概要
18世紀の産業革命以前には、多くの動力源が使用されていた。 奴隷労働の利用は、大規模な動力の最初の供給源であった。 これに続いて、馬の首輪のような道具の発明によって可能になった動物の動力の進歩があった。 さらに重要なことは、中世の技術が水力や風力を利用することに成功したことである。 水車は人類が知る限り最も古い動力源の一つである。 水車は人類最古の動力源の一つであり、動物や人間以外の動力を利用した最初のものである。 水車は、適切な設備と組み合わされ、穀物の粉砕、製材所の駆動、旋盤の駆動、ポンプの駆動、ふいごの鍛造、植物油の製造、織物工場の駆動などに利用された。 水車は中世ヨーロッパの主要な動力源であり、このような動力源を利用するために、ほとんどの町は水の近くに存在する必要があった。 ドメスデー・ブック」（1086年にウィリアム1世がイングランドを調査した際の記録）によると、当時のイングランドには6,000基近くの水車があったと推定され、その後200年間で2倍以上に増えたとする資料が多数ある。 産業革命で蒸気機関が登場するまで、水車は主要な動力源として機能した。
現代の視点から見ると、水力発電所の動作原理は非常にシンプルである。 エネルギーを生み出すために、水は車輪に向けられ、円運動を推進する。 回転する車輪は、動力を駆動軸に伝え、多くの機器を動かすのに利用されます。 もともとは、石臼を回して穀物を挽くのに使われた。
背景
エジプトでは、少なくとも紀元前300年から水力発電が行われていた証拠がある。 この技術は、ペルシャや中国などの文化から転用された可能性がある。 水車の最古の例は、過去の水力発電の例を利用して、水上に平らで、駆動軸に直接取り付けられた水平な設計の車輪を利用したものであった。 車輪が回転すると、ドライブシャフトも回転した。 このような仕組みは効率が悪いので、すぐに垂直設計の水車が製造されるようになった。 水車に動力を伝達するために歯車が必要なため、水車にはさまざまな工夫が凝らされた。 この時使われた縦型水車は2種類ある。 アンダーショット水車は、水流に直接乗って、水の力で水車を押すものである。 そのため、水位と水量が一定でないと大きな力を発揮できず、水量の少ない時には役に立たない。 オーバーシュート式は、重力の力を利用して車輪を駆動させるため、水の量や力に依存することが少なく、効率的である。 水は樋やパイプを通して車輪に導かれ、車輪のパドルの上に直接落とされる。 車輪は回転し、シャフトを駆動し、ユーザーが適合を見るように力を利用することができます。
2つの石の間で穀物を挽く最も初期の形態は、水車で使用するために適応されたものである。 穀物は2つの石臼の間で粉になるまで叩かれた。 下の石臼は固定され、水車によって動かされる上の石臼は、粉の粗さを調節するために分離することができた。 2つの石は波状になっていて、上の石が粉砕することで好みの硬さになる。 挽く小麦は、上部の石に開けられた穴から追加することができた。
中世に水車技術をフルに活用したのはシトー会修道士たちである。 この修道会は、水車が西ヨーロッパに革命をもたらした直後の1098年に設立された。 12世紀初頭、聖ベルナール（1090〜1153）が修道院を引き継ぎ、水車を活用して経済的自立を図り、社会的自由を得ようとした。 その後50年の間に、シトー派は水力と農業技術の最先端を行くようになった。 修道院は、人工的に作られた運河の上に建てられている。 この水路は、製粉、木工、金属鍛造、オリーブオイル製造などに利用された。 また、生活用水や汚水処理にも利用された。 シトー派の修道院は、当時の商業において重要な役割を果たした組織的な工場の好例である。
中世に登場した他の動力源として、風車と潮流機がある。 風車は12世紀末に登場した。 風力は卓越した風の量に依存するため効率的ではなかったが、穀物を挽くなど水車と同様の働きをすることができた。 技術の進歩に伴い、より効率の良い風車が開発された。 風車は風量に依存するため、穀物を挽くなど水車と同じような働きができたが、技術の進歩とともに、より効率の良い風車が開発され、水源から離れた場所でも風量さえ確保できれば、電力を利用することが可能になった。 また、同時期に登場した潮流発電機は、潮の満ち引きの力を利用したもので、水車にエネルギーを供給する。
Impact
水車は中世ヨーロッパの生活様式を変え、個人から国全体まであらゆる階層に影響を及ぼした。 確かに水車は、それを操作する人々に直接的な影響を与えた。 その好影響とは、主に時間とお金の節約であったろう。 水車を使えば、より多くの仕事をより短時間で、より低コストで行うことができる。 通常、産業革命の一部とは考えられていないが、粉砕機はその時代の先駆けであった。 人間の労働力の価格はかなり高かったので、大部分の仕事をミルにやらせることは、非常にコスト効率が良かったのである。 水車の力を借りれば、一人で多くの人と同じ仕事ができるようになったのである。 しかし、この技術を余暇の充実のために利用する人は少なかったようだ。 むしろ、この技術の進歩は、販売や利益のために特定の商品や材料の製造を大幅に増加させるために使用されたようだ
粉砕機は、しばしば産業組織や権力を都市の中心部から水源に近いより農村地域にシフトさせるのに役立った。 こうして町はより強力になり、しばしば都市を犠牲にすることになった。 その好例が、フリングと呼ばれる工業プロセスに水力を応用したことである。 フリングとは、布を縮め、厚くする工程である。 13世紀に水車が登場するまでは、布を足で踏んだり、バットで叩いたりすることでフリングを行っていた。 これは明らかに時間と手間のかかる作業であった。 フリングミルは、水の力で動く木製のハンマーでこの作業を行うことができるようにした。 これで、布が機械の中を適切に動くようにするために、たった一人の人間が必要になったのです。 この工程は、業界に革命をもたらし、改革を開始した。
この機械化が国内市場の確立に及ぼした影響は見過ごせないものであった。 商品がより速い速度で、より大量に、より少ない費用で生産されるようになったので、新しい経済的フロンティアを開拓することができるようになった。 その結果、全国に大規模な市場が形成され、物資の供給が可能になった。 水車は、穀物などの粉砕、皮のなめし、野菜の搾油、木材の製材、金属の鍛造、武具の研磨、岩石の粉砕、高炉のふいごの操作、ビールのもろみの破砕などに電力を供給し、人間の労働コストの大部分を減少させることができるようになった。 蒸気機関が発明されるまでは、水車は主要な動力源であった。 水車は、蒸気機関発明以前の主要な動力源であり、その技術は常に改良され、発電された動力の新しい用途が見出されていた
これらの水車の改良をもたらした技術の進歩は、やがて他の分野にも応用されるようになった。 例えば、水車を横型から縦型に変更する際、動力を伝達する駆動系に歯車を使用する必要があった。 この機械化された工程は、改良を重ねるうちに非常に複雑になり、これらのアイデアは後に時計やその他の類似の機械装置の製造に小規模ながら応用された
水車は、地域や国の力の均衡を変える役割も果たした。 地域レベルでは、水車を運営し管理する者が最も権力を持った。 水車が稼動していれば、町は貿易の増加によって繁栄することができた。 商品の生産量が増えれば、原材料の需要も高まり、その多くは地元の商人たちによってまかなわれた。 収入が増えれば、町はより大きな保護ができるようになり、その結果、より安全になった。 このような考え方は、もっと大規模に、国全体に適用することができる。 水車を使うことで、イギリスなどの国々は新しい市場を開拓し、この商業から大きな利益を得ることができた。
JAMES J. HOFFMANN
Further Reading
Gies, F., and J. Gies. 大聖堂、鍛冶屋、水車。 中世の技術と発明. ロンドン: HarperTrade, 1995.
Holt, R. The Mills of Medieval England. London: ロングマン, 1988.