レスター・アラン・ペルトン

レスター・アレン・ペルトン
ペルトン、1880年頃
生まれる1829年9月5日
米国オハイオ州バーミリオン
死亡1908年3月14日（1908年3月14日）（78歳）
カリフォルニア州オークランド、米国
職業発明家
受賞歴エリオット・クレソン・メダル（1895年）

レスター・アラン・ペルトン（1829年9月5日 - 1908年3月14日）は、アメリカの発明家であり、アメリカ西部開拓時代だけでなく世界中で水力発電の発展に大きく貢献しました。1870年代後半、彼は当時最も効率的な衝動水車であるペルトン水車を発明しました。水力発電の父の一人として認められ、生前にエリオット・クレソン・メダルを授与され、全米発明家殿堂入りを果たしています。[ 1 ]

若いころ

レスター・A・ペルトンは、オハイオ州エリー郡バーミリオン郡区の田舎の丸太小屋[ 2 ]で生まれました。[ 3 ]彼の祖父であるジョサイア・ペルトン大尉は、米英戦争中に船長として資産の大半を失い、間もなく家族をオハイオ州に移しました。[ 3 ] [ 4 ]レスターの父はアレン・ペルトン[ 3 ]、母はファニー・カドバックで、どちらも地元の初期開拓者の家庭に生まれました。幼少期、レスターは家族の農場で働き、近くの「カドバック」小学校に通ったと考えられています。[ 5 ]

1850年、若いペルトンは他の地元の男性数名と共に、カリフォルニアのゴールドラッシュに参加するためにオハイオ州から移住した。金鉱夫としては成功しなかったが、サクラメント川で漁をし、その獲物を地元で売った。また、製材所や大工として働いた。1860年、近くのシエラネバダ山脈で金鉱脈が発見されると、彼はユバ川とカリフォルニア・マザーロード・カントリーに近いキャンプトンビルに移り住み、製材工兼大工として生計を立てた。ペルトンは多くの時間を読書と鉱山活動の観察に費やし、その仕事と研究を通して、鉱山の設備やプロセス、関連する工学原理に関する重要な知識を得た。[ 6 ]

ペルトン水車の発明

ペルトンのオリジナル特許の図（1880年10月）
ペルトン水車、1880年頃、ネバダシティのマイナーズ鋳造所で製造

ペルトンがタービン水車を改良するアイデアは、カリフォルニアのゴールドラッシュ地帯における鉱山設備と操業に関する研究から生まれました。ペルトンが観察した現地の技術と、彼のタービン水車が渓流から運動エネルギーを取り出す科学的な仕組みについて、以下に概要を説明します。

蒸気熱は地元の鉱業活動の多くを支えていましたが、燃料として大量の木材を必要とし、近隣の森林は日常的に伐採されていました。タービン水車も電力供給に使用されていましたが、渓流の運動エネルギーを馬力に変換する効率が悪かったのです。DPスターンは次のように報告しています。「スタンフォード大学のWFデュランドが1939年に発表した機械工学論文によると、ペルトンの発明は1870年代のある時期の偶然の観察から始まりました。ペルトンは回転する水車を観察していたところ、水車を軸に固定するキーが滑り、軸がずれてしまいました。この滑りによって、ジェットはカップの中央に当たる代わりに、縁近くに当たりました。水の流れは止まるどころか、半円状に方向を変え、逆方向に再び流れ出てきました。驚くべきことに、水車はより速く回転するようになりました。これがペルトンの偉大な発見でした。他の水車では、ジェットはカップの中央に当たり、衝突した水の飛沫によってエネルギーが無駄になっていました。」[ 6 ]

実験とモデル化により、ペルトンはナイト水車 ( 近くのサッター・クリークにあるナイト鋳造所で以前に開発されていた) の効率を改善した。ナイト水車は、水流のジェットをわずかに中心からずらして斜めに受け、単一のタービンカップに流した。一方、ペルトン水車は、分割された二重カップ (事実上並列した 2 つのカップ) を配置し、衝突する水流を二重カップの共通の羽根に直接分割することで、水流の運動エネルギーをより効率的に捉えた。ペルトンの設計によって得られた主な成果は 2 つあった。1 つは、古代人類による水力発電開発の探求に新しい物理科学 (反動タービンではなく衝動タービンの科学) を導入した点、もう 1 つは、高落差(つまり標高エネルギー) の場所に適合したタービンの使用法に大変革をもたらした点である。ペルトン以前の水車のほとんどは水圧、つまり落差で動く反動機械だったが、ペルトンの水車は小さな渓流から簡単に発生させる高速水流の運動エネルギーで動いていた。 [ 6 ]

ペルトン水車の建造

1870年代後半、ペルトンはカリフォルニア州ネバダシティのマイナーズ鋳造所で最初の水車（後に衝動翼のみを指すようになったペルトンランナーと名付けられた）を設計、試験、製造した。[ 7 ] 1878年、ネバダシティのメイフラワー鉱山に、彼は最初の稼働可能なペルトン水車を設置した。当時はナイト鋳造所の水車が業界標準として販売されていたが、1883年に近くのグラスバレーにあるアイダホ鉱山で行われた直接競争で、ペルトンの設計の方がはるかに効率的であることが証明された。[ 8 ] ペルトンの設計は90パーセントの効率（水流の運動エネルギーを馬力に変換する効率）を実現したが、次に優れた競合製品は77パーセント未満しか達成できなかった。当時、現存するほとんどの水車の効率は典型的には40パーセント未満だった。[ 1 ] [ 6 ]

ペルトン水車は、渓流の（典型的な）低水量時にも持続的な電力を供給しました。1887年、ある鉱夫がペルトン水車を発電機に接続し、シエラネバダ山脈で最初の水力発電を実現しました。

1895 年、カリフォルニア州グラスバレーにあるノース スター鉱山発電所に、アーサー デ ウィント フット技師の生涯で最大のペルトン水車の設置が行われました。フット技師は、直径 30 フィートの特大の水車を設計、設置しました。この水車は正常に動作し、ペルトン水車によって供給される水力が大幅に増加して、鉱山作業用の圧縮空気を生成しました。

ペルトンは、彼の水車と斬新なダブルカップランナーの設計の特許を取得し、1888年にサンフランシスコでペルトン水車会社を設立し、西部および世界中で高まる水力発電と水力電気の需要に応えました。 [ 6 ]「ペルトン」はその会社の製品の商標名ですが、この用語は同様の衝動タービンの総称として広く使用されています。

死、遺産、そして賞

カリフォルニア州キャンプトンビルにあるペルトン記念碑。

ペルトンは78歳でカリフォルニア州で亡くなり、オハイオ州バーミリオンにある家族の墓地に埋葬されています。彼のペルトン・ランナー設計は、現在もアメリカ合衆国および世界中で水力発電に利用されています。 1919年に初めて特許を取得したターゴ水車やバンキ水車といった後継の設計は、ペルトン水車にヒントを得たものです。

1895年、ペンシルベニア州フィラデルフィアのフランクリン協会は、レスター・ペルトンに技術分野での発明の功績を称え、エリオット・クレソン・メダル（後にベンジャミン・フランクリン・メダルと改名）を授与した。2006年、ペルトンは死後、バージニア州アレクサンドラ（以前はオハイオ州アクロン）の全米発明家の殿堂入りを果たした。 [ 1 ]ペルトンとペルトン・ランナーを 称える記念碑やモニュメントは、カリフォルニア州キャンプトンビル、カリフォルニア州ネバダシティのマイナーズ・ファウンドリー、ワシントンD.C.のスミソニアン博物館、アナハイムのディズニーランドにあるカリフォルニア・リゾートなどに設置されている。[ 7 ]

1958年、俳優ウィリアム・ハドソンは、スタンリー・アンドリュースが司会を務めるシンジケート・テレビ・アンソロジー・シリーズ『デス・バレー・デイズ』のエピソード「ホイール・オブ・フォーチュン」でペルトン役を演じました。このエピソードは、ペルトンによる水力採鉱の原理の開発に焦点を当てています。[ 9 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c「レスター・アレン・ペルトン」。発明家の殿堂／発明家プロフィール。全米発明家殿堂。2012年12月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年7月29日閲覧。
  2. ^オハイオ州ヒューロン郡の土地証書、1815-1838年
  3. ^ a b cアメリカにおけるペルトン家の系図；1892年、JMペルトン著
  4. ^（政府）オハイオ州ヒューロン郡の税金滞納記録、1826年
  5. ^ 「レスター・アラン・ペルトン：水力発電の父」リチャード・ニール・「リッチ」・タラント2011年7月29日閲覧。
  6. ^ a b c d e「惑星重力アシストとペルトンタービン」Phy6.org . David P. Stern . 2011年7月28日閲覧。
  7. ^ a b「マイナーズ鋳造所 – アランズ機械工場 1856年創業」 hmdb.org歴史標識データベース。2011年10月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年7月26日閲覧。
  8. ^ 「Knight Foundry and Sutter Creek」 . シエラネバダ・バーチャル博物館. 2011年7月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年7月28日閲覧。
  9. ^ 「Wheel of Fortune on Death Valley Days」インターネット・ムービー・データベース。2018年12月30日閲覧。
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