蒸気機関
蒸気機関とは、沸騰したお湯の蒸気を利用して動かす機関のことです。その蒸気がエンジンの部品を押して動かします。蒸気機関は、自動車や発電機など、さまざまな機械を動かすことができます。
蒸気機関は、18世紀初頭から鉱山のポンプに使用され、1770年代にジェームズ・ワットによって大幅に改良されました。彼らは馬、風車、水車を機械に置き換えた産業革命の間に非常に重要であった。
最初の蒸気機関はピストン機関でした。蒸気の圧力がピストンを押してシリンダーに沿って移動させるため、往復運動をしていました。これはポンプを直接動かしたり、クランクを使って車輪を回して機械を動かしたりすることができました。低圧で動作し、大きな力を出すためには非常に大きくなければなりませんでした。
蒸気機関車は、工場では機械を動かすために、鉱山ではポンプを動かすために使われていました。その後、鉄道機関車や蒸気船を動かすことができる小型のエンジンが作られました。
蒸気機関の動力となる蒸気は、水を加熱して蒸気を作るボイラーで作られています。ほとんどの場所では、火がボイラーを加熱します。火の燃料は、木材、石炭、石油などがあります。火の代わりに原子力や太陽エネルギーを使うこともあります。ボイラーから出てくる蒸気は、ピストンに力を加えます。バルブがピストンの一方の端に蒸気を送り、次にもう一方の端に蒸気を送り、ピストンを前後に動かします。動いているピストンは、ピストンロッド、クロスヘッド、コネクティングロッドを押したり引いたりして、車輪を回したり、他の機械を動かしたりします。重く回転するフライホイールは、ピストンからの動力をスムーズにします。ガバナーはエンジンの回転数を制御します。
今日でも多くの蒸気機関が活躍しています。20世紀の間に、ピストンは蒸気のジェットに押されて風車のように回転するタービンに取って代わられました。これらは、元の種類のピストン式蒸気機関よりもエネルギー効率が高く、より速く回転します。これらは発電所で電気を作る発電機を作動させるために使用されています。また、蒸気タービンで動く船もあります。蒸気タービンのボイラーは、いくつかの発電所や軍艦の原子炉でさえ、多くの異なる種類の燃料によって加熱することができます。
ダドリー卿の土地にある鉱山から水を汲み上げるための1712年製トーマス・ニューコメンエンジンの実物大模型。ブラック・カントリー・リビング・ミュージアム
総督のこと。バールトンとワットの重要な発明
この巨大な建物には、英国で最大のビームエンジンが4基収容されていました。これらのエンジンは、ベックスレーのクロスネスで下水を移動させるために使用されました。
オールド・ベスワットのビームエンジン、1777年、ブールトンとワットによって建造された。このエンジンは水を上げるために使われた。バーミンガムにあったBoulton's Soho Manufactoryでは、水車を使って機械を動かしていたため、一定の水が必要であった。
現存する最古の機関車科学技術館にあるビリーのパフイング
質問と回答
Q:蒸気機関とは何ですか?
A: 蒸気機関とは、水を沸騰させた蒸気を利用して動かすエンジンのことです。蒸気がエンジンの部品を押して動かすので、自動車や発電機など、さまざまな機械の動力源として利用されています。
Q: 蒸気機関はいつから使われていたのですか?
A: 蒸気機関は、1700年代初頭から鉱山のポンプに使われ始め、1770年代にはジェームズ・ワットによって大幅に改良されました。産業革命の時代には、馬や風車、水車に代わって、機械を動かすために非常に重要な役割を果たすようになりました。
Q: 蒸気機関はどのように動くのですか?
A: 最初の蒸気機関はピストンエンジンでした。蒸気の圧力でピストンを押し、それをシリンダーに沿って動かすことで往復運動をさせました。これにより、ポンプを直接動かしたり、クランクを動かして車輪を回し、機械を動かしたりすることができました。重く回転するフライホイールはピストンからの動力をスムーズにし、ガバナーはエンジンの速度をコントロールしました。
Q: 蒸気機関の動力源は何ですか?
A: 蒸気機関の動力源となる蒸気は、水を加熱して蒸気を作るボイラーで作られます。ボイラーは火で温めるのが一般的ですが、火には薪や石炭、石油などが使われ、火の代わりに原子力や太陽エネルギーが使われることもあります。
Q: ピストンエンジンの原型からどのように技術が変化したのですか?
A: 20世紀には、ピストンに代わって、蒸気の噴射によって風車のように回転するタービンが登場し、従来のピストン式蒸気機関よりも高速でエネルギー効率よく回転するようになりました。現在では、発電所で発電機を動かして電気を作るのに使われていますし、船舶にもこのタービンが使われています。
Q: ボイラーに使える燃料は何ですか?
A:ボイラーは、薪、石炭、石油など、さまざまな燃料で加熱することができます。また、その時々の状況に応じて、火の代わりに原子力や太陽エネルギーを使用することもできます。
