トーマス・ニューコメン
ピストンが上端にくるたびに、ピストン背面上の温水がオーバーフローして配管から流下する。また、シリンダから排水された凝縮水も温度が高い。これらを集めて、ボイラへの給水の一部として利用していた。
初期のニューコメン機関の構造を右図に示す。
機関はボイラA、シリンダB、ピストンDから成り、ピストンDはピストン捧Eと鎖により木製のビームFにつながっている。ビームの他方の端Hは鎖を介して排水ポンプの棒Iにつながっている(排水ポンプはピストン式で、当時はポンプピストンが上昇する行程で下方から水を吸引し、同時に上方へ揚水する構造のものが使われていた)。ポンプ側には必要に応じておもりKを付加して、ポンプ側を重くしている。
ニューコメン機関の動作は次のようになる。
蒸気弁Cを開くと、ボイラAの蒸気がシリンダBへ入り、ピストンDはポンプ棒l、錘Kに引かれて持ち上がる。
ピストンが上端近くへ上がると弁Cを閉じて冷却水弁Pを開き、冷水タンクLの冷却水をシリンダ内に所定量だけ噴射する。
シリンダ内の蒸気が凝縮するとシリンダ内は真空(負圧)となり、ピストン背面の大気圧でピストンが下げられ、排水ポンプ棒Iが持ち上がって坑道から水を引き揚げる。
ピストンが下端近くまで来ると蒸気弁Cを開いて蒸気を入れ、シリンダ内を大気圧に戻す。
シリンダ内が大気圧になると、他方の排水ポンプやおもりがその自重で下へ下がり、シリンダにはボイラの蒸気が入ってきてピストンが持ち上がる。
同時に、シリンダ内の凝縮水は排水管Rと逆止弁Sを通って排水され、シリンダ内の空気を多少含む蒸気の一部も排出される。
以上の操作と動作を繰り返す。
当時の職人の手になるこれらの部品を一つの設備として組み上げたことに、大きな特徴があった。個別の独自のアイデアとしては、蒸気の凝縮に冷水の直接噴射を用いること、弁の開閉を自動で行う工夫がされていることなどが挙げられる。
少し以前の1698年にセイヴァリが発明した「火の機関」と比べると、ピストン・シリンダを用いて間接的にポンプを駆動する点、および蒸気の圧力は用いずに蒸気を真空を作り出す用途にだけ利用する点で、大きく異なっていた。
金物商であったニューコメンが、どのようにしてこの機関の着想を得たのか、正確には分からない。セイヴァリはダートマスから15マイル(24km)ほど離れたモッドベリー(英語版)に住んでいたため、ニューコメンとセイヴァリの間で以前から交流があったのではないかとの説もあるが、ニューコメンがセイヴァリの実験を事前に知っていた事実は確認できない。セイヴァリが「火の機関」の特許を取った頃には、ニューコメンらは蒸気機関の考案と試作を独自に行っていたとされ、後でセイヴァリの特許を知ったニューコメンは、やむなくセイヴァリの特許のもとで機関の建造に当たったと考えられている。