1764 년, 학교는 와트에게 뉴게이트 증기기관을 수리하라고 했다. 수리 과정에서 와트는 증기 기관의 구조와 원리에 익숙해져 있으며, 이 증기 기관의 두 가지 주요 단점인 피스톤 동작이 불연속적이고 느리다는 것을 발견했다. 증기 이용률이 낮아 원자재를 낭비하다. 나중에 와트는 개선 방법에 대해 생각하기 시작했다. 1765 년 봄까지, 한 번의 산책에서 와트는 뉴코문 증기 기관의 열효율이 낮은 것은 실린더 내 증기 응결로 인한 것이므로, 왜 증기를 실린더 밖에서 응결시키지 않는가? 와트는 독립 냉응기를 사용하는 최초의 생각을 생각해냈다. 이 아이디어가 나온 후 와트는 같은 해에 독립 냉응기가 있는 증기기관을 설계했다. 설계에 따라 냉응기와 실린더 사이에 조절 밸브가 있어 연결하고 분리할 수 있습니다. 이렇게 한 후의 증기는 항아리 밖의 냉응기를 도입하여 항아리 안에 같은 진공을 만들어 냉각 및 난방 과정에서 항아리의 열 소비를 피할 수 있다. 와트의 이론에 따르면 이런 신형 증기기관의 열효율은 뉴코멘 증기기관의 3 배가 될 것이다. 이론적으로 와트의 분리기 냉응기가 있는 증기기관은 뉴코문의 증기기관보다 현저히 뛰어나다. 하지만 이론적인 것을 실제적인 것으로 바꾸고, 도면의 증기기관을 진짜 증기기관으로 바꾸는 데는 아직 갈 길이 멀다. 와트신은 여러 대의 증기기관을 힘들게 만들었는데, 그 효과는 뉴코문의 증기기관만큼 좋지 않았고, 심지어는 도처에서 바람이 새어 시동이 걸리지 않았다. 비싼 실험이 그로 하여금 빚더미에 쌓이게 했지만, 그는 어려움 앞에서 물러서지 않고 실험을 계속했다. 블레이크가 와트의 목표와 어려운 처지를 알게 되자, 그는 와트를 매우 부유한 친구인 화학기술자 로바크에게 소개했다. 그 당시 로박은 매우 부유한 기업가였다. 그는 스코틀랜드의 카론에 최초의 대형 제철소를 열었다. 비록 그때 로바크는 이미 50 대 가까이 되었지만, 그는 여전히 과학 기술의 새로운 발명에 대한 열정이 충만했다. 그는 당시 30 대였던 와트의 새 장치에 대해 극찬을 했고, 즉시 와트와 계약을 맺고 와트의 새로운 증기기관을 시험 제작하도록 협찬했다. 1766 부터 3 년여 동안 와트는 재료와 공예상의 어려움을 극복하고 마침내 1769 에서 첫 번째 원형을 만들었다. 같은 해 와트는 냉응기 발명으로 뉴코멘 증기기관을 혁신하는 과정에서 첫 번째 특허를 받았다. 냉응기가 장착된 최초의 증기기관 시험 제작에 성공했지만 뉴코멘 증기기관에 비해 열효율이 크게 향상된 것 외에 동력기계로 다른 작업기계를 구동하는 성능에는 실질적인 발전이 없었다. 즉, 와트의 증기기관은 여전히 진정한 동력기가 될 수 없다. 。