ガスランタン
背景
ガスランタンは、中身を風雨から守りながら、明るく効率的な光を供給する軽量の携帯機器です。田舎の住人もアウトドアマンも、約100年間、現代のガスランタンのバリエーションに依存しており、日中を超えて納屋、キャビン、キャンプ場、樹木が茂った小道にアクセスできます。
このスタイルのランタンは、白熱の原理に基づいて動作するため、先祖よりも実用的です。むしろ、熱によって生成される光に依存しています。ガスランタン内の加熱されたマントルは、石油ランプの炎よりもはるかに多くの光を放出するため、より広い領域での視認性が向上します。マントルは化学的に飽和した布製のシェルで、ランタンの炎で加熱すると、最大300キャンドルパワー、または300ワットの電球に相当する強力な白色光の光源になります。
歴史
数え切れないほどの年月の間、直火は人類の唯一の制御された光源でした。ローマ時代にまでさかのぼる初期のセラミックランプは、芯と注ぎ口に植物油を供給するためのチューブを備えた陶器の鉢にすぎませんでした。何世紀にもわたる開発は、効率を高めるために燃料と芯の材料のバリエーションを使用してランプライトの可能性を習得しようとしましたが、科学者と発明家が光の質を大幅に改善し始めたのは19世紀になってからでした。
1830年代までに、圧力メカニズムを使用して燃料油をバーナーに押し出すポータブルランプが開発されました。このコンセプトは、1885年に最初の耐久性のある作業用マントルが登場したことと相まって、過去100年間に使用されたモダンなスタイルのポータブルランタンにつながりました。
オーストリアの化学者カール・アウアー・フォン・ヴェルスバッハは、現代のトリウムマントルの発明で有名です。 Auer von Welsbachは、希土類金属を使った研究を通じて、特定の酸化物が加熱されると白熱灯を発することを発見しました。オリジナルのウェルスバッハのマントルは、マグネシウムとランタンの酸化物を染み込ませた、ゆるく織られたシルク生地の形で提供されていました。 6年後、彼は99％のトリウム、ほぼ6,000°F（3,300°C）の融点を持つ銀白色の金属からなる混合物に落ち着きました。巨大な熱に耐えるこの能力は、それがより高いレベルの鮮やかな白色光を放出することを可能にしました。歴史家は、この分野でのアウアー・フォン・ヴェルスバッハの進歩は、発達の緊急性の感覚によって部分的に推進されたと述べています。彼の作品は白熱電灯の作品と直接競合していました。
信頼できる電気サービスが都市コミュニティの外に到達し、使用可能な光の需要が地方の家庭や職場で膨らむまでには、数十年かかるでしょう。現代のランタンの前身は、コネチカットに本拠を置くエドワードミラー社によって製造された効率的なランプとして知られていました。ポータブル効率ランプは、圧力システムを使用してガソリンを気化し、空気と混合し、バーナーで点火してマントルを加熱しました。 1900年、パートタイムのタイプライターのセールスマンW. C. Colemanが、アラバマのドラッグストアの窓にある効率的なランプを横切って起こりました。ランプの強さに魅了されたコールマンは、所有者を探し出し、すぐに自分で製品の販売を開始しました。 2年後、彼はデザインの権利を購入し、いくつかの改良を加え、それをコールマンアークランプと改名しました。次の10年間で、圧力マントルランプのバリエーションがコールマンと、「Practicus」と呼ばれるドイツの灯油マントルバーナーに同様に触発された創設者であるWestern Lighting Company（現在のAladdin）を含むいくつかの競合他社から登場しました。
1914年に導入されたコールマンアークランタンは、ポータブルガスランタンモデルの長い連続の最初のものでした。直径100フィート（30 m）の円を照らすことができるアークランタンは、風、雨、好奇心旺盛な昆虫を防ぐための保護用の金属製フードを備えていました。そのベイル（ハンドル）と頑丈な形状により、アークランタンを簡単に持ち運んだり、枝や垂木に吊るしたり、地面に置いたりすることができました。
アークランタンの改訂版は、今後53年間生産され続けることになっていた。 1920年代の初期の改良により、「インスタントライトランタン」が導入され、発電機を予熱する必要がなくなりました。以前のモデルでは、発電機は燃料を気化させる前に手動で加熱する必要がありました。これには、マッチまたは燃えているフェルト（通常は燃料に浸したもの）をそれに対して保持することが含まれていました。その後の革新により、灯油、ガソリン、ベンジン、ガソリン、またはパラフィンを燃焼させるマルチ燃料ランタンがもたらされました。第二次世界大戦後の冶金学の進歩は、非腐食性の鋼製の噴水、または燃料タンクにつながりました。耐熱ガラスの開発と使用により、設計上の重要な問題も解決されました。それは、熱いガラスの地球儀が冷たい雨に当たると粉々になる傾向があるということです。
長年にわたる機能強化により、従来のランタンはより明るく、持ち運びが軽く、使いやすくなりました。新しい電動スタートモデルは、もはやマッチを必要としません。プロパンボトル燃料により、手動で圧力をかける必要がなくなりました。しかし、これらの変更を考慮しても、携帯用ランタンの単純なデザインは、今世紀の初めの数十年以来、本質的に変更されていません。
原材料
高級鋼は、ランタンのコンポーネントの大部分を構成します。ベンチレーターのフードとファウントは通常、引き抜き品質です。つまり、鋼は柔軟性があり、深いプレスの圧力で割れることはありません。燃料供給システムの部品を作るために、さまざまな真ちゅう合金が使用されています。各部品に使用されるグレードは、その特定の部品が耐える必要のある熱量によって異なります。他の鋼合金は、ベイル、カラー、圧力および点火システムなどの小さな部品に使用されます。最近のモデルのスタンディングベースとコントロールノブは、成形プラスチックまたはゴムで作られています。
一部の地球儀は金属メッシュで作られていますが、耐熱性のホウケイ酸ガラスは依然として地球儀の製造に使用される最も一般的な材料です。多くの場合、パイレックスのブランド名で販売されており、ガラスはケイ砂と酸化ホウ素の組み合わせから形成されています。
マントルは、さまざまな化学物質で飽和したシルクまたはレーヨンのメッシュで構成されています。トリウムは今でも一般的に使用されていますが、しばしば批判されています。わずかに放射性のトリウムの用途には、核兵器の製造が含まれます。安全上の懸念に応えて、米国のメーカーは現在、より高価であるが非放射性の元素イットリウムを代用しており、これはより黄色がかった色調を放ちます。
デザイン
モダンなデザインは、さまざまなニーズに合わせて調整されています。過去数十年の標準的で耐久性のあるランタンは依然として熱心な市場を楽しんでいますが、設計エンジニアは現在、新しいモデルの開発において、利便性、実用性、さらには外観上の懸念さえ考慮しています。真面目なキャンパーや登山者のために、小型で軽量のランタンのクラスが用意されています。光出力は最小限ですが、この場合の消費者の関心は携帯性にあります。ただし、標準的な用途では、設計の競合他社は、より高いグレードの鋼、より優れた燃料効率、およびより硬いシェルを実験します。世界中の金属製ケージ、セルフゲージ式圧力ポンプ、電気点火装置、滑り止めのゴム製ベースなどの機能が、ガス灯の新しい生産基準の一部になりつつあります。マントル自体も、形状、材質、サイズが改善されています。
製造
プロセス
鉄鋼部品の製造
- 1溶鋼を形成するために、鉄鉱石は、石炭が真空中で加熱されたときに生じる炭素に富む物質であるコークスで溶融されます。合金によっては、アルミニウム、マンガン、チタン、ジルコニウムなどの他の金属も導入される場合があります。鋼が冷えると、高圧ローラー間でシート状に成形され、製造工場に送られます。
ダブルマントルプロパンランタン。 - 2そこで、金属プレスが鋼を適切な部品に成形します。ただし、このプロセスは完全に機械化されているわけではありません。鋼をプレスからプレスに移動するには、多段階の手動操作が必要です。
鋼のエナメル加工
- 3これは通常、ランタンに特徴的な色を与えるために使用される水ベースのプロセスである「e-dip」を介して行われます。鋼製部品は洗浄され、大きなコンベヤーに手動でセットされます。次に、これらの部品は電荷を受け取ります。これにより、浸漬時の塗料の厚さが決まり、均一なコーティングが保証されます。
- 4プライマー、ペイント、トップコートを浸した後、部品を焼き付け乾燥します。ただし、e-dippingは高価であるため、小さなコンポーネントは自動ペイントスプレーでエナメルを塗られることがよくあります。これは、静電気が塗料を物体に引き付け、オーバースプレーや空気中の毒素を最小限に抑えるプロセスです。この方法にはかなりの手作業が必要であり、エナメルを塗る前に部品をフックに掛ける必要があります。
プラスチック部品の製造
- 5ノブやボタンなどの小さなプラスチック片は、多くの場合、外部ベンダーによって製造されています。これらのオブジェクトを形成するために、プラスチックペレットが射出成形機のホッパーに追加されます。プラスチックが溶け、油圧スクリューが物質をノズルから押し出し、そこで事前に成形された型に注入され、圧力をかけられて冷却されます。工場のスタッフが完成した部品を輸送しますが、それ以外の場合、プロセスは完全に自動化されています。
地球儀を作る
- 6グローブの製造には、通常6つの金型を備えたマルチキャビティ水平ホイールが含まれます。高温のホウケイ酸ガラスは、チューブの形でフィーダーノズルからホイールに押し出されます。次に、圧縮空気の層が型に吹き付けられ、ホイールが回転して地球の形を形成します。ガラスの端は自動的に焼成され、ガラスは放冷されます。
マントルを作る
- 7シルクまたは合成弦はベンダーによって工場に出荷され、残りの生産は社内で行われます。マントルの繊細さは、縫製機械の助けを借りて「靴下」を手作業で作ることを必要とし、プロセスをより効率的に進めるためにいくつかの自動コンベヤーシステムが採用されています。
- 8工場の担当者は、自動化された化学薬品の浸漬に備えて、未完成のマントルを吊るします。化学的含浸プロセスはさまざまであり、通常、マントル製造業者は企業秘密と見なしています。
アセンブリ
- 9ランタンがメインコンベヤーラインで完全に組み立てられる前に、サブアセンブリと呼ばれるプロセスが小さな部品を集め、それらを大きなシステムに接続します。主な組み立てには、3人または4人の人員が配置された4面コンベヤーである「スクエアライン」が含まれます。燃料システムや圧力システムなどの組み立て済みの部品は、噴水にネジ止めされています。将来的には、作業員はナットとネジを使用して、カラーの取り付けとグローブ、ベンチレーター、およびベイルの取り付けを含む最終組み立てフェーズを完了します。
品質管理
購入者が一貫してランタンに求める特徴は、耐久性です。これらの製品は、何十年もの間、問題なく持続することが期待されています。これらの基準のため、すべてのステップで目視および機械的検査が必要です。設計プロセスでは、社内の品質保証チームがブレインストーミングとトラブルシューティングを行い、製品ごとに個別の仕様を作成します。これには、必要なグレードレベルの材料、検査プロトコル、および機械の圧力と温度の管理が含まれます。製造業者はまた、政府の規制を順守する必要があります。これらの基準には、労働安全、排出、および揮発性燃料を含む可能性のある製品の輸送と梱包に関連する基準が含まれます。
副産物/廃棄物
ガス灯の製造による副産物はありません。ほとんどの生産材料を再利用できるため、廃棄物は最小限に抑えられます。マントルに使用されているイットリウムはかなり高価であるため、効率を上げるために保存され、リサイクルされています。金属合金は可能な限りリサイクルされますが、スクラップは産業の残り物の一例です。有害廃棄物の唯一の例はVOC（揮発性有機化合物）と呼ばれ、エナメル処理で生成されます。ただし、この段階で使用されるテクノロジーは、VOCレベルを最小限に抑え、政府の制限を可能な限り下回るように設計されています。
未来
新しいテクノロジーが利用可能になると、研究開発チームはこれらのオプションをエンジニアリングおよび設計スタッフに提示し、エンジニアリングおよび設計スタッフはそれらを製品に組み込むかどうかを決定します。ただし、ガス灯籠はデザインがシンプルなため、急激な変化の影響を受けにくくなっています。バッテリー、電気、太陽光発電を採用した代替光源を使用したランタンは広く販売されていますが、ガスランタンの素朴で実用的な魅力により、製品の大規模なシステムのオーバーホールが妨げられる可能性があります。それにもかかわらず、材料の新しい可能性と操作の容易さは常に重要な優先事項です。
詳細情報
本
ホブソン、アンソニー。 私たちの世界を照らすランタン、第2巻。 ニューヨーク：ゴールデンヒルプレス、1997年。
その他
「白熱マントル圧力ランプの簡単な歴史。」 圧力ランプ無制限のWebページ。 1998年。2001年12月。
Coleman Company、Inc。コールマンランプとランタンの使用の簡単な歴史。 パンフレット、1980年。
「カール・アウアー・フォン・ヴェルスバッハ博士：肖像画。」 Auer-von-WelsbachMuseumのWebページ。 2001年12月。
「より良いランタンのために—ホウ砂。」 コーニングガラス美術館のWebページ。 2001年12月。
カンザス州ウィチタのColemanCompanyのシニアエンジニアであるRichardLongへの口頭インタビュー。 2001年12月。
ケイト クレッチマン
製造プロセス