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Man engine - Wikipedia
マン・エンジン (Man engine)

マン・エンジンとは往復運動をするハシゴと固定部からなる装置で、 鉱山で鉱夫が (地下の) 水平坑道に出入りするのを補助するために設置されていた。 これは 19 世紀のドイツで発明され、コーンウォールのスズと銅の鉱山の顕著な特徴であったものであり、 20 世紀の初頭まで続いた。


二重マン・エンジンの操業
  1. 歴史
  2. 操業
  3. 安全性
歴史

この装置の最も古い既知の実例は 19 世紀前半のものでドイツの ハルツ山地 (Harz mountains) の銀鉱山にあった。 ここでは装置は水車に接続されたクランクで駆動された。 もっとも同じ方式を使用してバケット (開放容器、バケツ、bucket) を持ち上げるものは 17 世紀以来スウェーデンの鉄鉱山で使用されていた。 これはビーム・ポンプの非公式な修正から発展したようであり、 鉱夫は木製のポンプ棒に打ち込まれた大クギを使用して、立て坑を上昇した。 ビーム・ポンプは深い鉱山では普遍的なものであったため、 鉱夫を運ぶための装置を作ることは単純な進展であった。 最初の公式なエンジンは 1833 年に ニーダーザクセン州 (Lower Saxon) のクラウスタール (Clausthal) の鉱山に設置され、 検査官 (inspector) のウィルヘルム・アルベルト (Wilhelm Albert) と Georg Dörell (1793年 – 1854年) は往復運動をするポンプ棒に足場を設置し、隣接箇所に手の支え (hand-holds) を設置した。 これには使用されなくなった水車駆動のポンプが使用されたが、ポンプが使用されなくなったのは新しい排水用の横坑道が、 より下位レベルに設置されたためであった。 同じ地域のザンクト・アンドレーアスベルク (Sankt Andreasberg) のサムソン立て坑 (Samson Pit) の 1837 年のマン・エンジンは今でも使用されている。もっとも 1922 年に動力が水力から電動に変更になった。

訳注
現代のポンプジャックでは長い管の中を鋼線が走り、この鋼線が管の下端にあるポンプを駆動しています。 しかし上の記述ではポンプジャックの長い管自身が上下に動いています。想定される理由は鋼線が 19 世紀前半には とても高価であったためと思われます (ベッセマー工程以前)。そのため長い管自身を上下に駆動した。

1837 年製のマン・エンジンを使用する鉱夫
ドイツ、ニーダーザクセン州 (Lower Saxon) のサムソン立て坑

装置は 1842 年 1 月にコーンウォールに導入され、 これは王立コーンウォール・ポリテクニック協会 (Royal Cornwall Polytechnic Society) の最優秀デザイン賞の奨励金を受賞した結果であった。 勝利者のマイケル・ローム (Michael Loam) はレッドラス (Redruth) の近くのラナー (Lanner) にある Trevasavean 鉱山の所有者のために装置を建造した。 彼は水車駆動のダブル・ロッド (二重棒、double rod) のデザインを使用した。 この年の 10 月にロームは水車を蒸気エンジンで交換することを提案した。 内腔 36 インチ、ストローク 6 フィートの複動作蒸気エンジンが採用され、 5:1 の減速歯車が使用された。同時に、マン・エンジンのビームのストロークは 6 フィートから 12 フィートに増大された。 石炭の消費は 24 ハンドレッドウェイト (1,200 kg) であった。 エンジンは 1 日のうち 6 時間しか使用しなかったが、ボイラーは連続して運転温度を維持した。 鉱夫の移動時間は (どちら向きにも) およそ 1 時間から 24 分に短縮され、シフト毎の産出量は 1/5 増大した。


コーンウォール州ドルコース (Dolcoath) 鉱山
のマン・エンジンの地下部分

1 ダース以上の実例がコーンウォールの鉱山に 19 世紀が終わるまでに設置されたが、 通常はシングル・ロッド方式であり、こちらの方が使用上安全と考えられた。 ケーブル動作の巻き上げ装置が利用可能となった時にも、 マン・エンジンは使用され続けた。 とりわけ立て坑が完全に垂直でなく、カゴをつるす巻き上げエンジンが使用できない場合には マン・エンジンは使用され続けた。 幾つかのうまく設置したローラーと トラニオンに搭載するフェンダー ("fend off") を使用すれば、 立て坑が垂直から随分と逸脱していても、 ロッドは立て坑の底に到達できた。経済性も一役買っていた。 ポンプ用に必要となるロッドはこの余剰の機能のために使用でき、経費もほとんど増えなかった。 スキップ (skip) あるいはキブル (kibble) がこのような立て坑で使用された時にも、 (スキップウェイ (skipway) を走れば) ドカドカ揺れるため、人を運ぶには適していなかった。

訳注
スキップとキブルの意味が不明ですが、一応原文ではスキップにリンクが張ってあり、 その先を見ると、スキップは英国英語で、米国ではダンプスター (dumpster) と呼ぶとしてあり、 写真が掲載されています。これは工事現場で見ることがある廃材用のコンテナーと思えます。 (Skip (container)
操業

コーンウォールの実例では原動力は水車か、蒸気エンジンの一つにより提供されていた。 蒸気エンジンあるいは水車は一連のビームに接続され、 ビームはロッドにしっかり留められ、ロッドは立て坑の底まで到達していた。 これらは (適当に) 配置されて、 往復運動が提供され、典型的には 12 フィートから 15 フィート (3 メートルから 5 メートル) のストロークがあった。 小さな足場が、エンジンのストロークと同じ間隔をあけて、ロッドに装着され、 固定した足場が立て坑の壁に建設され、 ロッドの足場が一番高くなる時と、一番低くなる時にこれに一致するようになっていた。 ロッドの足場は往々にして小さく、典型的には 12 インチ (30 センチ) 平方で、 鉱夫がロッドの中央線に近接して立てるようになっており、 従って立て坑の壁から安全な距離だけ離れていた。 同じ理由から、手すりがすぐ上に付いていた。 上昇・下降のために鉱夫は移動する足場に踏み込み、次の固定された足場まで運ばれる。 ここで降りて待つ。 次のストロークの終わりに、次に移動する足場がそろい、鉱夫はこれに踏み込み、この手順を繰り返す。 鉱夫たちは上昇と下降を同時にできる。向きが変わる時点での停止は十分に長いので、2 名が互いの位置を変えることができる。 カウンター・ウェイト -- 石を入れた大きな箱 -- が揺れ動いている水平ビームに取り付けられて、 ロッドと輸送している人々の重さの全重量と均衡を取っていた。 最も深い鉱山では 350 ファゾム (640 m) も沈み込み、 余分のカウンター・ウェイトが等間隔で提供されていた。

普通の変形版では、2 組のロッドが使用され、 1 つのロッドが上昇する時に、もう 1 つが下降した。 鉱夫はロッドの移動方向が変わる時に、 停止するのを待たずに 1 つのロッドから別のロッドに飛び移った。

ビーム・エンジンは回転蒸気エンジンよりも適していないことが判明した。 というのはピストンが方向を変える時に急に動くからであった。 コーンウォールではゴドルフィン (Godolphin) のウィール・リース (Wheal Reeth) 鉱山のマン・エンジン (この用途のために揚水エンジンが変更されていた) のみがロッドに直接作用するピストンで駆動されていた。 マン・エンジンに使用されていない時には、 回転エンジンはウィム (馬牽引の水平巻き上げ機) としても使用できた。

安全性

鉱夫達は躊躇せずにこれらの装置を使用した。 というのは地下の仕事場に到達するまでは賃金の支払い対象でなかったからである。 当時の安全研究から結論されたことは、本質的には危険なように見えるが、 マン・エンジンの使用は実際には長いハシゴを登るより安全であった。 きつい仕事の後で、はしごを登れば疲労によってハシゴから落下する危険があるが、 マン・エンジンで上昇すれば、その危険が少ない。 鉱山によっては、とりわけドイツでは、ぴったり合うローラーや鎖のすぐ上で、 クサビや輪縁 (collar) が設置され、何らかの破損があっても落下距離を限定していた。


ノルウェー、コングスベル (Kongsberg) の Kongens Gruve
に設置された二重ロッド・エンジン
レヴァント鉱山の事故

1919 年 10 月 20 日の午後に、 コーンウォール州セント・ジャスト (St. Just) のレヴァント鉱山 (Levant Mine) のマン・エンジンで事故が起きた。 100 名以上の鉱夫がエンジンに乗って地表に向かっていた。 この時、ロッドの頂上にある金属製の腕木が破壊された。 重い材木が砕けて立て坑を落下し、壁の取り付け部分を引きずり込み、 31 名が亡くなった。 マン・エンジンは取り換えられることがなく、 鉱山の下層坑道は見捨てられた。