国鉄C11形蒸気機関車

国鉄C11形蒸気機関車は、日本国有鉄道の前身である鉄道省が1932年に設計した過熱式のタンク式蒸気機関車である。

1. 概要
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老朽化した種々雑多な支線・区間運転用機関車群の代替用として、1930年に設計されたC10形の改良増備機として設計・製造された軸配置1C2の小型タンク機関車である。

2. 開発経緯
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1920年代の国鉄では、第一次世界大戦終結後の日本経済の低迷と、特に都市部での並行私鉄線や自動車の台頭などの事情から、旅客・貨物輸送ともに輸送単位の縮小や列車運行回数の高頻度化が求められるようになっていた。

そこでその要請に応えるべく、C51形やC53形といった大型制式蒸気機関車の新製投入で余剰となった、6200形などの鉄道国有化以前に製造された軸配置2Bのテンダー式蒸気機関車を改造した軸配置2B1などのタンク機関車を、支線区運用や都市部の区間運転などに充てることとした。だが、それらの車両は改造の時点で製造から既に20年前後が経過しており、改造後10年を経ずして老朽化のために休車扱いとなる車両が発生するなど、その状態は思わしくなかった。また種車の形式が種々雑多で構造や交換部品の仕様などが完全には統一されておらず、保守作業の規格化という観点からも望ましくなかった。

都市部での旅客列車の高頻度・高速運転については、当時地方私鉄を中心に実用化が進みつつあったガソリンカーなどの内燃機関を動力とする気動車も選択肢の一つであり、1929年には鉄道省初の制式ガソリン動車であるキハニ5000形が製造されている。だが、これは搭載機関出力の非力さや設計面での未熟などが重なって、これらの老朽タンク機関車による旅客列車を代替するには全く不十分なものであった。

そこで制式テンダー機関車では、当時最も小型であったC50形を基本としつつ、支線区の輸送需要を考慮して一回り小型化し、炭水を無補給で50 kmから60 km程度の距離を走行可能とする石炭庫と水タンクの搭載、それにそれらの重量の変化による動軸重の変化を抑制するために2軸従台車を付加する形で、国鉄としては1917年の4110形最終増備グループ以来13年ぶりとなる、新設計の制式タンク機関車が作られることとなった。

その先駈けとなったのは鉄道省の島秀雄を主務設計者として鉄道省・国内機関車メーカー各社によって共同設計され、1930年に製造されたC10形である。これは主として都市部に配置された。だが、このC10形は性能面では概ね満足な成績が得られたものの、従台車を2軸台車としたにもかかわらず動軸重が13 tを超過し、軸重制限の厳しい丙線以下の支線区への投入には適さないという問題があった。そこでこの新型タンク機関車の本格量産にあたって、C10形に続き1931年に設計されたC54形で得られたノウハウを盛り込んで設計をさらに見直し、特に薄鋼板部品の接合に折から実用化が急速に進みつつあった電気溶接を採用するなど、新技術を積極的に導入して軽量化を図ることで、動軸重を13 t以下に抑えることとなった。

この新型機関車はC10形の続番としてC11形という形式が与えられ、C10形に引き続き島秀雄を主務設計者として設計作業が行われた。 本形式では水タンク・石炭庫・運転室など薄鋼板を使用する部分について構造の見直しと工作法の工夫が行われ、これにより運転整備重量をC10形比で約5パーセントの削減となる66.05 t、動軸重で最大12.5 tの範囲内に収め、C10形と比較して入線可能線区を大幅に拡大することに成功した。

本形式は不況期の輸送需要減少を背景として開発された機種であるがコンパクトで使い勝手がよく、戦時中に貨物輸送能力の増強用として支線区を中心に投入されたこともあり、その総数が381両に達するという、国鉄近代型制式蒸気機関車の中でも有数の成功作となった。また、その設計で得られた知見はC54形の後継機種となるC55形の設計にフィードバックされ、国鉄最後の新設計制式蒸気機関車となったE10形まで引き継がれており、その面でも大きな成功を収めた形式である。

3. 構造
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C50形のものよりボイラーバレル径をやや太く、そして全長を短く再設計した2缶胴構成の過熱式ボイラーを、肉厚圧延鋼板を切り抜いて加工・組み立てした主台枠に搭載する。

ボイラーの火床面積は1.6平方mで、基本となったC50形のものより若干小さいが、ほぼ同等の面積を確保した。

過熱器はC10形と同じ4段構成であるが、最上段を4列、それ以外を6列としていた同形式とは異なり、4段とも6列構成として性能向上を図った。

シリンダ構成は一般的な単式2気筒、弁装置は鉄道省で標準的に採用されていたワルシャート式で、動輪径は総重量・ボイラー寸法などから8620形やC50形などで採用されていた1,600 mmより5パーセント小さい1,520 mmとされた。

先台車の復元装置はC50形で初採用されたエコノミー式が踏襲され、従台車は外側軸受支持による釣り合い梁式2軸ボギー台車を備える。

4. 製造
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1932年から1947年までの16年間に381両が汽車製造会社、川崎車輛、日立製作所、日本車輌製造の各社により生産された。生産時期によって1 - 4次までのバリエーションがある。C10形に比べると溶接部分が多く、ボイラーの過熱器がC10形と比較して2基増強され、除煙板が装備されているなどの特徴がある。

また、民間向けに製造されたものも少なくなく、11社へ計20両が納入されているが、いずれも概ね同時期の国鉄向けに準じた仕様となっている。

1次形  本形式の基本形で、ボイラー側面の重見式給水加熱装置と、第1缶胴上に設けられた蒸気ドーム、それに惰行時にバイパス路を自動開放してピストンのポンプ作用で加減弁から蒸気が吸い出されるのを防ぐ、自動バイパス弁の搭載が特徴である。2次形の一部まで取り付けられていた重見式給水加熱装置は期待した性能を発揮できなかったため、戦後間もないころまでに撤去され、同じく2次形の途中まで搭載されていた自動バイパス弁も動作が思わしくなかったことから、1940年ごろまでにすべて撤去された。

2次形  アーチ管が取付けられ、1次形では第2缶胴上にあった砂箱と蒸気ドームの位置が互いに入れ替わった。これは、下り勾配で缶水が前方に偏った場合に、蒸気ドーム内に缶水が入る恐れがあったための対策として行われた。

3次形  貨物列車牽引に対応し、軸重増加を図るべく水槽容量を増大したため側水槽の下端が運転室床面より低くなり、背部炭庫の上辺が水平となった。重見式給水加熱装置は、最初から装着されていない。

4次形  資材と工数を節約した戦時設計形で、除煙板は木製となり、砂箱と蒸気ドームキセは工作の容易化のために角形となった。後年の装備改造で3次形までと同様の形態に改められたものが多いが、砂箱と蒸気ドーム被いは原形のまま残ったものがある。製造年次ごとの番号と両数は次のとおりである。

1932年 - C11 1 - 22
1933年 - C11 23 - 43
1934年 - C11 44 - 55・57 - 58
1935年 - C11 56・59 - 84
1936年 - C11 85 - 98
1937年 - C11 99 - 125
1938年 - C11 126 - 140
1940年 - C11 141 - 200・ 215 - 226
1941年 - C11 201 - 208
1942年 - C11 209 - 214・227 - 238
1943年 - C11 239 - 251・267
1944年 - C11 252 - 266・268 - 281
1945年 - C11 282 - 311
1946年 - C11 312 - 370
1947年 - C11 371 - 381製造所別の番号と両数は次のとおりである。

汽車製造
C11 1 - 8
C11 30 - 34
C11 55・56
C11 66 - 68
C11 76 - 78
C11 84
C11 133 - 170
川崎車輛
C11 9 - 16
C11 24 - 29
C11 35 - 44
C11 49 - 54
C11 59 - 65
C11 72 - 75
C11 81 - 83
C11 93 - 98
C11 113 - 120
C11 171 - 200
日立製作所
C11 17 - 21
C11 45 - 48
C11 79・80
C11 85 - 92
C11 99 - 101
C11 105 - 109
C11 121 - 125
C11 201 - 214
C11 247 - 251
C11 266 - 宇部鉄道へ割り当ての予定だったが、戦時買収により直接鉄道省籍に編入された。
C11 267 - 樺太庁鉄道へ割り当ての予定だったが、南樺太の内地編入により直接鉄道省籍に編入された。
日本車輌製造
C11 22・23 製造番号 268・269）（製造番号
1488）