ワットの蒸気機関の改良の選択
ニューコメン機関の非効率性
ジェームズ・ワットが蒸気機関の改良に取り組むまで、トーマス・ニューコメンによって開発されたニューコメン機関が最も普及していました。しかし、ニューコメン機関は、シリンダーを加熱と冷却を繰り返す必要があり、エネルギー効率が非常に悪いという欠点がありました。具体的には、シリンダー内で蒸気を冷却して真空状態を作り出す際に、シリンダー自体も冷却されてしまい、次のサイクルで蒸気を加熱するために多くのエネルギーを消費していました。
分離凝縮器の導入
ワットはニューコメン機関の非効率性の原因がこの加熱と冷却の繰り返しにあることを見抜き、画期的な改良を加えました。それが、シリンダーとは別の容器に蒸気を凝縮させる「分離凝縮器」の導入です。この装置により、シリンダーは常に高温に保たれ、冷却と加熱の繰り返しによるエネルギー損失を大幅に削減することができました。
その他多くの改良点
分離凝縮器以外にも、ワットは蒸気機関に多くの改良を加えました。例えば、シリンダーの両側に蒸気を導入してピストンの往復運動を効率的に行う「複動式」の採用、蒸気の圧力を自動的に調整する「調速機」の発明、回転運動を生み出す「遊星歯車機構」の導入などが挙げられます。これらの改良により、ワットの蒸気機関は従来のものと比べて飛躍的に効率が向上し、産業革命の原動力となりました。