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大気圧機関は1712年にトーマス・ニューコメンによって発明され、ニューコメン消防機関（下記参照）またはニューコメン機関と呼ばれることもあります。この機関は、シリンダー内に吸い込まれた凝縮蒸気によって作動し、それによって部分的な真空状態を作り出し、大気圧によってピストンをシリンダー内に押し込むことができました。これは、蒸気を利用して機械的な仕事を生み出す最初の実用的な装置として重要です。[ 1 ] [ 2 ]ニューコメン機関は、主に鉱山 から水を汲み出すために、イギリスとヨーロッパ全土で使用されました。18世紀には数百台が製造されました。ジェームズ・ワットによる後の機関設計は、ニューコメン機関の改良版であり、燃料効率をほぼ2倍にしました。多くの大気圧機関がワット設計に改造されました。その結果、今日では蒸気機関の起源に関してニューコメンよりもワットの方がよく知られています。
ニューコメン以前にも、さまざまな小型蒸気装置が数多く作られていましたが、そのほとんどは目新しいものでした。 [ 3 ] 1600年頃、多くの実験家が蒸気を使ってコーヒーパーコレーターのように機能する小型噴水を作った。まず、容器の上部から底近くまで伸びるパイプを通して容器に水を満たした。パイプの底は水に浸かるため、容器は気密状態になる。次に、容器を加熱して水を沸騰させた。発生した蒸気によって容器内は加圧されたが、底が液体に浸かっており、上部に気密シールがない内側のパイプは低い圧力のままだった。膨張した蒸気が容器の底にある水をパイプ内に押し込み、パイプを上昇させて上部のノズルから噴出した。これらの装置は効果は限定的だったが、原理の実現可能性を示した。
1606年、スペイン人のヘロニモ・デ・アヤンス・イ・ボーモントは蒸気動力式水ポンプを実演し、特許を取得した。このポンプはスペインのガダルカナル島の浸水した鉱山の排水に成功した。[ 4 ]
1662年、第2代ウスター侯爵エドワード・サマセットは、自身が取り組んでいたいくつかのアイデアをまとめた本を出版した。[ 5 ]その一つは、噴水に水を供給するための蒸気ポンプに関するもので、この装置は部分真空と蒸気圧を交互に利用していた。2つの容器に交互に蒸気を満たし、冷水を噴霧して容器内の蒸気を凝縮させた。これにより部分真空が発生し、井戸からパイプを通って容器に水が吸い上げられた。次に、加圧された新しい蒸気が容器から別のパイプを通ってより高い位置にあるヘッダーに水を押し上げ、その後蒸気が凝縮してサイクルが繰り返された。2つの容器を交互に作動させることで、ヘッダータンクへの供給量を増やすことができた。
1698年、トーマス・セイヴァリーは蒸気の膨張力と凝縮によって形成される真空の両方を組み合わせた蒸気動力ポンプ「鉱夫の友」[ 6 ]の特許を取得した。 [ 7 ]： 99-109 [ 8 ]冷却して真空を作るプロセスはかなり遅かったため、セイヴァリーは後に蒸気を素早く冷却するために外部の冷水スプレーを追加した。
セイヴァリーの発明は、可動部品がなく、外部装置に動力を伝達できなかったため、厳密には最初の蒸気「エンジン」とはみなせない。マイナーズ・フレンドには明らかに大きな期待が寄せられており、議会は特許の有効期間を21 年間延長し、1699年の特許が1733年まで失効しないようにした。しかし残念ながら、セイヴァリーの装置は期待されたほど成功しなかった。
セイヴァリーの装置の理論的な問題点は、真空では水を最大でも約30フィート（9メートル）の高さまでしか汲み上げられないという点にあった。これに蒸気圧でさらに40フィート（12メートル）ほど汲み上げることができるが、これでは鉱山から水を汲み出すには不十分だった。セイヴァリーはパンフレットの中で、ボイラーと容器を坑道の棚に設置し、さらに深い階層には2台以上のポンプを直列に接続することを提案している。明らかにこれらは不便な解決策であり、地上で稼働する何らかの機械式ポンプ、つまり水を「吸い上げる」のではなく直接汲み上げるポンプが望まれていた。そのようなポンプは既に馬力で動かせるものが一般的だったが、セイヴァリーのシステムにはない垂直往復運動の駆動装置が必要だった。より実際的な問題は、加圧下でボイラーを運転することに関するものであり、 1705年頃にウェンズベリーの機関のボイラーが爆発した際に実証された。セイヴァリー設計に基づく機関は、時代とともに改良されながらも、既存の水車への供給量を増やすために水を汲み上げる戻り機関として設置・使用され、マンチェスターやランカシャーに例が知られている。[ 7 ]： 122
ルイ・フィギエは、その記念碑的な著作[ 9 ]の中で、1690年にライプツィヒの『Acta eruditorum』に掲載されたデニス・パパンの論文「Nouvelle méthode pour obtenir à bas prix des forces considérables」（安価に相当な力を得るための新しい方法）を全文引用している。このアイデアは、パパンがロンドンの王立協会でロバート・ボイルと共同研究していた時に思いついたようだ。パパンは、まず垂直シリンダーの底に少量の水を注ぎ、ロッドにピストンを挿入し、ピストンの下の空気を最初に抜いた後、シリンダーの下に火を置いて水を沸騰させ、ピストンをシリンダーの上端まで持ち上げるのに十分な蒸気圧を発生させる手順を説明している。ピストンは、ロッドの切り欠きに引っかかるバネのキャッチによって一時的に上端に固定される。その後、火を消し、シリンダーを冷却すると、蒸気が水に凝縮し、ピストンの下に真空状態が作られる。ピストンロッドの端には、2 つの滑車を通る紐が取り付けられ、紐の端から重りが吊り下げられていた。キャッチを解除すると、大気圧と生成された真空との圧力差によってピストンがシリンダーの底まで急激に引き下げられ、60ポンド (27 kg) の重りを持ち上げるのに十分な力が生み出された。「1707 年から 1712 年の間に彼の論文のいくつかが王立協会に提出され、その中には、1690 年に彼が製作し、1712 年にトーマス ニューコメンが製作し、その後使用した大気圧蒸気機関の説明も含まれていた。」[ 10 ]
ニューコメンはパパンの実験を発展させ、それを実用的なものにしたが、それがどのようにして実現したのかについては詳しい情報はほとんど残っていない。（注：デイヴィッド・ウートン著『科学の発明：科学革命の新史』では、ニューコメンが実際に使用した資料はパパンの小冊子「骨を柔らかくするための新しい消化器またはエンジン」であると著者は述べている。）パパンの解決できなかった主な問題は、この動作を一定の間隔で再現する方法であった。解決策は、サヴェリーが行ったように、シリンダーへの蒸気の供給を継続的に確保し、蒸気を凝縮して真空動力行程を提供し、凝縮した水を排出できるボイラーを用意することであった。動力ピストンは揺動梁の端から鎖で吊り下げられていた。サヴェリーの装置とは異なり、ポンプは完全に機械的であり、蒸気機関の仕事は揺動梁の反対側の端から吊り下げられた重りのついた棒を持ち上げることである。ロッドは重力によって鉱山坑道を下り、坑道内の強制ポンプ、またはポールポンプ（多くの場合、2 台）を駆動した。ポンプの吸込行程は上昇（プライミング）行程の長さだけであったため、真空ポンプの 30 フィートの制限がなくなり、はるかに深いところから水を柱状に押し上げることができた。ボイラーは極めて低い圧力で蒸気を供給し、当初は動力シリンダーの真下に設置されていたが、接続蒸気管を備えた隔壁の後ろに設置することもできた。これらすべての作業を行うには、実務的な技術者のスキルが必要であった。ニューコメンは「金物商」または金属商人として働いていたため、このようなエンジンに適した材料に関する実務的な知識を豊富に持ち、さらに詳細な知識を持つ人々と交流する機会にも恵まれた。
信頼できる記録が残っている最も初期の例は、ブラック・カントリーにある 2 つのエンジンで、より有名なのは、1712 年にティプトンのブルームフィールド・ロードにあるコニーグリー炭鉱に設置されたもので、現在はティプトンの「アングル・リング・カンパニー・リミテッド」の敷地となっている。[ 11 ]これは一般的に最初の成功したニューコメン式エンジンと認められており、続いてウルヴァーハンプトンの東 1.5 マイルに建設されたものがあった。これらは両方とも、ニューコメンと彼のパートナーであるジョン・キャリーによって、水で満たされた炭鉱から水を汲み出すために使用された。稼働中のレプリカは、現在、近くのブラック・カントリー・リビング・ミュージアムで見ることができる。この博物館は、かつてダドリー卿のコニーグリー・パークだった場所の別の場所に建っている。もう 1 つのニューコメン式エンジンはコーンウォールにあった。その場所は不明だが、 1715 年にウィール・ヴォール炭鉱で稼働していたことが知られている。[ 12 ]すぐにイングランド中の湿った炭鉱から注文が入るようになり、彼の功績の噂はバプテスト派のつながり を通じて広まったと示唆する人もいる。セイヴァリーの特許はまだ期限が切れていなかったため、ニューコメンはセイヴァリーと取り決めをし、セイヴァリーの特許の下で事業を行うことを余儀なくされた。セイヴァリーの特許の有効期間は、ニューコメンが容易に取得できる特許よりもはるかに長かったからである。特許の有効期間の末期には、その特許は「火による揚水装置の発明の所有者」という非法人企業に属していた。
ニューコメンの蒸気機関は当初炭鉱地域で使用されましたが、彼の故郷であるウェスト・カントリーの金属鉱山、例えばコーンウォールの錫鉱山などでも、水を汲み出すために使用されました。ニューコメンが亡くなるまでに、彼と他の人々はウェスト・カントリーやミッドランズだけでなく、北ウェールズ、ニューカッスル近郊、カンブリアにも100台以上の機関を設置しました。フランス、ベルギー、スペイン、ハンガリー、スウェーデンのダンネモラなど、他のヨーロッパ諸国でも少数が製造されました。初期の炭鉱に関連したニューコメン蒸気機関の使用の証拠は、2010年にバージニア州ミッドロージアン（米国で最初の炭鉱がいくつかあった場所）で発見されました。（ダットン・アンド・アソシエイツによる2009年11月24日の調査）。
ニューコメンの機関は単純な原理に基づいていたものの、かなり複雑で、段階的な発展の痕跡が見られ、問題は発生するたびに経験的に解決されていった。機関は、シリンダーの真下に配置されたボイラーA （通常は干し草積みボイラー）で構成されていた。このボイラーは、 1～2psi （0.07～0.14バール）以下の非常に低圧の蒸気を大量に生成した。これは、初期のバージョンでは銅製でドーム型の鉛の頂部を持ち、後に小さなリベット留めの鉄板で完全に組み立てられたボイラーの最大許容圧力であった。機関の動作は、揺動する「大きなバランスビーム」を介して伝達され、その支点Eは、専用に建てられた機関室の非常に頑丈な妻壁の上に載っており、ポンプ側は建物の外に突き出ていたが、機関は建物内に設置されていた。ポンプロッドは、大きなビームのアーチヘッドFから鎖で吊り下げられていた。内部アーチヘッドDから、シリンダーB内で作動するピストンPが吊り下げられており、シリンダーBの上端はピストンの上方の大気に開放され、下端は、シリンダーとボイラーを接続する短い吸入管を除いて閉じられていた。
初期のシリンダーは鋳造真鍮で作られていましたが、すぐに鋳鉄の方が効果的で製造コストもはるかに安いことがわかりました。鋳鉄を使用した最初のエンジンは、1714年から1715年の間にウェールズのハワーデンに設置されたエンジンであると報告されています。 [ 13 ]ニューコメンエンジンのシリンダーを製造および穴あけした鋳造所の中には、コールブルックデールと、後にキャロン製鉄所がありました。ピストンは当初、革のリングの形をしたシールで囲まれていましたが、シリンダーの穴は手作業で仕上げられており、完全に正確ではなかったため、ピストンの上に常に水の層を維持する必要がありました。後に、柔らかい麻のロープの詰め物が使用され、その上に鉄の重りを置いてピストンを所定の位置に保持しました。ピストンは、蒸気が凝縮しないように、下面に木材をボルトで固定することで、蒸気から遮断されていました。エンジンハウスの高い位置に、小型のアーチヘッドから吊り下げられた小型の屋内ポンプによって給水される水タンクC (またはヘッダータンク) が設置されていました。ヘッダータンクは、シリンダー内の蒸気を凝縮するためのスタンドパイプを通して加圧された冷水を供給し、小さな分岐管からシリンダーのシール水が供給された。ピストンが上死点に達するたびに、余分な温かいシール水は2本のパイプを通って溢れ出し、1本は屋内の井戸へ、もう1本は重力によってボイラーへ供給された。
ポンプ装置は蒸気ピストンよりも重かったため、静止時の梁の位置はポンプ側が下向き／エンジン側が上向きとなり、これを「船室外」と呼んだ。
エンジンを始動するには、調整弁Vを開き、ボイラーからシリンダー内に蒸気を送り込み、ピストンの下の空間を満たします。次に調整弁を閉じ、水噴射弁V'を短時間開閉して、シリンダー内に冷水を噴射します。これにより蒸気が凝縮し、ピストンの下に部分的な真空状態が生じます。ピストン上部の気圧と下部の部分的な真空状態との圧力差によってピストンが押し下げられ、動力行程が発生してビームが「坑内」に引き込まれ、ポンプギアが上昇して鉱山から水が汲み上げられます。
その後、シリンダー内に蒸気が再び流入し、真空状態が解消されて凝縮水が下降管（または「排出管」）を通って流れ落ちた。ボイラーからの低圧蒸気がシリンダー内に流れ込むと、ポンプとギアの重量によってビームは元の位置に戻った。
このサイクルは1分間に約12回繰り返された。
ニューコメンは、最初の機関がしばらくすると動かなくなることに気づき、最終的に、これは蒸気とともに少量の空気がシリンダー内に入り込むことが原因だと突き止めた。水には通常、いくらかの溶解空気が含まれており、水を沸騰させると、この空気が蒸気とともに放出される。この空気は水の噴霧によって凝縮されず、徐々に蓄積されて機関が「風で詰まった」状態になる。これを防ぐために、シリンダーの底部近くに「スニフティング・クラック」またはスニフター弁と呼ばれる放出弁が設けられた。これは蒸気が最初に導入されたときに短時間開き、凝縮しないガスがシリンダーから排出される。その名前は、空気と蒸気を放出するために作動したときに「風邪をひいた人が鼻をすすっているような」音を立てることに由来する。[ 14 ]
初期のバージョンでは、バルブまたは当時プラグと呼ばれていたものは、プラグマンによって手動で操作されていましたが、その反復動作には正確なタイミングが必要であったため、自動動作が望まれました。これは、シリンダーの横に交差したチェーンで小さなアーチヘッドから垂直に吊り下げられた梁であるプラグツリーによって実現されました。その機能は、タペットと重りを使用したエスケープメント機構によって、梁が特定の位置に達するとバルブを自動的に開閉することでした。1712年のエンジンでは、給水ポンプはプラグツリーの下部に取り付けられていましたが、後のエンジンではポンプは別の小さなアーチヘッドから外部に吊り下げられていました。1713年に、担当していたエンジンのバルブを開閉する係だったハンフリー・ポッター[ 15 ]というコックボーイが、適切なコードとキャッチ[ 16 ]（「ポッターコード」として知られる）によって梁自体にバルブを開閉させることでエンジンを自動動作させたという一般的な伝説があります。 [ 17 ]しかし、プラグツリー装置（最初のバルブ装置）は、1715 年以前に確立された方法であった可能性が非常に高く、ヘンリー・ベイトン(1717 年) [ 18 ] (ハルスは、1714 年のグリフ炭鉱のエンジンを描いたものだと考えている) とトーマス・バーニー (1719 年) (1712 年のダドリー城のエンジンを描いた) によるニューコメン機関の最も初期の既知の画像に明確に描かれている。非常に大きな蒸気需要のため、エンジンは定期的に停止して再起動する必要があったが、このプロセスも、ボイラーに固定された垂直のスタンドパイプ内で上下するブイによって自動化されていた。ブイはスコッゲンに取り付けられており、スコッゲンは、より多くの蒸気が発生するまで水噴射バルブを閉じたままにするストップを操作する重り付きレバーであった。
ニューコメン機関を使用した炭鉱用ポンプの設計については、1827 年に出版されたジョン・ファリーの著書「蒸気機関に関する論文」で詳しく論じられている。 [ 7 ]： 214水はめったに地上まで汲み上げられることはなく、代わりに坑道の底から、水を排出するのに適した低い地点までゆっくりと下降する坑道である横坑レベルまで汲み上げられる。坑道の底では、ポンプが吸引によって底部セクションに水を吸い込み（そのためポンプは吸引ポンプと呼ばれる）、そこから逆止弁の上を通って主ポンプ本体に水を送る。ポンプのピストンには、下降行程で開き、その後閉じて上部の水柱を鉛ガスケットで接合された鉄管で作られた柱に持ち上げる弁が組み込まれている。鉄管内の水圧のため、通常の最大揚程は 50 ヤードであり、鉄管は圧力とある程度の衝撃に耐えられるほど丈夫でなければならない。この制約を克服するために、ポンプロッドを分割して複数のポンプを駆動させ、それぞれのポンプが水を汲み上げて貯水槽に送り込み、その貯水槽から上のポンプに水を供給するように構成することができる。特に注意すべき点は、ポンプが空気を吸い込まないようにすることである。空気を吸い込むと衝撃が加わり、ポンプシステムやエンジンに損傷を与える可能性がある。
大気機関は、その歴史の終盤に、ジョン・スミートンによって機械的な詳細とプロポーションが大幅に改良され、1770 年代にはこの種の大型機関を多数製作した。[ 16 ]回転運動を与える機関の緊急の必要性が感じられ、ワズボローとピカードはニューコメン機関を使用してクランクを介してフライホイールを駆動することで、限定的な成功を収めた。クランクの原理は以前から知られていたが、ピカードは1780 年に蒸気機関へのクランクの特定の適用に関する 12 年間の特許を取得することに成功した。これは、太陽と惑星の運動を 1782 年の先進的な複動回転機関に適用することで特許を回避したボルトンとワットにとっての挫折となった。
1725 年までに、ニューコメン機関は鉱業、特に炭鉱で広く使われるようになった。その後、17 世紀の残りの期間、実質的な変化はほとんどなく、その地位を維持した。ニューコメン機関の使用は、一部の地域では都市用水のポンプにまで拡大された。例えば、フランスで最初のニューコメン機関は、 1726 年にパッシーに建設され、セーヌ川からパリ市に水を汲み上げるために使われた。[ 19 ]また、水車の下の水を上の貯水池に戻すことで、同じ水が再び水車を回せるように、間接的に機械を動かすためにも使われた。この初期の例の 1 つはコールブルックデールにあった。1735 年に、旧高炉の上の貯水池に水を戻すために馬力ポンプが設置された。これは 1742 ～ 1743 年にニューコメン機関に置き換えられた。[ 20 ] 1750年代にシュロップシャーに建設されたいくつかの新しい炉は、ホースヘイ炉、ケトリー炉、マデリーウッド炉、またはベドラム炉など、同様の方法で動力を得ていた。[ 21 ]後者の炉には、炉の上にプールはなく、単に水を汲み上げるタンクがあっただけだったようだ。他の産業では、エンジンポンプはあまり一般的ではなかったが、リチャード・アークライトは綿紡績工場に追加の動力を供給するためにエンジンを使用した。[ 22 ]
ニューコメン機関で機械を駆動する試みが行われたが、動力行程間の遅延により非常にぎくしゃくした動きが生じるため、この用途には適していなかった。[ 23 ]クランクに交互に作用する2つのシリンダーを備えたニューコメン機関を作ることで動きを滑らかにしようとする試みがあり、これらを提供した主な企業は、ダービーシャー州アショバーのフランシス・トンプソン（1793年にこのアイデアの特許を取得）とマンチェスターのベイトマン・アンド・シェラットであった。[ 7 ]
ニューコメン式機関の主な問題点は、エネルギー効率が悪く、運転コストが高かったことである。内部の水蒸気が十分に冷却されて真空状態になると、シリンダー壁は十分に冷え、次の吸気行程で吸入される蒸気の一部が凝縮してしまう。そのため、シリンダーを再び蒸気で満たせる温度まで加熱するだけで、かなりの量の燃料が消費されることになる。熱損失は表面積に関係し、有効仕事は体積に関係するため、機関のサイズを大きくすると効率が向上し、ニューコメン式機関は次第に大型化していった。しかし、石炭が豊富にある炭鉱においては、効率はそれほど重要視されなかった。
ニューコメンの機関は、この問題を回避するためにジェームズ・ワットが1769年に改良するまで交換されることはありませんでした（ワットはグラスゴー大学からニューコメン機関の模型の修理を依頼されていましたが、その模型は問題を誇張した小型のものでした）。ワットの蒸気機関では、凝縮は外部の凝縮器ユニットで行われ、パイプを介して蒸気シリンダーに接続されていました。パイプのバルブが開くと、凝縮器内の真空がピストンの下のシリンダー部分を排気します。これにより、主シリンダー壁などの冷却が不要になり、燃料消費量が劇的に減少しました。また、上方と下方の両方に動力行程を持つ複動シリンダーの開発も可能になり、エンジンのサイズを大きくすることなくエンジンの出力を増加させることができました。[ 24 ]
ワットが1769年に試作したエンジンは、シリンダーの精度を飛躍的に向上させる必要があることを明らかにした。ニューコメンエンジンでは、シールは大量の水で実現できたが、ワットのシリンダーは蒸気温度を維持するというアイデアのため、水浸しなしで動作する必要があった。ワットは1774年までエンジンを製造できなかったが、その年にジョン・ウィルキンソンが正確なシリンダー穴あけ方法を考案し、その結果シリンダー製造の独占契約を獲得した。1776年、ワットはスミートンに「ウィルキンソン氏はシリンダー穴あけ技術を改良したので、72インチのシリンダーは最も悪い部分でも薄い6ペンス硬貨の厚さよりも絶対的な真実からかけ離れていないと約束します」と書いた。[ 7 ]： 320ボルトンとワットの生産は翌年に始まったが、新しいエンジンはニューコメンエンジンを駆逐することはなかった。ワットが特許を精力的に擁護した結果、特許使用料の支払いを回避するためにニューコメン機関が引き続き使用されることになった。ボルトンとワットは1795年まで、機関部品の製造を他社（例えばジョン・ウィルキンソン）に頼っていたため、遅延が生じた。また、節約した石炭の量に基づいて継続的に支払いを行う契約を好んだ。ベイトマン（1791年からはベイトマンとシェラット）などの競合他社はサルフォードに独自の鋳造所を持ち、ワットの特許を侵害する多くの大気圧機関を製造し、1796年に裁判となり多額の和解金が支払われたが、ボルトンとワットは彼らに分離コンデンサーのライセンスを与えることを拒否した。しかし、ベイトマンとシェラット、そして他の企業は、ワットの特許が失効した際に分離コンデンサーを使用するように設計されたものも含め、大気圧機関の販売を続けた。 1800年に特許が失効すると、分離型凝縮器の使用が急務となり、炭鉱でさえも、残っていたニューコメン式機関は改造または交換された。しかし、高圧蒸気ボイラーの使用は初期段階であり、まだ実証されていなかったため、ワット式分離型凝縮器を備えた大気圧機関の使用は、その後長年にわたって続けられた。
ニューコメン記念機関は、ニューコメンの故郷であるダートマスで稼働しているのを見ることができる。この機関は1963年にニューコメン協会によって移設された。これは1725年にコベントリー近郊のグリフ炭鉱に最初に設置されたものと考えられている。[ 25 ]
1760年頃、アシュトン・アンダー・ラインの炭鉱にエンジンが設置された。[ 26 ]地元ではフェアボトム・ボブスとして知られており、現在はミシガン州ディアボーンのヘンリー・フォード博物館に保存されている。[ 27 ]
オリジナルの場所に現存する唯一のニューコメン式蒸気機関は、サウスヨークシャー州バーンズリー近郊のエルセカー・ヘリテージセンターにある。これはおそらく、1795年から1923年まで稼働していた最後の商業用ニューコメン式蒸気機関であろう。この機関は、オリジナルのシャフトと機関室とともに大規模な保存修復工事を受け、2014年秋に完了した。
ニューコメン機関の静止展示例は2つあります。1つはロンドンの科学博物館にあります。[ 28 ]もう1つはスコットランド国立博物館にあります。以前はキルマーノックのキャプリントン炭鉱にありました。[ 29 ]
別の例として、元々はファーム炭鉱で使用されていたものが、サマーリーのスコットランド産業生活博物館に展示されている。珍しいことに、これは揚水ではなく巻き上げに使用され、1902年に現地で調査された時点でほぼ1世紀にわたって稼働していた。[ 30 ] [ 31 ]
1986年、ダドリーのブラック・カントリー・リビング・ミュージアムに、1712年のニューコメン蒸気機関の実物大の稼働レプリカが完成しました。 [ 32 ]これは現存する唯一の実物大の稼働レプリカであり、1712年に建てられた最初の完成した機関の場所から数マイル離れたところにあると考えられています。[ 33 ]「消防機関」として知られていたこの機関は、印象的なレンガ造りの建物で、壁の1つから木製の梁が突き出ています。梁の外側の端から棒が吊り下げられ、鉱山の坑道の底にあるポンプを操作して水を地表に汲み上げます。機関自体はシンプルで、ボイラー、シリンダー、ピストン、作動弁だけです。石炭の火で蓋付きの鍋に過ぎないボイラー内の水を加熱し、発生した蒸気は弁を通ってボイラーの上にある真鍮製のシリンダーに入ります。シリンダーは長さが2メートル以上、直径が52センチメートルです。シリンダー内の蒸気は冷水を注入することで凝縮され、ピストンの下の真空がビームの内側の端を引き下げ、ポンプを動かす。[ 34 ]
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)ダートマスに展示されている機関車は、1963年に英国運輸委員会からニューコメン協会に寄贈され、古い変電所内に設置された。この機関車は、1725年頃にグリフ炭鉱で製造され、その後別の場所に移設された。
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