【メンバー限定】蒸気機関の歴史と仕組み【おばけの街の創り方】
メンバーシップの皆様、こんにちは池本です。
今日は【おばけの街の創り方】の中で『蒸気機関』についてまとめようと思います。
私が今メタバース"The Sandbox"に創っている「おばけの街」にも『蒸気機関』たくさん出てくるし、何なら現状メインの動力の１つでもあるため、しっかり学んで、ファンタジーの世界に落とし込んでいこうと思います。
ちなみにWikipedia先生によると……。
蒸気機関（じょうききかん）は、ボイラーで発生した蒸気のもつ熱エネルギーを機械的仕事に変換する熱機関の一部であり、ボイラ等と組み合わせて一つの熱機関となる。作業物質である水を外部より加熱する外燃機関に分類される。
蒸気機関には、蒸気をシリンダに導き、ピストンを往復運動させる往復動型のものと、蒸気で羽根車をまわすタービン型のものとが存在する。本稿では主として往復動型のものを説明する。タービン型のものについては蒸気タービンを参照のこと。
ちんぷんかんぷんである。
というわけで勉強していきます。
蒸気機関の歴史と仕組み
「ヘロンの蒸気機関」10年～70年頃
古代アレクサンドリアの工学者・数学者だったヘロンさんが考案した仕掛けの中に、「ヘロンの蒸気機関」と呼ばれるものが存在する。
上部の円盤にくっついてる噴射口から蒸気が出て、円盤がぐるぐる回転するもんらしい。
そしてこれが記録に残っているものとしては最古で、人類史上に蒸気機関が初めて登場したことになる。
2000年も前から蒸気機関ってあったのね。
「ドニ・パパンの蒸気機関模型」1690年
フランス生まれでイギリスに移った物理学者ドニ・パパンが、現在のドイツに滞在していた時、ロンドン王立協会で発表したのが「ドニ・パパンの蒸気機関模型」。
水の蒸気の凝縮減少を利用するもので、真空と大気圧との差をピストンとシリンダーを用いて取り出そうとしたもの。
その後の蒸気機関の基本的な原理となったんだってさ！
だけどこれは、シリンダーそのものを火で加熱して、水をかけて冷却するという全然実用性のないものだったんだってさ。
「セイヴァリの"火の機関"」1698年
イギリスの海軍軍人で発明家のトマス・セイヴァリは「火の機関（セイヴァリ機関）」を開発し、国王の前での実験に成功し、特許を取得したんですと。
元々これは、鉱山の排水（山とか土掘ったらでてくる水ね）などに使用しようとしたけど、ちょっと力不足で小水量しか排水できなかったんだとさ。
そんな目的で創られたセイヴァリの"火の機関"は、ドニ・パパンの蒸気機関とは異なり、ピストンやシリンダーなどは持たず、容器内の蒸気の凝縮による負圧で下方の配管から水を吸い上げ、それを再度蒸気の圧力で押しだして別の配管で上方へ排出するものであった。
※この話わかる？？
「ニューコメンの蒸気機関」1712年
イギリスの発明家・技術者であるトマス・ニューコメンは、セイヴァリさんもチャレンジした鉱山の排水用として「ニューコメンの蒸気機関」を、実用となるレベルで最初の蒸気機関として制作した。
ニューコメンの蒸気機関は、その後の産業革命の動力を担った蒸気機関の実質的な発明なんだってさ！！！
めっちゃすごいね！！！
仕組みとしては……
重りによって梁が傾きピストンが上昇。シリンダ内が蒸気で満たされる。
シリンダ内に水を噴射させることで内部の蒸気が凝縮し、シリンダ内を減圧（真空状態)させる。
シリンダ内が真空状態になるため、ピストンが大気圧で押され下降し、水を汲み出す。
自動で動力を発生させるニューコメンの蒸気機関は上記の通りすごかったけど、なんてったって熱効率が悪かったのが難点だったんだってよ。
「ワットの蒸気機関」1769年
イギリス・スコットランドのエンジニアであるジェームズ・ワットは、新方式の蒸気機関を開発したんですと。
これはニューコメンの蒸気機関の効率の悪さに目をつけて改良されたもの。
てゆーかニューコメンの時にも出てきたけど、ワットさんも炭鉱での動力として蒸気機関を使い始めたらしい。
しかも面白いなと思ったのが、もともと蒸気機関誕生前の炭鉱での動力（土掘ったりとか排水したりとか）は「馬」だったんだってさ。
だけど餌代が高騰して、炭鉱経営者が「馬に変わる安価な動力ねーかな……」って思ってところに「まいど！蒸気機関でっせ！」と現れ、普及してったんだってさ。
新たな技術が誕生・普及・進化していく裏側には、やはり「お金」が真ん中にあるってところが面白いね。
……と、話が少しずれたので戻しますよ。
ニューコメンの蒸気機関は「大気圧と真空状態の圧力差」で動力を得ていましたが、ワットの蒸気機関は「蒸気圧と真空状態の圧力差」で動力を生み出しました。
大気圧（外の空気）とは関係なく、この機械の中だけの圧力で話を完結できるので確かに生まれる回転数（動力）は多そうですね。
「蒸気機関車の登場」1802年
ワットの蒸気機関が誕生し、さらにその改良版を世界各国の人間が行い、「蒸気機関」は一大動力となっていったとさ。
中でも交通機関として栄え、自動車、帆船などに使用される中……。
ついに誕生します。
「蒸気機関車」
蒸気機関車の発明以前から、鉄道を敷いて台車を馬とかにひかせる馬車鉄道とかはあったんだって。
だけど1802年、リチャード・トレビシックが高圧蒸気機関を台車に載せた物を作り、これが世界初の蒸気機関車って言われてるんだってさ。
まぁさっきのワットの蒸気機関を見てお分かりの通り、蒸気機関は「回転する力」を生み出すことができてます。
ということはもちろん「車輪」も回るよね。
しかも色んな人がより効率よくエネルギーを伝導させようと切磋琢磨してくれているわけだ。
大きな鉄の塊も動き出すってもんだよ。
その後は1814年、ジョージ・スチーブンソンが公共鉄道で走行する最初の蒸気機関車「ロコモーション号」を制作。
これは私でも名前を知ってましたよ。
さらにジョージさんは、「ロケット号」というものも創り、機関車の基本設計を確立させたんだとさ。
「蒸気機関」を「おばけの街」に
さてここからは、ここまで学んできた「蒸気機関の歴史と仕組み」、そして「蒸気機関車の誕生」までを踏まえ、私が今創っている「おばけのパッチ」君が暮らす「おばけの街」に、【蒸気機関をどう落とし込むか】を考えていこうと思います。
ここで当たり前なのですがという話で……。
上に書いた「蒸気機関の歴史」って、「人間の歴史ありき」なんですよね。
鉱山の排水でもお話した通り……
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木材や土だけでなく金属や岩石が資材の1つとして使われるようになる
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鉱山を掘りたい
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水が出てくるから排水したい
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動物を使って排水してたけどエサ代が高いな…
⇩
何か別の排水方法を考えよう
⇩
蒸気機関ってものがありまっせ！
⇩
これいいやん！でもなかなか効率悪いな…
⇩
もっと効率よく動く蒸気機関創れまっせ！
⇩
排水以外にも使えるやんけ！
⇩
蒸気機関車できたぜ！！！！
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みたいな。
だがしかし。
私が創っている「おばけの世界」にこういった歴史は存在しないのですよ。
おばけたちは元来、ニンゲンを驚かすのが大好きで、それを楽しむだけに存在していたんだから。
なのでそもそも、建築や動力、生活様式も含め、ニンゲンに近いものが現れたのは割と最近だし、「周りのおばけに同調するのではなく自分のやりたいことを優先するおばけが現れ始めた」からこそなのですよ。
おばけたちは自分たちが暮らす世界とニンゲンの世界を行き来できるのですがその中で……
「ニンゲンの建築の美しさや利便性」に、惹かれたのが段ボールのおばけ『Vox - ヴォックス』です。
『Vox』はニンゲンの建築について学び、ニンゲンの建築をおばけの世界に創りまくっています。
「ニンゲンの発明や科学」に惹かれたのが、発明家のおばけ『De Vau - ド・ヴォー』です。
『De Vau』はニンゲンの科学について学び、ニンゲンの発明をおばけの世界に導入しまくっています。
「ニンゲンの世界の草木花」に惹かれたのが、睡蓮のおばけ『Usyca - ウシカ』です。
『Usyca』はニンゲンの建築について学び、ニンゲンの建築をおばけの世界に創りまくっています。
ちなみに「ニンゲンと仲良くなりたい」と思った子どものおばけが『Patti the Spook - おばけのパッチ』です。
と考えてみると「おばけの世界の歴史」については考えなくてはいけませんが、鉱山のお話みたいに「おばけの世界に蒸気機関が導入されるまでのストーリー」みたいなものは存在しません。
なんてったって、発明家のおばけ『De Vau』がニンゲンの世界にある「蒸気機関」というものに興味を持って、そのまま「おばけの街」に導入したんだから！！
その代わりと言っては何ですが、考えなくてはならないこととして「蒸気機関を導入するにあたり、その機械は何でできているの？」って話。
やはりこの「木・石・金属などの資材はどこから採れて、どういうものなの？」については早々に決めなければなりませんね。
一旦、「おばけの街」に「蒸気機関」を導入するにあたり（The Sandboxに創るおばけの街に蒸気機関車を創りたいからさ）、歴史と仕組みの勉強はできました。
なので創ることができます。
というわけで次回の【おばけの街の創り方】は、「資材」についてそろそろ勉強して真剣に向き合おうかなって思います。
では。
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✨今週のメタバース「おばけの街」動画✨
#39 メタバースに大鳥居を創ったよ
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また来週お会いしましょう♪✨
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