ピレオロフォア
初期の内燃機関

1806年にニエプス兄弟が描いたピレオロフォアの図
ピレオロフォア
は新しい機械ではなく、空気を拡張する必要があります。
(ピレオロフォア、または火によって空気が膨張することを駆動原理とする新しいマシン。)
1807年にニエプス兄弟によって書かれた特許申請書は、1807年7月20日にナポレオン・ボナパルトによって認可された[1]

ピレオロフォール（フランス語: [piʁeɔlɔfɔʁ]）は、初期の内燃機関であり、船の動力源として初めて作られたものである。19世紀初頭、フランスのシャロン＝シュル＝ソーヌ県で、ニエプス兄弟（後に写真術を発明するニエプスとクロード）によって発明された。1807年、兄弟は試作型の内燃機関を稼働させ、ソーヌ川を遡上する船の動力源として成功した後、1807年7月20日にナポレオン・ボナパルトから特許を取得した。

ピレオロフォアは、様々な実験燃料による「制御された粉塵爆発」と考えられているもので稼働していました。燃料には、リコポジウム粉末（リコポジウム、またはクラブモスの胞子）、細かく砕いた石炭粉塵、樹脂の混合物が含まれていました。

1807年、スイスの技術者フランソワ・イザーク・ド・リヴァは、独自に水素を燃料とする内燃機関であるド・リヴァ・エンジンを開発しました。これらの実用的な工学プロジェクトは、1680年にオランダの科学者クリスティアーン・ホイヘンスが考案した内燃機関の理論設計に倣ったものと考えられます。この設計が複数の輸送手段にほぼ同時期に個別に実装されたことから、ド・リヴァ・エンジンは自動車における内燃機関の初使用（1808年）と正しく表現でき、一方、ピレオロフォアは船舶における内燃機関の初使用（1807年）と正確に表現できます。

予備調査

ニセフォール・ニエプス

ニエプス兄弟はニースに住んでいた時に、爆発時に熱気が膨張するという新たに定義された原理に基づいたエンジンを作成するプロジェクトを思いつきました。彼らの課題は、一連の爆発で放出されるエネルギーを利用する方法を見つけることでした。[1]

1806年、ニエプス兄弟はフランス科学アカデミー国立委員会（フランス語：Institute National de Science）に研究論文を提出した。委員会の評決は以下の通りであった。

ニエプス氏が通常使用する燃料は、リコポジウムの胞子で、最も燃焼が激しく、最も容易です。しかし、この材料は高価であったため、彼らはそれを粉砕した石炭に置き換え、必要に応じて少量の樹脂を混ぜました。これは多くの実験で証明されたように、非常に良好な結果をもたらしました。ニエプス氏の機械では、事前に熱を分散させることなく、駆動力は瞬時に発生し、燃料の効果はすべて、駆動力を生み出す膨張を生み出すために利用されます。

— ラザール・カルノーとCLベルトレ、科学アカデミーの国家委員会への報告書、1806年12月15日[1] [2]

概念実証

1807年、兄弟は内燃機関の試作機を製作・運転し、パリの美術商局（フランス語：Bureau des Arts et Métiers ）から10年間の特許を取得した。 [3]この特許はナポレオン・ボナパルト皇帝によって1807年7月20日に署名された。[1]この年は、スイスの技術者フランソワ・イザーク・ド・リヴァが水素燃料の内燃機関を製作・運転した年と同じである。これらの実用的な工学プロジェクトが、1680年にオランダの科学者クリスティアーン・ホイヘンスが発表した理論設計にどれほど負っているかは明らかではない。[1] [3]

ピレオロフォアは、細かく砕いた石炭粉、リコポジウム粉末、樹脂などの様々な実験燃料を制御された粉塵爆発で作動した。一方、ドゥ・リヴァスは水素と酸素の混合物を使用していた。[4]

シャロンのソーヌ川。1807年にピレオロフォールの最初の試験が行われた場所。

特許委員会にピレオロフォアの有用性を証明するため、兄弟はそれをボートに搭載し、ソーヌ川を遡上させた。総重量は9クインタル（約900kg、2,000ポンド）[5] 、燃料消費量は「1分間に125グレイン」（約125グレイン、つまり8グラム）と報告されており、性能は1分間に12～13回の爆発であった。ピレオロフォアが前部から川の水を吸い込み、後部へ排出することでボートは前進した。[1]こうして、委員たちは「ニエプス氏がピレオロフォアという名称で提案した機械は独創的で、その物理的および経済的効果から非常に興味深いものとなり、委員会の承認に値する」と結論付けた。[1]

手術

ピレオロフォアの作用は、1806年12月15日の科学アカデミーの会議で初めて説明された。ラザール・カルノーは、「密閉された銅製の機械の中で、『リコポジウムの胞子』が明るい閃光を放った…ニエプス兄弟は、独自の装置を用いて水を使わずに、密閉空間で蒸気機関や消防ポンプに匹敵するほどの激しい爆発を起こすことに成功した」と記している。[1]

ピレオロフォアは、1分間に約12回の頻度で、一連の離散的な噴射によってボートに動力を与えました。動力はパルス状に供給され、各パルスはボートの下部に設置されたエンジンのテールパイプから船尾に向けて水を噴出させました。ボートはパルスごとに噴出された水の反作用によって前進しました。 [6]

ピレオロフォアエンジンは、点火室と燃焼室という2つの主要な相互接続された室で構成されています。また、空気を噴射するためのふいご、燃料ディスペンサー、点火装置、そして水中排気管も備えています。爆発のたびにエネルギーを蓄え、次のサイクルに備えて機構を作動させる仕組みになっています。[6]

機械式ベローズが点火が行われる第一燃焼室に空気のジェットを噴射します。機械式タイミング機構により、計量された量の粉末燃料がジェットに噴射され、噴射された燃料と混合されます。機械式タイミング機構の制御下で、くすぶっている導火線が、この燃料空気ジェットが導火線の位置を通過する正確な瞬間に導火線に導かれます。導火線は金属板の後ろに引き込まれます。燃え始めた粉末と空気の玉は、幅広のノズルを通って主燃焼室へと進み、そこで爆発に近い急速燃焼が起こります。システム全体がほぼ気密状態になったため、圧力が上昇します。この圧力は排気管内の水柱に作用し、水柱をシステムから排出します。排気ガスがテールパイプに流れ込むと、燃焼室内のピストンが動き、ピストンは十分な動力を抽出・蓄積し、機械のタイミング機構を作動させます。このピストンからのエネルギーは、テンプホイールに取り付けられた重りを持ち上げることによって蓄えられます。このホイールが重りの引力によって下方位置に戻ると、ベローズ、燃料ディスペンサー、ヒューズ、バルブがサイクルの適切なタイミングで作動し、次のサイクルのタイミングが制御されます。ボートの下にあるテールパイプは水で満たされ、次の排出に備えます。タイミングピストンの下降に伴い、排気ガスは点火室上部のパイプから排出されます。点火室は、サイクルの燃焼期間中はバルブによって閉じられます。[6]

さらなる発展

1807年12月24日、兄弟はラザール・カルノーに、樹脂1部と粉砕した石炭粉末9部を混合することで、新しい非常に可燃性の高い燃料（粉末）を開発したと報告した。[1] [7]

1817年に兄弟は原始的な燃料噴射システムを使用することで新たな世界初の成果を達成した。[8]

1817年までに補助金や投資を引き付けるだけの進展が見られず、10年間の特許は失効した。エンジンの制御を失うことを懸念したクロードは、まずパリへ、そしてイギリスへと渡り、プロジェクトを推し進めようと試みた。そして1817年12月23日、ジョージ3世から特許許可を得た。[9]しかし、これが成功の鍵となったわけではなかった。その後10年間、クロードはロンドンに留まり、キュー・ガーデンズに定住したが、錯乱状態に陥り、ピレオロフォールの不適切な事業機会を追い求めて家財の多くを浪費した。[10] [11]一方、ニセフォールは写真術の発明にも取り組んでいた。[12]

設計上の欠陥

1824年、兄弟の計画が勢いを失った後、フランスの物理学者ニコラ・レオナール・サディ・カルノーは理想化された熱機関の熱力学理論を科学的に確立しました。これにより、ピレオロフォアの設計上の欠陥が浮き彫りになりました。ピレオロフォアは、動作温度の上限と下限の差を広げ、十分な出力と効率を引き出すために圧縮機構を必要としていたのです。[要出典]

復興

200周年を記念して、パリ写真研究所（Spéos）とニエプスハウス美術館は、2010年に稼働中の機械の3Dアニメーションを制作しました。ニセフォール・ニエプス美術館のマヌエル・ボネとジャン＝ルイ・ブリュレ、そして国立高等工芸学校（ENSAM）のアドリアン・デュアメルがビデオを制作しました。[6]

参照

参考文献

  1. ^ 古代ギリシャ語 πῦρ (pŷr)  「火」 Αἴολος ( Aíolos )  「風」および- φόρος (-phóros)  「担い手」より
  1. ^ abcdefghi 「その他の発明：パイレロフォア」ニエプスハウス博物館. 2017年3月31日閲覧。
  2. ^ ベルトレとカルノー (1807)。 「Rapport sur une nouvelle machine inventée par MM. Niepce et nommée par eux pyréolophore」[ニエプス女史によって発明され、彼らによって「ピレオロフォア」と名付けられた新しい機械に関する報告]。Mémoires de la Classe des Sciences Mathématiques et Physiques de l'Institut National de France (フランス語): 146–153、p. 146 を参照。 151.
  3. ^ ab Coulibaly, T. (2007).自動車の時代[自動車の1世紀] (フランス語). Ouest France. p. 10.
  4. ^ エッカーマン、エリック（2001年）『自動車の世界史』ペンシルベニア州ウォーレンデール：自動車技術者協会、p.18、ISBN 0-7680-0800-X. 2010年8月17日閲覧。
  5. ^ “Le Pyréolophore : Un nouveau principe de motour”.
  6. ^ abcd ボンネット、マヌエル;ブリュリー、ジャン＝ルイ。デュアメル、ハドリアン（2010 年 7 月 19 日）。ピレオロフォア。youtube.com。メゾン ニセフォール ニエプス / エコール国立高等芸術メティエ (ENSAM) 。2010 年8 月 17 日に取得。
  7. ^ ハルデンバーグ、ホルスト O.;ニエプス、クロード。ニエプス、ニセフォール (1993)。ニエプス兄弟のボートエンジン。ペンシルベニア州ウォーレンデール: 自動車技術者協会。ISBN 978-1560914464. OCLC  29443448。
  8. ^ photo-museum.orgのThe Pyreolophore、2017年7月5日アクセス
  9. ^ 「1817年12月23日にイングランドのジョージ3世によって発行された免許」（フランス語）。ニエプス・ハウス博物館。 2010年8月19日閲覧。[永久リンク切れ]
  10. ^ 「ニセフォール・ニエプス NB 字幕版（フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』より）」 all-art.org . 2010年8月19日閲覧。2017年7月5日にアクセス
  11. ^ 「ジョセフ・ニセフォール・ニエプスの伝記 (1765–1833)」.作り方.com 。2010 年8 月 19 日に取得。
  12. ^ 「最初の写真 - ヘリオグラフィー」。2009年10月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年9月29日閲覧。ヘルムート・ゲルンスハイム著「写真史150周年記念」、1977年1月、写真史第1巻第1号掲載：…1822年、ニエプスはガラス板に…太陽光を透過させて…この最初の恒久的な例は…数年後に…破壊された。2017年7月5日にアクセス
  • ニエプスに関するウェブサイト（フランス語）
  • ニエプスに関するウェブサイト（英語）
  • ピレオロフォアの内部の仕組みを示す 3D ビデオ –国立芸術高等専門学校(ENSAM) の Hadrien Duhamel による。メゾン・ニセフォール・ニエプスのマヌエル・ボネとジャン＝ルイ・ブリュリーが監修したプロジェクト。 YouTube、2012 年 3 月にアクセス
  • 証拠物件0: オンラインアーカイブにある全28件の証拠物件の索引
  • 展示品1：世界初の内燃機関、ピレオロフォア発明200周年記念。科学アカデミー提供
  • 展示品7：ルイ・シャルル・ブリュネからクロード・ニエプスへの手紙、1806年7月29日
  • 証拠品8：ルイ・シャルル・ブリュネからクロード・ニエプスへの手紙、1806年8月3日
  • 展示品9：ピレオロフォアの実物大模型と断面図
  • 展示品 10: ピレオロフォアとそれが取り付けられた船体の技術図面。
  • 展示物 11: レ・フレール・ニエプスから内務大臣ノンペール・ド・シャンパニーへの手紙、1806 年 11 月 9 日
  • 別紙21：特許証（Brevet）1791
  • 証拠品22：ナポレオンの署名入り特許同意書。1807年7月20日
  • 証拠品23：ヘリー・ドワセルから内務大臣への手紙、1808年11月24日
  • 証拠品25：ニセフォールからクロードへの1817年3月26日の手紙
  • http://www.niepce-letters-and-documents.com
  • http://www.niepce-correspondance-et-papiers.com
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