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Reverse overshot water-wheel - Wikipedia
逆向き上掛け水車
(Reverse overshot water-wheel)

しばしば鉱山と恐らくはそれ以外 (例えば農業の排水) に使用され、 逆向き上掛け水車 (reverse overshot water-wheel) はローマの発明で、 もっとも低い地下の作業場からの排水の助けにした。 これは ウィトルウィウス (Vitruvius) が BC 25 年頃に出版した本 建築について (De Architectura) で述べている。 後の鉱山活動によって、ローマの鉱山で見つかったこのようなシステムの残骸の示すことは、 これらは一列にして使用され、水を相当な高さに持ち上げた。

  1. ウィトルウィウス (Vitruvius)
  2. 大プリニウス (Pliny the Elder)
  3. 実例
  4. 渦巻き管 (The Cochlea)
  5. 水車 (Water wheels)
ウィトルウィウス (Vitruvius)

ローマの著作家であるウィトルウィウス (Vitruvius) は排水装置の建設で明白な指図を与え、 建築について (De Architectura) の 5 章で 3 種類の tympanum を説明している。 これは箱が装着された大きなホイール (wheel、水車) で、この箱は最初のデザインでは 輪の直径全体にわたっていた。 穴が箱に開けられて、水が箱に入るようにされ、箱が水に沈むと水が箱に入り、 輪が回転すると水が持ち上がる。 回転の頂点に達すると、水は水路に流れ出る。 彼は次に箱が輪の周辺部のみに装着されている第 2 の変種を説明し、 これでは、運ばれる水の量は随分少ないが、より高く持ち上げられた。 最後の変種はバケットの無限鎖 (endless chain) であり、 より大きな努力が必要となるが、より高い持ち上げを達成できる。

リオ・ティント (Rio Tinto) 鉱山の排水水車
大プリニウス (Pliny the Elder)

大プリニウス (Pliny the Elder) は彼の 博物誌 (Naturalis Historia) の 銀/鉛 の鉱山の議論で、 恐らくこのような装置を言及している。 スペインは、彼の時代には最も銀を生産し、 銀鉱山の多くは ハンニバル (Hannibal) により開始されていた。 最大のものの 1 つでは、(複数の) ギャラリー (galleries) が 山の中を 1 マイルから 2 マイル走っていた。 ウォーター・マン (water-men, ラテン語では aquatini) が鉱山を排水し、空らは

夜も昼も交代で立ち、時間はランプで測定し、水を汲み出し、流れを作った。

彼らが「立つ」ことが示唆することは、 彼らはホイール (wheel、水車) の頂上に立って、留め具 (cleat) を回転し、 連続作業が間断の無い水の流れを作ったことであろう。

実例

このような機械の断片はスペインでビクトリア時代に 再開された鉱山 -- とりわけリオ・ティント (Rio Tinto) -- で見つかり、 とりわけリオ・ティント (Rio Tinto) で見られ、その 1 つの実例では、 少なくとも 16 基のこのような水車の組を使用し、 全体で 30 m (98 フィート) を持ち上げた。 このシステムは注意して設計され、 これを水車の両側にあるスラット (slat, 細長い薄板) を個別に踏むことで動作させた。 これは孤立した実例ではなく、 オリバー・デイビズ (Oliver Davies) はスペインのタルシス銅鉱山 (Tharsis)、及びログローニョ (Logroño) の実例を言及し、 ダキア (Dacia) の実例は無論の事であった。 ダキア (Dacia) の金鉱は、今では現在の ルーマニア (Romania) にあり、とりわけ豊かで、 トラヤヌス (Trajan) の下における成功裏なローマの侵略のあとで、集中的に採掘された。 オリバー・デイビズ (Oliver Davies) によると、現代のルーマニア (Romania) のフネドアラ・カウンティ (Hunedoara County) の Ruda で発見されたこのような 一連の水車は、深さが 75 メートル (246 フィート) であった。 もしも、リオ・ティント (Rio Tinto) の実例のように動作していれば、 少なくとも 32 基の水車が必要であったことであろう。

原文の文献: Davies, Oliver, Roman Mines in Europe, Oxford (1935).
リオ・ティント (Rio Tinto) 鉱山で見つかった水車列

スペインのこのような水車は救済されて、この 1 部分が今では 大英博物館に展示されている。 部品の幾つかは番号が付けられ、 示唆される点は、これは地上で製造されて、その後で地下の通路で組み立てられたことである。 1930 年代に、排水水車 (drainage wheel) の木造バケットの断片が、 西ウェールズのドライコシ金山 (Dolaucothi) の 深層作業場で見つかり、現在は カーディフ (Cardiff) のウェールズ国立博物館 (National Museum of Wales) で保存されている。 これはおよそ AD 90 年のものであることが放射性炭素年代測定により決定された。 既知の開放作業場の下 50 メートル (160 フィート) の深さから判断すると、 この排水水車はスペインで見つかったもののような連動水車の一部分であると推論できる。 持ち上げバケットの縁の形はスペインのものとほとんど同一で、 示唆される点は型板 (template) が装置を作るために使用されたことである。

渦巻き管 (The Cochlea)

広く使用された別の装置は アルキメデスのスクリューで、 このような排水機械の実例も多くの古い鉱山で見つけられた。 叙述によりわかることは、 このスクリューは人間が外枠で足を踏むことで動力が与えられ、装置全体が 1 つのものとして 回転したことである。 これらも連動して使用され、作業場からの水の持ち上げの高さを増やした。 しかしながら、これらは操作することがより困難であったのに違いない。 というのは操作する人はスクリューを回転するために傾いた表面に立つ必要があったからである。 傾きが急であれば操作する人がスクリューの頂上から滑り落ちる危険が増えた。 疑いもなく、逆向き水車の方が水平な足踏みあって、使用が易しかった。 一方で、スクリューは中央軸に装着したクランクのハンドルで操作できたが、 より疲れたことであろう、というのは 操作する人は上から踏むように、体重をクランクにかけることができないからであった。

スペインの鉱山で排水するために使用されたローマのスクリュー

逆向き水車のように、渦巻き管は鉱山の排水以外で、他の多くの目的に使用された。 農地の灌漑はもっとも人気の高い応用であったことであろうが、 水を汲み上げることにかかわるいかなる活動もこの装置を採用したことであろう。

水車 (Water wheels)

水車の列はローマ帝国の他でも使用され、 例えば南フランスのバルブガル (Barbegal) の有名な実例がある。 このシステムも 16 基の水車の積み重ね (stack) であるが、 普通の上掛け水車、石材ミルを駆動する水車のように動作し、 これは穀類をひくのに使用された。 水車は アルルにあったローマの町に給水する石造水道により動作し、 石造ミルの遺構はなお今日でも地表に見ることができ、 鉱山の地下の排水システムとは違っている。後者は後世の鉱山活動により破壊された。 このような他のミルの列はローマの ジャニコロ (Janiculum) に存在したが、この上に建設された後世の建物により、 覆われ変化した。