現代の蒸気機関の発明者、ジェームズ・ワットの伝記
ジェームズ ワット、1736 年 - 1819 年。技術者、蒸気機関の発明者、ジョン パートリッジ著。 1806年、ウィリアム・ビーチー卿にちなんで。キャンバスに油彩。
スコットランド国立美術館/ゲッティイメージズ
ジェームズ ワット (1736 年 1 月 30 日 - 1819 年 8 月 25 日) は、スコットランドの発明家、機械技師、化学者であり、1769 年に特許を取得した蒸気エンジンは、によって導入された初期の大気圧蒸気エンジンの効率と使用範囲を大幅に拡大しました。 トーマス・ニューコメン ワットは蒸気エンジンを発明しなかったが、ニューコメンの初期の設計に対する彼の改良は、現代の蒸気エンジンを世界の原動力にしたと広く見なされている。 産業革命 .
早わかり：ジェームズ・ワット
- ジョーンズ、ピーターM. 啓蒙主義とフランス革命を生きる: ジェームズ・ワット、マシュー・ボールトン、そして彼らの息子たち .'歴史ジャーナル 42.1 (1999): 157–82。印刷します。
- ヒルズ、リチャード・L. 蒸気からの力: 定置式蒸気機関の歴史 .'ケンブリッジ: ケンブリッジ大学出版局、1993 年。
- ミラー、デビッド・フィリップ。 「パフ ジェイミー」: ジェームズ ワット (1736–1819) の評判の場合における「哲学者」であることの商業的およびイデオロギー的重要性。 科学史 、2000年、https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/007327530003800101。
- ' ジェームズ・ワットの生涯と伝説：コラボレーション、自然哲学、蒸気機関の改良 .'ピッツバーグ: ピッツバーグ大学出版局、2019 年。
- ピュー、ジェニファー S.、ジョン ハドソン。 ' ジェームズ・ワットの化学研究、F.R.S. ' ロンドン王立協会のノートと記録、1985 年。
- ラッセル、ベン。 ' ジェームズ・ワット: 世界を新しくする .'ロンドン: 科学博物館、2014 年。
- ライト、マイケル。 ' ジェームズ・ワット：楽器製作者 .'ガルピン ソサエティ ジャーナル 55、2002 年。
初期の人生とトレーニング
ジェームズ・ワットは、1736 年 1 月 19 日にスコットランドのグリーノックで、ジェームズ・ワットとアグネス・ミュアヘッドの 5 人の生き残った子供たちの長男として生まれました。グリノックは漁村でしたが、ワットの存命中に蒸気船の艦隊でにぎやかな町になりました。ジェームズ ジュニアの祖父、トーマス ワットは、有名な数学者であり、地元の学校の校長でした。ジェイムズ・シニアはグリーノックの著名な市民であり、成功した大工兼船大工であり、船に装備を施し、コンパスやその他の航法装置を修理しました。彼はまた、グリーノックの主任治安判事および会計係を定期的に務めました。
「ワットの最初の実験」、18 世紀、(c1870)。ジェームズ・ワット (1736-1819) スコットランドの技術者で、グリーノックにある幼少時代の家のダイニング テーブルで、やかんを試していた少年の姿。左の背景には、大工の店でクライアントと一緒にいる父親のアシスタントがいます。 プリントコレクター/ゲッティイメージズ
数学の才能を示していたにもかかわらず、若いジェームズは健康状態が悪く、定期的にグリノック グラマー スクールに通うことができませんでした。代わりに、彼は後に機械で必要になるスキルを獲得しました。 エンジニアリング そして、大工仕事で父親を助けることによる道具の使用。若いワットは熱心な読書家であり、手にしたすべての本に興味を引くものを見つけました。 6 歳までに、彼は幾何学的な問題を解き、母親のやかんを使って蒸気を調査していました。 10 代前半に、彼は特に数学で能力を発揮し始めました。余暇には、鉛筆でスケッチをしたり、彫刻をしたり、木や金属を使って工具台で作業したりしました。彼は多くの独創的な機械の作品や模型を作り、父の航海計器の修理を手伝いました。
母親が 1754 年に亡くなった後、18 歳のワットはロンドンに旅行し、そこで楽器製作者としての訓練を受けました。健康上の問題により、彼は適切な見習いを完了することができませんでしたが、1756年までに、彼はほとんどの職人と同じように働くのに十分なことを学んだと感じました. 1757 年、ワットはスコットランドに戻った。主要な商業都市であるグラスゴーに定住し、グラスゴー大学のキャンパス内にショップを開き、六分儀、コンパス、気圧計、実験用スケールなどの数学機器を製造および修理しました。大学にいる間、彼は有名な経済学者を含む、彼の将来のキャリアに影響を与え、支持するであろう数人の学者と友達になりました。 アダム・スミス そしてイギリスの物理学者 ジョセフ・ブラック 彼の実験は、ワットの将来の蒸気エンジンの設計に不可欠であることが証明されました。
若い頃のジェームズ・ワット、c1769。アーティスト: ジェームズ・スコット。 プリントコレクター/ゲッティイメージズ
1759 年、ワットはスコットランドの建築家で実業家のジョン クレイグとパートナーシップを結び、楽器やおもちゃの製造と販売を行いました。このパートナーシップは 1765 年まで続き、時には最大 16 人の労働者を雇用しました。
1764 年、ワットは従兄弟のマーガレット ミラー (ペギーとして知られる) と結婚した。 1767年生まれのマーガレットと、1769年生まれのジェームズ3世の2人だけで、大人になると父親の主な支援者およびビジネスパートナーになりました。ペギーは 1772 年に出産中に亡くなり、1777 年にワットはグラスゴーの染料職人の娘であるアン・マクレガーと結婚した。夫婦には2人の子供がいました。グレゴリーは1777年生まれ、ジャネットは1779年生まれです。
より良い蒸気機関への道
1759 年、グラスゴー大学の学生がワットに ニューコメン蒸気機関 そして、馬の代わりに馬車を推進するために使用される可能性があることを示唆しました. 1703 年にイギリスの発明家トーマス・ニューコメンによって特許を取得したこのエンジンは、蒸気をシリンダーに引き込むことによって作動し、それによって部分的な真空を作り出し、 大気圧 ピストンをシリンダーに押し込みます。 18 世紀の間、ニューコメンのエンジンはイギリスとヨーロッパで使用され、主に鉱山から水を汲み出すために使用されました。
ニューコメンの大気蒸気エンジン。 ニュートン・ヘンリー・ブラック/ウィキメディア・コモンズ/パブリックドメイン
ニューコメン エンジンに魅了されたワットは、スズの蒸気シリンダーとピストンを使用してミニチュア モデルを作成し始めました。 1763 年から 1764 年の冬の間、グラスゴーのジョン・アンダーソンはワットにニューコメンのエンジンのモデルを修理するよう依頼した。彼はそれを動かすことができたが、蒸気の浪費に当惑したため、ワットは蒸気エンジンの歴史を研究し始め、蒸気の特性に関する実験を行った。
ワットは独自に存在を証明した. 潜熱 (水を蒸気に変換するのに必要な熱)、彼の指導者であり支持者であるジョセフ・ブラックによって理論化された.ワットは調査をブラックに依頼し、彼は喜んで彼の知識を共有しました。ワットは、彼の最も有名な発明である 別置コンデンサー .
ワット蒸気機関
ワットは、ニューコメン蒸気エンジンの最大の欠点は、潜熱の急速な損失による燃費の悪さにあることに気づきました。ニューコメン エンジンは初期の蒸気エンジンよりも改善されていましたが、蒸気を作るために燃焼する石炭の量とその蒸気によって生成される電力の点で非効率的でした。ニューコメン エンジンでは、蒸気と冷水の交互のジェットが同じシリンダーに噴射されました。つまり、ピストンの上下のストロークごとに、シリンダーの壁が交互に加熱されてから冷却されました。蒸気がシリンダーに入るたびに、 凝縮する 冷水の噴射によってシリンダーが冷却されて作動温度に戻るまで。その結果、蒸気の熱による潜在的な動力の一部が、ピストンの各サイクルで失われました。
ジェームス・ワッツの蒸気機関が稼働中。 プリント コレクター / 寄稿者 / ゲッティ イメージズ
1765 年 5 月に開発されたワットの解決策は、蒸気の凝縮が発生するコンデンサーと呼ばれる別のチャンバーをエンジンに装備することでした。凝縮チャンバーは、ピストンを含む作動シリンダーから分離されているため、凝縮はシリンダーからの熱損失がほとんどありません。凝縮器チャンバーは常に低温で大気圧未満に保たれますが、シリンダーは常に高温のままです。
ワットの蒸気エンジンでは、蒸気はボイラーからピストンの下のパワー シリンダーに引き込まれます。ピストンがシリンダーの上部に到達すると、蒸気がシリンダーに入るのを可能にする入口バルブが閉じ、同時に蒸気が凝縮器に逃げるのを可能にするバルブが開きます。コンデンサー内の気圧が低いと蒸気が引き込まれ、そこで冷却されて水蒸気から液体の水に凝縮されます。この凝縮プロセスは、接続チューブによってシリンダーに渡される凝縮器内で一定の部分真空を維持します。次に、外部の高気圧がピストンをシリンダーに押し戻し、パワーストロークを完了します。
シリンダーと凝縮器を分離することで、ニューコメン エンジンを悩ませていた熱の損失がなくなり、ワットの蒸気エンジンが同じものを生成できるようになりました。 馬力 60%少ない石炭を燃やしながら。この節約により、ワット エンジンは鉱山だけでなく、電力が必要な場所ならどこでも使用できるようになりました。
しかし、ワットの将来の成功は決して保証されたものではなく、困難なしに実現するものでもありませんでした。 1765 年に分離凝縮器の画期的なアイデアを思いつくまでに、彼の研究費は貧困に近づいていました。友人から多額の借金をした後、彼はついに家族を養うために仕事を探す必要がありました。約 2 年間、彼は土木技術者として自活し、スコットランドのいくつかの運河の建設を調査および管理し、グラスゴー市の治安判事のためにグラスゴー近郊の炭田を調査し、その間ずっと彼の発明に取り組み続けました。 .ある時、意気消沈したワットは、彼の旧友でありメンターであるジョセフ・ブラックに次のように書いています。
1768 年、小規模の実用的なモデルを製作した後、ワットは英国の発明家および商人とパートナーシップを結びました。 ジョン・ローバック フルサイズの蒸気エンジンを製造し、販売する。 1769 年に、ワットは別の凝縮器の特許を取得しました。ワットの有名な特許「消防車の蒸気と燃料の消費を減らす新しい発明された方法」は、今日まで、英国でこれまでに付与された最も重要な特許の 1 つと見なされています。
ボールトン、ワット、マードックのブロンズ像、「ゴールデン ボーイズ」、蒸気機関の開発を記念して金メッキ、ブロード ストリート、中央バーミンガム、ウェスト ミッドランズ、イングランド.アーティストのエセル・デイヴィス。 遺産画像/ゲッティイメージズ
マシュー・ボールトンとのパートナーシップ
1768 年に特許を申請するためにロンドンに旅行しているときに、ワットはソーホー マニュファクトリーとして知られるバーミンガムの製造会社のオーナーであるマシュー ボールトンに会いました。この会社は小さな金属製品を製造していました。ボルトンと彼の会社は、18 世紀半ばには非常に有名で尊敬されていました。 英語啓蒙運動 .
ボールトンは優れた学者であり、言語と科学、特に数学についてかなりの知識を持っていたが、少年時代に学校をやめて父親の店で働いていた。ショップでは、彼はすぐに多くの価値ある改良を導入し、彼のビジネスに導入できる他のアイデアを常に探していました。
彼はまた、有名なバーミンガムのルナー ソサエティのメンバーでもありました。このグループは、自然哲学、工学、産業の発展について議論するために集まりました。他のメンバーには、酸素の発見者であるジョセフ プリーストリー、エラスムス ダーウィン (チャールズ ダーウィンの祖父)、そして実験陶芸家 ジョサイア・ウェッジウッド .ワットは、ボールトンのパートナーになった後、グループに参加しました。
華やかでエネルギッシュな学者であるボールトンは、 ベンジャミンフランクリン 1758 年。彼らは新しい蒸気エンジンを設計し、ボールトンは模型を製作し、フランクリンに送ってロンドンで展示した。彼らはまだワットや彼の蒸気機関に気づいていなかった.
ボールトンが 1768 年にワットに会ったとき、彼は自分のエンジンが気に入り、特許権を購入することに決めました。ローバックの同意を得て、ワットはボウルトンに 3 分の 1 の利子を提供した。いくつかの複雑な問題があったが、最終的にローバックはワットの発明における彼の所有権の半分を合計 1,000 ポンドでマシュー・ボールトンに譲渡することを提案した。この提案は 1769 年 11 月に承認されました。
ボールトン・ワットの働く蒸気機関
ボールトン & ワットの蒸気機関、1784 年。 ロバート・ヘンリー・サーストン/ウィキメディア・コモンズ/パブリックドメイン
1774 年 11 月、ワットはついに彼の昔のパートナーであるローバックに、彼の蒸気エンジンが実地試験を首尾よく完了したことを発表した。ローバックへの手紙で、ワットはいつもの熱意と浪費で書きませんでした。代わりに、彼は単に次のように書いています。「私が発明した消防車は現在稼働しており、これまでに作られた他のどの消防車よりもはるかに優れた反応を示します。この発明は私にとって非常に有益になると期待しています.」
その時点から、Boulton and Watt の会社は、実際のアプリケーションで動作するさまざまなエンジンを製造することができました。研削、製織、フライス加工に使用できる機械のために、新しい技術革新と特許が取得されました。蒸気機関は、陸と海の両方で輸送に使用されました。長年にわたって蒸気動力の歴史を特徴づける成功した重要な発明のほとんどすべては、ボールトンとワットのワークショップで生まれました。
引退と死
ボールトンとの共同作業により、ワットは国際的に高い評価を得た人物になりました。彼の 25 年間の特許は彼に富をもたらし、彼とボールトンは革新的なエンジニアリングで確固たる評判を得て、英国の技術啓蒙主義のリーダーになりました。
ヒースフィールドにあるスコットランドの蒸気技術者で発明家のジェームズ ワット (1736 - 1819) の工房で、1790 年から亡くなるまでここに住んでいました。 ハルトンアーカイブ/ゲッティイメージズ
ワットは、スタッフォードシャーのハンズワースに「ヒースフィールド ホール」として知られるエレガントな邸宅を建設しました。彼は 1800 年に引退し、残りの人生を余暇と旅行に費やし、友人や家族を訪ねました。
ジェームズ ワットは 1819 年 8 月 25 日にヒースフィールド ホールで 83 歳で亡くなりました。彼は 1819 年 9 月 2 日にハンズワースのセント メアリー教会の墓地に埋葬されました。彼の墓は現在、拡張された教会の中にあります。
遺産
1878 年: ポータブル ジェームズ ワット蒸気エンジン。 ハルトンアーカイブ/ゲッティイメージズ
非常に有意義な方法で、ワットの発明は、自動車、列車、蒸気船から工場に至るまで、産業革命と近代の革新に力を与え、その結果として発展した社会問題は言うまでもありません。今日、ワットの名前は通り、博物館、学校に付けられています。彼の物語は、ピカデリー ガーデンやセント ポール大聖堂の彫像を含む本、映画、芸術作品に影響を与えました。
セント・ポールの像には次の言葉が刻まれている：「ジェームズ・ワットは…彼の国の資源を拡大し、人間の力を増大させ、科学の最も輝かしい信奉者と世界の真の恩人の間で著名な地位にまで上り詰めた. '
ソースと参考資料
更新者ロバート・ロングリー