kajiwara　さん　(090630)

老人のたわごと（その６）

　ドラフト音を響かせて、真っ黒な煙を吐きながら突進する蒸気機関車は懐かしい光景です。今でも時々、マニアを乗せて走っていますが、ここでひとつ教えて欲しいことがあります。
　あの真っ黒な大きなタンク。あの中に、多くのパイプが配列され、その隙間を燃え滾った石炭の炎が走り、パイプの水を高圧の蒸気にすることは知っています。しかし、その先はどうなっているのでしょうか。
　高圧の蒸気でピストンを押し、これが出力となって動輪にクランク棒で繋がっていることは解りますが、自動車のエンジンのように爆発、排気、圧縮、点火というサイクルが蒸気シリンダーでどうなっているのか知りません。
　あのシュッポシュッポがそのサイクルであることは容易に想像できますが、吸気、圧縮、排気の弁はどんなものなのでしょう。蒸気機関車にあの自動車のエンジンのようなタペットが付いているとはとても想像できません。
　また、コンロッドが動輪に繋がっているとしても、２箇所の死点が存在し、ここに位置したら動かないわけで、これを避け、しかも時計回りか反時計回りかの順方向、逆方向の指示はどうなっているのでしょうか。
　もう少し詳細に言いますと、或る円形の回転輪を往復運動をするシリンダーから一本の棒で回転輪に力を伝える仕組みのことです。一本の動力伝達の棒が、回転輪の左側に水平の位置にあるとして、回転輪と一本の棒が連結されている箇所が回転輪の時計でいう２時の位置だったとすれば、回転輪は押されれば時計回りに回転し、その物体は右に進みます。
また、連結の箇所が時計で言う８時の位置なら、回転輪は押されれば反時計回りに回ろうとし、物体は左に移動しようとします。
　もし、棒と連結の位置が水平ならば、３時の位置と９時の位置では、正確に言えばにっちもさっちもいかずに動けません。これが死点で、９時の位置が上死点で３時の位置が下
死点です。
　この死点から僅かにずれた場所から回転運動が始まるとしたら、位置のずれかたによって、どちらかに回転するのか不安なこと限りがありません。車のレシプロエンジンも全く同じことが言えるわけで、逆転をどうやって防止してるのでしょうか。
　かって松下冷機という冷蔵庫を作っている会社に奉職し、技術本部長を勤めながら、自分のところの冷蔵庫の中のレシプロコンプレッサーの回転機構になんの疑問も持たなかったことを恥じ入るばかりです。
　回転機器の初歩の知識なのですが、私は電気工学科の出身で、習ったかも知れませんが忘れました。誰かこの死点の逃げ方と正転、逆転の仕組みを教えて下さい。ＡＴＡＣには優秀な機械科の卒業生がタンと居ますからお願いします。

　蒸気機関車をよく見ると、確かにシリンダーは２段重なり、コンロッドも上下２段で出ています。まだ正確に見たことがないので恥ずかしい次第ですが、どなたか簡単な略図を書いて教えてもらえませんか？

老人のたわごと（その５）

　最近の電車には、ロングシートと二人ずつのクロスシートが存在する。私はなんと言っても外を眺められるクロスシートの窓側に座るのが好きです。阪急の梅田で京都行きの特急を待っていて、本来ならクロスシートの特急が来る筈が、車輌の都合でロングシートの特急が来ると、「なんでだ！　俺をなめるなよ！」と捨て台詞を呟いて、仕方なくこれをやり過ごし、次の特急を辛抱強く待ちます。

　ロングシートは通常、７人がけですが、これをゆったりと６人で座るのがいいのですが、片側に詰めて座ってどこかに隙間が出来ると、あとから乗ってきたオバサンが目ざとく見つけ、ちょいと会釈しながら隙間にお尻をねじ込んできます。だから、そうされないように均等に僅かの隙間を６人が協力して作らねばなりません。

　話しはこれからが本題です。
　６人が均等に僅かの隙間を作って座っているのは、均等に並んでいる結晶構造と同じです。ここにオバサンという不純物が割り込んでくると、両側の人は強烈なお尻の圧力を受けます。これが結晶に与えられた応力です。ついに我慢できなくなり、両側の人は仕方なく自分もお尻を動かし、オバサンの反対側に少しずれて応力を緩和させようとします。これが結晶の転位です。転位をおこせば応力は緩和されます。しかし、そこで均等に配列された結晶構造は乱れてしまいます。しかし、応力を結晶構造の中に温存しておくよりも、転位で応力を緩和したほうが安定です。ですから転位の発生は、はある意味では大切な手段と理解できます。
　たとえば、シリコンの結晶インゴットを切断して作ったウエファーを強フッ化水素と反応させてシリコンの多孔質を作ると、常温でも、想像も出来ないほどにウエファーは反り返ります。シリコン結晶の多孔質が酸素と反応して酸化シリコンをつくり、この酸素がシリコン結晶に大きな乱れをつくるからです。そしてその応力緩和がウエファーの大きな反りをおこします。まるでおせんべいのように丸まったシリコンウエファーを見ると、驚きと同時に情けなくもなってきてしまいます。
　結晶の転位発生は他にも色々と発生させる手段もあり、また転位発生を防ぐ工夫も色々と手段がとられたりしています。基本的には結晶内に不要な応力を持ち込まないことですが、デバイスをつくる上ではそう簡単にはいきません。
　集積回路の基本とも言えるシリコンの酸化膜生成で、微細構造の部分的に酸化膜を構成させるとき、酸素がシリコン結晶の間に入り込み、歪応力を発生してこれをいかに緩和させるかに苦労しました。、あの、電車のシートのオバチャンを想い出してはそこからヒントが得られないか苦労したのを想い出します。
　
　電線にとまった雀の列が、同じように均等に並んでいます。そこにもう一羽がとまりに押しかけると、嫌々ながら（雀は何も言いませんが、いやチュンチュンと啼きながら）両側の雀がそれぞれ少しずつ動いて横にずれ、また間隔が少し縮じまった均等な配列をつくります。電線の上で雀がちょこんちょこんと少し動いては応力緩和をしている姿は、なんともユーモラスな光景です。
　
　最近、東北地方や日本海側で頻繁に地震が起きています。これも主として太平洋の巨大な水圧による深海のプレートが受ける歪みからその応力を緩和させる転位のような応力緩和動作と言えるでしょう。
　頻繁に起きているということは、少しずつ応力緩和が進んでいると考えてもいいのでしょうか。応力が蓄積せず、巨大な応力となって巨大な応力緩和が起こらないと考えたくなりますが、頻繁に起きていると言うことは、その延長線上でさらに大きな完璧な応力緩和がおきる前兆と捉えるべきなのでしょうか。心配です。それとも少しずつ応力緩和が進んで小地震によって緩和され大地震を防いでいるのでしょうか。
　
　ロングシートに座って、対面のロングシートでオバチャンがお尻をねじ込んで巨大な応力を発生させているのを見るにつけ、そして隣の人が迷惑そうに嫌な顔を押し殺して少しずつ横にずれるのを見ると、「ああ、地震が起きている」と想像します。いや、本当の地震が心配になる今日この頃です。

前回の　（梶原　孝生さん）の「老人たわごと（その１～４）」は如何でしたか？
今回は　「老人のたわごと（５＆６）」を掲載させていただきます。

今回のＢＧＭは同じくディキィーランドジャズ・バンド[Original Dixieland Matrix]の演奏による
[Tiger Rag]です、エッセイと共にお楽しみいただけたら幸いです。
梶原さんの「曲目解説」は以下のようです。

トランペットの梶原が阪神タイガースの熱狂的なファンだからというのとは関係なく、
これもディキィーランド・ジャズの良く知られた名曲。トロンボーンの独奏に続いて出てくるのが
トロンボーンによる虎の遠吠えを擬したもので、いかにも迫力のある虎の鳴き声を良く表現している。
これに続く合奏もわくわくしてくるようなリズムに乗ったフレーズが聴きもの。
思わずキッドオーリーの演奏を想わせる。

(2009.06.30　dora記)
　