国鉄C12形蒸気機関車

国鉄C12形蒸気機関車は、日本国有鉄道の前身である鉄道省が製造した、過熱式のタンク式蒸気機関車である。

軸重制限の厳しい簡易線用の小型軽量な機関車として設計され、本形式とテンダー式のC56形が並行して生産された。

1. 導入の経緯
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昭和時代に入り主要幹線の整備が一通り終わると、大きな需要の見込めない閑散支線の建設が進められた。しかし折からの経済恐慌が深刻化し、建設費を低く抑えるため簡易線が数多く建設された。このような路線には軸重が軽く、運転コストの低い新形の小型機関車が要求されたため、C12形が製造されることになった。

鉄道院・鉄道省の鉄道路線は1900年の逓信省令による『鉄道建設規程』制定以降、路線の規格はすべて同一であったが、その後輸送量の増加、鉄道の電化、鉄道網の発達、列車速度の向上に対応しつつ合理化を図るため、輸送上の重要程度に応じた線路等級を定めて適切な施設の規格を定めた1929年改定の鉄道省令による『国有鉄道建設規程』により、主要幹線その他重要な路線を「甲線」、地方線およびこれに準じた路線を「丙線」、両者の中間程度の路線を「乙線」とし、特に主要な線区を甲線のうちの「特に主要なる線路」としている。さらに、1932年に『国有鉄道簡易線建設規程』が制定されて「簡易線」が設定されており、この簡易線は運転に関しても同時に制定された『国有鉄道簡易線運転規程』に基づき行われることとなり、これらの規程の制定とともに『鉄道省告示第376号』により全国で既存66の路線・区間が簡易線に設定されている。

この簡易線は関東大震災や昭和恐慌に伴う財政圧迫の中でも少ない予算で多くの路線を建設する目的で、輸送量の少ない路線について、線路規格group="注釈"、信号設備、駅・停車場等の営業設備の簡易化による建設費の低下と、営業方の簡易化による営業費の減少を図ったものである。この中で機関車に関連して以下の条文その他の規程がなされている。

軌道の負担力は最大軸重11 t・最少軸距1,500 mmの機関車が重連で牽引して直線で45 km/hで運転することに耐えるものとする
機関車の車輪一対の軌条に対する圧力は停車中において11 t以下とする
列車は45 km/hを超える速度で運転してはならない、ただし、軌道・橋梁に影響を与えない場合は65 km/hまで可能しかし、タンク機関車は特殊用途を除き、1930年以降のC10形製造までの21年間新製されておらず、それまでの機関車は老朽化が進んでいたため、その中でも軸重11 tを下回る機関車は230形や私鉄買収機の一部などごくわずかという状況であった。

そういった状況の中、C10形をベースとして、「旅客用タンク機関車」のC11形と並行して設計された簡易線用の「旅客貨物用タンク機関車」がC12形であり、少し遅れてC12形をテンダー式機関車とした「旅客貨物用テンダー機関車」C56形が計画されている。

本形式は軸重を始め簡易線での運用に対応した仕様となっているほか、タンク式の本形式とテンダー式のC56形と共通設計となっていることと、ボイラーへの溶接工法の拡大や台枠への大型鋳鋼部品の採用などの新技術の導入が特徴となっている。タンク式の機関車とテンダー式の機関車を多くの部品を共通化した標準設計とした事例は日本鉄道のDb3/6形とDbt2/4形、山陽鉄道の28形と27形に事例が見られ、国外においてはドイツ国営鉄道のドイツ国鉄64形蒸気機関車とドイツ国鉄24形蒸気機関車およびイギリス国鉄2形テンダー機と2形タンク機に事例がみられるものであり、本形式とC56形の場合、基本寸法が共通であるほか、ボイラー、シリンダー、ロッド類、弁装置、動輪などに同一部品を使用していた。

2. 概要
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2.1. ボイラー
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火室は深く設計され焚火しやすく、C12 38以降は、アーチ管を増設して伝熱面積を増加し、蒸発量を増やす改良が行なわれている。また、給水はインジェクタにより、給水ポンプや給水加熱器は装備していない。

第1ロットのC12 1 - 37のボイラーは火格子面積は1.30 m2、第2缶胴内径はC11形より160 mm小さい1200 mm、煙管長はC11形と同じ3200 mm、全伝熱面積73.3 m3、過熱面積19.8 m2、全蒸発伝熱面積53.5 m2、使用圧力14.0 m2である。大煙管は4列、6列、6列の3段計16本の配置となっており、過熱面積・全伝熱面積比はC10形と同様の約0.27、缶水容量は2.9 m3、ボイラー中心高はC10形と同じ2450 mmとなっているほか、缶胴の鋼板厚はC11形より2 mm薄い12 mmのものを使用している。

その後第2ロットのC12 38以降は、火室内に伝熱面積0.9 m3のアーチ管を設置して全伝熱面積74.2 m3、過熱面積19.8 m2、全蒸発伝熱面積54.4 m2となっている。アーチ管は設置改造を施工した9600形、C51形の実績をもとに本形式のような小形機にも設置されることとなったものである。

本形式のボイラーは溶接組立部分を長手継手部分に拡大したことが特徴となっている。C10形ではリベット組立であった外火室板と外火室後板との間をC11形では突合溶接としていた。さらに、本形式とC56形ではボイラ缶胴の長手継手を従来の当板を介したリベット接合から、新たに溶接での接合とし、当初は補強のため短冊形の当板を長手継手部分に隅肉溶接していた。しかし、のちにはこの当板はむしろ好ましくないとされ、数年後に廃止された。また、蒸気溜のフランジも溶接とされており、これらの溶接範囲の拡大は1933年製以降のC11形にも適用され、さらに、これらの機関車の約10年の使用実績を基に1943年から製造された貨物用大型機のD52形のボイラ缶胴の長手継手も溶接組立が採用されている。

2.2. 走行装置
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車軸配置は前進・後進ともに走行性能が良いと定評がある1C1、2-6-2もしくは通称プレーリーもしくはダブル・エンダーと呼ばれる配列で、動輪は直径1400 mmのものを3軸装備して、直径860 mmの先輪もしくは従輪を有する1軸先台車および1軸従台車を装備している。軸距離は先輪 - 第1動輪間2450 mm、第1 - 第2 - 第3動輪間は各1900 mm、第3動輪間 - 従輪間2450 mmと、第2動輪を基準として前後対称になっているほか、先台車・従台車の横動量を左右各100 mmとするとともに、C10形・C11形と同じく第2動輪のフランジを6 mm薄くして曲線通過性能を確保している。各車軸のばね装置は第3動輪は下ばね式、その他は上ばね式であり、先輪と第1・第2動輪の左右の軸ばね群およびイコライザー、第3動輪と従輪の左右の軸ばね群およびイコライザーの計4点支持式である。また、先台車、従台車はともにLT125group="注釈"group="注釈"を装備しており、復元装置の方式はコロ式復元装置で心向棒の長さは1600 mmとなっている。

台枠は鋼板切抜式の棒台枠で、C50形やC58形などの中型機以上の機関車は厚さ90 mmの鋼板を使用しているが、本形式はC11形と同じ厚さ80 mmの鋼板を使用している。また、本形式は前台枠をボイラー台と一体の、同じく後台枠は後部水タンク台と一体のそれぞれ大型鋳鋼部品を新たに採用していることが特徴であり、大型鋳鋼製の前台枠はC55形以降の大型旅客用機関車やD52形に採用されている。

シリンダーは直径400 mm、行程610 mmで2120形の406 mm × 610 mmと同等となっており、C53形の中央シリンダと同じくピストン尻棒を省略していることが特徴となっている。この方式はアメリカやイギリスの機体では一般的な方式で、一般的な日本の機体は鋳鋼製であったピストン体は、アメリカから輸入したC52形では鋳鋼製のピストン体本体の周囲を鋳鉄で鋳包みとしたものとしていたが、C53形ではピストン体本体を鋳鋼製、リムを鋳鉄製とした組立式、本形式ではピストン体全体を鋳鉄製としている。また、ピストン弁はC10形・C11形と同じ直径220 mmで、同じく自動バイパス弁を装備している。弁装置は一般的なワルシャート式であるが、加減リンクを大きくし最大弁行程を154 mmとして最大カットオフをC10形・C11形の78 %から83 %に拡大している。

2.3. ブレーキ装置
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ブレーキ装置は自動空気ブレーキ、手ブレーキを装備しており、台枠内第1・2動輪間の内側にブレーキシリンダ2基を搭載し、基礎ブレーキ装置は動輪3軸に作用する片押式の踏面ブレーキとなっている。制輪子は当初は制輪子が制輪子吊に直接取付けられる甲種のうち甲-5号を使用していたが、1933年製造分から制輪子吊に制輪子ホルダーが付き、そこに制輪子を取付ける乙種のうち、乙-65号を使用するようになり、従来の機体も順次乙種を使用するように改造されている。

空気ブレーキ装置はアメリカのウェスティングハウス・エア・ブレーキが開発したET6を採用しており、この方式はH6自動ブレーキ弁、S6単独ブレーキ弁、6番分配弁、C6減圧弁、B6吸気弁などで構成されるもので、その特徴は以下のとおりとなっている。

構造が簡単で取付および保守が容易。
非常ブレーキが使用可能。
ブレーキ弁に連動して元空気ダメ圧力を2段階に設定可能。
補助機関車もしくは無火回送時においても客車・貨車と同様にブレーキが作用する。

2.4. その他
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本形式は基本的には除煙板を装備していないが、C56形と同型のものを装備したC12 28, 75や、C11形と同型のものを装備したC12 198, 199など、除煙板を装備した車両も少数存在した。

本形式は増備中の設計変更事項は少なく、主要な変更事項は前述のアーチ管装備、制輪子の変更のほか、先輪および従輪のスポーク輪心からディスク輪心への変更のみとなっている。ボイラー上部の蒸気溜と砂箱の配置は並行して設計されて、同じ1932年から製造されていたC11形では当初蒸気溜が前、砂箱が後ろであったものをC11 24以降これを前後逆の配置に変更しているが、本形式においては当初から砂箱が前、蒸気溜が後ろの配置となっている。

ファイル:C12 Boiler.JPG|C12 6の運転室内ボイラー後部、2007年 ファイル:Wakasa sta08s4592.jpg|後方視界に配慮したC12形の後部、C12 167、若桜駅構内、2008年 ファイル:Wakasa sta04s4592.jpg|C12形の弁装置および第1動輪付近、C12 167、2008年

3. 製造
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3.1. 鉄道省
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鉄道省向けとしては1932年から1940年まで、および1947年に計282両が製造されている。製造メーカーは川崎車輛、汽車製造会社、日立製作所、日本車輌製造、三菱重工業の5社である。第二次世界大戦後の1947年、日本車輌製造では60両のうち、42両は未成で18両のみが竣工した一方で、鉄道省以外に納入されて戦時買収などにより鉄道省に引継がれ、C12形に編入された同形機が11両  あるため、最終番号はC12 293となっている。

製造年次ごとの番号と両数は次のとおり。 竣工年度・製造所ごとの番号、製番、両数は下表のとおり。

また、発注年度・製造所ごとの、発注両数は下表のとおり。



3.2. 鉄道省以外向けの同形機
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小型軽量で軸重が軽いC12形は、国鉄規格の車幅が特認を要するものの地方私鉄や産業用鉄道向けにも最適で、同形機が外地を含む全国各地の私鉄や専用鉄道などに37両が製造・供給されている。このうち11両は、台湾総督府鉄道および樺太庁鉄道向けに製造されたものである。鉄道省向けの製造は1940年で一旦終了しているが、民間向けの製造はそれ以後に行なわれたものが多い。

これらのうち、樺太庁鉄道向けに製造された4両は南樺太の内地化により、播丹鉄道に納入された1両、相模鉄道に納入された2両および小倉鉄道に納入された4両の計7両は戦時買収により、それぞれ鉄道省のC12形に編入された。

大井川鉄道 - 1両
121 - 1936年・日本車輌製造 → 1950年同和鉱業片上鉄道に譲渡C12-202
帝国燃料興業内幌線group="注釈" - 1両
21 - 1940年・川崎車輛
小倉鉄道 - 4両
C1211 - 1941年・日本車輌製造 → 鉄道省C12 → 改番C12 267
C1212 - 1941年・日本車輌製造 → 鉄道省C13 → 改番C12 268
C1213 - 1941年・日本車輌製造 → 鉄道省C14 → 改番C12 269
C1214 - 1941年・日本車輌製造 → 鉄道省C15 → 改番C12 270
日本窒素海南興業石碌鉄道 - 2両
C121 - 1941年・日本車輌製造
C122 - 1941年・日本車輌製造
定山渓鉄道 - 1両
C121 - 1942年・日本車輌製造 → 1957年・日本鉱業豊羽鉱山専用鉄道に譲渡
相模鉄道 - 2両
21 - 1942年・日本車輌製造 → 1944年・鉄道省C1201 → 1947年改番・C12 274
22 - 1942年・日本車輌製造 → 1944年・鉄道省C1202 → 1947年改番・C12 275
常総鉄道 - 1両
51 - 1942年・日本車輌製造
本機はボイラーが飽和式で大煙管を装備せず小煙管のみで全伝熱面積が64.9 m2、自重49 tであるほか、発電機を装備していない。
播丹鉄道 - 1両
→ 鉄道省C12 266 - 1944年・日立製作所
鉄道省向けのものを播但鉄道へ割譲したものの、竣工は買収後となったため直接省籍に編入）（現・指宿枕崎線
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