ブンゼンバーナー

ブンゼンバーナー

ブンゼンバーナー。ガス管のホース口は右側にあり、ガス流量調整用のバルブはその隣にあります。この特定のモデルの空気取り入れ口は、バレルのスリーブを回転させてチューブの穴を開閉することで調整されます。
用途	加熱 殺菌 燃焼
関連商品	ホットプレート 加熱マントル メーカーフィッシャーバーナー テクルーバーナー

ブンゼンバーナーは、ロバート・ブンゼンにちなんで名付けられた、実験装置として使用される大気ガスバーナーの一種です。単一のガス炎を発生させ、加熱、殺菌、燃焼に使用されます。^{[1] [2] [3] [4] [5]}

ガスは天然ガス（主にメタン）またはプロパン、ブタンなどの液化石油ガス、あるいはその混合物です。達成される燃焼温度は、選択された燃料混合物の 断熱炎温度に部分的に依存します。

1852年、ハイデルベルク大学はブンゼンを雇い、新しい実験室の建設を約束した。ハイデルベルク市は石炭ガス街灯の設置を開始しており、大学は新しい実験室にガス管を敷設した。

建物の設計者は、ガスを照明だけでなく、実験室の作業用のバーナーの燃料としても使用することを意図していました。バーナーランプでは、炎の温度を最大化し、明るさ (熱エネルギーの損失を表す) を最小化することが望ましいとされていました。ブンゼンは、既存の実験室用バーナーランプを経済性、シンプルさ、炎の温度に関して改良し、石炭ガス燃料に適合させることを目指しました。

1854年後半、建物の建設中だったとき、ブンゼンは大学の機械工ピーター・デサガに特定の設計原理を提案し、試作品を作るよう依頼した。同様の原理は、マイケル・ファラデーによる以前のバーナー設計や、1856年にガス技術者RWエルスナーが特許を取得した装置で使用されていた。ブンゼン/デサガの設計では、燃焼前にガスと空気を制御された方法で混合することで、高温で煤のない非発光の炎を発生させた。デサガは、円筒形バーナーの底部に空気用の調整可能なスリットを作り、上部から炎を出すようにした。1855年初頭に建物がオープンしたとき、デサガはブンゼンの学生のために50個のバーナーを製作していた。2年後、ブンゼンは説明を公表し、多くの同僚がすぐにその設計を採用した。ブンゼンバーナーは現在、世界中の研究室で使用されている。^[6]

現在使用されている装置は、天然ガス（主にメタン）やプロパン、ブタンなどの液化石油ガス、またはその両方の混合物など の可燃性ガスを連続的に安全に燃焼させます。

ホースの口はゴムチューブで実験台のガスノズルに接続されています。ほとんどの実験台には、中央のガス源に接続された複数のガスノズルのほか、真空、窒素、蒸気のノズルが装備されています。ガスはその後、バレルの底にある小さな穴からベースを通り、上向きに流れます。チューブの底部の側面には、ベンチュリ効果を使用してストリームに空気を取り込むための開いたスロットがあり、炎または火花によって点火されると、ガスはチューブの上部で燃焼します。バーナーに点火する最も一般的な方法は、マッチまたはスパークライターを使用することです。

ガス流に混合される空気の量は、燃焼反応の完全性に影響します。空気が少ないと反応が不完全になり、反応温度が下がりますが、空気と十分に混合されたガス流は化学量論量の酸素を供給するため、反応が完全で高温になります。空気の流れは、バレルの底にあるスロット開口部を開閉することで制御できます。これは、キャブレターのチョークと同様の機能です。

チューブの底部のカラーを調整して、燃焼前により多くの空気がガスと混合できるようにすると、炎はより高温で燃焼し、結果として青く見えます。穴が閉じられていると、ガスは燃焼点、つまりチューブの上部から出た後にのみ周囲の空気と混合されます。この混合の減少により不完全な反応が生じ、より低温で明るい黄色が生成されます。これは、「安全炎」または「光る炎」と呼ばれることがよくあります。黄色の炎が光るのは、炎に含まれる小さなすす粒子が白熱して熱せられるためです。黄色の炎は、加熱しているものに炭素の層を残すため、「汚れた」炎と見なされます。バーナーが高温の青い炎を生成するように調整されている場合、背景によっては炎がほとんど見えなくなることがあります。炎の最も高温の部分は内側の炎の先端で、最も低温の部分は内側の炎全体です。ニードルバルブを開いてチューブを通過する燃料ガスの流量を増やすと、炎のサイズが大きくなります。ただし、空気の流れも調整しないと、同じ量の空気に混合されるガスの量が増え、炎の酸素が不足するため、炎の温度は低下します。

通常、バーナーはビーカーなどの容器を支える実験室用三脚の下に設置されます。実験台の表面を保護するために、 バーナーは適切な耐熱マットの上に置かれることが多いです。

ブンゼンバーナーは微生物学研究室でも機器の殺菌に使用され^[7]、上昇気流を発生させて空気中の汚染物質を作業エリアから追い出すためにも使用されています^{[8] 。}

同じ原理に基づく他のバーナーも存在します。ブンゼンバーナーの最も重要な代替品は次のとおりです。

• テクルバーナー- チューブの下部は円錐形で、底部の下に丸いネジナットが付いています。ナットとチューブの端の間の距離によって設定されたギャップは、ブンゼンバーナーのオープンスロットに似た方法で空気の流入を調節します。テクルバーナーは空気と燃料の混合が良く、ブンゼンバーナーよりも高い炎温度を実現できます。^{[9] [10]}
• メーカーバーナー– 管の下部には開口部が多く、総断面積が大きいため、より多くの空気が入り、空気とガスの混合が促進されます。管は幅が広く、上部は金網で覆われています。この金網は、共通の外被を持つ小さな炎の配列に炎を分割し、また、高空燃比で起こりやすく、従来のブンゼンバーナーの最大空気吸入速度を制限する、管の底部への逆火を防ぎます。適切に使用すれば、炎の温度は最大 1,100～1,200 °C (2,000～2,200 °F) まで達成できます。ブンゼンバーナーやテクルーバーナーとは異なり、炎は騒音もなく燃焼します。^[11]
• ティリルバーナー - バーナーの底にはニードルバルブが付いており、ガス源からではなくバーナーから直接ガスの吸入量を調節できます。炎の最高温度は1560℃に達します。^[12]

• アルコールバーナー
• 加熱マントル
• メーカーフィッシャーバーナー

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• セラ、アンドレア(2007)。「ブンゼンバーナー」。クラシックキット、Chemistry World。王立化学協会。
• ポリアコフ、マーティン(2011)。「ロバート・ブンゼンと彼のバーナー」。ビデオの周期表。ノッティンガム大学。