蒸気発生装置とは
蒸気発生装置(SG)は、主に
客車の蒸気暖房に使用されている装置で、特に電気
機関車や
ディーゼル[[機関車]]に装備されています。この装置は、蒸気
機関車と違って独自の方式で
水蒸気を生み出し、
客車へ暖かい蒸気を供給します。蒸気
機関車の場合、高圧の蒸気をホースで直接
客車に送る方法が取られますが、電気
機関車や
ディーゼル[[機関車]]ではこの方式は使用できないため、蒸気発生装置の導入が必要となったのです。
1. 日本における導入と歴史
日本では、国鉄EF56形電気
機関車が
ボイラーを小型化した丸
ボイラーで蒸気発生装置を初めて導入しました。その後、戦後の技術発展により多くの
機関車にもSGが搭載されるようになりました。特にEF58形などの電気
機関車において、この装置が主流となり、蒸気暖房が効率的に行えるようになりました。
昭和30年代以降、電気暖房が主流となり、特に東北や中部などで強化されました。しかし、
北海道や近畿地方では、非電化区間が多く存在したため、蒸気発生装置も活用され続けました。しかし、その後の
客車牽引列車の減少により、蒸気暖房の需要は低下していきました。
現在でも、JR東日本高崎車両センターや
大井川鐵道、
真岡鐵道などで蒸気暖房が行われていますが、蒸気発生装置を備えた
機関車は残念ながら存在しません。
2. 蒸気発生装置の構造と機能
SFH形から採用された貫流
ボイラー型の蒸気発生装置は、燃焼室内に配置された水管を使用して蒸気を生成します。この方式の利点は、保有水量が少ないため、運転開始から蒸気供給までにかかる時間が短い点です。しかし、蒸気の質と安定性を保つためには高度な制御が必要であり、初期には「冷凍
機関車」と呼ばれるほど、安定性に課題がありました。
この装置では、電気
機関車では
重油が、
ディーゼル[[機関車]]では
軽油が燃料として使用されます。これにより、コストの節約と効率的な運用が実現されています。
3. デメリットと課題
一方で、蒸気暖房システムにはいくつかのデメリットがあります。
- - 暖房の不均一性: 長大編成の場合、前部と後部で暖房効果に差が生じることがあります。このため、冬季には暖房車を補助として連結することもあります。
- - 運転時の危険性: 機関車交換などの際、事前に暖房を切っておかないと係員が火傷する危険があります。
- - 人員の必要性: 蒸気発生装置を操作するために、特別な資格を持つ技術者が必要です。
また、法律上の理由から、
ボイラーに関する各種書類を提出しなければならないため、運用にも手間がかかります。
4. 世界の事例
米国では、過去に製造されたF7形
ディーゼル[[機関車]]やEMD SDP40F形は蒸気発生装置を搭載し、
客車の蒸気暖房に対応していました。しかし、ヘッド・エンド・パワー方式の普及により、この種の
機関車は減少しました。
結論
蒸気発生装置は日本および世界の鉄道史において重要な役割を果たしてきましたが、技術革新や運用の効率化により、その役割は少しずつ変化してきました。今後も、鉄道の暖房方式が進化し続けることが期待されます。