ジェームズ・ワット

18歳のとき、母親が亡くなり、父親の健康状態が悪化し始めました。ワットはロンドンに旅行し、楽器メーカーとして1年間のトレーニングを受けることができました（1755/56）。その後、スコットランドに戻り、グラスゴーの主要な商業都市に定住し、独自の楽器製作事業を立ち上げました。彼はまだ非常に若く、完全な見習いを持っていなかったため、元マスターを介して自分自身を確立するための通常のつながりがありませんでした。ジャーニーマンの楽器メーカーとして。

ワットは、ジャマイカからアレクサンダーマクファーレンが遺した天文楽器、専門家の注意を必要とする楽器がグラスゴー大学に到着したことで、この行き詰まりから救われました。正常に動作し、報酬が支払われました。これらの機器は、最終的にマクファーレン天文台に設置されました。その後、3人の教授が彼に大学内に小さなワークショップを設立する機会を提供しました。それは1757年に開始され、物理学者で化学者のジョセフブラックと有名なアダムスミスの2人の教授がワットの友人になりました。

最初、彼はで使用された科学機器の保守と修理に取り組みました。大学は、デモンストレーションを支援し、象限の生産を拡大しました。彼は、とりわけ、象限を反映する真鍮、平行定規、はかり、望遠鏡の部品、気圧計を製造および修理しました。

誤って述べられることがあります。トレードハウスの反対によりグラスゴーでの地位を確立するのに苦労したが、この神話は歴史家のラムスデンによって徹底的に暴かれた。この時代の記録は失われているが、彼は完全に正常に働き、取引することができたことが知られている。熟練した金属労働者として、ハンマーメンの設立は彼が会員資格の要件を満たしていることに満足しているに違いありません。また、金属業界の他の人々は、会員でなくても働くために追求されたことが知られています。 e 19世紀に法人化されたため、ワットが街中で自由に取引を行っていたときは、規則が確実に施行されていました。

1759年、彼は建築家兼ビジネスマンであるジョンクレイグとパートナーシップを結び、製造と販売を行いました。楽器やおもちゃなどの製品ライン。このパートナーシップは次の6年間続き、最大16人の労働者を雇用しました。クレイグは1765年に亡くなりました。1人の従業員であるアレックスガードナーが最終的に事業を引き継ぎ、20世紀まで続きました。

1764年、ワットはいとこのマーガレット（ペギー）ミラーと結婚し、5人の子供をもうけました。 、そのうちの2人は成人期まで生きました：ジェームズジュニア（1769–1848）とマーガレット（1767–1796）。彼の妻は1772年に出産で亡くなりました。1777年に彼は再び結婚し、グラスゴーの染料メーカーの娘であるアン・マクレガーと2人の子供をもうけました。 （1779–1794）。アンは1832年に亡くなりました。1777年から1790年の間、彼はバーミンガムのリージェントプレイスに住んでいました。

ワットとやかん

ワットが蒸気機関を発明するように促されたという人気のある話があります。やかんが沸騰しているのを見ると、蒸気が蓋を押し上げ、ワットに蒸気の力を示しています。この物語は多くの形で語られます。ワットの中には若い若者もいれば、年上の人もいれば、母親のやかん、叔母のこともあります。物語が示すように、ワットは実際には蒸気機関を発明しませんでしたが、独立したコンデンサーを追加することによる既存のニューコメンエンジン。これは、熱と熱効率の概念に精通していない人に説明するのは難しいです。物語は、おそらくワットの息子ジェームズワットジュニアによって作成されたようであり、子供たちが理解し、覚えるのは簡単です。この観点から、アイザックニュートンと落下するリンゴ、そして彼の重力の発見の物語に似ていると見なすことができます。

神話としてしばしば却下されますが、ワットとやかんの物語には実際には基礎。熱と蒸気の熱力学を理解しようとして、ジェームズワットは多くの実験室実験を行い、彼の日記には、これらを実施する際に、蒸気を生成するためのボイラーとしてケトルを使用したことが記録されています。

蒸気を使った初期の実験

1759年、ワットの友人であるジョン・ロビソンは、動力源としての蒸気の使用に注意を向けるよう呼びかけました。鉱山から水を汲み上げるためにほぼ50年間使用されてきたニューコメンエンジンの設計は、最初の実装からほとんど変わっていませんでした。ワットは蒸気機関の実験を見たことがありませんでしたが、蒸気の実験を始めました。彼はモデルを構築しようとしました。それは十分に機能しませんでしたが、彼は実験を続け、主題についてできる限りすべてを読み始めました。彼は、ワットには知られていないが、彼の友人であるジョセフ・ブラックが数年前に発見したエンジンを理解する上で、潜熱（一定温度プロセス中に放出または吸収される熱エネルギー）の重要性を認識するようになりました。蒸気機関の理解は非常に原始的な状態でした。熱力学の科学はもう100年近く形式化されなかったからです。

1763年、ワットは大学に属するモデルのニューコメンエンジンの修理を依頼されました。 。修理後もエンジンはほとんど作動しませんでした。多くの実験の後、ワットは、蒸気の熱エネルギーの約4分の3がすべてのサイクルでエンジンシリンダーの加熱に消費されていることを示しました。このエネルギーは、サイクルの後半で冷水がシリンダーに注入されて蒸気を凝縮して圧力を下げるために無駄になりました。したがって、シリンダーを繰り返し加熱および冷却することにより、エンジンは機械エネルギーに変換するのではなく、熱エネルギーの大部分を浪費しました。

1765年5月に到達したワットの重要な洞察は、蒸気をピストンとは別のチャンバー内で凝縮し、シリンダーを「スチームジャケット」で囲むことにより、噴射された蒸気と同じ温度に維持します。したがって、各サイクルでシリンダーに吸収されるエネルギーはごくわずかであり、ワットは同じ年の後半に実用的なモデルを持っていました。

実行可能な設計にもかかわらず、本格的なエンジンの構築には依然としてかなりの困難がありました。これにはさらに多くのcが必要でした。アピタル、そのうちのいくつかは黒から来ました。より実質的な支援は、フォールカーク近郊の有名なキャロン製鉄所の創設者であるジョン・ローバックからもたらされ、彼は現在パートナーシップを結んでいます。 RoebuckはBo “nessのKinneilHouseに住んでいました。その間、Wattは家に隣接するコテージで蒸気エンジンの完成に取り組みました。コテージのシェルと彼のプロジェクトの大部分はまだ後方にあります。 。

主な難しさは、ピストンとシリンダーの機械加工でした。当時の鉄工労働者は、現代の機械工というより鍛冶屋のようで、十分な精度で部品を製造することができませんでした。ワットの発明に関する特許。資源に縛られたワットは、最初は測量士として、次に土木技師として8年間、雇用を余儀なくされました。

ローバックは破産し、ソーホー製作所を所有していたマシューボールトンはバーミンガムの近くで働いています。 、彼の特許権を取得しました。特許の1800年への拡張は、1775年に成功裏に取得されました。

ボールトンを通じて、ワットはついに世界で最高の鉄工労働者の何人かにアクセスすることができました。ピストンがぴったりと合う大きなシリンダーの製造の難しさは、北ウェールズのレクサム近くのバーシャムで大砲を作るための精密なボーリング技術を開発したジョン・ウィルキンソンによって解決されました。ワットとボールトンは大成功を収めたパートナーシップ、ボールトンとワットを結成し、それは次の25年間続きました。

最初のエンジン

1776年に、最初のエンジンが設置され、営利企業で機能しました。これらの最初のエンジンは、ポンプに動力を供給するために使用され、シャフトの下部にあるポンプロッドを動かすための往復運動のみを生成しました。設計は商業的に成功し、次の5年間、ワットは鉱山から水を汲み上げるために主にコーンウォールにエンジンを設置するのに非常に忙しかった。

これらの初期のエンジンはボールトンとワットによって製造されたものではなかったが、コンサルティングエンジニアを務めたワットが作成した図面に従って、他の人が作成しました。エンジンの組み立てとそのシェイクダウンは、最初はワットによって監督され、次に会社の従業員によって監督されました。これらは大型の機械でした。たとえば、最初の機械は直径約50インチのシリンダーと全高は約24フィートで、それを収容するための専用の建物の建設が必要でした。ボールトンとワットは、同じ作業を行うニューコメンエンジンと比較して節約された石炭の価値の3分の1に相当する年間支払いを請求しました。

ボールトンがワットにピストンの往復運動を変換して研削、織り、フライス加工用の回転力を生成するように促したとき、本発明の適用分野は大幅に拡大しました。クランクは変換の明白な解決策のように見えましたが、ワットとボールトンはこの特許によって窮地に立たされました。その所有者であるジェームズ・ピッカードとその仲間は、外部コンデンサーのクロスライセンスを提案しました。ワットはこれに断固として反対し、1781年に太陽と遊星歯車によって特許を回避しました。

次の6年間で、彼は蒸気機関に他の多くの改良と修正を加えました。ピストンの両側に蒸気が交互に作用する複動式エンジンは1つでした。彼は、蒸気を「拡張的に」作動させる方法を説明しました（つまり、大気圧をはるかに超える圧力で蒸気を使用します）。 2つ以上のエンジンを接続する複式エンジンについて説明した。 1781年と1782年に、これらに対してさらに2つの特許が付与されました。製造と設置を容易にするために行われた他の多くの改善が継続的に実施されました。これらの1つには、シリンダー内の圧力とその体積に対する有益なプロットを生成する蒸気インジケーターの使用が含まれ、これは企業秘密として保持されていました。ワットが最も誇りに思っていたもう1つの重要な発明は、接続されたロッキングビームからシリンダーロッドとポンプに必要な直線運動を生成するため、複動エンジンに不可欠な平行運動でした。円弧。これは1784年に特許を取得しました。エンジンの出力を制御するスロットルバルブと、エンジンの「暴走」を防ぐために1788年に特許を取得した遠心調速機は非常に重要でした。これらの改善を組み合わせることで、燃料の使用効率がニューコメンエンジンの最大5倍のエンジンが製造されました。

開発の非常に原始的な段階にあったボイラーが爆発する危険性があるため、リークに関する継続的な問題により、ワットは高圧蒸気の使用を制限しました。すべてのエンジンは大気圧に近い蒸気を使用していました。

特許試験

エドワードブルが建設を開始1781年にコーンウォールのボールトンとワットのエンジン。1792年までに彼は独自の設計のエンジンを作り始めましたが、別のコンデンサーが含まれていたため、ワットの特許を侵害していました。ジャベツ・カーター・ホーンブロワーとジョナサン・ホーンブロワー・ジュニアの2人の兄弟も、ほぼ同じ時期にエンジンの製造を開始しました。他の人々はコンデンサーを追加することによってニューコメンエンジンを改造し始め、コーンウォールの鉱山所有者はワットの特許を執行できないと確信するようになりました。彼らは1795年までに落ちたボールトンとワットのために支払いを差し控え始めました。 21,000ポンド（2019年時点で2,190,000ポンドに相当）の借金があり、受け取ったのは2,500ポンドのみでした。ワットは彼の主張を執行するために法廷に行くことを余儀なくされました。

彼は1793年に最初にブルを訴えました。 、しかし、特許の元の仕様が有効であるかどうかの問題は別の裁判に委ねられました。その間に、侵害者に対して差止命令が出され、ロイヤルティの支払いがエスクローに置かれることを余儀なくされました。翌年に行われた仕様の有効性は決定的ではありませんでしたが、差止命令は引き続き有効であり、ジョナサン・ホーンブロワーを除く侵害者はすべて訴訟を解決し始めました。ホーンブロワーはすぐに裁判にかけられ、4人の裁判官の判決が下されました。 （1799年）ワットを決定的に支持しました。正確なシリンダーを退屈させる問題を解決した彼らの友人のジョン・ウィルキンソンは、特に悲惨な事件でした。彼は、ボールトンとワットの知識がなくても、約20個のエンジンを組み立てていました。彼らは最終的に1796年に侵害を解決することに合意しました。ボールトンとワットは彼らに負っているすべてを集めることはありませんでしたが、紛争はすべて当事者間で直接または仲裁を通じて解決されました。これらの試験は費用と時間の両面で非常に費用がかかりましたが、最終的には会社にとって成功しました。

コピー機

1780年以前は良いものはありませんでした手紙や絵のコピーを作成する方法。時々使用される唯一の方法は、リンクされた複数のペンを使用する機械的な方法でした。ワットは最初、この方法の改善を試みましたが、非常に面倒だったため、すぐにこのアプローチをあきらめました。彼は代わりに、オリジナルの表から別のシートの裏にインクを物理的に移し、溶剤で湿らせて、オリジナルに押し付けることを試みることにしました。 2枚目のシートは、コピーを光に当てたときにインクが透けて見えるように薄くする必要があり、オリジナルを正確に再現しました。

ワットは1779年にプロセスの開発を開始し、インクの配合、薄紙の選択、特殊な薄紙の湿潤方法の考案、および塗布に適した印刷機の作成など、多くの実験を行いました。転送を実行するための正しい圧力。これらはすべて多くの実験を必要としましたが、彼はすぐに1年後にプロセスの特許を取得するのに十分な成功を収めました。 Wattは、James Watt and Coという会社でBoulton（資金提供）およびJames Keir（事業管理）と別のパートナーシップを結んだ。発明の完成には、他の人が日常的に使用できるようになるまでに、はるかに多くの開発作業が必要でした。今後数年間にわたって実施されました。ボールトンとワットは1794年に息子たちに株を譲りました。それは商業的な成功を収め、20世紀に至るまでオフィスで広く使用されました。

化学実験

幼い頃からワットは化学に非常に興味を持っていました。 1786年後半、パリにいる間、彼は塩酸を二酸化マンガンと反応させて塩素を生成するベルトレーの実験を目撃しました。彼はすでに塩素の水溶液が織物を漂白できることを発見し、彼の発見を発表しました。そしてそれは多くの潜在的なライバルの間で大きな関心を呼び起こしました。ワットが英国に戻ったとき、彼は商業的に実行可能なプロセスを見つけることを期待して、これらの線に沿って実験を始めました。彼は、塩、二酸化マンガン、硫酸の混合物が塩素を生成する可能性があることを発見しました。これは、ワットがより安価な方法である可能性があると信じていました。彼は塩素をアルカリの弱い溶液に通し、良好な漂白特性を持っているように見える濁った溶液を得た。彼はすぐにこれらの結果をグラスゴーの観覧席であった義父のジェイムズ・マクグリガーに伝えました。それ以外の場合、彼は自分の方法を秘密にしようとしました。

マグリガーと妻のアニーとともに、彼はプロセスを拡大し始め、1788年3月にマグリガーは1500ヤードの布を満足のいくように漂白することができました。この頃、ベルトレーは塩と硫酸のプロセスを発見し、それを公表したので、それは公に知られるようになりました。他の多くの人々がプロセスの改善を試み始めましたが、それでも多くの欠点がありましたが、その中でも特に液体製品の輸送の問題がありました。ワットのライバルはすぐにプロセスの開発で彼を追い抜き、彼はレースから脱落しました。チャールズテナントが固体漂白粉末（次亜塩素酸カルシウム）の製造プロセスの特許を取得したのは1799年で、商業的に成功しました。

1794年までに、ブリストルのホットウェルズにある新しい空気圧研究所で使用するガスを生成、洗浄、保管する装置を製造するために、トーマスベドーズによってワットが選ばれました。ワットは、数年間、さまざまなガスの実験を続けましたが、1797年までに「事実上の空気」の医療用途は行き詰まりました。

人格

ワットは、科学の理論的知識とそれを実際に適用する能力を組み合わせました。ハンフリー・デイビーは言いました。彼の「ジェームズ・ワットを優れた実用的なメカニックとしてのみ考える人々は、彼の性格について非常に誤った考えを形成します;彼は自然哲学者と化学者として等しく区別され、彼の発明はそれらの科学に関する彼の深い知識と、天才の独特の特徴、実用化のためのそれらの結合を示しています。」

彼は非常に尊敬されていました。産業革命の他の著名な男性によって。彼は月の社会の重要なメンバーであり、常に彼の視野を広げることに興味を持っていた、非常に人気のある会話家であり仲間でした。彼の友人やパートナーとの彼の個人的な関係は常に友好的で長いものでした。 -長続きします。

ワットは多作の通信員でした。コーンウォールにいる間、彼は週に数回ボールトンに長い手紙を書きました。彼は、たとえば、哲学者の取引で結果を発表することを嫌っていました。しかし、王立協会は、代わりに特許で彼の考えを伝えることを好みました。彼は優れたドラフトマンでした。

彼はかなり貧しいビジネスマンであり、特に交渉や交渉の条件を嫌っていました。蒸気機関を使おうとした人たちと。 1772年にウィリアム・スモールに宛てた手紙の中で、ワットは「口座を清算したり交渉したりするよりも、荷を積んだ大砲に直面したい」と告白した。彼が引退するまで、彼は常に彼の財政問題について非常に心配していて、そして少し心配でした。彼の健康状態はしばしば悪く、彼は頻繁に神経質な頭痛と鬱病に苦しんでいました。

ソーホー鋳造所

最初に、パートナーシップはエンジンの図面と仕様を作成し、顧客の所有物にそれを建てる作業を監督しました。彼らは部品自体をほとんど生産しませんでした。ワットはバーミンガムのハーパーズヒルにある自宅でほとんどの仕事をし、ボールトンはソーホー製作所で働いていました。徐々にパートナーは実際に部品をどんどん製造し始め、1795年までに約1マイル離れた土地を購入しました。バーミンガム運河のほとりにあるソーホー製作所から、エンジン製造のための新しい鋳造所を設立しました。ソーホー鋳造所は、ワットの息子であるグレゴリーとジェームズジュニアが深く関わっていた1796年に正式に開設されました。企業の管理。ワットの引退の年である1800年に、同社は合計41のエンジンを製造しました。

後年

ワットは1800年に引退しました。これは、彼の基本的な特許とボールトンとのパートナーシップと同じ年です。有名なパートナーシップは男性の息子であるマシューロビンソンボールトンとジェームズワットジュニアに移されました。長年の会社エンジニアであるウィリアムマードックはすぐにパートナーになり、会社は繁栄しました。

ワットは他の発明を続けました彼の半引退前と半引退中のこと。スタッフォードシャーのハンズワースにある自宅で、ワットはワークショップとしてギャレットルームを利用しました。ここで彼は多くの発明に取り組みました。とりわけ、彼は彫刻やメダリオンをコピーするためのいくつかの機械を発明して構築しました。これらは非常にうまく機能しましたが、特許を取得したことはありませんでした。彼がこの機械で制作した最初の彫刻の1つは、彼の古い教授の友人であるアダム・スミスの小さな頭でした。彼は土木工学への関心を維持し、いくつかの重要なプロジェクトのコンサルタントでした。彼は、たとえば、グラスゴーのクライドの下で水を汲み上げるために使用する柔軟なパイプを構築する方法を提案しました。

彼と2番目の妻はフランスとドイツに旅行し、途中で不動産を購入しました。 -Llanwrthwlの南1.6kmにあるDoldowlodHouseのウェールズは、大幅に改良されました。

1816年、彼は発明の産物であるパドルスチーマーコメットに旅行し、故郷のグリノックを再訪しました。

1819年8月25日、スタッフォードシャー（現在はバーミンガムの一部）のハンズワース近くにある自宅の「ヒースフィールドホール」で83歳で亡くなりました。9月2日にセントメアリーの墓地に埋葬されました。」 ■ハンズワースの教会。その後、教会は拡張され、彼の墓は現在教会の中にあります。