petter 機関について - osaka city...

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Petter 機関について

―― カデナシー効果と 2 サイクル中･高速ディーゼル技術史の一コマ ――

On the Petter Engines

― Kadenacy Effect and Some Pages in the History of the Two-Stroke Mediun- & High-Speed Diesels ―

大阪市立大学大学院経済学研究科 Discussion Paper No.102, 2017 年 7 月 6 日

坂上茂樹

Shigeki SAKAGAMI

目 次

はじめに

1．Petters Limited 社とは

2．1930 年当時における高速ディーゼル機関の開発状況

3．ペッター“Atomic”機関＝三菱ペッター小型重油機関

4．ペッター“Ace”機関

5．所謂カデナシー方式

6．ペッター“Harmonic Induction”機関から“SS”機関へ

7．カデナシー効果についての歴史的総括

むすびにかえて

補論：三菱東京直噴機関と成田式噴射ポンプ

はじめに

ペッター社は 19 世紀末以来、石油(灯油)発動機や様々なディーゼル機関を長らく手掛け、

なお今日にその血脈を保つイギリスのエンジン･メーカーであり、80φ×110mm のサイズ

を有する同社の単気筒ガソリン機関及びディーゼル機関(無過給、過給)はエンジンオイルの性

能評価試験用機関として標準化されてもいる1。

然しながら、同社のディーゼル技術史の中には標準とは程遠いごく簡素なクランク室掃

気型 2 サイクル中速ディーゼルから大形ディーゼルの縮小版の如き往復動ポンプ掃気型 2

サイクル高速ディーゼル、そして特異な“Harmonic Induction”機関と呼ばれる中速ディ

ーゼルやその発展形態をなす高速機関といったゲテモノまでが犇いていた。後の 2 つは永

らくパリに在住した Michel Kadenacy よりその特許の実施権を購入して開発された所謂カ

デナシー機関の一種である。

以下においてはペッター社や1920年代末期の高速ディーゼル開発状況、カデナシー効果、

往時のペッター社における歴代の製造機種、三菱重工業における初期ペッター･ディーゼル

1 ㈳日本舶用機関学会 燃料潤滑研究委員会編『燃料潤滑油用語事典』成山堂書店、1994 年、

159 頁、参照。

2

の導入事蹟等を明らかにし、失われた時代の記憶を再構成してみたい。

1．Petters Limited 社とは

ネット情報等に拠れば、Petters Limited(JB Petter & Sons of Yeovil)は 1893 年に設立され

たイギリスのエンジン･機械メーカーである。ペッター社は自動車や飛行機、その他機器類

にも手を拡げて来たメーカーであるが、本稿ではその主だった製品であった内燃機関のみ

を取上げる。

James Bazeley Petter の双子の息子たち、Ernest と Percival は蒸気機関に興味を寄せて

いたが、間もなくガス機関、更には石油(灯油)発動機へと関心を移行させ、1895 年には石油

発動機を製造、イギリスで最初の内燃機関付き自動車まで完成させた。しかし、商業的成

功には至らず、彼らは石油エンジン･農機メーカーとしての歩みを開始する。

1902 年、J. B. Petter & Co. Ltd.、1910 年には Petters Ltd.となり、“ペッター･スタンダ

ード”、“ペッター･ハンディーマン”等の製品を世に送った。製品は 4 サイクルからスター

トして 2 サイクルが加わり、それらの冷却方式にも水冷と空冷が併存したようである。

1919 年、会社は Vickers の Ipswich 工場を買い取り、Vickers Petters Ltd.へとその商号

を変更した。1920 年代にヴィッカース･ペッター社は 2 サイクル“M”、4 サイクル“A”とい

う石油発動機 2 系列の併売体制を構築したものの、“S”系列の焼玉機関がラインナップさ

れたことも手伝い、4 サイクルは同社の製品体系の中から次第にフェイド･アウトして行っ

た。それでも、’33年には 4 サイクルが再投入されたりしている。

ペッターにおけるディーゼル機関の投入は 1928 年のクランク室予圧式“Atomic”2 サイ

クルに始まっており、三菱造船㈱神戸造船所はこの“初物”を導入している。その後、1932

年にはペッター･ディーゼルに同時代の舶用大形 2 サイクル･ディーゼルまがいの直動レシ

プロ掃気ポンプを備えた“Ace”2 サイクル高速機関が加わった。また、1936 年頃にはカデ

ナシー効果を利用する 2 サイクル中速ディーゼル“Harmonic Induction”機関が投入され、

更に、ペッター2 サイクル･ディーゼルは 1938 年の“SS”系列(Super-Scavenge の略：2~6 気

筒、125~375 HP)高速機関においてその頂点を極めた。

ペッター“SS”系の自社生産は’43年に終りを告げ、以後、同社は完全な 4 サイクル･メ

ーカーへと転身を遂げた。この間、1937 年に同社は戦時国策に沿って Associated British

Oil Engine Company に統合され、戦後も更なる曲折を経た挙句、1986 年に積年のライヴ

ァル、Robert Ashton Lister の手で 1867 年に創立された R A Lister and Company と合併

し、Lister Petter Ltd.となって今日に至っている。

一連のペッター･ディーゼルについては追々取り上げて行くが、ペッター社の初期の製品

に関する情報は極めて乏しいので、ここではディーゼル投入の遥か以前、1920 年頃の製品

である 2 サイクル石油(灯油)発動機について紹介しておく2。

2 cf., H.,R., Ricardo, The Internal-Combustion Engine, Volume I Slow-Speed Engines.

London, 1922, pp.297~299. Ch.XX Low-Efficiency Two-Stroke Engines の一例として紹介

3

図 1 ペッター“Junior”石油(灯油)機関

据付機関 舶用主機

Ricardo, The Internal-Combustion Engine, Volume I Slow-Speed Engines. p.298 Fig.115, P.299

Fig.116.

このクランク室予圧式 2 サイクル機関は 5BHP 型で、クランク室に空気のみを吸入･予圧

し、その掃気ポートへの流れによって灯油を吸い出させ、気筒へと供給する基本構造とな

っていた。掃気方式は何の変哲もない横断掃気であったが、掃気ポート面積はかなり小さ

めであったことが観て取れる。

クランク室から掃気孔への空気流量を絞ることで出力制御が行われ、空燃比は大雑把に

維持された。特別な気化器は無く、灯油は気筒内で気化させられた。気筒壁、残留ガスの

温度により気化に必要な熱が供給されたワケで、4 サイクルより 2 サイクルに適した方式で

あった。また、空気予熱無しであるから灯油機関にしては充填効率は高くなる理屈でもあ

った。

クランク室には吸気弁として革製の自動弁が装備されていた。クランク室に灯油を吸い

込まぬ方式であったから、この調達容易で軽く耐久性に優れた材料を用いることが出来た。

その反面、運用上、クランク室温度を低く保つことが不可欠とされた。

メーカー発表の正味燃料消費率は 371.5g/BHP-h で、その時の正味熱効率は 16.3%とな

った。残念ながら、リカードは“Junior”石油機関のサイズや定格回転数については何も

述べていない。恐らく、様々な型式がラインナップされていたのであろう。なお付言され

されている。

4

るべきは、その後の著作においてリカードはペッター機関について一切、触れることがな

かったという事実である。

2．1930 年当時における高速ディーゼル機関の開発状況

本稿は高速ディーゼルのみを対象とするものではないが、ここで、時代感覚を掴んでお

くために 1930 年当時、世界各国において開発され、あるいは開発されつつあった高速ディ

ーゼルを示準化石として縦覧しておこう。

表 1 1930 年当時のイギリスにおける高速ディーゼル開発状況

メーカー名 2 or 4 気筒数-サイズ BHP/rpm. Pmax bmep 噴射圧 be 備考

AEC 4 6-110×142 77/1500 59.7 5.83 105 181 Acro 燃焼室、定行程逃し孔、単孔自動弁

Beardmore 4 8-209.6×304.8 585/900 - 7.02 - 181 飛行船用、直噴、逃し弁、多孔自動弁

Blackstone 4 6-117.5×152.4 60/1000 42.1 5.55 88 190 直噴、特殊ポンプ、多孔機械的弁

Brotherhood 4 8-190.5×304.8 400/900 52.7 5.83 140 181 Ricardo(コップ)、逃し弁、単孔開放ノズル

English Eleceric 4 8-152.4×203.2 200/1500 59.7 5.55 211 177 浅皿直噴、逃し弁、多孔自動弁

4 8-241.3×304.8 660/1000 - 5.41 - - 〃

Greniffer 4 6-152.4×177.8 120/900 - 6.25 - 195 直噴、逃し孔、単孔自動弁

Lister 4 4-114.3×139.7 54/1000 52.7 5.76 140 195 特殊渦流室、逃し孔、単孔自動弁

McLaren-Benz 4 4-135×200 60/800 - 6.25 70 208 予燃焼室、可変行程ポンプ、単孔自動弁

Mirrlees, Bickerton, & Day 4 3-142.9×165.1 60/1200 58.3 5.76 - 181 Ricardo(コップ)、逃し弁、単孔開放ノズル

Petters 2 3-114.3×136.5 30/1600 44.2 3.51 - - “Ace”の計画値

RAE 試作 4 1-203.2×279.4 96.2/1200 56.2 8.06 586 190 浅皿直噴、蓄圧式、多孔機械的弁

海軍機関中佐 梯 秀雄「小型高速『デイゼル』機械ニ就テ」海軍機關學會『會誌』第百六十一號、1931

年 7 月。元資料は S.,J., Davis 氏の論文とある。単位は換算、備考の表記は簡略化した。

表 2 1930 年当時の大陸諸国における高速ディーゼル開発状況

メーカー名 4 or 2 気筒数-サイズ BHP/rpm. Pmax bmep 噴射圧 be 備考

Benz 4 6-105×165 70/1300 - 6.46 60 208 中央予燃焼室、逃し孔、単孔自動弁

Deutz 4 6-115×170 80/1250 - 5.62 76 208 片寄せ予燃焼室、可変行程、単孔自動弁

Dorner 4 4-95×160 35/1000 59.7 6.18 - 208 横直噴、可変行程、単孔自動弁

Hesselman 4 4-100×136 50/2500 29.8 7.16 - 213 横直噴、可変行程、多孔開放ノズル、点火

Junkers 2 6-120×400 600/1400 - 6.32 - 168 航空、対向直噴、逃し孔、単孔開放ノズル

2 2-80×300 45/1100 63.2 5.99 492 195 車両、対向直噴、逃し孔、単孔開放ノズル

Körting 4 6-130×180 90/1200 - 4.74 - - 中央予燃焼室、可変行程、単孔自動弁

MAN 4 6-120×180 90/1400 42.1 5.69 295 195 横直噴、逃し弁、単孔開放ノズル

5

Maybach 4 6-140×180 150/1300 - 6.32 - 181 横空氣噴射、特殊ポンプ、多孔機械的弁

Jendrassik 4 6-?×?(3.26ℓ/Cyl) 100/1000 - 5.13 81 204 予燃焼室、可変行程、単孔開放ノズル

Linke-Hofmann 4 6-115×170 90/1300 - 5.62 - 190 直噴、逃し弁、単孔自動弁

Saurer 4 6-110×150 80/1600 40.0 5.34 81 222 空気室、逃し孔、単孔自動弁

同上。

表 3 1930 年当時のアメリカにおける高速ディーゼル開発状況

メーカー名 2 or４ 気筒数-サイズ BHP/rpm. Pmax bmep 噴射圧 be 備考

Attendu 2 2-139.7×165.1 85/1600 - 4.73 - - 半球直噴、可変行程、単孔自動弁

Cummins 4 6-114.3×152.4 60/1000 - 5.83 - - ピストン冠空気室、特殊ポンプ･ノズル

Fairbanks-Morse 2 4-152.4×165.1 60/800 - 2.84 - - 中央予燃焼室、可変行程、単孔自動弁

Hill 4 6-127×177.8 75/1000 - 5.06 - 0.50 斜予燃焼室、可変行程、単孔自動弁

Packard 4 9R-122.2×152.4 225/1950 84.3 6.53 - - 航空星型、横直噴、可変行程、単孔自動弁

Stearns 2 6-152.4×203.2 200/1000 51.3 4.07 70 - 直噴、蓄圧式、多孔機械的弁

同上。一部、誤植を推定により訂正。

このように、高速ディーゼル界と言えども未だに空気噴射方式までが跋扈ば っ こ

しており、燃

焼室型式も直噴、予燃焼室、空気室と多彩であったが、リカード･コメット系の渦流室は未

だ登場直前であった。噴射系においても蓄圧式が残っており、ジャーク･ポンプにしても定

行程逃し弁式などは序の口で、可変行程ポンプまでが幅を利かせていた。1930 年というの

はボッシュの定行程逃し孔式と自動弁との組合せが標準技術として汎用されるようになる

直前の年回りでもあった3。

イギリスのブランドの中でペッターとは縁浅からぬリスターの初期の製品については同

時代の図が拾えるので掲げておこう。1929 年にディーゼル初号機を投入した同社からは

1931 頃には先に表示のモノを 1/8 in.＝3mm ほどボア･アップした 41/2×51/2 in.(114.3×

139.7mm)サイズの 1∼4 気筒、9∼44HP/1000rpm.の製品がラインナップされていた。

図 2 1931 年頃のリスター4 サイクル･ディーゼル機関とその燃焼室

3 『機械學會誌』第35巻 第181号(1932年5月)の「摘録」【74】、Gas and Oil Power. 1931-10-1、

12-3 の記事がリカード･コメット Mk.I 型燃焼室付き AEC 機関のデビューを告げる速報で

あった。

6

Arthur H., Goldingham/豊田忠夫･秋山 武訳『高速ディーゼル機關』湯川弘文社、1944(原著 1931)年、

137 頁、第 94、95 圖。

燃焼室の図については渡部寅次郎『ディーゼル機關 Ⅱ』岩波全書、1937 年、555 頁、第 363 圖も同じ。

最初期のモデルと同様、変っていたのは始動時に閉塞される補助燃焼室を従えたその渦

流室式(?)燃焼室である。それは中仕切りの弁を閉塞すれば圧縮比は 19、圧縮圧 42.1kg/cm2

となり、連通させればそれぞれ 15、31.6 kg/cm2となるシカケであった4。

4 リスター社では副室を 2 段とし、1 段目に噴射ノズル、2 段目に始動用点火栓を配すると

7

勿論、本機はハンドスタートであるからデコンプ付きである。気筒には鋳鉄製ウェット

ライナが用いられ、ピストンは Al 合金製、リングは圧縮 3＋オイル 1。主軸受は撛青銅製

ブシュにホワイトメタルのライニング、クランクピン軸受は青銅にホワイトメタル、潤滑

は飛沫･強制併用であった。燃料噴射系には Bosch 製品が用いられていたから、燃焼室を除

けばリスター4 サイクル･ディーゼルは当時として比較的穏当と形容し得る作品であった。

3．ペッター“Atomic”機関＝三菱ペッター小型重油機関

かような一般的時代相を背負いつつ、ペッター社は 1928 年に中速ディーゼル、“Atomic”

機関を投入した。それは次図に示されるような 2 サイクル･エンジンで、一見、焼玉かと見

紛わせられるような原動機であった。勿論、これに燃焼室ないし底に顔を覗かせるプラグ

を外部加熱してから起動、というような取扱いは不要であり、純然たるディーゼル着火で

の冷間始動が可能であった5。

図 3 ペッター“Atomic”ディーゼル機関

いう英国特許 No.368347(1930 年 12 月 4 日)をも取得していた。この可変圧縮比機構に関する

請求事項は側弁式機関を OHV ディーゼルに転換する際の改造手法を主体とする英国特許

No.378216(1931 年 8 月 26 日)に含まれている。發明公報協會『英国特許總覽 内燃機關 上(1932

― 1935)』1944 年、263、364 頁、参照。 5 邦語文献でペッター“Atomic”機関について最初に言及したものは恐らく門馬孝吉『最新

高速ヂーゼル機關』自動車工學社、1937 年、201∼202 頁、であろう。

8

A.,W., Judge, High Speed Diesel Engines. 1st. ed. London, 1933, p.141 Fig.103, ditto., 3rd. ed.,

London, 1937, p.260 Fig.215.

図 4 ペッター“Atomic”機関のポートタイミングとインジケータ線図

9

ditto., 1st. ed., p.141 Fig.104, ditto., 3rd. ed., p.261 Fig.216.

ピストンが下死点に達した際のクランク室内圧は約 0.21kg/cm2であった。そして、これ

が掃気の初圧ということになっていた。

ジャッジに拠れば、噴射ノズルは気筒頂部の副室にではなく、気筒右横の連通孔の端に

取付けられていた。してみれば、ちょっと見、焼玉のような副室は一種の空気室、その頂

部に位置しているのは燃料噴射弁ではなく起動用空気弁であったということになる。余程、

噴射ノズルを燃焼火焔から遠ざけたかったのであろうが、誠にケッタイな設計であり、元々、

噴射弁と起動弁は逆に配置されていて、噴射弁の焼損対策のために相互入替えが為された

のではないかと邪推したくなるような構図である6。

また、燃料噴射系にはリスターとは違って内製のユニットが用いられていた。ペッター

噴射ポンプはこの時代には広く観察された定行程逃し弁式ポンプあった7。

図 5 ペッター社製の定行程逃し弁式噴射ポンプと遠心式調速機

6 なお、前掲『機械學會誌』第 35 巻 第 181 号「摘録」【71】、Gas and Oil Power. 1931-11-5

の記事に拠れば、ペッターはこの時、7BHP の 2 サイクル･クランク室掃気型単筒 7 馬力機

関をリリースしている。同機関については市場に出される前に「相當の期間相當台數の試

作品」が各方面での試用に供されて来たとあり、また、その噴射弁は気筒の「眞中」に設

けられており、気筒頭の内面は半球状に窪まされ、ピストン頭にも半球状の窪みが形成さ

れていた、とある。 7 同じ摘録に拠れば、その噴射ポンプは「弁なしの簡單な構造」とあり、前注記載事項と併

せてデビュー当時、相当な曲折があった様子が窺われる。

10

ditto., 1st. ed., p.109 Fig.80., p.129 Fig.96.

ditto., 3rd. ed., p.195 Fig.150, p.211 Gig.167.

三菱がペッター･ディーゼルの技術を導入した相手は正確にはヴィッカース･ペッター社

であり、導入アイテムはこ将にの“Atomic”ディーゼル機関である。導入契約締結の経緯

については不明ながら、三菱は 1917 年 9 月 22 日、Vickers-Arnstrong Ltd.より潜水艦主

機としてのヴィッカース･ディーゼル機関について、’20年 12 月 7 日には商船主機としての

それについて技術導入を行い、更に’28 年 2 月 23 日には陸舶用ディーゼル補機に係わる技

術導入契約を締結しているから、恐らく後者の中の小出力帯をカバーする機種として同社

に所縁ゆ か り

のあるヴィッカース･ペッター機関に白羽の矢が立てられたのであろう。三菱の社史

の類にヴィッカース･ペッター社との契約年月日が明記されていないのは、それがヴィッカ

ース･アームストロング社との’28 年 2 月の契約の一部という位置付けであったからかと推

定される。

図 6 『三菱ペッター小型重油機關 説明書』の表紙

11

サイズ：225×155mm、グラビア＋13 頁、無刊記。

図 7 三菱ペッターCM2 型機関直結発電機ユニット

同上、巻頭グラビア。

上の写真からは気筒上部側面に取付けられた横吹きの燃料噴射弁や噴射管、戻り管、噴

12

射ポンプの位置関係が観取される。気筒の手前側に口を開けているのは排気孔である。気

筒の向う側に垣間見えるのは起動用圧縮空気ボンベとその分配装置のようである。

三菱ペッターC 型重油機関の食性上の特徴は灯油、重油何れにも対応出来ることにあった。

構造的特徴はクランク室上半部と一体の鋳鉄製独立気筒、特殊鋳鉄製ピストン(ピストンリン

グは上部に 4 本、下部に同じ物を 1 本)。鍛鋼製の連桿とクランク軸(クランク軸は一体･釣合錘付き)。

強圧･重力(主軸受)併用潤滑。ベルト駆動の冷却水ポンプなど。

吸入弁は数枚の特殊鋼板より構成されるモノ、噴射ポンプは件の定行程逃し弁式で噴射

ノズルは自動弁であった。ペッター･オリジナルの調速機は大幅な負荷変動に際して回転数

変動を瞬間的には 8%までに、整定後は 2.5%以内に抑え込む性能を有していた。定常運転

時における回転速度の周期的変動率は 1/250以内に抑えられた。始動は圧縮空気に依ったが、

空気圧縮機は別途手配が必要とされた。

気筒のサイズについては不明である。ネット上には 6×81/2 in.(152.4×215.9mm)という数

値が見える。これも確かにその一例として在ったのではあろう。因みに、上の断面図から

ノギスで読み取れるボア/ストローク比もその値、6.0/8.5、即ち 0.71 程度である。

なお、舶用は「低壓重油機關」と呼ばれ、危急調速機付き(逓信省規定に合格)。2 気筒機関

は歯車式逆転装置付き、3 気筒以上は自己逆転式であった。燃焼室の天辺にあのような空気

室が居座って隙間容積を増やしておれば、「低壓」となるのは道理である。

図 8 三菱ペッターC 型 2 及び 4 気筒ディーゼル機関

13

同上、12,13 頁。

表 4 三菱ペッターC 型ディーゼル機関のラインナップ

14

同上、9 頁。

なお、これが当時の通例であったとまでは言い切れないのであるが、三菱の当該『説明

書』には掲載機種のボアやストロークは一切掲げられていない。それらが何インチであれ、

使う方にとって左様な数値はどうでも良い情報であったからかも知れない。

三菱ペッター機関については製造販売実績も不明とせざるを得ない。因みに、三菱神戸

の内燃機 OB によって構成された“旧内燃機会”の『神戸三菱内燃機五十三年史』(1969 年)、

巻末「各種エンジン製作記録」の中の「舶用主機抜粋」の冒頭、247 頁に「船主 西村氏 漁

船用 ビツカースペッター(1 シリンダ) 40PS/350rpm. セミディーゼル 大正 14(1925)年

彦島」、「船主 西村氏 漁船用 ビツカースペッター(2 シリンダ) 90PS/325rpm. セミ

ディーゼル 昭和 2(1927)年 彦島」とあるのが“ペッター”に係わる記述の全てであり、

この年回りからすればそれは確かにディーゼルではなく、ペッターの“S”型焼玉発動機で

15

なければならない。

これ以外にペッターの名や“C”で始まる型式称号の機関は見当たらない。勿論、「舶用

発電機関」の欄にもペッターの名や“C”で始まる型式名は見当たらない。

新三菱重工業神戸造船所『新三菱神戸造船所五十年史』(1957 年)、附録 84 頁からの「三

菱神戸舶用ディーゼル機械納入経歴表」の冒頭にも同じ西村氏向けの機関 2 基がリストア

ップされている。但し、ヴィッカース･ペッターの名は掲げられていない。そして、ペッタ

ーに些かでも絡むと思しき．．．

記事はやはりこれのみである。

三菱ヴィッカース機関の方は民間漁船にはごく少数しか用いられなかったものの、農林

省や地方庁の漁業取締船、漁業試験船主機としてある程度、普及した。しかし、漁船発動

機業界の記事を見てもペッター･ディーゼルに係わる事蹟は全く伝えられていない8。

してみれば、「三菱ペッター小型重油機關」は 1 基も売れなかった幻のエンジンという

ことにもなりかねぬが、真相は目下のところ闇の中である。明確なのは 1930 年の刊行物と

思しき三菱造船㈱神戸造船所『三菱ディーゼル エンジン』なる総合カタログにペッター小

型重油機関々連の記述が皆無であること、三菱が“Atomic”以外のペッター･ディーゼルに

一切、係わりを持たなかったことの 2 点である9。

それでも、上に引用した三菱ペッター小型重油機関に係わるデータは正系ヴィッカース･

ペッター“Atomic”機関に係わる数少ない同時代データとして少なからぬ価値を有するで

あろう。

4．ペッター“Ace”機関

続いて 1932 年にリリースされたのが往復動掃気ポンプ付き“Ace”機関である。その開

発の狙いはクランク室掃気を止めることに因って潤滑油消費率を 4 サイクル並に抑えると

いう点に向けられていた。

図 9 ペッター“Ace”機関の横断面

8 日本舶用発動機会『日本漁船発動機史』1959 年、93~94 頁、参照。 9 因みに、このカタログにおいてもボア･ストローク値は不記載である。その改訂版と思し

き『三菱神戸四サイクルヂーゼル機關』(無刊記ながら’32年以降のモノ)においては漸くこれが

記載されるようになっている。もっとも、機関型式の呼称体系自体が旧来の RL8(R はヴィカ

ース系、L は型式、8 は気筒数)等から 8P 42.5/62 (8 は気筒数、P は舶用主機、G なら発電用、T なら

車両用、数値はボア/ストローク cm)等へと改められ、屋上屋を架すが如き状況が出来せしめられ

ている。

16

左：P,.,M., Heldt, High-Speed Diesel Engines. 3rd. ed., N.Y., 1940, p.319 Fig.17. 圧縮空気起動。

右：Judge, ibid., 1st. ed., p.142 Fig.105. 電動機による始動。

図 10 ペッター“Ace”自動車用機関の外観

17

Judge, ditto., Fig.106(facing to page 143).

ジャッジ High Speed Diesel Engines の 1933 年、第 1 版に拠れば、気筒サイズは 41/2 in.

×53/8 in.(114.3×136.5mm)であり、3 気筒 36BHP/1200rpm.、最大許容回転数 1600rpm.で

あった。クランク室には Alpax(Silumin)をはじめとする Al 合金が多用されていた。

因みに、上の画像を見ると噴射ポンプは少なくとも前掲の定行程逃し弁ポンプではなく

なっていることが判る。ジャッジに拠れば、噴射系はボッシュ製であった。なお、1937 年

の同書第 3 版以降、“Ace”機関に係わる記述は一切、見られなくなっている。

他方、P,.,M., Heldt は 1940 年に刊行されたその著書において“Ace”機関についてヨリ

詳しい解説を与えている。それに拠れば、気筒サイズはジャッジの値よりやや大きくなっ

ており、4.53×5.35in.(417/32×511/32 in.ということか? 115.1×135.9mm)の 3 気筒トラック用機関

と 4 気筒舶用機関が製造されていたとある。圧縮比は 14、燃料噴射圧 147.5kg/cm2。3 気

筒トラック用機関は 50HP/1750rpm.で、bmep =3.09 kg/cm2。掃気孔の位置からして過給

ないし過給気は不可能であった。本機関においては吸排気弁が無いため燃焼室の形状自由

度が高く、その冷却も良好であった。機関のピストン、排気マニフォールド、クランク室

は Al 合金製。クランク軸は機関とポンプに計 2 本。掃気ポンプ側クランクは機関クランク

18

軸の前端より 3 連ローラ･チェーンで駆動された。ポンプ気筒は機関の気筒に各 1 個併設さ

れており、給気比は 1.7 程度であった。軽量化のため、ポンプのピストンは Mg 合金製、連

桿は Al 合金製となっていた。ポンプの吸気弁は薄いバネ鋼製であった。掃気法は横断掃気

であるが、所謂ハイ･スカベンジであった10。

5．所謂カデナシー方式

続いて、次節で紹介されるペッター“Harmonic Induction”機関及び“SS”機関に用い

られた一般にカデナシー掃気方式として知られる掃気法ないし掃気効果について最低限の

事柄について押さえておこう11。

排気管の長さによって 4 サイクル機関の体積効率が変化する事実は 1893 年に J.,

Atkinson と Crossley 兄弟によって発見されていた、謂わば公知の事実である。また、2 サ

イクルでは H.,O., Farmer によって 1938 年に研究論文が著されているが、その研究の端緒

となったのはあるメーカーの実験室で排気ガスを室外に出す目的で長い排気管を付けてク

ランク室掃気型 2 サイクル機関を運転実験中、連桿大端温度測定のためクランク室の扉を

開けたところ、豈図らんや機関は停止せず好調に運転を続けたという事蹟にあった。

何れの現象においてもその謂われは次のような事情に帰せられる。排気ポートないし排

気弁が開けば排気管内の圧力は急上昇し、その圧力波は管内を音速で進む。これが管の開

放端に達すれば排出ガスは急激に膨張･減圧し、これによって生じた負圧の圧力波は管内を

逆方向に進んで排気ポートないし弁に到達する。それに合致するタイミングで掃気ポート

ないし弁が開いておれば排気側の負圧によって新気が気筒内に吸込まれ、掃気ないし吸気

が促進される。

ファーマーの“発見”より先、同じ現象を積極的に活かした 2 サイクル機関の構想を温

めていたのが件のカデナシーであった。

以下、彼によって取得された本件に係わる各種の特許の中から目ぼしいモノについて縦

10 cf., P,.,M., Heldt, High-Speed Diesel Engines. 3rd. ed., N.Y., 1940, pp.318~319.

大井上 博「自動車用ヂーゼル機關」『自動車用機關･車輛用機關』内燃機關工學講座 第

10 巻、共立社、1936 年、所収。262 頁、第 10 表、参照。それに拠れば、3, 4, 6 気筒がシ

リーズ化されていた。出力は 3 気筒で 45 馬力/1600rpm.とある。また、同『高速ヂーゼル

機関』山海堂、1940 年、221、222 頁、参照。そこにはリリース当初の出力か、36HP/1200rpm.、

短時間最大 40HP/1600rpm.(bmep =3.25 kg/cm2)という値が紹介されている。ボア･ストロー

クについては 114.3×136.5mm、掃気ポンプのそれは 172×89mm とある。門馬孝吉『最新

高速ヂーゼル機關』190~191、201 頁、も参照。190 頁、第 177 圖や掲げられている動力ス

ペックは Heldt のそれと同じ。

11 以下については富塚 清編『航空發動機』共立出版、1943 年、732∼745 頁(高月龍男)、参

照。

1893 年に遡るこの方面の研究史を理論的に紹介した文献であり、非常に詳しく、かつ文

献注も充実しており、ペッター機関に係わる論文もリストアップされているが、本文記述

にカデナシーの名は挙げられていない。執筆者、高月はカデナシーの特許以前からその中

身は現象的には周知の事柄であったという事実を強調したかったのであろう。

19

覧してみよう。但し、以下はアメリカ特許に係わるデータである。

図 11 No.2,102,559(1934 年 8 月 1 日出願、’37年 12 月 14 日公告)

20

このアメリカ特許 No. 2,102,559 こそが最も原理的な処に係わるカデナシーの特許であ

り、排気管長さに依る排気慣性掃気のマッチング及び起動∼定常運転時にのみクランク室掃

気を活かすために用いられるシンプルな 2-way 回転弁について謳われている。因みに、フ

ランスでの特許取得年月日は 1933 年 8 月 1 日であり、これがカデナシー機関の原理的出発

点となっている。

図 12 No.2,110,986(1934 年 8 月 1 日出願、’38年 3 月 15 日公告)

これは上部に掃気弁、下部に排気孔を有するカデナシー機関に係わる特許であり、排気

管に可変機構付きを含む適当な装置を設け、管の等価長さを機関回転数にマッチングさせ

排気慣性掃気の実効性を向上させる方法を請求内容としている。

21

図 13 No.2,113,480(1934 年 8 月 1 日出願、’38年 4 月 5 日公告)

こちらはクランクとロッドによって結合された対向ピストン型単流掃気カデナシー機関

に係わる特許であり、“12”、“13”のピニオンと気筒ライナに結合されたラック“14”、“15”

とを用いて掃気孔“5”及び排気孔“11”のポートタイミングを調節し排気慣性掃気の実を

上げるシカケを請求内容としている。

22

図 14 No.2,167,303(1935 年 8 月 31 日出願、’39年 7 月 25 日公告)

これは横断掃気型 2 サイクル機関における排気管に取付けられた排気慣性掃気効果を高

めるための旋回流路を請求内容とする特許である。

図 15 No.2168,528(1935 年 10 月 25 日出願、’39 年 8 月 8 日公告)

23

これは歯車で連動された対向ピストン型単流掃気機関において排気管内に負圧発生機構

を組込み、排気の気筒内への逆流を阻む機構を請求内容とする特許である(ポートタイミング

可変機構は再盛込みされていない)。

図 16 No.2,131,957(1935 年 10 月 25 日出願、’38 年 10 月 4 日公告)

24

これは横断掃気型 2 サイクル機関においてクランク室に空気を吸入･予圧させ、これを排

気流れの中に適正なタイミングで吹き出させて排気の逆流を阻止することにより排気慣性

掃気の実効性を高めるアイデアである。

図 17 No.2,581,669(1945 年 4 月 13 日出願、’52 年 1 月 8 日公告)

25

彼の最後の特許は歿後、「女子指定遺言執行者」Nina K., Guercken によって出願された

No.2,581,669 であったようである。こちらは高温ガス源として対向ピストン型排気慣性掃

気式単流機関を持って来た上、その排気のタンクを介した静圧によってパワー･タービンを

駆動するアイデア及びこの静圧ガスタービンをパワー･タービン兼･排気ガスタービン過給

機とし、かつ静圧で高温ガス源たる対向ピストン型排気慣性掃気式単流機関への過給を行

わせるアイデアである。

26

この内、前者は 1930 年代から提起されて来た所謂フリーピストン･ガスタービンに近い

案であり、その一要素として排気慣性掃気が盛込まれた点については一定の意義が認めら

れよう。然しながら、後者、即ち排気ガスタービンに過給動力源まで兼ねさせる戦後の

Napier“Nomad”(英)後期型を連想させるが如き構成を採るならカデナシー効果を云々す

る根拠そのものが本質的に失せてしまうワケであり、事実上、そこに見出されるのは単に

ポート･タイミングの最適化．．．

といった程度の普遍的主張に過ぎなくなってしまう12。

以上の通り、カデナシーの発想は吸気弁付き単流掃気機関における比較的シンプルなク

ランク室掃気代替案から対向ピストン型機関並びに横断掃気型機関への適用案、更には対

向ピストン型機関をガス発生装置とするフリーピストン･ガスタービンまがい案へと進み、

挙句の果てにはパワータービン兼ターボ･チャージャーという自己否定の境地において昇

華ないし発展的解消を遂げた。一連の発想の展開において“Nomad”ばりの反転掃気とい

う要素が欠けていたことは、後の展開を考えるに、やや．．

意外とするに足る事実とされるし

かあるまい13。

6．ペッター“Harmonic Induction”機関から“SS”機関へ

大井上に拠れば、2 サイクル排気弁付き単流掃気機関であるペッター“Harmonic

Induction”機関はカデナシーの特許を体現するカデナシー機関の一種であり、実際、次図

に示される通り、掃気ポンプに類するモノは何も装備されていなかった。

図 18 ペッター“Harmonic Induction”機関

12 Napier“Nomad”後期型について簡単には長尾不二夫『第 2 次改著 内燃機関講義』上巻、

養賢堂、1956 年、444∼447 頁、大井上 博他『ディーゼル機関Ⅰ』山海堂熱機関体系 6、1956

年、379~381 頁、参照(但し、後者に謂う Normad は誤り)。その初期型と後期型への変遷解説に

ついては Bill Gunston/川村忠男訳『航空ピストンエンジン――そのメカニズムと進化』グラン

プリ出版、1998 年、242∼244 頁、参照(但し、初期型は E145 ではなく E125)。

結局、“Nomad”はアイデア倒れに終わり、素直な RR“Griffon”に軍配が挙げられた。

中川良一など「筆者はどの程度に飛行実験が行われたかは知らないが，かかるエンジンが

実用機に装着の望みもないと思われるが，未だに実験し少量乍ら生産している努力には敬

意を表する次第である」などと評したものだが、実に言い得て妙である。中川「最近のピ

ストン･エンジン」『機械の研究』第 6 巻 第 1 号(1954 年)、参照。 13 前注のそれ以外の同時代及びその後の文献におけるカデナシー方式への言及を拾ってみ

るに、最も詳しいのは P.,H., Schweizer, Scavenging of Two-Stroke Cycle Engines.(N.Y.,

1949), pp.152~164 である。C.,F., Taylor and E.,S., Taylor/能谷俊雄訳『内燃機關』(工元社、

1942[原著 1938]年)、274~277 頁には理論的かつ一般的解説のみが掲げられており、カデナシ

ーや特定機関についての言及は無い。C.,F., Taylor, The Internal Combustion Engine in

Theory and Practice. Vol.I(Massachusetts, 1960), pp.252~254 も理論的説明のみである。富

塚 清『2 サイクル機関』(養賢堂 1985 年)、291、292 頁にも若干の理論的言及があり、その

『内燃機関の歴史』第 6 版(三栄書房、1993 年)、167 頁にはカデナシー機関についての簡単な

言及が見られる(カデナシーをイギリス人としているのは誤り。彼は 1886 年、ウクライナで生まれ、永

らくパリに在住し、晩年、アメリカ、ニュジャージー州サミットに居を移し 1949 年 2 月 17 日に没した)。

27

Judge, High Speed Diesel Engines. 3rd. ed., p.262 Figs.217, 218.

サイズは 41/2×61/2 in.(114.3×165.1mm)で 1 及び 4 気筒機関として製造され、単筒機関の

出力は 16HP/1000rpm.であった。燃料噴射は単孔ノズルからの横吹きで beは 195g/HP-h、

潤滑油消費率も低かったと伝えられている。また、負荷が大きければ排気パルスの正圧も

負圧も大きくなるからカデナシー効果は増す。逆は逆となる。また、過回転に陥ればカデ

ナシー効果は共鳴点から外れるから掃気能力は減退する。よって、本機関は自己安定性を

有するものと謳われた。

もっとも、縦断面図を良く見れば判るように本機にはクランク室との間の細い連通管を

オン/オフするコックが備えられており、本機はカデナシーのアメリカ特許 No.2,102,559 と

同様、起動∼低回転時にはクランク室掃気式 2 サイクルとして機能し、定常回転時にのみデ

ナシー機関として機能するシカケとなっていた。掃気ポートの上流に位置しているのは従

28

って逆止弁の機能を兼併するエア･クリーナといった部品であろう。

なお、このコックの背景にはペッター社によって 1934 年 4 月 24 日に取得されたイギリ

ス特許 No.436969 が存在した。これは同社の独自技術であり、この特許には前掲したリス

ターのそれと同工のネジ込み弁(次図“D2”)、回転弁(同“H:”手動ないし連続自動)の他。ガバナ

聯動のクランク室ブリーザ弁(同：“N”)までもが請求範囲に含められていた。

図 19 ペッター社の英国特許 No.436969(1934 年 4 月 24 日)

發明公報協會『英国特許總覽 内燃機關 下(1936 ― 1939)』1944 年、153 頁、より。

この内、機関駆動の回転弁はカデナシーの案の発展型ないし 2 サイクル･ガソリン機関に

おけるロータリ･バルブに類似の機構のようにも見えるが、ペッター社の特許スリーブ状回

転弁は外気－クランク室内部連通孔とクランク室－掃気通路連通孔とが併設された複雑な、

しかも著しい絞り損失を生ぜずには済まぬ体の機構であり、純然たる始動補助装置であっ

た。そして、結局それは実用化されず、カデナシーの特許 No. 2,102,559 にヨリ近いイメー

ジのシンプルな手動開閉コックが陽の目を見たワケである14。

14 2 サイクル･ガソリン機関におけるロータリ･バルブについては神蔵信雄『高速ガソリン

エンジン』丸善、1960 年、544∼547 頁、参照。

因みに、アメリカの Evinrude や Johnson は 1920 年代後半からロータリ･ディスク･バル

ブや吸入ポートとロータリ･バルブとの併用システムを導入していたから、回転弁に係わる

ペッターのアイデアに根本的な新奇性があるワケではなく、この特許はあくまでもカデナ

シー効果を利用する機関においてという限定付きでの主張内容であった。

エヴィンルードやジョンソンにおける事蹟の一端については拙稿「戦前戦時∼復興期にお

29

同社は 1934 年より単筒機関実験を始め、1936 年頃、その商品化に漕ぎ着けた。世に出

された“Harmonic Induction”機関の定常運転時出力は同一サイズのクランク室掃気型機

関に対して 50%増しに達したと伝えられている15。

もっとも、その商業的成功の程度については不明であるという以上に疑わしい限りと評

されねばならない。何となれば、ルーツブロアとカデナシー効果との併用を謳う“SS”型

機関が 1938 年、“Harmonic Induction”機関と踵を接するかのようにして投入されてい

るからである。

“SS”型機関についての一番まとまった記述が与えられているのは P.,H., Schweizer の

書であろう。それに拠れば、サイズは前作より約 2 倍に当る 81/2×13in.(215.9×330.2mm)に

まで拡大されており、定格回転数 600rpm.、この時の掃気圧約 0.2kg/cm2で、定格時の bmep

は 6.03 kg/cm2であった。この時の気筒当り出力は 95.9HP(97.3PS)となるが、本機関は長時

間の 30%過負荷運転にも良く耐えたとある。そして、会社は 2, 3, 4. 6 気筒の“SS”型機関

をラインナップさせた16。

図 20 ペッター“SS”型機関の外観

ける本邦 2 サイクル･ガソリン機関技術史断章 ――トーハツの歩み、富塚 清の可搬式消防ポンプ

との係わりを通じて――」『LEMA』517、518 号(2014 年)、参照。 15 大井上 博『高速ヂーゼル機関』211∼213 頁、参照。大井上他『ディーゼル機関Ⅰ』山海

堂熱機関体系 6、389 頁にもハーモニック･インダクション機関への言及が見出される。 16 cf., Schweizer, ibid., pp.152~164. pp.155~158.

30

Schweizer, Scavenging of Two-Stroke Cycle Engines. p.157 Fig.13-7.

横断面図を見ると“SS”は前作とは打って変わったハイカム OHV の中々モダンな設計

となっていたことが判る。

図 21 ペッター“SS”型機関横断面図

31

ibid., p.155 Fig.13-4.

そのピストンはクラウン背面の油冷を効果的に行わせる狙いでかなり複雑な構成となっ

ている。サイズ･クラス的には中形の準高速ディーゼルであるが、ピストンの構造は大形デ

ィーゼル並であった。テレスコ管や肘金物が無かったのは未だしも幸いである。

32

図 22 ペッター“SS”型機関の掃気孔、ピストンと連桿

ibid., p.156 Fig. 13-5, 13-6.

掃気孔は必ずしも最大限のスワール生成を狙った配置となっておらず、また、先の横断

面図と合せて観れば、軸方向の傾斜は与えられていなかったことが了解される。

図 23 ペッター“SS”型機関の全負荷燃料消費率と排気温度

33

ibid., p.157 Fig.13-8.

最大トルク発生点にほぼ対応する全負荷最小燃料消費率は 172g/HP-h 程度であり、この

位の直噴機関として特に良好という程でもなかった。その全負荷における排気温度は 360℃

ほどになっている。低過ぎるようでもあるが、測定ポイント自体が不明である。

図 24 ペッター“SS”型機関の弱バネ線図

34

ibid., p.157 Fig.13-9.

上の図はペッター“SS”型機関の弱バネ線図である。排気弁啓開からブローダウンが起

こり、50°BBDC 辺りから圧力が大気圧を一瞬、下回っている。これがカデナシー効果で

ある。これが掃気を気筒内に呼び込む補助的な作用力となるのであるが、ペッター“SS”

機関においてそれが大袈裟に言うには値せぬごく僅かなゲインであったことが判る。むし

ろ、30°ABDC 辺りから生じている圧力降下の方が問題であり、ルーツブロアの容量に今

少しの余裕があれば、この機関がヨリ大きな出力を発揮していたことは明らかである。然

しながら、かような改良が為されぬまま、上述の通り、“SS”系 2 サイクル･ディーゼルの

自社生産そのものが’43年に終りを告げ、ペッターは 4 サイクル･メーカーへと転身した17。

しかし、その一方において、イギリスではトラック用にこれを発展させたような製品が

誕生している。Edwin Foden, Sons & Co.のフォーデン FD6 型機関がそれである。その開

17 これは一例に過ぎないが、中島桂太郎『機関』山海堂自動車工学講 2、1956 年、275 頁

にペッター4サイクル空冷直噴PD型機関(8V-114×110mm[9.75ℓ ], 96HP/1800rpm.)が紹介され

ている。

35

発は 1938 年頃から着手されていたが、Armstrong 社よりカデナシー効果に関する特許を購

入し燃費改善に成功したことにより漸く’48 年頃から市場に投入され始めた。

なお、Armstrong-Whitworth 社は 1939 年にルーツブロアとカデナシー効果とを併用し

た 2 サイクル排気弁付き単流掃気ディーゼル(6-100×150mm、130HP/1200rpm.)を開発してい

たが、こちらは商業的にはヒットしなかったようである18。

図 25 フォーデン機関

A.,W., Judge, High-Speed Diesel Engines. 6th. ed., London, 1967, p.355 FIG.251.

ジャッジはフォーデン機関いついて上の図を掲げ、その概要を 6 気筒、排気量 6.8ℓ、2

18大井上『高速ヂーゼル機關』210~211 頁、大井上他『ディーゼル機関Ⅰ』山海堂熱機関体

系 6、395∼396 頁(2 サイクル機関の項、執筆は藤平右近)、八田桂三･浅沼 強編『内燃機関ハンド

ブック』朝倉書店、1960 年、192、604 頁、参照(192 頁は概念解説、603、604 頁にフォーデン機

関の図と説明)。

36

弁式、噴射ノズルは単孔ノズルと述べている。しかし、1948 年に投入されたフォーデンの

著名な 2 サイクル･ディーゼル FD6 なら排気量は 4.1 ℓであった (6-85× 120mm,

150HP/2400rpm., 50.5kg-m/1500rpm.)。同系列の自動車機関は 1970 年代末期、GM71 系や日

産ディーゼル UD 系と同様、排ガス対策の行き詰まり故に引退を余儀無くされている。

7．カデナシー効果についての歴史的総括

カデナシー効果に関する気の利いた総括として「実用的には掃気ポンプの補助的手段に

用いている」(ディーゼルの)との記述が見られる。このルーツブロアに対する補助としての排

気慣性掃気という位置付けは、ことディーゼルに関する限り．．．．．．．．．．．．．

、モノゴトの実態ないし落ち

着きどころを良く表現している19。

もっとも、この種の着眼点そのものには三菱東京の岡村健二技師が既に戦時中から到達

していた。その事実は岡村が ZC707 開発時に掃気機構モデルとされた GM の商用車用 71

型 2 サイクル排気弁付き単流掃気機関の掃気特性に関連して戦後の座談会において語った：

……この機関がちょうど一二〇〇回転の時は非常にスカベンジング効率がよろしく、

慣性掃氣をしているようである。そしてこれがどうも排氣管の長さだけでなしにやは

りシリンダあるいは弁周りと關連性があるのではないかと思つている。

との弁に集約されている20。

因みに、この座談会は漁船用等に向けて焼玉機関より燃費が良好で価格の安い 2 サイク

ル･ディーゼル機関の標準型を制定することを通じて戦後の燃料事情を克服すべく、日本機

械学会が一肌脱いで産学の錚々たる識者を糾合し、意見交換をして貰う場として設定され

た。参加したお歴々の間からペッター“Atomic”機関(＝三菱ペッター機関 )やペッター

“Harmonic Induction”機関といったかつての現物教材に係わる言及が皆目、発せられな

かった点は、この挙国一致的プロジェクトそのものの腰砕けと共に記憶されて良い史実で

あろう。

なお、座談会出席者の一人、長尾不二夫博士はその令名高い『内燃機関講義』シリーズ(新

撰、改著、第二次改著、第三次改著)においてカデナシー効果や慣性過給については一貫して言

及しておられない。しかし、この座談会における発言に拠れば、長尾博士は戦時中よりこ

の GM 機関を縮小した試験機関やユンカース型の対向ピストン機関を用いて各種の実験を

推進され、その中にはルーツブロアを撤去した上での排気慣性掃気実験も含まれていた。

『講義』各版においてそれらの実験データへの言及がなされなかった事実の背景にはディ

ーゼル機関に係わるカデナシー効果や容積型過給機、更には機械式過給方式全般に対する

博士の極めて低い評価が伏在しているように想われてならない21。

結局、中速ないし高速ディーゼルに関して言えば、ルーツブロア無しでは性能的に面白

19 曽田範宗･熊谷清一郎監修『内燃機関ハンドブック』(養賢堂、1964 年)329 頁、参照。 20 日本機械學會『小型二サイクルジーゼル機關』1948 年、41 頁、参照。 21 長尾博士による戦時中からの慣性掃気実験については同上書、31~33 頁、参照。

37

くない……ルーツブロアを付けてしまえば焼玉との間の価格競争力は失われてしまう反面、

若干の余得ぐらいは期待出来る。それがカデナシー機関に対する実用品としての評価であ

った。その変種にでも分類され得る少し変わった技術として、戦後の本邦漁船用発動機界

において 4 サイクル多気筒ディーゼル機関の排気慣性過給方式が喧伝された事蹟も知られ

ている。然しながら、排気ガスタービン過給方式の発達によりかように中途半端な技術は

早晩、無用の長物となる運命にあったと観て大過無い22。

他方、内燃機関はディーゼルだけではないから、上の如き総括は一般的命題として観る

限り誤りと言って良い。微弱なカデナシー効果を最も活かし得た領域は熱効率向上のため

にロングストローク化させたくなるような抜き難い特性を具備する対向ピストン型ないし

弁付きの単流掃気ディーゼル機関などではなく、複流掃気、とりわけシニューレ掃気方式

による、それも極度にショートストロークのガソリン機関であった。つまり、カデナシー

その人がその放逐を最も望んだところのクランク室予圧方式を最良の掃気法とするような

小形軽量高速高出力機関であった。

小形高速 2 サイクル･ガソリン機関においては排気管の一部を末広ノズルのように拡径し

てブローダウンした排気を急激に減圧させることにより新気を一旦、排気ポートの先まで

積極的に吹き抜けさせ、一瞬後に排気流れを急激に絞ることで逆方向の圧力波を発生させ

て一旦、吹き抜けた新気を押し戻すエキスパンション･チャンバーがしばしば活用された。

この場合、掃気ポートからの流入新気の慣性と排気ポートに押し戻される新気の慣性を利

用した言わば前後からの押込みによって体積効率が高められることになる。

更に、2 サイクル･レーシング･エンジンの場合にはブローダウン･エネルギを大きくする

ために高速域において点火時期を遅角させ、ピーク出力を絞り出す技術まで実用化され、

著しい比出力の向上が実現された。その 2 サイクル･ガソリン機関も排出ガス規制の強化に

足元をすくわれ、今や手持ち作業機や可搬式消防ポンプの一部にその命脈を保つのみとな

ってしまっている23。

むすびにかえて

ペッター社は中･小形ディーゼルの分野で実に様々な試みを手掛けた。その作品群はどう

贔屓目に見てもかの GM の対応物ほどに秀逸とは言えず、商業的に大成功したワケでもな

い。しかし、それらが斯界における 2 サイクルの地歩拡大に一役買う存在であったことだ

けは確かである。

三菱ペッター小型重油機関は羊頭を懸けて何も売らぬ結果となり果てたようであるが、

今にして思えば、その定行程逃し弁式噴射ポンプが一時期、三菱車両用高速ディーゼルに

22 曽田範宗･熊谷清一郎監修『内燃機関ハンドブック』362~364 頁、粟野誠一『内燃機関工

学』山海堂、314∼315 頁、参照。これは新潟鐵工所の技術であった。 23 2 サイクル･ガソリン機関技術史の一端についても前期拙稿、「戦前戦時∼復興期における

本邦 2 サイクル･ガソリン機関技術史断章――トーハツの歩み、富塚 清の可搬式消防ポンプとの係

わりを通じて――」、参照。

38

重用された所謂、三菱成田式噴射ポンプや横吹き直噴方式、圧縮空気起動装置の開発に際

して幾何かの参照物件として役立てられた可能性までは時節的にも否定し切れまい(補論、参

照)。

技術の進歩は数多くの回り道によって織りなされるものであり、大きな流れの部分をな

す個々の渦は過ぎ去った歴史のスナップであると同時に、何れまた参照されるべき教材と

しての潜在的価値を包蔵する知的遺産でもある。

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補論：三菱東京直噴機関と成田式噴射ポンプ

成田豊二は神戸の三菱内燃機で技術者としてスタートし、ディーゼル機関を主たる研究

テーマに据えた。その足跡は社内の研究会における報告や話題提供の経過から後付けるこ

とが可能である24。

1924 年 7 月 11 日、二十日会第 7 回講演会、理論熱効率について報告

1925 年 4 月 28 日、同第 26 回討論会、捩り振動に係わる話題提供

1926 年 4 月 20 日、同第 31 回討論会、ディーゼル機関の冷却損失について話題提供

1927 年 7 月 29 日、同第 14 回講演会、無気噴射における燃料液滴微粒化について報告

神戸の三菱内燃機の自動車部門は三菱内燃機㈱名古屋製作を経て同芝浦分工場へ移管さ

れ、これが三菱航空機㈱東京機器製作所、三菱重工業㈱東京機器製作所へと発展し、やが

て三菱における戦車、高速ディーゼル部門の中枢となって行く。後者のリーダーとなった

のが岡村健二である。

神戸でディーゼル技術者としての方向性を固めた成田豊二は上の移管に合わせて東京へ

と転じ、1930 年頃から潮うしお

田だ

勢吉とのコンビで東京機器製作所系直噴機関の開発に当

り、’31~33 年頃にほぼ、これに目途を付けた。それらは 4 サイクル OHC のハイカラな高

速ディーゼルであったが、これに採用された燃料噴射弁は残念ながらオープンノズルとい

う余り褒められるような技術ではなかった。

また、陸軍の戦車に用いられた OHV 空冷型の三菱東京直噴機関においては始動装置に圧

縮空気分配弁と起動弁とから構成される圧縮空気方式が採用されている25。

これらの三菱東京直噴機関の内、中戦車用空冷 V 型 12 気筒機関は岡村の三菱サウラー複

渦流直噴機関、更にはいすゞ統制予燃焼室を備えた 100 式統制発動機へと代替されて行っ

た26。

図補-1 三菱東京直噴機関の一つ、海軍内火艇用 30 馬力機関燃焼室回り要部

24 旧内燃機会『神戸三菱内燃機五十三年史』1969 年、306∼307 頁、参照。 25 大井上他『ディーゼル機関 Ⅰ』山海堂熱機関体系 6、349∼350 頁、戦前･戦時期におけ

る三菱空冷ディーゼル機関については統制予燃焼室式を含め、吉田 毅『空冷ディーゼル･

エンジン』山海堂、1961 年、326∼341 頁、参照。 26 拙著『日本のディーゼル自動車』日本経済評論社、1988 年、『伊藤正男 ――トップエンジ

ニアと仲間たち』同、1998 年、参照。

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海軍工機學校『普通科機關術練習生(掌内火機械術専修)教程 機關術教科書(内火機械) 附圖』1941 年 11 月 1 日、

第 14 圖。

4-130×150mm、30HP/850rpm.。自動車用 445AD(4-115×150mm)の舶用版かとも想われるが委細不明。

成田はまた、戦前期、しばしば見られた 2 本のプランジャを用いる定行程逃し弁式噴射

ポンプの一つ、三菱成田式噴射ポンプの発明者としても知られている。こちらも岡村式ポ

ンプやボッシュの製品に代替されて行くことになる27。

図補-2 海軍内火艇用 30 馬力機関用三菱成田式燃料噴射ポンプ

27 この噴射ポンプに係わる特許情報については『航空機特許總覽 第二輯 航空機用原動機』

82~83、127~128、231~232 頁、参照。

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同上、第 19 圖。

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三菱東京直噴機関を定礎した後、’34年頃に成田は名古屋へと転じ、名古屋航空機製作所

發動機部研究課長、更には名古屋發動機製作所から分離発足した名古屋發動機研究所の研

究部長となって航空ディーゼルや“秋水”用ロケット等の研究を細々と続けた28。

横吹きの直噴というのは 1930 年代にはしばしば見られた技術であり、その一例をなす

MAN の初期作品は我国でも用いられ、一時期、追随者を見出してもいる。ペントルーフ型

燃焼室も OHC も全く異例の構造というほどではなかった。定行程逃し弁式噴射ポンプなど

に至っては当時、ごくありふれた技術でさえあった。エンジンのサイズが大きくなれば、

圧縮空気起動は現在でも当り前の技術である。

しかし、筆者などは 2 サイクルと 4 サイクルとの違いを捨象し、序に天辺から空気室を

撤去して観れば三菱東京直噴機関の燃焼室の向うにペッター“Atomic”機関の影が浮かぶ

上がって来るかのような感興を覚えずにはいられないのである。

28 三菱東京直噴機関については拙著『日本のディーゼル自動車』日本経済評論社、1988 年、

118∼122 頁、成田の航空発動機関連の足跡や岡村との交錯については拙稿「三菱航空発動

機技術史 Ⅱ」(大阪市立大学学術機関リポジトリ登載)、参照。