瓦特(4)〈蒸汽機發明人〉   江銘輝  五夢網

十二、結婚

1763年的聖誕節瓦特沒有回故鄉，住在親戚家裡，這個時候與表妹瑪格麗特(Margaret Miller)認識了。父親也毫無意見同意他們的婚事，1764年，瓦特與表妹瑪格麗特結婚，此後他們共養育了6個孩子。翌年七月他們搬到迪爾福特田地的小路旁，大學的店照常開著。瓦特所以搬到這裡，因為他和那裡的陶器製造廠有商務往來。

十三、決心製造蒸汽機

瓦特拿出他全部的本領，終於修好了模型，可是只走二、三個行程，又不動了。接連又修好，還是動了幾下又不動了。後來瓦特終於把這模型機修好。至此，瓦特決定製造一部新的蒸汽機。

十四、改造紐可門蒸汽機

瓦特發現紐考門蒸汽機的兩大缺點：活塞動作不連續而且慢；蒸汽利用率低，浪費熱量。

為什麼會這樣?瓦特進一步發現是汽缸兼冷凝器的原因造成。汽缸是這個幫浦最重要的部件，既要它加熱，使蒸汽推動活塞，又要它冷卻，使活塞下降，這個矛盾不解決，幫浦的效率就會受到嚴重影響。瓦特經過計算，發現有四分之三的蒸汽白白浪費在汽缸冷熱交替之中。

有一天在格拉斯哥大學校園散不時，瓦特想到解決方法，

他把冷、熱兩個任務分別由兩個部件來承擔，讓汽缸始終是熱的，負責做功，讓另一個容器始終是冷的，負責將蒸汽冷凝，產生真空。經過無數不眠之夜，他想出了用管子連通汽缸和冷凝器的辦法。汽缸作完工後，將廢汽排到冷凝汽，再由空氣幫浦排出。(圖6)

圖6；瓦特改良的蒸汽機

瓦特一面進行試驗，一面更加發奮學習。他不僅看英文的資料，還自學了法文、德文和義大利文，鑽研各種最新的國外資料。終於，總結前人經驗，在進行了無數次試驗，提出了新的蒸汽機設計方案。

瓦特最初的蒸汽機活塞上面沒有蓋子，當活塞下降時，空氣也隨之進入汽缸內，汽缸就冷下來，這時想要提高汽缸溫度，就得消耗一些無謂的蒸汽，於是必須在活塞上面緊密加一個蓋子，改用蒸汽充入活塞。換言之，以前是利用大氣壓力將活塞往下推做工，現在用蒸汽力量往下壓活塞，來代替大氣壓力做功。這才是真正的蒸汽機。

十五、申請專利

但要構想變成真正的機器，困難還很多。除了技術、材料方面的問題，最大的問題是沒有經費。

於是他找布拉克教授商量，教授介紹一位曾是他的學生的實業家“羅伯克”(John Roebuck)先生，羅伯克是學者，他經營過礦場，對於瓦特蒸氣機的研究極有興趣，便答應出資協助研究。他寄來一份合作書，並建議他到倫敦去申請了發明專利權。依照合約書，瓦特的1000鎊借款和申請專利費用，以及此後的實驗開支，完全由羅伯克負擔，旦取得專利後，三分之二的權利則歸羅伯克所有。

就在1768年8月，瓦特到倫敦申請專利。1769年的年初，專利被批准了。

十六、羅伯克生意失敗

申請到專利後，瓦特馬上開始製造蒸汽機，在胼手胝足下，1769年9月，花了9月的時間，瓦特好不容易完成一台新的蒸汽機。但並沒有成功。

因為凝結器的作用不太好，工廠所製造的汽缸，性能不佳，根本不能使用，活塞不能緊密，蒸汽會漏出來。

瓦特非常失望。

這時屋漏偏逢連夜雨，羅伯克投資在煤礦的錢全盤失敗，不能履行合約，再替瓦特出資了。於是他把瓦特介紹給伯爾顿（Matthew Boulton），伯爾顿是伯明罕的大企業家。

1773年3月，羅伯克宣告破產，由伯爾顿繼承羅伯克三分之二的專利權。1774年9月，瓦特的妻子瑪格麗特再度懷孕，病重去世。