paper in making（ソーセージ皮用パーチメント紙用膠）, 154, 155

Scheibler’s cement for chemical apparatus（シャイブラーの化学器具用セメント）, 249

Schneible, J., machine for cutting the jelly into cakes invented
by（シュナイブル考案のゼリー切断機）, 60-62

Scrap-books, paste for（スクラップブック用ペースト）, 266, 267

Selenite（セレナイト）, 244

Seltsam’s apparatus for extracting bones（ゼルツァム骨抽出装置）, 84-86

—— —— for extracting bones improved by Th. Richter（リヒター改良ゼルツァム骨抽出装置）, 88-90

Serbat’s mastic（セルバのマスチック）, 227, 228

Seubert’s apparatus for moulding phosphorus（ゾイベルトのリン成形装置）, 135, 136

Sheds for glue-stock（膠原料置き場）, 26

Sheep leather（羊革）, 31

—— skin waste（羊皮くず）, 18

Shell lime（貝殻石灰）, 28

Shoemakers’ paste（靴屋用ペースト）, 258, 259

Siberian purse isinglass（シベリア産パース・アイシングラス）, 197

Sieve for sorting crushed bones（砕骨選別用ふるい）, 36, 37

Silicate of soda（ケイ酸ソーダ＝水ガラス）, 240

Silk, artificial, from gelatine（ゼラチン人工絹糸）, 195

Sinews（腱）, 1

Size（サイジング剤）, 157-160

—— glue（サイジング膠）, 150

Sizing, glue in（サイジングでの膠）, 12

Skin gelatine（皮ゼラチン）, 166-170

—— —— modern process of preparing（皮ゼラチンの近代的製造法）, 167-170

—— glue, classification of operations in the manufacture of（皮膠製造工程の区分）, 43

—— —— manufacture of（皮膠の製造）, 43-73

—— -like raw materials（皮様原料）, 16

Skins, paste for（皮用ペースト）, 267

—— steeping of（皮の浸漬）, 18

—— used for packing, use of, for glue（包装用に用いられた皮の膠原料としての利用）, 19

Sodium carbonate, behavior of glue solution towards（炭酸ソーダに対する膠溶液の挙動）, 7

Soft putty（軟質パテ）, 225

—— rubber cement（軟質ゴムセメント）, 233, 234

Sounds（魚の浮き袋）, 41

Spiral evaporators（らせん式蒸発器）, 100, 101

Stamping mill for crushing bones（骨粉砕用スタンピングミル）, 34, 35

Staple isinglass（ステープル・アイシングラス）, 197

Starch and glue cements（でんぷんおよび膠セメント）, 222, 223

—— paste（でんぷんペースト）, 255, 256, 261

Steam, apparatus for boiling glue with（蒸気による膠煮沸装置）, 47-49

Steam boiler cement（蒸気ボイラー用セメント）, 250

—— glue（スチーム膠）, 152

—— high-pressure, treatment of bones with（高圧蒸気による骨処理）, 105-107

—— pipes, cement for（蒸気管用セメント）, 250, 251

—— —— oil cement free from lead for（鉛を含まない蒸気管用油性セメント）, 228

—— —— —— cements for（蒸気管用油性セメント）, 228

Steaming bones（骨の蒸煮）, 75, 76

Stephenson’s oil cement（スティーヴンソンの油性セメント）, 228

Stick mastic cement（棒状マスチックセメント）, 232

Stone lime（石灰石石灰）, 28

Stove plates, cracked, cement for（ストーブプレートひび割れ用セメント）, 246

Stoves, black cement for（ストーブ用黒色セメント）, 246

Stratena（ストラテナ）, 252

Straw, use of, as a filter（濾材としての麦わらの使用）, 44

Sugar and lime paste（砂糖石灰ペースト）, 265

Sulphate of alumina, use of, for clarifying glue liquor（硫酸アルミニウムによる膠液清澄化）, 54

—— —— baryta, addition of, to glue（硫酸バリウムの膠への添加）, 149

Sulphuric acid, decomposition of bone ash by（硫酸による骨灰の分解）, 119-125

Sulphurous acid, absorption of, by bones（骨による亜硫酸の吸収）, 92

—— —— bleaching glue with（亜硫酸による膠漂白）, 143-145

—— —— glue-stock with（亜硫酸による膠原料漂白）, 55, 56

—— —— dilute, treatment of bones with（希亜硫酸による骨処理）, 38

—— —— generation of（亜硫酸の発生）, 93, 94

—— —— process for extracting bones（亜硫酸による骨抽出法）, 92-94

—— —— solution, apparatus for the production of（亜硫酸溶液製造装置）, 143, 144

Surrons（スラン（革の一種））, 31

Swinborne’s improved patented process for the preparation of
gelatine（スウィンボーンの改良特許ゼラチン製造法）, 167

Table tops, paste for attaching cloth or leather to（テーブルトップへの布・革貼りペースト）, 269

Tannery waste, yield of glue from（製革くずからの膠収率）, 18

Tannin as a test for the presence of gelatine（ゼラチン検出試薬としてのタンニン）, 165

—— effect of, on glue solution（タンニンの膠溶液に対する作用）, 8

—— removal of, from leather waste（革くずからのタンニン除去）, 39-41

Tendons（腱）, 1

Terne’s apparatus for the generation of sulphurous acid（テルネ式亜硫酸発生装置）, 94

—— glue boiler（テルネ式膠ボイラー）, 51, 52

Terra-cotta articles, cement for（テラコッタ製品用セメント）, 232

Testing glue and gelatine（膠およびゼラチンの試験）, 205-217

Tin foil, paste for fastening paper on（錫箔上への紙貼りペースト）, 266, 270

Tin paste for attaching labels to（ブリキ用ラベル貼りペースト）, 268

Tires, cement for（タイヤ用セメント）, 250

Tools for cutting the jelly into cakes（ゼリーをケーキに切る道具）, 59

Tortoise shell, cement for（べっ甲用セメント）, 232

—— —— glue imitations of（べっ甲の膠による模造）, 15

Toys indestructible mass for（玩具用不壊質）, 155

Tragacanth（トラガカント）, 261

—— mucilage（トラガカント粘液）, 264

Transition stages of glue（膠の移行段階）, 2, 3

Tub-size, manufacture of（抄紙用サイズの製造）, 158, 159

Tungstic glue（タングステン膠）, 155

Turners, cement for（旋盤工用セメント）, 229, 230

Twine netting, objections to（麻紐網に対する欠点）, 66, 67

Under skin（皮下組織）, 17

Uses of glue（膠の用途）, 10-15

Vacuum pans（真空釜）, 101-103

Vasa lymphatica（リンパ管）, 1

Vats, clarifying（清澄槽）, 53

Veneers, gelatine（ゼラチン化粧板）, 15, 186-193

Venetian paste（ベネチアンペースト）, 262

Walls, damp, marine glue for（湿った壁用マリングルー）, 235

Wash basins, cement for（洗面器用セメント）, 225, 226

Washing drum（洗浄ドラム）, 22

Waste, green, liming of（グリーンウェイストの石灰漬け）, 26, 27

—— liming of（皮くずの石灰漬け）, 20

—— putrefaction of（廃棄物の腐敗）, 20, 21

Water-glass and water-glass cements（水ガラスおよび水ガラスセメント）, 240-242

—— —— constitution of（水ガラスの構成）, 240

Water-proof cement（防水セメント）, 227

—— —— glue（耐水膠）, 160

—— proofing fabrics（布帛の防水加工）, 161-163

—— —— wrapping paper（包装紙の防水加工）, 160, 161

—— tanks, iron, cement for（鉄製水槽用セメント）, 246

Weavers’ looms, worn-out hinges from（織機の廃ヒンジ）, 30

Weidenbusch’s method of testing glue（ヴァイデンブッシュの膠試験法）, 211-213

Whalebone, cement for（鯨ひげ用セメント）, 232

Whale glue（鯨膠）, 204

Whip leather（鞭革）, 30

White-lead, addition of, to glue（白鉛の膠への添加）, 149

Wood, cement for（木材用セメント）, 230, 239, 240

—— —— —— attaching metal letters to（金属文字を木材に付けるセメント）, 249

—— —— —— —— to metal（木材を金属に付けるセメント）, 251

Wooden vessels, insoluble cement for（木製容器用不溶性セメント）, 233

Wrapping paper, water-proof（防水包装紙）, 160, 161

Zinc plates, gelatinizing liquors upon（亜鉛板上での膠液ゼリー化）, 58, 59

—— white cement（亜鉛華セメント）, 226

—— addition of, to glue（亜鉛華の膠への添加）, 149

   *       *       *       *       *

転記者注（Transcriber’s Notes）

明らかな誤植は、断りなく修正した。ハイフンの有無など表記ゆれは統一したが、それ以外の綴りや句読法は原文のままとした。

イタリック体は italic のように表した。

化学式中の下付き数字は、{2} のように表した。

次の修正を行った：

行 4516　次の箇所を
III. 3Ca(PO_{3}){2} + 10C = 10CO + Ca{3}(PO_{4}){2} = P{2}
から
III. 3Ca(PO_{3}){2} + 10C = 10CO + Ca{3}(PO_{4}){2} + P{4}
に改めた。

行 4742　次の箇所を
3Ca(PO_{3}){2} + 5Ca{2}_ = Ca_{3}(PO_{4}){2} + 10CO + 4P. から 3Ca(PO{3}){2} + 10C = Ca{3}(PO_{4})_{2} + 10CO + 4P.
に改めた。

*** PROJECT GUTENBERG 電子本
“GLUE, GELATINE, ANIMAL CHARCOAL, PHOSPHOROUS, CEMENTS, PASTES AND MUCILAGES” 終了 ***
《完》

　原題は『Secret armies : the new technique of Nazi warfare』、著者は John L. Spivak です。
　この著者の背景は存じませんが、米英圏の公安当局が、国内大衆に対する注意喚起が必要だと感じていた時代の、出版物です。
　今日、ロシアや中共がやっていることは、戦間期のドイツのメソッドの焼き直しですので、当時のキワモノ風な告発の書籍からも少しは学ぶことができるでしょう。

　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさま、上方の篤志機械翻訳助手さまはじめ、関係の各位に厚く御礼を申し上げます。
　図版は略しました。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

タイトル：『秘密軍隊』
ナチス戦争の新たな戦術

著者：ジョン・L・スピヴァク

公開日：2007年9月20日 [電子書籍番号：22682]

言語：英語

クレジット：制作：ジニー・ハウズ、デイヴィッド・クラーク、およびオンライン分散校正チーム
（本ファイルは、インターネット・アーカイブ／アメリカン・ライブラリーズが寛大にも提供してくれた画像データから作成されたものである。）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍『秘密軍隊』 開始 ***

制作：ジニー・ハウズ、デイヴィッド・クラーク、およびオンライン
分散校正チーム
（本ファイルは、インターネット・アーカイブ／アメリカン・ライブラリーズが無償で提供してくれた画像データから作成されたものである。）

   *       *       *       *       *

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| 注記：原文における不統一なハイフン使用はそのまま保持している。 |
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| 明らかな誤植については修正を施した。完全な修正リストは、本文書末尾を参照のこと。 |
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| 本書と著者について |
| |
| ジョン・L・スピヴァクは、現役の作家の中で最も「伝説の記者」 |
| のイメージに近い存在である。探偵のような鋭い洞察力と記者の |
| 機転を兼ね備え、さらに切れ味鋭く軽快な文体を持つ彼は、何度 |
| となく「世界をスクープし」「真相を暴いて」きた。強力な反対 |
| 勢力や身の危険にさらされながらも、これを成し遂げてきたのだ。
|
| |
| しかしスピヴァクを他の多くの報道関係者と決定的に分けるのは、|
| 彼が数年間にわたり、その鋭いペンを専ら米国におけるファシスト |
| 活動の証拠解明に捧げてきた点である。この活動は、非米的行為を |
| 暴露する複数の公式調査のきっかけとなったと評価されている。 |
| |
| SECRET ARMIES はスピヴァクの一連の暴露記事の集大成である。 |
| ヒトラーがアメリカ大陸で展開した秘密裏の毒殺キャンペーンに |
| 関するこの衝撃的な内部告発は、原典の書簡や記録、詳細な出典 |
| の明記、関係者の実名・日付・場所の明示など、徹底的な裏付け |
| があるからこそ、にわかには信じがたい内容となっている。彼の |
| 反論の余地のない、矛盾のない事実は、今後大きな影響力を持つ |
| だろう。多くの人々が抱いている誤った「安全感」を揺るがす |
| きっかけとなるに違いない。 |
| |
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ジョン・L・スピヴァク著作一覧

悪魔の旅団

ジョージアの黒人

アメリカ、バリケードに直面す

恐怖政治下のヨーロッパ

SECRET ARMIES

ナチス戦争戦略の新手法

[図版]

ジョン・L・スピヴァク

モダン・エイジ・ブックス社
ニューヨーク市 4番街432番地

著作権 1939年 ジョン・L・スピヴァク
発行：モダン・エイジ・ブックス社
4番街432番地
ニューヨーク市

著作権 1939年 ジョン・L・スピヴァク
発行：モダン・エイジ・ブックス社
4番街432番地
ニューヨーク市

本書の著作権はすべて保持されており、権利者の書面による許可なく
全文または一部を複製することは一切認められない。詳細については
出版社まで問い合わせること。

初版 1939年2月
再版 1939年3月

アメリカ合衆国にて印刷

目次

章 ページ

 序文                                                    7

I チェコスロバキア――分割前の状況 9

II イングランドのクリブデン・グループ 17

III フランスの秘密ファシスト軍 31

IV メキシコに仕掛けられたダイナマイト 43

V パナマ運河を包囲する動き 56

VI 秘密工作員がアメリカに到着 73

VII ナチスのスパイとアメリカの「愛国者たち」 84

VIII ヘンリー・フォードとナチスの秘密活動 102

IX アメリカ大学に潜むナチス工作員 118

X アメリカ国内の地下軍組織 130

XI ディーズ委員会による証拠隠滅工作 137

XII 結論 155

図版一覧

                                                         ページ

秘密結社「176年秩序」の入会儀式（シドニー・ブルックス撮影） 77

ハリー・A・ユングからの書簡 82
反ユダヤ主義のビラ 85

ピーター・V・アームストロングからの書簡 89

ピーター・V・アームストロング宛ての書簡 90

ジェラルド・B・ウィンロッド牧師の会計記録カード 104

「キャピトル・ニュース＆フィーチャー・サービス」のサンプル記事 106

『ウェスストン・スプリングス独立新聞』からの書簡 107

ロドリゲス将軍からの書簡 111

ロドリゲス将軍からの書簡 113

ヘンリー・アレンからの書簡 115

反ユダヤ主義のステッカーおよびヘンリー・フォード著書籍のドイツ語版表紙 117

オロフ・E・ティーツォウからの書簡 125

E・F・サリバンの有罪判決を示す判決文 138-139

カール・G・オーゲルからの書簡 151

G・モシャックからの書簡 153

E・A・ヴェンネコールからの書簡 154

序文

本書に収められた資料は、ますます深刻化している問題の表面をわずかにかすめたに過ぎない――すなわち、米国、メキシコ、中米におけるナチス工作員の活動である。この5年間、私は彼らの一部を観察してきたが、当初は粗雑で組織性に欠けていたプロパガンダ工作が、次第に発展し、多くの人々が認識している以上に広範な影響力を残すに至った過程を目撃してきた。当初は単なるナチス政権による不快な試みに過ぎないように見えたものが、やがて
米国国民とその政府の内政に直接干渉しようとするだけでなく、米国の海軍・軍事機密までも探ろうとするより陰険な側面を帯びてきたのである。

中米、メキシコ、パナマ運河地帯におけるさらなる調査により、ローマ・ベルリン・東京を結ぶ枢軸国によって指揮されたスパイ網が明らかとなり、これが米国の平和と安全保障を脅かしている実態が浮き彫りになった。特にチェコスロバキアが政権転覆される直前の欧州数カ国におけるナチスの第五列[1]の活動を詳しく調査した結果、以下の事実が明らかになった：
フランスでは、ナチスとイタリアの工作員が驚くべき規模の秘密地下軍を構築していた。これらの事実は、西半球におけるファシスト勢力の活動実態を、私にある程度明確に理解させるに至った。

現時点で私が確認できる限りでは、ナチスのスパイ活動に直接起因すると断定できない出来事について詳細に記した一章を本書に収録した。しかし、この章はナチスのイデオロギーが英国の悪名高い「クリブデン・セット」（Cliveden set）に与えた影響を明らかにしている。このグループはオーストリアの裏切りを画策し、チェコスロバキアを犠牲にし、巧妙な手段を用いてヒトラー政権の強化を図っているのである。
「クリブデン・セット」は世界規模のファシズムの発展と影響力に極めて深い影響を及ぼしており、その重要性を考慮して本書に収録することにした。

本書の大部分の資料は、その性質上、当然ながら出典を明らかにすることはできない。直接引用した会話は、当時その場に居合わせた人々から得たものか、フランスのカグール団（Cagoulards）の事例のように公的記録に基づくものである。チェコスロバキアに関する章では、ナチスのスパイと彼の協力者との間で交わされた会話を引用している。
この詳細は、過去に私が信頼できると判断した情報源から得たものである。その後、このスパイはチェコの秘密警察によって逮捕され、その自白が私の記述した会話内容を裏付けることとなった。

本書に掲載されている資料の多くは、これまで様々な定期刊行物で時折発表されてきたものである。しかし、多くのアメリカ人がこの国におけるナチスの浸透に対する懸念を過大評価していると感じているため、この簡潔で不完全な描写であっても、読者の皆さん――私自身と同様に――この問題の深刻さを認識する一助となることを願っている。

脚注：

[1] 1936年11月初旬、スペインの反乱軍がマドリードを包囲していた際、新聞記者たちは反乱軍のエミリオ・モラ将軍に対し、どの部隊が最初に同市を制圧するのかを尋ねた。モラは謎めいた返答をした。「第五列だ」――これはマドリード内のファシスト同調者たちを指していた。彼らはスパイ活動や破壊工作、テロリズムを通じてスペイン政府の敗北を画策していた者たちである。今日では「第五列」という用語は、様々なファシストおよびナチス系組織を表現する際に広く用いられている。
これらの組織は、非ファシスト国家の領域内で活動している。

I

チェコスロバキア――分割前の状況

現在では広く認められている事実だが、ミュンヘン協定は「平和」の名の下に、ドイツにさらなる侵略行為に必要な産業地帯と軍事拠点を与えた。むしろ、この協定は混乱したヨーロッパを永続的な平和へと導くどころか、全体主義勢力――特にドイツ――の力を強化する結果となった。強化されたドイツは、必然的にナチスの第五列（潜伏工作員）の活動を活発化させ、これは地球上のあらゆる地域でヒトラーの大計画を実現するための下地を精力的に整えているのである。
もし我々が過去から未来を予見できるのであれば、現在世界中の重要な国々に潜伏しているこの影の工作集団「第五列」は、今後起こることの前兆と言えるだろう。ドイツがオーストリアに侵攻する前、その不幸な国では第五列のメンバーが大量に流入していた。チェコスロバキアにおいては、特に共和国の心臓部がヒトラーに献上される直前の数ヶ月間、中央ヨーロッパのこの国に送り込まれた工作員の数と活動が爆発的に増加していた。

「平和」が訪れる直前の短い滞在期間中に、私はチェコスロバキアにおけるゲシュタポの秘密工作員の活動について多少の情報を得た。その数は膨大であり、私が知り得たほんの一部の工作員でさえ、当時そして現在チェコスロバキアだけでなく他の国々でも活動している実際の工作員総数に比べれば、微々たるものに過ぎない。しかし私が知り得たこれら少数の工作員の活動から、ゲシュタポ、すなわちナチスの秘密情報機関がいかに冷酷な手段で活動を展開しているかが明らかになる。

長年にわたり、ヒトラーは必要とあらばチェコスロバキアを守るために戦う準備を進めていた。この国の自然の山岳地帯の障壁や、鋼鉄とコンクリートで構築された人為的な防衛線が、彼が宣言していたウクライナの小麦地帯への進軍を阻んでいたからだ。支配権をめぐる戦いに備え、彼は共和国内に多数のスパイ、挑発者、プロパガンダ要員、破壊工作員を送り込み、自らの足場を固め、接触網を構築し、プロパガンダ活動を展開し、戦争時に極めて貴重な戦力となる組織体制を整えていたのである。
私が得た情報の中には、ナチスの容赦ない決意と、自軍の工作員の命さえも人間扱いしない非人道的な姿勢が如実に表れている事例がいくつかあった。

アーノ・オエルテル（別名：ハラルト・ハルフ）は、第五列工作員として訓練を受けた痩せ型の色白のスパイで、ゲシュタポの2つの専門学校で教育を受けていた。オエルテルは、当時チェコスロバキアとドイツの国境地帯であったビスコフスヴェルダのゲシュタポ地区責任者リヒターから、ドイツ国籍証明書を交付されていた。

「プラハへ向かい、市内で身を隠せ」とリヒターは指示した。「安全が確保され次第、ベーメン・レーパ近郊のランゲンアウに向かい、アンナ・スハーイ夫人[2]に報告せよ。彼女がさらなる指示を与えるだろう」

オエルテルは頷いた。これは彼にとって初めての重要な諜報任務だった。25歳の秘密工作員である彼は、ゾッセン（ブランデンブルク州）にあるゲシュタポの特別訓練学校で集中コースを修了した後に、この任務を与えられたのだ。この学校は、ナチスの秘密情報機関が様々な活動に従事する工作員を養成するために設立した数多くの教育機関の一つであった。

卒業後、オエルテルはチェコ国境沿いの反ファシスト組織における政治的混乱工作について、小規模な実務訓練を受けていた。そこでドイツ人亡命者として振る舞っていた彼は、その適性を遺憾なく発揮したため、ドレスデンのセクター本部で指揮を執っていたゲイスラー少佐から、特別任務としてチェコスロバキアへ派遣されることになった。
オエルテルは躊躇いがちに言った。「もちろん可能な限りの予防策は講じますが、――事故が起こる可能性もゼロではありません」

リヒターは頷いた。「もし捕まって逮捕されたら、直ちにドイツ領事の面会を要求するんだ」と彼は言った。「万が一困難な状況に陥った場合は、犯罪容疑――武装強盗や未遂殺人など、政治的でない犯罪――での身柄引き渡しを要請する。チェコスロバキアとは犯罪行為で告発されたドイツ人の引き渡しに関する条約を結んでいるが――」ゲシュタポ長官は机の最上段の引き出しを開け、箱の中から小さなカプセルを取り出した。「もし完全に絶望的な状況に陥った場合は、この薬を服用するように」
と言った。

彼はその錠剤を不安げな青年に手渡した。

「これは青酸カリだ」とリヒターは説明した。「ハンカチで結び目を作って包んでおけ。逮捕されても取り上げられることはない。捜索を受けている間に、必ずこれを服用するチャンスがあるはずだ」。

オエルテルは錠剤をハンカチの隅で結び、胸ポケットに入れた。

「君は二つの報告を行わなければならない」とリヒターは続けた。「一つはシュチャ夫人宛て、もう一つはプラハの連絡員宛てだ。彼女が君をその人物と引き合わせてくれるだろう」

オエルテルがシュチャ夫人に報告した際、彼女は具体的な指示を与えた。「1937年8月16日、午後5時、プラハのカールス広場にある噴水近くのベンチに座ること。灰色のスーツに灰色の帽子をかぶり、上着の胸ポケットから青いハンカチを覗かせた男が、あなたのタバコに火を貸してほしいと頼んでくる。火を貸し、男からタバコを受け取るんだ。そうすれば、プラハの連絡員とどのように会い、何をすべきかについて詳細な指示を受けることができるだろう」

指定された時刻になると、オエルテルはベンチに座り、噴水を見つめながら、友人や知人と午後のコーヒーを楽しむために陽気に歩き回る人々を眺めていた。時折、隣のベンチに置かれた午後の新聞に目を通すこともあった。彼は誰かに見られているような気がしたが、灰色のスーツに青いハンカチを差した人物はどこにも見当たらなかった。暑さのためでもあり、また緊張のあまりでもあるが、彼はハンカチで額を拭った。ハンカチを握ると、きつく縛られたカプセルの感触が伝わってきた。

ちょうど5時になると、灰色のスーツに灰色の帽子をかぶり、上着の胸ポケットに青いハンカチを差した男が、ゆっくりとこちらへ歩いてくるのに気づいた。男が近づくと、男は煙草の箱を取り出し、一本選んでポケットからライターを探し始めた。オエルテルの前に来ると、男は帽子を脱いで微笑みながら火を貸してほしいと頼んだ。オエルテルはライターを差し出し、すると相手も煙草を一本勧めてきた。男はベンチに腰を下ろした。

「週に一度、報告書を提出してくれ」彼は煙草を吸いながら唐突に言い、カールスプラッツに差し込む陽光の中で遊ぶ二人の子供を見つめた。まるで一日の仕事を終えた男が足を伸ばすように、彼は足をゆったりと伸ばした。「シュチャ夫人には直接報告を届けてくれ。一週間は彼女がプラハに来るが、次はあなたの番だ。報告書の写しを、カールスプラッツ31番地に住む英国人宣教師ロバート・スミス牧師にも届けるように」
と言った。

灰色のスーツの謎の男からオエルテルに報告するよう指示されたスミス牧師は、プラハのスコットランド国教会の牧師であり、英国国籍を持つ人物で、英語話者だけでなくチェコ政府関係者とも強い人脈を持っていた[3]。牧師としての職務に加え、スミス牧師はアマチュア楽団を率い、ドイツ系移民のために無料コンサートを開催していた。彼の紹介状のおかげで、ドイツ人「移民」女性たちは英国政府高官や陸軍将校の家政婦として英国へ渡ることができた。

チェコスロバキアに張り巡らされたゲシュタポの広範なネットワークは、その活動の大半を旧ドイツ・チェコ国境地帯に集中させていた。今日に至るまで、ドイツが欧州で望むものは全て手に入れたとされる状況下でも、プラハではこのネットワークが政府機関、軍組織、そして移民系反ファシスト団体のあらゆる部門に浸透していた。この国は分断される前から現在に至るまで、ドイツから派遣された偽パスポート所持のゲシュタポ工作員や、国境を密輸された工作員によって網の目のように監視されていた。

ゲシュタポはしばしば、親族がドイツ国内にいるチェコ市民を工作員として利用した。これらの工作員の任務は、チェコの防衛対策に関する軍事情報の収集や、恒久的なスパイ活動のためのチェコ市民との接触確立だけでなく、反ファシスト団体の混乱を引き起こすという同様に重要な任務も含まれていた。つまり、大規模な組織内で対立を生じさせ、分裂と崩壊を引き起こすことである。工作員はまた、世論や人々の態度に関する報告を行い、反ファシスト活動に従事する人々の氏名と住所を詳細に記録していた。オーストリアが侵攻される前にも同様の手法が用いられ、これによりナチスは同国に侵入した直後に大規模な逮捕作戦を展開することができた。
ドイツ系住民6万人を抱えるプラハは、ゲシュタポが国内全域に構築した驚くべき諜報・宣伝機構の中枢拠点として機能していた。チェコスロバキアが分断される前は、諜報報告の大半がテチエン＝ボデンバッハ国境を越えてドイツへと送られていた。ヘンライン派の宣伝・諜報拠点は、シュヴェーデン通り4番地にある『ズデーテン・ドイツ党』本部内に置かれていた。第二の本部はネカザンカ通り7番地の『ドイツ援助協会』に設置され、エミール・ヴァルナーが指揮を執っていた。表向きはライプツィヒ見本市の代表を装っていたが、実際にはプラハにおけるゲシュタポ組織の最高責任者であった。彼の補佐役であるヘルマン・ドーンはハンスポールカ＝デジヴィツェに住み、『ミュンヘン・イラストレイテド・ツァイトゥング』紙の代表を装っていた。
チェコスロバキアにおけるナチスの諜報・宣伝機構には、米国の移民当局が特に関心を寄せる側面がある。なぜなら、米国にもナチスの第五列に属する正体不明の工作員が絶えず流入しているからだ。パスポート上部に記載された文字や番号は、世界中のドイツ外交官に対し、所持者が通常ゲシュタポの工作員であることを知らせる重要な情報となっている。米国の移民当局が文字や番号が記載されたドイツ製パスポートを発見した場合、所持者が確実に工作員であると判断してよい。これらの番号はベルリンまたはドレスデンにあるゲシュタポ本部によってパスポートに付与される。工作員の写真と筆跡サンプルは、外交用郵便袋を通じてナチス大使館、公使館、領事館、あるいは当該工作員が配属された都市のドイツ系団体へと送付される。工作員が外国都市で報告を行う際、現地のゲシュタポ責任者はパスポート上部の番号を、外交用郵便で送付された写真と筆跡サンプルと照合することで本人確認を行うのである。
ルドルフ・ヴァルター・フォークト（別名：ヴァルター・クラス、別名：ハインツ・レオンハルト、別名：ヘルベルト・フランク）――彼がヨーロッパ各地で諜報活動を行う際に用いたこれらの偽名は、典型的な事例として参考になるだろう。フォークトはプラハに派遣され、極めて重要な任務を遂行していた。その任務とは、チェコ人が国際旅団に参加してスペインで戦うためにどのように国境を越えていたのか、その実態を解明することだった。ベルリンではこの問題は謎に包まれていた。なぜなら、こうしたチェコ人工作員はイタリアやドイツ、あるいはゲシュタポと協力関係にある他のファシスト諸国を通過しなければならなかったからだ。

フォークトにはウォルター・クラス名義で発行されたパスポート番号1,128,236が交付され、パスポート上部には文字と番号「1A1444」が記載されていた。ドレスデンの指導者ヴィルヘルム・マイの指示により、プラハ到着後はヘンライン党本部に報告するよう命じられていた。クラス（別名フォークト）は1937年10月23日に到着し、ズデーテン党本部で報告を行ったが、私はその人物を特定することができなかった。彼はさらに4日後に再報告するよう指示を受けたが、その時点ではまだ工作員に関する情報が届いていなかったためである。
フォークトはポツダムとカルムト＝レーマゲンにあるゲシュタポの諜報訓練学校で訓練を受けた。彼は直接ヴィルヘルム・マイの指揮下で活動しており、マイの本部はドレスデンに置かれている。マイは第2地区におけるゲシュタポ活動の責任者である。チェコスロバキアのズデーテン地方がヒトラーに割譲される前、チェコ国境地域の諜報活動とテロ活動は地区ごとに分割されていた。本稿執筆時点でも、これらの地区区分は依然として存在し、新たな国境線を越えて活動を続けている。第1地区はシレジアを管轄し本部はブレスラウに、第2地区はザクセンを管轄し本部はドレスデンに、第3地区はバイエルンを管轄し本部はミュンヘンに置かれている。オーストリア併合後、第4地区が新たに追加され、ゲシュタポ長官シェフラーが指揮を執っている。シェフラーの本部はベルリンに置かれており、ウィーンにも支部がある。第4地区はまた、「現地当局の統制が及ばなくなった状況」を理由に、ドイツ軍侵攻の口実となる事件を準備する「第2連隊」（スタンドアルテII）の指揮も執っている。

移民当局、特にドイツ周辺諸国の当局がゲシュタポ工作員を摘発するもう一つの方法は、ドイツ旅券のスタンプの位置を確認することだ。ドイツ法に従い、スタンプは旅券の表紙の右上隅、スタンプ用に指定された位置に正確に押される。スタンプが旅券のタイトルページに面した表紙側に押されている場合、それはゲシュタポ関係者や領事館にとって、所持者が正規の番号や文字をゲシュタポ本部から受け取る時間もなく急いで国境を越えた工作員であることを示している。このような場合、国境警備のゲシュタポ責任者が一時的に識別するための手段として、このスタンプが用いられるのである。
また、移民当局が所持者に対して5年未満の有効期限で発行されたドイツ旅券を、その後規定通りの5年間に延長しているのを発見した場合、その所持者が新たに派遣されたゲシュタポ工作員であり、外国で監視下に置かれた状態で試験を受けている可能性が高い。例えばフォイトの場合、オランダでの最初のゲシュタポ任務に際して、1936年8月15日に発行された旅券の有効期限はわずか14日間に限定されていた。彼の上司は、フォイトが単に旅券と渡航資金を得るために工作員となることに同意したのかどうか確信が持てなかったため、旅券の有効期限を制限したのである。
14日間の期間が満了すると、フォイトはナチス領事館に出頭して旅券の更新手続きを行う必要があった。このケースでは、旅券に「特別許可がある場合を除き更新不可（ドレスデン警察本部長の許可による）」との記載があった。フォイトがオランダでの任務を成功裏に遂行した後、彼は通常どおり5年間有効の旅券を交付された。

ドイツ人の旅券に当初定められた有効期限が後に延長されている場合、それはその人物がゲシュタポによる審査を受け、合格したことを証明している。

【脚注】

[2] シュヒャー夫人は、コンラート・ヘンライン率いる「ドイツ民族連盟」――実際には「文化団体」を装ったプロパガンダ・諜報組織――の最も活発なメンバーの一人であった。彼女は現在、新生ドイツ領ズデーテン地方の指導的立場にある。

[3] スミス牧師は、チェコスロバキア秘密警察が自分を監視していることを知ると、イギリスへ帰国した。本稿執筆時点では、彼はプラハの教会には復帰していない。

II　イングランドのクリヴデン・セット

外国工作員の活動は、必ずしも軍事・海軍機密の入手を意味するものではない。侵略を計画し、あるいは潜在的敵国の戦力と士気を評価しようとする侵略者にとって、あらゆる種類の情報が重要である。そしてしばしば外交上の秘密は、厳重に守られた軍事装置の最良の設計図よりもはるかに価値が高い。

金銭、社会的地位、政治的約束、あるいは栄誉によっては外国勢力に有利な政策に従う気にさせられない人々がいる。しかしそのような場合でも、階級利益の保護が、報酬付きの外国工作員の行為とほとんど区別がつかない行動へと駆り立てることがある。これは特に、金融上の利害が国際的規模に及んでおり、したがって国際的に思考する者たちに顕著である。

そのような階級利益が、オーストリアがナチスに裏切られた出来事――すなわち侵略国がチェコスロヴァキアを切り刻むことを許されたわずか数か月前――には、すでに絡んでいた。そして、ディナージャケットとイブニングガウンをまとったナチスの第五列が、いかに有力な関係者たちに影響を及ぼし、一国家と一民族を犠牲にし、ミュンヘン「平和」協定を予告するような路線を描かせたか、その全貌は恐らく永遠に明らかにはならないだろう。

物語は、ネヴィル・チェンバレン英首相が1938年3月26～27日の週末を、タプロウ（バッキンガムシャー）のアスター卿・同夫人所有の田舎邸宅クリヴデンで過ごす招待を受けたところから始まる。首相夫妻が、庭園と森の童話のような景色の中にそびえる巨大なジョージアン様式の邸宅に到着したとき、すでに来ていた他の客たちと主人は、馬蹄形の石造り階段の下で出迎えていた。

少人数だが慎重に選ばれた客たちは、「週末はシャレード（演劇当てゲーム）をしよう」という名目で招かれていた。参加者は二手に分かれ、ある役を演じ、相手側が何を表現しているかを当てるゲームである。招待された男性は全員が英国政府の要職にあった。そしてこの「シャレード・パーティー」の週末に、彼らは極秘裏に英国の方針を決定した。それは大英帝国の運命のみならず、世界の出来事と数え切れない数百万人の人生を長年にわたって左右するものである。

この方針は、間接的にアメリカ合衆国の平和と安全を脅かし、意図的に英国を一連の策略へと導き、ヒトラーを強化し、ひいては大ブリテンをファシズムへの道へと必然的に導くものである。英国議会も英国民も、これらの決定を知らない。その一部はすでにチェンバレン政権によって実行に移されている。

この歴史的な二日間の会談で何が起こり、その前に何があったかを知らなければ、世界はほとんど理解不能な英国の外交政策にただ困惑するしかない。

この週末の集まりには、アスター夫妻と首相夫妻のほかに、次のような人物が出席していた。

• サー・トマス・インスキップ（国防調整相）
• サー・アレグザンダー・キャドガン（ヴァンシッタートの後任として内閣顧問となり、極めて強力な英国情報部を監督する立場にある）
• ジェフリー・ドーソン（ロンドン・タイムズ編集長）
• ロシアン卿（スコットランド国民銀行総裁、スペイン民主政府への武器供与拒否を強く主張する一方、ヒトラーとムッソリーニがフランコに武器を提供することを容認）
• トム・ジョーンズ（ボールドウィン前首相の顧問）
• 右尊貴E.A.フィッツロイ（下院議長）
• メアリー・レイヴンズデール男爵夫人（英国ファシスト運動指導者サー・オズワルド・モズリーの義姉）

クリヴデンの客たちが演じた驚くべきゲーム――国家や民族がすでに駒のように動かされているそのゲーム――を理解するには、クルップやティッセンといった有力なドイツ実業家・金融資本家が、1920年代後半に自らの富と権力を脅かしていたドイツ労働組合運動と政治運動を粉砕するためにヒトラーを支援したという事実を思い起こさなければならない。

アスター家はアメリカでも同じ一族である。ヴァージニア生まれのナンシー・アスター夫人は、英国でも有数の富豪家に嫁いだ。彼女と夫アスター子爵の利害は、銀行、鉄道、生命保険、ジャーナリズムに及ぶ。一族の議員は下院にアスター夫人・夫・その息子、上院に親族二名、合計六名にのぼる。アスター家は世界で最も有力かつ影響力のある新聞であるロンドン・タイムズとロンドン・オブザーバーを支配している。これらの新聞は過去に首相を誕生させ、あるいは失脚させるほどの力を持っていた。その影響力は誇張のしようがない。

エネルギーと野心に満ちたアメリカ生まれの女性が支配するクリヴデン邸は、すでに他の週末パーティーの後に現在の歴史に痕跡を残していた。アスター夫人とその一味は、世界最大の帝国の事においてこれまでやや脇役に近かったが、最近彼女の週末パーティーで下された決定は、ほとんど信じがたい陰謀、裏切り、二重取引を経て、すでにヨーロッパの地図を変えてしまった。そのやり方は征服者カエサルの冷酷さとナポレオンの果てしない野心を併せ持つ。

1937年秋から始まったクリヴデンの週末は、1938年3月26～27日の歴史的な週末で頂点に達した。アスター夫人はレイヴンズデール夫人と茶会を開き、自邸でナチス駐英大使フォン・リッベントロップを接待していた。次第にアスター支配下のロンドン・タイムズは、極めて影響力のある社説面で親ナチス的傾向を示し始めた。タイムズが何らかのキャンペーンを始めるときは、まず有名な読者投書欄に連続投稿させ、その後に決定済みの政策を主張する社説を掲載するというのが常套手段である。1937年10月、タイムズは戦後ドイツから奪われた植民地の返還に関するヒトラーの主張を扱った投書を次々と掲載した。

英国は、ドイツが自国を攻撃するよりも、ヒトラーがソビエト連邦の肥沃なウクライナ小麦地帯に目を向けることを望んだ。それは戦争を意味するが、その戦争は避けられないように見えた。もしロシアが勝てば、英国とその経済的王族たちは「共産主義の脅威」に直面する。だがドイツが勝てば、東方へ拡大し、戦争で疲弊した状態では英国に要求を突きつける余裕はなくなる。そこで大ブリテンの経済的王族たちが演じるべき役割は、ドイツがロシアとの来るべき戦争に備えるのを強化し、同時に自らの計算が外れた場合に備えて戦う準備をすることだった。

閣僚のうち、ヘイルシャム卿（砂糖・保険）、スウィントン卿（鉄道・電力、ドイツ・イタリアなどに子会社）、サー・サミュエル・ホア（不動産・保険など）は探りを入れられ、良い考えだと考えた。チェンバレン自身も、ヒトラーに積極的に戦争物資を供給しているドイツ染料カルテルI.G.ファルベンと提携するインペリアル・ケミカル・インダストリーズに約1万2000株の大きな利害を有していた。障害は外相アンソニー・イーデンだった。彼はファシストの侵略が最終的に大英帝国を脅かすと恐れていたため、ファシスト国家を強化し、さらに大きな侵略を促すような政策には絶対に賛成しなかった。

アスター夫妻が慎重に選んだ小規模なパーティーの一つにイーデンを招いた。花で飾られた小さな応接室で、ヒトラーと話し合うために使節を送る案――たとえばハリファックス卿（広大な土地利権保有）のような穏やかで無害な人物を――が持ち出された。イーデンは、タイムズがヒトラー自身よりも熱心に失われたドイツ植民地問題を突然取り上げた理由を理解し、断固として反対を表明した。そのような一歩はドイツとイタリアのさらなる侵略を助長し、最終的に大英帝国を破壊すると主張した。

それでも相談を受けた閣僚たちはチェンバレンに圧力をかけ、外相が国事でブリュッセルにいる間に、首相はハリファックスが総統を訪問すると発表した。イーデンは激怒し、激しい会談の後に辞表を提出した。しかし当時イーデンの辞任は英国を混乱に陥れる恐れがあったため、チェンバレンは彼をなだめた。国民の同情はイーデンにあり、彼を追い出す前に世論を準備する必要があった。

ロンドンの外交官たちの静かで抑えた応接室では、ボウラー帽をしっかりかぶったハリファックス卿が1937年11月中旬、一切議論に持ち込むなという指示を受けてベルリンとベルヒテスガーデンに送られた逸話を、くすくす笑いながら語っている。親しい友人たちの穏やかな評価によれば、ハリファックス卿は英国貴族の中でも最も温厚で魅力的な人物であり、真摯で善意はあるが、特別に頭が切れるわけではない。

ベルリンでハリファックスは、派手な新制服を着たゲーリングと会見した。会話の途中でゲーリングは巨大な腹に両手を置きながら言った。

「世界は静止しているわけにはいかない。世界情勢を現在のままで永遠に凍結することはできない。世界は変化する」

「もちろん」とハリファックス卿は穏やかに同意した。「何かを凍結して一切変化させないなどという考えはばかげている」

「ドイツも静止しているわけにはいかない」とゲーリングは続けた。「ドイツは拡大しなければならない。オーストリア、チェコスロヴァキア、その他の国々を、石油を」

これは議論すべき点だったが、特派使節は一切議論するなという指示を受けていたため、うなずき、最もなだめるような口調でつぶやいた。「当然です。拡大が必要ならば、ドイツが静止しているなどと誰も期待していません」

その後オーストリアが侵略されたとき、親しい友人たちに「向こうで何を料理してきたのか」と聞かれたハリファックスは上記の話をし、自分の会話がゲーリングに誤解されたのではないか、つまり穏やかさが英国のオーストリア併合計画承認と受け取られたのではないかと懸念を表明した。しかしフランス情報部は1938年2月に収集した別のバージョンを有しており、その後の経過から見てこちらのほうがはるかに正確であるように思われる。

同部秘密報告によると、ハリファックス卿は、ドイツが植民地返還問題を6年間提起しない限り、中欧におけるヒトラーの野心に対して英国は手を出すまいと約束したという。その期間内に英国は、ヒトラーが拡大し、戦争機械を強化し、ソビエト連邦との戦争に勝利すると見積もっていた。

1938年1月下旬、アスター卿夫妻は再びクリヴデンに客を招いた。英国首相のほか、ハリファックス卿、ロシアン卿、トム・ジョーンズ、ならびにアスター支配下のロンドン・オブザーバー編集長J.L.ガーヴィンが出席した。チェンバレンがロンドンに戻ると、イーデンに対し、イタリアとの交渉を開始し、地中海で英国船員を殺害し英国商船を沈める行為をやめる約束を取り付けるよう命じた。当時、英国外務省はムッソリーニが「正体不明」の海賊追跡に「協力」しているという声明を発表していた。

英国船舶の沈没に怒った世論は、ファシスト指導者との取引を妨げる恐れがあった。海賊行為が止まれば、チェンバレンはアビシニアの承認と、占領地の開発のための融資をイタリアに提供する用意があった。それは海賊頭への貢ぎ物に等しいが、国内の反対を鎮め、政策を進める時間を稼ぐためにはチェンバレンはそれも辞さなかった。

アビシニア侵略時に制裁を主張していたイーデンは命令に従ったが、イタリアはまずスペインから兵を撤退させるべきだと主張した。ムッソリーニにジブラルタルの大英帝国の生命線を握られたくなかったのである。ムッソリーニは拒否し、ローマの英国大使に対し、イーデンがスペインからの伊軍撤退を主張する限り英伊は合意できない、別の外相が任命されれば話は別だと伝えた。ローマ＝ベルリン枢軸で密接に連携するヒトラーも別の外相を要求したが、さらに一歩進んだ。リッベントロップはチェンバレンに対し、総統は英国新聞による自身・ナチス・ナチス侵略への攻撃に不満であり、それを止めさせよと伝えた。

かつて誇り高かった世界最大の帝国の外務省は、直ちにフリート街の新聞各社に覚書を送り、ナチスとヒトラーに関する記事を「政府支援のため」に控えるよう要請した。そしてかつて誇り高く独立していた英国新聞のほとんどが、ヒトラー経由で伝えられた命令ともいうべきものに「自主検閲」を確立した。新聞社が部内に説明した理由は、国際情勢があまりに危機的であるため政府の要請を拒否できず、拒否すれば外務省その他の政府筋からの定例情報が得られなくなるというものだった。一般の英国民は今なお、自国の政府と「独立した」新聞がヒトラーの命令に従ったことを知らない。

1938年1月下旬、まだハリファックス秘密協定を知らなかったフランス情報部は、ヒトラーが2月下旬にオーストリア侵攻を計画しており、かつイタリアとドイツが約束に反してスペイン攻撃を強化するつもりであることを知った。フランス情報部がこれを知ったとき、ドルボス外相（当時）とイーデンはジュネーブで国際連盟理事会に出席していた。ドルボスが興奮してイーデンに伝え、イーデンは英国がオーストリアを犠牲にしフランスを裏切り、さらに自国の外相をも裏切っているとは夢にも思わず、ジュネーブからチェンバレンに電話した。

首相は注意深く聞き、そっけなく礼を言い、電話を切るとすぐさまフランス駐在英大使サー・エリック・フィップスに電話した。フィップスはショータン仏首相（当時）に連絡し、ドルボスに英国外相を脅かすのをやめるよう指示するよう頼むよう命じられた。しかし2月いっぱいフランス情報部はオーストリア侵攻計画とスペイン攻撃強化計画に関する情報を次々と入手し、共同警戒を強く提案しながら英国に伝達し続けた。イーデンはそれをチェンバレンに伝えたが、首相はいつも礼を言うだけだった。

侵攻予定日が近づいてもイーデンはまだ在任しており、ヒトラーは「裏切り者のアルビオン」が友情の申し出をしながら実はドイツを裏切っているのではないかと疑い始めた。オーストリアを売り渡し、同盟国フランスを裏切る特使を送れる英国なら、ドイツをだますことも十分可能だからである。同時にゲシュタポは、英国情報部がドイツ軍上層部にまで食い込み、高級将校たちと協力しているという情報にぶつかった。ヒトラーは、どこまで浸透されているかわからず、内閣を刷新し、リッベントロップを外相に据え、英国が罠にかけている場合に備えて戦争準備を整えた。

英国外務省の記録には、ヒトラーがオーストリア侵攻前に、罠にかけられていないことを確かめるために英国を試した痕跡が残っている。リッベントロップはイーデンとチェンバレンに対し、ヒトラーがオーストリアのシュシュニック首相を呼び、閣僚改組とザイス＝インクヴァルト博士の入閣、収監ナチスの釈放を要求する予定だと伝えた。ヒトラーは、シュシュニックがすぐさま英仏に救援を求めることを知っており、もし両国がオーストリアを見捨てれば侵攻は安全だと判断した。英国外務省記録によれば、シュシュニックは実際に英仏に支援を求めたが、フランスは支援の用意があったにもかかわらず英国が拒否したため、フランスも手を出せなくなった。

この慌ただしい動きが行われている間、アスター支配下のタイムズとオブザーバー、ナチスおよびイタリアの新聞は同時にイーデン攻撃キャンペーンを開始した。オーストリア犠牲の予定日が迫っており、イーデンが残っていれば計画が失敗する恐れがあった。しかし世論はイーデンに味方していたため、別の攻撃が仕掛けられた。外相の健康を心配する記事が現れ、ため息や悲しげな顔や残念がる声が上がったが、イーデンは何とかできると望みを捨てず職に留まった。2月19日、待ちくたびれたヒトラーははっきりとイーデン解任を要求し、新聞キャンペーンが最高潮に達したなかで、チェンバレンは「世論に応えて」翌日彼を解任した。

温厚なハリファックス卿が外相に任命された。フランコの熱心な支持者でヒトラーとムッソリーニを称賛するA.L.レノン＝ボイドらの親ファシストが閣僚に抜擢された。

イーデン解任に手間取ったため、オーストリア侵攻は三週間遅れた。ナチス軍が、ヒトラーが独立を尊重すると約束していた国に轟き込むように突入したというニュースが驚愕した世界に伝わったとき、まだ何も知らないフランス大使コルバンは、迅速な共同行動を手配するため外務省に駆け込んだ。それは1938年3月11日午後4時のことだった。ところがハリファックス卿は即座に会うどころか、午後9時まで待たせた。その時点でオーストリアはすでにナチス領土だった。抗議する以外にできることはなく、ハリファックス卿は平然とした顔でフランスとともに「強い抗議」を行った。フランス情報部がハリファックス取引の詳細を知り、英国が共同行動の要請をはぐらかし、フランス大使をオーストリア占領完了まで待たせた理由をようやく理解したのは、オーストリア併合から一週間後のことだった。

ヒトラーはオーストリアから、軍の増強人員、マグネサイトの大鉱床、木材林、電力用の巨大な水力資源を手に入れた。次にチェコスロヴァキアを手に入れられれば、世界最大級のシュコダ兵器工場、ズデーテン地方の工場群、ハンガリーの小麦とルーマニアの石油に隣接し、バルカンを支配し、中欧における潜在的ソ連空軍・陸軍基地を破壊し、ナチス軍をソ連国境と、ヒトラーが長年狙っているウクライナ小麦地帯からわずか数マイルの位置に置くことができる。

オーストリア侵略から五日後の3月16日午後3時半、ハリファックス卿は自らチェコスロヴァキア公使を呼び出した。公使が4時に会談から出てきたときには、呆然自失の表情を浮かべていた。ハリファックス卿はいくつかの「提案」をした。チェコスロヴァキアの政情で何が起こりつつあるかを完全に無知であるにもかかわらず、英国外相は命令口調だった。

明らかにハリファックスは他者から指示を受けていた。なぜなら彼は、中央ヨーロッパの共和国がドイツと和解を試みること（すでに数か月やっていた）、ドイツ人を閣僚に迎えること（すでに三人在籍していた）を提案したからである。3月22日の次の会談で公使は、ハリファックスがオーストリアがヒトラーの命令でザイス＝インクヴァルト博士を閣僚にしたのと同じように、ナチスを閣僚に迎えることを望んでいることを知った。

チェコスロヴァキアのナチスに政府での権力をさらに与えるよう英国が圧力をかけることは、包囲された小民主国家に対して強固な縄を編んで自分で首を吊れと言っているに等しかった。その後の経過は、チェンバレン自身がその縄を提供したことを示している。

そして歴史的な1938年3月26～27日の週末がやってきた。

クリヴデン邸の小さな応接室の壁には本棚が並び、蔵書がぎっしり詰まっている。楽しい夕食の後、笑いながら談笑する客たちはそこに集まっていた。英国首相がシャレードで大げさな身振りをするのはやや品位を欠くため、女主人は「ミュージカル・チェアーズ」を提案した。

皆が素晴らしい考えだと賛成し、青い華やかな礼装を着けた男性使用人たちが、椅子を所定の順に並べ、間隔を慎重に測った。宝石で飾られた笑う女性の一人がピアノの前に座った。ミュージカル・チェアーズでは、椅子の数より参加者が一人多い。音楽が始まると参加者は椅子の周りを行進する。音楽が止まった瞬間、全員が最寄りの椅子に殺到し、余った一人が立ち尽くし、他の参加者や観客からのからかいの的となる。政治家たちがくつろぐ方法の一つである。

音楽が始まった。世界最大の帝国の厳格な首相、帝国防衛責任者、英国で最も有力な新聞の編集長、下院議長、英国第一のファシスト指導者の義姉、その他数名が、ピアノの挑戦的な旋律に合わせて行進を始めた。保守的な首相は用心深く歩き、アスター夫人が鋭く見つめる中、他の者はくすくす笑いをこらえた。首相は少なくとも銀行家としての品位を保とうとしたが、後で誰かが表現したように「わずかに豚のように見えた」だけだった。突然音楽が止まった。全員が最寄りの椅子に飛びついた。首相はなんとか椅子を確保し、どっかと腰を下ろした。

三十分ほどで、大ブリテンの戦略的支配者の何人かは息切れし、ゲームをやめた。外交問題の会話が始まり、妻たちのほとんどは別の部屋に移った。会話が終わる頃、クリヴデンの小さな週末パーティーは、実行されれば世界の姿を変える六つの重大決定を下していた。

その決定（すでに一部は実行に移されつつある）は次のとおりである。

1. フランスが他国との条約義務によって攻撃を受けた場合を除き、攻撃を受けた場合には支援する旨を伝える。
2. 平時徴兵制を導入する。
3. 産業防衛の調整（平時徴兵）、軍事徴兵の監督、国民の「政治教育」（プロパガンダ）の調整を行う三人の閣僚を任命する。
4. 地中海における両国の正当な利益を守るためイタリアと合意する。
5. ドイツと相互の問題を協議する。
6. ドイツに対し、自己主張の方法が英国世論を敵に回し相互協議を妨げないものであるよう希望を表明する。

この計画で最も重要な二つの決定は、平時労働力徴兵と、フランスに英露どちらかを選ばせることによって佛ソ条約を破棄させる圧力である。

まず徴兵と考えられる動機を考えてみよう。

労働組合が強力な国がファシズムに傾くとき、労働組合を何らかの形で取り込むか、さもなくば破壊しなければならない。なぜなら反抗的な労働者はゼネストによってファシズムを阻止できるからである。英国労働者は、ファシズムが労働組合の価値と長年の闘争で勝ち取ったものを破壊することを学んでいるため、ファシズムを憎悪していることが知られている。英国がファシズムとファシスト同盟に傾けば労働組合との軋轢が生じる。そこで「国民の政治教育を調整する」という決定が生まれた。特に兵器産業など重要な部門の労働組合指導者の一部はすでに、製造する兵器が民主主義の防衛に使われ破壊に使われないという保証がなければ協力しないと公言しているため、この動きは特に必要である。

したがって「国民の教育」と、平時労働力徴兵が、最終的に政府による労働組合支配へとつながる。多少の違いはあるが、ヒトラーがかつて極めて強力だったドイツ労働組合を支配した手順と本質的に同じである。

この歴史的な週末の数日後、タイムズは「国民組織」と「国民登録」の賢明さを主張した。ファシスト諸国の歴史が示すように、国民登録は労働力徴兵の第一歩である。この発砲がなされた今、チェンバレン政権が続投すれば、英国労働者は歴史上最も執拗な攻撃を受けるだろうと安全に予言できる。すべての兆候がその地固めを示しており、労働組合運動は分裂する可能性がある。一部の指導者は政府に同調する用意があるが、他は民主主義のためでなければファシズムのためには協力しないとすでに表明しているからである。

第二の重要な決定は、ヒトラーが長年失敗し続けてきた佛ソ条約の破棄を、フランスに圧力をかけて実現することである。現在、英国は、ヒトラーがぜひとも望んでいたチェコ＝ソ連条約の破棄にすでに成功したのと同様、この点でも成功するように見える。

英国は狡猾な外交で知られている。過去には国家や民族を利用し、互いに争わせ、裏切り、犠牲にし、二重取引を繰り返しながら帝国を拡大してきた。しかしクリヴデン週末以降の陰謀によって、英国は、見たところ、ついに自分自身を裏切ったようである。

英国の運命と数百万の臣民の運命を導く者たちは、英国が知ってきた民主主義は存続できない、ファシズムか共産主義かの選択であるという結論に達したらしい。共産主義の下では、クリヴデンの週末参加者が属する支配階級は富と権力を失う。それは経済的王族たちの愚かな望みは、ファシズムの下では依然として頂点に君臨できるというものである。だからクリヴデンの週末参加者たちはファシズムへと向かう。

ヒトラーの第五列は奇妙な味方を得た。

III　フランスの秘密ファシスト軍

ヒトラーもムッソリーニも、クリヴデン・セットの出現や、イングランドがオーストリアとチェコスロヴァキアの大部分を犠牲にすることで自らヨーロッパの覇権的地位を弱体化させる意思など、予見できなかっただろう。全体主義諸国は、中欧・バルカン・地中海の支配をめぐる闘争が起これば、戦わなければならないという前提で行動していた。

ローマ＝ベルリン枢軸は、もし予想される戦争が勃発した際にフランス国内で大規模な内乱を起こせば、フランスは戦場で弱体化するだけでなく、共和国においてファシズムが勝利する可能性さえあると、論理的に判断した。その準備として、枢軸は金と武器を大量に持たせた秘密工作員をフランスに送り込み、歴史上最も驚くべき陰謀の一つにほぼ成功しかけた。

外国の秘密工作員がどこまで進展していたかが発覚する直接のきっかけとなった事件の幕開けは、パリの金融・産業・文化界の指導者たちが通うガイヨン広場のドゥルアン餐厅であった。

1937年9月10日正午ちょうど、マルセルウェーブのかかった髪、輝く瞳、厚化粧の唇を持つ18歳の速記者ジャクリーヌ・ブロンデが、有名な餐厅の回転扉をくぐり、指示されたとおり右に曲がった。彼女はこれまでこれほど豪華な場所に来たことがなかった。灰色または茶色の大理石で統一された食堂、調和の取れた家具。二段の階段で灰色の部屋から茶色の部屋につながっており、興奮のあまり階段に気づかなかったブロンデ嬢は滑りそうになったが、チャールズ・ディケンズに似た老給仕長がすかさず支えてくれた。

昼食を共にする二人の男は、がらんとした部屋の奥のテーブルに座っていた。彼女を招待したフランソワ・メトニエは、著名なフランスの技術者・実業家で、がっしりした体格、鋭い目、黒髪、自信に満ちた穏やかな物腰の持ち主である。彼はブロンデの恥ずかしそうな様子に微笑みながら立ち上がった。もう一人の、かなり若い男はM・ロクティで、ずんぐりした体にぼさぼさの髪、角張った顎、厚いべっ甲眼鏡をかけた人物だった。彼はクレルモン＝フェランにある巨大なミシュランタイヤ工場で技術者をしており、メトニエはその工場で重要な役職にあった。実業家は少女を「私の友人」とだけ紹介し、名前はっきり名前を言わなかった。

灰色の部屋で遅い朝食を取っている二組のカップル以外、テーブルからは見える範囲に他に客はおらず、三人はほぼ独占状態だった。

「ボルドーを一本いただこうか？」とメトニエが言った。「昼食は電話で注文しておいたが、ワインはご到着を待ってからにしようと思ってね」

「ああ、何でもお任せで」とロクティがぎこちなく言った。

「そう、ワインはお任せします」と速記者も言った。

「ギャルソン、サン＝ジュリアン、シャトー・レオヴィル＝ポワフェレ1870年を一本」

チャールズ・ディケンズの幽霊のような給仕長は近くに控えていたが、客の稀少な銘柄の知識に感心して会釈し、微笑み、自ら地下セラーに急いだ。

早めの昼食が終わり、ブランデーが出された頃、メトニエはグラスを思案げに見つめ、茶色の食堂に入ってきた二人の太った男をちらりと見た。彼らは数テーブル離れた席に座り、会話の断片から一方は文芸批評家、もう一方は出版社だとわかった。二人はちょうど出たばかりのスリリングな探偵小説について話し、批評家は「あまりに荒唐無稽だ」と主張していた。

メトニエはロクティに向かって言った。

「爆弾を二つ作ってもらう。わが組織でフランスに大きな力を持つ非常に重要な人物に会わせる。彼が直接材料を渡し、作り方を教えてくれる。その後、私が爆弾を置く場所へ連れて行く。私は現場を見られたくない」

低い声で二か所の爆破について話し合った。教会の柱石であり、地域で高く尊敬され、フランス全土で知られたメトニエは、退出する際に二人に注意を促した。

なぜ活発な金髪の速記者がこの会話に同席を許されたのか、ロクティにはわからなかった。誘惑のためかと思ったのは、別れ際に彼女が意味ありげに彼の手を握り、「また会いたい」と言い残したからである。

メトニエはロクティをオフィスビルに連れて行き、そこである男を紹介した。彼は「レオンと呼んでいたが、実態はアルフレッド・マコンで、メトニエらにとって活動本部として使われているビルの管理人だった。数分後、隣の部屋のドアが開き、貴族でありフランスを代表する実業家ジャン・アドルフ・モロー・ド・ラ・ムーズが入ってきた。右目に単眼鏡を入れ、緊張した様子で何度も直していた。顔は深く刻まれ、目の下には重い青黒い袋が垂れていた。メトニエが立ち上がると、彼は鋭い一瞥でロクティを値踏みした。

「私が申し上げた人物です」とメトニエが言った。

「任務は理解しているか？」ド・ラ・ムーズが訊いた。

「はい」とロクティ。「作り方を教えてくださるのですね？」

ド・ラ・ムーズは頷いた。「明日の夜10時に作動する時限爆弾だ。その時間なら建物に誰もいないから、怪我人は出ない」

一時間後、ロクティは二つの爆弾を完成させ、時限装置もセットし、きれいな包みにした。メトニエは彼をプレスブール通りのフランス経営者総同盟ビルに連れて行き、指示どおり一つの包みを管理人に預けた。その後、ボワシエール通りの鉄鋼業協会本部へ行き、ロクティは二つ目の包みを置いた。

9月11日の夜、フランス経営者総同盟は同ビルで会合を開く予定だったが、延期された。そしてド・ラ・ムーズがミシュランの技術者に保証したとおり、その夜は管理人とその妻たちは、普段と違ってビルにいなかった。

午後10時、二つの爆弾が爆発した。計画はほぼ完璧に進行したが、一つの事故が起こり、その調査が驚くべき全体の陰謀を明るみに出すことになった。ビルの近くにいたフランス憲兵二名が死亡したのである。

爆発直後、経営者総同盟と鉄鋼業協会は声明を出し、共産党と人民戦線がこの暴挙の責任者であり、フランスの支配を奪うための恐怖政治を計画していると非難した。共産党はテロを容認しないと主張したが、この非難はフランス国民に深い印象を残した。フランスのスコットランドヤードである国家憲兵隊（シュレテ・ナショナル）は、残念な憲兵の死もあって大規模捜査を開始した。そして間もなく、フランス国民は、人民戦線を破壊しフランスにファシズムを樹立するための、ほとんど信じがたい陰謀の存在を知ることになった。それはフランスの主要実業家と高級将校が、ドイツおよびイタリア政府の秘密工作員と協力して仕組んだ計画だった。

この陰謀の広がりは、国内・国際双方において火薬庫のような危険性を孕んでいたため、フランス政府は英国からの圧力に加え、自国の実業家・政府高官・将校たちからの圧力も受け、これ以上の暴露を封印した。さらなる公表が国際関係の微妙な均衡を著しく損なうことを恐れたからである。

警察が明らかにしたところによれば、この巨大な陰謀を組織するには数年を要していた。パリ市内だけで、鉄筋コンクリートの要塞が秘密裏に建設されていた。フランス各地の都市も同様に、戦略的地点が要塞で囲まれていた。これらの秘密要塞はすべて武器と弾薬で満載されており、告発が始まると、警察は数万丁のライフルと拳銃、数百万発のカートリッジ、数千丁の機関銃と短機関銃を発見した。要塞には秘密の無線および電話局が設置され、相互連絡が可能だった。暗号帳や、ドイツ・イタリアからの武器密輸の証拠も見つかった。

広大なスパイ網と一連の殺人事件が、この正式名称「革命行動秘密委員会」という秘密組織に結びついた。彼らは会合ではアメリカのブラック・レジオン同様にフードをかぶり、互いの正体を隠していたため、報道はたちまち彼らを「カグーラール」（「頭巾をかぶった者たち」）と呼んだ。

カグーラールの正確な構成員数は、最高評議会と、おそらくドイツ・イタリア情報機関以外には知られていない。国家憲兵隊が押収した名簿には1万8000名が記載されていたが、数百の鉄筋コンクリート要塞とその中にあった武器の量から、少なくとも10万人はいると推定される。要塞の建設方法と戦略的立地（隠されていた建物の壁を爆破すれば、通りや広場、政府庁舎を制圧できる位置）は、高級軍人の監督を示している。

セメントを大量に購入して防空壕を造り、肉屋やパン屋のトラックがドイツ・イタリア国境を越えてきた大量の武器を古い石畳の道で運び、数千人が拳銃・ライフル・機関銃の訓練を受けている状況を、優秀なフランス情報部と国家憲兵隊が見逃すはずがない。

すでに1936年9月の時点で、国家憲兵隊は、一部の有力フランス実業家がドイツ・イタリア政府の協力のもと、フランス国内に軍事ファシスト組織を構築していることを把握していた。それでも要塞の建設と武器の備蓄を黙認した。フランス軍参謀本部も、ドイツ・イタリアにいる情報員からの報告で両国がフランスに武器を密輸していることを知っていたが、止めなかった。ディエップの建設請負業者M・アンソーの監督で約800のコンクリート要塞が、革命行動秘密委員会の熟練メンバーによって死刑を誓約の上で秘密裏に建設されていることも知っていた。要塞に送受信無線が設置され、一部は軍事施設のすぐ近くにあること、カグーラールが広大なスパイ網を有することも知っていた。しかしフランス参謀本部は何もしなかった。

当時は人民戦線政府が政権にあり、最高戦争評議会の首脳たちは、民主主義のフランスよりもファシストのフランスを望んでいたらしい。実際、フランス軍の現役・予備役将校たちが、伝統的宿敵であるドイツの秘密工作員と協力して、この強力な秘密軍を構築していたのである。

捜査当局は、発見内容と、そこにたどり着いた高官・個人の名前に驚愕し、さらなる追及を控えたか、追及しても情報を抑圧した。しかし一部は明るみに出た。

カグーラールの頂点には、メンバーが公表されていない最高戦争評議会または参謀本部がある。彼らと協力しているのは、「フランス再生研究協会」など無害そうな名称の複数の組織である。カグーラールの活動は大別され、それぞれが完全な指揮権を持つ個人が担当している。

• フランス国内での武器購入と、ドイツ・イタリア・反乱軍スペインからの武器密輸、およびナチス・ファシスト指導下でのスパイ網構築
• 戦略的中心地へのコンクリート要塞建設と密輸武器の貯蔵
• 秘密組織部隊の軍事訓練
• これらの広範な活動のための資金調達

一般構成員、特に指導者の正体は今も極めて厳重に隠されている。たとえば部下たちに「フォンテーヌ」と呼ばれている指導者の正体は、パリの大企業の重役で、カグーラールの「第三局」（軍事行動担当）の責任者であるジョルジュ・カシエである。彼はフランス軍団名誉章受章者であり、フランス軍予備役中佐官である。

カグーラールは今なお極めて活発に活動している。新会員募集が行われており、指導者たちは恐れる者に対し「心配するな、捜査初期に逮捕された者のほとんどはすでに保釈か『紳士的拘禁』で、ほぼ自由に行動できている。われわれの力は大きい」と説得している。

秘密テロ組織の慣例として、構成員は口外すれば死刑という誓いを立てている。違反者への処罰は通常アメリカのギャング式である。各構成員は「細胞」と呼ばれる軍事組織の基本単位に割り当てられ、秘密要塞で訓練を受ける。国家憲兵隊が発見した要塞の一つは、二人の老嬢が経営する古い下宿屋で、宿泊客も同じく老齢で、静かにロッキングチェアで編み物をしたり読書したりしていたが、彼女たちが穏やかに座っていたポーチの下に、通り全体を木っ端微塵にするほどの爆薬を備えた要塞があるとは夢にも思っていなかった。細胞のメンバーは老嬢たちが就寝した後、一人ずつ忍び込み、厚さ1メートルの電動式隠し扉から要塞に入った。

カグーラールには「軽細胞」と「重細胞」の二種類がある。人数と装備量が異なる。「軽細胞」は8名で軍用ライフル、自動拳銃、手榴弾、短機関銃1丁。「重細胞」は12名で同様の装備だが、短機関銃の代わりに機関銃を持つ。細胞3個で1単位、単位3個で1大隊、大隊3個で1連隊、連隊2個で1旅団、旅団2個で2000人の1師団となる。大隊（150人）は50～60人の班に細分され、10～12台の自動車が配備されて市内を迅速に移動できる。これらの自動車班は集中的な訓練を受けている。

構成員に会費は課されない。実業家とドイツ・イタリア政府からの資金が豊富で、会員から経費を集める必要がないからである。書面による連絡は極力避けている。会員証は発行されない。会合・訓練・射撃練習の通知は口頭で行われ、一般構成員には一切書面は渡されない。

集団指揮官には街頭戦闘の指示書20ページが渡されたが、誤った手に渡って組織が露見しないよう、表紙には大胆にも『共産党秘密規則』と記されていた。指示は具体的で、ナチス突撃隊に与えられた反乱戦術に基づいている。6章に分かれている。一般事項、集団戦、部門戦、地形の選択、需品、警備部隊。

街頭戦闘指示書からの抜粋を一、二紹介する。

「街頭戦闘の主力は自動火器と手榴弾を装備した歩兵である。分隊員には常に自動火器を優先使用せよと指導せよ。必須装備は：短機関銃、ライフル（狩猟銃を含む）、手榴弾、リボルバー、小型爆弾（ペタール：ドアを吹き飛ばす小型爆弾）。」

家屋の「掃討」については次のように指示されている。

「ドアがバリケードされている場合は工具または爆薬で開けよ。重いドアの場合はトラックで突っ込んで破壊せよ。地下室・セラーは、部下が家に入った後、通気孔やその他の開口部から爆弾を投げ込んで掃討せよ。爆発してからセラーのドアをこじ開けよ。階段を上がるときは壁に密着し、味方の一人が階段シャフトにむかって連続射撃を続けよ。階ごとに掃討しながら下りてゆけ。必要なら天井に穴を開け、手榴弾を投げ込んで掃討せよ。」

カグーラールのスパイ網の責任者は、ぼさぼさ頭で暗く沈んだ目のずんぐりした男、ジャン・マリー・マルタン博士である。マルタン博士は常に複数の偽造パスポートを持ち、極秘裏に行動している。現在はジェノヴァにおり、ムッソリーニの個人的代理人で外国への武器密輸を担当するボッカラーロ司令官と会うためである。

ローマ＝ベルリン枢軸の準備は、ファシスト諸国と非ファシスト諸国の死闘を指し示している。弱体化または混乱した民主主義国家は、反ファシスト勢力との将来の闘争においてファシスト勢力を明らかに強化する。ドイツとイタリアは、国境を接する民主主義フランスがソ連と軍事防衛協定を結んでいる状況では、戦争が起これば強敵に直面する。しかしフランスが血みどろの内戦で引き裂かれれば、国境防衛すらままならない。したがってドイツとイタリアにとって、フランスの民主主義を弱体化させ、可能なら破壊することは死活的に重要である。

フランスとドイツは、産業に必要な原料地をめぐって伝統的宿敵だった。しかしフランス労働運動の成長と、人民戦線の権力強化は、実業家・金融資本家の支配と利益を脅かしたため、彼らはフランスの労働者よりも、ファシスト・ナチス実業家と共通点を見出した。その結果、フランスの主要実業家たちは、人民戦線を破壊しフランスにファシズムを確立するため、ナチス・ファシスト工作員と協力する意志を示した。要塞と武器に要したと推定される2億フランのうち、約半分はフランス実業家が出資し、残り半分はドイツ・イタリア政府から出ている。

ドイツとイタリアは大群の秘密工作員をフランスに送り込み、地下軍事機構の構築を監督し、フランス軍および政府高官である「頭巾組」メンバーの支援で集中的なスパイ活動を行った。スパイ網は、二つ以上のパスポートで旅する古参国際スパイ、バロン・ド・ポテールが組織した。彼はファルマー、マイヘルトなどの偽名を使う。資金はスイス・ベルン、ゲヴェルベシュトラッセ21にある、厳重に守られたナチスの「第三局Bから出ている。「第三局B」はゲシュタポのこの部門の正式名称である。責任者はボリス・テードリで、スパイ活動だけでなく地下外交陰謀とプロパガンダも担当しローゼンベルク博士とゲッベルス博士に直属である。テードリはバロンだけでなく他のスパイ責任者にも資金を提供しており、緊急時には即座に使える金が豊富にある。資金はスイス銀行協会、口座番号60941に預けられている。

フランスでの活動を指揮し、ナチスと密接に協力しているイタリアのスパイ網の長は、ジェノヴァのイタリア政府兵器庫責任者ボッカラーロ司令官である。彼の専門の一つは外国への武器密輸である。

ボッカラーロの経歴は、あまり上品とは言えないイタリアの手が他国の内政に干渉していることを示している。1928年にはジェノヴァ兵器庫からハンガリーへ列車何両分もの武器を秘密裏に供給し、1936年にはユーゴスラビアのテロリストに戦争物資を提供して、両国をムッソリーニの影響下に置こうとした。ボッカラーロは、少なくとも一人のカグーラール構成員が死刑になった事件で情報を隠蔽した理由があったらしい。

頭巾組のメンバーの中で、銃弾またはナイフで殺された者の一人に、武器密輸業者アドルフ＝オーガスタン・ジュイフがいる。彼は組織に武器をフランスへ持ち込む対価を少し多めに請求した。組織が脅迫すると、彼は「知りすぎているから脅しは無駄だ」と告げた。

1937年2月8日、彼の銃弾だらけの遺体がイタリアのサン・レモで発見された。音信不通になった夫の行方を捜す妻は、夫がジェノヴァの責任者と仕事をしていることを知っていたので、ボッカラーロに手紙を書いた。イタリア新聞は遺体発見を報じていたが、3月3日、ボッカラーロは殺された男の未亡人にこう書いた。

「ご主人で私の親友は、現在特別で微妙な任務（おそらくスペインかドイツ）についており、たとえ家族に対しても現在地を明かせない特別な事情があります」

ジュイフが生前会った人物に、海上・河川運輸抵当会社重役でフランス有数の実業家ウジェーヌ・ドロンクルがいる。ドロンクルはカグーラール高官で、陰謀活動では「グロッセ」の偽名を用いていた。もう一人は、元空軍司令官でフランス航空省軍事顧問のエドゥアール・アルチュール・デュセニュール将軍である。将軍はカグーラールの軍事指導者の一人で、バロン・ド・ポテールと頻繁に会っていた。

国家憲兵隊、フランス情報部、予審判事は、ドイツとイタリアがスペインと同じようにフランスを内戦に陥れるために意図的に共謀していたことを示す文書証拠を握っている。これらの文書を公表すれば、国内外に甚大な影響を及ぼすだろう。しかし、英仏独伊の四国協定を計画する英国は、フランスにカグーラールに関するさらなる暴露を抑えるよう圧力をかけた。そこにフランスの主要実業家、金融資本家、政府・軍高官からの圧力も加わった。カグーラールに関する報道は次第に消えつつある。本当の首脳陣は名前が明かされていないか、捜査初期に逮捕されても保釈された。そして地下軍への募集は今も続いている。

IV　メキシコの下に仕掛けられたダイナマイト

アメリカ合衆国の大多数の国民は、大西洋と太平洋という広大な海が自分たちを隔てているため、ヨーロッパやアジアからの侵略に対して安全だと感じている。しかし、われわれが平和にしておいてほしいと望もうとも、日本が加わったローマ＝ベルリン枢軸は、西部半球に貪欲な目を向けている。モンロー主義が価値を持つのは、侵略国がわれわれを侵しがたいほど強いと感じている間だけである。最近の歴史は、紙切れ一枚がどれほどの価値を持つかを示した。

アメリカ大陸に足がかりを得ようとする過程で、ナチスはすべての国に工作員を送り込んでいるが、中南米のほとんどの共和国は「北の巨人」による過去の行為にいまだに憤慨しているため、そこが最も肥沃な土壌となっている。

西部半球でアメリカ合衆国にとって最も重要な二つの地点は、パナマ運河地帯とメキシコである。運河地帯は両洋を結ぶ貿易・海軍の生命線であり、メキシコは潜在的敵国にとって完璧な軍事・海軍基地となりうるからである。

全体主義諸国がメキシコで何をやっているかを見てみよう。

1937年6月30日、ニューヨーク・アンド・キューバ・メール汽船会社の客船「パヌコ」号が、アルメリア・エストラーダあての謎の貨物を積んでニューヨークからメキシコのタンピコに入港した。着岸するとすぐにその貨物は、待機していたアッチソン・トピカ・アンド・サンタフェ鉄道の貨車45169号に急いで移された。貨物ヤードでA.M.カベスートと名乗る人物が手配し、その貨車はただちにメキシコ中央部のサン・ルイス・ポトシ州に向かって出発した。

船荷証券には、荷送人がコネチカット州ニューヘイヴンのウィンチェスター・リピーティング・アームズ社であり、イタリア人のベニート・エストラーダが1937年1月23日と2月23日に注文した大量のライフル、拳銃、各種口径の弾薬140箱であることは一切記されていなかった。

貨車がサン・ルイス・ポトシに着くと、白髪交じりの口髭を生やしたドイツ人男爵エルンスト・フォン・メルクが待ち受け、貨物を同州の前知事でファシズムの熱心な支持者として知られるサトゥルニーノ・セディージョ将軍に届けた。一週間後、同じ老ドイツ人は「農機具」を満載した貨車と落ち合った。サン・ルイス・ポトシで荷を下ろすと、その農機具はダイナマイトだった。

セディージョの右腕であるフォン・メルクは、第一次世界大戦中はブリュッセルに駐在したドイツのスパイだった。彼はセディージョのスタッフの一員として、武器を隠していたサン・ルイス・ポトシと、メキシコシティのナチス公使館を往復し続けた。

1937年12月21日、フォン・メルクはグアテマラへ飛んだ――同日、ドイツからの武器貨物がメキシコ南部のカンペチェ州の未開のジャングル海岸に陸揚げされる予定だった。

メキシコのすぐ南にあるグアテマラは、中南米で最も徹底的にファシズム化された国である。主要産業であるコーヒーとバナナはほぼドイツ人が支配しており、その巨大農園はメキシコのチアパス州にまでまたがっている。しかしホルヘ・ウビコ大統領は純粋アーリア人とは言い難く、ナチスの北欧至上主義には共感しないため、ムッソリーニ式ファシズムを好む。その結果、グアテマラのイタリア公使はほぼすべての国政問題で大統領の顧問となっている。

コスタリカのサン・ホセにあるグラン・ホテルに座り、切手を集めながら完璧に手入れされた爪を眺めている謎のイタリア将校ジュゼッペ・ソタニスが、イタリア製武器のグアテマラ流入を手配している。数か月前、ソタニスとイタリア公使およびウビコがグアテマラ市で会談した直後、イタリアの武器製造会社ブレダはウビコに携帯機関銃280丁、高射機関銃60丁、小口径大砲70門を送った。

しかしウビコ大統領は一つのファシズムに固執しているわけではない。ナチスの船はプエルト・バリオスで武器・弾薬を堂々と陸揚げしている。そこから自動車、川舟、馬で山岳地帯の密林チクル林に運ばれ、グアテマラ国境を越えてチアパスとカンペチェへ流入する。

1938年3月、カンペチェのチクル林の奥深くで謎の活動が行われた。この地域は原始的なインディオ部族が住む密林で、未踏の地も多い。誰かが空港を造る理由はほとんどない。だがメキシコ政府が空軍部隊に命じてカンペチェに行き、リオ・オンドの北40マイル、キンタナ・ロー州境からやや西へ飛べば、チクルジャングルの真ん中に完成した空港があるのがわかる。さらにカンペチェの小さな村ラ・トゥスペーニャとエスペランサのほぼ真西へ少し飛べば、さらに二つの秘密空港が見つかるだろう。

メキシコ政府は、自国の港を通じ、グアテマラ国境を越え、また南カリフォルニアからブラウンズヴィルまでほとんど人が住んでいない2000マイルのアメリカ国境を越えて武器が密輸されていることを知っている。米墨両国の国境警備は強化されたが、この広大な地域全体を監視することはほぼ不可能である。密輸業者の摘発はほとんどないが、それは米墨両政府が使用されているルートも主要密輸業者も知らないためらしい。

1938年2月12日、ソノラ州アルタル地区に住み、砂漠の隅々まで知り尽くしているホセ・レベイと弟パブロはアリゾナ州ツーソンへ車を走らせ、正体不明のアメリカ人二人と会った。2月16日、ホセ・レベイと、ロマン・ヨクピシオ知事の古くからの親友フランシスコ・クエンはビュイックで、アメリカ国境すぐ南のソノイタ近くの砂漠の荒野へ向かい、そこで正体不明のアメリカ人の一人が金属板で厳重に覆ったケースを満載の車を渡した。ケースをレベイの車に移すとすぐ、彼はソノラの平坦で埃っぽい道を引き返し、カボルカ、ラ・シエネガを通り、亜熱帯の太陽で干からびた道をウレスへと向かった。

ウレスはヨクピシオがソノラに密輸した武器の中央隠し場所であり、レベイ兄弟とクエンは主要な密輸業者である。その日運んだ荷はトンプソン銃と弾薬で、普段使っているルートだった。クエンの主要協力者の一人、ティロ鉱山の警察代表が使う副ルートは、アルタル経由でウレスに至る道である。

戦争が起き、軍や海軍から部隊や艦船を警備・巡回に割かざるを得なくなれば、それは敵にとって有利である。もし来るべき戦争でアメリカが民主主義側につき、メキシコで深刻な反乱が起これば、国境警備のために数個連隊、ベルリン＝ローマ＝東京枢軸に同情的なアメリカ諸国への武器密輸防止のために多数の艦船が必要になるだろう。

中南米に貪欲な目を向けた三つのファシスト国は、どうやらアメリカ大陸での活動を分担しているようである。日本は海岸線とパナマ運河、ドイツは中南米の大国、イタリアは小国を担当している。

メキシコでは、ナチス工作員がメキシコのファシスト集団と直接協力し、「北の巨人」に対する国民感情を反民主主義に転じさせ、全体主義政府への受容姿勢を育てる反民主宣伝の主役を担っている。

イタリアは特に忠誠派スペインへのメキシコ支援に注目してスパイ活動に集中している。ニューヨークとベラクルスを出港し、忠誠派向けの武器を満載していた不運な船「マル・カンタブリコ」の航路を突き止めたのは、メキシコのイタリア・スパイ網だった。この船は反乱軍の巡洋艦に拿捕され沈められた。

ドイツはイタリア以上にアメリカ市場で宣伝機械を活用しているが、日本はまだそこには力を入れていない。彼らの商業使節団は商売よりも写真撮影に熱心である。三国が激しく興味を示している商業活動は、メキシコからの鉄、マンガン、石油の採掘権取得――つまり戦争に不可欠な物資である。しかしラサロ・カルデナス大統領は何度もファシズム嫌いを表明している。ドイツ、日本、イタリアがこれらの物資をどこからでも入手しなければならない以上、ファシズムに友好的な政府がメキシコに誕生すれば彼らにとって都合がよい。しかしそれが無理でも、強力なファシスト運動が存在すれば、戦争時に破壊工作の巨大な可能性を持つ。

そのため現在、メキシコはドイツからの特殊短波ビームによる親ファシスト宣伝に叩かれ、ナチスおよびファシスト工作員が不満を抱く将軍たちと密かに会い、全国に網を張っている。

ラジオ宣伝は主に全体主義政府の素晴らしさを売り込み、アメリカ合衆国への国民感情をそぐための微妙で間接的なコメントを流すことに費やされている。

通常放送のほかに、ドイツ・ハンブルクに本部を置くフィヒテ連盟がスペイン語とドイツ語で印刷した宣伝物が商業貨物に紛れて密輸入されている。政府のファシズム嫌いから秘密裏に組織されたナチス・ブントは「ドイツ民族共同体（Deutsche Volksgemeinschaft）」として活動し、宣伝本部は「ドイツ統一慈善団体」という名で機能している。メキシコ市ウルグアイ通り80番地のビルの最上階にあるこの組織こそ、ハンブルクのナチス宣伝本部と直結した「褐色の家」である。

メキシコに配布される宣伝物の一部は、ロサンゼルスに寄港するナチス船から密かに下ろされ、アメリカ西海岸ナチス活動責任者ヘルマン・シュヴィンの指揮下の工作員によってアメリカ国境を越えて運ばれる。シュヴィンが国境を越えさせる宣伝物は、主にグアイマス周辺に配布するためのもので、同地では特に住民の同情を獲得しようと特別な努力が払われている。一方、ヨクピシオはウレスに武器を貯め込み、穏やかな日本人は港湾と海岸線の測量を続けている。

ナチスはヒトラーが権力を握るやいなや、メキシコにファシズムを築き始めた。1933年、シュヴィンはメキシカラでロサンゼルスを拠点とする数人のナチス工作員（ロドリゲス将軍も含む）と退役軍人組織メンバーの会合を招集し、そこメキシコ金シャツ党が組織された。ロドリゲスとその腹心たち（アントニオ・F・エスコバルはその一人）の指揮で、ファシスト組織は訓練と行進を繰り返したが、当局はほとんど注目しなかった。五年前はナチス宣伝と組織化の激しさと可能性を理解している者が少なかったからである。メキシコでファシスト軍事組織の成長を見守っていたのは労働組合員と共産主義者だけだった。彼らはイタリアで黒シャツが、ドイツで褐色シャツが強大化を許された結果を覚えていた。

1935年11月20日、ロドリゲスとその組織はメキシコ市で軍事デモを行い、大統領宮殿に向かって進んだ。労働組合員、自由主義者、共産主義者が進路を塞いだ。激しい戦闘の末、金シャツ5人が死亡、約60人が負傷し、ロドリゲス自身も女性労働者に刺され、彼女は「ファシズム打倒！」と叫んでいた。

金シャツ指導者が出院したとき、組織は非合法化され、本人は国外追放となっていた。ロドリゲスはテキサス州エルパソに渡り、ただちにエスコバルを通じて「中産階級連合」を設立し、非合法となった金シャツの仕事を引き継がせ、メキシコの諸ファシスト集団を統合した。本部はレフォルマ通り40番地に置かれた。

ロドリゲスはサンディエゴ出身のアメリカ人ヘンリー・アレンを通じてシュヴィンと連絡を取り合っていた。アレンはシュヴィンの命令で昨年グアイマスでメキシコ下院議員ラモン・F・イトゥルベと極秘に会った。イトゥルベはメキシコ市のファシスト集団と常に連絡を取っている。

金シャツはラレドとブラウンズヴィルの間の国境から武器を密輸入し、モンテレイに隠した。1938年1月31日、金シャツはブラウンズヴィル近くのマタモロスを襲撃しようとした。戦闘でメキシコ人警察官1人が死亡、1人が負傷した。二日後、金シャツはマタモロスから西に離れたレイノサを包囲したが、ライフル、拳銃、ナイフで武装した農民に遭遇した。ファシストは撤退し、ロドリゲスは姿を消し、1938年2月19日にカリフォルニア州サンディエゴに現れ、メキシコ前大統領プルタルコ・エリアス・カジェスと極秘会談した。三時間の会談後、ロドリゲスはロサンゼルスでシュヴィンと会い、テキサス州ミッションに新たな本部を設けた。

これらの会談の数日後、彼は偽造パスポートで二人の男をメキシコに送り、ファシスト指導者間のより緊密な協力を協議させた。その二人はロドリゲスの腹心のアメリカ人マリオ・ボールドウィンと、メキシコ人のサンチェス・ヤネスだった。彼らはホセ・ホアキン・エレラ31番地アパート1-Tに本部を置き、イサベル・ラ・カトリカ22番地のヘスス・デ・アビラの仕立て屋で極秘会合を行った。

1935年6月下旬、ベルリンから好人物のバーフライがドイツ公使館の文民随員としてメキシコ市に着任した。文民随員は外交官階級で最も下位で、給与は生活できる程度にすぎない。それなのに30歳前後のハインリヒ・ノルテ博士は、東京通り64番地にやや豪華な住まいを構え、「気晴らしの飛行」のため自家用飛行機を購入した。ノルテはナチス公使館にいることはまれで、むしろヨクピシオが武器を貯め込み、日本漁船団が活動しているソノラ州、あるいは日本人が魅了されているアカプルコ港にいることが多い。セディージョ将軍が反乱を起こす直前までは、将軍のもとへ頻繁に通っていた。1938年3月4日、ノルテはパナマ運河地帯へ「休暇」に飛び立ち、往路グアテマラに立ち寄った。

休暇ばかり取っているこの通商随員は、メキシコに来る前はモスクワとブルガリアのゲシュタポ網の一員だった。ナチスがドイツを掌握するとすぐ「外交官」となり、モスクワのドイツ大使館に最初に送り込まれた秘密工作員の一人となった。ロシア秘密警察の監視が厳しすぎたためソフィア（ブルガリア）に異動になり、そこ自家用機を購入して自由に飛び回った。1935年、「反共協定」締結国がメキシコに集中することを決定したとき、ノルテはメキシコ市に転任となった。

ノルテの主要協力者の一人に、第一次大戦中のスパイだったドイツ人冒険家がいる。戦争が終わると、メキシコ市ダヌビオ通り36番地のハンス・ハインリヒ・フォン・ホレウファーは、共和国ドイツで不正な金を稼ごうと躍起になった。法が追及するとメキシコに逃げ、息つく間もなく新大陸の同胞に取りかかった。ベルリンは逮捕・身柄引き渡しを要求し、ホレウファーはグアテマラに逃亡した。それが1926年のこと。1931年にハンス・ヘルビングの名でメキシコに戻った。

ヒトラーが権力を握ると、ホレウファーの義兄がゲシュタポ高官になった。詐欺・文書偽造容疑でナチスが彼を引き渡す恐れがなくなったため、ハンス・ヘルビングは再びハンス・ハインリヒ・フォン・ホレウファーとなり、目に見える収入もないのに上記住所に豪華な住まいを構え、高級自動車と運転手、非常に魅力的なメイドたちを雇った。最近誰かを騙していないので、メキシコのドイツ人社会は彼の生活の糧を不思議がっている。

彼はドイツからメキシコのファシストへ武器密輸を指揮することで生計を立てているのである。1937年12月下旬、彼はこれまでで最大級の武器貨物をメキシコに持ち込む揚陸を指揮した。ノルテから、船名すらまだ知らされていないドイツ船が、インディオすら住まないカンペチェの荒涼とした海岸のどこかで、銃器・弾薬・山岳砲を満載して陸揚げの準備ができていると通告された。ホレウファーは揚陸と内陸への輸送を手配するよう指示された。

1937年12月19日、ホレウファーはメキシコ市で、サン・フアン・デ・レトラン13番地のフリオ・ローゼンベルグと、ボリーバル34番地に住むクルト・カイザーと会い、船から密輸品を下ろし、チクルジャングルを通って彼が指定する場所まで運ぶなら5万ペソを払うと持ちかけた。

日独防共協定が結ばれた直後、日本政府はややナイーブなメキシコ政府と協定を結び、日本人漁業専門家が「科学的調査」のためメキシコ太平洋岸を調査し、その代わりメキシコ人に科学的漁法を教えることになった。協定ではJ・ヤマシトとY・マツイの二人がメキシコ政府に雇用されることになっていた。

マツイは1936年にメキシコに到着するとただちに、海軍的にメキシコ太平洋岸で最良の港を持つアカプルコの漁業状況に興味を示した。1938年2月、彼は西海岸のエビ漁研究のためにはメキシコ北東部、アメリカ国境近くの沿岸で調査が必要だと判断し、そこへ向かった。

協定成立直後、交渉中は太平洋沖に待機していた三隻の立派な漁船「ミナト丸」「ミノワ丸」「サロ丸」がグアイマスに現れた。船長たちはグアイマスに本社を置く日本水産株式会社に報告した。この会社の株式の80％は日本政府が所有している。各船は大きな魚倉を持ち、これは容易に弾薬倉に転用できる。強力な短波送受信機を備え、航続距離は3000～6000マイルと極めて長い。これらの船はほとんど漁をしない。「調査」に専念し、特にマグダレナ湾の港の測深を行っている。どうやら調査員は魚がどれくらいの深さまで泳げるか、岩礁や棚がないかを知りたいらしい。

ドイツ、日本、イタリアがメキシコで平和目的のために動いていないことは、メキシコ政府にも徐々に明らかになりつつある。政府や労働組合の有力指導者は繰り返しナチズムとファシズムへの嫌悪を示し、それらに対する宣伝を呼びかけてきた。

1937年10月5日の朝、ナチス公使リート・フォン・コレンベルク男爵は、日本とイタリアの公使に電話をかけ、ファシズムと自国への攻撃に対抗する措置を協議するため合同会議を提案した。こうしたことに長けた日本公使コウシダ・サッチローは、公使館での会合は賢明でないと考えた。イタリア公使はサン・コスメ通りのイタリア連合事務所を提案した。

10月7日午後1時半、三公使はそれぞれタクシーで到着し、目立つ外交ナンバーの公用車は使わなかった。午後4時過ぎまで続いた極秘会合で、彼らは自ら反ファシスト活動に対抗する行動を取るのは賢明でなく、中産階級連合やその関連団体などのファシスト組織を通じて間接的に活動する方がよいと結論した。数日前、各公使は中産階級連合と関係のある諸組織から手紙を受け取っていた。それはベルリン＝東京＝ローマ陣営への協力の申し出だった（私が持っている日本公使宛の手紙からの意訳は以下のとおり）。

「われわれは三国代表と全く同じく祖国を愛し、（ユダヤ人と共産主義者の）これらの分子がわれわれの政治に介入するのを防ぐためならどんな犠牲も払う覚悟です。不幸にも彼らはすでに大きな影響力を持ち始めています。そしてわれわれは彼らを根絶するために、あらゆる合法的闘争手段を用いていますし、これからも用います。」

「合法的手段」という言葉は、違法行為を示唆する者がよく使う表現である。ドイツ公使は、手紙に署名した団体の一つ「メキシコ民族主義連合」がエスコバルによって運営されており、もう一つの署名団体「反再選行動党」に、メキシコ市コンセプシオン広場12番地在住の老女医で多くのファシスト団体で活躍するカルメン・カレロが所属していることを知っていた。

一か月後、諸ファシスト団体は「共産主義打倒」のいつもの看板で大規模な親ファシスト運動を始めるだけの資金を手に入れた。手紙に署名したもう一つの団体「メキシコ民族主義青年」の書記ホセ・ルイス・ノリエガは反カルデナス運動を組織化のためアメリカへ向かった。同時にカルメン・カレロは1937年11月12日、プエブラへ謎の任務に出発し、エスコバルからの地元紙『アバンセ』発行者J・トリニダード・マタ宛ての手紙を持っていた。さらに名前を明かさず「尊敬する同志」宛てに、エスコバルと国民主義市民行動党首オビディオ・ペドレロ・バレンスエラが連署した手紙も携えていた。彼女が手紙を渡した「尊敬する同志」とは、プエブラのナチス名誉領事カール・ペーターセン（アベニーダ2・オリエンテ15番地）と、領事と何度も会談している日本人工作員L・ユジンラツァだった。

日独伊三公使の極秘会合から六週間後、プエブラ行きから一週間後の1937年11月18日、カルメン・カレロ博士は22キロのダイナマイトを手に入れ、メキシコ市フアン・デ・ラ・マテオス39番地の家に隠した。彼女と妹、ヴァレンスエラ大佐、その他4人は彼女の家に集まり、カルデナス大統領がソノラへ向かう予定の列車を爆破して暗殺する計画を立てた。

1937年11月18日、秘密警察はカレロとヴァレンスエラの自宅およびダイナマイト隠し場所を同時に家宅捜索し、家にいた全員を逮捕した。しかし逮捕後、メキシコ政府は窮地に立たされた。被疑者を裁判にかければ外国政府が絡む国際スキャンダルになる。カルデナスは自ら秘密警察に釈放を命じた。

しかし逮捕は三公使を震え上がらせ、ファシスト団体からの手紙がファイルから消えているのを発見して恐怖はさらに増した。釈放されたファシスト指導者が電話しても電話に出ようとしなかった。そこでメキシコのファシストたちは、1937年11月30日、特別使節フェルナンド・オストス・モラをスペインのフランコのもとに送り、ナチス公使が怖がって協力できないのでヒトラーに金を出してもらってカルデナスを倒すよう仲介を頼もうとした。オストス・モラは結局たどり着けなかった。

脚注
[4] 1938年5月、セディージョは失敗に終わった反乱を起こし、現在メキシコ政府に追われている。
[5] セディージョ敗北後、フォン・メルクはニューヨークに逃れ、ドイツに帰った。

V　パナマ運河を包囲する

パナマのコロン市、10a通り（アベニーダ・エレーラとアベニーダ・アマドール・ゲレーロの間）にある小さなシャツ店には、赤と黒に塗られた看板が掲げてあり、「ロラ・オサワ」が店主だと告げている。

店の向かい側、ちょうど売春街が始まるあたりに、土着民や兵士、水兵が通うバーがあって、観光客はほとんど足を踏み入れない。バーの前には三脚と望遠レンズ付きカメラを持った西インド系の少年がいる。彼は朝8時から日没まで毎日そこに立ち、土着民は撮らず、通りすがりの観光客も無視するが、シャツ店に過度の関心を示す者、特に店に出入りする者はすべてを撮影するのが仕事だ。通常は向かい側から撮るが、撮り逃がせば道路を横切り、出てきたときに再びシャッターを切る。

私が店に入ったとき、彼に写真を撮られた。正午近くで、ロラはまだ起きていなかった。彼女と夫が生計を立てているはずの商売は、古いシンガー・ミシン2台の前に座ってくすくす笑っている若いパナマ娘2人に任されていた。

「シャツはありますか？」

立ち上がって接客する気もなく、彼女たちは部屋を横切るガラスケースを指さした。私はケースの中を調べ、全部で28枚のシャツを数えた。

「これらはあまり気に入らないな。他には？」

「もうありません」と一人がくすくす笑った。

「ロラはどこ？」

「二階」ともう一人が親指で天井を指した。

「ずいぶん繁盛しているようだね？」と私が言うと困惑顔になったので、「忙しいんだろ？」と説明した。

「忙しい？　いいえ、ぜんぜん」

彼女たちに仕事はほとんどなく、ロラも含めてこの店の28枚の在庫が売れようが売れまいが誰も気にしない。ロラ自身も、家賃はもちろん、自分と夫、娘2人、見張りの少年を養えるほどの稼ぎは明らかにない商売にはほとんど関心を示さない。

小さなシャツ店は約9フィート四方の穴蔵のような空間で、木の壁は薄汚れた淡いブルーに塗られている。店の天井を半分に切るような床板が小さなバルコニーを形成し、そこは緑と黄色のプリントカーテンで覆われている。右側には同じプリントのカーテンで気軽に隠された赤いハシゴがあり、それでバルコニーへ上がる。バルコニーの左端、通りからも店内からも見えない位置に、もう一本小さなハシゴが天井まで続いている。

そのハシゴに立ち、ちょうど真上の天井を押せば、よく油の利いた落とし戸が音もなく開き、ロラの寝室へ通じる。青いカーテンの窓の前には使い古されたベッドがあり、硬いマットレスはベッドカバーで几帳面に覆われている。マットレスの頭の頭の部分には縫い目がほつれている。そこにロラは軍事・海軍上極めて重要な写真を隠している。私は4枚を見た。

愛らしい小さな仕立て屋は、運河地帯で活動する日本人スパイの中でも最も有能な一人である。ロラ・オサワは本名ではない。本名は森沢千代で、1929年5月24日、日本汽船「安養丸」で横浜からバルボアに到着し、ほぼ1年間姿を消した。再び現れたときには仕立て屋ロラ・オサワになっていた。彼女は10年近く積極的な日本工作員で、特に軍事上の重要写真の入手を専門としている。夫はパナマ査証のないパスポートで入国した日本海軍予備役将校で、店の上の部屋にロラと住み、商人と称しながら仕事は一切せず、常にカメラを持ってうろついている。ときどき日本へ消える。最後に帰国したのは1935年で、1年以上滞在した。

共和国パナマがアメリカ合衆国に「永久に」貸与した、幅10マイル、長さ46マイルの陸地・湖・運河を守るため、陸海空三軍は秘密要塞網を張り、機雷を敷設し、高射砲を配置している。外国のスパイと国際的冒険家たちはこれらの軍事・海軍機密を探る眠らぬゲームを続けている。地峡は陰謀・策略・企て・共謀・スパイ活動の中心地であり、各国情報機関は情報に高値をつけている。運河が敵に奪取または無力化されれば、アメリカ艦船は両海岸間移動にホーン岬を回らなければならず、戦争では勝敗を決める遅延となるからである。

現代の通信・輸送の効率と速度から、軍事目標から500～1000マイル以内の地域は「敏感地帯」とされ、特に戦略上重要な場合はなおさらである。したがってスパイ活動は、敵が作戦基地として利用可能な中南米諸国に及んでいる。運河北のコスタリカ、南のコロンビアは日本・ナチス・イタリアの秘密活動の巣窟となっている。特に「入植」の名目で土地を買収・賃借しようと躍起になっているが、選ばれる土地は一夜にして飛行場に転用可能なものである。

何十年も前から運河地帯の日本人は、運河だけでなくその南北数百マイルにわたって目につくものすべてを撮影し、日本漁船団は沿岸の港湾・水域の測深を行ってきた。日独「反共協定」締結以降、ナチス工作員は中南米のドイツ人殖民地に送り込まれ、組織化・宣伝活動を行い、日本工作員と秘密裏に協力している。東京＝ベルリン提携に加わったイタリアも、中米への関心を強め、各共和国との友好関係構築に極めて活発になっている。例を挙げよう。

運河の脆弱性が認識されているため、アメリカはニカラグア経由の第二運河を計画を進めている。したがってニカラグア政府・国民との友好関係は、商業的にも軍事的にも極めて重要である。他国にとっても同様である。

イタリアは日独陣営に加わると同時にニカラグアの友好獲得に乗り出した。まず、全額負担の奨学金でニカラグア学生にイタリアでファシズムを学ばせた。次いで1937年12月14日、秘密ナチス工作員が宣伝・組織活動強化の命令を受けて中米に着いた約1か月後、イタリア汽船「レメ」号が銃器、装甲車、山岳砲、機関銃、大量の弾薬を積んでナポリを出港した。

1938年1月11日、コスタリカ・サンホセのイタリア公使館書記官がマナグアに飛び、1月12日に到着した武器の受け取りに立ち会った。外交官が純粋な商取引に立ち会うのは異例だが、これはニカラグアが支払えない30万ドルの武器だった。しかしその結果、イタリアはアメリカが第二運河を計画する国に確固たる足がかりを得た。国際スパイ網は、この武器供与の費用は日独伊三国で分担したと見ている。

ドイツからは短波ビームで中南米向けナチス宣伝が洪水のように流れている。スペイン語、ドイツ語、ポルトガル語、英語で、政府負担の定時番組が送られ、政府補助の通信社は新聞に「ニュース」を名目原価または無料で提供している。番組と「ニュース」は全体主義政府を解説・賛美し、多くの姉妹「共和国」が独裁制であるため、思想的に共感・受容しやすい。

運河南のコロンビアではナチスが強く、カリでブントが定期的に軍事訓練を行っている。日独協定以降、日本人はカリから30マイルのカウカ渓谷コリントに数百人の殖民地を築いた。その土地は長く平坦で、一夜にして空母から降ろした航空隊または現地組み立ての航空隊用の飛行場に転用可能である。現在、日本外務省と常に連絡を取っている日本人アレハンドロ・トゥジュンが、カリ近郊で40万エーカーの平坦地を「入植」名目で交渉中である。その広さなら戦争時にアメリカに一流の頭痛の種となる軍人を「殖民」できる。カリから運河までは飛行2時間である。

パナマ運河の両側入口は秘密裏に機雷が敷設されている。その位置はアメリカ海軍が最も厳重に守る機密であり、国際スパイが最も欲する情報である。

西海岸とパナマ水域で長年漁をする日本人は、魚を捕るのに測深索を使う唯一の漁民である。測深索は水深と海底の岩礁・棚を探るものである。運河に接近または運河の南北数百マイルの港を利用する艦隊は、どこへ行けるか、沿岸にどれだけ近づけるかを知る必要がある。

日本漁民の測深索使用と船の謎めいた動きがあまりに目立ったため、パナマ政府も無視できなくなり、外国人によるパナマ水域での漁を禁止する法令を出した。

1937年4月、アメリカ国旗を掲げ、日本人乗組員の「大洋丸」は真夜中、すべての灯火を消して錨を上げ、機雷が敷設されていると一般に信じられている制限水域に侵入した。「大洋丸」はカリフォルニア州サンディエゴを母港とし、111日間海に出て魚を一匹も捕らなかった世界記録を持つ。船長は海図ではなくこれまでの知識で操船していたが、残念ながら暗礁に乗り上げた。漁船は海底の棚に乗り上げ、動けなくなった。

翌朝、当局が発見し、船長と乗組員――全員がカメラを持っていた――を降ろし、制限水域に入った理由を尋ねた。

「自分がどこにいるかわからなかった。餌を捕っていた」と船長。

「他の漁師はみんな昼に餌を捕る」と当局が指摘した。

「夜なら捕れると思った」と船長は説明した。

1934年、日独協定の噂が世界に広まり始めた頃から、日本人は太平洋側の運河入口に直接足がかりを得ようと躍起になった。運河から12マイルの太平洋上のタボガ島に冷凍工場を建てる許可を何としても欲しがった。タボガ島は沿岸と島々の水域・要塞を研究するのに最適な基地になる。

この試みも他の試みも失敗し、外国人漁業禁止の話が出ると、パナマで店を営み、中南米太平洋岸に広大な利権を持つ天野義太郎は天野漁業株式会社を設立し、1937年7月、日本で豪華な漁船「天野丸」を建造した。ディーゼルエンジンで航続距離が最も長く、常時オペレーター付きの強力な無線、極秘の日本製機雷探知装置を備えている。

運河地帯の他の日本人同様、チリで百万長者とされる天野も写真が趣味である。1937年9月、アメリカが第二運河を計画するニカラグアのマナグア軍事区域に奇妙な要塞があるとの情報が国際スパイ網に流れた。

間もなくその日本人大金持ちがマナグアに現れ、高価なカメラを持って軍事区域に直行した。到着30分後（1937年10月7日午前8時）、スパイ容疑と禁止区域での撮影でニカラグアの牢獄に入れられた。

この事件を挙げるのは、この豪華船がパナマ船籍を取得し、ただちにあまりに奇妙な行動を始めたため、パナマ共和国が船籍を取り消したからである。「天野丸」はただちに運河北のコスタリカ・プンタレナスへ向かった。そこは世界のほとんどの艦隊を収容できる大きな港である。パナマ水域での外国人漁業が禁止されると、多くの日本船が測深索ごとプンタレナスに集まった。

現在、「天野丸」はプンタレナスとコスタリカ＝パナマ間、およびときどき洋上へ消えて無線を絶え間なく鳴らしながら航行する謎の船となっている。

カリフォルニア州サンディエゴを母港とする約70隻の漁船がアメリカ国旗を掲げている。サンディエゴは海軍・航空基地でもあるため、潜在的敵国にとって重要である。この70隻のうち10隻は一部または全部が日本人乗組員である。

アメリカ国旗の掲げ方の例：

1937年3月9日、汽船「コロンバス」はロサンゼルスでアメリカ漁船として登録番号235,912を取得した。船主はロサンゼルスのコロンバス・フィッシング社。船長R.I.スエナガはハワイ生まれの26歳日本人で完全なアメリカ市民。航海士と水夫1人もハワイ生まれの日本人でアメリカ市民。残り10人の乗組員はすべて日本生まれの日本人である。

アメリカ国旗を掲げ、日本人乗組員の10隻は：「アラート」「アサマ」「コロンバス」「フライング・クラウド」「マゼラン」「オイパンゴ」「サン・ルーカス」「サンタ・マルガリータ」「大洋」「ウェストゲート」。

各船は短波無線を搭載し、航続距離3000～5000マイルという、ただの漁船としては異例の長距離を誇る。公海上での行動は船長と乗組員および派遣元しか知らない。給油・修理で入港したときだけ記録が残る。

戦争になれば、これらの漁船6隻を太平洋に500～1000マイル間隔で配置すれば、互いにメッセージを中継し、数分で目的地に届ける優れた通信網になる。

大西洋側コロンと太平洋側パナマでは、まさに東西が世界の交差点で出会う。曲がりくねった通りは、パナマ人口の4分の3を占める褐色と黒人の人々で溢れている。蒸し暑い熱帯の通りには約300人の日本人店主、漁師、仲買人、理髪師がいる――商売はほとんどしていないが、みな我慢強く戸口に座って新聞を読んだり、通り行く人を見つめたりしている。

私はパナマで47人、コロンで8人の日本人理髪師を数えた。パナマでは中央通りとカルロス・A・メンドーサ通りに集中している。両通りとも家賃は高く、土曜日に土着民が散髪に来る以外は、店に3～5人も置くほどの商売にならない。それでも家賃すら賄えない稼ぎなのに、どの謙虚な理髪師もライカかコンタックスを持ち、「パナイ号」事件前までは運河、周辺島嶼、沿岸、地形を自由に撮影して回っていた。

彼らはパナマに定住しているようだが、10人のうち9人まで家族を持たない――年配者もである。定期的に何人かは日本へ帰国するが、商売を注意深く見ていれば、渡航費すら稼げていないことがわかる。郊外の者は商売を装うことすらしない。ただ座って待っているだけ、目に見える収入源はない。チョレラ州などで彼らの位置を調べると、軍事・海軍上重要な地点にいることがわかる。

パナマにあまりに多くの理髪師がいるため、目立たずに集まる必要が生じ、カルロス・A・メンドーサ通り45番地で髭を剃り髪を切る小さな理髪師A・ソナダが「労働組合」――理髪師協会を組織した。この協会は他国籍の理髪師は受け入れないが、日本人漁師は会合に出席できる。二階（カルロス・A・メンドーサ通り58番地の建物、多くの漁師が住んでいる）で会合を開き、部屋の外とビルの入り口に見張りを置く。

蒸し暑い日曜の午後、理髪師協会が集まると、他国の外交官は昼寝か海水浴に行っているが、日本領事梅本哲男は蒸し暑い階段を上って、理髪師と来訪漁師の会合に出席する。私が知る限り、外交官が出席するほど重要な「労働組合」は他にない。この組合にはもう一つ異例の習慣がある。新しく日本人がパナマに来ると、協会が店を開き、椅子を買い、散髪業のわずかな商売を奪い合うのに必要なものすべてを提供するのである。

会合では雇われにすぎないソナダが部屋の先頭に座り、日本領事が隣に座る。領事はソナダが座るまで立っている。もう一人の理髪師T・タカノ（小さな穴蔵のような店を営み、アベニーダB10番地在住）が現れると、ソナダも領事も深くお辞儀をし、タカノが座るよう促すまで立っている。おそらく古い日本の習慣だろうが、領事は他の理髪師には同じ礼を尽くさない。

厳重に警備された理髪師組合と来訪漁師の会合には、穏やかな顔で口数の少ない中年実業家・クバヤマ・カタリノが出席している。彼は目に見える商売はなく、現在55歳、コロン通り11番地在住である。

1917年、クバヤマは現在の西海岸の日本人漁師と同じく、裸足の貧しい漁師だった。ある朝、日本軍艦2隻が港に投錨した。葦と草に覆われたジャングル岸から、日焼けした褐色の小舟を、裸足の漁師が土着民の短い漕ぎで漕ぎ出した。茶色い汚れた作業ズボンはふくらはぎまでまくり上げ、開襟シャツは破れ、頭にはボロボロの麦わら帽子。

軍艦のラッパが鳴り響いた。旗艦の乗組員が整列。士官たちも司令官も敬礼待機の中、漁師は小舟を舷梯につなぎ、甲板に上がった。士官たちは儀礼正しく司令官室へ案内し、若年士官は敬礼距離を置いて従った。二時間後、クバヤマは再び舷梯に案内され、ラッパが敬礼を奏し、ボロボロの漁師は小舟で漕ぎ去った――すべて日本海軍高級将校にのみ示される礼儀で執り行われた。

現在、クバヤマは日本領事と密接に協力している。日本船がパナマに来るたび、二人で船長を訪ね、長時間会談する。クバヤマは船長に物資を売ろうとしているという。

運河地帯の日本人は定期的に改名したり、複数の準備済みパスポートで入国する。例えば横井正一は、商業的理由もなく日本＝パナマを往復している。1934年6月7日、東京外務省は「横井正和」名義でパスポート255,875号を発給し、中南米全土訪問を許可した。彼は全土許可がありながらパナマ査証だけを申請（1934年9月28日）し、しばらく漁師・理髪師の中に潜んだ。1936年7月11日、外務省は「横井正一」名義で新たなパスポートを発給し、査証でパスポートがいっぱいになり、追加ページが必要になった。現在、横井正和または正一は両パスポートとカメラ用のフィルム満載のスーツケースで旅をしている。

数年前、田原某が新設の「ラテンアメリカ日系輸入輸出業者協会」の巡回代表としてパナマに来て、ボイド兄弟海運事務所に本部を置いた。

日本人殖民に反対し続けた『パナマ・アメリカン』発行者ネルソン・ラウンセヴェルは、この大実業家はほとんど手紙を受け取らず、商売上の接触を試みず、社交で会った数少ない実業家との会話でも商売の知識が全くないと報じた。田原は話題になり、ただちに日本へ帰国命令が出た。

1936年のこと。半年後、同じ組織のわずかに名前を変えた「日本輸入輸出業者連盟」の代表として、鷲見林高がパナマに現れた。彼はアメリカ政府経営の運河地帯内ホテル・ティボリにチェックインし、やや眠たげなアメリカ鷲の保護の下、身支度を整えるとまっすぐボイド兄弟事務所へ行き、支配人と1時間以上会談した。

鷲見の商売は、特別チャーター機で運河を撮影、マンガン鉱床交渉、コスタリカに「綿花栽培実験場」設立など多岐にわたった。

大マンガン・綿花・写真家はカメラを常に持ち歩き、中南米を飛び回った。ある週はコスタリカ・サンホセ、次の週は特別便でコロンビア・ボゴタ（1937年11月12日）、その次はパナマとコスタリカを往復し、ついにコスタリカから綿花実験許可を得た。

その交渉では、サンホセのグラン・ホテルで出会ったファシスト徽章を付けたイタリア人ジュゼッペ・ソタニスが助力した。彼は元イタリア砲兵将校で、40歳前後のスリムな男、いつも完璧に手入れされた爪を眺め、ウイスキー・ソーダを飲み、切手を集め、数か月おきに姿を消してはまた現れる人物である。ソタニスこそが、前に述べたニカラグアへの武器供与を手配した男である。

無口なイタリア切手収集家は、鷲見がコスタリカ蔵相ラウル・グルディアン、国家銀行副頭取で著名な商人ラモン・マドリガルに会う道を開いた。綿花実験許可が出るや、コスタリカ蔵相と国家銀行副頭取は日本へ旅行した。

綿花実験許可のインクが乾かぬうちに、日本汽船がプンタレナスに21人の若く精悍な日本人と綿の種一袋を運んできた。「労働者だ」と鷲見は説明した。「労働者」たちは一流ホテルに投宿し、のんびり過ごし、鷲見と一人の「労働者」が種まきに適した土地を探した。どんな土地も提供されたが、鷲見は丘や山に近い土地は一切欲しがらなかった。ついにプンタレナスとサンホセの中間にある、長く平坦な土地を見つけた。どんな値段でも欲しがり、年間賃貸料は土地の価値に等しい額を払った。

ペルー・チンボテ（2万人の日本人殖民地）から来た21人の「労働者」は1エーカーだけ綿の種をまき、泰然自若と静かに座って待っている。耕された土地は今、運河南のコロンビア・コリントの土地と同じく滑らかで平坦である。

プンタレナス港は敵艦隊の作戦基地として絶好である。沖合近くに「実験場」の平坦な土地があり、21人の日本人がいればたちまち飛行場にできる。運河北2時間、コリントは南2時間である。

田原も鷲見も到着するやボイド兄弟海運事務所に直行したが、同社はアメリカ企業である。二人と長時間会談した支配人はペルー通り64番地のハンス・ヘルマン・ハイルデルクで、秘密にされていたが同社の共同オーナーでもある。彼はパナマのナチス領事エルンスト・F・ノイマンの娘婿である。

1937年11月15日、ハイルデルクはドイツ経由で日本から帰国した。5日後の11月20日、ナチス領事であり、フリッツ・ケプケとパナマ最大級の金物商を共同経営するノイマンは店員に「今夜は少し遅くまで仕事をする」と告げた。二人は夕食も取らず、商業地区中心のノルテ通り54番地の店の波形鉄扉を地面から約90センチ開けたままにし、通行人が中を覗こうとすればわざと腰を屈めなければならないようにした。

午後8時、暗い通りの角に車が停まり、正体不明の2人とハイルデルク、前コロン領事でドイツ帰りのワルター・シャルップが降り、腰を屈めて店に入った。店内に入るとシャルップが静かに指揮を取った。ここは実質ドイツ領土――店内にナチス領事事務所があるからである。

シャルップは集まった者たちはナチス・ドイツへの忠誠とラテンアメリカ諸国でのドイツ友好促進、日系組織との協力のために慎重に選ばれたと告げた。

「一部の国はすでに友好的で、運河地帯に干渉しなければ自由に活動できる。ただし北米領だからアメリカ当局や情報部、政治的圧力に注意せよ」

「パナマは北米寄りだ」とケプケが言った。

「そのとおり。今は宣伝以上のことは賢明でないが、時が来れば国民社会主義を説明できる」

ケプケの左目は右目より垂れ下がり、常に眠たげに見える。彼はノイマンを見た。

「今夜はパナマにブントを組織する。数日後にコスタリカへ行き、さらにバルパライソへ向かう」

一同は頷いた。シャルップがバルパライソからパナマまでのナチス活動全権を委ねられていると知らされていた。その夜、彼らは「ドイツ国外ナチス協力ブント」を設立、秘密裏に活動、名簿はノイマン管理」と決定した。

シャルップは、政府がイタリア寄りでイタリア公使館と協力できるため、秘密が賢明だと説明した。

「日本人の方がイタリア人より重要だ」とケプケ。

「日本人とは連携する」とハイルデルクが保証した。

「しかし一緒にいるところは見られないように」

「フリッツ（ケプケ）がヤコブスの家で会合を開け」とシャルップ。

「ヤコブス！　オーストリア領事のことか！」

シャルップはゆっくり頷いた。「一般には反ナチスと信じられている。共同経営者は12年間日本にいて日本語が完璧。日本領事は二人を信頼している。これ以上よい場所はない」

1937年12月13日夜、慎重に選ばれた40人のドイツ人（その1か月でパナマ・ブント会員となった者）が、単独または小グループでパナマ商人兼オーストリア名誉領事アウグスト・ヤコブス＝カントシュタインの家に集まった。日本人5人も来賓――領事梅本哲男を筆頭に、元「北海丸」船長で海軍予備役の石橋、領事宅に滞在する理由不明の日本人工作員大原、日本漁船2隻の船長、理髪師ソナダ（組合組織者で、領事が彼が座るまで立っている人物）。

老齢だが背が高く軍人らしいオーストリア領事が議長を務めた会合で、日本人はほとんど口を開かなかった。運河地帯での初の日独協力打ち合わせ会だった。

「梅本さんはあまりお話しになりませんね」とヤコブス。

「大勢の前では話すことが少ないのです」と領事は申し訳なさそうに言った。

一同は理解した。日本人は詳細計画をこれだけ大勢の前で話すほど愚かではない。

数日後、梅本はハイルデルクを3時間訪ね、その直後ソナダは急ぎ日本へ旅立った。

VI　アメリカに到着する秘密工作員

ドイツがパナマ運河に強い関心を示すようになったのは、日本が「共産主義に関する情報交換」を名目にローマ＝ベルリン枢軸に加わってからである。この「情報交換」は、共産主義よりも軍事機密に重点が置かれているように見える。

中南米諸国、特に運河周辺における日本人およびナチス工作員の活動、我々の南のメキシコでのファシスト反乱組織化、北のカナダでの大々的な宣伝活動は、第五列による西部半球への広範な侵攻の一部にすぎない。この侵攻はヒトラーが権力を握るやいなやほぼ即座に始まった。アメリカ合衆国がアメリカ大陸で最も重要な国である以上、ナチスの秘密工作員による特別集中攻撃の対象となるのは当然だった。

最初に張り巡らされた糸はあらゆる方向に広がり、宣伝活動を基盤としてスパイ活動を拡大していった。最初期にこの国に送り込まれた秘密工作員の一人がアメリカ人エドウィン・エマーソン大佐である。傭兵、並の作家、まあまあの従軍記者だった。エマーソンはニューヨーク市東15丁目215番地在住で、バッテリー・プレイス17番地1923号室にオフィスを構えていた。そこはドイツ総領事館の住所である。1923号室はドイツ総領事の代理人が借りており、家賃は名目程度で、少なくとも一度は追跡を避けるためにヒトラーの外交代表が現金で支払った。この部屋を借りる前、エマーソンは6週間、ドイツ総領事館内で机を借りていた。

1933年5月15日発行のニューヨークで刊行されるナチス宣伝機関紙『アメリカ・ドイツ郵便』は、この新聞の編集部がエマーソンの部屋にあると広告していた。これがエマーソンがナチス宣伝担当としてアメリカに到着した最初の兆候だった。

長年、エマーソンは世界中を放浪し、新聞・雑誌の取材を行い、常にアメリカ人らしさと「愛国心」を自慢していた。彼の大きな自慢の一つは、米西戦争でルーズベルトのラフ・ライダーズ（義勇騎兵隊）に参加したことだったが、決して語らなかったのは、ルーズベルトが彼をキューバから手錠をかけて連れ帰ったことである。

ドイツ総領事が家賃を払ったその部屋から、エマーソンは「ドイツの友」[6]を立ち上げた。この組織はアメリカ国内で最も有力な親ヒトラー・反民主主義宣伝機関だったが、大佐の宣伝手法はやや愚かだった。「ドイツの友」は制服姿の「突撃隊」を伴った集会を開き、大規模集会でユダヤ人とカトリックへの激しい攻撃を行った。ニューヨークに寄港するドイツ船の将校や水兵がこれらの集会に現れ、ファシズムとナチズムを説くまでになったが、たちまち全国に憤激の波が広がった。

1934年6月5日、レキシントン街85丁目にあるトゥルンハレで開かれた集会で、ボストンのエドワード・F・サリヴァンが演説し、ユダヤ人を「汚い、臭いキケ」と繰り返し呼び、ボストンに強力なナチス組織を結成すると宣言したのが、その調子だった。

ベルリンのゲッベルス宣伝相は世論の反発に苛立ち、ナチス対外宣伝機構全体を再編した。エマーソンはドイツに召還され、全国民を敵に回さない宣伝の具体的な指示を受けた。

1933年10月、エマーソンと協力していたロイヤル・スコット・ガルデン（マスタード会社とは無関係だが、社長の遠縁）は、共産主義者を監視するスパイ網を構築しようとした。そのために職業的愛国者フレッド・R・マーヴィンの協力を得た。1934年3月10日午後3時、ガルデンは東57丁目139番地で極秘会議を招集した。出席者はガルデン、J・シュミット、そして銀シャツ団長ウィリアム・ダドリー・ペリーだった。

この会議は、反ユダヤ宣伝を採用し、潜在的反ユダヤ感情を刺激して信者を集める最初のキャンペーンとすることを決定した。当時アメリカは深刻な経済危機にあり、全国に動揺が広がっていた。ヒトラーもムッソリーニも、混乱期に平和と安全を約束することで権力を握った。資産家たちは「革命」への恐怖に怯え、エマーソンの指揮するこのグループは、革命はいつでも起こりうる、ユダヤ人がモスクワ、第三インターナショナル、ミシシッピ大洪水、その他あらゆる問題の原因だと説き始めた。会議が終わると「76年団」[7]が誕生し、ロイヤル・スコット・ガルデンが書記に任命され、スパイと宣伝を統括することになった。

最初からエマーソンは重要な情報にアクセスできる地位に人を送り込もうとした。1934年2月22日、デラウェア州選出上院議員ダニエル・O・ヘイスティングスとオハイオ州選出下院議員チェスター・C・ボルトンが共同声明を出し、共和党全国委員会から独立して議会選挙を戦うため、共和党上院・下院選挙対策委員会を統合すると発表した。

この発表の数週間前、両委員会は長年国際電話電信会社調査局長だったシドニー・ブルックスを雇用した。ブルックスは地位ゆえに共和党上院・下院議員の信頼が厚く、国家機密を耳にし、国内政治の脈を測っていた。

上院・下院合同委員会の責任者になるとすぐ、ブルックスは急いでニューヨークを訪れた。1934年3月4日、彼はエジソン・ホテルに車を走らせ、830号室へ直行した。そこには「ウィリアム・D・グッデール（ロサンゼルス）」と登録していた男が待っていた。「グッデール」とは銀シャツ団長ウィリアム・ダドリー・ペリーで、ブルックスとガルデンと会談するためニューヨークに来ていたのである。

会談後、二人はガルデンのオフィスへ行き、1時間以上秘密会談し、「76年団」と銀シャツ団を合併して宣伝をより効果的に行うことで合意した。

ブルックス自身もニューヨークへ謎の訪問をする際には、ドイツ総領事館のあるバッテリー・プレイス17番地を訪れていた。そこで彼はジョン・E・ケリーという男に会っていた。1933年12月27日付のケリー宛ての手紙にはこうある。

「金曜から月曜までニューヨークにいます。いつもの方法で連絡ください――グラマシー5-9193（エマーソン気付）」

シドニー・ブルックスも秘密の「76年団」のメンバーだった。入団には自筆で生涯の詳細を書き、指紋を押さなければならなかった。ナチス工作員の支援で組織されたこのスパイ集団への入団申請書で、ブルックスが母の旧姓を使っていること、ナチス工作員エドウィン・エマーソン大佐の実の息子であることが明らかになった。

【図：シドニー・ブルックスが入団申請書に記した内容――ナチス工作員エドウィン・エマーソン大佐の子であることを示す】

もう一人の初期宣伝家で今も「愛国者」として活動を続けているのが、ボストン・ウォーター街7番地、産業防衛協会事務局長エドワード・H・ハンターである。1934年初頭、スパイ団と銀シャツ団の合併交渉が行われていた頃、このアメリカ自由の応援者は、ドイツがアメリカに金を流していると聞き、3月3日、「ドイツの友」宛てにこう書いた。

「ご依頼の『憎悪の白鳥の歌』を別便で25部お送りします。ご希望の数だけお送りできます。
私はティッペルスキルヒ博士と何度も会談し、ドイツから資金援助が得られれば、非常に効果的なキャンペーンを始められると提案したことがあります。
アメリカをアメリカ人に取り戻すには、ユダヤ教の犠牲となっている数千人を組織するだけでよい。私はいつでもそれを実行する準備ができています。」

ハンターが反ユダヤ活動資金をドイツから得る話をしたティッペルスキルヒ博士とは、ボストンのドイツ総領事である。

初期工作員の活動は宣伝から密輸、スパイまで多岐にわたったが、当初のスパイ活動は小規模だった。アメリカ国内に親ドイツ団体を組織し、数年かけて最も信頼できる者を選別し、より危険なスパイ任務に就かせたからである。宣伝物の多くは堂々と郵送されたが、あまりに悪質で反民主主義的なものは、ドイツ宣伝省はナチス船からの密輸が賢明と判断した。

主要密輸者の一人グンター・オルゲル[8]は当時「ドイツの友」責任者で、宣伝物を全国の支部に配布していた。当時彼はニューヨーク西115丁目606番地在住[9]で、表向きは西45丁目25番地のレイモンド・ロス社で電気技師として働いていた。彼のやり方を一つ挙げよう。

1934年3月16日午後9時40分、北ドイツ・ロイドの「ヨーロッパ」号は真夜中出帆の準備をしていた。華やかにライトアップされた船内は、ヨーロッパへ向かう友人を見送る男女で賑わい、多くの人が正装していた。ドイツ人スチュワードは全員船内のナチス・グループ所属で、笑顔で会釈しながらも乗客と来訪者を厳重に監視していた。

人々は船内を自由に歩き回り、多くの人が図書室（メインデッキのドイツ郵便局がある）にも訪れた。笑い声と雑談が絶えない中、オルゲルは普通のビジネススーツに折り畳んだ新聞を持ち、図書室に入ってきた。

郵便スチュワードと目が合うと、彼はコートのポケットから4通の手紙を取り出し、何気なく渡した。スチュワードも何気なくポケットに入れた。切手は貼られていない――これは連邦犯罪である。

平均的な観察者なら手紙の受け渡しに気づかないほど自然な動作で、オルゲルは図書室の机に向かい、持ち歩くと事故が起きるほど重要な手紙を急いで書いた。封をしてスチュワードに渡した。

図書室は多くの来訪者で賑わっていた。誰もこの客やスチュワードの会話に注意を払っていないように見えた。オルゲルは素早く周囲を見回し、満足した様子で再びスチュワードに目配せした。スチュワードは左舷後部通路の2番目のロッカーを開け、薄い包みを取り出し、新聞で隠したオルゲルに素早く渡した。オルゲルはすぐ船を降りた。

これがナチスの秘密指示やスパイ報告の送受信の方法で、1938年末に逮捕されたナチス・スパイ裁判まで続いた。

オペレーションだった。

オルゲルは信頼できる者が必要なとき、船との連絡や密輸には、アメリカ支部の「鉄兜団」（シュタールヘルム）を動員した。彼らは「その日（デア・ターク）」に備えて秘密訓練をしていた。自分が監視されていないと確信したときか、最重要メッセージの場合だけ、彼自身が船に乗り込んだ。

密輸活動での連絡係は、ニューヨーク・ガリッツェン・ビーチ、ガーランド・コート116番地在住の塗装請負人フランク・ムッチンスキーだった。

ムッチンスキーは1920年6月16日、汽船「ジョージ・ワシントン」号でドイツからアメリカに来た。彼はアメリカ鉄兜団の支部長で、東85丁目174番地に事務所があった。在任中、彼は直接、後のヒトラー労働相フランツ・ゼルテ（当時マクデブルク在住）から命令を受けていた。ゼルテとオルゲルによってロチェスター、シカゴ、フィラデルフィア、ニューアーク、デトロイト、ロサンゼルス、トロント（第五列のカナダ侵攻の第一歩としてトロントに支部が設立された。

オルゲルの密輸を助けるため、ムッチンスキーは副官カール・ブルンクホルストを提供した。ブルンクホルストの仕事は秘密文書の運搬だった。アメリカ突撃隊用のナチス制服は、東93丁目186番地在住のパウル・バンテがドイツ船から密輸した。バンテは当時、第244沿岸警備隊とニューヨーク州兵のメンバーでもあった。

ナチス網をアメリカ全土に張る初期の段階で、ドイツ工作員は「革命」がすぐそこまで来ていると脅してアメリカ人を恐怖に陥れれば金になるという「愛国者」詐欺師たちと協力した。国は経済危機にあり、アメリカ人は途方に暮れ、動揺が広がっていた。ナチス工作員とそのアメリカ人協力者は、ヒトラーの「共産主義とユダヤ人が原因だ」という叫びの中に、怯えたカモから大儲けのチャンスを見出した。

特に大恐慌の最も混乱した時期、共産主義は金持ちにとって恐怖の象徴だった。したがって、悪意あるが鋭いアメリカ情勢の観察者がこの恐怖を利用して金儲けするのは必然だった。主要な詐欺師の一人で、後にアメリカの秘密ナチス工作員と密接に協力したのが、シカゴ郵便私書箱144番地、アメリカ警戒情報連盟名誉総支配人ハリー・A・ユングである。この組織は当初、共産主義者と社会主義者を監視するために設立された。ユングはしばらくの間、怯える雇用主たちから「革命」の時期と指導者を教えると約束して金を集めた。実際にはたっぷり集金した。

しかし、爆弾を投げるボルシェビキを満載した小舟がモスクワから到着しないので、雇用主たちは飽きてきた。儲けが減った。ユングは新たな恐怖を煽る「課題」を必要とした。エマーソンがドイツから送られてきた頃、彼は「ユダヤの脅威」を見つけ、ありったけ売りさばいた。

【図：愛国詐欺師ハリー・A・ユングが売りさばいた宣伝物の例】

この組織全体に秘密の雰囲気が漂っていた。シカゴ・トリビューン・タワー内のオフィスの場所すら会員に知らされず、郵便私書箱番号だけが伝えられた。『デイリー・ワーカー』その他の共産主義出版物から材料を集めると、代理人を送り、モスクワ人がすでに公海上を航行中だと恐ろしい話をでっち上げて、ナイーブな実業家から金を集めた。代理人は40％の歩合を得た。

ユングは、ウィリアム・ダドリー・ペリーがユダヤ・カトリック恐怖で金を稼ぎ、エドワード・H・ハンターがドイツ総領事とドイツからの宣伝資金の話をしていると知ると、長らく偽物とされている『シオンの議定書』を売り始めた。これを武器に、ユングの高圧営業マンは全国を駆けずり回り、キリスト教実業家から金を巻き上げ、40％の手数料を得た。

まもなくユング、ペリーらは、宣伝とスパイ目的でこの国に送り込まれた秘密ナチス工作員と全面的に協力するようになった。

脚注
[6] その後「新ドイツの友」と改称され、現在は「ドイツ系アメリカ人同盟」となっている。
[7] 今も小規模に活動中。第五列はこれらの初期段階以降、より効率的な団体を多数設立している。
[8] 1938年の外国人工作員登録法施行後、オルゲルは国務省にドイツ工作員として登録した。
[9] 現在はニューヨーク州スタテン島グレート・キルズ在住。

VII　ナチス・スパイとアメリカの「愛国者」たち

初期のナチス工作員がアメリカ国内で基礎固めを終えると、網は急速に土着のファシスト、詐欺的「愛国者」、彼らの宣伝を鵜呑みにした妄想アメリカ人を包み込んだ。日本がローマ＝ベルリン枢軸に加わると、アメリカの海軍・陸軍に対するスパイ活動が、特に西海岸で、外国工作員の主要関心事の一つとなった。

約5年前、マコーミック議会委員会がナチス活動を調査し、多くの宣伝屋を暴いた後、彼らの活動は一時的に沈静化した。全国的な非難が収まるのを待つ間だった。その間、ゲッベルスは再びアメリカ国内の宣伝機構全体の再編を命じた。

この時期に迫っていた大統領選挙は、ナチスにとって即座に取り組むべき課題となった。ルーズベルト政権は、国内外のナチスからヒトラーに決して友好的とは見なされていなかったため、選挙戦が本格化する前に、ドイツ宣伝局の指示を受けて行動する現地指導者の命令で、アメリカ国内のナチスは反ルーズベルト運動に乗り出した。ナチス工作員も、それと連携する「愛国」アメリカ人団体も（議会委員会の暴露で資金が乏しくなっていた）、突然、活動資金に不自由しなくなった。資金の一部はナチスから、一部は反ルーズベルト勢力から出ていた。

反ルーズベルト宣伝の中でも最も悪質な媒体の一つは、ナチス工作員が極秘印刷所で設立したものである。

【図：カリフォルニアの「アメリカ白衛団」が発行した反ユダヤ・反ルーズベルトのビラ】

シカゴ、オハイオ西街325番地の6階でジョン・バウムガース特産会社に入った者で、ここに何か異常があると疑う者はいなかった。カレンダーを作る、顔色の悪い娘たちと貧相な男たちが働く、ごく普通の会社に見えたからである。

古びたエレベーターで来た人々は、入り口前の机で用事を済ませて帰る。机の右側をほとんど塞ぐほど積み上げられた段ボールと紙の山の奥に進む者はほとんどいない。だがその通路に入り、左に曲がると木製の仕切りがある。注意していなければ壁だと思うだろう。仕切りの向こうが何かを示すものは一切ない。ただ、来訪者の目から慎重に隠されたドアにピカピカのイェール錠がかかっているだけだ。知らずにドアを開けようとすれば鍵がかかっている。ノックしたり叩いたりしても、仕切りの横で裁断機を動かしている若者はただぼんやり見るだけだ。

だが、素早く3回ノックし、一瞬止まってからもう一度ノックすれば、ドアは即座に開く。正しい合図がなければ、どれだけ叩いても無駄である。ここが中西部におけるナチス反民主主義活動の本部であり、『アメリカン・ジェンタイル』紙の厳重に守られた編集・印刷室への入り口だった。だが印刷所の場所以上に厳重に隠されていたのは、編集長ビクター・デケイヴィル大尉と資金提供者チャールズ・オブライエンの出入りの事実だった。

ここでアメリカにおける二大ナチス工作員を紹介しよう。一人はこの新聞を創刊した人物である。親ナチス宣伝のために金を渡したアメリカの愚か者たちは、二人とも偽名を使い、一人は前科者であることなど知る由もなかっただろう。

シカゴやサンフランシスコの上流階級で、悲しげな瞳と「ボルシェビキがロシアで広大な領地と家宝を没収した」と語るハンサムでダッシュの効いたクシュブエ公爵の訪問を常に歓迎していた人々は、彼の「殿下」が実は――以下、彼がナチス工作員になるまでの略歴を述べる。

1922年、ペトログラード生まれのロシア亡命者ピョートル・アファナシエフ（またはアパナシエフ）が、できれば富豪の相続人と結婚して一攫千金を狙ってアメリカに来た。平凡なアファナシエフではただの失業中の白系ロシア人にすぎず、この民主国家では令嬢もその父親も爵位に狂うとすぐに悟った。そこで一夜にしてピョートル・アファナシエフはクシュブエ公爵に変身し、ボルシェビキに財産を奪われた公爵として、サンフランシスコの上流社会の扉は開かれた。

西海岸で富豪相続人との結婚をわずかに逃し、落胆した彼は少しばかり文書偽造に手を出したが、相手を間違えた。米国財務省小切手を偽造し、連邦捜査官に追われるとシカゴに逃げた。捕まり、1929年11月29日、米委員の前でサンフランシスコへ送還を命じられ、同年12月19日、連邦判事F・J・ケリガンに有罪を認め、1年半の刑を受けた。裁判ではただのアファナシエフだと認め、その名で服役した。

出所後はクシュブエ公爵と平凡なアファナシエフを交互に使い、1930年の大恐慌で外国貴族の市場が崩壊すると、しっかりしたアメリカ名「アームストロング」を名乗った。母の旧姓だという。以後、便宜上アームストロングと呼ぶ。

1933年にシカゴに着いた彼は、『シオン賢者の議定書』の全く新しい訳に取り組んでいる白系ロシア人たちと出会った。ユングはこれを出版してキリスト教徒のカモを脅そうとしたが、安く買って高く売れると気づいて思いとどまった。ユングはアームストロングをナチス工作員に紹介した。

ユングと前科者は意気投合し、たちまちアームストロングはユングの秘密工作員第31号となった（ユングは1号で、常に1と署名する。工作員も番号だけで署名し、番号すら書かないことになっているが、たまに手書きの追伸を入れてしまう。31号が1号に送った報告書の複写は向かいのページにある）。

ユングがナチス工作員に紹介して間もなく、白系ロシア人は自分でこの商売ができると考え、ユングに黙ってナチス工作員と密会を始めた。お気に入りの会合場所はシカゴ・ロスコー街2357番地のフォン・テーネン酒場だった。通常は「新ドイツの友」責任者フリッツ・ギッシブルが招集し、アームストロング、デケイヴィル大尉、J・K・ライブル（インディアナ州サウスベンドで地下ナチス組織を結成）、オスカー・ファウス、ニック・ミューラー、トニー・ミューラー、ホセ・マルティーニ、フランツ・シェーファー、グレゴール・ブスが出席した。ギッシブルが欠席の場合は腹心のライブルが代行した。

1936年3月、アームストロングらはナチス活動を助ける「全国同盟」を設立することを決定した。誰が背後にいるか、何をやっているかが漏れないよう極度の秘密を守った。私邸だけで会合し、前回の主催者でさえ次回の場所は知らされなかった。最も信頼できる少数のナチス工作員だけが招待された。

第1回会合はシカゴ・ウェイブランド街1235番地ボックホールド宅、第2回はウィンスロップ街4710番地エマ・シュミット夫人宅で行われた。第2回にはダイヴァーシー・パークウェイ601番地のC・O・アンダーソンが招待された。彼はユングに金を出し、ナチスと白系ロシア人から「良いカモ」とされていた。

【図：秘密工作員第31号（ピョートル・アファナシエフ＝クシュブエ公爵＝ピーター・V・アームストロング）が第1号（ハリー・A・ユング）に送った手紙】
【図：ピーター・V・アームストロング（白系ロシア人前科者ピョートル・アファナシエフ）と反ユダヤ出版物ドイツ出版社との連絡を示す手紙】

白系ロシア人とナチス工作員は、信者を集める第一歩として出版事業を始めることを決定し、『ジェンタイル戦線』紙を発行した。編集・印刷所の住所は極秘で、郵便物はすべて旧シカゴ郵便局私書箱526号にのみ送られた。会社は「愛国出版会社」と名付け、極秘にシカゴ・ワバシュ南5番地に編集部、北キルデア4233番地の地下のメリマック印刷所で印刷した。

その後、追跡をかわすため出版会社名を「正義出版会社」に変え、ナチス宣伝物を雪崩のように送り出した。この極秘に組織・運営された宣伝センターを通じて、超「愛国者」ハリー・A・ユングは大統領選挙直前にルーズベルト攻撃の印刷物を配布した。

ナチス資金で出されていた『アメリカン・ジェンタイル』は想像しうる限り狂気の沙汰を掲載していた。しかしこれを単なる狂気と片づけようとすると、ヒトラーが同じようなもので数百万の困惑したドイツ人を扇動したことを思い出すと、そう簡単にはいかない。選挙直前の1936年10月号は、彼らが米国郵便で全国に配布した内容の好例である。

元下院議員ルイス・T・マクファデン[11]は10月1日に脳卒中で死亡した。60歳だった。だが『アメリカン・ジェンタイル』はユダヤ人に殺されたと示唆した。飛行機事故で死んだブロンソン・カッティング上院議員も、ヒューイ・ロングも、新聞編集者ウォルター・A・リゲットもユダヤ人に殺された。リンカーンを殺したブースを雇ったのは国際ユダヤ銀行家団だった。

もちろん狂気の沙汰だが、ケンタッキーの炭鉱夫、中西部で税金が払えず悩む農民、工業地帯で仕事が見つからない失業者たちは歴史をよく知らず、経済システムの仕組みも理解していなかった。アメリカ政府の郵便で届く新聞が、経済的苦境はユダヤ＝共産主義の陰謀のせい、ルーズベルトはユダヤ人でユダヤ人と共産主義者に操られていると教えられると、中には信じてしまう者もいた。こうした無責任な宣伝で反ユダヤ主義は広がり、ナチスの網に、宣伝を流す勢力とその背後の動機など夢にも思わない男女が引き込まれていった。

ナチス宣伝機構に取り込まれた者の中で最も有能な者は、より重大な任務に選ばれた。一部は宣伝に使われ、残りは明確なスパイ任務を与えられた。アメリカ国内のナチス機構におけるスパイ部門と宣伝部門は別組織で、重なるのは人材募集の場だけである。

ナチス船から反民主主義宣伝物を密輸していたことはマコーミック議会委員会で暴露されたが、短期間しか止まらなかった。宣伝物を運ぶナチス船は同時に工作員への秘密指示を運び、彼らの報告書をドイツへ持ち帰る。証拠を残さないため、ロサンゼルスのナチス領事ゲオルク・ギッスリング博士は西海岸のドイツ宣伝機構指導者に現金を渡していた。私にはその宣伝を裏付ける宣伝書が手元にある。

西海岸の宣伝機構本部（スパイ活動も少々）はロサンゼルス西15丁目634番地の「ドイツ館」である。表向きはヒトラー政権に共感のドイツ系アメリカ人の単なる集会所だが、実態ははるかに邪悪である。

「ドイツ館」は元々典型的なロサンゼルス住宅だった。ナチスが乗っ取ると、正面の部屋数室をぶち抜き、天窓付きの納屋風のホールにし、演壇を設けてヒトラーとファシズムを賛美する演説を行わせる。ホールの後部にはバー兼レストランがあり、ドイツ系アメリカ人はビールやウイスキーを飲みながら、ナチス船からの宣伝物密輸やアメリカ軍事・海軍施設へのスパイ活動を謀る。

「謀る」という言葉を文字どおりに使っている。この館から、帰化アメリカ市民と生まれながらのアメリカ人が、外国政府の金で、アメリカの平和と安全を脅かすスパイと宣伝活動を指揮しているからである。

このグループの指導者ヘルマン・シュヴィンは、ドイツのゲッベルス宣伝相に直接任命され、ヒトラーから個人的に賞賛の手紙を受け取っている。シュヴィンは帰化市民[12]、30代前半、赤ら顔に薄く震える口ひげを生やした小柄なヒトラーである。彼のオフィスは集会ホールのすぐ横、小さな書店に隣接し、そこでは民主主義を攻撃するパンフレット、本、新聞が買える。

私がナチス本部でシュヴィンに会い、名乗って取材を申し込むと、彼は愛想よく微笑み、応じた。ドイツ系アメリカ人同盟（「新ドイツの友」の再編成）は今や愛国団体で、アメリカ市民のみで構成されていると、すぐに説明を始めた。

私たちがオフィスに腰を下ろすと、シュヴィンは続けた。ドイツ系アメリカ人同盟は「アメリカ人にナチス・ドイツへの正しい理解を植え付け、反ナチ宣伝と対ドイツボイコットを阻止し、共産主義と闘う愛国団体」だと。平和目的とアメリカへの愛を10分ほど説明した。

「つまり『アメリカはアメリカ人のもの、すべての外来思想と利権に反対』ということですね？」と私は彼の説明をまとめた。

「そのとおりです」と彼はにこやかに答えた。

「アメリカをアメリカ人のものにするために、ドイツから宣伝物は来ていますか？」

「とんでもない！」と彼。「我々はドイツとは一切関係ありません。まずアメリカ人です。ディックステイン議員[13]は宣伝物が来ていると言いますが、証明できたためしがありません」

「ではドイツ・エアフルトの『世界奉仕』はどうやってアメリカに入るのですか？」

「ああ、それなら私も取っていますよ。誰でも1年1ドル50セントで定期購読できます。ここでも2、3部取っています。もちろん購読です」

「アメリカには相当な購読者がいるようで、大量に見ました。ナチス団体がアメリカを救うために配布するよう、ドイツからまとめて送られてきているのかと思いました」

「いえ」と彼は微笑んだ。「すべて購読です」

「わかりました。ジョージ・トラウエルニヒト船長はご存知ですか？」

シュヴィンは驚いたように私を見た。「はい、ハパック航路『オークランド』号の船長です」

「会いに行きますか？」

「はい。先週も来ました」

「彼が港に入るたびに『世界奉仕』その他の宣伝物をまとめて持ってきてくれませんか？」

「いいえ」とシュヴィンは鋭く言った。「会うのは純粋に社交です。美味しいドイツビールを飲むだけです」

「いつもブリーフケースを持って社交訪問しますか？」

「ちょっと待ってください」と彼は抗議した。「答えを書く前に考えさせてください」

私は彼が許可してくれたオフィスのタイプライターを止め、黙って待った。長い沈黙の後、こう付け加えた。

「木曜日に彼を訪ねたとき、ブリーフケースを持っていましたね」

彼はさらに考え込み、やがてそのときブリーフケースを持っていたかもしれないと答えた。

「しかしなぜそんなことを？」と彼は詰め寄った。「あのケースには何も入っていませんでした」

「入っていましたよ。いつもドイツへ送る報告書が入っていて、ドイツからの指示はトラウエルニヒト船長や他のドイツ船船長が持ってくるのです」

「宣伝物の受け取りも報告書の受け渡しもしたことはありません」とシュヴィンは主張した。「誰かがあなたに嘘を吹き込んだのです」

「ではいくつか例を挙げましょう。1936年3月9日月曜午後4時、あなたのビール友達トラウエルニヒト船長は舷門であなたの「社交」訪問を待っていました。彼が欲しかったのは、あなたがブリーフケースに入れて持ってきた全米ナチス工作員の封印報告書です。やがてあなたが現れ、報告書を渡しました。そして飲み始めましたね」

「何の話かさっぱり」とシュヴィンが遮った。

「記憶を呼び戻してあげましょう。あの夜、船長はビバリーヒルズの女性を一等航海士の部屋に連れて行きましたね。ノース・クレセント・ドライブに住む女性――名前を言いましょうか？」

シュヴィンの顔は充血し、黙り込んだ。

「1936年2月10日月曜日、あなたの組織のO.D.部隊長で「愛国的」帰化アメリカ市民のラインホルト・クシェは、ロサンゼルス港に停泊中の汽船『エルベ』号に乗っていました。彼はあなたの工作員の一人アルベルト・フォークトに電話し、船長が5時にアントワープへ向けて出帆するが工作員報告書がまだ届いていないと激怒している、急いで持ってこいと言いました。フォークトはすぐ届けました。

1936年5月12日火曜の夜、アントワープから到着したばかりのナチス船『シュヴァーベン』号の船長があなたのオフィスに来て、封印された指示と宣伝物の包みを机に置きました。その中には――確か1年1ドル50セントの購読でしか手に入らない――『世界奉仕』の部数が入っていました」

「事実ではない――」とシュヴィンが興奮して遮った。

「そのとき届いた分を私も持っています。続けましょう。1936年6月8日月曜日、あなたはナチス船『ヴェーザー』号に乗り込み、ドイツへ持ち帰る秘密報告書を船長に渡し、茶色のマニラ紙で封印された秘密指示とフィヒテ連盟の宣伝物大包を受け取りました。私もその分を持っています」[14]

シュヴィンは私をじっと見てから微笑んだ。「何も証明できませんよ」と自信たっぷりに言った。

「すべてについて宣誓供述書を持っています。ナチス船の乗員によるものです」

「不可能だ！」と彼は叫んだ。「ドイツ人が宣誓供述書にサインするはずがない！」

「でも持っています」

「それを公表するつもりですか？」と彼は狡猾な目になった。

誰が宣誓書を出したかを知りたがっているのがおかしくて笑った。「内容は公表します。署名者の名前は、あなたの「愛国的」活動を調査するアメリカ政府機関または司法機関にのみ提出します。さて先に進みましょう。ロサンゼルスのナチス領事ゲオルク・ギッスリング博士はご存知ですね？」

彼は少し黙ってから、話すか迷っている様子だった。

「怖がらないで」と私は言った。「領事は怖がっているわけじゃない。あなたは彼が嫌いでしょう？」

顔が真っ赤になった。「お互い様です！　あいつは喋りすぎる――」

取材中、シュヴィンはギッスリングへの明白な嫌悪にもかかわらず、彼のアメリカ内政干渉を必死に隠そうとした。私が1936年4月にナチス領事がロサンゼルスのシュトゥーベン協会会長ラファエル・デムラーに200ドル渡して「ドイツ館」をナチス宣伝センターとして維持する費用にしたという宣誓供述書を持っていると告げると、彼は困惑して首を振った。さらに1936年4月28日火曜日に領事があなたに145ドル現金で渡し、ドイツ系アメリカ人団体の結束とナチス宣伝拡散の経費に充てたと指摘すると、彼は顔が白くなったり赤くなったりし、ついに爆発した。

「ギッスリングがそう言ったのか！」

「誰が言ったかは言いません。あなたの他の「愛国的」活動に移りましょう。1936年6月18日木曜日、あなたはフォン・ビューロー伯爵と一緒にトラウエルニヒト船長を訪問した――」

取材開始以来初めて、シュヴィンが椅子から背筋を伸ばし、殴られたような顔をした。これまでの話題では多少動揺しても、まだ危険地帯ではないという自信があった。しかしフォン・ビューローの名が出た途端、明らかに恐怖が顔に広がった。

「その日、あなたと伯爵は直ちに船長室に行き、報告書を渡した――」

「何を言いたいんだ？」とシュヴィンが鋭く聞いた。

「伯爵のことだ。彼について何を知っている？」

「何も。会っただけだ」

「サンディエゴのポイント・ロマにある彼の家を訪ねたことは？」

シュヴィンは答えずに私を見た。

「行ったことがあるか？」と繰り返した。

「ある」と彼はゆっくり言った。

「彼の書斎の窓からアメリカ海軍基地のほぼ全貌が見えるのを観察したことは？」

「何も言うことはない」とシュヴィンが興奮して遮った。

ルドルフ・ヘス（ヒトラーの腹心）の直属で派遣された者の一人に、元ドイツ系アメリカ人実業家マイヤーホーファーがいる。彼はヘスの個人的友人で、アメリカのナチス機構再編の特別指示を受けてきた。彼は1935年初頭、実業人と偽って到着し、ニューヨークのナチス指導者（総領事を含む）と協議した後、デトロイトでドイツ系アメリカ人同盟全国責任者フリッツ・クーン[16]と会談、さらにシカゴでナチス工作員と会談し、ロサンゼルスでシュヴィン、フォン・ビューロー、その他アメリカで活動する秘密工作員と会談した。マイヤーホーファーの任務は宣伝機構再編だけでなく、戦争でドイツからの資金が途絶えても自立して活動できるようにすることだった。

このことを念頭に、シュヴィンにマイヤーホーファーについて知っているかと訊いた。西海岸ナチス指導者は再び恐怖を一瞬見せた。いつもより長く躊躇し、低い声で言った。「組織のメンバーです。30～40年前にドイツから来た」

突然付け加えた。「彼はアメリカ市民です」

「アメリカ市民なのは知っている。だが最新の渡航――昨年1月――はドイツから来たのではないのか？」

シュヴィンは少し歪んだ笑みを浮かべた。「そうかもしれない」と同じ低い声で言った。

「彼はルドルフ・ヘスの個人的友人――」

「聞いてくれ！」とシュヴィンが叫んだ。「全く見当違いだ！」

「そうかもな。では彼の用件は？」

「実業家だ！」

「どんな商売？」

シュヴィンは肩をすくめた。「知らない」と言い、次第に興奮しながら「だから見当違いだってば！」

「では興奮するな。ナチス・スパイについては何も知らないと。ロサンゼルスの日本領事が港に入るナチス船を訪れ、船長と会談していることは？」

「日本人！我々は日本人とは一切関係ない。われわれは愛国団体――」

「はい、知っている。シュネーベルガーはどうだ？」

シュヴィンは「ンーーー」と長く唸り、頬の骨が赤い顔に浮き、天井を見上げた。「チロルの田舎の少年だよ。世界を放浪している、つまりタダで旅してるだけ――」

「ただの浮浪者だな？」

「そのとおり」と彼は急いで同意した。「ただの浮浪者だ」

「浮浪者と付き合いがあるのか？　世界をタダで旅してるチロルの浮浪者と普段から交際しているのか？」

「いや、彼も他の多くの人のようにここへ来ただけだ。金が欲しかったから少し助けて、サンフランシスコとオークランドへ行った。消えた。今どこにいるかわからない。シカゴにいるかもな」

「今、日本にいる可能性は？」

「日本へ行くと話していた」とシュヴィンは認めた。

「あなたは彼を、日本政府が運河地帯からわざわざ回航させた日本の練習船で見送らなかったか？」

「知らない」と彼は挑戦的に言った。「彼については何も知らない」

「1936年11月25日に日独共産主義情報交換協定が調印された。だが1936年9月、シュネーベルガーは日本練習船で日本へ行くと言った。当時西海岸に日本の練習船が来る予定はアメリカ港湾当局はなかった。ところが日本練習船が現れた――運河地帯から命令されて来たのだ。シュネーベルガーはその船で去った。ということは、ナチスと日本人はすでに協力しており、あなたもシュネーベルガーを連れ回していたから協力していたことになる。ポイント・ロマのフォン・ビューロー邸――アメリカ海軍基地を見下ろす家――にも連れて行った。シュネーベルガーは金欠ではなかった。軍事・海軍施設を撮影するのに十分な金と高価なカメラを持っていた――」

「金欠だった」とシュヴィンが弱々しく遮った。

「金欠なら、なぜいつも高価なカメラと大量のフィルムを持ってアメリカの軍事・海軍施設を撮っていた？」

「さあな。金がなくなったとき質に入れるためだったのかも」

その言い訳のあまりの無理に思わず笑った。シュヴィンも少し笑った。

「よし。ではメーダーは？」

また長い「ンーーー」。長い沈黙の後、シュヴィン。「メーダーもアメリカ市民だと思う」

「あなたもだ。だが彼のアメリカでの用件は？」

「知らない」とシュヴィンは無力そうに言った。「本当に知らない」

「彼のアメリカ海軍・陸軍基地の観察活動については？　普段は知らない者を知らないと言いながら入団させるのか？」

「ときどきはするし、ときどきはしない――」

「ドイツからアメリカ団体にせよとの命令が出ている――」

シュヴィンは口頭では認めず、ただ頷いた。

「ドイツ国籍の者は全員追放するから、ニューヨークの総領事に適格か確認する――」

「総領事とは関係ない――」

「ここにいたヴィリー・ザクセはどうした？」

「ドイツに帰ったはずだ」

「ドイツから連絡は？」

「帰ってから音沙汰ない」

「最近、サンフランシスコから手紙が来た――外国船舶を監視している――」

「ああ」とシュヴィンは両手を上げて無力な仕草をした。「私の組織にスパイがいるんだな」

少し話は続いた――中西部やニューヨークへの訪問、宣伝屋やスパイとの極秘会談について。だが新しい質問にはもう肩をすくめるだけだった。

「もう十分喋りすぎた」と彼は言った。

脚注
[10] ギッシブルはシュトゥットガルト（ドイツ）に帰り、指導権は弟のペーターに移った。
[11] マクファデンが死ぬ前に、私は彼が議員時代にアメリカ国内のナチス工作員と協力していた証拠を公表した。
[12] 本書が印刷に回った直後、米国政府はシュヴィンの市民権取り消し手続きを開始した。彼が虚偽の申告で取得したと主張している。
[13] サミュエル・ディックステイン下院議員。マコーミック委員会はディックステインが調査決議案を提出したため「ディックステイン委員会」とも呼ばれた。
[14] ニューヨークで裁判にかけられた4人のナチス・スパイの際、連邦検察官は彼らが茶色のマニラ紙で封印された指示書を所持していたことを明らかにした。
[15] フォン・ビューローはその後家を売り、サンディエゴのエル・コルテスホテルに移った。
[16] 当時ヘンリー・フォードに雇用されていた。

VIII　ヘンリー・フォードと秘密のナチス活動

アメリカで最も有力なナチス宣伝者の一人、ジェラルド・B・ウィンロッドは最近、カンザス州の上院予備選挙に出馬し、あと一歩で指名される寸前だった。彼はプロテスタント牧師を自称しているが、どのまともな教会とも関係がない。

ウィンロッドは上院出馬以前から、アメリカ国内で活動するナチス第五列の中でも最も大胆な人物の一人だった。彼はワシントンのドイツ大使館の高官と極秘協議を行い、フリッツ・クーンの指揮下で宣伝活動を続けている。

1935年、ウィンロッドが謎めいたドイツ訪問から戻り、同じく謎めいた長時間のドイツ大使館協議を行った直後、彼はワシントン・ケロッグビル209号室に「キャピトル・ニュース・アンド・フィーチャー・サービス」を設立した。この「ニュース・サービス」は全米の小新聞に「中立的な」全国情勢解説を供給した。編集長はサンディエゴの新聞記者ダン・ギルバートで、記事は無料で送られた（ドイツやイタリアが中南米に送る宣伝物と同じ）。もちろん、その内容は意図的に親ヒトラー感情と宣伝を広めるものだった。

ウィンロッドの出版物を読む者のほとんどは、彼の活動の規模を知らない。1937年3月1日、ジョセフ・T・ロビンソン上院議員は上院で、ウィンロッドがルーズベルト大統領の司法制度再編案に対して行っている「不当な宣伝」について演説した。議員は、聖職者が問題を故意に歪曲する理由がわからない、これは昔のKKKの手口を思わせると述べた。

議員は知らなかったが、ウィンロッドの反ルーズベルト宣伝は、ナチスがアメリカ国内で狡猾かつ大胆に組織した、ヒトラーに友好的でないと見なす大統領を倒すための宣伝キャンペーンの一部にすぎなかった。このキャンペーンでは、ナチス工作員は一部の無節操な共和党員と公然と秘密裏に協力してルーズベルト打倒を図った。

数年前、ウィンロッドはカンザス州ウィチタ、ノース・グリーン街145番地に住む貧乏人だった。牧師を名乗っていたが、すべての教会団体から否定されていた。教会を持たない彼は少しばかり伝道を行い、聴衆からの献金で生活していた。収入は不安定で、「牧師」は普通の生活必需品すら買えないことが多かった。

ウィチタのいくつかのデパートの記録が、伝道者の貧困を物語っている。ウィンロッドと取引していた店主たちは名前を伏せることを条件に、急に激しいヒトラー宣伝家になってからの突然の富について、政府機関が興味を持てば記録を提出すると申し出た。貧しかった時代の記録によると、彼は最も安い家具と服しか買えず、週50セントから2～3ドルの分割払いで支払っていた。

本章にその分割払いカードの複写を掲載する。読者は1934年まで週1ドルで支払っていたことがわかるだろう。この時期がアメリカのナチス工作員が大々的なキャンペーンを展開していた時期であり、またウィンロッドが聴衆に「ユダヤ人とカトリックの脅威」を説き始めた時期でもある。

【図：1930年代初頭のジェラルド・B・ウィンロッド牧師のウィチタのデパートの支払いカード――経済的困窮を示す】

ある日、ジェラルド・B・ウィンロッド牧師は突然、ドイツ旅行に十分な金を持つようになった。1935年2月に帰国したとき、彼は新しいスーツケース、新しい服、厚い預金通帳を持っていた。ドイツ帰国後、彼が服や家具を掛けで買っていたウィチタのデパートの記録は、すべての借金を一括で――小切手で――支払ったことを示している。そして彼は出版者になった。

自分の新聞『ザ・リヴィーラー』でヨーロッパ旅行の報告を掲載したが、旅行資金の出所には触れなかった。報告（1935年2月15日）では、ドイツ国民がヒトラーを愛していること、「一部政府の高官にいるユダヤ人の影響」のみがドイツの他国との正常な貿易・金融関係を妨げていることを「発見」したと書いた。

新たに富を得たこの時期、彼はハリー・A・ユング（アメリカ警戒情報連盟）、エドウィン・エマーソン大佐、ジェームズ・トルーその他の愛国詐欺師たちと接触を始めた。

大統領選挙前にもう一度ドイツを訪れた。帰国後、配布網を拡大し、アメリカを訪れるナチス高官が彼と会うほど重要人物になっていた。その一人がハンス・フォン・ライテンクランツで、ヒトラーの個人的代表として静かにアメリカに来て、ドイツの工場と特に拡大する戦争機械に必要な石油購入を手配した。

フォン・ライテンクランツはウィチタ大学のクルト・ゼップマイヤー教授の友人だった。彼がウィンロッドを紹介し、親しくなった。私がウィチタでウィンロッド牧師を調査したとき、教授の足跡に絶えず出くわした。二人は定期的に、だが秘密裏に会っていた。

1937年1月、ゼップマイヤー教授と何度か会った後、ウィンロッドはワシントンへ行った。私もワシントンに行き、牧師がドイツ大使館を訪れているのを確認した。一度の訪問では1時間18分滞在した。誰と何を話したかは知らないが、この長い訪問の直後、記事を無料で新聞に提供できる資金を持つ「ニュース・アンド・フィーチャー・サービス」が設立された。

サービスを率いたギルバートは、長年銀シャツ団長ウィリアム・ダドリー・ペリーの個人代表だった。ナチスは銀シャツ団にファシスト「統一戦線」への協力を求めていたが、ギルバートの任命が友好協力の最初の兆候だった。

【図：「キャピトル・ニュース・アンド・フィーチャー・サービス」のサンプル――ジェラルド・B・ウィンロッド牧師が設立・配布に関与した】

ウィンロッドはペリーと常に連絡を取り合い、ペリーはシュヴィンと何度も会談していた。ナチスはアメリカ人団体を組織に取り込み、アメリカ人「前線」を欲しがっていた。

ギルバートはワシントンに事務所を開き、場所が知られるのを恐れて、ベン・フランクリン駅私書箱771号を郵送先とした。第一号発行後、ウィンロッドとその工作員は著名な実業家に宗教活動と共産主義反対を名目に寄付を求め、「ニュース・サービス」支援を呼びかけた。集めた金は実際には反民主主義宣伝に使われた。多くの実業家が寄付した。私にはリストがあるが、金がナチス工作員に使われたことを知っていたという決定的証拠がないため、名前は公表しない。ただ、富裕層が「愛国」「公共奉仕」の名目で詐欺師に騙される一例として挙げるだけである。ハリー・A・ユングも同じことをやった――富裕なユダヤ人から「共産主義と闘う」金を取り、富裕な非ユダヤ人から「ユダヤの脅威と闘う」金を取った。

【図：地方新聞からの手紙――「キャピトル・ニュース・アンド・フィーチャー・サービス」が引き起こした混乱の例】

「キャピトル・ニュース・アンド・フィーチャー・サービス」第一号とともに、地方週刊紙編集者に次のような案内が送られた。

「おはようございます、編集長！　キャピトル・ニュース・アンド・フィーチャー・サービスが、首都から新鮮な3つの貴重な記事をお届けします。無料でご利用ください。毎週お届けします。要チェックです」

「貴重な記事」を調べると、主にアメリカ民主主義を攻撃する内容だった。

ドイツ帰国とドイツ大使館協議以降、ウィンロッドはメキシコに頻繁に渡り、メキシコのファシスト、特にヘルマン・シュヴィンが組織した金シャツ団指導者と会っている。再び、アメリカとその南のファシスト組織のつながりが見える。

数年前、ナチスが宣伝機構を再編し、西海岸に密輸本部を設けたとき、サンディエゴとロサンゼルスに寄港するナチス船から下ろされた宣伝物には、金シャツ団長ニコラス・ロドリゲス将軍専用のスペイン語版も含まれていた。

英語版もスペイン語版もロサンゼルスの「ドイツ館」に運ばれ、シュヴィンに渡され、彼がロドリゲスに送った。シュヴィンとメキシコ・ファシスト運動指導者との連絡係はサンディエゴ出身のアメリカ人ヘンリー・ダグラス・アレンである。アレンは鉱山技師と称し、メキシコでの探鉱に興味があると偽って繰り返し国境を越え、密輸宣伝物をロドリゲスの工作員に渡した。

生まれながらのアメリカ人は、特に探鉱目的と言えば、疑われずにメキシコ国境を自由に往復できるため、アレンはアメリカのナチス工作員とロドリゲスの連絡係に選ばれた。最初からナチスはアメリカ人「前線」を欲し、できるだけ多くのアメリカ人を引き込む戦略を取っていた――明らかに単なる宣伝以上の将来の活動への準備である。そのためアレンは銀シャツ運動にも積極的に参加するよう指示され、ロサンゼルス・サウス・グランド街730番地693号室にダウンタウン第47-10支部を設立し、銀シャツ団募集本部とした。

1936年8月、ルーズベルト打倒にナチスと反ルーズベルト資金が大量投入された時期、アレンは極めて活発になった。ペリーが不在の間、彼はペリーの腹心ケネス・アレクサンダーと協力するよう指示された。アレクサンダーは元ユナイテッド・アーティスト撮影所のスチルカメラマンだった。二人はブロードウェイ・アーケード・ビルに事務所を開き、1935年10月1日にスプリング街近くのランカーシム・ビルに移った。

ロドリゲスはナチスの支援を確約されると、アメリカ国内のナチス工作員だけでなく、メキシコシティのフォード工場支配人フリオ・ブルネットとも協力した。

私が持つ最も古い文書記録は、1934年9月27日、金シャツ団公式レターヘッドでロドリゲスがフォード支配人に宛てた手紙である。単に「立派な若者二人」に職を世話してくれという内容だが、ロドリゲスとブルネットがかなり親しいことがうかがえる。

1935年2月7日までには、ロドリゲスとフォード幹部は親密になり、ファシスト指導者は金シャツ団員を工場に雇ってくれたことに感謝を述べている。フォード社支配人宛ての手紙は次のとおり。

「我々の代表N・M・コルンガ女史より、あなたが非常に丁重に扱ってくださり、かつ、困っている我々の同志数名への就職要請も聞いてくださった由、承りました。約束が果たされることを疑わず、A.R.M.（金シャツ団）は、メキシコ主義に対する人類最大の義務を果たしてくださったことに対し、心からの感謝を申し上げます」

1935年11月19日、金シャツ団がメキシコ政府転覆とファシスト独裁樹立を試みるほど強大になったと感じた直前、ロドリゲスはフォード工場支配人に、約束されていた救急車2台を要請した。ロドリゲスはクーデターを慎重に計画し、女性衛生隊を組織して予想される戦闘の負傷者対応を準備していた。ほぼ直訳の手紙は次のとおり。

フォード社支配人殿　1935年11月19日
市内
尊敬する殿
本状はフアン・アルバレス・C将軍が直接お届けいたします。彼は貴社がすでに約束してくださった救急車2台を、今月20日午前8時より女性衛生旅団の搬送に使用可能か確認に来ました。
ご配慮に前もって感謝申し上げます。ご命令に従います。敬具
ニコラス・ロドリゲス・C
最高司令官

【図：メキシコ・ファシスト指導者ニコラス・ロドリゲス将軍がメキシコシティのフォード支配人に宛てた手紙――2人の被保護者に就職を依頼】

クーデター未遂による市街戦で多数の死傷者が出た。その戦闘の後、ロドリゲスは亡命となった。

私は彼のファイルにあったカーボンコピーのうち数通を複写した。なぜカーボンコピーにイニシャルを入れるのかは知らないが、ナチス工作員とのやり取りの山にはほとんどすべてにイニシャルが入っている。

1936年10月4日、アレンは亡命中のファシスト指導者に手紙を書いた。表向きは銀シャツ団での演説依頼だが、実際は「我々双方にとって極めて重要な問題」についての特別協議のためだった。この手紙は、シュヴィンがペリーと会談してファシスト統一戦線を模索し、シュネーベルガーが運河地帯から回航された日本練習船で日本へ出発する準備をしていた時期に書かれた。手紙は次のとおり。

親愛なるロドリゲス将軍へ
この手紙を受け取り次第、ご連絡いただき、近いうちにロサンゼルスに来て我々の組織で講演可能かご教示ください。往復航空費を含む全経費は我々が負担します。必要ならボディガードも用意します。貴殿の闘いは我々の闘いです。特に双方にとって重要な問題について貴殿と協議したい。来られる場合はこの手紙受け取り次第（着払い）電報ください。すぐに手配します。
友愛を込めて
ヘンリー・アレン

私がメキシコでナチス活動を調査した際、この手紙のコピーを内務大臣に渡した。当時アレンは再び鉱山利権を名目にメキシコにおり、実際はメキシコ軍人イトゥルベ将軍と極秘協議していたことが判明した。

フォードのメキシコ支配人とロドリゲスの関係は、フォードに責任がない不幸な事件と見ることもできるだろう。しかしメキシコでのナチス＝ロドリゲス＝フォードの結びつきが孤立事例でないことが事実で明らかである。

アメリカのナチス宣伝機構全国責任者はフォードの給与所得者だった。クーンはフォードで化学者として働くことになっていたが、フォードの給料をもらいながら全米を旅行し、他の秘密ナチス工作員と会い、アメリカ国内のナチス活動を積極的に指揮していた。

フォードは極めて発達した効率的な自前のスパイ網を持ち、従業員の私生活まで監視している。クーンの活動はフォードの秘密警察（「人事部」と呼ばれる）責任者ハリー・ベネットに知れており、ベネットはフォードに報告している。さらにクーンのナチス関係はアメリカとナチスの報道で広く知られ、秘密ではなかった。ユダヤ人もキリスト教徒も、自動車王の給与所得者が反民主主義活動をしているとフォードに抗議したが、クーンは妨げられずナチス組織化を続けた。1938年、フォードはヒトラーが外国人に授与する最高の栄誉章を受けた。ヘンリー・フォードがナチス総統のために何をしたのか、公式声明は一切ない。

クーンが活動を激化させていた同時期、フォードの秘書官ウィリアム・J・キャメロンが再び動き出した。キャメロンはフォードの『ディアボーン・インディペンデント』編集長で、同紙が偽造と証明された『シオン賢者の議定書』を掲載していた。ユダヤ人とキリスト教徒が全国的に抗議し、フォード車ボイコットに発展すると、フォードは謝罪し新聞を廃刊したが、編集者を解雇したり別の職にすることもせず、秘書官にした。

【図：ヘンリー・アレンからニコラス・ロドリゲス将軍への手紙――アメリカとメキシコのファシスト組織の結びつきを示す】

クーンがフォードに雇われると、ナチス宣伝機構全国本部はデトロイトに移り、反民主主義活動は激化した。人口の不満と困惑層を反ユダヤ主義で釣る新組織が現れた――アングロサクソン連盟、フォードの個人秘書が主宰である。本部はシカゴ・マコーミック・ビル834号室（ミシガン街332南）とデトロイト・フォックス・ビルに置かれた。

1936年7月、フォードが激しい反ルーズベルトだったため、キャメロンは表向き組織の代表を退き、出版部長となった。ウィンロッドが実業家から「キャピトル・ニュース・アンド・フィーチャー・サービス」資金を集めていたとき、キャメロンは寄付者の一人だった。

アングロサクソン連盟は再び『シオン賢者の議定書』を配布し始めた。私はデトロイトの同組織事務所で1部購入したが、組織名が押され、序文にはフォードがこれを認めていると引用されていた。

1921年2月17日『ニューヨーク・ワールド』に掲載されたヘンリー・フォード氏のインタビューは、次のように簡潔かつ説得力がある。

「『議定書について私が言いたいのは、ただ一つ――それが現在起こっていることに符合しているということだ。16年前のものだが、これまでの世界情勢にぴったり符合している。今も符合している。」

15年ほど前、フォードが名誉毀損訴訟で証言台に立ち、小学生でも知っていることに無知を曝したとき、国中が笑った。彼の無知は彼自身の問題だが、個人的代表が友好政府を転覆しようとする外国秘密工作員と協力するのを止めないのは、私の見るところ、アメリカ国民と合衆国政府にとって重要な問題である。

【図：左：近年増えているアメリカ製反ユダヤステッカー　右：ヘンリー・フォード著『国際ユダヤ人』ドイツ語版タイトルページ――10万部配布された】

脚注
[17] 「議定書」を最初に偽造し、その後自分が偽造したと告白した人物。

IX　アメリカの大学に潜むナチス工作員

大学はナチス工作員にとって無視できない重要な人材養成の場である。アメリカの一部の大学では、数名の教授が反民主主義宣伝者のリストに加わっている。ドイツ国籍でナチスびいきを隠さない者もいれば、「学術的分析を装ってヒトラー政権を熱心に擁護する者もいるが、その熱の入れ方は明らかに報酬付き宣伝屋のそれである。

ドイツ人交換留学生もアメリカの大学でナチス影響圏にアメリカ人を引き込む活動に積極的だ。彼らの多くは学位取得を名目にやって来るが、大半の時間をナチス思想の拡散と秘密ナチス工作員や軍事スパイとの会合に費やしている。南カリフォルニア大学のフォン・リッペ公爵はその典型だった。

フォン・リッペは帰化市民ではない。目に見える収入源もないのに、見知らぬ人物――サンディエゴ海軍基地を見下ろす家に住み、ナチス工作員と頻繁に会合していたフォン・ビューロー伯爵――から生活費を受け取っていた。シュヴィンがシュネーベルガーを日本へ向かう途中で連れて行ったのもこの伯爵の家で、シュネーベルガーが軍事・海軍区域を撮影している間、伯爵が案内していた。シュネーベルガーが西海岸にいた時期、ロサンゼルスの医師K・ブルハルディ博士の自宅で極秘会合が何度も開かれた（あるときシュネーベルガーはロサンゼルスに入港したばかりのナチス船にブルハルディを呼び、医師は仕事を放り出して行った）。

ドイツ人交換留学生は入国するとドイツ系アメリカ人同盟に報告するよう指示されている。1936年7月4日、自動車旅行中の交換留学生3名（女性1名、男性2名）がロサンゼルスに入った。彼らはジョージア工科大学の学生だった。ロサンゼルスでは真っ先に「ドイツ館」に行き、ヘルマン・シュヴィンに紹介状を渡し、シュヴィンの部下マックス・エドガンの家に宿泊した。そしてジョージア工科大学で行っている政治活動の詳細をシュヴィンに報告した。

しかし、ナチス工作員が全体主義政府思想と人種憎悪を餌に人口の一部を引き込む上で最大の期待を寄せているのは教授たちである。以下に一部の教授とその活動を簡単に挙げる。

フレデリック・E・オーハーゲン教授（コロンビア大学セス・ロー・ジュニアカレッジドイツ語学科・元教授）
1923年に来米し、ペンシルベニアで鉱山技師として働いた。1925～1927年はエクイタブル信託会社外国部、1927年からコロンビア大学に勤務。アメリカ市民ではなく、ドイツを「わが祖国」と呼び続ける。
アメリカで最も有力な学界ヒトラー弁護人の一人。教室での親ナチ宣伝に加え、講演活動も盛んで、時には外交政策協会でも話す。1936年頃、ニューヨーク州ロックヴィルのバプティスト教会男子クラブで「セス・ロー・ジュニアカレッジはコロンビア大学キャンパスからユダヤ顔を排除するために開設された」と発言。
1936年2月1日クリーブランド・シティクラブでの討論会前にはナチスとして記者会見し、討論ではヒトラーをドイツと世界文明の救世主と称賛。ユダヤ人・カトリックへの扱いに関するアメリカ報道は誇張だと熱弁した。

フレデリック・K・クルーガー教授（ウィッテンバーグ大学）
オーハーゲンと親しく、ナチスと全体主義政府に関する講演を共同で企画。機会あるごとに「アメリカ報道の反ナチ感情は編集者のものではなく、報道・映画・世論機関を支配するユダヤ人が原因」と記者会見で主張。

ウラジミール・カラペトフ教授（コーネル大学工学部）
科学者としての高い評価のため、露骨な宣伝家より注目される。ヒトラーゴ・ヒトラー政権発足直後からキャンパスで活動を開始。最初は遠回しだったが効果が薄いと見るや「アメリカ政治・経済におけるユダヤ人の支配拡大」「ロースクールやキャンパス全体にユダヤ人が多すぎるのが問題」と公言。「恐れるべきは長ひげのラビではなく、すべすべ顔のユダヤ人だ」と繰り返した。
個人的意見にとどまらず、ユダヤ人問題をテーマにグループを組織し講演。あるときはユダヤ人を除外する条件で将校クラブ特別集会を招集した。

ポール・F・ダグラス（グリーンマウンテン大学でドイツ語・経済学・政治学を担当）
『ドイツ人のなかの神』という本を書き、ナチズムの精神と手法を紹介すると称している。
信頼できる情報筋によると、ダグラス博士はこの本を書くためにナチス政府から報酬を受けたという。この情報筋は匿名を希望しているが、政府機関が調査すれば証言と資料を提出する用意がある。

全国の大学には他にもヒトラー宣伝に熱心な教授・講師が多数おり、一部はスパイ機構と密接なナチス工作員と会っている。ここに挙げたのは、ナチスがアメリカ大学に足がかりを得ようとする努力の一端を示すにすぎない。

大学での活動と並行して、ナチス工作員は大統領選挙でルーズベルト打倒を狙う一部共和党員を見つけ、反民主主義宣伝を利用させ、政治への浸透を図った。アメリカ史上、外国の秘密工作員がこれほどあからさまに内政干渉した例はないし、無節操のないアメリカ政治家がこれほど喜んで協力した例もない。

ヒトラー工作員と協力した一人に、カウフリン＝レムケ第三党の責任者ニュートン・ジェンキンスがいる。デトロイトの神父と議員は、選挙前も選挙中も、ジェンキンスがヒトラー支持者で一流のユダヤ攻撃者であることを完全に承知していた。ユダヤ票を求めながらである。ラジオ神父と議員はキャンペーン責任者と常に連絡を取り、彼がどんな政府を望んでいるかを知っていた。

ジェンキンスのナチスとの関係は大統領選挙キャンペーン開始以前に遡る。当時彼はシカゴで極秘会議に参加し、アメリカに散在するファシスト勢力を結集して強力なファシスト統一戦線を形成する目的とした。出席者は中西部担当の有力ヒトラー工作員ウォルター・カッペ、フリッツ・ギッシブル、ザーン、銀シャツ団長ウィリアム・ダドリー・ペリー、超「愛国者」ハリー・A・ユング、テネシー州チャタヌーガのアメリカ・ファシスト指導者ジョージ・W・クリスチャンズその他だった。
会議はジェンキンスが指揮する第三党運動を支援することで合意した。

選挙戦を通じてジェンキンスは極端な国家主義を強調し、ヒトラーの突撃隊に似た「党パトロール」提唱、ナチス式ユダヤ攻撃戦術を採用した。彼がナチスと公に初共演したのは1935年10月30日、シカゴ・リンカーン・ターナー・ホール（ダイヴァーシー街1005番地）での集会だった。制服突撃隊が卐字章を腕に巻いて会場を警備した。彼の演説の一部：

「現在のアメリカの不幸は、政府を支配する金融権力とユダヤ人政治家にある。連邦財務省はユダヤ人のモーゲンソー、ユダヤ人のユージン・マイヤーが牛耳っている。州・郡・市もユダヤ人政治家の支配下にある。我が市長ですらユダヤ人の言いなりだ。国のあらゆる部門、地方自治体にもユダヤ人が頭にいる。民主党政権だけでなく共和党政権でも同じだ……。アメリカ国民は第一次世界大戦にこの国を叩き込み、今また私利のために戦争に引きずり込もうとしている金融強奪者とユダヤ人政治家から解放されなければならない。第三党は両方を約束する」

これはまさにナチス宣伝部門が拡散を命じる内容であり、カウフリン神父とレムケ議員がキャンペーン責任者に選んだ人物である。

労働長官フランシス・パーキンスがユダヤ人だという話を広めたのはミルウォーキーのナチス工作員エルンスト・ゲルナーで、反ルーズベルト勢力の支援を受けた。この話は大々的に報道され、パーキンスは出生・結婚記録を公表せざるを得なかった。ゲルナーは中西部の重要ナチス工作員の一人だ。少し変わり者でナチスも扱いにくいが、選挙直前にシュヴィンが東部へ行った際、わざわざ立ち寄り、ゲルナーはパーキンスの出自やルーズベルトと政府高官のほとんどがユダヤ人だという宣伝物を全国にばらまいた。

シュヴィンの東部旅行後、ロバート・エドワード・エドモンソンやジェームズ・トルーら他の反民主主義宣伝者も急にわかに活気づいた。選挙直前の数か月前まで失業電気技師で、週3ドルのホール寝室の家賃も払えず困っていたオロフ・E・ティーツォウは、シュヴィンの訪問と会談後、突然金持ちになり、シカゴ＝バッファロー間を飛行機で往復するようになった。

ティーツォウは最初は小手調べに「新ドイツの友」シカゴ支部（ウェスタン街とロスコー街角）で働かされ、余暇はフォスター街1454番地で活動した。彼の手紙からの抜粋で活動の一端がわかる。1936年2月21日、ノースダコタ州共和党全国委員ウィリアム・スターン宛：

「ご希望があればアメリカのいわゆるファシスト運動に関する情報、その他ご関心の資料を提供します。全国的運動計画を資金と影響力のある愛国者および全国組織に提示する機会を歓迎します……」

この手紙は、ティーツォウが内容をナチス工作員トニー・ミューラー（フリッツ・クーン直属）に報告）に説明した後に書かれた。

ほとんどの愛国詐欺師がニューディールに反対し、一部はすでにアメリカのナチス工作員と協力していたため、まもなく「アメリカ救済」商売に全力疾走となった。アメリカ人は口には出さないが、心底から愛国者である。誰かを非愛国的と非難するのは、母親の品位を疑うよりひどい侮辱に近い。愛国詐欺師は昔から、愛国心を叫べばカモが非愛国的レッテルを恐れて金を出すことを知っており、いい商売にしてきた。一部の「愛国」団体は実力を持ち、小さな団体はより大きく、より愛国的な日を夢見て頑張っている。

【図：オロフ・E・ティーツォウの手紙――典型的なアメリカ・ファシストの手法を示す】

大仰な名前の組織を調べるたび、バーナムの「1分に1人カモが生まれる」の名言の正しさに感心する。愛国心を叫べば善良なアメリカ人は「愛国的」活動の中身を確かめず金を出す。

実業家は特に「アメリカニズム」を好む。ほぼすべてが反労働政策を盛り込んでいるからだ。宣伝は労働との直接対決ではなく、「共産主義からアメリカを守る」形で行われる。

愛国詐欺団体の例：
ワシントンD.C.ナショナル・リパブリカン出版会社、シカゴ・アメリカ警戒情報連盟、シカゴ・ポール・リヴィアーズ、ボストン・産業防衛協会、ニューヨーク・アメリカ国民主義株式会社、ロサンゼルス・アメリカ民族主義党など。数は多いが、これらが最も目立つ。

ワシントンD.C.11丁目北西511番地のナショナル・リパブリカン社は最も有力の一つで、『ナショナル・リパブリック』誌を発行。高官や実業家が「アメリカニズム」を広めようと真剣に努力していると受け入れている。

『ナショナル・リパブリック』は知事、市長、上院・下院議員、全国的実業家の驚くべき賛同者リストを持つ。実質的に組織全体がこの雑誌で、「アメリカの理想と機関を守る」に捧げられている。編集長ウォルター・S・スティールは、かつてハリー・A・ユングと組んでいたが独立した。ユングと組んでいた頃、スティールも『シオン賢者の議定書』を配布して小銭を稼いでいた。今は主に共産主義と闘うが、人種憎悪は広告料をもらえれば流す。ナチス宣伝者が反民主キャンペーンに使う本――エドウィン・ハドリー大佐の『T.N.T.』や『時代の闘争』――は『ナショナル・リパブリック』に広告が出る。ハドリーはアメリカ大学でファシスト組織化を試みたポール・リヴィアーズの指導者で、『時代の闘争』は「議定書」真正性をナチス流に「証明」する章を設けている。

スティールが金を貰えればどんなものでも流すことを示すためである。賛同者は意識的か無意識的か、彼の反アメリカ活動に加担している。

『ナショナル・リパブリック』の目的は「2300の編集者に週刊サービス、アメリカ機関を破壊的急進主義から守る、全国的情報サービス、学校・大学・愛国団体へのアメリカ化局、ワシントンD.C.から全国的指導者によって公共のために運営」。
実際の運営はカモから金を巻き上げる高圧戦術である。元新聞記者のスティールはユングから学び、独立後、元インディアナ州上院議員ロビンソンを早い時期の協力者に据えた。ロビンソンはKKKと密接だった。彼と「アメリカ救済」を叫ぶ他の政治家を通じて有力賛同者リストを作り、反応的実業家と無垢な政治家の名簿を増やしていった。ロビンソン紹介状を持った高圧営業マンが愛国名目で金を集め始めた。

具体例：
1936年3月4日、スティールは有能な2人（ファー＆ハミルトン）をオクラホマ油田に派遣。実業家は200％アメリカニズムを望む。二人にはマサチューセッツ州前知事カーリー、インディアナ州前上院議員ロビンソン、テキサス州下院議員マーティン・ダイズからの紹介状があった。タルサ市長T・A・ペニーに面会し、タルサ教育委員会委員長を紹介してもらい、資金を集める。「破壊活動、特に共産主義から国を守る」ため公立学校に「愛国的」雑誌を置くためだった。

巧妙な購読者獲得術で、営業マンが何％取るかは言わない。市長は紹介状を出し、連絡網ができ、W・G・スケリー（スケリー石油社長）からウェイト・フィリップス（フィリップス石油）へとカモリストを下っていった。

ユングと同じく、スティールは実業家に「極秘情報源があり、急進派について知っているがあまり話せない」と囁き、相応の対価と寄付で「会員限定極秘情報」を提供すると持ちかける。その情報は他人に見せてはならない、急進派にバレたら大変だと念押しし、実業家は会員になる。実はその情報は1日3セント（日曜5セント）の『デイリー・ワーカー』で手に入るものだが、これが愛国詐欺の小技の一つである。

スティールと密接なのがジェームズ・トルー・アソシエイツのジェームズ・A・トルーで、愛国詐欺から一歩進み、ナチス工作員と協力してアメリカ国内で秘密武装部隊（カグーラール類似）を作ろうとした。主要ナチス工作員と愛国詐欺師が参加した。

脚注
[18] シカゴ大学の著名な学者で民主主義擁護者のポール・H・ダグラス教授と混同しないこと。
[19] カウフリン神父は後にバチカンから大統領への非聖職的攻撃で叱責された。

X　アメリカ国内の地下軍

1938年初頭、アメリカ生まれの者たちがナチス工作員と協力し、フランスのカグーラールに似た秘密軍を組織する計画を完成させた。この決定は、アメリカのナチス工作員と秘密軍計画者との連絡係が、フリッツ・クーンとワシントンのイタリア大使館参事官ジュゼッペ・コスメッリと会談した後になされた。

その連絡係こそヘンリー・D・アレンで、サンディエゴからカリフォルニア州パサデナ、ニナ街2860番地に移った。アレンは、読者は覚えているだろうが、シュヴィンと協力してメキシコ金シャツ団を組織し、メキシコ政府転覆に失敗した人物である。現在もカルデナス政権転覆計画に積極的で、現在はメキシコ下院議員ラモン・F・イトゥルベ将軍、反乱計画の一環で武器密輸中のヨクピシオ将軍、ロドリゲスが政府進軍に失敗して亡命した後に別名で金シャツ活動を引き継いだパブロ・L・デルガドと協力している。

外国工作員とそれに協力するアメリカ生まれの者たちの狂騒的活動を理解するには、1914年の第一次世界大戦勃発時、ドイツがアメリカに小さなスパイ・破壊工作組織しか持っていなかったことを思い起こさなければならない。戦時下の困難で危険な状況で組織を構築するのにドイツ戦争省は巨額を費やした。ナチスは、アメリカが敵側に立つか、中立でも敵に武器・物資を供給した場合、同じ轍を踏むつもりはない。

そのような事態を防ぐ第一歩は、巨大な宣伝機構を構築し、できるだけ多くのアメリカ生まれの者を巻き込むことである。将来、スパイやサボタージュ要員としての可能性があるため、ナチス指導部は彼らの身元を極秘匿する異例の注意を払っている。アメリカがファシスト、特にドイツと戦争になれば、ドイツ系同盟員は監視され、必要なら抑留されるが、ドイツ系アメリカ人同盟員と知られていないアメリカ生まれの者は自由に行動できる。だからこそ、身元が知られないよう細心の注意を払うのである。たとえばシュヴィンはロサンゼルスの「ドイツ館」に正規のドイツ系アメリカ人同盟員名簿を置いているが、アメリカ生まれの会員は記載していない。名前は暗号で、暗号番号を知っているのはシュヴィンだけである。

軍事的配慮から、ナチス参謀本部は、アメリカでの活動と不快な宣伝が米独商業関係を著しく阻害していることを知りながらも、この宣伝を維持している。

宣伝機構はすでにドイツ系アメリカ人国民同盟（Volksbund）として機能している。第二の段階は、フランスのカグーラール、スペインのフランコ第五列が示したように、散発的な内乱を引き起こせる秘密軍を組織することである。これは戦時、アメリカの国力を内向きに逸らすことになる。

この第二段階は慎重に検討された後、実行に移され、ヘンリー・D・アレンが計画の連絡係に選ばれた。

アレンと共謀者たちの私信は今、私の手元にある。一部は本名、一部は暗号名で署名されている。アレンの暗号名は「ローゼンタール」である。

1938年4月13日、彼は「G.D.」にこう書いた（G.D.については後述）。

デルガドを変装してソノラに送り込んだところだ。これは数日前のユマでの四者会談の結果である。出席者はヤキ族首長ウルバレホ、その信頼する副官ジョー・マッタス、デルガド、私。ヨクピシオは完全に我々の側についた。これは数週間前のアグア・プリエタでの小試演の結果からもわかる。デルガドは無事ボカテテに到着し、あの地方の連中をかなり活気づけるだろう……。
私が彼のアメリカにおける正式かつ合法的な代表である以上、リオグランデ以南のこの運動の目的に疑いの余地はないと保証する。
イトゥルベ将軍から3通の手紙を受け取り、Kが送ってくれた『シオン賢者の議定書』のスペイン語版を5,000部複製しているとある。どの手紙でも、グアダラハラで会ってデルガドとの積極的確な選挙運動計画を立てる日時を至急決めてくれと懇願している。あなたが適切と判断する時期にすべて手配する……。
ローゼンタール

2日後（1938年4月15日）、カリフォルニア州フレズノから本名でワシントン州タコマ、サウス・ヤキマ街919-1/2、F・W・クラーク宛にこう書いた（一部）。

メキシコ金シャツ団について。1937年8月に再編が必要になった。活動派は進み、現在は「メキシコ民族主義運動」の名で活動しており、名目上の指導者はパブロ・L・デルガドである。私はデルガドのアメリカにおける合法的・個人的代表である。

これが我々の南でファシズムを確立するための現在の活動である。

ナチス宣伝に騙されるアメリカ人のほとんどは、ベルリンで糸を引く狡猾な操縦者にカモにされているとは夢にも思わないだろう。アレンの「愛国的」訴えに誠実に反応した名誉ある真の愛国アメリカ人の誰一人として、彼が「救おう」と熱弁を振るう国の敵対行為に手を染めているとは想像すらしていないだろう。

ある鋭い観察者は「愛国心は悪党の最後の隠れ家である」と言った。口角に泡をため、胸を叩きながら自分の正直さと国の指導者の腐敗を大声で叫ぶ「超愛国者」に出会うたび、私は偽物だと疑う。普通、「悪党を追い出せ」「正直な政府を」と叫ぶ男の犯罪歴を調べると、たいてい何か出てくる。ヘンリー・D・アレンことH・O・モフェットことハワード・レイトン・アレンことローゼンタール等々、サンクエンティンとフォルサム刑務所の元受刑者も例外ではない。彼の犯罪歴は29年に及ぶ。

彼の犯罪歴は29年に及ぶ。

彼の活動が誠実な信念から来ていると思った真の愛国アメリカ人のために、まず犯罪歴を挙げ、その後に手紙から引用しよう。

1910年5月17日：ロサンゼルスで偽造小切手行使容疑で逮捕。簡単に言えばちょっとした偽造。ロサンゼルス警察ファイル7613号。
1910年6月10日：3年の禁固判決、改悛の涙で執行猶予。
1912年5月12日：フィラデルフィアで逃亡者容疑で逮捕、ロサンゼルスへ送還。
1912年7月1日：サンクエンティン収監。囚人番号25835。
1915年4月21日：サンタバーバラで偽造容疑でフォルサム収監。囚人番号9542。
1919年2月1日：ロサンゼルス郡で重罪容疑で逮捕。ロサンゼルス郡番号14554。
1924年6月31日：サンフランシスコで偽造小切手行使容疑で逮捕。番号35570。
1925年10月5日：ロサンゼルス警察がアレンを偽造小切手行使で指名手配。通達233号。

アレンはどうやら悪質小切手と上司への長文報告の名手らしい。

アレンの親しい友人の二人はアメリカ生まれである。サンフランシスコ・ブッシュ街2702番地のC・F・インガルスと、ウェストバージニア州セントオールバンズを拠点に活動するジョージ・ディアスレイジ（先述のG.D.）である。ディアスレイジはかつてカリフォルニア州パロアルトに本部を置いていたアメリカ民族主義連盟を組織した。二人ともシュヴィンと協力している。

1938年1月7日、ディアスレイジはサンフランシスコから差出人住所なしの封筒で「C.F.I.」署名の長い詳細な手紙を受け取った。一部を引用する。

全国に軍事スタッフの骨格を組織しなければならない。ファシスト団体の代表と、彼らを取り込めるアメリカ人を必要とする……。全員が非常時には容赦ないことを信じていなければならない……。
政治組織と軍事組織は統一してはならない。目的が異なる。一方では大衆に潜在的プログラムを提示する。彼らが受け入れるか、憲法連邦共和国の理念に戻るかは二次的問題である。第一次的問題は、敵が政治的に勝てば我々が反乱を起こし、我々が政治的に勝てば敵が反乱を起こした場合に、緊急軍事組織が同時に機能できるようにすることである。

1月19日、ディアスレイジは「ローラ＆クレイトン」署名の長い手紙を受け取った。「ローラ」とはヘルマン・シュヴィンである。この手紙も秘密軍事組織をどう組織し、即座に行動できるようにするか詳細に述べている。一節にこうある。

これが済めば、全国軍事枠組みは蒸気も油も注がれ、すべての部分が連結され、どの戦線にも即座に出現できる状態になる……。

「C.F.I.」と「ローラ＆クレイトン」がナチス・ファシスト勢力の支援が必要な秘密軍事組織の詳細を決めると、次は資金と武器が必要になった。

1月初旬、アレンは「フライ夫人とC・チャップマン」からワシントンD.C.行き旅費450ドルを受け取った。二人はサンタモニカ在住だが、郵便はカリフォルニア州グレンデール経由である。この金は1938年1月13日から2月10日までの間に使われたと、アレンがフライ＝チャップマンに提出した経費報告書にある。

金を貰って3日後（1938年1月16日）、アレンはシュヴィンからニューヨーク宛のドイツ語紹介状を受け取った。ニューヨーク東85丁目178番地アメリカドイツ国民同盟宛。翻訳は次のとおり。

我が同盟指導者へ
この手紙の持参者は私の古い友人で戦友ヘンリー・アレンである。彼は重要な用件で東部へ向かう。
アレン氏はロサンゼルスとカリフォルニアの情勢を熟知しており、重要な情報をお伝えできる。アレンには絶対の信頼を置ける。
ハイルと勝利を！
ヘルマン・シュヴィン

アレンが東部へ行き、全国ナチス指導者クーンに話したかった「重要な用件」とは、イタリア大使館、ハンガリー公使館、ワシントンD.C.本部「産業管理報告」配布のジェームズ・トルー・アソシエイツ、ウェストバージニア州セントオールバンズのジョージ・ディアスレイジその他との接触だった。

アレンはチャップマンに定期的に報告し、「ローゼンタール」で署名した。1938年1月24日ワシントンからの手紙の一部を引用する。

ルーマニア大使館に行くと、大使も随員もカロル＝タルタレスク政権派で、1月26日に出帆するという。新大使は土曜日に着くそうだ。あなたがくれた手紙は現在のスタッフに任せず、自分でブダペストに郵送した。イタリア大使館では大使は留守だったが、参事官ジュゼッペ・コスメッリ氏と非常に楽しく満足な会談ができた……。

イタリア大使館会談後、トルーとアレンは会談した。その後トルーはアレンに手紙を書き、手書きで「しかし情報管理は慎重に。この手紙は破棄せよ」と追伸した。

アレンはすぐには破棄しなかった。1938年2月23日付の手紙の一部。

3年間約束され続けた大金が、今週か来週にようやく入るかもしれない。これまで何度も失望したので半信半疑だが、可能性はある。入ったらすぐあなたを呼ぶ。あなた、ジョージ、私で集まり、本格行動の準備をする。
あなたの友人が「豆鉄砲」（銃の隠語）が欲しいなら、どんな数量でも適正価格で手配できる。アメリカ軍標準余剰品だ。できるだけ早く知らせてくれ。

これに重ねて、ダイズ議会委員会（「破壊活動調査」）の奇妙で説明不能な行動がある。委員会はナチス宣伝者を主任調査員に雇い、ブルックリン海軍工廠で働くナチス・スパイ容疑者3人の尋問を拒否した。委員長のテキサス州マーティン・ダイズ下院議員は『ナショナル・リパブリック』の高圧営業マン2人に愛国名目で資金集めに出す際、紹介状を書いた。ハリー・A・ユングの協力を得ながら、上記トルーの手紙が委員会に提出されてもファイル調査を拒否した。

しかしこれらの行動は、より詳細な検討に値する。

XI　ダイズ委員会が証拠を隠蔽する

1938年8月23日、ブルックリン海軍工廠に勤めるナチス・スパイ容疑の3名が、極秘裏にニューヨークのダイズ議会委員会本部（アメリカ合衆国裁判所ビル1604号室）に連れてこられた。3名はそれぞれ、ニュージャージー州のJ・パーネル・トーマス下院議員とアラバマ州のジョー・スターンズ下院議員から約5分ずつ質問を受けた。

質問は「海軍工廠で非アメリカ的なことが行われているのを聞いたことがあるか？」というものだけだった。3名とも「ない」と答え、議員たちは「委員会に呼ばれたことは誰にも一言も言うな」と警告して工廠へ帰した。

私がこの議会委員会が召喚した人物を尋問しないという異様な対応を知ったとき、特に、ナチス宣伝者（たとえばドイツ系アメリカ人同盟の演説者エドウィン・P・バンタ）を「非アメリカ活動」の権威として証言台に立たせていた手前、非常に不審に思った。少し調べると興味深い事実が浮かび上がった。

委員会の主任調査官の一人、ボストンのエドワード・フランシス・サリヴァンは、1934年時点でナチス工作員と密接に協力していた。

サリヴァンの経歴は極めて汚い。労働組合スパイをやり、ドイツ政府の秘密工作員と協力して反民主主義感情を煽り、さらには窃盗で有罪判決を受けていた（ボストンでは酔っ払い逮捕歴から「スラップハッピー・エディ」と呼ばれていた彼は、ナチス側に付いた直後に小さな窃盗で6か月の実刑を受けた）。

議会委員会がスパイ容疑者に対して奇妙な態度を取り、ドイツと常時連絡を取っている宣伝者に対しては甘い態度を取る前に、委員会の主任調査官がヨークヴィルのナチス拠点で演説した集会を振り返っておこう。

【図：ダイズ委員会主任調査官だったエドワード・フランシス・サリヴァンが窃盗で有罪・服役したことを示す公文書複写】

1934年6月5日（火）夜8時、ニューヨーク市レキシントン街85丁目のトゥルンハレで「新ドイツの友」大集会が開かれ、約2,500人のナチスとその支持者が集まった。ナチス船から密輸された黒ズボンとサム・ブラウン・ベルトの制服を着た突撃隊60名が名誉警護に立ち、腕章は白地に赤で卐字が重ねられていた。20分ごとにカカトを鳴らしてナチス式に交代した。ヒトラーユーゲントも出席し、男女ナチスが公式機関紙『ユング・シュトゥルム』を売り、ボストン・ナチスからのメッセージを持った今夜の主要演説者を待っていた。

当時『ドイツ新聞』編集者だったW・L・マクローリンが英語で演説。続いてナチス汽船「シュトゥットガルト」号の士官H・ヘンペルがヒトラー主義のために闘えと激しく煽り、「ハイル・ヒトラー！」の連呼で応えられた。マクローリンはボストンのエドワード・フランシス・サリヴァンを「闘うアイルランド人」と紹介した。議会委員会が「破壊活動」調査官に選んだこの人物は、ヒトラー式敬礼をし、「汚い、臭い、腐ったユダヤ人」と攻撃を始めた。彼は誇らしげに、ナチス巡洋艦「カールスルーエ」のアメリカ寄港に抗議する集会で、リベラル派と共産主義者を襲撃・殴打したボストン・ナチスを自分が組織したと宣言した。

聴衆は大歓声。サリヴァンは再びナチス敬礼をし、「くそくらえのユダヤどもを全部大西洋に放り込め！　臭いキケどもを片づけるぞ！　ハイル・ヒトラー！」と叫んだ。

ダイズ委員会が召喚したナチス・スパイ容疑3名は次のとおり。

• ウォルター・ディークホフ（バッジ38117号、シープスヘッドベイ東19街2654番地在住）
• ヒューゴ・ウォルターズ（バッジ38166号、ブルックリン東16街221番地在住）
• アルフレッド・ボルト（バッジ38069号、ロングアイランド・ミドルヴィレッジ70街64-29番地在住）

ボルトは1931年から工廠勤務。ディークホフとウォルターズは1936年6月にほぼ同時期に採用された。

3名は召喚された日の午後1時から5時まで委員会室に留め置かれた。議員は翌日まで来ないとわかり、翌朝また来るよう言われて帰された。

なぜ召喚されたのかは一切告げられなかった。

それでも第一次大戦中ドイツ空軍にいたディークホフは、シープスヘッドベイの自宅に帰らず、スタテン島ポートリッチモンド、キャッスルトン街1572番地のアルベルト・ノルデンホルツ宅へ直行した。そこにトランク2個を預けてあったからである。長年帰化市民のノルデンホルツは近所で尊敬されていた。ディークホフが初めてアメリカに来たとき、ドイツ・ブレーマーハーフェンの旧友の息子として歓迎された。彼は屋根裏にトランク2個を置かせてくれと頼み、ブルックリン海軍工廠に勤め始めてからもそこに置いてあった。

工廠勤務の2年間、2週間に1度くらい顔を出し、屋根裏のトランクを見に行っていた。ノルデンホルツはそこで何をしていたか知らない。

召喚された夜、ディークホフは突然現れ、トランクを引き取った。ドイツに帰ると言った。トランクの中身とその後の行方は不明。消えた。

私はシープスヘッドベイの2階家を訪ねた。彼に親しい友人はおらず、煙草も酒も女遊びもしない。ドイツ人退役軍人の生活は、工廠で働き、目立たぬように帰宅して艦船模型を作り、ときどきノルデンホルツの屋根裏に行くだけだった。

私が調べた限り、ディークホフは戦後北ドイツ・ロイドの船舶技師となり、1923年に不法入国、2年滞在後ドイツに戻り、その後合法的に再入国、5年後に帰化した。

アメリカ戦艦に勤務する前は自動車工場、シェネクタディのゼネラル・エレクトリック、シープスヘッドベイの船で技師をしていた。ヒトラー政権誕生後もシープスヘッドベイの船で働いていたが、1935年の日独枢軸形成後、ドイツがアメリカ海軍に特に興味を示すようになると、突然スタテン島造船所に移り、アメリカ駆逐艦364、365、384、385号を建造した。昼間は駆逐艦で働き、夜遅くまで売る気もない艦船模型を作っていた。

私との会話でディークホフは言葉を慎重に選んだ。

「なぜスタテン島からブルックリン海軍工廠に転籍したのですか？」

「わかりません。お金が良かったと思います」

「駆逐艦時代はどれくらいもらっていました？」

「だいぶ前です。正確には覚えていません」

「今、工廠では？」

「週40ドル29セントです」

「昨年とその前、ドイツに数か月行きましたね。給料だけでその旅費を貯められましたか？」

「あまり使いません。一人暮らしですから」

「週いくら貯金？」

「さあ、週10ドルくらい」

「年間500ドル、休みなく働いたとして。あなたは休んでいました。3等往復で約200ドル、服などを買わなければ300ドル残る。6か月ドイツでどうやって300ドルで生活したのです？　働いたのですか？」

少し躊躇して、「いいえ、働きませんでした。各地を旅しました。一か所にいませんでした」

「300ドルでどうやって6か月も？

「兄が金をくれました」

「兄は何の仕事？」

「ブレーマーハーフェンで普通の商売です。大きな商売です」

「アメリカ領事に報告してもらえば――」

「ああ」と遮った。「そんなに大きくはありません」

「銀行口座は？」

また躊躇して、「いや、銀行口座を作るほど稼いでいません」

「ドイツ旅行の金は？　現金で？」

「はい、現金で」

「どこに？　この部屋に？」

「いいえ、この部屋じゃない。鍵をかけてあります」

「どこに？」

「あちこちに」と曖昧に言った。

「どこです？」

「友人に預けてあります」

「誰に？」

「アルベルト・ノルデンホルツです」

「ブルックリンで働き、シープスヘッドベイに住んで、週10ドルをポートリッチモンドの友人に預けに行く？　遠くないですか？」

彼は肩をすくめただけで答えなかった。

「ノルデンホルツは何の仕事？」

「たぶん引退した人です。昔、肉屋だったと思います」

「よく知らない人の仕事も知らず、わざわざ遠くまで行って金を預ける？　銀行はどこにでもあるのに？」

「さあ、そっちの方がいいと思っただけです」

後にノルデンホルツに訊くと、ディークホフから金を預かったことは一度もないと否定した。

ディークホフは巡洋艦「ブルックリン」のタービン、減速ギア、その他複雑な機械部分を担当していた。私が設計図に触れたかと訊くと即座に「はい」と答え、だがすぐに「毎晩返却し、将校が鍵をかけたと付け加えた。優秀な機械工なら、注意深く見れば設計図を記憶し、複製できると認めた。

「駆逐艦をやった後でドイツに行ったとき、誰かにその話をしませんでしたか？」

「いいえ、誰も」

「構造のことについて話したという情報があります」

驚いた顔をした。「まあ、兄は私がブルックリン海軍工廠で働いていると知っていました。当然話しました」

「他の人にも話したという情報です」

心配そうな顔で窓の外を見た。やがて言った。「兄に友人がいて、その人と話したことがあります」

「さっきは誰とも話していないと言った」

「忘れていました」

「その金を出してくれた兄ですね？」

答えなかった。

「聞こえませんでしたよ」

「はい」とディークホフはようやく言った。「彼が出してくれました」

ダイズ委員会が召喚した3人のうち2人目、アルフレッド・ボルトを訪ねた。彼はアメリカ巡洋艦「ホノルル」で重要な仕事をしていた。10年ドイツに行っていなかったのに、昨年突然金ができてドイツに行き、息子をナチス学校に入れた。ボルトも銀行口座はない。夫婦3等で最低700ドルはかかるが、ダイズ委員会はその金の出所には興味を示さなかった。

ボルトは1936年8月4日に出国、9月12日に帰国した。私が訪ねた夜、彼は極度に緊張していた。誰かがディークホフに話を聞きに来たと聞いていたからだ。

「ご子息のヘルムート君はドイツのランギンで学校に通っているそうですね？」

「はい、2年前にやりました」

「15歳の少年にアメリカの学校ではダメだったのですか？」

「ドイツ語を学ばせたかった」

「向こうの学費は？」

躊躇した。隣の部屋にいた妻が突然ドイツ語で「話すな。ドイツのことだ」と遮った。二人は私が理解できるとは思っていなかったらしい。ボルトは妻の言葉を聞かなかったふりをして「月25ドルくらいかな」と軽く言った。

「工廠で週40ドル、ドイツに学費と衣類を送り、昨年は夫婦で1か月以上ドイツ旅行。週40ドルでどうやって？」

妻が隣の部屋でくすくす笑った。ボルトは肩をすくめただけで答えなかった。

「3等でも夫婦で最低700ドルはかかります。銀行口座は？」

「ない、ない」と妻が鋭く遮った。

「全部ここに、現金で」と彼は笑った。

「全部現金で貯めた？」

「はい、ここに」

「銀行は？」

「現金の方が好きだから」

ボルトもディークホフと同じく、北ドイツ・ロイドの船舶技師だった。1931年からブルックリン海軍工廠に勤務。「ホノルル」の試運転（1938年春）にも乗船した。

3人目のハリー・ウォルターズ（本名ヒューゴ・ウォルターズ、ドイツ系帰化市民）は、ディークホフとほぼ同時期に工廠に就職した。それ以前、二人はスタテン島造船所で同じ4隻のアメリカ駆逐艦を担当していた。

ウォルターズの住むアパートはユダヤ人が多いらしく、郵便箱の名前から判断して、「ヒューゴ」はドイツ的すぎるので「ハリー」と名乗っていた。

「あなたとディークホフはスタテン島で同じ駆逐艦を担当していたが、そこで会わなかったと言いますね？」

「はい、工廠で働き始めて2日目に会うまで知りませんでした」

「駆逐艦に何人くらい働くのですか？　1000人？」

「いや、そんなにいません」

「100人くらい？」

「そのくらいです」と曖昧に言った。

「同じ軍艦で6か月働いて一度も会わなかった？」

「はい」と主張した。

「それなのに二人ともほぼ同時にブルックリン海軍工廠に応募したのはなぜですか？」

肩をすくめた。「さあ、面白いですね」

「巡洋艦『ホノルル』で設計図を扱いましたか？」

「もちろん、ですが一晩も持たされたことはありません」とすぐ付け加えた。ディークホフも私が何も言わないのに「設計図は一晩も持たされたことがない」と早口で言っていたのを思い出した。二人はその点が気になっているようだった。

「一度でも一晩持たされたことは？」

「ありません。設計図は厳重に――」

「私の情報では持たされたことがある」

「まあ、ときどき――設計図は――作業中に――はい、ときどき一晩持たされたことはあります。巡洋艦『ブルックリン』の減速ギアを担当し、設計図を一晩工具箱に入れていたことがあります」

「どのくらいの頻度で？」

「覚えていません。ときどき工具箱に一晩置いておきました」

ウォルターズは「ブルックリン」と「ホノルル」建造後期に、ほとんどの工員が嫌がる16時～24時と0時～8時の勤務を割り当てられた。通常は妻と家にいるのが好きな男である。

「その勤務のときは、ほぼ船内を自由に動き回れたのでは？」

慎重に言葉を選び、ようやく頷いてすぐ付け加えた。「しかし誰も乗船できません」

「それは訊いていません。他の者が寝ている間に船内を自由に歩けたか？」

「はい」と低い声で答えた。

「なぜブルックリン海軍工廠で働くことになった？」

「さあ、政府に勤めたかっただけです」

「銀行口座は？」

「あります」

「どの銀行？」

「教会街のどこかです」

「銀行に約2,400ドル、いいアパート、昨年は奥さんとドイツ旅行。週40ドルで短期間にそんなに貯められた？」

肩をすくめた。

「銀行記録ではドイツ旅行に十分な引き出しがない――」

「ちょっと待って」と私が質問の方向に気づくと興奮して遮った。「ダイズ委員会に呼ばれたとき、議員は握手して、海軍工廠で非アメリカ的なことがあったかと訊いた。私はないと答え、彼は仕事に戻って誰にも話すなと言った。だからもう何も話しません。何も」

ダイズ議会委員会は、自分たちが召喚しながら尋問しなかったこの3名に興味を示さなかった。

議会が「破壊活動」を調査する権限を与えた委員会がこのような奇妙な手順を取っただけでなく、ドイツから直接指示されたアメリカ国内ナチス活動の文書証拠を何カ月も隠蔽していた。委員会はグンター・オルゲルとペーター・ギッシブル宛の手紙を入手しながら、ファイルにしまい込み、誰も知らされないようにした。関係者を召喚も尋問もしなかった。

委員会が軽視した手紙は、ベルリン本部の「在外ドイツ人国民同盟（Volksbund fuer das Deutschtum im Ausland）」海外部長E・A・ヴェネコール、シュトゥットガルト海外本部、オルゲルからギッシブルへのものである。

ギッシブルはドイツのナチス宣伝本部と常に連絡を取り、指示を受け、子供たちにナチス宣伝を植え付ける学校開設など活動を報告していた。

手紙のほぼ直訳は以下のとおり。最初のものは1937年10月29日、オルゲルがスタテン島グレート・キルズの自宅から書いたもの。

ギッシブル様
早急なご返事ありがとうございます。シカゴから返事が来ないという不満は1937年5月以前のことです。
ご手紙からすると、もう「労働共同体」等への本の追加納入は適切でないと思われます。
バルデルマン氏が受け取った資料はV.D.A.から来たものです。中央書籍配布所（ミルプト）に送りました。彼が必要ならいつでも追加できます。ただしあなたが推薦した場合です。
テオドール・ケルナー学校向け30冊は今夏（シカゴのドイツ総領事館経由で）V.D.A.から来ました。初級読本や学習書がもっと必要なら直接私に書いてください。ご依頼はすぐ――領事館・外務省の公式ルートを通さず――中央書籍配布所に回ります。何冊必要か、初級読本・入門書以外に何が必要か教えてください。すぐ手配します。フリッツ・クーンにはもちろん知らせ、彼の了承を得なければなりません……。
ドイツ的挨拶を
カール・G・オルゲル

5日前にオルゲルはギッシブルにこう書いている。「私がアメリカにおける『在外ドイツ人国民同盟』の担当であることはご記憶かもしれません」。

【図：ダイズ委員会が棚上げにした手紙――カール・G・オルゲルがペーター・ギッシブルに、自分が在外ドイツ人国民同盟のアメリカ担当であると明かす】

1938年3月18日、ギッシブルはシュトゥットガルトから次の手紙を受け取った。

親愛なるペーターへ
あなたの事務局長メラー同志から2月15日付の手紙を受け取った。彼は他に、今年の青少年交換は無理だと知らせてくれた。非常に残念だ。我々の共同努力のためにも、特にあなたの地域からも青少年を準備したかった。あなたの支援があればまだ可能かもしれない。残された時間は極めて少ないが。
近日中に詳しく書く。その前に過去数週間の学校の進展についてもっと詳しく知らせてくれ。あなたの正当な希望が早急に実現することを心から願っている。
家から家へ心からの挨拶を
忠実な同志として
G・モシャック

1938年5月20日、在外ドイツ人国民同盟のE・A・ヴェネコールはギッシブルにこう書いた。

ギッシブル同志へ
歌唱祭用のバッジ3,000個はオルゲル経由でお送りすると昨日お知らせしましたが、諸事情により10個の小包に分け、シュレンツ、モラー、クレンツレ、オルゲル、あなたにそれぞれ2個ずつ送りました。
それぞれ関係者に知らせ、関税がかかった場合は立て替えてください。後でオルゲルが返金します。これが期限内に届ける唯一の方法でした。
ドイツ国民的挨拶を
E・A・ヴェネコール

ダイズ委員会が入手したこれらの文書は、ドイツの宣伝部門とアメリカ国内工作員（一部はナチス外交ルート経由）の明確な結びつきを示しているが、委員会はこれらを放置した。前章で引用したトルー、アレンらの手紙も委員会に提出されたが、関係者を呼ぶことはなかった。

【図：ギッシブルとドイツ宣伝機関の結びつきを示すもう一通の手紙。本文に翻訳あり。ダイズ委員会は長期間放置】
【図：ギッシブルと在外ドイツ人国民同盟のさらなる証拠。本文に翻訳あり。ダイズ委員会も長期間放置】

脚注
[20] 元はJ・パーネル・フィーニー。ビジネスで有利だと考えてトーマスに改名した。
[21] ドイツ本部の対外ナチス宣伝センター。
[22] ユダヤ人とカトリックへの憎悪の歌を子どもに教える悪名高いナチス入門書。
[23] 在外ドイツ人国民同盟。

結論

前章で述べた少数の工作員と宣伝者の活動は、序文で述べたように、アメリカ国民とその政府の内政に干渉しようとする広範な努力の表面をわずかに引っ掻いたにすぎない。しかし、第五列の活動について現在知られているわずかな事実からも、いくつかの基本的な結論を合理的に導き出せる。

ベルリンから指示を受ける外国の工作員は、しばしば宣伝とスパイ活動を組み合わせ、宣伝組織をスパイ活動の拠点として利用する。アメリカでは、私が把握した限りでは、ローマ＝ベルリン＝東京枢軸の工作員はまだ協力し始めたばかりである。しかし、中南米諸国では、枢軸は明らかに役割分担に合意しており、各ファシスト国が特定の活動分野を受け持っている。

ドイツ、イタリア、日本はすでに、産業と戦争機械に不可欠な原材料獲得のためにどこまでやるかを示している。スペインでは、ドイツとイタリアの第五列が血なまぐさい内戦を組織・扇動し、フランスの南に広大なファシスト地域を築こうとした。もちろん、両国は次の戦争でフランスを潜在的敵国と見なしている。フランス国内では、ドイツとイタリアの工作員が政府の支援を受けて、少なくとも10万人の重武装要員を擁する驚異的な鉄筋コンクリート要塞網を構築した。フランスが国内の裏切り行為に気づく前のことである。

第五列が各国で用いる戦略は同じパターンに陥る。オーストリアが併合される前、ナチス工作員はまず宣伝組織を設立し、そこを活動拠点とした。オーストリア政府転覆未遂の後、ナチスが非合法化されると地下に潜ったが、ドイツからの援助は続いた。最終的にベルリンは「第II旗隊」を組織し、騒乱を起こす特別部隊を命じた。オーストリア警察が鎮圧すると、ドイツは「ドイツ市民が攻撃され虐待されている」と抗議できた。ゲシュタポが指揮する第II旗隊の活動は強まる一方で、不幸な国はついに併合された。

チェコスロヴァキアでも同じ戦略が取られた。まずズデーテン・ドイツ人とチェコ政府の関係改善を装った宣伝拠点を設立し、そこにナチスとその同調者が集まるようにした。次に宣伝本部と支部をスパイ活動の拠点として利用した。ミュンヘン協定直前、再び第II旗隊が現れ、騒乱を起こし、チェコ警察が鎮圧しようとすると、ドイツは「ドイツ系血統のチェコ国民が残虐に扱われている」と叫びを上げた。

侵略国は常に道徳的問題を掲げて侵略を隠す。イタリアは「エチオピア人を文明化する」ために無防備な婦女子に爆弾を落とした。ドイツとイタリアは「スペインをボルシェビキ化から守る」ためにフランコに公然と支援を送った。以下同様である。ローマ＝ベルリン＝東京枢軸が侵略を隠す国際的「道徳的問題」は「共産主義」である。「共産主義に関する情報交換」を名目に結成された枢軸は、実際には今や一般に認められている軍事同盟である。

同じ問題を掲げて、枢軸は今、西半球に食い込んでいる。実際の理由は軍事的なもので、布教目的ではないようである。

特にドイツは、スパイ活動だけでなく、アメリカ諸国に対する政治的圧力をかける団体を組織するために工作員を送り込んでいる。私が知り得た限りでは、アメリカ大陸を全体主義政府の喜びやアーリア至上主義に引き込むことが主目的とは到底思えない。金と努力はもっと実際的な理由で使われているように見える。

同盟（ブント）は政治的圧力をかけるだけでなく、ファシスト傾向のあるアメリカ人を戦争時に必要不可欠なスパイやサボタージュ要員に育てることができる。だからこそ侵略国は巨額の努力と資金を投じているのである。

長く待ち望まれた戦争が始まれば、ヨーロッパも極東も交戦国に戦争物資や食糧を供給できる状態にはならない。原材料の主な供給源は西半球になるだろう。アメリカ大陸に強固な足がかりを持つことは、来るべき闘争で絶大な優位を意味する。物資は人的資源と同様に軍隊にとって重要だからである。そして、ファシスト国が自ら原材料を入手できなくても、秘密工作員は少なくとも敵国への輸送を妨害できる。第一次世界大戦初期、我々がまだ中立だった頃、ドイツ工作員がアメリカ国内でやったようにである。

メキシコは膨大な石油資源のため、ファシストの軍事戦略上重要な役割を果たす。したがって、枢軸、特にドイツは、反ファシストを公言するカルデナス政権を転覆させようと激しい努力をしている。ローマ＝ベルリン＝東京枢軸が支援して誕生したファシスト政府なら、戦時に必要不可欠な石油を確実に供給してくれるだろう。

世界最大級の原材料・食糧供給国であるアメリカ合衆国は、さらに重要な要素である。ドイツは、第一次世界大戦で連合軍を膝をつかせたとき、アメリカの物資と人的資源が勝利を敗北に変えたことを忘れていない。もしアメリカが民主主義側に立てば、物資と兵力の輸送妨害は敵戦線を突破するのと同じくらい重要になる。

西半球で第五列が用いる戦術は、ヨーロッパで使われたものと同様である。ファシスト国とアメリカ諸国との関係改善を装った宣伝機構が設立される。ファシスト運動は通常、国境を越えて組織される。メキシコではアメリカから活動するナチス工作員が金シャツ団を組織し、その後、オーストリアと同様にクーデターが試みられた（1935年と1938年）。ヨクピシオ将軍がソノラに武器を貯蔵しているのは、ナチス工作員と協力し、時期が来れば再び反乱を起こすためである。

中米では、枢軸は小共和国に武器を贈って友好関係を築こうとしている。ドイツから送られた工作員はナチス拠点を設立し、本国政府は宣伝物を供給している。パナマでは状況はさらに深刻である。日本は常に運河に強い関心を持っていた。枢軸では、ブラジルとコロンビアに大きな植民地を持つドイツが協力国となった。これらの植民地は今、狂ったように組織化され、両国は特殊短波ビームで宣伝の洪水にさらされている。ブラジルでは1938年にナチス主導のクーデター未遂が起きた。

これらの活動は、明らかにアメリカ合衆国とモンロー主義の利益に反する目的を指し示している。すべての兆候から、アメリカをファシスト国家、あるいは少なくとも枢軸国と戦争になった場合にアメリカに頭痛の種を提供できるファシスト勢力を持つ国々で取り囲むことが狙いのように見える。

アメリカ国内では、オーストリア、チェコスロヴァキア、西半球諸国と同じ戦略が取られている。ドイツ系アメリカ人同盟は「米独関係改善」を掲げているが、その努力は持続的な反アメリカ・反民主主義宣伝に費やされ、ここ1、2年は軍事・海軍スパイの拠点ともなっている。

ドイツが戦略を指揮し、すべての国で「ユダヤ人とカトリックの脅威」という問題を掲げ、特にユダヤ人に重点を置いている。カトリックはまだナチスが正面から対決するには強すぎる。

連邦政府はもちろん、スパイを起訴する十分な法的手段を持っている。しかしスパイ活動は、民主主義政府に対するナチスの広範なキャンペーンの一部にすぎない。西半球に関しては、連邦政府はすでにドイツ・イタリア政府管理局の短波放送に対抗する措置を取り始めている。対抗放送が防御手段として使われているが、価値はあるものの、ファシスト「ニュース」機関が無料で中南米新聞に宣伝をニュースの形で供給し、ブントがドイツから送られた印刷宣伝物を配布するのを完全に打ち消すことはできないだろう。軍事行動以外では、経済的圧力だけがファシスト政府に通じる言語のようである。アメリカ政府が少しでも経済的圧力をかければ、西半球の「国家の家族」についての放送や一般論より、我々の侵略への憤激を彼らに理解させるだろう。

我々の法律と裁判所は、民主的に確立された国民の権利に対するあらゆる侵害を防ぐ手段を提供している。しかし、ファシストの無法行為への準備を徹底的に摘み取ることが極めて重要である。イタリア人とドイツ人は、ムッソリーニやヒトラーの徒党を許容した結果、彼らが権力を奪い、民主主義の兆しをすべて潰すほど強大になるまで放置した致命的過ちを犯した。

有害なイデオロギーに攻撃された偉大な国民が、より大きく賢明な宣伝で対抗し、民主主義の利点を国民に教育し、ファシズムが大実業家や金融資本家を含む全員にとって何を意味するかを教えることは不可能ではない。その一部はすでにファシズムと浮気している。政府は、国民の代表者たちによって、ナチス工作員と宣伝者のアメリカ浸透を阻止する適切な措置を取るよう指導されるべきであり、できる。

他にもより実際的で有効な手段はあるが、それは国民がファシスト宣伝の継続を許す危険に目覚め、外国主導の活動を終わらせる世論が強まれば、解決できるだろう。

──終わり──

本書について

本書は完全に労働組合条件の下で制作された。紙の製造、植字、電鋳、印刷、製本はすべてアメリカ労働総同盟（AFL）に加盟する組合工場の作業である。
モダン・エイジ・ブックス社（Modern Age Books, Inc.）の全従業員は、産業別労働組合会議（CIO）傘下のアメリカ事務・専門職労働者組合地方18号「書籍・雑誌ギルド」の組合員である。

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テキスト内の誤植修正記録

• 44ページ：Potosi → Potosí
• 109ページ：Nicholas Rodriguez → Nicolás Rodríguez
• 122ページ：「Among those who attended where」→「Among those who attended were」

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*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍『SECRET ARMIES』終了 ***
《完》

　1870年頃の工科大学での講義ノートをまとめたものを核にし、逐次に増訂を重ねたもののようで、ぶ厚い教科書といった趣きです。
　蒸気の力について何のイメージも有していない門外漢が、一から歴史をおさらいするのには、屈強のテキストでしょう。特に前半は。

　原題は『A History of the Growth of the Steam-Engine』、著者は Robert Henry Thurston です。
　例によってプロジェクト・グーテンベルグさまに深謝申し上げる。
　図版は省略しました。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「蒸気機関の発展の歴史」の開始 ***
転写者のメモ:

いくつかの軽微な誤植を修正しました。必要に応じて、本文で使用されている参照文字を記載したり、視認性を高めるために図版を編集しました。

完全なメモはここからご覧いただけます。

国際科学シリーズ。
第24巻。
[1]
ザ
国際科学シリーズ。
各書籍は 1 冊で 12 か月、布張りで完結します。

1. 水の形態：氷河の起源と現象を分かりやすく解説。J . Tyndall著、LL.D.、FRS。図版25点付き。1.50ドル。

2.物理学と政治学、あるいは「自然選択」と「遺伝」の原理の政治社会への適用に関する考察。ウォルター・バジョット著。1.50ドル。

3. 食品。エドワード・スミス医学博士、法学士、神学博士著。多数のイラスト付き。1.75ドル。
4. 心と体：その関係に関する理論。アレクサンダー・ベイン著。イラスト4点付き。1.50ドル。
5. 社会学の研究。ハーバート・スペンサー著。1.50ドル。
6. 新しい化学。ハーバード大学J.P.クック教授著。31点の図版付き。2ドル。
7. エネルギー保存則について。バルフォア・スチュワート著、MA、LL.D.、FRS。図版14点付き。1.50ドル。
8. 動物の運動：歩く、泳ぐ、飛ぶ。JB・ ペティグルー医学博士、FRS他著。130点の図版付き。1.75ドル。
9. 精神疾患における責任。ヘンリー・モーズリー医学博士著。1.50ドル。
10. 法の科学。シェルドン・エイモス教授著。1.75ドル。
11. 動物のメカニズム：地上および空中移動に関する論文。EJ・マレー教授著。図版117点。1.75ドル。

12.宗教と科学の対立の歴史。JWドレイパー医学博士、法学博士著。1.75ドル。

13. 系統学説とダーウィニズム。 オスカー・シュミット教授（ストラスバーグ大学）著。26枚の図版付き。1.50ドル。
14. 光と写真の化学的効果。ヘルマン・フォーゲル博士（ベルリン工科大学）。翻訳は全面的に改訂。100点の図版付き。2ドル。

[2]15.菌類：その性質、影響、用途など。MC Cooke著、MA、LL. D.、MJ Berkeley 牧師編集、MA、FLS。イラスト109点。1.50ドル。

16. 言語の生命と成長。 イェール大学ウィリアム・ドワイト・ホイットニー教授著。1.50ドル。
17. 貨幣と交換のメカニズム。W・スタンレー・ジェヴォンズ著、MA、FRS、1.75ドル。
18. 光の性質と物理光学の概説。ユージン・ロンメル博士著。188枚の図版とクロモリソグラフィーのスペクトル表付き。2ドル。
19. 動物の寄生虫とメスメイト。ムッシュ・ヴァン・ベネデン著。 83点のイラスト付き。 1.50ドル。
20. 発酵。シュッツェンベルガー教授著。28点の図版付き。1.50ドル。
21. 人間の五感。バーンスタイン教授著。91点の挿絵付き。1.75ドル。
22. 音楽との関係における音響理論。ピエトロ・ブラゼルナ教授著。多数の図版付き。1.50ドル。
23. スペクトル分析の研究。J .ノーマン・ロッカー（FRS）著。スペクトルの写真図版6枚と多数の木版画付き。2.50ドル。
24. 蒸気機関発展史。E・H・サーストン教授著。図版163点収録。2.50ドル。
25. 教育は科学である。アレクサンダー・ベイン著。1.75ドル。
26. 学生のための色彩教科書：あるいは現代の色彩学。芸術と産業への応用も。コロンビア大学オグデン・N・ルード教授著。新版。130点の図版付き。2ドル。
27. 人間という種。A. de Quatrefages教授、Membre de l’Institut 著。 2.00ドル。
28. ザリガニ：動物学入門。TH・ハクスリー著（FRS）。イラスト82点。1.75ドル。
29. 原子論。A . ワーツ教授著。E. クレミンショー訳。FCS 1.50ドル。

[3]30. 自然条件によって影響を受ける動物の生活。カール・ゼンパー著。地図2枚と木版画106点付き。2ドル。

31. 視力：単眼視と両眼視の原理解説。ジョセフ・ル・コンテ法学博士著。132点の図版付き。1.50ドル。
32. 筋肉と神経の一般生理学。J .ローゼンタール教授著。図版75点付き。1.50ドル。

33.幻想：心理学的研究ジェームズ・サリー著1.50ドル

34. 太陽。ニュージャージー大学天文学教授、C・A・ヤング著。多数の挿絵付き。2ドル。
35. 火山：火山とは何か、そして火山が教えてくれること。英国王立鉱山学校地質学教授、ジョン・W・ジャッド（FRS）著。96点の図版付き。2ドル。
36. 『自殺：比較道徳統計論』ヘンリー・モルセリ医学博士（トリノ王立大学心理医学教授）著。1.75ドル。

37.ミミズの作用による植物性カビの形成とその習性に関する観察。チャールズ・ダーウィン著 、LL.D.、FRS、イラスト入り。1.50ドル。

38. 現代物理学の概念と理論。JB スタロ著。1.75ドル。
39. 脳とその機能。J .ルイス著。1.50ドル。

40.神話と科学.ティト・ヴィニョーリ著. 1.50ドル

41. 記憶の病：ポジティブ心理学の試論。『遺伝』の著者、Th.リボー著。1.50ドル。
42. アリ、ハチ、スズメバチ：社会性膜翅目の習性に関する観察記録。サー・ジョン・ラボック（法廷弁護士、王立英国王立協会会員、英国王立協会会員、法学博士、他）著。2ドル。
43. 政治の科学。シェルドン・エイモス著。1.75ドル。
44. 動物の知性。ジョージ・J・ロマネス著。1.75ドル。
45. 金属以前の人間。N・ジョリー著（当研究所特派員）。148点の図版付き。1.75ドル。

[4]46. 発声器官と明瞭な音の形成におけるその応用。チューリッヒ大学解剖学教授、GHフォン・マイヤー著。木版画47点付き。1.75ドル。

47. 『誤謬：実践的側面から見た論理』アルフレッド・シジウィック著、BA、オックスフォード大学。1.75ドル。
48. 栽培植物の起源。アルフォンス・ド・カンドール著。2ドル。
49. クラゲ、ヒトデ、ウニ。原始的神経系の研究。ジョージ・J・ロマネス著。1.75ドル。
50. 正確な科学の常識。故ウィリアム・キングドン・クリフォード著。1.50ドル。
51. 身体的表現：その様式と原理。フランシス・ワーナー医学博士（医学博士、ロンドン病院助手、植物学講師など）。51点の図版付き。1.75ドル。
52. 類人猿。ベルリン大学教授ロバート・ハートマン著。図版63点付き。1.75ドル。
53. 哺乳類と原始時代との関係。オスカー・シュミット著。1.50ドル。

ニューヨーク: D. APPLETON & CO.、1、3、5 Bond Street。

口絵
蒸気機関に関するギリシャの考え。

[私]
国際科学シリーズ。
歴史
の
蒸気機関の発展。
による
ロバート・H・サーストン、AM、CE、
スティーブンス工科大学工学部教授、
米国機械学会元会長、土木学会会員
、ドイツ工学協会、エステルライヒッシャー工学協会
会員
アーキテクテン・ヴェライン;
英国造船所准教授
等

改訂第2版。

ニューヨーク:
D. アップルトン アンド カンパニー、ボンド ストリート
1、3、5番地
。1886 年。

[ii]

著作権、1878年、1884年、
ロバート・H・サーストン著。
[iii]
序文。
この小著は、もともとスティーブンス工科大学で 1871 年から 1872 年の冬にかけて行われた講義の、より一般的に興味深い部分をまとめたものです 。ただし、主に職業上のエンジニアと機械工で構成されるさまざまな聴衆を対象としていました。また、他の機会のために準備された資料も含まれています。

これらの講義は書き直され、大幅に拡張され、この主題の提示方法により適した形式に改められました。蒸気機関の哲学の漸進的な発展に関する記述は、構成と方法の両面において拡張され、大幅に変更されました。蒸気機関の過去の歴史における改良の方向性、今日の進展の方向、そして将来の改良の方向性と限界を辿る部分は、改訂版の性質に合わせて若干の修正が加えられました。

著者は執筆の過程で多数の著者を参考にしており、先人たちの著作に多大な恩恵を受けている。そのなかでも、スチュアート[1]は[iv] 特に注目すべきは、彼の「歴史」が、その名にふさわしい最古の著作であることです。また、「逸話集」は非常に興味深く、歴史的にも非常に価値があります。各章末の芸術的で興味深い小スケッチはジョン・スチュアートによるもので、古い形式のエンジンの図面も、通常はジョン・スチュアートによるものです。

興味深い古代ギリシャの論文についてさらに知りたい人は、ベネット・ウッドクロフト編著のグリーンウッドによる優れた『ヒエロニムス』(ロンドン、1851 年) を参照するとよいだろう。

貴重な資料はファリーから提供されたものです。[2]彼はニューコメンとワットの機関について現存する最も詳細な記述を残している。ウースターの生涯やその業績についてより詳しく知りたい読者は、ディルクスの非常に完全な伝記の中で見つけることができるだろう。[3]偉大だが不運な発明家について知りたいことはすべて、スマイルズによるワットの見事な伝記で書かれている。[4]は、 この偉大な機械工とその仲間たちについて同様に興味深く完全な記述をしている。そして、ミュアヘッド[5]は彼の発明についてさらに詳しい説明を与えている。

ジョン・エルダーの生涯と仕事については、現在標準となっている[動詞] 複式シリンダーエンジン、つまり「複合」エンジンについて知りたい学生は、エルダーの死後すぐに出版されたランキン教授の短い伝記を参照することができます。

蒸気機関の哲学に大きな役割を果たす熱力学の科学の歴史の概要として出版されているのは、テイト教授の非常に貴重な研究論文だけです。

本書の中で、蒸気機関における熱損失の原因と程度、そして現在膨大な熱損失となっている熱量を削減するために利用可能な、あるいは将来利用可能な可能性のある方法について論じている部分は、いくつかの点で全く新しいものであり、その提示方法も同様に斬新である。本書に豊富に掲載されている肖像画は本物であると考えられており、本書の真の価値を高めるとは言わないまでも、読者の興味を惹きつけるものとなることを期待する。

著者にとって大いに役立ち、おそらくこの小論文の読者の一部にも同様に価値があると思われる他の著作の中には、本文では言及されていないものもいくつかある。その中でも特筆すべきは、ツォイナーの『熱論』、スチュワートとマクスウェルの論文、そして短いながらも徹底的に論理的で正確な数学論文であるマカロックの『熱の力学的理論』、同じ主題に関するより詳しい著作であるコッテリルの『蒸気機関を熱機関として考察する』である。これは、ランキンの『蒸気機関と原動機』の優れた補足資料であり、その解説書となるだろう。ランキンの『蒸気機関と原動機』は、蒸気機関の標準的な研究書である。[vi] 蒸気機関の理論に関する論文。ボーン、ホーリー、クラーク、フォーニーの著作は、蒸気機関の製造と管理に関する実践的な日常事項に関する基準となっている。

著者はほぼ毎日、上記のコメントが非常に多くの若いエンジニアや、より純粋に科学的な観点から蒸気機関に興味を持っている多くの人々に役立つであろうという問い合わせを受けています。

[1] 『蒸気機関の歴史』ロンドン、1824年。『蒸気機関の逸話』ロンドン、1829年。

[2] 「蒸気機関論文集」ロンドン、1827年。

[3] 「第2代ウースター侯爵の生涯、時代、そして科学的研究」ロンドン、1865年。

[4] 「ボルトンとワットの生涯」ロンドン、1865年。

[5] 『ジェームズ・ワットの生涯』D.アップルトン社、ニューヨーク、1859年。『ジェームズ・ワットの機械的発明』ロンドン、1854年。

[vii]
コンテンツ。
第1章
単純な機械としての蒸気機関。
ページ
第1節 投機の時代 ― ヘロからウースターまで、紀元前200年から西暦1650年 1
序論—蒸気機関の重要性、1 ; ヘロンと彼の空気力学に関する論文、4 ; ヘロンの機関、紀元前200 年、8 ; ウィリアム・オブ・マームズベリの蒸気に関する考え、西暦1150 年、10 ; ヒエロニムス・カルダンの蒸気と真空に関する考え、10 ; マルテジウスの蒸気力に関する考え、西暦1571 年、10 ; ヤコブ・ベッソンの蒸気発生に関する考え、西暦1578 年、11 ; ラメッリの機械に関する著作、西暦1588 年、11 ; レオナルド・ダ・ヴィンチの蒸気銃に関する考え、12 ; ブラスコ・デ・ガライの蒸気船、西暦1543 年、12 ; バッティスタ・デッラ・ポルタの蒸気機関、西暦1601 年、13 ;フローレンス・リヴォーの蒸気の力について、 1608年、15 ; ソロモン・ド・コーの装置、 1615年、 16 ; ジョヴァンニ・ブランカの蒸気機関、 1629年、16 ; デイヴィッド・ラムズアイの発明、 1630年、17 ; ジョン・ウィルキンス司教の計画、 1648年、18 ; キルヒャーの装置、19。

第2節 適用期間 ウースター、パパン、セイヴァリー 19
エドワード・サマセット、ウースター侯爵、1663年、19 ; ウースターの蒸気ポンプ エンジン、21 ; ジャン・オートフィーユのアルコールおよび火薬エンジン、 1678年、24 ; ホイゲンスの火薬エンジン、 1680年、 25 ; 英国での発明、26 ; サー・サミュエル・モーランド、 1683年 、27 ; トーマス・セイヴァリーと彼のエンジン、1698 年、31 ;デザギュリエのセイヴァリー エンジン、 1718年、41 ; デニス・パパンと彼の作品、 1675年、45 ; パパンのエンジン、 1685-1695年、 50 ; パパンの蒸気ボイラー、51。

第2章
機械列車としての蒸気機関。

ニューコメン、ベイトン、スミートンによって開発されたモダンタイプ 55
サヴェリー エンジンの欠陥、55 ; トーマス ニューコメン、1705年、 57 ; ニューコメン蒸気ポンプ エンジン、59 ; ニューコメン エンジンの利点、 60 ; ポッターとベイトンの改良、1713年 – 1718 年、 61 ; スミートンのニューコメン エンジン、 1775年、64 ; ニューコメン エンジンの動作、65 ; エンジンのパワーと経済性、69 ; ニューコメン エンジンの導入、70。

第3章[viii]
近代蒸気機関の発展。ジェームズ・ワットと同時代の人々。

第1節 ジェームズ・ワットとその発明 79
ジェームズ・ワット、誕生と家系、79 ; 学校での成績、81 ; ロンドンで技術を学ぶ、81 ; スコットランドに戻ってグラスゴーに定住、82 ; ニューコメン エンジン モデル、83 ; 潜熱の発見、84 ; ニューコメン エンジンの損失の原因、85 ; ワットが実験的に決定した事実、86 ; 独立凝縮器の発明、 87 ; 蒸気ジャケットとその他の改良、90 ; ローバック博士との関係、 91 ; ワットとボウルトンの出会い、93 ; マシュー・ボウルトン、93 ; ボウルトンのソーホーでの設立、95 ; ボウルトンとワットの共同事業、97 ; キニール エンジン、 97 ; ワットの 1769 年の特許、98 ;ボウルトンとワットの研究、101 ; 回転エンジン、103 ; 1781 年の特許、104 ; 蒸気の膨張――その経済性、105 ; 複動エンジン、110 ; 「複合」エンジン、 110 ; 蒸気ハンマー、111 ; 平行運動、カウンタ、112 ; スロットル バルブと調速機、114 ; 蒸気、真空、および水位計、116 ; ボウルトンとワットの製粉所エンジン、118 ; アルビオン製粉所とそのエンジン、119 ; 蒸気エンジン表示器、123 ; ワットの社会生活、125 ; 水の組成の発見、 126 ; ジェームズ・ワットの死、128 ;記念碑と記念品、128。

第2節 ジェームズ・ワットの同時代人 132
ウィリアム・マードックとその仕事、132 ; ガス灯の発明、134 ; ジョナサン・ホーンブロワーと複合エンジン、135 ; ホーンブロワーの故障の原因、137 ; ウィリアム・ブルとリチャード・トレビシック、138 ; エドワード・カートライトとそのエンジン、140。

第4章
現代の蒸気機関。

第2期の適用期間—1800-1850年—鉄道における蒸気機関車 144
序論、144 ; 非凝縮エンジンと機関車、147 ; ニュートンの機関車、1680、149 ;ネイサン・リードによる蒸気客車、150 ; キュニョーの蒸気客車、1769、151 ;ワットとマードックの模型蒸気客車、1784、153 ;オリバー・エバンスとその設計図、1786、153 ;エバンスの Oruktor Amphibolis、1804、157 ; リチャード・トレビシックの蒸気客車、1802、159 ;グリフィスらの蒸気客車、160 ; ゴールズワーシー・ガーニーの蒸気客車、1827、161 ;ウォルター・ハンコックの蒸気車両、1831年、165 ; 庶民院への報告書、1831年、170 ; 鉄道の導入、172 ; リチャード・トレビシックの機関車、1804年、174 ; ジョン・スティーブンスと鉄道、1812年、178 ; ウィリアム・ヘドレーの機関車、1812年、181 ; ジョージ・スチーブンソン、 183 ; スチーブンソンのキリングワース機関車、1813年、186 ; スチーブンソンの2番目の機関車、1815年、187 ; スチーブンソンの安全ランプ、1815年、187 ; ロバート・スチーブンソン社、1824年、190 ; ストックトン・アンド・ダーリントン機関車、1825年、191 ;リバプール・アンド・マンチェスター鉄道、1826年、193頁；レインヒルにおける機関車の競争試験、1829年、195頁；ロケットと新奇性、198頁；大気圧鉄道、201頁；ジョージの性格 [ix]スティーブンソン、204 ; 1833 年の機関車、 204 ; ヨーロッパにおける鉄道の導入、206 ; 米国における鉄道の導入、207 ; ジョン・スティーブンスの実験鉄道、1825、207 ;ホレイショ・アレンと「ストゥールブリッジのライオン」、1829、208 ;ピーター・クーパーの機関車、1829、209 ; E.L. ミラーとサウスカロライナ鉄道、1830、210 ;ジョン・B・ジャービスの「アメリカ」タイプの機関車、1832、212 ;ロバート・L・スティーブンスと T レール、1830、214 ;マティアス・W・ボールドウィンと彼の機関車、1831、215 ;ロバート・スティーブンソンによる機関車の発展について、220。

第5章
現代の蒸気機関。

第2期応用—1800-1850年（続き）—船舶推進への蒸気機関の応用 221
序論、221 ; 古代の予言、223 ; 最初期の外輪船、 223 ; ブラスコ・ド・ガレーの蒸気船、1543、224 ;ディオニシウス・パパンの実験、1707、224 ; ジョナサン・ハルズの蒸気船、1736、225 ;ベルヌーイとゴーティエ、 228 ; ウィリアム・ヘンリー、1782、230 ;オーキシロン伯爵、1772、232 ;ジュフロワ侯爵、1776、233 ;ジェームズ・ラムゼー、1774、234 ;ジョン・フィッチ、1785、235 ;フィッチのデラウェア川における実験、1787、237 ;フィッチのニューヨークでの実験、1796 年、240 ; ジョン・フィッチの予言、241 ; パトリック・ミラー、1786-87、241 ; サミュエル・モリー、1793 年、243 ;ネイサン・リード、1788 年、244 ; ダンダスとシミントン、1801 年、246 ; ヘンリー・ベルと彗星、1811 年、248 ; ニコラス・ルーズベルト、1798 年、 250 ; ロバート・フルトン、1802 年、251 ; フルトンの魚雷船、1801 年、252 ; フルトンの最初の蒸気船、1803 年、253 ; クレルモン、1807 年、257 ;クレルモン号のオールバニへの航海、259 ; フルトンの後期の蒸気船、 260 ; フルトンの軍用蒸気船フルトン一世、1815 年、261 ; オリバー・エバンス、1804 年、 263 ; ジョン・スティーブンスのスクリュー蒸気船、1804 年、264 ; スティーブンスの蒸気ボイラー、1804 年、 264 ; スティーブンスの装甲艦、1812 年、268 ; ロバート・L・スティーブンスの改良、 270 ; 「スティーブンス・カットオフ」、1841 年、276 ; スティーブンス装甲艦、1837 年、 277 ; ロバート・L・サーストンとジョン・バブコック、1821 年、280 ;ジェームズ・P・アライアとコープランド両氏、281 ;エラスタス・W・スミスの複合エンジン、283 ;西部河川の蒸気航行、1811、283 ; 外洋蒸気航行、1808、285 ; サバンナ号、1819、286 ; シリウス号とグレート・ウェスタン号、1838、289 ;キュナード・ライン、1840、290 ;コリンズ・ライン、1851、291 ; サイドレバー・エンジン、292 ; スクリュー蒸気船の導入、293 ;ジョン・エリクソンのスクリュー船、1836、294 ;フランシス・ペティット・スミス、1837、296 ;プリンストン号、1841、297 ;スクリューの利点 299 ; 海洋上のスクリュー、300 ; 改良の障害、301 ; エンジン構造の変化、302 ; 結論、303。

第6章
今日の蒸気機関。

洗練の時代 ― 1850年から現在まで 303
当時の蒸気機関の状態、303 ; 機関のその後の発展、 304 ; 定置式蒸気機関、307 ; 小動力蒸気機関、 307 ; マイヤー弁装置付き水平エンジン、311 ; アレン エンジン、 314 ; その性能、316 ; 取り外し可能な弁装置、316 ; シックルズ カットオフ、317 ; 調速機による膨張調整、318 ; コーリス エンジン、 319 ;[x]グリーン エンジン、321 ; パーキンスの実験、323 ; アルバン博士の研究、325 ; パーキンス複合エンジン、327 ; 現代の揚水エンジン、328 ; コーニッシュ エンジン、 328 ; 蒸気ポンプ、331 ; ワージントン揚水エンジン、333 ; 複合ビーム アンド クランク エンジン、335 ; リービット揚水エンジン、336 ; 固定式蒸気ボイラー、338 ; 「セクショナル」蒸気ボイラー、343 ; ボイラーの「性能」、344。

第2部 ポータブルエンジンと機関車エンジン 347
半ポータブル エンジン、348 ; ポータブル エンジンの性能、350 ; 効率、352 ; ホードリー エンジン、354 ; ミルズ農場および道路エンジン、 356 ; フィッシャーの蒸気車両、356 ; 道路エンジンの性能、357 ; 著者による道路機関車の試験、358 ; 結論、358 ; 蒸気消防エンジン、360 ; ロータリー蒸気エンジンとポンプ、365 ; 現代の機関車、 368 ; 寸法と性能、373 ; 機関車用複合エンジン、 376 ; 現代の鉄道の範囲、378 ;

第3節 船舶用エンジン 379
現代の船舶用エンジン、379 ; アメリカのビーム エンジン、379 ; 振動エンジンとフェザリング ホイール、381 ; 2 つの「ロード アイランド」、382 ; ミシシッピ川の河川船エンジン、384 ; 蒸気ランチとヨット、386 ; 船舶用スクリュー エンジン、389 ; 船舶用複合エンジン、390 ; ジョン エルダーらによる紹介、393 ; 単気筒エンジンとの比較、395 ; 複合エンジンの利点、396 ; 表面コンデンサー、397 ; 機械の重量、398 ; 船舶用エンジンの性能、398 ; 単純エンジンと複合エンジンの相対的な経済性、399 ; スクリュー プロペラ、399 ; チェーン推進、またはワイヤー ロープ曳航、402 ;船舶用蒸気ボイラー、 403 ; 現代の蒸気船、405 ; 商船の例、406 ; 海軍蒸気船 – 分類、409 ; 装甲蒸気船の例、412 ; 船舶エンジンの動力、415 ; 結論、417。

第7章
蒸気機関の哲学。

成長の歴史；エネルギー学と熱力学 419
全体概要、419 ; その力の起源、419 ; その動作に含まれる科学的原理、420 ​​; 近代科学の始まり、421 ; アレクサンドリア博物館、422 ; アリストテレス哲学、424 ; 中世、426 ; ガリレオの著作、428 ; ダ・ヴィンチとステヴィヌス、429 ; ケプラー、フック、ホイゲンス、 429 ; ニュートンと新しい機械哲学、430 ; エネルギー学の始まり、433 ; エネルギーの持続性、433 ; ランフォードの実験、 434 ; フーリエ、カルノー、セガン、437 ; マイヤーと熱の機械的等価物、 438 ;ジュールによるその値の決定、438 ; ランキン教授の研究、 442 ; クラウジウス-トムソンの原理、444 ; ボイル、ブラック、ワットの実験的研究、446 ; ロビソン、ドルトン、ウレ、ビオの蒸気の圧力と温度の研究、447 ; アラゴとデュロンの研究、447 ; フランクリン研究所の研究、447 ; カニャール・ド・ラ・トゥール-ファラデー、447 ; アンドリュース博士と臨界点、448 ; ドニーとデュフールの研究、448 ; ルニョーによる蒸気の温度と圧力の決定、449 ; ハーンの実験、450 ;蒸気機関の哲学の概要、451 ; エネルギー – 定義と原理、 451 ; その測定、452 ; エネルギー論の法則、453 ; 熱力学、453 ; その始まり、454 ; その法則、454 ; ランキンの一般式、455 ; ランキンの熱機関理論論文、 456 ; 偉大な哲学者の功績、456。

第8章[xi]
蒸気機関の哲学。

その応用、エンジンの構造と改良に関する教え 457
すべてのエネルギーの起源、457 ; ボイラーとエンジンを通じたエネルギーの進行、 458 ; ボイラー内の熱発生の条件、458 ; エンジン内の蒸気、 458 ; 蒸気の膨張、459 ; 熱利用の条件、460 ; エンジンの出力損失、462 ; 蒸気エンジンの設計に影響を与える条件、 466 ; 指摘された問題、466 ; 圧力と温度によって影響を受ける経済性、 467 ; すでに発生した変化、468 ; 現在進行中の変化の方向、 470 ; 事実の要約、471 ; 優れた蒸気エンジンの特徴、 473 ; 蒸気ボイラー構造の原則、476。

[13]
図表一覧。
口絵：蒸気機関に関するギリシャの考え。

イチジク。 ページ

1. 蒸気で寺院の扉を開く、紀元前200年 6
2. 蒸気噴水、紀元前200年 7
3. ヒーローズエンジン、紀元前200年 8
4. ポルタの装置、1601年 14
5. ド・コーの装置、1605年 15
6. ブランカの蒸気機関、1629年 17
7. ウースターの蒸気噴水、1650年 21
8. ウースターのエンジン、1665年 22
9. ラグラン城の壁 22
10. ホイゲンスのエンジン、1680年 26
11. セイヴァリーのモデル、1698年 34
12. セイヴァリーのエンジン、1698年 35
13. セイヴァリーのエンジン、1702年 37
14. パピンの双方向コック 42
15. 1718年にデサグリエによって製造されたエンジン 43
16. パピンの消化器、1680年 48
17. パパンのエンジン 50
18. パパンのエンジンと水車、1707年 53
19. ニューコメンのエンジン、1705年 59
20. ベイトンのバルブ装置、1718年 63
21. スミートンのニューコメンエンジン 65
22. ニューコメンエンジンのボイラー、1763年 67
23. スミートンのポータブルエンジンボイラー、1765年 73
24. ニューコメンモデル 84
25. ワットの実験 89
26. ワットのエンジン、1774年 98
27. ワットのエンジン、1781年 104
    28.[14] 蒸気の拡大 108
28. 知事 115
29. 水銀蒸気計とガラス水位計 117
30. ボルトン＆ワットの複動エンジン、1784年 119
31. アルビオンミルズエンジンのバルブギア 121
32. ワットのハーフトランクエンジン、1784年 122
33. ワットハンマー、1784年 123
34. ジェームズ・ワットの工房 129
35. マードックの振動エンジン、1785年 134
36. ホーンブロワーの複合エンジン、1781年 136
37. ブルの揚水エンジン、1798年 139
38. カートライトのエンジン、1798年 141
39. 最初の鉄道車両、1825年 144
40. ロイポルドのエンジン、1720年 148
41. ニュートンの蒸気車、1680年 149
42. リード社の蒸気機関車、1790年 150
43. キュニョーの蒸気機関車、1770年 151
44. マードックのモデル、1784年 153
45. エヴァンスの非凝縮エンジン、1800年 156
46. エヴァンスの「オルクトル・アンフィボリス」、1804年 157
47. ガーニーの蒸気機関車 163
48. ハンコックの「剖検」、1833年 168
49. トレビシックの機関車、1804年 175
50. 1815年のスティーブンソンの機関車。セクション 187
51. スティーブンソンの1号機関車、1825年 191
52. ストックトン・アンド・ダーリントン鉄道の開通、1815年 192
53. 「ノベルティ」1829年 197
54. 「ロケット」1829年 198
55. 大気鉄道 202
56. スティーブンソンの機関車、1833年 203
57. スティーブンソン弁装置、1833年 206
58. 「アトランティック」1832年 210
59. 「親友」1830年 211
60. 「ウェストポイント」、1831年 212
61. 「サウスカロライナ」1831年 213
62. 「スティーブンス」レールと拡大部分 215
63. 「オールド・アイアンサイズ」1832年 216
64. 「ELミラー」、1834年 217
65. ハルズの蒸気船、1736年 226
66. フィッチのモデル、1785年 236
67. フィッチ＆ヴォイトのボイラー、1787年 238
68. フィッチの最初のボート、1787年 238
    70.[15] ジョン・フィッチ、1788年 239
69. ジョン・フィッチ、1796年 240
70. ミラー、テイラー＆シミントン、1788年 242
71. セクション内のリードのボイラー、1788年 245
72. リード社の多管式ボイラー、1788年 245
73. 「シャーロット・ダンダス」1801年 247
74. 「彗星」1812年 248
75. フルトンの実験 253
76. フルトンの抵抗表 254
77. バーロウの水管ボイラー、1793年 256
78. 「クレルモン」1807年 258
79. 「クレルモン」のエンジン、1808年 258
80. 1804年、「フルトン1世」の進水 262
81. 蒸気ボイラーの断面図、1804年 264
82. スティーブンスが使用したエンジン、ボイラー、スクリュープロペラ、1804年 265
83. スティーブンスのスクリュー蒸気船、1804年 265
84. ジョン・スティーブンスのツインスクリュー蒸気船、1805年 269
85. 羽根つき外輪 272
86. 「ノース・アメリカ」と「アルバニー」、1827-’30 274
87. スティーブンスのリターン管状ボイラー、1832年 275
88. スティーブンスのバルブモーション 276
89. 「アトランティック」1851年 290
90. サイドレバーエンジン、1849年 291
91. 垂直定置型蒸気機関 308
92. 垂直定置型蒸気機関。断面 309
93. 水平定置型蒸気機関 312
94. 水平定置型蒸気機関 313
95. コーリスエンジン 319
96. コーリスエンジンバルブモーション 320
97. グリーンエンジン 321
    100。 サーストンのグリーンエンジンバルブギア 322
98. コーンウォールポンプエンジン、1880年 329
99. 蒸気ポンプ 331
100. ワージントン揚水エンジン、1876年。セクション 333
101. ワージントン揚水エンジン 334
102. ダブルシリンダーポンプエンジン、1878年 335
103. ローレンス水道局のエンジン 336
104. リーヴィット揚水エンジン 337
105. バブコック・アンド・ウィルコックスの垂直ボイラー 341
106. 固定式「機関車」ボイラー 342
107. ギャロウェイ管 343
108. ハリソンのセクショナルボイラー 345
     112.[16] バブコック・アンド・ウィルコックスのセクショナルボイラー 346
109. ルートセクショナルボイラー 347
110. 半ポータブルエンジン、1878年 348
111. 半ポータブルエンジン、1878年 349
112. ポータブル蒸気機関、1878年 354
113. スラッシャーズのロードエンジン、1878年 355
114. フィッシャーの蒸気機関車 356
115. 道路と農場の機関車 357
116. ラッタ蒸気消防車 361
117. アモスケグエンジン。セクション 363
118. シルズビーロータリー蒸気消防車 364
119. ロータリー蒸気機関 365
120. ロータリーポンプ 366
121. タンクエンジン、ニューヨーク高架鉄道 369
122. フォーニーのタンク機関車 370
123. ブリティッシュ・エクスプレス・エンジン 371
124. ボールドウィン機関車。セクション 372
125. アメリカ式急行機関車、1878年 374
126. ビームエンジン 380
127. 振動蒸気機関と羽根つき外輪 381
128. 二つの「ロードアイランド」、1836-1876 383
129. ミシシッピの蒸気船 384
130. スチーム・ランチ、ニューヨーク・スチーム・パワー・カンパニー 386
131. 打ち上げエンジン 387
132. 水平直動式海軍スクリューエンジン 389
133. 複合船舶エンジン。側面図 390
134. 複合船舶エンジン。正面図と断面図 391
135. スクリュープロペラ 400
136. タグボートスクリュー 401
137. ヒルシュスクリュー 401
138. 船舶用火災管状ボイラー。セクション 403
139. 船舶用高圧ボイラー セクション 404
140. 現代の蒸気船 407
141. 現代の装甲艦 410
142. 「グレート・イースタン」 415
143. 海上の「グレート・イースタン」 416
     [17]
     肖像画。
     いいえ。 ページ
144. 第2代ウスター侯爵エドワード・サマセット 20
145. トーマス・セイヴァリー 31
146. デニス・パパン 46
147. ジェームズ・ワット 80
148. マシュー・ボルトン 94
149. オリバー・エヴァンス 154
150. リチャード・トレビシック 174
151. ジョン・スティーブンス大佐 178
152. ジョージ・スティーブンソン 183
153. ロバート・フルトン 251
154. ロバート・L・スティーブンス 270
155. ジョン・エルダー 393
156. ベンジャミン・トンプソン、ランフォード伯爵 434
157. ジェームズ・プレスコット・ジュール 439
158. WJMランキン教授 443

「機械は、遠い昔に多くの人の手から新たな組み合わせや改良を受け、ついには人類に大きな利益をもたらすようになるが、それは支流によって流れが増し、雄大な川に沿って流れ、その進歩の中で州や王国を豊かにしていく小川に例えることができる。」

流れが海と交わる場所から流れを遡っていくと、たとえ小さな支流であっても、その雄大な大河への畏敬の念に溶け込み、その広がりを誇っているかのようだ。しかし、さらに上っていくと、海に近い場所では取るに足らないものとして無視されていた水が、その大きさにおいて本流に匹敵し、私たちの注意を分け合うようになる。そしてついに、川の源流に近づくと、それは岩から滴り落ちるように、あるいは谷間の花々の間から滲み出るように現れる。

「同様に、機械の発達においても、粗雑な器具や玩具は、機械の天才の誕生の萌芽として認識されるかもしれない。その力と有用性は、その変化を観察し、その起源を辿ろうとする我々の好奇心を刺激してきた。雄大な川が湧き出る場所に神聖さを添えたのと同じ、敬虔な感謝の気持ちが、神聖さを帯び、鋸、鋤、ろくろ、織機の発明者たちを称える祭壇を建立したのである。」—スチュアート

[1]

蒸気機関の発展。
第1章
単純な機械としての蒸気機関。
第 1 節—投機の時代 — ヘロからウスターまで、紀元前 200 年から西暦 1650 年まで。
近代哲学の最も偉大な人物の一人であり、物質的・知的を問わずあらゆる分野における進化の過程を辿る科学哲学体系の創始者であるハーバート・スペンサーは、その新体系の「第一原理」の一章を、私たちがその一部を構成するこの素晴らしく神秘的な宇宙を絶えず変化させている社会的その他の様々な力の影響の増幅について考察することに捧げました。自身もエンジニアであるハーバート・スペンサーは、そこで、新しい発明、新しい形態のメカニズムの導入、そして産業組織の発展が及ぼす広範囲に及ぶ絶え間ない影響を、彼の文体の特徴である明快さと簡潔さをもって描き出しています。この考えを、蒸気動力の導入とその最新の技術革新が及ぼす多様な影響に言及することで、彼は説明しています。[2]蒸気機関という具現化は、彼の作品の中で最も力強い一節の一つです。蒸気機関の力、そして文明の担い手としてのその計り知れない重要性は、哲学者や歴史家、そして詩人にとって、常に人気のテーマでした。宗教が世界を文明化する上で、そして今もなお偉大な道徳的担い手であり、科学が文明の偉大な知的推進者であるように、現代において蒸気機関は、その偉大な業における最も重要な物理的 担い手なのです。

蒸気機関が人類にもたらした恩恵を数え上げるのは無駄なことでしょう。なぜなら、そのような数え上げには、私たちが現在享受しているあらゆる快適さの増大と、ほとんどあらゆる贅沢の創造までも含まれてしまうからです。今世紀の驚異的な進歩は、主に蒸気機関の発明と改良、そしてかつて人類の肉体的エネルギーを酷使していた様々な仕事へのその巧みな応用によるものです。いかなる産業分野の方法や工程を調べても、この驚異的な機械の助けと支援をどこかで発見することなしにはあり得ません。蒸気機関は人類を肉体労働から解放し、かつて肉体労働に消費されていた力を、より収益性の高い他の分野に振り向けるという特権を知性に残しました。こうして自然の力を克服した知性は、今や頭脳労働に自由に使えるようになりました。かつて水を運び、木を切り出すのに使われていた力が、今や神のような思考の仕事に注がれているのです。それでは、神が人類に与えた最も慈悲深い賜物の一つである発明の力によって生み出された、数ある偉大な創造物の中でも最も偉大なこの素晴らしい機械の発展の歴史をたどること以上に興味深いことがあるでしょうか。

蒸気機関に関する記録や伝承を辿りながら、その歴史が非常に重要な真実を示しているという事実に注目したいと思います。偉大な発明は決して、そして偉大な発見はめったに、[3]偉大な発明はどれも、実は小さな発明の集合体か、進歩の最終段階のどちらかである。それは創造ではなく、成長である。まさに森の木々の成長のように。したがって、 同じ発明が複数の国で、複数の個人によって同時にもたらされることはよくある。重要な発明は、世間がそれを受け入れる準備ができる前になされることがよくある。そして不幸な発明者は、その失敗によって、時代を先取りするのも時代遅れになるのも同じくらい不幸なのだと教える。発明が成功するのは、それが必要とされるだけでなく、人類の知性が著しく進歩し、その必要性を認識し、表明し、すぐに活用できるようになったときだけである。

半世紀以上前、ニューイングランドの有能な作家が、英国の工学雑誌への寄稿で、ロードアイランド州ニューポートでジョン・バブコックとロバート・L・サーストンが製作した新型機械について記述しました。この機械は、ニューポートとニューヨーク間を航行した最初の蒸気船の一つでした。彼はこの記述の冒頭で、よく引用される次のような言葉を添えました。「ミネルヴァが精神も成熟し、肉体も成熟し、完全な武装でジュピターの頭脳から生まれたように、蒸気機関もジェームズ・ワットの頭脳から誕生し、その誕生の完璧さにおいて生まれたのです。」しかし、歴史の記録を調べていくと、ジェームズ・ワットは発明家で、おそらく蒸気機関の発明家の中でも最も偉大な人物であったにもかかわらず、彼は蒸気機関の完成に貢献した多くの人々のうちの一人に過ぎなかったことが分かります。ワットのおかげで、私たちは蒸気機関とその驚異的な力、そしてその容易な応用についてよく知るようになり、蒸気機関を賞賛したり、蒸気機関をこれまで完成させたさらに素晴らしい知性の働きに驚嘆したりすることがほとんどなくなりました。

21世紀前、ギリシャ文明は頂点に達していたにもかかわらず、ギリシャの政治的権力は崩壊していた。洗練された隣国ローマよりも粗野なローマは、ますます勢力を増し、急速に領土を拡大していった。[4] エジプトは、より弱い国家を吸収していった。ギリシャやローマよりも文明が古いエジプトは、わずか2世紀後に新興国家の侵攻の前に滅亡し、ローマの属州となった。当時のエジプトの主要都市はアレクサンドリアであり、その名を冠した偉大な兵士が、その繁栄の絶頂期に築いた都市であった。今やアレクサンドリアは偉大で繁栄した都市となり、世界の商業の中心地、学生や学者の故郷となり、その住民は当時知られていた世界で最も裕福で文明的な存在であった。

古代エジプト文明の遺跡の中に、蒸気機関の初期の歴史に関する最初の記録が残されています。偉大な幾何学者ユークリッドの故郷であるアレクサンドリアでは、おそらく才能ある技術者であり数学者であったアルキメデスと同時代人であった、ヘロンという名の博識な著述家が『霊なる空気の力（Spiritalia seu Pneumatica）』と題した手稿を残しています。

ヘロンが著作に記されている数々の装置を発明したかどうかは、全く定かではない。記されている装置は、主に古くから知られていたか、あるいはクテシビオスによって発明されたものである可能性が高い。クテシビオスは、数々の水圧・空気圧機械を考案し、その独創性と創意工夫で名を馳せた発明家である。ヘロンは序文で、既存の機械とそれ以前の発明を記述し、さらに自身の発明も加える意図を述べている。しかしながら、本文には、これらの機械が誰の発明であるかを示す記述は全くない。[6]

ヒーローの作品の最初の部分は応用に捧げられている[5] サイフォンの。第11命題は、流体の運動を生み出すために熱を利用する最初の方法です。

祭壇とその台座は中空で気密である。台座に液体が注がれ、パイプが挿入される。パイプの下端は液体の液面下を通過し、上端は祭壇に立つ人物像を貫通し、祭壇の上に逆さまに置かれた容器へと繋がっている。祭壇に火が灯されると、発生した熱によって内部の空気が膨張し、液体は管を上昇していく。そして、祭壇の傍らに立つ人物像の手に握られた容器から噴出する。人物像は、まるで献酒を捧げているかのように見える。この玩具は、現代のあらゆる熱機関の基本原理、すなわち熱エネルギーと呼ばれる形態のエネルギーを機械エネルギー、すなわち仕事へと変換する原理を体現している。現代の奇跡を起こす機械のこの原型が、ヘロンの時代より何世紀も前に知られていた可能性は、決して否定できないものではない。

手押し消防車をはじめとする様々な形態の水力装置が記述されており、これは私たちにとって馴染み深く、現在でも多くの小都市で使用されている。その多くはおそらくクテシビオスに由来すると考えられる。それらについてはここで説明する必要はない。

しかし、彼の 37 番目の提案の主題である熱風エンジンは、本当に興味深いものです。

寺院の扉を開く
図1. —蒸気で寺院の扉を開く、 紀元前200年。

ヘーロンは、祭壇の火の作用によって寺院の扉を開く方法をスケッチし、説明しています。これは独創的な装置で、ウスター侯爵の機械の要素をすべて備えています。この機械は一般に最初の本格的な蒸気機関と考えられていますが、膨張する流体が蒸気ではなく空気であるという唯一の重大な欠点があります。グリーンウッドの翻訳によるスケッチは、この装置を非常にわかりやすく示しています。寺院の扉の下の空間 ABCDには、水を入れた球形の容器Hが置かれています。パイプFG は、この球体の上部を、上にある中空の気密容器DEに接続しています。別のパイプKLMは容器の底部から伸びています。[6] Hはサイフォン状に、吊り下げられたバケツNXの底まで伸びています。吊り下げ紐は滑車に架けられ、2つの垂直な樽OPの周りを回っています。樽はそれぞれの足元にある支点を中心に回転し、上部の扉を支えています。滑車Rに架けられたロープは、カウンターバランスWを支えています。

祭壇に火を灯すと、内部の熱せられた空気が膨張し、パイプFGを通り、容器H内の水がサイフォンKLMを通ってバケツNXへと流れ込む。バケツの重さが下降し、樽OPを回転させ、バランスウェイトが上昇して神殿の扉が開く。火を消すと、空気が凝縮され、水はサイフォンを通ってバケツから球体に戻り、バランスウェイトが下降して扉が閉まる。

次に説明する別の装置では、バケツの代わりに気密バッグが使用され、加熱された空気が入るとバッグが膨張し、垂直方向に収縮して機構を作動させます。その他の点では、この機構は先ほど説明したものと同様です。

これらの装置では球状の容器は完璧な先見性を持っている[7] 何世紀も後になって、蒸気機関の発明者と言われる人たちによって使用された船です。

命題45は、流体の噴流によって高く持ち上げられたボールという、よく知られた実験を記述しています。この例では、密閉された大釜で蒸気が発生し、上部に挿入されたパイプから噴出します。ボールは噴出する噴流の上で踊ります。

蒸気噴水
図2. —蒸気噴水、紀元前200年。

No. 47 はその後再現された装置であり、おそらく第 2 代ウスター侯爵によって再発明されたものです。

強固で密閉された容器ABCD が台座となり、その上に球形の容器EFと水盤が取り付けられている。大きな容器の底部からパイプHKが球形容器の上部に導かれ、さらに別のパイプが球形の容器の下部からサイフォン状に水盤Mに通じている。排水管NOが水盤から貯水池ADに通じている。この装置全体は「太陽光線の作用によって湧き出る噴水」と呼ばれている。

仕組みは次の通りです。容器EFがほぼ上まで水または他の液体で満たされ、太陽光線の作用にさらされると、水面上の空気が膨張し、液体がサイフォンGを通って水盤Mに押し出され、台座ABCDに落ちます。

ヘロはさらに、太陽光線がなくなると球体内の空気が収縮し、水が[8] 台座から球体へと冷却が戻されます。これは明らかに、冷却開始前にパイプGが閉じられている場合にのみ発生します。そのようなコックについては言及されておらず、この装置は紙の上だけで存在していた可能性も否定できません。

ヒーローズエンジン
図3. —ヒーローズエンジン、紀元前200年。

いくつかの蒸気ボイラーが記述されているが、通常は単純なパイプまたは円筒形の容器であり、祭壇の火の熱によって発生した蒸気が蒸気噴流を形成する。この噴流は火に向けられるか、「クロウタドリを歌わせる」、トリトンの角笛を吹く、あるいはその他同様に無用な働きをする。装置70号の一つでは、水平面内で回転する反動輪から蒸気が噴出し、祭壇の周囲に踊る像を旋回させる。この装置のより機械的でより広く知られている形態は、「最初の蒸気機関」としてよく知られているものである。スチュアートのスケッチは全体的な形状は似ているが、細部はより精巧である。これは、グリーンウッドが模写したもので、ここにも再現されている。グリーンウッドは、初期の「アイオリピレス」、すなわちアイオロスの球の機構が採用していた単純な形状をより正確に表現しているからである。

大釜ABには水が入っており、蒸気を通さない蓋CDで覆われている。大釜の上には球体が一対の管で支えられており、一方の管CMは[9] 一方のピボットLと、もう一方のEF は、球体Gに直接開口しています。短い曲がったパイプHとKは、互いに正反対の点から出ており、その先端は開いています。

大釜の下で火が起こされると、蒸気が発生し、パイプEFGを通って球体の中に排出されます。そして、パイプHKから噴出すると、こうして生じた不均衡な圧力によって、球体はその軸GLを中心に回転します。

扉絵を構成する、より精巧なスケッチは、 同様の特徴を持つ機械を描いている。そのデザインと装飾は、古代美術の特徴と、蒸気機関に対するギリシャの考え方をよく表している。

この「エオリピル」は、球体XとトラニオンOSで構成され、そのうちの1つを通って、下方のボイラーPから蒸気が流入する。中空の湾曲した腕Wと Zは、蒸気を様々な方向に噴出させ、その反応によって球体が回転する。これは、反作用水車が流出する水によって回転するのと同じである。

この機械が単なる玩具以上のものであったかどうかは全く定かではないが、一部の権威者は、この機械が実際にはギリシャの僧侶によって寺院の装置を動かす目的で使用されていたと推測している。

人類が地球上に存在してきた何世紀にもわたって、蒸気の力が自然現象の多くに広く応用されてきたにもかかわらず、人類は紀元前まで蒸気を玩具を動かすことさえ役立てずに生きてきたというのは、十分に驚くべきことのように思われる。しかし、ヘロンの時代から何百年もの間、蒸気が実際の目的に応用されたことを示す確かな証拠が見当たらないというのは、さらに大きな驚きである。

歴史のあちこちや専門論文の中に、蒸気の力に関する知識が失われていなかったことを示すヒントが見つかるが、それは[10]伝記作家や歴史家たちは、この発明や機械技術における他の重要な発明と改良の進歩に関する情報を探し、記録する作業にほとんど時間を費やしてこなかった。

マルムズベリー州[7] 1125年、ランスの教会には、そこの学校の教授であったゲルバートが設計または製作した時計と、「熱した水」で圧縮された容器から漏れ出る空気で吹くオルガンが存在していた。

16世紀中頃、驚異的な数学の天才であり、極めて風変わりな哲学者であり、著名な医師でもあったヒエロニムス・カルダンは、その著作の中で、蒸気の力と、蒸気の凝縮によって真空状態を容易に得られることに着目しました。このカルダンは、「カルダンの公式」、すなわち三次方程式の解法則の著者であり、「スモークジャック」の発明者でもありました。彼は「哲学者、曲芸師、そして狂人」と呼ばれてきました。彼は確かに博学な数学者であり、熟練した医師であり、優れた機械工でもありました。

16世紀の歴史には、蒸気の特性に関する知識や、その応用による利点への期待が数多く残されています。1571年、マテシウスは説教の中で、蒸気機関とも呼べる装置について説明し、「少量の蒸気を閉じ込めることで生じる火山活動によってもたらされる驚異的な結果」について詳しく述べています。[8]そして別の作家はヘロンの蒸気のアイオリピルを応用して串を回転させ、こうして「スモークジャック」を発表していたカルダンに匹敵し、それを上回りました。

スチュアートが述べているように、発明者はその優れた特性を非常に詳細に列挙した。彼は「何も食べない」と主張し、さらに、[11]猜疑心がむかつくような食欲をそそるごちそうに加わり、主婦の目が届かないところで、汚れた指を舐める楽しみのために、お尻が回転串にさわられていないか確認する。」[9]

オルレアンの数学と自然哲学の教授であり、当時機械工学者として、また講義室で使用するための説明用の模型を考案する独創性で名声を博していたヤコブ・ベッソンは、その証拠を残し、ベロアルドゥスはそれを収集して1578年に出版した。[10] 彼は、当時の精神が十分に啓発されており、応用力学と機構学に多大な関心を払うようになったと感じていた。この頃、当時のより知的な人々は、実用力学の価値に著しく目覚めていた。1569年にオルレアンで出版された、おそらくベッソンによって書かれたと思われる科学論文は、熱を水に伝えることで蒸気を発生させること、そしてその特異な性質について非常に明快に記述している。

フランス人は今や力学と関連科学にますます興味を持つようになり、フランス生まれや宮廷によって他国から招かれた哲学者や文学者たちは、技術者や機械工の仕事に関係する学問の性質と重要性についてさらに学んでいった。

アゴスティーノ・ラメッリはイタリアの良家出身で、暇な時は学生や芸術家として、忙しい時は軍人や技術者として活躍した。ローマで生まれ教育を受けたが、後にパリに移住した。1588年に著書『ラメッリの詩』を出版した。[11]彼は、様々な目的に適応した多くの機械について描写しており、その描写の正確さと全体的な優秀さに匹敵する技量を示した。この作品は、著者が[12] 彼はフランスの首都に住み、長年の忠実な奉仕に対する褒賞としてヘンリー3世から与えられた年金で生活していた。

ベッソンとラメッリの著作は、一般機械に関する最初の重要な論文集であり、長年にわたり、後世の著者たちが機械に関する主要な情報源として、また機構研究への健全な刺激として用いられてきました。これらの著作には、後​​に他の機械工によって再発明され、新機軸とされた多くの機械の記述が含まれています。

16世紀の数学者、技術者、詩人、そして画家として著名なレオナルド・ダ・ヴィンチは、蒸気銃について記述していると言われており、彼はそれを「アーキトネレ」と呼び、アルキメデスの発明だとしています。銅で作られたこの機械は、かなりの威力を持っていたようです。1タラントの球を投げることができました。蒸気は、密閉容器に入れた水を炭火で熱した表面に落とし、急激な膨張によって球を発射することで発生しました。

1825 年、シマンカスにあるスペイン王室公文書館の館長が報告書を提出した。その報告書は、1543 年にカール 5 世の指揮下にあるスペイン海軍士官ブラスコ デ ガライが、蒸気エンジンで駆動する外輪船を動かそうとした試みがそこで発見されたという内容だった。

この話がどれほどの信憑性を持つかは定かではないが、もし事実であれば、現在知られている限りでは、蒸気を実用的な動力源として利用しようとした最初の試みであったと言えるだろう。使用されたエンジンの形状については何も知られておらず、「沸騰水の入った容器」が装置の一部であったとだけ記されている。

しかし、この記述は他の点ではあまりにも状況証拠に過ぎず、多くの人々によって信じられている。しかし、この主題に関する大多数の著述家は、これを偽書とみなしている。この記述は1826年にM. de Navarreteによって出版された。[13] ザックの「天文通信」は、スペインのシマンカスにある王立公文書館長トーマス・ゴンザレスからの手紙の形で書かれています。

1601年、ジョヴァンニ・バッティスタ・デッラ・ポルタは『スピリタリ』という著作の中で、蒸気の圧力を利用して水柱を立てる装置について記述しました。この装置では、蒸気の凝縮を利用して真空状態を作り出し、その真空状態に水を流し込む仕組みが採用されていました。

ポルタの装置
図 4. ―ポルタの装置、広告1601 年。

ポルタは数学者、化学者、物理学者であり、裕福な紳士であり、熱心な科学研究者であったと記されています。ナポリの彼の邸宅は、あらゆる分野で著名な学生、芸術家、そして科学者たちの集いの場でした。彼は幻灯機とカメラ・オブスキュラを発明し、「プネウマティカ」の注釈の中でその詳細を記しています。彼の著作には、[12]彼は図4に示すように水を汲み上げるこの機械について説明しており、これはヘロが示したものとは異なり、液体を排出するために加熱された空気の圧力ではなく蒸気の圧力を使用しています。

レトルト、あるいはボイラーはタンクに取り付けられ、そこから曲がったパイプが外気へと導いています。レトルトの下で火が点火されると、発生した蒸気はタンクの上部へと上昇し、水面への圧力によってパイプを通って押し出され、任意の高さまで導かれます。ポルタはこれを改良した「英雄の噴水」と呼び、「蒸気噴水」と名付けました。彼は凝縮によって真空が生じる作用を完璧に正確に記述し、こうして得られた真空を外気圧によって水で満たす装置をスケッチしました。彼の考案は、実用化されることはありませんでした。私たちはまだ推測の時代を脱しておらず、応用の時代が近づいているに過ぎません。それでもなお、ポルタは、この発明を発明した功績を高く評価されるべきです。[14]ヘロから始まりワットで終わらないこの継承に本質的な変化を提案した。

ヘロの噴水における蒸気の使用は、その後の機械の改良ほど目立たないものの、同様に不可欠なステップでした。ポルタの発明においても、ボイラーと「強制容器」を分離したことは特に注目すべき点です。この設計は後の発明者たちによってしばしば独創的であると主張され、特別な区別を成す正当な根拠となりました。

上の粗雑な版画（図4）はポルタの書からコピーされたもので、炉の上に設置されたボイラーがはっきりと描かれており、炉の扉からは炎が噴き出しているのが見えます。その上には水が入ったタンクがあります。上部の開口部は図のように栓で閉じられており、そこから蒸気が噴出します。[15] ボイラーから上部近くのタンクに水が送り込まれ、水はタンクの底から上方に伸びる左側のパイプを通って排出されます。

寝室の紳士フロレンス・リヴォーから[16] フランスの哲学者アラゴ氏によれば、アンリ4世（ルイ13世の師）は、1605年には既に、爆弾の殻に閉じ込められた水を加熱すれば、壁がいかに厚くても爆発することを発見していたという。この事実は1608年にリヴォーが著した砲兵に関する論文に掲載されている。彼はこう述べている。「水は空気に変わり、蒸発した後に激しい爆発が起こる。」

1615年、フランスのルイ13世の下で技術者兼建築家として働き、後にイギリスのウェールズ皇太子に雇われたサロモン・ド・コーは、フランクフルトで「Les Raisons des Forces Mouvantes, avec diverse machines tant utile que plaisante」と題する著書を出版し、蒸気の膨張力で水を汲み上げる機械を描写することで、「水は火の助けを借りて、その源よりも高くなる」という自らの主張を説明しました。

デ・コーの装置
図 5. —デ・コースの装置、広告1605 年。

ここで示すスケッチ（図5）は、『Les Raisons des Forces Mouvantes』などに収録されている原本から写し取られたもので、Aは水を入れた銅球、Bはパイプの先端にあるコックで、底から水を取り出す。Cは容器の底、Dは容器に水を満たすコックである。このスケッチはおそらくドゥ・コー自身の手によるものと思われる。

デ・コーの機械は、ポルタの機械と同様に、部分的に水を満たした金属製の容器と、その容器に取り付けられたパイプで構成されており、パイプはほぼ底まで伸び、上部は開口していた。火をつけると、蒸気の弾性力によって発生した水が垂直のパイプを通って押し出され、製作者の意図か容器の強度によってのみ制限される高さまで水が上昇した。

ブランカの蒸気機関
図6. —ブランカの蒸気機関、 1629年。

1629年、イタリアのロレットの町のジョヴァンニ・ブランカは、著作の中で、[13]ローマで、数々の独創的な機械的装置が発表された。その中には、ボイラーから噴出した蒸気を水平の車輪の羽根に衝突させる蒸気機関（図6）も含まれていた。この蒸気機関は、多くの有用な用途に応用することが提案された。

[17]当時イギリスでは実験が進行中で、すぐに蒸気力を水汲み上げに有効に応用できるようになりました。

1630年1月21日付の特許がデイヴィッド・ラムズアイに与えられた。[14] チャールズ1世によって制定され、数多くの異なる発明を網羅していました。これらは、「1. いかなる野原でも、4エーカーの土地でも、我々の全領土に供給するのに十分な硝石を増殖および製造すること。2. 火を用いて低い坑道から水を汲み上げること。3. 風、水、馬の助けを借りずに、継続的な動きによってたまり水で稼働するあらゆる種類の製粉所を作ること。4. この王国でまだ織機や使用されている技術を使わずに、あらゆる種類のタピストルを作ること。5. 強風や潮流に逆らって進むボート、船舶、荷船を作ること。6. 土地を通常よりも肥沃にすること。7. まだ使用されたことのない新しい技術によって、低い場所や鉱山、炭鉱から水を汲み上げること。8. 硬い鉄を柔らかくし、同様にこの王国で使用されていない銅を硬く柔らかくすること。9. 黄色の蝋を非常に速やかに白くすること。」

これは、[18] 蒸気を芸術に利用したという記述は、英国文献にも見られる。特許権者は、毎年3ポンド6シリング8ペンスの特許料を国王に支払うことを条件に、14年間特許権を保持した。

2番目の請求項は蒸気の応用として明確に区別されており、その用語は当時、そしてその後1世紀半にわたって蒸気の用途を説明する際に常に用いられていた用語である。当時、蒸気機関はあらゆる形態において「消防車」として知られていた。3番目、5番目、7番目の請求項も蒸気力の応用である可能性は、全く否定できないと思われる。

トーマス・グラントは 1632 年に、エドワード・フォードは 1640 年に、新しい強力な力で風や潮流に逆らって船を動かすための方式の特許を取得しましたが、その詳細は説明されていません。

チェスター司教ジョン・ウィルキンス博士は、風変わりではあったが博学で鋭い洞察力を持つ学者であり、1648年にカルダンの煙突ジャック、初期のアイオリパイル、そして蒸気の閉じ込め力について記述し、ユーモラスな談話の中で、彼が完全に実現可能だと考えた飛行機械の建造を提案した。彼はこう述べている。「『リュック』や『チャリオット』と同じくらい大きな翼を動かすには、『高圧』をかけるのが有効ではないだろうか？技術者はおそらく、『キャッスル』（空中城）の近くに石炭ステーションにふさわしい場所を見つけるだろう」。この機知に富んだ牧師は、煙突ジャックを鐘の音、糸の巻き上げ、そしてゆりかごの揺らしに応用することを提案した。

ウィルキンス司教は1648年（『数学的魔術』）に、エオリパイルを身近で便利な器具として取り上げ、「耐火性のある素材でできており、小さな穴に水を入れて容器を加熱すると、そこから空気が激しく噴き出す」と記している。「ガラスやプラスチックを溶かす際に、熱を励起したり収縮させたりするのによく使われる」と司教は付け加えている。[19] 金属。煙突の角で帆を動かすなど、様々な楽しい用途にも使えるように工夫できる。その帆の動きを串焼き器の回転に応用するなど。

キルヒャーは、エオリピレの後者の用途を示す版画（『Mundus Subterraneus』）を掲載しています。また、エルケルン（『Aula Subterranea』、1672年）は、鉱石の精錬における爆風生成へのエオリピレの応用を示す図版を掲載しています。17世紀には、ヨーロッパ全域で、住宅の火起こしだけでなく、様々な職業の実務や煙突の通風改善にも、エオリピレが頻繁に使用されていたようです。後者の用途は、現代の発明家によって頻繁に復活させられています。

第2節 適用期間 ウースター、パパン、セイヴァリー
次に、蒸気の膨張力が実際に重要かつ有用な作業に利用されたと考えられる最初の例に出会います。

1663年、第2代ウスター侯爵エドワード・サマセットは、難解で独特な言葉で書かれた彼の発明の説明を記した興味深いコレクションを出版しました。そのタイトルは「私がすでに実践した発明の名称と寸法の1世紀」です。

ウースターの蒸気噴水
図7. —ウースターの蒸気噴水、 1650年。

これらの発明の一つは、蒸気で水を汲み上げる装置です。説明書には図面は添付されていませんでしたが、ここに示したスケッチ（図7）は、おそらく彼の初期の発明の一つに非常によく似ていると考えられます。

ボイラーaで蒸気が発生し、そこから既にほぼ水で満たされた容器eに導かれる。この容器eはデ・コーの装置と同様に設置されている。蒸気は水をジェット噴射し、パイプfから排出する。その後、容器eはボイラーaから遮断され、パイプhから再び水を満たし、操作は完了する。 [20]が繰り返される。スチュアートは、侯爵がピストンを使ったエンジンを作った可能性もあると考え、スケッチを描く。[15]ポルタとデ・コーの噴水は「蒸気噴水」であり、仮に使用されたとしても、装飾目的のみであった可能性が高い。ウースター侯爵の噴水は、ロンドン近郊のヴォクソールで実用目的の水位を上げるために実際に使用された。

ウースター
第2代ウスター侯爵エドワード・サマセット。

この発明がウースターによってラグラン城にいつ導入されたかは不明だが、おそらく1628年より遅くはないだろう。1647年にダークスは、侯爵がヴォクソールに建設された後のエンジンの部品を取り出す作業に従事し、[21] 真鍮鋳造職人ウィリアム・ランバートから材料を入手し、1663年6月に特許を取得しました。

ウースターのエンジン
図8. —ウースターのエンジン、 1665年。

この機械の図解入りの説明や、機械工が細部に至るまで再現できるような説明はどこにも見当たりません。幸いなことに、ラグラン城の城塞の壁に残るセルと溝（図9 ）から、このエンジンの大まかな寸法と配置が分かります。また、発明者の伝記作家であるダークスは、スケッチ（図8 ）に示されている装置の形状が、そこで発見された証拠や明細書に記された仕様と最も完全に一致すると示唆しています。

ラグラン城壁
図9. —ラグラン城の壁。

二つの容器AA′は蒸気管 BB′によって接続され、その背後にはボイラーCがある。Dは炉である。垂直の水管Eは、パイプFF′によって冷水容器AA′に接続され、ほぼ底まで達している。水は、バルブaa′を備えたパイプGG′によって井戸または溝Hに差し込まれて供給される。[22] ボイラーは容器AとA′に交互に導入され、そこで凝縮することで真空状態となり、大気圧によって井戸からパイプGとG′を通って水が押し出される。一方が満水状態にある間、蒸気は他方から排出パイプEへと水を流し込む。一方が空になると、蒸気は一方から遮断され、他方へと送られる。そして容器内に残った蒸気が凝縮することで、再び満水状態となる。後述するように、これは実質的に、そしてほぼ正確に、後の発明者であるサヴェリーに帰せられるエンジンの形式である。

ウースターは、自らの発明の重要性に見合った規模でそれを世に送り出すことを願っていた大企業を設立することに成功せず、ほとんどすべての発明家と同じ運命を辿った。彼は貧困と未遂のうちにこの世を去った。

1681年まで生きていた彼の未亡人は、ウースター自身と同様に、この発明の価値に確信を持っていたようで、彼の死後もずっと、[23]蒸気機関の導入を試みたものの、やはり失敗に終わった。当時、最も貴重な鉱山で水を汲み上げる手段として馬力以外に有効な手段がなかったにもかかわらず、蒸気機関は世界にとって想像を絶するほどの価値を持つ形態をとっていた。しかし、人々は、どれほど必要とされていたとしても、真の発明家の特徴である粘り強さと真剣さをもって蒸気機関の導入を強く訴えたにもかかわらず、この大きな恩恵を活用できるほど賢明ではなかった。

ウースターの伝記作家は、ウースターについて、博学で思慮深く、勤勉で善良な人物であったと述べている。偏見や頑固さのないローマ主義者であり、党派的な不寛容のない忠実な臣下であり、公人であり、正直で名誉ある人情味があり、学者であり、学究的ではなく、知識が豊富で、技術的で、忍耐強く、有能で、粘り強く、素晴らしい創意工夫と、明晰でほとんど直感的な理解力を持っていた人物であった。

しかし、こうした自然の恵みに加え、若い頃に莫大な富と影響力を得て、そして実験に巨額の財産を費やした後も社会的・政治的影響力がほとんど衰えることなく強固なものとなったにもかかわらず、そして不運に見舞われて金も家も失った後も、発明家は他の何よりも必要とされていた装置を導入することができませんでした。ウースターは実用的な成功を収めましたが、投機の時代はようやく終焉を迎えたばかりで、蒸気の利用の時代はまだ到来していませんでした。

第 2 代ウースター侯爵は、最初の蒸気機関製造者として記録に残っており、彼の死は、私たちが蒸気機関の発展の歴史を分けた期間の最初の期間の終わりを示しています。

発明者が「水を制御するエンジン」と呼んだこのエンジンは、蒸気機関の歴史において発明者が「発明を実際に応用した」最初の例である。

しかし、独立したボイラーの発明は、重要であるにもかかわらず、ポルタによって先取りされていたことは明らかである。[24]多くの英国権威者が主張する蒸気機関の発明者としての栄誉を侯爵に与える資格は、サマセット侯爵にはない。サマセット侯爵は、単に蒸気 機関の発明に携わった人々の一人でしかなかった。

ウースターの時代の後、私たちは応用時代と呼ぶにふさわしい歴史の段階に入ります。このときから蒸気は社会経済においてますます重要な役割を果たし続け、急速に成長するにつれて人類の福祉に対する影響も増大しました。

当時、蒸気の計り知れない膨張力に関する知識、そしてそれが人類の制御に服従し、あらゆる産業分野で計り知れない力を発揮するであろうという信念は、明らかに特定の国に限られていたわけではありませんでした。イタリアから北ドイツ、フランスからイギリスまで、時間で測った距離は、この驚異的な天才のおかげで数週間を数時間に短縮できた現在よりもはるかに遠かったのです。しかし、それでもなお、非常に完璧な通信システムが存在し、あらゆる拠点の知識は即座に他の拠点へと伝播しました。こうして、当時、蒸気機関に関する思索的な研究はヨーロッパのどの地域にも限定されず、発明家や実験家たちが、この将来有望な計画の開発に奔走していたのです。

ジャン・オートフイユは、フランス人パン職人の息子で、オルレアンに生まれ、ド・スールディの勧めでブイヨン公爵夫人の養子となった。彼は与えられた大きな機会を活かして教会に入り、当時最も博識で偉大な機械工学者の一人となった。彼は当時の発明家たちが考案した数々の設計図を非常に興味深く研究し、自らも多くの斬新なアイデアを生み出した。

1678年、彼はエンジンにアルコールを使用することを提案した。「液体が蒸発して凝縮し、無駄にならないようにする」[16] —最初の[25] おそらく表面凝縮と作動流体の完全な保持のための計画が記録されていた。彼は火薬エンジンを提案したが、[17] 彼は3つの種類を説明した。

これらの機関の一つでは、爆発によって発生したガスで大気を置換し、その真空を利用して空気の圧力で水を汲み上げました。二つ目の機械では、火薬の燃焼によって発生したガスの圧力が水に直接作用し、水を押し上げました。三つ目の設計では、蒸気の圧力でピストンを駆動し、この機関は様々な用途に動力を供給することができると説明されています。しかし、彼がこれらの機械を製作したという証拠はありません。ここでは、単に機械の全ての要素が広く知られるようになり、独創的な機械工が既知の装置を組み合わせることで、当時蒸気機関を開発できたことを示すために言及しています。蒸気機関の初期の登場は明らかに予見されていたはずです。

オートフイユは、手近な証拠から判断するならば、熱機関にピストンを用いることを初めて提案した人物であり、彼の火薬エンジンは、現代の機械工学者によって熱機関と呼ばれる最初の機械であったと思われる。ヘロやウスター侯爵の発明を含む、それ以前の「機械」や「エンジン」は、技術者が用いる用語である「マシン」や「エンジン」ではなく、物理学者や化学者が用いる用語である「装置」と呼ばれる方が適切であった。

ホイゲンスのエンジン
図10. —
ホイゲンスの
エンジン、
1680年。

1680年に科学アカデミーに提出された回想録の中で、ホイヘンスは、火薬の膨張力が便利で持ち運び可能な機械的動力として利用できると述べ、それを応用できる機械を設計したと述べています。

このホイゲンスの機械は非常に興味深いものですが、[26]これは単に最初のガスエンジンであり、オットーとランゲンの非常に成功した現代の爆発性ガスエンジンのプロトタイプであったからというだけでなく、主にシリンダーとピストンで構成される最初のエンジンであったからです。スケッチはその形を示しています。シリンダーA、ピストン B、チェックバルブを備えた2つのリリーフパイプCC、および重りを持ち上げる滑車システムFで構成されていました。 Hでの火薬の爆発により、シリンダーから空気が排出されます。燃焼生成物が冷えると、大気圧とその下の空気の圧力が釣り合わなくなり、ピストンが押し下げられて重りが持ち上がります。この発明は実際に機能し、おそらくは有用な機械にすることが可能でしたが、計画は実現されませんでした。

この頃、イギリスは科学の実用化と有用芸術の発展において大陸の隣国に対しある程度の優位性を獲得し、その優位性はその後も失われることなく続いています。応用科学と有用芸術はチャールズ2世の治世中に突如として大きく発展しましたが、これはおそらく、この君主が建築学と科学の多くの分野に関心を寄せたことに大きく起因するでしょう。彼は数学、力学、化学、博物学を非常に好み、実験室を建設し、自らの興味を満たす実験や研究を行うために学者を雇ったと言われています。彼は特に造船と航海に最も密接に関連する芸術と科学の研究と調査を好み、最良の船舶形状の決定と最良の船材の発見に多大な注意を払いました。彼の弟であるヨーク公もまたこの研究を好み、彼の研究の一部に同行しました。

[27]今日、君主が人々の嗜好や習慣を形成し、学習や労働の方向性を決定する上で大きな影響力を持っているが、その影響力は初期の時代の方がはるかに強力であった。そして、その時代以降の英国の急速な進歩は、主にチャールズ2世のよく知られた習慣の結果であり、機械工学に対する並外れた生来の才能を持っていた国民が、国王の例に倣って、応用科学のあらゆる分野で早期に進歩を遂げる道を歩み始めたことは容易に想像できる。

国王の研究所の監督官、ロバート・モレー卿の下、主任機械工の地位は、貴族のサミュエル・モーランド卿に与えられました。彼は機械工学の実践的知識と創意工夫、そして発明の豊かさにおいて、明らかにウスターに匹敵するほどでした。バークシャーの牧師の息子であった彼は、ケンブリッジ大学で教育を受け、そこで数学を熱心に学び、その後まもなく公職に就きました。クロムウェルの下で議会に仕え、その後ジュネーヴに赴任しました。彼は文学的な感性の持ち主で、ピエモンテ教会の歴史を著し、プロテスタント党内で高い評価を得ました。その後、チャールズ2世が即位すると、暗殺計画を暴露して国王の感謝を得て、国王に仕えるよう促されました。

1660年に准男爵に任命され、すぐに実験を開始した。一部は自費、一部は王室の財政負担で、通常は全く利益の出ない実験だった。彼は様々な手動消防車を製作し、特許を取得したが、国王への奉仕と同じくらいわずかな利益しか得られなかった。また、拡声器、計算機、そしてキャプスタンを発明した。ヴォクソールの彼の邸宅は、彼自身の創意工夫によって生み出された奇妙な装置で溢れていた。

[28]彼は揚水装置に多大な関心を寄せました。彼の装置は、現在ではお馴染みの圧送ポンプを改良したものが多かったようです。それらは大きな注目を集め、国王夫妻や宮廷の前で展示されました。彼はシャルル1世のために建設された水道事業に関する業務でフランスに派遣され、パリ滞在中にルイ14世を満足させるポンプと揚水装置を製作しました。彼の著書には、[18] 1683年にパリで出版され、国王に献上された。また、それ以前の原稿は、[19]大英博物館に今も収蔵されているモーランドの蒸気の力に関する記述は、彼の著作の中で次のように述べている。「火で水を蒸発させると、蒸気は水が占める空間よりも（約2000倍）大きな空間を必要とする。蒸気は閉じ込められるどころか、大砲を爆発させるだろう。しかし、静力学の法則に従って制御され、科学的に重量とバランスの尺度にまで還元されると、蒸気は（優れた馬のように）穏やかに負荷を担う。したがって、人類にとって、特に水を汲み上げる際に、次の表に示すように、非常に有用となる可能性がある。この表は、シリンダーに半分水を満たし、1時間に1800回、6インチ（約15cm）の水を汲み上げることができるポンド数と、シリンダーの直径と深さを示している。」

次に彼は次の表を示しており、これを現代の表と比較すると、モーランドが飽和蒸気の体積と圧力についてかなり正確な知識を獲得していたことが証明される。

[29]シリンダー。 ポンド。
直径（フィート）。 深さ（フィート）。 上げられる重量。
1 2 15
2 4 120
3 6 405
4 8 960
5 10 1,876
6 10 3,240
直径6フィート、深さ12フィートのシリンダーの数。
​​​​​

1 12 3,240
2 12 6,480
3 12 9,720
4 12 12,960
5 12 16,200
6 12 19,440
7 12 22,680
8 12 25,920
9 12 29,190
10 12 32,400
20 12 64,800
30 12 97,200
40 12 129,600
50 12 16万2000
60 12 194,400
70 12 226,800
80 12 259,200
90 12 291,600

モーランドの著書に示されている、水から蒸気への変換における体積増加率は、初期の他の実験者たちの記述と比較すると、驚くほど正確であるように思われる。デザグリエは体積比を14,000と示し、これは長年にわたり正しいと認められていたが、ワットの実験では、ロビンソン博士が体積比を1,800から1,900と引用している。モーランドはまた、自身のエンジンの「性能」についても、今日の技術者が述べるのと同じ方法で述べている。

モーランドは、間違いなく彼の著名な同時代人であるウスター卿の業績を知っていたに違いなく、彼の装置はおそらく [30]ウースターのエンジンの改良、あるいは改良とも言えるもの。彼の邸宅はヴォクソールにあり、国王のために設立された施設もその近隣にあった。モーランドは、発明者自身よりも、前任者の装置の導入においてより大きな成功を収めたと言えるかもしれない。

ハットン博士はこの本を蒸気機関に関する最古の記録とみなし、発明の年を1682年と認め、「この計画は1699年まで両国で知られていなかったようだ。おそらくモーランドの発明について自身の知識以上に多くのことを知っていたサヴァリーが特許を取得した」などと付け加えている。しかしながら、モーランドの業績の範囲とその真の価値については、ウースターの業績ほど完全かつ正確な知識はほとんどない。モーランドは1696年、ロンドン近郊のハマースミスで亡くなり、遺体はフラム教会に埋葬されている。

この頃から、多くの機械工学者たちがこの問題、すなわち蒸気を利用して水を汲み上げるという課題に真剣に取り組み始めました。これまで、蒸気機関の原理を個別に、あるいは時にはある程度は総合的に具現化した独創的な玩具が数多く提案され、時には実際に製作されることもありましたが、世界がこの分野の発明家の努力から恩恵を受けられるようになったのは、ようやくのことでした。

しかし、17世紀末になると、イギリスの鉱夫たちは、坑道のかなり深いところまで掘った際に大量の水に遭遇し、坑道から水を排出するのが非常に困難になり始めていました。そして、当時入手可能なものよりも強力な補助装置を見つけることが、彼らにとって極めて重要な課題となっていました。そのため、彼らは必要に迫られて、そのような発明が提供されるのを待ち望み、もしそれが実現すれば、すぐに利用できるように準備を整えていたのです。

パパンの実験と、サヴェリーによる既知の原理の実用化により、必要な装置が彼らの手に渡りました。

セイベリー
トーマス・セイヴァリー。

[31]トーマス・セイヴァリーは、イングランドのデヴォンシャーの名家出身で、1650年頃シルストンに生まれました。彼は高い教育を受け、軍事技術者となりました。機械工学、数学、自然哲学に深い関心を示し、実験、様々な装置の考案、そして発明に多くの時間を費やしました。彼が製作した時計は今も一族に残っており、独創的な機構を持つ傑作と評され、その職人技は卓越しているとされています。

彼はキャプスタンで駆動する外輪の配置を発明し、特許を取得した。[20] 穏やかな天候で船舶を推進するために、英国海軍本部と海軍委員会による採用を確保するために時間を費やした。[32] しかし、何の成果も得られなかった。主な反対者は海軍検査官で、セイベリーを解任した。彼は、当時ほど公務員に見られることはなくなったものの、いまだに完全には消えていない精神をよく表している発言をした。「我々とは何の関係もない寄生虫が、我々のために何かを企んだり、でっち上げたりするふりをして、一体何の役に立たないというのか？」[21] その後、セイヴァリーは小型船に装置を搭載し、テムズ川でその動作を実演した。しかし、この発明は海軍に導入されることはなかった。

セイヴァリーが蒸気機関を発明したのはこの後のことである。彼がウースターやそれ以前の発明者たちの研究を知っていたかどうかは不明である。デサグリエ[22] は、彼がウースターの著書を読み、その後、侯爵が自身の発明を先取りしていたという証拠をすべて消し去ろうと、その世紀の本を見つけられる限り買い集めて燃やしたと述べています。この話は信憑性に欠けます。しかしながら、2つのエンジンの図面を比較すると、驚くほどの類似性が見られます。侯爵のエンジンの図面が正しいと仮定すると、ウースターの「半万能」「水力制御」エンジンの最終的な導入はセイヴァリーの功績とされるべきです。

したがって、実際の建設における最も重要な進歩は、トーマス・セイヴァリーによってもたらされた。イギリスの鉱山、特にコーンウォールの深い坑道を水から守る必要性から生じる、絶え間なく続く莫大な費用と技術的困難、そして効果的で経済的な揚水機械を提供するためのこれまでのあらゆる試みが失敗に終わったことにセイヴァリーは気づき、1698年7月25日、この工事で実際に使用された最初のエンジンの設計特許を取得した。実用モデルは王立水資源協会に提出された。[33]1699年にロンドンで開発され、実験は成功を収めました。セイヴァリーはエンジンの設計と完成にかなりの時間を費やし、多額の資金を投じたと述べています。

セイヴァリーのモデル
図11. —セイヴァリーのモデル、1698年。

ついにその動作に満足のいく結果が得られると、彼は1698年、ハンプトン・コートで当時「消防車」と呼ばれていた模型をウィリアム3世とその宮廷に披露し、速やかに特許を取得しました。特許の題名は、「トーマス・セイヴァリー卿に、彼が発明した新発明品の独占使用権を付与する。火力によって水を汲み上げ、あらゆる種類の製粉所に動力を与える装置。鉱山の排水、都市への給水、そして水や安定した風がないあらゆる製粉所の稼働に大いに役立つであろう。使用期間は14年間。通常の諸条件付き。」です。

セイバリーは、当時の発明家が通常採用していた方法とは著しく対照的な方法で、自らの発明の宣伝活動に着手した。体系的かつ効果的な宣伝活動を開始し、自らの計画を単に周知させるだけでなく、細部に至るまで広く理解してもらう機会を逃さなかった。王立協会は当時、組織として完全に整っており、ある会合にセイバリーは自ら製作した「消防車」の模型を持参し、その動作を説明する許可を得た。議事録にはこう記されている。「セイバリー氏は、火の力で水を汲み上げる消防車を披露して協会を楽しませた。実験は期待通り成功し、承認されたことに感謝された。」彼は協会に機械の図面と仕様書を提出し、「王立協会の業績」を公表した。[23]には銅版画と彼の模型の説明が含まれている。それは炉AがボイラーBを加熱し、それが[34] 2本の銅管CCと2つの銅製受水器DD が設置されている。これらの受水器の底部からは上向きに分岐したFF管が伸びており、これらが合流して上昇本管、すなわち「強制導管」Gを形成している。各受水器の上部からは下向きに分岐したパイプが伸びており、これらが合流して吸引管を形成し、水が汲み上げられる井戸または貯水池の底まで引き込まれている。最大許容揚程は24フィートとされている。

エンジンは次のように動作します。蒸気がボイラーBで上昇し、コックCが開かれて、レシーバーDが蒸気で満たされます。コック Cを閉じると、蒸気がレシーバー内で凝縮して真空が生成され、大気圧によって水が供給パイプを通って井戸からレシーバーに押し上げられます。コックCを再び開くと、 Eの吸引パイプのチェック バルブが閉じ、蒸気が水を強制パイプGから押し出します。そのパイプの手前に開いているクラック バルブ Eにより、液体がパイプの上部から排出されます。バルブCが再び閉じられ、蒸気が再び凝縮して、エンジンは前と同じように動作します。ウースター侯爵の機械のように、2 つの受容器のうちの 1 つが排出している間に、もう一方は充填しており、こうして蒸気はボイラーからかなり規則的に引き出され、水の排出も同様に均一に行われ、受容器とパイプの 2 つのシステムは 1 つのボイラーによって交互に稼働します。

セイヴァリーのエンジン
図12. —セイヴァリーのエンジン、1698年。

さらに単純な別の小さな機械では、[24]彼は[35] ケンジントンに建てられた最初のエンジン (図 12 ) では、同じ基本設計が採用され、長さ 16 フィート、直径 3 インチの吸引パイプA 、13 ガロンを収容できる単一のレシーバーB、約 40 ガロンの容量のボイラーC、高さ 42 フィートの強制パイプD、接続パイプとコックEFGが組み合わされていました。操作方法は、表面凝結 が採用され、図に示すように、コックFがレシーバーの上に上昇本管から水を浴びせるように配置されていることを除いて、すでに説明したとおりでした。最初のエンジンについて、スウィッツァーは次のように述べています。「彼が初めて演奏したのは、ランベスの陶工の家で、小さなエンジンだったが、水が屋根を突き破って瓦をはがし、すべての観客を驚かせたと、彼自身が言うのを聞いたことがあります。」

ケンジントン・エンジンは50ポンドで、毎時3,000ガロンの石炭を汲み上げ、1分間に4回受器を満たし、1日に1ブッシェルの石炭を必要としました。スウィッツァーは次のように述べています。「このエンジンは、石炭工場用に作られた他の多くのエンジンと比較すると小型であることに留意する必要があります。しかし、これは普通の家庭やその他の用途には十分です。」[36] 「中規模の庭園の散水に必要な用途はすべてこれです」と彼は操作者に警告しています。「十分な水を汲み上げ、エンジンの運転をやめるつもりになったら、ボイラーの下の火をすべて消し、コック（漏斗につながっている）を開いて蒸気を放出します。そうしないと、蒸気が閉じ込められたままになると、エンジンが破裂する可能性があります。」

セイヴァリーは、発明をより広く知らしめ、コーンウォールの鉱山地帯に揚水機として導入したいと願い、一般向けにパンフレットを執筆しました。そこには、後のより効果的な形式のエンジンに関する最初の記述が含まれています。彼はこのパンフレットに「鉱夫の友：火力で揚水するエンジンの説明、鉱山への設置方法、適用可能な様々な用途の説明、そして異議への回答」という題名を付けました。このパンフレットは1702年にロンドンでS・クラウチのために印刷され、鉱山の所有者や管理者に配布されました。当時、彼らは深部での水の流れがあまりにも激しく、場合によってはそれ以上の進歩を阻んでいました。多くの場合、排水費用は十分な利益を生みませんでした。ある鉱山では、当時一般的だった馬車とバケツを使った揚水作業に500頭の馬が使われていました。

国王と王立協会の承認、そしてイギリスの鉱山冒険家たちの支持は、彼らに宛てたパンフレットの著者によって認められた。

このエンジンの彫刻は、説明とともに、ハリスの『Lexicon Technicum』（1704 年）、スウィッツァーの『Hydrostatics』（1729 年）、およびデサグリエの『Experimental Philosophy』（1744 年）に再現されました。

以下に続くスケッチは、同じ機械をより簡潔に彫刻したものです。セイヴァリーのエンジンは、1702年にセイヴァリー自身が『鉱夫の友』の中で記述した図13に示されています。

セイヴァリーのエンジン
図13. —セイヴァリーのエンジン、 1702年。

[37]Lは蒸気を発生させるボイラーであり、パイプOOを通って交互に容器PPに送り込まれます。

まず左側の容器に水が流入すると仮定します。バルブMが閉じられ、Rが開かれると、 Pに含まれる水はパイプSを通って所定の高さまで押し出され、そこから排出されます。

次にバルブRが閉じられ、パイプOのバルブも閉じられます。次にバルブMが開かれ、コックYによって凝縮水がPの外側に向けられ、貯水槽Xから水が導かれます。P に含まれる蒸気が凝縮して真空状態になると、大気圧によって新鮮な水がパイプTを上方に押し上げられます。

その間に、ボイラーからの蒸気は右側の容器Pに送り込まれ、最初にコックWが閉じられ、Rが開かれました。

[38]充填された水は下側のパイプとコックRを通って排出され、前と同じようにパイプSを上って行きます。その間にもう一方の容器は、その順番に備えて水を補充します。

したがって、必要な限り、2 つの容器は交互に充電および放電されます。

セイヴァリーがボイラーに水を供給する方法は、単純かつ独創的だった。

小型ボイラーDには、スタンドパイプSなど、任意の水源から水が満たされます。その下で火が焚かれ、D内の蒸気圧が主ボイラーL内の蒸気圧よりも高くなると、両者の下端が連通し、水は加圧された状態で小型ボイラーから大型ボイラーへと流れ、作業を妨げることなく「給水」されます。GとNはゲージコック で、ボイラー内の水位を測定します。これらはセイヴァリーによって初めて採用されました。

したがって、ここには真に実用的かつ商業的に価値のある最初の蒸気機関があります。トーマス・セイヴァリは、蒸気を媒体として作用する熱エネルギーを広く利用できるようにした機械を初めて導入したという功績を認められています。

セイヴァリーはウスター侯爵と同様に、貯水槽とは別のボイラーを使用していたことがわかります。

彼は侯爵の「水制御機関」に表面凝結システムを追加し、これにより、容器に水を補充する必要が生じた際に水を補充できるようになりました。また、二次ボイラーも追加し、稼働中のボイラーに作業を中断することなく水を供給できるようにしました。

こうして、機械は自身の劣化によってのみ制限される一定期間、中断することなく動作することが可能となった。

サヴェリーはボイラーに安全弁を取り付けなかったが、パパンは以前にそれを取り付けていた。また、深い鉱山では、粗雑に作られたボイラーが安全に耐えられる以上の高圧を使用せざるを得なかった。

サヴェリーのエンジンは多くの鉱山で使用され、[39] 町への給水にも使用されました。一部の大地所、カントリーハウス、その他の個人施設も同様の目的で使用していました。しかし、デザグリエによれば、鉱山ではボイラーや受水器の爆発による危険を懸念したため、広くは使用されませんでした。デザグリエは後にこう記しています。「サヴェリーはこの機械を完成させるために多くの実験を行い、紳士の座席用に十分な水を汲み上げる装置をいくつか製作しましたが、鉱山や給水都市のように水を非常に高く大量に汲み上げる必要のある用途には適していませんでした。なぜなら、その場合、蒸気を非常に高い強度まで沸騰させる必要があり、容器をすべて粉々にしてしまうほどだったからです。」 「ヨークの建物でセイバリー大尉が普通の空気の8倍から10倍の強さの蒸気を発生させたことを私は知っています。するとその熱は非常に高く、普通の軟ろうを溶かしてしまうほどでした。また、その強さは機械のいくつかの接合部を吹き飛ばすほどでした。そのため、彼は苦労してすべての接合部をスベルターまたは硬ろうで溶接する必要がありました。」

サヴェリー機関を様々な作業に適用する上では他にも困難はあったものの、これが最も深刻な問題であり、爆発が起こり、死に至るケースもあった。先ほど引用した筆者は『実験哲学』の中で、機関の性質を知らないある男が、まさにこの危険を避けるためにデサギュリエが安全弁を設けた機械を操作しようとした際、「作業を迅速に進めるために蒸気を集めるため、重りを鋼鉄置き場の奥に吊るした。そして、非常に重い配管用アイロンも鋼鉄置き場の端に吊るした。その結果は致命的なものとなった。しばらくして、蒸気は安全弁ではこの異常な重量を積んだ鋼鉄置き場を持ち上げることができず、大爆発を起こしてボイラーを破裂させ、哀れな男を死に至らしめた」と記している。これはおそらく蒸気ボイラーの爆発に関する最も古い記録であろう。

[40]セイベリーは、このエンジンを製粉所の駆動に利用することを提案したが、実際にそのように利用したという証拠はない。しかし、後に他の人々によってこのエンジンが実際に利用された。このエンジンは地上の排水には適していなかった。大量の水を小さな高さから汲み上げるには、大容量の受水器が必要となり、あるいは毎回複数のエンジンを使用する必要があったからである。また、このような場合、受水器に水を満たすには、作業のたびに蒸気によって冷たく湿った金属表面の広い範囲を加熱する必要があり、その結果、作業の燃料消費量は比較的少なかった。鉱山で使用される場合、エンジンは必然的に最低水位から30フィート以内に設置されるため、万が一水位がそれ以上上昇すると、水没の危険にさらされていた。多くの場合、これはエンジンの損失につながり、別のエンジンを調達して水を汲み出さない限り、鉱山は「水没」したままであった。鉱山が深い場所では、水は蒸気圧によって機関室からリフトの頂上まで押し上げられました。そのため、多くの場合、数気圧の圧力をかける必要がありました。当時、許容される最高圧力は3気圧、つまり約45ポンド/平方インチと考えられていました。この問題は、60フィートまたは80フィートごとに独立したエンジンを設置し、一方から他方へ水を汲み上げることで解決されました。セット内のエンジンのいずれかが故障した場合、そのエンジンが修理されるまで汲み上げは中断されました。セイヴァリーの最大のボイラーはそれほど大きくなく、最大直径も2.5フィートを超えませんでした。そのため、通常、一つの鉱山につき、各階層に複数のエンジンを設置する必要がありました。初期費用と修理費用は極めて深刻な問題でした。そのため、実質的または見かけ上の費用と危険性は、多くの人々がボイラーの使用を思いとどまらせるのに十分なものであり、馬力で水を汲み上げるという昔ながらの方法が採用されました。

[41]これらのエンジンの燃料消費量は非常に多かった。使用されていたボイラーは当時としては極めて単純な構造で、加熱面積が小さすぎたため、燃焼ガスからボイラー内の水への熱伝達を完全に確保することができず、蒸気生成は経済的ではなかった。こうした非経済的なボイラーにおける蒸気生成の無駄は、金属製の受器から水を排出する際に、膨張せずに蒸気を使用することで、さらに深刻な無駄を生じさせた。受器の冷側と湿側は、最も熱を吸収しやすいためである。しかし、大量の液体は蒸気によって加熱されず、下から上昇した温度のまま排出された。

セイヴァリーは『鉱夫の友』の中で、この機械の仕組みを風変わりな描写で、しかも非常に正確に記述しており、これ以上の描写はほぼ不可能である。「蒸気は受容器内の水面に作用する。水面は蒸気によって加熱されるだけで凝縮はしないが、蒸気は空気のような弾性で重力、つまり圧力を受け、さらに弾力性、つまりバネ性を増し、ついには強制管内の水柱の重量に釣り合う、あるいはむしろそれを上回るまでになる。そうなると、蒸気は必然的に水柱を上昇させる。蒸気はその後、勢いを取り戻すのにしばらく時間がかかるが、最終的には水柱の頂部から水を排出する。受容器の外側から、水がどのように排出されるかは、まるで透明であるかのように見える。蒸気が容器内に閉じ込められている間は、外側は乾燥しており、手で触れるだけでもほとんど耐えられないほど熱いからだ。しかし、水が容器内に閉じ込められている間は、外側は冷たく湿っている。水が少しでも落ちた部分は、この冷たい…そして、蒸気が下降して水に取って代わるのと同じ速さで、湿気は消え去ります。」

1716年にサヴェリーが亡くなった後、いくつかの改良が加えられたこれらの機関車がいくつか製作された。デサグリエ博士は1718年にサヴェリーの機関車を製作し、グラヴェサンデ博士と共同で発見したいくつかの欠陥を回避した。[42] 2年前に指摘された。彼らは当時、既に述べたように、セイヴァリ自身が用いていた単一の受容器の配置を採用することを提案し、その目的のために製作した模型を用いた実験で、1つの受容器からは3回排出できるのに対し、同じボイラーで2つの受容器からはそれぞれ1回ずつ排出できることを発見した。彼らの配置では、受容器に水が満たされている間、蒸気はボイラー内に閉じこめられ、高圧が蓄積される。この高圧は2番目の受容器に流れ込むのではなく、ボイラー内部に蓄積され、圧力は比較的低く保たれた。

パピンの双方向コック
図14. —パパンの二方コック。

1718年に製作されたエンジンでは、デサグリエは球形ボイラーを使用し、パパンが既に採用していたレバー式安全弁を取り付けた。また、ボイラーの5分の1の容量という比較的小型の細長い円筒形の受水器を採用し、凝縮用の水を容器に導くパイプを取り付け、「ローズ」または「散水板」によって水を分配した。これは、ジェット凝縮器を備えた現代のエンジンで今でも頻繁に使用されているものである。表面凝縮の代わりにジェット凝縮を使用することは非常に大きな利点があり、真空の形成が迅速になり、受水器が急速に満たされる。「二方コック」は蒸気を受水器に送り込み、反対方向に回すと冷たい凝縮水が流れ込んだ。水を微小な流れまたは滴状に分散させることは、優れた性能を確保するだけでなく、非常に重要な点であった。[43] 凝縮の速さは速くなりますが、設計者は比較的小型のレシーバーまたはコンデンサーを使用できます。

デザグリエのエンジン
図15. — 1718年にデサグリエが製造したエンジン。

このエンジンは図15に示されており、これはデザグリエの「実験哲学」からコピーされたものです。

受液器Aは蒸気管CによってボイラーBに接続され、二方コックDで終わっています。「強制管」Eの根元には逆止弁Fがあり、吸込管の先端には同様の逆止 弁Gがあります。Hはストレーナで、水流によってパイプに運ばれる切粉などの侵入を防ぎます。バルブ上部のキャップは、ブライドルまたはスターラップとネジIで固定されており、簡単に取り外すことでバルブを清掃したり交換したりできます。Kは二方コックのハンドルです。Mは注入コックで、エンジンの運転中は開いたままです。Lは煙突の煙道です。NとOは、ボイラー内の適切な深さにつながるパイプに取り付けられたゲージコックで、水位はそれらの下端の高さの間のどこかにあります。Pはレバー式安全弁で、最初に[44] パパンの「消化槽」。Rは水がポンプで送り込まれる貯水槽。Tは煙道で、炉Vからボイラーの周りを螺旋状に煙突まで伸びている。Yはパイプに取り付けられたコックで、このコックを通じて貯水槽から上昇管に水が注入され、パイプが空のときに注入水が必要になることがある。

この機関は7台製造され、最初のものはロシア皇帝のために作られた。ボイラーの容量は「5～6ホッグヘッド」で、「1ホッグヘッド」を収容する受器は1分間に4回、水を満たし、排出した。水は「吸引」によって29フィート（約8.7メートル）まで汲み上げられ、蒸気圧によって11フィート（約3.4メートル）まで押し上げられた。

ほぼ同時期に作られた別のエンジンは、水を「吸引」で29フィート（約8.7メートル）まで汲み上げ、さらに24フィート（約7.3メートル）まで押し上げるもので、毎分6ストローク、水を6フィート（約1.8メートル）または8フィート（約2.4メートル）まで押し上げる場合は毎分8ストロークまたは9ストロークでした。25年後、ある作業員がこのエンジンの安全弁に重りを取り付け、さらに「非常に重い配管工の鉄棒」を追加することで過負荷をかけました。ボイラーが爆発し、作業員が死亡しました。

デサグリエによれば、1728年か1729年、1時間当たり10トンを38フィート持ち上げることができたこれらのエンジンの1つは、配管を除いて80ポンドの費用がかかったという。

ブレイクリーは1766年、改良型サベリー・エンジンの特許を取得した。このエンジンでは、蒸気が水と直接接触することで凝縮し、深刻な損失が生じるのを防ぐため、油のクッションを挟み込んだ。このクッションは水面に浮かび、蒸気がその下の水面と接触するのを防いだ。彼はまた、同じ目的で空気も利用し、時には一方が他方を支える二重の受容器を用いた。しかし、これらの設計は満足のいくものではなかった。

イギリスのマンチェスターのリグリーは、その後すぐにセイヴァリーエンジンを建設し、それを工場の駆動に応用しました。貯水池に水を汲み上げ、そこから水を汲み上げた井戸や池に戻し、下降時に水車を回しました。

[45]このような装置は、ロンドンのセント・パンクラス駅にあるキアーズ氏の工場で長年稼働していました。ニコルソンの『哲学ジャーナル』第1巻419ページに詳細と図解が掲載されています。この装置は、長さ7フィート、幅5フィート、深さ5フィートの「ワゴンボイラー」を備え、直径18フィートの車輪が旋盤やその他の工場の機械を駆動していました。このエンジンには、ブレイクリーの空気注入方式が採用されていました。注入弁はクラック式で、真空状態になると自動的に閉じます。

このエンジンは良質の石炭を 6 ～ 7 ブッシェル消費し、1 分間に 10 ストロークで 70 立方フィートの水を 14 フィート上昇させ、ほぼ 3 馬力を発揮しました。

セイヴァリの死後何年も経った1774年、スミートンはこの種のエンジンの最初の実用試験を行った。直径16インチ、高さ22フィートの円筒形の受水器を持ち、井戸の水面から14フィート上に水を排出し、12ストロークで毎分100立方フィートを汲み上げるエンジンは、2.2/3馬力を発揮し、4時間で3ハンドレッドウェイトの石炭を消費することを発見した。したがって、このエンジンの実用出力は、84ポンドの石炭1ブッシェルあたり1フィートで5,250,000ポンド、つまり燃料1ポンドあたり62,500フィートポンドの仕事量に相当した。エンジンがわずかに大きい場合、実用出力は約5%増加した。

ルイ14世が、アンリ4世がフランスのプロテスタントへの保護を保証したナントの勅令を廃止すると、たちまち恐ろしい迫害が始まり、王国の有力者たちが追放された。その中にはドニ・パパンもいた。

大気圧が沸点に与える影響が観察され始めたのはこの頃で、フック博士は大気圧下では沸点は一定温度であることを発見し、また、蒸気を閉じ込めると温度と圧力が上昇することがパパンの「蒸解釜」で示されました。

デニス・パパン
デニス・パパン。

[46]ドニス・パパンはプロテスタント教会に属する家庭に生まれたが、ブロワのイエズス会学校で教育を受け、そこで数学の知識を身につけた。医学教育はパリで受けたが、学位はオルレアンで取得したと考えられている。1672年、医師として開業する目的でパリに定住し、余暇のすべてを物理学の研究に費やしたとみられる。

その頃、時計と火薬機関の発明者である著名な哲学者ユイゲンスは、当時国王の最も信頼できる顧問となっていた麻布職人の弟子コルベールの勧めでパリに居を構え、その頃に設立された科学アカデミーの初期の会員の一人となった。パパンはユイゲンスの助手となり、[47] 同じくブロワ出身のコルベール夫人の紹介で、ゲーリケの機械工学の実験を手伝った。ブロワでゲーリケはゲーリケの機器を改良したいくつかの装置を考案し、その解説書を出版した。[25] この小冊子はアカデミーに贈呈され、大変好評を博しました。パパンはパリの当時の科学者の間で広く知られるようになり、あらゆる場所で歓迎されました。その後まもなく、1675年にジュルナル・デ・サヴァント誌によると、彼はパリを離れ、イギリスに居を構えました。そこで彼はすぐに、創設者ロバート・ボイルや王立協会の会員たちと知り合いました。ボイルは、パパンがイギリスへ渡ったのは、自分の好きな研究を満足に追求できる場所を見つけるためだったと述べています。

ボイル自身は既に長年空気力学の研究に携わっており、特にゲーリケが独創的に取り組んだ研究に強い関心を抱いていました。彼は若きパパンを自身の研究室に迎え入れ、二人の哲学者は共にこれらの魅力的な問題に取り組みました。パパンが二重空気ポンプと空気銃を発明したのは、ボイルとの共同研究の中でのことでした。

パパンとその研究は今や広く知られるようになり、科学の分野で高い地位を獲得したため、王立科学アカデミーの会員に推薦され、1680 年 12 月 16 日に選出された。彼はたちまち、当時の最も才能があり、最も優れた偉人の一人となった。

消化槽
図 16. —パパンの消化器、1680 年。

彼はおそらくイギリス滞在中に「ダイジェスター」を発明し、その発明は「新型ダイジェスター」というタイトルの英語のパンフレットに初めて記載されました。その後、パリで出版されました。[26] これは容器B（図16）で、ネジDと蓋Cでしっかりと閉じることができ、[48] 蒸気ボイラーは、炉 Aで加熱された水で食品を調理することができ、その温度は蒸気の安全圧力によって制御される。圧力は安全弁レバーGに取り付けられた重りWによって決定され、制限された。蒸気ボイラーに不可欠なこの付属装置は、以前は他の目的で使用されていた可能性が高いが、パパンが初めてこれを蒸気圧力の制御に利用したとされている。

パパンはイギリスからイタリアへ渡り、イタリア科学アカデミーの会員となり、公式の役職に就きました。ヴェネツィアに2年間滞在した後、イギリスに戻りました。1687年、彼はここで、後に芸術の分野で大きな価値を持つことになる発明の一つを発表しました。彼は、現在よく知られている「空気圧」方式によって、ある地点から別の地点へ長距離にわたって電力を伝送することを提案しました。電力が供給可能な地点では、[49] 彼は空気ポンプを使ってチャンバー内の空気を抜き、パイプをその使用予定地点まで導き、そこでピストンの後ろから空気を抜き取った。ピストンにかかる空気の圧力によって、ピストンが取り付けられたシリンダー内に空気が引き込まれ、ピストンの大きさと排気の程度に比例した重量が持ち上がった。パパンは実験で満足のいく成功を収めることはできなかったが、現代の空気圧動力伝達システムの萌芽を生み出した。このシステムを実現しようとした努力の結果に彼はひどく失望し、落胆して再び場所を変えたいと切望した。

1687年、彼は上ヘッセン方伯カールからマールブルクの数学教授職をオファーされ、その申し出を受け入れてドイツへ向かった。彼は長年ドイツに滞在し、新たな活動と関心をもって研究を続けた。彼の論文はライプツィヒの「アクタ・エルディトルム」誌とロンドンの「フィロソフィカル・トランザクションズ」誌に掲載された。マールブルク滞在中に、空気圧による動力伝達法に関する論文が出版された。[27]

1688 年の「アクタ・エルディトルム」で、彼は実行可能な計画を示しました。その計画では、一連のエンジンまたはポンプからの空気を、動力の適用点から遠く離れた、この場合は水車である原動機が設置されている場所に設置されたポンプによって排出しました。

マールブルク大学に着任後、パパンはホイゲンスの火薬エンジンの改良版を学部の同僚たちに披露した。彼はこの改良版で、ホイゲンスが最初の火薬エンジンで達成したよりも完全な真空を実現しようと試みた。しかし、これに失望した彼は、最終的に蒸気を用いて真空を排気するという手段を講じた。[50] 空気を凝縮させ、その凝縮によって彼が求めていた完全な真空を作り出すことを試みた。こうして彼は、凝縮によって真空を確保する最初のピストン式蒸気機関を発明した。これはライプツィヒの『アクタ』に記述されている。[28] 1690年6月、「Nova Methodus ad vires motrices validissimas leri pretio comparandeo」（「相当な規模の動力を安価に確保する新しい方法」）という題で発表した。彼はまず火薬エンジンについて説明し、続けて「これまですべての実験は失敗に終わった。そして、爆発した火薬の燃焼後、シリンダー内には常にその体積の約5分の1の空気が残る」と述べている。彼は別の方法で同じ目的に到達しようと試みたと述べている。そして、「水の自然な性質により、この液体の少量は、熱の作用により気化すると空気のような弾力性を獲得し、冷却すると弾性力を少しも保持せずに再び液体の状態に戻る」ため、彼は「適度な熱によって、多くの費用をかけずに」火薬の使用によって確保できるよりも完全な真空を生成できる機械を簡単に構築できると考えた。

パパンのエンジン
図17. —パパンのエンジン。

パパンの最初の機械（図17）は、すでにユイゲンスの発明として述べた火薬エンジンと非常によく似ていました。火薬の代わりに、少量の水をシリンダーAの底部に配置します。その下に「底部は非常に薄い金属でできている」火が焚かれ、発生した蒸気がすぐにピストンBを上方に持ち上げます。そこでラッチEがピストンロッドHのノッチと噛み合い、ピストンを所定の位置まで持ち上げます。[51] 火が消えると蒸気は凝縮し、ピストンの下は真空状態となり、ラッチEが解除されると、ピストンは上空の大気によって押し下げられ、ピストンロッドから滑車 TTを通るロープLに取り付けられた重りを持ち上げる。この機械のシリンダーは直径2.5インチで、1分間に60ポンドを持ち上げることができる。パピンの計算によると、シリンダーの直径が2フィート強、ストロークが4フィートの機械であれば、毎分4フィートで8,000ポンドを持ち上げることができる。つまり、約1馬力の出力が得られるということである。

発明者は、この新しい機械は、水中の機雷の除去、爆弾の投下、船の推進、船の側面に回転するパドル（外輪）を取り付け、その外輪を複数のエンジンで駆動して連続的な動きを確保する、ピストンロッドにパドルシャフトのラチェットホイールと噛み合うラックを取り付けてある、などに役立つと主張した。

「主な困難は、これらの大きな円筒を作ることです」と彼は予想される反論に答えて言う。

1695 年に発明を説明した再版で、パパンは「新しく発明された炉」について説明しています。これは一種の火室蒸気ボイラーで、完全に水に囲まれた火によって非常に速く蒸気が発生し、その蒸気によってエンジンを 1 分間に 4 ストロークの速度で駆動できるほどでした。

パパンはまた、このエンジンに特異な形状の炉の使用を提案した。これは、おそらく後世の発明家たちの考えに帰せられるであろういくつかの提案を体現しており、特筆に値する。この炉では、パパンは下降通風を備えた炉内の火格子上で燃料を燃焼させることを提案した。空気は火格子の上から入り、火の中を通り下降し、灰受けから側方の煙突へと流れる。火を起こすには、石炭を火格子の上に置き、木で覆い、火格子に点火すると、炎が下降する。[52] パパンの主張によれば、石炭に点火し、それに点火することで完全燃焼が起こり、煙の発生は完全に防がれたという。彼は『アクタ・エルディトルム』の中で、熱は強烈で燃料の節約は極めて大きく、唯一の難点は到達する高温に耐えられる耐火性材料を見つけることだったと述べている。

これは記録に残る最初の火室・煙道式ボイラーです。この実験がきっかけとなり、パパンは鉱石から金属を還元するために熱風を利用することを提案し、これは1世紀以上後にニールソンによって実践されました。

パパンは、水室を貫く煙道を持つ別のボイラーを製作しました。煙道の長さは24フィート、面積は約10インチ四方でした。これらのボイラーの最大圧力は明記されていませんが、パパンが蒸解釜で非常に高い圧力、おそらく1平方インチあたり1,200～1,500ポンド（約64～74kg/平方インチ）を使用していたことは知られています。

1705年、イギリスを訪れていたライプニッツはサヴェリーの機関を目にし、帰国後、その様子をパパンに伝え、そのスケッチを送った。パパンはその手紙を読み、スケッチをヘッセン方伯に提出した。するとカールは直ちにライプニッツに、独自の機械を完成させるよう、そして以前の機械が公開されて以来、彼が断続的に進めてきた研究を継続するよう強く勧めた。

1707年にカッセルで印刷された小冊子には、[29]パパンは新しい形式のエンジンを記述している。このエンジンでは、ピストンとシリンダーが密着し、間接作用で負荷を上げるという、改良型ホイゲンスエンジンの当初の設計を放棄し、改良型サヴェリーエンジンを考案した。彼はこれをパトロンに敬意を表して「選帝侯のエンジン」と名付けた。これは版画に描かれているエンジンであり、彼が水車を回すために使用することを提案したエンジンである。

パパンの水車付きエンジン
図18. —パパンのエンジンと水車、 1707年。

[53]このスケッチは、発明者がその回想録に記したものであり、図 18に示すように、蒸気ボイラーaから蒸気がコックcを経て作動シリンダーnnに導かれる。フローティングピストンhの下の水は、蒸気が突然凝結したり水と接触したりするのを防ぐクッションとしてのみ機能し、大きな空気室である容器rrに押し込まれる。この空気室は水の流出を比較的均一にする役割を果たし、排出はパイプqによって行われ、そこから水は目的の高さまで上昇する。nnで蒸気が凝結した後、漏斗kから新鮮な水が供給され、排出動作が繰り返される。

この機械は明らかに退化しており、パパンは、その後広く普及した典型的な形式の最初の蒸気機関を発明したという栄誉を得た後、既存の装置に対するその装置の優位性を明らかに無視し、別の発明家の劣った装置を完成させようとしたが失敗したことで、その名誉を失った。

その後、パパンは蒸気機関を船舶の推進に応用する試みを行いましたが、これについては蒸気航行の章で説明します。

再び失望したパパンは再びイギリスを訪れ、[54]王立協会の学者達 と再び親交を深めるためであったが、パパンがドイツに滞在していた間にボイルは亡くなっており、この不幸で意気消沈した発明家で哲学者は、彼の多くの装置や独創的な発明のどれもが実際に成功することはないまま、1810年に亡くなった。

[6] 大英博物館には、15世紀から16世紀にかけて書かれたヘーロの『空気力学』の写本が4点所蔵されています。これらの写本は綿密に調査され、J・G・グリーンウッド教授によって翻訳がまとめられ、「蒸気航行」に関する貴重な小論文の著者であるベネット・ウッドクロフト氏の意向により出版されました。これは、筆者の知る限り、ヘーロの著作のいかなる部分についても、現存する唯一の英訳です。

[7] スチュアートの「逸話」

[8] 「ベルク・ポスティリャ、サレプタ・フォン・ベルグヴェルクとメタレンの命令。」ニュルンベルク、1571年。

[9] 「蒸気機関の歴史」1825年。

[10] 「楽器と機械の劇場、ヤコビ・ベッソーニ、フラン・ベロアルドゥス、実演宣言」ルグドゥニ、1578年。

[11] 「カピターノ・アゴスティーノ・ラメリ、ポンテ・デッラ・プレフィアの多様で人工的な機械。」パリ、1588年。

[12] 「Pneumaticorum libritres」など、4to。ナポリ、1601年。「I Tre Libri de’ Spiritali」。ナポリ、1606年。

[13] 「ジョバンニ ブランカ、チッタディーノ ロマーノ、インジェニエーロ、ロレットの建築家。」ローマ、MDCXXIX。

[14] ライマー著「Fœdera」、サンダーソン、ユーバンク著「Hydraulics」、419ページ。

[15] 「蒸気機関の逸話」第1巻、61ページ。

[16] スチュアートの「逸話」

[17] 「Pendule Perpetuelle, avec la manière d’élever d’eau par le moyen de la poudre à canon」、パリ、1​​678年。

[18] 「メシュール・オ・ポイドとバランスを考慮した機械の昇格、マジェステ・トレティエンヌの準備、シュヴァリエ・モルランドのジャンティオム・オルディネール・デ・ラ・シャンブル・プリヴェ・エ・メニストル・デ・メカニクス・デュ・ロワ・ド・ラ・グランド・ブルターニュ、 1683年。」

[19] 「Les Principes de la Nouvelle Force de Feu, inventée par le Chevalier Morland, l’an 1682, et présentée a Sa Majesté Tres Chrétienne, 1683.」

[20] ハリス「Lexicon Technicum」、ロンドン、1710年。

[21] 「航海の改良、または、凪の中であらゆる速度の船を、オールよりも楽に、素早く、安定した動きで漕ぐ技術」など。トーマス・セイヴァリ著。ロンドン、1698年。

[22] 『実験哲学』第2巻、465ページ。

[23] 「哲学論文集、第252号」ウェルドの「王立協会」第1巻、357ページ。ロウソープの「要約」第1巻。

[24] ブラッドリー「植栽と園芸の新しい改良」スウィッツァー「静水力学」1729年。

[25] 「新しい経験は、公正に機能する機械の説明を可能にする。」パリ、1674年。

[26] 「La manière d’amollir les os et de Faire cuire toutes sortes de viandes」など。

[27] 「Recueil des Differents Pieces touchant quelques Nouvelles Machines et autres Sujets Philosophiques」MD Papin。カッセル、1695年。

[28] 『Acta Eruditorum』、ライプシック、1690年。

[29] 「Nouvelle manière d’élever l’Eau par la Force du Feu, miss en Lumière」、D. パパン著。カッセル、1707年。

[55]
第2章
機械の列車としての蒸気機関。
「新しい発明の導入は、あらゆる人間の行為の中でも最も重要なものであるように思われる。新しい発明の恩恵は全人類に普遍的に及ぶかもしれないが、政治的成果の善は特定の人々の領域にしか及ばない。後者は数世代しか続かないが、前者は永遠に続く。発明はすべての人々を幸福にし、誰一人として損害や損失を与えることはない。さらに、新しい発明は、いわば神自身の御業の新たな創造と模倣である。」—ベーコン

ニューコメン、ベイトン、スミートンによって開発された現代の書体。
18世紀初頭には、近代的な蒸気機関のあらゆる要素が個別に発明され、実用化されていました。大気圧と気体の圧力の性質が理解されていました。真空の性質も知られ、蒸気による空気の置換と蒸気の凝縮によって真空を得る方法も理解されていました。蒸気の力を利用すること、そして大気圧の除去に凝縮を利用することの重要性は認識されていただけでなく、モーランド、パパン、セイヴァリーによって実際に試みられ、成功を収めていました。

機械工たちは、蒸気ボイラーを任意の圧力、あるいは有用な圧力に耐えられるものにすることに成功し、パパンはそれを比較的安全にする方法を示した。[56] 安全弁を取り付けることによって。彼らはピストンを取り付けた蒸気シリンダーを作り、そのような組み合わせを動力開発に利用した。

技術者に残されたのは、現在ではよく理解されている原理を応用し、科学研究者にすでに知られている物理現象を賢く組み合わせて、蒸気の力を経済的かつ便利に利用できる実用的な機械を設計することだけでした。

あらゆる本質的な事実とあらゆる重要な原理が解明され、必要な機械的組み合わせはすべて成功裡に実現されていた。あとは、これらの既知の事実と機構の組み合わせを、実際に動作する機械に適切に示せば、世界に最大の物理的恩恵をもたらすと認識できる発明家が現れることだけが必要だった。

これまで製造された単純なエンジンの欠陥は、それぞれが説明されているとおり指摘されてきた。どれも安全で経済的、そして連続運転を期待できるものではなかった。中でもサヴェリーのエンジンは最も成功した。しかし、デサグリエによる改良を経たサヴェリーのエンジンでさえ、相当深いところから汲み上げる際にボイラー内に必然的に高い圧力がかかるため、最も必要とされる場所では安全とは言えなかった。また、高温の蒸気が入口付近でより冷たい物体に囲まれると、強制シリンダーで大きな熱損失が発生するため、経済的でなかった。さらに、動作が遅く、初期費用が高額で、初期費用と修理費用、そして運転費用も高額だった。途切れることなく運転できるとは期待できず、多くの点で非常に不満足な機械であった。

現代の蒸気機関の要素を最終的に組み合わせ、紛れもなく真のエンジンである機械、つまり、一端に加えられた力を伝達できる一連の機構に組み合わされたいくつかの基本部品からなる機械を製造した人物。[57] 蒸気を反対側の抵抗に伝達し、それを克服する仕組みを考案したのは、イギリス、ダートマスの鉄工兼鍛冶屋、トーマス・ニューコメンでした。彼が発明した「大気圧蒸気機関」として知られるこの機関は、全く新しいタイプの最初のものです。

旧式の機関、すなわち単純な機械としての蒸気機関は、ウースター、セイヴァリー、そしてデサグリエによる相次ぐ改良によって、細部の改良だけでおそらく達成可能な範囲で、極めて高い完成度に達していた。次のステップは必然的に型式の完全な変更であり、そのためには、既に知られ、かつ成功裏に試された装置を組み合わせるだけで十分であった。

しかし、ニューコメンの経歴についてはほとんど知られていない。彼の人生における地位は低く、当時、発明家は社会において重要な人物とはみなされていなかった。彼は風変わりな策略家集団の一人であり、機械工学に関わる事柄に関しては最下層に位置する集団に属していたと考えられていた。

サヴェリーのエンジンはニューコメンによく知られており、ニューコメンはサヴェリーの自宅（ニューコメンの住居からわずか15マイル）を訪れた可能性もあると考えられています。これらの発明家の伝記作家の中には、ニューコメンがサヴェリーに雇われ、彼のエンジンのより複雑な鍛造品を製作したと考えている人もいます。ハリスは著書『技術辞典』の中で、サヴェリーのエンジンの図面がニューコメンの手に渡り、ニューコメンは機械の模型を作り、それを自宅の庭に設置して改良を試みたと述べています。しかしスウィッツァーは、ニューコメンの発明は「サヴェリー氏と同じくらい早くから始まっていた」と述べています。

ニューコメンはジョン・カリーの助力を得て実験を行い、彼と共に特許を取得しました。コーンウォールを訪れ、セイヴァリー・エンジンの作動を目撃したことが、このテーマへの関心を初めて引き付けたと言われています。[58] しかし、セイヴァリーの友人は、ニューコメンもセイヴァリーと同じくらい早くから全体的な計画を立てていたと述べています。

ニューコメンはキャリーと何度か議論した後、フック博士と文通を始め、パパンのものと似たピストンを備えた蒸気シリンダーと、馬や風力で揚水する際に一般的に使用されているポンプに似た別のポンプを駆動する蒸気機関を提案した。フック博士は彼らの計画に強く反対し、助言したが、幸いなことに、無学な機械工たちの頑固な信念は著名な文通相手の論考によって打ち砕かれることはなく、ニューコメンとキャリーは独自の計画に基づく機関の開発に取り組んだ。これは大成功を収め、彼らは研究を続け、1705年に特許を取得した。[30]表面凝結の独占権を持ち、彼らに利益を与えるよう説得したセイヴァリーと協力して、蒸気シリンダーとピストン、表面凝結、独立したボイラー、独立したポンプを組み合わせたエンジンを開発しました。

ニューコメンのエンジン
図19. —ニューコメンのエンジン、 1705年。

当初設計された大気圧エンジンでは、シリンダーの外側に凝縮水を噴射して真空を発生させるというゆっくりとした凝縮プロセスにより、エンジンのストローク間隔が非常に長くなっていました。しかし、すぐに改良が加えられ、凝縮速度が大幅に向上しました。シリンダー内に水を直接噴射することで、デサグリエが以前にサベリーエンジンで行ったのと同じ効果をニューコメンエンジンでも実現しました。このように改良されたニューコメンエンジンを図19に示します。

ここでbはボイラーです。蒸気はそこからコックdを通ってシリンダーaに上がり、大気圧と平衡を保ち、重いポンプロッドkが[59]ピストンs は下降し、ビームiiを介して作用するより大きな重量によって、図示の位置まで上昇します。ロッドmには、必要に応じてカウンターバランスが取り付けられます。コックdが閉じられた後、fが開き、リザーバーg からの水流がシリンダー内に流入し、蒸気の凝縮によって真空状態が生成されます。ピストン上部の空気圧によってピストンは下降し、再びポンプロッドが上昇します。こうしてエンジンは無限に作動し続けます。

パイプhは、ピストンの上部を水で覆い、空気漏れを防ぐためのものです。これはニューコメンの装置です。図には2つのゲージコックccと安全弁 Nが示されていますが、後者は現在一般的な形状とは全く異なることにお気づきでしょう。ここで使用された圧力は大気圧とほとんど変わらず、弁自体の重量で圧力を下げるのに十分でした。凝縮した水は、凝縮水とともに開いたパイプpから流れ出ます。ニューコメンの最初のエンジンは6～8トンのディーゼルエンジンを製造しました。[60] 1 分間に ストロークを繰り返すエンジンが主流でした。後期の改良型エンジンでは 10 回または 12 回繰り返すようになりました。

蒸気機関は現在、現代の機械に似た形をとっています。

ニューコメン・エンジンは、一見すると初期のアイデアを組み合わせたものであることがわかる。これはホイゲンスのエンジンであり、そのシリンダーとピストンはパパンによって改良された。パパンは、火薬の爆発によって発生するガスを蒸気に置き換えた。さらにニューコメンとキャリーは、サベリー・エンジンで用いられた凝縮法を加えることで、さらに改良を加えた。さらに改良が加えられ、鉱山のポンプに直接適用することを目的として、一端にピストン、もう一端にポンプロッドを吊り下げるオーバーヘッドビームが導入された。

こうした発明の組み合わせによって得られた利点は数多く、明白であった。ピストンは、推進流体と抵抗流体の間に介在することで経済性を高めただけでなく、ピストン面積を必要に応じて大きくすることができたため、ニューコメンはあらゆる揚水量に対して、都合の良い圧力と比率を設定することができた。揚水すべき水を蒸気機関本体から除去し、ポンプで処理することは、蒸気の大幅な経済性向上の明白な要因であった。

このように上昇する水の処分により、蒸気の凝縮とピストンの圧力の回復の動作を迅速に連続して実行できるようになり、発明者は、凝縮の動作を速やかに確保するための装置を自由に選択できるようになりました。

デサグリエは、ニューコメンのエンジンの導入に関する記述の中で、協力者のキャリーとともに「1710年頃に非公開でいくつかの実験を行い、1711年の終わりにはウォリックシャーのグリフの炭鉱の水を排水する提案をした」と述べている。[61] そこで経営者たちは、年間 900 ポンドの経費をかけて 500 頭の馬を雇っていましたが、発明が期待したほどの反響を得られなかったため、翌年の 3 月に、ウスターシャー州ブロムスグローブのポッター氏の知人を通じて、ウルヴァーハンプトンのバック氏のために水汲みを交渉し、そこで多くの骨の折れる試みの末、エンジンを動かすことに成功しました。しかし、その理由を理解できるほどの哲学者でもなければ、部品の力や比率を計算できるほどの数学者でもなかった彼らは、非常に幸運なことに、偶然に、探していたものを見つけました。

「彼らはポンプのことで途方に暮れていたが、バーミンガムにほど近く、多くの優秀で独創的な職人たちの助けもあり、1712年頃、ポンプのバルブ、クラック、バケットの作り方を編み出した。それまでは、それらについて漠然とした考えしか持っていなかったのだ。非常に注目すべき点が一つある。作業を始めた頃、エンジンが数回、しかも非常に速く回転するのを見て驚いたのだ。探してみたところ、ピストンに穴が開いており、そこから冷水が入り、シリンダー内部の蒸気を凝縮させていたのだ。以前は、常に外側で行っていた。以前は、シリンダーにブイを取り付け、パイプで囲って取り付けていた。蒸気が強くなるとブイが上昇し、噴射口を開いてストロークをしていた。そのため、1分間に6、8、10ストロークしかできなかった。1713年、ハンフリー・ポッターという少年が、エンジンは、（彼がスコッガンと呼んだ）キャッチを追加し、ビームが常に開き、毎分15～16ストロークで回転するようにしました。しかし、これがキャッチと紐で複雑化したため、ヘンリー・ベイトン氏は1718年にニューカッスル・アポン・タインで製作したエンジンで、ビーム本体以外のキャッチをすべて取り除き、はるかに優れた方法でビームを供給しました。

ニューコメンエンジンを鉱山の排水に応用した例として、ファレイはポンプの直径が8インチの小型機械について説明している。[62] 揚程は 162 フィートです。上昇させる水柱の重量は 3,535 ポンドです。蒸気ピストンの直径は 2 フィートで、面積は 452 平方インチです。正味作動圧力は 1 平方インチあたり 10 3 ∕ 4ポンドと想定されました。注入水入口後の凝結水と未凝結蒸気の温度は通常約 150 ° F です。これにより、蒸気側に 1,324 ポンドの過剰圧力が生じ、ピストンにかかる全圧力は 4,859 ポンドになります。この過剰圧力の半分は、ポンプ ロッドとビームのその端の重量によって釣り合いがとられています。662 ポンドの重量が交互に余剰として両側に作用することで、機械に必要な速度が生み出されました。このエンジンは毎分15ストローク、つまりピストン速度が毎分75フィート（約22メートル）とされ、実際に発揮される力は毎分1フィート（約2.3メートル）持ち上げられる重量に相当します。馬力は毎分33,000フィートポンド（約1.3メートル）に相当するため、このエンジンの出力は265,125 ÷ 33000 = 8.034、つまりほぼ8馬力となります。

ベイトンのバルブギア
図20. —ベイトンのバルブ装置、 1718年。

この推定値を、同じ作業を行うセイヴァリー・エンジンの推定値と比較すると有益である。後者は「吸込管」で水を約26フィート（約8メートル）吸い上げ、残りの136フィート（約40メートル）の距離を蒸気の直接圧力で押し出す。必要な蒸気圧は1平方インチあたり約60ポンド（約1.27平方センチメートル）であった。これほど高温高圧では、押し出し容器内での凝縮による蒸気の無駄が非常に大きくなり、それぞれが水を半分の高さまで吸い上げ、約25ポンド（約1.27平方センチメートル）の圧力の蒸気を使用する、かなり大型のエンジンを2台導入する必要に迫られただろう。ポッターの粗雑な弁装置は、才能ある技術者ヘンリー・ベイトンによってすぐに改良され、1718年にニューカッスル・アポン・タインで製作されたエンジンで、図20に示すように、コードの代わりに丈夫な素材が使用された。

このスケッチでは、rはプラグツリー、プラグロッド、またはプラグフレームです。[63] 様々な呼び方で呼ばれるこのピストンは、大きな梁から吊り下げられ、それとともに上下動し、ピンpとkを適切なタイミングでバルブのハンドルkkとnnに接触させ 、それらを適切な方向と適切な量に動かす。ここではレバー式安全弁が使用されているが、これはデサグリエの提案によると言われている。ピストンには革またはロープが詰められ、獣脂が潤滑されていた。

ベイトンの死後、ニューコメンの大気圧エンジンは当時の標準形状を長年維持し、特にコーンウォールの鉱山地帯全体で広く使用されるようになり、湿地の排水や町への給水にも時折利用され、ハルズによって船舶の推進に使用することが提案されたことさえあった。[64]

エンジンの寸法は場当たり的に決められており、多くの場合非常に危険なものでした。当時最も著名な技術者であったジョン・スミートンは、1769年にようやく実験的に適切な寸法を決定し、非常に大きなサイズのエンジンをいくつか製作しました。彼は、当時一般的だったよりも長いストロークを持つ蒸気シリンダーを備えたエンジンを製作し、蒸気側により大きな過剰圧力を与えることでピストン速度を大幅に向上させる寸法を採用しました。彼の新しいタイプのエンジンの最初のものは、1774年にニューカッスル・アポン・タイン近郊のロング・ベントンに建造されました。

図21[31] は主な特徴を示している。ボイラーは図示されていない。

スミートンのニューコメンエンジン
図21. —スミートンのニューコメンエンジン。

大規模な画像。

蒸気はパイプCを通ってエンジンに導かれ、レシーバーDのコックを回すことで調節されます。レシーバー D はパイプEによって蒸気シリンダーに接続されており、後者のパイプはシリンダーの底 Fより少し上に上がっているので、噴射水が蒸気パイプとレシーバーに流れ出ません。

長さ約 10 フィートの蒸気シリンダーには、精巧に作られたピストンGが取り付けられています。ピストン Gのフランジは 4 ～ 5 インチ上昇してシリンダーの周囲を完全に囲み、シリンダーの内面とほぼ接触しています。このフランジとシリンダーの間には、重りで固定されたオーク材の「パッキン」が通っています。これにより、エンジンの各ストロークでピストンがシリンダー内を上下する際に、空気、水、蒸気がピストンから漏れるのを防ぎます。チェーンとピストン ロッドは、ピストンをビームIIに接続します。ビームの両端にあるアーチ ヘッドは、ピストン ロッドとポンプ ロッドのチェーンを垂直かつ一直線に保ちます。

「ジャックヘッド」ポンプNは、 gのプラグロッドから運動を引き出す小さな梁によって駆動され、水位を上昇させる。[65] 蒸気を凝縮するために必要な水量を貯水槽Oに供給し続ける。この「ジャックヘッド貯水槽」は、シリンダーに入る水に迅速な凝縮に必要な速度を与えるのに十分な高さに設置されている。排水管が余分な水を排出する。注入水は、直径2～3インチのパイプPPによって貯水槽から導かれる。[66] 水の流れは噴射コック rによって調整されます。先端のキャップdには複数の穴が開けられており、このように分割された水流は流入するとジェット状に上昇し、ピストンの下面に当たると霧状に急速に蒸気が凝縮し、ピストンの下に真空状態を作り出します。噴射パイプの上端にあるバルブeはチェックバルブで、エンジンが作動していないときにエンジンへの水漏れを防ぎます。小管fはピストンの上側に水を供給し、水を満たした状態にすることで、パッキンが完全に締まっていない場合でも空気の侵入を防ぎます。

「作動プラグ」またはプラグロッドQは、垂直に切れ目が入った木材で、ピンがバルブのハンドルに噛み合い、適切なタイミングでバルブを開閉します。蒸気コック（レギュレーター）にはハンドル hがあり、これによって操作されます。鉄棒ii 、つまりスパナがハンドルhを動かします。

Yまたは「タンブリングボブ」と呼ばれる振動レバーkl は、ピンmn上を動き、レバー op によって操作されます。レバー opはプラグツリーによって動かされます。o が押されると、負荷端kはスケッチで示されている位置になり、Yの脚l がスパナiiに当たり、蒸気バルブが開き、蒸気がシリンダーに入るとピストンがすぐに上昇し、プラグロッドの別のピンがピースPを持ち上げてレギュレーターを再び閉じます。レバーqrは注入コックに接続されており、ピストンが上昇すると、端qがプラグロッドのピンに当たると移動し、コックが開いて真空が生成されます。プラグツリーがピストンとともに下降すると、コックが閉じます。排出管Rには時計が取り付けられており、各下降ストロークの終わりにシリンダー内の水を排出します。こうして排出された水は温水井戸Sに集められ、管Tによってボイラーの給水として使用されます。各下降ストロークにおいて、水がRから排出される際に、シリンダー内に溜まっている可能性のある空気は「スニフティングバルブ」から排出されます 。[67] 蒸気シリンダーは頑丈な梁ttで支えられており、上縁には鉛製のガードvが取り付けられており、ピストン上部の水の溢れを防いでいます。この水はパイプWを通って温水井戸へと流れ出ます。

エンジンのストロークが長すぎる場合にビームが下がりすぎないように、キャッチピンxが設けられています。2つの木製バネyy が衝撃を受け止めます。大きなビームは、摩擦による損失を減らすために、セクターzzに支えられています。

ニューコメンエンジンボイラー
図22. —ニューコメン
エンジンのボイラー、1768年。

ニューコメンの初期エンジンのボイラーは、燃焼生成物と接触する部分が銅で作られ、上部は鉛で作られていました。その後、鉄板に置き換えられました。ボイラー内の蒸気室は、エンジンのシリンダー容量の8倍から10倍の大きさでした。スミートンの時代にさえ、煙突ダンパーは使用されておらず、蒸気供給は非常に不安定でした。初期のエンジンでは、シリンダーはボイラー上に配置されていましたが、後にそれらは別々に設置され、石積みの基礎の上に支えられました。注入タンク、または「ジャックヘッド」タンクは、エンジンの12～30フィート上方に設置されました。これは、高度が高いほど、水流が最も均等に分散され、最も速やかに凝縮することが判明したためです。

スミートンは蒸気ピストンの下側を厚さ約2.5cmの木板で覆い、鉄が蒸気に直接さらされる場合よりも熱の吸収と損失を少なくしました。ベイトン氏は、凝縮水をボイラーの給水に利用した最初の人物であり、排出管、つまり「ホットウェル」から直接取水しました。[68] ボイラーへの給水が硬水で、注入水が「硬水」であったため、スミートン氏は給水管が通過するホットウェルにヒーターを設置し、ボイラーへ向かう途中で凝縮水から熱を吸収するようにした。フェアリーは最初に「コイルヒーター」の使用を提案した。これは給水管の一部を形成するパイプ、または「ウォーム」で、ホットウェル内に設置された。

1743年には既にシリンダーに鋳鉄が使用されていました。それ以前のエンジンには真鍮製のシリンダーが取り付けられていました。デザグリエは、真鍮製のシリンダーよりも滑らかで薄く、耐熱性が低いという理由から、鉄製のシリンダーを推奨しました。

ニューコメンのエンジンは発明からわずか数年で、イギリスのほぼすべての大規模鉱山に導入されました。この新しい機械が大量の水を汲み上げるのに信頼できることが判明し、それまで全く採掘不可能だった多くの新しい鉱山が開山されました。スコットランドで最初のエンジンは1720年にスターリングシャーのエルフィンストーンに設置されました。ハンガリーにも1723年に設置されました。

1712年にグリフに建造された最初の鉱山エンジンは直径22インチで、2台目と3台目も同様の大きさでした。アンソープに建造されたエンジンはシリンダーの直径が23インチでしたが、これより大型のエンジンが製造されるまでには長い時間がかかりました。スミートンらは最終的に直径6フィートのエンジンを製作しました。

ニューコメンは、エンジンの揚力を計算する際に、「シリンダーの直径をインチ単位で二乗し、最後の数字を切り取って『ロングハンドレッドウェイト』と呼び、右手に数字を書き、その辺の数字を『奇数ポンド』と呼んだ。彼は、平均時、あるいは気圧計が30インチ以上で空気が重い時には、この計算はかなり正確だと考えた」と述べている。摩擦損失やその他の損失を考慮して、彼は4分の1から3分の1を差し引いた。デサギュリエはこの法則が非常に正確であることを知った。ピストンの動きに抵抗する通常の平均圧力は、最良のエンジンでは平均約8ポンド/立方メートルであった。[69] ピストンの速度は毎分150～175フィート（約45～50メートル）でした。ホットウェルの温度は華氏145度～175度（約80～90度）でした。

スミートンはニューコメンエンジンの「役割」、すなわち一定量の水を規定の高さまで汲み上げるのに必要な燃料消費量を決定するため、数々の試験を実施した。彼は、シリンダー直径10インチ、ストローク3フィートのエンジンが、2,919,017ポンドの水を1フィートの高さまで汲み上げ、1ブッシェルの石炭に84ポンドの重さを載せるのと同等の仕事をできることを発見した。

ロング・ベントンに建造されたスミートンの大型エンジンの一つは、シリンダー直径が52インチ、ピストンストロークが7フィートで、毎分12ストロークでした。ピストン面積1平方インチあたり7.1∕2ポンドの負荷がかかり、有効出力は約40馬力でした。1ブッシェルの石炭あたり1フィートの高さまで持ち上げられた9.1∕2百万ポンドの負荷に耐える能力がありました。ボイラーは消費燃料1ポンドあたり7.88ポンドの水を蒸発させました。火格子面積は35平方フィート、ボイラー下部の加熱面積は142平方フィート、煙道面積は317平方フィートで、合計459平方フィートでした。このエンジンの可動部分の重量は8.1 ∕ 2トンでした。

スミートンは 1775 年にコーンウォールのチェイスウォーター鉱山にこのようなかなり大きなエンジンを 1 台設置しました。蒸気シリンダーの直径は 6 フィートで、ピストンの最大ストロークは 9 1/2フィートでした。通常は 9 フィートで稼働しました。ポンプは 3 台あり、それぞれ約 100 フィートのリフトがあり、直径は 16 3/4インチでした。1 分間に9回のストロークがありました。このエンジンは、それぞれシリンダーの直径が 64インチと62インチで、ストロークが 6 フィートの他の 2 つのエンジンに取って代わりました。下のリフトの 1 つのエンジンが、その上にある 2 番目のエンジンに水を供給しました。下のエンジンには直径 18 1/2 インチのポンプがあり、水を144 フィート持ち上げました。上のエンジンは、直径17 1/2インチのポンプで 156 フィート持ち上げました。後継機は76馬力の1/2エンジン を搭載していた。ボイラーは3基あり、それぞれ直径15フィート（約4.5メートル）であった。[70] 直径は2.5メートル、火格子面積はそれぞれ23平方フィートであった。煙突の高さは22フィートであった。このエンジンの大きな梁、すなわち「レバー」は、2組に分かれた20本のモミ材の梁で構成されており、横に並べて10フィートの深さがあり、強固にボルトで固定されていた。中央の深さは6フィート以上、両端の深さは5フィートあり、厚さは2フィートであった。エンジンが振動する「メインセンター」、すなわちジャーナルは、直径が8 1/2インチ、長さが8 1/2インチであった。シリンダーの重量は6 1/2トンで、ハンドレッドウェイトあたり28シリングで支払われた。

こうして18世紀末までに、ポッターとベイトンの創意工夫、そしてスミートンの体系的な研究と実験によって完成されたニューコメンの蒸気機関は、蒸気機関の確立された形式となり、揚水への応用が広く普及した。コベントリーとニューカッスルの炭鉱はこの排水方法を採用し、コーンウォールの錫鉱山と銅鉱山では、排水のために最大級のエンジンを用いて坑道を掘り下げた。

いくつかの水車は、ウースターの苦難と挫折の舞台となったロンドンとその周辺に設置され、大邸宅への給水に使用されていました。また、イングランドの他の大都市では、水道施設が建設され、水車が使用されていました。

水を汲み上げて水車を回し、間接的に工場を駆動するエンジンもいくつか設置されていました。ファリーによれば、これは1752年にブリストル近郊の工場で初めて実用化され、その後四半世紀の間に普及しました。多くのエンジンがイギリスで製造され、海峡を越えて大陸の鉱山の排水に使用されました。ベリドール[32] は、これらの「消防車」の製造はイギリスのみに限られていたと述べており、これは彼の時代から何年も後に変わりませんでした。鉱山の排水に使用される場合、このエンジンは通常、通常のリフトまたはバケットポンプを駆動していましたが、[71] 都市への給水には、強制ポンプまたはプランジャーポンプがしばしば用いられ、エンジンは貯水池の水面より下に設置されていました。リース博士は、このエンジンが1725年には既にイギリスの炭鉱で広く使用されていたと述べています。

エドモンストーン炭鉱は1725年、シリンダー直径28インチ、ピストンストローク9フィート以下のエンジンを建設する許可を8年間、年間80ポンドの使用料で取得した。このエンジンはスコットランドで、イギリスから派遣された労働者によって製造され、約1,200ポンドの費用がかかった。その「高額な費用」は、真鍮を多用したことに起因する。労働者には経費と週15シリングの賃金が支払われた。製作者はダラム出身のジョン・ポッターとエイブラハム・ポッター夫妻であった。1775年に製造された、直径48インチ、ストローク7フィートの蒸気シリンダーを備えたエンジンは、約2,000ポンドの費用がかかった。

1767年、スミートンはニューカッスル近郊で稼働中の57台のエンジンを発見した。シリンダー径は28インチから75インチまで様々で、総出力は約1,200馬力であった。これらのエンジンのうち15台は、平均98平方インチのピストン面積で1馬力を発揮し、平均負荷は559万ポンドで、1ブッシェル（84ポンド）の石炭を1フィートの高さまで持ち上げた。記録されている最高負荷は744万ポンド、最低負荷は322万ポンドであった。最も効率の良いエンジンは、直径42インチの蒸気シリンダーを備え、負荷はピストン面積1平方インチあたり9 1/4ポンドに相当し、発生馬力は16.7と計算された。

プライスは1778年に著作『石炭の鉱物学』の付録で次のように述べています。「ニューコメン氏の消防車の発明により、私たちはそれまで他の機械では不可能だった2倍の深さまで炭鉱を掘ることができました。この発明が完成して以来、その改良を試みたほとんどの試みは失敗に終わりました。しかし、これらの消防車の膨大な燃料消費は、私たちの鉱山の利益にとって計り知れない損失です。なぜなら、大型の消防車1台あたり年間3,000ポンド相当の石炭を消費するからです。この重税は、ほとんど禁制品と同等です。」[72]

1773年、スミートンはコーンウォールのカンボーン銅鉱山で、これらのエンジンの一つと共に使用されていた石造り のボイラーについて説明を受けた。このボイラーには直径22インチの銅製の煙道が3本設けられていた。ガスはこれらの煙道を通って順に煙突へと排出された。このボイラーは水硬性モルタルで固められていた。長さ20フィート、幅9フィート、深さ8.5フィートであった。焙焼炉の廃熱で加熱された。これは、当時作られた煙道式ボイラーの中でも最も初期のものの一つであった。

1780年、スミートンはコーンウォールで稼働している18台の大型エンジンのリストを作成していた。その多くはジョナサン・ホーンブロワーとジョン・ナンカロンによって製造された。当時、水道事業用として最大かつ最も有名な揚水エンジンは、ロンドン、ストランドのヴィリアーズ・ストリートにあるヨーク・ビルディングにあった。このエンジンは1752年から稼働しており、1710年に製造されたサベリーのエンジンの隣に設置されていた。直径45インチの蒸気シリンダー、ピストンのストロークは8フィートで、毎分7 1/2ストローク、35 1/2馬力を出力した。ボイラーは銅製のドーム型で、中央に大きな火室があり、螺旋状の煙道が煙突へと伸びていた。 1775年より前に、このエンジンの隣に、もう少し大きな機械が作られ、設置されました。シリンダーの直径は49インチ、ストロークは9フィートでした。揚水量は102フィートでした。このエンジンは1777年にスミートンによって改造・改良され、1813年まで使用されました。

スミートンは1765年に早くもポータブルエンジンを設計し、[33] 彼は機械を短い脚の上に載せた木製のフレームで支え、頑丈に組み立てたので、機械全体を輸送して都合の良い場所に稼働させることができました。

スミートンのポータブルエンジンボイラー
図23. —スミートンのポータブルエンジン
ボイラー、1765年。

ビームの代わりに大きな滑車が使用され、その上にチェーンが通され、ピストンとポンプロッドが接続され、その動きは[73] 蒸気エンジンは、廃棄された梁から作られました。ホイールはAフレームで支えられていましたが、これはアメリカの川船のビームエンジンで今も使われている「絞首台フレーム」にどこか似ています。2つのAが付いた敷居がシリンダーを支えていました。注入槽は大きな滑車ホイールの上に支えられていました。バルブギアと注入ポンプは、大きいホイールと同じ軸上に取り付けられた小さなホイールで作動しました。ボイラーはエンジンから離れた場所に設置され、蒸気管で接続されていました。蒸気管には「調整器」またはスロットルバルブが設置されていました。ボイラー（図23）は「大きなティーケトルのような形」で、側面が鋳鉄製の火室Bまたは内部炉がありました。防火扉Cは、燃焼生成物が煙突Eに導かれる煙道Dの片側と反対側に配置されていました。炉からボイラーの外側へと下方に伸びる短く太いパイプ Fは灰受けであった。ボイラーの外殻Aは厚さ1/4インチの鉄板でできていた。蒸気シリンダーは[74] エンジンの直径は18インチ、ピストンのストロークは6フィート、大車輪の直径は6 1/2フィート、Aフレームの高さは9フィートでした。ボイラーは6フィート、炉は34インチ、火格子は直径18インチでした。ピストンは毎分10ストローク、エンジンは4 1/8馬力を発揮することを目指していました。

1773年、スミートンは、ピョートル大帝とその後継者エカチェリーナ2世が建設した大乾ドックを排水するため、サンクトペテルブルクの港町クロンシュタットに揚水エンジンを設置する計画を作成した。この大ドックは1719年に着工された。当時の船舶10隻を接岸できるほどの大きさで、それまで高さ100フィートの風車2基による排水は不完全だった。風車の排水も不十分だったため、ドックを排水するのに1年かかり、夏に1度しか使用できなかった。エンジンは英国のカロン鉄工所で製造された。シリンダーの直径は66インチ、ピストンのストロークは8 1/2フィートだった。揚程は、ドックが満水状態の33フィートから、水が抜かれた状態の53フィートまで変化した。エンジンにかかる負荷は、ピストン面積1平方インチあたり平均約8 1/3ポンドだった。ボイラーは3基あり、それぞれ直径3メートル、半球形のドームの頂点までの高さは5メートル4インチでした。内部には20フィートの面積を持つ火格子を備えた火室があり、その周囲には石積みの土台を螺旋状に横断する煙道が設けられていました。エンジンは1777年に始動し、非常に順調に稼働しました。

スミートンの時代以前、オランダの低地は風車によって排水されていました。この方法は不確実性と非効率性のため、蒸気動力が今日利用されているような規模での利用は不可能でした。1440年には、オランダには150の内陸湖、いわゆる「ミーア」がありましたが、そのうち約100、20万エーカーを超える面積を持つ湖がその後排水されました。「ハールレマー湖」だけでも約5万エーカーの面積を誇り、20万エーカーから30万エーカーの流域を形成し、5400万トンの降雨量があります。[75] 排水には16フィート（約4.8メートル）の高さが必要です。これらの湖底は、隣接する運河の水位より10フィートから20フィート（約3メートルから6メートル）低いです。1840年には、この作業にはまだ12,000基の風車が使用されていました。翌年、ウィリアム2世は委員会の提案を受けて、この膨大な作業には蒸気機関のみを使用するよう布告しました。この時まで、使用されていた揚水エンジンの燃料消費量は、1馬力あたり1時間あたり平均20ポンド（約9.3キログラム）だったと言われています。

最初のエンジンは、ニューコメン設計に基づき、1777年と1778年に建設されました。ロッテルダム近郊の湖の排水に使用された34基の風車を補助するためでした。この湖は7,000エーカーの広さを誇り、その底はマース川の水面下12フィートにありました。マース川は湖を流れ、すぐ近くの海に流れ込んでいます。エンジンの鉄製部品は英国で製造され、機械はオランダで組み立てられました。蒸気シリンダーの直径は52インチ、ピストンのストロークは9フィートでした。ボイラーの直径は18フィートで、二重煙突を備えていました。主梁の長さは27フィートでした。ポンプは6台あり、円筒形が3台、断面が正方形のものが3台でした。ストロークは6フィートが3台、2 1/2フィートが3台でした。満潮時には 2 台のポンプのみが稼働し、潮が引くにつれて残りのポンプが 1 台ずつ追加され、干潮時には 6 台すべてが稼働しました。

このエンジンの大きさと仕事量は、60年後にハーレマー湖の排水のために設置された機械、そしてその最後の機械が行っていた仕事量と比べると、取るに足らないものに思えます。これらのエンジンは、シリンダーの直径が12フィート、ピストンのストロークが10フィートで、3台で稼働しています。1台は直径63インチ、ストロークが10フィートのポンプを11台、もう1台は直径73インチ、ストロークが同じポンプを8台搭載しています。現代のエンジンは、94ポンドの石炭で75,000,000から87,000,000の「仕事」をこなし、1馬力あたり1時間あたり2 1/4ポンドの石炭を消費します。

吹き付け機械の作動に初めて適用された蒸気機関[76] 1765年、スコットランドのフォルカーク近郊にあるキャロン製鉄所に高炉が建設されましたが、非常に不満足なものでした。その後、1769年か1770年にスミートンがこれらの工場に優れた機械を導入し、古いエンジンを改良しました。そして、蒸気機関のこの使用はすぐに一般的になりました。このエンジンは間接的に働き、ポンプで水を供給して水車を回し、吹き込みシリンダーを動かしていました。蒸気シリンダーの直径は6フィート、ポンプシリンダーの直径は52インチでした。ストロークは9フィートでした。

吹き出しエンジンとして使用される直動式エンジンは、1784年頃まで製造されませんでした。当時、単動式の吹き出しシリンダー、つまり空気ポンプが、ポンプロッドが取り付けられていた梁の「外側」端に設置されていました。空気シリンダーのピストンには、押し下げに必要な重りが装填され、空気を排出します。エンジンは重りを担ったピストンを上昇させる役割を果たし、ピストンが上昇するにつれて空気シリンダーは空気を充填します。排出された空気の圧力を均一にするために、大型の「アキュムレーター」が使用されました。これは、上下に自由に動く重りを担ったピストンを持つ別の空気シリンダーで構成されていました。吹き出しエンジンが空気を排出するたびに、このシリンダーは空気を充填され、重りを担ったピストンは上昇します。直動式エンジンのピストンが戻り、空気シリンダーが空気を吸入する間に、アキュムレーターは蓄えられた空気を徐々に排出し、ピストンは重りによってゆっくりと下降します。このピストンは「フローティングピストン」または「フライピストン」と呼ばれ、その動作は実際には一般的な鍛冶屋のふいごの上部とまったく同じでした。

現在でもそのようなタイトルに値する数少ない著作の一つである「機械哲学」の著者であるロビソン博士は、これらのエンジンの一つについて次のように述べている。[34] 1790年にスコットランドで稼働していた。直径40インチまたは44インチの蒸気シリンダー、直径60インチの吹き込みシリンダー、そして[77] ピストンのストロークは6フィート（約1.8メートル）でした。吹込シリンダー内の最大空気圧は1平方インチあたり2.77ポンド（約2.77kg）で、調整シリンダー内の浮動ピストンには1平方インチあたり2.63ポンド（約2.63kg）の圧力がかかっていました。このエンジンは毎分15～18回のストロークで、毎分約1,600立方フィート（約540立方メートル）、重量にして120ポンド（約4.7kg）の空気を噴出し、 20馬力を出力しました。

ほぼ同じ時期に、吹き込みシリンダーにも変更が加えられました。空気は以前と同様に下から入りますが、ピストンには一般的な揚水ポンプと同様にバルブが取り付けられ、上部から押し出されます。これにより、エンジンは蒸気ピストンの下降行程中に空気を排出する仕組みになりました。

4年後、調整シリンダー、あるいはアキュムレーターは廃止され、今ではおなじみの「水調整器」が代わりに採用されました。これは、通常は鉄板製のタンクが、水を入れた大きな容器の中に下向きに設置された構造です。内側のタンクの下端は、大きなタンクの底から数インチ上に支柱で支えられています。送風エンジンから空気を送るパイプはこの水調整器の上を通り、分岐管が内側のタンクへと下降します。空気圧が変化すると、逆さになったタンク内の水位も変化します。ピストンの動きが遅くなり圧力が低下すると水位は上昇し、ピストンが加速して圧力が再び上昇すると水位は下がります。このように、必要に応じて送り出される余剰の空気を水調整器が受け取ることで、圧力調整に大きな役割を果たします。調整器が大きいほど、圧力はより均一になります。内側のタンクの外側の水位は、通常、タンク内の水位よりも5～6フィート高くなります。この装置は、それまで使用されていた調整装置よりもはるかに満足のいくものであることが判明し、その導入により、製鉄所や高炉の送風エンジンとしての蒸気機関の確立は完全に確立されたと考えられる。

こうして、18世紀第3四半期の終わりまでに[78] 18世紀には、蒸気機関が広く導入され、単動式機関が使用できるほぼすべての用途に適用されていました。ウースターによって切り開かれた道は、セイヴァリーと彼の同時代人によってかなり明確に示されており、ニューコメン機関の建造者たちは、彼らが成し遂げた改良を加えながら、可能な限りそれを踏襲しました。蒸気機関の真の実用化は、蒸気機関との関連でより広く知られている他のどの発明家よりも、スミートンに帰せられるべきです。機械工として彼は比類なき存在であり、技術者として、彼は当時の一般建設業に従事するどの建設業者よりも頭一つ抜けていました。当時、イギリスで建設された重要な公共事業で、彼に相談しなかったものはほとんどありませんでした。また、ヨーロッパ大陸で進行中の工事に関して助言を求める外国人技術者が彼を頻繁に訪ねていました。

[30] 特許が発行されたことは否定されているが、セイヴァリーが新しいエンジンに対する権利を主張し、それを受け取ったことは疑いの余地がない。

[31]ギャロウェイの『蒸気機関車について』などのスケッチの複製。

[32] 『建築水力学』、1734 年。

[33] スミートンの「報告書」第1巻、223ページ。

[34] 『ブリタニカ百科事典』第1版。

[79]
第3章
近代蒸気機関の発展。ジェームズ・ワットと同時代の人々。
世界は今、機械化時代へと突入しつつある。この時代が成し遂げるであろう偉大な勝利以上に確実な未来はない。すでに輝かしい成果がいくつか達成されている。今、何という発明の奇跡が私たちに降り注いでいるのだろう！外を見渡し、蒸気動力の計り知れない偉業を思い描いてみよう。

しかし、私たちはまだ始まったばかりであり、この時代の入り口に立っているに過ぎません…。これは、19 世紀に偉大で独特な印章が押されたことに他なりません。これは、社会がかつてないほど高い地位を占めるまでに成長したという事実の宣伝であり、この世界を美、安らぎ、そして力で満たす労働者に対する名誉、不滅の名誉を告げる高位からの宣言であり、歴史の中に永遠に保存され、記念碑として受け継がれ、現在および将来の世代の心に刻まれる名誉なのです。—ケネディ。

第1節 ジェームズ・ワットと彼の発明
ニューコメン エンジンの成功により、当然のことながら機械工学者だけでなく科学者の間でも、蒸気動力の他の用途の可能性に注目が集まりました。

当時の優秀な技術者たちはこのテーマに多大な注意を払いましたが、ジェームズ・ワットが彼の名声を博した研究を始めるまでは、ニューコメン・アンド・キャリーの蒸気機関は、ブリンドリーやスミートンといった熟練した技術者でさえ、そのプロポーションを改良し、細部をわずかに変更する程度しか行われませんでした。初期の蒸気機関の発明者や改良者たちの経歴はほとんど知られていませんが、ワットの経歴はよく知られています。

ジェームズ・ワット
ジェームズ・ワット。

[80]ジェームズ・ワットは貧しい家柄の出身で、当時は小さなスコットランドの漁村だったグリノックに生まれました。しかし、今では大きく活気のある町に成長し、毎年クライド川に蒸気船団が進水します。その機関は、おそらく合計すると、ワットが生まれた1736年1月19日当時、世界中にあったすべての機関よりもはるかに強力でした。彼の祖父であるトーマス・ワットは、グリノック近郊のクロフォーズダイクに住んでいました。1700年頃には著名な数学者であり、長年その地の教師を務めていました。彼の父親はグリノックの著名な市民で、町の首席判事や会計係を歴任しました。ジェームズ・ワットは聡明な少年でしたが、非常に虚弱で、学校に定期的に通うことも、勉強や遊びに熱心に打ち込むこともできませんでした。彼の幼少期の教育は、尊敬され知的な両親によって受けられ、父親の大工の作業台から借りた道具は、[81] かつては彼を楽しませ、それらの使い方に対する器用さと慣れを与えるためだったが、それは間違いなく後世で計り知れない価値を持つことになったに違いない。

著名なフランスの哲学者アラゴは、ワットの伝記の中でも最も初期かつ最も興味深いものの一つを著しており、ワットに関する逸話を数多く伝えている。もしそれが正しければ、ワットの思慮深さと知性、そして少年時代の機械的な思考傾向をよく表していると言えるだろう。6歳の頃、ワットは余暇に幾何学の問題を解くのに没頭していたと言われている。そして、アラゴは、ワットがティーポットで実験していた時の話の中で、次のようなことを発見する。[35] 蒸気の性質と特性に関する彼の初期の研究。

村の学校に通わせられたものの、病弱なため、急速な進歩は遂げられなかった。13歳か14歳になってようやく、クラスで先頭に立つだけの力量と、特に数学の才能を発揮し始めた。余暇は主に鉛筆でスケッチしたり、彫刻をしたり、木工や金属細工の作業台で作業したりして過ごした。彼は独創的な機械仕掛けの部品を数多く作り、美しい模型もいくつか作った。彼のお気に入りの仕事は航海用計器の修理だったようだ。彼が作った他の装置の中には、非常に精巧な手回しオルガンもあった。少年時代もその後も、彼は読書家で、手に取るどんな本にも興味を引くものを見つけているようだった。

18歳の時、ワットはグラスゴーへ送られ、母方の親戚のもとで暮らしながら、数学機器製作の技術を習得した。配属された機械工はすぐに怠惰すぎる、あるいは何らかの理由でプロジェクトにほとんど協力できないことが判明した。そこで、ワットが知り合ったグラスゴー大学のディック博士は、彼にロンドンへ行くよう勧めた。こうして、[82] 1755年6月、彼は首都を目指し出発した。到着後、コーンヒルのジョン・モーガン氏と契約を結び、20ギニーの報酬で1年間、自ら選んだ事業に従事した。しかし、その年の終わりに深刻な健康上の問題で帰国を余儀なくされた。

健康を取り戻した彼は、1756年にグラスゴーに戻り、そこで職に就こうとしました。しかし、市民の息子でもなく、町で徒弟修行もしていなかったため、ギルド（労働組合）からグラスゴーで店を開くことを禁じられました。ディック博士が彼を助け、大学に遺贈された機器の修理を依頼しました。最終的に、大学の建物は市の管轄外であったため、彼は大学の建物内の3部屋の使用を許可されました。彼は1760年までグラスゴーに滞在し、その後、業界の反対がなくなったため、市内に店を開きました。そして1761年に再びトロンゲートの北側にある店に移り、そこでは邪魔されることなくわずかな収入を得て、大学とのつながりを保ちました。彼はグラスゴー近郊で土木技師として働いたが、すぐに他の仕事をすべて辞め、機械工学に専念した。

彼は余暇の多く――当初は望ましくないほど多かった――を哲学的な実験や楽器の製作、科学への造詣の深化、そしてオルガン構造の改良に費した。研究をより充実したものにするため、ドイツ語とイタリア語を学び、スミスの『ハーモニクス』を読んで楽器構造の原理に通じようとした。彼の読書は依然として散漫だったが、グラスゴー近郊でニューコメン機関が紹介され、大学の蔵書の中に模型があり、1763年に修理のために彼の手に渡ったことがきっかけで、蒸気機関の歴史を研究し、自ら実験研究を行うようになった。[83] 即席の装置を使って、蒸気の特性を調べました。

当時大学の学生だったロビソン博士は、ワットの工房を余暇を過ごすのに快適な場所と感じ、ワットの趣味と非常に親しかったため、知り合うとすぐに親交を深めました。彼は1759年という早い時期に機器メーカーであるワットに蒸気機関の興味を喚起し、馬車の駆動に応用できるのではないかと提案しました。ワットはすぐに興味を持ち、錫製の蒸気シリンダーとピストンを中間歯車機構で駆動輪に接続する小型の模型を製作しました。この計画は後に放棄され、ワットによって復活させられるまで四半世紀もかかりました。

ワットは化学を学び、当時「潜熱」の発見につながる研究を行っていたブラック博士の助言と指導を受けた。大学所蔵のニューコメン機関の模型を修理するという彼の提案は、デザグリエの論文やスウィッツァーらの研究へと発展した。こうしてワットは、セイヴァリーやニューコメン、そしてニューコメン機関を改良した人々の業績を学んだ。

ワット自身の実験では、最初は蒸気貯蔵庫とパイプとして薬瓶と中空の杖を使用し、後にパパンの蒸解釜と一般的な注射器を使用した。後者の組み合わせは非凝縮機関となり、1平方インチあたり15ポンドの圧力で蒸気を使用した。バルブは手動で操作し、ワットは自動バルブ装置だけで実用的な機械を作れることを見抜いた。しかし、この実験は実用的な成果にはつながらなかった。最終的に彼は、修理のためにロンドンに送られていたニューコメンの模型を手に入れ、正常に動作する状態にして実験を開始した。

ニューコメンモデル
図24. —ニューコメンモデル。

ニューコメンのモデルには、実際に使用されているエンジンのスケールに基づいて作られたボイラーが付いていたが、[84] エンジンを動かすのに十分な蒸気を供給することは全く不可能でした。直径は約9インチで、蒸気シリンダーの直径は2インチ、ピストンのストロークは6インチでした。図24は、現在の模型の配置図です。この模型はグラスゴー大学で最も大切に保存されている貴重な品々の一つです。

ワットは、これから始めようとしていた実験調査のために新しいボイラーを作り、エンジンのストロークごとに蒸発する水の量と使用される蒸気の量を測定できるようにそれを配置しました。

彼はすぐに、非常に大量の水を加熱するのに非常に少量の蒸気しか必要としないことを発見し、蒸気シリンダーの下降ストロークで凝縮が起こったときの蒸気と水の相対的な重量を正確に測定しようと試みました。[85] ワットはブラック博士の発明した「潜熱」エンジンを発見し、その存在を独自に証明した。この発見は、ブラック博士の功績の中でも最大のものの一つである。ワットはすぐにブラック博士のもとを訪れ、発見した驚くべき事実を報告した。するとブラック博士は、ワットに、少し前にブラック博士がクラスで説明していた現象の特徴を伝授した。ワットは、沸点において、凝縮する蒸気は、凝縮に使われる水の6倍の重量を加熱できることを発見した。

ワットは、同じ重量であっても蒸気が水よりもはるかに優れた熱吸収性と蓄熱性を持つことに気づき、従来の慣習よりも蒸気を節約するためにより一層の注意を払うことの重要性をはっきりと理解した。彼はまずボイラーの節約を試み、伝導と放射による損失を防ぐために木製の「シェル」を持つボイラーを製作し、炉ガスからの熱をより完全に吸収するために煙突の数を増やした。また、蒸気管を非伝導性の材料で覆い、燃焼熱を完全に利用するために創意工夫できるあらゆる予防措置を講じた。しかし、彼はすぐに、最も重要な点に取り組んでいなかったことに気づき、損失の大きな原因は、シリンダー内の蒸気の挙動に見られる欠陥にあることを発見した。彼はすぐに、ニューコメン機関における熱損失の原因（小型模型では大幅に誇張されることになるが）は、以下の通りであると結論付けた。

まず、真鍮製のシリンダー自体による熱の放散は、優れた伝導性と優れた放熱性を兼ね備えていました。

第二に、真空を生成するために、ストロークごとにシリンダーを冷却する必要があることから生じる熱損失です。

第三に、凝縮方法が不完全であったために、ピストンの下の蒸気圧によって動力が失われました。[86]

彼はまず、非伝導性の材料（油に浸して焼いた木材）で円筒を作り、蒸気の経済性において決定的な利点を得た。次に、容易に測定可能な目盛り上の点における蒸気の温度と圧力について、一連の非常に正確な実験を行った。その結果を用いて曲線を描き、縦軸に圧力、縦軸に温度をそれぞれ表した。そして、この曲線を逆方向にたどり、212°未満の温度と大気圧未満の圧力の近似値を得た。こうして、ニューコメン機関で使用された噴射水の量で、内部温度を華氏140度から175度まで下げると、非常に大きな逆圧が発生することを発見した。

彼はさらに研究を続け、各ストロークで使用される蒸気の量を測定し、それをシリンダーを満たす量と比較したところ、少なくとも4 分の 3 が無駄になっていることを発見しました。次に、一定重量の蒸気を凝縮させるために必要な冷水の量を決定しました。そして、1 ポンドの蒸気には、凝縮に使用される約 6 ポンドの冷水を 52 度から沸点まで上げるのに十分な熱が含まれていることを発見しました。さらに、ニューコメン エンジンの各ストロークでは、シリンダーいっぱいの蒸気を凝縮するのに十分な量の 4 倍の噴射水を使用しなければならないことも発見しました。これは、エンジンに供給される熱の 4 分の 3 が無駄になっているという彼の以前の結論を裏付けました。

ワットは、彼自身の研究によって、彼自身が列挙しているように、[36]以下の事実：

「1. 鉄、銅、そしてある種の木材の熱容量を水と比較した値。

「2. 水と比較した蒸気の体積。

[87]「3. あるボイラーで1ポンドの石炭によって蒸発する水の量。

「4. 様々な温度における蒸気の弾性は沸騰水の弾性よりも大きく、他の温度における蒸気の弾性の法則への近似値。」

「5. 直径6インチ、ストローク12インチの木製シリンダーを備えた小型のニューコメンエンジンでは、1ストロークあたりにどれだけの水蒸気が必要でしたか。

「6. シリンダー内の蒸気を凝縮し、1平方インチあたり約7ポンドの作業力を得るために、1回のストロークで必要な冷水の量。」

これらの綿密で真に科学的な調査を経て、ワットは蒸気機関の既存の欠陥とその原因を深く理解し、改良に着手することができました。ワットはすぐに、蒸気シリンダー内での蒸気の作用損失を減らすためには、上下動中の蒸気の温度と圧力の大きな変動にもかかわらず、シリンダーを「常に流入する蒸気と同じ温度に保つ」何らかの手段（彼の言葉を借りれば）を見つける必要があることに気づきました。そしてついに、あらゆる困難から解放される幸運な考えが浮かび、一連の改良を経て、ついに現代型の蒸気機関が世に送り出された経緯を語っています。

彼はこう言う。[37] 晴れた日曜日の午後、私は散歩に出かけた。シャーロット通りの入り口にある門からグリーンに入り、古い洗濯場を通り過ぎた。その時、私は機関車のことを考えていて、牛小屋まで行った。その時、蒸気は弾性体なので真空に流れ込むだろう、そしてもしシリンダーと排気された容器の間に連絡ができれば、蒸気はそこに流れ込み、冷却されずに凝縮するかもしれない、という考えが頭に浮かんだ。[88] シリンダー。その時、ニューコメンのエンジンのようにジェットを使うなら、凝縮した蒸気と噴射水を取り除かなければならないことがわかった。そのために二つの方法が思い浮かんだ。一つ目は、35フィートか36フィートの深さに排水口があれば、下降管で水を流し、小型ポンプで空気を抜く方法。二つ目は、水と空気の両方を抜き取れるくらい大きなポンプを作る方法だ。「ゴルフハウスから少し歩くうちに、すべてが頭の中で整理されたんだ。」

この発明について、ワットはジャーディン教授にこう言いました。[38] 「分析してみると、この発明は見た目ほど偉大なものではないことが分かりました。蒸気機関の状態から判断すると、作動に必要な燃料の量が、その広範な実用化を永遠に妨げるであろうことは容易に理解できました。次のステップも同様に容易でした。燃料消費量の多さの原因を探ることです。これもまた容易に思いつきました。つまり、シリンダー、ピストン、および周辺部品全体を、1分間に15回から20回も水冷状態から蒸気熱状態へと移行させるのに必要な燃料の無駄です。」この思考過程を辿ることで、彼は独立した凝縮器を考案するに至りました。

ワットの実験
図25. —ワットの実験。

月曜日の朝、ワットは蒸気シリンダーとピストンに、直径1.3/4インチ、長さ10インチの大きな真鍮製の外科医用注射器を使用し、新発明の実験に取り掛かった。両端にはボイラーから蒸気を導くパイプがあり、蒸気弁として機能するコックが取り付けられていた。シリンダーの上部からもパイプがコンデンサーに通じており、注射器は逆さまにされ、ピストンロッドは便宜上下方に垂れ下がっていた。コンデンサーは、長さ10インチまたは12インチ、直径約6分の1インチの薄いブリキ板製のパイプ2本でできており、垂直に立っており、上部に接続部があった。[89] 実験は、蒸気シリンダーを水平方向に少し延長し、より大きなサイズのパイプを接続して「スニフティングバルブ」を取り付けた。直径約1インチの別の垂直パイプを凝縮器に接続し、「エアポンプ」として使用するためにピストンを取り付けた。全体を冷水の入った水槽に設置した。小さな蒸気シリンダーのピストンロッドには、シリンダーから水を排出できるように、端から端までドリルで穴を開けた。この小さなモデル（図25）は非常にうまく機能し、真空の完成度は、スケッチにあるように、ピストンロッドに吊るした18ポンドの重りを持ち上げられるほどだった。その後すぐに、より大きなモデルが構築され、テストの結果は、最初の実験で喚起された期待を完全に裏付けるものでした。

この最初の一歩を踏み出し、このような抜本的な改良を行った後、この発明の成功はすぐに確定した。それは、古いニューコメンエンジンの最初の変更から生じた緊急の要請の結果として、他の発明が次々と続いたからである。しかし、新しいエンジンの細部の形状と比率を考案するには、科学的知識と実用的知識をうまく組み合わせたワットの強力な頭脳さえも、没頭した。[90] 何年もの間、彼は別個の凝縮器を取り付ける際に、最初は表面凝縮を試みたが、うまくいかなかったため、ジェット凝縮に切り替えた。凝縮器に水が溜まるのを防ぐための何らかの対策がすぐに必要になった。

ワットは当初、ニューコメンのエンジンの凝縮効率が低い場合にうまく機能した方法、すなわち、凝縮器から大気圧で釣り合う水柱の高さよりも深いところまでパイプを導く方法を採用しようと考えていた。しかし後に空気ポンプを採用した。この方法は、凝縮器から水だけでなく、凝縮器内に通常かなりの量集まり真空状態を悪化させる空気も排出する。次にワットは、ピストンの潤滑と蒸気密保持に水の代わりに油と獣脂を使用するようにした。これは、蒸気の使用に伴うシリンダーの冷却を防ぐためである。シリンダーの冷却、ひいては動作時の動力の浪費のもう一つの原因は、ピストンがストロークするたびにシリンダー内を大気が通過し、接触することで内部を冷却することであると考えられた。発明者は、シリンダーの上部を覆い、ピストンロッドが「スタッフィングボックス」を通過できるようにすることでこれを防ぐという結論に至りました。この装置は機械工の間では古くから知られていました。

そこで彼は、シリンダーの上部を覆うだけでなく、全体を外部ケーシング、つまり「蒸気ジャケット」で囲み、ボイラーからの蒸気が蒸気シリンダーの周囲を通り、ピストンの上面に圧力をかけるようにした。この圧力は任意に調整できるため、大気圧よりも制御しやすい。また、この蒸気ジャケットはシリンダーを高温に保つだけでなく、ピストンから蒸気が漏れた場合でも、凝縮して容易に処分できるため、比較的被害が少ない。

ワットはより大きな実験用エンジンを製作することを決定した後、その作業に全時間と注意を注ぐことを決意し、廃墟となった古い建物の一室を借りた。[91] ブルーミーロー近くの陶器工場で働き始めた。そこで彼は、雇い入れた機械工ジョン・ガーディナーと何週間も休みなく働いた。その間、おそらく友人のブラック博士を通じて、裕福な医師ローバック博士と知り合いになった。ローバック博士は他のスコットランド人資本家たちと共に、かの有名なキャロン鉄工所を設立したばかりで、彼はローバック博士と文通を始め、新しいエンジンの作業の進捗状況をローバックに報告していた。

ワットの記述によると、このエンジンは直径「5～6インチ」、ストローク2フィートの蒸気シリンダーを備えていた。銅製で、ハンマーで滑らかに打ち付けられていたが、穴あけ加工はされておらず、「あまり真っ直ぐではなかった」。このシリンダーは別の木製のシリンダーに収められていた。1765年8月、彼は小型エンジンを試運転し、機械は非常に不完全ではあったものの「良好な結果」を得たとローバック博士に手紙で伝えている。「排気コックを回すと、ピストンは無負荷時にはハンマーで叩いたような速さで上昇し、18ポンド（1インチあたり7ポンド）の荷重をかけた時には、通常の噴射装置を使った場合と同じ速さで上昇した」。その後、彼はより大型のモデルを製作しようとしていることを伝えている。1765年10月、彼は後者を完成させた。試運転の準備が整ったエンジンは、まだ非常に不完全だった。それでも、このような粗雑な機械にしては、良い仕事をした。

ワットは貧困に陥り、友人から多額の借金をした後、ついに当面の計画を断念せざるを得なくなり、家族を養うために職を探さざるを得なくなった。約2年間、彼は測量士として、またグラスゴー近郊の炭田を市の行政官のために探査する仕事で生計を立てた。しかし、発明を完全に諦めたわけではなかった。

1767 年、ローバック博士はワットの負債 1,000 ポンドを引き受け、実験の遂行と発明の導入のために資金を提供することに同意しました。一方、ワットはローバック博士に所有権を明け渡すことに同意しました。[92] ローバックは特許の3分の2を取得しました。次に、直径7～8インチの蒸気シリンダーを備えた別のエンジンが製造され、1768年に完成しました。このエンジンは十分にうまく機能したため、共同経営者たちは特許を申請し、仕様と図面は1769年に完成して提出されました。

ワットはまた、ニューコメン式エンジンを数台製作し、設置した。おそらく、エンジン製作の実際的な細部にまで精通するためだったのだろう。その間、彼は独自の新型中型エンジンの設計図を作成し、ついに製作に成功した。蒸気シリンダーの直径は18インチ、ピストンのストロークは5フィートだった。このエンジンはキニールで製作され、1769年9月に完成した。しかし、構造的にも動作的にも完全に満足できるものではなかった。凝縮器は、彼の最初の小型モデルで使用されたものと似たパイプで構成された表面凝縮器であり、十分な密閉性が得られなかった。蒸気ピストンは深刻な漏れを起こし、何度も試験を重ねるごとに欠陥が明らかになった。この窮地において、ワットはブラック博士とローバック博士の両博士の援助を受けたが、友人たちに深刻な損失をもたらすリスクを強く感じ、非常に落胆した。ブラック博士に宛てた手紙の中で、彼はこう書いている。「人生で発明することほど愚かなことはない」。そしておそらく大多数の発明家も、自らの経験から同じ意見に至ったのだろう。

「不幸は一度きりでやって来るものではない」という格言通り、ワットは最大の不幸――忠実で愛情深い妻の喪失――に見舞われ、計画の成就の見通しも立たなかった。さらに大きな痛手となったのは、忠実な友人であるローバック博士の財産の喪失と、それに伴う援助の喪失だった。この頃、1769年、ワットの機関の資本化権益を裕福な製造業者に譲渡する交渉が開始された。この製造業者の名前は、後にワットの名前と合わせて有名になった。[93] 彼のエネルギーとビジネスセンスによって、新しい形の蒸気機関が文明世界全体に普及した。

ワットは1768年、特許取得のためロンドンへ旅する途中で、後に共同経営者となるボウルトン氏と出会った。ボウルトン氏は当時、ワットの設計を精査し、その価値をすぐに見抜き、権益の購入を提案した。ワットは当時、ローバック博士との取引が成立するまで、ボウルトン氏の提案に明確な返答をすることができなかったが、ローバック博士の同意を得て、後にボウルトンが自身と共同経営者で3分の1の権益を取得し、それに対してローバック氏にそれまでに発生した全費用の半分と、「彼が負ったリスク」に対する補償として追加する金額を支払うことを提案した。その後、ローバック博士は、ワットの発明における所有権の半分をボウルトンと、ボウルトンに権益を取得したいと考えていたスモール博士に譲渡することを提案した。スモール博士は、機関の実験が完了した後、「1000ポンド以上の金額」を受け取ることを条件に、ワットの発明における所有権の半分をボウルトンに譲渡することを希望していた。この金額は、機関の実験が完了した後、「公正かつ合理的」とみなされるはずであった。勘定調整には12ヶ月の猶予が与えられ、この提案は1769年11月に承認された。

マシュー・ボルトン
マシュー・ボルトン。

ジェームズ・ワットの共同経営者となったマシュー・ボルトンは、バーミンガムの銀細工師兼銀細工師の息子で、父の事業を継承し、ワットの時代には経営者のみならず、その経営者自身も広く知られた大企業を築き上げました。ワットは最終的な契約が締結される前にローバック博士に手紙を書き、「以下の理由」でボルトンとの取引を締結するよう強く勧めました。

「第一に、ボルトン氏自身の独創的で正直で裕福な人柄から。第二に、正確で正直な職人を調達し、適切な道具を提供し、適切な監督者を雇うのは困難で費用がかかる。もし、この不便を避けるために、もしあなたが仕事を請け負うのであれば、[94] 熟練工に依頼するなら、利益の大きな部分を放棄しなければなりません。3つ目に、このエンジンの成功は未だ証明されていません。もしボルトン氏が、私がスモール博士に書く予定の成功の可能性を考慮に入れ、支出額の適切な割合をあなたに支払うならば、それはあなたのリスクを軽減し、私が考えるよりも大きな割合であなたの利益を減少させるでしょう。4つ目に、ボルトン氏とスモール博士の創意工夫（後者が関与するならば）は、この機械の改良と完成に非常に大きく貢献し、そうでなければこの機械を破滅させかねない困難を克服する助けとなるかもしれません。最後に、私の健康状態が不安定であること、優柔不断で活動的でない性格、そして自分の利益のために人々と交渉したり闘ったりする能力がないことを考慮してください。これらはすべて、私がいかなる大きな事業にも取り組む資格がないことを示しています。こちら側としては、最初の出費と利息、特許、現在のエンジン、約200ポンド（ただし、それほど大きな損失はないでしょう）を考慮してください。[95] 「共通エンジンにするのに10年、2年の時間と模型の費用を費やしました。」

ワットがボルトンの創意工夫と才能の価値を評価したのは、根拠のあるものだった。ボルトンは優秀な学者であることを示し、少年時代に卒業した学校を出て工房に入り、言語と科学、特に数学に関する相当の知識を身につけていた。工房ではすぐに数々の価値ある改良を導入し、常に他者の改良にも目を光らせ、それを自分の事業にも取り入れようとしていた。彼は現代的なスタイルの人間であり、いかなる点においても競争相手に先を越されることを決して許さず、常に主導的地位を維持するために最大限の努力を払った。彼は常に、金儲けだけでなく、優れた仕事で評判を得ることを目指していた。父の工房はバーミンガムにあったが、ボルトンは事業の急成長に伴い、より大規模な工場を建設する余地が生じた。そこで彼はバーミンガムから2マイル離れたソーホーに土地を確保し、1762年頃に新たな工場を建設した。

当初の事業は、金属ボタン、バックル、時計のチェーン、軽やかな金銀細工や象嵌細工といった装飾金属製品の製造でした。間もなく金銀メッキ製品の製造も加わり、この事業は徐々に非常に広範な美術品製造へと発展しました。ボルトンは、見つけられる限りの優れた作品を模写し、イギリスの貴族、さらには女王からあらゆる種類の花瓶、小像、ブロンズ像を借りては、それらから模写をすることもよくありました。現在ではアメリカの貿易品として世界中でよく知られているような安価な時計の製造も、ボルトンによって始められました。彼は精巧な天文時計や貴重な装飾時計をいくつか製作し、それらはイギリスよりも大陸で高く評価されました。ソーホーの工場の事業は数年のうちに非常に大きく成長し、[96] その商品はあらゆる文明国に知られ、進取の気性に富み、誠実で独創的なボルトンの経営のもと、その成長は資本の蓄積と十分に歩調を合わせていた。そして経営者は、その繁栄ゆえに、しばしば自分の資産を極めて慎重に操作し、信用を自由に利用せざるを得ない状況に陥った。

ボルトンは、有益な人脈を築き、そこから得られる利益を最大限に活用する並外れた才能を持っていました。1758年、彼は当時ソーホーを訪れていたベンジャミン・フランクリンと知り合いました。そして1766年、当時ジェームズ・ワットの存在を知らなかったこの二人の著名人は手紙のやり取りの中で、蒸気動力の様々な有用な用途への応用可能性について議論しました。二人の間に新しい蒸気機関が設計され、ボルトンはその模型を製作しました。それはフランクリンに送られ、フランクリンによってロンドンで展示されました。

ダーウィン博士はこの計画に何らかの関わりがあったようで、この模型の成功への期待に駆り立てられた人々の熱狂こそが、この風変わりな医師であり詩人であったダーウィンの著作からしばしば引用される、今や名高い予言的な韻文の起源なのかもしれません。フランクリンは、この計画への貢献として、煙が出ないように火格子を配置するというアイデアを提案しました。彼はこう述べています。「必要なのは、新しい炭の煙が、既に点火されている炭を通り抜けるようにすることだけです。」彼のアイデアは、後世の計画者たちによって繰り返し新しいものとして提唱されてきました。ボウルトン、フランクリン、そしてダーウィンによるこれらの実験からは何も成果は得られず、ワットの計画はすぐに、それほど発展の進んでいないすべての計画に取って代わりました。

1767年、ワットはソーホーを訪れ、ボルトンの工場を綿密に視察した。彼は工房の見事な配置と設備の充実、そして事業の組織と運営の完璧さに非常に好感を抱いた。翌年、彼は再びソーホーを訪れ、今度はボルトンと面会した。[97] 前回の訪問では不在だったボルトンとの再会。二人の偉大な機械工は互いにこの出会いに喜び、互いに最大限の敬意と尊敬を抱くようになった。二人はワットの計画について議論し、ボルトンは揚水エンジンの製作に着手していたものの、自身の実験は断固として中止することを決意した。同じくソーホーにいたスモール博士とワットは、このエンジンを馬車の推進力やその他の用途に応用する可能性について議論した。帰国後、ワットは既に述べたように、エンジンに関する散発的な作業を続けた。そして、ローバック博士の失敗直後に始まったボルトンとの契約が最終的に完了したのは、それからしばらく後のことだった。

ワットがスコットランドを離れ、ソーホーにいるパートナーと合流する前に、カレドニア運河の測量や、数ヶ月前から進めていたその他の小規模な工事など、手元にある仕事を終わらせる必要があった。1774年の春、彼はバーミンガムに到着し、すぐにソーホーに居を構え、スコットランドからしばらく前に送られてきた半完成の機関の作業に取り掛かった。機関はキニールに3年間放置され、使われずに風雨にさらされていたため、望ましい状態ではなかった。錫製のブロック 蒸気シリンダーはおそらく良好な状態だったが、ワットが言うように、鉄製の部品は土木工事に従事している間に「劣化」していた。この時期、余暇に、ワットは蒸気の利用計画を完全に無視していたわけではなかった。彼は蒸気をロータリーエンジン、つまり「ホイールエンジン」に利用する計画について深く考え、実験に時間を費やしていた。彼は成功を約束するような計画を何も考案することができなかった。

1774年11月、ワットはついに古いパートナーであるローバック博士にキニール機関の試験が成功したことを報告した。彼はいつものように熱心に論文を書いたわけではなかった。[98] 発明家の浪費ぶりは、度重なる失望と長引く不安によってすっかり活力が失われていたため、そのせいで彼はすっかり気を失っていた。彼はただこう記した。「私が発明した消防車は今、走り始めており、これまで作られたどの消防車よりもずっとよく機能している。この発明は私にとって大きな利益となるだろうと期待している。」

ワットのエンジン
図26. —ワットのエンジン、1774年。

ニューコメンの「大気圧エンジン」から現代の蒸気機関への変更は、その本質的な細部において完了した。ボローストーンス近郊のキニールに建造された最初のエンジンは、直径18インチの蒸気シリンダーを備えていた。添付のスケッチにそれが描かれている。

図26では、蒸気はボイラーからパイプdとバルブcを通ってシリンダーケーシングまたは蒸気ジャケット YYに流れ、ピストンbの上を通過し、[99] シリンダーa内で下降し、このときバルブfは開いており、排気がコンデンサーhに流れ込みます。

ピストンはシリンダーの下端にあり、ポンプロッドはビームの反対側の端yにあるため、このようにして上昇し、ポンプに水が満たされると、バルブc とfが閉じ、バルブeが開き、ピストンの上に残っている蒸気がピストンの下に流れます。すると、上下の圧力が等しくなり、ポンプロッドの重量がピストンの重量を上回り、ピストンは急速にシリンダーの上部に引き寄せられ、蒸気は上方に移動してピストンの下側を通過します。

次にバルブeが閉じられ、cとfが再び開かれ、下降ストロークが繰り返されます。凝縮器に入る水と空気は、各ストロークで、 通路sによって凝縮器と連通しているエアポンプiによって除去されます。ポンプqは凝縮水を供給し、ポンプA は凝縮水の一部を取り除きます。この凝縮水はエアポンプによって「ホットウェル」kに送り込まれ、そこから給水ポンプがボイラーに供給します。バルブは、ベイトンやスミートンのバルブギアに非常によく似た、 「プラグフレーム」または「タペットロッド」 nn内のピンmmによって動かされます。

エンジンは、頑丈な基礎 BBの上に取り付けられています。Fは、エンジンを始動する前に、シリンダーとコンデンサーから空気が送り出される開口部です。

1769 年の特許でカバーされた発明は次のように説明されています。

「消防車の蒸気、ひいては燃料の消費量を減らす私の方法は、以下の原則に基づいています。

「第一に、蒸気の力を利用してエンジンを動かす容器（通常の消防車では「シリンダー」と呼ばれ、私は「蒸気容器」と呼ぶ）は、エンジンが作動している間、そこに入る蒸気と同じ温度に保たれなければならない。まず、それを木製のケース、あるいは蒸気を通さない他の材料で覆う。[100] 熱をゆっくり伝えること、2 番目に、蒸気または他の加熱された物体で囲むこと、3 番目に、その間、水または蒸気より冷たい他の物質が侵入したり接触したりしないようにすることです。

「第二に、蒸気の凝縮によって全部または一部を作動させる機関においては、蒸気は蒸気容器またはシリンダーとは別の容器で凝縮させるものとする。ただし、蒸気容器またはシリンダーと蒸気は時折連通するものとする。これらの容器を私は凝縮器と呼ぶ。機関が作動している間、これらの凝縮器は水またはその他の冷却物質を用いて、少なくとも機関付近の空気と同程度に冷たく保たれるべきである。」

3. 凝縮器の冷却によって凝縮されず、エンジンの動作を妨げる可能性のある空気またはその他の弾性蒸気は、エンジン自体が作動させるポンプ、またはその他の手段によって蒸気容器または凝縮器から排出されるものとする。

「第四に。私は多くの場合、ピストン、あるいはそれに代わる何らかの手段を、蒸気の膨張力を利用して押し付けるつもりです。これは、現在一般的な消防車で大気圧が利用されているのと同じです。冷水が十分に得られない場合は、蒸気の力のみでエンジンを動かし、役目を終えた蒸気を大気中に放出することもできます。」

「第五に。軸周りの運動が必要な場合、私は蒸気容器を中空のリングまたは円形のチャネルの形に作ります。蒸気の適切な入口と出口を備え、水車の車輪のように水平の車軸に取り付けます。その中には、物体がチャネルを一方向にのみ回転できるようにする複数のバルブが設置されています。これらの蒸気容器には、チャネルの一部または一部を埋めるように取り付けられた重りが設置されていますが、後述する方法によってチャネル内を自由に移動できるようにされています。これらの機関に蒸気がこれらの重りとバルブの間に入ると、蒸気は[101] 両側に均等に圧力をかけることで、ホイールの片側の重りを持ち上げ、バルブの反作用によってホイールに円運動を与えます。バルブは重りが押される方向に開き、逆方向には開きません。容器が回転すると、ボイラーから蒸気が供給され、その役割を果たした蒸気は凝縮器を介して、または大気中に排出されます。

「第六に、場合によっては、蒸気を水に還元するほどではないものの、蒸気をかなり収縮させる程度の冷気を適用し、蒸気の膨張と収縮を交互に繰り返してエンジンを作動させるつもりです。

「最後に、ピストンやエンジンの他の部品を気密または蒸気密にするために水を使用する代わりに、オイル、ワックス、樹脂体、動物の脂肪、水銀、およびその他の金属を流動状態で使用します。」

ワットは、蒸気機関の建設と組み立てにおいて、部品を正確に製作し、丁寧に組み立て、完成後に適切に組み立てられる熟練工を見つけるのに依然として苦労しました。ニューコメンとワットの両者がこれほど深刻な問題に直面したという事実は、たとえこの機関がもっと早く設計されていたとしても、機械工がようやくその製造に必要な技術を習得し始めたこの頃まで、蒸気機関が世界的に成功を収めることはほとんどなかったであろうことを示しています。しかし一方で、もし初期の機械工たちが、この技術と手作業の細部にわたる十分な知識を持っていたならば、蒸気機関はもっと早く実用化されていた可能性も否定できません。

ウースター侯爵の時代にワットの蒸気機関が発明されていたとしても、それを製作する労働者を確保することはおそらく不可能だったでしょう。実際、ワットはある時、自分の蒸気シリンダーの一つが、真の円筒形になるまであと8分の3インチしか足りないと自画自賛したほどです。

蒸気機関の歴史はこの時から始まった[102] ボルトン・アンド・ワット社の業績。ニューコメン機関はワットがソーホーに移った後も長年にわたり、多くの製造業者によって製造され続けた。多くの発明家が、あらゆる機械の組み合わせの中でも最も魅力的なものの開発に取り組み、さらなる改良を模索していた。後述するように、ワットと同時代の人々によっても、後の発展の萌芽となる重要な発明がいくつかあったが、それらはほとんど時代をはるかに先取りしており、蒸気動力の歴史に長年にわたり影響を与えたほぼすべての成功した重要な発明は、ジェームズ・ワットの豊かな頭脳から生まれたものであった。

ニューコメン・エンジンの欠陥は深刻で、ソーホーのボルトンが蒸気動力による新しい揚水機に興味を示したことが知られるや否や、あらゆる方面から問い合わせが殺到した。採算が合わず資金難に陥っていた鉱山主や、揚水費用で利益が消え、最終的に馬力あたり年間5ポンドという使用料を喜んで支払う経営者たちなどだ。ロンドン市水道局もまた、首都圏への給水用揚水機の購入交渉に乗り出した。こうして同社は、直ちに大規模な事業の準備に着手せざるを得なくなった。

しかし、まず第一に、そして最も重要な問題は、間もなく期限切れとなる特許の延長を確保することだった。もし更新されなければ、ワットが貧困と不安の中で15年間も研究と労苦を重ねてきたことは、発明者にとって何の利益にもならず、彼の才能の成果は他人の不労所得となってしまうだろう。ワットは、必要な議会法の成立をほとんど期待できないと感じ、旧友で当時クロンシュタットの海軍学校で数学教授を務めていたロビソン博士の勧誘により、ロシア政府から提示された職を引き受けようかと強く考えた。給与は1,000ポンドだった。ワットのような境遇の人間にとっては高額な収入であり、困窮する機械工にとっては、まさに魅力的なものだった。

[103]しかしワットはロンドンへ赴き、自らの仲間とボルトンの有力な友人たちの助けを借りて、法案を成立させることに成功した。特許は24年間延長され、ボルトン・アンド・ワットは、彼らのあらゆる事業を特徴づける勤勉さと進取の気性をもって、自社のエンジンの導入に着手した。

新しい会社では、ボルトンが事業全般を担当し、ワットが機関車の設計、建設、そして組み立てを監督しました。ボルトンのビジネス能力とワットの驚異的な機械工学の才能、そしてボルトンの体力と活力と勇気がワットの虚弱な体と憂鬱を補い、そして何よりも、ボルトン自身の財布と友人たちの財布から得た金銭的資源が相まって、会社は財務、訴訟、そしてエンジニアリングのあらゆる困難を乗り越えることができました。

ボルトンとワットが法的にパートナーとなったのは、数基の機関車の製作と運転が成功した後のことでした。ワットは、特許権の3分の2をボルトンに譲渡すること、ボルトンが全費用を負担し、評価額で在庫を前払いして利息を得ること、ワットがすべての図面と設計図を作成し、純利益の3分の1を得ることなど、合意条件を明確に示しました。

ワットは事業関係の不確実性から解放されるとすぐに、二番目の妻と結婚した。アラゴが言うように、彼女は「多彩な才能、的確な判断力、そして強い性格」によって、この寛大で頭脳明晰な技術者にとって良き伴侶となった。それ以来、彼の心配事は、あらゆる実業家が耐え忍ばざるを得ないほどのものとなり、その後の10年間は​​ワットの生涯において最も多くの発明を生み出した時期となった。

1775年から1785年にかけて、パートナーたちは蒸気機関の数多くの価値ある改良といくつかの独自の発明を含む5つの特許を取得しました。これらの特許の最初のものは、現在では広く知られ、広く使用されている[104] 文字を複写する印刷機と、布を高温の蒸気で満たされた銅製のローラーの間を通過させて急速に水分を蒸発させる乾燥機。この特許は1780年2月14日に発行されました。

ワットのエンジン
図27. —ワットのエンジン、1781年。

翌年の1781年10月25日、ワットはクランクを使わずにエンジン軸の回転運動を得る5つの装置の特許を取得しました。そのうちの1つが図27に示す「太陽と惑星」式でした。[105] クランクシャフトには歯車が取り付けられており、この歯車はコネクティングロッドの端にしっかりと固定された別の歯車と噛み合っている。コネクティングロッドの端をシャフトから一定の距離に固定するタイによって、クランクシャフトの軸を中心に回転するように強制されているため、シャフトギアも回転し、シャフトもそれに伴って回転する。2つの歯車に必要な相対直径を与えることで、所望の速度比が確保された。シャフトの動きを制御するためにフライホイールが用いられた。[39]ボウルトン・ワットは多くのエンジンに太陽遊星機構を採用したが、最終的にクランクを採用したのは、ワットの1781年の特許よりも古いマシュー・ワズバラの特許の失効によるものだった。ワットは1771年には既にクランクの使用を提案していたと言われているが、ワズバラが先に特許を取得していた。ワットはクランクとフライホイールを備えたエンジンの模型を製作しており、その模型を見た部下の一人がワズバラに説明し、ワズバラはワットの財産を奪うことができたと述べている。この行為はワットの側に大きな憤りをもたらしたが、特許の無効化はより積極的な競争相手やより独創的な人々による使用を許すことになり、ボウルトン・ワットに損害を与えると思われたため、法的措置は取らなかった。

ワットに与えられた次の特許は非常に重要なものであり、蒸気の経済的な応用の発展の歴史において特に興味深いものでした。この特許には以下の内容が含まれていました。

1. 蒸気の膨張と、その原理を応用し膨張力を均一化する6つの方法。
2. 複動式蒸気エンジン。蒸気はピストンの両側に交互に作用し、反対側は凝縮器と連通しています。

[106]3. 二重または連結された蒸気機関 – 必要に応じて連動または独立して動作できる 2 つのエンジン。

4. ピストンロッドにラックを使用し、ビームの端の扇形部分に作用させることで、ロッドの完全な直線運動を確保します。
5. ロータリーエンジン、または「蒸気車」。

蒸気の膨張によって得られる効率性はワットにとって古くから知られており、排気蒸気が凝縮器に激しく流れ込むことで明白に無駄になっている電力の一部を節約するというアイデアを、1769年という早い時期に思いついていた。これは同年5月にバーミンガムのスモール博士に宛てた手紙に記されている。キニールでの実験中、ワットは小型エンジンでこの原理の真の価値を確かめようと試みていた。

ボルトンもこの改良された蒸気作動方法の重要性を認識しており、初期のソーホーエンジンは、ワットが述べたように、「必要なサイズの2倍のシリンダーを使用し、半ストロークで蒸気を遮断する」構造となっていました。しかし、「バルブが当初のままであれば、これは蒸気を大幅に節約できた」ものの、製造業者たちは所有者や技術者によるバルブの改造に絶えず悩まされ、最終的にこの方法を断念しました。より賢明で信頼できる職人が見つかった暁には、この方法を再開できると期待していました。特許は1782年7月17日に発行されました。

ワットは、通常は 4 分の 1 ストロークでのカットオフが最適であると指定しました。

ワットがスモール博士に与えた膨張作業による節約法の説明は、[40]は再現する価値がある。彼はこう述べている。「蒸気の効果をさらに倍増させる方法についてお話ししましたが、それは真空に蒸気が流れ込む力を利用することで、かなり簡単です。[107] 失われた蒸気を回収する。これは効果を2倍強にするが、容器が大きくなりすぎてすべてを使い切れない。これは特に水車エンジンに応用でき、蒸気力のみを利用する場合に凝縮器の不足を補うことができる。蒸気バルブの一つを開き、蒸気を送り込み、そのバルブと次のバルブの間の距離の4分の1が蒸気で満たされるまで蒸気を送り、バルブを閉じると、蒸気は膨張を続け、徐々に力を弱めながら水車を通過し、最終的に最初の4分の1の力で終わる。この一連の合計は、蒸気の4分の1しか使用していないにもかかわらず、半分以上になることがわかる。確かに力は不均等になるが、これはフライやその他の方法で改善できる。」

ワットが上記で、現在よく知られている非凝縮エンジンについて言及していることに留意されたい。彼は既に1769年の特許において、ロータリーエンジンと同様に、このエンジンについて記述していた。

蒸気膨張
図28. —蒸気の膨張。

ワットは、ここに示したものと同様のスケッチで、彼の考えを非常にわかりやすく図示し説明しています（図28）。

蒸気はシリンダーにaで流入し、ストロークの4分の1まで流入します。その後、蒸気弁が閉じられ、残りのストロークは蒸気の供給なしに行われます。蒸気圧の変化は、その容積の変化にほぼ反比例します。したがって、ストロークの半分の時点で、圧力はシリンダーに蒸気が供給された時点の圧力の半分になります。ストロークの終わりには、圧力は初期圧力の4分の1に低下します。圧力は常に、初期圧力と容積の積を、その瞬間の容積で割った値にほぼ等しくなります。記号で表すと、

P′ = PV
V′
確かに、仕事をする蒸気の凝縮はこの法則を著しく変化させる。しかし、蒸気の凝縮と再蒸発は、熱が[108] そしてシリンダーの金属からは、容積の変化による圧力の逆変化によって最初の変化を補正する傾向があります。

スケッチは、膨張が進むにつれて圧力が徐々に変化していく様子を示しています。ボイラーから取り出される蒸気の単位体積あたりの仕事量は、膨張がない場合よりもはるかに大きいことがわかります。平均圧力とシリンダー容積の積は小さくなりますが、この値をボイラーから取り出された蒸気の体積または重量で割った商は、膨張がある場合の方がない場合よりもはるかに大きくなります。図示されている仮定の場合、膨張中に行われる仕事量は蒸気を遮断する前の5分の1と2倍になり、蒸気1ポンドあたりの仕事量は膨張がない場合の2.4倍になります。

蒸気を大規模に使用しても損失がなかったり、誇張されたりすることがなければ、利益は[109] 適度な膨張では非常に大きな仕事量が得られ、蒸気が7分の1で遮断されるフルストロークの「後続」時に行われる仕事量の2倍に達する。しかし、推定された利益は実現されない。摩擦、熱伝導と放射、そしてシリンダー内での凝縮と再蒸発による損失（特に後者は深刻である）は、それぞれの状況によって決まる変動する点を過ぎると、膨張による利益よりも急速に増加する。

実際には、これらの損失を減らすための特別な予防措置が講じられている場合を除き、蒸気圧の平方根の約半分よりも大きな容積への膨張によって経済性が得られることは稀である。つまり、15ポンドまたは20ポンドの圧力では約2倍、約30ポンドでは約3倍、60ポンドまたは65ポンドでは約4倍、100ポンドから125ポンドでは約5倍である。ワットはこの一般原則をすぐに理解したが、彼だけでなく、多くの現代の技術者でさえ、膨張が大きすぎると経済性が大幅に低下することが多いことを理解していなかったようだ。

ワットが言及する膨張による圧力の不均一性は、ワットにとって大きな悩みの種であった。なぜなら、彼は長い間、蒸気がピストンに及ぼす不均一な圧力を「均一化」する方法を見つけなければならないと確信していたからである。特許に記載されている「膨張力を均一化する」ためのいくつかの方法は、この結果を得るための試みであった。ある方法では、彼は梁が振動するにつれて中心を移動させ、大きなてこの腕の長さを変化させることで、圧力変化に伴うモーメントの変化を補正した。最終的に彼は、パパンのエンジンへの使用を勧めたフィッツジェラルドが最初に提案したフライホイールが、クランク駆動エンジンに最適な装置であると結論付け、揚水エンジンのバランスウェイトの慣性、あるいはポンプロッドの重量に頼り、ピストンが制御されない限り、ピストンの速度は自力で制御されるとした。

複動式エンジンは、[110]単動エンジンであり、後者の正常な動作が保証された後、すぐに決定されました。

ワットは単動式エンジンの上部を覆っていました。これは、比較的冷たい外気との接触によってシリンダー内部が冷却されるのを防ぐためです。これが完了すると、機械を複動式エンジンに改造するのに必要な手順はたった一つだけで済みました。蒸気がピストンの上部と下部に交互に作用するこの改造は、ワットによって1767年に早くも提案されており、エンジンの図面は1774年から75年にかけて庶民院委員会に提出されました。この単純な変更により、ワットはエンジンの出力を倍増させました。この設計はずっと以前に発明されたものでしたが、ワット自身が述べているように、彼の創意工夫を利用して利益を得ようと常に準備していた「盗作者と海賊」によって特許が剥奪されるまで特許は取得されませんでした。この形式のエンジンは現在、ほぼ普遍的に使用されています。単動式ポンプエンジンはコーンウォールや他のいくつかの地域で現在も使用されており、時々、蒸気がピストンの片側だけに作用するエンジンが他の目的で製造されていますが、これらは一般的な規則からするとまれな例外です。

彼の次の発明の主題も、同様に興味深いものでした。二気筒エンジン、あるいは「複合」エンジンは、ほぼ一世紀を経た今、重要な、そして一般的なエンジンの形式となっています。その最初の考案の功績を誰に帰すべきか、正確に判断することは不可能です。フォーク博士は1779年に、単動式のシリンダーが2つあり、それぞれが車輪の両側で交互に反対方向に作動する複動式エンジンを考案しました。それぞれのシリンダーのピストンロッドに取り付けられたラックが、車輪と噛み合っていました。

ワットは、「複合エンジン」の特許権者であるホーンブロワーが自身の特許を侵害していると主張した。そして、分離型凝縮器の特許を保有していたため、競合他社のエンジンが実用化されるような形状になるのを阻止することができた。ホーンブロワー・エンジンはすぐに放棄された。

[111]ワットは、この形式のエンジンは1767年という早い時期に発明されており、ホーンブロワーが実用化を試みる数年前からスミートンらにその特性を説明していたと述べています。彼はボルトンにこう書き送っています。「これは、我々の膨張原理に基づいて作動する、我々の二気筒エンジンに他なりません。」しかし、彼はこの設計図を結局使用しませんでした。このエンジンをはじめとする多くの装置の特許取得の主目的は、明らかに競争相手から身を守ることだったのです。

当時特許を取得していたラックとセクターは、すぐに平行運動に取って代わられ、最後の特許である「蒸気ホイール」またはロータリーエンジンは、かなり大きなものが作られたものの、導入されることはなかった。

1782年の特許を取得した後、ワットは事業にそれほど負担がかからないときは、他の計画に目を向け、さらに他の改良や応用を試みるようになりました。彼は早くも1777年に、ウィルキンソンの鍛冶場向けに蒸気ハンマーを製作することを提案していました。しかし、彼はより重要な事柄に忙しく、1782年後半までこの計画に真剣に取り組むことができなかった。いくつかの予備試験を経て、12月13日に次のように報告した。「我々はソーホーで小型の傾動鍛造ハンマーを試作し、成功を収めた。その詳細は以下の通りである。シリンダーの直径は15インチ、ストロークは4フィート、毎分20ストローク。ハンマーヘッドの重量は120ポンドで、8インチ上昇し、毎分240回の打撃を行う。この機械は極めて規則的に動作し、水車のように容易に操作できる。必要な蒸気量はごくわずかで、1ストロークあたりシリンダーの内容量の半分以下である。使用される動力は、水車で同じハンマーを同じ速度で動かすのに必要な水量の4分の1以下である。」

彼はすぐにもっと重いハンマーを作り始め、1783年4月26日に「今までになかったこと」を成し遂げたと記している。[112] 毎分300回の打撃。このハンマーの重さは7 1/2ハンドレッドウェイト、落差は2フィート。蒸気シリンダーの直径は42インチ、ピストンのストロークは6フィートで、7ハンドレッドウェイトのハンマー4個を駆動するのに十分な出力があると計算された。エンジンは毎分20回の打撃を行い、ハンマーは同時に90回の打撃を行った。

この蒸気力の新しい応用が成功を収めると、ワットは次に一連の小さな発明の開発に着手し、最終的に蒸気ティルトハンマーと蒸気車両、つまり「機関車エンジン」とともに 1784 年 4 月 27 日の特許によって保護されました。

ピストンロッドのヘッドをガイドするために従来用いられていた装置、すなわちセクターとチェーン、あるいはラックは、決して満足のいくものではなかった。その装置の粗雑な設計は、その不安定さに匹敵するほどだった。そこでワットは、この目的を達成するためにいくつかの方法を考案した。その中で最も美しく広く知られているのは「平行移動」であるが、これは現在では、同時期に特許取得された他の装置の一つ、すなわちクロスヘッドとガイドによって概ね置き換えられている。当初の提案では、ピストンロッドのヘッドにロッドが取り付けられ、ピストンロッドが1/4ストロークのときに垂直に立つ。このロッドの上端はビームの端に、下端はビームの長さの半分に等しい水平ロッドの先端に軸支された。水平ロッドの他端はエンジンのフレームに連結されていた。ピストンが上下すると、垂直ロッドの上端と下端は、ビームと下部の水平ロッドによって反対方向に等量ずつ揺動した。ピストンロッドが取り付けられた中間点は、垂直線上の位置を維持していた。この形状は、エンジンの全力が平行運動ロッドを介して伝達されるため、好ましくなかった。図31に示す複動式エンジンのスケッチには、この欠陥のない別の形状が示されている。[113] ピストンロッドの先端部gは、フレームcに連結されたロッドによって誘導され、ビームと「平行四辺形gdeb 」を形成していた。ワットの発明がソーホーのエンジンに搭載されて以来、様々な「平行運動」が考案されてきた。それらは通常、多かれ少なかれ不完全であり、ピストンロッドをほぼ直線状にしか誘導しない。

クロスヘッドとガイドは現在では一般的に使用されており、ワットがこの特許で「第二原理」と表現した通りです。この機構は、後ほど紹介するより近代的なエンジンの彫刻にも見られます。ピストンロッドのヘッドは、横断バー、すなわちクロスヘッドに取り付けられています。クロスヘッドの先端には適切な形状の部品が取り付けられており、これらの部品には、エンジンフレームに固定されたガイドにフィットするように作られた「ギブ」がボルトで固定されています。これらのガイドは、シリンダーの中心線と正確に平行になるように調整されています。これらのガイド内またはガイド上を摺動するクロスヘッドは、完全に直線的に動きます。そして、ピストンロッドもクロスヘッドと共に動くため、ピストンロッドは平行運動よりもさらに正確にガイドされます。この配置は、適切な比率であれば、必ずしも大きな摩擦を受けることはなく、摩耗や調整不良が発生した場合でも、平行運動よりもはるかに容易に調整して直線を維持することができます。

ワットは同じ特許によって、現在では一般的な斜面弁座を備えた「操り弁」の発明と、蒸気機関を圧延機や鍛冶場のハンマーの駆動、そして「人や荷物、その他の物をある場所から別の場所へ移動させるための車輪台車」への応用を可能にしました。後者の用途として、彼は「木製、または薄い金属製で、フープなどで強固に固定され」、内部に「火室」を備えたボイラーの使用を提案しました。また、気流冷却式の凝縮器の使用も提案しました。

ワットの蒸気機関の改良と応用に関するすべての計画を追うには紙幅が多すぎるため、ここではより重要で独創的なものをいくつかだけ述べるにとどめる。[114] ボルトン・アンド・ワット社は、ニューコメン社のエンジンの代わりにワット社のエンジンを使用することで節約できる燃料の価値の一部（通常は3分の1）を、ニューコメン社に補償として提供しました。この金額は毎年または半年ごとに支払われ、購入者は10年間の購入期間で償還を受ける権利を有していました。この契約形態では、取り外したエンジンと取り付けたエンジンの両方で、作業量と燃料消費量を綿密に測定する必要がありました。エンジンのストローク数を観察するだけでは、信頼性に欠けていました。そこでワットは、現在ではガスメーターでよく知られているような「カウンター」を製作しました。これは、複数の目盛りの針を動かす車輪列で構成されており、最初の目盛りは10、2番目は100、3番目は1000といった具合に、ストローク数または回転数を示します。動きは振り子によって伝達され、振り子全体はエンジンの梁に取り付けられ、振動するたびに振り子が揺れ動きます。 8 つのダイヤルが使用されることもあり、カウンターは設定されてロックされ、前の 12 か月間に行われた作業を決定する時期が来たときに 1 年に 1 回だけ開かれました。

彼の機関は、速度の慎重な調整が必要とされる用途、あるいは負荷が著しく変動する用途に応用されたため、蒸気管に「スロットルバルブ」と呼ばれる制御弁が設けられるようになった。これは手動で調整可能で、機関への蒸気供給をいつでも調整し、任意の量に変化させることができた。現在では様々な形状が採用されているが、ワットが当初設計した通りに作られるのが最も一般的である。スロットルバルブは、蒸気管に正対して設置すると管をちょうど閉じる円形のディスク、あるいは管の線に対して90度よりやや小さい角度で設置すると管を閉じる楕円形のディスクから構成される。このディスクは、管の片側を貫通するスピンドルに取り付けられ、その外側の端には[115] 任意の位置に回転できるアームを備えている。表面がパイプと一直線になるように配置すると、エンジンへの蒸気の流れに対する抵抗はごくわずかになる。反対の位置にすると、蒸気が完全に遮断され、エンジンが停止する。このアームは、エンジンの回転速度がその時点で必要な速度になるように、常に適切な位置に配置されている。フライホイール付き複動エンジンの彫刻（図31 ）では、調速機によって制御されるTの位置が示されている。

フライボールガバナー
図29. —知事。

調速機、あるいはしばしば「フライボール調速機」と呼ばれるこの装置は、ワットのもう一つのマイナーだが極めて重要な発明である。2つの重い鉄製または真鍮製のボールBB′が、エンジンによって駆動される垂直スピンドルAA′のヘッドに取り付けられた小さな横木に、ピンCC′で吊り下げられていた。エンジンの速度が変化すると、スピンドルの速度もそれに応じて変化し、ボールが速く振られるほど、ボール同士の間隔は広くなった。エンジンの速度が低下すると、ボールの回転周期は長くなり、ボールはスピンドルに向かって落下する。エンジンの速度が一定であるときは、ボールはスピンドルから一定の距離を保ち、同じ高さにとどまり、[116] 高度は、一時的な平衡位置における重力と遠心力の関係によって決定されます。吊り下げ点からボールまでの距離は、常に9.78インチを1秒あたりの回転数の2乗で割った値に等しくなります。つまり、

h = 9.78 1 = 0.248 1 メートル。
N2​ N2​
ボールを運ぶアーム、またはボール自体は、ロッドMM′に固定されており、ロッドはNN′という部品に接続され、スピンドル上を自由にスライドします。この部品に切られた切り込みTがレバーVに噛み合い、ボールが上下するとロッドWが移動してスロットルバルブが開閉し、エンジンの速度をほぼ一定に保つように蒸気の供給が調整されます。スロットルバルブと遮断バルブ装置とのつながりは、複動式ワット エンジンだけでなく、グリーン エンジンやコーリス エンジンの彫刻にも見られます。この装置は、以前から水車や風車の調整に使用されていました。ワットの発明は、これを蒸気エンジンの調整に応用した点にあります。

蒸気と水量計
図30.
水銀蒸気計。ガラス水位計。

ワットのもう一つの有用な発明は「水銀蒸気計」である。これは、大気圧ではなく蒸気の圧力によって水銀の高さを測定する気圧計である。この簡素な計器は、水銀を少量含んだ曲がった管で構成されている。このU字管の一方の脚BDは、蒸気管、あるいは小さな蒸気管でボイラーに接続され、もう一方の端Cは大気に開放されていた。BD内の水銀に作用する蒸気の圧力により、もう一方の「脚」の水銀は圧力に正確に比例した高さまで上昇し、外側の脚では1ポンドあたり約2インチの水位差、つまり1ポンドあたり1インチの実際の上昇が生じる。ここに示すファレイの簡素なスケッチ（図30）は、この計器の形状を十分に示している。技術者たちは今でも、あらゆる形式の蒸気計の中で最も信頼できるものと考えている。残念ながら、この計器は容易に適用できるわけではない。[117] 高圧下では、目盛りAに圧力を示す数字が記されており、その数字は水銀とともに浮き上がる棒の先端によって示されます。

同様のゲージが、コンデンサー内の真空度を測るためにも使用されました。真空度が完全になると、外側の脚の水銀は下降します。完全な真空状態になると、外側の脚の水銀はコンデンサーに接続された脚の水銀面より30インチ下まで下がります。より一般的なゲージは、通常の気圧計と同様に、下端を水銀タンクに浸した単純なガラス管で構成され、管の上部はコンデンサーに通じるパイプに接続されています。コンデンサー内の真空度が完全になると、水銀は管内でほぼ30インチまで上昇します。通常、真空度はほぼ完全ではなく、コンデンサー内に1平方インチあたり1～2ポンドの背圧が残るため、不均衡な大気圧は、水銀タンク内の液体金属の面より26～28インチ上までしか上昇しません。

ワットはボイラー内の水位を測定するために、すでに長い間使用されていたゲージコックに「ガラス水位計」を追加しました。これは今でもほぼすべての整然とした[118] ボイラーの水位を測定する装置。これはガラス管aa′（図 30）で、ボイラー前面に取り付けられた支柱に取り付けられ、その中心が予定の水位よりわずかに下になる高さに設置されている。上部は小さな管rで蒸気室に接続され、もう 1 つの小さな管r′が水面下の下部からボイラー内に引き込まれている。ボイラー内で水が上下すると、ガラス管内の水位もそれに応じて変化する。この小さな計器は、水の位置が作業員の目に常に表示されるため、特に好まれている。急激な温度変化から注意深く保護すれば、非常に高い圧力でも問題なく動作する。

ボルトン・アンド・ワットの複動エンジン
図31. —ボルトン＆ワットの複動エンジン、1784年。

ボウルトン・アンド・ワット社が製造したエンジンには、最終的にクランクとフライホイールが取り付けられ、製粉所や機械の駆動に利用されました。添付の版画（図31）は、発明者が考案したすべての重要な改良点が組み込まれた、このようにして作られたエンジンを示しています。

彫刻では、Cは蒸気シリンダー、Pはピストンで、リンクgによってビームに接続され、平行運動gdcによってガイドされます。ビームの反対側の端では、コネクティングロッドOがクランクとフライホイールシャフトに接続されています。Rはエアポンプのロッドで、これにより凝縮器が凝縮に使用される水で浸水するのを防いでいます。この水の供給は、「注入ハンドル」Eによって調整されます。ポンプロッドNはビームから冷水ポンプまで伸びており、このポンプによって井戸またはその他の水源から水が汲み上げられ、必要な注入水が供給されます。エアポンプロッドは「プラグロッド」としても機能し、バルブを動かします。m と R のピンは、ストロークの両端でレバーmに当たります。ピストンがシリンダーの上部に達すると、レバーmが上昇し、上部の蒸気弁Bと下部の排気弁Eが開き、同時に上部の排気弁と下部の蒸気が閉じられます。上部の蒸気の入口と下部の蒸気圧の除去が完了すると、[119] ピストンが下端まで押し下げられると、ピンRがレバーmに当たり、蒸気が開き、下部の排気弁が閉じます。同様に、上部の弁の位置も反転します。クランクが「中心を回転」するたびに、ピストンの動きが反転し、弁の位置もこのように変化します。

軸を回転させるために作られた、かなり大型でかつ複動式の最も初期のエンジンは、1786年にロンドンのブラックフライアーズ橋近くのアルビオン製粉所に設置されたもので、1791年に製粉所が焼失した際に破壊されました。このエンジンは2台（図27参照）あり、それぞれ50馬力で、20組の石を駆動して細かい小麦粉と粉を作るように設計されていました。この製粉所が建設される以前は、このような施設の動力はすべて風車と水車に頼っていました。この製粉所は、ボルトンによって建設されました。[120] 1783年に計画が提案され、1784年に着工されたが、工場が稼働したのは1786年の春になってからだった。工場の能力は、通常の稼働状態では、1週間あたり小麦を1万6000ブッシェル（約16,000トン）を上質の小麦粉に挽くことができた。ある時は、24時間で3000ブッシェルを生産した。工場の機械構造においては、当時の標準的な方法に多くの改良が加えられ、鋳鉄製の歯車と精密に成形された歯、鉄製のフレームなどが採用された。スコットランドでの徒弟修行を経て、ジョン・レニーはここで仕事を開始し、主任助手のエワートを製粉機械の組み立て監督に派遣した。風車は工学的には成功を収めたが、数年後に火災に見舞われ完全に破壊されたため、事業に携わった資本家たちは大きな損失を被った。ボルトンとワットが主な損失を被り、前者は6,000ポンド、後者は3,000ポンドの損失を被った。

アルビオンミルズエンジンバルブギア
図32. —アルビオンミルズエンジンのバルブギア。

このエンジンのバルブ機構は、図27に示すように、ワット揚水エンジンに使用されていたものと非常によく似ていました。添付の図（図32）は、アルビオン・ミルズ・エンジンに取り付けられたこのバルブ機構を示しています。

蒸気管abdde は、ボイラーからの蒸気をチャンバーbとeへ導きます。排気管ggはhとiから凝縮器へ導きます。スケッチでは、上部の蒸気弁bと下部の排気弁fが開き、蒸気弁eと排気弁cが閉じています。ピストンはシリンダーの上端付近にあり、下降しています。l はプラグフレームを表し、タペット 2 と 3 が付いています。タペットは、そのストロークの両端でレバーsと噛み合い、シャフトuを回転させます。これにより、接続リンク 13 と 14 を介してcと eが同時に開閉します。[121] 14. プラグロッドの反対側にある同様のタペットのペアは、ロッド 10 と 11 によってバルブbとfを動かします。アームrは、これらのタペットに当たるとシャフトtを回転させ、それによってロッドが取り付けられているアームを動かします。アーム 4 と 15 の端に取り付けられたカウンターバランスウェイトは、タペットの作用によってバルブが閉じられたときに、バルブをシートに保持します。ピストンがシリンダーの下端にほぼ達すると、タペット 1 がアームrに噛み合い、蒸気バルブbを閉じ、次の瞬間に排気バルブfを閉じます。同時に、タペット 3 はアームs を下方に動かして、蒸気バルブ eと排気バルブcを開きます。蒸気はもはや蒸気管から空間cに噴出し、そこからエンジンシリンダー（スケッチには示されていない）に入ることはなく、バルブeを通ってエンジンに入り、ピストンを押し出す。[122] 上向きに。同時に上端で排気が行われ、排出された蒸気はエンジンから空間cに流れ込み、そこからcとパイプgを通って凝縮器に送られます。

このタイプのバルブ装置は、その後、ワットの独創的で有能な監督であったマードックによって大幅に改良されましたが、現在ではこのクラスのエンジンでは偏心弁とそれによって駆動されるさまざまな形のバルブ装置に完全に置き換えられています。

ワットのハーフトランクエンジン
図33. —ワットのハーフトランクエンジン、1784年。

「トランクエンジン」は、ワットの無数の発明の一つです。1784年の特許には、添付のスケッチ（図33）に示すように、ハーフトランクエンジンが記述されています。図中、Aはシリンダー、Bはピストン、Cはロッドで、ハーフトランクDに収納されています。プラグロッドGは、ワットの初期のエンジンと同様に、キャッチEとFに接触することで、一対のバルブを動かします。

[123]ワットの蒸気ハンマーは同時期に特許を取得しました。図34に示されています。Aは蒸気シリンダー、 Bはそのロッドで、エンジンは明らかに今説明した形状です。CCは梁を駆動し、CCはロッド Mを介してハンマーヘルブLJとハンマーLを駆動します。FGはバネ、Nは金床です。

ワットは、仕事そのものの測定によって機関の能力を常に決定することは不可能であることに気づき、シリンダー内の蒸気圧力を測定することで、発生する出力を確定する方法を見つけようと試みました。この圧力は非常に変動しやすく、急激かつ極端な変動をするため、ボイラー用に作られた蒸気計は使用不可能でした。そこで彼は、この作業のために特別な計器を発明せざるを得なくなり、「蒸気機関指示計」と名付けました。この計器は、ぴったりとフィットするピストンを内蔵した小さな蒸気シリンダーで構成されており、ピストンは、シリンダー上部に固定されたコイルばねの圧縮によって制限された範囲を、目立った摩擦なく移動します。ピストンの上昇距離は、ピストンに加えられた圧力に比例し、ロッドに取り付けられた指針が目盛りを走査することで、平方インチ当たりの圧力を読み取ることができます。計器の下端は、蒸気シリンダーに接続されています。[124] エンジンは、コックの付いた小さなパイプで蒸気を供給されており、後者が開くと、エンジンシリンダーからの蒸気が指示器シリンダーに流れ込み、両方のシリンダー内の蒸気圧力は常に同じでした。したがって、指示器の指針は圧力目盛りを横切り、常にその瞬間にエンジンシリンダー内に存在する圧力を表示します。エンジンが停止し、蒸気がオフになっているときは、指示器ピストンはエンジンから切り離されたときと同じ高さにあり、指針は目盛りの0を指しています。蒸気が流入すると、ピストンは圧力の変動に合わせて上下します。排気弁が開いて蒸気が排出され、蒸気シリンダー内が真空になると、指示器の指針は0を下回り、排気の程度を示します。ワットの助手の一人であるサザン氏は、この計器にスライドボードを取り付けました。スライドボードは、エンジンビームに直接または間接的に接続されたコードまたはリンク機構によって前後に水平に動き、ピストンの動きに一致した動きを与えます。この板には一枚の紙が貼られており、その上に指示器ピストンロッドに取り付けられた鉛筆で曲線を描きました。この曲線上の任意の点の基準線からの垂直高さは、その時点のシリンダー内の圧力を測定し、線図の両端からの点の水平距離は、同じ時点におけるエンジンピストンの位置を決定しました。こうして描かれた曲線は「指示器カード」または指示器線図と呼ばれ、エンジン内の蒸気圧力の微細な変化をすべて示します。この測定によってエンジンの平均圧力と出力を決定できるだけでなく、熟練した技術者の目には、エンジンのバルブの位置を完全に読み取れる記述となり、外部検査では容易に検出できないエンジンの動作におけるほぼすべての欠陥を明らかにしました。これはまさに「技術者の聴診器」と呼ばれ、通常はアクセスできない蒸気機関の部品を、技術者がより満足のいく方法で検査できるようにしました。[125] 人体の各臓器の状態と働きを知る上で、医師の聴診器は医師にとって欠かせない存在です。エンジニアにとって欠かせない、今やお馴染みのこの機器は、その後改良を重ね、細部に至るまで大きく改良されてきました。

ワットの蒸気ハンマー
図34. —ワットハンマー、1784年。

ワット機関は、1782年から1785年にかけての特許に記載された改良によって、その独特の形状を獲得しました。そして、この偉大な発明家はその後、細部の形状とプロポーションを変更することで、それをほとんど改良しませんでした。こうしてほぼ完成したワット機関は、現代の機関のほぼすべての基本的な特徴を体現していました。そして、既に述べたように、我々の最新の実用化における顕著な特徴、すなわち膨張のための二重シリンダーの使用、遮断弁装置、そして表面凝縮装置などは、すでに提案され、ある程度導入されていました。蒸気機関の急速な発展はここで終わりを迎え、ジェームズ・ワットの業績の完成後に起こった変化は、わずかな改良にとどまり、真の発展と呼べるものはほとんどありませんでした。

しかし、ワットの精神は長年にわたり衰えることはなかった。彼は「煙燃焼炉」を考案し、特許を取得した。これは、新たな燃料を投入することで発生するガスを、すでに白熱している石炭に導き、完全に燃焼させるというものである。彼は二つの火を使い、交互に石炭をくべた。最も忙しい時でさえ、彼はより純粋に科学的な研究に時間を割いていた。ボルトンと共に、バーミンガム近郊に住む著名な科学者数名を勧誘し、「ルナー協会」を設立した。この協会は、会員の自宅で毎月「満月の時」に会合を開くことになっていた。このように会合の日時が決められたのは、遠方から来る会員が会合後に月明かりの下で車で帰宅できるようにするためであった。当時、イギリスにはこのような協会が数多く存在していたが、バーミンガムの協会はその中でも最大規模かつ最も著名なものの一つであった。ボルトン、ワット、スモール博士、ダーウィン博士、プリ​​ーストリー博士らが指導者であり、彼らの時折の会合の中には、[126] 訪問者にはハーシェル、スミートン、バンクスがいた。ワットはこれらの会合を「哲学者の会合」と呼んだ。「哲学者の会合」で最も活発な議論が交わされていた時期に、キャベンディッシュとプリーストリーは酸素と水素の混合物の燃焼の性質を調べる実験を行っていた。ワットはこのテーマに強い関心を持ち、プリーストリーから、彼とキャベンディッシュの二人が、冷たい容器に入れた混合ガスの爆発の後に必ず水分が付着することに気付いており、この水の重さが混合ガスの重さとほぼ等しいことを知らされると、ワットはすぐに、水素と酸素が結合すると水が生成され、後者は前者を成分とする化合物であるという結論に達した。彼は1782年12月に書いた手紙で、この推論とそこから導き出された結論をボルトンに伝え、その後しばらくしてプリーストリーにも手紙を送った。この手紙は1783年4月に王立協会で朗読されることになっていた。しかし、この手紙が朗読されたのは1年後のことであり、その3ヶ月後にはキャヴェンディッシュによる同じ発表を含む論文が協会に提出された。ワットは、キャヴェンディッシュと、この発見の著者とされるラボアジエの両者が、このアイデアを彼から受け継いだと述べている。

塩素が有機色素を分解し、その水素と結合して（後述のように）有機色素を漂白する作用は、著名なフランスの化学者ベルトレ氏によってワットに知らされ、ワットは義父のマクレガー氏に試用を勧めて、直ちにその使用をイギリスに導入した。

ボルトン・アンド・ワットの共同事業は、今世紀初頭に、彼らが従事していた特許の期限切れにより終了した。両パートナーは高齢で体力が衰えていたため、事業から撤退し、息子たちに契約の更新を託した。[127] そして、同じ企業スタイルで事業を継続します。

しかし、ボルトンは依然として製造業のいくつかの部分、特に彼が造幣局で長年にわたりいくつかの国のために貨幣を鋳造してきた分野に興味を持っていました。

ワットはその後間もなくヒースフィールドに引退し、友人たちとの平和な交流を楽しみながら、工学のみならず科学におけるあらゆる当時の関心事の研究に余生を捧げた。旧友たちは次々と亡くなった。ブラックは1799年、プリーストリーは1803年にアメリカに亡命、そしてロビソンも少し後に亡くなった。ボルトンは1809年8月17日、81歳で亡くなった。家族以外で最も親しい友人を失った悲しみも、1804年に亡くなった息子グレゴリーの悲しみほどには大きなものではなかった。

しかし、偉大な技術者であり発明家であった彼は、徐々に襲いかかってくる孤独に意気消沈することはありませんでした。彼はこう記しています。「私はすべての人間が必ず死ぬことを知っています。そして、私は自然の摂理に従うことを望みます。ただし、出来事の支配者には敬意を表します」。そして、娯楽や教養を得る機会を決して逃さず、常に心身を忙しくしていました。彼は今でもクラブの毎週の会合に出席し、レニーやテルフォード、そして彼自身や後世の著名な人々と会いました。発明への情熱は衰えることなく、彫像を模写する機械の考案に何ヶ月も費やしました。しかし、10年後、彼が亡くなるまで、満足のいく完成には至っていませんでした。この機械は一種の五分法グラフで、あらゆる平面で加工することができ、マーキングペンの代わりにカッティングツールが使われていました。トレーシングポイントはパターンの表面をなぞり、カッティングポイントはその動きに正確に従い、加工された材料に模写を描きました。

1800年に彼はグラスゴー水道会社によって敷設された水道本管を発明しました。[128] クライド川。関節は球形で、ロブスターの尾のように関節式でした。

彼の工房は、画家スケルトンが描いたスケッチが後ほど掲載されるが、自宅の屋根裏にあり、工具やあらゆる種類の実験器具が十分に備えられていた。旋盤とコピー機は窓際に置かれ、書き物机は隅に置かれていた。彼はここで余暇の大半を過ごし、食事もテーブルに行かずに小さな工房で取ることが多かった。高齢になってからも、時折ロンドンやグラスゴーへ出向き、旧友を訪ね、最新の工学機器を研究したり、公共事業を視察したりした。そして、老若男女を問わず、あらゆる場所で、現存する最高の技術者として、あるいは昔の親切で賢明な友人として歓迎された。

彼は1819年8月19日、83歳で亡くなり、ハンズワース教会に埋葬されました。彫刻家チャントリーが彼の墓の上にふさわしい記念碑を建てるために雇われ、国民はウェストミンスター寺院にこの偉大な人物の像を建てました。

蒸気機関の発明家の中でも最も偉大な人物についてのこの略歴は、その主題に見合う以上の長さにはなっていない。ワットを19世紀の標準的な蒸気機関の発明者として見るか、発明の基盤となる物理的原理の科学的探究者として見るか、あるいは「自然界の偉大な力の源泉を人間の利用と便宜のために変換、適応、応用する」という、これまでで最も強力な装置を設計し導入した者として見るかに関わらず、彼は卓越した存在であるに違いない。人間としての彼の人格は、技術者としての人格に劣らず称賛に値する。

ワットの工房
図35. —ジェームズ・ワットの工房。
（スマイルズ著『ボルトンとワットの生涯』より）

ワットの最も誠実で精力的な伝記作家であるスマイルズは次のように書いている。[41]

「数ヶ月前、私たちは[129] ヒースフィールドのワットが晩年の調査を行った場所。部屋は彼の死後、厳重に鍵がかけられ、一度だけ掃除されただけだった。すべてが彼が去ったままの姿で残っていた。[130] 彼が最後に旋盤で挽いていた鉄が旋盤の上に置かれていた。最後の火の灰は火格子の中に、最後の石炭は小便器の中にあった。ダッチオーブンはコンロの上の所定の場所に置かれ、彼が食事を調理していたフライパンはいつもの釘に掛けられていた。引き出しの中には、死によって中断された研究を物語る多くの物が散らばっていた。胸像、メダリオン、人物像はコピー機でコピーされるのを待っている。多くのメダリオンの型、大量の焼石膏、そしてロンドンから持ってきた石膏像の箱。その中身は動かされていないようだ。ワットが鉛を溶かすためのひしゃく、定規、糊壺、ハンマーもある。反射鏡、レンズを厚紙に取り付けた即席のカメラ、そして多くのカメラ用レンズが散らばっているのは、中断された光学実験を物語っている。四分儀、コンパス、秤、分銅、そしてかつては間違いなく大変珍重されていたであろう数学器具の箱が数多く置かれています。ある場所には調速機の模型、別の場所には平行運動の模型、そして紙を貼って数字が書かれた木製の円筒が入った小さな箱の中には、彼の計算機の模型と思われるものがあります。棚には、壺や瓶に入った鉱物や薬品が置かれており、半世紀近くもの間埃をかぶっています。湿った物質はとっくに乾き、パテは石に、糊は粉になっています。ある棚には、しおれたブドウの房が乗った皿があります。ワットが座って仕事をしていた場所の近くの隅の床には、髪の毛の入ったトランクが置かれています。遠い昔の恋と、今は亡き悲しみを偲ぶ、心温まる思い出です。そこには、かわいそうなグレゴリーの学校の教科書、彼が初めて書き始めたもの、息子が描いた戦争の絵、最初の学校の課題から大学のテーマまで、彼の戯言、文法書、辞書、そして教科書がすべて、父親の目に触れるこの隠れ家的な部屋に運ばれてきた。すぐ近くには、彼が最後まで作業を続けていた彫刻機がある。その木枠は虫食いで、垂れ下がっている。[131] それを作った手のように、塵と化す。偉大な職人は悲しみと苦悩を抱えたまま眠りにつき、その作品は急速に朽ち果てていくが、彼の作品の精神、発明に込めた思いは今も生き続け、おそらくは彼の種族の運命に永遠に影響を与え続けるだろう。

ウェストミンスター寺院を訪れると、チャントリーのワット記念碑の台座に刻まれたものより高貴な墓碑銘で称えられた君主、戦士、政治家、詩人は見つからないだろう。

平和な芸術が栄える間

、名を残し続けるためではなく、 人類が最も感謝に値する人々を尊敬することを学んだことを 示すために 、
国王、
大臣、そして王国の多くの貴族や平民は、

ジェームズ・ワット にこの記念碑を建てました。彼は、哲学 研究で早くから発揮された
独創的な天才の力を蒸気機関 の改良に向け

、国の資源を拡大し、人間の力を増強し、 科学と芸術の最も輝かしい追随者の中で 傑出した地位に上り詰めました。 世界の真の恩人。メリーランド州グリノック生まれ。 メリーランド州スタッフォードシャー州ヒースフィールドで死去。

[132]
ワットの墓
ジェームズ・ワットの墓。

第2節 ジェームズ・ワットの同時代人
蒸気機関の年表において、ワットの同時代人たちは、より偉大で成功した発明家によって完全に影を潜め、伝記作家や歴史研究者からもほとんど忘れ去られてしまった。しかし、同時代の技術者や機関製造者、そして発明家たちの中には、ワットには多くの進取の気性に富んだライバルや熱心な競争相手がいた。これらの人々の中には、ワットの特許によって完全に束縛されていなければ、おそらく現在与えられているよりもはるかに高い名誉に値するような業績を残したであろう者もいただろう。

ウィリアム・マードックは、世界がそうであるようにワットも多大な恩恵を受けた人物の一人です。長年にわたり、彼はワットの助手、友人、そして協力者でした。彼の創意工夫は、ワットの発明だけでなく、[133] 多くの独立した発明だけでなく、ワット自身の発明の形成と完成に不可欠であった提案や改良についても感謝します。

マードックは1776年にボウルトン・ワット社に雇用され、機関部門の建設監督に任命され、機関の組み立て全般を任された。彼はコーンウォールに派遣され、会社に勤務していた期間の大半をその地域で過ごし、揚水機の組み立てに携わった。揚水機の組み立ては長年ソーホーの事業の大きな部分を占めていた。彼はボウルトンとワットの双方から誠実な友人であると同時に忠実な支持者とみなされ、1810年から1830年にかけて、会社の収入の共同経営者としての分け前と1,000ポンドの給与を受け取った。彼は上記の2つの日付のうち最後の日付で事業から引退し、1839年に亡くなり、ハンズワース教会の2人の共同経営者の近くに埋葬された。

マードックの振動エンジン
図36. —マードックの振動エンジン、1785年。

マードックは1784年に、ワットがその年に特許を取得した機関車の模型を製作した。彼は「太陽歯車と遊星歯車」の配置を考案し、これは一時期ワットの「回転式」エンジンすべてに採用された。また1785年には、シャフト上の偏心装置によって駆動される歯車Eによって動かされる「Dスライドバルブ」 Gを用いた揺動蒸気エンジン（図36 ）を発明した。これはシリンダー Aの揺動とは無関係である。彼はロータリーエンジンや特殊用途の小型機械の発明者であり、ソーホーでエンジンや機械の製造に使用された工作機械の発明者でもあった。ワット同様、ウォームギアに特別な愛着を持っていたようで、通常の歯車装置の代わりに使用できるものにはどこでもウォームギアを導入した。常に協力し合っていたワットとマードックが設計した機械のいくつかは、著者が1873年にソーホーの工場を訪れた際に、まだ使用されていて良好な作動状態であるのを発見した。1797年から1805年にかけてボルトンが4,000トンの銅貨を鋳造した古い造幣局はその後取り壊され、1860年に新しい造幣局が建設された。[134] 3人の偉大な機械工たちの記念品として、多くの古い機械が今でも店の周囲に残っていました。

ソーホー以外でも、マードックは発明の才能を活かせる仕事に恵まれました。1792年、最終的にソーホーに戻る前の住居であったレッドラスに滞在していた時、石炭ガスの照明特性を利用できる可能性について思索するようになりました。そしてその実用性を確信し、1808年に王立協会にこの件を提案し、ランフォード金メダルを授与されました。彼はその10年前にソーホー工場の一部を石炭ガスで照らしており、1803年にはワットからすべての建物にガス管を敷設する許可を得ました。複数の製造業者がすぐにこの新しい照明器具を導入し、その利用は急速に広がりました。

マードックのもう一つのお気に入りの計画は、圧縮空気を用いた動力伝達だった。彼は鋳造所の吹込機からの空気を利用してソーホーの鋳型工場のエンジンを駆動し、鋳造所の床から運河の土手まで鋳物を持ち上げるための空気圧式リフトを設置した。[135] 彼は蒸気銃を製作し、温水循環による建物暖房を導入し、圧縮空気の衝撃で管を通して荷物を輸送する方法を発明しました。これは現在「空気輸送」会社で実践されています。彼は85歳で亡くなりました。

ホーンブロワーの複合エンジン
図37. —ホーンブロワーの複合エンジン、1781年。

ワットのビジネス上のライバルの中で最も活動的で恐るべき人物の一人に、複合エンジン、すなわち二重シリンダー エンジンの特許権者であったジョナサン ホーンブロワーがいた。1781 年にホーンブロワーが特許を取得したこのエンジンのスケッチをここに示す (図 37 )。これは発明者によって「ブリタニカ百科事典」で初めて説明された。版画を参照するとわかるように、このエンジンは 2 つの蒸気シリンダーAおよび Bで構成されており、 A が低圧シリンダー、B が高圧シリンダーである。後者を出た蒸気は前者に排出され、そこで仕事をした後、すでに説明したように凝縮器に送られる。ピストン ロッドCおよびDは両方とも、他の初期のエンジンと同様に、チェーンによってビームの同じ部分に接続されている。これらのロッドは、ワットのエンジンに見られるものと同じように取り付けられているシリンダー ヘッドのスタッフィング ボックスを貫通している。蒸気はパイプGYを通ってエンジンに導かれ、必要に応じて調整可能なコックa、b、c、dはシリンダーへの蒸気の出し入れを行う。コックはプラグロッドWによって動かされ、プラグロッドWは図示されていないハンドルを操作している。Kは凝縮器に通じる排気管である。Vは エンジンの給水ポンプロッドであり、Xはシャフト下部にあるポンプバケットを支える大きなロッドである。

コックcとaが開き、コックbとdが閉じているため、蒸気はボイラーから蒸気シリンダーBの上部に流れ込み、 Bの下部とAの上部との間の連通も開いています。始動前には、エンジンからの蒸気が遮断されており、ポンプロッドXの大きな重量により、ビームのその端が優位になり、ピストンは図のようにそれぞれの蒸気シリンダーの上部に立っています。

エンジンを全開にして空気を抜き、[136]バルブが開き、蒸気がエンジンを通り、「スニフティング バルブ」 O を通ってコンデンサーから排出されます。 バルブbとdは閉じられ、排気管のコックが開きます。

大きなシリンダーのピストンの下の蒸気は直ちに凝縮され、ピストン上部の圧力によって下降し、ビームのその端を運び、反対側の端をポンプロッドとその付属物とともに上昇させます。同時に、小さな高圧シリンダーの下端から大きなシリンダーの上端に蒸気が送り込まれ、ストロークが完了すると、蒸気で満たされたシリンダーが一方から他方へと移送され、それに応じて容積が増加し圧力が低下します。蒸気は小さいシリンダーから大きいシリンダーへと移送される際に膨張し、圧力が低下します。[137] シリンダー内では、この蒸気の充填は、ボイラーからの蒸気が小シリンダーBのピストン上部に及ぼす圧力に対する抵抗を徐々に弱め、結果として、両ピストンの上部に作用する圧力と、両ピストンの下側にかかるより弱い圧力によってエンジンが動きます。小シリンダーの下部、大シリンダーの上部、そして連通路内の圧力は、どの時点においても明らかに全て等しいです。

ピストンがそれぞれのシリンダーの底部に到達すると、小さなシリンダーの上部にあるバルブ Bと大きなシリンダーの下部にあるバルブAが閉じられ、バルブcとdが開かれます。ボイラーからの蒸気は小さなシリンダーのピストンの下に入ります。大きなシリンダー内の蒸気は凝縮器に排出され、小さなシリンダー内に既に存在する蒸気は大きなシリンダーへと流れ込み、ピストンの上昇に伴って上昇します。

したがって、各ストロークごとに、蒸気で満たされた小さなシリンダーがボイラーから取り出され、大きなシリンダーの容積を占める同じ重量の蒸気が、後者のシリンダーから凝縮器に排出されます。

ロビソン教授はこのエンジンの作動方法に言及し、得られる効果はワットの単気筒エンジンと同じであることを実証しました。これは、ランキンが何年も後に発表した「蒸気のピストンに対する理論的な作用に関する限り、膨張が1つのシリンダーで起こるか、2つ以上のシリンダーで起こるかは重要ではない」という法則に包含されています。実際には、ホーンブロワー エンジンはワット エンジンよりも経済的ではないことが判明しました。1792 年にコーンウォールのティン クロフト鉱山に設置されたホーンブロワー エンジンは、同じ燃料でワット エンジンよりもさらに少ない作業しか行いませんでした。

ホーンブロワーはボールトン・アンド・ワット社から特許侵害で起訴された。訴訟は敗訴し、彼は[138] 使用料を支払わなかったため投獄され、罰金を要求された。彼は失望と貧困の中でこの世を去った。ホーンブロワーによって提案されたが失敗に終わったこの計画は、その後、ワットの同時代人によって修正・採用され、蒸気出力の向上とワットの凝縮器の採用により、「複合型」は徐々に標準的な蒸気機関の形式となった。

アーサー・ウルフは1804年、2つの蒸気シリンダーを備えたホーンブロワー・エンジン、あるいはファルク・エンジンを再び導入し、より高圧の蒸気を使用しました。彼の最初のエンジンはロンドンの醸造所向けに製作され、その後かなりの数が製造されました。ウルフは蒸気量を6倍から9倍に増やし、彼の設計に基づいて製作された揚水エンジンは、石炭1ブッシェルあたり約4000万ポンドを揚水したと言われています。一方、ワットのエンジンは1ブッシェルあたりわずか3000万ポンドを揚水したに過ぎませんでした。ある事例では、5700万ポンドの関税が課されました。

ブルのポンピングエンジン
図38. —ブルの揚水エンジン、1798年。

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ボルトン・アンド・ワットの効率と、初期コストの面での必要な利点を備えた独特な形式の揚水エンジンを考案しようと努力したワットの競争者の中で最も成功したのは、ウィリアム・ブルとリチャード・トレビシックであった。[42]添付の イラストは当時「ブル・コーニッシュ・エンジン」として知られていた設計を示しています。

蒸気シリンダーaは、ポンプ井戸の真上を機関室を横切る木製の梁bに支えられています。ピストンロッドcはポンプロッド ddに固定されており、シリンダーは反転されているため、シャフトf内のポンプeは、ワットの機関に必ず見られる梁の介入なしに作動します。接続ロッド gは、ポンプロッドとバランスビームhの先端に接続され、バランスビーム h を操作します。バランスビーム h は、重りiによってバランスが取られています。ロッドjは、プラグロッドと空気ポンプ接続ロッドの両方の役割を果たします。スニフティングバルブkは、[139] エンジンが吹き抜けると、凝縮器とエアポンプlからすべての空気が排出されます。ロッドmは、固体のエアポンプピストンを操作します。ポンプのバルブは、ポンプバケット内ではなく、両側のベースに配置されています。[140] ワットのエンジンでは、凝縮水タンクは木製のタンクで、nでした。他のメーカーが採用した形式のジェット凝縮器の代わりに、ジェット「パイプ凝縮器」 oが使用され、コックpから水が供給されました。プラグロッドqは、ポンプロッドとバランスビームとともに上下し、「ギアハンドル」rrを操作して、ストロークの必要な時点でバルブssを開閉します。作業員は、始動時に床tからこれらのバルブを手動で操作します。エンジンの操作はワットのエンジンに似ています。いくつかの変更と改良を加えて現在も使用されており、非常に経済的で耐久性のある機械です。しかし、ワットの特許の法的禁止がその導入を深刻に妨げていなければ、おそらくこれほど広く採用されることはなかったでしょう。そのシンプルさと軽量さは紛れもない利点であり、設計者たちは、このエンジンの特徴である小さな工夫の適用に見られるように、大胆さと創意工夫において大きな称賛に値する。この設計はおそらくブルの手によるものとされるが、トレビシックもこのエンジンのいくつかを製作し、発明者ウィリアム・ブルの息子であるエドワード・ブルと共同で大幅な改良を加えたとされている。このエンジンの一つは、1798年にコーンウォールのハーランド鉱山でトレビシックによって製作されたもので、直径60インチの蒸気シリンダーを備え、前述の設計に基づいて建造された。

ジェームズ・ワットの同時代人には、牧師のエドワード・カートライトがいた。彼は力織機と、羊毛を梳かす最初の機械を発明した著名な人物で、ワットの表面凝縮方式を多少改良して復活させた。ワットは「パイプ凝縮器」を製作した。これは現在よく使われているものと設計は似ていたが、常に流れている水流ではなく、単に水槽に浸すだけだった。カートライトは、2つの同心円状の円筒または球体を使用し、蒸気がエンジンのシリンダーから排出された際に、その間に蒸気が流入する方式を提案した。[141] 金属表面との接触によって凝縮しました。外側の容器を取り囲む小さな容器内の冷水は金属を冷たく保ち、凝縮した蒸気から放出される熱を吸収しました。

カートライトのエンジン
図39. —カートライトのエンジン、1798年。

カートライトのエンジンは、 1798 年 6 月のPhilosophical Magazineに最もよく説明されており、添付のスケッチはそこから コピーされたものです。

発明者の目的は、ワット エンジンの欠点 (不完全な真空、摩擦、複雑さ) を改善することであったと言われています。

図では、蒸気シリンダーはパイプBを通して蒸気を取り込みます。ピストンRには、下方に伸びるロッドがあり、小さい方のポンプピストンGまで伸び、上方に伸びるクロスヘッドまで伸びています。クロスヘッドは、コネクティングロッドを介して上部のクランクを駆動します。このように回転するシャフトは、[142] 一対のギアMLによって駆動され、そのうちの1つがフライホイールのシャフト上のピニオンを駆動します。Dは凝縮器Fに通じる排気管です。ポンプGは凝縮した空気と水を排出し、それをホットウェルHに送り込み、そこからパイプIを通ってボイラーに戻します。 H内のフロートがエアバルブを調整し、チャンバー内に空気が供給されます。この空気はクッションとして機能し、リザーバーに空気室を作り、余分な空気を排出します。大きなタンクには、蒸気を凝縮するために供給される水が入っています。

ピストンRは金属製で、2組の切断された金属リングが詰め込まれており、鋼鉄製のスプリングによってシリンダー側面に押し付けられている。リングは円周上の3点で切断されており、スプリングによって所定の位置に保持されている。2つのクランク、そのシャフト、ギアの配置は、ピストンロッドのヘッドを摩擦なく完全に直線的に動かすというワットの計画を置き換えることを意図している。

このエンジンに関する記述では、表面凝縮器の導入によって蒸気以外の作動流体（例えば、失うには惜しすぎるアルコールなど）を使用できるという重要な利点が強調されている。このエンジンを蒸留器と組み合わせて使用​​することで、燃料を二重に利用し、大幅な経済効果を得ることが提案された。この設計の中で唯一斬新かつ有益であったのは、金属製のパッキングとピストンであり、これは現在も代替されていない。エンジン自体は結局使用されなかった。

この時点で、蒸気機関の歴史は、さまざまな方向への応用の物語となり、その中で最も重要なのは、それまで唯一の用途であった揚水、機関車エンジン、工場機械の駆動、および蒸気航行です。

ここでジェームズ・ワットとその同時代人たちに別れを告げる。[143] 前者についてはフランスの作家[43] は「ワットが蒸気力の機械的応用に果たした役割は、天文学におけるニュートン、詩におけるシェイクスピアに匹敵する」と述べている。ワットの時代以降、改良は主に細部の改良と蒸気機関の応用範囲の拡大においてなされてきた。

[35]セイヴァリーとウースターについても同様の話が語られている。

[36]ロビソンの『機械哲学』ブリュースター編。

[37]「ジェームズ・ワットの回想録」ロバート・ハート、「グラスゴー考古学協会紀要」、1859年。

[38]「ボルトンとワットの生涯」スマイルズ。

[39]エンジンの動きを制御するためにフライホイールを使用する特権を得るために、ボルトン・アンド・ワット社は、フライホイールの特許を取得し、またピカードとスティードが発明したクランクとの組み合わせの特許も保持していたマシュー・ワズボローにロイヤルティを支払った。

[40]「ボルトンとワットの生涯」スマイルズ。

[41]『ワットの生涯』512ページ。

[42]彼らの仕事に関する非常に興味深く忠実な記述については、F・トレビシック著『リチャード・トレビシックの生涯』（ロンドン、1872年）を参照。

[43]バタイユ。 「Traité des Machines à Vapeur」、パリ、1​​847年。

[144]

第4章
現代の蒸気機関。
「距離を縮めるプロジェクトは、人類の文明と幸福に最も貢献してきました。」—マコーレー

第二期応用—1800年から1840年。鉄道における蒸気機関車。
最初の鉄道車両
図40 —最初の鉄道車両、1825年。

序論――19世紀初頭には、近代蒸気機関は主要な特徴のすべてにおいて完全に発達し、産業の多くの分野でかなり活用されていました。ウースター、モーランド、セイヴァリー、デサグリエらの才能は、19世紀初頭に、[145] 蒸気の力を有用な仕事に応用することで、今日誰もが知っている素晴らしい成果への第一歩としてその重要性を示す観点から見ると、その真の光が当てられ、これらの偉人たちはこれまで与えられた以上の大きな栄誉を受けるに値する。しかしながら、実際に達成された成果は、今述べた発展の時代を特徴づける成果と比較すると全く取るに足らないものであった。ワットと彼の同時代人たちの研究さえも、私たちが今いるその後の時代になされた驚異的な進歩の単なる序章に過ぎず、範囲と重要性において、彼らの後継者たちがあらゆる種類の機械を動かすために蒸気機関を応用することによりあらゆる機械産業の発展において達成した成果と比較すると取るに足らないものであった。

蒸気機関の二つの応用期のうち、最初の時期には、水位の上昇と鉱山の排水にのみ蒸気機関が利用されました。第二期には、蒸気機関はあらゆる種類の有用な作業に利用され、それまで唯一の動力源であった人や動物の筋力、あるいは風力や落水力を利用するあらゆる場所に導入されました。この時期の蒸気動力導入による産業の発展の歴史は、蒸気機関そのものの歴史に劣らず広範かつ興味深いものとなるでしょう。

ボルトン・アンド・ワットによって道は開かれ、1800年には多くの技術者や製造業者が参入し、誰にとっても有望に思えた名声と金銭的利益の収穫を熱望した。18世紀最後の年は、ボルトン・アンド・ワットの25年間の共同事業の最終年でもあり、同時に、同社が蒸気機関製造の独占権を握っていた特許も失効した。近代的な蒸気機関を製造する権利は、すべての者に共有されていた。ワットは、新世紀の初めに、[146] ボルトンは現役を退いた。ボルトンは事業を継続したが、新型エンジンの発明者ではなかったため、残された権力をすべて行使しても、以前は法的権限によって保持されていた特権を維持することはできなかった。

若きボルトンと若きワットは、かつてのボルトン・アンド・ワットとは違っていた。もし彼らが父親たちのビジネスの才能と発明の才能をすべて持ち合わせていたとしても、製造設備を一社で拡張できるよりもはるかに速いスピードで成長していた事業を支配し続けることはできなかっただろう。全国各地、そしてヨーロッパ大陸やアメリカでさえ、何千人もの機械工、そして他の職業で機械に関心を持つ多くの人々が、この新しい機械の原理に精通し、その後それが応用されてきたあらゆる目的におけるその価値について推測していた。そして、多くの熱心な機械工と、さらに多くの空想家で無知な策略家たちが、その改良と改良によって永久機関やその他の、それほど馬鹿げた成果を達成しようと、想像し得るあらゆる装置を実験していた。機械工が工房を開設し、金属加工の名声を地元で獲得した場所には、蒸気機関製造工場が次々と設立され、ワットの職人の多くがソーホーから出向き、これらの工場での仕事を引き受けました。今日、英国だけでなくヨーロッパやアメリカ合衆国でも、その規模と、そこで行われた仕事の重要性と規模で最もよく知られている大規模な工場のほぼすべてが、蒸気機関が原動力として応用されたこの第二期に誕生しました。

新しい店は、たいてい、それほど気取らない性格の古い店から生まれ、ワットによって訓練を受けた男たち、あるいは、無駄に努力して利益を上げようとした人々からさらに目覚めさせられた経験を持つ男たちによって運営された。[147] 彼らの創意工夫と優れた技術力により、ソーホーでは法的独占権とビジネスにおける豊富な経験という利点が生まれました。

熟練した良心的な職人を見つけるのは極めて困難で、機械工具も蒸気機関ほど完成度が高くありませんでした。しかし、これらの困難は徐々に克服され、それ以降、事業は急速に成長しました。

あらゆる主要な形式のエンジンが発明された。ワットはマードックの助力を得て、揚水エンジンと回転蒸気エンジンの両方を工場への応用に完成させた。彼はトランクエンジンを発明し、マードックは揺動エンジンと通常のスライドバルブを考案し、模型機関を製作した。一方、ホーンブロワーは複合エンジンを発表した。蒸気を航行に利用するという提案は幾度となく行われ、賢明な観察者には究極の勝利を予感させるほどの成功を収めた。残された課題は、蒸気を動力源としてあらゆる既知の産業分野に普及させ、経験から望ましいと判断される細部の改良を施すことだけだった。

ロイポルドのエンジン
図41. —ロイポルドのエンジン、1720年。

ヘロ、ポルタ、ブランカのエンジンは、ご存知のとおり、非凝縮式でした。しかし、実際に実用化できる非凝縮式エンジンの最初の設計図は、1720 年に出版されたロイポルドの「Theatrum Machinarum」に掲載されています。このスケッチは、図 41にコピーされています。ロイポルドによると、この設計図はパパンの発案によるものです。このエンジンは 2 つの単動シリンダーrsで構成され、同じ蒸気管から「四方コック」xを通して交互に蒸気を受け取り、大気中に排出します。蒸気はボイラーaによって供給され、ピストンcdが交互に上下し、ビーム hg で接続されたポンプ ロッドklを上下に上下させます。ビーム hgはセンターii上で振動します。ポンプopからの水はスタンドパイプqを上昇し、その上部から排出されます。蒸気ピストンの交互動作により、[148] まず「四方コック」xを図示の位置に回し、次にストロークの完了時に逆の位置に回します。この変更により、ボイラーからの蒸気がシリンダーsに導かれ、rの蒸気は大気中に排出されます。[44]

ロイポルドは、ここで使用されている特殊なバルブの提案についてパパンに感謝していると述べています。また、彼は水を汲み上げる際に、凝縮を起こさないサヴェリーエンジンの使用を提案しました。このエンジンが実際に製作されたという証拠はありません。

ニュートンの蒸気機関車
図42.—ニュートンの蒸気車両、1680年。

陸上での移動に蒸気を利用する最初の粗雑な計画は、おそらくアイザック・ニュートンによるもので、1680年に図（ 42 ）に示すような機械を提案した。これは、蒸気の科学的な応用の代表的なものとして認識されるだろう。 [149]ほぼすべての哲学的説明図集に見られる玩具。『ニュートン哲学解説』に記されているように、これは球形のボイラーBが台車に取り付けられている。真後ろを向いているパイプCから噴き出す蒸気は、台車に作用して台車を前進させる。運転手はAに座り、ハンドルEとコック Fで蒸気を制御する。火はDに見える。

18 世紀末に蒸気機関が完成し、移動への応用が成功する可能性が十分に広く認識されるようになったとき、それを陸上での移動に適応させるという問題が多くの発明家によって取り組まれました。

ロビソン博士は、1759 年にジェームズ ワットとの会議中にこのことを提案していましたが、当時、ワットはロビソン博士よりも蒸気機関の構造に関する原理についてさらに無知でした。この提案がワットに研究を進める決意をさせるのにいくらか影響を与えた可能性があります。こうして、思慮深い調査と実験の流れが始動し、最終的に彼は名声を得ることになりました。

1765年、医学だけでなく詩や哲学の思索によって名声を得たあの特異な天才、エラスムス・ダーウィン博士は、後にワットのパートナーとなり、当時蒸気動力の使用に関して我らがフランクリンと文通していたマシュー・ボルトンに、蒸気馬車、つまり「炎の馬車」を建造するよう勧めた。[150] 彼はそれを詩的に表現し、一連の設計図をスケッチしました。エッジワースという若者がその計画に興味を持ち、1768年に論文を発表し、芸術協会から金メダルを獲得しました。この論文の中で彼は、馬、あるいは蒸気機関車のロープで客車を牽引する鉄道を提案しました。

リード社の蒸気機関車
図43. —リード社の蒸気機関車、1790年。

後述するネイサン・リードは、蒸気航行の導入を試みた際に、蒸気機関車を計画し、1790年に特許を取得しました。図43に示すスケッチは、彼の申請書に添付された下絵からコピーしたものです。図中、AAAAは​​車輪、BBは後輪のハブにあるピニオンで、ラックGGのラチェット機構によって駆動され、ピストンロッドに接続されています。Co はボイラー、DDは蒸気を蒸気シリンダーに運ぶ蒸気管EE、FFはエンジンフレーム、Hは車両の「舌」または「ポール」で、水平方向の操舵輪によって回転します。操舵輪にはロープまたはチェーンIK、IKが接続されています。WWは必要に応じてエンジンからの蒸気を遮断するためのコックです。[151] 流入する蒸気の量を決定するため。パイプaaは排気管であり、発明者は、排出される蒸気の反作用を最大限に活用するために、後方に向くように曲げることを提案した。(!)

リードは蒸気機関車の模型を作り、それを自分の計画を進めるための援助を得ようとしたときに展示したが、蒸気船の航行に重点を置いたようで、この方面で彼が成し遂げたことは何もなかった。

キュニョーの蒸気機関車
図44. —キュニョーの蒸気機関車、1770年。

しかし、これらは有望な計画に過ぎなかった。最初の実際の実験は、フランス陸軍将校ニコラ・ジョセフ・キュニョーによって行われたとされている。彼は1769年に蒸気機関車を製作し、フランス陸軍大臣ショワズール公爵の見守る中で運行を開始した。必要な資金はサックス伯爵から提供された。最初の機関車が部分的に成功したことに勇気づけられたキュニョーは、1770年に2台目の機関車を製作した（図44）。これは現在もパリの工芸美術学校に保存されている。

この機械は、筆者が最近調査した時点では、依然として非常に良好な保存状態でした。台車とその機械類はしっかりとした造りで、仕上げも素晴らしく、あらゆる点で非常に優れた作品です。技術者は、これほど高い技術力の証拠を発見したことに驚いています。[152] 1世紀前の機械工ブレジンの作品の特徴を如実に表しています。蒸気シリンダーの直径は13インチで、エンジンは明らかにかなりの出力を持っていました。この機関車は砲兵輸送用に設計されました。端から端まで伸びる2本の重い木材の梁と、その後ろの2つの頑丈な車輪、そしてさらに重いが小さな前方の車輪で構成されています。前方の車輪は縁にブロックを搭載しており、車輪が回転するとブロックが地面に食い込み、より大きな保持力を生み出します。この単一の車輪は、左右に1つずつ搭載された2つの単動エンジンによって回転します。エンジンには、機械の前部に吊り下げられたボイラー（スケッチ参照）から蒸気が供給されます。エンジンと車輪の接続は、パパンが最初に提案した爪によって行われ、機械を後進させたい場合は爪を反転させることができました。車体には運転手用の座席が取り付けられており、歯車列によって機械を操縦します。歯車列はフレーム全体を回転させ、機械を15度から20度回転させます。この機関車は、まずまず満足のいく全体設計に基づいて製造されたことが判明しましたが、ボイラーが小さすぎ、操舵装置が客車を迅速に操作することができませんでした。

キュニョーの後援者の一人が亡くなり、もう一人が追放されたことで、キュニョーの実験は終結した。

キュニョーは自ら機械工となり、優れた才能を発揮した。1725年、ロレーヌ地方ヴォー州に生まれた。フランス軍とドイツ軍の両方に従軍した。サックス元帥の指揮下で最初の蒸気機関車を製作したが、給水ポンプの非効率性のため、彼自身も失望したと述べている。2台目はショワズール大臣の指示で製作され、2万リーブルの費用がかかった。キュニョーはフランス政府から600リーブルの年金を受け取った。1804年、79歳で亡くなった。

マードックのモデル
図45. —マードックのモデル、1784年。

ワットは、非常に早い時期に、自身の[153] 彼は機関車を移動手段として考え、非凝縮型機関か気体表面凝縮器のいずれかの使用を検討した。彼は実際に1784年の特許に機関車のエンジンを含め、同年、彼の助手マードックは高速走行可能な実用的な機関車の模型（図45）を製作した。この模型は現在ロンドンのサウス・ケンジントンにある特許博物館に収蔵されており、煙突式ボイラーを備え、蒸気シリンダーの直径は3/4インチ、ピストンのストロークは2インチであった。駆動輪の直径は9 1/2インチであった。

しかし、ワットもマードックも、他のエンジンの製造と導入に十分な関心を寄せていたため、大規模な開発は行いませんでした。マードックの模型は時速6～8マイル（約9～13キロメートル）で走行したと言われており、小さな駆動輪は毎分200～275回転していました。スケッチに見られるように、この模型には「グラスホッパー・エンジン」と呼ばれる、アメリカ合衆国でオリバー・エバンスが使用したのと同じ型のエンジンが搭載されていました。

「オリバー・エヴァンスには、古くから知られていた原理の真の価値を示し、それに基づいて蒸気力を利用する新しい、より単純な方法を確立する能力があった。それは、彼の永遠の記念碑となるだろう」と、ドイツの著名な技術者、アーネスト・アルバン博士は述べている。[154] 「その導入者」アルバン博士はここで、非凝縮型高圧蒸気機関の最も初期の恒久的な導入に成功した人物に言及している。

エヴァンス
オリバー・エヴァンス。

アメリカが生んだ最も独創的な機械工の一人であるオリバー・エバンスは、1755年か1756年にデラウェア州ニューポートで、非常に貧しい家庭に生まれました。

彼は若い頃、車輪職人の徒弟となり、すぐに機械工学の才能と知識欲を強く示した。蒸気力の有用性に早くから関心を抱いたのは、ある同級生の少年時代のいたずらがきっかけだった。その同級生は、少量の水を入れた銃身に固い塊を押し込み、鍛冶屋の炉の火に投げ込んだのである。その大きな音は、[155] 札束の排出に伴って、若いエヴァンスにとっては、大きな、そして（彼が推測するに）これまで発見されていなかった力の証拠が提示された。

その後、ニューコメン機関の記述を目にした彼は、閉じ込められた蒸気の弾性力がそこでは利用されていないことにすぐに気づいた。そこで彼は、高圧蒸気の張力のみから動力を得る非凝縮型機関を設計し、それを馬車の推進力として利用することを提案した。

1780年頃、エヴァンスは製粉業を営む兄弟たちに加わり、発明の才能を駆使して製粉所の細部にまで改良を加えました。その結果、作業コストは半減し、小麦粉の純度も向上しました。彼は熟練した製粉工としてその名を馳せました。

1786年、エヴァンスはペンシルベニア州議会に蒸気機関を製粉所の駆動と蒸気客車の駆動に応用する特許を申請したが、却下された。1800年か1801年、エヴァンスはペンシルベニア大学のロバート・パターソン教授と協議し、設計の承認を得た後、非凝縮式エンジンで駆動する蒸気客車の製作を開始した。しかし、彼はすぐに、形状が斬新で初期費用も少ないこのエンジンを製粉所の駆動に応用する方が金銭的に有利だと結論付けた。そこで計画を変更し、シリンダー径6インチ、ピストンストローク18インチのエンジンを製作し、石膏製粉所の駆動に見事に応用した。

エヴァンスの非凝縮エンジン
図46. —エヴァンスの非凝縮エンジン、1800年。

彼が「コロンビアン・エンジン」と呼んだこのエンジンは、図46に示すように、特異な形状をしていた。梁の一端は揺動柱によって支えられ、他端はピストンロッドに直接接続され、クランクは梁の下に位置し、連結棒1は梁の先端に接続されている。ピストンロッドの先端は、「エヴァンスの[156] 蒸気タービンは「平行四辺形」と呼ばれ、ワットが設計したものによく似た平行運動の一種です。スケッチ（図 46）では、 2 はクランク、 3 はバルブ機構、 4 はボイラーからの蒸気管E、 5 はポンプからの給水管Fです。A はボイラーです。火格子の火Hからの炎はレンガ壁の間のボイラーの下を通り、中央の煙道を通って煙突Iに戻ります。

その後、エヴァンスはエンジンの応用範囲を広げ、細部の改良を続け、他の人々が彼の跡を継ぎ、非凝縮エンジンは今日、彼が70年前に述べた予測を実現しています。

「私のエンジンがミシシッピ川の流れに逆らって船を動かし、有料道路で荷馬車を動かし、大きな利益をもたらすことは間違いないだろう…」

「蒸気機関車に乗って、鳥が飛ぶのとほぼ同じ速さ、時速15マイルから20マイルで、人々が都市から都市へと段階的に移動する時代が来るだろう。朝、ワシントンから馬車が出発し、乗客はボルチモアで朝食をとり、フィラデルフィアで夕食をとり、その日のうちにニューヨークで夕食をとるだろう。」

「エンジンは船を時速10マイルから12マイルで走らせ、[157] 何年も前に予測されたように、ミシシッピ川には何百もの蒸気船が走ることになるだろう。」[45]

オルクトル・アンフィボリス
図47. —エヴァンスの「Oruktor Amphibolis」、1804年。

1804年、エヴァンスはフィラデルフィア保健局の命令で建造された大型平底船の輸送に、自作のエンジンの一つを使用しました。この船は、市のウォーターフロント沿いの埠頭の開削作業に使用されました。彼はこの船を車輪付きにし、5馬力のエンジンの一つを搭載しました。そして、この奇妙な機械（図47）を「オルクトル・アンフィボリス」と名付けました。約4万ポンドのこの蒸気浚渫機は、工場からマーケット通りをゆっくりと進み、水道局を迂回してスクールキル川に進水しました。エンジンは船尾の外輪に取り付けられ、船をデラウェア川との合流点まで川下へと押し進めました。

同年9月、エヴァンスはランカスター・ターンパイク会社に、当時の蒸気機関車の大きさが小麦粉100バレルを24時間で50マイル輸送するのに十分であると仮定して、一般道路での蒸気輸送の推定費用と利益の明細書を提出した。[158] 5頭の馬が引く10台の荷馬車と競争させられました。

上に示した「オルクトル・アンフィボリス」のスケッチでは、エンジンは前述のものと似ている。車輪Aは梁B′ Bの端から垂れ下がるロッドによって駆動され、梁の他端は フレーム EFG によって E で支持されている。機械本体は車輪 KK で運ばれ、車輪は A を支える軸の滑車からベルト MM によって駆動される。外輪は W に見える。エヴァンスは以前、ジョセフ・サンプソンに設計図のコピーをイギリスに送っており、サンプソンはそれをトレビシック、ヴィヴィアン、その他のイギリスの技術者に見せた。

エヴァンスが設計し、使用した装置の中には、現在ではおなじみの内部煙突が 1 本しかないコーンウォール ボイラーや、内部煙突が 2 本しかないランカシャー ボイラーなどがありました。

エヴァンスは蒸気浚渫機の開発に取り組んでいた頃、マッキーバー・アンド・ヴァルコート社と契約を結びました。同社は、ミシシッピ川沿いのニューオーリンズとナチェズ間を航行する蒸気船のエンジン、船体の建造、そして機械類を最初に名前が挙がった都市に送って船内に設置するという契約をエヴァンスに持ち込みました。財政難と水位低下のため、蒸気船の完成は阻まれ、エンジンは製材所の駆動に投入されました。製材所が火災で焼失するまで、エンジンは毎時250フィートの速度で木材を製材していました。

エヴァンスはアメリカでは、イギリスでワットが成し遂げたほどの大きな成功を収めることはなかったが、1819年4月19日に生涯を終えるまで蒸気機関の製造を続け、義理の息子であるジェームズ・ラッシュとデイビッド・ミューレンバーグが後を継いだ。

彼は製粉工程の完成と、自身の製粉工場の改良に、同等の知性と創意工夫を発揮した。わずか24歳で、製粉機を発明した。[159] 彼は綿や毛織物のカード製造に使われるワイヤーの歯を改良し、毎分3,000枚の速度で生産した。その後まもなく、リールからワイヤーを切り出し、歯を曲げてカードを挿入するカードセット機を発明した。製粉においては、エレベーター、「コンベア」、「ホッパーボックス」、「ドリル」、「ディセンダー」など一連の機械と付属品を発明し、製粉業者がよりきめ細かい小麦粉を製造できるようになり、1バレルあたり20ポンド以上の生産性向上を実現した。しかも、従来の人件費の半分で済むようになった。1日に325バレルの小麦粉を製造していたボルチモア近郊のエリコットの製粉所に彼の改良を導入した結果、年間約5,000ドルの人件費削減、生産量の増加による30,000ドル以上の節約が実現したと試算されている。彼は『若手蒸気技術者のための手引き』と、彼の死後も長年にわたり標準的な著書として残された『若手製粉工のための手引き』を著した。大西洋を横断したライバルほど幸運ではなかったものの、彼は同様に名声を得るに値する人物だった。彼は時に「アメリカのワット」と呼ばれることもある。

一般道路における蒸気輸送の応用は、アメリカ合衆国よりもイギリスの方がはるかに成功しました。ウィリアム・シミントンは、後に船舶推進への蒸気導入で成功を収め、父の協力を得て1786年には蒸気機関車の実用モデルを製作しましたが、大きな成果には繋がりませんでした。

1802年、後に鉄道の導入で有名になるマードックの弟子、リチャード・トレビシックが蒸気機関車の模型を製作し、同年に特許を取得しました。この模型は現在もサウス・ケンジントンの特許博物館で見ることができます。[46]

このエンジンでは高圧蒸気が使用され、凝縮器は不要になった。ボイラーはエヴァンスが考案した形式で、その後一般的に使用されるようになった。[160] コーンウォールで使用されていたこの機関は、「トレビシックボイラー」と呼ばれていました。この機関にはシリンダーが1つしかなく、ピストンロッドがガイド内で動作する「クロステール」を駆動し、クロステールは2本の「サイドロッド」によってシャフトの反対側にある「クロスヘッド」に接続されていました。コネクティングロッドはクロスヘッドとクランクに接続され、シャフトがシリンダーとクロスヘッドの間にあるため、シリンダーに向かって「戻り」ます。これはおそらく、現在一般的になっている「戻りコネクティングロッド機関」の最初の例です。クランクシャフトと車両の車輪の接続は歯車によって行われました。バルブギアと給水ポンプは機関軸から操作されました。発明者は、必要に応じて車輪の縁から地面にボルトを突き出して車輪を固定することを提案しました。最初の実物大の客車は、1803年にトレビシックとヴィヴィアンによってカムボーンで製作され、試験走行の後、ロンドンに持ち込まれ、一般公開されました。途中、専用の機関車でカムボーンから90マイル離れたプリマスまで牽引され、そこから水上輸送されました。発明家が発明への信頼を失ったかどうかは定かではありませんが、彼はすぐに機械を分解し、機関車と客車を別々に売却し、コーンウォールに戻り、すぐに鉄道機関車の開発に着手しました。

1821年、イングランド、ミドルセックス州ブロンプトンのジュリアス・グリフィスは、幹線道路で旅客を輸送するための蒸気機関車の特許を取得しました。彼の最初の道路機関車は、同年、当時最も優秀な機械工の一人であったジョセフ・ブラマーによって製造されました。車両のフレームは、2つの車軸の間に大きな2つの客車を支え、機械は後車軸の上と後ろに搭載されていました。1人の作業員が後部のプラットフォームに配置され、機関車の操作と火の始末を行い、もう1人が客車の車体の前に配置され、操舵輪を操作しました。ボイラーは水平の水管と蒸気管で構成され、後者は煙突に向かう炉のガスから熱を受け取り、それによって[161] 過熱装置として機能した。車輪は中間歯車を介して2基の蒸気機関によって駆動された。蒸気機関は付属部品と共に螺旋バネで吊り下げられており、振動や衝撃による損傷を防いでいた。空気表面凝縮器が使用され、これは扁平化した薄い金属管で構成され、外気との接触によって冷却され、管内に蓄積された凝縮水を給水ポンプに排出し、給水ポンプはそれをボイラーの最下段の管に送り込んだ。

ボイラーは連続運転するには大きさが足りなかったが、台車は何年もの間、時々実験的に使用された。

その後の10年間、蒸気機関の陸上輸送への応用はますます注目を集め、実験的な道路機関車が着実に製造される頻度が増加しました。これらの機関車の欠陥は試験的に明らかになり、一つ一つ改善され、道路機関車は徐々に機械的に満足のいく形へと変化していきました。最終的に一般向けに導入されるのは時間の問題と思われていましたが、それが成功しなかったのは、技術者ではなく立法者と一般大衆が制御していた原因、そして競合する計画で蒸気輸送が発展したことによるものでした。

1822年、デイヴィッド・ゴードンは道路用エンジンの特許を取得しましたが、実際に製造されたかどうかは不明です。ほぼ同時期、後にその導入に積極的に関わることになるゴールズワーシー・ガーニー氏は、講演の中で「基本的な動力は、一般道路で馬車を動かすのに応用でき、政治的に大きな利点をもたらす。そして、当時の知識の蓄積により、この目標は手の届くところにあった」と述べました。彼はアンモニアエンジン（おそらく史上初のもの）を製作し、非常にうまく動作させたため、小型機関車の駆動に利用しました。

2年後、ゴードンは奇妙な仕組みの特許を取得したが、これは12年前に[162] ブラントンが考案し、その後ガーニーらによって再び提案された。これは、馬の脚の動きを可能な限り忠実に模倣した関節脚を機関車に取り付けるというものだった。この機構は実際に実験されたが、満足のいく動作が得られず、結局、必要ないことも判明した。

同じシーズンに、バーストール＆ヒル社は蒸気機関車を開発し、その計画の導入を何度も試みたが、いずれも失敗に終わった。使用された機関はエヴァンスの機関車と似ていたが、蒸気シリンダーが梁の端に、クランク軸が中央の下に配置されていた。前輪と後輪は縦軸と傘歯車で連結されていた。ボイラーにはよくある欠陥があり、時速3～4マイルしか蒸気を供給できなかった。結果として、高くついた失敗に終わった。ロンドンのWHジェームズは1824年から1825年にかけて、機関車本体だけでなく作動部品もバネ上に載せ、動作を妨げないいくつかの装置を提案し、シーワード社も同様の装置の特許を取得した。サミュエル・ブラウンは1826年にガスエンジンを発表した。このエンジンでは、ピストンはガスの燃焼によって生じる圧力で駆動され、発生した蒸気の凝縮によって真空が確保された。ブラウンはこのエンジンで駆動する機関車を製作した。彼はロンドン近郊のシューターズ・ヒルを登頂したが、最終的に失敗に終わった主な原因は、エンジンの運転コストにあったようだ。

この日から数年間、多くの発明家や技術者がこの将来有望な計画に全力を注いだようです。中でも、バーストール＆ヒル社、ガーニー社、オグル＆サマーズ社、サー・チャールズ・ダンス社、そしてウォルター・ハンコック社が最も成功を収めました。

ガーニーは1827年に蒸気機関車を製造し、ロンドンとその周辺で2年近く稼働させ、時には長距離の旅も行いました。ある時は、メクシャムからクランフォード・ブリッジまで長距離を旅しました。[163] 85マイルを10時間で走破し、すべての停車時間も含めた。彼はブラントンとゴードンが以前に採用した機械脚を採用したが、後に製造された機関車ではこの粗雑な装置を省略した。

1828年に発明されたガーニーの機関は、非常に優れた機械配置と、初期の「セクショナルボイラー」の一つを備えていたことから、技術者にとって興味深いものです。セクショナルボイラーは独特な形状をしており、25年前にアメリカのジョン・スティーブンスによって発明されたセクショナルボイラーとは設計が大きく異なっていました。

ガーニーの蒸気機関車
図48. —ガーニーの蒸気車両。

大きなスケールの画像（241 kB）。

スケッチ（図48）では、このボイラーは右側に描かれている。これは、 2つのシリンダーbbに接続された、曲がった◁字管aaで構成されており、上側のシリンダーは蒸気室であった。垂直の管がこれら2つの室を接続し、水の完全かつ規則的な循環を可能にしていた。図に示すように、分離器dと呼ばれる別の貯水槽がパイプによってこれらの室に接続されていた。この分離器の上部から蒸気管eeeが蒸気をエンジンのシリンダーfに導いた。後車軸のクランクgはエンジンによって回転し、車軸の偏心hはバルブギアとバルブiを駆動した。リンクklは運転席から伸びるラインllによって動かされ、上端を振ることでキャリッジを始動、停止、または後進させた。[164] リンクをバルブ ステムと噛み合わせるには、リンクを上部と下部の中間の位置に設定するか、または下端がバルブ ステムに作用してバルブの逆の動きが生じるまでリンクを上げます。このリンクが振動するピンは、楕円形のストラップの中央に見られます。エンジンへの蒸気の供給を調整する スロットル バルブoは、レバーnによって操作されます。排気管pはタンクqにつながり、凝縮されなかった蒸気はパイプrrによって煙突ssに送られます。強制ポンプuは、タンクtから給水を取り込み、パイプxxxによってボイラーに供給します。パイプは途中で巻き取られて、ボイラーの真上の「ヒーター」を形成します。供給はコックyによって調整されます。係員はzに座っていました。送風装置1は独立したエンジン2 3によって駆動され、強制送風を発生させ、その送風は空気ダクト5 5を通ってボイラー炉へと導かれた。4 4は小型送風エンジンへの蒸気管を表している。操舵輪6はレバー7によって操作され、止まり木8の方向転換はキングボルト9を中心に回転し、前輪と台車に所望の方向を与えた。

これは当時考案された最高の設計の一つだったと思われる。70ポンドの積載量で作られたこのボイラーは安全かつ強固で、800ポンドの圧力まで試験された。強制通風装置も備えていた。エンジンは適切な位置に配置され、設計も優れていた。バルブは半ストロークから膨張して蒸気を作動させるように配置されていた。給水は加熱され、蒸気はわずかに過熱された。ここで使用されたボイラーは、その後の発明家によって新しい名前で再現され、現在でも満足のいく結果で使用されている。「パイプボイラー」の改良版は、他の蒸気車両メーカーによってもいくつか作られた。アンダーソン＆ジェームズ社は、内径1インチ、厚さ1/5インチの重ね溶接鉄管でボイラーを製造し、完全な安全性を謳っていた。このような管は、20,000ポンド/平方フィートの圧力に耐える十分な強度を持つはずだった。[165] インチ。もし製造者が主張するように「鉛のように機能する」良質の鉄で作られていれば、破裂した際には裂けて中身が漏れ出し、ボイラー爆発のような通常の悲惨な結末には至らないだろう。

当時、セクショナルボイラーの基本原理は十分に理解されていました。オグル＆サマーズ社のボイラーは、一対の直立した管を互いに重ね合わせた構造で、その間の空間は水と蒸気で満たされ、炎は各対の内管と外管を貫通して通過しました。

サー ジェームズ アンダーソンと WH ジェームズの機関車のうちの 1 台は 1829 年に製造されました。この機関車には 3 1/2 インチの蒸気シリンダーが 2 つあり、それぞれ後輪を独立して駆動していました。ジェームズの 1824 年から 1825 年にかけての初期の計画では、後車軸を 2 つに分割し、それぞれに 1 対のシリンダーが取り付けられ、互いに直角にセットされたクランクを駆動するように配置されていました。後の機械は重量が 3 トンで、15 人の乗客を乗せ、エッピング フォレストを横切る荒れた砂利道を時速 12 ～ 15 マイルの速度で走行しました。蒸気は 300 ポンドで輸送されました。溶接部で数本のチューブが破裂しましたが、客車は 24 人の乗客を乗せて時速 7 マイルの速度で走行して戻りました。その後の試験では、新しいボイラーを使用して、客車は再び時速 15 マイルの速度で走行しました。

ウォルター・ハンコックは、一般道への蒸気導入を試みた人々の中で最も成功し、粘り強い人物でした。彼は1827年に、特異な形状のボイラーの特許を取得しており、その特徴は特筆に値します。それは、壁がボイラープレートでできた平らなチャンバーの集合体で構成されていました。これらのチャンバーは横並びに配置され、チューブとステーによって横方向に接続されていました。そして、すべてのチャンバーは短い垂直のチューブによって、ボイラーケーシングの上部に渡された水平方向の太いパイプに接続されていました。このパイプは蒸気ドラムまたは分離器として機能していました。この初期の「シート煙道ボイラー」は、[166] ハンコックの蒸気車両で優れた働きをし、経験から破壊的な爆発の危険はほとんどないか全くないことがわかった。

ハンコックの最初の蒸気機関車は三輪で、先輪はキングボルトで旋回するように配置され、車軸に接続された一対の揺動シリンダーによって駆動された。この揺動シリンダーは車軸に連動して回転し、エンジンは操舵輪に連動して回転した。この蒸気機関車は決して満足のいくものではなかったが、長きにわたり使用され、与えられた任務を一度も怠ることなく何百マイルも走行した。

この時までに、ハンコック社、オグル・アンド・サマーズ社、サー・チャールズ・ダンス社向けに6両の蒸気車両が建造中であった。

1831年、ハンコックはロンドンとストラトフォード間の路線に新しい客車を配備し、定期的に有償運行を開始した。ダンスは同シーズンに、チェルトナムとグロスター間の路線に別の客車を配備し、2月21日から6月22日まで運行した。この客車は3,500マイルを走行し、3,000人の乗客を乗せ、9マイルを通常55分で走行し、時には45分で走行した。新しい輸送システムの反対者が道路に故意に置いた石の山を乗り越えて車軸が破損した以外は、事故に遭うことはなかった。オグル＆サマーズの客車の速度は、下院委員会でオグルが証言したところによると、時速32～35マイルに達し、サウサンプトン近郊の上り坂では時速24 1/2マイルに達した。蒸気機関車は250ポンドの蒸気を搭載し、800マイルを走行したが、事故はなかった。1833年、マセロン大佐は自ら設計した蒸気機関車で、11人の乗客を乗せてロンドンからウィンザーまで往復し、23マイルを2時間で走破した。同年、チャールズ・ダンス卿は蒸気機関車を時速16マイルで走らせ、時速9マイルの長距離移動を行った。さらに別の実験者であるヒートンは、ウスターとバーミンガムの間のリッキーヒルを、勾配1.5～2.5kmの区間で登頂した。[167] 場所によっては8分の1、9分の1が破損しており、イングランドで最もひどい道路の一つと考えられていました。馬車は20人の乗客を乗せた客車を牽引していました。

しかし、これらすべて、そして他の多くのものの中でも、ハンコックは最も目覚ましい成功を収めた。彼の馬車「インファント」は1831年2月に就役し、1年後にはロンドン「シティ」とパディントン間を往復していた。もう1台の「エラ」はロンドン・グリニッジ蒸気馬車会社向けに製造されたもので、機械的には成功したものの、同社は財政的には失敗に終わった。1832年10月、「インファント」は11人の乗客を乗せてロンドンからブライトンまで時速9マイルの速度で走り、レッドヒルを5マイルの速度で登った。初日は38マイルを蒸気機関車で走り、夜間にヘーズルディーン駅に停車し、翌日時速11マイルでブライトンに到着した。15人の乗客を乗せて帰る途中、馬車は1マイルを4分未満で走り、10マイルを55分で走った。ストラトフォードからブライトンまでの運行は、平均時速 12 マイルの走行で 10 時間未満で行われ、実際の走行時間は 6 時間未満でした。翌年、別の蒸気馬車「エンタープライズ」がハンコックによって別の会社のパディントンへの道に投入され、2 週間に渡って定期的に運行されましたが、この会社も成功しませんでした。1833 年の夏、彼はさらに別の蒸気馬車「オートプシー」(図 49 ) を導入し、これをブライトンまで運行しました。その後、ロンドンに戻ると、混雑した通りで馬車を難なく事故もなく操縦しました。彼はいつでもためらうことなくロンドンの通りを走り回りました。馬車は次に、フィンズベリー スクエアとペントンビルの間を 4 週間定期的に運行しましたが、事故や遅延はありませんでした。スケッチでは、機械部分を見せるために側面の一部が切り取られています。ボイラーABは蒸気管HKを通して蒸気機関 CDに蒸気を供給し、蒸気機関CDはクランク軸Fに連結されている。Eは給水ポンプである。後車軸は、機関軸と連結しているエンドレスチェーンによって回転し、後車軸は[168] 1834年、ハンコックはオーストリアからの注文で蒸気「ドラッグ」を製作しました。これは10人を乗せて 6 人の乗客を乗せた客車を牽引し、イズリントンを越えて市内を走行しました。平坦な場所では時速14マイル、上り坂では 8 マイル以上の速度でした。同年、彼は「エラ」を製作し、8 月には「オートプシー」をこれに載せてパディントンへの蒸気路線を作りました。これらの客車は 11 月末まで走り、4,000 人の乗客を乗せ、通常時速 12 マイルの速度で走行しました。その後、彼は「エラ」をダブリンに送り、そこで時速 18 マイルで走行したこともありました。

ハンコックの検死
図49. —ハンコックの「剖検」、1833年。

1835年、20人の乗客を乗せる大型客車「エリン」が完成しました。この客車は、50人の乗客を乗せた3台の乗合馬車と1台の駅馬車を牽引し、平坦な道を時速10マイルで走行しました。18人の乗客を乗せた乗合馬車を牽引し、ホワイトホール、チャリング・クロス、リージェント・ストリートを通り、ブレントフォードまで時速14マイルで走行しました。また、レディングにも乗り入れ、同じ乗客を乗せて38マイルを3時間8分で走行しました。途中の停車時間は30分でした。同じ客車は、マールボロまで75マイ​​ルを7時間1.5時間で走行し ました。[169]炭水車と物資を残してきたため、途中で 4 1 ∕ 2時間停止しました。

1836年5月、ハンコックは所有するすべての客車をパディントン鉄道に投入し、5ヶ月以上にわたり定期的に運行しました。イズリントンへ525回、パディントンへ143回、ストラトフォードへ44回、合計4,200マイルを走行し、市内を200回以上通過しました。客車の1日の平均走行時間は5時間17分または18分でした。1838年にハンコックが自家用に建造した軽量の蒸気機関車は時速20マイルで走行し、市内や馬車の間で運転されましたが、迷惑や危険をもたらすことはありませんでした。通常の速度は時速約10マイルでした。ハンコックは合計9台の蒸気機関車を建造し、常勤の乗務員に加えて116人の乗客を乗せることができました。[47]

1833年12月、ロンドンとその近郊では、約20台の蒸気機関車と牽引道路機関車が運行中、あるいは建設中でした。我が国では、道路の悪さが発明家を阻みました。そしてイギリスにおいてさえも、かつてはほぼ既成事実と思われていた道路機関車の導入は、最終的に多くの障害に直面し、最も独創的で粘り強く、そして成功した建設者であったハンコックでさえ絶望の淵に立たされました。対立する利害関係者によって制定された敵対的な法律と、鉄道における蒸気機関車の急速な発展が、このような結果を招いたのです。

この実験の中断の結果、その後の四半世紀はほとんど何も行われず、計画が完全に放棄されたことはなかったようだが、道路機関車の製造で何らかのビジネス上の成功がもたらされたのはほんの数年のことである。

馬車所有者や、古い馬車路線に関心を持つあらゆる階層の反対は、非常に強かった。[170] 彼らが示した感情は非常に辛辣なものであったが、新しい輸送システムの支持者たちも同様に決意と粘り強さを持っており、彼らの側に正義があり、彼らの目的は公衆の金銭的利益であったため、鉄道というさらに優れた輸送手段が導入されなければ、おそらく最終的には成功したであろう。

1831年の夏、両派間の戦争が最高潮に達した頃、英国下院の委員会はこの問題について徹底的な調査を行った。委員会は、「一般道路の牽引において、動物の力に代えて無生物を利用することは、これまで導入された国内交通手段における最も重要な改良点の一つである」と確信したと報告した。委員会は、その実用性は「十分に確立された」とみなし、「国民の奨励によって科学者の関心が更なる改良に向けられるほど、導入は多かれ少なかれ急速に進むだろう」と予測した。委員会が述べたように、このシステムの成功は、偏見、利害対立、そして法外な通行料によって阻まれてきた。委員会は次のように述べている。「これらの実験は、極めて不利な状況下で、多大な費用をかけて、全くの不確実性の中で、他の工学分野で経験から得られた指針を一切得ることなく行われた。実験に携わった人々は、独創的なモデルの完成を目指す理論家ではなく、自らの利益のみを追求する人々であった。そして、長年の経験を経て、彼らが導入しようとしている輸送手段は、その優れた利点によって、既に広く普及している優れた客車路線から人々を誘惑するようなものであると確信している。したがって、一般道路への蒸気車両の導入は、今のところ不確実な実験であり、立法府の配慮に値しないと主張することはできない。」

最も著名な機械エンジニアの一人であるファリー[171] 当時の蒸気機関車の最高責任者であるフェアリーは、このようなシステムの実用性は十分に確立しており、結果として広く採用されるだろうと証言した。ガーニーは時速 20 マイルから 30 マイルで馬車を走らせた。ハンコックは 10 マイルの速度を維持できた。オグルは時速 32 マイルから 35 マイルで馬車を走らせ、1/6 の勾配の坂を 24 1/2 マイルの速度で登った。サマーズは19 人の乗客を乗せて、1/12 の勾配の坂を時速 15 マイルの速度で登った。時速 30 マイルで 4 1/2時間走った。フェアリーは、蒸気馬車のコストは、現在使用されている駅馬車の 3 分の 1で済むだろうと考えていた。蒸気馬車は馬に引かれるものより安全で、はるかに扱いやすいと報告されていた。採用されたボイラーの構造（現在では「セクショナル」ボイラーと呼ばれている）は爆発による被害に対して完全に安全であり、馬を驚かせることで生じる危険や不便は、ほとんど想像上のものであったことが判明した。道路の摩耗は馬の場合よりも少なく、幅広のタイヤを備えた馬車はロードローラーとして効果的に機能した。委員会は最終的に次のように結論付けた。

「1. 蒸気機関車は一般道路において平均時速10マイルで走行できる。」

「2. この調子でいくと14人以上の乗客を運んだことになる。

「3. エンジン、燃料、水、乗務員を含めた重量は3トン以下であること。」

「4. かなり急な坂を楽々と安全に登ったり降りたりできること。

「5. 乗客にとって完全に安全であること」

「6. それらは公衆にとって迷惑ではない（または、適切に構築されていれば迷惑になる必要はない）。

「7. 馬車よりも速くて安価な輸送手段となるだろう。」

「8. これらの馬車は他の馬車よりもタイヤの幅が広く、また、通常の牽引で馬の足が道路に及ぼす影響ほど大きくないため、[172] 馬車よりも道路の摩耗が少なくなります。

「9. 蒸気機関車には通行料が課せられており、もしこの料金が変更なく維持されれば、複数の路線で蒸気機関車を使用することができなくなるであろう。」

蒸気機関を車両の推進力として採用することで、今述べた輸送システムに匹敵するほどの成功を収めた鉄道は、決して新しい手段ではありませんでした。他のあらゆる重要な方法の変化や偉大な発明と同様に、鉄道は長年かけて形を整えていきました。古代の人々は、重い荷物を積んだ荷馬車を一般道路よりも抵抗なく牽引するために、石のブロックを敷き詰める習慣がありました。この慣習は徐々に改良され、現在では広く行われている舗装と道路建設の手法が採用されるに至りました。ポンペイの発掘された街の通りには、往来の激しさを物語る古い線路が今も残っています。

イギリスにおける鉱山業の初期には、石炭や鉱石は袋に入れられて馬の背に載せられ、鉱山から船へと運ばれました。後に鉱夫たちは荷馬車道を敷設し、馬に引かれた荷馬車や荷馬車が使われるようになりました。そして、荷馬車の車輪が通る線に沿って石が敷かれました。さらに後（1630年頃）、石の代わりに重い板材や角材が使われるようになり、南部から土地を移したボーモントという紳士によってイングランド北部に導入されました。半世紀後、このシステムは広く普及しました。18世紀末までに、こうした「トラムウェイ」の建設は広く理解されるようになり、道路の勾配を均一にするために切土や盛土に多額の費用をかけることを正当化する経済性も広く認識されるようになりました。アーサー・ヤングはこの頃の著作の中で、[173] 石炭を積んだ荷馬車用の道路は「あらゆる凹凸のある地面を９マイルから１０マイルも通る大工事」であり、この木製の軌道では「馬１頭で５０から６０ブッシェルの石炭を楽々と引くことができる」と記されていた。荷馬車の車輪は鋳鉄製で、溝の入った縁が木製レールの丸い上部にぴったりと合うように作られていた。しかし、この木製レールはすぐに腐ってしまうことがわかり、ホワイトヘイブンで１７３８年に鋳鉄製の板を敷いて摩耗から守ると、この改良法はすぐに知られ、採用されるようになった。シェフィールドにノーフォーク公爵のために１７７６年に敷設された軌道は、木製の縦枕木に鋳鉄製のアングルバーを敷くことによって作られた。もう一つは、1789年にレスターシャーでウィリアム・ジェサップによって建造されたもので、エッジレールを備え、車輪は今日使用されているものと同様のフランジ付きでした。フランジの摩耗を防ぎ抵抗を軽減する円錐状の車輪の「踏面」は、その40年後、ペンシルベニア州コロンビアのジェームズ・ライトによって発明されました。近代鉄道は、このように常設路線を徐々に改良し、蒸気機関を貨車の推進力に応用した結果に他なりません。

したがって、19世紀初頭には、蒸気機関は使用可能な形態を与えられ、鉄道は完成度が極めて高く、恒久的な路線の建設に困難は予想されなかった。そして、発明家たちは、既に述べたように、これら二つの主要要素を一つのシステムに統合する準備を徐々に進めていった。鉄道はイギリス全土に導入され、その中にはかなりの距離を走るものもあり、多くの個人の利害が絡んでいたため、必然的に法令の認可の下で建設された。1805年にはマースサム鉄道が開通し、当時は1頭の馬が12両の貨車からなる列車を牽引し、38トンの石材を積んで、120分の1の勾配を時速6マイルの速度で走ったと伝えられている。

トレビシック
リチャード・トレビシック。

[174]リチャード・トレビシックは、鉄道貨物輸送に蒸気動力を適用した最初の技術者でした。トレビシックはコーンウォール生まれで、レッドラス出身でした。生まれつき熟練した機械工であった彼は、父の勧めで、コーンウォールで揚水機関の建設を監督していたワットの助手マードックのもとに預けられました。この独創的で優れた技術者から、若きトレビシックは、持ち前の才能、進取の気性、勤勉さで、後に彼を有名にした仕事の達成に必要な技術と知識を習得したと考えられます。彼はすぐに大型揚水機関の建設と管理を任され、その後、同じく技術者のエドワード・ブルと共に蒸気機関の製造事業に参入しました。ブルは、この蒸気機関の建設に積極的に関わり、[175] ボウルトン・アンド・ワットの特許に反対するホーンブロワーズらの訴訟が終結したことで、トレビシックは他の仕事を探し、ほどなくして親戚で同じく熟練した機械工だったアンドリュー・ヴィヴィアンと共同で蒸気機関車を設計し、特許を取得した。この蒸気機関車の成功は十分に満足のいくもので、当時普及していた路面電車路線でも間違いなく成功するだろうという強い自信を抱かせた。そしてトレビシックは1804年2月、ウェールズのペン・イ・ダラン鉄道で稼働する「機関車」エンジンを完成させた。このエンジン（図50）は、オリバー・エヴァンスが設計したものと同様の円筒形の煙突ボイラー Aと、ボイラーの蒸気空間に垂直に設置された単一の蒸気シリンダー Bを備えていた。[176]エンジン後車軸の外側 クランクLは、クロスヘッドEに取り付けられた非常に長い連接棒Dによって駆動される。ガイドバーIは、ボイラーの反対側の端につながる支柱によって支えられていた。排気蒸気は凝縮されず、煙管に排出された。蒸気圧は1平方インチあたり40ポンドであったが、トレビシックは既に50ポンドから145ポンドの圧力を発生する非凝縮型エンジンを数多く製作していた。

トレビシックの機関車
図50. —トレビシックの機関車、1804年。

1808年、トレビシックはロンドン、後にトリントン・スクエア、あるいはユーストン・スクエアとして知られる場所に鉄道を建設し、蒸気機関車「キャッチ・ミー・フー・キャン」を製作しました。これは非常に簡素な機械でした。蒸気シリンダーはボイラーの後端に垂直に設置され、クロスヘッドは両側の2本のロッドに接続され、後輪を駆動していました。排気蒸気は煙突から排出され、通風を助けました。重さ約10トンのこの機関車は、ロンドン環状線で時速12～15マイル（約20～32キロメートル）の速度で走行し、建設者によれば時速20マイル（約32キロメートル）の速度が出せたとされています。しかし、数週間の工事の後、レールの破損により機関車はついに軌道から外れ、トレビシックの資金は尽きてしまったため、再び使用されることはありませんでした。この機関車の蒸気シリンダーは直径14 1/2インチ、ピストンのストロークは4フィートでした。トレビシックは、車輪とレールの摩擦を利用して牽引力を高める装置を一切使用せず、また、その必要性も理解していたようです。しかしながら、他の技術者が提案したような複雑な機構を必要とせずに機関車を動作させるこの計画は、後に1813年にブラックエット・アンド・ヘドリー社によって特許を取得しました。ヘドリー社はかつてトレビシックの代理人であり、ブラックエット氏が所有するワイラム炭鉱の取締役でもありました。

トレビシックは高圧非伝導エンジンを機関車だけでなく、あらゆる用途に応用しました。彼はトレデガー製鉄所に1台設置しました。[177] 1801年、パドルトレインを駆動するために蒸気機関が開発されました。この機関は、直径28インチ、ピストンストローク6フィートの蒸気シリンダーと、直径6.3フィート、長さ20フィートの鋳鉄製ボイラーを備えていました。ボイラーは直径6.3フィート、長さ20フィートで、錬鉄製の内管を備えており、炉端の直径は3フィート、炉端から24インチ先までの長さでした。蒸気圧は50～100ポンド/平方インチでした。バルブは四方活栓でした。排気蒸気は途中で給水加熱器を通過し、煙突に送られました。この機関は1856年に解体されました。[48]

1803年、トレビシックは自分のエンジンを削岩機の駆動に応用し、3年後にはテムズ川の浚渫のためにトリニティ委員会と大規模な契約を結び、その作業のために蒸気浚渫機を製造しました。この機械は、米国ではほとんど見られませんが、英国では今でも最も一般的に使用されている形式、「チェーンとバケットの浚渫機」です。

少し後、トレビシックはロンドンでテムズ川の下にトンネルを掘るという最初の試みに着手しましたが、これは失敗に終わりました。しかし、この莫大な費用がかかる計画が断念されるとすぐに、彼は趣味に戻り、中断していた船舶推進の計画を再開しました。トレビシックは最終的にイギリスを離れ、南米で数年間を過ごした後、ようやく帰国し、1833年4月に極度の貧困のうちに62歳で亡くなりました。しかし、彼の発明を一つも世に送り出すことは叶いませんでした。

トレビシックは典型的な発明家だった。多くの有用な装置を発明したが、実験にまで至ったものはほんのわずかで、それらからほとんど利益を得ることはなかった。彼は独創的で、徹底した機械工であり、大胆で、行動力があり、疲れを知らない人物だった。しかし、粘り強さに欠けていたため、スマイルズが言うように、彼の生涯は「始まりの連続」だった。

この頃、私たちは、私たちの同胞の一人である、[178] 彼は、自分の仕事が目立たないやり方で行われたために、当然受けるべき評価を一度も十分に受けていない。

スティーブンス大佐
ジョン・スティーブンス大佐。

一般にホーボーケンのジョン・スティーブンス大佐と呼ばれている彼は、1749 年にニューヨーク市で生まれましたが、ビジネス人生を通じてニュージャージー州に住んでいました。

彼が最初に蒸気動力の応用に興味を持ったのは、デラウェア川でジョン・フィッチが蒸気船で実験しているのを見たからと言われており、彼はすぐに蒸気航行の導入に全力を注ぎ、その成功については後でその主題について検討するときにわかるだろう。

しかし、この先見の明のある技術者であり政治家は、[179] 蒸気機関を航海だけでなく陸上輸送にも応用することの重要性を認識していただけでなく、鉄道網を完備させ、綿密に計画され、綿密に実行された国内輸送計画の重要性も、同様に明確に認識していた。1812年には、「運河航行に対する鉄道と蒸気機関車の優れた利点を証明する文書」を収録したパンフレットを出版した。[49]当時、世界で唯一の機関車はマーサー・ティドビルのトレビシック・アンド・ビビアンの機関車であり、鉄道自体も炭鉱の古い木造軌道を超えるものではなかった。しかし、スティーブンス大佐はこの論文の中で、「蒸気機関車が時速100マイルで走行するのに何の障害も見当たらない」と述べ、脚注で「この驚異的な速度は、ここでは単に可能としか考えられていない。実際には、時速20マイルまたは30マイルを超えることはおそらく容易ではないだろう。この問題は実際の実験によってのみ判断できるが、時速40マイルまたは50マイルで走行する蒸気機関車を見ても驚かないだろう」と付け加えている。

さらに以前、彼は関係当局に鉄道計画を強く訴える覚書を提出していた。レールは木製とし、必要に応じて鉄板で保護するか、あるいは完全に鉄製とすることを提案した。車輪は鋳鉄製とし、軌道から外れないように内側にフランジを設けることとした。蒸気機関は50ポンド以上の蒸気で駆動し、非凝縮式とすることになっていた。

ロバート・R・リビングストンとニューヨーク州政務官の反論に答えて、彼はさらに詳細に論じている。車輪1つあたりの最大荷重を500ポンドから1,000ポンドと定め、列車、あるいは彼が「客車一式」と呼ぶものは、真夜中でも昼間と変わらず確実かつ迅速に走行することを示し、提案されている列車の等級は、[180] 道路はほとんど抵抗を示さないだろう。そして、この問題全体を非常に正確な表現で公衆の前に提示し、その真の価値を非常に明確に認識させているので、この注目すべき文書を読む人は皆、チャールズ・キング大統領の次の言葉に完全に同意するだろう。[50]「このパンフレットを注意深く読む者なら誰でも、スティーブンス大佐がこの重大な問題の政治的、財政的、商業的、そして軍事的側面をすべて念頭に置いていたこと、そして彼が自らの才能の成果を祖国のために提供することで愛国的義務を果たしていると感じていたことがわかるだろう。当時、この申し出は受け入れられなかった。『考える人』は時代を先取りしていた。しかし、彼が政府によってではないにせよ、自らの計画が実行されるのを目にすることができたこと、そして1838年に89歳という高齢で亡くなる前に、スティーブンスの名前が、彼自身と彼の息子たちによって、感謝の気持ちを抱く祖国が大切にする名前の中に永遠に刻まれていると確信できたことは、感謝すべきことである。」

ワットに名声をもたらしたような蒸気機関の機構における卓越した大きな改良を何も成し遂げなかったにもかかわらず、また近代的な蒸気機関による船舶の推進や陸上の蒸気輸送を初めて提案するという栄誉さえも得られなかったにもかかわらず、ワットは同時代の誰よりも工学の科学と技術に関してはるかに優れた知識を示し、陸上と水上両方での蒸気機関の改良と応用の経済的重要性に関して、同時代の他のどの指導的な技術者にも見られないほど進歩的な意見とより政治家らしい見解を持ち、主張した。

キング博士はこう述べています。「マディソン大統領の熟慮された提案に基づいて行動したその日、米国が国内の通信と安全保障の総合的なシステムから得られる大きな利点について誰が予想できたでしょうか。[181] 「議会はスティーブンス大佐の提案を検討し、小規模の実験でその計画の正確さを確かめた後、そのような『国内連絡輸送の一般システム』を組織した。それによって快適さ、富、権力、そして何よりも、わが偉大な共和国とそのすべての構成要素の絶対に難攻不落の連合にもたらされたであろう計り知れない利益を、誰が推測し始めることができるだろうか？スティーブンス大佐はこれらすべてを自らの見解に含めていた。なぜなら、彼は実験哲学者であると同時に政治家でもあったからである。そして、彼のパンフレットを注意深く読む者は誰でも、この重大な問題の政治的、財政的、商業的、軍事的側面がすべて彼の頭の中にあったことに気づくだろう。そして、彼は自分の天才のこれらの成果を祖国のために利用できるようにするとき、愛国的な義務を果たしていると考えていたのである。」

すでに言及したウィリアム・ヘドリーは、慎重に行われた実験によって、荷物の輸送において機関車の車輪の粘着力が牽引力としてどの程度信頼できるかを示した最初の人物であると思われる。

雇用主のブラケットは、ワイラム炭鉱で石炭列車を牽引するための機関車をトレビシックに依頼していたが、トレビシックは機関車を作ることができなかった、あるいは作る気はなかった。そこで1812年10月、ヘドリーは機関車の製作を依頼する許可を得た。この頃、ブレンキンソップ（1811年）は歯付きレール、あるいはラックを試作し、チャップマン（1812年12月）は牽引チェーン、そしてブラントン（1813年5月）は可動脚の実験を行っていた。

コーンウォールでトレビシックが滑らかな車輪でかなりの重量の荷物を運ぶ実験を行い、成功したことを知っていたヘドリーは、北部でも同様の成功が期待できると確信し、4つのハンドルを握って車輪を回す作業員が動かす馬車を造りました。

[182]この車両は重い鉄の塊を積載し、鉄道の石炭貨車列に連結された。牽引車両の重量と牽引する荷物の重量を変化させながら実験を繰り返し、ヘドリーは牽引に必要な重量と牽引する荷物の重量の比率を突き止めた。こうして、彼が提案した機関車の重量は、牽引する石炭列車の推進に必要な牽引力を与えるのに十分であることが決定的に証明された。

レールに油脂、霜、あるいは湿気が付着して車輪が滑った場合、ヘドリーは線路に灰を撒くことを提案した。これは現代の機関車の砂場から砂を撒く方法と同じである。これは1812年10月のことである。

ヘドリーは滑らかな車輪を備えた機関車の製作に着手し、1813年3月13日、機関車を稼働させてから1か月後に特許を取得しました。この機関車は鋳鉄製のボイラーと、直径6インチの蒸気シリンダー1基、そして小型のフライホイールを備えていました。この機関車のボイラーは小さすぎたため、彼はすぐに錬鉄製の戻り煙道ボイラーを備えた大型の機関車を製作しました。この機関車は当初、石炭を積んだ貨車8台を時速5マイルで牽引し、その後10台の馬に匹敵する速度で牽引しました。蒸気圧は約50ポンドで運ばれ、排気は煙突に導かれました。煙突のパイプは上向きに曲げられており、小さな煙突でもかなりの強度の噴流を確保していました。ヘドリーは排気管の開口部を縮小して爆風を強めたが、鉄道沿線の土地所有者からかなりの苦情を受けた。彼らは機関車の煙突から飛び散った火花で芝生や生垣が燃え、苛立ちを覚えた。ヘドリーの実験費用はブラケット氏が負担した。

その後、ヘドリーは機関車を8輪に取り付けた。4輪の機関車は、当時使用されていた軽鉄道のレールが破損して頻繁に停止していたためである。ヘドリーの[183] ワイラム炭鉱では、この機関車が長年使用され続けました。2台目の機関車は1862年に撤去され、現在はロンドンのサウス・ケンジントン博物館に保存されています。

スティーブンソン
ジョージ・スチーブンソン。

機関車のエンジンを初めて成功させた人物として一般に名誉を与えられているジョージ・スチーブンソンは、1814 年にイギリスのキリングワースで最初のエンジンを製造しました。

当時、スチーブンソンは決してこの分野で孤独な存在ではなかった。というのも、蒸気機関を一般道路や鉄道の車両駆動に応用するというアイデアは、既に述べたように、かなりの注目を集め始めていたからだ。しかし、スチーブンソンは、非常に幸運なことに、生まれ持った発明の才能と優れた機械工学の訓練という長所を兼ね備えており、ジェームズ・ワットを強く彷彿とさせる人物であった。実際、スチーブンソンの肖像画は、この偉大な発明家の肖像画にいくらか類似点を呈している。

ジョージ・スティーブンソンは1781年6月9日にワイラムで生まれた。[184] ニューカッスル・アポン・タイン近郊の「北国の炭鉱夫」の息子として生まれた。幼い頃から機械工学の才能と並外れた勉学への情熱を発揮した。鉱山での仕事に就くと、職務への誠実さと知性で急速に昇進し、17歳にして技師に昇進し、父親が火夫を務めていた揚水機関の責任者となった。

幼い頃、牧童として働いていた彼は、粘土で模型の機関車を作るのが好きで、成長するにつれて機械の組み立てと操作を学ぶ機会を逃すことはなかった。ニューバーン・アンド・コーラートンで働き、そこで初めて「機関手」となった後、当時使用されていた様々な蒸気機関をこれまで以上に深く研究するようになり、ニューコメン機関車とワット揚水機関車の両方をすぐに完全に理解した。ブレーキ手になった後、ウィリントン・キーに移り、そこで結婚し、週給18シリングから20シリングで新婚生活を始めた。ここで彼は、当時近くのパーシー・メイン炭鉱で徒弟として働いていた著名なウィリアム・フェアバーンと親しい友人になった。「鉄道の父」であり、後に英国協会の会長となる彼は、時折「仕事を変える」ことに慣れており、数多くのプロジェクトについて相談している姿がよく見られた。 1803 年 10 月 16 日、ウィリントン キーで、後に著名な土木技師となる息子のロバートが生まれました。

翌年、スティーブンソンはキリングワースに移り、炭鉱のブレーキマンとなった。しかし、妻が間もなく亡くなり、スコットランドのモントローズ近郊の紡績工場の機関士の誘いを喜んで受け入れた。1年後、彼は貯金（約28ポンド）を持ってキリングワースまで徒歩で戻ったが、その半分以上を父親の借金返済と、[185] 彼は両親を安心させ、その後、坑道のブレーキマンとして元の職場に戻りました。

ここで彼は機械の配置にいくつかの有益な改良を施し、余暇を機関車の研究と新しい機械の設計に費やした。その後間もなく、彼はハイ・ピットで満足のいく結果が得られなかった古いニューコメン機関車を改造・修理し、3日間の作業で完全に正常に動作させることで頭角を現した。機関車は、長い間無駄な努力を続けていたハイ・ピットを、スティーブンソンが始動させてからわずか2日で通過した。

1812年、スティーブンソンはキリングワース・ハイピットの機関工に任命され、年俸100ポンドを受け取りました。そして、いわゆる「グランド・アライズ」が賃借するすべての炭鉱の機械を監督する任務を負いました。この時期、彼は体系的な自己研鑽と息子の教育を開始し、ここで初めて発明家として認められるようになりました。彼は活気に満ち、少々おどけた性格で、しばしば発明の才能を実に面白く応用しました。例えば、修理から戻ってきた同僚が時計を「調理するため」にオーブンに入れた時のことです。彼の鋭い観察力は、問題の原因が単に寒さで凝固した油が車輪に詰まっていることにあることを見抜いていました。

笑顔、[51]彼の伝記作家は、彼の小屋を、エンジンの模型、様々な機械、そして珍しい装置でいっぱいの、まさに骨董屋だったと記している。彼は隣人の妻たちのゆりかごを煙突の煙突に繋ぎ、彼女たちが赤ん坊の世話をする必要をなくした。彼は夜、潜水艦ランプで魚釣りをし、それが四方八方から魚を引き寄せ、素晴らしい幸運をもたらした。また、同僚たちに口語的な指導をする時間も見つけていた。

[186]彼は坑道に自動傾斜路を建設し、その上を荷馬車が下りてきて、空の列車を引き上げました。また、キリングワース坑道に多くの改良を施したため、坑道で使われる馬の数は 100 頭から 16 頭に減りました。

スティーブンソンはブレーキ係だった頃よりも自由になり、ワイラム炭鉱のブラックエットとヘドリーの実験を聞き、彼らの機関を研究するために彼らの炭鉱を訪れた。また、リーズにも行き、ブレンキンソップの機関車が時速3マイルで70トンを牽引する試験走行を見学し、「脚で動く機関車なら、これよりもっといいものが作れると思う」と持ち前の発言で自分の意見を述べた。そしてすぐに、実際に試運転を行った。

スティーブンソンは、炭鉱の賃貸借契約の所有者たちにこの問題を提示し、主たる所有者であるレイヴンズワース卿に「移動機関車」の使用によって得られる利点を納得させ、必要な資金を前払いした。スティーブンソンは直ちに最初の機関車の製作に着手し、1813年から1814年にかけて、主に炭鉱の鍛冶屋であるジョン・サールウォールの協力を得て、ウェスト・ムーアの工房で機関車の製作を開始し、1814年7月に完成した。

このエンジンは、長さ8フィート、直径2フィート10インチの錬鉄製ボイラーと、直径20インチの単管煙道を備えていました。シリンダーは垂直に設置され、直径8インチ、ピストンストローク2フィートで、ボイラー内に設置されていました。このシリンダーは、互いに噛み合い、2つの駆動車軸上の他の歯車と連動する一対の車輪を駆動していました。煙突の基部には給水加熱器が取り付けられていました。このエンジンは、1マイルあたり10フィートまたは12フィートの上り勾配で、時速4マイルの速度で30トンの牽引力を発揮しました。このエンジンは多くの点で欠陥があり、その運用コストは馬力を使用する場合とほぼ同程度であることが判明しました。

スティーブンソンは、少し異なる計画で別の機関車を作ることを決意し、2月にその設計の特許を取得した。[187] 1815年。この機械は、最初のエンジンである「ブリュッヒャー」よりもはるかに効率的な機械であることが証明されました。

1815年のスティーブンソンの機関車
図51. —1815年のスティーブンソンの機関車。断面図。

この2番目のエンジン（図51）にも2つの垂直シリンダーC cが取り付けられていましたが、コネクティングロッドは4つの駆動輪WW′に直接取り付けられていました。必要な動きの自由度を確保するために、「ボールアンドソケット」ジョイントが採用され、ロッドはクロスヘッド R rおよびクランクR′ Y′に結合され、2つの駆動車軸はエンドレスチェーンT t′で接続されていました。特許で指定されているクランク車軸と車輪の外側接続は、クランク車軸を製造不可能であることが判明したため、後になって使用されるようになりました。このエンジンでは、排気蒸気の衝動によって得られる強制通風が採用されたため、機械のパワーが2倍になり、燃料としてコークスを使用できるようになり、多管式ボイラーの採用が可能になりました。小さな蒸気シリンダー SSSは、エンジンの重量を支え、バネの役割を果たしました。

この頃、ジョージ・スチーブンソンと[188] ハンフリー・デイビー卿は、ほぼ同時に独立して「安全ランプ」を発明しました。このランプがなければ、今日では瀝青炭の鉱山はほとんど操業できません。前者は細い管を用いて、後者は細い金網を用いて炎を遮断しました。スティーブンソンは、このランプを危険な鉱山の可燃性雰囲気に直接持ち込み、鉱夫たちの命を何度も奪ってきた爆発性混合物がランプ内に充満すると、ランプの灯りが何度も消えるという実験を行い、その有効性を証明しました。これは1815年の10月から11月のことで、スティーブンソンの研究は偉大な哲学者よりも古いものです。[52] 二人の発明家の対立する主張を支持する者の間で生じた論争は、非常に真剣で、時に激しいものとなった。若い技師の友人たちは、彼のシンプルながらも重要な発明の価値を認める印として、1,000ポンドを超える寄付金を集め、彼に贈呈した。二種類のランプのうち、スティーブンソンのランプの方が安全であると主張されている。デイビーランプは、ガーゼシリンダー内で爆発性ガスが燃焼し、ガーゼシリンダーが赤熱すると、爆発性ガスに引火して爆発を引き起こす可能性がある。同様の状況下では、スティーブンソンランプは簡単に消えてしまう。これは、1857年にバーンズリーのオークス炭鉱で両種類のランプが使用されていた際、そしてその他の場所で見られた現象である。

スティーブンソンは機関車と鉄道の改良を目指し、研究と実験を続けた。彼は線路敷設とレール接合の改良法を考案し、当時一般的だった角突き合わせ接合に代えて、半重ね接合、あるいは独特のスカーフ接合を採用した。彼はこれらの軌道の改良とともに、機関車の改良点をいくつか特許取得した。彼はそれまで使用していた粗雑な鋳造車輪を鍛造車輪に置き換えた。[53]そして[189] 彼は細部に多くの小さな変更を加えた。この時期（1816年）に製造された機関車はその後も長年使用され続けた。2年後、彼はこの目的のために設計した動力計を用いて列車の抵抗を実験的に測定し、それが軸ジャーナルの軸受内での滑り摩擦、車輪とレールの転がり摩擦、勾配による重力抵抗、そして空気抵抗など、いくつかの種類から成り立っていることを明らかにした。

これらの実験は、一般道路における機関車とレール上を走る列車牽引の機関車との競合の可能性を否定する決定的な証拠と思われた。実験を行ったすべての速度において、彼の車両による抵抗はほぼ一定で、1トンあたり約10ポンドに相当することを発見し、また、勾配が100分の1フィート上昇するだけで機関車の牽引力が50%低下すると見積もったことから、彼はすべての鉄道を可能な限り完全に平坦にする必要性、ひいては土木工学におけるこの分野の根本的な特質を即座に理解した。彼は、大きな高低差と路盤の圧密性が成功の妨げとなる一般道路への蒸気機関の全面的導入を試みることの「愚行」を執拗に非難し、莫大な費用をかけてでも平坦な線路を確保するという方針を熱心に主張した。

蒸気機関車による一般道路の運行を推し進める者と、機関車とその列車による鉄軌道の運行を推進する者との間で、今や激化する論争に加わった彼は、時速10マイルで20人から30人の乗客を運ぶことができる道路用機関車が、鉄道ではその10倍の乗客を3倍から4倍の速度で運ぶことができると計算した。鉄道用機関車は最終的に、その前身である一般道路用機関車をほぼ完全に置き換えた。

1817年、スティーブンソンはデューク・オブ・[190] 1822年11月18日、サンダーランド近郊のヘットン鉄道が開通した。ジョージ・スチーブンソンがこの路線の技師を務めた。ヘットン炭鉱からウェア川岸の埠頭まで、全長8マイルの短い線路だった。この路線に彼は「自動勾配」を5基設置した。そのうち2基は機関車には勾配が急すぎるため、据え置きの機関車で動かした。また、彼自身が設計した機関車を5台使用した。近隣の人々は、おそらくこれが初めて、この機関車を「鉄の馬」と呼んだ。これらの機関車はキリングワースの機関車によく似ていた。17両の石炭車（総積載量64トン）を時速約4マイルで牽引した。一方、1823年、スティーブンソンはストックトン・アンド・ダーリントン鉄道の技師に任命された。この鉄道は、ダラムの貴重な石炭資源地帯から潮汐地帯への輸送を確保することを目的として計画されていた。この鉄道は、スティーブンソンを除くすべての建設者の誰も、馬ではなく蒸気機関車が動力として使われることを想定していなかった。

しかし、この鉄道の最大の株主であり、最も熱心な支持者の一人であったエドワード・ピアース氏は、キリングワース社の機関車とその動作を調査した結果、その使用によって得られる計り知れない利点を確信し、スティーブンソン氏の主張を支持しただけでなく、トーマス・リチャードソン氏と共に、スティーブンソン氏がニューカッスルで機関車製造事業を開始できるよう支援するために1,000ポンドを前払いしました。後に大きく有名な工場となるこの工場は、1824年に設立されました。

スティーブンソンのNo.1エンジン
図52. —スティーブンソンのNo.1エンジン、1825年。

この路線にスティーブンソンは錬鉄製のレールを推奨したが、当時は1トンあたり12ポンドと鋳鉄製のレールの2倍の価格だった。しかし、取締役は、必要なレールの半分しか販売店から購入しないことを条件とした。[191] 機関車は「展性」のある鉄でできていた。レールの重さは操車場あたり20ポンドだった。長いためらいと強い反対に直面したが、取締役はついにスティーブンソン社に3台の機関車を発注することに決めた。最初の、いわゆる「1号」機関車（図52）は、1825年9月27日の開通に間に合うように納入された。重量は8トンだった。ボイラーには1本の直線状の煙道があり、その一方の端が炉になっていた。シリンダーは初期の機関車と同様に垂直で、駆動輪に直接連結されていた。クランクピンは車輪に直角にセットされ、一方の機関車が「中心を回している」間に、もう一方の機関車が最大出力を発揮できるようにした。2組の駆動装置は、図に示すように水平のロッドで連結されており、この図は後にダーリントン駅の台座に設置されたこの機関車を示している。煙突からの蒸気噴射が必要な強い通風を生み出した。これらの機関車は低速で重労働向けに製造されましたが、当時としては十分な速度と考えられていた時速16マイル（約26km）という速度を出すことができました。道路の勾配は固定式の機関車で運行されました。

祝日として祝われた開幕日に[192] 遠くから近くまでの人々によって、第 1 機関車は時速 12 マイル、時には 15 マイルの速度で 90 トンを牽引しました。

ダーリントン鉄道の開通
図53. 1815年のストックトン・ダーリントン鉄道の開通。
（古い彫刻に基づいて）

スティーブンソンの機関車は石炭列車を牽引するために稼働し続けた。[193] しかし、しばらくの間、客車はすべて馬に引かれており、このシステムは多くの点で近代的な路面鉄道輸送の粗野な先駆けであった。次に、旅客列車と貨物列車の混合列車が導入され、その後まもなく、より高速な機関車で牽引される旅客列車が別々に運行され、現在の鉄道輸送システムがほぼ確立された。

マンチェスターとリバプールを結ぶ鉄道は、ストックトン・アンド・ダーリントン鉄道の開通とほぼ同時期に計画されていました。予備調査は強い反対に直面し、必ずしも訴訟や口頭での攻撃にとどまらず、場合によっては武力行使にまで至りました。測量士たちは、地主や幹線道路の客車の路線に関心を持つ者たちに煽られ、棒や石で武装した暴徒に追い出されることもありました。ストックトン・アンド・ダーリントン鉄道の開通前には、リバプール・アンド・マンチェスター鉄道法案が議会を通過していましたが、これは客車所有者と地主による断固たる反対運動の末のことでした。スティーブンソンは馬ではなく機関車の導入を強く主張しました。この時の彼の主張は、時速 20 マイルで走る機関車を製造できるというものだったが、これに対してQuarterly Review 紙のある記者が有名な反論を書いた。この記者は鉄道建設と機関車の使用には賛成だったが、次のように反論している。「駅馬車の 2 倍の速さで走る機関車という見通しほど、あからさまに不条理で馬鹿げたことがあるだろうか。ウーリッジの住民がコングリーブの跳弾ロケットに撃ち落とされるのを覚悟するのと同程度に、そのような速度で走る機械に身を委ねるのとでは話が違う。」

この選挙戦の最中、下院委員会での尋問でスティーブンソンは「今、機関車の一つが時速9マイルか10マイルで走っているとしよう。そして、[194] 「牛が線路に迷い込んで機関車の邪魔になったら、とても厄介な状況にならないだろうか？」と尋ねられたとき、彼は「ええ、とても厄介です ―牛にとってはね！」と答えました。そして、人間や動物が赤く熱した煙管を怖がらないかと尋ねられたとき、「でも、塗装されていないとどうやってわかるんですか？」と答えました。最終的に、ジョージ・レニーが顧問、スティーブンソンが主任建設技師として、線路が建設されました。

この路線における彼の功績は、成功の重要な要素の一つとなり、新進気鋭の技術者たちの生涯を彩る輝かしい功績の大きな要因の一つとなった。12平方マイルに及ぶ広大な泥炭沼地「チャット・モス」を横切る路線の建設に成功したことは、それを成し遂げた技術者が並大抵の人間ではないことを証明するのに十分だった。スティーブンソンは、圧縮した芝土と泥炭を充填材として用い、水、あるいは湿地を構成する物質よりも軽い材料で路盤を築き、 浮き盛土を形成するという、非常に単純でありながら大胆な方法を採用した。その上にレールを敷設したのだ。スティーブンソン自身を除く誰もが驚いたことに、この計画は見事に成功し、さらに驚くほど経済的でもあった。少なくとも一人の技術者が見積もった費用の10分の1強しかかからなかったのだ。この注目すべき開拓路線におけるその他の大工事としては、リバプール駅からエッジヒルまでの全長1.5マイルのトンネル、長さ2マイル、場所によっては深さ100フィートの赤い砂岩を貫くオリーブマウントのディープカット（削り取ったのは約50万ヤード）、9つのアーチ（各アーチのスパンが50フィート）のレンガ造りで費用が4万5千ポンドのサンキー高架橋、そして大工事が盛んな今日でも注目に値するその他の工事が数多くある。

スティーブンソンは路線の細部まで計画し、橋梁、機械、機関車、転車台、分岐器まで設計した。[195] そして交差点の建設に携わり、その建設作業のあらゆる部分を担当しました。

ついに路線建設工事が完成に近づき、長らく懸案となっていた動力源の選定方法を早急に決定する必要に迫られた。取締役とその顧問の中には、依然として馬の使用を主張する者もいたが、多くは定置式の牽引機関車の方が望ましいと考えていた。残りの者はほぼ全員が未決定だった。機関車については声高な支持者はおらず、少しでも信頼を置く者はほとんどいなかった。蒸気機関車に反対していたのはジョージ・スチーブンソンだけで、蒸気機関車反対派はニューカッスル・アンド・カーライル鉄道の特許において、馬のみを使用するという明確な条項を確保していた。しかしながら、取締役は1828年、スチーブンソンに機関車を投入することを許可した。建設期間中、砂利列車の牽引に使用するためである。スチーブンソンの要請により、ストックトン・アンド・ダーリントンの機関車を視察する委員会が派遣されたが、明確な意見表明は行われなかったようだ。二人の著名な専門技術者が固定機関車を支持する報告書を提出し、路線をそれぞれ約1.5マイルの19区間に分割し、固定機関車を21台使用するよう勧告した。ただし、このシステムの初期費用が過大であることを認めていた。委員会は当然のことながら、彼らの計画を採用する強い意向だった。しかし、スティーブンソンは強く、そして粘り強くこの案に反対し、長い議論の末、最終的に「移動機関車にチャンスを与える」という決定を下した。委員会は、最も優れた機関車に500ポンドの賞金を提供することを決定し、以下の条件を課した。

1. エンジンは自身の煙を消費する必要があります。
2. 機関車の重量が 6 トンの場合、機関車は毎日、20 トンの重量 (炭水車と水タンクを含む) を時速 10 マイルで牽引でき、ボイラーの蒸気圧力は平方インチあたり 50 ポンドを超えないこと。
3. ボイラーには安全弁が 2 つ必要ですが、どちらも締め付けてはならず、そのうちの 1 つは機関士の制御から完全に外れていなければなりません。

[196]4. エンジンとボイラーはバネで支えられ、6 つの車輪の上に置かれ、全体の高さは煙突の頂上まで 15 フィートを超えないようにする必要があります。

5. エンジンは、水を入れても重量が6トンを超えてはなりません。ただし、エンジンの重量が6トン未満であれば、それに見合った荷重がかかるため、より軽量なエンジンが望ましいです。4トン（1/2トン）程度の場合には、4つの車輪のみで駆動できます。会社は、ボイラー等の試験を1平方インチあたり150ポンドの圧力で行うことができるものとします。
6. 機械には 1 平方インチあたり 45 ポンド以上の蒸気圧を示す水銀ゲージを取り付ける必要があります。
7. 機関車は、試験の準備が整った状態で、1829 年 10 月 1 日までに鉄道のリバプール側に納品されなければなりません。
8. エンジンの価格は 550 ポンドを超えてはなりません。

この回覧文は王国全土で印刷・配布され、1829年10月1日に予定されていたものの同月6日に延期された試験に出場するため、相当数の機関車が製作された。しかし、試験当日に出場したのはわずか4台だった。ブレイスウェイト・アンド・エリクソン社が製作した「ノベルティ」号（後者は後にアメリカに渡り、スクリュー推進方式、そして後に装甲艦のモニターシステムを導入した著名な技術者である）、スティーブンソンの設計に基づいて製作された「ロケット」号、そしてハックワース社とバーストール社がそれぞれ製作した「サンスパレイル」号と「パーセビアランス」号である。

「サンスパレイル」は、スティーブンソンの初期の職長の一人、ティモシー・ハックワースの指揮の下で製造され、後者がストックトン・ダーリントン鉄道用に製造した機関車に似ていたが、規定より重く、呼び出されたときには作業準備が整っておらず、ようやく作業を開始したときには、非常に燃料を浪費することが判明した。これは、非常に強い風が炉から消費されなかった石炭を噴出させたためである。

「パーセベランス」号は規定の速度に達することができず、撤退した。

「目新しさ」
図54. —「ノベルティ」、1829年。

[197]「ノベルティ」号は明らかに優れた設計で、当時としては驚くほど均整のとれた機械であった。図54の Aはボイラー、Dは蒸気シリンダー、Eはヒーターである。重量は3トンをわずかに超える「タンクエンジン」で、燃料と水をBに自給していた。強制通風はCのふいごによって得られた。この機関車は時速約28マイルの速度で線路上を走行することもあったが、送風装置が故障し、「ロケット」号だけが線路を走った。その後の試験でも、「ロケット」号だけが線路上に残った。

「ロケット」
図55. —「ロケット」、1829年。

「ロケット」（図55）は、ニューカッスル・アポン・タインのロバート・スティーブンソン社の工場で建造された。鉄道会社の秘書ヘンリー・ブースの提案により、ボイラーには直径3インチの銅管25本が導入され、かなりの伝熱面積が確保された。排気管の先端の開口部を徐々に閉じることで送風を調整し、必要な強度が得られるまで「鋭く」した。このパイプ形状の変更による効果は、煙突に取り付けられたサイフォン式水位計によって注意深く観察された。最終的に、通風は通風計の管内の水位を3インチ上昇させるほどの強度にまで高められた。[198] ボイラーの全長は6フィート、直径は40インチでした。火室はボイラーの後部に取り付けられ、高さ3フィート、幅2フィートで、側面板を過熱から保護するための水脚が備えられていました。スケッチに見られるように、シリンダーは傾斜しており、一対の駆動輪に連結されていました。機関車に取り付けられた炭水車が燃料と水を運びました。機関車の重量は4 1/2トン未満でした。

この小型機関車は見た目があまり魅力的ではなかったようで、「ノベルティ」号は観客の間で人気を博したと言われており、スティーブンソン号を支持する観客はほとんどいなかった。最初の試運転では、1時間足らずで12マイル（約19キロメートル）を走行した。

「ノベルティ」号が事故で機能停止した後、「ロケット」号は再び前進し、時速25～30マイルの速度で走行し、30人の乗客を乗せた客車を1両牽引した。2日後の10月8日には、冷水から1時間弱で蒸気を発生させ、[199] 列車は13トンの貨物を積載し、停車時間を含め1時間48分で35マイル（約56キロメートル）を走行し、時速29マイル（約47キロメートル）の速度を達成しました。試験走行の平均速度は時速15マイル（約24キロメートル）でした。

この成功は、このシステムの最も楽観的な支持者たちの予想をはるかに超え、反対者たちが可能性の限界だと主張していたものを大きく超えたもので、問題全体が完全に解決され、マンチェスター・リバプール間の鉄道にはすぐに機関車が導入された。

「ロケット」号は1837年までこの路線で運行されていましたが、その後売却され、購入者によってカーライル近郊のミッジホルム鉄道で運行されました。この路線では、4マイル（約6.4キロメートル）を4分1秒2秒で走行したという記録もあります。現在はロンドン、サウス・ケンジントンの特許博物館に所蔵されています。

1830年1月、チャット・モスに一本のレールが敷設され、6ヶ月後の6月14日には「アロー」号に牽引された最初の列車がリバプールからマンチェスターまで走り、1時間半で走行、最高時速27マイル（約43キロメートル）以上を記録しました。路線は1830年9月15日に正式に開通しました。

これは鉄道史上最も注目すべき出来事の一つであり、大工事の成功は、重要な出来事にふさわしく、盛大な式典によって祝われた。著名な観客の中には、サー・ロバート・ピールとウェリントン公爵がいた。リバプール選出の国会議員ハスキソン氏も出席した。この路線のために、ロバート・スティーブンソン社によって「ロケット」のほかに7両の機関車と多数の客車が製造された。これらはすべて行列状に運び出され、600人の乗客が列車に乗り込んだ。列車はマンチェスターに向けて出発し、平坦な道路では時速20マイルから25マイルの速度で走行した。沿線にいた大勢の人々は、この奇妙で彼らには理解しがたい光景に歓声を上げ、そして…[200] その日、新鉄道の素晴らしい成果は、国中の隅々まで繰り返された。この旅の途中で、新しい輸送手段の導入に伴う数千件の前兆となる悲しい事故が起きた。この事故は、人々の高まる熱意を抑えつけ、鉄道の最も熱心な支持者たちの熱意を冷ましたものであったが、同時に、新しい機関車の威力とその使用に伴う危険性をも知らしめるものとなった。列車はパークサイドで給水のために停車し、その際、ジョージ・スチーブンソン自身が運転する機関車「ノーサンブリアン」とウェリントン公爵を乗せた客車を待避線に送る機会が設けられた。他の機関車と客車はすべて、公爵とその一行の目が届くように本線に送るよう指示された。この移動が行われている最中、先頭の「ロケット」号が間近に迫るまで不注意にも本線に立っていたハスキソン氏が、公爵の客車に乗り込もうとした。彼は間に合わず、線路上に投げ出された「ロケット」号に轢かれ、前進する機関車に足をひどく押し潰され、その日の夕方に亡くなった。事故直後、彼は「ノーサンブリアン」号に乗せられ、スティーブンソンは負傷者のいる目的地まで15マイル（約24キロメートル）を25分で走破した。時速36マイル（約56キロメートル）の速度である。この事故のニュースと機関車の速度に関する情報は、英国全土とヨーロッパで報道された。鉄道事故の最初の犠牲者という不幸は、近代鉄道システムの迅速な導入と普及のきっかけの一つとなった。

1日400人の乗客確保を目標に建設されたこの道路は、すぐに平均1,200人に達し、5年後には年間50万人の乗客を擁するようになった。[54]この道路の成功により鉄道の普及が促進され、それ以降、[201] 一般的な国内通信および輸送の他のすべてのシステムを排除して最終的に採用されるかどうかは疑問です。

この最初の偉大な成功の後、ジョージ・スチーブンソンは数年間、鉄道建設と機関車の改良に全力を注ぎました。息子のロバートの協力を得て、徐々に事業をロバートに譲り渡し、ミッドランド鉄道のタプトン・ハウスに隠居し、余生を多忙ながらも充実したものにしました。

彼は1840年という早い時期に、多くの改良案を提示していたようですが、それらは何年も後に広く採用されるに至りました。彼は自動作動式と連続作動式のブレーキシステムを提案し、優れたブレーキシステムの重要性を非常に高く評価したため、州法による導入義務化を提唱しました。安全性と費用の両面から、彼は中程度の速度を推奨しました。

大気鉄道
図56. —大気圧鉄道。

リバプール・マンチェスター鉄道開通から数年後、無知な人々や陰謀を企む人々によって、株主や公共の利益よりも、提案者の私腹を肥やすことを目的とした数多くの計画が提案された。そして、スティーブンソン兄弟は、こうした粗雑で稚拙な計画への対策をしばしば求められた。その中には、1687年にパパンが複動式空気ポンプと組み合わせて初めて提案したと既に言及されている空気圧推進システムがあった。このシステムは、今世紀初頭にメドハーストによって再び提案され、彼は現在も使用されている小包や手紙の空気圧輸送方法を提案した。そして15年後には、スティーブンソンとその協力者たちが提案した鉄道に代わる鉄道が建設された。この方法を導入しようとしたいくつかの試みの中で最も成功したのは、クレッグ・アンド・サムダ社によるもので、西ロンドンのロンドン・クロイドン鉄道、そしてアイルランドのキングスタウンとダルキー間の鉄道で行われた。図56に示す直径2フィートのパイプBBが、レールAAの間に敷設された。[202]列車は道路を横切るように移動する 。このパイプには、しっかりと詰まったピストンが取り付けられており、そのピストンには、パイプの上部に作られたスリットを通って上昇する強力なアームが取り付けられている。このアームは、柔軟な革のストリップEEで覆われている。このアームは、推進される車両CCに取り付けられている。強力なポンプの働きにより、列車が進む側から大気圧が除去されると、反対側の大気圧がピストンを前進させ、列車を一緒に運ぶ。スティーブンソンは、企画者の計画を検討した後、この計画は失敗すると確信し、そのように表明した。しかし、このシステムを支持した人々は、資本家に対して十分な影響力を持っていたため、何度も実験が行われたが、そのたびに失敗に終わり、このシステムについて最後に聞かされるまでには数年かかった。

スティーブンソンの晩年の数年間は、仕事と娯楽を兼ねてヨーロッパを旅してかなりの時間を費やした。1845年にベルギーを訪れた際、彼はあらゆる場所で、そしてあらゆる人々から歓迎された。[203] 彼は国王から最も卑しい臣民に至るまで、あらゆる階層の人々を、最も偉大な人物にさえほとんど与えられないほどの名誉をもって扱いました。その後まもなく、ジョシュア・ウォームズリー卿とともにスペインを訪れ、首都からビスケー湾に鉄道を敷く計画について報告しました。この旅で彼は病に倒れ、健康を回復できなくなりました。それ以来、彼は主に、莫大なものとなった自分の財産の管理に専念し、それを投資した炭鉱やその他の事業で多くの時間を費やしました。彼の息子が鉄道に関するすべての業務から彼を完全に引き継いだため、彼は自己啓発や社交的な娯楽に費やす余暇を得ました。友人には、かつての知り合いで現在はウィリアム・フェアベアン卿、バックランド博士、その他当時の多くの著名人がいました。

1848年8月、スティーブンソンは断続熱に襲われ、肺出血に続いて同月12日、66歳でこの世を去った。彼はあらゆる人々から尊敬され、不滅の名声を確実なものとしていた。彼の死後まもなく、リバプール、ロンドン、ニューカッスルに銅像が建てられた。特にニューカッスルに銅像が建てられた費用は、3,150人の労働者からの約1,500ドルの寄付を含む、民間からの寄付によって賄われた。これは、偉人の追悼として捧げられた最も素晴らしい追悼の一つである。

しかし、最も崇高な記念碑は、クレイ・クロスの労働者の教育と保護の制度を確立することで彼自身が築き上げたものである。彼は雇用条件として、すべての従業員が2週間ごとに5ペンスから12ペンスを基金に拠出することを定め、工場もこれに惜しみない寄付を行った。この基金から、労働者の子供たちの無償教育、工場労働者のための夜間学校、読書室と図書館、医療、慈善基金の費用が賄われることになった。音楽クラブやクリケットクラブ、そして最優秀庭園賞も設立された。学校、公会堂、そして[204] クレイ クロス教会とこの高貴な支持システムは、どんな彫像や類似の構造物よりも高貴な記念碑となっています。

ジョージ・スチーブンソンの人格は、あらゆる点で称賛に値するものでした。質素で、真摯で、高潔。勇敢で、不屈で、勤勉。ユーモアがあり、親切で、博愛精神にあふれた。彼の記憶は長く大切にされ、伝記作家が語る彼の素朴でありながらも魅力的な物語を読み、後年彼を知ることになる何百人もの若者にとって、真摯な努力と名誉ある名声の追求への動機付けとなるでしょう。

ロバート・スチーブンソンは父の死後も、既に数年間行っていたように、鉄道建設に加え、機関車製造も継続した。機関車製造はニューカッスルで行われ、長年にわたり、同工場は世界有数の機関車製造工場であった。

スティーブンソンの機関車
図57. —スティーブンソンの機関車、1833年。

[205]リバプール・マンチェスター鉄道に導入された後、ロバート・スティーブンソン社の機関車は急速に改良が進められ、最終的に図 57 に示すような形になった。この形は標準のままであったが、徐々に重量が増加したために、製造者は機関車の下に多数の車輪を配置せざるを得なくなり、最終的には特殊な作業用に異なるタイプの機関車が作られることになったその他の変更も必要になった。 1833 年の機関では、上に示すように、シリンダーAはボイラーの最前端に取り付けられ、駆動輪 Bは機関の連接棒に直接連結され、駆動輪同士も直接連結されている。バッファーCが前方に伸びており、ボイラーの後端は長方形の火室 DになってシェルEと連続しており、炎とガスは多数の小さな管aを通って接続部および煙管F、Gに伝わる。蒸気は蒸気管HHによってシリンダーに導かれ、スロットルバルブbからこの管に導かれます。蒸気が取り出される蒸気ドームIは、水面よりはるかに上の蒸気空間を確保し、乾燥蒸気を供給するのに役立ちます。排気蒸気はパイプJから高速で煙突に排出され、強力な通風を生み出します。機関士はプラットフォームKの上に立ち、そこからすべてのバルブとハンドルにアクセスできます。給水ポンプLは、パイプe、fを通ってテンダーから引き込まれた水をボイラーに供給します。

スティーブンソンバルブギア
図58. —スティーブンソン弁装置、1833年。

当時のバルブ装置は、今日の「スティーブンソンリンク」（図58）とほぼ同じでした。駆動軸には2つの偏心装置Eがキーで固定されており、エンジンが前進しているときに一方の偏心装置の動きがバルブを駆動するように、またエンジンが後退しているときにもう一方の偏心装置の動きがバルブを動かすように設定されていました。前者はストラップとロッドBを介して「ストラップリンク」 Aの上端に接続され、後者も同様に下端に接続されていました。ハンドルLとリンク n、そしてカウンターウェイト付きベルクランクを含むその接続部によって、[206] M では、このリンクを上げ下げすることで、バルブステムが接続されているリンクブロックのピンを、どちらかの偏心装置で作動させることができます。あるいは、リンクを中間ギアに設定すると、バルブがシリンダーの両方の蒸気ポートを覆い、エンジンはどちらの方向にも動きません。図に示すように、エンジンは後進位置にあります。一連のノッチZのいずれかにLのキャッチを差し込むことで、運転者はリンクを任意の位置に配置できます。中間位置、つまり中間ギアとフルギアの間の位置では、バルブの動きによって蒸気が膨張し、エンジンの出力は低下しますが、作業効率がいくらか向上します。

イギリスにおける鉄道と機関車の成功は、他の国々への急速な導入につながりました。フランスでは、早くも1823年にボーニエ氏がサンテティエンヌの炭鉱からロワール川まで鉄道を建設する許可を得ており、列車の牽引には馬を使用しました。また1826年には、セガン氏がサンテティエンヌからリヨンまでの鉄道の敷設を開始しました。1832年には、これらの鉄道で馬に代わってリヨンで製造された機関車が使用されるようになりましたが、フランス国内の動乱によりこの新システムの発展は中断され、マンチェスター・リバプール鉄道の開通後10年間、フランスでは陸上の蒸気輸送が途絶えました。

ベルギーでは機関車の導入は[207] 計画は速やかに達成された。当時既に広く知られていたダリエン地峡を横断する運河建設計画の提唱者として広く知られていた、進取の気性に富み博識な若き技師、ピエール・シモンの指揮の下、1834年7月31日の勅令に基づき、王国の鉄道網に関する非常に詳細な計画が策定され、速やかに承認された。ブリュッセルとメシュリン間の道路は1837年5月6日に開通し、その後もすぐに他の道路が建設された。こうしてベルギーの鉄道網はヨーロッパ大陸で最初のものとなった。

ドイツで初めて蒸気機関車が運行された鉄道は、ニュルンベルクとフュルトを結ぶもので、デニス・ムハンマド・デニスの指揮下で建設されました。他のヨーロッパ諸国もすぐにこの急速な改良の波に追随しました。

アメリカ合衆国では、エヴァンスとスティーブンスが今世紀の初めに既に述べたように、この問題は既に世間の注目を集めていた。当時、当然のことながら、アメリカ合衆国の人々は母国で起こるあらゆる重要な出来事を注意深く見守っていた。そして、スティーブンソンの時代に起こったような、通信と輸送手段における目覚ましく劇的な変化は、一般の人々の注目を集め、普遍的な関心を喚起せずにはいられなかった。

エヴァンスらによる初期の実験の成功、スティーブンスとディアボーンの政治家らしい議論、そして蒸気機関の威力と性能に関する日々の発表を知る者によるこの計画の熱心な支持にもかかわらず、機関車導入に向けた何らかの行動が取られたのは、マンチェスター・リバプール鉄道が開通した後のことでした。ジョン・スティーブンス大佐は1825年、自身の主張が事実に基づいていることを証明するために、ホーボーケンの自宅（現在のハドソン・テラス）の前にある環状線に小型の機関車を設置しました。この機関車には、それぞれ小さな鉄管で構成された2基の「ランタン」管状ボイラーが備えられていました。[208] 炉の周りを垂直に円を描いて回ります。[55]しかし、この展覧会は、鉄道に対する関心を高め、鉄道が導入されるとすぐに普及が進むことに貢献した以外には、何の効果もなかった。

ニューイングランド諸州における最初の鉄道は、1826年と1827年にマサチューセッツ州クインシーの花崗岩採石場から3マイル離れたネポンセット川まで敷設されたと言われています。ペンシルベニア州マウチ・チャンクの炭鉱と9マイル離れたリーハイ川の間の鉄道は1827年に建設されました。翌年、デラウェア・アンド・ハドソン運河会社は、自社の炭鉱からホーンズデールの運河終点まで鉄道を建設しました。これらの路線は、重力または馬やラバによって牽引されました。

リバプール・アンド・マンチェスター鉄道のレインヒルで行われたコンペは、広く宣伝され、蒸気機関車と鉄道の価値に関する決定的な証拠を提供すると期待されていたため、技術者やこのテーマに関心を持つ人々が世界中から試験を見にやって来た。出席した見知らぬ人々の中には、当時デラウェア・アンド・ハドソン運河会社の主任技師であったホレイショ・アレン氏と、サウスカロライナ州チャールストン在住のE・L・ミラー氏がいた。ミラー氏は、新型機械の試験を見るためだけにアメリカから来ていた。

アレン氏は、所属会社のために機関車3台と鉄道用の鉄鋼を購入する権限を与えられており、既に機関車1台を米国に輸送し、鉄道で稼働させていました。この機関車は1829年5月にニューヨークで受領され、8月にホーンズデールで試験運転が行われ、アレン氏自らが運転しました。しかし、線路が機関車には軽すぎたため、保管され、本格的な稼働には至りませんでした。この機関車は「ストウブリッジ・ライオン」と呼ばれ、英国ストウブリッジのフォスター・ラストリック社で製造されました。[209] 翌年の夏、1829年にニューヨークのピーター・クーパーによって製作された小型の実験用機関車が、ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道のボルチモア駅で試験運転され、1時間足らずで13マイル（約21キロメートル）を走行し、一部の区間では時速18マイル（約29キロメートル）の速度で走行しました。連結された客車は36人の乗客を乗せたもので、これはあくまでも実用モデルとみなされ、出力は1馬力でした。

ロス・ウィナンズは、クーパーの機関車のこの試験について執筆し、スティーブンソンの「ロケット」の成果と比較し、クーパーの決定的な優位性を主張している。彼は、この試験によって、ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道において、高速走行、あらゆる曲線、急勾配において、不便や危険なく機関車を使用することが十分に可能であることが実証されたと結論付けている。

この機関は垂直管状のボイラーを備え、リバプールの「ノベルティ」号と同様に、回転ファンという機械的手段によって通風が促進された。単一の蒸気シリンダーの直径は3 1/4インチ、ピストンのストロークは14 1/2インチであった。車輪 の直径は30インチで、歯車によってクランクシャフトに接続されていた。試験運転時のエンジン出力は 1.43馬力で、総重量は4 1/2トンであった。クーパー氏はボイラーに必要な管が見つからなかったため、砲身を使用した。機械全体の重量は1トン未満であった。

デイビス・アンド・ガートナー社は、その後間もなく、この路線のために「ヨーク」号を建造した。この機関車も垂直ボイラーを備え、現代の蒸気消防車のボイラーと非常によく似た形状で、直径51インチ（約133cm）で、長さ16インチ（約40cm）の火管が282本あり、下部の直径は1.75インチ（約3.3cm）から上部の直径は1.75インチ（約3.3cm）へと細くなっていた。この機関車の重量は3.75トン（約3.3トン）だった。

「アトランティック」
図59. —「アトランティック」、1882年。

彼らはその後、いくつかの「グラスホッパー」エンジン（図59）を製作しました。そのうちのいくつかは長年にわたり稼働し、良好な働きをしました。そのうちの1つか2つは今でも現存しています。最初のエンジンは[210] 「アトランティック」号は1832年9月に稼働を開始し、ボルチモアから40マイルの距離を50トンの貨物を牽引した。1マイルあたり最大標高差37フィートの勾配と、最小半径400フィートのカーブを、時速12～15マイルの速度で走行した。この機関車の重量は6.1 / 2トンで、当時両大陸で一般的な圧力であった50ポンドの蒸気を運び、往復で1トンの無煙炭を燃焼させた。送風はファンで確保され、弁装置は偏心装置ではなくカムで作動した。この機関車は往復16ドルの費用で、1往復33ドルかかっていた42頭分の仕事をこなした。この機関車の費用は4,500ドルで、フィニアス・デイビスが設計し、ロス・ウィナンズが協力した。

ミラー氏はリバプール・アンド・マンチェスター試験から戻ると、ウェストポイント鋳造所にチャールストン・アンド・ハンバーグ鉄道用の機関車を発注した。[211] ミラー氏によって、この機関車は時速10マイル（約16キロメートル）の速度で自重の3倍の牽引力を発揮することが保証されていました。この機関車は1830年の夏にミラー氏の設計に基づいて建造され、10月にチャールストンに到着しました。試験は11月と12月に行われました。

「親友」
図60. —「親友」、1830年。

このエンジン (図 60 ) には垂直の管状ボイラーが付いており、その中でガスは非常に高い火室を上昇します。火室には多数のロッドが側面と上部から突き出ており、ガスはチューブを通って外側のジャケットに横向きに出て、そこから煙突まで上昇します。蒸気シリンダーは 2 つあり、直径 8 インチ、ストローク 16 インチで、駆動車軸に接続するように傾斜していました。4 つのホイールはすべて同じサイズで、直径 4 1/2フィートで、連結ロッドで接続されていました。エンジンの重量は 4 1/2 トンでした。「ベスト フレンド」と呼ばれたこのエンジンは、 1831年6月に火夫の無謀な行為が原因でボイラーが爆発し、予期せずその役割を終えるまで、素晴らしい働きを続けました。

「ウェストポイント」
図61. —「ウェストポイント」、1831年。

[212]2台目の機関車（図61）は、この路線のためにホレイショ・アレンの設計図に基づいてウェストポイント鋳造所で製造され、1831年の春先に受領され、稼働を開始した。「ウェストポイント」と呼ばれるこの機関車は、水平管状のボイラーを備えていたが、その他の点では「ベストフレンド」と非常によく似ていた。非常に優れた働きをしたと言われている。

モホーク・アンド・ハドソン鉄道もこの頃、ウェストポイント鋳造所に機関車を発注し、1831 年 7 月と 8 月に行われた試験では大成功を収めました。

この機関「デ・ウィット・クリントン」は、ジョン・B・ジャーヴィスが請け負い、デイヴィッド・マシューが組み立てた。直径5 1/2インチ、ピストンストローク16インチの蒸気シリンダーを2つ備えていた。コネクティングロッドは直接[213] クランク軸に取り付けられた動力源は、直径4.5メートル四方の連結された4つの車輪を回転させました。これらの車輪は鋳鉄製のハブと錬鉄製のスポークとタイヤを備えていました。チューブは銅製で、直径5.5メートル四方、長さ1.8メートルでした。エンジンの重量は3.5トン四方で、時速48キロで5台の車を牽引しました。

「サウスカロライナ」
図62. —「サウスカロライナ」、1831年。

もう一つの機関車「サウスカロライナ」（図62）は、サウスカロライナ鉄道のためにホレイショ・アレンによって設計され、1831年後半に完成しました。これは最初の8輪機関車であり、また、最近復活した独特な形式の機関車の原型でもありました。

1832年の夏、ペンシルベニア州ヨークのデイビス＆ガートナー社製の機関車がボルチモア・アンド・オハイオ鉄道に投入され、空荷状態で時速30マイル（約48キロメートル）に達することもあった。この機関車の重量は3.1トンと2トンで、通常は4両（総重量14トン）の客車を牽引し、ボルチモアからエリコッツ・ミルズまで13マイル（約21キロメートル）を1時間で走破した。

サウスカロライナ鉄道のホレイショ・アレンの機関車は、史上初めて製造された 8 輪の機関車だと言われています。

私たちが今書いている頃、最初の機関車が今では特徴的な構造で作られました。[214] アメリカン型として知られる機関車で、ボイラー前端の下に「台車」または「ボギー」を備えたものでした。これが「アメリカン」1号機で、モホーク・アンド・ハドソン鉄道の主任技師ジョン・B・ジャービスが提供した設計図に基づき、ウェストポイント鋳造所で製造されました。ロス・ワイナンズはすでに（1831年）、旋回台車を備えた客車を導入していました。[56] 1832年8月に完成したこの機関車は、マシュー氏によれば極めて高速で滑らかに回転した。毎分1マイルの速度を繰り返し達成し、同じ権威ある機関士によれば、[57]時速80マイルの速度が1マイルで出ることもあるという。この機関車のシリンダー径は9 1/2インチ、ピストンストロークは16インチ、2対の駆動輪が連結されており、各直径は5フィートであった。台車には33インチの車輪が4つ付いていた。ボイラーには直径3インチの管が入り、火室は長さ5フィート、幅2フィート10インチであった。ロバート・スティーブンソン社はその後、ジャーヴィス氏の設計図に基づき、同じ路線向けに同様の機関車を製作した。この機関車は1833年に稼働を開始した。どちらの機関車も、駆動輪は火室の後ろにあった。この機関車は、既に述べた他の初期の機関車の説明からもわかるように、アメリカの機械工の独立性と、今日まで彼を特徴づけてきた大胆さと自信が、我々の政治的独立と自由の最も初期の成果の一つであったという事実を、もう一つの例証している。

これらのアメリカの機関車はすべて無煙炭を燃料として設計されました。イギリスの機関車はすべて瀝青炭を燃料としていました。

スティーブンス・レール
図63. —「スティーブンス」レール。拡大断面図。

ロバート・L・スティーブンスは、カムデン・アンド・アンボイ鉄道の社長兼技師であり、ホーボーケンのジョン・スティーブンス大佐の著名な息子で、リバプール・アンド・マンチェスター鉄道の開通時に、[215] カムデン・アンド・アンボイ鉄道の建設に携わったスティーブンス氏は、この鉄道で、現在の標準となっているT型レールの最初のものが敷設されました。このレールは可鍛鋳鉄製で、添付の図に示すような形状でした。スティーブンス氏が設計し、米国では「スティーブンス」レールとして知られています。数年後にヨーロッパで導入されたこのレールは、「ヴィニョール」レールと呼ばれることもあります。レインヒルでの試験後すぐに、スティーブンソン兄弟から機関車を購入し、この機関車「ジョン・ブル」は1831年に、当時未完成だったボーデンタウンの鉄道に設置されました。その年の11月に最初の公開試験が行われました。2年後、鉄道は端から端まで開通しました。この機関車の蒸気シリンダーは直径9インチ、ピストンのストロークは2フィート、直径4 1/2フィートの駆動装置が1組あり、重量は10トンでした。この機関車と、フィニアス・デイビスがボルチモア・アンド・オハイオ鉄道のために製造した機関車は、1876 年にフィラデルフィアで開催された百周年記念博覧会で展示されました。

「オールド・アイアンサイズ」
図64. —「オールド・アイアンサイズ」、1832年。

1831年以降、カムデン・アンド・アンボイ鉄道に供給された機関車は、ホーボーケンのスティーブンス氏の工房で、ロバート・L・スティーブンスの設計に基づいて製造されました。当初、国内の他の主要鉄道会社は、マティアス・W・ボールドウィンが所有する小さな工場、ボールドウィン機関車工場から機関車を購入することが非常に一般的でした。ボールドウィンの最初の機関車は、当時よく知られた娯楽施設であったピールズ博物館の来場者に、機関車の特徴を説明するために作られた小さな模型でした。[216] ボールドウィン氏は、レインヒル鉄道での成功がちょうどその頃世界の注目を集めていた新しいモーターを開発しました。これは 1831 年のことで、この小型モデルの成功により、フィラデルフィア・アンド・ジャーマンタウン鉄道から機関車の注文を受けました。カムデン・アンド・アンボイ鉄道の新しい機関車を研究した後、ボールドウィン氏は設計図を作成し、機関車 (図 64 ) を製作し、1832 年の秋に完成させて同年 11 月 23 日に運転を開始しました。この機関車は 20 年以上その路線で稼働し続けました。この機関車はスティーブンソンの「プラネット」クラスで、直径がそれぞれ 4 1/2 フィートの 2 つの動輪と、連結されていない同じサイズの 2 つの独立した車輪の上に搭載されていました。蒸気シリンダーは直径 9 1/2インチ、ピストンのストロークは18インチで、煙室の両側に水平に配置されていました。直径2 1/2フィートのボイラーには、直径1 1/2インチ、長さ7フィートの銅管が72本入っていました。この機関車の費用は鉄道会社に3,500ドルかかりました。試験運転では、20分で蒸気を発生させ、最高速度は時速28マイルを記録しました。その後、機関車は30マイル以上の速度を達成しました。1834年、ミスター・[217] ボールドウィンはチャールストンのE・L・ミラー氏向けに、シリンダー径が10インチ、ピストンのストロークが16インチの6輪エンジン「E・L・ミラー」（図65）を完成させた。彼はこのエンジンのボイラーを、火室の上に高いドームを備えた形で製作したが、この形状はその後何年も標準となった。ほぼ同時期に、彼はコロンビアへの州道用に「ミラー」に似たエンジン「ランカスター」を製作し、すぐに他の数台のエンジンの受注・製作が行われた。1834年末までに、彼は5台のエンジンを製作し、機関車エンジンの製造は米国の主要かつ最も将来性のある産業の1つとなった。ウィリアム・ノリス氏は1832年にフィラデルフィアに工場を設立し、徐々に拡張して、ボールドウィン工場のような大きな施設になった。彼は通常、先導台車またはボギー台車を備えた 6 輪の機関車を造り、駆動輪を火室の前に配置しました。

「ELミラー」
図65. —「ELミラー」、1834年。

当時、イギリスの機関車は60ポンドの蒸気を運ぶように製造されていました。アメリカの製造業者は、現在世界中で一般的に標準となっている1平方インチあたり120～130ポンドの圧力を採用しました。1836年から1837年にかけて、ボールドウィンは80台の機関車を製造しました。それらは3つのクラスに分かれていました。1級は、シリンダー径が12インチ、ストロークが16インチで重量が12トンのクラスです。2級は、シリンダー径が12インチ、ストロークが16インチで重量が12トンのクラスです。[218] 12×16インチ、重量10 1/2トンの機関と、3ペンスの機関で重量9トン、直径10 1/2インチ、ストロークが同じ蒸気シリンダーを備えていた。駆動輪の直径は通常4 1/2フィートで、シリンダーはクランク軸に「内側接続」されていた。「外側接続」の機関も少数製作され、この方式は後世に広く採用されるようになった。

アメリカの鉄道会社は、間もなくアメリカ製の機関車を導入しました。1836年、ウィリアム・ノリスは2年前に陸軍士官で特許を取得し、自ら設計した機関車を製造していたスティーブン・H・ロング大佐の株式を購入し、「ジョージ・ワシントン」号を建造し、稼働させました。重量14,400ポンドのこの機関車は、長さ2,800フィート、1マイルあたり369フィートの勾配を、時速15マイルの速度で19,200ポンドの牽引力で登りました。この時の車輪への付着力は、重量のほぼ3分の1に相当します。これは非常に素晴らしい出来栄えとされ、当時大きな反響を呼びました。そのため、イギリスの鉄道会社からの注文により、「ジョージ・ワシントン」の複製が数台製作されました。その結果、アメリカの機関車製造業者の名声は確固たるものとなり、その名声はその後も揺るぎない地位を築きました。この機関車には、現在では標準的な機関車の下に必ず見られるジャーヴィスの前台車が取り付けられていましたが、これは既にロス・ウィナンズによって貨車の下に設置されていました。

ニューイングランドでは、ローウェルのロックス・アンド・カナルズ社が1834年という早い時期にスティーブンソン機関車を模倣して機関車の製造を開始した。ボストンのヒンクリー・アンド・ドゥルーリー社は1840年に外接式機関車の製造を開始し、その後継会社であるボストン機関車工場はニューイングランドでこの種の機関車製造の最大手となった。2年後、ボルチモアの機関車製造業者ロス・ワイナンズは、自社の機関車の一部を東部の鉄道に導入し、直立型ボイラーを搭載して無煙炭を燃料とした。

[219]概説した変更により、現在では典型的なアメリカの機関車が誕生しました。この機関車は、荒れた、バラストの少ない、そしてしばしば急カーブを描いている線路でも安全かつ効率的に作動するように設計されました。こうして、機関車全体の重量の3分の2を支える2対の連結された駆動輪、前台車、そして機関車の位置や線路の凹凸に関わらずすべての車輪に重量を均等に分散させる「イコライジング」サスペンションバーシステムにより、新興国の鉄道に投入されたあらゆる既知の機関車の中でも最高の機関車であることがすぐに明らかになりました。経験から、最も平坦で良好な道路でも同様に優れた性能を発揮することが分かっています。線路の障害物を取り除くために前方に設置された「カウキャッチャー」、ベル、そして重厚な汽笛も、アメリカの機関車の特徴です。冬の嵐の激しさから「キャブ」、つまり「家」の導入が余儀なくされ、燃料として木材が使用されるようになったことで、この種の機関車用の「スパークアレスター」が発明されました。また、多くの道路の勾配が急だったため、「サンドボックス」と呼ばれる装置が使用され、そこから砂を線路に撒いて車輪の滑りを防いでいました。

1836 年には、現在の標準であるチルド ホイールが自動車やトラック用に導入されました。それまでボールドウィン エンジンに使用されていたシングル エキセントリックは、リンクの代わりにフックが付いたダブル エキセントリックに置き換えられました。さらに 1 年後には、すべてのエンジンでそれまで使用されていた木製フレームに代わって鉄製フレームが使用されるようになりました。

1837年、あらゆる産業分野において大不況が訪れ、それは1840年以降まで続き、機関車製造を含むあらゆる製造業に深刻な打撃を与えました。景気回復に伴い、数多くの新しい機関車工場が設立され、これらの工場では多くの新型機関車が開発されました。中でも特に成功したのは、それぞれが特殊な条件に適応したものでした。こうした多様なタイプの機関車は、今でもほぼすべての主要道路で見ることができます。

[220]この問題のこの区分が終了する時期における機関車エンジン製造の変化の方向性は、現在スティーブンス工科大学に保存されている、1833年のロバート・スチーブンソンからロバート・L・スチーブンスへの手紙に非常によく示されている。彼はこう書いている。「米国で軽便鉄道を支持する感情があまりにも一般的であることは残念である。英国では、我々は後続の鉄道をすべてより強力で本格的なものにしている。」そしてこう付け加えている。「小型機関車は人気を失いつつあり、大型機関車は毎日、強力な機関車が最も経済的であることを証明している。」彼は最新の機関車のスケッチを載せている。それは重さ9トンで、彼の言うところの「平坦な道で時速16～17マイルで総荷重100トンを牽引する」能力がある。今日では重さ70トンの機関車が製造されており、我が国の機関車製造業者は、良好で平坦な線路で2,000トン以上を牽引することを保証された標準サイズを持っている。

[44] 「テアトルム・マチナルム」vol.4をご覧ください。 iii.、タブ。 30.

[45]エヴァンスの予測は、他の箇所で 引用されているダーウィンの予測ほど注目に値するものではない。

[46] 『トレビシックの生涯』を参照。

[47]高速道路における蒸気機関車の進歩の詳細については 、Young、Holley、Fisher著『Steam on Common Roads』、ロンドン、1861年を参照。

[48]「トレビシックの生涯」

[49] 1812年にニューヨーク、パールストリート160番地のT.&J.ソーズ社によって印刷された。

[50]「ニューヨーク市の進歩」

[51]サミュエル・スマイルズ著『ジョージとロバート・スティーブンソンの生涯』ニューヨークとロンドン、1868年。

[52] 「ジョージ・スティーブンソンが発明した安全ランプの説明」など、ロンドン、1817年参照。

[53]アメリカの鋳鉄製チルドホイールは、上で述べたものよりも優れたホイールであるが、ヨーロッパでは広く導入されたことはなかった。

[54]笑顔。

[55]これらのセクショナルボイラーの1つは、スティーブンス工科大学にある著者の講義室に今も保存されています。

[56]「アメリカにおける最初の機関車の歴史」ブラウン。

[57]「ロス・ウィナンズ対 イースタン鉄道会社－証拠」ボストン、1854年。

[221]
第5章
現代の蒸気機関。
「機械のメルヴェイユーズが完成しました。アニメーションのセルイに似た機械主義が完成しました。息子の運動の安全性を保証します。循環の違い、循環、静脈の検査、バルブの検査を行います。」提案されたものを発酵させ、定期的なメンテナンスを行い、安全な環境で機械を動かします。構成要素ケ・ダン・ラ・グランド・ブルターニュは、パリ・デ・ザングレでの執行を行っています。」—ベリドール。

第二の応用期—1800～1850年（続き）。船舶推進に応用された蒸気機関。
我々が今研究している時代を特徴づけた蒸気の応用の中でも、最も明白に重要で、かつ想像を絶するほど実り豊かなものの一つが、船舶推進における蒸気機関の応用である。この応用分野は、蒸気機関の歴史の黎明期から、機械工学者のみならず、政治経済学者や歴史家も注目してきた。それは、新たな改良や旧来の装置の復活によって、これほど大きな力を生み出す機械の導入に伴う可能性がかすかに認識されるようになった時である。昔の人々の希望、予言、そして大志が現代の船舶用蒸気機関によって実現されたことは、機械工学における最大の勝利と正当にみなされ得る。しかしながら、既に述べたように、[222] 蒸気動力の応用はごく初期に試みられましたが、成功せず、蒸気船は今世紀の産物です。商業的に成功したのは、ニューコメンとワットの時代以降、19世紀初頭になってからです。大西洋横断が帆船で頻繁に行われるようになったのはほんの数年前のことで、当時の航海の危険、不快感、不規則性は非常に深刻なものでした。現在では、ニューヨーク港とリバプール港から数隻の大型で強力な蒸気船が同じ航海に出航する日がほとんどありません。また、航海は非常に規則的かつ安全に行われるため、旅行者は航海の終点に到着時刻を1日単位で自信を持って予測でき、冬の嵐の中でも安全かつ比較的快適に航海することができます。しかし、今日私たちが目にする蒸気船航行の規模と効率性は今世紀の成果であり、それは私たちの驚きと賞賛を呼び起こすものである。

蒸気力の利用の発展の歴史は、すでに述べたこの発明の成長過程を最も完璧に示しています。ここでは、最も初期の原始的な装置から、その設計と構造の観点から見ても、既知の科学的原理の最高の応用として見ても、機械技術の現在の高度な水準においてさえ見られなかった最も成功した既存のタイプの熱機関を代表する最新の最も完璧な設計まで、段階的にその発展をたどることができます。

外輪は、非常に古い時代にオールの代用として使われていました。船に外輪が取り付けられた様子が、大きな木版画で興味深い図解とともに、ファメリの著書「De l’artificioses machines」（1588年古フランス語で出版）に記されています。クラーク[58]引用[223] オギルビー版『オデュッセイア』の一節は、まるで予言のように読み取れ、この偉大な詩人が紀元前千年もの昔から蒸気船の知識を持っていたという確信を掻き立てられるほどだ。王子はユリシーズにこう語りかける。

「我々は舵も操舵手も使わない。我々の大型船は
魂を持ち、理性で深淵を耕せ。
すべての都市、国が知っており、リストされている場所、
霧に包まれた大波の中を滑空する。
彼らは岩も、道中の危険も恐れない。」
教皇の翻訳[59]はホメロスの予言を次のように表現している。

「そうすれば、あなたはすぐに定められた領域に到達し、
驚くべき船で、自ら動き、本能と心で動く。
…
雲と暗闇が重苦しい空を覆っていても、
彼らは恐れることなく、暗闇や雲の中を飛びます。
嵐が吹き荒れ、海が荒れ狂っても、
海は荒れ狂い、嵐はむなしく吹き荒れるかもしれない。
波の上に君臨する厳しい神でさえ、
流れが安全に流れて、流れが安全に戻ってくる。
怒りに燃える。不注意に、彼らは伝える。
あらゆる湾のあらゆるゲストを乱交させる。」
クラウディウス・コードクス率いるローマ軍は、牛を操る外輪船でシチリア島へ渡ったと伝えられている。ウルトゥリウスはそのような船の絵を描いている。

蒸気の力のこの応用は、おそらく 600 年前に、フランシスコ会の博学な修道士ロジャー・ベーコンによって予見されていたと思われます。ベーコンは、無知と知的無気力の時代に、次のように書いています。

「これから、魔法の要素が一切なく、魔法が生み出した素晴らしい芸術作品と自然の作品をいくつか紹介します。[224] 実行できなかった。最大の船でも、たった一人の操縦士が操縦すれば、満員の船員を乗せた場合よりも速い速度で航行できるような装置を作ることができるだろう」などなど。

ダーウィンの詩的な予言は、ワットのエンジンがその部分的な実現を可能にするずっと前に発表されました。したがって、最初の有望な取り組みが行われる何年も前から、より賢明な人々の心は、この発明が最終的に実現したときにそれを評価する準備ができていました。

スペイン当局によると、蒸気で船を推進する最も古い試みは、1543年にスペインのバルセロナ港でブラスコ・デ・ガライによって行われたとされています。シマンカスのスペイン公文書館から抽出されたとされる記録によると、船は200トンの積載量で、外輪で動かされていました。さらに、傍観者は装置を詳しく調べることは許されませんでしたが、その一部が「沸騰したお湯の入った容器」であるのを目撃したと付け加えられています。また、爆発の危険があるため、機械のこの部分の使用に対して異議が唱えられたとも述べられています。

この記述はいくぶん根拠のないもので、確かに何の有用な結果ももたらさなかった。

1651 年に出版された匿名の英国のパンフレットは、スチュアートによってウスター侯爵によって書かれたものと推定されており、おそらく蒸気機関であったと思われるものについて漠然とした言及があり、船の推進にうまく応用できると述べられています。

1690年、パパンはピストンエンジンを外輪駆動に利用して船舶を推進することを提案しました。そして1707年には、揚水機関として提案していた蒸気機関を、カッセルのフルダ川で模型船の駆動に応用しました。この実験では、スケッチに示されているような構造を採用しました。揚水機関で水を汲み上げて水車を回し、その水車で外輪を駆動するというものです。[225] 彼の実験に関する記述は、ハノーバー王立図書館に保管されているライプニッツとパパンの間の書簡の中に写本として見ることができる。ジョイ教授はそこで以下の手紙を発見した。[60]

カッセル選帝侯陛下の顧問医であり、マールブルク大学の数学教授でもあるディオニシウス・パピンは、特異な構造の船をヴェーザー川からブレーメンへ派遣しようとしています。カッセルおよびフルダ川沿岸のあらゆる地点から来る船はヴェーザー川への入港が認められておらず、ミュンデンで荷降ろしをしなければならないことを知り、また、それらの船は貨物輸送を目的としないという別の目的のため、多少の困難を予想しているため、彼の船が選帝侯領を妨害なく通過できるよう、慈悲深い命令が下されるよう、謹んで懇願いたします。私はこの請願を謹んで支持いたします。

GWライプニッツ。

「ハノーバー、1707年7月13日。」

この手紙は、以下の裏書を添えてライプニッツに返送されました。

「選挙評議員らは、上記の請願を認めるにあたって重大な障害を発見し、理由を明らかにせずにその決定をあなたに通知するよう私に指示しました。その結果、選挙評議員殿下は、この要求を認めませんでした。

H. ライヒェ。

「ハノーバー、1707年7月25日」

パパンの請願が却下されたことは、蒸気船航行を確立しようとする彼の努力にとって致命的な打撃となった。蒸気船の萌芽を見て自分たちの事業が破滅すると考えた船頭の一団が、夜中に船を襲撃し、完全に破壊した。パパンはかろうじて命を取り留め、イギリスへ逃亡した。

1736年、ジョナサン・ハルズは蒸気機関を船舶推進に利用する特許を英国で取得し、自身の蒸気船を曳航に利用することを提案しました。1737年には、この装置について解説した優れたパンフレットを出版しました。図66は、彼の論文に添付されていた図版の縮小複製です。

[226]彼はニューコメンエンジンの使用を提案した。このエンジンはカウンターポイズウェイトとロープ、そして溝付きホイールのシステムを備え、独特のラチェットのような作用によって連続的な回転運動を生み出す。彼の船は曳舟として使用される予定だった。彼は説明の中でこう述べている。「曳舟の都合の良い場所に、約3分の2まで水を満たした容器が置かれ、蓋は閉じられている。この容器を沸騰させ続けることで、水は希薄化されて蒸気になる。この蒸気は太いパイプを通って円筒形の容器に送られ、そこで凝縮されて真空状態になる。この真空状態によって大気の重力がこの容器を押し下げ、この円筒形の容器に取り付けられたピストンを押し下げる。これは、ニューコメン氏が火で水を汲み上げるエンジンと同じ仕組みである。」

ハルズの蒸気船
図66. —ハルズの蒸気船、1736年。

Pは炉からシリンダーに至るパイプです。 Qは蒸気が凝縮されるシリンダーです。Rはシリンダー内の蒸気が凝縮している間、シリンダー内への蒸気の流入を止めるバルブです。Sは凝縮した水をシリンダーに送るパイプです。 Tはシリンダーが蒸気で満たされ、バルブPが閉じているときに、凝縮した水を取り込むコックです。Uはシリンダー内を上下にスライドするピストンに固定されたロープです。

「注意。このロープUは、機械のホイールDを回るロープと同じものです。」

彼のプレートの大きな区画では、Aは煙突、 Bは[227] は引き船、CCはエンジンを載せているフレーム、 Da、D、DbはロープM、 Fb、Faを載せている3つの車輪で、M は彼の小さい方の図30の ロープUである。 HaとHbはパドルシャフトIIにある2つの車輪で、パドルホイールIIが常に同じ方向に回転するように爪が取り付けられているが、車輪HaとHbは往復運動をする。Fbは船内の車輪Dbと船尾の車輪を繋ぐロープである。ハルズは次のように述べている。

重りGが持ち上げられ、車輪 Da、D、およびDbが後方に動いているときにロープFa が外れ、重りGの力で車輪 Haが前方に移動し、ファンもそれとともに移動するため、ピストンがシリンダー内で上下に動くときに車輪Da、D、およびDbが前後に動いても、ファンは常に前方に移動し続けます。LLは、キャッチが軸から落ちる歯で、交互にキャッチするように設計されており、ファンが常に前方に移動します。これは、車輪Haが重りGの力によって役割を果たしている間、もう一方の車輪 Hbが次のストロークを取得するために後退するためです。

「注意。重りGは、ピストンを押す空気柱の重量の半分だけを含む必要があります。なぜなら、重りGはホイールHb がその役割を果たすのと同時に持ち上げられるため、実質的には、シリンダーの直径と同じ直径の空気柱 1 本の重量によって交互に動作する 2 つの機械となるからです。」

発明者は、車輪を損傷から守るために木製のガードを使用すること、そして浅瀬では、パドルシャフトにクランクを取り付けることで「川底にシャフトを打ち込み、より大きな力で船を前進させる」ことを提案している。彼は次のように結論づけている。「このようにして、私は、港や川など、風や潮に逆らって、あるいは凪の状態で船を出し入れするための、新しく発明した機械について、明確かつ満足のいく説明をしようと努めてきた。そして、この機械を発明する人は誰でも、この機械がどんな港や川でも、風や潮に逆らって、あるいは凪の状態で船を出し入れできるという確信を抱くだろう。」[228] このエッセイを熟読する手間を惜しまない著者は、私が想像したことが他の人にも私と同じくらい明白に見えるならば、その筆致を考慮して、言葉遣いや書き方の不完全さを許したり無視したりするほど率直であり、つまり、私が今提案する計画は実行可能であり、推奨されれば有用であるだろう。

ハルズがその計画を実験で試したという確かな証拠はないが、言い伝えでは、彼はモデルを作り、それを試してみたが、あまりにも失敗に終わったため、それ以上の実験の続行を止めたとされている。また、近所の人々が彼の愚行を嘲笑して歌った下手な詩が今も残っている。

1752年、フランス科学アカデミーは、無風状態で船を駆動する方法に関する最優秀論文に対し賞を授与した。受賞者はベルヌーイで、論文の中で彼は風車のような羽根（実際にはスクリュー）を船の両側に1枚ずつ、さらに後方に2枚設置することを提案した。 100 トンの船の場合、彼は長さ 14 フィート、直径 2 インチのシャフトを提案しました。このシャフトには「水に作用する 8 つの車輪があり、それぞれの車輪に対して」 (シャフト) 「垂直になっており、すべての車輪の軸を形成しています。車輪は互いに等距離にあります。各車輪は 8 つの鉄の腕で構成され、それぞれの長さは 3 フィートなので、車輪全体の直径は 6 フィートになります。これらの腕のそれぞれは、中心から 20 インチの距離に、16 インチ四方の鉄板のかんな (またはパドル) を持ちます。このかんなは、船の軸と竜骨の両方に対して 60 度の角度を形成するように傾斜しており、軸は竜骨に対して平行に配置されています。この軸と車輪を支えるために、厚さ 2 ～ 3 インチの 2 本の丈夫な鉄の棒が、水面下約 2 1/2フィートのところで、船の側面から直角に伸びています。」彼は船尾に同様のスクリュー推進器を取り付けることを提案し、動物の力か蒸気の力で駆動できると示唆した。

[229]しかし、さらに注目すべきエッセイがフィギエによって引用されている。[61] ―「ナンシー王立科学文学協会紀要」に掲載されたゴーティエ神父の論文。ベルヌーイは、当時最も優れた蒸気機関であるニューコメンの蒸気機関は、他のモーターより優れているわけではないという信念を表明していた。ゴーティエは、ニューコメンの蒸気機関を船の舷側に設置された外輪の推進力として用いることを提案した。彼の計画は実現しなかったが、論文にはその採用によって得られる利点が熱烈に描かれていた。彼によれば、片舷26本のオールで推進するガレー船は、わずか4,320トワーズ（8,420メートル）、時速約5マイルしか進まず、260人の乗組員が必要だった。蒸気機関は、同じ働きをし、いつでも作動可能で、船を操縦していない時は、錨の揚げ、ポンプの作動、船内の換気に使用でき、火は調理にも使える。機関は人員よりも場所と重量が少なく、必要な食料も少なく、安価なものなどとなる。彼はボイラーを鉄の帯で防爆構造にし、火室は鉄製で、水を満たした灰受けと底板を設ける。注入水は海から供給し、水面より上に設置した配管で戻す。通常、ビームの端からポンプロッドまで伸びるチェーンは、パドルシャフト上の車輪に巻き付けられ、ラチェットに噛み合う爪が備え付けられていた。こうして、ピストンの下降とチェーンの巻き戻しによってパドルは数回回転し、戻りストロークの間は自由に回転する。チェーンはシャフト上の車輪によって引き下げられ、巻き戻される。シャフトは重りによって動かされる。このエンジンはストローク長6フィート、毎分15ストローク、推力11,000ポンドを想定していた。

少し後（1760年）、スイスの牧師J.A.ジュヌヴォワが、[230] 航海術の改善に関する論文をロンドンで発表した。[62] その中で彼が提案した計画は、蒸気または他の力でバネを圧縮し、その形状が回復する際の力を船舶の推進力として利用するというものでした。

この問題は、機械工や技術者にとって最大の課題の 1 つとして認識され始めており、米国ではこの問題を解決するための最初の試みがこの時期に行われました。

ウィリアム・ヘンリーは、当時小さな村であったペンシルバニア州ランカスターの著名な住民であり、独創的で優秀な機械工として知られていました。[63]彼は今世紀初頭まで存命であった。ヘンリー氏は「ラグ」カーペットを初めて製作した人物であり、スクリューオーガーの発明者でもある。彼はスコットランド系で北アイルランド出身の家族で、父ジョン・ヘンリーと二人の兄ロバートとジェームズは1720年頃にアメリカ合衆国に移住した。ロバートは最終的にバージニアに定住し、愛国者で雄弁家のパトリック・ヘンリーも彼の一族にいたと言われている。他の兄弟はペンシルベニア州チェスター郡に留まり、そこで1729年にウィリアムが生まれた。彼は銃器工の技術を学び、インディアン戦争（1755～1760年）で故郷を追われ、ランカスターに定住した。

1760年、彼は仕事でイギリスを訪れ、そこで当時新しい発明であり、あらゆる分野で話題となっていたジェームズ・ワットの発明に目を留めた。彼はそれが航海術や馬車の駆動に応用できる可能性を見出し、帰国後、蒸気機関の製作に着手し、1763年に完成させた。

彼はそれを外輪船に載せて、ランカスター近郊のコネストーガ川で新しい機械を試運転したが、何らかの事故で船は沈没した。[64]と[231] ヘンリー8世は蒸気船の模型を設計し、1782年に完成させた。しかし、この船は失われた。彼はこの失敗にめげず、改良を加えて2番目のモデルを作った。ペンシルバニア哲学協会の記録の中に、ヘンリーが1782年に提出した蒸気船の設計図が残っている。ドイツ人旅行者のシェフは1783年にアメリカを訪れ、ランカスターのヘンリー氏の家で「ヘンリー氏から、ボートの推進などに使う機械を見せられた。『しかし』とヘンリー氏は言った。『こんな機械が一般大衆に受け入れられるかどうかは疑わしい。風や潮流に逆らっては実用的ではないと誰もが考えているからだ』。しかし、こんなボートが実用化され、オハイオ川やミシシッピ川を航行することについては、少しも疑っていなかったが、それが評価され、応用される時はまだ来ていなかったのだ。」

ジョン・フィッチ（彼の実験については後述）はヘンリー氏の知人で、しばしば彼の家を訪れていた。おそらくそこで、蒸気の利用の重要性に関する最初の示唆を受けたのであろう。1777年頃、ヘンリーが数学と哲学の機器、そして当時は彼からしか入手できなかったスクリューオーガーの製作に取り組んでいた頃、当時12歳だったロバート・フルトンが、長年ヘンリーの友人であり弟子でもあったベンジャミン・ウェストの絵画を研究するために彼を訪ねた。彼もまた、後に彼が最初に熱心に取り組んでいた芸術を放棄するきっかけとなる最初の示唆をそこで受けたであろう。そして、この若き肖像画家は、成功した発明家であり技術者であった。ウェストとヘンリーの知己は、そのような結果には至らなかった。若い画家は、彼のパトロンであり友人であった人物に導かれて歴史画に挑戦した。[65]そして、おそらく彼の名声は、親切で洞察力のある機械工のおかげである。ゴルトは『ベンジャミン・ウェスト卿の回想録』（ロンドン、1816年）の中でこう述べている。「ランカスター市の旧友ウィリアム・ヘンリーに対して、彼はいつも最も親しい友人だった。[232] 彼は感謝の気持ちでいっぱいで、彼に歴史小説を書こうと勧めた最初の人物でした。」

ワットの発明後、蒸気機関が外輪船やスクリュー船の推進装置を実際に作動させることができるほどに形を整えると、その応用研究に新たな弾みがついた。フランスでは、ジュフロワ侯爵が、ワットの改良によって機関がよりコンパクトで強力になり、同時に動作がより安定して確実になったことで、ついに船舶の推進に容易に応用できるようになったことをいち早く認識した人物の一人であった。ペリエ兄弟はソーホーからワットの機関を輸入しており、侯爵はこれを熱心に研究した。[66]そして、それを蒸気船の外輪に適用することは彼にとって簡単な問題に思えた。ジュフロワの友人であり仲間であった、フォレネ出身のオークシロン伯爵とシャルル・ムーナン騎士も同様に興味を持ち、3人はしばしばこの計画について議論し、新しいモーターの応用方法を共同で考案したと言われている。

1770年、ドーシロンは自ら構想した計画の実現を決意した。彼は軍を辞任し、計画と図面をまとめ、1771年か1772年に首相ベルタン氏に提出した。首相は好意的な印象を受け、国王は（1772年5月22日）、ドーシロンに15年間の河川航行における蒸気船使用の独占権を与えた。ただし、ドーシロンが計画の実現可能性を証明し、アカデミーによってそのように評価されることが条件であった。

前日、ドーシロン、ジュフロワ、ディジョン伯爵、ヨンヌ侯爵、そしてフォレネからなる会社が結成され、必要な資金を前払いした。最初の船は1772年12月に着工した。1774年9月、ほぼ完成に近づいたところで船に水漏れが発生し、ある夜、埠頭で沈没した。[233] 激しい議論が交わされた後、ドーシロンは無礼にも、そしておそらくは不当にも、不誠実な行為だと非難され、会社は船の回収と完成に必要な資金の前払いを拒否した。しかし、裁判所は資金提供を強制した。しかし、その間にドーシロンは卒中で亡くなり、問題は解決せず、会社は解散した。この実験には1万5000フラン以上もの費用がかかった。

ドーシロンの相続人は故発明家の書類をジュフロワに引き渡し、国王は前者が保有していた独占権を彼に譲渡した。フォレネは計画への全権益を保持し、二人の友人はすぐに強力な支持者であり後援者でもあるデュクレスト侯爵の協力を得た。彼は著名な軍人であり、廷臣であり、アカデミー会員でもあった。彼は計画の推進に積極的に参加した。当時著名な技術者であったジャック・ペリエ氏に相談し、彼が作成した設計図はジュフロワの設計図に取って代わるものとなった。ボートはペリエによって建造され、1774年にセーヌ川で試験が行われた。結果は不満足なものだった。小さな船は川の緩やかな流れにほとんど歯止めがかからず、この失敗によりペリエは直ちに計画を放棄した。

ジュフロワは依然として意気消沈することなく、ドゥー川沿いのボーム・レ・ダムにある田舎の家に隠棲した。そこで彼は実験を続け、村の鍛冶屋が使っていた粗末な道具と不十分な装置で、できる限りの成果を上げた。ワットのエンジンと「アヒルの足」パドルを繋ぐ鎖が推進装置だった。全長約14フィート、幅約6フィートのボートは、1776年6月に操船を開始した。アヒルの足パドルのシステムは不十分であることが判明し、ジュフロワはそれを諦め、新たな装置で実験を再開した。彼はパドルホイールの軸にラチェットホイールを取り付け、ボートに水平に設置されたエンジンのピストンロッドには二重のラックを取り付け、その上部と下部にラチェットホイールが噛み合うようにした。こうして車輪は回転した。[234] ピストンがどちらの方向に動いていても、同じ方向に回転した。新しいエンジンは1780年にリヨンでフレール＝ジャン氏によって建造された。新しいボートは全長約140フィート、幅約14フィート、車輪の直径は14フィート、フロートの長さは6フィート、そして「ディップ」、つまり到達する深さは約2フィートだった。ボートの喫水は3フィート、総重量は約150トンだった。

1783年7月15日、リヨンで行われた公開試験において、この小型蒸気船は大成功を収め、報告書と布告によってその事実を公表する正当な理由となった。実験がパリで行われなかったという事実は、アカデミー側が承認を差し控える口実となり、政府側もジュフロワに独占権の保証を承認しなかった口実となった。貧困と落胆に見舞われたジュフロワは、計画を成功させる望みを全て捨て、軍に復職した。こうしてフランスは、パパンの時代に蒸気機関の導入という名誉を既に失っていたように、既に手にしていた名誉を失ったのである。

1785 年頃、ジョン・フィッチとジェームズ・ラムゼイは、蒸気を航海に応用することを目指した実験に従事していました。

ラムゼーの実験は1774年に始まり、1786年にはワシントン将軍の臨席のもと、ウェストバージニア州シェパーズタウンでポトマック川の流れに逆らって時速4マイル（約6.4キロメートル）でボートを航行させることに成功しました。彼の推進方式はその後も幾度となく改良され、発明家特有の熱意と粘り強さによってその採用が促されました。

ラムゼーは、ベルヌーイが以前に提案したように、エンジンで大型ポンプを駆動し、船尾に水流を発生させて船を前進させた。この方法は、イギリス海軍が最近、中型砲艦で再び試みた。遠心ポンプで推進水流を発生させ、さらにいくつかの改良を加えたもので、これは決定的な改善と言える。[235] ラムゼイの粗雑な計画に基づいていたが、現在「油圧またはジェット推進」と呼ばれているものの導入に向けては、ラムゼイの計画以上の成果は得られなかった。

1787年、彼はバージニア州から蒸気船航行の特許を取得しました。彼は「蒸気の応用について」という論文を執筆し、フィラデルフィアで印刷しました。フィラデルフィアでは、蒸気船航行の試みを奨励するためにラムゼイ協会が組織されました。

ラムゼイはそれから間もなく、1793年12月23日、ロンドンのある協会で自身の計画のいくつかを説明している最中に脳卒中で亡くなりました。享年50歳でした。当時彼の設計に基づいて建造中だった船は、1793年にテムズ川で試運転され、時速4マイルの速度で航行しました。1839年、ケンタッキー州は彼の息子に、父の「蒸気船の恩恵を世界にもたらした」功績を記念する金メダルを授与しました。

ジョン・フィッチは、コネチカット州出身の、不運で風変わりな人物だったが、非常に独創的な機械工だった。40歳になるまで放浪生活を送り、最終的にデラウェア川のほとりに定住し、そこで最初の蒸気船を建造した。

フィッチ自身が述べているように、1785年4月、ペンシルベニア州バックス郡ネシャモニーで、彼は蒸気で馬車を駆動できるかもしれないというアイデアを突然思いつきました。数日間このテーマについて考えた後、彼は蒸気で船を推進するという計画に目を向け、その時から亡くなるまで、蒸気船の導入を熱心に主張しました。この頃、フィッチは「この世に蒸気機関が存在することすら知りませんでした」と語っています。そして、ネシャモニーの友人アーウィン牧師が『マーティンの哲学』に掲載されていた蒸気機関のスケッチを見せてくれた時、彼は少々がっかりしたそうです。

フィッチの最初の模型はすぐに完成し、すぐにデイヴィスビル近くの小川で試運転された。機械は真鍮製で、船は外輪で駆動された。彼の蒸気船の粗削りな模型は、[236] ペンシルバニア大学学長ジョン・ユーイング博士は、1785年8月20日、元連邦議会議員ウィリアム・C・ヒューストンに宛てた推薦状の中で、フィッチが連邦政府の援助を獲得できるよう支援するよう要請した。ヒューストンは推薦状によって、発明者をニュージャージー州選出のランバート・キャドワラダー氏に紹介した。この推薦状と他の手紙を携えて、フィッチは当時連邦議会が開かれていたニューヨークへ赴き、正式な申請書を提出した。しかし、彼は失敗に終わり、スペイン大使からの援助獲得も試みたが、これも失敗に終わった。大使は、発明の独占権によって利益をスペイン国王に確保することを望んでいた。フィッチはそれ以上の交渉を断り、もし交渉が成功したとしても、その利益は自国民に帰属すべきだと決意した。

1785年9月、フィッチはフィラデルフィアで開催されたアメリカ哲学協会に、外輪の代わりにエンドレスチェーンとフロートを用いた模型を、図面と設計図の説明とともに提出した。この模型は添付の図に示されている。

フィッチのモデル
図67. —フィッチのモデル、1785年。

1786年3月、フィッチはニュージャージー州から、同州水域における蒸気による航行の独占権を14年間取得する特許を取得した。1ヶ月後、彼はフィラデルフィアを訪れ、ペンシルベニア州でも同様の特許を取得しようとした。すぐには成功しなかったものの、数日後には会社を設立し、300ドルを調達して、エンジン製造のための場所を探し始めた。優秀な機械工で非常に独創的な人物であったオランダ人の時計職人、ヘンリー・ボイトは、このエンジンに興味を持っていた。[237] フィッチは会社に加わり、彼とともに非常に熱心に研究に取り組みました。直径1インチの蒸気シリンダーの小さな模型を作った後、彼らは模型のボートとエンジンを製作しました。後者のシリンダーの直径は3インチでした。彼らはエンドレスチェーンやその他の推進方法を試しましたが、うまくいきませんでした。そして最終的にエンジンで動くオールのセットで成功しました。1786年8月、会社はより大きな船の建造を許可することを決定しましたが、資金は容易に得られませんでした。その間、フィッチは州から特許を取得するための努力を続け、ついに1787年3月28日に成功しました。彼はまた、同年2月にデラウェア州から、3月19日にニューヨーク州からも同様の特許を取得しました。

募金はより自由に集められるようになり、船の作業は1787年5月まで途切れることなく続けられた。しかし、試験の結果、機械に多くの欠陥があることが明らかになった。シリンダーヘッドは木製で、ひどい漏れがあった。ピストンも漏れていた。凝縮器も不完全で、バルブもしっかり閉まっていない。これらの欠陥はすべて修正され、ボイトが発明した「パイプコンデンサー」と呼ばれる凝縮器が、以前製造された欠陥部品の代わりに取り付けられた。

蒸気船はようやく稼働状態となり、試験的に時速3～4マイルの航行が可能であることが確認された。しかし、ボイラーが小さすぎて、高速航行を維持するのに十分な量の蒸気を安定して供給できないことが判明した。成功目前でついに敗北を喫するのではないかと恐れた楽観的な発明家は、多少の遅延と多大な苦悩を経た後、ようやく必要な変更が加えられ、1787年8月22日、当時フィラデルフィアで連邦憲法の制定会議が開催されていた会議の出席者の前でフィラデルフィアで試験が行われた。多くの著名な傍聴人がフィッチに成功を証明する手紙を送った。フィッチはバージニアに行き、そこで特許を取得することに成功した。[238] 1787年11月7日に特許を取得し、その後再び戻って総督府に特許を求めた。

ラムゼーとの論争が起こり、フィッチは蒸気船の発明は自分のものだと主張し、ラムゼーはベルヌーイ、フランクリン、ヘンリー、ペインらが以前に提案した計画を復活させたに過ぎず、ラムゼーの蒸気船は 1786年まで作られなかったことを否定した。

フィッチ・アンド・ヴォイトのボイラー
図68. —フィッチとヴォイトのボイラー、1787年。

1787年にフィッチが製作したボートに採用されたボイラーは「パイプボイラー」であり、フィッチは1785年9月の哲学協会への報告でこのボイラーについて説明していた。このボイラーは（図68）、炉内を前後に曲がり、一方の端は給水口で終端し、もう一方の端は機関に通じる蒸気管と接続する小さな水管で構成されていた。ヴォイトの凝縮器も同様の構造だった。ラムゼーはこのボイラーが自分の設計を模倣したものだと主張した。フィッチは、ラムゼーが自身のボイラーより後にこの種のボイラーを製作したことを証明する証拠を提示した。

フィッチの最初のボート
図69. —フィッチの最初のボート、1787年。

フィッチの最初のボートエンジンは直径12インチの蒸気シリンダーを備えていた。2番目のエンジンは1788年に製造され、[239] 18インチの円筒形の船と新しいボート。最初の船は長さ45フィート、幅12フィートであった。新しいボートは長さ60フィート、全幅8フィートであった。最初のボート（図69）は側面にパドルが付いており、その動きはインディアンのパドルがカヌーを推進するのと同じであった。2番目のボート（図70）では、パドルは同様に機能していたが、船尾に配置されていた。これらのパドルは3つあった。ボートは最終的に1788年7月に完成し、フィラデルフィアから20マイル離れたバーリントンまで航海した。目的地に着いたとき、ボイラーが故障し、彼らは潮流に乗ってフィラデルフィアに帰路についた。その後、ボートはデラウェア川を数回航海し、時速3、4マイルの速さで進んだ。

フィッチの2番目の船
図70. —ジョン・フィッチ、1788年。

フィッチの別のボートは、1790年4月に時速7マイル（約11キロメートル）で航行しました。フィッチはこのボートについて、「4月16日に作業を完了し、再びボートを試運転しました。東から非常に強い風が吹いていましたが、デラウェア川の提督として君臨していました。[240] 川には我々の船が一隻もいなかった。」同年6月、この船はフィラデルフィアからバーリントン、ブリストル、ボーデンタウン、トレントンを結ぶ航路に客船として就航し、時折この航路を離れてウィルミントンやチェスターへの遊覧航海に出ました。この間、この船はおそらく2,000マイルから3,000マイルを航行しました。[67]大きな事故もなく、無事に航海を終えた。1790年から91年にかけての冬、フィッチは別の蒸気船「パーセベランス」の建造を開始し、アメリカ合衆国からの特許取得に向けてかなりの時間を費やした。この船は完成することはなかったが、他の特許申請者との長く激しい争いの末、1791年8月26日に特許を取得し、フィッチは成功の望みを完全に失った。1793年、フランスに渡り、蒸気船建造の特権を得ることを期待したが、再び失望し、翌年、帰国の途に就いた。

フィッチ 1796
図71. —ジョン・フィッチ、1796年。

1796年、フィッチは再びニューヨーク市に戻り、「コレクト」池（当時は現在のニューヨーク市の一部を覆っていた）で小型のスクリュー 蒸気船の実験を行っていた。[241] そこは都市刑務所「トゥームズ」が占めていた。この小さなボートは、後にウッドクロフトが採用したスクリューを取り付けた船のヨールで、粗末なエンジンで駆動されていた。

フィッチはこの頃フィラデルフィアに滞在していた際にオリバー・エヴァンスと出会い、蒸気船航行の将来について議論し、西部に会社を設立してその地域の大河川への蒸気船導入を促進することを提案した。彼は最終的にケンタッキー州に定住し、そこで蒸気船の模型を製作してバーズタウン近くの小川に流して楽しんだ。1798年7月に同地で亡くなり、遺体は今も村の墓地に埋葬されている。墓石は粗石のみで、その場所を示す。

ラムゼイとフィッチは共に、自らの方法をイギリスに導入しようと尽力した。フィッチは、自らの計画の重要性と利点を力説する一方で、間もなく蒸気船が大西洋を横断し、ミシシッピ川の航行も蒸気船のみになるだろうと自信たっぷりに語った。「いつかもっと権力のある人物が私の発明によって名声と富を得る日が来るだろう。しかし、哀れなジョン・フィッチが注目に値するようなことを成し遂げられるとは誰も信じないだろう」という彼の繰り返した主張は、今やほとんど予言のように聞こえる。

この時期、イギリスで決して衰えることのない蒸気船への関心が、実験的な蒸気船の導入へと繋がりました。ダルスウィントンのパトリック・ミラーは、1786年から1787年にかけて、二重または三重の船体を持ち、複合船の各部の間に設置された外輪で推進する船の実験を開始しました。ミラー氏の息子たちの家庭教師を務めていた若者、ジェームズ・テイラーは、1787年に、それまで推進に頼っていた人力に代えて蒸気を使用することを提案しました。ミラー氏は1787年に、推進装置の設計図を印刷し、その中で「蒸気船が蒸気船の推進力を高めると信じる理由がある」と述べています。[242] 蒸気機関の力を利用して車輪を動かすことができるように。」

ミラー、テイラー、シミントン
図72. —ミラー、テイラー、シミントン、1788年。

1787年から1788年にかけての冬、新型蒸気機関を考案し、実用化に成功したウィリアム・シミントンが、ミラー氏に雇われ、新型船のエンジンを製作した。このエンジンは完成し、直径わずか4インチのシリンダーを2つ備えた小型エンジンが船上に搭載され、1788年10月14日に試験運転が行われた。この船（図72）は全長25フィート、全幅7フィート、時速5マイル（約8キロメートル）であった。

1789年、直径18インチの蒸気シリンダーを備えたエンジンを搭載した大型船が建造され、同年11月に試験航行に臨みました。最初の試験航行で外輪があまりにも小さく故障したため、より強力な外輪に交換しました。12月には試験航行中に時速7マイル（約11キロメートル）の航行が可能になりました。

ミラーは他の多くの発明家と同様に、成功が確実になるとすぐにこの分野への興味を失い、それを放棄して他の未完成の計画に着手したようだ。四半世紀以上経って、イギリス政府はテイラーに年間50ポンドの年金を支給し、1837年には彼の[243] 4人の娘にはそれぞれ同額の年金が支給されました。ミラー氏は3万ポンド以上を費やしたと言われているにもかかわらず、報酬は受け取っていません。ミラー氏はシミントンの蒸気機関を「船を動かすのに最も不適な蒸気機関」と非難しました。イギリスでは、19世紀初頭までこれ以降のことは何も行われませんでした。

アメリカ合衆国では、フィッチ以外にも数人の機械工が働いていた。サミュエル・モリーとネイサン・リードもその一人だった。ニコラス・ルーズベルトもその一人だった。アメリカの機械工が必要な工場作業ができることがちょうど判明したばかりだった。アメリカで最初に作られた実験用蒸気機関は、1773年にフィラデルフィアのアメリカ哲学協会の講師であったクリストファー・コールズによって作られたとされている。相当大きな蒸気シリンダーの最初のものは、[68]ニューヨーク市のシャープ＆カーテニウス社によって作成されたものと思われる。

サミュエル・モリーは、ニューハンプシャー州オーフォードの初期開拓者の一人の息子でした。彼は生まれつき科学と機械工学が好きで、発明家としても才能を発揮しました。1790年かそれ以前に蒸気船の実験を始め、小型船を建造し、自ら設計・製作した蒸気機関で駆動する外輪を取り付けました。[69] 1790年の夏のある日曜日の朝、彼は友人に同行してオックスフォードからコネチカット川を遡り、バーモント州フェアリーまで数マイルの試航を行い、無事に帰還した。その後ニューヨークに行き、1793年まで毎年夏をボートとエンジンの改造の実験に費やした。1793年にハートフォードへ航海し、翌年の夏にニューヨークに戻った。彼のボートは「外輪船」で、時速5マイルの航海が可能だったと伝えられている。次に彼はニュージャージー州ボーデンタウンに行き、そこでより大きなボートを建造した。それは[244] 外輪船を建造し、満足のいく成果を上げていた。しかし資金が尽き、1797年にフィラデルフィアへ旅した後、計画を断念した。フルトン、リビングストン、スティーブンスはニューヨークでモーリーと会い、彼の船を視察し、グリニッジへ同行した。[70] リビングストンは[71] モリーが時速8マイルの速度を達成することに成功した場合、彼に協力することを申し出た。

しかしながら、モリーの実験は非常にひっそりと行われていたようで、その詳細はほとんど知られていない。筆者は彼が使用したエンジンの詳細を一切知ることはできず、船体や機械の寸法についても明確なことは何も分かっていない。モリーは、フィッチやラムゼイのように、自身の計画を世間に知らしめたり、自身の名声を広めようとしたりすることは決してなかった。

すでに述べたネイサン・リードは、1759年にマサチューセッツ州ウォーレンで生まれ、ハーバード大学を卒業しました。医学を学び、後に船舶用の鎖やその他の鉄工品の製造に携わりました。彼は釘製造機を発明し、1798年に特許を取得しました。彼はかつて（1800年から1803年まで）下院議員を務め、後に地方裁判所判事、そして1807年にメイン州ハンコック郡に移ってからは同郡の首席裁判官を務めました。彼は1849年、90歳でメイン州ベルファストで亡くなりました。

リードのボイラーセクション
図73. —リード社のボイラー断面
図、1788年。

リード社の多管式ボイラー
図74. —リード社の多管式
ボイラー、1788年。

1788年、彼は蒸気船航行の問題に興味を持ち、フィッチの研究について学びました。彼はまず、安全であると同時に、強く、軽く、コンパクトであるべきボイラーの設計を試みました。彼の最初の計画は、彼が「ポータブル炉ボイラー」と呼んだもので、1791年8月26日に特許を取得しました。設計図は、彼の特許図面から縮小された図73と74に示すように、現在一般的な垂直管状ボイラーのような円筒形のシェルで構成されていました。Aは炉の扉、 Bはヒーターと給水タンク、Dは炉に通じるパイプです。[245] ボイラーへの給水、[72] Eは煙管、Fは 機関につながる蒸気管である。Gはボイラーの「シェル」、Hは火室である。炉頂板IIからは、炉内に一組の水管bbが垂れ下がっており、これらの水管は下端が閉じている。また、もう一組の水管aaは、炉上部の水空間と水底 KKとを繋いでいる。Lは炉であり、Mはボイラーと灰受けの間の通風空間で、火格子が設置されている。

このボイラーは蒸気船と蒸気客車の両方で使用されることを目的としていました。最初の図面は1788年か1789年に作成され、後にイギリスでトレビシックが建造した蒸気機関と非常によく似た、独特な形式の蒸気機関の図面も作成されました。[73]彼は[246] 彼は 1789 年にボートを製作し、これに外輪と手で回すクランクを取り付けて、試乗してそのシステムがうまく動作することを確認しました。

その後、彼は特許を申請し、1789年から1790年の冬の大半をニューヨークで過ごしました。当時ニューヨークでは議会が開かれており、特許取得を目指していました。1791年1月、リードは特許申請を取り下げ、新しい装置に関する記述を盛り込むことを提案し、数か月後に更新しました。彼の特許は最終的に1791年8月26日に発行されました。ジョン・フィッチ、ジェームズ・ラムゼイ、ジョン・スティーブンスも同日に、蒸気を船舶の推進力として利用する様々な方法について特許を取得しました。

リードは、自らの計画を実験的にさえ成功させることができなかったようだ。このテーマの重要性を早くから賢明に認識し、独創的な装置を考案したことは高く評価されるべきである。垂直多管式火室ボイラーの発明者としても、彼は大きな功績を残した。このボイラーは現在、非常に広く使用されており、標準的な形式となっている。

1792年、ロードアイランド州の機械工、イライジャ・オームズビーは、デイビッド・ウィルキンソンの金銭的支援を受けて、ナラガンセット湾のウィンザーズ・コーブで小型蒸気船を建造し、シーコンク川での試運転に成功した。オームズビーは「大気圧エンジン」と「アヒルの足」櫂を使用した。彼の船は時速3～4マイル（約4～6.4キロメートル）の速度に達した。

イギリスでは、ダンダス卿とウィリアム・シミントンが資金提供者として、また技術者として、ヘンリー・ベルに続いて、船の推進力として蒸気機関の導入を初めて成功させ、その後、水上輸送の新しいシステムの発展に支障が出ることはなかった。

カースのダンダス卿トーマスはミラーの実験に大きな関心を持ち、フォース・クライド運河に新しいモーターを応用できることを期待していた。[247] 彼はこの計画に大きな関心を抱いていた。以前の実験が失敗に終わった後も、彼はこのことを忘れることはなかった。しかしその後、ミラーの建設技師であったシミントンと会い、実験の継続を彼に依頼し、必要な資金約7,000ポンドを全額提供した。これはミラーが計画を断念してから10年後のことである。

シミントンは1801年に作業を開始しました。ダンダス卿のために建造された最初の船は、「最初の実用的な蒸気船」と言われており、1802年初頭に試験の準備が整いました。この船は、後にミルトン夫人となるダンダス卿の娘に敬意を表して「シャーロット・ダンダス」と名付けられました。

この船（図75）はワットの複動式エンジンによって駆動され、外輪軸のクランクを回転させていました。下の断面図は機械の配置を示しています。Aは蒸気シリンダーで、連接棒BCを介して船尾輪EEを駆動します。Fはボイラー、Gは背の高い煙管です。蒸気シリンダーの下には空気ポンプと凝縮器 Hが見えます。

「シャーロット・ダンダス」
図75. —「シャーロット・ダンダス」、1801年。

1802年3月、ボートはフォース・アンド・クライド運河の第20閘門に到着し、それぞれ70トン積載の船2隻が曳航された。ダンダス卿、ウィリアム・シミントン、そして招待客の一行が乗船した。[248] そして船は強い向かい風に逆らって約20マイルの距離をポート・グラスゴーまで6時間かけて航行した。

運河の所有者たちは、曳航という新たな計画を採用するよう強く求められましたが、運河の堤防の損傷を恐れて、彼らはそれを拒否しました。ダンダス卿はブリッジウォーター公爵にこの件を報告し、公爵はシミントンにシャーロット・ダンダス号のような船を8隻、運河で使用するよう命じました。しかし、公爵の死により契約は履行されず、シミントンは再び絶望して計画を断念しました。四半世紀後、シミントンは英国政府から100ポンド、さらに少し後に50ポンドを受け取りました。シャーロット・ダンダス号は係船され、その後、同船に関する記録は残っていません。

「彗星」
図76. —「彗星」、1812年。

シャーロット・ダンダス号を見て、シミントンの成功の重要性を理解した人の中にはヘンリー・ベルがいた。彼は10年後にコメット号（図76）を建造した。これはイギリスで最初に建造された客船である。[249] ヨーロッパで。この船は1811年に建造され、1812年1月18日に完成した。積載量30トン、全長40フィート、全幅10フィート1/2フィートであった。両舷に2つの 外輪があり、3馬力のエンジンで駆動された。

ベルは1786年頃から、蒸気の利用によって得られる利点を熱烈に信じていたと言われている。1800年と1803年に、彼は英国海軍本部に対し、機械と船舶の適切な形状と比率を実験的に決定することで、これらの利点を確保するための支援を要請したが、「風や潮流、そして水深のある河川や海におけるあらゆる障害物に逆らって船舶を推進するために蒸気を利用することの実現可能性と大きな有用性」について海軍本部を納得させることはできなかった。彼はアメリカ合衆国政府にも同様の調子で自身の見解を訴える手紙を送った。

ベルの船は完成後、客船として宣伝され、建造地グリノックから月曜、水曜、金曜に24マイル離れたグラスゴーに向けて出航し、火曜、木曜、土曜に帰港することになっていた。運賃は「一番良い船室に4シリング、2番目に良い船室に3シリング」だった。この船が信頼できる輸送手段とみなされるまでには数ヶ月かかった。ベルは当初、この事業で大損をしたが、彼の船は安全で頑丈な船であることが証明された。

ベルは1815年にさらに数隻の船を建造し、その成功により、イギリスにおける蒸気船航行はほぼ幕を開けました。1814年には、全てスコットランド船で構成された5隻の蒸気船がイギリス海域で定期的に航行していました。1820年には34隻にまで増加し、そのうち半数はイギリス、14隻はスコットランド、残りはアイルランドにありました。20年後、本章が特に焦点を当てている期間の終わりには、イギリスには約1,325隻の蒸気船があり、そのうち1,000隻はイギリス船、250隻はスコットランド船でした。

[250]しかし、私たちはアメリカに戻り、蒸気船の導入が商業的に初めてかつ最も完全な成功を収めたのを目撃しなければなりません。

スティーブンス氏、リビングストン氏、フルトン氏、そしてルーズベルト氏は、この地で最も成功した先駆者たちでした。ルーズベルトは1798年にパセーイク川で進水した小型蒸気船「ポラッカ」を建造したと言われています。全長60フィート（約18メートル）のこの船は、シリンダー径20インチ（約50センチ）、ストローク2フィート（約6.3メートル）のエンジンを搭載し、時速8マイル（約13キロメートル）で航行し、スペイン大使を含む招待客を乗せていました。リビングストンとジョン・スティーブンス氏は、それ以前からルーズベルトに彼らの計画を試すよう勧めていました。[74]実験費用を負担した。前者はベルヌーイとラムゼーの計画を採用し、遠心ポンプで船尾から水を噴射した。後者はスクリューを用いた。リ​​ビングストンが合衆国公使としてフランスに赴いた際、バーロウは「ポラッカ」の設計図を持ち込んだ。ルーズベルトの友人たちは、彼らがフルトンと共同で建造した船がその船の「姉妹船」であったと述べている。1798年、ルーズベルトはクランクを直角にセットした双発エンジンの特許を取得した。1814年には、調整可能なフロートを備えた外輪を備えた蒸気船の特許も取得している。1798年の彼の船は、一部の著述家によると、彼自身、リビングストン、スティーブンスの共同名義で建造されたとされている。数年後、ルーズベルトは再びフルトンと共同で西部の河川に蒸気船を導入する作業に取り組んだ。[75]

1798 年、ニューヨーク州議会は、リビングストン首相に州の水域での蒸気船による航行の独占権を 20 年間与える法律を可決しました。ただし、その条件として、リビングストン首相は 12 か月以内に時速 4 マイルの蒸気船を建造することに成功することになりました。

[251]リビングストンは、この法律の条項に従うことには成功しなかったが、1803年に、自分と、当時フランスで実験を行っていたロバート・フルトンに有利になるように、この法律を再制定させた。フルトンは、イギリスで蒸気船航行の進歩を観察し、その後この国で特許を取得した。

フルトン
ロバート・フルトン。

ロバート・フルトンは1765 年にペンシルバニア州ランカスター郡リトルブリテンで生まれました。1779 年、コネストーガ川の岸に住む叔母を訪ねた少年時代に、外輪船の実験を始めました。[76]若い頃、彼は近所の工房で多くの時間を過ごし、時計職人としての技術を習得したが、最終的には画家としての職業に就き、肖像画で優れた才能を発揮した。彼の趣味は[252] この頃、彼は明確な傾向を示し、前述のウィリアム・ヘンリーの家を頻繁に訪れ、ベンジャミン・ウェストの絵画を鑑賞していたと言われている。ウェストは若い頃、ヘンリー氏の弟子のような存在だった。そしておそらく、ヘンリー氏が1783年か1784年にドイツ人旅行者ショプフに展示した蒸気船の模型もそこで目にしたであろう。後年、『コモン・センス』の著者であるトーマス・ペインは、かつてヘンリー氏と同居し、1788年には、国益のために議会がこの問題を取り上げるべきだと提案した。

フルトンは成人するとイギリスに渡り、ベンジャミン・ウェストに師事して絵画を学んだ。その後デヴォンシャーで2年間を過ごし、そこでブリッジウォーター公爵と出会う。公爵は後に「シャーロット・ダンダス」の成功をいち早く利用することとなる。

彼はイギリスとフランス（1797 年に渡航し、しばらく滞在した）にいる間に、両国で蒸気船による航行を導入する試みが始まっていたことをある程度目撃したかもしれない。

この頃、おそらく1793年頃、フルトンは画家としての職業を諦め、土木技師に転向した。1797年にパリへ赴き、潜水艦用魚雷と魚雷艇の実験を開始した。1801年には、これらの実験で大きな成功を収め、当時フランスと戦争中だったイギリスに大きな不安を抱かせた。

彼は、1793 年にはすでに米国政府と英国政府に蒸気船の設計図を提案しており、この主題から完全に見失うことはなかったようです。[77] フランス滞在中、彼は後に詩人として知られるようになり、アメリカ合衆国からフランスに駐在した大使となったジョエル・バーロウと一緒に暮らしていたが、当時はパリでビジネスに従事していた。

国を去る際、フルトンはロバート・リビングストン（よく呼ばれるリビングストン首相）に会った。[253] 1801年当時、フランス宮廷駐在のアメリカ合衆国大使であったフルトンとリヴィングストンは、蒸気船を航行に利用する計画について協議し、セーヌ川に蒸気船を建造することを決意した。1802年の初春、フルトンはバーロウ夫人を医師の指示でプロンビエールへ送り、そこで図面と模型を作成し、リヴィングストンに送付または説明を行った。翌年の冬、フルトンは外輪船の模型を完成させた。

フルトンの実験
図77. —フルトンの実験。

1803年1月24日、彼はこの模型をMM. モラール、ボルデル、モンゴルフィエに、実験によってサイドホイールが「チャプレット」（無限チェーンに取り付けられた外輪フロート）よりも優れていることを証明したという詳細な回想録とともに提出した。[78]これらの紳士たちは当時、セーヌ川のイル・デ・シグネでフルトンとリビングストンのために最初の船を建造していた。この船を計画するにあたり、フルトンは[254] 彼は蒸気を推進力として利用する様々な方法を考案し、流体抵抗を測定する実験も行っていた。そのため、彼は船と機械類の相対的な大きさと比率を、それ以前のどの発明家よりも正確に計算することができた。

フルトンの抵抗表
図78. —フルトンの抵抗表。

筆者はフルトンの膨大な図面コレクションを調べたが、その中には、直動式や外輪軸に連動するなどさまざまな形式の蒸気機関で駆動するチャプレット型、舷外輪型、船尾外輪型のボートなど、多くの設計図を非常にきれいに描いたスケッチが含まれている。図 77と78は、このうちの 2 枚の紙から彫刻されたものである。最初の図は、フルトンが採用した、さまざまな形状と比率の木材の塊を水中で曳航する際の抵抗を測定する方法を示している。もう 1 枚は、「1793 年から 1798 年にかけてイギリスの造船技術向上協会が行った実験から抜粋した、水中を移動する物体の抵抗表」である (図 78 )。この後者は、1809年2月11日にロバート・フルトン氏に与えられた特許のデモンストレーションの一部である、ニューヨーク地区書記官事務所に保管されている「原図」の認証コピーからのものである。[255] この文書は「1814年3月3日」と記されており、ニューヨーク地区書記官セロン・ラッドの署名がある。抵抗値は平方フィートあたりの重量ポンドで示されている。

こうした実験と計算に基づき、フルトンは船の建造を指揮しました。船は1803年の春に完成しました。しかし残念なことに、この小型船の船体は重機の支えには弱すぎたため、船体は真っ二つに折れ、セーヌ川の底に沈んでしまいました。しかし、フルトンは意気消沈することなく、直ちに損傷の修復に着手しました。彼は船体の再建を指揮せざるを得ませんでした。機械類への損傷はほとんどありませんでした。1803年6月に再建が完了し、7月に船は進水しました。船体は全長66フィート、全幅8フィート、喫水は浅かったです。

1803年8月9日、このボートは放水され、大勢の見物人の前でセーヌ川を遡上した。ブーゲンヴィル、ボシュエ、カルノー、ペリエからなる国立科学アカデミーの委員会が、この実験を見守るために出席した。ボートはゆっくりと進み、流れに逆らって時速5～4マイルしか出せず、水中を進む速度は約4.5～6.2マイルだったが、総合的に見て、これは大成功だった。

バーロウの水管ボイラー
図79. —バーロウの水管ボイラー、1793年。

実験は成功したが、アカデミーの委員会、多くの著名な学者や技術者、そしてナポレオンの幕僚たちによってその成功が目撃されていたにもかかわらず、ほとんど注目を集めなかった。ボートは宮殿近くのセーヌ川に長い間放置されていた。この船の水管ボイラー（図79）は、現在もパリの工芸学校に保存されており、バーロウのボイラーとして知られている。バーロウは1793年という早い時期にフランスで蒸気船用ボイラーとして特許を取得しており、建造の目的は伝熱面積を最大限にすることだったと述べている。

フルトンは金銭援助と第一領事の支持を得ようと努力したが、無駄だった。

リビングストンは故郷に手紙を書き、この蒸気船の試運転の様子を説明した。[256] そしてその結果を検証し、ニューヨーク州議会による法案の可決を促した。この法案は、1798年に彼に与えられた独占権を、新法制定日である1803年4月5日から20年間延長し、蒸気船を時速4マイルで航行させることの実現可能性を証明する期限を同日から2年間延長するものであった。その後の法案により、この期限はさらに1807年4月まで延長された。

1804年5月、フルトンはフランスで蒸気船と魚雷の両方で成功する望みを諦め、イギリスへ向かった。フルトンはすでにボルトン・アンド・ワット社に手紙を書き、自分が提供した設計図に基づいて機関を製作するよう指示していたが、その用途については伝えていなかった。この機関は、直径2フィート、ストローク4フィートの蒸気シリンダーを備えることになっていた。シャーロット・ダンダス号の機関はほぼ同じ大きさだった。この事実と、シミントンが記述している1801年のフルトンの訪問は、フルトンが他人の設計図を模倣したという主張の根拠となっている。また、セーヌ川に浮かぶ彼の船の寸法がルーズベルトの「ポラッカ」号の寸法とほぼ一致していることも、友人たちによる同様の主張の根拠となっている。[257] 後者については、シミントンの記述は誤りであると思われる。なぜなら、フルトンは当時（1801年7月）、フランスで魚雷の実験を行っていたからである。[79]）は、イギリス人技師から船の寸法と性能に関する説明を得たと非難されている。しかし、シミントンに雇われた火夫が、同じ供述を宣誓供述書に記している。しかしながら、前述のことから明らかなように、当時蒸気船の導入を目指して働いていた発明家や建造者たちは、通常、他者の実績や同時代の人々の取り組みをよく理解していた。そして、それぞれが可能な限り、他者の経験から恩恵を受けていたことは疑いようもない事実である。

しかし、イギリス滞在中にフルトンは1804年から1806年にかけて取り組んでいた魚雷の実験に完全に没頭し、蒸気船の計画を忘れることはなかった。1804年に発注した機関が後者で完成し、ニューヨークに先行して向かい、1806年10月にファルマスから出航し、1806年12月13日に米国に到着した。

エンジンはすぐに届き、フルトンはすぐに船体の製造を契約しました。一方、リビングストンもアメリカに戻り、二人の熱狂的なファンは、それまでに建造されたものよりも大きな蒸気船の製作に取り組みました。

クレルモン
図80. —クレルモン、1807年。

1807年の春、ニューヨーク州イースト川沿いのチャールズ・ブラウン造船所から、新造船「クレルモン」（図80）の命名式が進水した。8月には機械類が船上に搭載され、順調に稼働を開始した。船体は全長133フィート、幅18フィート、深さ9フィートであった。間もなくアルバニーへ航海し、150マイル（約240キロメートル）を32時間かけて航行し、30時間で帰港した。いずれの場合も帆は使用されなかった。[258]

これは蒸気船による初めてのかなり長い航海でした。フルトンは、発明家としてはジェームズ・ワットと同列に扱われるべきではありませんが、蒸気航行を初めて日常的な商業的成功に導き、蒸気機関を船舶推進に初めて応用した人物として、その偉大な栄誉を受けるに値します。そして、その成功が永久に保証される前に、実験者が研究の分野から引退することはありませんでした。

クレルモンのエンジン
図81. —クレルモン号のエンジン、1808年。

クレルモン（図81）のエンジンはかなり独特なものでした。[259] 形状は、ピストンEがベルクランクIHPとコネクティングロッドPQによってクランクシャフト Oに連結され、パドルホイールシャフトMNはクランクシャフトとは別体で、ギアOOによってクランクシャフトに連結されている。シリンダーの直径は 24 インチ、ストロークは 4 フィートである。パドルホイールには長さ 4 フィート、傾斜角 2 フィートのバケットが付いている。フルトン自身の手で作成された、1808 年当時のエンジンと、その後の蒸気船チャンセラー・リビングストンのエンジンを示す古い図面が、スティーブンス工科大学の著者の講義室にある。

クレルモン号のオールバニーへの航海には、滑稽な出来事がいくつかありました。これは、その後、蒸気船が初めて導入された場所でも同様の出来事が起こりました。フルトンの伝記作家であるコールデン氏によると、夜にクレルモン号を目撃した人々は、クレルモン号を「風や潮流に逆らい、炎と煙を吐きながら水面を移動する怪物のようだった」と描写しています。

この最初の蒸気船は乾燥した松の木を燃料として使い、炎は煙管の上かなり遠くまで上がりました。火がかき消されると、煙と火花が混ざり合って空高く舞い上がりました。コールデンはこう述べています。「この異常な光は、まず他の船の乗組員の注意を引きました。風と潮がその接近を阻んでいたにもかかわらず、彼らはそれが急速に近づいてくるのを見て驚きました。機械と櫂の音が聞こえるほどに近づくと、乗組員の中には（当時の新聞の報道が真実であれば）、恐ろしい光景に怯え、甲板の下に身を潜め、船を離れて陸に上がった者もいました。また、平伏して、潮に乗って進み、吐き出す火で進路を照らす恐ろしい怪物から自分たちを守ってくれるよう、神に祈った者もいました。」

フルトンはクレルモン号で、現在アメリカの河川蒸気船の特徴となっているいくつかの特徴を取り入れ、その後、他の特徴も取り入れました。彼の最も重要な特徴は、[260] 蒸気船を日常的に使用するように導入したこと以外にも、船の抵抗の大きさと法則を実験的に決定し、船と機械をそれらの作業に合わせて体系的に調整したことは、称賛に値する仕事であった。

試験航海でのクレルモン号の成功はすさまじかったため、フルトンはすぐにこの船をニューヨークとアルバニー間の定期客船として宣伝した。[80]

翌年の冬、クレルモン号は修理と拡張工事が行われ、1808年の夏には再びアルバニーへの航路に復帰した。その間、フルトンは2隻の新しい蒸気船、ラリタン号とカー・オブ・ネプチューン号を建造していた。1811年にはパラゴン号を建造した。[261] 最後に挙げた2隻の船は、クレルモン号のほぼ2倍の大きさでした。1812年にはニューヨークとジャージーシティを結ぶ蒸気フェリーが建造され、翌年にはさらに2隻が建造され、大都市とブルックリンを結びました。これらは「双胴船」と呼ばれ、2つの平行な船体が共通の「橋」またはデッキで繋がれていました。ジャージーフェリーは1.5マイルの距離を15分で渡っていました。今日では、同じフェリーの所要時間は約10分です。フルトンのフェリーは、一度に8台の客車と約30頭の馬を乗せることができ、さらに300～400人の歩行者を乗せる余裕がありました。フルトンは西部の河川で使用するための蒸気船も設計し、1815年には彼の船のいくつかがニューヨークとロードアイランド州プロビデンス間の路線で「パケット」として就航しました。

その間、米英戦争が勃発し、フルトンは当時としては驚異的な戦艦と評されていた蒸気軍艦を設計した。彼の設計図は、ディケーター提督、ペリー提督、ジョン・ポール・ジョーンズ艦長、エバンス艦長など、今もなお名前が知られている経験豊富な海軍士官たちからなる委員会に提出され、好評を博した。フルトンは、重砲を搭載し、時速4マイル（約6.4キロメートル）で航行可能な蒸気船の建造を提案した。この船には、赤熱した砲弾を発射するための炉が備え付けられ、一部の砲は水面下から発射されることになっていた。推定費用は32万ドルだった。

フルトン1世の進水
図82. —「フルトン1世」の進水、1804年。

船の建造は1814年3月に議会で承認され、1814年6月20日に船底が据えられ、同年10月29日に進水した。

「フルトン・ザ・ファースト」と呼ばれたこの船は、当時としては巨大な船とみなされていました。船体は二重構造で、全長156フィート、幅56フィート、深さ20フィート、総トン数は2,475トンでした。翌年5月にはエンジンの取り付けが完了し、7月には試運転でサンディフック沖まで往復53マイル、8時間20分で航行できるまでに完成しました。同年9月には[262] その年、武器と物資を積み込み、同じルートを再び航行し、時速5.1 / 2マイルの速さで進んだ。完成した船は二重船体で、それぞれがクレルモンよりも約20フィート長く、幅15フィートの間隔で隔てられていた。直径48インチ、ピストンストローク5フィートの蒸気シリンダーを備えたエンジンは、長さ22フィート、幅12フィート、高さ8フィートの銅製ボイラーによって蒸気を供給され、2つの船体の間にある直径16フィートのホイールを回し、長さ14フィート、傾斜4フィートの「フロート」または「バケット」を運んだ。エンジンは2つの船体の一方にあり、ボイラーはもう一方にあった。砲甲板の側面は4フィート10インチの厚さで、桁甲板は頑丈なマスケット銃耐性のブルワークに囲まれていた。武装は32ポンド砲30門で、赤熱した砲弾を発射することを目的としていました。船体にはそれぞれ1本の重厚なマストがあり、大きな横帆が張られていました。船体の両端には舵が取り付けられていました。大型ポンプも搭載され、敵の甲板に激しい水流を噴射して、敵の兵器や弾薬を濡らし、無力化することを目的としていました。また、各艦首には潜水艦砲が1門ずつ搭載され、水面下10フィートの深さから100ポンドの砲弾を発射することになっていました。

[263]これは蒸気機関が海軍に初めて応用された事例であり、当時としては非常に優れた成果でした。しかし、フルトンは船の完成を見ることなく亡くなりました。当時、ニュージャージー州からハドソン川とニューヨーク湾で蒸気船の航路を運航する許可を得ようとしていたリビングストンと争っていたのです。1815年1月、トレントンで開催された州議会に出席した帰り道、湾の悪天候に見舞われました。当時、彼はそれに耐える準備ができていなかったのです。彼は病に倒れ、同年2月24日に亡くなりました。彼の死は国民の悲しみとして悼まれました。

この著名な人物とその業績について上記で簡単に概説したところから、ロバート・フルトンは発明家として名声を得る資格はないものの、他者の発明品を導入することで世界に多大な貢献を果たした人物の中でも、最も有能で、粘り強く、そして成功を収めた人物の一人であったことが分かります。彼は優れた技術者であり、進取の気性に富んだ実業家でもありました。その技術、鋭敏さ、そして精力的な行動力は、先人たちの発明の才能の結晶を世界にもたらしたものであり、それによって彼は決して失われることのない名声を当然のことながら獲得しました。

フルトンには、活動的で進取的なライバルが何人かいた。

オリバー・エヴァンスは1801年か1802年に、約150馬力のエンジン一台をニューオーリンズに送り、そこで待機していたマッキーバー・アンド・ヴァルクール社所有の船の推進に使用させようとした。エンジンは実際には船に設置されていたが、川の水位が低いため、数ヶ月後に川の水位が再び上昇するまで試運転はできなかった。長期間の運転資金がなかったため、エヴァンスの代理人はエンジンを再び撤去し、製材所に設置した。そこでエンジンは製材所で並外れた性能を発揮し、人々を驚かせた。

リビングストンとルーズベルトもフルトンと同時期に、あるいはそれ以前から実験に取り組んでいた。

[264]しかし、フルトンが獲得した賞金は、ホーボーケン出身のジョン・スティーブンス大佐によって最も激しく争われた。スティーブンス大佐は、鉄道の初期の歴史に関して既に言及しており、1791年以来、同様の実験に取り組んでいた。1789年、スティーブンス大佐はニューヨーク州議会に対し、リビングストンに与えられたものと同様の助成金を請願し、その際に計画は完成しており、書類上は承認済みであると述べた。

蒸気ボイラー部
図83. —蒸気ボイラーの断面図、1804年。

1804年、フルトンがヨーロッパに滞在していた間に、スティーブンスは全長68フィート、全幅14フィートの蒸気船を完成させていた。この船は斬新な設計と優れた点が融合されており、スティーブンスの並外れた発明の才能と、自らが解決しようと考えた問題の本質を完璧に理解していたことが、最もよく表れていた。そのボイラー (図83 ) は、現在水管式として知られているもので、現在セクショナルボイラーとして知られているものと非常によく似ており、直径2インチ、長さ18インチの蒸気管が100本あり、各蒸気管の一端は中央の水管と蒸気ドラムに固定され、他端は栓で塞がれていた。炉からの炎は蒸気管の周囲や間を通り、蒸気管の中には水が入っていた。このエンジン（図84）は直動式の高圧凝縮エンジンで、10インチのシリンダーと2フィートのピストンストロークを持ち、 4枚の羽根を持つスクリューを駆動していました。その形状は今日でも非常に優れたものと考えられています。全体として、初期の工学技術の傑作と言えるでしょう。

スティーブンスのエンジン、ボイラー、スクリュープロペラ
図84. —スティーブンスが使用したエンジン、ボイラー、スクリュープロペラ、1804年。

[265]1804年に建造されたこの小型蒸気船の模型は、スティーブンス工科大学機械工学部の講義室に保存されています。そして、今日で言う「セクショナル」または「セーフティ」と呼ばれる高圧管状ボイラー、回転弁を備えた高圧凝縮エンジン、そして前述のツインスクリュープロペラからなる機械自体も、模型室、あるいは博物館で特別な場所に置かれており、現代の製造業者や発明家がコレクションに寄贈した機構とは際立った対照を成しています。同じ機械で使用されていたシングルスクリューのハブとブレードも同様に展示されています。

スティーブンスのスクリュー蒸気船
図85. —スティーブンスのスクリュー蒸気船、1804年。

[266]スティーブンスは、セクショナル蒸気ボイラーの構造原理の重要性を初めて完全に認識した人物のようです。彼の長男、ジョン・コックス・スティーブンスは1805年にイギリスに滞在し、このタイプのボイラーの改良版の特許を取得しました。その明細書には、構造方法と、その形状を決定づける原理の両方が詳細に記載されています。彼はこの発明を父から教わった通りに記述し、次のように付け加えています。

1790年、フランスで王立科学アカデミーの後援を受け、ベラモール氏が行った一連の実験から、ある一定の範囲において、華氏30度に相当する温度が加わるごとに、蒸気の弾性はほぼ倍増することが判明しました。これらの実験は280度を超える温度では行われず、その温度では蒸気の弾性は大気圧の約4倍に相当することが確認されました。私自身が最近行った実験では、約600度と推定される沸騰油の温度における蒸気の弾性は、大気圧の40倍に相当することが確認されました。

「水が蒸気状態になるときに適用されるこの原理または法則の発見については、私はもちろん主張できません。しかし、それを特定の原理に基づいて蒸気機関の改良に応用することについては、私は独占的権利を主張します。

「この原理を応用して利点を得るには、蒸気発生用の容器が、蒸気の弾性増加による大きな圧力に耐えられるだけの強度を持つことが絶対に必要であることは明らかである。しかし、この圧力は、容器の容量に比例して増減する。したがって、本発明の原理は、通常のように1つの大きな容器を使用する代わりに、複数の小さな容器をシステム、すなわち組み合わせてボイラーを構成することにある。[267] これらの容器を構成する材料は、容量の減少に比例して増加します。このような組み合わせを実現する方法は無数に存在することは容易に考えられますが、状況の性質上、それを超えると改良を続けることが実行不可能になる限界があります。これから説明するボイラーでは、原理が可能な範囲で改良が最大限に行われていると考えています。1 フィート四方の真鍮板に多数の穴が開けられており、各穴に直径約 1 インチ、長さ 2 フィートの銅管の一端が固定されているものとします。これらの管の他端は、同様の真鍮片に挿入されます。管は、気密性を確保するために、板に鋳込まれます。これらのプレートは、パイプの両端で鋳鉄または真鍮の丈夫なキャップで覆われ、プレートまたはパイプの両端と両端の鋳鉄キャップの間に 1 インチまたは 2 インチの空間が残るようにします。各端のキャップは、プレートに貫通するねじボルトで固定します。必要な水は、強制ポンプによってキャップの一方の端に注入され、もう一方の端のキャップに挿入されたチューブを通じて蒸気が蒸気機関のシリンダーに送られます。その後、全体を通常の方法でレンガまたは石積みで囲み、オプションで水平または垂直に配置します。

「上記のボイラーは、前述の原理を最も適切に適用した方式を採用しており、特にこれらの形式はさまざまなモードで多様化できるため、採用できる形状や構造のバリエーションについて説明する必要はないと私は考えています。」

上記の仕様書に記載されている特性のボイラーは、1824 年から 1825 年にかけてジョン・スティーブンスが製造した機関車に使用されており、そのうちの 1 つがスティーブンス工科大学のコレクションに残っています。

[268]70年前にこのようなボイラーが使用されたことは、スミスとエリクソンの努力によりスクリューが一般使用されるようになる30年前に、このような優れた比率のスクリュープロペラが採用されたことよりもさらに注目に値します。そして、この驚くほど独創的な組み合わせの中に、鉄道の導入を推進する彼の政治的、政治家としての手腕が見られたのと同様に、この偉大な技術者に並外れた工学的才能があったことを示す良い証拠があります。

ジョン・スティーブンス大佐は1812年に特異な装甲艦を設計しました。これは、スコットランド、グラスゴー出身の故ジョン・エルダーに劣らず卓越した技術者によって、その後も再現されてきました。この艦は皿型の船体で、重砲を搭載し、当時知られていた最も重い砲弾の弾丸にも耐えられるよう、十分な厚みの鉄板で覆われていました。この艦は旋回装置に固定され、防御すべき水路に錨泊しました。蒸気機関で駆動されるスクリュープロペラは、砲弾による損傷を受けないよう艦底に設置され、艦を中心を中心に高速旋回させるよう配置されていました。各砲が射線に入ると、砲弾は発射され、再び旋回する前に装填されました。これは、現在では広く知られている「モニター」原理を体現した最初の例と言えるでしょう。おそらく、史上初めて設計された装甲艦と言えるでしょう。最近になって再び持ち出され、ロシア海軍に導入され、「ポポフカ」と呼ばれています。

スティーブンスの最初のボートは非常に優れた性能を示したため、彼はすぐに次のボートを建造した。エンジンは前と同じだが、ボイラーは大型化し、推進は2軸スクリューを採用した。後者は、後に新しいものとして提案され、頻繁に採用された装置を彼が使用したもう一つの例である。このボートは蒸気船の商業的成功の実現可能性を証明するほどの成功を収めた。そしてスティーブンスは息子たちの助けを借りて、次のボートを建造した。[269] 彼は「フェニックス」と名付けたボートを1807年に初めて試作しましたが、フルトンの発明に先んじるには遅すぎました。このボートは外輪駆動でした。

スティーブンスのツインスクリュー蒸気船
図86. —スティーブンスのツインスクリュー蒸気船、1805年。

フェニックス号は、フルトン・アンド・リビングストン社の独占によりニューヨーク州の海域から締め出されていたため、しばらくの間ニューヨークとニューブランズウィックの間で運航され、その後、より高い収益が見込まれ、デラウェア川で運航するためにフィラデルフィアへ送られることになりました。

当時、内陸航路となる運河は存在せず、1808年6月、ジョンの息子ロバート・L・スティーブンスが同船し、海路で航海に出発しました。強風に遭遇したものの、彼は蒸気動力のみで航海する船で外洋を航海した最初の人物となり、無事フィラデルフィアに到着しました。

この時から、スティーブンス父子は蒸気船の建造を続け、裁判所によってフルトンの独占が打ち破られた後、ハドソン川を走る最も成功した蒸気船を建造した。

フルトンとスティーブンスが先導した後、蒸気船による航行は大西洋の両側で急速に導入され、ミシシッピ川ではすぐに航行する船の数がエヴァンスの予測を裏付けるほどに増加した。[270] その川の航行は最終的には蒸気船によって行われることになるだろう。

RLスティーブンス
ロバート・L・スティーブンス。

フルトンとジョン・スティーブンスの時代を経て20年間にわたり、現在では「アメリカ式河川船」として広く知られるタイプとその蒸気機関の採用へと徐々に繋がっていった変更と改良は、主に、既に述べた父スティーブンスの息子、ロバート・L・スティーブンスによって行われた。彼は後に、史上初の綿密な設計に基づく装甲艦、スティーブンス砲台の設計・建造者として知られるようになる。彼の傑作の多くは、父の存命中に制作された。

彼は船の推進力に関する多くの長期にわたる、そして非常に価値のある、そして興味深い実験を行い、多くの時間と多額の資金を費やした。そして、それが一般に理解される何年も前に、彼は[271] 彼は、超高速での抵抗の変化を支配する法則に関する知識だけでなく、抵抗が最も少ない形状や、他の成功した造船技師たちの業務で最近になって特徴づけられるようになった優美な喫水線を決定し、それを自分の業務に取り入れていた。

キング大管長は、この家族の膨大な独創的な発明と驚くべき技術力に初めて深く感謝した人物の一人だったようで、1851年にニューヨークで行った講演で、この家族の計り知れない貢献について言及し、初めて彼らの仕事について、関連性のある、おそらく正確な説明をしました。この説明は、その後のほぼすべての記述のベースとなっています。

若きスティーブンスは1804年か1805年、まだ少年だった頃に父の機械工場で働き始め、仕事とビジネスの実際的な細部に精通しました。これは完璧な成功に不可欠な要素です。現在では一般的になっている「中空喫水線」をフェニックス号に導入したのは彼であり、かつて有名だった「ボルチモア・クリッパー」の建造者や「波型」船の発明者たちの主張を先取りしていました。彼は同じ船に、現在では我が国の河川蒸気船で広く見られるフェザリング・パドルホイールとガードビームを採用しました。

羽根つきパドルホイール
図87. —羽根状の外輪。

通常のフロートの配置は、図87に示すとおりです。ロッドFFは、偏心したカラーG（ホイール外側の外輪に取り付けられたピンH、または船体に固定された偏心装置Hに取り付けられています）と短いアームDDを接続します。このアームDDによって、パドルはピンEE上で回転します。Aは外輪の中心、CCはアームです。円形のフープ、またはバンドがすべてのアームを接続し、各アームにはフロートが取り付けられています。これらはすべてこのように結び付けられ、外力に抵抗する非常に強固で強力な組み合わせを形成します。

蒸気船フィラデルフィアは1813年に建造され、若い造船技師は、この機会を利用して、ねじボルトを含むいくつかの新しい装置を導入した。[272] 木の釘と木と鉄の斜めの膝の代わりに、2年後、彼はこの船のエンジンを改造し、蒸気膨張式に改造した。それから少し後に、彼は無煙炭の使用を開始した。無煙炭は1791年にフィリップ・ギンターによって発見され、独立戦争の数年前にペンシルベニア州ウィルクスバリの鍛冶屋で導入されていた。それは1808年に同町のフェル判事が考案した独特の火格子に使用されていた。オリバー・エヴァンスもまた、後者よりもさらに以前に無煙炭をストーブに使用しており、ほぼ同時期には高炉にも使用されていた。[81] キングストンで。スティーブンスは、記録に残る限りでは、この新しく、ほとんど扱いにくい燃料を蒸気炭として完全に利用することに成功した最初の人物である。彼は[273] 1818年、蒸気船パセーイク号のボイラーを設計し、蒸気用石炭として無煙炭を採用しました。同年、彼はキューポラ炉に無煙炭を使用し、その後、東部諸州で急速に普及しました。

スティーブンスは長年にわたりビームエンジンの改良に取り組みました。彼は、現在では広く普及している「スケルトンビーム」を設計しました。これはアメリカのエンジンの特徴の一つであり、1822年には、この軽量で優雅でありながら強固な構造を初めて蒸気船ホーボーケンに搭載しました。2年後には、当時非常にパワフルで高速、そして美しい船と評されたトレントン号を建造し、2基のボイラーをガード上に設置しました。これは、東部諸州の河川蒸気船で現在も一般的に行われている慣習です。この船では、外輪フロートを2つの部分に分け、上下に配置し、上半分をアームの前側に、下半分をアームの後側に固定するという設計も採用しました。これにより、ホイールの動きがよりスムーズになり、斜め圧力による損失も減少しました。

ノースアメリカとアルバニー
図88. —北アメリカとアルバニー、1827-1830年。

1827年、彼はノース・アメリカ号（図88 ）を建造した。これは彼の最大にして最も成功した汽船の一つで、シリンダーの直径が44 1/2インチでピストンのストロークが8フィートのエンジンを2基備え、毎分24回転し、時速15～16マイルで航行していた。彼は、積荷が不規則な場合や、強力なエンジンが最大限の力を発揮して得られると予想される高速航行中に、長くて軽くて浅い船の形を維持するのが困難になることを予想し、単純な形状のトラスで船体を補強する方策を採用した。これは完全に満足のいく結果となり、それ以来、上品ではないが一般的に呼ばれるようになった「ホッグ・フレーム」は、今でもかなりの大きさのアメリカの河川汽船に見られる独特の特徴の一つとなっている。また、北アメリカでは、火を起こすための人工爆風が初めて導入されましたが、これは現在では通常の方法となっています。[274]

スティーブンスは次に再びエンジンに注目し、パドルシャフトの下にスプリングベアリングを採用した。[275] 1828年にニューフィラデルフィアで蒸気シリンダーに「ダブルポペット」バルブを取り付けたが、これは現在ビームエンジンで広く使われている。これは2枚のディスクバルブから成り、バルブスピンドルで接続されている。ディスクの大きさは異なっており、小さい方のディスクが大きい方のシートを貫通している。シートに座ると、蒸気バルブ内で蒸気の圧力は大きい方のディスクの上部と小さい方のディスクの下部で受けられ、これによりバルブが部分的にバランスされ、手動ギアで最も重いエンジンでも簡単に操作できるようになる。2つのバルブシートは、シリンダーに通じる蒸気通路の上部と下部にそれぞれ形成されている。バルブが上がると、蒸気は上部と下部から同時に入り、2つの流れが合流して蒸気シリンダーに流れ込む。同じ形のバルブが排気バルブとしても使用されている。

スティーブンスのリターン管状ボイラー
図89. —スティーブンスのリターン管状ボイラー、1832年。

ほぼ同時期に、彼は現在では標準となっている中圧用還流管式ボイラーを製作しました。図中 、 Sは蒸気、Wは水空間、Fは炉です。煙とガスの流れの方向は矢印で示されています。

数年後（1840年）、スティーブンスはトレントンで蒸気充填ピストンの使用を開始した。[276] 金属製のパッキングリングの後ろにある自動調整バルブによって水が取り入れられ、当時（そして今でも）通常使用されている鋼鉄のスプリングよりも効果的に水位が調整されます。

こうして取り付けられたピストンは、長年にわたり良好に機能しました。この種のピストンに使用されていた小さな真鍮製の逆止弁一式は、スティーブンスによって製作され、スティーブンス工科大学の保管庫に保存されています。これは、この偉大な技術者の指揮の下で製作された機械の特徴である創意工夫と卓越した職人技を如実に物語っています。

スティーブンスのバルブモーション
図90. —スティーブンスのバルブモーション。

現在ではお馴染みの「スティーブンス・カットオフ」は、蒸気シリンダー内の蒸気膨張を確実にする特殊な装置で、ロバート・L・スティーブンスとその甥によって1841年に発明されました。この甥は、この偉大な人物の先駆者であるフランシス・B・スティーブンス氏を際立たせた、同じ建築的才能を受け継いでいました。この形式の弁装置では、蒸気弁と排気弁はそれぞれ独立した偏心器によって独立して作動します。後者は通常の方法で設定され、クランクが中心を通過する直前に排気通路を開閉します。蒸気偏心器は、蒸気弁が通常通り開くように配置されますが、ストロークの約半分が経過した時点で閉じます。これは、偏心器のストロークを弁の動きに必要なストロークよりも大きくし、偏心器が経路の一部を通過できるようにすることで実現されます。図90において、偏心ロッドの運動方向をABとすると、通常、偏心ロッドがOCの位置にあるときにバルブは蒸気ポートを開き、偏心ロッドがODまで回ったときに閉じます。スティーブンス弁装置では、偏心ロッドが OEに達したときにバルブは開き、OFに達したときに閉じます。シリンダーの反対側の蒸気バルブは、偏心ロッドがOMからOKまで動いている間は開いています。KとEの間では、[277]FとM の間では、両方のバルブがシート状態です。HBはバルブのリフト量に比例し、OH はバルブギアがバルブリフターと接触していないときの動きに比例します。クランクが円弧EFを描いて動いている間、蒸気がシリンダーに入ります。F からMにかけて蒸気は膨張します。M でストロークが完了し、もう一方の蒸気バルブが開きます。EM ∕ ELの比は膨張比です。

この形式の遮断動作は今でも非常に一般的であり、シックルズ装置を採用していない米国のほぼすべての蒸気船で見ることができます。また、この頃、スティーブンスは父の跡を継ぎ、水上だけでなく陸上輸送にも蒸気機関を導入し、カムデン・アンド・アンボイ鉄道の機関車に蒸気を大規模に採用しました。この鉄道は、主にスティーブンス家が出資した資本によって運営・建設されました。彼は同時に、重作業用の8輪機関車を製造し、燃料として無煙炭を採用しました。後者の変更で彼は大成功を収め、1848年には高速輸送用の機関車にも同様の改良が加えられました。

ロバート・L・スティーブンスが提案した蒸気動力の応用の中で最も注目すべきものは、スティーブンス蒸気鉄装砲台として知られるものである。すでに述べたように、ジョン・スティーブンス大佐は早くも1812年に、60年後にロシア海軍向けに建造されたものと同様の、円形または皿形の鉄装砲の建造を提案していた。しかしながら、息子が20年後にこのアイデアを改良した形で復活させたものの、何も実行されなかった。1813年から1814年にかけて、当時イギリスとの戦争が続いていたが、スティーブンスは数多くの危険な実験を経て、通常の滑腔砲から発射される細長い砲弾を発明した。この発明を完成させた後、スティーブンスは、そのような砲弾の有効性に疑いの余地がないほどの破壊力を実験で証明した後、その秘密を米国に売却した。

[278]1837年には既に装甲艦の設計図を完成させており、1841年8月には、ロバート・L・スティーブンスの代理として、兄弟のジェームズ・C・スティーブンスとエドウィン・A・スティーブンスが海軍長官に書簡を送り、高速装甲艦の建造を提案した。この艦はすべての機関を水面下に収め、水中スクリュープロペラを備えていた。武装は、砲尾装填式の最強の施条砲で、長砲身の砲弾と砲弾を使用することになっていた。1842年、ロバート・L・スティーブンスは、この設計図に基づき、砲弾と砲弾に耐性を持つ大型軍用蒸気船を米国政府のために建造する契約を締結し、ボーデンタウンで蒸気船を建造した。これは、舷側外輪と比較したプロペラブレードの形状と曲線に関する実験を唯一の目的としており、何ヶ月にもわたって実験を続けた。スティーブンス氏とその兄弟たちが実験と設計の完成に取り組んでいたため、しばらくの遅延があったが、この目的のために多額の費用をかけて建造された乾ドックで、装甲艦の竜骨が据え付けられた。この艦は全長250フィート、全幅40フィート、深さ28フィートの予定だった。機関は700馬力の出力を想定されていた。装甲板の厚さは4 1/2インチと提案された。これは10年後、フランスが比較的粗雑な建造に採用した装甲の厚さと同じであった。

1854年、兵器製造において著しい進歩が遂げられたため、スティーブンス氏は当初の計画を進めることを諦めた。もし完成すれば、この船が無敵ではないことが判明し、設計者のみならず、この船が所属する海軍の信用を傷つけることになるのではないかと懸念したからである。平和な時代に非常にゆっくりと、断続的に進行していた工事は完全に中止され、この船は放棄された。そして1854年、はるかに大型で強力な船の竜骨が起工された。新しい設計は全長415フィート、全幅45フィート、排水量5,000トン以上であった。提案された装甲の厚さは[279]艦の厚さは6.3 インチ（約1.8cm）で、フランスとイギリスの最初の装甲艦よりも2.1インチ（ 約2.3cm）厚かった。スティーブンス氏によって設計された機関は、8,624馬力の出力を持ち、2軸スクリューを駆動して時速20マイル（約32km）以上で推進する。以前の設計と同様に、建造の進捗は断続的で非常に遅かった。政府は資金を前払いしたかと思えば、工事の継続を拒否し、歴代の政権は技師を奨励したり阻止したりを繰り返した。そして最終的に、技師はあらゆる公的関係を完全に断ち切り、自費で工事を続行した。

父スティーブンスの類まれな才能は、その息子の人格に深く反映されており、この偉大な船において、船体と機関の双方において、25年を経た現在においても、同様の状況下において最も正確であると認められる形状と比率が採用されたことほど、その卓越性を如実に物語る例はありません。船体のラインは美しく整然としており、J・スコット・ラッセルが「ウェーブライン」、あるいはランキンが推進力の確保に最も効果的であると示したトロコイドラインを描いています。全長と船体中央部の寸法の比率は、最小限の抵抗で目標速度を確保できるものであり、また、今日の大洋横断航海において、革新的とまでは言えない最高の建造者たちによって到達され、一般的に認められている比率とほぼ一致しています。

ロバート・L・スティーブンスが亡くなったのは1856年4月のことだった。当時、この大型艦は完成に向けてかなり進んでおり、船体と機関部はほぼ完成し、残すところは装甲板の取り付けと戦闘室の形状、砲の数と大きさの決定だけだった。歴代の政権が予算の支給を継続する必要があると判断したため、あるいは差し迫った明確な解決策がないために一時的に停止していたため、平時の間、艦の建造はゆっくりと断続的に進められていた。[280] 仕事の継続の必要性は、彼の死によって再び中断された。

ロバート・L・スティーブンスの名は、アメリカで最も偉大な機械工の一人、最も聡明な造船技師の一人、そして近代海軍の戦闘方法と装備における最も偉大な革命の着手において我々が恩恵を受けた最初の、そして最も偉大な人物の一人として、長く記憶されるであろう。アメリカの機械工学の天才と工学技術は、これほど早く認められたことは稀であり、スティーブンス氏のような素晴らしい業績を、その多様性と広範さ、そして計り知れない重要性を明らかにする光の中で位置づけようとする試み（それがいつかなされることを願っている）に、いかなる言い訳も必要ではないだろう。

フルトンがニューヨーク湾とハドソン川の水域に蒸気船を導入し、スティーブンス父子がデラウェア川と湾に急速に蒸気船の艦隊を展開していた一方で、他の技術者たちは機会があれば彼らと競争する準備をしており、独占を認める法律が期限切れになったり廃止されたりしていた。

1821年頃、ロードアイランド州ニューポートのロバート・L・サーストン、ジョン・バブコック、スティーブン・T・ノーサム船長は、フォールリバー近くのナラガンセット湾の支流にあるスレイドの渡し船で使用するための小型船から始めて、蒸気船の建造を始めた。彼らは後に、ロングアイランド湾を航行する船を建造した。彼らの最も初期の船の一つが、1826年にニューポートで建造されたバブコックである。エンジンは、ロードアイランド州ポーツマスのサーストンとバブコックによって製造された。彼らはリチャード・サンフォードの支援を受け、ノーサムが資金を提供した。エンジンは、シリンダーの直径が10インチまたは12インチで、ピストンのストロークは3フィートまたは4フィートであった。ボイラーは「パイプボイラー」の一種で、後に（1824年に）バブコックが特許を取得した。この船[281] 1827年から1828年にかけて、より大型の船「ラッシュライト」が建造されました。この船の機関はニューヨークのジェームズ・P・アレアが、ボート本体はニューポートで建造されました。両船のボイラーは鋳鉄製の管でした。小型のボートは80トン積載で、ニューポートからプロビデンスまで30マイルを3.2時間、ニューヨークまで175マイルを25時間で航行し、燃料は1.3.4コードでした。[82] サーストンとバブコックはその後プロビデンスに移り、バブコックはそこで間もなく亡くなった。サーストンは半世紀近く経った1874年に亡くなるまで、この地で蒸気機関の製造を続けていた。[83]彼が設立した施設は、さまざまな変更を経て、プロビデンス蒸気機関工場となった。

ニューヨーク州出身のジェームズ・P・アレアは、ハドソン川沿いのウェストポイントにあるウェストポイント製鉄所、そしてコネチカット川沿いのダニエル・コープランドとその息子チャールズ・W・コープランドも、蒸気船用エンジンの初期の建造者であった。ダニエル・コープランドは、蒸気の膨張を確保するためにラップで作動するスライドバルブを採用した最初の人物（1850年）と考えられる。彼の蒸気船は当時、通常は外輪船で、コネチカット川とロングアイランド湾のいくつかの航路で就航するように建造された。息子のチャールズ・W・コープランドはウェストポイントに行き、そこでいくつかの重海洋蒸気機械を設計し、その後、米国海軍向けに数隻の蒸気軍艦を設計した。彼は米国で最初の鉄製蒸気船設計者であり、1838年にサイアミーズ号を建造した。この蒸気船はポンチャートレイン湖とニューオーリンズへの運河での使用が意図されていた。船体は2層で、全長110フィート（約34メートル）、積載時の喫水はわずか22インチ（約56センチ）でした。2基の水平非凝縮エンジンが、2つの船体の間に設置された1つの外輪を回転させ、時速10マイル（約16キロ）で航行しました。船体は板で造られていました。[282] 船体は長さ 10 フィートの鉄で、ブロックの上で特別に作られた炉で加熱されて成形されました。フレームは T 型鉄で、おそらくここで初めて使用されました。同じ技師は、有名な海軍建設業者であるサミュエル ハートと協力して、米国海軍向けに鉄製の蒸気船ミシガンを建造しました。これは北部の大湖での使用を目的とした軍艦です。この船は現在も使用されており、良好な状態です。船体は長さ 162 1 ∕ 2フィート、幅 27 フィート、深さ 12 1 ∕ 2フィートで、重量は 500 トンです。フレームは T 型鉄で作られ、L 型鉄の逆バーで補強されています。竜骨プレートの厚さは5 ∕ 8インチ、底板は 3 ∕ 8インチ、側面は 3 ∕ 16インチでした。甲板の梁は鉄製で、船全体としては鉄船建造の優れた見本であった。

1830年から1840年にかけて、現在では蒸気機関と蒸気船の標準的な構造となっている細部の多くは、コープランドによって考案あるいは導入されました。彼はおそらく、人工通風が必要な場所で送風ファンを駆動するための独立エンジンを初めて（1840年のフルトン号で）採用した人物でしょう。彼は蒸気船に「ビルジ注入装置」を装備することを習慣づけました。これは、深刻な漏水が発生した場合に、凝縮器と空気ポンプを通して船内の水を排出する装置です。この場合、凝縮水は海水ではなく船内から排出されます。これはおそらくアメリカの装置でしょう。1835年以前、アメリカ合衆国では蒸気船における無煙炭の使用と同様に、この装置が使用されていました。そしてコープランドは、蒸気船だけでなく、製造業や空気炉においてもこの装置を採用し続けました。彼はまた、スティーブンスのダブルポペットバルブの形状を改良し、しっかりと研磨して整頓しておくのが比較的簡単な形状にしました。

1825年、ニューヨークのジェームズ・P・アライアはヘンリー・エックフォード号のために複合機関を製作し、その後、他の数隻の蒸気船にも同様の機関を製作した。そのうちの一隻、サン号はニューヨークからアルバニーまで12時間18分で航海した。彼は100ポンドの蒸気を使用していた。[283] 単気筒エンジンは、後に五大湖でこの形式のエンジンを導入し、さらに後にはイギリスの汽船にも導入された。汽船バックアイ・ステートの機械類は、ジョン・ベアードとエラスタス・W・スミスの設計に基づき、1850年にニューヨークのアライア工場で建造された。スミスは設計・建造技師であった。この汽船は1851年にバッファロー、クリーブランド、デトロイト間の航路に就航し、非常に満足のいく結果をもたらし、単気筒エンジンを搭載した同系列の類似船に必要な燃料の3分の2以下しか消費しなかった。このエンジンの蒸気シリンダーは、低圧の外側のシリンダーが環状になっている、互いに重なり合うように配置されていた。直径はそれぞれ37インチと80インチで、ストロークは11フィートであった。両方のピストンは1つのクロスヘッドに接続され、エンジンの一般的な配置は、一般的なビームエンジンのものと似ていた。蒸気圧は70～75ポンドで、これは四半世紀後に大西洋横断航路で採用された最高圧力とほぼ同じでした。この蒸気船は高速であり、燃料消費も少なかったのです。

1830 年には、ハドソン川とロングアイランド湾に 86 隻の蒸気船がありました。

19世紀初頭、アメリカ合衆国内陸部の大河に蒸気船が導入されたことは、その歴史における最も注目すべき出来事の一つであった。エヴァンスの失敗に終わった実験に端を発し、これらの水域における蒸気船の建造は、一度開始されると、決して止むことはなかった。そして、フィッチがオハイオ川岸に埋葬されてから一世代後、彼の最後の願い――「船頭の歌声が静かな眠りを活気づけ、蒸気機関の音楽が魂を慰める場所に」埋葬されること――は、日々絶え間なく叶っていった。

ニコラス・J・ルーズベルトは、すでに述べたように、蒸気船で大河を下った最初の人物であった。[284] 1811年、フルトン・アンド・リビングストンとの契約の下、フルトンの設計に基づきピッツバーグでニューオーリンズ号が建造された。この船は「ニューオーリンズ」と呼ばれ、積載量約200トン、船尾の操舵輪で推進し、順風時には2本のマストに張られた帆で補助された。船体は全長138フィート、全幅30フィートで、エンジンを含む総工費は約4万ドルだった。建造者は家族、技師、水先案内人、そして6人の甲板員とともに1811年10月にピッツバーグを出発し、70時間かけてルイビルに到着（時速約10マイル）。その後、ナチェズから出航し、14日でニューオーリンズに到着した。

西部の海域で次に建造された蒸気船は、おそらくコメット号とベスビオ号でしょう。どちらもしばらく就航していました。コメット号は最終的に退役し、機関車は製粉所の駆動に使用され、ベスビオ号はボイラーの爆発により破壊されました。1813年には既にピッツバーグに蒸気機関を製造する工場が2つありました。蒸気船の建造は西部において重要かつ収益性の高い産業となり、1840年にはミシシッピ川とその支流に1000隻の蒸気船が就航していたと伝えられています。

1816年、バージニア州ホイーリングでヘンリー・M・シュリーブ船長の指揮の下、建造されたワシントン号では、それまで船倉に設置されていたボイラーが主甲板に搭載され、その上に「ハリケーンデッキ」が設けられた。シュリーブは、フルトンが使用していた直立型エンジン1基を水平型直動式エンジン2基に置き換え、高圧蒸気で駆動することで凝縮を起こさず、船の両舷に1基ずつ、直角に取り付けられたクランクに取り付けた。彼は蒸気を大幅に膨張させるカムカットオフと、エバンスの煙道ボイラーを採用した。当時、ニューオーリンズからルイビルまでの航海は3週間を要したが、シュリーブは航海期間が最終的に10日間に短縮されると予言して、多くの冗談のネタとなった。現在では4日間で航海できる。ワシントン号はニューオーリンズで拿捕された。[285] 1817年、リビングストンの命令により、ミシシッピ川とその支流の航行独占権を含む権利を主張した。裁判所はこの主張を棄却し、ワシントン号の解放は、アメリカ合衆国全土における蒸気船航行の導入を阻むあらゆる障害を取り除く行為となった。

五大湖で最初の蒸気船は、1816年にサケッツ港で建造されたオンタリオ号でした。15年後、西部の蒸気船は、それ以来、多くの蒸気船の特徴となっている独特の形状を獲得しました。

蒸気機関の海洋航行への利用は、内水面への導入と歩調を合わせた。1808年にアメリカ合衆国のロバート・L・スティーブンス、そして同時代のイギリスのベルとドッドによって始められた蒸気機関は、その有効性と重要性を着実かつ急速に高め、現在では帆船をほぼ外洋から駆逐するほどである。大西洋横断蒸気航行は、1819年にアメリカの汽船サバンナ号がジョージア州サバンナからイギリスと北ヨーロッパの港を経由してロシアのサンクトペテルブルクへ航海したことに始まる。フルトンは死の直前にバルト海で就航させる予定の船舶を計画していたが、最終的に諸事情により計画変更を余儀なくされ、この汽船はロードアイランド州ニューポートとニューヨーク市を結ぶ航路に就航した。そして数年後、サバンナ号はフルトンの船に当時予定されていた航路を航行した。サバンナ号は350トンで、ニューヨーク州コーレアーズ・フックのクロッカー・アンド・フィケット社で建造されました。サバンナのスカボロー氏によって購入され、以前クレルモン号とスティーブンスの船フェニックス号の船長を務めていたモーゼス・ロジャース船長が船長に任命されました。この船は蒸気機関と外輪を備え、1819年4月27日にサバンナに向けて出航し、7日間の航海を無事に終えました。サバンナを出港した船は5月26日にリバプールに向けて出航し、6月20日にリバプール港に到着しました。この航海中、機関は18日間使用され、残りの航海は[286] サバンナ号は帆走航行で航行した。7月23日、リバプールを出港し、バルト海に向けて出航した。コペンハーゲン、ストックホルム、サンクトペテルブルクなどの港に寄港した。サンクトペテルブルクでは、乗客であったリンドック卿が上陸した。船長に別れを告げる際、この貴賓は彼に銀のティーポットを贈呈した。ティーポットには、この機会を与えてくれた出来事の重要性を物語る銘文が刻まれていた。サバンナ号は11月にサンクトペテルブルクを出港し、12月9日にニューヨークを通過し、出発から50日でサバンナに到着した。その途中、デンマークのコペンハーゲンに4日間、ノルウェーのアランデルに同期間停泊した。大西洋では何度か激しい暴風雨に遭遇したが、船に大きな損傷はなかった。

サバンナ号は全帆装船でした。車輪は、直径40インチ、ピストンストローク6フィートの蒸気シリンダーを備えた傾斜直動式低圧エンジンによって回転しました。外輪は錬鉄製で、必要に応じて取り外して船内に引き上げられるよう取り付けられていました。船が米国に戻った後、機械は取り外され、ニューヨークのアライア工場に売却されました。蒸気シリンダーは、購入者によって30年後のニューヨーク万国博覧会で展示されました。この船は帆船としてニューヨークとサバンナを結ぶ航路で使用され、最終的に1822年に失われました。帆走し、穏やかな風が吹くと、この船は約3ノットの速度で航行し、蒸気で5ノットの速度で航行したと言われています。燃料として松の木が使われたため、大西洋横断航海の一部を帆走する必要があった。

レンウィックは、1819年にニューヨークで蒸気機関を備えた船が建造され、ニューヨークとチャールストン、ニューオーリンズとハバナの間を航行し、速度も良く、優れた性能を発揮して蒸気船として大成功を収めたと述べています。[287] 海上船。しかし、この事業は金銭的に失敗に終わり、機関を撤去した後、船はブラジル政府に売却された。1825年、蒸気船エンタープライズ号はインドへの航海に出発し、天候と燃料の供給が許す限り航行した。航海は47日間続いた。

こうした大洋横断の成功や、河川や港湾における蒸気船の完全な成功にもかかわらず、1838年という遅くまで、権威と目されていた多くの人々は、ヨーロッパ沿岸からニューファンドランド島やアゾレス諸島まで航海し、石炭を補給してアメリカの主要港への航海を再開しない限り、蒸気船による大洋横断は全く不可能であると主張していました。しかしながら、この航海は、前述の年に2隻の蒸気船によって実際に達成されました。2隻は、700トン、250馬力のシリウス号と、1,340トン、450馬力のグレート・ウェスタン号でした。後者はこの航海のために建造されたもので、当時としては大型船で、全長236フィート、車輪の直径28フィート、幅10フィートでした。シリウス号は1838年4月4日にコークから出航し、グレート・ウェスタン号は4月8日にブリストルから出航し、両船とも4月23日の同じ日にニューヨークに到着しました。シリウス号は午前中、グレート・ウェスタン号は午後に到着しました。

グレート・ウェスタン号はブリストルから660トンの石炭を積み込んだ。7人の乗客はこの機会を利用し、当時の定期船の通常の半分の時間で航海を終えた。航海中、風と海はほぼ前方を向き、2隻の船はほぼ同じ航路を、非常に似た状況下で進んだ。ニューヨークに到着すると、彼らは最大限の熱烈な歓迎を受けた。港内の砦や軍艦から歓迎を受け、商船は旗を下げ、市民は砲台に集まった。そして、あらゆる種類のボートで彼らを迎えた。[288] 種類も大きさも異なる汽船が、心から歓声をあげた。当時の新聞は、この航海の話や汽船そのもの、そしてその機械類の描写で溢れていた。

数日後、二隻の汽船はイギリスへの帰路に着いた。シリウス号は18日で無事ファルマスに到着し、グレート・ウェスタン号は15日でブリストルへ航海を終えた。後者は向かい風に遭遇し、一部時間帯は強風と波浪に逆らって時速わずか2ノットで航行した。シリウス号はこの長く荒れた航路には小さすぎると判断され、撤退し、以前就航していたロンドンとコーク間の航路で代替航路に就航した。グレート・ウェスタン号はその後数年間、大西洋横断貿易に従事し続けた。

こうして、この2回の航海は大洋横断蒸気船輸送の幕開けとなり、その範囲と重要性は着実に拡大していきました。この長距離海上輸送における蒸気動力の利用は、それ以来一度も途切れることはありませんでした。その後6年間、グレート・ウェスタン号は大西洋を70回横断し、西行きの航海では平均15. 2日、東行きの航海では13 . 2日を要しました。ニューヨークへの最速航海は1843年5月に記録され、12日18時間でした。また、最速航海は12か月前に記録され、ニューヨーク発の航海は12日7時間でした。

その間に、他にも数隻の汽船が建造され、大西洋横断貿易に投入されました。その中には、ロイヤル・ウィリアム号、ブリティッシュ・クイーン号、プレジデント号、リバプール号、そしてグレート・ブリテン号などがありました。中でも最も優れたグレート・ブリテン号は1843年に進水しました。この汽船は全長300フィート、全幅50フィート、1,000馬力でした。船体は鉄製で、船全体が当時の最高傑作の典型でした。数回の航海の後、この船はアイルランド沿岸で座礁し、数週間そこに留まりましたが、最終的には深刻な損傷を受けることなく脱出しました。これは、当時の堅固さを如実に物語っています。[289] 良質な材料で造られた鉄製の船体を持つこの船は、修理され、その後何年もの間、航行を続け、オーストラリアへの旅客と貨物の輸送に従事していた。

大西洋横断蒸気船の「キュナード・ライン」は1840年に設立されました。同ラインの第一号であるブリタニア号は、同年7月4日にリバプールからニューヨークに向けて出航し、その後、同社が事業を開始した4隻のうち残りの3隻が、定期航海日に続いて出航しました。これら4隻の総トン数は4,600トンで、速度は8ノット未満でした。今日では、同ラインの1隻のトン数は4隻の総トン数を上回り、総トン数は上記の何倍にも増加しています。同ラインには50隻の蒸気船があり、総出力は約5万馬力です。今日の蒸気船の速度は当時の船の2倍であり、8日間で航海することも珍しくありません。

当時、大西洋を横断する蒸気船で最も一般的に使用されていた蒸気機関は、「サイドレバーエンジン」として知られるものでした。このエンジンは、1835年頃にロンドンのモーズリー社によって初めて標準形式が定められ、同社によって英国政府に一般郵便サービス用に納入された蒸気船向けに製造されました。

アトランティック
図91. —アトランティック誌、1851年。

当時の蒸気船は、添付の版画（図91）によく表れている。蒸気船アトランティック号は、その後間もなく（1851年）、アメリカの「コリンズ・ライン」の先駆的な蒸気船として建造された。この蒸気船は、アメリカの蒸気船会社の中でも初期の数隻のうちの一隻であり、後にスクリュー船団に取って代わられることになる外輪船の最も優れた例の一つである。「コリンズ・ライン」はわずか数年間しか存続せず、その失敗は、スクリュー推進の明白かつ必然的な成功と、十分な資本、完全な組織、そして効率的な経営の確保の難しさの両方によって決定づけられたと考えられる。[290] この汽船はニューヨークで建造されました。船体はウィリアム・ブラウン、機関はノベルティ・アイアン・ワークスが担当しました。船体の長さは276フィート、幅は45フィート、船倉の深さは31 1/2フィートでした。外輪船上の幅は75フィートでした。船の重量は2,860トンでした。船体の形状は、その線の細かさが当時としては独特で、船首は鋭く、船尾は繊細で滑らかで、全体的な輪郭は高速航行に最適なものでした。メインサロンは約70フィートの長さで、ダイニングルームは長さ60フィート、幅20フィートでした。個室はダイニング「サロン」の両側に配置され、150人の乗客を収容しました。これらの船は美しく整備され、それとともに旅客輸送の素晴らしいシステムが開設されました。このシステムは、それ以来、アメリカの旅行者が当然の権利と考える快適さと便利さを特徴としてきました。

サイドレバーエンジン
図92. —サイドレバーエンジン、1849年。

これらの船の機械は、当時としては驚くほど強力で効率的でした。エンジンは[291]図92 に示すサイドレバー型は、チャールズ・W・コープランド氏が設計し、アライア工場で製造されたパシフィック号のエンジンを表しています。

このタイプのエンジンでは、ピストンロッドは垂直に動くクロスヘッドに取り付けられており、その両側にはリンクBCが「サイドレバー」 DEFに接続されています。後者は、より一般的な形式のエンジンのオーバーヘッドビームのように、 Eの「メインセンター」を中心に振動します。その反対側からは「コネクティングロッド」Hが「クロステール」Wにつながり、クロステールはクランクピン Iに接続されています。コンデンサーMとエアポンプQは他のエンジンと同様に構築されており、それらの唯一の特殊性は、シリンダーAとクランクIJの間の位置に起因するものです。[292] 外輪は一般的な「放射状」の形状をしており、非常に頑丈に作られた外輪箱で覆われていたため、激しい波でもほとんど損傷しませんでした。

これらの船は、一時期、速度と快適性において他のすべての外洋汽船を凌駕し、非常に規則的に航海していました。この航路のバルト海および太平洋航路の最短航海時間は9日19時間でした。

ここにその歴史が記されている時代の後半、船舶用蒸気機関は形式と細部において著しい変化を遂げ、推進方法に完全な革命がもたらされました。この変化は最終的に、新しい推進装置が広く採用され、外輪船の全船団が外洋から駆逐される結果となりました。グレートブリテン号はスクリュー式蒸気船でした。

スクリュー推進器は、すでに述べたように、おそらく 1681 年にフック博士によって、そして 18 世紀中頃にフローニンゲンのベルヌーイ博士によって、そして 1784 年にワットによって初めて提案されましたが、その世紀の終わりには、米国で、当時、フランシス ホプキンソンの有名な歌「樽の戦い」の元となった魚雷の実験を行っていた独創的なアメリカ人、デビッド ブッシュネルによって実験的に試みられました。ブッシュネルは、潜水艇の 1 隻を推進するためにスクリューを使用していました。また、フランスではジョン フィッチとダレリーによっても実験されました。

イギリスのジョセフ・ブラマーは、1785年5月9日に、今日使用されているものと概略構成が同一のスクリュー推進器の特許を取得しました。彼のスケッチには、水平軸に取り付けられたスクリュー（一見非常に美しい形状をしています）が描かれており、軸は船体からスタッフィングボックスを通って出ており、スクリューは完全に水没しています。ブラマーはこの計画を実際に実行に移すことはなかったようです。この計画はイギリスでも、1794年にリトルトン、1800年にショーターによって特許取得されています。

しかし、ジョン・スティーブンスは、最初にネジを実質的に[293] トレビシックはこれを有用な形態と捉え、1804年と1805年に当時建造していた単軸および双軸スクリューボートに採用し、成功を収めました。この推進装置はトレビシックによっても試作されました。トレビシックはこの頃、蒸気機関でスクリューを駆動する船舶を計画しており、その計画は1812年に海軍委員会に提出されました。彼の計画には鉄製の船体も含まれていました。フランシス・ペティット・スミスも1808年とその後もスクリューを試作しました。

ボヘミア出身のジョセフ・レッセルは、1812年頃、気球の推進にスクリューを使用することを提案し、1826年には船舶の推進にもスクリューを使用することを提案しました。彼は1829年にトリエステでスクリューボートを建造し、「チヴェッタ」と名付けたと言われています。この小型船は試験航海中に事故に遭い、その後は何も行われませんでした。

スクリューは、1836年にイギリスに滞在していたスウェーデン人の熟練技師ジョン・エリクソンと、イギリス人農夫F・P・スミス氏の努力により、ついに一般向けに普及しました。エリクソンは独特な形状のスクリュー推進器の特許を取得し、全長40フィート、全幅8フィート、喫水3フィートの汽船を設計しました。スクリューは二重構造で、2つの軸が互いに重なり合って反対方向に回転し、一方に右ねじ、もう一方に左ねじのスクリューが取り付けられていました。これらのスクリューの直径は5フィート1/4でした。この小型汽船は試験航海で時速10マイルの速度を達成しました。タグボートとしての性能は非常に満足のいくものでした。この船は140トンの積荷を積んだスクーナー船を7マイルの速度で曳航し、アメリカの大型定期船トロント号はテムズ川で時速5マイルの速度で曳航された。

エリクソンは英国海軍本部に自らの改良に興味を持ってもらおうと尽力したが、海軍大臣たちを説得して川下りを同行させることに成功しただけだった。しかし、この新システムへの関心は全く喚起されず、海軍当局も何の対策も講じなかった。その後まもなく、同行者の一人であるボーフォート艦長から発明者宛てのメモが届き、そこには次のように記されていた。[294] 遊覧客たちは、この小型船の性能が期待に応えられなかったと感じていた。当時の既存のエンジン製造会社はすべてこの革新に反対し、海軍関係者や海軍当局の保守主義もエリックソンの計画が却下される一因となった。

合衆国にとって幸運だったのは、当時、英国にはより聡明で、あるいはより大胆で進取的な文民および海軍の代表者がいたことだ。リバプールの領事はニュージャージー州出身のフランシス・B・オグデン氏で、蒸気機関と蒸気航行に多少精通していた。彼は以前エリクソンの設計図を見て、その価値をすぐに見抜いた。成功を確信していた彼は、発明家に資金を提供した。今述べた小型スクリューボートは、彼が一部提供した資金で建造され、彼に敬意を表してフランシス・B・オグデン号と命名された。

アメリカ海軍士官でニュージャージー州在住のロバート・F・ストックトン大佐は当時ロンドンに滞在しており、エリクソンと共にオグデン号で航海を楽しんだ。ストックトン大佐もまた、蒸気動力を船舶推進に応用する新しい方法の価値を即座に確信し、エリクソンにアメリカ国内で使用する鉄製スクリュー蒸気船2隻の建造を命じた。エリクソンはオグデン氏とストックトン氏に誘われ、アメリカに居を構えた。[84]ストックトン号は1839年4月に帆を上げてアメリカ合衆国へ送られ、デラウェア・アンド・ラリタン運河会社に売却されました。船名はニュージャージー号に変更され、その後長年にわたり就航しました。

エリクソンが建造した船の成功は明らかであったため、海軍当局は何も行動を起こさなかったものの、1839年に特許を運用するための民間会社が設立された。[295] 1837年、スミスはアルキメデスという名の実験船を建造し、同年10月14日に試験航海を行った。到達した速度は時速9.64マイルだった。結果はあらゆる点で満足のいくもので、その後、船は港から港へと多くの航海を行い、最終的にイギリス島を一周した。しかし、船の所有者はこの事業で金銭的には成功せず、船の売却で会社は大きな損失を被った。アルキメデスは全長125フィート、全幅21フィート10インチ、喫水10フィートで、232トンであった。エンジンは80馬力の定格だった。スミスの以前の実験（1837年）は、直径6インチの蒸気シリンダーと15インチのピストンストロークを持つエンジンで駆動する、積載量6トンの小型船で行われた。必要な資金はロンドンの銀行家ライト氏によって提供された。

ベネット・ウッドクロフトも1832年という早い時期に、イギリスのマンチェスター近郊のアーウェル川で、積載量55トンの船にこのスクリューを実験的に使用していました。右ねじと左ねじの2つのスクリューが使用され、それぞれ直径2フィートで、ピッチが拡大するように設計されていました。この船は時速4マイル（約6.4キロメートル）の速度を達成しました。

その後（1843年）、この形式のスクリューを用いて、スミスの「真の」スクリューと競合する実験が行われました。その結果、前者の優位性が明確に示され、効率を最大限に高めるための適切な比率に関する知見が得られました。ウッドクロフト・スクリューの後期の例では、ブレードは取り外し可能かつ調整可能になりました。この設計は今でも一般的であり、いくつかの点で非常に便利であることが証明されています。

エリクソンがアメリカに到着すると、すぐに大型スクリュー蒸気船プリンストン号を建造する機会が与えられ、ほぼ同時期にイギリスとフランスの政府も彼の設計図、あるいはイギリスの代理人の設計図に基づいてスクリュー蒸気船を建造した。[296] 伯爵デ・ローゼン号。後者の船、すなわちアンフィオン号とポモナ号には、史上初の水平直動式エンジンが搭載され、複動式空気ポンプ、キャンバスバルブ、その他の斬新な機能が搭載されていました。これらの船が当時の外輪船に対して示した大きな利点は、スクリュー推進に、スティーブンソンの機関車「ロケット号」が10年前に鉄道の推進に与えた影響と同じ影響を与えました。

1839年、議会は3隻の軍艦の建造を承認し、海軍長官は翌年、2隻を直ちに建造するよう命じた。その一隻がプリンストン号で、スクリュー蒸気船のエリックソンが機械設計を担当した。全長は164フィート、全幅は30.2フィート、 深さは21.2フィートであった。喫水は16.2フィートから18フィートで、各喫水で排水量は950トンから1,050トンであった。船体は広く平らな船底を持ち、鋭い入口と細い船尾を備え、その船型は当時としては非常に優れていると考えられていた。

スクリューは青銅製で、6 枚羽根、直径 14 フィート、ピッチ 35 フィートでした。つまり、滑りがなく、スクリューが固いナットのように機能し、船は 1 回転ごとに 35 フィート前進したことになります。

エンジンは2基で、形状が非常に特異でした。シリンダーは実際には半円筒形で、通常のピストンロッドの代わりに振動シャフト、いわゆる「ロックシャフト」が取り付けられていました。ロックシャフトには長方形のピストンが取り付けられており、蒸気が交互にロックシャフトの両側から吸入・排出されるたびに、ピストンは蝶番で開閉する扉のように振動しました。この大きなロックシャフトの外側の端にはアームが取り付けられており、そこからクランクへとつながるコネクティングロッドが接続され、「直動エンジン」を構成していました。

ボイラー内の通風は送風機によって促された。エリクソンは10年前、初期の艦艇であるコルセアでこの人工通風確保法を採用していた。プリンストンは12インチ錬鉄砲を搭載していたが、この砲は数回の試運転で爆発し、非常に大きな被害をもたらした。[297] 悲惨な結果となり、大統領閣僚を含む数人の著名人が死亡した。

プリンストン号はスクリュー船として大きな成功を収め、13ノットの速度を達成し、当時としては驚異的な速力を持つ船とみなされていました。船長のストックトン船長は、プリンストン号を熱烈に称賛しました。

直ちに民間造船と海軍造船の両方で革命が起こり、それは急速に進展しました。プリンストンは、現在では旧式の蒸気船に完全に取って代わったスクリュー推進の海軍船の最初の船でした。スクリューの導入は急速に進み、1841年には6隻、1842年には9隻、そして1843年には30隻近くの蒸気船にエリクソンのスクリューが搭載されました。

イギリス、フランス、ドイツ、そしてその他のヨーロッパ諸国でも、この革命はついに実現し、同様に完全なものとなった。ここで考察する時代の終わり頃に建造されたほぼすべての外洋船舶は、直動式の高速エンジンを搭載したスクリュー式蒸気船であった。しかし、この新しい機械の設計、建造、そして管理における技術者の経験を積み、様々な用途に適応させるよう求められたが、適切なバランスを取れるようになるまでには何年もかかった。エリクソンが導入した従来の技術の改良点としては、小型の独立エンジンで駆動される循環ポンプを備えた表面復水器などが挙げられる。

スクリューは、船舶推進装置として外輪車に比べて多くの利点を持つことが判明しました。スクリューの使用により機械コストは大幅に削減されましたが、稼働状態を維持するための維持費は若干増加しました。しかし、後者の欠点は、船舶推進の経済性が大幅に向上したことで十分に補われ、この新しい装置とその推進機械がスクリューに取って代わられることとなりました。

船がパドルで推進されると、流体の摩擦により船の動きが生まれます。[298] 船の側面と底に、船の進行方向に流れる水流が作用し、しばらくは船に追随する流れを形成し、最終的には周囲の水塊との接触によって完全に停止します。外輪船の場合、この大きな水流を発生させるために費やされたすべてのエネルギーは完全に失われます。しかし、スクリュー船では、推進装置はこの追随する流れの中で作動し、その作用の傾向として、攪拌された流体を静止させ、そうでなければ失われていたであろうエネルギーの大部分を吸収して有効に回復させます。スクリューも完全に水に覆われているため、水没しているため比較的効率的に機能します。また、スクリューの回転は比較的高速で滑らかであるため、小型で軽量で高速回転するエンジンを使用できます。後者の条件は重量とスペースの節約につながり、結果として大型エンジンの超過重量の輸送コストを節約できるだけでなく、貨物を積載するためのスペースが大幅に増えるため、その利益は倍増することがわかります。さらに、高速回転エンジンは、他の条件が同じであれば、蒸気機関の中で最も経済的です。したがって、燃料購入だけでなく輸送費も節約でき、船舶が積載できる貨物の量が増えることで、さらに追加の利益が得られます。このように、ここで述べた変更は、莫大な直接的利益を生み出すことがわかりました。間接的にも、機械や大きな外輪軸のないデッキの利便性、積荷の保管の容易さ、マストと帆の取り付けと使用の容易さから、ある程度の利点が得られました。そして直接的にも、海と風の両方を捉えて船の航行を妨げる大きな外輪軸の邪魔にならない、船側がすっきりとした状態になることから、ある程度の利点が得られました。

スクリューは、長年、大型船の帆を補助する補助的な装置とみなされていました。最終的に[299] スクリューが必須の特徴となり、船の翼は軽くなり、帆の面積も小さくなり、帆が補助的な動力となった。

1843年11月、プアー船長率いる小型スクーナー帆船「ミダス号」がニューヨークを出港し、中国へ向かった。これはおそらく、蒸気船によるこれほど長距離の航海としては初の試みであった。翌年1月には、ルイス船長率いる樹皮帆船「エディス号」が、同じ港からインドと中国に向けて出航した。フォーブス船長率いる約800トンのスクリュー式蒸気船「マサチューセッツ号」は、1845年9月15日にリバプールに向けて出航した。これは、25年前のサバンナ号の開拓航海以来、アメリカの旅客蒸気船による大西洋横断航海としては初の快挙であった。2年後、アメリカの企業はスクリュー式蒸気船と外輪船の両方を中国の河川に就航させ、主にRBフォーブス船長の尽力によって、蒸気船による航海が世界中で確立された。

現代のスクリュー蒸気船と外輪推進の蒸気船の最良の例とを比較すると、前者の優位性は際立っており、今述べたような革命がそれほど急速には進まなかったことに驚く人もいるかもしれない。しかしながら、このゆっくりとした進歩の理由は、おそらく、低速の外輪に代えて高速回転するスクリューを導入したことで、蒸気機関の設計に完全な革命が必要になったためであろう。そして、それまで使用されていた重く、ストロークが長く、低速のエンジンから、新しい推進システムに要求された、小さなシリンダーと高速ピストンを備えた軽量エンジンへの避けられない変化は、必然的にゆっくりと進み、過渡期に必ず起こるような技術的な失敗や事故を伴っていた。技術者たちはまず、当時のスクリュー推進という斬新な条件下で信頼できるエンジンを設計することを学ばなければならず、彼らの経験は、[300] 多くの事故や高くつく故障を経験しながらも、スクリューは推進力として確立されてきました。特定の船舶に最適なエンジンとスクリューの比率は、長年の経験によってのみ決定されましたが、フランスの汽船ペリカン号で行われた一連の広範な実験から大きな助けを得ました。また、これらの新しいエンジンを扱える機関士の養成も必要になりました。なぜなら、それらの機関士には、当時としては前例のないほどの注意と技能が必要だったからです。最後に、成功のためのこれら二つの要件が達成されると同時に、その利点について、専門家だけでなく一般の人々にも啓蒙されなければなりませんでした。こうして、スクリューが推進手段としての本来の地位を獲得し、外輪が浅瀬を除いて完全に使用されなくなるまでには、かなりの時間が経過しました。

現在、我が国の大型スクリュー蒸気船は、外洋を航行するどの外輪蒸気船よりも高速であり、はるかに低いコストでその動力を得ています。この経済性の向上は、より効率的な推進装置の使用や、既に述べたような改良だけでなく、それを駆動する蒸気機関の他の改良によってもたらされた経済性にも大きく依存しています。スクリュー推進の黎明期には、ジェット凝縮式ギアードエンジンで5～15ポンドの圧力の蒸気を使用し、1馬力を得るために1時間あたり7～10ポンド、あるいはそれ以上の石炭を消費していました。その後間もなく、ジェット凝縮式で20ポンドの圧力の蒸気を使用する直動式エンジンが登場し、1馬力あたり1時間あたり約5～6ポンドのコストで済みました。より大きな膨張率の採用により蒸気圧力は若干上昇し、燃料効率はさらに向上しました。約10年前に一般的に採用され始めた表面凝縮器の導入により、上位クラスのエンジンの電力コストは3～4ポンドにまで低下しました。ほぼ同時期に、この表面凝縮器への変更は、[301] 蒸気圧を1平方インチあたり約25ポンド以上に上げることを妨げていたボイラーの付着物による問題を大いに克服し、同時に、船舶ボイラーにおける水垢の堆積は濃度ではなく温度によって決まり、ボイラーに入る石灰はすべて前述の圧力で堆積することが技術者によって理解されたため、飛躍的な進歩がもたらされました。綿密な設計、優れた技量、そして巧みな管理により、表面凝縮器は効率的な装置となりました。こうして付着物の危険性が軽減されたため、高圧化への動きが再開され、急速に進展し、現在では1平方インチあたり75ポンドがごく一般的になり、その後125ポンド以上も達成されています。

この時代の終わりには、最も成功したタイプの外輪船の建造、大洋横断蒸気輸送の完全な成功、スクリュープロペラとそれに適した特殊なエンジンの導入、そして最終的には、方向と速度の両面で顕著な全般的な改良が見られ、より高い蒸気圧、より大きな膨張、より軽量でより高速に作動する機械、そして明らかに優れた設計と構造、そしてより良い材料の使用へとつながりました。これらの変化の結果、初期費用とメンテナンスの節約、より高速な速度の達成、乗客の安全性の向上、貨物へのリスクの低減が実現しました。

上述の変更の導入は、最終的に船舶用蒸気機関の形態における最後の大きな変化をもたらし、革命の幕開けとなった。しかし、革命はその後の時代になってようやく完成するに至った。ホーンブロワーやウルフ、そして他の陸上における「複合」あるいは二気筒エンジンの導入を試みた者たちの失敗は、それが当時の標準型に匹敵するほどの成功を収める可能性をすべての技術者に確信させるものではなかった。そして、当時建造された3隻か4隻の蒸気船は、[302] 19世紀第1四半期末のハドソン川で活躍した蒸気機関は、非常に成功した船舶であったと言われています。スウィフトシュア号とその同時代の船は、ボイラーに75ポンドから100ポンドの蒸気を搭載していたため、その状況から見て、この形式の機関を経済的に成功させるのに十分適していました。この形式の機関はその後の四半世紀にも時折建造されましたが、本章が歴史に捧げられた時代が終わってからようやく標準的な型式として認められました。しかしながら、船舶用蒸気機関の効率向上に向けた最新かつ最大の進歩は、ワットの死後間もなく開始され、その完成にはほぼ半世紀を要しました。

[58]「蒸気と蒸気機関」

[59]『オデュッセイア』第8巻、175ページ。

[60] サイエンティフィック・アメリカン、1877年2月24日。

[61]「科学のメルヴェイユ」。

[62]「航海の改善に関するいくつかの新しい調査」ロンドン、1760年。

[63] ランカスター・デイリー・エクスプレス、1872年12月10日。この記述は著者が所有する様々な原稿と手紙からまとめたものである。

[64]ボーエンの「スケッチ」56ページ。

[65]ヘンリー夫妻の肖像画を含むウェストの肖像画のいくつかは、最近フィラデルフィアのジョン・ジョーダン氏が所有していた。

[66]フィギエ

[67]「ジョン・フィッチの生涯」ウェストコット。

[68] リヴィントンズ・ガゼット、1775年2月16日。

[69] プロビデンスジャーナル、1874年5月7日。College、NH Antiquar.Soc.、第1号、「蒸気船を発明したのは誰か？」ウィリアムA.モウリー、1874年。

[70]サイラス・マン牧師、ボストン・レコーダー紙、1858年。

[71]ウェストコット

[72]これは実質的に最近普及した配置であり、後の発明者によって再特許取得されています。

[73]「ネイサン・リードと蒸気機関」

[74]『アメリカーナ百科事典』

[75]「蒸気船の歴史における失われた章」JHBラトローブ、1871年。

[76] ライガート著「フルトンの生涯」参照。

[77] コールデン著『フルトンの生涯』参照。

[78]トレヴーの時計職人でフランスの発明家であったデブランという人物が、すでに音楽院に「花飾り」が付いた模型を寄贈していた。

[79]ウッドクロフト、64ページ。

[80]著者のスクラップブックに入っていた新聞の切り抜きには次のような一文がある。

「今日の旅行者は、セント・ジョン号やドリュー号といった大型蒸気船に乗船すると、こうした浮かぶ宮殿と、60年前に私たちの父祖たちが乗っていた小さなポンツーンとの違いをほとんど想像できないでしょう。しかし、当時の蒸気船のアナウンスを読めば、当時どのようなものが使われていたのか、ある程度は想像できるかもしれません。そのうちの2つをご紹介します。

[ 1807年9月付けのアルバニー・ガゼット紙に掲載された広告のコピー。]

ノースリバー蒸気船は、9月4日（金）午前9時にポーラーズフックフェリー（現ジャージーシティ）を出発し、土曜日午後9時にアルバニーに到着します。食料、良い寝台、宿泊施設をご用意いたします。

「各乗客への料金は次のとおりです。」

“に ニューバーグ ドル。 3 、 時間 14 時間。
「 ポキプシー 「 4 、 「 17 「
「 エソプス 「 5 、 「 20 「
「 ハドソン 「 5 1 ∕ 2、 「 30 「
「 アルバニー 「 7 、 「 36 「
場所については、グリニッジ ストリートの角にあるコートランド ストリート 48 番地のウィリアム ヴァンダーヴォートまでお申し込みください。

「1807年9月2日」

[ 1807年10月2日付ニューヨーク・イブニング・ポストからの抜粋]

「フルトン氏が新たに発明した蒸気船は、乗客のためにきちんと整備されており、ニューヨークからオールバニまで定期船として運行される予定です。今朝、90人の乗客を乗せて、強い向かい風の中、ここを出発しました。しかし、時速6マイルの速度で航行していたと判断されました。」

[81]司教。

[82] American Journal of Science、1827年3月; London Mechanics’ Magazine、1827年6月16日。

[83]『新世界百科事典』vol. iv.、1878年。

[84]この著名な発明家は現在もニューヨークに住んでいます（1878年）。

[303]
第6章
今日の蒸気機関。
…「そして最後に、比類なき力と『旋風の音』とともに、蒸気という強力な動力がやって来ます。過去と比べると、このたった50年という短い期間に、何世紀にもわたる進歩をこの動力源がもたらしたことでしょうか！ あらゆる場所で実用可能で、あらゆる場所で効率的な蒸気は、ヘラクレスの腕の千倍も強く、人間の創意工夫によって、ブリアレウスの腕の千倍も多くの手を組み込むことができます。蒸気は海上で力強く航行し、その強力な推進力によって、勇敢な船は…

「風に逆らって、潮に逆らって、
船は依然として垂直なキールで安定しています。
それは川に存在し、船頭は櫂を漕いで一休みする。幹線道路に存在し、陸上輸送路で力を発揮する。鉱山の底、地表から千フィート下にも存在する。製粉所や商人の作業場にも存在する。それは漕ぎ、汲み上げ、掘削し、運び、引っ張り、持ち上げ、槌で叩き、紡ぎ、織り、印刷する。それは人間、少なくとも職人階級にこう言っているかのようだ。「肉体労働をやめ、肉体労働を放棄し、あなたの技術と理性だけを私の力の指揮に委ねてください。そうすれば私は、疲れる筋肉もなく、気を緩める神経もなく、気を失う胸もなく、労働に耐えます！」この驚くべき力の利用において、今後どれほどの改善が図られるかは知る由もなく、推測するのも無駄なことである。我々が確実に知っていることは、それが事態の様相を根本的に変えてしまったということ、そして、それを超える進歩は不可能だとわかるような目に見える限界はまだ現れていないということだ」—ダニエル・ウェブスター

洗練の時代—1850 年から現在まで。
すでに見てきたように、今世紀半ばまでに蒸気機関は、それが適したあらゆる重要な目的に応用され、成功を収めました。最初の応用は水位の上昇でした。次に工場や機械の駆動に応用され、そして最終的に[304] 陸上および海上の輸送における大きな推進力となりました。

私たちが今いる時代の初めには、蒸気動力のこうした応用は技術者にも一般大衆にも既に馴染み深いものとなっていた。それぞれの目的に適した機関の形状が決定され、通常は標準化されていた。現代の蒸気機関はどれも、多かれ少なかれ現在よく知られている形状と比率を帯びていた。そして、最も賢明な設計者や建設者たちは、理論ではなく経験によって（当時は蒸気機関の理論はほとんど研究されておらず、熱力学の原理や法則がこの機関にどのように適用されているかは解明されていなかったため）、実用化に不可欠な構造原理を学び、様々な形態の蒸気機関の相対的な位置づけを徐々に学んでいった。そして、それらの中から、特定の動力利用方法に特化したいくつかの機関が保存されてきた。

したがって、1850年以降の蒸気機関の発展は、標準型式の変更や新部品の追加ではなく、形状、比率、細部の配置の漸進的な改善によってもたらされた。そしてこの時代は、他の機関との競争に最も適さない形態の機関が消滅し、後者が保持されたことで特徴づけられ、「適者生存」の例となった。したがって、これは改良の時代であった。

この期間、発明は細部に留まり、部品の新しい形状や細部の新しい配置が生み出され、多種多様なバルブ、バルブ機構、調整装置、そしてさらに多様な蒸気ボイラー、そしてエンジンとボイラーの両方に必須・非必須の付属装置が考案された。これらの特殊な装置の大部分は無価値であり、最も優れたものの多くは既に見つかっている。[305] ほぼ同等の価値を持つこと。よく知られ、成功を収めているエンジンは、設計・製造が同等に優れ、管理も同等であれば、ほぼ同等の効率を発揮する。最もよく知られている蒸気ボイラーはすべて、良好な通風と良好な水循環を確保するため、火格子と伝熱面積の比率が同等で、同等に設計されている場合、ほぼ同等の優れた結果をもたらすことが分かっている。そして、ボイラーの設計者、施工者、管理者が、原理と実践に関する十分な知識を持つことが、経済的な成功を達成する上で不可欠であり、優れた創意工夫よりも優れたエンジニアリングが求められることが明らかになった。ここでは発明家ではなく技術者が重要視されている。

ワットの時代に得られた蒸気機関構造の基本原理に関する知識は、その後、より高度な技術者の間で広く知られるようになりました。この知識は、シンプルで強固かつ耐久性のあるエンジンとボイラーの採用、様々な種類のバルブとバルブギアの導入、そして膨張蒸気のエネルギーを必要な作業量に合わせて最適なカットオフポイントを自動的に決定することでエンジンの速度を調節する効率的な調速機の設置につながりました。

高圧と大幅な膨張の価値は、今世紀初頭というかなり以前から認識されており、ワットは蒸気機関の主要部品を巧みに組み合わせることで、今日の蒸気機関にほぼ近い形を与えました。複合機関は、既に述べたように、ワットと同時代の人々によって発明され、彼の時代以降の重要な改良は細部にのみ及んでいます。「ドロップカットオフ」の導入、膨張装置への調速機の取り付けによって膨張量を決定する方法などは、この分野における重要な改良点の一つです。[306] したがって、この四半世紀の間に起こった変化は、蒸気膨張、体積比の改善、高蒸気量化と膨張率の向上、表面凝結の採用による船舶エンジンの改良、そしてこれらの他の変化に加えて、蒸気圧の上昇と膨張率の増加がその使用を正当化するほどになった後の二気筒エンジンの導入である。蒸気膨張が経済性をもたらすことが広く理解されるようになり、技術者や発明家たちは、マリオットの法則に従ってガスの膨張を抽象的に考察すれば約束されるような莫大な節約を保証するようなバルブ装置の形状を見つけ出すために、互いに競い合った。内部凝結と再蒸発、外部および内部の熱損失、真空不良、蒸気分布不良、背圧の影響といった相反する現象は、考慮されなかったか、あるいは完全に無視された。

そのため、エンジン製造業者が、既存の膨張装置を改良しても理論上の効率に近づくことさえできないと確信するまでには何年もかかりました。

こうして分かった事実、つまり、膨張作業の利点には通常の実践ではすぐに到達する限界があるという事実は、当時は蒸気機関製造者の間では一般に知られておらず、最近になってようやく知られるようになったばかりである。そして、私たちが今いる期間の数年間、競合する膨張装置のメーカー間で熾烈な競争が続き、発明家たちは、既存の装置をはるかに凌駕する何かを生み出そうと絶えず努力していた。

ヨーロッパでは、米国と同様に、標準設計を「改良」する努力は、通常、効率を損ない、蒸気消費の経済性の顕著な増加を確保することなしに、エンジンの初期費用と運転費用を増加させるだけに終わっています。

[307]
セクション I.—固定エンジン。
すでに述べたように、 「定置エンジン」はワットと、その助手であり弟子でもあったマードックによって製粉機械の運転に応用され、ワットの競争者たちは、この偉大な技術者の死の前に、その応用において英国内外においてかなりの進歩を遂げていた。アメリカ合衆国では、オリバー・エバンスが非凝縮高圧定置エンジンを導入した。これは、現在では他の形式よりもはるかに広く使用されている標準的なエンジンの原型となった。これらのエンジンは当初、設計が粗雑で、バランスが悪く、仕上がりも粗雑で不正確であり、燃料消費も不経済であった。しかし、次第に評判の良い製造業者によって製造されるようになり、すっきりとした強固な形状、良好なバランス、優れた材料で作られたものとなり、熱や燃料の無駄が比較的少なくて済むようになった。

垂直固定エンジン
図93. —垂直定置型蒸気エンジン。

小出力の固定式エンジンの最もすっきりとした、最も優れた最新の設計の 1 つが図93 に示されています。これは、ベース プレートを備えた「垂直直接作用エンジン」を表しており、多くのエンジニアに好まれる形状です。

彫刻に描かれたエンジンは、シリンダーとフレームという2つの主要部分で構成されています。フレームは、側面に開口部を持つ先細りの柱で、内部のすべての作動部品に自由にアクセスできるようにしています。スライドとピローブロックは柱と一緒に鋳造されているため、緩んだりずれたりすることはありません。摩擦面は広く、潤滑が容易です。垂直位置にあるため、シリンダーやピストンの横摩耗の傾向はありません。パッキンリングは自動調整式で、自由に、かつしっかりと機能します。クランクはカウンターバランスされており、クランクピン、クロスヘッドピン、ピストンロッド、バルブステムなどは鋼鉄製です。すべてのベアリング面は特大に作られ、正確に取り付けられています。最高品質のバビット金属はジャーナルベアリングにのみ使用されています。

[308]2馬力から10馬力までの小型エンジンでは、ピローブロックがフレームに鋳込まれており、ダブルクランクの両側にベアリングが設けられています。一部のメーカーでは大量生産されており、部品は複製されています。[309] 特殊な機械（銃器やミシンなど）は、高い精度と均一な仕上がりを保証し、摩耗や事故による破損の際に部品を迅速かつ安価に交換することを可能にします。次の図は、同じエンジンの縦断面図である。

垂直固定エンジン、セクション
図94. —垂直定置型蒸気エンジン。断面図。

通常の固定ベアリングを備えたエンジンは、しっかりとした基礎の上に設置し、完全な直線を保つ必要があります。基礎の沈下やその他の原因で直線がずれると、発熱、切断、衝撃音が発生します。これを防ぐため、現代のエンジンでは、多くの場合、全体に自動調整ベアリングが取り付けられています。これにより、エンジンは高い柔軟性と摩擦からの解放を実現しています。添付の​​断面図は、これがどのように実現されているかを明確に示しています。[310] ピローブロックは、球面状に穴を開けたピローブロックに球面シェルを旋削加工して嵌め込むことで、あらゆる方向へのわずかな角度移動を可能にしています。コネクティングロッドは、ストラップ、ギブ、キーを一切使用せずに一体成形で鋳造されており、両端には真鍮製のボックスを収容するためのほぞ穴が開けられています。ボックスは背面が湾曲しており、頬骨に嵌合します。頬骨の間で回転することで、ロッドの軸線に沿ってピンに自動的に調整されます。摩耗調整は、図に示すようにウェッジブロックとセットスクリューによって行われ、部品が緩んで故障の原因にならないように構造が工夫されています。クロスヘッドには、フレーム内にしっかりと鋳造され、シリンダーと正確に一直線に穴が開けられたスライドに合うように旋削加工された調整ギブが両側に設けられています。これにより、クロスヘッドは軸を中心に自由に回転することができ、コネクティングロッド内の調整ボックスと連動して、クランクピンの線に完全に自動調整されます。アウトボード ベアリングは、エンジンの動作に支障をきたすことなく、どの方向にも 1 インチ以上位置をずらすことができ、すべてのベアリングはシャフトがどのような位置を取っても完全に適合します。

ポートとバルブ通路は、機関車に使用されているものと同等の寸法に設計されています。バルブシートは、通常のプレーンスライドバルブまたはDバルブ（どちらがお好みか）に適合しますが、バランスピストンスライドバルブは、蒸気圧が10ポンドでも100ポンドでも同様にスムーズに作動します。同時に、蒸気入口と排気口が二重に設けられており、シリンダーへの蒸気の流入と流出が大幅に容易になります。これにより、ボイラー圧力への接近が確保され、背圧が低減されます。これにより、通常のバルブを操作するために必要な動力が節約され、バルブギアの摩耗も軽減されます。

これはアメリカ合衆国ではよく見られるタイプのエンジンですが、ヨーロッパではあまり見られません。優れたエンジンです。垂直直動式エンジンは、まれではあるものの、非常に大きなサイズで製造されることがあり、このような大型エンジンは他の地域よりも圧延工場でよく見られます。[311]

大きな出力が必要とされる場合、定置型エンジンは通常、水平直動式エンジンであり、エンジンのサイズと燃料費に応じて、多かれ少なかれ効果的な遮断弁装置を備えています。この種のエンジンのより単純な形態の良い例としては、主弁の背面に独立した遮断弁を備えた小型の水平スライドバルブエンジンがあります。この組み合わせは、技術者の間では一般にマイヤー弁装置と呼ばれています。この形式の蒸気エンジンは非常に効率的な機械であり、必要な出力を生み出すように適切に調整されていれば、優れた性能を発揮します。4倍から5倍の膨張に適しています。欠点は、調速機の取り付けが難しく、取り付け時に調速機に大きな負荷がかかるため、遮断点を決定するのが難しいこと、そして膨張弁装置としての装置がかなり硬直していることです。このクラスのエンジンの最良の例としては、きちんと整えられた重いベッドプレート、よく設計されたシリンダーと細部、スムーズに動作するバルブギア、左右のネジで調整される膨張弁、および調速機をスロットルバルブに取り付けることで確保される調整機能などがあります。

水平定置型蒸気機関
図95. —水平定置型蒸気エンジン。

添付の図（図95 ）に示すエンジンは、優れた英国の定置式蒸気エンジンの一例です。シンプルで強固、そして効率的です。フレーム、フロントシリンダーヘッド、クロスヘッドガイド、そしてクランクシャフトの「プランバーブロック」は、アメリカ合衆国で長年にわたり一部のメーカーが一般的に行ってきたように、一体鋳造されています。シリンダーは、コーリスが初めて行ったように、ベッドプレートの端に固定されています。クランクピンはカウンターバランスディスクにセットされています。バルブギアはシンプルで、調速機は効果的であり、調速機ベルトの破損による傷害を防ぐ安全装置が備えられています。この種のシリンダー径10インチ、ピストンストローク20インチのエンジンは、メーカーの定格出力で約25馬力です。シリンダー径30インチの同様のエンジンでは、[312-313] 225～250馬力。この例では、すべての部品がウィットワース規格のゲージによって正確なサイズで製造されています。

水平定置型蒸気機関
図96. —水平定置型蒸気エンジン。

アメリカのエンジンでは（図96参照）、通常、エンジンの重量を支えるために2つの支持部が配置されます。1つは後者のベアリングの下、もう1つはシリンダーの下です。そして、それらを通してエンジンは基礎に固定されます。すでに述べた垂直エンジンの場合と同様に、2つのピストンがバルブで接続されたバルブが使用されることもあります。[314] ピストンはロッドに取り付けられ、通常の偏心器によって作動する。簡単な構造により、これらのピストンは常に内外の圧力が等しく保たれ、漏れや吹き抜けを防止する。また、150ポンドの圧力下でも1平方インチあたり10ポンドの圧力下でも常に同様に機能し、摩擦も発生しないと言われており、調整は不要である。しかし、機関車で使用されている3ポートバルブを採用する方が一般的であり、このメインバルブの背面に（多くの場合）カットオフバルブが設けられ、このカットオフバルブは手動または調速機によって調整される。

今説明したクラスのエンジンは、そのシンプルさ、コンパクトさ、堅牢さにより、現在私たちが通らざるを得ない金属シリンダー内での蒸気の膨張で発生する膨大な熱損失を減らすことによって燃料の経済性を高める努力の中で徐々に一般的に採用されつつある高ピストン速度で動作するのに特に適しています。

最近のエンジンで最もよく知られているものの一つはアレン エンジンです。これは、上の図と同じ部品の配置を持つ蒸気エンジンですが、特殊なバルブ ギアが装備されており、特に高速で往復運動する部品の慣性が、応力の分布と機械の動力学への影響を計算する上で非常に重要な要素となるような高速でも、動きの滑らかさとクランク ピンとジャーナルへの圧力の均一性を確保するように部品の比率が計算されています。

アレンエンジンでは、[85]シリンダーとフレームは上に示したエンジンと同様に接続されており、クランクディスク、シャフトベアリング、その他の主要な部品も本質的には変わりません。バルブギアは[86]は、蒸気側と排気側の両端に1つずつ計4つのバルブを備えている点が異なります。これらはすべてバランスが取れており、抵抗が非常に少ないです。これらのバルブは取り外しできませんが、[315] メインシャフトの偏心装置に取り付けられ、偏心装置によって動かされるリンク。このリンクに取り付けられたバルブロッドの位置は調速機によって制御され、エンジンの作動に合わせて膨張度が調整されます。エンジンは通常、シリンダー直径の2倍を超えない短いストロークを持ち、平均毎分600～800フィート（約180～240メートル）の非常に高速で駆動されます。[87]この高いピストン速度と短いストロークは、非常に高い回転速度をもたらします。その結果、非常に滑らかな動作が実現され、小型のフライホイールの使用が可能になります。短いストロークにより、剛性の高いベッドで完全な堅牢性を実現し、非常に高い負荷にも適応し、小さな基礎のみで済む、非常に完全な自己完結型エンジンとなっています。

シャフトのジャーナルとすべての円筒状の摩耗面は、完全な円形状になるように研削仕上げされています。クランクピンとクロスヘッドピンは、研削前に焼入れされています。バルブギアのジョイントは、ロッドエンドの硬質フェルール内で回転するピンで構成されており、フェルールは焼入れ・研削されています。このように長年の連続使用を経ても、バルブの動作にロスタイムをもたらすような摩耗は確認されていません。

高速性と短いストロークは経済性にとって不可欠な要素です。蒸気が接触するすべての表面で蒸気が凝縮することは、現在ではよく知られています。

明らかに、この損失を減らす一つの方法は、蒸気が接触する表面積を減らすことです。高速・短ストロークのエンジンでは、一定量の仕事をする蒸気が接触する表面積は、低速で運転する通常のエンジンよりも小さくなります。高い運動安定性が求められる場合、連結エンジンの費用がかかることがよくあります。高速回転のエンジンは連結する必要がなく、単一のエンジンで通常よりも高い運動均一性が得られる場合があります。[316] 通常の速度で連結されたエンジンで得られる値です。ポートとバルブの動き、往復運動部品の重量、フライホイールのサイズと重量は、選択した速度に合わせて明示的に計算する必要があります。

ここで説明するエンジンの経済性は、よりよく知られている「ドロップ カットオフ」エンジンの最高のものと比べても勝るものはありません。

バーナード博士が委員長を務めたアメリカ協会の委員会によって報告されたエンジンは、非凝縮式で、シリンダーの直径が 16 インチ、ストロークが 30 インチ、1 分間に 125 回転し、ボイラー内の蒸気量が 75 ポンドで、表示馬力あたり 25 3/4ポンドの蒸気と 2.87 ポンドの石炭を使用して 125 馬力以上を発生した。このような小出力のエンジンとしては、非常に優れた性能であった。

このエンジンに使用されている調速機は、ポーター調速機として知られています。この調速機は、重量を軽くすることで高速回転を実現し、さらにボールをフォーク状のアームに吊り下げることで、大きなパワーと繊細な操作性を実現しています。フォーク状のアームには、左右に2本のベアリングピンが配置されており、これにより、調速機の感度を著しく損なうほどベアリングピンが締め付けられることなく、速度変化時に大きな力を加えることができます。このエンジンは全体として、今日の高速エンジンの代表例と言えるでしょう。

高速化へのこの変化はすでにかなり進んでおり、「ドロップ カットオフ」は適用できない場合もあります。これは、このようなバルブ ギアを採用した場合、分離したバルブがシートに到達する前にピストンがストロークの終わりに達してしまうためです。また、この進歩は機械の技術と精度の向上によってのみ制限されるため、「積極的運動膨張ギア」タイプのエンジンが、現在の標準である「ドロップ カットオフ エンジン」に最終的に取って代わる可能性が高くなります。

しかし、現在最もよく知られ、最も一般的に使用されている固定エンジンのクラスは、[317] いわゆる「ドロップ カットオフ」または「着脱式バルブ装置」を備えています。この種のバルブ機構で現在使用されている最も古いよく知られた形式は、シケルズ カットオフと呼ばれるもので、1841 年頃にアメリカ人機械工のフレデリック E. シケルズによって特許を取得し、ニューヨークのホッグによって製作されて汽船サウス アメリカ号の機関に搭載されました。この発明はホッグとシケルズの両者の名義になっています。発明者は、米国東部海域で使用されているビーム エンジンに特に適合する形でこの方式を導入し、ロードアイランド州プロビデンスのサーストン、グリーン & カンパニーによって定置式エンジンに採用されました。サーストン、グリーン & カンパニーは、他の形式の「ドロップ カットオフ」が一般的に使用されるようになる前の数年間、この方式を使用していました。シッケルズ式遮断弁は、通常は排気弁とは独立して配置された一組の蒸気弁で構成され、各弁はキャッチによって開閉する。このキャッチは、弁が開くにつれて上昇するにつれて接触する楔によって、適切なタイミングで押し出される。この楔、あるいは同等の装置は、ピストンが蒸気を吸い込んだ後、膨張が始まる位置に達すると、弁が外れてシートに落ちるように調整されていた。この時点では、シリンダーに蒸気は流入せず、ピストンは膨張する蒸気によって駆動される。弁は通常、ダブルポペットであった。シッケルズは後に、「ビームモーション」と呼ばれる方式を発明し、ストロークのどの時点でも弁を外すことができるようにした。当初の計画では、弁はストロークの前半でしか外すことができなかった。なぜなら、ストロークの途中で偏心ロッドの運動方向が逆転し、弁が下降し始めるからである。バルブとそのキャッチの動きを横切る動きをする「ワイパー」を導入し、このワイパーをピストンと一緒に動くビームまたはエンジンの他の部分に接続してピストンの動きと一致するようにすることで、ストロークのどの時点でもバルブを取り外せる運動学的組み合わせを実現し、作業員がバルブの位置を調節できる非常に簡単な装置を追加しました。[318] ワイパーは、「ビームモーション」の前進中にいつでもキャッチに当たるように配置されます。

定置式エンジンでは、その後、遮断点は調速機によって決定され、調速機は分離機構を操作するようになり、この組み合わせは「自動」遮断と呼ばれることもあります。膨張度を決定するために調速機を取り付けることは、シッケルズの時代以前に提案されていました。こうした工夫の中で最も初期のものの一つは、1834年にザカリア・アレンが蒸気弁から独立した遮断弁を使用したものです。このように調速機をドロップ遮断弁機構に取り付けた最初の人物はジョージ・H・コーリスで、彼は1849年にこれをコーリス弁装置の特徴としました。1855年、NTグリーンは一種の膨張装置を発表しました。これは、シッケルズのビーム動作装置の可動範囲と調速機の取り付けによる膨張調整、そして蒸気と排気の両方のすべてのポートにおけるフラットスライド弁の利点を組み合わせたものです。

他にも多くの独創的な膨張弁装置が発明され、いくつかは既に実用化されています。これらは、適切に設計され、計画されたエンジンに適切に適合し、優れた構造と管理が施されれば、前述の装置に劣らず経済的な結果が得られるはずです。これらの後発の装置の中で最も独創的なものの一つは、バブコック・アンド・ウィルコックスの装置です。これは、非常に小型の補助蒸気シリンダーとピストンを用いて、蒸気を遮断する瞬間に遮断弁をポート上に押し出すものです。このエンジンには、遮断点を決定することでエンジンの速度を制御する、非常に美しい等時性調速機が採用されています。

ライトのエンジンでは、蒸気バルブを操作するカムのレギュレーターによる動きによって膨張が調整され、必要に応じてバルブを長くまたは短く開いたままにします。

ポータブルエンジン、機関車エンジン、船舶エンジンほどコンパクトで軽量であることは重要ではないため、部品は[319] 定置型エンジンでは、効率を確保することのみを目的として、凝縮エンジンが採用されており、設計は状況に応じて決定される。かつては、工場や定置型エンジンが必要な場所では、凝縮エンジンが一般的に採用されていた。ヨーロッパ全般、そしてある程度はアメリカ合衆国でも、凝縮水の供給が可能な場所では、凝縮エンジンと中程度の蒸気圧が依然として使用されている。しかし、このタイプのエンジンは、かなりの膨張と、調速機によって遮断点が決定される膨張ギアを備えた高圧凝縮エンジンに徐々に取って代わられつつある。

コーリスエンジン
図97. —コーリスエンジン。

コーリスエンジンバルブモーション
図98 —Corlissエンジンのバルブの動き。

このクラスのエンジンの中で最もよく知られているのはコーリスエンジンで、アメリカ合衆国で広く使用されており、ヨーロッパのメーカーによって広く模倣されています。図97はコーリスエンジンを示しています。水平蒸気シリンダーはフレームの端部にしっかりとボルトで固定されており、フレームは主ジャーナルへの歪みを最も直接的に伝達するように形成されています。フレームにはクロスヘッドガイドが取り付けられており、これらは両方とも同じ垂直面にあります。バルブは4つあり、蒸気シリンダーの両端に蒸気バルブと排気バルブが配置されています。これにより短い蒸気通路が確保され、[320] このクリアランスの減少は、ある程度の経済性をもたらす。 両組のバルブは、シリンダーから突出したピン上で振動するディスクまたはリスト プレートE (図 98 ) を操作する偏心器によって駆動される。 このリスト プレートからいくつかのバルブDD、FFにつながる短いリンクが、バルブを独特な変化のある動きで動かし、急速に開閉し、ポートがほぼ開いているかほぼ閉じているときは非常にゆっくりと動かす。 この効果は、動きの限界に近づいたときに、ピンの動きの線がバルブ リンクの方向とほぼ交差するようにリスト プレート上にピンを配置することで巧妙に確保されている。 リスト プレートと、蒸気バルブを動かすアームとを連結するリンクの先端にはキャッチが付いており、アームがバルブ ステムとともにスイングすると、調速機によって調整されるカムと接触して解除される。この調整により、エンジンが「減速」した際に蒸気がピストンに追従する距離が長くなり、適切な速度に戻るようになります。これにより蒸気弁が早く解放され、蒸気はより大きな圧力まで膨張します。[321] エンジンが適正速度を超えて回転し始めると、バルブは一定の範囲内で停止します。キャッチが外れると、重りまたは強力なバネによってバルブが閉じられます。バルブの動きが阻止されたときに衝撃が加わるのを防ぐために、「ダッシュポット」が使用されます。これはもともと F.E. シッケルズによって発明されました。これはぴったりとフィットするピストンを備えた容器で、バルブ動作の終わりにピストンがシリンダー内に突然入ったときに、水または空気の「クッション」がピストンを受け止めます。シッケルズのオリジナルの水ダッシュポットでは、シリンダーは垂直で、プランジャーまたはピストンはダッシュポットの底に閉じ込められた小さな水の上に降りてきます。コーリスの空気ダッシュポットは現在では水平に設置されることが多いです。

グリーンエンジン
図99. —グリーンエンジン。

グリーン蒸気機関（図99）では、バルブは[322] コーリスと同様に、4 つあります。カットオフ ギアはバーAで構成され、これは蒸気偏心器によってシリンダーの中心線と平行な方向に、ピストンとほぼ同時に動かされます。このバーにはタペット CC があり、スプリングで支えられ、調速機Gによって高さを調整できます。これらのタペットはロック シャフトEEの端にあるアームBBと噛み合い、ロック シャフト EEは蒸気バルブを動かし、長くまたは短く接触したままにして、ピストン ストロークの大部分または一部でバルブを開いたままにします。調速機は、エンジン速度の低下に合わせてタペットを上げ、速度の増加に合わせてタペットを押し下げます。排気バルブは独立した偏心ロッドによって動かされます。このロッド自体は、コーリスや他のエンジンで一般的に見られるように、クランクと直角に偏心セットによって動かされます。このエンジンは、蒸気偏心器の独立性と、蒸気バルブ機構と蒸気ピストンの同時動作により、ストロークの開始からほぼ終了までの任意の時点で遮断することが可能です。蒸気バルブと排気バルブを同一の偏心器で動かす通常の構成では、ストロークの開始から半ストロークまでの範囲でしか拡張できません。コーリスエンジンでは後者の構造が維持されていますが、その目的の一つは、万が一の事故で通常頼りにされている重りやバネによってバルブが閉じられなかった場合に備え、「確実な動作」によってバルブを閉じる手段を確保することです。

グリーンエンジンバルブギア
図100. —サーストンのグリーンエンジンバルブギア。

[323]図100は、著者が設計したグリーン機関の蒸気弁を示している。蒸気シリンダーABのポートDを覆うバルブGHは、アーム LKを介してロックシャフトMに接続されたロッドJJによって動かされる。KI線は、 Gの下の中央点でバルブ面と交差するはずである。

したがって、アメリカの定置式エンジンの特徴は、凝縮のない高い蒸気圧、調速機によって降下量を調整できる膨張弁、高いピストン速度、そして軽量でありながら堅牢な構造である。この種のエンジンに蒸気を供給するボイラーで最も一般的に採用されている圧力は、1平方インチあたり75～80ポンドである。しかし、100ポンドの圧力が使用されることも珍しくなく、後者の圧力は「平均最大値」とみなすことができ、ここで検討されている時代の始まり、つまり1850年頃の60ポンドの圧力に相当する。

しかし、一部のメーカーははるかに高い圧力を採用し、多くの技術者が「高圧力蒸気」の実験を行ってきました。1823年には、ジェイコブ・パーキンスが[88]は非常に高い圧力の蒸気を使った実験を始めた。すでに述べたように、ワットの時代の通常の圧力は大気圧よりわずか数ポンド、5ポンドか7ポンド高いだけだった。エバンス、トレビシック、スティーブンスはそれ以前にも50ポンドから75ポンド/平方インチの圧力で蒸気を扱ったことがあり、西部の河川やアメリカ合衆国の他の地域では既に100ポンドから150ポンドの圧力にまで上昇しており、爆発が驚くほど頻繁に発生していた。

パーキンスの実験装置は、容積約1立方フィート、側面の厚さ3インチの銅製ボイラーで構成されていました。ボイラーは底部と上部が閉じられており、上部のヘッドから5本の細いパイプが伸びていました。[324] これは強制燃焼によって高温に保たれた炉内に置かれ、2本の蒸気管にはそれぞれ425ポンド/平方インチと550ポンド/平方インチの圧力がかけられた安全弁が取り付けられた。

パーキンスは、この高圧下で発生した蒸気を、直径2インチのピストンと1フィートのストロークを持つ小型エンジンで利用しました。このエンジンの出力は10馬力でした。[89]

1827年、パーキンスは単動式単気筒エンジンにおいて、1平方インチあたり800ポンドを超える作動圧力を達成しました。200ポンドを超える圧力では、当時避けられない高温によりあらゆるオイルが焦げて分解してしまうため、効果的な潤滑を確保するのに苦労しました。しかし、彼は最終的に、潤滑油を必要とせず、ある程度の摩耗で美しく磨かれる特殊な合金を摩擦部品に使用することで、この一見克服不可能と思われた障害を回避することに成功しました。この高圧下でも、パーキンスは他に深刻な困難に直面しなかったようです。彼は排気蒸気を凝縮してボイラーに戻しましたが、凝縮器内を真空状態にしようとはしなかったため、空気ポンプは不要でした。蒸気は8分の1ストロークで遮断されました。

同年、パーキンスはウルフの計画に基づいて複合エンジンを製作し、1,400ポンドの圧力を採用して拡張しました。[325] 8倍。さらに別の蒸気船用エンジンでは、パーキンスはシリンダー径6インチ、ピストンストローク20インチの単動式エンジンにおいて、2,000ポンドの圧力を採用、あるいは採用を提案した。このエンジンは1/16で吸気を遮断した。蒸気はシリンダーでボイラー圧力を維持できず、このエンジンの定格出力は30馬力にとどまった。[90]

スチュアートは、パーキンスの蒸気機関の改良と蒸気砲の導入に関する研究の記述に続いて、次のように述べています。

「…当時の機械工で、困難で危険で費用のかかる一連の実験によって、哲学の難解な分野をこれほどまでに解明した者は他にいない。彼の努力がこれほど喝采を浴びるに値する者も、これほど喝采を浴びない者もいない。現状においても、彼の実験は哲学研究の新たな分野を開拓しており、彼の機構は蒸気機械の比率、構造、そして形態に新たな様式をもたらす可能性を秘めている。」

パーキンスの経験は、ほとんどすべての発明家が人類にもたらした恩恵に対して正当な報酬を受けられないという一般原則の例外ではありませんでした。

数年後、別の技術者が、現在使用されているよりもはるかに高い圧力下で蒸気を制御し、作動させることに成功しました。メクレンブルク州プラウ出身の著名なドイツ人エンジン製造者、エルンスト・アルバン博士です。彼はオリバー・エヴァンスの崇拝者で、一世代後の彼はエヴァンスの道を歩み、この偉大な先駆者をはるかに超える進歩を遂げました。1843年の著作の中で、アルバンはエヴァンスのアメリカ人後継者であるジェイコブ・パーキンスが実験的に扱った圧力とほぼ同等の圧力下で蒸気を使用するエンジンとボイラーの構造について説明しています。アルバンの論文はイギリスで翻訳・印刷されました。[91] 4年後。

[326]アルバンはある時、1,000ポンドの圧力の蒸気を使用しました。彼のボイラーは、スティーブンスが1805年に特許を取得したボイラーと大まかな形状は似ていましたが、管は垂直ではなく水平でした。彼は、1ポンドの石炭から8～10ポンドの水を蒸発させ、600～800ポンドの圧力の蒸気を発生させました。彼は、パーキンスが直面した困難、すなわち蒸気シリンダー内の潤滑剤の分解は、平方インチあたり600ポンドの圧力の蒸気を操作した場合でも、彼の実験では発生せず、そのような高圧では通常の方法よりも潤滑剤の量が少なくて済むことを発見したと述べています。アルバンは通常、150ポンドの圧力で蒸気を膨張させ、その3分の1で蒸気を遮断しました。彼はピストン速度を大幅に上げ、当時は一般的な方法が200フィート/分に過ぎなかったのに、300フィート/分を達成しました。彼は通常、振動エンジンを製作し、コンデンサーを取り付けることは稀でした。バルブは機関車のスライドでした。[92]ストロークを短くしたのは、強度、コンパクトさ、安価さ、そして高速回転を確保するための措置であった。しかし、アルバンは膨張エンジンの形状とプロポーションを制御する原理や、高張力の蒸気を作動させる際に経済性を確保するために相当な膨張率を採用する必要性を理解していなかったようである。そのため、長いストロークが「デッドスペース」による損失の低減、高温のジャーナルによる騒音の低減、あるいは高速ピストンの採用を可能にするといった利点を認識していなかったようである。彼は、振動シリンダーを固定シリンダーでは完全に実現可能な速度で使用できないことを認識するほどの高速ピストン速度を達成できなかったようである。

アルバンは、シリンダーの直径が4 1/2インチ、ピストンのストロークが1フィートで、ピストン速度が毎分140～160フィートで、4馬力を消費量5.3ポンドで生み出したと述べています。[327] 1時間あたり4.1ポンドの石炭を消費しました。これは、非常に少ない仕事量と、非常に低速のピストン速度で動作するエンジンにとっては良い結果です。30馬力のエンジンも非常に低速で動作しますが、1馬力あたり1時間あたりわずか4.1ポンドの石炭しか必要としませんでした。

しかしながら、パーキンスとアルバンの研究は、彼らの先駆者であるエバンス、スティーブンス、そしてトレビシックの研究と同様に、時代をはるかに先取りした技術者たちの仕事でした。現代の「改良の時代」の始まりを告げる時代に至るまで、一般的なやり方は、今述べたものに徐々に近づいていくだけでした。徐々に高圧化が進められ、ピストン速度の高速化が徐々に行われ、より大きな膨張が徐々に採用され、熱損失の原因がついに発見され、蒸気ジャケットと外部の非伝導性カバーが、製造者たちが作業に慣れるにつれてますます一般的に使用されるようになりました。「複合エンジン」は時折採用され、より高い蒸気量とより大きな膨張率で行われたそれぞれの実験は、前回よりも成功に近づいていきました。

最終的に、経済性を確保するためのこれらの方法はすべて認知され、採用理由も明らかになりました。そして、この進歩の最終段階として残されたのは、経済的な動作に必要なすべての要件を、蒸気ジャケットを備え、非導電性のカバーでしっかりと保護され、高圧蒸気を駆動し、高ピストン速度で大きな膨張率を実現する2気筒エンジンに統合することでした。これは現在、最高の製作者たちによって実現されています。

このタイプのエンジンの最も優れた例の一つは、ジェイコブ・パーキンスの息子たちが製作したエンジンです。彼らは父の死後もその仕事を引き継ぎました。彼らのエンジンは単動式で、小型（高圧）シリンダーが大型（低圧）シリンダーの上部に配置されています。バルブは回転するステムによって作動するため、従来の方法に伴う熱損失やパッキングの焼損は回避されます。スタッフィングボックスは[328] 長いスリーブの先端に垂直バルブステムを密着させて配置されており、スリーブ内に溜まる結露水はパッキンの過度な高温に対する更なる徹底的な保護機能を果たします。ピストンリングは潤滑油を必要としない合金で作られています。

蒸気は通常250～450ポンドで動作し、直径3インチ、厚さ3/8インチの細管で構成されたボイラーで生成されます。これらの管は1平方インチあたり2,500ポンドの圧力で試験されます。安全弁は通常400ポンドまで負荷されます。ボイラーには主に排気蒸気の凝縮によって得られた蒸留水が供給され、不足分は蒸留装置から水を追加することで補われます。これらの条件下では、1時間あたり1馬力あたり1 1/4ポンドの石炭が消費されます。

現在使用されている揚水エンジンは、定置式の製粉所用エンジンで見られた変化とほとんど変わらない一連の変化を経てきました。コーンウォール・エンジンは、今でもある程度、都市への給水に使用されており、深部鉱山にも保管されています。現代のコーンウォール・エンジンは、部品の比率と細部の形状を除けば、ワット時代のものとほとんど変わりません。以前の時代には達成できなかった蒸気圧が供給され、適切に配置され、バランスの取れたバルブとギアを慎重に調整することで、エンジンはより高速に動作し、より多くの仕事をこなせるようになりました。しかしながら、依然として大型で高価で扱いにくい装置であり、高価な基礎工事が必要で、管理には並外れた注意、技能、そして経験が求められます。徐々に使用されなくなっています。現在、優れた製作者によって製作されたこのエンジンの断面図は、図101に示されています。

一世紀前のワットエンジンと比較すれば、機械を完成させる際にどれほどの変化がもたらされるかがすぐに分かるだろう。[329] それが完成したら、必須の部品をすべて供給すれば完成します。

コーンウォールポンプエンジン
図101. —コーンウォールの揚水エンジン、1880年。

図中、Aはシリンダーで、ボイラーから蒸気通路Mを通って蒸気を取り込みます。蒸気はまずピストンBの上方から取り入れられ、ピストンを急速に下降させ、ポンプロッドEを押し上げます。ストロークの初期段階では、 Mの吸気弁が急激に閉じることで蒸気の取り入れが抑制され、既に動いている重い部品の慣性力によって蒸気が膨張し、ストロークが完了します。エンジンが深部鉱山の揚水に用いられる場合、多くの場合、必要な重量と慣性は、[330] 非常に長く重いポンプロッド。この重量が大きすぎる場合はバランスを取り、小さすぎる場合は重りを追加します。ストロークが完了すると、「平衡弁」が開き、蒸気が上からピストンの下の空間に流れ、こうして圧力の平衡が生じ、ポンプロッドが下降してポンプから水を押し出し、蒸気ピストンを上昇させます。ストロークの長さを絶対的に決定できるクランクなどの装置がないため、負荷量に応じて蒸気の流入量を非常に慎重に調整する必要があります。ストロークが適正長さを超え、ピストンがシリンダーヘッドNに衝突する危険が生じた場合、バッファービームによって動きが抑制されます。バルブの動きは、ワットのエンジンと同様に、プラグロッドJKによって駆動されます。この調整は、プランジャーポンプとリザーバーが接続された一種の油圧調速機である「カタラクト」によって行われます。プランジャーはエンジンによって上昇し、その後自動的に切り離されます。プランジャーは、手動で調整可能な排出オリフィスの大きさによって、多少の速度で下降します。プランジャーがポンプバレルの底に達すると、キャッチが外れ、重りが蒸気弁に作用して開き、エンジンがストロークします。滝の出口がほぼ閉じている場合、プランジャーが下降する間、エンジンはかなりの時間停止し、ストロークは長い間隔で連続して行われます。開口部が大きいほど、滝はより速く作用し、エンジンはより速く作動します。これは最近まで最も経済的な揚水エンジンと考えられており、鉱山からの排水や、既存の重いポンプロッドを用いて蒸気圧を相殺し、その慣性によって蒸気が膨張して大幅に圧力が低下した後も運動を継続する必要がある場合に、現在でも広く使用されています。

このエンジンでは、優美な形状と力強い梁Dが、[331] 初期のルーダービームに取って代わり、しっかりとした石積みの壁Rの上に支えられています。Fは排気弁で、ここから蒸気は凝縮器 Gへと送られます。凝縮器 G の横には空気ポンプHと熱井戸Iがあります。シリンダーは蒸気ジャケットPで覆われ、レンガ壁Oによって輻射熱から保護されています。シリンダー全体は頑丈な基礎Qの上に支えられています。

ブル・コーニッシュ・エンジンも、今でも頻繁に使用されています。イギリスのコーニッシュ・エンジンは、石炭100ポンドあたり1フィート（約30cm）の高さまで持ち上げると、平均約4500万ポンドの負荷がかかります。この2倍以上の効率が達成された例もあります。

蒸気ポンプ
図102. —蒸気ポンプ

フライホイールのない、はるかにシンプルな形式のポンプエンジンは、現在では一般的な「直動式蒸気ポンプ」です。このエンジンは、蒸気ボイラーへの給水、強制ポンプ、消火ポンプなど、あらゆる用途で利用されています。[332] 移動させる水の量が少なく、圧力が比較的高い場合に使用されます。蒸気シリンダーARと給水ポンプBQ（図102）は一列に配置され、2つのピストンは通常、1本のロッドDを共有しています。2つのシリンダーは強固なフレームNで接続され、ラグ付きの2本の支柱が全体を支え、ポンプを床または基礎にボルトで固定する役割を果たします。

現代の蒸気ポンプの蒸気弁の動作方法は独創的で独特である。図に示すように、ピストンは左方向に動いている。ストロークの終端に達すると、ピストンの面がピンなどの機構に衝突し、小さな補助弁Iが動いてポートEを開き、ピストンの後方から蒸気が吸入されるか、図に示すように補助ピストンの前方Fから蒸気が排出される。すると主蒸気室の圧力によってピストンが押し上げられ、それに連結されている主蒸気弁Gが動いて主ピストンの左側から蒸気が吸入され、右側Aから排気される。このように、クランクとフライホイール、あるいはコーンウォール・エンジンのカタラクトのような独立した機構が存在しないにもかかわらず、エンジンの動きによってバルブが作動し、ストロークの終端で動作が停止することはない。このクラスのポンプには非常に多くの種類があり、細部はすべて異なりますが、補助バルブとピストン、および補助バルブと主エンジンがそれぞれ他方の組み合わせのバルブを作動させる接続という際立った特徴を備えています。

セクション・ワーシントン揚水エンジン
図103. —ワージントン揚水エンジン、1876年。断面図。

これらのポンプはかなり大型になる場合もあり、かつてはコーンウォール・エンジンが唯一適用可能と考えられていた状況で水位を上昇させるのに用いられます。添付の​​図は、都市への給水のために作られたこのような揚水エンジンを示しています。これは「複合」直動式揚水エンジンです。シリンダーABは一列に配置され、1つのポンプFを駆動するとともに、ベルクランクによってそれぞれの空気ポンプDDを駆動します。[333] レバーLHはリンクIKを介してポンプバケットに接続されている。小さなシリンダーAから排出された蒸気は、大きなシリンダーBでさらに膨張し、そこから凝縮器Cへと送られる。バルブNMは、最初のシリンダーの横に配置された同様の一対のシリンダーのピストンロッドによって駆動されるバルブギア Lによって動かされる。これらの[334] バルブはバランスが取れており、バランスプレートRQはロッドOPから吊り下げられており、バルブとともに動くようになっている。各エンジンのバルブを[335] 一方のピストンロッドをもう一方のピストンロッドに合わせると、2 つのエンジンが交互に動作し、一方のエンジンがストロークしている間にもう一方のエンジンが静止し、そして、後者がストロークしている間にもう一方のエンジンは一瞬停止することがわかります。

水は吸気管Eからポンプに入り、バルブVVを通ってポンプバレルに入り、排出バルブTTから排出され、パイプGを通って本管に送られます。パイプGの上部にはエアチャンバーがあり、ポンプのその側の圧力を均一に保つのに役立ちます。このエンジンは非常に滑らかに静かに動作し、安価で耐久性があり、優れた性能を発揮しています。

ワージントンポンプエンジン
図104. —ワージントン揚水エンジン。

大きなスケールの画像（362 kB）。

ビームポンピングエンジンは現在、ほぼ例外なくクランクとフライホイールで構成されており、複合エンジンであることも非常に多い。添付の図は後者の形式のエンジンを示している。

ダブルシリンダーポンプエンジン
図105. —ダブルシリンダーポンプエンジン、1878年。

AとBは2つの蒸気シリンダーで、リンクと平行運動CDによって大きな鋳鉄製の梁 EFに接続されています。梁の反対側の端には、連接棒があります。[336] GはクランクHとフライホイールLMを回転させ、エンジンの動きを調節し、ストロークの長さを制御して、ピストンがシリンダーヘッドに衝突することで発生する事故の危険をすべて回避します。ビームは、シリンダー、ポンプ、フライホイールとともに、美しい形状の鉄柱によって支えられています。[337] 堅固な石造りの基礎。ポンプロッドIは複動ポンプJを駆動し、噴出する水への抵抗は空気室Kによって均一化される。空気室 Kでは、圧力が大きく変動する傾向にある場合に水位が上昇したり下降したりする。フライホイールシャフトから駆動される回転シャフトNにはカムOPが取り付けられており、カムは真上にある揚力ロッドと、それによって作動するバルブを動かす。蒸気シリンダーと梁を支える柱の間には井戸があり、そこに凝縮器と空気ポンプが設置されている。蒸気は60ポンドまたは80ポンドの圧力で運ばれ、6倍から10倍に膨張する。

ローレンス水道局エンジン
図106. —ローレンス水道局のエンジン。

リーヴィットポンプエンジン
図107. —リーヴィット揚水エンジン。

後期型の二重シリンダービームポンプエンジンは、ローレンス水道局のためにED・リーヴィット・ジュニアが発明・設計したもので、図106と107に示されている。2つのシリンダーはビームの中心の両側に配置され、互いに連結できるように傾斜している。[338] 蒸気エンジンは、その両端にピストンが接続されており、下端は互いに接近して配置されています。上端では、接続する蒸気管の両端にバルブが 1 つずつ配置されています。下端では、1 つのバルブが高圧シリンダーへの排気バルブとして、また低圧シリンダーへの蒸気バルブとして機能します。ピストンは反対方向に移動し、蒸気は高圧シリンダーから低圧シリンダーの近い方の端に直接排出されます。「テムズ ディットン」または「バケット アンド プランジャー」タイプのポンプは、下降ストロークで全水を取り込み、上昇時に半分を排出し、下降時に残りの半分を排出します。このエンジンの定格は、技術者委員会によって、燃焼する石炭 100 ポンドあたり 103,923,215 フィートポンドと報告されています。適度に優れたエンジンの定格は通常、6000 万から 7000 万と見なされています。この機関は、直径がそれぞれ17 1/2インチと36インチの蒸気シリンダーを備え、ストロークは7フィートです。ポンプの容量は約195ガロンで、96%の蒸気を吐出しました。蒸気は大気圧より75ポンド高い圧力で運ばれ、約10倍に膨張しました。単純な水平管式ボイラーが使用され、98°F（華氏98度）の温度で、石炭1ポンドあたり8.58ポンドの水を蒸発させました。

蒸気ボイラー。—これまで述べてきた定置型機関に供給される蒸気は、非常に多様な形態の蒸気ボイラーで生成される。使用される蒸気ボイラーの種類は、燃料節約のために蒸気圧力によってコストがどの程度増加するか、爆発の危険に対する備えの必要性の程度、使用する給水の性質、良好な状態を維持するための設備の有無、さらには装置を扱う担当者の性格によって決定される。

これまで見てきたように、蒸気機関の成長と発展を特徴づける変化は、蒸気ボイラーの形態にも同様に顕著な変化を伴ってきた。当初、同じ容器がそれぞれ異なる用途に使用されていた。[339] 蒸気発生器と蒸気機関の目的。後に蒸気機関から分離され、独自の機能を果たすように特別に装備されるようになり、その形状は前述の原因の作用により一連の変更を経てきた。

蒸気が実用化され、かなりの圧力が必要になると、ボイラーの形状はほぼ球形、楕円形、または円筒形になりました。例えば、デ・コー（1615年）とウースター侯爵（1663年）のボイラーは球形と円筒形、セイヴァリー（1698年）のボイラーは楕円形と円筒形でした。ニューコメンの蒸気機関の発明後、使用される圧力は再び非常に低くなり、蒸気ボイラーは不規則な形状になりましたが、今世紀初頭には再び必要に迫られてより頑丈な形状になりました。材料は当初銅が多用されましたが、現在では錬鉄が一般的で、鋼鉄が使用されることもあります。

現在の蒸気ボイラーは、平筒型、煙突型、管状型に分類できます。平筒型、あるいは普通筒型ボイラーは、一般的に使用されている第一種を代表する唯一のボイラーです。このボイラーは完全な円筒形で、頭部は平らか半球形です。通常、ボイラーには「蒸気ドラム」（小さな円筒形の容器）が取り付けられており、そこから蒸気管を通して蒸気が取り出されます。蒸気空間が広くなるため、水面から最初に上昇した蒸気によって浮遊していた霧は、ボイラーから蒸気が取り出される前に、ほぼ完全に分離されます。

バブコック・アンド・ウィルコックスの垂直ボイラー
図108. —バブコック＆ウィルコックスの垂直ボイラー。

煙道式ボイラーは円筒形であることが多く、1本以上の円筒形の煙道が備えられている。煙道は水面下を端から端まで貫通し、炉内ガスを導き、通常のボイラーよりも大きな伝熱面積を確保する。通常、直径は30インチから48インチで、直径1インチあたり長さは1フィート以下である。しかし、中には100フィート以上のものもある。ボイラーは 1/4 から3/8の鉄で できている。[340] ボイラーは厚さが 1 インチで、半球形または注意深く支えられた平らな頭部を持ち、煙道はありません。全体がレンガ積みの設定内に置かれます。これらのボイラーは、燃料が安価である場合、修理のコストが大きい場合、または給水が不純な場合に適用されます。 縦方向に 1 本の煙道がある円筒形のボイラーは、コーンウォールで最初に使用されたと一般に考えられているため、コーンウォール ボイラーと呼ばれます。おそらく、オリバー エバンスが 1786 年より前に米国で発明し、その時点で彼はこのボイラーを使用しました。煙道の直径は通常、ボイラーの直径の 0.5 または 0.6 です。2 本の縦方向の煙道があるボイラーはランカシャー ボイラーと呼ばれます。この形式もオリバー エバンスによって導入されました。煙道の直径はボイラーの 3 分の 1 です。より小径の煙突が複数使用されることが多く、さらに大きな伝熱面積が必要な場合は、直径1 1/4インチから4または5インチの管が煙突の代わりに使用されます。煙突は通常、シェルまたは外側部分を 作るのと同様に、シートをリベットで留めて作られます。英国の製造業者は溶接することがありますが、米国ではほとんど行われていません。管は常に、圧延工程で「重ね溶接」されます。小さな管は、1785年頃に米国で初めて使用されました。ポータブル、機関車、船舶用の蒸気ボイラーでは、（前述の定置式ボイラーのように）ボイラー外部のレンガ造りの炉ではなく、ボイラー自体の内部で火を起こす必要があります。この種のボイラーでは、炉や火室からの炎とガスは、前述のボイラーのように煙突へ向かう途中にレンガ造りの通路を通ることはなく、必ず煙道や管、あるいはその両方を通って煙突へ導かれる。これらのボイラーは、据置型ボイラーとしても使用されることがある。図108は、作業図面に通常示されるような、このような蒸気ボイラーの断面図を示している。これらのボイラーでは、スケッチに見える「バッフルプレート」によって水が円滑に循環するように工夫されており、このバッフルプレートは、図に示されているように水の流れを強制する。[341] 矢印で示されているように、蒸気管は水への熱伝達を速めるため、真鍮や銅で作られることが多い。これにより、伝熱面積とボイラーの小型化が可能になる。蒸気空間は可能な限り広く作られ、蒸気への水の「プライミング」や「エントレインメント」を防ぐ。このタイプの蒸気ボイラーは、マサチューセッツ州セーラムのネイサン・リードによって1791年に発明され、同年4月に特許を取得した、最も初期の管状ボイラーであった。機関車用ボイラー（図109）の特徴は、前述のものと同様に、胴体の一端に火室があり、ガスが通過する一連の管を備えていることである。[342] 煙突に直接接続する。この形式の採用により、強度、コンパクトさ、大きな蒸気容量、経済性、適度なコスト、そして駆動部品との容易な組み合わせが確保される。可搬式および据置式の機関車にも頻繁に使用される。フランスではM.セガン、イギリスではブースによって発明され、ジョージ・スチーブンソンによってほぼ同時期、1828年か1829年に使用された。

固定式「機関車」ボイラー
図109. —固定式「機関車」ボイラー。

蒸気ボイラーの効率は、一定時間内に燃焼する燃料の重量単位あたりの有効伝熱面積の大きさ、または通常は伝熱面積と火格子面積の比率に依存するため、ボイラーの形状を変えず、コストを比例的に増加させることなく伝熱面積を増やすことを目的とした特別な方法が採用されることがあります。

ギャロウェイ円錐管
図110.

こうした方法の一つは、ギャロウェイ円錐管（図110 ）を使用する方法です。これは、[343] 英国では広く普及していますが、アメリカ合衆国ではほとんど、あるいは全く見かけません。コーンウォールボイラーに通常適用されるこのボイラーは、直径6フィート以上の大きな円筒形の胴体で構成され、胴体の約半分の大きさの管が1本、あるいは時には胴体の直径の3分の1の大きさの管が2本入っています。このようなボイラーは、加熱面積と火格子面積の比率が非常に小さく、大きな管は特に崩壊しやすいです。これらの欠点を解消するために、ギャロウェイ氏は煙道にステーチューブを導入しました。この管は円錐形で、垂直または傾斜した位置に取り付けられ、大きい方の端が上になります。これにより加熱面積が大幅に増加し、同時に崩壊の可能性も低減されます。ギャロウェイ氏の別の装置でも同じ効果が得られ、この装置は同じボイラーで先ほど説明した装置と組み合わせられることがあります。煙道内のいくつかのシートには「ポケット」が加工されており、これらのポケットは煙道通路に突出しています。

もう一つの装置は、アメリカの技術者ミラーが考案したもので、円筒形ボイラーなどの炉の周囲を水管で囲むものです。グリーンらが考案した「燃料節約装置」は、ボイラーと煙突の間の煙道に設置された同様の管群で構成されています。

「セクショナル」ボイラーは、破滅的な爆発に対する安全性が高いことから、高圧で徐々に使用されるようになってきています。この種のボイラーの実用化に成功した最も初期の例は、ニュージャージー州ホーボーケンのジョン・スティーブンス大佐のボイラーでしょう。アルバン博士は40年後、このタイプのボイラーを一般向けに導入しようと試み、多数のボイラーを製作しましたが、成功しませんでした。工学におけるあらゆる根本的な変化と同様に、セクショナルボイラーの導入はゆっくりと進み、その製造が重要な産業分野となったのはごく最近のことです。[344]

1871年、筆者が委員長を務めたアメリカ協会の委員会は、このタイプのボイラーと通常のタイプのボイラーを複数検査し、綿密に試験しました。委員会は、「この種の蒸気ボイラーの導入は、あらゆる地域で蒸気ボイラーの存在を非常に不快なものにしている普遍的な不信感の原因を取り除くのに大いに役立つと確信しています。これらのボイラーの徹底的な検査、動作の調整、その他の欠点は徐々に克服されつつあり、委員会は、より古く危険なタイプの蒸気ボイラーを排除し、これらのボイラーが広く使用されるようになる日を確信を持って待ち望んでいます」と報告しました。

これらのボイラーの経済性は、火格子面積に対する加熱比率が同程度であれば、他の種類のボイラーと同等です。実際、これらのボイラーは通常、加熱比率がやや高く設定されており、燃料効率は他の種類のボイラーを上回ることがよくあります。これらのボイラーの主な欠点は、蒸気と水の容量が小さいため、安定した蒸気圧を得るのが極めて難しいことです。これらのボイラーを使用する場合は、可能であれば自動装置で給水と通風を制御し、給水は可能な限り高温に加熱する必要があります。これらのボイラーの良好な作動は、他のボイラーよりも火夫の能力に大きく依存しており、注意と技能の両方を駆使して初めて確保できます。

これらのボイラーには様々な形態が考案されている。ウォルター・ハンコックは、平板をステーボルトで連結した蒸気輸送用のボイラーを製作した。この平板は複数の部品で構成され、ボイラーを構成していた。また、ほぼ同時期（1828年）、サー・ゴールドスワーシー・ガーニーも同様の目的で、蒸気タンクと貯水タンクを上下に配置し、三角形に曲がった水管で接続したボイラーを製作した。水管は炉内ガスの熱にさらされていた。ジェイコブ・パーキンスは、非常に高い蒸気圧の利用を目指して多くの実験を行い、1831年には特許を取得した。[345] このクラスのボイラーでは、火に最も近い加熱面は鉄管で構成されており、この管は火格子としても機能していました。蒸気と水の空間は主に比較的大きなチャンバー内にあり、その壁は密集したステーボルトで固定されていました。極めて高圧の場合は、管のみで構成されたボイラーが使用されました。エルンスト・アルバン博士は、前述のボイラーとその構造と動作について説明し、平方インチあたり1,000ポンドという高圧力で実験を行ったと述べています。

ハリソンのセクショナルボイラー
図111. —ハリソンのセクショナルボイラー。

アメリカ合衆国で長年使用されているハリソン式蒸気ボイラーは、複数のセクションから構成されており、各セクションは鋳鉄製の中空球体で構成され、球体上に鋳造されたネックによって互いに連結され、面接合部で接合されています。各列の端から端まで伸びる長いボルトが球体を固定しています（図111参照 ）。

バブコック＆ウィルコックのセクショナルボイラー
図112. —バブコック・アンド・ウィルコックスのセクショナルボイラー。

広く使用されている別の現代型の例として、図112に示す半セクションボイラーがあります。これは、一連の傾斜した錬鉄管で構成され、Tヘッドで接続されています。[346] 両端に垂直の水路を形成する管路。接合部はフライス加工で表面処理され、1平方インチあたり500ポンドの圧力でも漏れが生じないほど完全に密閉されています。パッキンは使用されていません。火は管の前端と高い方の端の下で作られ、燃焼生成物は管の間を上昇し、蒸気ドラムと水ドラムの下の燃焼室に入ります。つまり、燃焼生成物は管の間を下り、再び管の間を上昇し、煙突へと排出されます。蒸気はボイラー後端近くの蒸気ドラムの上部から排出されます。この急速な循環により、伝熱面への堆積物や固着がある程度防がれ、堆積物は押し流されて泥ドラムに堆積し、そこから吹き飛ばされます。トロウブリッジ教授が示したように、水の急速な循環は、新鮮な水を継続的に供給し、また付着物を防止することによって、ガスからの熱の除去にも役立ちます。

ルートセクショナルボイラー
図113. —ルートセクショナルボイラー。

[347]セクショナルボイラーを船舶エンジンに採用する試みはこれまで行われてきたが、その導入は未だほとんど進展していない。米国設計のルート式セクショナルボイラー（図113）は、米国および欧州で広く使用されており、船上でも試験的に使用されている。伝熱面はすべて管で構成され、管は特殊な形状のキャップで接続されており、接合部はゴム製の「グラメット」でしっかりと固定されている。

第2部 ポータブルエンジンと機関車エンジン
小型のエンジンとボイラーは、容易に輸送できるよう一体構造に組み合わされることが多くなっています。 図114のように、共通のベースプレートを持つものは、通常「セミポータブルエンジン」と呼ばれます。これらの小型エンジンには、いくつかの明確な利点があります。一体型のエンジンとボイラーは、一つのベースプレートに取り付けられているため、[348] 簡単に輸送でき、場所を取らず、車輪の上に簡単に取り付けることができるため、農業用途に特に適しています。

セミポータブルエンジン
図114. —半ポータブルエンジン、1878年。

ここに示す例は、市場で一般的に見られるものとは設計が異なります。エンジンはボイラーに固定されていないため、膨張の影響を受けず、ベアリングが伝導熱やボイラーからの上昇熱によって過熱されることもありません。フライホイールはベースに配置されており、この配置により高速回転時の安定性が確保され、燃料消費の節約に不可欠です。ボイラーは直立した管状の構造で、内部に火室があります。[349] 1インチあたり150ポンドの圧力で作動するように設計されています。プライミングを防ぐためのバッフルプレートと循環パイプが取り付けられており、また、水位が​​下がった場合にボイラーのクラウンシートが燃えるのを防ぐための可溶栓も取り付けられています。

この形式の小型エンジンのもう一つの図を以下に示します。このエンジンの特徴は、シリンダーが垂直に立てられたボイラーの上部に配置されていることです。この配置により、エンジンは常にボイラーから最も高温で乾燥した蒸気を吸い込みます。そのため、エンジンがボイラーから離れている場合、短い配管であっても急速に凝縮が進行し、深刻な損失が発生することはありません。

セミポータブルエンジン
図115. —半ポータブルエンジン、1878年。

図示されたエンジンは10馬力の定格であり、メーカーは常に自社の機械が[350] このエンジンは定格出力まで動作します。シリンダーは7×7インチで、メインシャフトがその真上にあります。このシャフトには3つの偏心装置があり、1つはポンプを動かし、1つはバルブを動かし、3つ目はカットオフを操作します。駆動プーリーの直径は20インチ、バランスホイールの直径は30インチです。ボイラーには15 1/1/4インチの煙道があります。下部にヒーターが備え付けられています。このエンジンのボイラーは200ポンドまでテストされており、100ポンドの動作圧力に耐えられると計算されていますが、エンジンのフルパワーを発揮するのにこれは必要ではありません。機械全体のコンパクトさは非常に優れています。5フィート四方、高さ8フィートのスペースに設置できます。10馬力のエンジンの重量は1,540ポンド、輸送用に箱詰めされた機械全体の重量は4,890ポンドです。各部品がゲージに合わせて慎重に作られているため、機構の各部品は通常、銃のロックのように正確にフィットし、機能します。

ポータブルエンジンは、特に場所から場所へ容易に移動できるように設計されたものです。エンジンは通常ボイラーに接続され、給水ポンプは一般的にエンジンに接続されます。機械全体は車輪で運ばれ、通常は馬によって移動されますが、時には専用のエンジンによって後輪に連結されたエンジンによって移動されることもあります。この種の蒸気機関の製造においては、イギリスのメーカーが優れた技術を誇りますが、アメリカの最高級のエンジンも、設計、材質、構造において完全に同等である可能性が高いでしょう。

最も著名な英国の建造者たちの後期の作品は、技術者たちを驚かせるほどの経済的な成果をもたらしました。王立農業協会の毎年恒例の「ショー」は、設計と建設の卓越性だけでなく、管理技術の巧みさを示す良い証拠となりました。小型のポータブルエンジンの中には、複合型を除く最大の船舶エンジンよりも優れた経済性を示し、さらには複合型と互角に渡り合うものもありました。この驚異的な経済性の要因は容易に説明できます。[351] これらのエンジンの検査と、試験運転におけるそれらの操作方法を観察することによって、これらのエンジンは通常、非常に注意深く設計されています。シリンダーは作業量に合わせて適切に調整されており、ピストンは高速で移動します。バルブ機構は通常、プレーンスライドバルブと、独立した偏心装置によって駆動される独立した膨張スライドで構成され、カットオフポイントをかなり変化させることができます。この形式の膨張機構は、通常の膨張度（ほぼ4倍）において、ドロップカットオフとほぼ同等の非常に効果的な方法です。調速機は通常、蒸気管のスロットルバルブに取り付けられています。この配置は変動負荷下では最適ではありませんが、競技運転のように、プロニーストラップブレーキの非常に均一な負荷と、機械の最大出力に近い状態でエンジンを運転する場合、効率に大きな損失は発生しません。最も成功したエンジンは、蒸気ジャケット付きシリンダー（常に経済性を最大限に高めるために不可欠であり、蒸気量が多く、かなりの膨張率を持つ）を備えていました。ボイラーは頑丈に作られており、他の加熱面と同様に、非伝導性の材料で丁寧に覆われ、全体にしっかりと断熱されています。細部は慎重にバランスが取られ、ロッドとフレームは強固でしっかりと固定され、ベアリングは大きな摩擦面を備えています。コネクティングロッドは長く、操作しやすく、すべての部品が無理なく最小限の摩擦で機能を発揮します。

競技会におけるエンジンの操縦には、最も経験豊富で熟練した操縦者が選ばれる。同じエンジンであっても、操縦者によって性能に差が出る場合があり、たとえ競技者が両方とも非常に熟練していたとしても、その差は10～15%にも及ぶことが分かっている。エンジンの操縦においては、火の始末には細心の注意が払われる。一定間隔で頻繁に石炭を投入し、燃料の深さを均一に保ち、完全にきれいな火を保つ。側面は[352] 火の隅々まで細心の注意を払って管理されています。防火扉は可能な限り短時間しか開けられません。火格子の面積は1平方インチも無駄にせず、石炭1ポンドから最大限の熱量を、必要な場所に正確に供給します。給水は可能な限り連続的に、そして極めて規則的に供給されます。場合によっては、機関士が常に機関車のそばに立ち、石炭を両手でくわえて火に供給し、水をカップを使って手でヒーターに供給します。このような場合、必ずヒーターが使用されます。排気口は通風に必要な範囲を超えて絞り込まれません。ブレーキは、潤滑の不規則性によって抵抗の変化によって速度が変動しないよう、注意深く監視されます。負荷は、機関車が経済的に駆動するように設計された最大負荷に設定されます。このように、すべての条件は可能な限り経済性に有利になるように設定され、機関士の最大限の注意によって可能な限り一定に保たれます。

これらの試験は通常3～5時間程度で終了するため、消火が必要になる前に終了します。以下は、1870年7月にオックスフォード農業博覧会で行われたエンジン試験の結果です。

製作者名と
住所 シリンダー。 脳卒中。 馬力。 カットオフポイント
。 1分あたりの回転数
。
1馬力あたり1時間あたりの石炭重量（ポンド）
。
番号。 直径。 名目上。 ダイナモ
メトリック。
インチ。 で。
クレイトン・シャトルワース・アンド・カンパニー、リンカーン 1 7 12 4 4.42 ….. 121.6 5 3.73
ブラウン＆メイ、デヴィゼス 1 7 3 ∕ 16 12 4 4.19 11.48 125.6 5 4.44
レディング鉄工会社、レディング 1 5 3 ∕ 4 14 4 4.16 ….. 145.7 4.65
[353]これらは機関車のボイラーに取り付けられた水平エンジンでした。

1867 年にベリーで開催された同様の展示会では、同様のサイズとスタイルのエンジンから、次のように、これらよりもさらに優れた結果が報告されました。

製作者名と
住所 シリンダー。 脳卒中。 馬力。 カットオフポイント
。 1分あたりの回転数
。
1馬力あたり1時間あたりの石炭重量（ポンド）
。
番号。 直径。 名目上。 ダイナモ
メトリック。
インチ。 で。
クレイトン・シャトルワース・アンド・カンパニー、リンカーン。 1 10 20 10 11時00分 3.1 0 71.5 4.13
レディング鉄工会社、レディング。 1 8 5 ∕ 8 20 10 10.43 1.4 109.4 4.22
これらすべてのエンジンには蒸気ジャケットが使用されており、給水は排気蒸気によって高温かつ均一に加熱されていました。石炭は選別され、細かく砕かれ、細心の注意を払って火に投げ込まれました。エンジンの速度、蒸気圧、給水量は非常に注意深く制御され、すべてのベアリングはかなり緩められていました。エンジンの運転手は通常、熟練した「ジョッキー」でした。

次の図は、米国で最も古く、最も経験豊富な蒸気エンジン製造業者の 1 つによって製造されたポータブル蒸気エンジンを表しています。

ポータブル蒸気機関
図116. —ポータブル蒸気機関、1878年。

これらの機関車のボイラーの伝熱面積は、定置式の機関ボイラーよりは小さいものの、機関車よりもはるかに大きく、1馬力あたり10～20平方フィートの範囲です。ボイラーは非常に頑丈に作られており、付属の機関車による負荷に耐えることができます。この負荷は、蒸気圧による負荷の10分の1から5分の1に相当すると推定されています。[354] ボイラーには、同容量の定置型ボイラーの2倍の強度が与えられる場合もあります。この例では、エンジンはボイラーの真上に設置されており、すべての部品が目視でき、エンジニアが容易にアクセスできます。

これらのエンジンの1つは20馬力で、直径10インチ、ピストンのストローク18インチの蒸気シリンダーを備えています。[355] 毎分125回転し、火格子面積は9平方フィート、加熱面積は288フィートです。重量は約4.5トンです。蒸気は125ポンドで運ばれます。

前述の種類のエンジンでは、煙突に導かれる排気蒸気の噴射によって通風が得られます。このようなエンジンは現在、サイズと品質に応じて1馬力あたり120ドルから150ドルで販売されており、小型エンジンが最も高価です。通常の燃料消費量は1時間あたり1馬力あたり4ポンドから6ポンドで、火格子1平方フィートあたり15ポンドから20ポンドを燃焼させ、1ポンドあたり約8ポンドの水を蒸発させます。大型エンジンの場合、通常の重量は1馬力あたり500ポンドです。

スラッシャーズのロードエンジン
図117. —スラッシャーズの道路エンジン、1878年。

これらのエンジンは、時には自ら推進するように配置されている。[356] ミルズ社の「スラッシャーズ」と呼ばれる道路用機関車、あるいはその模型は、付属の版画がその好例です。この機関車は、10バレル以上の水と穀物選別機を積んだタンクを一般道路で牽引し、脱穀機や製材所を駆動するために設計されており、20馬力または25馬力を発揮します。この道路用機関車は、250ポンドの蒸気で作動するようにボイラーが組み込まれており、最大出力は30馬力です。

このエンジンはバランスバルブと自動遮断装置を備え、道路走行用に逆転装置も備えています。駆動輪は錬鉄製で、直径56インチ、幅8インチ、鋳鉄製の駆動アームを備えています。両方の輪は直線だけでなく曲線でも駆動力を発揮します。エンジンは1人の操縦者によって操縦・点火され、総重量は非常に軽いため、どんな田舎の橋でも安全に通過できます。下り坂での安全を確保するため、ブレーキも取り付けられています。時速約3マイルで走行するように設計されていますが、必要に応じてピストン速度を上げて時速4マイルまで加速することも可能です。

これは、現在製作されたこの種のエンジンの優れた例です。頑丈なボイラーとそのヒーター、ジャケット付きシリンダー、軽量で強固なエンジンフレーム、鋼鉄製の駆動装置、丁寧に覆われた[357] シリンダーとボイラーの表面、細部の優れたバランスは、優れた現代工学の例証であり、1世紀前にスミートンによって建造された同クラスの最初のものとは興味深い対照をなしています。

フィッシャーの蒸気機関車
図118. —フィッシャーの蒸気機関車。

現在、旅客用の蒸気機関車はほとんど製造されていません。 図118は、フィッシャーが1870年頃、あるいはそれ以前に設計した蒸気機関車です。実験的にのみ製造されました。

道路と農業用エンジン
図119. —道路および農業用機関車。

上記は、この仕事に従事していたいくつかの英国企業の中で最も成功した企業の 1 つによって製造された道路および農場用機関車の彫刻です。

これらのエンジンの容量は、米国では著者が、海外では数人の著名なエンジニアが実験して決定しました。

筆者はニュージャージー州サウスオレンジでこれらのエンジンの1台を試運転し、その出力、速度、そして操作性と操縦性を確認した。主な寸法は以下の通りである。

[358]

エンジン全体の重量は 5 トン 4 cwt です。 11,648 ポンド。
蒸気シリンダー – 直径 7 3 ∕ 4 インチ。
ピストンのストローク 10 インチ。
駆動輪の1つに対するクランクの回転 17
駆動輪— 直径 60 インチ。
「 タイヤの幅 10 インチ。
「 重量、各 450 ポンド。
ボイラー- 全体の長さ 8 足。
「 殻の直径 30 足。
「 殻の厚さ 7 ∕ 16 インチ。
「 火室シート、外側、厚さ 1 ∕ 2 インチ。
駆動輪の荷重、4トン10cwt。 10,080 ポンド。
ボイラーは普通の機関車タイプのもので、エンジンはポータブルエンジンでよくあるようにその上に搭載されていました。

蒸気シリンダーは、国内外で最先端の技術に基づき、蒸気ジャケット式であった。クランクシャフトをはじめとする錬鉄部品は、大きな負荷に耐え、堅牢でシンプルな仕上げが施されていた。歯車機構は可鍛鋳鉄製で、クランクシャフトから駆動輪まで、両側の全ての軸受は、火室の外側の側面も兼ねる厚さ1/2インチの一枚板で支えられていた。

以下は、著者が試行から導き出し、フランクリン協会誌に掲載した結論の要約です。トラクションエンジンは、一般道路で容易かつ迅速に操縦できるように設計できます。また、5トンを超える重量のエンジンでも、半径18フィートの円上、あるいはエンジンの長さよりわずかに広い道路上でも、難なく連続旋回できます。5トン4ハンドレッドウェイトの機関車が製造され、良好な道路で1マイルあたり533フィートの勾配を時速4マイルで23,000ポンドを牽引できます。さらに、1マイルあたり225フィートの勾配を時速2マイルで63,000ポンド以上を牽引できる機関車も製造可能です。

さらに、牽引係数は[359] 重荷を積んだ荷馬車を良好な砕石道路に牽引した場合の蒸気消費量の平均値は、0.04 に遠く及ばない。この機関車の牽引力は馬 20 頭分に相当し、平坦な道路で牽引できる重量は、機関車の重量を除いて 163,452 ポンドであり、必要な燃料の量は 1 日 500 ポンドと推定される。馬力に対する牽引機関の利点として主張されているのは、作業時間を制限する必要がないこと、初期費用が蒸気機関に有利なこと、一般道路での重労働では蒸気機関の費用は馬力の平均費用の 25% 未満であり、25 頭の馬の仕事をこなせる牽引機関を 6 頭または 8 頭の馬と同じだけの費用で稼働させることができることである。重量物の牽引費用は 1 トンあたり 1 マイルあたり 7 セントと推定されている。

このようなエンジンは、蒸気耕作において徐々に有用になりつつある。2つの方式が採用されている。1つはエンジンを固定し、巻き上げ機とワイヤーロープを使ってプラウの「一団」を牽引する方式、もう1つはエンジンが畑を横断しながら、プラウまたはプラウの一団を牽引する方式である。後者の方法は、大草原を耕すために提案されている。

このように、賢明で、勇敢で、粘り強いハンコックとその同僚たちが、蒸気機関を一般道路で有効に活用する計画で敗北してから 30 年が経ち、新たな形で、その問題が再び取り組まれ、少なくとも部分的には解決されたという強い兆候が見られる。

幹線道路における動物動力を蒸気動力に置き換えるという究極の成功の前提条件の中で最も重要なものの一つは、道路がしっかりと整備されることです。鉄道路線において緩やかな勾配と滑らかな軌道を確保するには、最大限の注意と判断力が払われ、莫大な資本支出も正当化されると考えられています。ですから、一般道路を道路機関車に適合させる際にも同様の注意と支出が賢明であると容易に考えられます。技術者にとって、[360] 一般的には障害物とみなされる自然の障害物は、結局のところ、実際には存在しない。予想される主な不都合は、おそらく所有者の不注意や貪欲から生じるだろう。所有者は時として無知で非効率的な機関士を任命し、常に優秀な使用人ではあるものの、恐ろしい主人を彼らに任せてしまうかもしれない。しかしながら、鉄道による旅客輸送は駅馬車輸送よりも人命損失や人身傷害のリスクが低いことが判明しているように、一般道路における貨物輸送における蒸気機関車の一般的な使用は、今日の馬力使用に伴うよりも生命や財産へのリスクが少ないことがほぼ確実である。

蒸気消防車は、可搬式エンジンの一種です。蒸気動力の応用の中でも最新のものの一つです。蒸気消防車は、アメリカで開発されたという点で特筆すべきものです。以前から試みられていましたが、永続的な成功を収めて導入されたのはここ15年ほどのことです。

ラッタ蒸気消防車
図120. —ラッタ蒸気消防車。

1830年には早くも、英国ロンドンのブレイスウェイトとエリクソンが、直径がそれぞれ7インチと6 1/2インチの蒸気シリンダーとポンプシリンダーを持ち、ピストンのストロークが16インチのエンジンを製作しました。この機械の重量は2 1/2トンで、 1分間に150ガロンの水を80～100フィートの高さまで噴射したと言われています。火をつけてから20分ほどで作動可能になりました。ブレイスウェイトはその後、1832年にさらに強力なエンジンをプロイセン国王に納入しました。米国で蒸気消防車の製造が初めて試みられたのは、おそらくホッジによるもので、彼は1841年にニューヨークで1台を製作しました。この機械は強力で非常に効果的でしたが、すぐに輸送するには重すぎました。故J・K・フィッシャーは生涯を通じて蒸気機関車とトラクションエンジンの使用を強く訴え、数々の蒸気機関車を設計・製造しただけでなく、蒸気消防車も設計しました。フィッシャーの設計に基づき、1860年頃、ニューヨークのノベルティ・ワークス社でリー＆ラーネッド社向けに2台が製造されました。[361] これらは「自走式」で、フィラデルフィア市向けに製造された1台は、自走エンジンで駆動し、高速道路を経由してフィラデルフィア市へ送られました。もう1台はニューヨーク消防局向けに製造され、数年間にわたり活躍しました。これらのエンジンは重量がありましたが、非常に強力で、蒸気機関で高速走行することが確認されました。[362] そして、機動性も優れていました。シンシナティのラッタ氏はその後まもなく、比較的軽量で非常に効率的な消防車の開発に成功し、同市の消防署は蒸気消防車を主力として初めて採用しました。この変化は現在では広く普及しています。

蒸気消防車は、今やすべての大都市で旧式の手動消防車に完全に取って代わりました。蒸気消防車は、手動消防車のほんの一部のコストでその役割を果たします。蒸気消防車は、高さ225フィート、水平方向には300フィート以上まで水を噴射できますが、手動消防車はそれらの3分の1の距離しか噴射できません。また、「スチーマー」は必要に応じて長時間フルパワーで稼働できますが、手動消防車の作業員はすぐに疲労し、頻繁に交代が必要になります。ニューヨーク市には40台の蒸気消防車があります。住民1万人につき1台が適切な割合です。

アモスケグエンジン、セクション
図121. —アモスケーグエンジン。断面図。

標準的な蒸気消防車 (図 120 ) では、図 121 の断面図に示すように往復動エンジンとポンプが採用されています。 図中、Aは炉、B はボイラー内の密集した垂直の火管のセットです。Cは燃焼室、 D は煙管、R は蒸気室です。 Eは蒸気シリンダー、Fはポンプで、これは複動式です。 2 組のエンジンとポンプがあり、直角にセットされたクランクで作動し、その後ろにあるバランスホイールを回転させます。Gはボイラーに水を供給する給水ポンプ、H はパイプIJを通って到達する水圧を均等化する空気室です。Kは運転席Lの下にある給水タンクで、エンジンとボイラーとともにフレームMMに搭載されています。消防士はプラットフォームNに立っています。機械を動かす必要があるときは、エンドレスチェーンがクランクシャフトと後輪を連結し、ポンプを停止したエンジンが任意の速度で車輪を駆動するようになります。

アモスケグ社の自走エンジン[363] 寸法と性能は次のとおりであった。重量4トン、速度時速8マイル、蒸気圧75ポンド/平方インチ、1 1 ∕ 4インチノズルからの蒸気の高さ225フィート、1 3 ∕ 4インチノズル150フィート、水平距離1 1 ∕ 4インチ[364-365] ノズル、300フィート; 1 3 ∕ 4インチ、250フィート—これらのエンジンが現在取って代わった手動の消防車の性能とは素晴らしい対照をなしています。

シルズビーロータリー蒸気消防車
図122. —シルスビーロータリー蒸気消防車。

近年、ロータリーエンジンとポンプを用いて蒸気消防車を製造することが一般的になっています（図122）。蒸気機関における回転運動の優位性は明白であるため、その実用的な困難を克服するために多くの試みがなされてきました。これらの困難の一つ、そして主要なものは、ピストンの役割を果たす部品をストレートシリンダー内に収納することでした。ロバート・スティーブンソンはかつて、この収納の難しさのためにロータリーエンジンは決してうまく動作しないだろうという意見を表明しました。ロータリーエンジンの最も明白な利点は、ピストンの高速化によって得られるとされるエンジンの小型化、特に船舶の推進において顕著な偶発的な大きな歪みの回避、そして往復動エンジンでは慣性を克服するために消費されると言われる動力の大幅な節約です。これらの利点は、ロータリーエンジンを特に機関車や蒸気消防車の駆動に適しています。

ロータリー蒸気機関
図123. —ロータリー式蒸気エンジン。

ロータリーポンプ
図124. —ロータリーポンプ。

図123に示すホリーロータリーエンジンでは、ロータリーエンジンでよく使用される偏心装置とスライドカムが、[366] 摩擦が大きく好ましくないピストンは避けられています。 ケース内にチャンバーを形成する波形ピストン、または不規則カムCDが採用されています。 エンジンでは、蒸気がケースの底部のAから入り、カムを押し広げます。 使用されるパッキンは、長い金属製の歯車の端にあるものだけです。この歯車はケースにぴったり合うように研磨されており、カムの運動量とパッキン片のわずかなバネ戻りによってケースの外に出ないようにしています。 ポンプの摩擦 (図 124 ) は、エンジンよりも少ないと言われています。 これは、ロータリー エンジンが、すべての往復エンジンを駆動するために必要な蒸気圧の 4 分の 1 から 3 分の 1 で、水を所定の距離に押し出すことができるという主張を裏付ける理由です。 作業に必要な電力が少ないほど、機械全体にかかる負担とその結果の摩耗が少なくなり、機械の耐久性と信頼性が向上すると言われています。ポンプはチャンバー式であるため、汚水や砂利水の使用による損傷リスクが軽減され、ピストンポンプであればすぐに故障してしまうような砂利水を汲み上げ、長年の使用に耐えられるとされています。このエンジンに使用されているポンプは、上図に示すように、駆動用のロータリーエンジンに似ています。回転するピストンにはそれぞれ3本の長い歯があり、シリンダーに当接し、エンジンのカムと同様に漏れを防ぐためにパッキングされています。これらの歯は鋼鉄製の支持板に取り付けられています。[367] エンジンシャフトに連結されたシャフト。水は Eから入り、 Fから排出されます。水とともに混入する砂、破片、土埃などが通過できるよう、通路は意図的に大きく作られています。

ロータリーエンジンは、小さな出力が求められ、燃料消費量がそれほど重要でない様々な特殊用途に徐々に利用され始めています。しかし、大型エンジンが求められる場合や、中程度の燃料消費量でさえも重要な場合、往復ピストンエンジンと競合することはこれまでなく、おそらく将来も決してないでしょう。実際、この形式のエンジンは蒸気機関の応用においてほとんど重要性を持たなかったため、その歴史については比較的よく知られていません。ワットがロータリーエンジンを発明し、それから何年も経ってから（1836年）、ユールがグラスゴーで同様のエンジンを製作しました。ラムは1842年に、ベーレンスは1847年にさらに別の特許を取得しました。その後も、ネーピア、ホール、マッセイ、ホリー、ラ・フランスなどがこのクラスのエンジンを製造してきました。ほぼすべてのロータリーエンジンは、上図のようにギアで回転するカム、または小径シリンダー内に放射状に配置されたピストンで構成されます。小径シリンダーは、偏心したより大きなシリンダー内で軸を中心に回転します。ピストンは、小径シリンダーの回転に伴って、外縁がより大きなシリンダーの内面と接触しながら、小径シリンダー内外にスライドします。一部のロータリーエンジンでは、ピストンが中央のシャフトを中心に回転し、外筒内の摺動支点が蒸気を排気側から分離し、作業中に膨張する蒸気を閉じ込めます。これらの組み合わせのほぼすべては、ポンプとしても使用されます。

アメリカの著名なエンジンメーカーが製造した消防車は、米国で一般的に使用されている往復動エンジンとポンプを備えており、全体的な設計と細部の配置において標準となっています。これらは、機械工学のあらゆる分野でこれまでに生み出された中で最も軽量でありながら、部品の強度と作動力を兼ね備えた、優れた例と言えるでしょう。[368] 非常に綿密な寸法と配置で加熱面をぎっしりと詰め込み、水室を小さくした小型ボイラーを使用し、走行装置や作動部品には可能な限り鋼材を使用し、ピストン速度と蒸気圧を高く設定し、燃料を細心の注意を払って選定する。こうしたあらゆる工夫により、この国では蒸気消防車は他国をはるかに凌ぐ効率性を実現している。冷水からでも驚くほど迅速に蒸気を発生させ、長いホースの先端にあるノズルから水を遠くまで噴射する。しかし、この軽さとパワーの両立は、ある程度の作動の安定性を犠牲にして達成されるものであり、これはボイラー内の水と蒸気の容量を増やすことでのみ確保できる。ボイラー内の水量が少ないため、給水には常に注意を払う必要があります。また、ほぼ例外なく深刻な泡立ちとプライミングが発生する傾向があるため、運転中は絶え間ない注意を払う必要があるだけでなく、たとえ最も経験豊富で熟練した整備士が担当していたとしても、軽視できない危険要素をもたらす可能性があります。たとえ最高の技能によって最大限の注意を払ったとしても、頻繁な爆発を防ぐことはできません。なぜなら、ボイラーの水が完全に空にならない限り、水不足が原因でボイラーの事故が発生することはほとんどないからです。火災時にボイラーを運転すると、しばしば激しく泡立ち、水量を把握することが全く不可能になります。そのため、整備士は通常、給水ポンプを動かし続け、泡立ちが続くのを待ちます。ボイラーに水が供給されている限り、どこかの部分が過熱して事故が発生する可能性は非常に低いです。このような管理は非常に無謀に思えますが、このような原因による事故は極めてまれです。

タンク・エンジン、ニューヨーク高架鉄道
図125. —タンク機関車、ニューヨーク高架鉄道。

過去数年間に機関車製造において行われた変更は、 初期の設計の改良の方向でもあり、[369] 鉄道のあらゆる分野で、これに対応する変化が伴ってきた。部品同士の調整や作業に合わせた比率の調整、全体寸法の変更に合わせた細部の修正、技量の改良、より良い材料の使用などが、この最近の時代を特徴づけている。特殊な作業のために、特別な形式の機関車が考案された。小型で軽量なタンク機関車（図125）は、炭水車なしで燃料と水を自力で運搬し、ターミナル駅で車両を移動させたり、列車を編成したりするのに使用される。大容積のボイラーと小さな車輪を備えた、強力で重量があり低速の機関車は、急勾配や、石炭や重い商品を積んだ長い列車の牽引に使用される。そして、それほど強力ではないが、全く異なる比率の「急行」機関車は、旅客および郵便サービスに使用される。

フォーニーのタンク機関車
図126. —フォーニーのタンク機関車。

フォーニーは特異な形式の機関車（図126）を設計した。この機関車では、機関車、炭水車、石炭、水の全重量が一つのフレームと一組の車輪で支えられ、常時の重量は駆動輪に、変動荷重は台車にかかる。また、この機関車は比較的短い軸距と高い牽引力を備えている。前述の第一級の最も軽量な戦車機関車は8トンから10トンであるが、これよりもはるかに軽量な機関車もある。[370] 鉱山向けにも製造され、坑道に送り込まれて石炭を積んだ貨車を運び出す。このクラスの最も重い機関車は20トンから30トンに達する。アメリカ合衆国でこれまでに製造された最も重い機関車は、フィラデルフィア・アンド・リーディング鉄道で使用されているものと言われている。[371] 重量は約10万ポンドで、12個の駆動輪で支えられています。

ブリティッシュ・エクスプレス・エンジン
図127. —ブリティッシュ・エクスプレスの機関車。

ボールドウィン機関車
図128. —ボールドウィン機関車。断面図。

機関車には2つの蒸気シリンダーがあり、フレーム内に並んでボイラーの前端の真下に配置されているか、またはフレームの両側に外側に配置されています。これらの機関車は非凝縮性で、可能な限り単純な構造になっています。機械全体は、強固でありながら柔軟な鋼鉄のバネで支えられています。蒸気圧は通常100ポンド以上です。牽引力は、最も好ましい条件下では一般に重量の約5分の1ですが、濡れたレールでは10分の1ほどにまで低下します。使用される燃料は、新興国では木材、瀝青炭地域ではコークス、米国東部では無煙炭です。機関車の一般的な配置と比率は、地域によって多少異なります。図127は英国の急行機関車で、Oはボイラー、Nは火室、Xは火格子、Gは煙室、Pは煙突です。Sはバネ、Rはレバー式安全弁、Tはホイッスル、Lはスロットルまたは調整弁、Eは蒸気シリンダー、Wは駆動輪です。加圧ポンプBCはクロスヘッド Dから駆動されます。フレームはシステム全体の基盤であり、他のすべての部品はフレームにしっかりと固定されています。ボイラーは片側が固定されており、加熱時の膨張に備えています。適切な締め付けによって接着が確保されています。[372] 駆動輪にかかる重量の割合W。これは標準的な貨物機関車では約6,000ポンドである。[373] アメリカ式の機関車は、車軸ごとに数対の駆動装置を持ち、客車の場合は車軸あたり10,000ポンドまで牽引できる。アメリカ式の特徴 (図 128 ) は、機関車前部を支える台車IJ 、イコライザー、すなわち機械の重量を複数の車軸に均等に分散させる梁のシステム、細部の微妙な違いである。機関士と機関助手を守るキャブまたはハウスrはアメリカの装置で、徐々に海外でも使われるようになっている。アメリカの機関車は、粗く敷かれた道路でも柔軟かつ容易に操作できるのが特徴である。標準的なアメリカ式機関車の断面図を示すスケッチで、ABはボイラー、Cは蒸気シリンダーの1つ、 D はピストン、E はクランクシャフトFにコネクティングロッドで接続されたクロスヘッド、GH は駆動輪、 IJ は台車KLを支える台車輪である。 NNは火室、OO は管で、そのうち 4 本だけが示されています。蒸気管RSは蒸気を弁室 Tに導きます。弁室には、弁装置 UVとリンクWによって動かされる弁があります。リンクは、キャブから動かされるレバーXによって上げ下げされます。安全弁はドーム上部のYに見られ、負荷を調整するバネ秤はZで示されています。aは円錐形の排気管で、これによって良好な通風が確保されています。付属装置b、c、d、e、f、g（ホイッスル、蒸気ゲージ、砂場、ベル、ヘッドライト、「カウキャッチャー」）は、構造的にも位置的にも、アメリカの機関車にほぼ特有のものです。普通サイズの客車機関車のコストは約 12,000 ドルです。より重い機関車は2万ドルもする。機関車には通常、燃料と水を運ぶ炭水車が備え付けられている。ペンシルバニア鉄道の標準的な客車は、直径5.75メートル（1.5フィート）の4つの動輪、直径17インチ（48.3cm）、ストローク2フィート（6.3フィート）の蒸気シリンダー、火格子面積15.75平方メートル（ 1.5フィート）、伝熱面積1,058平方フィート（ 1,058平方フィート）である。重量は63,100ポンド（約28,000kg）で、そのうち39,000ポンド（約14,000kg）は運転席、24,100ポンド（約24,100kg）は台車に搭載されている。貨車は6つの動輪を持ち、[374] 直径54 5 ∕ 8インチ。蒸気シリンダーの直径は18インチ、ストロークは22インチ、火格子面積は14.8平方フィート、加熱面積は1,096フィート。重量は68,500ポンドで、そのうち48,000ポンドは運転席、20,500ポンドは台車に搭載されている。前者は5両編成の列車を1マイルあたり平均90フィートの勾配で運転する。後者は台車に連結されている。[375] 11両編成の列車に搭載される。1マイルあたり50フィートの勾配では、前者は7両、後者は17両の車両を使用する。1マイルあたり320フィートの勾配など、山岳道路の一部に見られる非常に重労働用のタンク機関車は、5対の駆動輪を持ち、台車は備えていない。蒸気シリンダーは、直径20 1/8インチ、ストローク2フィート、火格子面積15 3/4フィート、伝熱面積1,380フィート、タンク満杯、木材満載時の重量112,000ポンド、平均重量108,000ポンド。このような機関車は、時速5マイルの速度でこの勾配を110トン牽引した。蒸気圧は145ポンド。粘着力は重量の約23%であった。

アメリカ型急行機関車
図129. —アメリカ式の急行機関車、1878年。

走行中の列車の検測では、機関車の慣性がブレーキの効き目のかなり大きな部分を吸収します。この慣性は、機関車を後進させ、蒸気圧をブレーキの補助として作用させることで軽減されることがあります。ピストン、シリンダー、バルブ、バルブシートの表面の摩耗による損傷を防ぐため、ルシャトリエ氏は後進時に排気通路に蒸気を噴射し、塵埃を含んだ空気の侵入と摩擦面の乾燥を防いでいます。しかしながら、この列車検測方法は、危険な場合を除いてほとんど採用されていません。機関士が列車の各車両に瞬時に作動させることができる「連続式」または「空気式」ブレーキの導入は非常に効果的であるため、現在ではほぼ普遍的に採用されています。これは、アメリカの創意工夫によってこれまでに考案された最も重要な安全対策の一つです。 150トンの列車を時速60マイル（約96km）で牽引するには、約800馬力の有効出力が必要です。時速80マイル（約136km）の速度はしばしば達成されており、おそらく100マイル（約160km）にも達したと思われます。

アメリカの機関車の寿命は最長で約30年とされています。年間の修理費用は初期費用の10～15%です。中程度の平坦な道路では、25マイル走行するごとに1パイントのオイル、40～50マイル走行するごとに1トンの石炭が必要です。[376] 米国で最も経営が行き届いている鉄道会社の一つは、1か月間の経費を次のように報告しています。

燃焼した石炭1トンあたりの列車走行距離 53.95
使用される石油1クォートあたりの走行距離（列車走行距離） 34.44
乗用車は石炭1トンあたり1マイルを輸送した 275.7
他の車は石炭1トンあたり1マイルを運んだ 634.8
走行1マイルあたりの修理費用 2 43ドル
1マイル走行あたりの燃料費 3 64
走行1マイルあたりのオイルと廃棄物のコスト 62
機関士の走行距離あたりの賃金 6 22
その他すべての費用（1マイルあたり） 1 91
列車1マイルあたりの総費用 14 82
上記のスケッチと説明は、現在の標準的な機関車の構造と性能を示したものですが、最終的には複合エンジン配置が採用される可能性が示唆されています。これは、大幅な比率の変更を伴い、蒸気シリンダーの容積と重量が大幅に増加しますが、設計者はボイラーの重量と搭載燃料量を比例以上に削減できます。しかしながら、その使用に重大な反対はなく、機関車用の「ダブルシリンダー」型エンジンの製造に克服できない困難はありません。そのようなエンジンは既にいくつか運用されています。これらのエンジンでは、高圧シリンダーが機関車の片側に、より大きな低圧シリンダーが反対側に配置されており、従来の設計と同様にシリンダーは2つだけです。バルブ装置は、通常のエンジンと同様にスティーブンソンリンクです。始動時には、蒸気が両方のピストンに作用します。しかし、数回転すると蒸気の流れが変わり、小さなシリンダーからの排気は煙突に流れ込む代わりに、大きなシリンダーに送られ、同時に大きなシリンダーは主蒸気管から遮断されます。エンジンが急勾配を登る際、必要に応じて、始動時と同様に、ボイラーから両方のシリンダーに蒸気が取り込まれることがあります。[377] この種の複合機関は、バイヨンヌからビアリッツに至るフランスの鉄道路線で使用されてきた。マレットによって設計され、ル・クルーゾーで製造された。蒸気シリンダーの直径は9 1/2インチと15 3/4インチ、ピストンのストロークは17 3/4インチである。4つの駆動輪の直径は4フィートで、機関車の総重量は20トンである。ボイラーの伝熱面積は484 1/2平方フィートで、 10気圧に耐えられるよう設​​計されている。時速25マイルで50トンの列車を牽引する場合、これらの機関車は1マイルあたり約15ポンドの良質石炭を必要とする。

1877年1月1日時点でアメリカ合衆国で運行されていた鉄道の総延長は76,640マイルであった。[93] 住民600人あたり平均1マイルの鉄道網が整備されている。鉄道網は以下のとおりである。

 マイルズ。       マイルズ。       マイルズ。

アラバマ州 1,722 ケンタッキー州 1,464 オハイオ州 4,680
アラスカ 0 ルイジアナ州 539 オレゴン 251
アリゾナ 0 メイン州 987 ペンシルベニア州 5,896
アーカンソー州 787 メリーランド州 1,092 ロードアイランド州 182
カリフォルニア 1,854 マサチューセッツ州 1,825 サウスカロライナ州 1,352
コロラド州 950 ミシガン州 3,437 テネシー州 1,638
コネチカット州 925 ミネソタ州 2,024 テキサス 2,072
ダコタ 290 ミシシッピ州 1,028 ユタ州 486
デラウェア州 285 ミズーリ州 3,016 バーモント州 810
フロリダ 484 モンタナ 0 バージニア州 1,648
ジョージア 2,308 ネブラスカ州 1,181 ワシントン 110
アイダホ州 0 ネバダ州 714 ウェストバージニア州 576
イリノイ州 6,980 ニューハンプシャー州 942 ウィスコンシン 2,575
インディアナ州 4,072 ニュージャージー 1,594 ワイオミング州 459
インディアン準州 281 ニューメキシコ 0
アイオワ 3,937 ニューヨーク 5,520 合計 76,640
カンザス州 3,226 ノースカロライナ州 1,371
1873年には大規模な金融恐慌が起こり、生産の中断、貧困、飢餓といった悲惨な結果をもたらし、鉄道の新規建設はほぼ完全に停止しました。1872年には、年間の鉄道建設距離が史上最長を記録しました。最も長いのはイリノイ州で6,589マイル、最も短いのはロードアイランド州で136マイル、ワシントン準州で110マイルです。マサチューセッツ州の鉄道路線は1マイルで、4.86マイルです。[378] 鉄道の総資産は60億ドルで、1マイルあたり平均10万ドルとなる。1872年の収益は4億5,496万9,000ドルで、1マイルあたり7,500ドルであった。記録上、最大の純収益を上げたのはニューヨーク・セントラル・アンド・ハドソン・リバー鉄道で、826万827ドルだった。最も低い純収益を上げたのは、全く収益を上げなかったどころか損失を出したいくつかの鉄道であった。

1873年から74年にかけての大惨事は、鉄道財政における後者の状況が、予想よりもはるかに一般的であることを明らかにし、アメリカ合衆国全土をカバーする既存の広大な鉄道網が、全体として、建設投資額に対して適度な利益さえも生み出せるかどうかは依然として疑問である。アメリカ合衆国における鉄道の延伸が最大速度で進んだ1873年において、ヨーロッパとアメリカの鉄道の総延長は次の通りであった。[94]

1873 年のヨーロッパとアメリカの鉄道。

国。 鉄道、
マイルズ。 人口 面積、
平方マイル。
アメリカ合衆国 71,565 40,232,000 2,492,316
ドイツ 12,207 40,111,265 212,091
オーストリア 5,865 35,943,592 227,234
フランス 10,333 36,469,875 201,900
ヨーロッパにおけるロシア 7,044 71,207,794 1,992,574
イギリス、1872年 15,814 31,817,108 120,769
ベルギー 1,301 4,839,094 11,412
オランダ 886 3,858,055 13,464
スイス 820 2,669,095 15,233
イタリア 3,667 26,273,776 107,961
デンマーク 420 1,784,741 14,453
スペイン 3,401 16,301,850 182,758
ポルトガル 453 3,987,867 36,510
スウェーデンとノルウェー 1,049 5,860,122 188,771
ギリシャ 100 1,332,508 19,941
[379]英国の鉄道は、現在英国で建設中の15,000マイル以上の線路で構成され、28億ドルが費やされています。この金額は、英国の全不動産の年間価値の5倍、そして国債の3分の2に相当します。すべての運営経費を差し引いた後、全鉄道の年間総収入は、ベルギー、オランダ、ポルトガル、デンマーク、スウェーデン、ノルウェーの収入源すべてを合わせた総額を1億1,000万ドル上回ります。これらの会社は10万人の将校と従業員を雇用しており、鉄道車両の価値は1億5,000万ドルを超えています。

第3節 船舶用エンジン
船舶用蒸気機関に現在完了している変更は、現代の機関車を生み出した変更よりも後に行われたものである。アメリカの河川では、ロバート・L・スティーブンスの時代以来、ビームエンジンの改良はごくわずかである。基本的な構成はそのまま維持されており、細部の変更はほとんど、あるいは全くない。蒸気圧は1平方インチあたり60ポンドにも達することがある。

ビームエンジン
図130. —ビームエンジン。

バルブはディスク式またはポペット式で、垂直に上下する。合計4つあり、蒸気シリンダーの両端に蒸気バルブと排気バルブが2つずつ配置されている。ビームエンジンはアメリカ特有のタイプで、海外ではほとんど見かけない。図130は、ハドソン川を航行する蒸気船用に製作されたこのエンジンの概略図である。この種のエンジンは、通常、全長が長く、喫水が浅く、高速の船舶に採用される。しかし、蒸気シリンダーは1つしか使用されないのが一般的である。クロスヘッドは一対のリンクを介してビームの一端に連結され、ビームの反対側の端の動きは中程度の長さのコネクティングロッドを介してクランクに伝達される。ビームは鋳鉄製の中心部を持ち、その周囲を菱形の錬鉄製ストラップが囲んでいる。このストラップには、[380] エンドセンター用のボス、またはコネクティングロッドとリンクが取り付けられるピン用のボス。ビームの中央部分は、縦方向の応力をすべて受け止めるように配置された木材の「ギャロウズフレーム」によって支えられている。クランクとシャフトは錬鉄製である。バルブギアは通常、既に述べたように、ロバート・L・スティーブンスとフランシス・B・スティーブンスが発明したスティーブンスバルブギアと呼ばれる形式である。コンデンサーは、[381] 蒸気シリンダー。空気ポンプはシリンダーのすぐ横に設置され、梁に取り付けられたロッドによって駆動されます。ハドソン川の蒸気船は、このエンジンによって時速20マイル（約32キロメートル）で駆動されてきました。この形式のエンジンは、滑らかな作動、経済性、耐久性、コンパクトさ、そして一般的に使用される長くて柔軟な船の形状変更における自由度の高さで際立っており、「ラインから外れる」ことによる損傷もありません。

振動エンジンと羽根つき外輪
図131. —振動エンジンとフェザリングパドルホイール。

大型船の外輪エンジンとしては、かつてはサイドレバー式が主流でしたが、現在ではほとんど建造されていません。小型船では、フェザリング・パドルホイールを備えた揺動エンジンがヨーロッパで依然として広く採用されています。このタイプのエンジンは図131に示されています。これは非常にコンパクトで軽量、そして適度に経済的で、簡素さにも優れています。通常の配置では、フェザリングホイールは、直径2倍のラジアルホイールと同等の作用を水面に及ぼします。ホイールの直径を小さくすることで、最大限の効率を維持しながらエンジンの回転速度を高くすることができ、重量、容積、コストを削減できます。より小さなホイールボックスは風圧抵抗が少ないため、従来のものよりも船の進行を遅らせることが少なくなります。[382] 放射状の車輪のことです。傾斜エンジンは外輪車の駆動に用いられることがあります。傾斜エンジンでは、蒸気シリンダーが傾斜した位置に配置され、その連接棒がクランクとクロスヘッドを直接連結しています。凝縮器と空気ポンプは通常、クロスヘッドガイドの下に配置され、連接棒の両側にあるリンクによって駆動されるベルクランクによって作動します。ベルクランクはクロスヘッドに接続されています。このようなエンジンはヨーロッパである程度使用されており、アメリカ海軍では外輪砲艦に採用されています。また、ニューヨークとブルックリン間を航行するフェリーボートにも使用されています。

二つのロードアイランド
図132. —二つのロードアイランド、1836-1876年。

外輪船建造における近年の実例の一つとして、ニューヨークとニューイングランドの都市を結ぶロングアイランド湾を横断する複数の航路向けに建造された船が挙げられます。この図は これらの船の形状を示すとともに、この時代に行われた構造とサイズの改良点も明確に示しています。後期型の船は全長325フィート、全幅45フィート、「ガード」上の幅80フィート、深さ16フィート、喫水10フィートです。船体の板材を固定する「フレーム」はホワイトオーク材で、軽量材と「トップ」材はヒマラヤスギとハリエンジュ材で作られています。エンジンは直径90インチの蒸気シリンダーを備え、ピストンストロークは12フィートです。[95]上甲板の端から端まで伸びる大広間は、それぞれ2つの寝台を備えた豪華な客室となっている。この船のエンジンは約2,500馬力を発揮する。外輪箱がハリケーンデッキの高さに迫るほど高くなっている大きな車輪は、直径37フィート1/2フィート、幅12インチである。この船の船体は、すべての木工品を含めて1,200トンを超える。機械類の重量は約625トンである。この汽船は、エンジンが最高速度（毎分約17回転）のときに時速16ノットで進み、[383] 160マイルの航路での平均速度は約14ノットです。このような船舶の炉と機械に供給するために必要な石炭は、1時間あたり約3トンです。[384] または1馬力あたり2.1 ∕ 2ポンド強。このような船の建造には通常約1年かかり、25万ドルの費用がかかります。

ミシシッピ蒸気船
図133. —ミシシッピの蒸気船。

非凝縮直動式エンジンは主に西部の河川で使用され、100～150ポンドの圧力の蒸気で駆動され、蒸気を大気中に排出する。これは直動式エンジンの中で最も簡素な形式である。バルブは通常「ポペット」型で、長いレバーの先端にカムが作用して作動する。レバーの支点はバルブの反対側にあり、レバーのステムは中間点に接続されている。エンジンは水平に設置され、コネクティングロッドは中間機構なしでクロスヘッドとクランクピンに直接接続されている。外輪は、ジョナサン・ハルズが1943年に設計したように、船尾の車輪として使用されることもある。[385] 半世紀前、他の地域ではよくあるように、時には舷外輪船として使われていました。ミシシッピ川を航行していたこれらの蒸気船の中で最も有名な船の一つが、前のスケッチに示されています。

これらの蒸気船の中で最大のものの一つはグランド・リパブリック号であった。[96]全長340フィート、全幅56フィート、深さ10 1/4フィートの 船。この大型帆船の喫水は船首3 1/2フィート 、船尾4 1/2フィートであった。直径28インチと56インチ、ストローク10フィートの2組の複合エンジンが、直径38 1/2フィート、幅18フィートの車輪を駆動する。ボイラーは鋼鉄製であった。オハイオ号でさらに後に建造された汽船は以下の寸法を有する。長さ225フィート、幅35 1/2フィート、深さ5フィート、シリンダー直径17 3/8インチ、ストローク6フィート、ボイラー3基。船体とキャビンはインディアナ州ジェファーソンビルで建造された。この船には40の大きな個室がある。汽船の費用は4万ドルであった。

これらの船舶は、現在では広大なミシシッピ川流域全域で商業輸送を開始し、150 万平方マイルの地域の生産物の大部分を輸送している。この面積はニューヨーク州の何倍、イギリス島の 12 倍に相当し、ロシアとトルコを除くヨーロッパ全体の面積を超え、オランダのように徹底的に耕作されれば、3 億から 4 億人の人口を支えることができる。

現代の外洋汽船の蒸気機関と推進装置は、スクリューを駆動する複式または二気筒エンジンがほぼ独占的に採用されています。船内の機械の形状と配置は、駆動する船の大きさや特性によって異なります。非常に小型のボートには、大型汽船用とは全く異なる種類の機械が搭載されており、軍艦には通常、商船用とは根本的に異なる設計のエンジンが搭載されています。

Steam起動
図134. —ニューヨーク蒸気動力会社の蒸気進水車。

蒸気船と小型遊覧船の導入[386] 蒸気動力による船は比較的最近になって登場しましたが、その利用は急速に増加しています。最初に建造された船は重く、遅く、複雑なものでしたが、経験を積んだ結果、今では軽量で優雅な船が建造され、驚くほどの速さを誇り、改良され簡素化された機械のおかげで燃料をほとんど必要とせず、容易に航行できるようになりました。[387] 管理された船体。頑丈で綿密に設計された船体、少量の燃料で大量の乾燥蒸気を生成できる軽量で頑丈なボイラー、そして軽くて回転の速いエンジンを備え、振動や揺れがなく、蒸気を経済的に使用します。

打ち上げエンジン
図135. —発射エンジン。

上のスケッチは、ニューヨークの会社がこのような小型船舶向けに製作したエンジンを表しています。これは市場向けに作られた最小サイズのものです。直径3インチの蒸気シリンダーと5インチのピストンストロークを持ち、直径26インチ、ピッチ3フィートのスクリューを駆動します。最大[388] エンジンの出力は公称出力の4～5倍です。ボイラーはセミポータブルエンジンの図解に示されているような形状で、加熱面積はこの場合75平方フィートです。ボート自体は386ページに掲載されているものと似ており、全長25フィート、全幅5フィート8インチ、喫水2 1/4フィートです。これらの小型機械の重量は公称馬力あたり約150ポンド、ボイラーは約300ポンドです。

これらの小型船の中には驚くべき速度を達成したものもあります。英国の蒸気ヨット「ミランダ」は、全長45 1/2フィート、幅5 3/4フィート、喫水2 1/2フィート、総重量3 3/4トンで、短距離航行で時速18 1/2マイル 近くを出しました。このヨットは、シリンダー径6インチ、ピストンストローク8インチのエンジンで毎分600回転し、直径2 1/2フィート、ピッチ3 1/3フィートの2枚羽根スクリューを駆動していました。機械類の総重量は2トンでした。別の英国ヨット「ファイアフライ」は時速18.94マイルを出したと言われています。フランスの小型ヨット「ヒロンデル」は、時速約18.5キロに相当する16ノットの速度を達成しました。しかし、この船は前述のものよりはるかに大型でした。こうした小型汽船の中でも特に注目すべき船は、米国海軍向けに建造された魚雷艇です。この船は全長60フィート、幅6フィート、深さ5フィートです。スクリューの直径は38インチ、ピッチは5フィートで、2枚羽根です。非常に軽量なエンジンとボイラーにより毎分400回転で駆動され、時速19～20マイルの速度を達成します。もう1隻の小型船「ビジョン」もほぼ同等の速度を記録し、エンジンとボイラーの重量がわずか400ポンド程度で20馬力を発揮しました。

高速ヨットはエンジンの重量と容積が非常に大きいため、キャビンスペースはほとんど残っておらず、通常は非常に乗り心地の悪い船となります。ミランダ号では、機械の重量が船体総重量の半分以上を占めています。より快適で、より一般的に好まれるプレジャーヨットの例として、デイ・ドリーム号が挙げられます。全長105フィート、喫水は5 1/2です。[389] 水深1.5フィート。直径14インチ、ストローク長が同じ蒸気シリンダーを備えた2基のエンジンがあり、直動式で凝縮し、直径7フィート、ピッチ10 1/2フィートのスクリューを駆動します。回転数は毎分135回転で、ヨットの速度は毎時13 1/2ノットです。

水平直動式海軍スクリューエンジン
図136. —水平型直動式海軍スクリューエンジン。

ヨットなどの大型船舶では、ほとんどの場合、通常のスクリュー エンジンは直動式です。2 つのエンジンが並んで配置され、シャフト上のクランクは互いに 90 度の角度で配置されます。商船では、蒸気シリンダーは通常垂直で、クロスヘッドが連結されているクランク ピンの真上にあります。凝縮器はエンジン フレームの後ろに配置されますが、ジェット コンデンサーが使用される場合は、フレーム自体が中空に作られ、コンデンサーの役割を果たします。空気ポンプは、クロスヘッドとリンクで接続されたビームによって駆動されます。一般的な配置は、図 137および138に示すようなものになります。海軍用途では、このような形状は好ましくありません。高さが高すぎるため、砲弾による損傷を受けやすいためです。造船工学では、シリンダーは図136に示すように水平に配置されます。これは、ジェットコンデンサーと複動式空気ポンプおよび循環ポンプを備えた水平直動式造船スクリューエンジンの断面図である。Aは 蒸気シリンダー、Bはピストンで、ピストンロッドDとコネクティングロッドEによってクランクピンに接続されています。[390] Fはクロスヘッドガイドです。偏心装置Gは、スティーブンソンリンクを介して「3ポート型」のバルブを操作します。バルブの逆転はハンドホイールCによって行われ、ギアmとラックkを介してリンクを上下させることでバルブを逆転させます。

トランクエンジンは、コンロッドがピストンに直接接続され、ピストンに固定されたトランクまたはシリンダー内で振動し、ピストンと共に動き、巨大な中空のピストンロッドのようにシリンダーの外側に伸びる構造で、イギリス海軍で頻繁に使用されている。アメリカ合衆国ではほとんど採用されていない。

複合船舶エンジン、側面図
図137. —複合船舶エンジン。側面図。

複合船舶エンジン、正面図と断面図
図138. —複合船舶エンジン。正面図と断面図。

[391]近年建造された商船用蒸気船のほぼすべて、そして一部の海軍艦艇では、複式機関が採用されています。図137と138は 、この機関の一般的な形式を示しています。ここで、AAとBB はそれぞれ小型シリンダーと大型シリンダー、つまり高圧シリンダーと低圧シリンダーです。CCは弁室です。GG は凝縮器で、必ず表面凝縮器です。凝縮水は、ケーシング内の管（GG）の周囲を流れることもありますが、蒸気は管の周囲と管の間を排出されます。[392] 蒸気は管内で凝縮する場合もありますが、凝縮器に送り込まれて凝縮を起こす注入水は管の外側を通過します。いずれの場合も、管の直径は通常小さく、5/8インチから1/2インチ、長さは4フィートから7フィートです。伝熱面積は通常、ボイラーの伝熱面積の2分の1から4分の3です。

空気ポンプと循環ポンプは、凝縮器鋳物の下部に配置され、Nの主軸のクランクによって操作されます。または、最後に説明した形式のエンジンのように配置され、クロスヘッドで作動するビームによって駆動されることもあります。ピストンロッドTSは、スリッパガイドで動作するクロスヘッドVVによってガイドされ、これらのクロスヘッドには、クランクMMを駆動するコネクティングロッドXXが取り付けられています。現在、クランクは通常直角に設定されていますが、一部のエンジンでは、この角度は 120° または 180° にまで増加されています。ここに示すように配置されている場合、蒸気が高圧シリンダーから低圧シリンダーに通過するときに、ピストンの変化する相対運動に伴う過度の圧力変動を防止するために、2 つのシリンダーの間に中間リザーバーPOが配置されています。ボイラーからの蒸気は高圧蒸気室xに入り、通常通りピストンの上下から交互に蒸気弁を通して取り入れられる。排気蒸気は排気通路を通ってリザーバーPに導かれ、そこから低圧シリンダーに送られる。これは、小型シリンダーがボイラーから蒸気を吸い込んだのと全く同じである。大型シリンダー、すなわち低圧シリンダーから蒸気は凝縮器に排出される。弁機構は通常、スティーブンソンリンクgeで、その位置はハンドホイールoとスクリューmnpによって決定され、その反転もベルクランクkiによってリンクgeに取り付けられている。「ボックスフレーム」はホットウェルも形成する。表面凝縮器は単動式エアポンプによって洗浄される。[393] フレーム内部のTの位置。給水ポンプとビルジポンプはエアポンプのクロスヘッドから駆動される。

長老
ジョン・エルダー。

二気筒エンジンの導入は、少数の技術者たちの努力によってようやく成功しました。彼らは、その利点を理解するだけの知性と、激しい反対にもかかわらず推進するだけの精力と進取の気性、そして成功させるだけの財力と影響力を持っていました。これらの著名な人物の中で最も積極的で真摯な人物は 、グラスゴーのランドルフ・エルダー商会（後にジョン・エルダー商会）のジョン・エルダーでした。[97]

エルダーはスコットランド系だった。彼の先祖は、[394] 何世代にもわたって、建設業で優れた技能と才能を発揮し、常に成功した製鉄工として知られていました。ジョン・エルダーは、1824年3月8日にグラスゴーで生まれ、1869年9月17日にロンドンで亡くなりました。彼はグラスゴー高等学校とグラスゴー大学工学部で教育を受けましたが、グラスゴー大学には短期間しか通っていませんでした。彼は、父親のもとでネイピア氏の工房で製図を学び、並外れて熟練した製図工になりました。父親がマネージャーを務めていたロバート・ネイピアのエンジン製造工場で製図室の責任者として3年間働いた後、エルダーは、1852年に、以前はランドルフ・エリオット社として知られていた会社の共同経営者になりました。この会社は1860年に鉄製容器の建造を開始しました。

その間に、ホーンブロワーとウルフ、アライアとスミス、マクノート、クラドック、ニコルソンらの実験、そしてトンプソン、ランキン、クラウジウスらによる理論的研究は、当時の標準的なエンジンの改良の方向性、そしてあらゆる種類のエンジンの実用化がどのような方向に向かっているかを明確に示していた。明らかになりつつあった実用的な推論は、エルダーによって非常に早い段階で認識され、彼は熱力学と力学の知識によって理解できた原理を直ちに実践に移し始めた。彼は複合エンジンを採用し、クランクシャフトとベアリングの摩擦による損失を回避するために、クランクを180°の角度で連結した。これは、ジャーナルにかかる圧力を部分的に相殺することで実現した。エルダーは、複式機関が単気筒機関よりも効率的であるという事実を最初に指摘した人物の一人であった。ただし、蒸気の搬送圧力と膨張率が当時の慣習を超えた場合にのみ、複式機関は単気筒機関よりも効率的であることが証明された。彼自身の事業は当初から成功を収め、1853年から1867年にかけて、彼と共同経営者は蒸気船の建造と複式機関の搭載に継続的に携わった。

[395]1854年、最初の船であるブランドン号の機関は、1馬力当たり、1時間当たりわずか3.1/4ポンドの石炭しか必要としませんでした。当時、通常の消費量はブランドン号の3分の1以上でした。5年後、彼らはブランドン号の3分の1の消費量しか必要としない機関を製造しました。それ以来、長年にわたり、大型の機関は当時としては驚異的な経済性を示し、2.1 / 4ポンドから2.1 / 2ポンドの消費量で稼働しました。

1865年、英国政府は3隻の海軍艦艇の競争試験を命じました。これらの艦艇はエンジンの形状のみ異なっていました。アレシューザは通常のトランクエンジンを搭載していました。オクタヴィアは3つの蒸気シリンダーを備え、互いに120度の角度で配置された3つのクランクに連結されていました。コンスタンスは複合エンジンを搭載していました。これは3つのシリンダーを2組ずつ備えており、各シリンダーはボイラーから1つのシリンダーに蒸気を取り込み、連続膨張によって他の2つのシリンダーを通過し、最終的に3番目のシリンダーから凝縮器に排出します。これらの艦艇は、1週間の航海中、1時間あたりおよび1馬力あたり平均でそれぞれ3.64ポンド、3.17ポンド、2.51ポンドの石炭を燃焼しました。摩擦損失を比較すると、コンスタンスはエンジン機構の効率において顕著な優位性を示しました。

ジェット凝縮器と外輪を備えたサイドレバー式単気筒エンジンから、表面凝縮器とスクリュープロペラを備えた直動式複気筒エンジンへの変化は、若い技術者の記憶や観察の範囲内で起こったため、革命はまだ完全には達成されていないと考えられる。エンジン設計におけるこの変化は、当初予想されていたほど大きなものではない。製造業者は、単気筒または複数気筒における膨張に関する上述の原理をゆっくりと習得したに過ぎず、初期のエンジンは、同じコネクティングロッドで作動する高圧シリンダーと低圧シリンダーを備え、各機械は4つの蒸気シリンダーで構成されていた。ついに、高圧単気筒エンジンが[396] 高圧エンジンの排気を別の大型低圧エンジンに流すことで良好な結果が得られる可能性があり、複合エンジンは、それが置き換えるエンジンの種類と同じくらい単純なものになった。高圧エンジンと低圧エンジンのこの独立性自体は目新しいものではない。高圧エンジンの排気を利用して低圧凝縮エンジンを駆動するという案は、既知の組み合わせの中で最も初期のものの一つであった。

海上で二基のエンジンを導入する利点は、陸上よりもはるかに大きい。蒸気船が運ぶ石炭は、その初期費用の点からも非常に重要な貨物であるだけでなく、本来であれば運べるはずの貨物の重量や容積を置き換えるため、大量の不採算貨物となり、初期費用に加えて輸送費全額を負担しなければならない。したがって、長距離航海を行う蒸気船には最高品質の蒸気用石炭が選ばれるのが通例であり、最も経済的なエンジンを導入する必要性はすぐに理解され、蒸気船所有者も十分に理解している。さらに、大型の大西洋横断蒸気船では、1馬力1時間あたり4分の1ポンドの節約で、1回の航海で約100トンの石炭を節約できる。このコスト削減に加えて、石炭の取り扱いに必要な労働者の賃金と生活費の増額、そして石炭の代わりに輸送される100トンの貨物による増額も考慮する必要がある。

ここで概説したような機関の形態と蒸気の働きにおける変化は、建造に使用された方法と道具の非効率性によって長年にわたり遅れていた。道具と作業方法が徐々に改善されるにつれ、より高い蒸気量を制御し、それをうまく運用することが可能になった。そして、この方向への変化は、現在に至るまであらゆる種類の蒸気機関において着実に進行している。海上では、この圧力上昇は、ボイラー内で硫酸塩石灰が沈殿するという深刻な問題に直面したため、かなり長い間遅れていた。蒸気圧が1平方インチあたり25ポンドに上昇すると、[397] どのような「吹き出し」をしても、この塩が大量に沈殿するのを防ぐことはできないことがわかった。一方、海上で最初に運ばれた低圧下では、問題となるような沈殿は発生せず、必要な唯一の予防策は、過飽和溶液からの食塩の沈殿を防ぐのに十分な量の塩水を吹き出すことだけだった。表面凝縮の導入は、この弊害の解決策としてすぐに試みられたが、長年にわたり、その欠点が利点を上回るかどうかは極めて疑わしいものであった。凝縮器を密閉状態に保つのは非常に困難であり、ボイラーは表面凝縮器の存在に起因すると思われる何らかの特異な腐食過程によって損傷を受けた。しばらくして、この困難を克服する手段として、ボイラー内に非常に薄いスケールを形成させるという単純な方法が考案された。それ以来、一般的な導入における最大の障害は、船舶機械の責任者に見られる保守的な性向であった。この保守主義は、​​あらゆる革新を疑いの目で見ていた。もう一つの問題は、新しい凝縮器の取り扱いを任せられるほど怠惰でも無知でもない人材を見つけることが困難だったことです。新しい凝縮器は従来のものよりも複雑で故障しやすいため、より高度な担当者が必要でした。しかし、表面凝縮器が導入されると、蒸気圧のさらなる上昇の障害はなくなり、20ポンドから60ポンドへの圧力上昇はすぐに実現しました。エルダーとクライド川の競争相手たちは、これらの高圧化が実現可能になった時、最初にこの利点を活用しました。

より単純なタイプの「複合」エンジンを使用すると、エンジンが軽くなり、ボイラーの重量も軽減されるため、大きな利点が得られます。また、他の満足のいく装置では海上で大きな膨張とそれに伴う燃料の節約を実現できないという事実と相まって、このタイプのエンジンの採用は船舶推進に不可欠となるほどの利点があります。

[398]機械のこの極度の軽量化は、非常に綿密で巧みな設計、知的な建造、そして材料の選定と使用における配慮の結果でもある。英国の建造者たちは、これらの後期型軍艦が導入されるまで、部品の正確な計算やバランスよりも、むしろ機械の重量で際立っていた。しかし、現在、重装甲艦のエンジンは、均整の取れた構造、優れた材料、そして職人技の模範であり、研究に値する。表示馬力当たりの重量は、過去10年間で400ポンドから500ポンドからその半分以下にまで軽減された。これは、蒸気圧の上昇、ピストン速度の大幅な上昇、部品の摩擦の低減、石炭積載量の削減、そして極めて慎重なバランス調整によってボイラーを強制的に駆動することで達成された。ただし、これによりある程度経済性は損なわれている。石炭貯蔵庫の容量減少は、過熱、膨張の増加、ピストン速度の向上、表面凝縮の導入によって得られる経済性の向上によって大部分補われます。

15～20年前に標準と考えられていた形式の優れた船舶用蒸気機関は、最大でも20～25ポンドの圧力で蒸気を送り出す低圧ボイラーを備え、2～3倍に膨張し、ジェットコンデンサーを備えており、1馬力・時間あたり約30～35ポンドの給水を必要としました。ジェットによって生成される蒸気を表面凝縮に置き換えると、使用する蒸気の重量が25～30ポンドに減りました。蒸気圧力を60ポンドに上げ、5～8倍に膨張し、過熱装置と複合機関の特別な利点を表面凝縮と組み合わせると、蒸気の消費量は1馬力・時間あたり20ポンド、場合によっては15ポンドにまで減りました。すでに述べたように、ロンドンのパーキンス社は、わずか1 1/4ポンドの石炭消費で馬力を発揮できる機関を提供することを保証しています。[399] C.E.エメリーは、自身が設計したアメリカの有償蒸気船ハスラー号が、おそらくそれまでに達成されたどの船にも匹敵する、ごく普通の航海性能を示したと報告している。ハスラー号は小型の蒸気船で、全長わずか151フィート、全幅24フィート1/2フィート、喫水10フィートであった。機関の蒸気シリンダーは直径がそれぞれ18.1インチと28インチ、ピストンストロークは28インチで、125馬力を発揮した。蒸気圧力75ポンド、速度7ノットで航行した際、石炭消費量は1馬力あたり1時間あたりわずか1.87ポンドであった。

英国海軍本部の軍艦設計委員会は最近、次のように報告しました。「英国国王陛下の艦艇に複式エンジンを採用すれば、確かにある程度の輸送力向上が期待できます。複式エンジンは近年、商船において広く採用されるようになり、これにより大幅な燃料節約が実現するという証拠は、我々の考えでは圧倒的かつ決定的です。したがって、我々は、今後建造される軍艦において複式エンジンを一般的に採用し、経済性と運用上の利便性を十分考慮して可能な限り、既建造の軍艦にも適用することを強く推奨します。」

現在使用されているスクリューの形状は非常に多様ですが、一般的に使用されているものはそれほど多くありません。海軍艦艇では、帆走時にスクリューを水面上に引き上げて「ウェル」内に設置できるように、2枚羽根のスクリューが一般的に使用されています。また、船の前進抵抗が比較的小さい場合は、2枚羽根を船尾柱のすぐ後ろに設置します。他の艦艇、特に全出力の海軍艦艇では、3枚羽根または4枚羽根のスクリューが使用されています。

スクリュープロペラ
図139. —スクリュープロペラ。

通常のねじの形状（図139）は、ハブから外周までほぼ同じ幅の刃を持つか、先端に向かってわずかに広がっています。これは、図140で誇張して示されているように、ねじの形状を表しています。[400] タグボートでは、自由航行する高速船よりも、先端近くの広い表面積がより一般的に使用されています。多用されているグリフィス スクリューでは、ハブは球形で非常に大きいです。ブレードはフランジでハブに固定され、必要に応じて位置をわずかに変更できるようにボルトで固定されています。ブレードは洋ナシの断面のような形で、ハブに最も近い部分が広く、先端に向かって急速に細くなっています。通常の形状は最後の形状の中間であり、図141に示すようなもので、ハブはグリフィス スクリューのようにブレードを取り付けられるよう十分に大きくなっていますが、より円筒形で、ブレードは端から端までほぼ均一な幅になっています。

タグボートスクリュー
図140 —タグボートのスクリュー。

[401]スクリューのピッチは、スクリューが水中を滑らずに 1 回転で移動する距離です。つまり、 図 140 に示すように距離CD の2倍になります。CD′ はブレードBの先端の螺旋経路を表し、OEFHK はブレードAの経路を表します。スクリューのピッチに対する直径の比率は、船舶の速度によって決まります。低速の場合、ピッチは直径の 1 1 / 4ほど小さくなる場合があります。高速の船舶の場合、ピッチは直径の 2 倍になることがよくあります。スクリューの直径は、スクリュー ディスクの面積が大きくなるにつれて滑りが減少するため、可能な限り大きくします。その長さは通常、直径の約 6 分の 1 です。長さが長すぎると表面積が増加して摩擦が大きくなりすぎて損失が発生しますが、スクリューが短いと、内部で動作する水のシリンダーの抵抗力が十分に利用されず、滑りが大きくなると電力の無駄が発生します。良好な形状の船舶の予測滑りの経験値は、通常、近似値であり、S = 4 M ∕ Aです。ここで、 Sは滑り率、Mと Aはそれぞれ船体中央部とスクリューディスクの面積（平方フィート）です。

ヒルシュスクリュー
図141. —ヒルシュスクリュー。

[402]最も効果的なスクリューは、ハブよりも外周部のピッチがわずかに大きく、スクリューの前部から後部にかけてピッチが増加する。後者のピッチ増加法は、単独で採用されることが多い。スクリューの推力とは、船を前進させる際にスクリューが及ぼす圧力である。良好なスクリューを備えた、よく整備された船舶では、スクリューに加わる力の約3分の2が推進力として利用され、残りはスリップやその他の無駄な作業に浪費される。したがって、このような場合の効率は66%となる。喫水が浅く船幅の広い船舶では、船尾柱の両側に1つずつ2つのスクリューを配置するツインスクリューが使用されることがあり、これによりスリップが低減される。

すでに述べたように、複合エンジンの導入は何人かのアメリカのエンジニアによって試みられましたが、ヨーロッパほど成功しませんでした。

いくつかの地域で導入され、船舶推進方法において最も根本的な変化となったのは、「ワイヤーロープ曳航」システムの導入である。このシステムは、船が一定の航路を一定間隔で往復し、特定の地点間を往復し、選択した航路から大幅に逸脱する必要がない場合にのみ適している。同様のシステムはカナダでも使用されているが、アメリカ合衆国ではまだ導入されていない。しかし、導入可能な地域では、通常の推進方法に比べて経済性が著しく優れている。チェーンやロープによる牽引では、スクリュー推進や外輪推進のように、滑りや斜行による損失はない。外輪推進では、これらの損失は総出力の重要な部分を占め、25%を下回ることはほとんどなく、曳航ではおそらく50%を超える。チェーン推進（しばしばチェーンとも呼ばれる）の採用に対する反対意見は、チェーンやロープが敷かれた線に沿って進まなければならないという点である。しかし、チェーン推進は、[403] 曲がりくねった航路を進む場合、水路内の障害物を回避する必要がある場合、あるいは他の船舶を追い越す場合には、このシステムの使用が予想されます。このシステムは、特に運河での使用に適しています。

後期の優れた海洋工学の現場で使用されている蒸気ボイラーは様々な形式がありますが、標準的な型式のものはごくわずかです。米国の河川蒸気船で使用されている蒸気ボイラーについては既に説明しました。

船舶用耐火管状ボイラー、断面
図142. —船舶用火管式ボイラー。断面図。

図142は、中圧の外洋蒸気船、特に海軍艦艇で最も広く使用されている管状ボイラーの一種です。ここで、ガスは火から直接後部接続部へ流れ、そこから水平管を通って再び前方へ進み、前部接続部を経て煙突へと昇ります。海軍艦艇では、ボイラーの全部品を可能な限り水面下に配置する必要があるため、蒸気煙突は省略されています。蒸気は、ボイラー上部付近の蒸気室の端から端まで延びるパイプによってボイラーから取り出され、蒸気は反対側に開けられた小さな穴からこれらのパイプに入ります。このように、蒸気はボイラーから「湿った」状態で取り出されますが、通常、蒸気に大量の水が「混入」されることはありません。

船舶用ボイラーはかなり広範囲に導入されている[404] アメリカ海軍に導入されたこの方式では、ガスは後部接続部からチューブボックスを通って、水で満たされた一組の垂直水管の周囲と間を案内され、炉の天板直上の水空間からこれらの水管を通ってさらに上の水空間へと自由に循環する。この「水管式」ボイラーは、コンパクトさ、蒸気発生能力、そして経済性において、既に述べた「火管式」ボイラーに比べて若干優れている。水からの沈殿によって水管内に硫酸塩やその他の塩のスケールが形成された際に、容易に堆積物を掻き落としたり除去したりできるという点で、非常に優れた利点がある。火管式ボイラーは、漏洩した水管を塞ぐためのアクセスのしやすさに優れ、水管式ボイラーよりもはるかに安価である。水管式ボイラーは、アメリカ海軍の汽船で現在でも広く使用されている。アメリカ合衆国ではジェームズ・モンゴメリー、イギリスではダンドナルド卿によって20年前に導入されたにもかかわらず、商船ではあまり利用されていません。その相対的な価値については、技術者の間でも意見が分かれています。しかし、改良されたセクショナルボイラーの導入により、徐々に重要性を取り戻しつつあります。

船舶用高圧ボイラー、セクション
図143. —船舶用高圧ボイラー。断面図。

現在、船舶用ボイラーは、図143の断面に示すような形状が一般的です。この形状のボイラーは、次のような場合に採用されています。[405] 複合機関を備えた蒸気船では、60ポンド以上の蒸気圧が運ばれます。高圧には円筒形が最適と考えられています。そのため、横断面に示すように、大きな円筒形の煙道が炉を形成します。縦断面に示すように、ガスは接続部を通って上昇し、管を通ってボイラーの端に戻ります。そこから蒸気煙突に入る代わりに、図には示されていない煙接続部によって煙道または煙突に導かれます。商船では、蒸気ドラムがボイラーの上部に水平に設置されることがよくあります。また、ボイラーと機関の間の蒸気管にセパレーターが取り付けられている場合もあります。セパレーターは通常、鉄製のタンクで構成され、上部からほぼ底部まで伸びる垂直の仕切りで区切られています。この仕切りの片側から上部に入った蒸気は、仕切りの下を通り、反対側の上部まで上昇し、そこから機関に直接つながる蒸気管に排出されます。底部で突然流れが逆転するため、浮遊水は分離器の底に残り、そこからパイプによって排出されます。

海洋工学と造船学における最近の実践の最も興味深い例は、現在、大洋横断航路で商船として見られる蒸気船と、海軍においてはイギリスで建造された巨大な装甲艦に見ることができる。

シティ・オブ・ペキン号は、アメリカの実例の中でも最も優れた例の一つです。この船はパシフィック・メール・カンパニーのために建造されました。船体は全長423フィート、全幅48フィート、深さ38フィート1/2フィートです。客室150名と三等船室1,800名が収容可能で、石炭庫には1,500トンの石炭を積載できます。船体側面と船底に使用されている鉄板の厚さは11/16インチから1インチです。建造に使用された鉄の重量は約5,500,000ポンドでした。機械類は予備のギアと付属装置を含めて約2,000,000ポンドでした。[406] エンジンは複合型で、直径51インチの蒸気シリンダーが2つと88インチの蒸気シリンダーが2つあり、ピストンのストロークは4 1/2フィートです。凝縮水は、それぞれのエンジンで駆動される循環ポンプによって表面凝縮器に送られます。10台のボイラーがこれらのエンジンに蒸気を供給します。各ボイラーの直径は13フィート、長さは13 1/2フィート、シェルの厚さは1 3/16インチです。各ボイラーには3つの炉があり、外径3 1/4インチの管が204本あります。これらを合わせると、火格子面積は520平方フィート、加熱面積は17,000平方フィートになります。凝縮器の冷却面積は10,000平方フィートです。後期設計の船であるシティ・オブ・ローマ号は、全長590フィート（約175メートル）、全幅52フィート（約16メートル）、深さ52フィート（約16メートル）、重量8,300トンです。8,500馬力の機関は、時速18ノット（約21マイル）で船を推力します。機関には6基の蒸気シリンダー（高圧3基、低圧3基）があり、48基の炉で加熱された8基のボイラーから蒸気が供給されます。船体は鋼鉄製で、底部は二重構造で、船体は横隔壁によって10の区画に分割されています。機関室とボイラー室には2つの縦隔壁があり、船の安全性を大幅に高めています。

一般的に使用されている最も成功した蒸気船は、大洋横断航路のスクリュー式蒸気船です。大西洋横断航路のスクリュー式蒸気船は現在、全長350～550フィートで建造され、一般に時速12～18ノット（14～21マイル）で推進し、3,000～8,000馬力のエンジンを搭載し、1日70～250トンの石炭を消費し、8～10日で大西洋を横断します。これらの船舶には、現在、必ずといっていいほど複式エンジンと水上復水器が装備されています。これらの船舶の1隻、ゲルマン号は、クイーンズタウンからニューヨーク港の入り口であるサンディフックに7日11時間37分で到着したと報告されています。航海日誌と観測による距離は、2,830マイルです。別の蒸気船、ブリタニック号は、7日10時間53分で大西洋を横断しました。これらの船は積載量 5,000 トン、公称馬力 750 馬力（実際はおそらく 5,000 馬力）です。

現代の蒸気船
図144. —現代の蒸気船。

[407-408]現代の蒸気船 は、大きさだけでなく、内装のあらゆる配置における創意工夫と技術の素晴らしい例である。 航洋蒸気船は大型化し、錨揚げや操船を人力と熟練に委ねるのは危険である。そして、これらの作業、そして船の積み下ろしは、今や同じ巨大な動力源、すなわち蒸気によって行われている。

現在一般的に使用されている操舵補助エンジンは、アメリカの技術者F・E・シケルズが考案した「シケルズ・カットオフ」の発明の一つで、1850年頃に初めて発明されました。1851年のロンドン万国博覧会で展示されました。[98]基本的には2つのシリンダーが直角に作動する構造で、シャフトは大きなホイールに連結されており、ホイールは木製の摩擦板で固定され、ネジで操舵装置に任意の圧力をかけることができます。操舵手が回すホイールはシリンダーのバルブギアに接続されており、操舵手がホイールを動かして蒸気弁を調整するのと正確に同じタイミングで、蒸気モーターなどの動力源が舵を動かします。こうしてこのホイールが操舵輪となります。この装置は通常、瞬時に接続または切断できるように配置されており、海面が穏やかで船速が遅い場合に手動操舵が望ましい、または便利な場合は手動操舵が採用されます。この方式は、アメリカ合衆国の蒸気船オーガスタ号で初めて採用されました。

同じ発明家と他の人々は「蒸気巻き上げ機」を考案し、そのいくつかは大型船舶で広く使用されている。これらの船舶の機関には、しばしば蒸気の「逆転装置」も備え付けられており、これにより、手動装置が常に取り付けられている小型船舶の機関と同様に、エンジンの操作が容易になる。著者が考案したこのような小型補助エンジンの一つでは、小さなハンドルを目盛り板に「停止」と記された位置に調整すると、補助エンジンが直ちに始動し、弁装置を適切な位置に動かす。[409] リンク式の場合は「中間ギア」に切り替え、大型エンジンを停止させ、その後、小型エンジン自体も停止します。ハンドルの指針が「前進」を指すように設定すると、小型エンジンが再び始動し、リンクを前進位置に設定して大型エンジンを始動させ、再び停止します。「後進」に設定した場合、同じ一連の動作が行われ、主エンジンは後退し、小型の「後進エンジン」は停止します。後進エンジンには様々な種類があり、それぞれ特定のエンジンの種類に合わせて調整されています。

大西洋を横断する蒸気船の船体は現在、常に鉄製で、複数の「区画」に仕切られています。各区画は水密で、隣接する区画とは鉄製の「隔壁」で仕切られています。隔壁の中には扉が取り付けられており、この扉も閉じれば水密となります。船内に水が上昇すると、これらの扉が自動的に閉まり、水漏れ箇所に水が閉じ込められる場合もあります。

このように、大西洋横断路線において、長さ 212 フィート、全幅 35 1/2フィート、深さ 23 フィートで、450 馬力のエンジンで駆動し、大西洋を横断するのに 15 日を要したグレート ウェスタン (1837 年) のような蒸気船から、長さ550フィート、全幅 55 フィート、深さ 55 フィートを超え、10,000 馬力のエンジンで大西洋を 7 日で横断する蒸気船への変化がすでに見られました。建造には木材に代わって鉄が使用され、燃料費は半分に削減され、速度は 8 ノットから 18 ノット以上に向上しました。蒸気船の初期の時代には、長さと幅の比率は 5 対 6 対 1 でしたが、40 年の間に比率は 11 対 1 にまで増加しました。

各国の海軍組織全体は、最近の攻撃と防御の方法の変化によって大きく変更されましたが、現在も海軍を構成するさまざまな種類の船はすべて、これまでと同様に蒸気機関に依存しています。

現代の装甲艦
HBM アイアンクラッド キャプテン。 HBM アイアンクラッドサンダー。 米国の鉄壁の独裁者。 アメリカの装甲艦モニター。

HBM アイアンクラッド ギアトン。 フランスの装甲艦ダンダーバーグ。
図145. —現代の装甲艦。

軍艦の分類を決定し、その要件を満たす海軍施設を計画する試みがなされたのはごく最近のことである。[410] 近い将来の要求に完全に応えられるよう、これまでは各艦船を少しだけ強く、速く、あるいはより強力にすることで、抵抗したり、[411] 前回よりも攻撃が激化している。海軍科学と建築の進歩の方向性は明白に認識でき、その研究に基づいて様々な種類の船舶の特性と相対的な分布を的確に推定できるという事実は、ごく少数の人々にしか理解されていないようだ。

1870年に著者は[99]魚雷艦以外の艦艇の分類。これはその後、J・スコット・ラッセル氏によって多少修正された形で提案された。[100] 筆者は、兵器や装甲の重量、軍艦の速度が急速に増加しているため、おそらく間もなくすべての海軍の艦艇を、魚雷艦を除いて、平時の一般運用用と戦時のみの運用用の3つのクラスに分割する必要が生じるだろうと指摘した。

「第一級は、中程度の大きさで、蒸気による速度が適度で、少数のかなり重い砲を装備し、完全な帆走力を持つ非装甲船で構成される。

「第二級は蒸気機関で高速走行し、装甲がなく、軽量の砲台を搭載し、容易に与えられる限りの広い帆を備えた船である。わが海軍のワンパノアグ級はまさにこのような船を意図しており、敵の通商を破壊することを明確に意図していた。」

「第三のクラスは、可能な限り強力な装甲と武装を備え、強固な船首と、搭載可能な最も強力な機関を備え、大きな石炭積載量を持ち、帆に邪魔されない船で構成される。そして、あらゆるものが、可能な限り最強の敵と戦って勝利を得るという唯一の目的のために二の次となる。このような船は単独で航海することは決してできず、2隻または1隻の艦隊で航海する。これまで行われてきたように、すべてのクラスの性能を1隻の船に組み合わせようとする試みは、ほとんど成功しないだろう。」[412] 示された分類は確かに海軍の作戦を大幅に制限する傾向があるが、行われた分類は必然的に放棄されるだろう。」

固定式、浮上式、自動式の魚雷および魚雷搭載艦の導入は今や完了し、ブッシュネルとフルトンが75年前に将来の戦争において重要になると予測していたこの要素は、今やすべての国々に広く認識されています。これが将来の海軍体制にどの程度影響を与えるかはまだ確信を持って断言できませんが、魚雷で守られた固定防御施設を海軍が攻撃することは、もはや過去のこととなったことは明らかです。おそらく、超高速の魚雷搭載艦が重装甲艦を全て海から駆逐し、中世の装甲兵と現代の装甲軍艦との歴史的な類似点を完成させる可能性は極めて高いと言えるでしょう。[101]

これらのクラスのうち、最も興味深いのは3番目のクラスです。蒸気機関が担う役割の重要性と多様性を最も完璧に示しているからです。後者の船では、錨は蒸気錨揚げ装置によって揚げられ、重い桁と帆は蒸気巻き上げ機によって操作されます。舵は操舵機関によって制御され、操舵手は小指で蒸気機関を動かします。蒸気機関は風や波に妨げられることなく、ヨットの手動操舵装置では到底及ばないほどの正確さで舵を調整します。砲は蒸気によって装填され、同じ力で上下に上げ下げされ、横方向にも向けられます。砲が収められた砲塔は旋回され、砲は方位のあらゆる方向に旋回します。これは、船底から砲を取り出し、装填し直すよりも短い時間で行われます。[413] そして船自体は一万馬力の力で水上を進み、その速度は陸上では鉄道列車に次ぐものとなる。

英国のミノタウルスは初期の装甲艦の一つであった。これらの艦は、全長が長く操船が困難であること、速力に欠けること、そして装甲が脆弱であることから、後の建造においてははるかに効果的な設計への転換を余儀なくされた。ミノタウルスは4本マストのスクリュー式装甲艦で、全長400フィート、全幅59フィート、喫水26 1/2フィートである。海上速力は約12 1/2ノット 、機関は最大で約6,000馬力を発揮する。最も厚い装甲板​​でも厚さはわずか6インチである。その極端に長いことと舵のバランスが悪いことから、急旋回は困難であった。18人が操舵輪を、60人が操舵装置を操作したにもかかわらず、完全に旋回するのに7 1/2分を要したこともある。これらの長い装甲艦の後継として、EJリード氏が設計したより短い艦が建造された。その最初の艦であるベレロフォンは、積載量4,246トン、全長300フィート、全幅56フィート、喫水24 1/2フィート、速力14ノット、出力4,600馬力であった。また、ロバート・L・スティーブンスが米国で何年も前に使用した「バランス舵」を備えていた。[102] 8人の操舵手で4分で旋回できる。建造費はミノタウルスより約60万ドル安かった。さらに後の艦であるモナークは、米国でモニター型、あるいは砲塔装甲艦として知られるものと非常によく似たシステムで建造された。この艦は全長330フィート、幅57 1/2フィート 、深さ36フィート、喫水24 1/2フィートである。船体と積載物の総重量は8,000トン以上、エンジンは8,500馬力以上である。装甲は船体で6インチと7インチ、2つの砲塔で8インチで、厚いチーク材の裏張りが施されている。砲塔にはそれぞれ25トンの12インチ施条砲が2門搭載されており、[414] 70ポンドの火薬を装填し、600ポンドの砲弾を毎秒1,200フィートの速度で投射し、その視力は6,100トン以上を1フィートの高さまで持ち上げるのと同等で、厚さ13 1/2インチの鉄板を貫通する仕事に匹敵します。この巨大な砲弾は、直径10フィート、ピストンストローク4 1/2フィートの蒸気シリンダーを備えた2つの「単気筒」エンジンによって駆動され、直径23 1/2フィート、ピッチ26 1/2フィートの2枚羽根のグリフィススクリューを65回転で駆動し、最高速度14.9ノット（時速約17 1/2マイル）で走行します。これらの強力なエンジンを駆動するには、加熱面積が約25,000平方フィート（半エーカー以上）で、火格子面積が900平方フィートのボイラーが必要です。凝縮器の冷却面積は16,500平方フィート（1エーカーの3分の1以上）です。これらのエンジンとボイラーの費用は66,500ポンドでした。

もしこの膨大な蒸気動力がすべて開発され、船の速度が 15 ノットになったとしたら、この船を「衝角」として使用すれば、静止している敵に 48,000 フィートトンの途方もない「エネルギー」で命中するでしょう。これは、装甲艦自体に搭載されている 8 門または 9 門の砲弾が同時に一点に発射されたときの衝撃に相当します。

しかし、この巨大な船でさえ、後の船ほど恐ろしくはありません。後者の船の一つであるインフレキシブル号は、モナーク号よりも短いものの、幅と深さが広く、全長320フィート、全幅75フィート、喫水25フィート、排水量1万トン以上です。この船に搭載されている大型ライフルは、それぞれ81トンの重さがあり、厚さ2フィートの鉄板の背後から0.5トンの砲弾を発射します。蒸気機関はモナーク号とほぼ同等の出力で、この巨大な船体に時速14ノットの速度をもたらします。

今日の米国海軍は、英国やその他の外国の海軍艦艇のいくつかのクラスのいずれにも匹敵するほどの強力な装甲艦を保有していない。

グレート・イースタン
図146. —グレート・イースタン。

これまでに建造されたクラスの中で最大の船は、1854年に着工され、1863年に完成したグレート・イースタン（図146 ）である。[415] 1859年、J・スコット・ラッセルが英国テムズ川で建造したこの船は、全長680フィート、幅83フィート、深さ58フィート、喫水28フィート、排水量24,000トンである。外輪エンジンとスクリューエンジンが4基ずつ搭載されており、外輪エンジンの蒸気シリンダーは直径74インチ、ストローク14フィート、スクリューエンジンの蒸気シリンダーは直径84インチ、ストローク4フィートである。これらを合わせると実出力10,000馬力となる。外輪エンジンの直径は56フィート、スクリューエンジンの直径は24フィートである。外輪エンジンに蒸気を供給する蒸気ボイラーの加熱面積は44,000平方フィート（1エーカー以上）である。スクリューエンジンに蒸気を供給するボイラーはさらに大きい。喫水30フィートで、この大型船の排水量は27,000トンである。エンジンは10,000 馬力を発揮し、船を時速 16 1/2 マイルの速度で推進するように設計されました。

これらの大型蒸気船の説明に引用されている数字だけでは、専門家でない読者には、蒸気機関が占める非常に小さな空間に凝縮された驚異的なパワーを想像することはできない。エンジンの「馬力」は、[416] ジェームズ・ワットは、ロンドンで最も力強い荷馬を1日8時間働かせた場合の最高出力をワットとしました。平均的な荷馬は、1日の8時間連続運転で、この出力の3分の2も発揮できるかどうか分かりません。一方、蒸気機関車の1日の稼働時間は24時間です。

グレート・イースタン号の航海
図147. —グレート・イースタン号の航海中。

グレート・イースタンの1万馬力の機関車の仕事は、1万5千頭の馬力でやっと匹敵するほどのものでした。しかし、蒸気機関車のように、毎日、何週間も途切れることなく仕事を続けるには、少なくとも3つのリレー、つまり4万5千頭の馬が必要になります。そのような種馬は2万5千トンの重さがあり、「タンデム」で繋ぐと30マイルにも及びます。このような比較によって初めて、動物の力でこれを達成することの完全な不可能性が理解できるのです。[417] 現在世界中で行われている仕事は、蒸気によって支えられています。この強力な動力のコストは馬力の約10分の1に過ぎず、動物の力では到底不可能な作業も、蒸気によって容易に達成されます。

世界の蒸気力の総量は約 1500 万馬力と推定されており、これらの機関が常時稼働していれば実行できる作業を実際に馬で行なうとすると、必要な馬の数は 6000 万馬力を超えることになります。

このように、フランスのオーキシロン伯爵とジュフロワ侯爵、イギリスのシミントン、アメリカのヘンリー、ラムゼイ、フィッチ、そしてフルトンとスティーブンスによる小さな始まりから、蒸気船航行は人類にとって偉大で計り知れない援助と祝福に成長したのです。

今日、私たちはより少ない危険で海を渡り、世紀の初めに私たちの両親が10分の1の距離を旅したのと同じくらい少ない時間や費用で自分自身と荷物を輸送しています。

今日の機械工や労働者が、1世紀前には富裕層や王族でさえ享受できなかった快適さや贅沢を享受できるのは、主に、東洋ロマンスの伝説の精霊を思い起こさせるこの力の独創的な応用の結果である。

現代の蒸気船の巨大さは、現代の人々でさえ驚きと賞賛を抱かせる。全長150ヤード、積載量5～6千トンの重量を誇り、航海に出る大西洋横断蒸気船ほど壮麗な芸術作品は他にない。総重量8千～1万トンにも及ぶ近代の装甲艦（図145）のような巨大な構造物ほど、畏敬の念を掻き立てるものはない。蒸気機関の推進力は、同数馬力である。[418] 20インチの厚さの鉄を貫通する砲弾を搭載し、中速で航行しているときは、1フィートあたり35,000トンを持ち上げられる衝撃力があります。

装甲艦の中でもモナークよりもはるかに巨大なのが、すでに述べたように、未完成のまま建造された怪物、グレート・イースタン（図 147）で、全長は 1/8 マイル、蒸気機関の働きは 45,000 頭の馬の力に匹敵します。

こうして私たちは今日、オリバー・エバンスとジョン・スティーブンスの予言が文字通り実現するのを目撃している。そしてそれは、詩人ダーウィンが書いた連句にほぼ含まれていたことでもある。ダーウィンは、ワットの最も初期の改良が一般に知られるようになる前の1世紀以上前に、次のように歌っていた。

「やがて汝の腕は、征服されない蒸気となって遠くへ
ゆっくりとしたはしけを引っ張るか、急速な車を運転するか。
あるいは、翼を広げて
空中を飛ぶ戦車。

[85]チャールズ・T・ポーター氏とジョン・F・アレン氏の発明。

[86]ジョン・F・アレン氏によって発明された。

[87]あるいは、フィートで測定したストロークの長さの3乗根の600倍に近い。

[88]パーキンスはマサチューセッツ州ニューベリーポート出身で、1766年7月9日に生まれ、1849年7月30日にロンドンで亡くなった。彼は52歳のときにイギリスに渡り、自身の発明を紹介した。

[89] 1824年、スチュアートはこの機関について次のように記している。「蒸気機関が過去40年間に世界的な先駆者となるまでに成し遂げた急速な進歩、そしてその発展から得られた経験から判断すると、その出力を損なうことなく小型化するあらゆる発明は、蒸気機関を『世界の大労働者』、農民や農民の助けに一歩近づけると確信している。今のところ、蒸気機関は彼らにとってほとんど役に立っていない。今のところ、蒸気機関は時折、穀物を踏み固めるのに使われている。その強大な力を耕し、種を蒔き、鋤き、刈り取るために操る者には、どんな栄誉が待ち受けていることか！」 蒸気機関のこの40年間の進歩は、今日ではそれほど驚くべきものではないように思える。しかし、ここで述べた感情は、その真実性を少しも失っていない。

[90]ギャロウェイとヘバート『蒸気機関について』ロンドン、1836年。

[91]「高圧蒸気機関」他、エルンスト・アルバン博士著、ウィリアム・ポール訳、FRASロンドン、1847年。

[92] 1827年にロンドンのジョセフ・モーズリーによって発明された。

[93] 1884年1月、12万マイル以上。

[94] 鉄道ガゼット。

[95]蒸気船ブリストル号とプロビデンス号の蒸気シリンダーは直径110インチ、ストローク12フィートです。

[96] 1877年に焼失。

[97] 「ジョン・エルダーの回想録」WJMランキン、グラスゴー、1871年参照。

[98]「公式カタログ」、1862年、第4巻、クラスviii.、123ページ。

[99] フランクリン研究所ジャーナル、1870年。HBMSモナーク。

[100]ロンドンエンジニアリング、1875年。

[101] ワシントン著「ウィーンにおける機械・製造業等に関する報告書」1875年参照。

[102]ホーボーケンのフェリーボートで現在も使用されている。

[419]
第7章
蒸気機関の哲学。
その成長の歴史、エネルギー学と熱力学。
「文明国のこの進歩的な経済運動を特徴づけるあらゆる要素の中で、生産現象との密接な関連を通じてまず注目を集めるのは、人間の自然に対する力の永続的な、そして人間の先見の明の及ぶ限りにおける限りない成長である。物理的対象の特性と法則に関する我々の知識は、その究極的な限界に近づく兆候を全く見せていない。それは、過去のどの時代や世代よりも急速に、そして同時により多くの方向へと進歩しており、その先にある未踏の領域を頻繁に垣間見せてくれる。これは、我々の自然に対する認識がまだほとんど幼少期にあるという信念を正当化するほどである。」—ミル

蒸気機関の哲学の発展は、その機構に生じた連続的な変化の研究と同じくらい興味深いものです。

蒸気機関の作動を通して、物理科学を構成する最も重要な原理と事実の多くが明らかになります。蒸気機関は、可燃物と燃焼促進剤の化学的結合によって得られる熱エネルギーを機械エネルギーに変換する、非常に独創的ではあるものの、残念ながらまだ非常に不完全な機械です。しかし、このエネルギーの源は、蒸気ボイラーに初めて登場した遥か昔に遡ります。その起源は、自然界が誕生した原初に遡ります。天地創造の星雲状の混沌から太陽系が形成された後、現在太陽と呼ばれている輝く塊は、[420] 地球は膨大な熱エネルギーの貯蔵庫であり、そこから宇宙空間に放射され、想像を絶する量と計り知れない強さで周囲の世界に降り注いでいた。地球が誕生した過去において、太陽から地球表面で受け取った熱エネルギーの一部は、広大な森林の形成と、それらを構成する樹木の幹、枝、葉に、かつて大気中に存在していた酸素と結合した炭酸ガスとして膨大な量の炭素を蓄えることに費やされた。これらの森林を岩石と土の層の下に埋もれさせた大規模な地質学的変化の結果、石炭層が形成され、その後何世紀にもわたって膨大な量の炭素が蓄えられたが、その酸素との親和性は最終的に人間の手によって発見されるまで満たされなかった。ジョージ・スティーブンソンが指摘したように、私たちは太陽の熱と光に、人類が生活とそのすべての必需品、快適さ、贅沢品を頼りにしている計り知れない潜在的エネルギーの蓄えを負っているのです。

蒸気ボイラーの火格子に投げ込まれた石炭は発火し、再び酸素と結合して、太陽から受け取って木の成長過程で吸収したのと全く同じ量の熱を放出します。こうして得られたエネルギーは、伝導と放射によって蒸気ボイラー内の水に伝達され、蒸気に変換されます。その機械的作用は、液体が超過圧力に逆らって蒸気に膨張することで現れます。ボイラーからエンジンに送られた蒸気は、そこで膨張して仕事をします。蒸気に蓄えられた熱エネルギーの一部は機械的エネルギーに変換され、工場での有用な作業や機関車や蒸気船の駆動に利用されます。

このように、私たちは太陽から受けたエネルギーが石炭に蓄えられ、それが最終的に機能するまでの様々な変化を辿ることができる。そしてさらに、[421] そして、それぞれの場合に、それが通常どのように再変換され、再び熱エネルギーとして解放されるかを観察します。

炉内で起こる変化は化学変化であり、水への熱伝達と、それが機関を通過する際に生じる現象は物理的変化であり、その一部は難解な数学的演算を必要とする。したがって、蒸気機関の動作を支配する原理を完全に理解するには、物理​​科学の現象を十分詳細かつ正確に研究し、それらの科学を構成する法則を正確に表現できるようになった後にのみ達成できる。蒸気機関の哲学の研究は、化学と物理学、そしてエネルギー学という新しい科学の研究を包含する。エネルギー学は、現在では十分に発展した熱力学という科学の一分野である。したがって、蒸気機関の発展に関するこの概略は、その哲学を構成する様々な科学、特に蒸気機関および他の熱機関の科学である熱力学の発展の概略を示すことで、非常に適切に締めくくることができるだろう。

これらの科学は、蒸気機関そのものと同様に、キリスト教紀元以前に起源を持つ。しかし、何世紀にもわたり、ほとんど目に見えないほどの急速な発展を遂げ、ついにはわずか一世紀前に突如として急速に発展し始め、それ以来、その進歩は一度もとどまるところを知らない。現在では、自然哲学の体系として十分に発展し、確立されている。しかし、蒸気機関やそれに付随する熱機関と同様に、これらの科学の発展は決して止まったわけではない。科学の研究者は、その進歩の方向を示すことしかできないものの、事実の解明においても法則の成文化においても、完全性への歩みにおいて、まだ終わりの始まりには至っていないと容易に信じることができる。

[422]ヘロンがアレクサンドリアに住んでいた時代、この巨大な「博物館」は極めて重要な中心地であり、当時知られていたあらゆる哲学、当時認識されていたものの未発達だったあらゆる科学、そして既に体系的に教えられるほどに発展していたあらゆる専門分野の教師たちが集まっていました。カルデアの占星術師たちは2000年もの間、定期的に、そして途切れることなく天文観測を行っており、何世紀も遡る記録はカリステネスによってバビロンで保管され、現代の科学的手法の父であるアリストテレスに渡されていました。プトレマイオスは、カルデアの食観測者による約650年前まで遡る、驚くほど正確な記録をすぐに手に入れることができました。[103]

彫刻されたローラーで塑性粘土に印刷し、その後焼いて陶器の書庫を作るという粗雑な方法は、この時代よりずっと前から行われており、ヘロンが作業していた壁龕にはこうした粘土の本がたくさんあった。

この偉大なアレクサンドリア図書館と博物館は、キリスト生誕の3世紀前、プトレマイオス・ソテルによって設立されました。彼は、若くして名声を博した征服者で、後に自らがアレクサンドリアの名を冠した弟の死後、この偉大なエジプト都市を首都と定めました。征服した世界の富、あるいはギリシャの画家、彫刻家、建築家、技術者たちの技量、趣味、創意工夫によってもたらされるあらゆる装飾と贅沢で彩られたこの都市は、驚異に満ちていました。それ自体が驚異でした。豊かで人口が多く、壮麗なこの都市は、当時の文明世界の首都でした。貿易、商業、製造業、そして美術品はすべてこの都市に集約されていました。[423] 素晴らしい交流と学問は、プトレマイオス博物館の壁の中に最も受け入れられる故郷と最も高貴な分野を見つけました。その信奉者たちは、その創設者とその後継者であるフィラデルフォス、そして後のプトレマイオス朝によって歓迎され、保護されました。

アレクサンドリア博物館は、権威ある文献の収集、文学と芸術の研究の振興、そして実験的・数学的な科学的調査と研究の促進・支援を公言して設立されました。近代の図書館、大学、専門学校の創設者たちの知性、公共心、そして寛大さは、プトレマイオス朝初代皇帝の典型と言えるでしょう。彼らはこの偉大な施設の設立に莫大な資金を費やしただけでなく、その維持にも惜しみない費用を費やしました。世界中に代理人が派遣され、書籍を購入しました。博物館には多数の写本スタッフが配置され、貴重な文献の複製を増やし、購入できない文献を図書館のために写本する役割を担っていました。

博物館の学部は、その運営計画と同様に綿密に組織されていました。天文学、文学、数学、医学の4つの主要学部は、各学科のそれぞれの分野に特化したセクションに細分化されていました。博物館のコレクションは、当時未発達だった科学の教師たちが可能な限り網羅的でした。あらゆる学問分野の講義が行われ、学生数は時には1万2千人から1万3千人にも達しました。カエサル率いるローマ軍の蛮族の指導者たちが博物館の大部分を焼き払った際に、ここに集められた書籍の数は70万冊と伝えられています。そのうち40万冊は博物館内に収蔵されていましたが、すべて焼失しました。残りはセラピス神殿に収蔵され、当面は破壊を免れました。

博物館設立当時アレクサンドリアに住んでいた偉人の中で最も偉大なのは[424] アレクサンドロス大王の師であり、プトレマイオスの友でもあったアリストテレス。プラトンの哲学思想を体系化し、帰納法を創始したのはアリストテレスであり、この帰納法こそがあらゆる近代科学の源泉となった。アレクサンドリアの学者たちは、アリストテレス哲学を効果的に応用し、当時知られていたあらゆる科学に形を与え、徹底的に確立した。そのため、近代科学の営みは純粋に発展の過程にあると言える。

帰納的方法は、あらゆる古代科学を築き上げ、近年のあらゆる科学を生み出してきたが、第一に事実の発見と定量的​​判定から成り、第二に、十分な数の事実が観察され定義された後、それらの事実を分類し、それらの相互関係を研究することにより、それらを生み出し、あるいは規制する自然法則を発見することから成り立つ。この簡明な方法こそが、科学を進歩させる唯一の方法である。この方法によって、そしてこの方法によってのみ、我々は物理科学が認識するあらゆる自然現象に関する、関連性のある体系的な知識を獲得する。このアリストテレス的な方法と哲学を適用することによってのみ、我々は既存の現象に関する正確な科学的知識を獲得し、あるいは未来を特徴づける現象を予測できるようになることを期待できるのである。事実を観察し、その事実を基に帰納的に推論するというアリストテレス的な方法により、化学者は既知の基本物質の特性と、確認された条件下でのその特徴的な挙動を学び、それらの結合の法則と結合の効果を学び、特定の条件下でそれらの接触によって必然的に生じる化学的および物理的な変化と現象を予測できるようになりました。

このプロセスによって物理学者は、光、熱、電気などを生み出す分子の運動方法やその作用範囲、そして[425] これらの運動モードから別の運動モードへのエネルギーの伝達を支配する法則。ジェームズ・ワットがニューコメン機関の欠陥を発見し、改善できたのもこの研究方法によるものであり、今日の技術者が現代の蒸気船を建造し、竜骨を据えたり、工房や造船所で打撃を加えたりする前に、船の重量、貨物積載量、必要なエンジンのサイズと出力、大洋を横断する際に1日に必要な石炭の量、船体が水中に浮かぶ深さ、そしてエンジンが1000馬力または1万馬力を発揮したときに船が到達する正確な速度を予測できるように教えられているのも、このアリストテレス哲学によるものである。

この偉大な哲学が初めて効果的に活動できる場を与えられたのは、アレクサンドリアにおいてでした。プトレマイオスはここで天文学と「自然哲学」を学び、アルキメデスは数学者や技術者を惹きつける学問に没頭しました。ユークリッドは弟子に幾何学の基礎を教え、それは22世紀にもわたって標準として定着しました。エラトステネスとヒッパルコスは天文学を研究し、教え、地球が球形であることを証明することで、既存の定量調査体系を開拓しました。クテシビオスとヘロンは空気力学を研究し、蒸気機関やそれほど重要ではない機械の萌芽を試しました。

7世紀後、この輝かしい施設の崩壊は、あの輝かしい学者であり異教徒の哲学教師であったヒュパティアが、十字架の下で異教徒の狂信者たちの手で引き裂かれ、カエサルの兵士たちがセラペウムに残した図書館が散逸したことで象徴されたが、真の哲学が創造され、帰納法は生き残り、啓蒙と文明への道におけるあらゆる障害を克服する運命にあった。アレクサンドリア博物館の崩壊は、悲しい出来事であったが、その崩壊は、この博物館を破壊することはできなかった。[426] 新しい哲学的方法。その果実はゆっくりと、しかし確実に実り、今日私たちは豊かな収穫を得ています。

科学、文学、芸術は、幾世紀にもわたって栄華を誇ってきたその輝きを奪った大惨事の後、数世紀の間、眠りについたままであった。カリフの軍隊は、カエサルの軍隊によって始められた恥ずべき破壊行為を完遂し、ローマ人によって部分的に破壊されたアレクサンドリア図書館は、総主教たちとその無知で狂信的な追随者たちによって完全に散り散りにされ、最終的に散乱した残骸はすべてサラセン人によって焼き払われた。しかし、征服への渇望が満たされ、鎮静化すると、カリフの追随者たちは知的探求へと目を向け、紀元9世紀には、バグダッドで収集された哲学書の集大成が再び現れた。それは、後の世界の征服者たちの力と富によってのみ収集可能であった。哲学は再びその勢力を取り戻し、別の民族がインドとギリシャの数学、カルデアの天文学、そしてギリシャとエジプトに起源を持つあらゆる科学の研究を始めた。サラセン人によるスペイン征服によって、この新しい文明は西ヨーロッパにもたらされ、ムーア人の支配下で図書館が集積された。そのうちの一つには50万冊以上の蔵書があった。サラセン軍がイスラム教の支配を広げた場所には、学校や大学、図書館、哲学書のコレクションが奇妙なほどに数多く点在し、思索的な学派からアリストテレス派まで、あらゆる学派の学生、教師、哲学者がこれらの知的拠点に集まり、アレクサンドリアの先人たちと同様に研究に熱心に取り組んだ。大学への寄付は、あらゆる地域社会の富裕層の知性を測る最も正確な尺度であり、現代と同程度、あるいはそれ以上に普及し、富裕層と貧困層を区別することなく教育が提供されるようになった。数学、[427] そして、1000年後に科学としてまとめられ化学と呼ばれるようになった素晴らしく美しい現象は、アラビアの学者にとって特に魅力的であり、発見された事実と法則の技術的応用は芸術と製造業の驚くほど急速な発展に貢献した。

キリストの死後千年、知的活動と物質文明の中心が西へと移り、アンダルシアへと移った時、今まさに形を整え始めたエネルギー学という万能の科学を除くあらゆる近代物理科学の基礎は、実験的に導き出された事実によって築かれていた。そして数学においては、対称的で優美な上部構造が築かれていた。あらゆる科学の根底にある原理、エネルギーの持続という原理さえも、おそらくは無意識のうちに、明言されていたのである。

著名な歴史家たちは、ヨーロッパにおける文明の進歩が中世にいかにして偉大な中産階級の創造をもたらしたかを明らかにしてきた。中産階級は政治権力を掌握し、あらゆる文明国を統治するようになったが、その権力の掌握は非常に緩やかであったため、その影響力が目に見える形で感じられるようになったのは数世紀も後のことである。これはバックルが指摘した通りである。[104]が知識階級と呼ぶこの階級は、14世紀に初めて軍隊や聖職者から独立して活動を開始した。その後の2世紀で、この階級は権力と影響力を獲得し、17世紀には科学、文学、芸術のあらゆる分野で目覚ましい進歩が見られ、長らく知性の進歩へのあらゆる努力を抑圧してきた人工的な条件から知性が完全に解放された。

こうして、数世紀にわたる知的停滞の後に、もう一つの大きな社会革命が起こった。サラセン人の侵略者はヨーロッパから追い出され、十字軍は異教徒の手から聖墳墓と聖域を取り戻そうと無駄な努力をしながらパレスチナに侵攻した。[428] 土地、内紛、国家間の紛争、そしてこれらの大規模な社会運動は、人々の精神を再び平和の術と学問の探求から引き離しました。ヨーロッパ諸国が知的活動に一般的な関心を向けられるほどに平穏で安全な状態になったのは、ガリレオとニュートンの時代である17世紀初頭になってからでした。しかし、コペルニクスが天文学者の理論に革命をもたらし、太陽が太陽系の中心であるという仮説を正しいと確立した遺産を世界に残したのは、それより半世紀も前の1543年のことでした。

ガリレオは演繹哲学者たちの思索を覆し始め、科学に影響を与えるか、あるいは科学によって影響を受ける限りにおいて、『自然の書』は神学的真理と啓示された真理の研究において信頼できる解説書であるという、依然として議論の的となっている原理を宣言し始めた。彼は、現在の神の法則は、最も無知な人々の先入観に左右されることなく制定されたという事実を宣言し、殉教の刑に処された。ブルーノは数年前（1600年）、同様の罪で火刑に処されていた。

ガリレオは、プラトンの思想、アリストテレスの哲学、そして近代実験の手法を常に適用し、現在では普遍的な科学的手法となっている実験哲学を編み出した最初の人物でもあったと言えるでしょう。彼は、確認された事実を自然の順序に従ってまとめることで、その順序の法則が明らかになることを明瞭に示し、現在では連続性の法則として知られる原理の存在を示しました。それは、自然界のあらゆる作用において、現在から既知あるいは未知の過去へと遡り、科学によって特定できる原因、あるいは歴史に知られている原因へと至る、途切れることのない効果の連鎖が見られるという法則です。

イタリアのガリレオは、イギリス哲学の王子ニュートンに匹敵するほどの偉業を成し遂げた。理論力学という科学が、その地位を獲得し始めたのは、まだほんの始まりに過ぎなかった。[429] それは後に諸科学に与えられたものであり、既に確認されていた事実を整理し、それまで漠然と認識されていた原理を明確に述べるという壮大な仕事は、ニュートンによって見事に成し遂げられた。この仕事は、物理天文学の必要性によって彼に駆り立てられたのである。

ダ・ヴィンチは15世紀後半、当時までに形が与えられていた機械哲学の静力学を可能な限り要約した。また、摩擦に関する既知の知見を大幅に書き換え、追加し、その法則を明確に表現した。彼は明らかに「仮想速度」の原理、すなわち連結系における仕事の等価性の単純な例を深く理解しており、これはその後も非常に大きな貢献を果たしてきた。そして、この多才な技術者であり芸術家であった彼は、機械哲学に多くの物理科学を巧みに融合させた。そして、100年後（1586年）、現代の技術者のように、事務所と現場を交互に仕事に就きながら「ブルッヘの勇敢な技術者」ステヴィヌスが力学に関する論文を執筆し、科学的研究においても実践的な経験と判断力の価値を示した。こうして、ニュートンへの道が開かれたのである。

一方、ケプラーは半世代をかけて手探りで惑星間の距離と周期の真の関係を解明し、天文学の力学における重要な事実の金字塔を打ち立てた。そしてガリレオは運動の法則を明言した。こうして静力学とは区別される力学の科学の基礎が築かれ、後に蒸気機関の哲学の大部分を構成するエネルギー学の始まりとなった。

フック、ホイゲンス、そして他の研究者たちは、すでにこれらの法則の主要な結果のいくつかを見ていた。しかし、ニュートンが真の数学者の正確さをもってそれらを明言し、それに基づいて力学法則の体系を構築したのは、ニュートンの役目だった。ニュートンは、重力の存在を宣言し、その法則を述べた。[430] この発見は、天文学者がそれ以来行ってきた天体の大きさ、重さ、距離、そして天体の運行の定量的測定のすべてに確固たる基礎を与え、人類に驚きと称賛を抱かせてきた。

アラビア人とギリシャ人は、重力の作用を受けて落下する物体の方向は、落下場所がどこであろうと、地球の中心へとまっすぐ向かうことに気づいていました。ガリレオはピサでの実験で、落下速度は秒ごとに1、3、5、7、9…と変化し、距離は物体が落下する総時間の二乗に比例して変化し、英国フィートで換算すると、その秒数の二乗のほぼ16倍になることを示しました。ケプラーは、天体の運動は、中心引力と遠心力の作用下で起こるものと全く同じであることを証明しました。

これらすべてを総合すると、ニュートンは地球の巨大な質量が地球自身の粒子と、月のような近隣の天体を引き寄せることによって「重力」が存在し、その影響は少なくとも月まで及ぶと信じるに至った。彼は自身の理論と当時受け入れられていた地球の寸法の測定値が正しいという仮定の下、地球の衛星の運動を計算し、おおよそ近似値を得た。その後、1679年にピカールによる地球の寸法のより正確な測定値を用いて計算を修正し、天文学者による月の運動の綿密な測定値と正確に一致する結果を得た。

ニュートンの『プリンキピア』の出版によって、力学の科学は、エネルギーの原理の知識なしに可能な限り、完全に一貫性があり、論理的に完成されたものとなった。そして、ニュートンの運動の法則の宣言は、簡潔で完全に完璧であるように思われるが、それは、自由運動する物体に適用される力学の科学全体の基礎となった。[431] 一定の力または変動する力の作用。それらは、その科学にとって完璧な基礎であり、幾何学の基本原理がそれらの上に構築される美しい構造全体にとって完璧な基礎であるのと同様です。

力学法則の 3 つの完全な定性的な表現は次のとおりです。

1. すべての自由物体は、外力によってその状態から強制的に逸脱させられるまで、静止しているか直線的に均一に運動しているかにかかわらず、その状態を維持し続けます。
2. 運動の変化は加えられた力に比例し、その力が作用する直線の方向になります。
3. 作用には常に反作用が伴います。作用と反作用は等しく、正反対の方向に進みます。

これらの原則に、同様に絶対的に完全な力の定義を追加することができます。

力とは、物体に運動、あるいは運動の変化を生じさせる、あるいは生じさせようとする力である。力は、静的には、それを釣り合わせる重さ、あるいはそれが生み出す圧力によって測定され、動的には、時間単位において質量単位に作用する速度によって測定される。

物体が自由に動いているときに、その物体自身の重さに等しい力の作用により、1 秒間に毎秒 32.2 フィートの速度が生成されることを覚えておけば、力の動的効果の量的な判定は常に容易に行うことができます。この量は、動的測定の単位です。

仕事とは、力が発揮される際に生じる抵抗と、その力がその抵抗を克服する距離との積です。

エネルギーとは、物体が与えられた条件下で、その重量または慣性によって行うことができる仕事のことである。落下する物体、あるいは飛翔する弾丸のエネルギーは、約1/64の重量に速度の2乗を乗じた値、つまり[432] 同じもの、つまりその重量と落下高度、あるいは速度による高度の積である。これらの原理と定義は、空間と時間という基本的な概念の長年確立された定義と共に、あらゆる物理的一般化の中で最も壮大なもの、すなわちあらゆるエネルギーの持続性あるいは保存の教義、そしてその帰結としてあらゆる形態のエネルギーの等価性を宣言する理論、そしてエネルギーが一つの存在様式から別の存在様式へと変換可能であること、そして物体やその分子の様々な運動様式においてエネルギーが普遍的に存在することを実験的に実証するために必要なすべてであった。

ニュートンの時代には、実験物理科学は自然現象に関する知識を得るための唯一かつ適切な方法としてほとんど認められていなかったものの、すぐに広く受け入れられる原理となりました。物理学においては、ギルバートがニュートン以前に貴重な研究を行い、ガリレオのピサでの実験も同様に有用な研究の例でした。化学においては、1世紀後、ラヴォアジエが定量測定を巧みかつ知的に用いることで何が達成できるかを華麗な例で示し、天秤を化学者にとって最も重要な道具とすることで、化学変化と分子結合に関するあらゆる事実と法則を包含する科学が形成されました。天文学と数学が協力して哲学者を導き、最終的に力学という科学が誕生し、実験と観察が彼らの助けとなったことは既に見てきました。今、私たちはこれらのすべての物理科学において、物質、力、運動、そして空間という4つの基本的な概念がどのように理解されているかを見ることができます。後者の2つの用語は、あらゆる位置関係を包含します。

これらの概念に基づき、力学はあらゆる物理現象の研究に広く応用される4つの分野から構成されます。それらは以下のとおりです。

静力学は、力の作用と効果を扱います。

運動学は、運動の関係を単純に扱います。[433]

力学、または運動学は、単純な運動を力の作用の結果として扱います。

エネルギー論は、力の作用によるエネルギーの変化、エネルギーがある表現形式から別の表現形式へ、またある物体から別の物体へ変換される過程を扱います。

機械哲学のこれら四つの分野のうち後者には、熱機関、特に蒸気機関がその最も重要な応用例である、マイナーサイエンスの最新のもの、すなわち熱力学が含まれます。この科学は、これまで見てきたように、地理的にも歴史的にも、空間的にも時間的にも大きく離れた哲学者たちによって、一つずつ確立されてきた原理をより広く一般化したものに過ぎません。そして、これらの原理はゆっくりと集約されて次々と科学を形成し、そして今や私たちが見始めているように、そこからより広い一般化がゆっくりと発展し、こうしてキケロの「一つの永遠不変の法則がすべての物とすべての時間を包含する」という宣言の真実性をますます確かなものにする科学的知識の状態へと向かっています。エネルギー学全体の根底には、科学が誕生したり名前が付けられたりする以前に宣言された原理があります。

存在するものすべては、物質であろうと力であろうと、またどのような形であれ、それを創造した無限の力によってのみ破壊される。

物質が有限の力では破壊できないという事実は、偉大な師ラヴォアジエに率いられた化学者たちが天秤の原理を適用し始めるとすぐに認められるようになり、あらゆる化学変化においては形態の変化や元素の組み合わせの変化のみが生じ、物質の損失は起こらないことを証明することができた。エネルギーの「持続性」はその後の発見であり、主に熱エネルギーが他の形態や機械的仕事に変換可能であるという実験的解明に起因しており、その功績はランフォードとデイビー、そして[434] ニュートンによって予言され、コールディングとマイヤーによって近似的に示され計算され、ジュールによって非常に高い確率で測定された量子価の決定。

トンプソン
ベンジャミン・トンプソン、ランフォード伯爵。

エネルギー保存則という重要な事実は、ニュートンによって大まかに述べられました。彼は、摩擦の仕事と、摩擦によって停止された系または物体の可視性は等しいと主張しました。1798年、当時バイエルンに仕えていたアメリカ人、ベンジャミン・トンプソン（ランフォード伯爵）は、論文を発表しました。[105]彼は英国王立協会に提出した報告書の中で、熱の非物質性と機械的エネルギーから熱エネルギーへの変換を証明する最近行った実験の結果を発表した。[435] この論文は歴史的に非常に興味深いものです。なぜなら、現在受け入れられているエネルギーの持続性に関する学説は、一連の研究から生まれた一般化であり、その中で最も重要なのは、これら2つのエネルギー形態の間に明確な量的関係が存在すること、そして現在「熱の機械的当量」として知られるその値の測定をもたらした研究だからです。彼の実験は、ミュンヘンの兵器廠で大砲の掘削によって発生する熱量を測定するというものでした。

ランフォードは、この熱は周囲の物体から、あるいは使用されたり作用を受けたりした物質の圧縮によって発生したものではないことを示した後、次のように述べています。「運動以外で、熱がこれらの実験で励起され伝達されたのと同じように励起され伝達される何かについて明確な考えを形成することは、不可能ではないとしても極めて困難であるように思われます。」[106] 彼はさらに、この運動を支配する法則について熱心に、そして粘り強く研究するよう促している。彼は、馬一頭で容易に発揮できると述べる力によって発生する熱量を推定し、それを「直径4分の3インチの蝋燭9本を燃焼させる」ことに相当し、「25.68ポンドの氷水」を沸点まで上昇させるのに等しい、つまり4,784.4熱量単位に相当するとしている。[107]時間は「150分」と記載されている。ラムフォードのバイエルンの「一頭の馬」の実際の力、1分間に1フィートの高さまで持ち上げられる25,000ポンドを最も可能性の高い数字として考えると、[108]これは「機械的等価物」を与える[436] 1フィートポンドを783.8熱量単位としており、これは現在受け入れられている値とわずか1.5パーセントしか違わない。

ラムフォードが、彼が言及する蒸発、放射、伝導による熱損失をすべて排除し、その熱量を正確に測定できていれば、近似値はさらに正確になっていたでしょう。こうしてラムフォードは熱の本質を実験的に発見し、それがエネルギーの一形態であることを証明しました。そして、現在標準的な測定法が確立される半世紀も前にこの事実を発表し、熱当量の値に非常に近い近似値を与えました。ラムフォードはまた、発生する熱は「二つの表面を押し付ける力と摩擦の速さに正確に比例する」ことも観察しました。これは、行われた仕事量、つまり消費されたエネルギー量と発生する熱量が等しいことを簡潔に示しています。これは熱力学という科学の形成に向けた最初の大きな一歩でした。ラムフォードの研究は、この科学の礎となりました。

ハンフリー・デイビー卿は、少し後（1799年）に、ランフォードの研究から得られたこれらの推論を決定的に裏付ける実験の詳細を発表しました。彼は二つの氷片をこすり合わせ、摩擦によって氷が溶けることを発見しました。そして、次のように結論づけました。「氷が摩擦によって水に変わることは明らかである。……したがって、摩擦は物体の熱容量を減少させない。」

ベーコンとニュートン、フックとボイルは、ランフォードの時代よりずっと前に、熱を運動のモードとみなす現代の力学的、あるいは振動的な熱の理論の妥当性を認める点で、後の哲学者たちを先取りしていたように思われる。しかし、1812年にデイビーは、初めて[437] 当時、ランフォードは熱の本質をはっきりと正確に述べてこう言っています。「熱現象の直接の原因は運動であり、その伝達の法則は運動の伝達の法則と全く同じである。」この意見の根拠は、ランフォードが以前に指摘していたものと同じでした。

ここまで多くのことが明らかになったことで、熱の機械的当量の正確な値を決定することは単なる実験の問題であることがすぐに明らかになった。そして、その後の世代において、この決定は、程度の差はあれ、何人かの著名な人々によってなされた。また、新しい科学である熱力学を支配する法則が数学的に表現できることも同様に明らかになった。

フーリエは、最後に挙げた日付以前に、熱を変換せずに伝達する問題に数学的解析を適用しており、彼の著書『熱伝達理論』は、この主題を非常に美しく論じていた。サディ・カルノーは、その12年後（1824年）に『熱動力学の考察』を出版し、熱を機械的効果の創出に応用する際の原理を初めて表現しようと試みた。温度を変化させる一連の条件を通過した物体は、「密度、温度、分子構成に関して原始的な物理的状態」に戻るが、その物体は元々含んでいたのと同じ量の熱を必ず含んでいるという公理から出発し、熱機関の効率は、作動流体を同じ条件で始まり、終わる完全なサイクルに通すことによって決定されることを示した。カルノーは当時、熱の振動説を受け入れていなかったため、いくつかの誤りを犯していた。しかし、後述するように、ここで述べた考え方は、蒸気機関の理論における最も重要な詳細の 1 つです。

セギンは、すでに[438] 機関車用火管式ボイラーを初めて使用したフェルディナント・フォン・フェルディナントは、1839年に「熱化学の影響について」という著書を出版し、その中で熱の機械的当量の値を大まかに決定するために必要なデータを示したが、彼自身はその値を導き出したわけではない。

ジュリアス・R・メイヤー博士は、その3年後（1842年）に、非常に独創的で非常に近似的な熱当量の計算結果を発表しました。この計算は、空気を圧縮するために必要な仕事と気体の比熱に基づいており、圧縮仕事は発生する熱量と等価であるという考え方に基づいています。セガンは逆の考え方を採用し、蒸気の膨張に伴う熱損失を、蒸気が膨張する際に行う仕事と等価としました。セガンはまた、後にハーンによって実験的に証明された、エンジンから排出される流体は、凝縮水を加熱する効果は、同じ流体がエンジンに最初に取り込まれたときよりも低いという事実を初めて指摘しました。

デンマークの技術者であるコールディングは、ほぼ同時期（1843 年）に、同じ量を決定するために行った実験の結果を発表しました。しかし、最も優れた、最も広範囲にわたる研究であり、現在では標準としてほぼ普遍的に受け入れられているものは、英国の研究者によって行われました。

ジュール
ジェームズ・プレスコット・ジュール。

ジェームズ・プレスコット・ジュールは、 1843年より以前から、彼を有名にした実験研究に着手し、その年に 『哲学雑誌』誌に最初の方法を発表しました。最初の測定では770フィートポンドという値が出ました。その後5、6年かけてジュールは研究を繰り返し、様々な方法を用いて、非常に多様な結果を得ました。一つの方法は、管に空気を流すことで発生する熱を測定​​するというものでした。もう一つの方法、そして彼の常套手段は、既知の重量の水の中で外輪を一定の力で回転させるというものでした。そして1849年、彼はついにこれらの研究を完結しました。

機械的等価物の計算方法[439] ハイルブロンのマイヤー博士が採用した熱の原理は、独創的であると同時に美しい。大気中の空気を２つ、同じ温度（氷点下）で、それぞれ１立方フィートの容量の容器に封入する。両方に熱を伝え、片方は元の容積のまま、もう片方は大気圧と同じ一定圧力で膨張させる。各容器には0.08073ポンド（1.29オンス）の空気が封入される。同じ温度で、片方の圧力が２倍になり、もう片方の容積が２倍になったとき、それぞれの温度は華氏525.2度（274℃）となり、絶対温度で測ると、それぞれ元の温度の２倍になる。[440] 熱運動はゼロである。しかし、一方が吸収した熱は 6 3 ∕ 4英国熱単位に過ぎないのに対し、もう一方は 9 1 ∕ 2を吸収することになる。前者の場合、この熱のすべてが単に空気の温度を上昇させるために使われたにすぎない。後者の場合、空気の温度は同じように上昇し、さらに、空気の抵抗を克服するために 2,116.3 フィートポンドという量の仕事が行われたに違いない。この後者の作業に対して、消失した追加の熱を計上しなければならない。ここで、(2,116.3/2 3 ∕ 4 ) = 770 フィートポンド/熱単位となり、これはジュールの実験から導かれた値とほぼ同じである。もしマイヤーの測定が絶対的に正確であったなら、この場合に内部仕事によって熱が失われない限り、彼の計算結果は熱当量の正確な決定になっていたであろう。

ジュールの最も正確な測定法は、水などの液体の中で回転する外輪を用いることで得られたと考えられます。銅製の容器に、慎重に計量された液体を入れ、その底に段があり、その上に外輪を載せた垂直の錘が立っていました。この錘は、摩擦ローラーで軸が支えられた、バランスの取れた溝付きホイールの上を通る紐によって回転します。紐の端に吊るされた重りが動力源です。紐は地面に落ちる際に、W × Hという簡単かつ正確に測定可能な量の仕事を与え、外輪を一定回数回転させ、その仕事量に正確に等しい量の熱を発生させて水を温めます。重りを持ち上げ、この動作を十分な回数繰り返した後、水に伝達された熱量を慎重に測定し、水の生成に費やされた仕事量と比較しました。ジュールはまた、水銀容器の中で互いに擦れ合う一対の鉄の円板を使用し、摩擦によって発生する熱を、[441] 仕事が完了しました。水を用いた40回の実験の平均は772.692フィートポンド、水銀を用いた50回では774.083フィートポンド、鋳鉄を用いた20回では774.987フィートポンドでした。装置の温度は華氏55度から60度でした。

ジュールはまた、空気やその他の気体が仕事をせずに膨張しても温度変化が生じないことを実験によって明らかにしました。この事実は、現在知られている熱力学の原理から予測可能です。彼は熱の力学的等価物に関する研究結果を次のように述べています。

1. 固体か液体かを問わず、物体の摩擦によって発生する熱は、常に費やされた仕事量に比例します。
2. 1ポンドの水（真空中、華氏55～60度で計量）の温度を1度上げるのに必要な量は、772ポンドの水を1フィートの高さから落下させるのに要する力に等しい。この量は現在、一般に「ジュール当量」と呼ばれている。

ジュールはこの一連の実験で、熱運動が止まる点である「絶対零度」の位置も導き出し、それが水の凝固点より約 480 度低いと述べました。これは、後にさらに正確なデータから導き出されたおそらく真の値である -493.2 度 (-273 度 C) とそれほど変わりません。

これらの結果と、その後のハーンらによる実験の結果、次の原則が認められました。

熱エネルギーと力学的エネルギーは相互に変換可能であり、明確な等価性を持つ。英国熱量単位は772フィートポンドの仕事量に相当し、メートル法のカロリーは423.55、あるいは一般的には424キログラムに相当する。しかし、正確な測定単位は完全には決定されていない。

今では、あらゆる形態の[442] 物理的な力によるエネルギーは、明確な量価をもって相互に変換可能である。生命エネルギーや精神エネルギーでさえ、同じ大いなる一般化の範疇に入らないという結論は未だ出ていない。この量価こそが、エネルギー学の唯一の基盤である。

この科学の研究は、今日まで、主に熱と力学的エネルギーの関係を包含する部分に限られてきました。この科学分野の研究において、熱力学、特にランキン、クラウジウス、トムソン、ハーンらは大きな功績を残しました。これらの権威ある研究者らによる研究においては、対象とするエネルギーの形態の変化に伴う気体および蒸気における熱伝達および物理的状態の変化の方法が、特に研究対象となってきました。

ボイルとマリオットの法則によれば、このような流体の膨張は、図式的には双曲線、代数的にはPV x = Aで表される法則に従います。ここで、温度が変化しない場合、xは1に等しくなります。エネルギーの等価性の原理から得られる最初の、そして最も明白な結論の一つは、膨張に消費されるエネルギーが増加するにつれて、xの値は必ず増加するということです。この変化は、蒸気のような気体で非常に顕著です。蒸気は、仕事をせずに膨張すると指数が1より小さくなりますが、ピストンの後ろで膨張して仕事をすると部分的に凝縮し、ランキンによれば蒸気の場合、 xの値は1.111に、あるいはおそらくより正確には、ツォイナーとグラスホフによれば1.135以上に増加します。この事実は蒸気機関の理論に重要な関係があり、このように修正された蒸気機関の理論に関する最初の完全な論文はランキンによるものです。

ランキン
WJM ランキン教授。

ランキン教授は1849年に早くも研究を開始し、物質の分子構造に関する理論（現在では分子渦理論としてよく知られている）を提唱した。彼は、渦巻くリングまたは[443] 熱運動の渦を仮定し、その仮説に基づいて自身の哲学を展開した。顕熱は粒子の速度変化に、潜熱は軌道の大きさを変える仕事と仮定し、各渦がその境界を拡大しようとする力は遠心力によるものとした。彼は実比熱と見かけ比熱を区別し、流体の加熱において、単純な温度上昇と体積増加による熱吸収の2つの方法を区別すべきであることを示した。後者の量を熱ポテンシャルと呼び、両者の合計を熱力学関数と名付けた。

カルノーは25年前に、熱機関の効率は機械が作動する2つの温度限界の関数であり、[444] 作動物質の性質によるものではないという主張は、作動中に物質の物理的状態が変化しない場合は全く正しい。ランキンは、熱と力学的エネルギーの関係を代数的に表現する「一般的な熱力学方程式」を導き出した。これは、エネルギーが一つの状態から別の状態へと変化する際の関係であり、この方程式には、流体の任意の変化に対して変換される熱量が与えられている。彼は、エンジン内の蒸気は抵抗に逆らって膨張する過程で部分的に液化しなければならないことを示し、完全気体の全熱は温度上昇とともに、定圧下での比熱に比例する速度で増加しなければならないことを証明した。

ランキンは1850年、当時定圧空気の比熱として受け入れられていた値0.2669の不正確さを示し、その値を0.24と算出した。3年後、ルノーの実験でその値は0.2379となり、ランキンはそれを再計算して0.2377とした。1851年、ランキンはこのテーマに関する議論を続け、独自の理論によって、完全熱機関の効率は動作温度範囲を絶対零度から測定した上限温度で割った値であるとするトムソンの法則を裏付けた。

この時期、ドイツの物理学者クラウジウスは、全く異なる手法を用いて同じ研究を行っていた。気体における熱の機械的効果を研究し、ランキン（1850）とほぼ同時に、熱と力学的エネルギーの等価性理論の出発点となる一般式を導出した。彼は、熱運動の確率零点は、カルノー関数が空気温度計で測定される「絶対」温度、正確には完全気体温度計で測定される量の逆数にほぼ等しい点にあることを発見した。彼は、抵抗に逆らって膨張する飽和蒸気の液化に関するランキンの結論を裏付け、1854年には、[445] カルノーの原理を新しい理論に応用し、カルノーが熱の本質を理解していなかったにもかかわらず、可逆機関とサイクルの性能に関する彼の考えが依然として有効であることを示した。クラウジウスはまた、極めて重要な原理を与えた。それは、補助なしに自力で動く機械が、低温の物体から高温の​​物体へ熱を伝達することは不可能であるという原理である。

ウィリアム・トムソン教授は、ランキンやクラウジウスと同時期に熱力学の研究に従事していました（1850年）。彼は、クラウジウスの現代理論に適応させたカルノー原理を、現在広く引用されている命題として初めて表現しました。[109]

1. 純粋な熱作用によって等しい機械的効果が生み出される場合、エネルギーの変換によって等しい量の熱が生成される、または消失します。
2. いかなるエンジンにおいても、逆転によってその動作の物理的および機械的な詳細すべてが完全に反転する場合、そのエンジンは完全なエンジンであり、与えられた熱量と温度範囲の任意の固定制限で最大の効果を生み出します。

ウィリアム・トムソンとジェームズ・トンプソンは、これらの原理から導き出された初期の推論の一つとして、氷の融点は1気圧ごとに0.0135°F低下すること、そして加熱中に収縮する物体は急激な圧縮によって必ず温度が低下することを示した。この事実は後に実験によって確認された。トムソンはエネルギー論の原理を電気学の分野における広範な研究に応用し、ヘルムホルツは同様の手法の一部を、彼の得意とする音響学の研究に取り入れた。

現在では十分に確立されている原理を気体の物理学に適用することで、多くの興味深く重要な推論が導き出されました。[446] クラウジウスは気体の体積、密度、温度、圧力、そしてそれらの変化の関係を説明した。マクスウェルは、ゲイ＝リュサック（1801）の法則としても知られる、実験的に決定されたドルトンとシャルルの法則を再確立した。この法則は、等しい圧力、体積、温度を持つすべての質量には、等しい数の分子が含まれると主張している。ヨーロッパ大陸においても、ヒルン、ツォイナー、グラスホフ、トレスカ、ラボレーらが、同時期およびそれ以降、これらの理論的研究を継続し、大きく発展させた。

この間、膨大な実験研究も行われ、その結果、これまでのすべての研究が無駄になっていたであろう重要なデータが明らかになった。こうした研究に携わった人々のうち、カニャール・ド・ラ・トゥール、アンドリュース、ルニョー、ハーン、フェアバーン・アンド・テイト、ラボウレイ、トレスカ、そしてその他少数の人々は、新生の科学の発展に寄与するという特別な目的をもって、この最も重要な方向に研究を進めた。今世紀半ば、つまり我々が現在研究している時代までに、このデータセットは相当に完成していた。ボイルは200年前に、現在彼の名で知られる法則を発見し、発表していた。[110]そしてマリオットのそれによると、[111]気体の圧力は体積に反比例し、密度に比例して変化することを発見した。ブラック博士とジェームズ・ワットは100年後（1760年）に蒸気の潜熱を発見し、ワットは蒸気の膨張の仕組みを解明した。イギリスのダルトンとフランスのゲイ＝リュサックは19世紀初頭に、すべての気体流体は温度の上昇とともに体積が等分に膨​​張することを示した。ワットとロビソンは蒸気の弾性力の表を示し、グレンは温度が[447] 沸騰したお湯の場合、蒸気の圧力は大気圧と等しく、ダルトン、ユーアらは、蒸気の温度と圧力を結びつける法則は幾何学的比率で表されることを証明した（1800-1818年）。また、ビオがすでに近似式を示していたが、サザンが別の式を提示し、それは今でも使われている。

フランス政府は1823年、蒸気機関とボイラーの運転を規制する法律の制定を目的とした実験を行う委員会を設立しました。この委員会（MM. de Prony、Arago、Girard、Dulong）は、24気圧までの圧力下における蒸気の温度を非常に正確に測定し、一方の量ともう一方の量が既知である計算式を示しました。10年後、アメリカ合衆国政府はフランクリン研究所の指導の下、同様の実験を実施しました。

酸素や水素のような気体と、水蒸気や炭酸ガスのような凝縮性蒸気との明確な区別は、当時、カニャール・ド・ラ・トゥールによって示されていました。彼は1822年、高温・高圧下におけるそれらの挙動を研究しました。ガラス管の中に同じ物質（水蒸気と水）を閉じ込めた場合のように、蒸気を液体の状態で封じ込めると、温度をある一定温度まで上昇させると、全体が突然均一な性質を示し、それまで存在していた境界線が消え、彼が推測したように、流体全体が気体になることを発見しました。ファラデーが当時としては斬新な実験を発表したのは、この頃でした。その実験では、それまで永久に存在していたと考えられていた気体が、単に非常に高い圧力をかけるだけで液化しました。彼はまた、ある温度を超えると、どんなに圧力が高くても蒸気の液化は不可能であることを初めて示しました。

ファラデーの結論はアンドリュース博士の研究によって正当化された。アンドリュース博士はその後、カニャール・ド・ラ・トゥールが始めた研究を最もうまく発展させ、[448] 彼が「臨界点」と呼ぶある点において、流体の 2 つの状態の特性が互いに薄れ、その点で 2 つの状態が連続的になることが示されています。炭酸ガスでは、これは 75 気圧、1 平方インチあたり約 1,125 ポンドで発生します。この圧力は、高さ 60 ヤード、またはほぼ同じメートルの水銀柱と釣り合います。この点の温度は約 90 ° 華氏、または 31 ° セントです。エーテルの場合は、温度は 370 ° 華氏で、圧力は 38 気圧です。アルコールの場合は、温度は 498 ° 華氏で、120 気圧です。炭素の二硫化物の場合は 505 ° 華氏で、67 気圧です。水の場合は、圧力は測定できないほど高いですが、温度は約 775 ° 華氏、または 413 ° セントです。

ドニーとデュフォーは、蒸気と液体のこれらの通常の性質は、以前（1818年）ゲイ＝リュサックが指摘したように、特定の条件によって変化する可能性があることを示し、この事実が蒸気ボイラーの安全性に及ぼす影響を指摘した。水の沸点は、通常液体中に凝縮する空気を液体から遮断し、粗面や金属面との接触を防ぐ手段によって、通常の沸騰温度よりもはるかに高くすることができることが発見された。デュフォーは、ほぼ同じ密度の油の混合物に水滴を懸濁させることで、大気圧下で水滴を華氏356度（摂氏180度）まで上昇させた。これは蒸気の温度で、約150ポンド/平方インチに相当する。ジェームズ・トンプソン教授は、理論的な根拠に基づき、同様の作用によって、ある条件下では蒸気を液化することなく、通常の凝縮温度以下に冷却できる可能性があることを示唆した。

フェアバーンとテイトは、蒸気機関で使用される圧力を超える圧力での水の量と温度を決定する試みを繰り返し、他の研究者によっても不完全な決定がなされました。

ルグノーはこれらのデータの権威である。彼の実験（1847年）はフランスの費用で行われた。[449] 政府とフランス科学アカデミーの指導の下で行われた実験は、驚くほど正確で、非常に広い温度範囲と圧力範囲にわたっていました。その結果は四半世紀を経た今でも標準的であり、精密な物理的作業のモデルとみなされています。[112]

ルグノーは、蒸気の全熱は一定ではなく、潜熱は変化し、潜熱と顕熱の合計、つまり全熱は顕熱が1度増加するごとに0.305度増加し、飽和蒸気の比熱は0.305になることを発見した。彼は過熱蒸気の比熱が0.4805であることを発見した。

ルグノーは、蒸気がボイルの法則に従わないという事実をすぐに発見し、その違いが非常に顕著であることを示した。彼は結果を表にまとめるだけでなく、グラフにも示した。さらに、ビオの代数式に対する正確な定数を決定した。

対数。p = a – b A x – c B x ;

x = 20 + t ° Cent.、a = 6.264035、log. b = 0.1397743、log. c = 0.6924351、log. A = 1 .9940493、log. B = 1 .9983439、pは大気圧における圧力です。Regnault は、総熱量の式 H = A + btにおいて、摂氏スケールでθ = 606.5 + 0.305 t Cent. と決定しました。華氏スケールでは、次の式が等価です。

H ＝ 0° ファーレンから測定した場合、 1,113.44° + 0.305 t ° ファーレン。
＝ 1,091.9° + 0.305 ( t ° – 32) ファーレン、 } から測定した場合
＝ 1,081.94° + 0.305 t ° ファーレン、 凝固点。
潜熱については次のようになります。

L ＝ 606.5° – 0.695 t ° セント
＝ 1,091.7° – 0.695 ( t ° – 32) ファーレン
＝ 1,113.94° – 0.695 t ° ファーレン
[450]ルニョーの時代以降、この分野で重要な研究は何も行われていません。より高い圧力、そして蒸気機関の運転条件下における研究の拡張には、依然として多くの課題が残されています。蒸気の量と密度については更なる研究が必要であり、機関内における蒸気の挙動は理論的な部分を除いてほとんど解明されていません。ジュール当量の真の値さえも、議論の余地がないわけではありません。

蒸気機関の原理に直接関わる最も最近の実験的研究の一つに、ハーンの研究があります。彼は機械的等価物の値をジュールの値を2%未満下回る値で決定しました。ハーンは1853年から1876年まで繰り返し、膨張によって仕事をする蒸気は徐々に液化するという結論に至ったランキンの分析的研究を実験的に検証しました。ガラス製の蒸気機関シリンダーを製作することで、彼はピストン後方の蒸気の膨張によって発生する霧の雲をはっきりと観察することができました。一方、ルノーの実験では、熱が機械的エネルギーに変換されなければ、蒸気はより乾燥し過熱するはずであることが証明されています。後述するように、ランキンのこの偉大な発見は、蒸気機関の理論との関連において、20世紀におけるどの発見よりも重要です。ハーンによる確証は、その価値において、最初の発見に匹敵するものです。 1858年、ハーンはマイヤーとジュールの研究を検証するため、トレッドミルで作業する人間に対し、仕事量と二酸化炭素発生量、そしてそれらの存在による温度上昇を測定しました。ハーンは、作業時よりも休息時のほうが、ガス発生量に対する温度上昇がはるかに大きいことを発見しました。こうして、彼は熱エネルギーが機械的な仕事に変換されることを決定的に証明しました。ヘルムホルツはこれらの実験から、人間の機械の「効率係数」を5分の1と推定し、心臓は機関車の8倍の効率で機能していると結論付けました。[451] これは、動物の効率性が高いと主張したラムフォードの発言を裏付けています。

ハーンのこの分野における最も重要な実験は、単純型から複合型までを含むかなり大型の蒸気機関に関するものでした。蒸気は飽和蒸気から過熱蒸気まで、時には340℃にも達しました。彼は蒸気シリンダーに与えられた仕事、入熱量、そして蒸気シリンダーから放出される熱量を測定し、それによって熱当量の大まかな近似値を得ました。彼の数値は296キログラムから337キログラムまで変化しました。しかし、いずれの場合も仕事による熱損失は顕著であり、これらの研究は、その性質上正確な定量的結果を与えることはできませんでしたが、マイヤーとジュールの定性的な裏付けとなり、エネルギーの変換を証明するという点で非常に価値のあるものでした。

このように、これまで見てきたように、実験的調査と分析的研究が一緒になって新しい科学を生み出し、蒸気機関の哲学はついに完全かつ明確に定義された形を与えられ、賢明な技術者が機械の動作を理解し、効率の条件を感知し、機械の改良と効率の向上のさらなる進歩に向けて安定した方向を期待できるようになりました。

蒸気機関の原理に関係する主要な事実と法則の非常に簡潔な概要は、この歴史的概略にふさわしい結論となるでしょう。

「エネルギー」という用語は、ヤング博士が、まだほとんど使われていなかった著書『自然哲学講義』の中で、運動する物体の働きと同等のものとして初めて使用しました。

エネルギーとは、運動する物体が抵抗を克服する能力である。エネルギーは、物体が克服する空間への平均抵抗の積、または物体の質量と速度の2乗の積の半分で測定される。運動エネルギーは運動する物体の実際のエネルギーであり、位置エネルギーは[452] 物体が特定の条件下でエネルギーを消費することなく、例えば重りを吊るした紐を切ったり、爆発物を発射したりすることで物体に変化を与えることができる仕事の単位。イギリスのエネルギー単位はフィートポンド、メートル法のエネルギー単位はキログラムメートルである。

運動エネルギーであれ位置エネルギーであれ、エネルギーは観測可能で質量運動に起因する場合もあれば、目に見えず分子運動に起因する場合もあります。天体や大砲の弾丸のエネルギー、熱エネルギーや電気エネルギーは、この2つのエネルギーの例として挙げられます。自然界では、燃料、食物、利用可能なあらゆる水位、そして利用可能な化学的親和力の中に、利用可能な位置エネルギーが存在します。運動エネルギーは、風の運動や流水の流れ、太陽光線の熱運動、地球上の熱流、そして自然または人工の力によって作用される物体の多くの断続的な運動の中に見られます。燃料と食物の位置エネルギーは、以前から太陽光線の運動エネルギーから得られていたことが既に分かっており、燃料や食物はエネルギーの貯蔵庫、あるいは貯蔵庫となっていました。また、動物のシステムは単にエネルギーの「伝達メカニズム」であり、エネルギーを生成するのではなく、それを任意の望ましい適用方向に転送するだけであることもわかります。

利用可能なすべての形態のエネルギーは、無限に拡散した、計り知れないほどわずかな密度の物質から成る、星雲状の物質（カオス）の宇宙の位置エネルギーという共通の起源に容易に遡ることができます。その「位置エネルギー」は、創造以来、化学親和力の位置エネルギー、太陽放射、地球の自転、地球内部の熱に見られる運動エネルギーなど、通常は現在でも作用している中間作用方法を通じて、徐々に上記の運動エネルギーと位置エネルギーのさまざまな形態への変換プロセスを経てきました。

エネルギーの量は、どんなものであっても、[453] 物体の運動量は、その形態が何であれ、その物体が克服できる抵抗と、その抵抗に逆らって移動できる空間との積、すなわち積RSで表されます。あるいは、1 ∕ 2 MV 2、あるいはWV 2 /2 gという同等の式で測定されます。ここで、Wは重さ、Mは運動する物質の「質量」、Vは速度、gは重力の力学的尺度で、毎秒32 1 ∕ 6フィート、つまり9.8メートルです。

エネルギー学には3つの大きな法則があります。

1. 宇宙のエネルギーの総量は不変である。
2. エネルギーのさまざまな形態は相互に変換可能であり、正確な量的等価性を持っています。
3. あらゆる形態の運動エネルギーは、分子運動の形態へと絶えず縮小し、最終的には空間全体に均一に散逸する傾向にあります。

これらの法則のうち最初の2つの法則の歴史は既に遡ることができます。後者は1853年にウィリアム・トムソン教授によって初めて提唱されました。消散しないエネルギーは「エントロフィー」と呼ばれます。

熱力学は、既に述べたように、エネルギー学の一分野であり、物理学の領域において唯一、精力的に研究されてきたエネルギー学の一分野である。熱エネルギーと力学的エネルギーの関係を考察するこの分野は、ランフォードとジュールによって明らかにされた重要な事実に基づいており、熱機関においてエネルギーをある形態から別の形態へ伝達する媒体として用いられる流体の挙動を考察する。現在受け入れられているように、この分野は流体力学理論の仮説の正しさを前提としており、流体の膨張力は分子の運動に起因するとしている。

この考えはルクレティウスと同じくらい古く、ベルヌーイ、ル・サージュ、プレヴォー、そしてヘラパトによって明確に表現されました。ジュールは1848年に、この考えが次のような説明で注目されたことを回想しています。[454] 気体の圧力は、気体の分子が容器の側面に衝突することによって生じます。ヘルムホルツは10年後、摩擦のない運動粒子からなる媒質の数学を美しく発展させ、クラウジウスはその研究をさらに発展させました。

トムソンとランキンの渦原子理論を含む、今日の気体に関する一般的な概念では、すべての物体は分子と呼ばれる小さな粒子から構成され、それぞれの分子は究極の構成要素、すなわち原子の化学的集合体であると想定されています。これらの分子は絶えず攪拌状態にあり、これは熱運動として知られています。温度が高いほど、この攪拌は激しくなります。運動の総量は、生体内では質量と分子運動速度の2乗の積の半分で測定され、熱単位では同積をジュール当量で割った値で測定されます。固体では、運動の範囲は限定されており、形状変化は起こりません。流体では、分子の運動は十分に激しくなり、この範囲を突破できるようになり、もはや明確に制限されなくなります。

ランキンによれば、熱力学の法則は次のようになります。

1. 熱エネルギーと機械エネルギーは相互に変換可能であり、1 英国熱量単位は熱エネルギーで 772 フィートポンドの機械エネルギーに相当し、1 メートルカロリーは423.55 キログラムの仕事に相当します。
2. 均一に熱い物質をいくつかの等しい部分に分割した場合、それぞれの部分の熱エネルギーは同じであり、その物質の全熱エネルギーはその部分のエネルギーの合計に等しい。[113]

熱エネルギーの変換によって行われる仕事は、無限に小さい[455] 物質の温度に対する状態の変化は、絶対温度と「関数」の変化の積によって測定されます。この関数とは、温度によって行われる仕事の変化率です。この関数は、ランキンが特定の種類の仕事に対する物質の「熱ポテンシャル」と呼んだ量です。変換された熱とそれに伴う物理的変化を起こすために必要な熱の両方を含む、総熱変化を包含する同様の関数は、「熱力学関数」と呼ばれます。ランキンが一般熱力学方程式に与えた表現は後者を含んでおり、以下のように与えられています。

J dh = d H = kdτ + τd F = τdφ、

ここで、J はジュール熱当量、dh は物質の全熱量の変化、kdτ は「動的比熱」と温度変化の積、またはエネルギー変換以外の変化を生成するために必要な全熱、τd F は熱エネルギーの変換によって行われた仕事、または絶対温度τと熱ポテンシャルの微分との積です。φ は熱力学関数であり、τdφは、一定量の仕事または機械的エネルギーを生成するために必要な熱量の総量を測定します。また、同時に、作動物質の温度を変化させるために必要な熱量の総量を測定します。

ガスや蒸気の挙動を研究すると、蒸気のように熱機関で使用されるときに行われる仕事は次の 3 つの部分で構成されていることがわかります。

（a.）流体の実際の熱運動全体に生じる変化。

（b.）内部仕事の生産に消費される熱。

（c.）膨張という外部の仕事を行う際に消費される熱。

消費された熱の総量が外部物体への仕事の生産による熱量を超える場合、その超過分は[456] 供給されるエネルギーは、それを吸収する物質の固有エネルギーにそれだけ多く追加されます。

これらの法則を蒸気機関の仕組みに適用することは、蒸気機関の哲学における比較的最近の進歩であり、現在受け入れられているこれらの原理を具体化した最初の、そして今のところ唯一の、広範囲かつあらゆる点で完全な論文を著したランキンに感謝する。

パンブールによる蒸気機関の最初の論理的理論の出版から15年後、[114]ランキンが1859年に出版した最も価値ある著作『蒸気機関とその他の原動機』に先んじて、ランキンは1859年にその全集を刊行した。この著作は一般読者には難解すぎる上、熟練した技術者でさえ読むのに苦労する。しかしながら、熱機関の熱力学に関する論文としては、賞賛に値しないほど優れている。ランキンが導き出した法則の適用範囲を広げ、その成果を学生に分かりやすい形で提示するには、後継者たちに長年の努力が求められるであろう。

スコットランド出身の技術者であり哲学者でもあったウィリアム・J・マックオーン・ランキンは、蒸気機関の近代哲学の創始者として、そして熱力学の創始者の中でも最も偉大な人物として、永遠に記憶されるでしょう。1872年12月24日、グラスゴー大学工学部の教授職に就きながら、52歳という若さで亡くなった彼の死は、今世紀における科学と工学界にとって最大の損失の一つでした。

[103]彼らのサロス周期の長さ（19年以上）の推定値は「真実から19 1/2分以内」だった。—ドレイパー。

[104]『イングランド文明史』第1巻、208ページ。ロンドン、1868年。

[105]『哲学論文集』1798年。

[106]この考えは、決してランフォード独自のものではありません。ベーコンも同様の考えを持っていたようです。そしてロックは、十分に明確に次のように述べています。「熱とは、物体の知覚できない部分の非常に活発な振動である。…したがって、我々の感覚において熱であるものは、物体においては単なる運動に過ぎない。」

[107]英国熱量単位は、1ポンドの水を最大密度の温度から1°F加熱するために必要な熱量である。

[108]ランキンは、イギリスの平均的な荷馬の馬力について、毎分25,920フィートポンド、つまり毎秒432フィートポンドとしているが、これはバイエルンではおそらく高すぎるだろう。技術者の「馬力」である毎分33,000フィートポンドは、優秀な荷馬の平均的な馬力さえもはるかに上回っており、後者はランキンの3分の2程度とされることもある。

[109] テイトの素晴らしい『熱力学のスケッチ』第2版、エディンバラ、1877年を参照。

[110]「空気のばねに関する新しい実験、物理機械的等」1662年。

[111]『空気の自然』、1676 年。

[112] 一般に入手可能なレグノーの表の最良のセットについては、蒸気機関表示器のポーターを参照してください。

[113]この均一性は、蒸気が膨張しながら仕事をする場合のように、物質が熱エネルギーを発生しながら物理的状態を変化させる場合には見られません。

[114]「Théorie de la Machine à Vapeur」、par le Chevalier FMG de Pambour、パリ、1​​844年。

[457]
第8章
蒸気機関の哲学。
その応用、エンジンの構造と改良に関する教え。
「不確実性がしばしば私たちの楽しい生活の妨げとなったが、粘り強く努力することで困難は克服され、新たな勝利が私たちに強い心を与えた。」—ローリー

「もし我々が理解できないことはすべて不可能と呼ぶのなら、どれほど多くのことが日々我々の目に突きつけられていることでしょう。そして我々が不可能だと考えるものを偽りであると軽蔑することは、我々自身の弱さを重要視しようとする巨人の努力を軽視しているのではないでしょうか？」—モンテーニュ

「完璧を精力的に目指す人は、完璧は達成不可能だと感じて怠惰や落胆でその追求を諦める人よりも、完璧により近づくだろう。」—チェスターフィールド

すでに述べたように、蒸気機関は、もともと休眠状態または潜在的なエネルギーを、有効に利用できる運動エネルギーに変換するために特別に設計された機械です。

数百万年前、地質学者が石炭紀と呼ぶ初期の時代に、太陽光線と地球内部の熱エネルギーは、当時空気中に充満していた大量の炭酸ガスの分解と、生命を維持する大気と、当時地球をほぼ覆っていた巨大な森林の生成に費やされました。[458] 想像を絶するほど豊かな植生が、人類の利益のために、当時は創造されていなかった、想像を絶するほど大きな潜在エネルギーの宝庫として蓄えられていました。そして今、私たちはそれを活用し始めたばかりです。この潜在エネルギーは、酸素と炭素の強力な化学親和力が作用する場所であればどこでも、いつでも運動エネルギーとして利用できるようになります。そして、私たちの炭層や現存する森林の木材に蓄えられた化石燃料は、よく知られた燃焼プロセスによって、地質時代初期に存在していた酸素と結合した状態に戻ることができるのです。

したがって、蒸気機関の原理は、蒸気ボイラーの炉内で炭素と酸素が結合して炭酸を形成する傾向に存在するこの位置エネルギーを利用して、利用可能な熱の運動エネルギーを等量生成する最初のステップから、結果として生じる機械的エネルギーを伝達機械に適用し、水の汲み上げ、あらゆる種類の工場や機械の駆動、鉄道の「電光」列車の牽引、またはグレート・イースタンの推進に有効に適用するまでの変化をたどります。

蒸気ボイラーの炉内で発生した運動熱エネルギーの一部は、ボイラー内の蒸気と水を囲む金属壁を通過して伝達され、そこで水が蒸発して、圧力下に閉じ込められた蒸気内に存在するエネルギーの形を取ります。また、一部は燃焼によって排出されるガス状生成物とともに大気中に排出されますが、その途中で燃焼を維持するために必要な通気を生成するという有用な目的を果たします。

熱エネルギーを蓄えた蒸気は、曲がりくねったパイプや通路を通ってエンジンの蒸気シリンダーに送られ、途中で多少の熱を失い、そこで膨張してピストンを駆動し、[459] 等量の機械的仕事をしながら、その形態のエネルギーを変換する。しかし、この蒸気シリンダーは金属でできている。金属は熱伝導率が最も高い材料の一つであり、したがって、蒸気のような凝縮性蒸気に浸透する熱のように、微妙で制御が難しいものを封じ込めるには最悪の物質の一つである。経済的な作業にとって最大の敵である内部の凝縮と再蒸発のプロセスは、このようにして最大限に作用し、蒸気ジャケットからの熱によって部分的にしか抑制されない。蒸気ジャケットはシリンダーを貫通して、内面の温度を維持し、再蒸発による最終的な廃棄に不可欠な最初の段階である凝縮を抑制することによって補助する。ピストンも金属製であり、排気側に逃げる熱のための最適な排出路を提供する。

最後に、蒸気シリンダーから排出された未使用の熱はすべて、凝縮水によって、または非凝縮エンジンの場合は放出される大気によって、機械から運び出されます。

蒸気機関の運転方法を辿れば、その哲学にどのような原理が包含されているか、その動作に関連する既知の事実は何か、そして改善すべき方向性、改善が不可能な限界はどこにあるか、そしてある方向においては、改善を実現するためにどのような道を進むべきかを容易に見極めることができます。過去だけでなく現在における変化の一般的な方向性は容易に把握でき、長年にわたり維持され、明確に定義された方向性においては、直ちに方向転換は起こらないと一般的に考えられます。したがって、近い将来、どのような方向へ改善が進むべきかを予測することができるでしょう。

エネルギー変換のプロセス中にこの機械で行われる動作を概説し、さらに詳細に研究することで、次のことが推測できる。[460] その設計と建設を統括し、その管理を導き、その効率を決定する原則。

ボイラーの炉内で利用可能な形で発生する熱量は、燃焼した燃料の量に比例します。利用可能な熱量は、燃焼生成物の温度に比例します。この温度がボイラーの温度より高くなければ、熱はすべて利用されずに放出されます。しかし、熱量単位で測定された一定の熱量によって発生する温度は、加熱されるガスの量が少ないほど高くなります。したがって、この時点では、燃料は最小限の空気供給で完全に消費され、完全燃焼前の熱の抽出も最小限に抑える必要があります。また、炉内の高温も完全燃焼を促進します。したがって、蒸気ボイラーの炉内では、非伝導性の壁を持つ炉内で、完全燃焼を可能にする最小限の空気供給で燃料を完全に燃焼させる必要があります。さらに、空気は、あらゆる熱吸収物質の中で最も大きな水分を含まないようにする必要があります。また、燃焼生成物は、ボイラーへの熱の放出を開始する前に炉から除去する必要があります。耐火レンガの炉、内部のガスが完全に混合された大きな燃焼室、良質の燃料、制限され注意深く分配された空気の供給は、これらの要件を最もよく満たす条件であると思われます。

燃焼によって発生した熱は、炉内のガスとボイラー内の蒸気および水を隔てる壁を透過し、これらの流体に吸収されます。この熱は、流入する「給水」の温度から蒸気圧による温度まで上昇し、液体は蒸気に膨張して体積を大きく増加させます。これにより、温度上昇に加えて、ある程度の作業も行われます。このように炉内ガスから有効に取り出せる熱量は、金属壁の伝導率に依存します。[461] 水が金属から熱を奪う速度と、金属の両側の温度差によって決まります。したがって、広い「伝熱面」、高伝導性の金属、そして金属の仕切り壁の両側の最大温度差が、ここでは経済的な必須条件です。伝熱面が大きすぎると、排出ガスの温度が低すぎて煙突通風が良好にならない場合があり、「機械通風」が採用されます。その際には、回転する「送風機」が通常使用されます。この方法を採用するのが最も経済的です。蒸気ボイラーは一般に鉄で作られますが、まれに鋳鉄で作られることもあります。ただし、焼き入れや焼き戻しが十分に硬くない場合は、「鋼」の方が強度が高く、構造が均質で、伝導性も優れているため、より適しています。いかなる物質においても、ボイラー内の水の迅速かつ安定した完全な循環を確保する設計によって、最大の熱伝導率が得られます。伝熱面全体にわたる最大の熱伝達速度は、通常、給水をできるだけガスが煙突に排出される点に近い位置からボイラーに導入し、蒸気を煙道の最高温度点の近くで排出し、一方のガスともう一方の水の流動方向を反対方向にすることで確保されます。ボイラーからの熱損失は、周囲の物体への伝導および放射によって、非伝導性のカバーによって可能な限り抑制されます。

ボイラー内で発生する熱の機械的等価量は、運転条件が分かれば容易に計算できます。1ポンドの純炭素は完全燃焼により14,500英国熱量単位の炭酸ガスを放出することが分かっており、これは14,500 × 772 = 11,194,000フィートポンドの仕事量に相当し、1時間燃焼すると11194000 ∕ 1980000 = 5.6馬力になります。言い換えれば、完全燃焼の場合、10 ∕ 56 = 0.177、つまり[462] 1馬力の仕事を行うには、1時間あたり約6分の1ポンドの炭素が必要です。しかし、良質の石炭でさえほとんどすべてが炭素ではなく、この熱発生力は約10分の9しかなく、通常は1ポンドあたり約10,000,000フィートポンドの仕事を生み出すと評価されます。純粋な炭素の蒸発力は15ポンドの水で評価されるため、良質の石炭の蒸発力は13 1/2と表現できます。メートル法では、1グラムの良質の石炭は、沸点から約13 1/2グラムの水を蒸発させ、こうして発生した7,272カロリーの熱から約3,000,000キログラムの仕事に相当するものを生み出します。1グラムの純粋な炭素は、燃焼時に8,080 カロリーの熱を発生します。 1 時間あたり、1 馬力あたり、1 時間あたりに燃焼される 0.08 キログラム、つまり 12 分の 1 未満の炭素が、1 馬力に相当する熱エネルギーを発生します。

蒸気ボイラーで燃焼される石炭のうち、4分の3以上が蒸気生成に利用されることは稀である。したがって、7,500,000フィートポンド（1,036,898キログラム）は、蒸気ボイラーで燃焼される良質の石炭1ポンドあたり、通常エンジンに送られるエネルギー量とほぼ等しい。したがって、良質の蒸気ボイラーの「効率」は、通常、最大でも0.75程度である。ランキンは、優れた設計で煙突通風を備えた一般的なボイラーについて、この値を次のように推定している。

E = 0.92 ;
1 + 0.5
F
S
ここで、F ∕ S は、火格子の 1 平方フィートあたりの燃焼燃料の重量と、火格子の表面積に対する加熱の比率です。これは、一般的な実践では非常に近い近似値となる式です。

エンジン内の蒸気は、まず吸入弁または蒸気弁が閉じられる前にピストンをある程度の距離押し進め、その後膨張して仕事をし、膨張の進行に伴って仕事量に比例して凝縮し、最終的に排気弁または排出弁が開いて放出されます。飽和蒸気は、次のような過程によってその作用が変化します。[463] 既に述べたように、ストロークの始めに凝縮し、ストロークの終わりに再蒸発することで、本来は動力発生に利用されるべき相当量の熱が凝縮器に運ばれます。この動作が1つのシリンダーで行われるか、複数のシリンダーで行われるかは、熱伝導と放射、蒸気の凝縮と再蒸発、そして機械の摩擦による損失が軽減されるかどうかという点においてのみ重要です。単気筒エンジンに化合物を代用することで、これらの損失がどのように軽減されるかは既に説明しました。

熱力学の法則は、既に述べたように、蒸気やその他の作動流体に含まれる熱エネルギーのうち機械的エネルギーに変換される割合は、全体の(H 1 – H 2 ) ÷ H 1の割合であると教えています。ここで、H 1とH 2は、蒸気の作動開始時と作動終了時の熱量であり、熱運動の絶対零度から測定されます。完全気体では、

H1 – H2​ ＝ τ 1 – τ 2 ＝ T1 – T2​ ;
H1​ τ 1 T 1 + 461.2° ファーレン
しかし、不完全気体、特に蒸気のように凝縮したり物理的状態を変化させたりする蒸気では、この等式は依然として成立する可能性があり、(H 1 – H 2 ) ∕ H 1 = (τ 1 – τ 2 ) ∕ τ 1となります。そして、流体は熱機関の作動物質として完全気体と同等の効率を持ちます。いずれの場合も、熱が最大限に受容され、到達可能な最低温度で放出されるときに効率が最大になることが分かります。

この式が厳密に正確であると仮定すると、華氏413.6度（絶対温度874.8度）から華氏122度（絶対温度583.2度）まで作動する熱風エンジンの効率は0.263となり、その割合は[464] 利用可能な熱を機械的な仕事に変換する。蒸気船エリクソンのエンジンはこの数値にほぼ近づき、1時間あたり1.87ポンドの石炭を燃焼させるごとに1馬力を発揮した。

蒸気シリンダー内の蒸気の膨張は、状況によって大きく異なります。しかし、蒸気に熱が伝達されず、また蒸気から熱が抽出されない場合、蒸気は双曲線曲線を描いて膨張し、体積変化と凝縮の両方の結果として、仕事をせずに膨張した場合よりもはるかに急速に張力を失います。この膨張過程を表す代数式は、ランキンによればPV 1.111 = C（定数）、または他の権威によればPV 1.135 = CからPV 1.140 = Cまでです。Vの指数が大きいほど、任意の2つの温度間の流体の効率は高くなります。最大値は、蒸気が膨張開始時に飽和状態にありながら完全に乾燥している場合に得られることが分かっています。ストロークの開始時にシリンダーの冷却された内面で凝縮し、その後膨張が進むにつれて再蒸発することによる損失は、シリンダーが蒸気ジャケットによって高温に保たれ、ストローク中に金属と蒸気の間の熱伝達に与えられる時間が最短である場合に、最小になります。

したがって、すべてのことを考慮すると、蒸気が乾燥した状態、または中程度に過熱された状態で流入し、蒸気ジャケットまたは時々使用される熱風ジャケットによって内部表面が最も高温に保たれ、ピストンの速度と回転速度が最も高い場合に、蒸気シリンダー内の熱損失が最小になると言えます。[115] 75ポンドの圧力の蒸気と凝縮を利用する最高の複合エンジンは、通常、1馬力、つまり熱当量の約10倍のエネルギーを発生させるために、1時間あたり約2ポンドの石炭（炉で20,000,000フィートポンドのエネルギー）を必要とします。[465] 蒸気機関が達成する機械的な仕事の約半分が、蒸気の熱効率である。蒸気が永久気体のように膨張するとすれば、理論上の効率は約4分の1となるが、実際には10分の1に過ぎない。したがって、蒸気機関は、一般的に使用されている最良のタイプの機関で理論的に利用可能な熱エネルギーの約5分の2しか利用しない。無駄になる90分の1のうち、はるかに大部分、実際にはほぼすべてが排気蒸気として捨てられ、その熱を保持してボイラーに戻すという、後述する方法によってのみ節約できる。

高温蒸気の運動エネルギーがピストンに伝達されることによってエンジン機構に伝達された機械的動力は、最終的に、エンジンによって駆動される機械類との接続を形成する「伝達機構」に有効に活用されます。この伝達において、エンジン自体には摩擦による損失が生じます。この損失は非常に変動しやすく、巧みな設計と優れた技量、そして管理によって非常に小さく抑えることができます。100馬力以上の高性能エンジンでは、ピストン1平方インチあたり0.5ポンド程度ですが、非常に小型のエンジンでは数ポンドになることもあります。摩擦面が異なる材質であっても、滑らかで硬く、粒子の細かい金属で、十分に潤滑されている場合、そして、二重機関や三重機関の軸受けのように、圧力の均衡を可能にする部品配置が利用されている場合、摩擦は最も小さくなります。大型で優れた設計の蒸気機関の摩擦は、通常、その全出力の5～7%です。エンジンのサイズが小さくなると急激に増加します。

紀元から現代までの蒸気機関の発展を細かく追跡し、その哲学の同様に緩やかではあるが断続的な発展を概説し、この素晴らしい機械の運用に科学の原理がどのように応用されているかを示したので、私たちは今、[466] 知的な設計者を制御する条件を研究し、蒸気の効率的な作動と燃料消費の節約という必須条件に関して、科学と経験からどのような教訓が得られるかを学ぶよう努めること。これらの条件の研究によって示されるように、現在改善がどのような方向に進んでいるかを明確に指摘することさえできるかもしれない。そして、そのような進歩の自然な限界を認識できるかもしれない。そしておそらく、エンジニアが現在のタイプのエンジンの製造にとどまっている限り、その進歩の限界を超えることができるタイプの変化がどのようなものであるかを推測できるかもしれない。

まず、次の質問について考えなければなりません:エンジニアがここで解決しようとしてきた問題は、正確に、そして最も一般的な形で述べれば何でしょうか?

問題を提起した後、これまでの改良の道筋がどのような方向を辿ってきたのか、現代の蒸気機関の構築を左右する効率性の条件とは何かを解明し、そして過去から推論によって未来を判断できる限りにおいて、現在そして近い将来にとって適切な方向とは何かを突き止めるために、記録を検証する。さらに、蒸気機関の完成に向けての進歩を最も促進する物理的および知的条件とは何かを探求する。

この最も重要な問題は、最も一般的でありながら明確な形で次のように述べることができます。

燃料の燃焼から得られる熱と、その熱の受容および伝達手段としての蒸気を利用して、可能な限り最も完璧な方法で熱の運動エネルギーを機械的動力に変換する機械を構築する。

すでに述べたように、この問題には 2 つの別個かつ同等に重要な疑問が内在しています。

1 つ目: 述べられている問題に関係する科学的原理とは何ですか?

[467]2 番目: 科学的な原理だけでなく、あらゆる機械の経済的価値に重大な影響を与えるエンジニアリング実践の原理すべてを最も効率的に具体化し、それに準拠する機械をどのように構築するか。

一方の問いは科学者に、もう一方の問いは技術者に問われている。これらの問いは、科学が許す限りにおいてさえ、蒸気機関の理論に関わる科学的原理を科学の及ぶ限りにおいて注意深く研究し、また、これまで行われた様々な改良の過程とそれに伴う構造の変化を綿密に研究し、それぞれの変化の影響を分析し、その原因を解明すれば、十分に答えられるだろう。

蒸気機関の理論はあまりにも重要かつ広範なテーマであるため、ここでいかに簡潔に論じたとしても、満足のいくように扱うことは不可能である。私ができることは、蒸気機関の経済効率を高めるための努力において、科学的に適切な方向性が示されていると思われる方法を、簡潔に述べることだけだ。

科学の教えによれば、熱運動のエネルギーから機械的動力を経済的に取り出す成功は、あらゆる場合において、より広い温度限界内で作業するほど、また動力の生産に利用できない方向への熱の消散による損失をより完全に防ぐほど、より大きくなるとされています。

これまで見てきたように、科学的研究によって、既知のあらゆる種類の熱機関において、通常の蒸気機関では動作時の温度の下限を絶対零度よりはるかに高い点、つまり物体が熱運動を起こさない点よりはるかに高い点以下に下げることができないという事実から、大きな効果の損失は避けられないことが証明されている。地球表面の平均温度に相当する点は、通常の下限温度よりも高い。

[468]蒸気シリンダーに入るときの蒸気の温度が高ければ高いほど、そして排気が起こる前に到達する蒸気の温度が低ければ低いほど、熱と電力の無駄を避けられる限り、科学によれば成功は大きくなるでしょう。

さて、蒸気機関の歴史を振り返り、私たちは、目立った改良点と最も印象的な形状の変化を簡単に指摘し、それによって、私たちがさらに進歩を期待する全体的な方向性について、ある程度のアイデアを得ようと努めることができるでしょう。

ポルタの機械から始めれば、初めて途切れることのない話題に戻ることができるが、そこには現代の揚水エンジンのすべての部品の機能を果たす単一の容器があったことを思い出すだろう。それは、揚水ポンプと強制ポンプであると同時に、ボイラー、蒸気シリンダー、凝縮器でもあった。

ウスター侯爵は、別のボイラーを使用してエンジンを 2 つの部分に分割しました。

セイヴァリーは、ポンプ、蒸気シリンダー、凝縮器の各部分を実行するウースターのエンジンの部分を複製し、急速な凝縮を実現するために水の使用を追加し、それまでに完成された蒸気エンジンとしては最も単純な機械として完成させました。

次にニューコメンとキャリーは、ポンプを蒸気機関本体から分離し、一連の機構としての機関である現代の蒸気機関を生み出しました。彼らの機関では、サヴェリーの機関と同様に、最初に表面凝結を利用し、次に凝結させる蒸気の真ん中に噴流を投げ込む方式が採用されました。

ワットはついに究極の改良を成し遂げ、凝縮器と蒸気シリンダーを分離することで「分化」の過程を完結させた。ここでこの変化の過程は終わり、蒸気機関のいくつかの重要な動作はそれぞれ別々の容器で行われるようになった。ボイラーが蒸気を供給し、シリンダーはそこから機械動力を引き出し、最終的に別の容器で凝縮された。[469] 蒸気容器から得られた動力は、蒸気シリンダー内の他の部品を介してポンプや作業が行われる場所に伝達されます。

ワットはまた、別の方面でも先導的な役割を果たした。彼は部品の比率と仕上がりの質を改良することで機械の効率を継続的に向上させ、その結果、有効性に大きく依存し、熟練した職人によってのみ実現可能な細部にわたる多くの改良を可能にした。

ワットと同時代の人々は、蒸気の高圧化と膨張率の向上を目指した運動も開始しました。これはワットの時代以降の蒸気工学の進歩において最も顕著な特徴です。ニューコメンは大気圧をわずかに上回る程度の蒸気を使用し、1 ポンドの石炭を消費しながら 1 フィートの高さまで 105,000 ポンドの水を汲み上げました。スミートンは圧力をいくらか上げ、出力を大幅に向上させました。ワットはニューコメンの出力の 2 倍から始め、10 ポンドの圧力の蒸気で 1 ポンドの石炭あたり 320,000 フィートポンドまで出力を上げました。今日、コーンウォールの蒸気機関はワットのものとほぼ同じ設計ですが、40 ポンドから 60 ポンドの蒸気を使用し、3 倍から 4 倍の膨張率を実現しており、上位クラスの機関では平均して 1 ポンドの石炭あたり 600,000 フィートポンドの出力を実現しています。複合揚水機関では、この数値は 1,000,000 フィートポンドを超えます。

ワットの時代以来、蒸気圧と膨張の増加は、工作機械の完成度と適応範囲の拡大が急速に進んだことによるところが大きいが、その技術の大幅な向上、エンジンやボイラーの設計における高度な技術と知性、ピストン速度の増加、乾燥蒸気を得るためのより細心の注意、蒸気ジャケットや過熱、あるいはその両方によってシリンダーから放出されるまで蒸気を乾燥状態に保つことなどによってもたらされた。さらに、重要な点へのより大きな配慮も伴ってきた。[470] 放射と熱伝導による損失を慎重に考慮することが重要です。最後に、複気筒エンジンまたは二気筒エンジンを使用するのは、通常、内部の凝縮と再蒸発、そして大きな膨張による凝縮蒸気の沈殿によって失われる熱の一部を節約するためです。

温度スケールには、それ以下になることが期待できない、かなり明確に定義された限界が存在するものの、この下限に近づくことで得られる温度上昇度は、温度を上昇させることで得られる温度範囲で得られる温度上昇度よりも価値があることは明らかです。[116]

したがって、1850 年頃にフランスの発明家デュ・トランブリーが、そしてそれ以降の他の発明家たちが、下限に近づくことによってより多くの熱を利用しようとする試みは、既知の科学的原理に従ったものでした。

蒸気機関の発展に関する調査の結果を次のように要約することができます。

まず、改善のプロセスは、主に「差別化」のプロセスでした。[117]部品の数は継続的に増加しており、各部品の作業は簡素化され、作業サイクルの各プロセスに別々の器官が割り当てられています。

第二に、分化の二次的プロセスの一種[471] 一次エンジンの完成に伴って、ある程度、二次エンジンも登場しました。この二次エンジンでは、ある操作が機械の片側で部分的に、もう片側で部分的に実行されます。これは、複式エンジンの2つのシリンダーと、二元式エンジンに見られる二重化によって示されています。

第三に、蒸気圧の継続的な上昇、より大きな膨張、乾燥蒸気を得るための設備、ピストン速度の高速化、伝導や放射による熱損失に対する慎重な保護、そして船舶エンジンにおける表面凝結など、改善の方向性は多岐にわたります。

科学の原理の検討と、すでに講じられた措置の検討からわかるように、現在改善が進んでいる方向、そして適切な方向は、達成可能な最も広い温度限界内で作業することであると思われます。

蒸気は可能な限り高温で機械に入り、無駄なく保護され、排出直前の熱を可能な限り少なく保持しなければなりません。発明の才能、あるいは機械技術によって、より高い蒸気を安全かつ無駄なく使用すること、あるいは排出温度を下げることに貢献した者は、人類に恩恵をもたらすのです。

詳細: エンジンにおいては、より高い蒸気圧、複数のシリンダーでのより大きな膨張、蒸気ジャケット、過熱、廃棄物に対する非伝導性プロテクターの慎重な使用、さらに高いピストン速度の採用という傾向があり、少なくとも近い将来はおそらくこの傾向が続くと予想されます。

ボイラーでは、炉内を過剰な空気が通過することなく、より完全な燃焼と、炉内ガスからの熱の吸収がより徹底されます。後者は、煙突での熱消費というはるかに無駄な方法に代えて、機械的に発生する通風を利用することで、最終的には実現されるでしょう。

[472]建設においては、特にボイラーにおいては、より良い材料の使用と、より丁寧な職人技、そして細部の形状と比率の大幅な改善が期待できます。

管理においては、改善の余地が広くありますが、細心の注意、技術、知性が蒸気機関の経済的な管理に不可欠な要素であり、それらを確保するために必要な時間と費用のすべてを惜しみなく回収できることが今ではよく理解されているため、改善は急速に進むと確信できます。

示された方向への改善を試みる際に、いずれかの分野で限界に達した、あるいは限界に近づいていると想定するのは、愚の骨頂と言えるでしょう。現状の慣行を超えて前進しようと努力したにもかかわらず、その努力に見合うだけの成果が得られず、更なる進歩が阻害されているように思われる場合、そのような阻害の原因を特定し、発見したならばそれを取り除くことが技術者の責務となります。

数年前、高圧蒸気の活用拡大に向けた動きは、ある一定のレベルを超えると明らかに不利になることを示す実験によって阻まれました。しかし、結果を慎重に検証した結果、これは当時一般的だった、蒸気の利用に関するあらゆる原理、そして科学が示す利得を確保するために必要な予防措置を全く無視して製造された機関においてのみ当てはまることが判明しました。障害は機械的なものであり、それを取り除くのは技術者の役割です。

最後のコメントは、すでに示唆したように、現在進行中の明白な革命、すなわち、すでに達成されており、間違いなく今後達成されるであろう高ピストン速度と高回転速度で安全かつ確実に動作するように現代の蒸気機関を改造する方向に前進しようとしている技術者の仕事に特に当てはまります。[473] 将来、この目標を大きく超えることは間違いない。経済的な速度向上には明確な限界が知られておらず、また、実用条件によって設定される限界は、建造者がより高度な技術を習得し、より高い職人技の精度を獲得し、部品の剛性と摩耗面の耐久性を高める能力を獲得するにつれて、常に後退していくため、この方向への継続的かつ無限の進歩を予期せざるを得ない。他の変化がどのような方向に向かうにせよ、この進歩は明らかに有益なものとなるに違いない。

蒸気機関をピストンの高速化に適合させることこそが、今技術者が担うべき仕事であることは明らかです。成功の条件は明白であり、簡潔に述べると次のようになります。

1. 比率の極めて正確なこと。
2. 部品同士の嵌め合いの精度が完璧。
3. ジャーナルの絶対的な対称性。
4. 十分な面積と摩擦面の最大限の耐久性。
5. 十分かつ継続的な潤滑の完全な確実性。
6. 往復運動する部品のバランスをうまく計算して調整します。
7. シリンダー内に水が存在する場合や作動部品が緩んでいる場合など、衝撃による傷害に対する安全性。
8. 「ポジティブモーション」カットオフギア。
9. 拡張度を決定する強力かつ敏感で正確に動作する調速機。[118]

[474]10. バランスのとれたバルブと操作しやすいバルブギア。

11. デッドスペースまたはクリアランスが小さく、圧縮が適切に調整されている。

取り外し可能な（「ドロップ」）遮断弁装置を備えたエンジンは、遅かれ早かれ時代遅れになることは明らかであるように思われる。ただし、取り外し可能な弁の閉鎖に重力の代わりにバネや蒸気圧を用いることで、この避けられない変化は大幅に遅延される可能性がある。「未来のエンジン」はおそらく「ドロップ遮断エンジン」ではないだろう。

エンジンを機構部品として構築する点において、優れたエンジニアリングの原理と実践は、複合型蒸気機関の設計に適用される場合でも、通常のタイプの蒸気機関の設計に適用される場合でも、全く同じです。2つの機械を互いに調整し、双方からほぼ同等の作業量を得ることで効果的な全体を形成することは、複合エンジン設計において特別な注意を要する唯一の本質的な特徴であり、実際に成功を確実にする方法は、どちらの形式のエンジンにおいても、以下の通りです。

1. 優れたデザインとは、

a.全体寸法と部品配置の両方において正しい比率、および細部の形状とサイズが適切で、それらにかかることが予想される力に安全に耐えます。

b.優れたエンジニアリングの認められた実践を具体化した一般計画。

c.規模と効率において、想定される特定の作業に適合すること。優れた実践例から、比較的非経済的な設計が求められる場合もあります。

2. 良好な構造とは、

a.良質な材料の使用。

b.正確な仕上がり。

c.部品の巧みな取り付けと適切な「組み立て」。

[475]3. 設計時に想定された条件下で作業を行えるよう、作業との適切な接続。

4. 委託された人々による巧みな管理。

一般に、最大の経済効率を確保するためには、蒸気をできるだけ高圧で動作させ、膨張をその圧力で最大経済となる点にできるだけ近く設定すべきであると言える。一般に、標準的な単気筒高圧エンジンで最大経済性を備えた蒸気容積を膨張させることができる回数は、1 ÷ 2√Pに大きく依存しない。ここで P は平方インチあたりの圧力（ポンド）である。この数値が 0.75√P を超えることはまれである。二気筒エンジンではこの数値を超える場合がある。あまりにも短く遮断することは、「あまりにも遠くまで追従する」ことよりもさらに不利である。相当な膨張がある場合、内部の凝縮と再蒸発による過度の損失を防ぐため、蒸気ジャケットと適度な過熱を採用すべきである。また、部品の過重量、動作の不規則性、摩擦による大きな損失を避けるため、膨張は二気筒内で行うべきである。

この極めて重要な経済性を確保するためには、シリンダーを非伝導性材料でライニングする実用的な方法を検討することが賢明です。既に述べたように、この方法は1世紀前にスミートンがニューコメン機関を製作した際に採用されました。スミートンはピストンに木材を使用し、ワットも蒸気シリンダーのライニング材として木材を試しました。しかし、この材料は現在一般的な温度では劣化しやすく、同じ目的を達成できる金属は代替品として、あるいは発見さえされていません。ピストンの回転速度と速度を上げることでも、損失は軽減されます。蒸気が優れた熱吸収・伝導体と接触するのを防ぐ効果的な方法が見つからない場合は、蒸気を過熱してシリンダーに送り込むことで、蒸気の状態変化による効率をいくらか犠牲にするのが最善策です。[476] 飽和温度をはるかに超える温度で。蒸気量が少なくピストンの動きが遅い場合、膨張率を高めてエンジンの効率を上げようとするよりも、後者の方法を追求する方が賢明です。

熱伝導および放射による損失を防ぐため、外面は非導体および非放射体で慎重に覆う必要があります。特に、膨張による最大効率を得るためには、エアポンプに過負荷をかけずに、背圧を低減し、可能な限り完全な真空状態を得ることが重要です。また、「デッドスペース」や調整不良のバルブによる損失も低減することが非常に重要です。

ピストン速度は、安全に維持できる限り速くする必要があります。

良いエンジンは、W = 200 ∕ √ P以上を必要としません 。ここで、W は、1 時間あたりおよび 1 馬力あたりの蒸気の重量です。ベスト プラクティスでは、乾燥蒸気、高ピストン速度、および優れた設計、構造、管理を備えた大型エンジンで、約 W = 180 ∕ √ Pが得られます。

膨張弁のギアはシンプルなものにすべきです。遮断点は調速機によって決定するのが最も適切でしょう。弁は急速に閉じる必要があり、かつ衝撃を与えず、バランスが取れている必要があります。あるいは、移動が容易で、切断や急速な摩耗を起こさないような他の装置を採用する必要があります。

調速機は迅速かつ強力に作動すべきであり、振動の恐れがなく、そのため、装置が防止することを意図しているものよりも時にはそれほど深刻ではない不規則性を導入する恐れがないものでなければならない。

摩擦は可能な限り低減する必要があり、燃料だけでなく潤滑油も節約するための注意深い対策を講じる必要があります。

蒸気ボイラーの構造原理は非常に単純であり、ほぼ毎日試みられているが[477] 加熱面のデザインと配置​​を変えることで、より良い結果を得ることができます。定評のあるほぼすべてのメーカーの最高級ボイラーは、形状は多岐にわたりますが、そのメリットは実質的に同等です。

ボイラーを作る際に技術者が努力すべきことは明らかに次のとおりです。

1. 過剰な空気によって燃焼生成物が希釈されることなく、燃料の完全燃焼を確保する。
2. 炉の温度をできるだけ高く保つ。
3. 通風を妨げることなく、利用可能な熱が最大限に吸収され利用されるように加熱面を配置する。
4. ボイラーの形状を、機械的な困難や過度の費用をかけずに建設できるものにする。
5. 高温ガスや大気中の腐食性元素の作用に耐えられるような形状にする。
6. すべての部品にアクセスでき、清掃や修理ができるようにします。
7. ボイラーが古くなっても、局所的な欠陥によって使用不能にならないように、各部品の強度と摩耗による強度低下の可能性を可能な限り均一にします。
8. 部品の比率を決める際に、適度に高い「安全率」を採用する。
9. 効率的な安全弁、蒸気ゲージ、その他の付属品を備える。
10. 賢明かつ慎重な管理を確保する。

完全燃焼を確実にするためには、これらの要件のうち最初の要件である十分な空気供給と燃料の可燃性成分との完全な混合が不可欠である。2番目の要件である炉の高温のためには、空気供給が炉の絶対的な温度を超えてはならない。[478] 完全燃焼に必要な熱量。炉の熱利用効率は次のように測定される。

E = T – T′ ;
T – t
ここで、Eは燃料の全発熱量に対する利用熱量の比、Tは炉内温度、T′は煙突温度、tは外気温度である。炉内温度が高く煙突温度が低いほど、利用可能な熱量は大きくなる。また、いかに完全燃焼であっても、煙突温度が炉内温度に近似しているか、あるいは炉内温度が希釈によってボイラー温度に近似している場合には、熱を利用できないことは明らかである。炉内の熱の集中は、場合によっては特別な手段によって確保される。例えば、流入空気を加熱したり、シーメンス社製ガス炉のように可燃性ガスと燃焼媒体の両方を加熱したりする。独立型耐火レンガ炉は、蒸気ボイラーの「火室」よりも高温であるという利点がある。火を非伝導性の高温表面で囲むことは、炉内温度を高く保つ効果的な方法である。

伝熱面の配置においては、通風をできるだけ妨げないようにし、ボイラー内の高温ガスが到達するあらゆる部分で水が自由かつ速やかに循環するように配置することが重要である。伝熱面の片側における水の循環方向と反対側におけるガスの循環方向は、可能な限り反対方向にする。冷水は冷却されたガスが排出される地点から流入し、蒸気はその地点から最も遠い地点から排出される。こうして、煙突ガスの温度は実際には華氏300度（摂氏約160度）未満にまで低下し、理論値の0.75～0.80に相当する効率が達成されている。

ボイラーのあらゆる最良の形態において、伝熱面の広さが効率を決定し、伝熱面の配置が効率に大きな影響を与えることはほとんどない。[479] 程度は異なります。伝熱面積も、効率を大きく変えることなく、非常に広い範囲で変化させることができます。煙道ボイラーでは25対1、管状ボイラーでは30対1という比率は、著名なボイラーメーカーの実例で採用されている伝熱面積と火格子面積の相対的な比率を表しています。

ボイラーの材質は、強靭で延性のある鉄、または、より良いのは、るつぼまたは溶解炉の炉床での溶解を保証するのに十分な炭素のみを含み、急激で大きな温度変化の作用下で硬化や割れが生じる危険がない程度に少ない軟鋼である必要があります。

鉄を使用する場合、火室のシートや炎にさらされる部分には、ある程度硬くても均質で丈夫な品質のものを選ぶ必要があります。

安全率は我が国では常に低すぎる一方、ヨーロッパでは決して高すぎることはありません。この点に関しては、外国のメーカーは米国のメーカーよりも慎重です。ボイラーは、想定される作動圧力の少なくとも6倍の圧力に耐えられるよう頑丈に製造する必要があります。ボイラーは経年劣化により劣化するため、定期的に作動圧力をはるかに上回る圧力で試験し、その後、安全範囲内に維持できるよう徐々に圧力を下げる必要があります。米国では、新しいボイラーの安全率は4を超えることは稀で、それよりもずっと低い場合が多く、検査法の適用により、安全率でさえ実質的に1.3分の1にまで低下します。

ここで述べた原理は、一般的に、おそらくは普遍的に受け入れられている原理であり、科学や蒸気工学のすべての教科書に記載されており、技術者と科学者の両方によって受け入れられています。

これらの原理は正しく、ここで定式化された推論は、現在使用されているあらゆる種類の熱機関に適用されて厳密に正確である。そして、それらは、すべてのケースにおいて、機関の効率の「係数」、すなわち、実際の効率と、もしそうであれば得られるであろう効率の比率の計算につながる。[480] 伝導や放射による熱損失、部品の摩擦や衝撃によるその他の熱損失や電力の浪費がまったくありません。

既に述べたように、現代の最先端船舶用複合エンジンは、1馬力・1時間あたりわずか2ポンドの石炭しか消費しないこともあります。しかし、これは燃料の熱が完全に利用された場合に得られる出力の約10分の1に過ぎません。この損失は次のように分類できます。70%は排気蒸気として廃棄され、20%は伝導・放射、そして機構や設計の欠陥によって失われ、残りの10%だけが利用されます。炉内で発生した熱の30%は通常煙突で失われ、エンジンに入る残りの熱のうち、最大でも20%しか、現存する最先端蒸気エンジンの改良によって節約できる見込みはありません。技術者がこの省エネを実現するための最善の方法は既に示しました。

標準型エンジンの更なる改良は、蒸気シリンダーの金属との間の熱伝達による内部凝縮と再蒸発による損失を最も効率的に抑制することであることは明らかである。仕事をする蒸気の凝縮は明らかに欠点ではなく、むしろ決定的な利点である。

新しいタイプのエンジンが、もし実現可能だとすれば、従来のエンジンに取って代わることができるのは、おそらく技術者が非常に高圧の蒸気を使用し、現在よりもはるかに広い膨張範囲を実現できる場合のみでしょう。また、蒸気機関の構造におけるあらゆる革命を成功させるには、ピストンの高速化と高速回転も不可欠です。

新しい形式の蒸気機関がいつ導入されるのか、あるいはそもそも導入されるのかさえ、ほとんど推測することすらできない。もし革命が起こるとすれば、その成功は、高い蒸気圧、大きなピストン速度、設計における綿密な技術、そして極めて優れた材料の使用によって確実にもたらされるであろうことは明らかである。[481] 非常に優れた職人技と、その管理における賢明さによって。

実験と経験により、おそらく徐々により高い蒸気圧と大幅に増加したピストン速度が一般的に安全に使用できるようになるでしょう。そして最終的には、他のすべての根本的な変化をもたらそうとする試みと同様に、ここで必ず遭遇すると予想されるすべての困難が明らかになり、取り除かれるかもしれません。

[115]アレンエンジンのように、ピストンの速度が非常に高くなり、800 3√ストロークに近づく場合もあり。

[116]ここで言及されている事実は、エンジンに絶対零度より400度高い温度の蒸気が供給され、それを無駄なく200度まで運転すると仮定すれば容易に理解できる。ある発明者が、500度から200度までの範囲の蒸気を使用するようにエンジンを改造し、別の発明者が、損失に対する同等の対策を講じながら、400度から100度の範囲（平均値が低い同じ範囲）でエンジンを運転するとしよう。前者の場合の効率は半分、後者は5分の3、後者は4分の3となり、後者の場合が最も高い効果が得られる。

[117]この用語は、エンジニアには馴染みがないかもしれませんが、その考え方を完璧に表現しています。

[118]筆者は後者の点については絶対的な確信を持っていない。最終的には、蒸気圧を基準として膨張機を調整し、調速機を別の場所に取り付けて速度を調節する自動装置によって遮断点を決定する方が経済的かつ満足のいく方法であると考えられる。筆者は、この種の装置を複数考案した。

科学出版物。
人類種。パリ自然史博物館人類学教授、A . ド・カトレファージュ著。12か月、布装、2ドル。

この作品は、人類の統一、起源、古さ、本来の居住地、地球への人類の定住、環境への順応、原始人、人類の形成、化石人類、現在の人類、そして人類の身体的、心理的特徴について扱っています。

学生のための色彩学教科書、あるいは現代色彩学。 芸術と産業への応用も。130点のオリジナルイラストと色彩の口絵付き。コロンビア大学物理学教授オグデン・N・ルード著。12ヶ月、布装、2ドル。

「この興味深い著書の中で、ルード教授は、アメリカ合衆国コロンビア大学の著名な物理学教授として、自らが扱う科学分野における有能な権威として認められており、その主題の科学的根拠とも呼べるものを簡潔かつ簡潔に論じている。しかし、彼の著作の最大の価値は、彼自身が科学の権威ある解説者であると同時に、熟達した芸術家でもあるという事実にある。」―エディンバラ・レビュー、1879年10月、「色彩の哲学」に関する記事より。

『教育は科学である』アレクサンダー・ベイン著。12ヶ月、ハードカバー、1.75ドル。

「本書は、現代において出版された教育問題に関する論考の中で最も注目すべきものであると断言できる。我々は、本書が広く読まれ、最も真摯な注目を集めるべきであると断言する。全国のすべての教師と教育支援者の手に渡るべきである。」—ニューヨーク・サン

蒸気機関発展史。ロバート・H・サーストン（AM、CE 、スティーブンス工科大学機械工学教授、ニュージャージー州ホーボーケン）著 。肖像画15点を含む163点の図版を収録。12ヶ月、布装、2.50ドル。

「サーストン教授は、その主題をほぼ網羅している。メカニズムの詳細に続いて、より重要な発明者たちの興味深い伝記が続く。もし教授が主張するように、蒸気機関が世界の文明化における最も重要な物理的手段であるならば、その歴史は必須であり、本書の読者は、著者以上に面白く知的な歴史家はいないだろうと同意するだろう。」—ボストン・ガゼット

スペクトル分析研究。J・ノーマン・ロッカー（FRS、フランス学士院特派員など）著。図版60点付き。12か月、ハードカバー、2.50ドル。

「スペクトル分析の研究は独特の魅力に満ちており、著者の実験の中には、その結果が極めて絵画的なものもあります。しかも、それらは非常に明快に記述されているため、読者はページをめくるごとに興味を失わず、最後のページまで本を手放すことなく読み進めることができます。」—ニューヨーク・イブニング・エクスプレス

筋肉と神経の一般生理学。エアランゲン大学生理学教授、I.ローゼンタール博士著。木版画75点付き。（「国際科学シリーズ」）。12ヶ月保証、布装、1.50ドル。

「筋肉と神経の一般的な生理学を関連づけて説明しようとする試みは、私の知る限り、この種のものとしては初めてのものである。この科学分野に関する一般的なデータは、ここ30年ほどの間にようやく得られたものである。」—序文より抜粋

視力：単眼視と両眼視の原理解説。ジョセフ・ル・コンテ法学博士（『地質学の要素』『宗教と科学』の著者、カリフォルニア大学地質学・自然史教授）。多数の挿絵付き。12ヶ月、布張り、1.50ドル。

「このテーマに関する外国の最高傑作に匹敵するアメリカの書籍を見つけるのは喜ばしい。ル・コンテ教授は長年にわたり、この分野における独創的な研究者として知られており、彼が提供するものはすべて、卓越した手腕によって扱われている。」―ザ・ネイション紙

動物の生態、その自然的存在条件による影響。 ヴュルツブルク大学教授カール・ゼンパー著。地図2枚、木版画106点、索引付き。12ヶ月、布装、2ドル。

「これは多くの点で、ここしばらく発表された動物学文献の中で最も興味深い貢献の一つである。」—ネイチャー。

原子理論。広告により。ウルツ、研究所の会員。医学博士名誉教授。パリ科学学部教授。翻訳者: E. クレミンショー、マサチューセッツ州、FCS、FIC、シャーボーン スクールのアシスタント マスター。 12ヶ月、布地、1.50ドル。

「原子論の歴史的発展と現在の形態の両方を論じた本書のような書物が求められていました。そしておそらく、この時代に、著名なフランスの化学者アドルフ・ヴルツほどこの課題を見事に遂行できる人物は他にいなかったでしょう。このような紹介文では、ヴルツ教授の著書の射程範囲、明快な教示性、そして科学的興味を十分に読者に伝えることは不可能です。不完全な説明によってしばしば難解になりがちな現代の化学の問題が、本書では驚くほど明快かつ魅力的に提示されています。」― 『ポピュラーサイエンス・マンスリー』

ザリガニ。動物学入門。TH ・ハクスリー教授（FRS）著。82枚の図版付き。12ヶ月、布張り、1.75ドル。

「ザリガニを手にこのページを読み進め、そこに含まれる記述を自分で検証しようとする人は誰でも、今日非常に活発な関心をかき立てるすべての大きな動物学上の疑問に直面することになるでしょう。」

「この価値ある論文を読んだ読者は、一見取るに足らない、飾らない主題から得られた情報の量と多様性に驚きながら、本を閉じるだろう。」—サタデー・レビュー誌。

自殺：比較道徳統計論。ヘンリー・モルセリ（トリノ王立大学心理医学教授）。12ヶ月保証、ハードカバー、1.75ドル。

『自殺』は、統計的手法に基づき、自殺現象の法則を科学的に探究した書である。社会科学の一分野として自殺を扱い、各国における自殺の増加、そして自殺の発現における国家、人種、時代間の比較を考察する。年齢、性別、体質、気候、季節、職業、宗教、世論、性格的要素、そして文明の傾向が、自己破壊的傾向に及ぼす影響について包括的に分析している。モルセリ教授は、この分野におけるヨーロッパの著名な権威である。本書には、統計調査の結果を視覚的に示し、カラー地図が添えられている。

火山：その本質と教え。J・W・ジャッド（ロンドン王立鉱山学校地質学教授）。96点の図版付き。12ヶ月。ハードカバー、2ドル。

「本書でジャッド教授が一般向けに解説している分野ほど、現代研究の成果が実り多い分野は他にありません。力学、地質学、気象学における幅広い研究が、地球内部の構造と地下の諸要因の広範な影響という壮大な問題に収斂しています。…本書は、火山とその噴火に関する単なる無味乾燥な記述とは程遠いものです。むしろ、火山現象に関連する地球上の事実と法則を提示しているのです。」— 『ポピュラーサイエンス・マンスリー』

「この書物は、私たちがこれまで読んできた科学書の中で最も楽しいものの一つである。」—アテネウム。

「ジャッド氏の要約は非常に充実しており、かつ簡潔であるため、短い書評で公平な見解を伝えることはほぼ不可能である。」—ポール・メル・ガゼット

『太陽』。ニュージャージー大学天文学教授、C・A・ヤング博士（Ph.D.、LL.D.）著。多数の挿絵入り。12ヶ月。ハードカバー、2ドル。

ヤング教授は『太陽』の権威であり、深い知識に基づいて執筆しています。彼は生涯を通じてこの偉大なる天体を研究し、観測機器を発明・改良し、観測に最適な場所と機会を求めて世界中を旅し、太陽に関する私たちの知識を広げる重要な発見をもたらしました。

「太陽の謎を解明するためにこれまで行われてきたことをすべて網羅するには、百科事典一冊が必要になるでしょう。ヤング教授は、その情報を要約し、一般読者が容易に理解できる形で提示しました。本書には修辞的な表現は一切ありません。教授は、テーマの壮大さが読者の興味を掻き立て、感情に訴えかけると信じています。教授の記述は平易で、直接的、明瞭で、簡潔でありながら、教授の目的を十分に満たしており、一般に求められている本質は、本書の中に正確に示されています。」― 『ポピュラーサイエンス・マンスリー』

錯覚：心理学的研究。ジェームズ・サリー 著（「感覚と直感」他）。12ヶ月。ハードカバー。1.50ドル。

本書は、誤りという分野を広く概観し、一般的に精神異常や幻覚に起因するとみなされる錯覚だけでなく、本質的に理性的な人間の性質に属する誤りを犯す能力から生じる他の錯覚も視野に入れている。著者は、厳密に科学的な扱い方、すなわち、認められた誤りを記述・分類し、その精神的・身体的条件に照らして解説することに努めた。

「これは専門的な著作ではなく、誰もが関心を持つ原理と結果において、広く一般の関心を集める著作である。まず、感覚知覚と夢の錯覚について考察し、次いで著者は内省の錯覚、洞察の誤り、記憶の錯覚、そして信念の錯覚へと論じている。本書は、思想の原初的発展への注目すべき貢献であり、本書が扱う重要な主題に関する現在の知識水準を示すものとして信頼に値する。」― 『ポピュラーサイエンス・マンスリー』

脳とその機能。サルペトリエール病院医師J. ルイス著。挿絵入り。12ヶ月。ハードカバー、1.50ドル。

「脳の構造と機能について、ルイス博士以上に権威をもって語る資格を持つ生理学者は現存しない。彼の神経系解剖学に関する研究は、これまでに行われた研究の中で最も網羅的かつ体系的なものとして認められている。ルイス博士は自身の解剖学的研究だけでなく、フェリエ教授の今や古典となった実験を含む、他の様々な生理学者による多くの機能的観察によっても自身の結論を裏付けている。」—セント・ジェームズ・ガゼット

「フランスの偉大な精神病院の院長を務めるルイ博士は、現在存命の脳科学研究者の中で最も著名かつ成功を収めた研究者の一人である。彼は、脳の構造と機能について、疑いなくこれまでで最も明快かつ興味深い簡潔な解説を与えている。我々は、感覚と思考の仕組みに関するこれまで目にしたどの論文よりも、本書に魅了された。そして、多くの新しい知見だけでなく、誰もが理解しやすいような、多くの賢明で実践的なヒントも得ている。」― 『ポピュラーサイエンス・マンスリー』

現代物理学の概念と理論。JBスタロ著 。12ヶ月。ハードカバー、1.75ドル。

スタロ判事の著作は、現在物理学において基礎とされている宇宙の力学的概念の妥当性を探究したものである。彼は、物質の原子論、気体運動論、エネルギー保存則、星雲仮説といった、この力学的概念に基づく主要な現代学説を取り上げ、それらがどの程度確固とした経験的根拠に基づき、どの程度が形而上学的思索に基づいているかを探ろうとしている。ドレイパー博士の『宗教と科学』の出版以来、本書ほど思慮深く教養のある読者に深い感銘を与える書物は、我が国で出版されていない。…著者の博識の広範さと精緻さ、推論の鋭さ、そして文体の類まれな正確さと明快さは、科学論文において同時に示されることは極めて稀な特質である。—ニューヨーク・サン

ミミズの作用による植物性カビの形成とその習性に関する観察。チャールズ・ダーウィン（法学博士、王立協会会員。『種の起源』などの著者）。挿絵入り。12ヶ月、布装。定価1.50ドル。

「ダーウィン氏によるミミズの習性と本能に関する小著は、彼の天才による初期の、あるいはより精緻な研究に劣らず、観察眼の鮮やかさ、事実を解釈し相関させる確かな力、そしてそれらを一般化する論理的力強さにおいて際立っている。本書の主眼は、あらゆる中程度に湿潤な国の陸地表面を覆う植物性腐植層の形成において、ミミズが果たした役割を明らかにすることである。ミミズの体構造と働きという、長らく見過ごされてきたにもかかわらず、非常に興味深く、示唆に富むテーマに、ダーウィン氏が投げかけた新たな興味深い光に対して、自然を愛するすべての人々が声を揃えて感謝するであろう。」―サタデー・レビュー

「ダーウィン博士は、この注目すべき著書の中で、ミミズを生物の中で最も有用な一部とみなし、その構造と習性、古代の建造物の埋没や土地の削剥、岩石の分解、植物の生育のための土壌の準備、そして世界の自然史においてミミズが果たしてきた役割について述べています。」—ボストン・アドバタイザー。

アリ、ハチ、スズメバチ。社会性膜翅目の習性に関する観察記録。サー・ジョン・ラボック（法曹長、国会議員、王立協会会員など。「文明の起源と人間の原始的状態」などの著者）。カラー図版付き。12ヶ月、布装、2ドル。

本書には、過去10年間にわたり、アリ、ハチ、スズメバチの精神状態と感覚能力を検証するために行われた様々な実験の記録が収められています。ジョン卿の実験方法がフーバー、フォーレル、マクックらの実験方法と異なる主な点は、彼が特定の昆虫を注意深く観察し、その巣を長期間にわたって観察していたことです。彼のアリの巣の一つは、1874年以来、常に観察されてきました。彼が主にアリを観察対象としているのは、アリがより多くの精神力と柔軟性を示すためです。そして、彼の研究の価値は、それが独創的な研究分野に属している点にあります。

「著者は、この特殊な主題に関する、これまでに発表された中で最も価値ある一連の観察記録を提示したと、我々はためらうことなく断言できる。魅力的な文章で、論理的な推論に満ちており、彼の多岐にわたる活動を考慮すると、時間の節約を顕著に示していると言える。昆虫心理学への貢献として、本書に匹敵する書物が現れるには、まだ長い時間がかかるだろう。」—ロンドン・アセナム

記憶の病：ポジティブ心理学試論。Th . リボー著（『遺伝』他）。フランス語からの翻訳はウィリアム・ハンティントン・スミス。12ヶ月、布装、1.50ドル。

「M. リボーは記憶の病を法則に還元しており、その論文は非常に興味深い。」—フィラデルフィア プレス。

「科学者だけでなく、すべての思慮深い人々にとって、この本は非常に興味深いものとなるだろう。」—ニューヨーク・オブザーバー。

「リボー氏は自身のテーマに極めて細心の注意を払っており、検討されている状況の多数の例が本書の価値と興味を大きく高めている。」—フィラデルフィア・ノース・アメリカン。

「この作品は、リンネ、ニュートン、サー・ウォルター・スコット、ホレス・ヴェルネ、ギュスターヴ・ドレなど、多くの人々とゆかりのある多くの例によって、一般読者にとって楽しめるものとなっている。」—ハリスバーグ・テレグラフ。

「主題全体がフランス人らしい生き生きとしたスタイルで表現されている。」—プロビデンス・ジャーナル。

「これほど多くの興味深い事例をまとめて科学的に解釈した著作は他にないと言っても過言ではない」—ボストン・イブニング・トラベラー誌。

神話と科学。ティト・ヴィニョーリ 著ヶ月、布装、定価1.50ドル。

「彼の本は独創的である。…科学が神話から徐々に分化し、それを克服した方法に関する彼の理論は極めてよく練られており、おそらく本質的には正しい。」—サタデー・レビュー

「本書は力強い書であり、そのタイトルから想像する以上に一般読者にとって興味深い内容となっている。著者の博識、鋭い洞察力、力強い推論力、そして科学的な精神は称賛に値する。」—ニューヨーク・クリスチャン・アドボケイト紙

「神話の起源と発展を辿ろうとする、優れた能力と少なからぬ成功を収めた試みである。著者は忍耐強く創意工夫を凝らして探究を続け、非常に読みやすく明快な論文を完成させた。」—フィラデルフィア・ノース・アメリカン

「これは心理学と人類の発達の初期の歴史の両方にとって、驚くべきことではないにしても興味深い貢献である。」—ニューヨーク・ワールド。

金属以前の人間。トゥールーズ大学理学部教授、同研究所特派員、N・ジョリー著。148点の挿絵付き。12ヶ月。ハードカバー、1.75ドル。

ドゥ・カトレファージュ教授による人類の起源と初期の歴史に関する論考は、『国際科学シリーズ』の中でも最も有用な一冊であり、同シリーズは現在、トゥールーズ大学教授M・​​N・ジョリーによる古生物学に関する一般向け論文によってさらに充実している。本書のタイトル『金属以前の人類』は、著者のテーマの限界を示している。著者の目的は、現代の研究によって収集された人類の長きにわたる歴史を示す数々の証拠をまとめ、金属の使用が知られる以前の人類が、習慣、産業、そして道徳観や宗教観においてどのような存在であったかを示すことにある。—ニューヨーク・サン

「興味深い、いや、魅惑的としか言いようのない一冊だ。」—ニューヨーク・チャーチマン。

動物の知性。ジョージ・J・ロマネス（FRS、リンネ協会動物学事務局長他）著。12ヶ月。ハードカバー、1.75ドル。

「この著作全体における私の目的は二つある。第一に、比較心理学の事実を網羅した教科書のようなものが存在することが望ましいと考えた。科学者や形而上学者が、特定の動物種が到達する知能レベルを知る機会があれば、いつでも参照できるような書物である。第二の、そしてはるかに重要な目的は、動物の知能に関する事実を、系統樹との関連において考察することである。」—序文より

「我々の大きな誤解がない限り、ロマネス氏の著作は『国際科学シリーズ』の中でも最も魅力的な一冊となるだろう。確かに、本書は魅力的すぎる、奇抜で驚異的な大衆の嗜好を満足させるだけで、厳密な科学的考察という相応の規律は提供していない、という意見もあるかもしれない。しかし、著者は控えめな序文でその主張を十分正当化していると考える。その結果、比較心理学の学生にとって真に有益な事実集が誕生した。なぜなら、本書は動物の精神生活に関する体系的で確固とした観察を提示する初の試みだからである。」―サタデー・レビュー

「著者は、本書で高等動物の一部に見られる驚くべき知能の確かな証拠を列挙することにより、本能と理性の間にあるとされる隔たりを完全に埋めたと確信しているが、これには十分な根拠がある。これは推論の決定的な証拠とも言える。遺伝的素質や習慣の理論では説明できない事例において、目的に合わせて手段を適応させることで得られる力である。」—ニューヨーク・サン

政治の科学。シェルドン・エイモス著（修士。『法の科学』他）。12ヶ月。ハードカバー、1.75ドル。

「政治を学ぶ者と実践的な政治家にとって、それは非常に価値のあるものであるはずだ。」—ニューヨーク・ヘラルド。

著者は、ギリシャのプラトンとアリストテレス、ローマのキケロから、イギリスの近代学派に至るまで、この主題の系譜を辿りながら、アメリカ独立戦争の教えや1793年のフランス革命の教訓を軽視することなく考察している。統治形態、政治用語、成文法・非成文法とこの主題の関係、フランスのユスティニアヌス帝からナポレオン、アメリカのフィールドに至るまでの法典化は、本書の主題の一部として扱われている。必然的に、行政・立法権、警察、酒類、土地法といった主題も考察され、そしてあらゆる国で重要性を増している問題、すなわち法人と国家の関係についても考察されている。—ニューヨーク・オブザーバー

現代哲学思想の基本概念を批判的・歴史的に考察。ルドルフ・オイケン 博士（イェーナ大学教授）。イェール大学学長ノア・ポーターによる序文付き。全1巻、12ヶ月、304ページ。ハードカバー。定価1.75ドル。

ポーター会長はこの本について、「現代の思索と科学的思考の方向を知り、現在の理論のほとんどについて賢明な評価を下したいと願う学生を助けるのに、私の知る限り、これほど適した本はほとんどない」と述べています。

下等動物の健康と病気における心。W・ローダー・リンゼイ医学博士、FRSE他 著。全2巻、全8冊。ハードカバー、4ドル。

「本書は、検証され分類された事実の集積としてのみ捉えられるが、比較心理学のデータに対する比類のない貴重な貢献である。著者は、擁護、支持、あるいは説明すべき理論を一切持たずに研究を開始したと主張している。著者の一般的な結論は大胆かつ一貫して主張されているものの、公平さと慎重さを主張する彼の主張は、個々の現象を検証する彼の方法によって正当化されていると言わざるを得ない。著者は、科学的に支持不可能であると示されたいかなる印象や信念も、常に放棄する用意があるように思われる。」—ニューヨーク・サン

リンゼイ博士は、本書（全2巻、500ページ超）において、人間の知性は下等動物の知性と単に程度の違いではなく、その性質において異なると主張する哲学者たちに対し、相応に多くの事実を反駁している。本書の目的の一つは、人間と下等動物の主な違いは、精神構造ではなく、むしろ肉体にあることを示すことである。この考え方では、すべての動物は精神と意志の外観ではなく、その本質を備えているとされる。—ニューヨーク・ワールド

「我々の知る限り、動物の知能というテーマについて、W・ローダー・リンゼイ博士が二巻の大著としてまとめた論文ほど、その基礎が広く、熟考され、調査方法も科学的である論文は他にない。第一巻は健康な動物の心の研究、第二巻は病気の動物の心の研究である。彼の著作は、ある意味で、これまで試みられたこの種の論文の中で最も重要なものであると言っても過言ではない。彼の観察は、このテーマの歴史と文献への徹底的な精通によって補完されており、したがって、彼の結論は可能な限り広範な安全な帰納法の基盤の上に成り立っている。本書には、この種の著作に必ずあるべきように、優れた分析索引が付されている。」—ニューヨーク・イブニング・ポスト

科学的農業の基本原理。ヴァンダービルト大学化学教授、N.T.ラプトン（法学博士） 著（テネシー州ナッシュビル）。18ヶ月。ハードカバー。定価45セント。

生物学、解剖学、生理学用語集。トーマス・ダンマン著。小判8冊。布装。161ページ。定価1ドル。

「著者の任務は、これらの用語の簡潔で便利だが非常に完全な用語集を提供することであった。そして著者は、定義のための用語の選択と、それらの語源的および技術的な意味の明確な説明の両方において、この任務を非常にうまく遂行しており、この点で何ら不満な点はない。」—ニューヨーク・イブニング・ポスト。

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D. APPLETON & CO. 出版社

ニューヨーク、ボンドストリート1、3、5番地。

科学的な講義とエッセイ。
科学に関する一般向け講義。ベルリン大学物理学教授H. ヘルムホルツ著。第一集。E . アトキンソン博士（FCS）訳。ティンダル教授による序文。51点の図版付き。12ヶ月。ハードカバー、2ドル。

目次。—自然科学と一般科学の関係について。—ゲーテの科学的研究について。—音楽におけるハーモニーの生理学的原因について。—氷と氷河。—自然力の相互作用。—視覚理論の最近の進歩。—力の保存則。—物理科学の目的と進歩。

科学主題に関する一般向け講義。H . ヘルムホルツ著。第2集。12ヶ月。ハードカバー、1.50ドル。

目次— グスタフ・マグヌス。— 追悼。— 幾何学公理の起源と意義。— 光学と絵画の関係。— 惑星系の起源。— 医学における思想について。— ドイツの大学における学問の自由。

「ヘルムホルツ教授の『科学に関する一般講演』第2集は、類まれな興味と価値を有する一冊です。無味乾燥な事実の羅列や未熟な一般論の羅列を期待する人は、嬉しい誤算に出会うでしょう。これらの講演は、文体と手法において卓越した模範であり、その学識と権威は疑いようのない人物によるものであるため、科学分野における当時代の最良の思想の結論を提示したものとして受け入れられるでしょう。」—ボストン・トラベラー誌

『科学と文化、およびその他のエッセイ』。TH・ハクスリー教授（FRS 12ヶ月）著 。ハードカバー、1.50ドル。

「本書に収録されているハクスリー教授のエッセイのうち、最初の4つは教育の側面を扱っています。残りのほとんどは生物学研究の成果を解説するものであり、同時に科学的思想の歴史を例証するものでもあります。これらの中には、ハクスリー教授が科学文献に残した貢献の中でも特に興味深いものがあります。」—ロンドン・アカデミー

「自分の考えを非常に明快かつ力強い言葉で表現する力を持つ、現代で最も精力的で鋭敏な思想家の一人と会話をするのは新鮮な体験だ。」—ロンドン・スペクテイター

科学文化とその他のエッセイ。ハーバード大学化学・鉱物学教授、ジョサイア・パーソンズ・クック著。12ヶ月。ハードカバー、1ドル。

これらのエッセイは、大学生に物理科学を教えてきた私の豊富な経験の成果です。マサチューセッツ州ケンブリッジは、実験科学であれ自然史科学であれ、実験室や実験台における学生自身の観察をあらゆる教育の基礎とするという模範を早くから示し、この模範は広く踏襲されてきました。「しかし、ほとんどの教育機関では、古い伝統が今もなお生き残っており、実験指導でさえ、暗唱や試験といった古い学術的手法に従わせようとする試みによって、科学文化の大きな目的が失われてしまっています。この誤りを指摘し、科学教育に適切な方法を主張することが、これらのエッセイを執筆した目的の一つでした。」とクック教授は述べています。

すべての書店で販売されます。または、代金を受け取ったら、郵便で送料着払いにて発送されます。

ニューヨーク: D. APPLETON & CO.、1、3、5 Bond Street。

転写者のメモ:

一般的なコメント:
脚注は章の最後に移動されました。
インラインの複数行の数式は、必要に応じて括弧を追加して、インラインの単一行の数式に変更されました。
目次は、元の目次ではなく、テキストに合わせて修正されました。
農業用および道路用機関車の寸法表（358 ページ）には、ボイラー シェルの直径が30 フィートと記載されていますが、これはありそうにありません。
列車運行費に関する表（376ページ）には、1平方マイルあたりの「その他の費用」が記載されています。これは、その他の費用と同様に「1マイルあたり」に変更されました 。
フィートは面積の単位として使用されることもあり、ノットとノット/時の両方は速度の単位として使用されます。
テキストの変更:
軽微な誤植を修正しました。
本文中の参照文字は、図解に使用されている文字に合わせて変更されている場合もあります。
ここで言及されている場合を除き、スペルの不一致は修正されていません。例外：
DesagulierからDesaguliersへ;
セガンからセガンへ;
ゴールドワーシー・ガーニーからゴールズワーシー・ガーニーまで;
クテシブスからクテシビオスへ;
すなわち、すなわち;
ウォーメ理論からワーメ理論へ;
ツアー a ツアーtoツアー à ツアー;
ビームは凝縮器に通り、蒸気は凝縮器に通ります。
éléverからélever へ。
1743 年(68 ページ)には新しい段落に移動されました。
A = 6.264035をa = 6.264035に変更しました(449 ページ)。
イラスト：
図版は、それぞれが属する段落に移動されました。図版一覧と肖像一覧のページ番号は、原書のページ番号を参照しています。
本文中の説明および参照に合わせて編集されたイラスト:
図8: A、F、GをA′、F′、G′に変更（図の右側）。
図19: d (ボイラー) をbに変更します。
図21：チェックバルブeは図面には表示されていません、lは図に追加されています。
図26：sを追加しました。
図30: 下のaとrをa′とr′に変更。
図41: qとxが追加されました。
図42: Cを裏返したもの。
図43: 右側のEをFに変更します。
図48: 項目t (タンク)、f (エンジンシリンダー)、u (小型エンジン)の名前が変更されました。項目pと qは図面では表示されません。
図57：fは図面では見えません。
図66: 参照P、Q、R、S、T、U、CC、Da、D、M、およびFaは図には表示されませんが、その他の参照はテキストで説明されている以外の部分を示します。
図99: 右側のFをEに変更します。
図128: Xが追加されました。
この電子書籍ではイラストの詳細がはっきりと見えなかったため、拡大したイラストを表示するためのリンクが提供されています。システムによっては、読み込みと表示に時間がかかる場合があります。
*** プロジェクト・グーテンベルク電子書籍「蒸気機関の発展の歴史」の終了 ***
《完》