質問: 1785年、イギリスでカートライトが発明し、産業革命の誘因となった、蒸気機関によって動く織機を何という?
回答: 力織機

タイトル: ジョン・ケイ (紡績機)
ジョン・ケイ(John Kay)は、イギリス、ランカシャー州ウォリントン(現在はチェシャー州に属する)出身の時計職人。リチャード・アークライトと共に1768年水力紡績機を発明したことで知られている。これは産業革命の中で、繊維産業の発展の上での画期的な事件となったものである。約30年ほど前に「飛び杼」を発明したジョン・ケイと混同されやすいが、別人である。

タイトル: ウィリアム・ストラット (発明家)
ウィリアム・ストラット(英: William Strutt、1756年 - 1830年)はイングランド・ベルパー(英語版)の綿糸紡績業者。

タイトル: 織機
また水の噴射を利用して合成繊維を織るウォータージェット織機(water-jet loom)もある。コンピュータで操作される織機は、工業用のみならず個人用にも生産されている。工業用の織機は、1秒で6列以上という速さで緯糸を織り込んでゆく。

タイトル: トーマス・セイヴァリ
この場合は、水車の回転で機関の弁操作を自動化することが容易であり、当時のランカシャーのマンチェスターや他の場所で、初期の大規模工場や綿花工場機械設備を動かすために建造されて、何年も使用され続けた。右図は、Joshua Rigley がロンドンの Mr. Kier の大規模工場で、旋盤などを回すために建造した機関の中央断面図を示す。その構造と動作の概略は次のようになる。このような機関は、石炭が安価に手に入る所では有効に使用された。

タイトル: ジョゼフ・マリー・ジャカール
ジョゼフ・マリー・ジャカール(Joseph Marie Jacquard、1752年7月7日 - 1834年8月7日)は、フランスの発明家。ジャカード織機というプログラム可能な初期の織機の開発で知られる人物。ジャカード織機は他のプログラム可能な機械の開発にも重要な役目を果たし、後のコンピュータの開発にも繋がっている。

タイトル: 蒸気機関
イギリス・スコットランドのエンジニアであるジェームズ・ワット(James Watt, 1736年1月19日 - 1819年8月19日)は、1769年に新方式の蒸気機関を開発した。これはニューコメンの蒸気機関の効率の悪さに目をつけて改良したもので、復水器で蒸気を冷やす事でシリンダーが高温に保たれることとなり効率が増した。さらに負圧だけでなく正圧の利用、往復運動から回転運動への変換、フィードバックとしての調速機の利用による動作の安定などの改良をしている。蒸気機関の誕生以前の炭鉱では馬が動力として利用されていたが、飼葉代が高騰した際に、炭鉱経営者が馬に代わる動力として安価に入手出来る石炭を利用できる蒸気機関に着目したことが蒸気機関の普及を促進させたとも言われている。

タイトル: ラインシャフト
初期のラインシャフトは18世紀にさかのぼり、工業化が進んだ19世紀後半に広く使用されるようになった。ラインシャフトは、製造業、木工所、機械工場、製材所、製粉所などで広く使用された。1828年、マサチューセッツ州ローウェルで、ポール・ムーディ(英語版)が、水車から走るメインシャフトの動力を伝達するために、金属製のギアの代わりに革製のベルトを使用し、この技術はすぐにアメリカで広まった。イギリスでは、1870年代からフラットベルト式駆動装置が普及し、J & E Wood(英語版)社とW & J Galloway & Sons(英語版)社が導入した。これらの企業はいずれも固定式の蒸気機関を製造しており、より高い出力と信頼性を求める声に応えるには、単にエンジン技術の向上だけでなく、エンジンから織機などの機械に動力を伝達する方法の改善が必要だった。

タイトル: 織物
1842年、ウィリアム・ケンワージーとジェームス・バローがランカシャー織機(英語版)によって、織機の半自動化に成功した。また1843年には、単純な紋様を自動的に織り出せるドビー織機(英語版)が登場し、広く普及した。金属・機械製造業の発達により、金属製の大型の織機が製造できるようになり、ランカシャー・アクリントンの ハワード・アンド・バロー社(英語版)、マンチェスターのトゥイードルズ・アンド・スモーリー社(英語版)、19世紀末には世界最大規模となったオールダムのプラット・ブラザーズ社(英語版)等の織機製造社が急成長を遂げた。マンチェスター周辺の綿織物業では、初期は紡績と機織りの工程が隣接していたが、次第に両者は分離し、 グレーター・マンチェスター周辺に、織物専門工場を抱えるいくつもの小さな工場町(英語版)ができた。

タイトル: ジョン・ケイ (飛び杼)
ジョン・ケイ(John Kay、1704年6月17日 - 1780年)は、イギリスの発明家。飛び杼(とびひ)を発明したことで知られる。その発明は産業革命に大いに貢献した。ジョン・ケイの名は同名の有名人が数多いためしばしば混同されることがあり、特にランカシャーで紡績機を発明したジョン・ケイと混同されやすい。

タイトル: 第二次産業革命
この時代に、注目すべき発明といえば、蒸気動力の回転式印刷機が挙げられる。これは19世紀初めに発明された無限巻き取り製紙機の発明から発展してきたものであった。機械的植字ではライノタイプとモノタイプが導入されて革新が起こった。これらの革新の意味するところは、少なくともイギリスでは知識の普及であり、1870年代に紙に掛かっていた関税が撤廃され、生産コストも安くなったことで、技術関連のジャーナリズムや定期刊行物の成長が促進されたことによっていた。この時代には、発明やその応用がそれ以前の時代よりもより広く普及された。アメリカにおいては工具の発展もあり他の機械で使う精密部品の製造を可能にした。消費財の生産のために製造ラインという考え方も取り入れられた。

タイトル: 紡績機
紡績機(ぼうせきき、英: spinning machinery)とは、紡績に使用される機械である。

タイトル: シャトル (織物)
もとは両手を用いて布の端から端へ渡されてきたシャトルであったが、1733年にイギリスのジョン・ケイ によって、シャトルを飛ばす機構の発明、すなわち飛び杼(とびひ)(en)が発明され、シャトルは片手で(紐を握り、ただ上下に引くなどするだけで)遠くまで飛ばせるようになり、より速く、より幅の広い布を織ることができるようになった。経糸の上をスムーズに走らせるため、下面に木製のローラーをつける改良も行われた。 飛び杼は織機の構造を単純化し、手織りの作業をより簡便なものとしたのである。自動織機(力織機)の登場によって、飛び杼も自動化されることになった。20世紀の半ばまでの自動織機のシャトル部分(投杼機構、とうひきこう)も、飛び杼の原理をほぼそのまま応用し、人の手で引く動作の部分だけを機械化したようなものであった。

タイトル: 蒸気機関
古代アレクサンドリアの工学者・数学者であったヘロン(10年頃 - 70年頃)が考案したさまざまな仕掛けの中に、「ヘロンの蒸気機関」と呼ばれるものが存在する。これは、蒸気を噴出し、円周で回転力を得るものである。これが記録に残っているものとしては人類史上に蒸気機関が登場した最初のものであるとされる。なお、ヘロンの蒸気機関は蒸気タービンの一種であり、レシプロ式のものではなかった。フランス生まれでのちにイギリス等へ移った物理学者であるドニ・パパン(Denis Papin 1647年-1712年頃)は、ヘッセン=カッセル方伯領(現ドイツ)に滞在していた1690年に、当時知られていた大気の力を動力として利用する手段として蒸気を用いる方法を考案して、その模型を製作し、ロンドン王立協会で発表した。

タイトル: 綿繰り機
アメリカの奴隷制度への意図しない影響と、南部の経済がプランテーションベースの農業の方向へ発展することを確実としたこと(北部など他の地域では繊維産業の発展を促した)により、綿繰り機の発明はしばしばアメリカ南北戦争の間接的な要因の1つに挙げられている。

タイトル: 綿繰り機
フォーブスの修正版では1人の男性と1人の男の子で1日に250ポンド生産することができたとある。もし牛がこれらの機械16台に力を供給し、数人が牛に餌を与えたとすると、以前の750人分の仕事を生み出すことができた。churka や charkhaとして知られていたインドのローラー綿繰り機は、アメリカ南部で採用された18世紀半ばに、アメリカに導入されたことになる。この装置は長繊維綿をきれいにするために採用されたものだったが、ジョージア州などの州で一般的であった短繊維綿には適さなかった。Sインドの綿繰り機には1772年にKrebsが1788年にJoseph Eveがそれぞれ改良を行ったが、1793年にイーライ・ホイットニーが短繊維綿の綿繰り機を開発するまで、長繊維綿に用途が限られていた。イーライ・ホイットニー(1765年 – 1825年)は1793年10月28日に綿繰り機の特許を申請した。

タイトル: ミュール紡績機
 これらの仕組みの誕生は、ロバーツの功績も去ることながら、50年前のクロンプトンの時代には無い部品が数々発明されていたことも大きかった。1834年には60以上の工場で採用され、1850年代にはイギリスの中・太手糸のほぼ全てが自動ミュールに置き換えられた。ただし、細い糸にはまだ手動ミュール紡績機が使用された。手動ミュール紡績機で一人が同時に運転できるのは264~288錘だったが、ロバーツの自動ミュール紡績機は成年一人を2~3人の少年で補助すれば、1600錘が運転できた。これは、手動ミュール紡績機の運転調整が熟練を要したのに対し、自動ミュールの運転は糸継ぎと装置トラブルの監視だけをすればよいためだった。自動ミュールは大量の単純労働者を生み出したため、社会に大きな影響を及ぼした。

タイトル: 機関 (機械)
アレクサンドリアのヘロンは1世紀にアイオロスの球や自動販売機を含むこういった風および蒸気駆動の多くの機械を発明したとされている。しばしばこれらの機械は、動く祭壇や寺院の自動扉といった礼拝と関連していた。中世のイスラム教徒技術者は、粉ひき機と揚水機械に歯車を利用し、水車と揚水機械に追加の駆動力を与えるためにの水力源としてダムを用いた。中世イスラム世界では、こういった進歩により、それ以前は肉体労働によって行われていた多くの工業用業務の機械化が可能となった。1206年、アル=ジャザリーは揚水機械のためにクランク-コネクティングロッド機構を利用した。初歩的な蒸気タービン装置は1551年にタキ=アルジンによって、1629年にジョヴァンニ・ブランカによって記述された。13世紀、固体ロケットモーターが中国で発明された。

タイトル: 紡績機
10世紀ごろまでに糸車が考案され、12世紀にはヨーロッパ、中東、インド、中国で使われていた。糸車によって紡績の手間が軽減され、さらに紡績機の発明へと繋がっていった。

タイトル: ミュール紡績機
日本では1879年(明治12年)、明治政府は殖産興業を推進するため、イギリスからミュール紡績機の3台を輸入し1台を宮城県に譲与された。当時宮城県令を務めていた松平正直はこれを利用した紡績所の建設を計画、動力として水力が選定され、1884年(明治17年)5月2日には仙台の三居沢で宮城紡績会社が創業を開始した。後に動力の水車を利用した発電事業が計画され、1894年(明治27年)には日本初の水力発電所となる三居沢発電所が送電を開始した。1886年からリング精紡機も使われ始め、早くも1889年には紡錘数で逆転された。1907年頃には紡錘数の97%がリング精紡機となった。

タイトル: 産業革命
それまで工場は水力を利用するために川沿いに建設するほかなかったが、ワットが蒸気機関を改良したことによって、川を離れ都市近郊に工場を建設することが可能となった。これにより新興商工業都市はさらなる成長を遂げるが、一方で過密による住環境の悪化を招くこととなる。ワットは爆発事故を防ぐために蒸気機関を高圧で使用することを禁じていたが、1800年にワットの特許が切れるとリチャード・トレビシックらによってさっそく蒸気機関の高圧化がはかられ、出力を急上昇させた蒸気機関はさらに多くの用途を持つようになった。産業の発展にともない、イギリス国内の輸送手段も徐々に改善されるようになった。最初期の輸送手段改善はおもに運河の建設によってなされた。きっかけは、ブリッジウォーター公フランシス・エジャートンが1761年に建設したブリッジウォーター運河(英語版)である。

タイトル: ミュール紡績機
スコットランドの化学者アンドリュー・ユア(英語版)は1835年の著書『製造業の哲学』の中で早くもこの重要性に言及し、「工業自動化の完成である」と述べている。マルクスも1867年の『資本論』で、自動ミュールとその影響についてたびたび言及している。自動ミュール紡績機はトヨタ産業技術記念館に展示される。ミュール紡績機のスピンドルは粗糸を引きながら1.5メートルほどの距離を移動し、戻り動作の際、紡績された糸が円錐形のスピンドルに巻き取られる。この速度は、明治後期に日本に入れられた装置では、引き伸ばし工程に9秒、バックオフに2秒、巻き取り工程に4秒ぐらいであった。ミュール紡績機は糸の撚りと巻き取りが別々の工程なので、スピードアップに原理的な制約があった。また、トラブルが多い機械だったので、調整技術者が必要だった。

タイトル: 定置式蒸気機関
定置式蒸気機関とは主に揚水や工場の動力等に使用された固定式の蒸気機関で可搬式蒸気機関が登場したことによって出来たレトロニムである。

タイトル: 機関 (機械)
注:子節「産業革命」以降は、熱機関にかかる記載が中心となっており、それ以外に分類される機関についても記載されるべきではあるが未記載の状況である。槌矛や櫂(てこの例)といった単純機械は先史時代のものである。人力、畜力、水力、浮力、また蒸気動力でさえも用いるより複雑な機関は古代に遡る。キャプスタン、ウインドラス(どちらも巻き揚げ機の一種)、踏み車といったロープ、滑車、滑車装置を用いる単純な機関の使用には人力が必要であった。この動力は大抵力は増加され、速さは減速されて伝達される。これらは古代ギリシャにおいてクレーンや運搬船で用いられ、古代ローマにおいて鉱山や水ポンプ、攻城兵器で用いられた。ウィトルウィウス、フロンティヌス、大プリニウスを含む当時の著述家らはこれらの機関をありふれたものとして扱っていることから、それらの発明はより古いと考えられる。

タイトル: 綿繰り機
これはアメリカの綿花産業に革命をもたらしたが、綿花労働者の需要が急速に増加したことでアメリカ南部において奴隷制の成長が見られた。よってこの発明は南北戦争の発生に寄与した意図しない要因とされている。現在の自動化された綿繰り機は、複数の動力を持つ洗浄シリンダーとノコギリを使用し、手動のものよりもはるかに高い生産性を持つ。イーライ・ホイットニーは1793年に綿繰り機を発明した。彼は仕事を探しジョージアに移った後にこのプロジェクトに取り組み始めた。農家が綿花栽培を儲かるようにする方法を模索していたことを聞かされ、Catharine Greeneという女性がホイットニーに最初の綿繰り機を作るための資金を提供した。ホイットニーは2つの綿繰り機、手回しの小さいものと馬力や水力で動く大きなものを作成した。綿繰り機のおかげで、生綿の生産量は1800年以降10年ごとに倍になっていった。

タイトル: トーマス・セイヴァリ
トーマス・セイヴァリ(Thomas Savery、1650年頃-1715年;正しくはトマス・セイヴァリ)は、イギリスの発明家、技術者、軍人。商業的に使用された最初の蒸気機関を発明したことで知られている。

タイトル: 定置式蒸気機関
蒸気機関の黎明期に開発された蒸気機関はほぼ例外なく定置式蒸気機関だった。産業革命を支え、炭鉱などの鉱山での揚水や発電や製粉、紡績などの動力として使用された。揚水用の蒸気機関はクランクがなく往復運動を利用してポンプで水をくみ上げる。日本国内では明治初期に長崎県の高島炭鉱や群馬県の富岡製糸場などに導入された。1881年には大阪砲兵工廠で国産化されたように明治中期以降は徐々に国産化が進んだ。蒸気タービンや電動機、内燃機関が普及してからは廃れた。トヨタ産業技術記念館には1898年スルザー社製の定置式蒸気機関が保存、展示される。

タイトル: ウィリアム・パーキン
イギリスは産業革命の発祥地であり、織物の生産の進歩は著しかった。そして化学という学問は工業生産に大きな影響を与えるという点で顕著であった。彼の染料の原料となるコールタールは石炭から石炭ガスを生産する際の廃棄物であった。染料の発見は、資本家を勃興させ、大量且つ安価に製造され、綿にも適用され、商業染色会社に歓迎され、何よりも大衆の需要を創出した。パーキンは多方面において活動的であった。一連の活動のさなかで、彼は大量の資本を得、チャーチ兄弟は工場を建てた。彼は、木綿の媒染剤を発明し、その技術・サービスを操作できる第一人者となり、それを市場に公開した。彼は後に、ナポレオン3世のウジェニー皇后やヴィクトリア女王が採用した色やハンガリー織のクリノリンやフープスカートに採用された。勤勉な労働と少しの運が、いずれの場合も「落ち着くべきところにはまる」ようになり、彼は富豪になった。

タイトル: 工学
それらの機械には差動装置または遊星歯車機構の知識を必要とし、その2つの機械理論の重要な原理が産業革命でのギアトレーン設計を助け、今でもロボット工学や自動車工学といった様々な分野で広く使われている。紀元前4世紀ごろのギリシアで投石機が開発され、中国、ギリシア、ローマでは三段櫂船、バリスタ、カタパルトといった複雑な機械式兵器が使われていた。中世にはトレビュシェットが開発されている。ウィリアム・ギルバートは、1600年に De Magnete を著し、"electricity"(電気)という言葉も史上初めて使ったということで電気工学の祖とされている。機械工学の分野では、トーマス・セイヴァリが1698年に世界初の蒸気機関を作った。蒸気機関の開発が産業革命をもたらし、大量生産の時代が始まった。18世紀には工学を専門とする専門職が確立し、工学は数学や科学を応用する分野のみを指すようになっていった。

タイトル: ジェニー紡績機
ジェニー紡績機(spinning jenny)は、複数のスプールがある糸車。1764年ごろ、イングランド北西部ランカシャーのブラックバーン近郊のスタンヒルで、ジェームズ・ハーグリーブスが発明した。1人の職人が一度に8個以上のスプールを扱えるため、糸を作るのにかかる時間を劇的に短縮した。