ポータブルエンジン

ポータブルエンジンとは、蒸気エンジンまたは内燃機関のいずれかであるエンジン^[1]であり、動作中は1か所に設置され（機械に動力を供給）、（固定エンジンとは異なり）持ち運びが可能であるため、作業現場から別の作業現場に簡単に移動できます。車輪またはスキッドに取り付けられ、作業現場まで牽引されるか、自走で移動します。

ポータブルエンジンは、19世紀初頭から20世紀初頭にかけて、機械による動力伝達が普及していた時代に、工業国で一般的に使用されていました。それ以前は、ほとんどの発電と伝達は動物、水、風、または人力によって行われていました。その後、電化（農村電化を含む）と現代の乗り物や機器（トラクター、トラック、自動車、エンジン発電機、エンジンを内蔵した機械など）の組み合わせにより、ポータブルエンジンの使用のほとんどが置き換えられました。今日の発展途上国では、ポータブルエンジンはまだいくらか使用されていますが（通常はボードに搭載された現代の小型エンジンの形で）、上記の技術により、そこでも需要がますます制限されています。工業国では、ポータブルエンジンはもはや商業目的で使用されていませんが、保存された例が蒸気フェアでデモンストレーションの目的で適切な機器を駆動しているのをよく見ることができます。

ポータブル エンジンは、全盛期には荷馬車や牛で作業現場まで牽引するのが一般的でしたが、その時代後半には、自走または牽引エンジン、蒸気トラクター、その他のトラクター、トラックによる牽引を含む動力で駆動されるようになりました。ポータブル エンジンは、農業機械(脱穀機など)、製粉機械 (製粉所、製材所、鉱石工場など)、ポンプやファン (鉱山や油井など)、工場のライン シャフト(工作機械、パワー ハンマー、プレス機、その他の機械用) の駆動に使用されました。

蒸気技術の他の多くの分野と同様に、ポータブルエンジンの初期の設計と開発はイギリスで行われ、他の多くの国は当初、独自の装置を開発するのではなく、イギリス製の装置を輸入しました。

初期の蒸気機関は、平均的な農場で使用するには大きすぎて高価すぎた。しかし、脱穀機の駆動に蒸気力が使用された最初の確かな証拠は、1799年に北ヨークシャーで見つかった。^[2]次に記録された応用は1812年で、リチャード・トレビシックが農業用として最初の「半ポータブル」固定式蒸気機関を設計し、「バーン・エンジン」と呼ばれた。 ^{[2]これは、コーン}ウォールのプロバスのサー・クリストファー・ホーキンスのために、コーンウォール・ボイラーを備えた高圧回転エンジンだった。これはトウモロコシの脱穀機の駆動に使用され、馬に取って代わったよりもはるかに安価に運用できた。実際、このエンジンは非常に成功し、70年近く使用され続け、ロンドンのサイエンス・ミュージアムに保存されている。 ^[3]これらのエンジンは、分解せずに運搬および設置できるため「半ポータブル」と呼ばれていたが、基本的に固定式であった。これらは、ポンプやハンマーミル、骨粉砕機、もみ殻やカブの切断機、固定式および移動式の脱穀ドラムなどの納屋の機械を動かすために使用されました。

1839年頃になってようやく、農場の敷地外でも蒸気動力を利用できる、真に持ち運び可能なエンジンが登場した。リンカンシャー州ボストンのウィリアム・タックスフォードは、水平の煙管を備えた機関車型のボイラーをベースとしたエンジンの製造を開始した。1つのシリンダーとクランクシャフトがボイラーの上部に取り付けられ、アセンブリ全体が4つの車輪に取り付けられていた。前部の2つのシリンダーは操舵可能で、作業の合間に馬で牽引できるようにシャフトが取り付けられていた。クランクシャフトには大きなフライホイールが取り付けられ、駆動装置に駆動力を伝達するために頑丈な革ベルトが使用されていた。^[2]

ランサムズは1841 年に初期のポータブル エンジンを製作し、その年の王立農業協会の展示会で展示しました。翌年、ランサムズは蒸気エンジンを自動運転に改造し、牽引エンジンへの中間ステップを踏み出しました。

1842 年にブリストルで開催された王立農業協会の展示会で、いくつかのタックスフォード エンジンが展示され、他の製造業者もすぐに参加し、タックスフォード エンジンの基本設計を、その後に製造されたポータブル エンジンの大部分のパターンとして使用しました。

英国の初期の製造業者には以下が含まれます。

• バーミンガムのアレクサンダー・ディーン
• イプスウィッチのランサムズ
• リンカンシャー州ボストンのウィリアム・タックスフォード・アンド・サンズ
• リンカンシャー州ボストンのハウデン
• リンカーンのクレイトン＆シャトルワース

この最後のメーカーは、特に注目に値する。最初のクレイトン＆シャトルワース社製ポータブルエンジンは、1845年に2気筒エンジンとして製造された。1852年、同社は王立農業協会のグロスターショーでポータブルエンジンで金メダルを獲得し、その後事業は急速に拡大した。 1857年にはヨーロッパ市場をターゲットにウィーンに2番目の工場を設立し、1890年までに同社は26,000台以上のポータブルエンジンを製造し、その多くが世界中に輸出された。^[2]

1850 年代、ジョン・ファウラーは、ケーブル牽引を耕作に応用した最初の公開デモンストレーションで、クレイトン & シャトルワースのポータブル エンジンを使用して装置を駆動しました。

初期のポータブルエンジンの開発と並行して、多くのエンジニアがそれらを自走式にしようと試みました。これはトラクションエンジンの先駆けです。ほとんどの場合、これはクランクシャフトの端にスプロケットを取り付け、そこから後車軸のより大きなスプロケットまでチェーンを走らせることで実現しました。これらの実験は、成功と失敗が入り混じったものでした。

トーマス・エイヴリング（後にエイヴリング＆ポーターとして有名になる）が初期に指摘したように、蒸気機関車は馬の10倍の力を持っていたのに、4頭の馬を使って仕事場から仕事場へと蒸気機関車を引っ張るのは馬鹿げていた。^[4]そのため、自走式牽引機関車が十分に信頼できるようになれば、多くのポータブル機関車の役割を自走式牽引機関車が引き継ぐのは必然であり、実際に1860年代後半からそれが起こり始めた。英国では、この発展は、蒸気動力車の道路での使用を制限するさまざまな議会法によって多少遅れたかもしれない。^[5]ポータブル機関車は馬に引かれるため、制限がはるかに少なかった。^[5]

他のメーカーは世界中でエンジンを製造しました。小さな機械工場では、小型エンジンと垂直ボイラーを組み立てて車輪に取り付けることができました。北米では、ケース、ソーヤー・マッセイ、ガー・スコットなど、数十のメーカーが市場に参入しました。フランス、イタリア、スウェーデン、ドイツでは、現地のメーカーがエンジンを組み立てました。

しかし、ポータブル エンジンがトラクション エンジンに完全に置き換えられることはありませんでした。第一に、ポータブル エンジンはギアがないため、大幅に安価であり、第二に、移動可能な単純な蒸気エンジンは、多くの用途でメリットがあり、それ自体が移動できるエンジンの複雑さは不要でした。

トラクション エンジンの生産が中止された後も、ポータブル エンジンは少数ながら製造され続けました。リンカーンの Robey and Company は 1960 年代までポータブル エンジンを販売していました。イギリスの製造業者は、100 年間で家庭用と海外輸出用に 10 万台程度のポータブル蒸気エンジンを製造しました。

1900 年頃から、農場での小型で安価な動力源の必要性は、ヒットアンドミス エンジンなどの内燃機関や、後にベルト駆動式またはエンジン発電機に組み込まれた自動車やトラックのエンジンの固定式およびポータブル型の産業用バージョンに取って代わられるようになりました。

脱穀作業以外にも、ポータブルエンジンは製粉機、遠心ポンプ、石砕機、発電機、もみ殻切断機、干し草梱包機、のこぎり台の駆動に使用されました。また、サッカーの試合の投光照明用の電力を生成するためにも使用され、最初の例は1878年にシェフィールドのブラモールレーンで見られました。^[6]

一般的に、ポータブル エンジンは作業エリア (多くの場合、農場や畑) まで運ばれ、エンジンのフライホイールと動力を受ける機器の駆動輪の間に 長い駆動ベルトが取り付けられます。

多くの場合、ポータブル エンジンは、現場から現場へ牽引されるのではなく、車輪が必ずしも取り外されるわけではないものの、建物内に固定式蒸気エンジンとして半永久的に設置されていました。この構成では、一般にセミポータブル エンジンと呼ばれます。

より極端な使用法としては、エンジンをボイラーから取り外し、固定エンジンとして再利用するものがあります。多くの場合、ボイラーも（車輪なしで）蒸気を供給するために再利用されます。2007年現在、ビルマの小さな精米所で、このように分解されたポータブルエンジンが商業的に稼働している例がまだあります^[7]（そして、間違いなく他の場所でも）。このような例は、エンジンをボイラーに取り付けるために使用されたシリンダーブロックの下にある湾曲したサドルによって簡単に識別できます。

最も一般的な配置は、タックスフォードのオリジナル設計に従っています。これはトラクション エンジンの一般的なレイアウトに非常に似ていますが、ポータブル エンジンのエンジンは通常逆向きになっており、シリンダーは火室側に、クランクシャフトは煙室側にあります。このレイアウトは、レギュレーターを火室の近くに配置して、機関士が 1 か所から火を維持し、エンジン速度を制御するのを容易にするように設計されています。さらに、フライホイールが後輪から離れているため、後輪を狭い軌道に設置でき、エンジンがフィールド ゲートを通り抜けやすくなります。

いくつかのメーカー（例えばファウラー）は、ポータブルエンジンをトラクションエンジンと同じスタイルで製造し、シリンダーを煙室の端に置きました。これはおそらく製造コストを削減するためであり、これを行うことによる他の明らかな利点はありません。（トーマス・エイヴリングは、トラクションエンジンの場合、運転手が不注意でクランクを上死点^[8]で停止させてしまった場合（エンジンが自動始動できない）に備えて、フライホイールを運転手の手の届く位置に配置する方が良いことに気付き、他のほとんどのトラクションエンジンメーカーもこれと同じアイデアを採用しました。）

これは通常、機関車型の火室を備えた火管ボイラーです。ただし、一部の設計（例：マーシャル「ブリタニア」（写真）^[9]）は、円形の船舶型の火室を備えています。この後者のタイプは、主に「植民地」への輸出を目的としており、起伏の多い線路を走行できるように地上高が高くなっていたため、英国の製造業者からは「コロニアル」ボイラーとしても知られていました。 [ ^9]

燃料は通常石炭ですが、エンジンは木材燃料、わら、バガス（サトウキビの残留物）を使用するように設計されることもあります。長くて円形の火室は、短い木片よりも丸太を燃やすのに特に適しています。^{[9]木材燃焼用に設計された機械には、}スパークアレスター が取り付けられている場合があります。

ポータブル エンジンのほとんどは単気筒ですが、2 気筒エンジンも製造されました。スライド バルブは通常、単一の偏心装置によって駆動され、逆転ギアは装備されていません。負荷が変動してもエンジンを一定速度で稼働させるために、 通常はベルト駆動の調速機が装備されています。

エンジンには、同じクランクシャフトにフライホイールが 1 つまたは 2 つ取り付けられている場合があります。2 つ取り付けられている場合は、エンジンの両側に取り付けられ、直径が異なる場合があります。フライホイールが小さいと、脱穀機の駆動に必要な速度よりも遅い速度で農場作業 (飼料の切り刻みなど) を行うことができます。

クランクシャフトはボイラー給水ポンプを駆動し、エンジンの横にあるバレルから水を吸い上げます。多くのエンジンには、排気蒸気の一部を水バレルに吹き込むことで機能する、シンプルですが効果的な給水ヒーターが備わっています。バレルはオイルセパレーターとしても機能します。排気蒸気内のオイルはバレルの上部に上がり、すくい取ることができます。

高い煙突は、火の通風をよくするために設けられています。頭上の障害物を通り抜けられるように、煙突は基部が蝶番で留められており、輸送や保管の際には折り畳むことができます。通常、煙突を折り畳んだときに支えるために、適切な形状のブラケットが火室の端に設けられています。

ほとんどの設計では 4 つの車輪が装備されており、サスペンションは一切装備されていません。最初のポータブルには木製の車輪が装備されていましたが、エンジンがより強力 (かつ重くなる) になるにつれて、代わりに鋼鉄製の車輪が装備されるようになりました。

「前」の車輪は、通常、後部の車輪よりも小さい。これは、前輪が煙室の下の旋回する前部キャリッジに取り付けられているためで、大きな車輪は、エンジンが角を曲がるときにボイラーにぶつかる可能性がある。さらに、より大きな直径の フライホイールを取り付けることができるため、より安定した出力が得られるという利点もある。

ポータブル エンジンは大量に製造され、地球の多くの遠隔地に輸送されたため、現在でも数多く残っています。かなりの数が保存されており、完全に機能する状態に復元されたものも多数あります。牽引エンジンに比べてサイズが比較的小さく構造が単純なため、一般の愛好家が復元するのに適しています。(ただし、ボイラーの状態が良好であることが条件です。ボイラーの修理は非常に高額になる可能性があり、交換用ボイラーはさらに高額になります。)

トラクションエンジンの集会や蒸気フェスティバルでは、ポータブルエンジンが動いているのを見ることができます。たとえば、グレートドーセット蒸気フェアでは、ポータブルエンジンが、のこぎり台、脱穀機、岩石破砕機、その他の現代的な機器を駆動するデモンストレーションエリアで見られます。

多くの農業および産業博物館では、ポータブルエンジンをコレクションに収めています。

現存する最古のマーシャル製品である作品番号415、1866年製の2.5 nhpポータブルエンジンは、ニューサウスウェールズ州のトゥロン技術博物館（動力博物館）で見ることができます。このエンジンは、オーストラリアで記録に残る最古のポータブルエンジンでもあります。^[10]

• 農機具
• 牽引エンジン製造業者のリスト-多くの牽引エンジン製造業者はポータブルエンジンも製造していた
• セミポータブルエンジン

• ポータブル蒸気エンジン(Shire アルバム 163)、Lyndon R. Shearman 著、Shire Publications Ltd 発行、ISBN 0-85263-783-7 
• ポータブル蒸気エンジン: その構造と管理 - 蒸気エンジンの所有者とユーザーのための実用マニュアル(WD Wansbrough 著)、168 ページ、TEE Publishing Ltd (1994) 発行、ISBN 1-85761-067-9 (これは、参照するオンライン書店によって異なりますが、1887 年または 1911 年に最初に出版された本の現代版復刻版です。) 
  

ウィキメディア・コモンズには、ポータブルエンジンに関連するメディアがあります。

• 蒸気シーン - 広範囲に検索可能な写真ライブラリ -英国、ヨーロッパ、オーストラリア、ニュージーランドで保存されたポータブルエンジン
• 現存するパックスマンポータブルエンジンのリスト（および詳細）
• メカノで作られたスケールモデル。典型的なポータブル エンジンのコンポーネントを示すクローズアップ写真付き。
• 廃棄された 1904 年製 Ruston Proctor ポータブルの修復 (オーストラリア) -元の修理不可能なボイラー シェル内に収まる新しい圧力容器の設計など、いくつかの珍しいソリューションを採用しました。