トーマス・セイヴァリー

1698年7月2日、セイヴァリーは蒸気動力ポンプの特許を取得し、それを次のように名付けた。

火の推進力によって水を汲み上げ、あらゆる種類の製粉作業に動力を与える新しい発明は、鉱山の排水、町への給水、そして水や一定の風の恩恵を受けられない場所でのあらゆる種類の製粉作業に大いに役立ち、有利となるだろう。^{[ a ]}

当時「エンジン」という言葉があらゆる装置や仕掛けを意味するのに使われていたことから、これは「セイヴァリー・エンジン」と呼ばれた。彼は1699年6月14日に王立協会でそれを実演した。特許には図や説明はなかったが、1702年にセイヴァリーは著書『鉱夫の友、あるいは火で水を汲み上げるエンジン』 [ ^{3 ]の}中でこの機械について説明し、鉱山から水を汲み出すことができると主張した。

セイヴァリーのポンプは、バルブ以外に可動部品のないピストンレスポンプでした。まずボイラーで蒸気を発生させ、その蒸気を最初の作業容器の一つに送り込み、そこからダウンパイプを通して汲み上げたい水に吹き出しました。システムが熱くなり蒸気で満たされると、ボイラーと作業容器の間のバルブを閉じ、必要に応じて容器の外側を冷却しました。これにより容器内の蒸気が凝縮して部分的な真空状態になり、大気圧によって水がダウンパイプを通って容器まで押し上げられました。この時点で容器の下側のバルブを閉じ、容器とアップパイプの間のバルブを開き、ボイラーからさらに蒸気を供給しました。蒸気圧が高まるにつれて、容器内の水がアップパイプを通って鉱山の最上部まで押し上げられました。

しかし、彼のポンプには4つの深刻な問題があった。第一に、作業容器に水が流入するたびに、汲み上げられる水を温めるために多くの熱が無駄になった。第二に、次の工程では高圧蒸気で水を押し上げる必要があったが、ポンプのはんだ付けされた接合部は高圧蒸気にほとんど耐えられず、頻繁な修理が必要だった。第三に、このポンプは正圧の蒸気圧を利用して水を押し上げる（単一の高圧ポンプで水を汲み上げられる高さに理論上の制限はない）ものの、実際的な安全性を考慮すると、深い鉱山から水を汲み上げるには、底から地表まで一連の中圧ポンプが必要だった。第四に、水は大気圧（凝縮蒸気の「真空」に逆らって働く）によってのみポンプに押し上げられたため、ポンプは水面から約30フィート（9.1メートル）以内に設置する必要があり、暗い鉱山の奥深くに設置、運転、保守する必要があった。 

セイヴァリーの最初の特許は1698年7月に取得され、14年間の保護期間を与えた。翌年の1699年には、保護期間をさらに21年間延長する議会法が可決された。この「トーマス・セイヴァリーの揚水およびあらゆる種類の製粉作業に関する発明を奨励する」法律は、「消防ポンプ法」として知られるようになった。セイヴァリーの非常に広範な特許は、火を使って水を汲み上げるすべてのポンプを網羅していた。^{[ 4 ]}

ホワイトヒルの建築家ジェームズ・スミスは、スコットランドでセイヴァリーのポンプを使用する権利を取得した。1699年に発明者と契約を結び、1701年にスコットランド議会から特許を取得した。これはイングランドのセイヴァリーの特許をモデルにしており、同じ期間稼働するように設計されていた。スミスはこの機械を「火の力で水を汲み上げ、水車を動かすためのエンジンまたは発明品」と説明し、14ファゾム（84フィート）の深さから汲み上げるように改良したと主張した。^{[ 5 ] [ b ]}

イギリスでは、セイヴァリーの特許により、トーマス・ニューコメンは彼と提携せざるを得なくなった。1712年までに、2人はニューコメンのより高度な蒸気機関の設計を開発するための取り決めを交わし、セイヴァリーの特許の下で販売されたこの機関には、蒸気力でより深い水鉱山にアクセスできるように、水タンクとポンプロッドが追加されていた。^{[ 6 ]}ニューコメンの機関は純粋に大気圧で動作し、高圧蒸気の危険を回避し、1690年にフランス人のドニ・パパンによって発明されたピストンの概念を使用して、深い鉱山から水を汲み上げることができる最初の蒸気機関を製造した。^{[ 7 ]}

1707年にパパンがロンドンに戻った際、パパンの友人であるロバート・ボイルの後任として王立協会の新会長に就任したアイザック・ニュートンから、サヴェリーと共同研究をするよう依頼された。サヴェリーはパパンと5年間共同研究を行ったが、フランス人科学者であるパパンに功績も報酬も一切与えなかった。

1715年にセイヴァリーが亡くなった後、彼の特許と議会法は「火による揚水装置の発明の所有者」という会社に帰属した。^{[ c ]}この会社は、ニューコメン機関の製造と運用に関するライセンスを他者に発行し、蒸気機関の製造に対して年間420ポンドもの特許使用料を徴収した。^{[ 8 ]}ある炭鉱では、「機関の稼働維持のサービスに対する見返りとして」所有者に年間200ポンドと純利益の半分を支払った。^{[ 9 ]}

消防車法はニューコメンの死後4年後の1733年まで失効しなかった。^{[ 10 ]}

1702年3月の新聞は、セイヴァリーのポンプが使用可能になったと報じ、水曜日と土曜日の午後に、ロンドンのソールズベリー・コートにある彼の救貧院（旧劇場向かい）で見ることができると伝えた。

彼のポンプの1つはロンドンのヨーク・ビルディングに設置された。後の記述によると、そのポンプは「通常の空気の8倍から10倍の強さ」（約8～10気圧）の蒸気を発生させたが、機械の接合部が吹き飛んだため、亜鉛合金で接合部をはんだ付けせざるを得なかった。^{[ 11 ]}

もう一つはハンプトン・コートの給水を制御するために建設され、ケンジントンのキャンプデン・ハウスにあるもう一つは18年間稼働した。^{[ 12 ]}

セイヴァリーポンプが鉱山でいくつか試用され、ウェンズベリー（当時はスタッフォードシャー）のブロードウォーターズと呼ばれる池と近くの炭鉱から水を抜くために1台使用しようと試みられたが、うまくいかなかった。この池は数年前に突然の水の噴出で覆われていた。しかし、ポンプは「応答」せず、発生した蒸気の量が非常に多かったため、「機械全体がバラバラになった」と表現された。蒸気ポンプは脇に置かれ、水を汲み上げる計画は非現実的として中止された。^{[ 13 ] [ 14 ]}これは1705年頃のことだったかもしれない。^{[ 14 ]}

1706年には、ジョージ・スパロウがチェスターフィールド近郊のニューボールドで別のポンプを提案した。そこでは、地主が石炭を排水するための地下水路（ソウ）について近隣住民の同意を得るのに苦労していた。しかし、ブロード・ウォーターズのポンプの爆発が原因と思われるが、この計画は実現しなかった。^{[ 14 ]}また、コーンウォールの銅鉱山であるウィール・ヴォーでも蒸気ポンプが試された可能性がある。^{[ 15 ]}

• ジェンキンス、リース（1936）。チューダー朝時代からの工学と技術の歴史におけるつながり。エイアー出版。p.  66。ISBN 0-8369-2167-4. 2025年7月17日にインターネットアーカイブ経由で取得。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）