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Matthew Murray - Wikipedia
マシュー・マレー (Mathew Murray)

マシュー・マレー (1765 年 - 1826 年 2 月 20 日) はイングランドの蒸気エンジンと工作機械の製造家であり、 1812 年に最初の商的に存続できる蒸気機関車 -- 二基のシリンダーを持つ サラマンカ ( Salamanca ) -- を建造した。 彼は多くの分野で革新的なデザイナーで、このような分野には蒸気エンジン、工作機械、繊維産業の機械が含まれる。

  1. 初期の頃
  2. リーズ
  3. フェントン・マレー & ウッド
  4. 蒸気エンジンの製造
  5. 円形鋳造所
  6. ボウルトン・ワット の敵意
  7. ミドルトン鉄道
  8. 海洋エンジン
  9. 繊維の新考案
  10. 水圧プレス (Hydraulic presses)
初期の頃

マシュー・マレーの初期の頃に関してはほとんど知られていない。 彼は 1765 年にニューキャッスル・アポン・タインで 1765 年に生まれた。 彼は 14 才で学校を離れ、鍛冶屋かブリキ職人の見習いとなった。 1785 年に見習いを終えた時に、 彼はカウンティ・ダラムのウィッカム (Whickam) のマリー・トンプソン (Mary Thompson, 1765 年 - 1836 年) と結婚した。 翌年にストックトンに移住し、ダーリントンのジョン・ケンドルー (John Kendrew) の亜麻工場で整備工として働き始めた。 ここで亜麻の機械紡績が発明されていた。

マレーと妻のマリーの間には 3 人の娘と 1 人の息子がおり、息子もマシューと呼ばれた。

リーズ

1789 年に、ダーリントンの亜麻工場で商売がなくなったため、 マレーはリーズに移住して、ジョン・マーシャルの下で働くことになった。 マーシャルは著名な亜麻製造業者になることになる。 マーシャルはアデル (Adel) に小さな工場を借りた。 これは製造目的もあったが、マシュー・マレーの助けを借りて既存の亜麻紡績機械を開発する目的もあった。 亜麻をつむぐ最中に亜麻の「より糸」が破損する問題を克服するために試行錯誤を重ねた結果、 十分な改良がなされ、1791 年にホルベック (Holbeck) に新しい工場の建設に着手することが可能となり、 マレーは設置の責任を負った。 設置には彼自身のデザインによる亜麻の紡績機械が含まれ、 マレーは 1790 年に特許を取った。 1793 年には、マレーは 「繊維状の材料を紡ぐための装置と機械」に関しての 2 回目の特許を取った。 彼の特許にはカーディング・エンジン (梳き機、carding engine) と紡績機 (spinning machine) が含まれ、これは新しい技術である亜麻の 「湿式紡績」(wet spinning) を導入し、亜麻の交易に革命をもたらした。 マレーはマーシャルの工場で機械の整備をし、マーシャルを喜ばせる改良をした。 この段階でマレーは工場の主任技術者であったようである。

フェントン・マレー & ウッド

リーズ地区の産業は急速に発展し、 一般技術者とミルライトが事業を立ち上げる機会があることは明らかであった。 そこで 1795 年に、デービッド・ウッド (David Wood, 1761 年 - 1820 年) と共同事業を始め、ホルベック (Holbeck) のミル・グリーン (Mill Green) に工場を設置した。 近くには幾つかの工場があり、新しい会社は工場に機械を供給した。 事業は非常に成功したため、 1797 年にホルベックのウォーター・レーン (Water Lane) のより大きな建物に移住した。 この時点で、事業は 2 人の共同事業者を歓迎した: 一人はジェームス・フェントン (James Fenton, 以前はマーシャルの共同事業者)、 もう一人はウィリアム・リスター (William Lister, リーズのブラムリー (Bramley) のミルライト)。 事業は 「フェントン・マレー & ウッド」 と呼ばれた。 マレーは技術開発者で注文を取る責任を負い、ウッドは工場の日々の操業に責任を負い、 フェントンは計理士であった。

蒸気エンジンの製造

事業はまだ繊維産業に貢献していたが、 マレーは如何にして蒸気エンジンのデザインを改良できるかを考え始めていた。 彼はエンジンがより単純で、軽量で、もっとコンパクトであることを望んだ。 彼は蒸気エンジンが自己充足的なユニットであることも望み、 あらかじめ決められた精度で、現場で直ちに組み立てられることを望んだ。 多くの既存のエンジンは不完全な組み立てにより苦しめられ、 修正するのに多くの労力が必要であった。 マレーが直面した問題はジェームス・ピカード (James Pickard) が線形運動を回転運動に変換するクランクとはずみ車の方法の特許をすでに取っていたことであった。 マレーは内転サイクロイド・ギアの導入により、この困難さを巧妙に避けた。 これは内側に歯の付いた大きな輪から構成されている。 この輪の内側に直径が半分の小さな歯車がかみ合って、蒸気エンジンのピストン軸が (内側の) 歯車の縁に固定されて歯車を駆動する。 ピストン軸が直線状に前後に動くと、線形運動が歯車による回転運動となる。 歯車の軸受けははずみ車に取り付けてあった。 内転サイクロイド・ギアを使用すれば、以前のエンジンよりもコンパクトで軽量なものを建造できた。 しかしながら、ピカードの特許が切れると直ちにマレーはこの形式の装置を使うのをやめた。

訳注
上のように内側の歯車の直径が外側の歯車の直径の半分に等しい時に、 内側の歯車の円周上の点は直線の上の動きます。原文の内点サイクロイドには Hypocycloid にリンクが張ってあり、これを考えたのはカルダノであるとしています。 しかし、これはトゥーシーの対円として知られていることで、 トゥーシーは 13 世紀のイスラム天文学者です。彼の本 (のギリシャ語訳) がルネッサンスのイタリアに流入し (現在でも残っている)、 コペルニクスの天動説に深く影響を与えています。だからカルダノも同様と思われます。 (なお内側の歯車の直径が外側の歯車の直径の 1/k (k 自然数 > 2) の時には内側の歯車の円周上の点の軌跡は円周上のサイクロイドと みなせます。)

1799 年に、ボウルトン・ワットで働いたウィリアム・マードックは新しい形式の蒸気バルブ -- D スライド・バルブ -- を発明した。 これは実の所、前後にスライドして、蒸気をシリンダーの一方の側に導いてから、 次に別の側に導くものであった。 マシュー・マレーはエンジンの回転軸に取り付けた中心のずれた歯車によって、 このバルブを駆動することにより、動作を改良した。

マレーはボイラーの圧力により炉の換気を制御する自動ダンパー (damper) でも特許を取り、 火室に自動的に燃料を供給する機械式のホッパーもデザインした。 マレーは蒸気エンジンでピストンを水平の位置に置くことを採用した最初の人である。 彼は従業員に非常に高度な技量を要求し、その結果 「フェントン・マレー & ウッド」 は非常に高い精度の機械を製造した。 彼はスライド・バルブの表面を平らに削る特別製の平削り機 (planing machine) をデザインしている。 明らかにこの機械は鍵のかけられた部屋で保管され、限られた従業員のみが使用できた。

イングランド、バーミンガムの 「シンクタンク・ミュージアム」 (Thinktank Museum) の 「内転サイクロイド・エンジン」 は世界中の可動な蒸気エンジンで、三番目に古く、 内転サイクロイド・ギアを備えたものとしては最も古い。

円形鋳造所

彼の蒸気エンジンは高品質であったため、売り上げが随分増え、 新しいエンジンの組み立て場が必要となることが明らかであった。 マレーはこれを自分自身でデザインし、 大きな 3 階立ての円形の建物を建設し、「円形鋳造所」 (Round Foundry) と呼ばれた。 これには中央に設置した蒸気エンジンが建物の中の全ての機械に動力を与えた。 マレーはこの工場に隣接する自分の家も建設し、 各部屋を蒸気パイプで温めた。そのため彼の家は地元では「蒸気ホール」と呼ばれた。

ボウルトン・ワット の敵意

「フェントン・マレー & ウッド」 が高水準な技量により甘受した成功は競争者 ボウルトン・ワットの敵意を招いた。 ボウルトン・ワットは従業員のウィリアム・マードックとエイブラハム・ストーリー (Abraham Storey) を派遣して、表面上はマレーに表敬訪問させたが、実際は彼の製造法をスパイすることが目的であった。 マレーは、少々馬鹿げているが、彼らを歓迎し、すべてを見せた。 彼らは戻ってから、マレーの鋳造所と成型場は自分たちのものより優れていることを雇用者に報告し、 マレーの製造方法の多くを採用しようと努力した。 ボウルトン・ワットが 「フェントン・マレー & ウッド」の従業員からワイロによって情報を獲得しようとした試みもあった。 最後に、ジェームス・ワット・ジュニアが工場に隣接する土地を買収し、事業が拡張するのを防止しようとした。

ボウルトン・ワットはマレーの特許に成功裏に異議を申し立てた。 改良された空気ポンプとこれ以外の新考案に対しての 1801 年のマレーの特許、 そして新しい形式のスライド・バルブが付いた自己充足的なコンパクト・エンジンに対しての 1802 年のマレーの特許は、 異議をとなえて否決された。 どちらの場合も、マレーは同じ特許の中に余りに多くの改良を一緒に含めるというミスをしている。 これにより、一つでも特許に抵触することが判明すれば、 すべての特許が無効となるのであった。

ボウルトン・ワットの策略にもかかわらず、 「フェントン・マレー & ウッド」 は彼らの重大なライバルとなり、多くの注文を引き受けた。

ミドルトン鉄道

1812 年に 「フェントン・マレー & ウッド」 は、 二台のシリンダーを持った最初の蒸気機関車 (サラマンカSalamanca ) をジョン・ブレキンソップ (John Blekinsop) に供給した。 彼はリーズの近くのブランドリング (Brandling) にあるミドルトン炭坑 (Middleton Colliery) のマネージャーであった。 これは商用的に成功した最初の機関車である。 マレーはトレビシックに彼が特許を持つ高圧蒸気システムの特許料を支払ったが、 それを改良した。これには滑らかな駆動を得るために、一基ではなく二基のシリンダーを使用した。 軽量の機関車のみが、鋳鉄製のレールを壊さずに動くことが出来たので、 機関車が牽引できた積み荷は非常に限られていた。 ジョン・ブレンキンソップは 1811 年に歯車と歯板のレールシステムの特許を取った。 歯の付いた車輪が連接棒により駆動され、歯の付いたレールにかみ合っていた。 これは最初の歯車式鉄道で、ゲージは 4 フィート 11/2 インチであった。 1819 年頃にマレーアブルな鉄 (槌で成型可能な鉄、錬鉄のこと) のレールが一旦考案されると、 歯板と歯車による動きは山岳鉄道を除いては不必要なものとなる。 しかしながら、その時までは、これによる小さくて軽量な機関車が自重の少なくとも 20 倍の荷をけん引することが出来た。 サラマンカ は非常に成功したため、 マレーはもう三台製造した。 これらの一台は ウエリントン卿 ( Lord Welligon ) と呼ばれ、 他の二台は プリンス・リージェント ( Prince Regent )、 ウェリントン侯爵 ( Marquis Wellington ) と名付けられたと言われている。 しかしながら当時、この名称で呼ばれた人は知られていない。 ミドルトン鉄道用の三台目の機関車はブレンキンソップの要望によって、 ニューキャッスル・アポン・タインの近くのケントン・コックスロッジ炭鉱ワゴンウェイ (Kenton and Coxlodge Colliery waggonway) に送られ、 そこでは ウィリントン ( Willington ) と呼ばれた。 これがジョージ・スチーブンソンが見たもので、 彼は自分の機関車ブリュッヘルのモデルにした。 但し歯車軌道は真似をしなかったため、それほど効果的ではなかった。

ブレンキンソップの歯車機関車
サラマンカ
坑夫、ロバート・ハベルによる
アクアチント、1814 年。ミドルトン鉄道
のマシュー・マレーの蒸気機関車
(サラマンカ) が見える。

二台の機関車が爆発し、運転手が死亡してから、 残りの二台の機関車もますます不安定になった。 これは少なくとも 20 年間の酷使の後であり、 ミドルトン鉄道はまもなく 1835 年に馬による牽引にもどった。 うわさによると、残りの一台の機関車は炭鉱でしばらくの間保存されていたが、 まもなくスクラップにされた。

海洋エンジン

1811 年に会社はヤーマス (Yarmouth) のクエーカー教徒のジョン・ライト (John Wright) のために トレビシック形式の高圧蒸気エンジンを製造した、 エンジンはヤーマスから出港する外輪船の ラクティフ (l'Actif ) に装着された。 この船は捕獲された 私掠船で、 政府から購入したものであった。 外輪が装着されて、新しいエンジンで駆動した。 船は「エクスペリメント」と改名され、エンジンは非常に成功し、まもなく別のボート 「クーリエ」 (Courier) に移された。

1816 年にリバプールの領事であるフランシス B. オグデン (Francis B. Ogden) がマレーの会社から、 大きな二基のシリンダーを搭載した海洋蒸気エンジンを受領し、 このデザインをアメリカで自分のものとして特許を取った。 そこで広くコピーされ、ミシシッピ川の外輪船を駆動するのに使用された。

訳注
1814 年にはすでにミシシッピ川を遡上できる船が米国の技術 (オリバー・エバンス) でできているので、 最後の話はあまり信頼性がありません。 オリバー・エバンスは自動製粉工場の特許に関しては厳しく特許料を徴収しましたが、 高圧蒸気エンジンの特許に関しては特許料を厳しく取り立てていないので、 誰もが勝手に彼の特許を使用した可能性があり、あえて高額な特許料を支払ってまで、 英国の技術を使用したかどうかは疑わしい限りです。 オリバー・エバンスは自動製粉工場の特許料の過酷な徴収で随分と評判を落としてしまい、 嫌われて、彼が実際にしたことであるのにも関わらず、歴史から名前が消えてしまっていることが多々あるようです。 その典型例が高圧蒸気エンジンで、ミシシッピ川の蒸気ボートであるのかもしれません。 ミシシッピ川の蒸気ボートの原点は米国の技術であるオリバー・エバンスです。 この技術力により、米国はおそらく直ちに鉄道技術を習得し、 高度な蒸気ショベルの技術につながり、 ひいてはパナマ運河の建設を成功させた。 従ってオリバー・エバンスリチャード・トレビシックの 1 年後に独自に 高圧蒸気エンジンを開発した事実がその後の米国の発展の基礎となっていることは確実です。 英国と米国の鉄道建設はロンドンとニューヨークの金融市場を作る基礎となり、そして現在に至っている。
繊維の新考案

マレーは亜麻をヘックル (heckle, 梳く) したり紡いだりする機械の重要な改良をした。 ヘックルするとは亜麻の繊維を裂いたり、まっすぐにすることにより、亜麻を紡ぐための準備である。 マレーのヘックルする機械は 1809 年の 技術に関しての王立学会 (Royal Society of Arts) の金賞を受賞している。 この発明がなされた時には、亜麻の交易は破たんしかけており、 紡績業者は紡績糸を製造するのに利潤がなくなっていた。 彼の発明の効果は製造コストを下げて、製品の品質を向上し、 英国の亜麻の交易に確固とした基礎を築くことであった。 亜麻の機械の製造はリーズの重要な製造部門になり、 輸出はもとよりのこと、国内向けにも大量に生産され、 高度な技術を持った機械工がますます採用されるようになった。

水圧プレス (Hydraulic presses)

1814 年にマレーは布地の梱包用の水圧プレスをデザインし、 これは上と下の台が同時に近づくものであった。 彼はジョセフ・ブラマー (Joseph Bramah) により発明された水圧プレスを改良し。 1825 年にチェーン・ケーブル (chain cable) の試験をする巨大なプレスをデザインした。 彼のプレスは海軍委員会 (Navy Board) のために建造されたもので、 34 フィートの長さがあり、1000 トンの力を加えることができた。 こnプレスはマレーの死の直前に完成した。

マシュー・マレーは 1826 年 2 月 20 日に 60 才で亡くなった。 彼はホルベックのセント・マシュー (St. Matthew) 教会の墓地に埋葬されている。 彼の墓の上には「円形鋳造所」で製造された鋳鉄製のオベリスクが置かれている。 彼の会社は 1843 年まで続いた。 幾人かの著名な技術者がここで訓練を受け、これにはベンジャミン・ヒック (Benjamin Hick)、チャールズ・トッド (Charles Todd)、 デービッド・ジョイ (David Joy) がいる。


ホルベックにおけるマシュー・マレーの記念碑

彼の蒸気エンジンに注ぎ込まれた良いデザインと技量のあかしには、 彼の工場エンジンの幾つかが 80 年以上も動いたということと、 これらの 1 つが中古でキングズ・クロスの機関車修理工場に設置されたものが 1 世紀以上も動いたことがある。

マレーの唯一人の子息は「円形鋳造所」で見習いとなり、ロシアに出向いてモスクワで技術事業を創設した。