バイメタルサーモスタットの動作原理と構造を素早く学ぶための記事

バイメタルサーモスタットは、家電製品に広く使用されている保護装置です。プロジェクトでもよく使用されます。この装置はコストが高くなく、構造も非常にシンプルですが、製品において非常に重要な役割を果たしています。

他の電気機器の機能とは異なり、サーモスタットの最大の用途は保護装置としてであり、機械に異常がある場合にのみサーモスタットが作動し、機械が正常に作動しているときはサーモスタットは作動しません。

常閉型リセット可能温度コントローラを例に挙げます。温度コントローラの主な構造は、温度コントローラシェル、アルミニウム製カバープレート、バイメタルプレート、配線端子で構成されています。

バイメタルシートはバイメタルサーモスタットの心臓部であり、バイメタルシートは熱膨張係数の異なる2枚の金属を圧着して作られています。金属シートの熱エネルギーが増加すると、2枚の金属の熱膨張と冷収縮の度合いが一致しないため、一方の金属片の張力が徐々に増加し、その張力がもう一方の金属シートの弾性力よりも大きくなり、瞬間的に変形が発生し、金属シートと端子接点の接点が分離します。回路が切断されます。温度が徐々に低下すると、一方の金属片の収縮力が徐々に大きくなります。その力がもう一方の金属片よりも大きくなると、やはり変形が発生し、金属接点と端子接点が瞬時に接続され、回路が開きます。

通常、家電製品では、リセット可能なサーモスタットと手動リセット可能なサーモスタットが組み合わされています。例えば、洗濯機やオーブンの加熱管は、加熱管周辺の温度が非常に高いため、従来の温度センサーを使用するとコストが大幅に増加するだけでなく、コンピュータボードのハードウェアコストとソフトウェア設計の複雑さも増大します。そのため、リセット可能な温度コントローラと手動バイメタルサーモスタットを組み合わせることで、コストと機能の両面で最適な選択肢となります。

リセット可能なサーモスタットが故障した場合、手動サーモスタットを二重の保護装置として使用できます。ほとんどの製品設計では、手動サーモスタットはリセット可能なサーモスタットが故障した場合にのみ作動します。そのため、手動サーモスタットをリセットする必要がある場合は、ユーザーにデバイスが異常動作していないかどうかを確認するよう促すことができます。

上記の構造に従って拡張すると、バイメタルシートの異なる膨張係数により、熱エネルギーが機械エネルギーに変換され、温度に敏感な液体、温度によって発生する圧力変化、サーミスタなどの変化源に置き換えられると、異なる温度コントローラを導き出すことができます。