電源車

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北陸電力の移動電源車
いすゞ・フォワード

電源車(でんげんしゃ)とは、主として他者(他車)に電力を供給するための発電機を搭載した自動車鉄道車両のこと。

自動車[編集]

自動車の場合、おもに災害などで発電送電の設備が機能しない場合、ないしは映画テレビ写真などのロケーション撮影(主に照明用)や、イベントなどで臨時に大電力を供給する必要が生じた場合に、発電機を積んだ車両がこれにあたる。

ANAの航空電源車(いすゞ・エルフ

この場合、発電機の駆動に専用エンジン、もしくはPTOを用いる特種用途自動車を指し、例えば、軽トラックの荷台に可搬型のガソリン発電機を置いた程度(固定された発電機やカプラーケーブルの類を持たない)では電源車とは呼べない。

また、空港などで見られる航空電源車も存在する。駐機中のエアコン照明などのサービス用や、メインエンジン始動用の電力を供給するのが目的である。

これは、航空機(主に旅客機)がエンジンを切ってしまうと搭載される発電機も止まり、電力が得られないためであり、発電器を装備する車両と、地上電源からの電力(陸電)を中継する車両があり、後者はGPU(ground power unit)と呼ばれる。現在の中型機以上にはAPUが装備されており、短時間の折り返しなどでは電源車を不要としている。

鉄道車両[編集]

鉄道車両の場合、客車の種類の一つとして電源車がある。運転機器以外の、エア・コンディショナー(冷暖房装置)、照明、食堂車厨房などへのサービス用電源を搭載するための鉄道車両の呼称である。

なお、日本の電車国鉄時代の設計を引き継ぐ特急形気動車にも、サービス用の電源装置(電車は電動発電機静止形インバータ、気動車はディーゼル発電セット)が数両に1両の割合で編成に組み込まれている。しかし、これらでは客室や運転台を圧迫しないよう中容量の発電装置として設置スペースを抑えており、1両全てが電源装置とはならないことから、電源車とは呼ばない。

登場の背景[編集]

鉄道車両、とりわけ無動力で機関車に牽引される客車の場合、暖房装置については蒸気機関車が発生させる水蒸気による蒸気暖房を採るのが一般的であった。そのため、動力近代化計画に伴い無煙化されたが客車の改修が行われないなどの理由で蒸気暖房を採用していた地区では、暖房の熱源として電気機関車ディーゼル機関車蒸気発生装置を積んだり、暖房車と呼ばれる蒸気供給用のボイラー車を連結し、暖房用蒸気を客車に送っていた。また、例外的に電化区間でかつ長大編成を客車で組んだ東海道本線東京近郊区間などでは電車のそれと同じく電気機関車から電力供給を受け、腰掛下に電熱器をおく電気暖房方式も使用された。

しかし、冷房装置についてはクーラーなど電気を使用した冷房機器が発達したことから、それまで想定されていなかった大きな電力を必要とするため、容量の大きな発電セットを別途設ける必要が生じた。

それ以前から、車内の照明放送扇風機に使用するため、車軸の回転を用いて発電する車軸発電機鉛蓄電池はあった。しかし、車軸発電機は「個々の車両で用いる電力を賄う」という観点から発電能力が低かった。また、蓄電池も技術的な問題から小型で大容量の物が積載出来なかった。そのため、明治時代山陽鉄道には蓄電池を積載し、個々の客車に電力供給を行った蓄電車という車両も存在した。

冷房装置についてはおもに食堂車一等展望車など一部の車両では車軸回転を用いた車軸駆動冷房装置や蒸気の力を用いるものもあった。だがそれらは、運行時の条件(速度や環境)に依拠するものであり、かつ保守に手間が掛かることから、必ずしも使い勝手が良くないものであった。それゆえ、運行時の条件に依拠しない電力による冷房装置を必要としたのである。

1950年代には電車ではあるが、国鉄151系電車において固定編成の理念が特急用車両に採り入れられた。また、この151系電車では全車両にエア・コンディショナーが整備されていた。

しかし、架線からの電力を利用できる電車と異なり、集電装置を持たない客車では車軸発電機による電力では賄えず、安定した電力の供給が出来ないこともネックとなった。

なお、電車の場合、サービス電源は直流電化区間では電動発電機静止形インバータなどにより架線電力を低電圧の直流80系70系電車までのいわゆる「旧形国電」)、あるいは交流101系電車以降の「新性能電車」)に変換、交流電化では主変圧器の一部の巻線からサービス電源を得ている。ただし冷房に関しては、大容量の交流電源を用いる事例が多い。

そこで、ヨーロッパ各国の鉄道で大容量の発電装置を用いて編成全体に電力を供給する集中電源方式が採用されていたことと、日本ではカシ36形食堂車で試行された電気レンジなどの調理機器による電力消費も考慮し、サービス電源供給車両という大容量発電セットを搭載した車両が設計・製造された。

登場とその発展[編集]

カヤ21形(カニ21形改造)

当初登場した20系客車では設計当初より「利用客への騒音防止」の観点というより、荷物列車の一部としての役割(新聞輸送)を担うことから、荷物車として荷物専用スペースを設けたマニ20形が製造された。次期製造車両からは荷物室の荷重を増大し、車体長を延ばしたカニ21形が標準形として量産された。

20系客車登場時は、運行区間であった山陽本線非電化区間が存在したため、ディーゼル発電セットを採用し、内燃力発電を行うこととした。また、この20系客車には、直流電化区間では架線からパンタグラフにより集電し、電動発電機で電力を供給するカニ22形が存在した。この車両は非電化区間用にディーゼル発電機も積載していた関係から、軸重が過大で運用線区が限られたため、のちに電動発電機とパンタグラフを降ろし、カニ21形と共通運用(ただし荷物は3t積)となっている。

また、多層建て列車などで20系客車が運用されることになると、分割された片方の編成の電源車が喪失することから、中容量のディーゼル発電セットを積載した簡易電源車と称されるマヤ20形旧形客車から改造製作された。

しかし、20系客車を用いた寝台専用列車以外では特急料金と寝台料金を同時に徴収することも出来ず、編成中のデッドスペースは収益率のさらなる低下を招き、分割先での電源車の確保も支出の増加となる。そこで、臨時列車団体専用列車に用いられる前提で座席車として製造された12系客車では、比較的小型のディーゼル発電セットを編成端の緩急車に設置し、それを電源車兼用として運用することとなった。この分散電源方式は20系客車の後継車両として設計・製造された14系客車にも採用された。

しかし、1972年(昭和47年)に発生した北陸トンネル火災事故で分散電源方式の危険性が指摘され、問題が解決するまでは旅客を乗せる車両とは別に発電機を搭載する事業用車の運用が決定した。寝台専用列車に限り、一旦集中電源方式に戻された。これによって客車の基本的な設計は14系客車を元にした24系客車が新規に製造され、在来の14系客車でもディーゼル発電機の防火工事が行われた。

ちなみに製造初期の24系客車ではマヤ24形と形式上職用車として分類されたが、のちに20系客車の代替により荷物列車としての運用があることから、荷物合造車としてカニ24形も製造された。また、分割併合時の電源車として20系のカニ22形を改造したカニ25形が製作された。

後年の改造であるが、直流電化区間におけるカニ22形と同様に架線からパンタグラフにより集電し、静止形インバータ (SIV) を使用しての電源供給を行うスハ25形もあった。車両形式は「ハ」となっているが、「ロビーカー」である。

また、一般には言及されないがお召し列車に用いられる460号供奉車もこの範疇に含まれる。これについては、当該項目を参照されたい。

構造[編集]

先に述べたように、サービス電源を供給するためにディーゼル発電セットおよび変電設備を設置している。そのため車両重量は総じて重くなることが多い。

また、24系客車までは新聞輸送の役割もあった関係で荷物室を設けた車両が多かった。東日本旅客鉄道(JR東日本)が設計・製造したE26系客車カハフE26形車両は、E26系客車をすべて2階建車両として設計したことから、1階部分にディーゼル発電機を設置したラウンジカーとして使用されている。定員は0であるものの、乗客に供するスペースを有することから普通車扱いとなった。

例外的な使用例[編集]

マニ50 2186(リゾートエクスプレスゆう用電源車)

なお、客車だけではなく電車にも電源車が設定されたことがある。これらはやや例外的であるが、客車のそれとほぼ同様にサービス用電源を供給するためである。電車に搭載された電動発電機や静止形インバータは架線からの電源供給がないと動作しないため、非電化区間に電車が乗り入れる場合は、蒸気機関車ディーゼル機関車の牽引だけではなく、サービス用電源の確保も必要となる。なお、機関車の牽引によらず電車単独での走行を可能とするように電動車に動力用の電源を供給するための電源車は、電源容量の制約などの理由から2014年現在も実現していない。

エル特急有明」で485系電車783系電車「ハイパーサルーン」が、かつて非電化であった豊肥本線に乗り入れる際に車掌車ヨ8000形」にディーゼル発電機を設置した車両(ヨ28001, ヨ28002)や、12系客車の緩急車「スハフ12形」を用いサービス電源を供給した。

現在においても運転される例として、485系電車のジョイフルトレインリゾートエクスプレスゆう」にディーゼル発電機を搭載したマニ50形(マニ50 2186)が用意され、水郡線など非電化区間への乗り入れの際に使用されている。通常は鉄道車両の検査などで工場へ回送される車両に対する控車としても使われている。また、非電化区間への乗り入れを想定してあらかじめ電車にディーゼル発電機を搭載しておく例としては、485系ジョイフルトレインシルフィード」(現在の「NO.DO.KA」)のクロ484-1(現在のクハ484-701)やE655系のクロE654-101が該当する。

気動車での事例[編集]

「サービス電源を供給する」と言う範疇で言えば、151系電車を範とし、日本初の特急形気動車であったキハ81系気動車ではサービス電源を供給するため、先頭車であるキハ81形および食堂車であるキサシ80形にディーゼル発電セットを搭載した。このうち、キサシ80形では床下に設けられ、先頭車両であるキハ81形は運転席前部にあるボンネット内部に設けた。改良型のキハ82系気動車では、先頭車両のキハ82形車両が貫通形となり運転席後部の床下に発電セットを設けた。この形態は以降日本国有鉄道が製造した特急形気動車で踏襲されたが、キハ183系0番台のみは非貫通式で落成したため、運転台なし・片廊下式の電源装置付き中間普通車の「キハ184形」が登場している。

国鉄分割民営化を控え四国向けに製造されたキハ185系気動車では、個々の車両で冷暖房装置を完結させる機関直結式冷房装置に改めたため、このような特定の電源車両の必要がなくなっている。

また、急行形車両においてはキハ58系気動車の冷房化に際して製造されたキハ65形気動車の事例もあるが、これも冷房化とのかかわりによるものである。

電源車が設定された形式[編集]

本節では客車のみに限定する。
  • 国鉄20系客車 電源荷物車:マニ20形・カニ21形・カニ22形 簡易電源車:マヤ20形 電源車:カヤ21形
  • 国鉄12系客車 電源座席車:スハフ12形(スロフ12形・マロフ12形)
  • 国鉄14系客車 電源寝台車:スハネフ14形・スハネフ15形 電源座席車:スハフ14形(スロフ14形)
  • 国鉄24系客車 電源車:マヤ24形/カヤ24形 電源荷物車:カニ24形・カニ25形・マニ24形 電源座席車:スハ25形
  • JR東日本E26系客車 電源座席車:カハフE26形 予備電源車:カヤ27形
  • JR九州77系客車 電源座席車:マイ77形 電源食堂車:マシフ77形
  • 皇室用客車 供奉車:460号
  • 台鉄電源荷物車 ディーゼル機関車牽引の光号他空調付き客車で使用

外部リンク[編集]