修理待ちのＯＳ製 コッペル
なお、その時、次の箇所の修理を依頼しました。
＜修理依頼箇所＞
・軸動ポンプの動作不良。給水できない。
・ドンキーポンプの動作不良。水が外に飛び出て、給水できない。
・公式側のサイドタンクから少し水が漏れる。 → 以前から水漏れしていたが、少量のため修理していなく、この際、修理を依頼しました。
・ブロアーバルブからやや蒸気が漏れる。 → 以前に行ったボイラーの水圧試験で不具合が見つかったが、多少の漏れのため、そのままとしていましたが、この際、修理を依頼しました。
修理後のＯＳ製 コッペル
＜修理していただいた内容＞
・車体を洗浄しながら、ボトムタンクを外すため、ボイラー下ろし
・運転席周りの分解、洗浄、磨き、組み立て
・スモークボックス周りのスチームパイプ外し、洗浄、磨き、組み立て
・下周りはシリンダー以外すべて分解、洗浄
・ボトムタンクは下周りを分解、軸動ポンプ分解、Yパッキン交換
・軸受部P6 Ｏリング２つ交換、作動確認後組み付け
・ボトムタンクの組み立て、水漏れテスト
・サイドタンクの天板を外して、シール部分的に再シールし天板組み付け、水漏れ確認
・ドンキーポンプの分解、Ｏリングの交換
・ブロアーバルブは新品に交換
・シリンダードレンバルブの曲がり修正
・ルプリケータの分解・洗浄・組み立て
・ボイラーの水圧検査（０.８５ＭＰａで試験して、OK）、蒸気テスト（プロパンガスにてテスト）、牽引力測定
・修理検査表にて、各機器の動作確認（安全弁は０.５ＭＰａで開、０.４５ＭＰａで閉など）
・その他（防錆処理、拭き仕上げなど）
＜交換部品＞
・軸動ポンプのYパッキン
・水面計のガラス管とＯリング
・ドンキーポンプのＯリング
牽引力（引張力）については、これまで、あまり関心をもっていませんでした。測定結果は、５７.８２Ｎ（５．９Ｋｇｆ）とのこと。ライブスチームの牽引力については、鉄道模型趣味誌（TMS）Ｎｏ．３４６（1977.4）や渡辺さまの著書「ライブスチーム 模型機関車の設計と製作」に計算方法の記載がありますので、これらを参考に測定結果数値の意味を考えてみます。
＜２気筒機関車の引張力＞
Tc ＝ D２ × S × P ／ W
Tc：シリンダー引張力（ｋｇｆ）
D：シリンダー（あるいはピストン）の直径（ｃｍ）
S：ピストンの行程（ｃｍ）
P：ピストンに作用する蒸気圧力（ｋｇｆ／ｃｍ２）
W：動輪の直径（ｃｍ）
★ＯＳ製 コッペルの場合
Tc ＝ ３.０２ × ４.４ × ４ × ０.６ ／ ８.６ ≒ １１.１ｋｇｆ
ボイラー圧力は４ｋｇｆ／ｃｍ２とし、Pはその６０％とする。
TD ＝ Tc × e ー B × １/２０
TD：連結器引張力（ｋｇｆ）
Tc：シリンダー引張力（ｋｇｆ）
e：機械効率（０.８）
B：運転整備における機関車（テンダーを含む）全重量（ｋｇ）
★ＯＳ製 コッペルの場合
TD ＝ １１.１ × ０.８ ー （４３＋２．７＋４（注）） × １/２０ ≒ ６.４ｋｇｆ
（注）重量（ドライ）：４３ｋｇ + ボイラー水容量：２．７Ｌ + サイドタンクとボトムタンクの水容量の合計：４Ｌ
また、粘着力は、次の通り連結器引張力を上回っており、空転の問題はなさそうです。
粘着力：（動輪上重量４３ｋｇ × 摩擦係数１／５） ８．６Ｋｇｆ ＞ 連結器引張力：６.４Ｋｇｆ
ボイラー圧力４ｋｇｆ／ｃｍ２で計算しましたが、５ｋｇｆ／ｃｍ２で計算すると、シリンダー引張力１３.８ｋｇｆで、連結器引張力８.６ｋｇｆとなり、粘着力と同じになります。つまり、ボイラーの常用圧力は５ｋｇｆ／ｃｍ２が最適のようです。それ以上の高圧にすると、連結器引張力は大きくなりますが、粘着力を上回ってしまい、空転してしまいます。
なお、ボイラー圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ２で計算した理由は、連続して運客走行する場合、常に最高圧力の５ｋｇｆ／ｃｍ２を維持するのは容易なことではなく、私は３ｋｇｆ／ｃｍ２から５ｋｇｆ／ｃｍ２の間で運転していますので、その中間の値で計算したのです。
以前、パーパス製 ５インチゲージ Ｃ５７１の試運転をさせていただいたことがあります。安全弁の吹き出し圧力が９ｋｇｆ／ｃｍ２ぐらいになっており、加減弁を開けると、動輪が空転してしまいまして、運転しずらかった記憶があります。計算してみます。
★パーパス製 ５インチゲージ Ｃ５７１の場合
Tc ＝ ５.６２ × ７.６× ９ × ０.６ ／ ２０.８ ≒ ６１.９ｋｇｆ
ボイラー圧力は、９ｋｇｆ／ｃｍ２で計算する。
TD ＝ ６１.９ × ０.８ ー （１９１.４＋１１０．０＋１４+２５（注）） × １/２０ ≒ ３２.５ｋｇｆ
（注）機関車：１９１.４ｋｇ + テンダー：１１０．０ｋｇ ＋ ボイラー水容量：１４Ｌ + テンダーの水容量：２５Ｌ
次に、粘着力を計算するのに、動輪上重量を知りたいのですが、仕様に記載がありませんので、実機から推定してみます。実機においては、機関車重量（運転整備）６７.５０ｔ、動輪上重量（運転整備）４１．３２ｔであり、同じ比率と仮定して、計算してみます。
動輪上重量（推定）＝（１９１.４ｋｇ＋１４Ｌ） × （４１．３２／６７.５０） ≒ １２５.７ｋｇｆ
粘着力＝動輪上重量１２５.７ｋｇ × 摩擦係数１／５ ≒ ２５．１ｋｇｆ
連結器引張力は３２.５ｋｇｆであり、粘着力２５．１ｋｇｆを大きく上回っていたのです。
その後、オーナーさまは安全弁の吹き出し圧力を６ｋｇｆ／ｃｍ２に下げられました。最適な圧力を計算してみます。
まず、Tcを求めます。
TD ＝ Tc × ０.８ ー （１９１.４＋１１０．０＋１４+２５） × １/２０ ＝ ２５.１ｋｇｆ
Tc × ０.８ ＝ ２５.１ ＋ （（１９１.４＋１１０．０＋１４+２５）×１/２０）
Tc ＝ （２５.１ ＋ （（１９１.４＋１１０．０＋１４+２５）×１/２０）） ／ ０.８ ＝ ５２.６５ｋｇｆ
次に、ボイラー圧力を求めます。
Tc ： ５２.６５ｋｇｆ ＝ ５.６２ × ７.６× ボイラー圧力 × ０.６ ／ ２０.８
ボイラー圧力 ＝ ５２.６５ｋｇｆ／（５.６２ × ７.６× ０.６ ／ ２０.８）≒ ７．７ｋｇｆ／ｃｍ２
動輪上重量を推定していますので、必ずしもボイラー圧力７．７ｋｇｆ／ｃｍ２が最適かは不明ですが、オーナーさまが設定された６ｋｇｆ／ｃｍ２は、空転しない妥当な値ではないかと思われます。
コッペルに話しを戻します。私のコッペルの牽引力（引張力）の測定結果は５．９Ｋｇｆとのことですので、計算値６.４ｋｇｆより、やや小さいようです。
では、牽引重量はどれぐらいでしょうか？。平坦・直線の線路上で、球軸受のトレーラーを牽引するとき、走行抵抗はトレーラーの重量ｋｇ当り０.０１ｋｇ（つまり、１／１００）ぐらいだそうですが、実際には発車時の抵抗や上り勾配により、その半分以下（１／５０）のようです。ですので、私のコッペルの牽引重量は、５．９Ｋｇｆ ／ （１／５０） ＝ ２９５ｋｇで、大人５〜６名ぐらいが限度と考えた方がよさそうです。
令和７年（2025年）１２月６日（土）
・灰などで汚れていたので、洗浄してから修理作業を行ったとのこと。お手数おかけしました。走行終了後、エンジンクリーナーで油を落とし、ＣＲＣなどをかけておくとよいとアドバイスしていただきました。
・ドンキーポンプのＯリングを交換すると共に、給油器の洗浄を実施した。
・ルプリケータの底にゴミが溜まっていたとのことで、今後、気に掛けるとよいとのこと。
・シリンダードレンバルブが曲がっていたので、修正した。
・軸動ポンプのYパッキンを交換した。
・インジェクターの逆止弁から蒸気が逆流していた。給水できなかった原因は、逆流によりインジェクターが熱くなっていたからと思われるとのこと。これまで、てっきりインジェクター自体の問題か、タンク機ゆえに水が温まっていることが原因と考えていましたので、勉強になりました。
・ブロアーバルブは新品に交換した。
・水面計のガラス管とＯリングを交換した。
・動輪が擦り減っているものの、直ちに修理を要すほどではない。ただ、交換部品は無いので、修理するとなると、リングを嵌めることになるとのこと。
修理費は、「修理作業一式」＋「交換部品代」でした。修理の内容とその品質から十分納得しました。なお、自分で運搬しましたので、梱包＋送料はかかっていません。
TREC Corporationさま、ありがとうございました。
令和８年（2026年）５月６日
参考文献（敬称略、順不同）
渡辺 精一.ライブスチーム 模型機関車の設計と製作.株式会社誠文堂新光社,1982.
鉄道模型趣味 １９７７年４月号.株式会社機芸出版社,1977.
蒸気機関車EX Vol.６３ 2026Winter.イカロス出版株式会社,2026.
（その３へ戻ります） （その５に続きます）