灯油ランプ
灯油ランプ（国によってはパラフィンランプとも呼ばれる）は、燃料として灯油を使用する照明器具の一種である。灯油ランプは、光源として、ガラスの煙突または球で保護された芯またはマントルを使用する。ランプは卓上で使用することも、手持ちのランタンとして携帯照明として使用することもできる。石油ランプと同様に、電化されていない地方、停電時の電化地域、キャンプ場、ボートなど、電気のない場所での照明に有用である。灯油ランプには、平らな芯、中央通風型（管状の丸い芯）、およびマントルランプの3つの一般的なタイプがある。携帯用の灯油ランタンは平らな芯を持ち、デッドフレーム、ホットブラスト、およびコールドブラストの型で作られている。
加圧式灯油ランプはガスマントルを使用します。ペトロマックス、ティリーランプ、コールマンランプなど、メーカーによって呼び方が異なります。燃料単位あたりの光量は芯型ランプよりも高いのですが、構造が複雑で高価であり、操作も複雑です。手動ポンプで空気を加圧し、燃料タンクからガス室に液体燃料を送り込みます。ガス室から蒸気が燃焼し、マントルを加熱して白熱させ、熱を供給します。
灯油ランプは、電力供給が行き届いていない、あるいは電気料金が高すぎるアフリカやアジアの農村部で、照明として広く利用されています。2005年時点で、灯油やその他の燃料を使った照明は、年間約770億リットル（200億米ガロン）の燃料を消費しており、これは1日あたり約800万ギガジュール（石油換算約130万バレル）に相当します。[ 1 ] [ 2 ]これは、米国の年間ジェット燃料消費量760億リットル（200億米ガロン）に匹敵します。[ 3 ]
歴史
1813年、ジョン・ティリーは油圧空気圧吹管を発明した。[ 4 ] 1818年、ガス工のウィリアム・ヘンリー・ティリーはストーク・ニューイントンでガスランプを製造していた。[ 5 ]
1846年、アブラハム・ピネオ・ゲスナーは、石炭から蒸留した鯨油の代替品を照明用に発明しました。後に石油から作られた灯油は、照明燃料として普及しました。現代で最も普及したパラフィンランプは、1853年にポーランドの発明家で薬剤師のイグナツィ・ウカシェヴィチによってリヴィウで発明されました。 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]これは、植物油やマッコウクジラ油を燃料とするランプに比べて大幅に改良されたものでした。
1914年、コールマン社はコールマンランタン圧力ランプを発売した。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
1919年、ティリー高圧ガス会社はランプの燃料として灯油の使用を開始しました。[ 13 ]
種類
フラットウィックランプ
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フラットウィックランプは、灯油ランプの一種で、毛細管現象によって芯を通して吸い上げられた灯油を燃焼させます。このタイプのランプが破損すると、簡単に火災が発生する可能性があります。フラットウィックランプには燃料タンク（燃料口）があり、そこにランプバーナーが取り付けられています。燃料タンクには4本の突起がガラス製の煙突を支えており、これは炎が吹き消えるのを防ぎ、熱誘導通風を促進する役割を果たします。ガラス製の煙突には、燃料の完全燃焼に必要な適切な通風を作り出すために「スロート」、つまりわずかに狭まった部分が必要です。この通風によって炎の周囲に多くの空気（酸素）が運ばれ、煙のない光が生み出されます。この光は、裸火よりも明るくなります。
煙突は、より重要な役割を担っています。マントル/芯ホルダーの外縁には穴が開いています。ランタンに火が灯り、煙突が取り付けられていると、熱誘導による通風によってこれらの穴から空気が引き込まれ、家の煙突のようにマントルの上部を通過します。これにより冷却効果が生まれ、マントルの過熱を防ぎます。煙突が正しく設置されていないと、安全上の問題が生じます。アラジンランプを使用する場合は、この点がさらに重要になります。アラジンランプは、空気の流れを速くするために、煙突が細くなっています。使用するランタンの種類に関わらず、この注意事項を遵守する必要があります。
ランプバーナーには平らな芯があり、通常は綿でできています。芯の下部は火口に浸かって灯油を吸収し、芯の上部はランプバーナーの芯管から突き出ています。この芯管には芯調整機構が含まれています。芯が芯管からどれだけ突き出ているかを調整することで、炎をコントロールします。芯管は芯を取り囲み、適切な量の空気がランプバーナーに届くようにします。調整は通常、クリック（芯に接する歯付き金属製の歯車）を操作する小さなノブで行います。芯が高すぎて、芯管上部のバーナーコーンを超えて突き出ていると、ランプは煙とすす（未燃焼の炭素）を生成します。ランプが点灯すると、芯が吸収した灯油が燃え、透明で明るい黄色の炎を上げます。灯油が燃焼すると、芯の毛細管現象によって燃料タンクから灯油が吸い上げられます。すべての灯油フラットウィックランプは、下から冷風を送り込み、上から熱風を排出するデッドフレームバーナー構造を採用しています。
このタイプのランプは、その信頼性の高さから、列車の前後や手信号など、鉄道で広く使用されました。大都市以外の夜間に競合する光源がほとんどなかった時代には、これらのランプの限られた明るさは十分なもので、十分な距離からでも警告や信号として視認できました。
中央通風型（管状の丸芯）ランプ
セントラルドラフトランプは、1780年のアルガンランプで使用されていた原理の延長です。このランプも管状の丸い芯を使用し、炎の下からガラスの煙突への空気取り入れ口があります。アルガンランプで使用されている鯨油は粘度が高いため、重力による圧力で油を流すために、オイルリザーバーをランプの炎よりも高い位置に設置する必要がありました。灯油は粘度がはるかに低く、毛細管現象によって芯を通って輸送されます。これにより、オイルリザーバーを炎の下に設置することが可能になりました。オイルリザーバーは中央に中空のチューブがあり、オイルリザーバーの下から炎に空気を送ります。[ 14 ]管状の編み込み芯（または平らな芯をチューブ状に巻いて、継ぎ目を縫い合わせて完全な芯にしたもの）がこのチューブの周囲に配置されます。管状のウィックは「キャリア」に取り付けられます。これは歯付きラックのような形状で、バーナーのウィック昇降機構のギアに噛み合い、ウィックを上下させます。ウィックは内側のウィック管と外側のウィック管の間を通ります。内側のウィック管（中央通風管）は「中央通風」、つまりフレームスプレッダーに空気を供給する通風を生み出します。ランプが点灯すると、中央通風管からフレームスプレッダーに空気が供給され、炎がリング状に広がり、ランプがきれいに燃焼します。
サイドドラフト（平らな芯を丸く折り畳んだ）ランプ
1865年、ベルリンを拠点とするヴィルト＆ヴェッセル社はコスモス・ブレンナーを発明した。[ 15 ]このランプは平らな芯を使用しており、底部が開いて上部に向かって徐々に丸く折り畳まれていた。これにより、センタードラフトバーナーと同様に炎の中心に空気の流れが確保された。このランプでは、空気取り入れがオイルリザーバーの上、バーナー自体の下から行われる。これにより、リザーバーの高さに沿って中空のチューブを設置する必要がなくなった。これにより、セラミック製またはガラス製のオイルリザーバーの使用が容易になった。コスモス・ブレンナーはフレームスプレッダーを使用していないが、サイドドラフト灯油ランプは使用している。例として、エーリッヒとグレーツのアイディアル・ブレンナーとマタドール・ブレンナーが挙げられる。
デュプレックスランプ（2つの平行な平らな芯）ランプ
1865年には、デュプレックスランプも発売されました。これはイギリスで非常に人気のある灯油ランプでした。このランプは、1つのガラス製の煙突の中に2本の平らな芯が内蔵されており、それぞれの芯は専用の芯上げノブで調整可能でした。
マントルランプ
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「セントラルドラフト」ランプのバリエーションとして、マントルランプがあります。マントルは、バーナーの上に置かれた、おおよそ洋ナシの形をした布製の網目構造です。マントルには通常、トリウムなどの希土類元素の塩が含まれています。初めて使用すると布は燃え尽き、希土類元素の塩は酸化物に変換されます。その結果、非常に脆い構造が残ります。この構造は、バーナーの炎の熱にさらされると白熱（明るく輝く）します。マントルランプは、フラットウィックランプやラウンドウィックランプよりもかなり明るく、より白い光を発し、より多くの熱を発生します。マントルランプは、フラットウィックランプよりも燃料の消費が早く、センタードラフトのラウンドウィックランプよりも燃料の消費が遅くなります。これは、マントルランプは炎自体からの光ではなく、小さな炎でマントルを加熱する必要があるためです。
マントルランプは、ほとんどの場合、ランプシェードを装着すれば十分な明るさがあり、寒い時期には小さな建物を数台設置するだけで暖めることができます。マントルランプは動作温度が高いため、点灯時と消灯時を除いて、臭いはほとんど発生しません。平芯ランプや丸芯ランプと同様に、明るさを調整できますが、設定温度を上げすぎると、ランプの煙突とマントル部分が黒い煤で覆われる可能性があるため、注意が必要です。設定温度を上げすぎた場合、すぐにランプの明るさを下げれば煤は燃え尽きますが、すぐに対処しないと煤自体が発火し、「ランプ暴走」状態を引き起こす可能性があります。
非加圧式マントルランプはすべて、クラモンド・バスケットマントルによって改良されたアルガンランプをベースとしています。これらのランプは1882年から第二次世界大戦直後まで人気を博しましたが、農村部の電化により廃れてしまいました。現在、このスタイルのランプを製造しているのはアラジンランプだけです。[ 16 ]アラジンランプでさえ、古いスタイルのランプに適合する電気器具を販売しています。
大型の固定式加圧灯油マントルランプは、船舶の航行灯台標識灯として使用され、それ以前の石油ランプよりも明るく、燃料消費量も少なかった。[ 17 ]ガスマントルランプの初期型では、灯油は二次バーナーで気化され、中央の通風口に灯油タンクを加圧していた。他のガスマントルランプと同様に、バーナーの唯一の目的はマントルを加熱する炎を持続させることであり、その明るさは芯自体の4～5倍である。コールマンランタンはこのタイプのランプの直系である。
灯油ランタン
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灯油ランタンは、「バーンランタン」や「ハリケーンランタン」とも呼ばれ、携帯用や屋外での使用を目的とした平芯のランプです。金属板をはんだ付けまたは圧着して作られており、最も一般的な材質は錫メッキ鋼板で、次いで真鍮と銅が用いられます。消炎式、熱風式、冷風式の3種類があります。熱風式と冷風式のどちらもチューブラーランタンと呼ばれ、消炎式よりも安全です。チューブラーランタンを転倒させるとバーナーへの酸素供給が遮断され、炎は数秒以内に消えます。[ 18 ]
1850年代から1860年代にかけて登場した、最も初期の携帯用灯油「ガラス球」ランタンは、デッドフレーム型でした。これは、芯が開いているものの、バーナー底部の通気口と上部が開いた煙突の組み合わせによって、炎への空気の流れが厳密に上向きに制御されていたことを意味します。これにより、左右の隙間風が排除され、炎を露出させた際に発生するちらつきが大幅に軽減、あるいは完全に除去されました。
熱風式ランタンや冷風式ランタンなどの後期のランタンでは、この気流制御がさらに進化し、芯を「デフレクター」または「バーナーコーン」で部分的または完全に囲み、燃焼のために供給される空気を芯に導きながら、同時に燃焼のために空気を予熱するようになりました。
熱風式ランタンは、構造に金属管が使用されていることから「管状ランタン」とも呼ばれ、ジョン・H・アーウィンによって発明され、1869年5月4日に特許を取得しました。[ 19 ]特許に記載されているように、「風が炎を消すように作用するのではなく、炎を支え、維持し、消火を防ぐという斬新なランタン構造」です。この改良は、保護されていない消炎ランタンの炎を消してしまう可能性のある風の流れを、方向転換させ、減速させ、予熱し、バーナーに供給することで、燃料の燃焼を実際に支え、促進するものでした。
その後、アーウィンはこの設計を改良し、1873年5月6日に冷風設計を発明し特許を取得しました。[ 20 ]この設計は、以前の「熱風」設計と類似していますが、吸気口の設計変更により、酸素の少ない高温の燃焼副産物がバーナーへの再循環を阻止し、酸素を豊富に含んだ新鮮な空気だけが大気からランプ内に取り込まれるようになっています（「新鮮な空気の吸気口は燃焼生成物の上昇流から離れた場所に配置されており、それによって燃焼生成物が[吸気口]に]入り込むのを防いでいます」[ 20 ]）。この設計が以前の「熱風」設計と比較した主な利点は、バーナーに新鮮な空気だけが供給されるようにすることで燃焼に利用できる酸素量を最大化し、炎の明るさと安定性を向上させることです。[注1 ]
安全性
燃焼
ランプ燃料に少量のガソリンが混入しただけでも、引火点の低下と蒸気圧の上昇を招き、危険な結果を招く可能性があります。こぼれた燃料の蒸気は発火する可能性があり、液体燃料の上に閉じ込められた蒸気は過剰な圧力を引き起こし、火災につながる可能性があります。灯油ランプは電気照明のない地域で依然として広く使用されており、燃焼照明のコストと危険性は多くの国で依然として懸念されています。[ 21 ]
吸入
世界保健機関は灯油を汚染燃料とみなし、「政府と専門家は家庭での使用の促進を直ちに停止する」ことを推奨している。[ 22 ]：X 灯油の煙には高濃度の有害な粒子状物質が含まれており、灯油の家庭での使用は、癌、呼吸器感染症、喘息、結核、白内障、妊娠の悪影響などのリスクの上昇と関連している。 [ 22 ]：49
パフォーマンス
フラットウィックランプは光出力が最も低く、センタードラフトラウンドウィックランプはフラットウィックランプの3～4倍の光出力を持ち、加圧ランプは明るい光出力を持ちます。その範囲は8～100ルーメンです。1日4時間、1ヶ月（120時間）使用して37ルーメンの灯油ランプを点灯した場合、約3リットル（6.3米ポイント、5.3英ポイント）の灯油を消費します。[ 23 ]
| フラットウィックの幅 | キャンドルパワー | ルーメン | ワッツ[ 24 ] |
|---|---|---|---|
| 1 ⁄ 4インチ | 2 | 25 | 1.65 |
| 3 ⁄ 8インチ | 4 | 50 | 3.3 |
| 1 ⁄ 2インチ | 7 | 88 | 5.9 |
| 5 ⁄ 8インチ | 9 | 113 | 7.5 |
| 3 ⁄ 4インチ | 10 | 125 | 8.3 |
| 7 ⁄ 8 –1インチ | 12 | 151 | 10.1 |
| 1-1/2インチ | 20 | 251 | 16.7 |
| 2×1インチ、 1+1 ⁄ 16インチ、 1+1 ⁄ 8インチ | 30 | 377 | 25 |
| 2× 1+1 ⁄ 2インチ | 50 | 628.5 | 42 |
| 1+1 ⁄ 4インチ丸型「ドレッセル ベルギー」 | 67 | 842 | 56 |
| 1+1 ⁄ 2インチ丸型「Rayo」 | 80 | 1000 | 66.6 |
| 2+1 ⁄ 2インチの丸型「Firelight」または「store」ランプ | 300 | 3771 | 251 |
12.57ルーメン = 1CP
参照
注記
- ^注目すべきは、「ホットブラスト」と「コールドブラスト」という用語が、ジョン・アーウィンの特許のいずれにも直接登場していないことです。これらの用語は後から使われるようになったか、あるいは灯油ランプの販売業者がマーケティング用語として考案した可能性があります。
参考文献
- ^ Jean-Claude Bolay、Alexandre Schmid、Gabriela Tejada『開発のための技術とイノベーション：持続可能な未来のための科学的協力』Springer、2012年 ISBN 2-8178-0267-5308ページ。
- ^ Mills, E. (2005年5月27日). 「環境：燃料ベース照明の脅威」 . Science . 308 (5726): 1263–1264 . doi : 10.1126/science.11 13090. ISSN 0036-8075 . PMID 15919979. S2CID 129749450 .
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- ^ティリー、ジョン（1814年4月）「LIX. 化学者、エナメル職人、分析者、ガラス吹き職人が使用する油圧空気圧式吹き管の説明」『哲学雑誌』43 (192): 280– 284. doi : 10.1080/14786441408638024 .
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- ティリーランプの動作原理
- ティリーランプ 2016年10月27日アーカイブ、 Wayback Machine
- ^ “The Petroleum Trail” . 2009年8月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ “ルカシェヴィチ、イグナシー” .世界の伝記百科事典。百科事典.com。
- ^ 「薬剤師が灯油ランプを導入し、クジラを救う」ヒストリーチャンネル。2019年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年6月9日閲覧。
- ^ 「イグナツィ・ウカシェヴィチ（1822–1882）– ポーランドの薬剤師、プロメテウス」ポーランド外務省。
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- ^ 「Our Story」 .コールマン. 2022年11月10日閲覧。
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- ^ Narasimha Desirazu Rao (2011). 「インドにおけるエネルギー政策の分配的影響：公平性への示唆」Ph.D. スタンフォード大学（カリフォルニア州）36頁。
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外部リンク
