最も間単なスチームエンジン（連載第29回）

　「首振りエンジン」をご存知でしょうか？　「いやいや」をしたり、なにかを拒絶するエンジンというわけではなく、これは「オシレーチングエンジン」の日本語訳。「oscillate」とは「振り子のように振動する」との意味です。

　エンジンを自作するには、精密工作ができる機器が必要です。たとえば、ガソリンエンジンや、ジェットエンジンなどを自作することは非常に難しいといえます。でも、スチームエンジンならば、比較的簡単に作ることができ、そのなかでも、オシレーチングエンジンは最も手軽に製作できます。僕が子供の頃の工作関係の雑誌には、たびたび作り方が掲載され、実際に小学生でも作った人が大勢いたはずです（僕は中学生になってからでしたが）。

　実際には、金属を切るための金鋸、削るためのヤスリ、穴を開けるドリルなどの工具が必要で、ハンダづけができることも条件となります。スチームエンジンの製作が容易なのは、それだけ昔、つまり高い技術力がなかった時代に生まれたものだからです（図1）。

　水を火で熱して蒸気を作る容器がボイラです。この蒸気をエンジンのシリンダへ送り込み、その圧力でピストンを押します。押したらすぐさま、その高圧蒸気をシリンダから抜きます。これをタイミング良く繰り返すため、シリンダへの入口と出口を切り換えます。普通のスチームエンジンでは、これを行う専用のバルブが付属しています（連載第11回参照）。

　一方、オシレーチングエンジンは、このバルブの代わりに、シリンダ自体が動き（首を振り）、入口と出口の穴がある場所を往復して切り換えます（図2）。非常に簡単な機構なので、模型のサイズでは多くの製品がこの方式を採用しています（写真1～4）。ただ、パワーアップのためにエンジンを大きくすると、首振りによる振動が問題になり、シリンダの支持や密閉も難しくなります。人を乗せるサイズの機関車では、オシレーチングエンジンが使われることはまずありません（例外はわずか）。つまり、オシレーチングエンジンは、模型やおもちゃ専用のエンジンなのです（写真5～7）。

　このエンジンを動かすには、ボイラが必要です（図3）。しかし、火を使うボイラはハンダづけでは作れません。ボイラの代わりに、高圧空気を作るコンプレッサがあれば、オシレーチングエンジンを回して遊ぶことができます。一番手近にあるコンプレッサといえば、血圧計でしょうか。家にある血圧計の液晶モニタが壊れたら、捨てずにもらっておきましょう。血圧計の小さなコンプレッサでオシレーチングエンジンを回して走る機関車が作れます（欠伸軽便のサイトの動画をご覧下さい）。

写真1　一般的なオシレーチングエンジン：　単気筒のシンプルなものは、完成品も数千円で市販されている。

　写真2　２気筒直列オシレーチングエンジン：　蒸気圧がピストンの押し引き両方を行う「複動」の２気筒のエンジン。これも製品だが少々高価。

写真3　２気筒Ｖ型オシレーチングエンジン：　２つのシリンダを直角に配置したもの。このエンジンも押し引きの複動。

写真4　ボイラも含めた蒸気機関の模型：　エンジンへ蒸気を送るボイラ（中央）とアルコールタンク（左）。ボイラの下で火を燃やす。

写真5　オシレーチングエンジンの機関車：　45mmゲージの自作品。燃料はアルコール。中央下のエンジンが動輪を直接回す。

写真6　オシレーチングエンジンの自動車：　Ｖ型２気筒エンジンを車体前部に搭載し、アルコールで走る三輪スポーツカーの模型。

写真7　オシレーチングエンジンのシェイ型機関車：　２気筒直列エンジンを搭載した32ｍｍゲージの自作品。燃料はブタンガス。

図1　オシレーチングエンジン：　シリンダは金属パイプ（1cm径くらい）。金属を切ったり削ったりして製作する。シリンダの蓋や、パイプなどはハンダづけが必要。蒸気が漏れないように作れるかが勝負。

図2　オシレーチングエンジンの仕組み：ピストンを押すときだけ蒸気の圧力を使う単動の場合。１回転につき１回蒸気を送り込み、ピストンを押す。シリンダの下側も蓋で閉じ、ピストンを引くときも圧力を使う「複動」タイプもあるが、工作が難しくなる。

図3　エンジンに蒸気を送り込むボイラや、アルコールのバーナーは、火を使うため、ハンダづけでは壊れてしまう。このため銀ローづけという工法が必要になり製作は難しい。蒸気機関は、エンジンの外で燃料を燃やすので、「外燃機関」と呼ばれる。