水車

ドイツ、エアランゲンの水車

『金属論』（ゲオルギウス・アグリコラ、1566年）に登場する鉱山用ホイストを動かす可逆水車

マンチェスター科学産業博物館のオトリー水車の音

水車は、水の流れや落下の運動エネルギーを有用な動力に変換する機械で、多くの場合、水車小屋で使用されます。水車は、大きな車輪（通常は木材または金属製）と、その外側の縁に取り付けられた多数の羽根またはバケットで構成され、駆動機構を形成します。水車は20世紀に入っても商業的に使用されていましたが、現在では一般的には使用されていません。水車は、製粉所で小麦粉を製粉したり、木材をパルプに粉砕したり、錬鉄を槌で叩いたり、機械加工や鉱石の破砕、繊維を叩いて布地の製造に使用したりするために使用されています。

一部の水車は、水路をせき止めることで形成される水車池から水を引き込みます。水車に流入または流出する水路は水路と呼ばれます。水車池から水車へ水を送る水路は導水路、水車を出た後の水路は一般に放水路と呼ばれます。^{[ 1 ]}

水車は、近東、ヘレニズム世界、中国、ローマ帝国、インドにまたがる古代文明において、農業から冶金までさまざまな目的で使用されていました。水車は、古典期以降、中世ヨーロッパやイスラムの黄金時代だけでなく、その他の地域でも引き続き使用されました。18世紀中期から後半にかけて、ジョン・スミートンによる水車の科学的調査により、効率が大幅に向上し、産業革命に切望された電力を供給しました。^{[ 2 ] [ 3 ]}水車は、ブノワ・フルネロンが1827年に最初のモデルを開発して以来、より小型で安価で効率的なタービンに取って代わられ始めました。 ^{[ 3 ]}タービンは、実用的なサイズの水車の能力を超える 高い落差または標高 に対応できます。

水車の最大の難点は、流水に依存しているため、設置場所が限られることです。現代の水力発電ダムは、水車の後継機ともいえます。ダムも下流への水の流れを利用しているからです。

種類

垂直水車

水車には2つの基本的な設計がある: ^{[ 4 ]}

• 垂直の車軸を持つ水平の車輪、または
• 水平な車軸を持つ垂直の車輪。

後者は、水が水車に当たる場所によって、バックショット（ピッチバック^{[ 5 ]}）、オーバーショット、ブレストショット、アンダーショット、ストリームホイールに分類されます。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}アンダーショットという 用語は、水が水車の下を通過する水車を指しますが^{[ 9 ]}、通常は水が水車の低い位置から入ることを意味します。

上射水車と後射水車は、通常、高低差が数メートル以上ある場合に使用されます。胸射水車は、中程度の落差で大流量の水流に適しています。下射水車と流水車は、落差がほとんどないか全くない大流量の水流に使用されます。

多くの場合、水車池（ミルポンド）が併設されています。これは、必要な時まで水とエネルギーを貯める貯水池です。水頭が大きいほど、同じ量の水に対してより多くの重力位置エネルギーを蓄えることができるため、上水車と後水車の貯水池は、平水車の貯水池よりも小さくなる傾向があります。

オーバーショット水車とピッチバック水車は、高低差が2メートル（6.5フィート）を超える小川や、小規模な貯水池がある場合に適しています。ブレストショット水車とアンダーショット水車は、河川や、大規模な貯水池のある大流量の河川で使用できます。

種類の概要

垂直軸はタブミルまたはノルズミルとも呼ばれます。 垂直軸を持つ水平ホイール 水の噴流が車軸に取り付けられたブレードに当たる 駆動面 - ブレード 水量が少ない、水頭が高い 効率性 – 低い
流れ（自由表面とも呼ばれる）。船の舵輪は流れの舵輪の一種である。 水平車軸を備えた垂直車輪 車輪の底部を流水の中に置く 駆動面（ブレード）は18世紀以前は平ら、それ以降は湾曲している 水 – 非常に大きな量、水頭なし 効率 – 18世紀以前は約20％、それ以降は50～60％
アンダーショット 水平車軸を備えた垂直車輪 水は車輪の下の方、通常は下4分の1に当たる 駆動面（ブレード）は18世紀以前は平ら、それ以降は湾曲している 水量が多い、水頭が低い 効率 – 18世紀以前は約20％、それ以降は50～60％
胸ショット 水平車軸を備えた垂直車輪 水はホイールのほぼ中央、通常は高さの 4 分の 1 から 4 分の 3 の間に当たります。 走行面（バケツ）は水がスムーズに流入するように注意深く形作られている 水量：多め、水頭：中程度 効率 – 50～60%
オーバーシュート 水平車軸を備えた垂直車輪 水は車輪の上部近くと車軸の前に当たり、導水路から遠ざかる方向に流れます。 走行面 – バケット 水量が少ない、水頭が大きい 効率 – 80～90%
バックショット（ピッチバックとも呼ばれる） 水平車軸を備えた垂直車輪 水は車輪の上部近く、車軸の前に当たり、導水路に向かって逆戻りする。 走行面 – バケット 水量が少ない、水頭が大きい 効率 – 80～90%

縦軸

垂直軸水車

垂直の車軸を持つ水平の車輪。

一般的にタブホイール、ノルウェーミル、ギリシャミルと呼ばれる水平水車^{[ 10 ] [ 11 ]}は、現代のタービンの原始的で非効率的な形態です。しかし、必要な電力を供給できれば効率は二次的な問題です。通常、作業床下の工場棟内に設置されます。水流を水車のパドルに噴射することで、パドルを回転させます。これは通常、ギアを使用しないシンプルなシステムで、水車の垂直軸が工場の駆動軸となります。

ストリーム

渓流水車

水車^{[ 6 ] [ 12 ]}は、垂直に設置された水車で、水路を流れる水が水車の底にある羽根または羽根に衝突して回転します。このタイプの水車は、水平軸水車の中で最も古いタイプです。水が水路や水車溝に拘束されないため、 自由表面水車とも呼ばれます。

水車は他の種類の水車に比べて安価で製造が簡単で、環境への影響も少ない。川に大きな変化をもたらすことはない。欠点は効率が低いことで、発電量が少なく、流量が十分な場所でしか使用できない。典型的な平板式下射水車は、18世紀にイギリスの土木技師ジョン・スミートンが測定した結果、水車に衝突する水流のエネルギーの約20%しか消費しない。 ^{[ 13 ]}より近代的な水車は、より高い効率を備えている。

水車は、水頭、つまり水位の差からほとんど、あるいは全く利益を得られません。

浮体式水車はしばしばヒップホイール、水車はシップミルと呼ばれます。橋脚の流量制限によって水流の速度が上昇する 橋のすぐ下流に設置されることもありました。

歴史的には非常に非効率的でしたが、18世紀に大きな進歩がありました。^{[ 14 ]}

アンダーショットホイール

導水路、放水路、水路を示す下掛け水車

下射式水車は、垂直に設置された水平軸を持つ水車です。低い堰堤から流れ込む水が水車の下部に衝突することで、水車軸が回転します。エネルギーの大部分は水の動きによって得られ、落差によるものは比較的少ないです。動作と設計は水車に似ています。

アンダーショットという用語は、関連しているが異なる意味で使用されることがあります。

• 水が車輪の下を通過するすべての車輪^{[ 15 ]}
• 下部の4分の1に水が入る車輪。
• パドルを小川の流れの中に入れるための車輪。上の小川を参照。^{[ 16 ] [ 12 ]}

これは最も古いタイプの垂直水車です。

ブレストホイール

導水路、放水路、水路を示す胸掛け水車

「ブレストショット」という言葉は様々な意味で用いられます。著者の中には、水が10時の位置から浸入する車輪に限定してこの用語を用いる者もいれば、9時の位置に限定する者もいます。また、様々な高さを指す者もいます。^{[ 17 ]}本稿では、水が底部よりかなり上方、かつ上部よりかなり下方、典型的には中央半分から浸入する車輪を指してこの用語を用いています。

それらの特徴は次のとおりです。

• 水が流入する際の乱流を最小限に抑えるために注意深く形作られたバケツ
• 水が入ると空気が抜けるように側面に穴が開いた換気バケツ
• 車輪の表面にぴったりとフィットする石積みの「エプロン」は、バケツが下へ流れていくときに水を保持するのに役立つ。

運動エネルギー（動き）と位置エネルギー（高さと重さ）の両方が利用されます。

車輪と石積みの間の隙間が狭いため、車輪とエプロンの間に破片が詰まって重大な損傷を引き起こすのを防ぐために、ブレストショット車輪には適切なゴミラック(イギリス英語では「スクリーン」) が必要です。

胸射水車は、オーバーショット水車やバックショット水車に比べて効率は劣りますが、高流量に対応でき、結果として高出力が得られます。北米東海岸の瀑布線のような、安定した高流量の流れに適しています。胸射水車はアメリカ合衆国で最も一般的なタイプであり、産業革命の原動力となったと言われています。^{[ 14 ]}

オーバーショットホイール

導水路、放水路、水、および流出を示すオーバーショット水車

垂直に設置された水車で、水車の上部からバケツに水が流れ込むことで回転するものをオーバーショット水車といいます。この用語は、水が水車の後ろを流れるバックショット水車に誤って適用されることがあります。

典型的なオーバーショット水車は、水が車軸よりわずかに上の位置にある水車に導かれます。水はその側のバケツに集まり、もう一方の「空いている」側よりも重くなります。この重りによって水車が回転し、バケツが反転するほど回転すると、水は放水路へと流れ出ます。オーバーショット式は非常に効率的で、90%の効率を達成でき^{[ 18 ]}、急流を必要としません。

エネルギーのほぼ全ては放水路に流れ込む水の重量から得られますが、水車に入る水の運動エネルギーもわずかに寄与することがあります。他のタイプの水車よりも大きな落差に適しているため、丘陵地帯の国に最適です。しかし、最大の水車であるマン島のラクシー水車でさえ、約30メートル（100フィート）の落差しか利用しません。世界最大の落差水車であるスイスのビュウドロン水力発電所は、約1,869メートル（6,132フィート）の落差を利用しています。

オーバーショット水車は他の種類の水車に比べて大きな落差を必要とするため、通常、導水路の建設に多額の投資が必要になります。水が最終的に水車に近づく経路は、水路や水圧管路を通る場合があり、その距離は長くなることがあります。

バックショットホイール

導水路、放水路、水、および流出を示すバックショット水車

バックショットホイール（ピッチバックとも呼ばれる）は、オーバーショットホイールの一種で、水はホイールの頂上直前から供給されます。多くの場合、ホイールの底部が放水路の水と同じ方向に流れるため、効率が向上します。また、洪水時に水位がホイールの底部まで浸水する場合でも、オーバーショットホイールよりも優れた性能を発揮します。ホイールピットの水がホイールのかなり高い位置まで上昇するまで、回転を続けます。そのため、この技術は流量の変動が大きい河川に特に適しており、放水路の規模、複雑さ、ひいてはコストを削減できます。

バックショットホイールの回転方向はブレストショットホイールと同じですが、その他の点ではオーバーショットホイールと非常によく似ています。下記をご覧ください。

ハイブリッド

オーバーショットとバックショット

フィンチ鋳造所の水車のひとつ。

一部の水車は上部がオーバーショット、下部がバックショットになっており、両方のタイプの長所を兼ね備えている可能性があります。写真は英国デボン州フィンチ鋳造所の例です。頭上の木製構造物が導水路で、左側の支線が水車に水を供給しています。水は水車の下から流れ出て、小川に戻ります。

可逆

テキサス州のアンダーソン・ミルは、2つの水源を利用して、アンダーショット、バックショット、オーバーショットの3種類の水車から水を汲み上げます。これにより、水車の方向を反転させることができます。

上射式/逆射式の水車の一種に、可逆水車があります。これは、2組の羽根またはバケットが反対方向に回転し、水がどちらに向けられているかに応じてどちらの方向にも回転します。可逆水車は、鉱業において様々な鉱石輸送手段の動力源として利用されていました。水車の方向を変えることで、鉱石の入った樽や籠を竪坑や斜面から持ち上げたり、下ろしたりすることができます。水車の車軸には通常、ケーブルドラムまたはチェーンバスケットが取り付けられていました。水車を停止させるためのブレーキ装置（ブレーキホイールと呼ばれる）が不可欠です。可逆水車の最も古い図面は、ゲオルギウス・アグリコラによるもので、1556年に遡ります。

歴史

すべての機械と同様に、揚水装置では揺動運動よりも回転運動の方が効率的である。^{[ 19 ]}動力源の点では、水車は人力または動物の力、あるいは水流そのものによって回転させることができる。水車には、垂直軸または水平軸を備えた2つの基本的な設計がある。後者のタイプは、水が水車のパドルに当たる場所によって、上掛け水車、胸掛け水車、下掛け水車に細分化できる。水車の2つの主な機能は、歴史的には灌漑目的の揚水と、特に穀物の製粉であった。水平軸の製粉機の場合、動力伝達にギアシステムが必要であるが、垂直軸の製粉機では必要ありません。

古代近東

水車は古代近東、^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}特に古代エジプトで紀元前4世紀に初めて登場しました。^{[ 22 ] [ 23 ] [ 21 ]}近東の他の地域では、紀元前4世紀の西アジアで水車が使用されていた可能性のある考古学的証拠がありますが、 ^{[ 24 ]}紀元前3世紀以前のメソポタミアで水車が使用されていたことを示す文献的な証拠は不足しています。 ^{[ 25 ] [ 26 ]}紀元前3世紀より前のメソポタミアで水車が使用されていたことを示す文献的な証拠はありません。 ^{[ 27 ] [ 28 ]}水車は紀元前3世紀までに近東で石臼の移動や小規模な穀物粉砕に使用されていました。^{[ 20 ]}テリー・S・レイノルズは、最初の水車はノリアであり、紀元前2世紀までにシリアと小アジアで垂直水車へと進化し、そこからギリシャとローマ帝国に広がったと示唆している。^{[ 29 ]}水車は紀元前3世紀から紀元前1世紀のヘレニズム時代に近東で使用され、 ^{[ 30 ]}サキヤはこの時期に近東全体に急速に広まった。^{[ 31 ]}

エジプトの水汲み

区画水車には、本体が区画化された水車（ラテン語：tympanum）と、縁が区画化された水車、または縁に別個の容器が取り付けられた水車の2つの基本的な形式があります。^{[ 19 ]}水車は、人が外側を踏むか、動物がサキアという歯車を使って回すことができました。^{[ 32 ]} tympanum は大きな吐出容量がありましたが、水を自身の半径よりも低い高さまでしか汲み上げることができず、回転には大きなトルクが必要でした。^{[ 32 ]}これらの構造上の欠陥は、より軽量でより高い揚水量を実現した区画縁付きの水車によって克服されました。^{[ 33 ]}

古代エジプトでは、紀元前4世紀までに櫂駆動の水車が登場していた。 ^{[ 34 ] [ 23 ]}エジプト人は、壺が取り付けられた水車、水室を備えた水車、そしてバケツが取り付けられた滑車に連結されたバケツチェーンを発明したとされている。区画化された水車の発明は、紀元前4世紀頃の古代エジプトで、ヘレニズム時代 の首都アレクサンドリアから離れた農村地帯で起こり、その後北アフリカの他の地域にも広まった。^{[ 22 ] [ 23 ] [ 21 ]}

ジョン・ピーター・オレソンによると、区画化された水車と水力式ノリアはともに紀元前4世紀までにエジプトに登場し、サキアはその1世紀後に同地で発明された。これはファイユームの考古学的発見によって裏付けられており、そこでは紀元前3世紀に遡るサキアという形で、水車の最も古い考古学的証拠が見つかっている。同じくファイユームで発見された紀元前2世紀のパピルスには灌漑用水車が言及されており、アレクサンドリアで発見された紀元前2世紀のフレスコ画には区画化されたサキアが描かれており、ロドスのカリクセノスの著作には紀元前3世紀後半のプトレマイオス4世の治世中のプトレマイオス朝エジプトでサキアが使用されていたことが記されている。^{[ 35 ] [ 23 ] [ 21 ]}

プトレマイオス朝エジプトでは、紀元前3世紀から1世紀にかけて水車が使われていました。^{[ 30 ]}水力駆動の区画化された水車に関する最も古い文献での言及は、ビザンツ帝国のフィロン（紀元前 280年頃 -紀元前 220年頃）による中世アラビア語訳の『プネウマティカ』（第61章）に見られ、エジプトの灌漑での使用について記述されています。^{[ 36 ]}フィロンは著書『パラスケウアスティカ』（91.43−44）の中で、敵の侵攻に対する防御策として、攻城兵器の潜水にそのような水車を使うことを勧めています。^{[ 37 ]}当時の他の揚水装置やポンプとは異なり、区画化された水車の発明は、特定のヘレニズム時代の技術者にまで遡ることはできず、ヘレニズム時代の首都アレクサンドリアから離れたエジプトの田舎で紀元前4世紀後半に行われた可能性があります。水力の起源は、外輪車を動かすのに適した水流がなかったアレクサンドリアという知的首都ではなく、ナイル川沿いのエジプトの田舎の生活実態に起因している。 ^{[ 21 ]}区画のある水車は、後にプトレマイオス4世（紀元前221-205年）の治世下、アレクサンドリアの乾ドックの排水に選ばれた手段であったと思われる。^{[ 37 ]}紀元前3世紀と2世紀のプトレマイオス朝エジプトのギリシャのパピルスのいくつかは、これらの水車の使用について言及しているが、それ以上の詳細は述べていない。^{[ 37 ]}

区画化された車輪の最も古い描写は、紀元前2世紀のプトレマイオス朝エジプトの墓の壁画に見られる。そこには、くびきをかけた2頭の牛がサキア歯車を介して車輪を駆動している様子が描かれており、サキア歯車の存在も初めて確認された。^{[ 38 ]}サキア歯車システムはすでに完全に発達しており、「現代のエジプトの装置は実質的に同一である」とされている。^{[ 38 ]}アレクサンドリア博物館の科学者または技術者がその開発に関わった可能性があると考えられている。 ^{[ 39 ]}紀元前48年のアレクサンドリア戦争のエピソードには、カエサルの敵が歯車付き水車を用いて、閉じ込められたローマ軍の陣地に向けて高所から海水を注ぎ込んだことが記されている。^{[ 40 ]}

水車

水車の発明は、学術的な議論の余地がある。^{[ 41 ]}歴史家ヘレイン・セリンによると、水車の起源は紀元前350年以前のペルシャ帝国、おそらく現在のイランかイラクで、もともと穀物を挽くために作られたことを示す証拠がある。イランと現在のトルコのチグリス川上流には、石臼で知られる採石場があった。この時代に発明された水車には、プロペラのような水平の水車が付いていて、石臼を直接動かしていた。[24] しかし、当時のメソポタミア^で水車が使われていたことを示す文献的な証拠は不足している。^{[ 25 ] [ 26 ]}

イギリスの技術史家 MJT ルイスは、ギリシャの技術者ペルゲのアポロニウスの研究による間接的な証拠を考慮して、垂直軸水車の出現は紀元前 3 世紀初頭、水平軸水車の出現は紀元前 240 年頃という仮説を立て、発明の地としてビザンチン(小アジア) とアレクサンドリア(プトレマイオス朝エジプト) を挙げている。 ^{[ 42 ]}しかし、オルジャン・ウィカンダーは、この仮説は学術的な議論の余地があると指摘している。^{[ 41 ]}ギリシャの地理学者ストラボン(紀元前 64 年頃 - 紀元後 24 年頃) は、紀元前 71 年より前にポンティア王ミトリダテス 6 世エウパトルの宮殿に水車が存在していたと報告しているが、その正確な構造はテキスト (XII, 3, 30 C 556) からは読み取れない。^{[ 43 ]}

中国

明代の百科事典作者、宋応興（1587～1666）が1637年に著した『天宮開語』に掲載されている2種類の油圧駆動チェーンポンプ。

ジョセフ・ニーダムら歴史家によると、桓湛が紀元後20年頃（王莽の簒奪の時代）に著した『新論』という文献には、水車が製粉所の粉砕機械に使われていたことが示唆されている。^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}『新論』には、伏羲として知られる伝説の王が杵と臼を発明し、それがティルトハンマー、そしてトリップハンマーへと発展したと記されている（トリップハンマーを参照）。著者は神話上の伏羲について語っているが、著作のある一節には、水車が紀元後1世紀までに中国で広く使われていたことを示唆している（ウェード・ジャイルズ綴り）：

伏羲は杵と臼を発明しました。これは非常に有用であり、後に巧妙に改良され、体重全体を使って杵を踏むことができるようになりました。これにより、作業効率は10倍に向上しました。その後、ロバ、ラバ、牛、馬といった動物の力も機械化され、水力も杵に利用されるようになり、作業効率は100倍に向上しました。^{[ 45 ]}

西暦31年、技師であり南陽の守護でもあった杜甫（38歳没）は、水車と機械を巧みに組み合わせて高炉のふいごを動かし、鋳鉄を製造しました。杜甫は『後漢書』に次のように簡潔に記されています（ウェード式綴り ）。

乾武7年（31年）、屠世は南陽の太守に任命された。彼は寛大な人物で、政策は平和的で、悪人を滅ぼし、（その職の）威厳を確立した。計画性に富み、民衆を愛し、彼らの労力を節約しようと願った。彼は農具鋳造用の水力往復鞴（shui phai）を発明した。製錬や鋳造を行う者たちは既に炭火を吹き上げるための押鞴を持っていたが、今度は水の流れ（chi shui）を利用してそれを動かすように指示した。こうして人々は少ない労力で大きな利益を得た。彼らは「水力鞴」の便利さに気づき、広く普及した。^{[ 47 ]}

『晋書』によると、張衡（78-139）は130年頃に「漏水によって回転する」水力天球儀を発明した。後世の人々はこれが水車を意味していたと推測している。^{[ 48 ]}

『三国志』によると、曹魏の機械技師、馬鈞（200年頃～265年）は、魏の明帝（在位226年～239年）のために、水車を使って大型の機械仕掛けの人形劇を操っていました。^{[ 49 ]}この装置は大きな木で彫られ、車輪の形をしており、地面と平行に水を汲み上げて様々な人形や杵臼を動かしていました。^{[ 50 ]} 238年より前に、太守の韓基が冶金生産総監に任命されました。彼は「炉のふいごを常に流れる水を使うように改造し、従来の3倍の効率を達成した」とされています。^{[ 47 ]} 20年後、杜瑜という人物によって新しい設計が導入されました。^{[ 47 ]} 263年以降の記録には、水車を使った 水汲みと呼ばれる装置について言及されています。

川岸に水堆が築かれ、その背後に水車が設置される。水車に横木が通され、横木の両端は2尺ほどの長い木材に交互に連結され、水堆の後ろの木材に直接衝突する。水が揚水されて水車に衝突すると、水車が回転し、交互に連結された木材が水堆の後ろの木材に衝突して穀粒を籾殻に押し込む。人力を必要としないため、この装置は水堆と呼ばれる。^{[ 44 ]}

元嘉年間（424-429）の初め、製錬と鋳造に用いられる水力送風鞴を設置するために人工湖が造られました。しかし、湖の土塁が漏水し、本来の目的を果たせないことが判明しました。土塁は破壊され、人力で動く「踏鞴」に置き換えられました。^{[ 51 ]}

ローマ帝国

リオ・ティント鉱山で発見された車輪の列

リオ・ティント鉱山の排水車

テッサロニキのアンティパトロスの詩では、水車が女性たちを粉挽きの重労働から解放したことを称賛している。^{[ 52 ] [ 53 ]}

西暦300年頃、木製の区画が、オープンフレームの車輪の外側に結び付けられた安価な陶器の壺に置き換えられ、ノリアが導入されました。 ^{[ 21 ]}

水車

ウィトルウィウスの下吊り水車（復元図）

歯車式水車に関する最初の明確な記述は、紀元前1世紀後半のローマの建築家ウィトルウィウスによるもので、サキア歯車システムが水車に応用されていたと記されている。^{[ 54 ]}ウィトルウィウスの記述は、水車がどのようにして発明されたか、すなわち、歯車と水車というギリシャの別々の発明が、水力を利用するための1つの効果的な機械システムに統合されたかを示している点で特に価値がある。^{[ 55 ]}ウィトルウィウスの水車は、その下端が水路に浸かっており、そのパドルが流水の速度によって駆動されるようになっていると説明されている（X, 5.2）。^{[ 56 ]}

小アジア、ヒエラポリスのローマ時代の製材所の平面図。胸射式の車輪で駆動されている。

同じ頃、上掛け水車はテッサロニキのアンティパトロスの詩に初めて登場し、省力化装置として称賛されている (IX, 418.4–6)。^{[ 57 ]}このモチーフはルクレティウス(紀元前99年頃–紀元前55年)にも取り上げられ、水車の回転を天空の星の動きに例えている (V 516)。^{[ 58 ]} 3 番目の水平軸タイプである胸掛け水車は、紀元後 2 世紀後半の中央ガリアの考古学的証拠に登場します。^{[ 59 ]}発掘されたローマの水車のほとんどに、この水車のいずれかが装備されていました。これは構造が複雑でしたが、垂直軸水車よりはるかに効率的でした。^{[ 60 ]} 2世紀のバルブガル水車群には、人工の水道橋から16個の上掛け水車が水が供給されていました。これは「古代世界で最も機械力の集中として知られるもの」と呼ばれる、原始的な工業穀物工場でした。^{[ 61 ]}

ローマ帝国北アフリカでは、西暦300年頃の施設がいくつか発見されています。垂直軸の水車は角度のついた羽根を備え、水を満たした円形のシャフトの底に設置されていました。水路から接線方向に流れ込んだ水は、渦巻状の水柱を作り出し、完全に水没した水車を真の水車のように機能させました。これは現在知られている最古のものです。^{[ 62 ]}

ナビゲーション

15世紀の『デ・レバス・ベリキス』の複製に描かれた、牛で動くローマ時代の外輪船

古代の技術者たちは、製粉や揚水以外にも、外輪水車を自動機械や航海術に応用しました。ウィトルウィウス（X 9.5–7）は、船舶の走行距離計として機能する多段ギアの外輪について記述しており、これはこの種のものとしては最古のものです。推進手段としての外輪水車に関する最初の言及は、4世紀から5世紀の軍事論文『デ・レバス・ベリキス』（第17章）で、匿名のローマ人著者が牛で駆動する外輪水車について記述しています。^{[ 63 ]}

イスラム世界

オロンテス川沿いのハマのノリア家

イスラム教の伝播後、イスラム世界の技術者たちは古代近東の水利技術を継承した。これはバスラ地域の運河の発掘調査で7世紀の水車の遺構が発見されていることからも明らかである。シリアのハマには、もはや使われていないものの、オロンテス川沿いに大きな水車がいくつか残っている。 ^{[ 64 ]} 最大のものの一つは直径が約20メートル（66フィート）あり、縁は120の区画に分かれていた。現在も稼働しているもう一つの水車がスペインのムルシア、ラ・ノラで発見され、元の水車は鋼鉄製のものに取り替えられているものの、アル・アンダルス時代のムーア人のシステムとそれ以外はほとんど変わっていない。中世イスラムの区画水車の中には、水を30メートル（100フィート）もの高さまで汲み上げることができたものもあった。^{[ 65 ]} 10世紀のムハンマド・イブン・ザカリヤ・アル＝ラーズィーの『キターブ・アル＝ハーウィー』には、イラクのノーリア（水門）が毎時15万3000リットル（3万4000英ガロン/時）、毎分2550リットル（560英ガロン/分）もの揚水能力があったことが記されている。これは東アジアの近代ノーリアの出力に匹敵する。東アジアのノーリアは毎時28万8000リットル（6万3000英ガロン/時）、毎分4800リットル（1100英ガロン/分）もの揚水能力がある。^{[ 66 ]}

スマトラ島ジャンビの水車、1918年頃

イスラム世界で水車の産業的利用は7世紀に遡り、水平水車と垂直水車はともに9世紀までには広く利用されていた。イスラム世界では、製粉所、脱穀機、製材所、造船所、スタンプ工場、製鋼所、砂糖工場、潮力工場など、さまざまな産業用水車が使用されていた。11世紀までには、アルアンダルスや北アフリカから中東や中央アジアに至るまで、イスラム世界のあらゆる州でこれらの産業用水車が稼働していた。^{[ 67 ]}イスラムの技術者は、水車や揚水機に追加の動力を供給するために、クランクシャフトや水車、水車歯車、 ダムを水源として利用した。^{[ 68 ]}縮絨工場と製鉄所は、12世紀にイスラム教支配下のスペインからキリスト教支配下のスペインに広まったと考えられています。また、 11世紀から13世紀にかけてアル・アンダルス地方に建設された大規模な工場群では、工業用水車も利用されていました。^{[ 69 ]}

イスラム世界の技術者たちは、水車から最大限の出力を得るためのいくつかの解決法を開発した。一つの解決法は、増加した流量を利用するために橋脚に水車を取り付けることであった。もう一つの解決法は、中流に係留された船の側面に取り付けた水車で駆動するタイプの水車であるシップミルであった。この技術は10世紀のイラクのチグリス川とユーフラテス川沿いで採用され、チーク材と鉄で作られた大型のシップミルは、バグダッドの穀倉地帯向けに穀物から毎日10トンの小麦粉を生産することができた。^{[ 70 ]}駆動装置から被駆動機械への動力伝達をスムーズにするために使用されるフライホイール機構は、アンダルシアのイブン・バッサル（1038-1075年活躍）によって発明され、彼はサキヤ（鎖ポンプ）とノリアでのフライホイールの使用の先駆者であった。^{[ 71 ]} 13世紀の技術者アル＝ジャザリーと16世紀のタキー・アル＝ディーンは、それぞれの技術論文の中で、多くの独創的な揚水機械について記述しています。彼らはまた、様々な水時計やオートマタなど、様々な装置の動力源として水車を用いていました。

インド亜大陸

インド亜大陸における水車の初期の歴史は不明瞭である。紀元前4世紀に遡る古代インドの文献には「cakkavattaka（回転する車輪）」という用語が用いられており、注釈書では「arahatta-ghati-yanta（車輪壺が取り付けられた機械）」と説明されている。ジョセフ・ニーダムはこの用語に基づき、この機械は「ノリア」であったと示唆した。しかし、テリー・S・レイノルズは、「インドの文献で使用されている用語は曖昧であり、水力駆動の装置を明確に示すものではない」と主張している。また、ソーキルド・シオラーは、「これらの記述は、水力駆動の揚水車ではなく、何らかの足踏み式または手動式の揚水装置を指している可能性が高い」と主張した^{[ 72 ] 。}

ギリシャの歴史的伝承によると、インドは4世紀初頭にローマ帝国から水車を導入しました。メトロドロスという人物が「当時まで彼ら（バラモン）には知られていなかった水車と浴場」をもたらしたのです。^{[ 73 ]}作物への灌漑用水は揚水車によって供給され、その一部は水を汲み上げる川の流れの力で駆動されていました。この種の揚水装置は古代インドで使用されており、ペイシーによれば、後のローマ帝国や中国での使用よりも古くから存在していました。^{[ 74 ]}しかし、水車に関する文献、考古学、絵画の証拠はヘレニズム世界に遡ります。^{[ 75 ]}

1150年頃、天文学者のバースカラ・アチャリヤは揚水車を観察し、水路を補充するのに十分な水を汲み上げる車輪を想像しました。これは事実上、永久機関のようなものです。^{[ 76 ]}インドにおける水道施設の建設と水利技術の側面は、アラビア語とペルシャ語の文献に記述されています。中世には、インドとペルシャの灌漑技術の伝播により、高度な灌漑システムが生まれ、経済成長をもたらし、物質文化の発展にも貢献しました。^{[ 77 ]}

イスマイール・アル＝ジャザリーの『巧妙な機械装置に関する知識の書』（1206年）では、サーキヤを「シンディーホイール」と呼んでいます。これは、サーキヤがインド亜大陸北西部（現在のパキスタン）で起源を持つ可能性を示唆しています。^{[ 31 ]}デリー・スルタン朝（1206～1526年）の時代には、歯車式揚水車がイスラム世界からインドにもたらされました。^{[ 78 ]}

中世ヨーロッパ

中世初期のヨーロッパ

古代の水車技術は中世初期にも衰えることなく存続し、法典や修道院憲章、聖人伝などの新しい文書ジャンルの出現に伴い、水車や水車に関する言及が急増した。^{[ 79 ]}

潮力水車の中で最も古い垂直水車は、アイルランドのウォーターフォード近郊のキロテランで6世紀に発見されたものです。^{[ 80 ]}一方、この種の水車の中で最も古い水平水車は、アイルランドのリトルアイランド（630年頃）で発見されました。^{[ 81 ]}一般的なノルウェーやギリシャの製粉所での使用に関しては、最も古い水平水車はアイルランドのバリーキリーンで発掘され、636年頃のものとされています。^{[ 81 ]}

ウクライナ、ウージュホロドの民俗建築と生活博物館にある小さな村の製粉所を動かす水車

特にシトー会修道院は、多くの種類の水車を動かすために水車を広範に使用しました。 ^{[ 46 ]}非常に大きな水車の初期の例としては、13世紀初頭のスペインのアラゴン地方にあるシトー会修道院、レアル・モナステリオ・デ・ヌエストラ・セニョーラ・デ・ルエダにある現存する水車があります。穀物用の製粉所が最も一般的であったことは間違いありませんが、他の多くの労働集約的な作業を実行するための製材所、縮絨工場、製粉所もありました。水車は産業革命の時代まで蒸気機関と競争力を保っていました。8世紀から10世紀頃には、さまざまな灌漑技術がスペインに持ち込まれ、ヨーロッパにも紹介されました。その技術の1つがノリアで、基本的には水を汲み上げるためのバケツを周囲に取り付けた車輪です。これは、この記事で後述する下掛け水車に似ています。これにより、農民はより効率的に水車を動かすことができました。トーマス・グリックの著書『中世バレンシアの灌漑と社会』によると、ノリアはおそらくペルシャのどこかで生まれたと考えられています。この技術は、ローマ人からアラブ人によってスペインにもたらされる以前から、何世紀にもわたって使用されていました。したがって、イベリア半島におけるノリアの分布は、「イスラム教徒の居住地が安定していた地域と一致している」と言えます。^{[ 82 ]}

中世後期ヨーロッパ

ノルマンディーのウィリアムが招集した集会は、一般的に「ドゥームズデイ」または「ドゥームズデイ調査」と呼ばれ、イングランドの課税対象となる可能性のあるすべての財産の目録を作成しました。これには、3000か所に広がる6000以上の工場が含まれていました^{[ 83 ]}。これは、前世紀の100未満から増加しています^{[ 46 ] 。}

水車のタイプは立地条件によって選択されました。一般的に、水量が少なく滝が高い場合、水車大工は上掛け水車を選択しました。この決定は、バケツが少量の水でも受けて利用できるという事実に影響されました。^{[ 84 ]}水量が多く滝が小さい場合は、下掛け水車が使用されました。下掛け水車の方がそのような条件に適しており、建設費も安価だったからです。水資源が豊富である限り、効率の問題は無関係でした。18世紀になると、電力需要の増加と水源の制限が相まって、効率設計が重視されるようになりました。^{[ 84 ]}

11世紀までに、ヨーロッパの一部では水の利用が当たり前になっていました。^{[ 83 ]}水車は西洋人の考え方を決定的に形作り、永遠に変えたと考えられています。ヨーロッパは水車の出現とともに、人間や動物の筋肉労働から機械労働へと移行し始めました。中世学者のリン・ホワイト・ジュニアは、無生物の動力源の普及は、西洋における力、労働、自然、そして何よりも技術に対する新たな姿勢の出現を雄弁に物語っていると主張しました。^{[ 83 ]}

水力の利用は、農業生産性の向上、食料の余剰、そして11世紀以降の大規模な都市化を可能にしました。水力の有用性は、ヨーロッパにおいて風力や潮力といった他の動力源の実験を促すきっかけとなりました。^{[ 85 ]}水車は都市建設、特に運河の建設に影響を与えました。この初期に開発された、河川のせき止めや運河の建設といった技術は、ヨーロッパを水力発電に重点を置いた道へと導きました。例えば、給水と灌漑技術を組み合わせることで、水車の供給力を調整しました。^{[ 86 ]}

鉱石粉砕機（シュートから鉱石を取り出す作業員の後ろ）。ゲオルク・アグリコラ著『金属論』（1556年）より

水車は穀物を挽いてパン用の小麦粉、ビール用の麦芽、お粥用の粗粉を生産するために使用されました。^{[ 87 ]}

近世西洋世界

近世ヨーロッパ

18世紀ヨーロッパよりずっと以前から、水車工たちは水車に働く二つの力、すなわち衝動と重力を区別していました。16世紀の農業著述家フィッツハーバートは、「車輪は水の重さと力（衝動）の両方で動く」と記しています。^{[ 88 ]}レオナルド・ダ・ヴィンチも水力について論じ、「[水の]打撃は重さではなく、それ自身の力にほぼ等しい重さの力を刺激する」と述べています。^{[ 89 ]}しかし、重力と衝動という二つの力が認識された後も、それぞれの長所と短所については混乱が残り、重力の優れた効率性については明確な理解がありませんでした。^{[ 90 ]} 1750年以前は、どちらの力が支配的であるかは不明であり、両方の力が互いに等しく作用していると広く理解されていました。^{[ 91 ]}水車は、自然法則、特に力の法則に関する疑問を引き起こしました。エヴァンジェリスタ・トリチェリの水車に関する研究では、ガリレオの落下物体に関する研究の分析が利用されており、頭部の下の穴から噴き出す水の速度は、同じ高さから自由落下する水滴の速度と正確に等しいとされている。^{[ 92 ]}

産業ヨーロッパ

マン島ラクシーのレディ・イザベラ・ホイールは鉱山のポンプを動かすために使われていた。

水車は、イギリスにおける初期の工業化の原動力でした。水力で動く往復運動装置は、トリップハンマーや高炉のふいごに使用されました。リチャード・アークライトの水力発電装置は水車で駆動されていました。^{[ 93 ]}

北米

アメリカ合衆国の発展期には、製材所や製粉所、その他様々な用途で水車が利用されました。コロラド州マッコイにある直径40フィート（12メートル）の水車は1922年に建造され、コロラド川から灌漑用水を汲み上げていた数多くの水車のうち、現存する1つです。

コネチカット州ブリッジウォーターの水車

ポートランドベイスン運河倉庫のリムギア付きサスペンションホイール

初期の改良点として、サスペンションホイールとリムギアリングの2つが挙げられます。サスペンションホイールは自転車の車輪と同様に、リムがハブからの張力を受けて支えられる構造です。これにより、重いスポークが圧縮されていた以前の設計よりも、より大型で軽量な車輪を実現しました。リムギアリングは、ホイールのリムまたはシュラウドにノッチ付きホイールを追加することを伴います。スタブギアがリムギアに噛み合い、独立したラインシャフトを介して動力をミルに取り込みます。これにより、車軸の回転応力が軽減され、車軸が軽量化されるとともに、動力伝達装置の配置場所の柔軟性も向上しました。シャフトの回転はホイールの回転速度に比例して伝達されるため、動力損失が減少しました。トーマス・ヒューズが先駆者となり、ウィリアム・アームストロング・フェアバーンが改良したこの設計の例は、ポートランド・ベイスン運河倉庫にある1849年に復元されたホイールで見ることができます。^{[ 94 ]}

オーストラリア

ガーフィールド水車（1887年建造）

オーストラリアは比較的乾燥した気候であるが、適切な水資源が利用できる場所では、19世紀のオーストラリアで水車が建設された。これらは、製材所、製粉所、金を含む鉱石を粉砕するために使用されるスタンパーバッテリーを動かすために使用された。金の回収作業で使用された水車の注目すべき例は、チュートン近くの大きなガーフィールド水車（周辺地域に少なくとも7つある水車の1つ）とアデロングフォールズにある2つの水車であり、両方の場所にいくつかの遺跡が残っている。^{[ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ]}ウォルハラの鉱山地域にはかつて少なくとも2つの水車があり、そのうちの1つはポートアルバートからその縁に新しいトロッコ装置を使用して転がされて現場に90日近くかかった。^{[ 99 ]} 1847年に建設されたジンダバインの水車は、スノーウィー川から製粉用のエネルギーを取り出すために使用された最初の機械であった。^{[ 100 ]}

デスリッジ水車として知られる小型水車は、動力源としてではなく、灌漑地への水の流れを測定するために使用されました。^{[ 101 ]}

ニュージーランド

ニュージーランドでは水車が広く使われていました。^{[ 102 ]}ヤング・オーストラリアン鉱山のオーバーショット水車の遺跡は、ゴーストタウンのキャリックタウンの近くに保存状態がよく残っており、^{[ 103 ]}フェニックス製粉所の水車の遺跡はオアマルの近くにあります。^{[ 104 ]}

現代の発展

近年開発されたブレストショット水車は、自動制御システムを効果的に組み込んだ水力水車です。アクアリエンヌはその一例です。この水車は、20立方メートル（710立方フィート）の水流と1～3.5メートル（3～11フィート）の落差で、37～200kWの電力を発電します^。 [ ^{105 ]この}水車は、かつて水車があった場所で発電を行うように設計されています。

効率

オーバーショット水車（特にバックショット水車）は最も効率的なタイプです。バックショット鋼製水車は、最新鋭かつ精巧に設計された水車を除くすべての水車よりも効率が高く（約60%）、場合によってはタービンよりもオーバーショット水車の方が適していることもあります。^{[ 106 ]}

効率が向上した（67% 以上）水車の開発により、既存の工場に水車を設置したり、廃工場を再開発したりする代替の道が開かれました。

車輪の力

車輪に供給されるエネルギーには 2 つの要素があります。

• 運動エネルギー– 水がホイールに入るときの水の動きの速さによって決まる
• 位置エネルギー– 水車への入口と出口の間の水の高さの変化に依存する

運動エネルギーは、等価水頭（速度水頭）に変換し、実際の水頭に加えることで計算できます。静水の場合、速度水頭はゼロです。また、ゆっくりと流れる水の場合、速度水頭はほぼ無視できるほど小さいため、無視できます。放水路の速度は考慮しません。これは、完全な水車の場合、水はゼロエネルギーで水車から排出されるため、速度がゼロになる必要があるためです。これは不可能であり、水は水車から離れる必要があり、避けられない非効率の原因となります。

動力とは、エネルギーがどれだけ速く伝達されるかであり、流量によって決まります。古代ローマのロバや奴隷が動力源とした石臼は約0.5馬力、水平水車は約0.5馬力、垂直下掛け水車は約3馬力、中世の上掛け水車は最大40馬力から60馬力を発揮したと推定されています。^{[ 107 ]}

数量と単位

• ${\displaystyle \eta =}$ 効率
• ${\displaystyle \rho =}$ 水の密度（1000 kg/m ³）
• ${\displaystyle A=}$ 流路の断面積（m ²）
• ${\displaystyle D=}$ 車輪の直径（m）
• ${\displaystyle P=}$ 電力（W）
• ${\displaystyle d=}$ 距離（メートル）
• ${\displaystyle g=}$ 重力の強さ（9.81 m/s ² = 9.81 N/kg）
• ${\displaystyle h=}$ 頭（メートル）
• ${\displaystyle h_{p}=}$ 圧力水頭、水位差（m）
• ${\displaystyle h_{v}=}$ 速度水頭（m）
• ${\displaystyle k=}$ 速度補正係数。滑らかなチャネルの場合は0.9。^{[ 108 ]}
• ${\displaystyle v=}$ 速度（m/s）
• ${\displaystyle {\dot {q}}=}}$ 体積流量（m ³ /s）
• ${\displaystyle t=}$ 時間（秒）

^点線表記

測定

水車の落差と流量を測定するためのパラメータ

圧力水頭とは、導水路と放水路の水面の高さの差です。速度水頭は、圧力水頭の測定場所と同じ場所における導水路内の水の速度から算出されます。速度（速さ）は、プー・スティック法（浮遊物を測定距離に流す時間を測定する方法）で測定できます。水面の水は、底部や側面に近い水よりも速く流れるため、以下の式に示すように補正係数を適用する必要があります。^{[ 108 ]}${\displaystyle h_{p}}$ ${\displaystyle h_{v}}$ ${\displaystyle v}$

体積流量を測定する方法は数多くあります。最も単純な2つの方法は次のとおりです。

• 断面積と流速から。これらは同じ場所で測定する必要がありますが、それは頭水路または尾水路のどこでも構いません。水車と同じ量の水が流れている必要があります。^{[ 108 ]}
• バケツとストップウォッチ法で体積流量を測定することが実用的な場合もあります。^{[ 109 ]}

公式

量	式
力	${\displaystyle P=\eta \cdot \rho \cdot g\cdot h\cdot {\dot {q}}}$ [ 110 ]
有効ヘッド	${\displaystyle h=h_{p}+h_{v}}$ [ 111 ]
速度ヘッド	${\displaystyle h_{v}={\frac {v^{2}}{2\cdot g}}}$ [ 112 ] [ 111 ]
体積流量	${\displaystyle {\dot {q}}=A\cdot v}$ [ 108 ]
水の速度（スピード）	${\displaystyle v=k\cdot {\frac {d}{t}}}$ [ 108 ]

経験則

胸とオーバーシュート

量	近似式
電力（効率70%と仮定）	${\displaystyle P=7000\cdot {\dot {q}}\cdot h}$
最適な回転速度	${\displaystyle {\frac {21}{\sqrt {D}}}}$ 回転数[ 113 ]

伝統的なアンダーショットホイール

量	近似式[ 113 ]
電力（効率20%と仮定）	${\displaystyle P=100\cdot A\cdot v^{3}}$
最適な回転速度	${\displaystyle {\frac {9\cdot v}{D}}}$ 回転数

油圧ホイール部反動タービン

並行して開発されたのが、水車／部分反動タービンです。これも水車の中心に堰を組み込んでいますが、水流に対して角度をつけた羽根を使用しています。WICON-Stem Pressure Machine (SPM) はこの流れを利用しています。^{[ 114 ]}推定効率67%。

英国サウサンプトン大学土木工学環境学部は、両方のタイプの油圧ホイール機械を調査し、その油圧効率を推定し、改善策を提案しました。例えば、回転式油圧圧力機械です。（推定最大効率85％）。 ^{[ 115 ]}

このタイプの水車は、部分負荷／変動流量において高い効率を示し、1メートル（3フィート3インチ）未満の非常に低い落差でも運転可能です。直結駆動型軸流永久磁石発電機とパワーエレクトロニクスを組み合わせることで、低落差水力発電の現実的な代替手段となります。

参照

• 水力発電
• 水力発電
• ペルトン水車
• 水力タービン
• 水車

灌漑用水を汲み上げる装置

• ノリア
• サキア

土地の排水のために水を汲み上げる装置

• スクープホイール

説明ノート

^ドット表記。量の上のドットは、それが速度であることを示します。つまり、毎秒何リットルか、または1秒あたり何リットルかを表します。この記事では、qは水の体積、qは1秒あたりの水の体積です。qは水の量を表すため、速度を表すvとの混同を避けるために使用されています。 ${\displaystyle {\dot {q}}}$

引用

1. 「放水路」の辞書の定義
2. マソン、ロビンソン (1969). 『産業革命における科学技術』 トロント大学出版局. p.  69. ISBN 9780802016379。
3. トムソン、ロス（2009年）『機械化時代における変化の構造：アメリカ合衆国における技術発明 1790-1865』メリーランド州ボルチモア：ジョンズ・ホプキンス大学出版局、  34頁、ISBN 978-0-8018-9141-0。
4. 「水車の種類 - 水車の物理学」 ffden-2.phys.uaf.edu . 2017年7月10日閲覧。
5. ピッチバック
6. 「ストリームホイールの用語と詳細」 。 2011年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年4月7日閲覧。
7. メリアム・ウェブスター
8. 風景の中の力
9. コリンズ英語辞典
10. デニー、マーク（2007年）『インジニアム：世界を変えた5つの機械』ジョンズ・ホプキンス大学ISBN 9780801885860. 2018年1月19日閲覧。
11. 「水車」ブリタニカ百科事典2018年1月19日閲覧。
12. 景観の力。「水車の種類」 。 2017年2月12日閲覧。
13. ブライアン・バンチ、アレクサンダー・ヘルマンス共著『科学技術の歴史』114ページ
14. アメリカ機械学会 (2006年12月). 「Noria al-Muhammadiyya」 . アメリカ機械学会. 2017年2月12日閲覧。
15. コリンズ英語辞典. 「undershot」 . 2017年2月12日閲覧。
16. メリアム・ウェブスター。「stream wheel」。
17. Müller, G.; Wolter, C. (2004). 「胸流水車：設計と模型試験」（PDF） . Proceedings of the Institution of Civil Engineers - Engineering Sustainability . 157 (4): 203– 211. doi : 10.1680/ensu.2004.157.4.203 . ISSN 1478-4629 . 2021年2月11日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2022年3月4日閲覧– Semantic Sc​​holar経由。 
18. 「どのタイプの水車が最も効率的ですか？」 faq-ans.com 2021年4月12日2021年11月23日閲覧。
19. オルソン 2000、p. 229
20. アドリアナ・デ・ミランダ（2007年）、シリアの土地における水上建築：水車、L'Erma di Bretschneider、pp.  37– 8、ISBN 978-8882654337
21. Oleson 2000、pp. 235–6
22. Stavros I. Yannopoulos, Gerasimos Lyberatos, Nicolaos Theodossiou, Wang Li, Mohammad Valipour, Aldo Tamburrino, Andreas N. Angelakis (2015). 「世界各地における揚水装置（ポンプ）の世紀を通じた進化」 . Water . 7 (9). MDPI : 5031– 5060. Bibcode : 2015Water...7.5031Y . doi : 10.3390/w7095031 .
23. Ahmed, Abdelkader T.; El Gohary, Fatma; Tzanakakis, Vasileios A.; Angelakis, Andreas N. (2020年1月). 「古代エジプトとギリシャの水文化と水力技術」 .サステナビリティ. 12 (22): 9760. Bibcode : 2020Sust...12.9760A . doi : 10.3390/su12229760 . ISSN 2071-1050 . 
24. セリン、ヘレイン（2013年）『非西洋文化における科学技術医学史百科事典』シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア、p. 282、ISBN 9789401714167。
25. メソポタミアとの関連については、Schioler 1973、p. 165−167を参照。

    ハンドブックや民間の記録に見られる古代メソポタミアの水車に関する記述は、大部分が、アッカド語の表語文字 GIS.APIN に相当する文字がnartabuであり、散水用の道具 (「湿らせるための道具」) を意味するという誤った仮定に基づいています。

    ラエッソーは調査の結果、サキヤの問題について次のように述べている。「古代メソポタミアの史料にサキヤに関する言及が見られる可能性は低いと考える。」彼の意見によれば、我々はアレクサンドリアに目を向けるべきであり、「そこでサキヤが発明されたと推測するのが妥当と思われる」という。

26. アドリアナ・デ・ミランダ（2007年）、シリアの土地における水上建築：水車、L'Erma di Bretschneider、pp. 48f、ISBN 978-8882654337アッカド語の文章は「灌漑装置の外部構造について結論を出すにはあまりにも一般的な言葉で表現されている」と結論付け、「最新の公式シカゴ・アッシリア語辞典は灌漑システムの種類とは関係のない意味を報告している」と述べている。
27. オルソン 2000、235ページ:

    紀元前3世紀に区画化された車輪に関する文学的および考古学的証拠が突然現れたことは、それ以前の証言がまったく存在しないことと際立った対照を成しており、この装置がそれほど以前に発明されたものではないことを示唆している。

28. ヘブライ語の申命記（11.10−11）には、エジプトは種を蒔き足で水をやる国であるという一節がは水車を踏むことではなく、灌漑用水路を掘ることを指す比喩として解釈されている（ Oleson 2000、234ページ）。
29. テリー・S・レイノルズ（2003年）『百人より強い：垂直水車の歴史』ジョンズ・ホプキンス大学出版局、25ページ、ISBN 0801872480
30. ウィカンダー 2000、p. 395;オレソン 2000、p. 229

    細分化された車輪やシリンダーに依存するすべての揚水装置が、洗練され科学的に進歩したヘレニズム時代に起源を持つのは驚くべきことではありません。

31. ヒル、ドナルド・ラウトレッジ(1974). 『巧妙な機械装置に関する知識の書 (Kitab fi Ma'rifat al-Hiyal al-Handasiyya)』 イブン・アル＝ラッザーズ・アル＝ジャザリ著. D. ライデル出版社. pp.  273–4 .
32. オルソン 2000、p. 230
33. オルソン 2000、231頁以降。
34. オルヤン・ウィカンダー(2008). 「第6章 エネルギー源と電力の利用」.ジョン・ピーター・オレソン編. 『オックスフォード古典世界における工学と技術のハンドブック』 .オックスフォード大学出版局. pp.  141–2 . ISBN 978-0-19-518731-1。
35. アドリアナ・デ・ミランダ（2007年）『シリアにおける水上建築：水車』『レルマ・ディ・ブレトシュナイダー』pp.  38– 9. ISBN 978-88-8265-433-7。
36. オルソン 2000、233ページ
37. オルソン 2000、234ページ
38. オルソン 2000、234、270 ページ
39. オルソン 2000、271頁以降。
40. オルソン 2000、271ページ
41. ウィカンダー 2000、394–6 ページ
42. Wikander 2000、p. 396f.; Donners、Waelkens & Deckers 2002、p. 11; Wilson 2002、pp. 7f.
43. ウィカンダー 1985、p. 160;ウィカンデル 2000、p. 396
44. Huang & Zhang 2020、p. 298.
45. ニーダム 1965年、392ページ。
46. Hansen, Roger D. (2005). 「Water Wheels」（PDF） . waterhistory.org . 2022年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。
47. ニーダム1965、370ページ。
48. Huang & Zhang 2020、p. 304.
49. ニーダム 1965年、158ページ。
50. Huang & Zhang 2020、p. 11.
51. ニーダム 1965、371-372ページ。
52. ジャーレン、パー;スイ、トンボ (2016-11-22)。水が私たちの生活に与える影響。スプリンガー。ISBN 978-981-10-1938-8。
53. 「テッサロニキのアンティパトロス：エピグラム - 翻訳」 www.attalus.org . 2024年9月12日閲覧。
54. オルソン 2000、234、269ページ
55. オルソン 2000、269−271頁
56. ウィカンダー 2000、p. 373f.; Donners、Waelkens & Deckers 2002、p. 12
57. Wikander 2000、p. 375; Donners、Waelkens & Deckers 2002、p. 13
58. Donners, Waelkens & Deckers 2002 , p. 11; Oleson 2000 , p. 236
59. ウィカンダー 2000、375ページ
60. Donners、Waelkens、Deckers 2002、12ページ以降。
61. グリーン 2000、39ページ
62. ウィルソン 1995、507頁以降；ウィカンダー 2000、377頁；ドナーズ、ワエルケンス＆デッカーズ 2002、13頁
63. De Rebus Bellicis（匿名）、第17章、ロバート・アイルランド編、 BAR International Series 63、パート2、34ページ
64. アル・ハサニ他、115ページ
65. ルーカス、アダム（2006）、風、水、仕事：古代および中世の製粉技術、ブリル出版社、p。26、ISBN 978-90-04-14649-5
66. ドナルド・ラウトレッジ・ヒル（1996年）、古典と中世の工学の歴史、ラウトレッジ、pp.  145–6、ISBN 978-0-415-15291-4
67. ルーカス、10ページ
68. アフマド・Y・ハッサン「イスラム技術の西洋への移転、第2部：イスラム工学の伝承」 2019年4月25日アーカイブ、 Wayback Machine
69. ルーカス、11ページ
70. ヒル;機械工学 も参照 ( 2000年12月12日アーカイブ、 Wayback Machine )
71. Ahmad Y Hassan、 「サキヤのフライホイール効果」、Wayback Machineに 2007 年 12 月 13 日にアーカイブ。
72. レイノルズ、14ページ
73. ウィカンダー 2000、400ページ:

    この時期は、水車が旧帝国の外に広がり始めた時期でもあります。ケドレヌス（『歴史大全』）によると、西暦325年頃にインドに渡ったメトロドロスという人物が「当時まで彼ら（バラモン）の間では知られていなかった水車と浴場を建設した」とのことです。

74. ペイシー、10ページ
75. オルソン、1984 年、325 ページ以降。 Oleson 2000、217–302ページ。 Donners、Waelkens & Deckers、2002 年、10-15 ページ。ウィカンダー 2000、pp. 371−400
76. ペイシー、36ページ
77. シディキ
78. ペイシー、アーノルド (1991) [1990]. 『世界文明におけるテクノロジー：千年史』（MITプレスペーパーバック第1版）ケンブリッジ、マサチューセッツ州：MITプレス。pp.  26– 29。
79. Wikander 2000、p. 372f.; Wilson 2002、p. 3
80. マーフィー 2005
81. ウィカンダー 1985、155–157 ページ
82. グリック、178ページ
83. ロバート・フリーデル著『改善の文化』MIT出版。マサチューセッツ州ケンブリッジ。イギリス、ロンドン。(2007年)。pp.31–2b。
84. ハワード, ロバート A. (1983). 「水車入門」.保存技術協会紀要. 15 (3): 26– 33. doi : 10.2307/1493973 . JSTOR 1493973 . 
85. テリー・S・レイノルズ著『百人より強い：垂直水車の歴史』ボルチモア、ジョンズ・ホプキンス大学出版局、1983年。ロバート・フリーデル著『改善の文化』MIT出版局、マサチューセッツ州ケンブリッジ、イギリス・ロンドン（2007年）、33頁。
86. ロバート・フリーデル著『改善の文化』MIT出版、マサチューセッツ州ケンブリッジ、イギリス・ロンドン（2007年）、34頁
87. ロバート・フリーデル著『改善の文化』MIT出版、マサチューセッツ州ケンブリッジ、イギリス・ロンドン（2007年）
88. アンソニー・フィッツハーバート著『測量』（ロンドン、1539年、『ロバート・ヴァンシタート編』『土地所有の管理に関する古代の書物』（ロンドン、1767年）92ページに再版。
89. レオナルド・ダ・ヴィンチ、MS F、44r、『 Les manuscrits de Leonardo da Vinci』、シャルル・ラヴァイソン＝モイリアン編（パリ、1889年）、第4巻。参照、コデックス・マドリッド、第1巻、69r [マドリッド写本]、翻訳。ラディスラオ・レティ（ニューヨーク、1974年）、第4巻による転写。
90. スミートン「水と風の自然力による円運動を利用した製粉所やその他の機械の回転に関する実験的研究」王立協会、ロンドン王立協会哲学論文集51（1759年）、124-125ページ
91. トリチェッリ、エヴァンジェリスタ、オペラ、編。ジーノ・ロリアとジュゼッペ・ヴァスーラ（ローマ、1919年）
92. トッリチェッラ、エヴァンジェリカ、オペラ、編。ジーノ・ロリアとジュゼッペ・ヴァスーラ（ローマ、1919年）
93. 「近世から産業革命期までの水力発電：1500年頃～1850年 - 電力と代替エネルギー - アルバータ州のエネルギー遺産」 。2019年11月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
94. *マイク・ネヴェル、ウォーカー (2001).ポートランド盆地と運河倉庫の考古学. テムサイド都市圏とマンチェスター大学考古学ユニット. ISBN 978-1-871324-25-9。
95. デイヴィス、ピーター、ローレンス、スーザン (2013). 「ガーフィールド水車：ビクトリア朝の金鉱地帯における水力発電」(PDF) .オーストラレーシア歴史考古学. 31 : 25–32 .
96. 「ガーフィールド水車」www.goldfieldsguide.com.au . 2022年2月6日閲覧。
97. 「アデロング・フォールズ金鉱床・保護区」ニューサウスウェールズ州遺産登録簿。計画・環境省。H00072 。 2018年6月1日閲覧。テキストは、ニューサウスウェールズ州（計画環境省）によりCC BY 4.0ライセンスの下でライセンスされています。
98. ピアソン、ワーウィック (1997). 「19世紀タスマニアの水力製粉所」(PDF) .オーストラレーシア歴史考古学. 15 : 66– 78.
99. 「Walhalla's Water Wheels」 . www.walhalla.org.au . 2022年9月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年9月10日閲覧。
100. 「THE SOIL」 .デイリー・テレグラフ. 1918年6月10日. 2022年9月4日閲覧。
101. マクニコル、ロナルド、「デスリッジ、ジョン・スチュワート（1865–1926）」、オーストラリア人名辞典、キャンベラ：オーストラリア国立大学国立伝記センター、 2022年2月6日取得
102. 「ニュージーランドの水車と水車」www.windmillworld.com . 2022年9月11日閲覧。
103. COMB (2014年9月3日). 「Young Australian Water Wheel」 . DigitalNZ . 2022年9月11日閲覧。
104. 「製粉所の水車、修復間近」オタゴ・デイリー・タイムズ・オンラインニュース2015年9月19日 2022年9月11日閲覧。
105. "コメントはアクエリアンにありますか?"（フランス語で）。 2017年7月11日のオリジナルからアーカイブ。
106. さまざまな種類の水車に関する議論については、Syson、76～91ページを参照。
107. ギース、フランシス、ギース、ジョセフ (1994). 『大聖堂、鍛冶場、水車：中世の技術と発明』ハーパーコリンズ出版社. p. 115. ISBN 0060165901。
108. 「フロート法による流量推定」米国森林局。 2017年2月24日閲覧。
109. Michaud, Joy P.; Wierenga, Marlies. 「流量と河川流量の推定」（PDF） . ワシントン州. 2017年2月24日閲覧。
110. 「水力発電の計算」再生可能エネルギーウェブサイト。 2017年2月25日閲覧。
111. Nagpurwala, QH 「水力タービン」。MS Ramaiah School of Advanced Studies、p. 44。2017年2月25日閲覧。
112. 「Velocity Head」 . Neutrium . 2012年9月27日. 2017年2月25日閲覧。
113. 「水車」英国水力発電協会。2012年7月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年10月11日閲覧。
114. オエワテック
115. 低落差水力発電

一般的な参考文献

• ソト・ゲイリー『ウォーター・ホイール』第163巻第4号（1994年1月）、197頁
• al-Hassani, STS、Woodcock, E.、Saoud, R. (2006) 1001 Inventions : Muslim heritage in our world、マンチェスター：科学技術文明財団、ISBN 0-9552426-0-6
• アラン。2008年4月18日。下吊り水車
• Donners, K.; Waelkens, M.; Deckers, J. (2002)「サガラッソス地域の水車：消えゆく古代技術」、アナトリア研究、第52巻、アナトリア研究、第52巻、pp.  1– 17、doi : 10.2307/3643076、JSTOR  3643076、S2CID  163811541
• グリック、TF（1970）中世バレンシアの灌漑と社会、ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ハーバード大学出版局のベルナップ・プレス、ISBN 0-674-46675-6
• グリーン、ケビン（2000）「古代世界における技術革新と経済発展：M・I・フィンリー再考」『経済史評論』第53巻第1号、  29～ 59頁、doi：10.1111/1468-0289.00151、hdl：10.1111/1468-0289.00151
• ヒル、DR（1991）「中世近東における機械工学」、サイエンティフィック・アメリカン、264（5月5日）、pp. 100–105
• 黄星、張星（2020）、「11 水車」、中国の30の偉大な発明：キビ農業からアルテミシニンまで、シュプリンガー
• ルーカス, AR (2005). 「古代・中世世界における工業製粉：中世ヨーロッパにおける産業革命の証拠に関する概説」.テクノロジー・アンド・カルチャー. 46 (1): 1– 30. doi : 10.1353/tech.2005.0026 . S2CID  109564224 .
• ルイス、MJT (1997)ミルストーンとハンマー: 水力発電の起源、ハル大学出版局、ISBN 0-85958-657-X
• モートン、WS、ルイス、CM（2005）中国：その歴史と文化、第4版、ニューヨーク：マグロウヒル、ISBN 0-07-141279-4
• マーフィー、ドナルド（2005）「ウォーターフォード州キロテランにおける製粉所の発掘調査：N-25号ウォーターフォード・バイパス・プロジェクトの一環として」（PDF）、『アイルランドの河口／沖積考古学：ベストプラクティスに向けて』、ユニバーシティ・カレッジ・ダブリンおよび国道庁、2007年11月18日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ、 2010年3月17日閲覧。
• ニーダム、ジョセフ（1965年）『中国の科学と文明 第4巻：物理学と物理技術 第2部：機械工学』ケンブリッジ大学出版局、ISBN 0-521-05803-1
• Nuernbergk, DM (2005) Wasserräder mit Kropfgerinne: Berechnungsgrundlagen und neue Erkenntnisse , Detmold : Schäfer, ISBN 3-87696-121-1
• Nuernbergk, DM (2007) Wasserräder mit Freihang: E​​ntwurfs- und Berechnungsgrundlagen , Detmold : Schäfer, ISBN 3-87696-122-X
• Pacey, A. (1991) Technology in World Civilization: A Thousand-year History、第1版MIT Press、ケンブリッジ、マサチューセッツ州：MIT、ISBN 0-262-66072-5
• オルソン、ジョン・ピーター（1984年）、ギリシャとローマの機械式揚水装置：技術の歴史、トロント大学出版局、ISBN 978-90-277-1693-4
• Quaranta Emanuele, Revelli Roberto (2015)、「胸流水車の性能特性、電力損失、機械出力推定」、Energy、87、Energy、Elsevier: 315– 325、Bibcode : 2015Ene....87..315Q、doi : 10.1016/j.energy.2015.04.079
• オルソン、ジョン・ピーター（2000）「揚水」、ウィカンダー、オルジャン（編）『古代水技術ハンドブック』、技術と歴史の変化、第2巻、ライデン：ブリル、pp.  217-302、ISBN 978-90-04-11123-3
• レイノルズ、TS（1983）『百人より強い：垂直水車の歴史』、ジョンズ・ホプキンス技術史研究：新シリーズ7、ボルチモア：ジョンズ・ホプキンス大学出版局、ISBN 0-8018-2554-7
• Schioler, Thorkild (1973)、『ローマとイスラムの水汲み車』、オーデンセ大学出版局、ISBN 978-87-7492-090-8
• シャノン、R. 1997. 「水車工学」 。2017年9月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。。
• シッディーキ、イクティダール・フセイン（1986年）「ムガル帝国以前のインドにおける水道と灌漑システム」東洋経済社会史ジャーナル29 ( 1): 52– 77. doi : 10.1163/156852086X00036 .
• Syson, l. (1965) British Water-mills、ロンドン：Batsford、176 ページ。
• ウィカンダー、オルジャン（1985）「初期の水車の考古学的証拠。中間報告」『技術史』第10巻、 151～ 179頁 
• ウィカンダー・オルヤン（2000）「水車」、ウィカンダー・オルヤン編『古代水技術ハンドブック』 、技術と歴史の変化、第2巻、ライデン：ブリル社、  371～ 400頁、ISBN 978-90-04-11123-3
• ウィルソン、アンドリュー（1995）「北アフリカの水力と水平水車の発展」ローマ考古学ジャーナル、第8巻、 499-510頁 
• ウィルソン、アンドリュー（2002）「機械、動力、そして古代経済」『ローマ研究ジャーナル』第92巻、[ローマ研究振興協会、ケンブリッジ大学出版局]、pp.  1-32、doi : 10.2307/3184857、JSTOR  3184857、S2CID  154629776

外部リンク

• 水車用語集
• エッセイ/オーディオクリップ
• WaterHistory.org 水車に関するいくつかの記事
• 下吊り水車のコンピュータシミュレーションArchived 2009-08-10 at the Wayback Machine
• インドのペルシャの車輪、1814-1815年。Wayback Machineに2012年10月21日にアーカイブ。大英図書館のウェブサイトにある説明文付きの絵画。
• オーバーシュート水車のコンピュータシミュレーション 2009年8月10日アーカイブ- Wayback Machine
• 水車建設ガイド：ノースカロライナ大学農業機械芸術学部に提出されたLTヤーブローによる論文1893年6月
• 18種類のウェールズ水車シュラウドの鋳造パターン - 2015