主に国鉄C51形蒸気機関車の事を指す略称。本項でもそれについて記述する。
概要
C51形蒸気機関車(C51がたじょうききかんしゃ)は、鉄道院(1920年、鉄道省に改組)のちの日本国有鉄道(国鉄)が1919年に開発した、幹線旅客列車用の大型(運用中さらに大型機関車が登場したため中型に分類される)テンダー式蒸気機関車である。
この機関車は289両が製造され、1920年代から1930年代には主要幹線の主力機関車として用いられ、その後は地方地方幹線の旅客列車牽引に重用された。現在4両が静態保存されている。
誕生の経緯と性能･構造
島安次郎の指導のもと、9600形の設計を担当した朝倉希一が設計主任となって開発が行われた。
諸外国において高速機関車に好んで用いられていた「パシフィック形軸配置」(2C1＝先輪2軸、動輪3軸、従輪1軸)を国産設計の蒸気機関車としては初めて採用した。
本形式においては常用最高速度を100km/hとして計画され、設計当時のドイツの機械学会の推奨する動輪の常用最大回転数から逆算で1,750mmという設計当時の狭軌用蒸気機関車では世界最大の動輪直径が導出された。この動輪サイズは以後国鉄の旅客用大型蒸気機関車の標準サイズとなり、戦後のC62形に至るまで踏襲された。
このような大直径動輪を採用するとボイラーの中心高が引き上げられるが、8900形と同時期にドイツから輸入された8850形でボルジッヒ社の推奨に従いボイラー中心高を2,438mmとして問題なかったことと、これを参考として8850形を上回るボイラー中心高として設計された 9600形が好成績を挙げていたことなどから、8850形をやや下回る2,400mmに抑えつつも高いボイラー中心高を許容している。
ボイラーは通常の3缶胴構成で、缶胴部の内径と火床面積を8900形と同一としているが、伝熱面積の増大を図って煙管長が5,500mmと8900形に比して500mm延伸され、この値は以後の国鉄制式蒸気機関車の標準値となっている。
台枠は設計当時としては一般的な25mm厚の板材による板台枠である。ただし軸箱構造は台枠本体に差し込む形に近く、棒台枠の軸箱靴の付け方に近い。このため、後述の中国転出車（軍供出→華中鉄道）は9600のような間便法が使えず、一旦台枠を分解し新たな中子を作り、それで軌間を拡大している。
動輪は前述の通り1,750mm径のスポーク式で、28962号機までは17本のスポークを備えていたが、折損事故対策として28963号機(のちのC51 164)以降は18本に増強されている。
弁装置はワルシャート式で、ピストン棒を長くしてメインロッドを短縮する設計の8900形とは異なり、8800形に倣ってピストン棒を短縮しメインロッドをやや長くし、第2動輪を主動輪としている。
テンダー(炭水車)は当初、上縁を直線で通した17m形だったが、18940号機(後のC51 41)以降は、石炭8t、水17tを積載可能な8-17形が標準形テンダとなっている。なお、後期分ではC53形と同じく石炭搭載量を12tに拡大した 12-17形テンダのものも見られる。また、1930年の超特急「燕」運行開始時に専用牽引機に指定されたC51 247 - 249は東京－名古屋間ノンストップ運転実現のために水槽車であるミキ20形(水30t積載可能)を増結することになり、テンダをC52形の8-20形と振り替えてこれとミキ20形との間に給水管を渡す改造が実施されている。いずれも鋼板組立式台枠、板ばねのボキー台車を装着する。
28901号機(C51 102)以降では空気ブレーキ装置の装備が始まった。歩み板を2段として歩み板と動輪の間にスペースを取り、第2動輪上の歩み板下に空気だめが取り付げられ、運転室床面から歩み板への距離も上に延長され高くなっている。
運用
従来と比較して飛躍的な性能向上を実現した機関車で、牽引力・高速性能・信頼性において高い水準を達成した。1920年代から1930年代には主要幹線の主力機関車として用いられた。
1930年から1934年まで超特急「燕」の東京－名古屋間牽引機を務めたことは有名である。
また、239号機は僚機236号機とともにお召し列車の専用機関車に指定されており、1928年11月の昭和天皇のご大礼から1953年5月の千葉県下植樹祭までに牽引回数104回という大記録を打ち立てた、昭和時代後半のEF58 61号機に匹敵する存在であった。
しかし、輸送量の増加、重量の大きな鋼製客車の主流化等による牽引定数の増大に伴い、後続のC53形・C59形等に任を譲り、1930年代以降東海道・山陽本線の優等列車牽引からは退いて地方幹線に転ずる。
1939年には、陸軍の要請により16両(C51 8, 28, 30, 33 - 35, 88, 95, 96, 116 ,130 - 132, 173, 175, 178。いずれも住山式給水加熱器を装備)が標準軌仕様に改造のうえ供出され、中国の華中鉄道に送られた。主は江南を中心に、南京－上海間で運転された。これらの機関車は敗戦により未帰還となっている。
戦後も適度な大きさから地方幹線の旅客列車牽引に重用されたが、大正8年初製造と製造年が古いため、動力近代化が開始されると早々に廃車が進められ、1965年に全車が運用を退いた。
保存機
廃車が1960年代と早かった為、その後始まったSLブームに乗ることはなく、現在において公園などの施設での保存は皆無であるが、博物館や鉄道施設に静態保存されている物は存在する(なおすべての機関車にカットモデル化や構造ダメージなどの問題があり動態復元は不可能と思われる)。
お召機の239号機が梅小路蒸気機関車館に(カットモデルを外観のみ復元）、5号機が鉄道博物館に（1982年青梅鉄道公園での保存中、豪雨による地盤緩みにより崖下に転落。構造にダメージ）、44号機が秋田総合車両センターに(カットモデル)、85号機が鹿児島総合車両所に(カットモデル)、保存されている。
余談等
18900形の付番法
18900形の製造順と番号の対応は、1番目が18900、2番目が18901、3番目が18902、…、100番目が18999となるが、101 番目は万位に1を加えて28900とした。その後も同様で、下2桁を00から始め、99に達すると次は万位の数字を1つ繰り上げて再び下2桁を00から始め…という付番法とした。したがって、100番目ごとに万位の数字が繰り上がり、200番目が28999、201番目が38900、…となる。
このため、ナンバーと製造順を対応させる公式は、次のとおりである。
(万の位の数字-1)×100+下二桁の数字+1＝製造順
また、1928年の称号規程改正によるC51形への改番については、番号順に18900をC511、18901をC512、 … 38980をC51281とした。
この車両は当初18900形と称したが、1928年5月にC51形と改名された。愛称はシゴイチであった。
参考車両
設計にあたってはアメリカ合衆国から輸入したアメリカン・ロコモティブ製8900形の装着したコール式1軸心向外側軸箱式従台車が参考にされ、このことから8900形に続くものとして18900形という形式名が与えられた。
狭軌の能力の限界
本機は広軌改築論が取り上げられていたこの時期、改軌を是とする島安次郎ら工務局技術陣が狭軌の能力の限界を示すために設計されたと一般的には言われた。
しかし、実際には改築論者の技術側の筆頭である島は当初、将来広軌改築が成った時に火室を拡幅出来ることと、牽き出し時に動輪の軸重が一時的に増す利点から従輪無しの機関車を考え、また計画図を書いていた。
島は8620形の設計サンプルとしてイギリスノース・ブリティッシュ・ロコモティブ8700、ドイツのベルリーナ製8800・同じくボルジッヒ社製8850・8900の4形式を輸入した際に8900形がメーカー側の主張に従い従輪付きのパシフィックに仕様変更されたことに抗議の念を持っていた。しかし本形式はその後の政治状況の変化で広軌改築を諦めざるを得なくなったが故に、狭軌で火室拡大を実現するため、やむなく従輪ありの8900形を基本として、8850形の高重心を許容する設計や8800形の弁装置周りの設計を参考としつつ、日本風に設計しなおしたものであった。
こうして完成した本形式の性能は当時の国産内地向け蒸気機関車としては飛躍的なもので8900形に並び、鉄道院首脳陣も「これ程の機関車があれば狭軌で十分」として、結局は広軌論者が主流をなしていた工務局自らが改軌論争に終止符を打つ結果となってしまった。
長期にわたる運用の結果
この機関車に関しては晩年に至るまでの運用上の改造および試験的な改造が多くみられる。
例えば運用初期の頃は
・煙室(煙突直下にある部屋)を延長して燃焼効率を高める
・煙突を2本にする
・排煙効率を上げるために煙突を斜めにする
・煙突の周りに除煙版や煙を後ろへ導くフードを取り付ける
・ｓ時煙突や90°煙突を装備する
などの改造があったが、その中でも究極といえるのが名古屋に所属していた61号機で、とって付けたような無骨な半流線形のカバーやテンダーに幌を装備していたことが知られており、のちのC55などの流線形に繋がるもの・・・なのかもしれない。
なお、これらの改造車は試験終了後はすべて元に戻された。
その他、連結器を自動化したり煙突を変えたりライトを変えたりしている。また老朽化と近代化のため別の部品に付け替えた車両も存在し、そのため運用末期には原型に近い車輌を見つけるのは困難であったとされる。
