ガスバーナー
ガスバーナーは、可燃性ガスを燃焼させて高温の火炎を得る熱源機器である。工学・製造現場では、加熱、ろう付け、はんだ付け、熱処理、収縮チューブの縮径、塗膜やサビの除去、実験加熱など用途が広い。燃料は主にプロパン（LPG）、ブタン、都市ガス、アセチレンなどで、必要に応じて酸素を併用し高温・高指向性の火炎を得る。火口（ノズル）形状、混合方式、レギュレータ設定により火炎の形状・温度・熱流束が決まる。
原理と構造
ガスバーナーは、燃料供給系、空気・酸素の混合系、点火系、燃焼ノズルで構成される。気化した燃料はベンチュリ効果で一次空気を吸引し、混合室で均質化されてからノズルで噴出・燃焼する。予混合型は高効率で火炎がシャープ、拡散型は失火しにくく安定性に優れる。点火は圧電素子やパイロ点火、外部トーチによって行う。
燃料と火炎特性
プロパン/ブタンは入手性が高く屋外作業に適す。都市ガスは実験室で一般的。アセチレンは酸素と併用（O2-C2H2）することで約3,100℃級の火炎温度を得られ、ろう付け・金属切断に用いられる。火炎は内炎・外炎に区分され、還元性/中性/酸化性の調整により母材の酸化やフラックス反応を制御する。熱量はkWまたはBTU/hで示し、同一出力でも火口径や噴出速度により熱集中性が変わる。
種類
ガスバーナーは用途別に以下へ大別される。
- 手持ちトーチ：携帯型で塗膜剥離、配管のろう付け、収縮チューブ加熱に適す。
- ブンゼンバーナー：実験室用の予混合型。安定した中性炎を得やすい。
- 酸素-燃料トーチ：O2-プロパン/O2-アセチレンで高温・高指向性の炎を形成。
- リング/ワイドフレーム型：面加熱や予熱に用いられる。
- 自動点火・調整弁一体型：反復作業に有利で安全装置を内蔵する。
用途と作業の勘所
ろう付けでは、母材を濡れと拡散が進む温度域まで均一に加熱し、フラックスの活性域を外さない。はんだ付けは低温域で部品損傷を避けるため、基板や部材の耐熱を考慮し熱容量に見合う火口を選定する。熱収縮や曲げ加工では、移動速度と距離を一定に保ち、局所過熱を避ける。
安全管理
ガスバーナーは燃焼機器であり、逆火・ガス漏れ・一酸化炭素発生に注意する。逆火防止器と逆流防止弁を適所に設け、ホースは耐圧・耐油の適合品を使用する。屋内は十分な換気を確保し、点検時は検知液で継手部の漏れを確認する。ボンベの直射日光・高温放置は禁止で、保管は転倒防止を徹底する。
選定ポイント
- 必要火炎温度と熱量：母材・ろう材に適合したkW/BTU/h。
- 火炎の指向性：細径ノズルは局所加熱、広口は面加熱に有利。
- 連続使用時間：ボンベ容量・ガス消費量・冷却性。
- 点火方式と操作性：片手操作、トリガー式、調整弁の精度。
- 安全装備：逆火防止器、燃焼停止機構、転倒時遮断。
周辺機器・アクセサリ
レギュレータは供給圧力を安定化し、微細火炎の再現性を高める。ホースは長さ・内径で圧損が変わるため、規定値内で最短にする。点火棒、耐熱手袋、防炎シート、遮熱板、火口クリーナーは現場の必需品である。
基本操作フロー
- 事前点検：継手増し締め、漏れ確認、周囲の可燃物除去。
- パージ：短時間のガス流しで配管内の空気を置換。
- 点火：低流量で点火し、徐々に流量・空気比を調整。
- 加熱：適切な角度と距離（火炎の内炎先端を狙う）を維持。
- 消火・冷却：ガス遮断後、自然冷却を待ち保管位置へ復帰。
トラブルシューティング
炎が黄ばむ場合は未燃ガス・ススの増加が疑われ、一次空気不足かフラックス過多を点検する。バックファイア音や火口内燃焼は逆火の兆候であり、即時停止してノズル清掃・圧力設定・逆火防止器の有無を確認する。火勢不足はボンベ残量・温度低下（ブタンの蒸気圧低下）やレギュレータ目詰まりが原因となる。
性能指標と記号
公称出力（kW/BTU/h）、火口径（mm）、使用圧力（kPa/MPa）、ガス流量（L/min）、火炎温度（℃）が主要指標である。これらは作業時間・熱投入量・母材厚さの見積りに直結し、治具設計や予熱条件の設定に活用できる。記号や単位はJISの表記に準拠するのが望ましい。
屋内使用の留意点
屋内では、不完全燃焼によるCO濃度上昇を避けるため換気量を確保し、近接する計測機器・配線の熱損傷を予防する。耐火下地と遮熱板を併用し、消火器を手元に置く。
教育・実験での活用
ブンゼンバーナーは燃焼の基礎教育に適し、空気比と炎色、内炎・外炎の観察に用いられる。治具と遮熱で再現性を確保し、温度管理は接触式/非接触式温度計で行う。
材料別の加熱感度
銅・アルミは熱伝導率が高く熱が逃げやすいので高出力・狭指向の炎が有利。ステンレスは熱膨張差と酸化皮膜に注意し、フラックス活性域と中性炎を維持する。樹脂の曲げ加工は軟化点直上を狙い、黄変や泡の発生を避ける。
保守・点検
ガスバーナーの火口は酸化スケールやフラックス残渣で詰まりやすい。清掃ワイヤで定期的にクリーニングし、Oリング・パッキンの劣化は早期交換する。保管時はキャップで防塵し、ホースは曲げ半径を守って折れ癖を防ぐ。