気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式
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気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式（きどうしゃ・ディーゼルきかんしゃのどうりょくでんたつほうしき）では、気動車やディーゼル機関車及びその他の内燃機関車の動力伝達方式について述べる。
注釈
- ^ 一般的には、排気量が大きくなるに従いトルク曲線は平らになって行く。
- ^ 一応、クラッチを工夫すれば1926年時点で1,260馬力の機関車（ドイツ製、ソ連向け輸出機）に歯車変速機が使用された例もあるが、1937年時点でも「大馬力になると設計が難しくなるので、特にかみ合いクラッチの場合は現在は200馬力付近を限度。」とされていた。（山下善太郎「内燃電氣車」p.290）
- ^ 特急用のATR100や要人輸送用のATS1は294 kWの機関を1編成あたり2基搭載していた
- ^ 日本での機械式変速機を搭載した営業用気動車としては、1997年（平成9年）に営業休止（2002年〈平成14年〉廃止）した南部縦貫鉄道のレールバスであるキハ101・102が最後。同路線の廃止後もこの2両は展示運転のため稼働状態を維持している。
- ^ 最高速度180 km/hを可能としており、実用化に向けて200 km/h運転も視野に入れた試験運転が行われている。
- ^ モータアシスト方式ハイブリッド（パラレルハイブリッド）気動車を除く。モータアシスト方式ハイブリッド気動車は、エンジンの出力も直接動力として用いるため、少なくとも変速機、逆転機、推進軸は必要である。
- ^ 世界的にはアメリカ合衆国などで、大都市や地下線区間に乗り入れる場合での採用が見られ、例えばニュージャージー・トランジットのALP-45DP型は定格出力4,400 kWの電気機関車であるほか、出力1,567 kWのディーゼルエンジン2基による走行も可能である。また、ヨーロッパにおける例としてはスイスのレーティッシュ鉄道Gem4/4形機関車などがあり、スイスでは他にも入換用機関車などに例がある。
- ^ 1937年（昭和12年）に発表された山下善太郎の「内燃電氣車」では、「全体として成績が芳しくなく参考になるところもない」と言い切られている。
- ^ 満鉄向けの物では750 HPのジキイ型が日本における電気式ディーゼル機関車の始まりで、一応列車も引けたが速度が低く（単行70 km/h・平坦線での540 t列車牽引時は45 km/h）、停車時電源用に使えるなど工事用を考慮したものであった。その後気動車ではあるが動力集中式の500 H.P.で平坦線なら時速100 km/hほど出せる物が製造されている（満鉄ジテ編成）。
- ^ 民間向けでは、1953年（昭和28年）に富士製鐵室蘭製鉄所構内鉄道D-301として、DMH17Aを2基搭載し37 kW級電動機4基を駆動する35 t級D型電気式ディーゼル機関車が日立製作所によって製造されるにとどまった。
- ^ 例外的な存在として、釧路臨港鉄道（現・太平洋石炭販売輸送）が1970年に1両を購入した、ゼネラル・エレクトリック社のU10B形を日本車輌製造でノックダウン生産する形で製造したDE600形がある。国鉄DF50形引退後は10年程度、本機が日本唯一の電気式内燃車両であった時期がある。
- ^ 当初はドイツ・MTU社製の1,700 PS級エンジン、後の増備車では保守上の理由から、既存の液体式ディーゼル機関車であるDD51形の機関換装工事の際に採用したのと同型のコマツ製1,800 PS級エンジンを搭載。
- ^ 損失増大を防ぐため、国鉄末期からJR化以降に設計されたものでは、ステーターが一方の方向だけに自由に回転できるよう、ワンウェイ・クラッチ（爪クラッチ）が組み込まれ、さらに負荷や車速の変化に合わせ、トルコンのロック、アンロックをきめ細かく電子制御されるものが主流となっている。
- ^ 湿式多板型式で複動式になっており、直結用または変速用のクラッチ板に油圧作動のクラッチピストンを押付けることにより、動力が伝達される。
- ^ トルコン以外に直結クラッチを用いる「ロックアップ機構」の多用で、ある程度改善を図れる。
- ^ 1937年時点のデータで同規模程度のもので重量が電気式の35%、価格が電気式を100%とした場合歯車式（機械式）82%、空気式63%。
出典
- ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.289
- ^ a b c d e f g 山下善太郎「内燃電氣車」p.290
- ^ 世界初の環境に優しい『モータ・アシスト式ハイブリッド車両』の開発に成功！ - JR北海道プレスリリース 2007-10-23
- ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.295-296
- ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.296
- ^ a b 山下善太郎「内燃電氣車」p.296第6表「本邦における内燃電氣車」・297-302「VIII本邦における内燃電氣車の實例」
- ^ [1]
- ^ 『新型特急車両の開発中止について』（PDF）（プレスリリース）北海道旅客鉄道、2014年9月10日。2017年9月2日閲覧。
- ^ “開発費25億円の夢、鉄くずに JR北海道、新型特急試作車を解体”. 北海道新聞（どうしんウェブ） (北海道新聞社). (2017年3月3日). オリジナルの2017年3月3日時点におけるアーカイブ。 2017年9月2日閲覧。
- ^ 山下善太郎「内燃電氣車」p.290-291
- 1 気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式とは
- 2 気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式の概要
- 3 機械式
- 4 電気式
- 5 液体式（流体式）
- 6 その他の方式
電気式
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/01/03 23:13 UTC 版)
発熱式 ニクロム線のような電気抵抗の大きな通電物に電流を通すことでジュール熱を発生させ、可燃物を発火温度以上にして発火させる方法。電気ストーブなどに利用されている。映画撮影の現場では、火薬の着火に用いられることが多く、この方式を電気着火と呼称している。スチールウールは乾電池による通電で発火する。 放電式 電気によるスパーク（英語版）を利用して火口に点火する。火打石と同じく火花を利用した方法として分類されることもある。圧電素子を用いて放電を起こし点火する器具に点火プラグがある。
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電気式
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/01/04 17:15 UTC 版)
方法によらず電気をその熱源とするもの。通常は発熱体（あるいは蓄熱体）を床材直下に組み込み、これに通電して加温する。立ち上がりが早い、施工が容易なためリフォームに適しているなどの特徴がある。床下に発熱体を持たない方式もあり、蓄熱式/非蓄熱式があり、蓄熱式においてはさらに潜熱式/顕熱式等の細かな分類を持つ。電気式の床暖房は後述の温水式と比較して高温になりやすく、安全面の対策が必要となる。安全面の対策を行った電気床暖房にステンレス床暖房やPTC床暖房がある。 発熱体のメンテナンスが不要(給湯器等の設備が不要)の為、長い目で見た場合のランニングコストが抑えられる場合が多い。
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電気式
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ディーゼルエレクトリック方式と呼ばれる、ディーゼルエンジンで発電機を回すことで電力を得、モーターで駆動する機関車。発電機を積んだ電気機関車とも言える。日本でも当初は出力制御が他の形式より簡便だったことから採用されたが、発電機と主電動機の重量で軸重が大きくなりがちで、軌道強化が追いつかなかった当時の国鉄では使い勝手が悪かったことや、車両自体の高出力化にも限度があり、液体式の技術が向上したことで採用されなくなっていた。しかし1990年代以降老朽化が顕在化したDD51形の置き換えでは、半導体技術が発展したことと、機関車用大容量液体式変速機の開発が久しく行われておらず困難であることから、再び電気式の採用となった。アメリカのディーゼル機関車のほぼすべてがこの方式であるのは、液体式の大出力に耐える変速機の開発が困難であることに起因する。 DC11 DD10 DD12 DD41→DD90 DD50 DF40→DF91（2代目） DF41→DF92 DF50 DF90 DF91（初代） DD200 DF200 DE601（太平洋石炭販売輸送） D-301（富士製鐵室蘭製鐵所）
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電気式
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渦電流式レールブレーキは、渦電流式ディスクブレーキと原理的には似ているが、渦電流式ディスクブレーキが車軸に備えたディスクに対して電磁石により渦電流を発生させるのに対して、渦電流式レールブレーキではレールに対して電磁石により渦電流を発生させ、車体とレールの間での制動力を得る仕組みとなっている。ドイツの高速鉄道車両ICE3で使用されている。
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電気式
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「コーリニアアレイアンテナ」の記事における「電気式」の解説
1/2波長の電気長を持つコイルやU字型のスタブを1/2波長のエレメントに直列に接続することで、電流の位相を反転させる。
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電気式
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「運動エネルギー回生システム」の記事における「電気式」の解説
駆動系に電動機/発電機ユニット (Motor Generator Unit = MGU) を設置。減速時にはジェネレーターの抵抗を制動力として用いつつ、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して（いわゆる回生ブレーキ）、バッテリー（リチウムイオン電池）に充電する。KERS使用時には逆のルートで電流を送り、モーターを駆動して運動エネルギーに再変換する。
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電気式
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「気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式」の記事における「電気式」の解説
内燃機関で発電機を駆動、発生した電力で電動機を回して走行する方式。発電機を積んだ電車・電気機関車と言えば理解しやすい。英語ではガソリンエンジンで発電するものをガスエレクトリックエンジン、ディーゼルエンジンで発電するものをディーゼルエレクトリックエンジンと呼ぶ。 この方式の長所および短所は、以下の通り。 長所 運転操作は簡易。出力調整については原則的に燃料噴射ポンプを電磁弁で遠隔操作するだけで済む。このため総括制御も容易。 駆動系が電気車（電車・電気機関車）と同等のため、部品（特に主電動機、減速歯車の駆動方式など）の共用によるコスト削減が可能。エンジン出力制御以外に、電気車両と同様な制御を併用することで出力特性に幅を持たせることができる。 電動機は発進時から大きなトルクを発生できる上、短時間であれば定格出力以上の出力での動作も可能である。 変速機、逆転器（機）、推進軸が不要であるため、数千馬力クラスの大出力エンジンであっても駆動系に関わる機械的な負荷に関する制約が少なく、特に多動軸の大型機関車には有利。 エンジンと車軸は連結されていない（電気を伝える導線だけあればよい）ので、機関の据え付け位置を任意に選べる。冷却水ポンプ・送風機・空気圧縮機などの機器もエンジンではなく補助電動機で駆動できるので、配置に融通性がある。 電気車両としての特質を併せ持つことから、環境対策面でその性質を活かした技術的応用が可能である。電化区間ではエンジンを停止させ、併設した集電装置を用いて、電車あるいは電気機関車として運行できるものもある。 ハイブリッドシステムの導入も行いやすい。大容量の蓄電池（バッテリー）を持つシリーズハイブリッド方式による電気式気動車が日本で出現している。 短所 内燃車両としての機関や冷却系といった装備に加え、電気車としての発電セットや制御・駆動系の装備が必要になるため、大型化・複雑化の傾向があり、重量軽減やコスト抑制には不利。 動力伝達効率は90%程度と低くはないものの、運動エネルギー(力学的エネルギー)を電気エネルギーに変換し、再度運動エネルギーへと戻すので、変換ロスが発生し、機械式には劣る。 電気式はエンジンの出力確保や車両搭載面での問題を克服さえすれば、先行して実用化されていた電気車両の技術を援用可能なため、技術的ハードルが比較的低かった。このため欧米では1920年代から採用例が出現し、1930年代以降は大出力機関を搭載した大型ディーゼル機関車・気動車の駆動方式における主流となって、大出力内燃車両の普及に大きな役割を果たした。欧米・ソ連/ロシア・中国等の大型機関車は、ほとんどこの方式が採用されている。 その歴史では長年に渡って一般に直流電動機が用いられていたが、1970年代に西ドイツで、ヘンシェルとブラウンボベリの両社によるDE2500（DB 202）形試作ディーゼル機関車において、ブラシレス同期発電機と誘導電動機を組み合わせてインバータ制御する効率的な方式が確立され、そちらへの移行が進んでいる。
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