「屋根の上のキノコ」JR九州 421系 F17編成 AU2X形冷房装置搭載車珍車ギャラリー#157

421系は1961年に電化開業した山陽本線小郡-下関間（直流）と鹿児島本線門司港-久留米間（交流）を繋ぐ交直流電車として4連×23本が製造されました。
同じく1960年に登場した交流50Hz版常磐線401系とは直流区間は同一性能（775kW）です。
ただ対応周波数が異なるため交流区間出力は401系の715kWに対し421系は700kWです。
421系の車体は401系と同様でクハについては低運転台でデビューしましたが、クハ421-17から高運転台となりました。
JR九州に承継されたのはこれら後期のグループ（4連×７）です。
国鉄時代、塗装は赤電とよばれていた赤13号の車体にクリーム2号の帯を巻いたものでしたが、
JR九州ではクリーム10号の車体に青23号の帯に改められました。

421系（1960～64年製）の兄弟車423系（1965～68年製）は全車JR九州に承継されました。
423系は主電動機をMT-46（100kw）からMT-54(120kw)に増強したグループです。
111系と113系の関係と同様のもので、クハについても同じく、新たな形式は起こされていません。
423系も421系と同様、新製時には冷房装置が付いていませんでした。
国鉄末期の1986年から冷房改造工事を施されることになります。
423系については国鉄の定番冷房装置（AU75形集中式冷房装置）も取り付けられました。
九州でしか見られない独自の冷房装置である集分散型のAU1X形、そして今回話題の中心となるAU2X形床置型冷房装置が装備されました。

そんなわけで、九州の近郊形電車はクーラーがユニークです。
冒頭の画像をご覧ください。このAU2X形のユニークさは一目瞭然です。

421系 F17編成①　クハ４２１-３４　冷房改造車

なんといっても、個性的なのは天井のキノコ？。
これは排風装置なのですが、なぜこのようなカタチになったのでしょうか。
それにしてもこのように様々な冷房改造車が登場したのはいったいどういうわけでしょう。

AU75形集中式冷房装置は国鉄の定番冷房装置となるだけの性能を有した信頼性の高い装置であると思います。
しかし、こいつはでかいのです。一度トラックに乗せられているAU75形を見たことがあります。
大型トラックの荷台いっぱいに乗せられたAU75形は電車の天井に乗せられているのとは全然違う圧倒的な存在感でした。
ですから新たにこれを電車に載せる場合には、とんでもない大工事になるのはいうまでもありません。

次にAU1X形です。ユニットが4つになる分車体の強度補強はAU75形ほどの工事は必要ありません。
しかしユニットがふえればその分コストはUPします。
AU1X形ではコストを引き下げるために電源に一工夫しました。
AU75形の場合電動発電機（MG)の容量UPで電源の確保にあてましたが、AU1X形では架線の交流20000Vから変圧器をへて交流220Vを降圧するという方法をとったのです。
おかげで交流区間でしか冷房が効かないということにはなりましたがコスト面では絶対有利です。

そしてAU2X形です。AU1X形と同じ電源を採用することに加え AU1X形以上に設置する際のコスト削減を徹底的に考えた装置となっています。
まず、クーラー本体はそこにあった座席を撤去し床に置くことにしました。
定員減という副作用はありますが車体の強度補強は最小ですみます。
それだけではありません。AU2X形にあってはなんと側板もそして屋根さえも新たに穴を開けるということはしないという前提で製作されたのです。

423系 F34編成①　クハ４２１-６８　冷房改造車

空気を取り込むルーバーの位置とカタチをよくご覧ください。既設の窓のカタチそのままです。
そして天井の排風装置は既設のグローブ形ベンチレータを撤去したその穴の形状をそのまま利用したものです。
キノコの形状こそはあの小さい穴からより多くの空気を排出するがためのスタイルだったのです。
結果42000kcal/h×１のAU75形には及びませんが AU2X形は36000kcal/hという必要十分な能力を持っています。
また外見からは分かりませんが冷風ダクトも取り付けが容易な構造となっています。
こうした工夫の結果。工事経費はなんと1／3！工期も1／2.5に短縮されました。

もっともいいことばかりではありません。
1台あたり300kgもの重量となる冷房装置を床置きするにあたっては床面が経年によりゆがみが生じていたため、水平に取り付ける際には一台一台細心の配慮が必要でした。
なにせ空気取り入れ口は既設の窓のカタチをそのまま利用しなければならないのです。
装置に合わせて切り欠くのとはわけが違うのです。
またダクトの取り付けについて取り付け容易な構造とは書きましたが、実際取り付ける際には車両一両一両ごとに寸法が微妙に異なっておりそのたびに微調整が必要でした。
実は現場の苦労が偲ばれる冷房改造車なのです。

421系についてはJRに承継された全車がこのAU2X形冷房装置により冷房改造工事を受けました。
ところでキノコの位置が違うものが421系にだけ存在します。
それがF17～19編成です。（編成表93　P127）
ちなみにこの3編成は1988年。すなわちJR化1年後の4月から6月にかけて冷房改造工事をうけたもので最後の冷房改造車となります。（編成表88　P85）
この時点でJR九州の営業用電車は完全冷房化が達成されました。

さて、ここでF17～19編成の車番を見てみると…421系で最も古い車両のグループです。
JR九州は最も高齢の営業車両に最後の冷房改造工事を施したということになります。
（編成表93　P127）
これは単なる偶然でしょうか。実のところは分かりませんが、JR九州はもともとそう長く421系を使い続ける気持ちはなかったのではないか。という気がします。
421系は111系同様モーターの出力が低くいわば足手まといになる系列です。
また、すでに国鉄時代に半数以上廃車されている系列です。

でも、JR九州が福岡地区の電車をシャトル化し列車本数を増やすという施策は当を得ていました。
電車はもっともっと増やしていきたい。
営業環境が厳しいJR九州にあって優先すべきは特急列車のイメージアップです。
他のJR各社に先駆けて新型特急である783系（ハイパーサルーン）を88年にデビューさせているのがその証拠です。
ですから普通列車については
「多少問題があっても何とか在来車種で切り抜けよう。しかし、暑い九州のこと。冷房は欠かせない。
新車がだめでも、せめて100%冷房化を達成しなければ、乗客は逃げてしまう」
ということでコスト面でも有利なAU2X形を非冷房車すべてに導入することになったのではないでしょうか。

だからといって、ただ単に安価なものを乗っけておけばよいという発想で100%冷房化が達成されたとは思いません。
AU2X形冷房装置は当初車端に2台並べて設置されていました。
一方の片端へ冷気を送り、なおそこから空気を戻し冷房装置上のキノコから排気していたのです。
冷え方にもムラがあったのではないでしょうか。
AU2X形はもともと2台あるのです。それなら前後に分散して設置し空調する方が効率的です。
パンタグラフを搭載した車両は無理でも他の車両なら分散して設置できます。
最後の冷房改造車であるF17～19編成にはこの分散型AU2X形が採用されました。
私にはこれこそJR九州が最後まで冷房装置の改良に取り組んだその証であるように思えるのです。

421系は1996年までに全車廃車となり消滅しました。
423系もAU2X形を搭載したグループは1998年に姿を消しています。
結果から見るとAU2X形の冷房改造車は 8年から10年ほどしか存在していないことになります。
しっかり車体を補強した他の冷房改造車より寿命が短かったのはやむを得ないでしょう。
でも私は目立ったその姿もさることながら、彼らの存在感のほうがむしろ大きかったのではないかと思っています。
JR九州のスタートダッシュを100%冷房化で支えた彼らの功績は決して小さくはないのですから。

おまけ　421系の珍車といえば…　モハ420-22の秘密

421系には、サヤ420形という異色の形式が存在しました。
実はこのモハ420-22はサヤ420形を改造した車両なのです。

サヤのヤは事業車ということですが、彼らは特殊電源車と呼ばれていました。
さて、どんな仕事をしていたのでしょうか。

1964年。東海道新幹線開業のあおりで直流電車である「こだま形」151系は、交流区間である九州地区へ乗り入れさせることになりました。
当然そのまま走ることはできません。下関駅 – 博多駅間については電気機関車（下関 – 門司間はEF30形、門司 – 博多間はED73形）で牽引することにしたのです。
しかし単に電気機関車に151系を牽引させるだけでは冷房機などのサービス用電源が確保できません。
そこで電源車としてサヤ420形を製造し電気機関車と151系の間に挟んで給電したとこういうわけです。
他の方法も考えられたようですが翌年の1965年には交直流電車である481系に取って代わることが予定されていたので最も手っ取り早く、かつ後の始末が楽な方法がとられました。
そんなわけで改造を容易にするために座席は通常通り配置され通路やドア部の床などに電源用機器が配置されていたとのことです。
481系導入のあかつきには当初の計画通り151系は481系に置き換えられサヤ420形は不要となりモハ420形に改造されました。