はじめてのUK⑮ 日英オートマチックことはじめ ~ロンドン科博(2)~

今回は、ジェームス・ワットの足跡をたどります。日本の話もちょっとだけ触れます。
翻訳の品質は一切保証しない(>_<)


 〜 その参 〜 

産業革命のヒーロー兼パイオニア、ジェームズ・ワットとマシュー・ボルトン。
二人の原点は、バーミンガムの「ソーホー製作所」。




The Soho Manufactory


河川の水車に頼っていた機械、例えば麦を挽く石臼は、夏の水不足に悩まされていた。
蒸気エンジンが発明されても、大量の蒸気、即ち大量の水が必要であった。

1777年、ワットはこの問題に回答を出した。
使った蒸気を放散せず水に戻してまた使うのだ。
それまでシリンダ内の蒸気に冷水を注入して水に凝縮していたが、
冷却凝縮がエンジン外の復水器で行われるようになった。

エンジンは、内部の温度が高いほど効率がアップする。
復水器の発明によってシリンダ内が高温に保たれ、燃費が初期のエンジンの四分の一になった。

のちに長くソーホー製作所の水汲みに使われたこのエンジンは
オールド・ベス、要するにエリザベスと呼ばれた。

ワットらはエンジンの効率アップに取り組んだが、苦労も多かった。
よく突然爆発した。
悪魔のごとく。


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 〜 その肆 〜  「機械の時代」到来



ワットはこの蒸気エンジンで動かした。いつでもどこでも何の機械でも。
石炭と水さえあればイイ。
水車が要らない!工場を川岸以外に建てることが可能となった。

また、ピストンの往復運動だけでなく、回転運動が実現。
炭鉱の漏水を抜くだけでなく、様々な機械を駆動することができるようになった。

1788年 ボルトン&ワットが世に出した回転エンジン。
オールド・ベス同様バーミンガムで、ボタン・煙草ケース・各種アクセサリ製造に使われた。
このエンジンは43台の金属研磨機(ラップ仕上げ機)を動かした。


右・アルビオン製粉工場。1791年に火災で全滅


■世界初の「近代的自動制御」 オートマチック・スピード・コントロール

 
こんなの(多分)

ラップ仕上げ用エンジンは、遠心力を利用した速度調整機を備えた。
自動制御のテキストでお馴染みのアレである。
麦を挽く石臼などと同様、高速になると臼が浮いて粒が粗くなってしまうので、速度を一定に保つ必要があるのだ。


遠心調速機。
回転速度が上昇すれば、エンジン流入蒸気量を絞る(スロットルバルブ)。



英国工業は他に大差をつけた。
ワットのエンジンの秘密を知ろうと、海外から大挙してやって来た。

秘密裏にスケッチする者もいた。
写真左の図を描いたのはドイツの職工ライヒェンバッハ。1791年

写真右。 
エンジンの成功の代償に、病弱なワットは蝕まれてゆく。
ボルトンは1809年、ワットは1819年に死去した。


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そのころ、日本では。

土佐藩の細川頼直(-1796)が、著書「機巧図彙」(1797=没後に出版)の中で、からくり(Karakuri)人形の中の自動制御について記述している。「風切」という、動作速度を一定に保つ機構は、フィードバック制御である(※)。
からくり自体は太古から存在するが、精細な記述を探すのはムズカシイ。
※参考文献 「自動制御とは何か」示村悦二郎、コロナ社


「弓引童子」(レプリカ)
「茶運び人形」(同上)茶碗を客に運んでまた戻る。

細川頼直が死去した3年後。
「からくり儀右衛門」こと、のちの第一人者、田中久重(1799-1881)が筑後久留米に生誕した。
写真の「弓引童子」や「文字書き人形」、日本の不定時法に対応した時計「万年自鳴鐘」を完成させるなどの活躍を見せた後、嘉永・文久・元治の頃より蒸気エンジン・蒸気船・銃砲の鋳造を行った。明治に入り、芝浦製作所、つまり現在の東芝を創業したことは余りにも有名なので割愛する。



「はじめてのUK」次回は、「スモール・イズ・ビューティフル」
更新日は未定です。気長にお待ち下さい。


・原文

~3. Introduction James Watt~

James Watt was a great steam pioneer and a hero of the industrial age.
Thanks to his engineering genius, steam-engine design went ahead at a cracking pace in the late 1700s.
His business partner Matthew Boulton provided the equally important commercial drive.
Together they made the Soho Manufactory in Birmingham an industrial wonder of its time, attracting the interest of competitors, heads of state and the aristocracy.

・A water recycler
In 1777, when this engine was built, people still relied on old, established methods of driving machines, such as water power.
But what happened if the water supply was threatened – in a long, hot summer, for instance ?
The solution was an engine like ‘Old Bess’.
This was known as a ‘returning engine’, designed to keep the water wheel turning by continuously recycling water from the bottom of the wheel back to the top.
(photo)
The Soho Manufactory was a popular destribution for curious visitors, whose carriages can be seen here.
Matthew Boulton’s Soho Manufactory, c.1781

・’Old Bess’ engine by Boulton and Watt, 1777
Not all steam-engine development went smoothly.
This was the second engine constructed by James Watt at Matthew Boulton’s Soho Manufactory in Birmingham.
It was used in early experience to make steam power more efficient.
But its unpredictable and often violent motion led to the engine becoming known as ‘Beelzebub’.
It was later adapted and put to work pumping water at Soho.
The engine worked reliably there until 1848, earning its more affectionate nickname, ‘Old Bess’.


~4.The Machine Age arrives~

James Watt made the steam engine a universal power source.
His engines could drive any type of machinery, anywhere, at any time.
They only needed to be kept supplied with coal and water.
Factories no longer had to be built next to rivers to drive their water wheels, and were concentrated more often in the industrial towns that were beginning to emerge.

・A major breakthrough
James Watt’s new steam engine used his separate condenser, the greatest single improvement ever made to the steam engine.
It cut fuel consumption by up to 75% compares with the older Newcomen engine.
Because they could also produce a rotary motion, steam engines were no longer used just to pump flood water out of coal mines, but also to drive machinery in factories.
This was the beginning of steam-powered factory production.

(The caption of the left photo)
James Watt’s inventive mind devised engine improvements that became standard for all steam engines built afterwards.
Watt and the Steam Engine.
Painting by James E. Lander, engraved in mezzotint by James Scott, 1860
(The caption for the right photo is omitted.)

・Rotative steam engine by Boulton and Watt,1788
This is the oldest, mainly unaltered rotative engine in the world.
Built by James Watt in 1788, it incorporates all of his most important steam-engine improvements.
Like ‘Old Bess’, this engine worked at Matthew Boulton’s Soho Manufactory in Birmingham, where buttons, snuffboxes and other small decorated metal items were made.
This engine drove 43 metal polishing – ‘lapping’ – machines for 70 years.


(Centrifugal governor)
A centrifugal governor regulates the engine's speed by increasing or decreasing the amount of steam entering the cylinder via a throttle valve.
As the engine speeds up, so the amount of steam used is reduced, slowing it down.
And if the engine slows down, the amount of steam used is increased, to speed it up.


(The caption of the left photo)
James Watt gave Britain’s industries a major advantage over other countries.
Overseas visitors resorted to novel measures to learn the engines’ secrets.
Sketch of the Lap engine secretly made by German mechanic Georg Reichtenbach, 1791
(The middle photo)
The Lap engine was the first steam engine to use the centrifugal governor.
This is the drawing made to assist the construction of the engine’s governor.
Drawing by John Southern, completed 13 December 1788.
(The right photo)
The business of building engines took a physical toll on James Watt’s fragile health, as this portrait suggests.
Oil painting by Carl Fredrik von Breda,1792

・2015.5.4, Science Museum London
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