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Thomas Newcomen - Wikipedia
トーマス・ニューコメン (Thomas Newcomen)

トーマス・ニューコメン (Thomas Newcomen (/ˈnjuːkʌmən/)、1664 年 2 月 - 1729 年 8 月 5 日) はイングランドの発明家で、1712 年に 大気圧エンジン (atomospheric engine) -- 最初の実用的な燃料を燃やすエンジン -- を製造した。 彼は職業 (by trade) が金物屋で、地位では (by calling) バプティスト教会 (Baptist) の俗人説教師 (lay preacher) であった。 彼はイングランド、デボン州 (Devon) のダートマス (Dartmough) の商人の家に生まれ、1664 年 2 月 28 日に セント・セイビアー教会 (St. Saviour Church) で洗礼を受けた。 この時代には、炭鉱とスズ鉱山における洪水は重要な問題で、 ニューコメンはまもなく、このような鉱山からポンプで排水する方法を改善することに従事した。 彼の金物屋の事業は鉱山産業の道具のデザイン・製造・販売に特化していた。

ニューコメン・エンジンの概要を示す動画
蒸気はピンク、水は青
バルブは開放 (緑) から閉鎖 (赤) に動く
ダートマスの
ニューコメンの家
  1. 宗教生活
  2. 大気圧エンジンの開発
  3. 後の人生と死
  4. ニューコメン以後
  5. 現存するニューコメン・エンジン
宗教生活

トーマス・ニューコメンは俗人説教師 (lay preacher) で、 地方のバプティスト教会 (Baptist church) の宣教長老 (teaching elder) であった。 1710 年以後では、彼はバプティストの地方グループの牧師 (pastor) となった。 彼の父は良く知られた清教徒 (Puritan) のジョン・フラヴェル (John Flavel) をダートマス (Dartmouth) に連れてきたグループの一員であった。 後に、ニューコメンのロンドンにおける仕事のコネ (business contact) であるエドワード・ワーリン (Edward Wallin) は 別のバプティストの聖職者 (minister) であり、 サザーク (Southwark) のホースリーダウン (Horsleydown) の良く知られた医者のジョン・ジル (John Gill) と関連があった。 ブロムスグローブ (Bromsgrove) のバプティスト教会とのニューコメンの関連は実質的に、彼の蒸気エンジンの拡散の助けになった、 というのは技術者のジョナサン・ホースブロウアー (Jonathan Horseblower、父と子の両方) が同じ教会に関連していたからである。

大気圧エンジンの開発

ニューコメンの偉大な業績は彼の蒸気エンジンで、1712 年頃に開発された; トーマス・セイヴァリ (Thoms Savery (/ˈseɪvəri/)) と ドニ・パパン ( Denis Papin) の考えを組み合わせ、 彼はスズ鉱山の排水を目的にして蒸気エンジンを作った。 あり得ることは、ニューコメンはセイヴァリ (Savery (/ˈseɪvəri/)) とすでに知り合いだったことで、 セイヴァリ (Savery) の先祖は南 デボン (Devon) の商人であった。 セイヴァリ (Savery (/ˈseɪvəri/)) も 「病気と障害の船乗り」 (Sick and Hurt Seamen) の委員 (Commissioner) のポストがあり、 これにより彼はダートマス (Dartmouth) を訪れていた。 セイヴァリ (Savery) は「火炎エンジン」 (fire engine) を考案した。これは一種の熱サイフォン (thermic syphon) で、 蒸気を空の入れ物に入れて凝縮した。 これにより作られた真空は鉱山の底の水ダメ (sump) から水を吸引するのに使用された。 火炎エンジン (fire engine) はとても効果的ではなく、およそ 30 フィートの制限された深さ以上では動作しなかった。

ニューコメンは (蒸気が凝縮する) 格納容器 (receiving vessel) をパパン (Papin) のデザインに基づいたピストンを含むシリンダー で交換した。 真空が水を引き入れる代わりに、ピストンを引き下げた。 これはビーム・エンジン (beam engine) の作動に使用され、 大きな木造のビーム (beam、梁) を中央の支点の上で揺り下げた。 ビームの反対側には鎖があり、これが鉱山の下端のポンプに取り付けられていた。 蒸気シリンダーが蒸気で再充満され、次の動力ストロークの準備ができ、 水がポンプのシリンダーに引き込まれて、機械の重さによってパイプの中身を地表に排出した。 ニューコメンと共同経営者のジョン・カリー (John Calley) はこの形式の最初のエンジンを ウェスト・ミッドランズ (West Midlands) の ダドリー (Dudley) の 近くのコニーグリー炭鉱 (Conygree Coalworks) で成功裏に建設した。 このエンジンの可動なレプリカは近くのブラック・カントリー・リビング博物館 (Black Country Living Museum) で見ることができる。

後の人生と死

ニューコメンの後の人生に関しては比較的少しの事しか知られていない。 1715 年以後、 エンジンの業務は法人化されていない会社である 「火炎により排水する発明の所有者」 (Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire) を通じて実施された。 この秘書と収入役 (secretary and treasurer) はジョン・ミアズ (John Meres) で、ロンドンの薬屋協会 (Society of Apothecaries) の 事務員であった。 この協会は会社を作り、海軍に薬を供給する独占権を持っており、 セイヴァリ (Savery,/ˈseɪvəri/) と密接なリンクを提供し、セイヴァリ (Savery) の意思に立ち会った。 会社 (Proprietors) の委員会はエドワード・ワーリン (Edward Wallin) を含み、 彼はスウェーデンのバプティストの子孫で、サザーク (Southwark) のメイズ・ポンド (Maze Pond) の教会の牧師 (pastor) であった。 ニューコメンは 1729 年にワーリン (Wallin) の家で亡くなり、 ロンドン市 (City of London) のはずれのバンヒル・フィールド (Bunhill Fields) の埋葬地に埋葬された; 彼の墓の正確な場所は知られていない。

ニューコメン以後

ニューコメン・エンジンはおよそ 75 年間資材の変化なしに立場を維持し、 英国とヨーロッパ本土のもっと多くの場所に次第に広がった。 最初は真鍮のシリンダーが使用されたが、これらは高価で大きさが制限されていた。 1720 年代の コールブルックデール会社 (Coalbrookdale Company) が 開拓した新しい鉄鋳造技術により、より大きなシリンダーを使用することが可能となり、 1760 年代まで直径 6 フィート (1.8 m) まで増えた。 経験により、建造が良くなり、レイアウトで小規模な改良があった。 この機械的な詳細は ジョン・スミートン (John Smeaton) により、随分と改良され、彼は 1770 年代前半に、 この形式の多くの大きなエンジンを建造した。 彼の改良は急速に採用された。 1775 年までにおよそ 600 台のニューコメン・エンジンが建造された、 もっとも、これらの多くはこれまでに使い古されて見捨てられたり、交換された。

ニューコメン・エンジンは決して効率の良いエンジンではなかった。 もっとも、これは 18 世紀初期の工学・材料技術が支えることができる程度に複雑なものであったことであろう。 蒸気を凝縮する時に多くの熱が失われた、これがシリンダーを冷却したからである。 これは炭鉱では不条理な問題ではなかった、ここでは売ることができない小さな石炭 (粉炭 (slack)) が利用可能であったからであるが、 コーンウォールのように石炭が簡単に利用可能でない場所では採掘経費を随分と増やした。 ニューコメン・エンジンは 1775 年以後には、石炭が高価である場所 (とりわけコーンウォールでは)、 ジェームズ・ワット (James Watt) により発明された改良デザインで、 徐々に交換され、このデザインでは蒸気は分離した凝縮器で凝縮された。 ワットの蒸気エンジンは、より良い工学技術 -- これにはウィルキンソンの穴開け機が含まれる -- に助けられ、もっとずっと燃料の効率が良くなった。 これにより、ワットと共同事業者のボウルトン (Boulton) は節約した燃料を基礎にした特許料を集めることができた。

ワットはその後、他の改良も実施し、 これには複動式エンジン (double-acting engine) があり、 上昇・下降ストロークが共に動力を与えられていた。 これらは、とりわけ繊維ミル (textile mill) に動力を与えるのに適切で、多くのワットのエンジンは これらの産業で採用された。 ニューコメン・エンジンで機械を駆動する最初の試みはある程度成功した。 単動作ストローク (single power stroke) はぎくしゃくした動きを生成したが、 はずみ車とより良い工学の使用により、大まかにはこれらの問題を凌駕した。 1800 年までに何百ものワットのものでない回転エンジンが建造され、 とりわけ炭鉱と製鉄所で使用され、ここでは不規則な動きは問題ではなかった。 しかし繊維ミルでも使用された ( Thomas Newcomen (1663 - 1729). BBC History. (英文) を参照) ワットの改良にも関わらず、共通エンジン (Common Engine、当時このように呼ばれた) は随分長い間使用され、ワットのものよりも、もっと多くのニューコメン・エンジンが、 ワットの特許期間中 (1800 年まで) に建造された。 というのは、これらはより安く、それほど複雑でなかったからである。 18 世紀に建造された 2,200 台以上のエンジンで、 およそ 450 台のみがワットのエンジンであった。 ワットのデザイン要素 -- とりわけ分離した凝縮器 -- は多くの 「海賊」 エンジンに組み込まれた。 1800 年の後でも、ニューコメン形式のエンジンが建設され続け、 凝縮器はこれらに日常的に追加された。 これらは既存のニューコメン・エンジンにも普通に後付けされた (いわゆる「漬物ビン凝縮器」 (pickle-pot condenser))。

現存するニューコメン・エンジン

ニューコメン・エンジンの実例は、 イングランド、ロンドンのサイエンス・ミュージアム、 米国、ミシガン州、ディアボーン (Dearborn) の フォード博物館、そしてそれ以外の場所にある。

1964 年に、ロンドンのニューコメン協会は ウォリックシャー (Warwickshire) の ホークスベリー・ジャンクション (Hawkesbury Junction) のニューコメン・エンジンを 手配して、ダートマスに移送させ、 ここで蒸気ボイラーの代りに、水圧処理を使用して動かしているのを見ることができる。 ニューコメン協会のシリル・バウチャー博士 (Dr. Cyril Boucher) によれば、 このニューコメン記念エンジンは 1725 年のもので、 新しいバルブ装置の部品などは後世に追加された。

恐らく、商的に使用された最後のニューコメン形式のエンジン -- そして元々の場所にまだ残っている最後のもの -- は、 サウス・ヨークシャー (South Yorkshire) の バーンズリー (Barnsley) の近くの エルセカー歴史遺産センター (Elsecar Heritage Center) にある。 これは 2012 年と 2015 年の間に可動状態に復元され、 復元されたエンジンは 2016 年 5 月に ウェセックス伯爵 (Earl of Wessex) であるプリンス・エドワード (Prince Edward) により除幕された。 動作しているのを見せることができる別のニューコメン・エンジンは ウェスト・ミッドランズ (West Midlands)、 ダドリー (Dudley) の フラック・カントリー博物館 (Black Country Museum) の現代のレプリカ・エンジンである。 ダートマス (Dartmouth) のニューコメン記念エンジンは動作しているのを見ることができるが、 これは水圧で動作している。

認知されたこと

2012 年 2 月 23 日に ロイヤルメール (Royal Mail) はニューコメンの大気圧蒸気エンジンを呼び物にした切手を 発行し、「著名な英国人」 (Britons of Distinction) のシリーズの一部分であった。