ワットの蒸気機関を3Dで動かして分かる仕組み

このモデルでわかること

ジェームズ・ワット以前の蒸気機関は、石炭の大半を、同じ鉄のシリンダーを温めては冷やすことに使っていました。それも 1 分間に 12 回以上です。このモデルが示すのは、その問題を解決し、さらにポンプを動かすだけでなく工場の軸を回すようになった機械です。

ボルトンとワットが 1780 年代に造った種類の回転式ビーム機関を、実物の 10 分の 1 に縮め、中央で切ってあります。赤い面は切り口です。ボイラーから来た生蒸気はオレンジ、復水器へ向かう使用済みの蒸気は薄い青、水は濃い青です。寸法の比率は、シドニーのパワーハウス博物館にある 1785 年のボルトン・ワット機関にならいました。内径 635 mm（25 インチ）、行程 1.83 m（6 フィート）、はずみ車 4.27 m（14 フィート）です。

隅の表示には、はずみ車の速度、絞り弁の開き、蒸気がピストンに与えている出力、機関が燃やしている石炭、ピストン上の圧力が出ます。グラフの下の小さな線は、直近 30 秒の速度（赤）と絞り弁（青）を記録していて、負荷を変えたときに調速機がどう応えるかが見えます。その下のグラフはシリンダー上部の圧力と容積の線図で、機関の運転に合わせてその場で描かれます。後ろの灰色の輪郭は設計負荷のときの線図なので、負荷のスライダーを動かすとどう変わるかがわかります。

ニューコメン機関はなぜ石炭を食ったのか

トーマス・ニューコメンが 1712 年に造った大気圧機関は、シリンダーを蒸気で満たしてから、中に冷水を噴きつけました。蒸気が凝縮してシリンダー内の圧力が下がり、外の空気がピストンを押し下げます。これで動きはしましたが、行程のたびにシリンダーの壁が冷え、次に入る蒸気は空間を満たす前に、まず壁を温め直さなければなりませんでした。蒸気の多く、そしてそれを作った石炭の多くが、鉄を温めることに消えていたのです。

ワットがこの問題に出会ったのは 1763 年、グラスゴー大学から、蒸気不足で止まってばかりいるニューコメン機関の模型の修理を頼まれたときでした。彼の答えは、蒸気をどこか別の場所で凝縮させることで、1765 年には模型で動かしていました。特許は 1769 年 1 月 5 日に認められ、その第一の主張は、シリンダーを「機関が働いているあいだずっと、入ってくる蒸気と同じ熱さに保たなければならない」というものでした。

分離復水器

モデルでは、機関室の床下にある、冷水を張った木の槽に立っている鉄の容器が復水器です。シリンダーの一方の端が排気側に開くと、蒸気は管を勢いよく下って復水器に入り、噴射コックから出る冷水の噴射を受けて水に戻ります。水は蒸気よりはるかに小さな体積しか占めないので、復水器の中の圧力は低いまま、モデルでは約 0.2 bar に保たれます。シリンダーは冷水に一度も触れないので、熱いままです。

凝縮すると水ができ、さらに空気も蒸気といっしょに入ったり継ぎ目からもれたりします。復水器の横の空気ポンプが、その両方を取り除きます。ポンプのバケツはビームからつるした棒で動き、くみ上げた温かい水は温水槽に入り、そこから給水管でボイラーへ戻ります。科学博物館は結果を簡単にこう述べています。ワットの復水器を備えた機関は、石炭を 3 分の 2 少なく済ませた、と。

モデルの数字を見ると理由がわかります。絞り弁が基準の開き 45% のとき、シリンダーに届く蒸気は絶対圧 1.14 bar で、外の空気よりわずかに高いだけです。ピストンの反対側が 0.2 bar の復水器につながっていれば、1 往復ごとに約 80 kJ の仕事をします。同じ機関が 1.01 bar の大気へ排気したら、背圧が前へ押す力を打ち消して、機関は止まってしまいます。

ピストンの両側に蒸気

ワットの最初の機関は、ニューコメン機関と同じ単動式でした。蒸気がピストンを押し下げ、ポンプの棒の重さでピストンが引き戻されます。機械をなめらかに動かすため、ワットは 1782 年 3 月に複動式の特許を取りました。下るときはピストンの上面に、上るときは下面に蒸気がはたらき、押されていない側は復水器に通じています。

モデルではすべり弁がこの切り替えをします。下側がくぼんだ真ちゅうのブロックで、弁座の 3 つの蒸気口の上を上下に動きます。上の口はシリンダーの上部へ、下の口は下部へ、真ん中の口は排気へ通じています。弁が外側の口の一方を蒸気室に開くと、くぼみがもう一方の外側の口を排気につなぎます。

弁の外側の縁は、蒸気口よりスチームラップと呼ばれる分だけ幅が広くなっています。このラップのおかげで、弁は行程の終わりよりかなり前に新しい蒸気を止めます。モデルでは下り行程の 46%、上り行程の 55% です。2 つの値が違うのは、ビームの端が弧を描き、棒の長さが無限ではないからです。締切りのあとも、閉じ込められた蒸気は膨張しながら押し続けるので、蒸気が節約できます。ワットはこの膨張の使い方を、同じ 1782 年の特許に書いています。

揺れるビームを回転に変える

ピストン棒の上端はまっすぐ動かなければ、パッキン箱を傷めてしまいます。ところがビームの端は弧を描いて動きます。1784 年のワットの答えが平行運動機構でした。何本かの棒と半径棒を組み合わせ、ひとつの関節が行程全体でほぼ直線をなぞるようにしたものです。ワットは、これがいちばん誇りに思う発明だと語っています。ワットの実物のリンク機構は直線に近づけているだけですが、モデルではクロスヘッドをシリンダーの軸線上にぴったり保ち、そこから各棒の位置を計算しています。

ビームの反対の端からは、連接棒が軸まで下りています。クランクの代わりに、棒に固定されて棒の上では回れない歯車がついています。この遊星歯車が、はずみ車の軸についた同じ大きさの太陽歯車とかみ合い、帯金が 2 つを離れないように押さえています。遊星歯車がまわりを一周するあいだに、ピストンの 1 往復で太陽歯車は 2 回転します。ASME の歴史資料によれば、ワットがこれを使ったのは、いちばん素直なクランクがすでに別の人の特許だったからです。

4.27 m のはずみ車は、1 回転ごとに 2 回ある死点を軸に越えさせます。死点ではピストンが行程の端にあり、軸を回すことができません。

調速機が速度を保つしくみ

工場の機関は、動かしている機械が忙しくても暇でも、ほぼ同じ速度で回らなければなりません。遠心調速機は、だれも見張っていなくてもそれをやってのけます。はずみ車の軸から回される主軸に腕がつき、その先に真ちゅうの球が 2 個ぶら下がっています。主軸が速く回ると、球は外側へ、上へと振れます。するとスリーブが持ち上がり、ベルクランクと長い棒を通じて蒸気管のちょう形絞り弁を少し閉じます。シリンダーに届く蒸気が減り、機関は遅くなります。遅くなりすぎると球が下がり、絞り弁が開きます。

「操作」で試してみてください。設計負荷の 30 馬力では、機関は 40.3 rpm で落ち着きます。負荷を 10 馬力に下げると、はずみ車はいったん 42.8 rpm まで速くなり、そのあと絞り弁が約 8% まで閉じて、速度は 42.6 rpm で落ち着きます。調速機を切って同じことをすると、絞り弁はそのままで、機関は 1 分もしないうちに 110 rpm を超えて回り出します。負荷を 40 馬力に上げると絞り弁は全開になりますが、それでも機関は約 29 rpm まで遅くなります。40 rpm で約 37 馬力を超えると、シリンダーはもう十分な仕事を出せません。

この種の調速機は、元の速度にぴったりとは戻りません。絞り弁を新しい位置に保つには少しの速度のずれが必要なので、軽い負荷では重い負荷より少し速く回ります。技術者はこれを速度垂下（ドループ）と呼びます。

数字を計算でたしかめる

調速機の高さの式は円すい振り子から来ています。鉛直な軸のまわりを回る球は、腕が内側へ引く力と重力がつり合う位置、つまり支点から h = g/ω² 下に落ち着き、その値は球の質量によりません。速く回すと h が小さくなり、球は上がります。米国機械学会（ASME）は、複動式に改造したあとのウィットブレッド機関を、平均有効圧 10 psi、毎分 20 から 21 行程と仮定して約 35 図示馬力と見積もっています。モデルも同じ数字になります。

同じ機関でニューコメン対ワット

「操作」タブには「分離復水器」というスイッチがあります。これを切ると、モデルはニューコメン機関のように動きます。行程の終わりごとに冷水がシリンダーに直接噴きつけられ、復水器の容器は使われません。変わることは 2 つあります。噴射が温かいシリンダーの壁と競り合うので真空が弱くなり、モデルの背圧は 0.2 bar から 0.55 bar に上がります。そして行程ごとに壁が冷えるので、次の蒸気は押す前に壁を温め直さなければなりません。

2 つめの影響こそワットがねらったもので、石炭を食うのもこちらです。モデルは、壁で凝縮する蒸気を仕事をする蒸気に足して数えます。分離復水器では、仕事をする 1 kg ごとに 0.6 kg を足します。これは、ジャケットつきでも少し熱を逃がすシリンダーを表しています。シリンダー内噴射では 2 kg を足すので、全蒸気の 3 分の 2 が鉄を温め直すのに使われることになります。どちらもモデルの値で、結果が科学博物館の「石炭 3 分の 2 減」に近くなるように選んであります。

実験室の棒グラフは、同じ機関を 40 rpm、絞り弁全開にしたときの結果です。

同じ仕事に 3.1 倍の石炭を使うことになります。動いているモデルでは、違いは別の形でも現れます。設計負荷の 30 馬力では、ニューコメンの設定は持ちこたえられません。絞り弁が全開になり、速度が落ち、機関は止まります。負荷を 15 馬力に下げれば 40.6 rpm を保ちますが、1 時間に 239 kg の石炭を燃やします。同じ負荷でワットの設定なら 87 kg です。

1 馬力 1 時間あたりの石炭を計算する

ワットの時代の技術者は、決まった量の石炭でどれだけ仕事をするかで機関を比べました。モデルも、設計負荷で調速機をはたらかせたまま、同じ計算を一歩ずつ行います。

このうち 2 つの数字は結果ではなく仮定です。モデルのボイラーは石炭 1 kg から蒸気 6 kg を作り、石炭は 1 kg あたり 29 MJ の熱をもつとしています。どちらもモデルの値です。どちらかを変えると、表でその下にある数字がすべていっしょに動きます。

最後の行はゆっくり読む価値があります。石炭がもつ熱を 100 とすると、仕事としてピストンに届くのは 3 に満たないのです。残りは煙突から出ていき、槽の冷水に移り、空気ポンプが温水槽へ捨てる温かい水に移ります。モデルでは、石炭 1 kg がピストンで 0.78 MJ の仕事をします。これは 1 トンの水を 80 メートル持ち上げるのに足りる量で、こうした機関はまさにそういう仕事のために買われました。ニューコメンの設定では、同じ 1 kg で 0.27 MJ です。

1 馬力とは

出力の表示が馬力を先に出すのは、ワットが自分の機関をこの単位で格付けしたからです。1 馬力は毎分 33,000 フィート・ポンドの仕事です。33,000 ポンドの力を 1 フィート、または 330 ポンドを 100 フィート、毎分動かすことにあたります。米国国立標準技術研究所（NIST）は換算を毎秒 550 フィート・ポンド、つまり 745.7 ワットとしています。モデルはこの数で割ってワットを馬力に直すので、26.1 kW は 35.0 馬力と表示されます。

その横にキロワットの値があるのは、今ではほとんどのものがワットで格付けされるからです。ワット自身の単位でいえば、改造後のシドニーの機関の 10 から 15 馬力は、10 から 15 頭の馬が休まず続ける仕事にあたりました。

蒸気を早めに締め切る

ワットは、弁が閉じたあともシリンダーの中の蒸気が仕事を続けられることに気づきました。締切りのスライダーでそれを試せます。行程のどこまで新しい蒸気を入れ続けるかを決めるものです。モデルのすべり弁は本物と同じつくりなので、締切りを変えるとラップと先行角が変わり、排気の開く位置も変わります。リードがない場合、ラップが弁の動きの L の割合である弁は、ピストン位置でおよそ cos²δ のところで締め切ります。ここで sin δ = L です。モデルの 45° では、締切りは行程の半分近くになります。

膨張が得なのは、閉じ込められた蒸気がただで押し続けてくれるからです。温度を一定に保ったまま蒸気が 2 倍の容積まで膨張すると、入ってくるあいだにした仕事の 1 + ln 2 = 1.69 倍の仕事をします。4 倍まで膨張すれば 2.39 倍です。だから締切りを短くすると、蒸気 1 kg からより多くの仕事を取り出せます。

ただし締切りを短くすると、1 行程あたりの蒸気も減り、出力も下がります。ワットの 1.45 bar で締切りを 25% にすると、機関は 30 馬力を支えられず、遅くなって止まります。ボイラー圧力を 2.5 bar に上げると、絞り弁をわずか 24% 開いただけで再び 41.4 rpm を保ち、石炭は 1 馬力 1 時間あたり 3.4 kg ではなく 2.4 kg で済みます。後の技術者たちが進んだのはこの道でした。1800 年代のコーンウォール式揚水機関は高圧蒸気を使い、早めに締め切りました。モデルを 3.5 bar、締切り 20%、単動にすると、棒グラフは 1 馬力 1 時間あたり 1.8 kg を示します。

単動と複動

「複動」のスイッチで、シリンダーの下側に蒸気を入れるかどうかを切り替えます。切ると、ピストンの下側はワットの最初の揚水機関のように、いつも復水器に通じたままです。1 往復の仕事は半分になり、絞り弁全開でもモデルの出力は 42 馬力ではなく 20 馬力です。設計負荷の 30 馬力では、単動の機関はしだいに遅くなって止まります。15 馬力なら、絞り弁を 84% 開いて約 38 rpm を保ちます。

違いは舞台でも見えます。単動の設定では、シリンダーの下側はずっと薄い青のままで、グラフの p-V の点は各サイクルの半分を復水器の線の上で過ごします。

歴史の中の蒸気機関

「歴史の中の蒸気機関」には、1698 年のセイヴァリの揚水機から今日の石炭火力発電所まで、76 台を載せています。名前、年、場所で検索でき、国と用途でも絞れます。用途は鉱山・揚水ポンプ、工場・製粉所、機関車・道路車両、船、発電、模型・特許です。機関を選ぶと、その種類に合う機関が舞台に現れます（下で説明する 6 種類のいずれか）。同時に、ワットのモデルの 4 項目も切り替わります。排気の行き先（シリンダー内の噴射、分離復水器、大気）、単動か複動か、締切り、ボイラー圧力です。これらは機関の種類を表す設定で、その機械そのものの測定値ではありません。

メニューの下の説明には、各機関について博物館や機関が述べていることを載せています。出力の数字があるものは、実機の値として示しています。1843 年のグレート・ブリテン号の機関は 1,000 馬力、1876 年の百年祭博覧会で機械館を動かしたコーリス機関は 1,400 馬力、1903 年のバーンリーの工場機関は 700 馬力です。最後の項目はそもそもピストン機関ではありません。2024 年の米国の石炭火力発電所は、1 キロワット時を作るのに平均 10,777 Btu の燃料を使いました。1 キロワット時は 3,412 Btu なので、効率は 31.7% です。今も水を沸かし、蒸気を膨張させ、凝縮させていますが、それはタービンの中で、はるかに高い圧力と温度で行われています。

機関車の項目を見ると、鉄道が復水器なしでやっていけた理由がわかります。ロケット号型の設定は排気を 1.01 bar の大気へ吹き出すので、ワットの圧力ではほとんど何も残りません。4.4 bar あれば、大気に逆らって押しても仕事をするだけの圧力があり、その代わり 1 馬力あたりの石炭が増えます。

ひとつの舞台に6種類の機関

舞台の下に並ぶボタンで、ワットの機関をほかの 5 種類に切り替えられます。どれも動き、数値表示もその機関の圧力、効率、石炭消費量、速度に変わります。数字の後の小さな印は出どころを示します。「出典」は博物館や歴史的機械の紹介ページへのリンク、「モデル値」はその種類の機関についてこのページのモデルが計算した値です。

ニューコメン、1712。 上が開いたシリンダーが干し草山形ボイラーの上に立っています。大気圧ほどの蒸気がピストンの下を満たし、壁の水槽から冷水を噴射して凝縮させると、上の空気がピストンを押し下げます。ビームの弓形の端に掛けた鎖が、ピストン棒とポンプ棒をまっすぐ上下させます。ヒューストン大学のジョン・リーンハードによると、初期のニューコメン機関の効率は約 3 分の 1 パーセントでした。29 MJ の石炭 1 kg で約 0.1 MJ の仕事をしたことになります。科学博物館所蔵のオールド・サラは、ウェイクフィールド近郊の大気圧機関で、1917 年にも深さ 330 ft から毎分約 5 行程で水を汲んでいました。

ワット、1785。 このページのほかの部分で扱う機関です。分離復水器を使い、圧力が 1.45 bar のとき、モデルの効率は 2.8%、石炭消費量は 1 馬力時あたり 3.3 kg です。

トレビシック、1805。 科学博物館所蔵のヘイズルダイン社製機関は、大気圧より約 50 psi 高い圧力（絶対圧 4.46 bar）で動き、3 hp を出しました。シリンダーをボイラー内に埋め込んで蒸気を熱いまま届け、排気は煙突へ出すので、復水器もビームもありません。モデルの効率は 2.3% です。高圧にすることで、大気圧で蒸気を捨てる損失の大半を補い、機関をずっと小さくできました。

ロケット号、1829。 サイエンス・ミュージアム・グループによると、スティーヴンソンの機関車は多管式ボイラーと排気噴射管を組み合わせました。傾いた 2 本のシリンダーからの排気が煙突へ噴き出し、火を煙管へ引き込むので、機関が強く働くほど火も強まります。同じ高圧で復水器を使わない設定では、モデルの効率は 2.2% です。

三段膨張、1894。 蒸気は順に大きくなる 3 本のシリンダーを通り、前のシリンダーで膨張した蒸気を次のシリンダーが使います。ボストンのチェスナット・ヒルにあるリーヴィット揚水機関は、米国機械学会（ASME）の歴史的機械です。試験では 175.7 psi（絶対圧 13.1 bar）、50.6 rpm で動き、1 馬力時あたり 1.146 lb の石炭を使いました。これは 0.52 kg で、石炭を 1 kg あたり 29 MJ とすると効率は 17.8%、ワットのモデル機関の 6 倍です。ASME の冊子では、蒸気を基準に測った機関単体の効率を 20.8% としています。第二次世界大戦のジェレマイア・オブライエン号などのリバティ船にも、2,500 hp の三段膨張機関が使われていました。

パーソンズ・タービン、1884。 ピストンはありません。モデルでは蒸気がケーシングの中央から入り、回転子の動翼とケーシングの静翼の列を通りながら膨張し、軸を直接回します。サイエンス・ミュージアム・グループは最初のタービンの速度を発電機向きの 18,000 rpm としていますが、効率は示していないため、数値表示もその旨を伝えます。1892 年には、ケンブリッジの復水器付き 100 kW パーソンズ・タービン 3 台が、試験で同規模の最良のピストン機関と同じ効率に達しました。比較のため、今日の石炭火力発電所の効率 31.7% も表示しています。

石炭1キログラムでどれだけ働くか

操作盤の下の効率競争では、各機関が石炭 1 kg を燃やし、水を 10 m 持ち上げます。1 kg を 10 m 上げるには 9.81 × 10 = 98.1 J が必要です。石炭 1 kg の熱量は 29 MJ なので、持ち上がる水は 29,000,000 × 効率 ÷ 98.1 kg です。

2 行は石炭消費量から計算しています。1846 年のピール・ウィリアムズ・ピール社のビーム機関は、1 馬力時あたり約 6 lb、つまり 2.72 kg の石炭を使い、効率は 3.4% です。リーヴィット機関の 1.146 lb は 0.52 kg で、17.8% になります。コーンウォール機関の 11% は、ASME が示す 1835 年のコーンウォールの 80 inch 機関の総合効率です。同じ冊子によると、1830 年代のコーンウォール機関は石炭 1 トンあたり、最良のワット機関の 4～5 倍の水を運びました。ASEE の論文は、スミートンのロング・ベントン機関の揚水仕事量を石炭 1 ブッシェルあたり 945 万フィート・ポンドとして計算し、効率を約 1.4% としています。最初のニューコメン機関から今日の発電所までに、同じ石炭で持ち上がる水は 96 倍になりました。

棒には対数目盛を使い、軸の 1 段階ごとに値が 10 倍になります。普通の目盛ではニューコメンの棒が短すぎて見えないためです。競争の下のグラフは、同じ 9 種類を年代順に並べています。

課題と安全弁

操作盤の下の 7 つの課題は、それぞれ機関で何ができるかを試すものです。3 つはワットのモデルを使います。同じ石炭でニューコメンの 3 倍の仕事をすること、60 hp の負荷で 40 rpm を保つこと、早い締切りと高いボイラー圧力で効率を 4% より高くすることです。1.45 bar では約 37 hp で 38 rpm を下回り、50 hp までに止まるので、負荷の課題では先に圧力を 2.5 bar 以上に上げます。4 つ目は、ボイラー上の重り付きレバーである安全弁を使います。モデルのワゴン形ボイラーの限界は 3.5 bar で、この形の低圧ボイラーに対して私たちが定めた値です。安全弁を入れて設定を限界より上げると、レバーが持ち上がって蒸気を逃がし、機関は 3.5 bar で動き続けます。弁を切ると、危険な状態であることを数値表示が警告します。

圧力計と煙

モデルの 2 つの文字盤は、機関士が見守っていた圧力を示します。シリンダー横の管にある蒸気圧力計は絞り弁のあとの弁箱を測るので、調速機が絞り弁を閉じると針が下がります。復水器の真空計は、ワットの復水器で 0.2 bar、ニューコメンの設定で 0.55 bar を示します。煙突の煙はモデルが燃やす石炭に合わせて変わり、負荷を上げたり無駄の多い設定を選んだりすると濃くなります。

圧力と容積の線図を読む

赤い点を時計回りにたどってください。上の平らな部分が給気で、シリンダー上部が蒸気室に通じているあいだです。そこから下がっていく曲線は締切り後の膨張で、容積が増えるにつれて圧力が下がります。行程の 84% で弁がシリンダー上部を排気に開き、圧力は復水器の線まで落ちます。戻りの行程では、ピストンが上に着く前に弁が排気を閉じるので、残った蒸気がすき間容積に押し込められ、ピストンのクッションになります。線図に囲まれた面積が、1 サイクルでピストンのその側がした仕事です。

負荷を下げて、線図が縮むのを見てください。調速機が絞り弁を閉じ、蒸気室の圧力が下がり、線図の平らな上辺が下がります。これを絞り調速といいます。機関はいつも同じ位置で締め切りますが、薄くなった蒸気で働くのです。

モデルと実物の違い

1785 年の機関は、すべり弁ではなく落とし弁で蒸気を入れます。すべり弁にしたのは、動く部品ひとつで弁のはたらきをすべて見せられるからです。実物の連接棒は 5.5 m で、モデルの 4 m より長く、ウィットブレッド機関のビームは建造の何年もあとに鋳鉄製に替えられましたが、モデルのものはオーク材です。ボイラー圧力はこちらで選びました。絶対圧 1.45 bar にして、管と絞り弁を通ったあとの弁箱が大気圧より少し高くなるようにしています。これは ASME が示す、大気より 3 psi 高い圧力に近い値です。はずみ車も実物より軽くして、負荷を変えたときに数分ではなく数秒で落ち着くようにしています。

復水器の模型からラップ機関まで

ワットは 1765 年に復水器の模型を造り、1769 年に特許を得ました。マシュー・ボルトンと組んだあと、1776 年にこの特許は鉱山の揚水機関と製鉄所の送風機関で実用になりました。ASME によれば、これらは当時ふつうだった燃料の 3 分の 1 しか燃やしませんでした。次は回転運動です。太陽遊星歯車を含む、ワットの「軸のまわりの円運動」の特許は 1781 年 10 月 25 日付です。複動と膨張の使い方が 1782 年 3 月に、平行運動機構が 1784 年 8 月に続きました。

シドニーのウィットブレッド醸造所の機関は 1785 年に据え付けられ、おそらく同社が造った 6 台目の回転機関で、1887 年まで 102 年間働きました。パワーハウス博物館によると、出力を 10 馬力から 15 馬力に上げるよう改造され、調速機は 1790 年代に付け加えられました。1788 年のラップ機関は、今はロンドンの科学博物館にあり、ボルトンのソーホー工場で 70 年間、研磨盤を動かしました。ASME はこれを遠心調速機を備えた最初の機関として記録しています。ワットはこの機関を 10 馬力と格付けし、1858 年の試験では 13.75 馬力と測られました。ボルトンとワットが造った機関は全部で約 500 台、そのうち約 60% が回転機関でした。