温度調節の種類と仕組み

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電気ヒーターを用いて加熱・保温する際、通電したままでは所定の設定温度をオーバーしてしまいます。許容範囲で温度を安定させるには、適切なタイミングでヒーターのオンオフを切り換える必要があります。手動制御では温度調節器を使わずに、被加熱物の状態や温度を目視で確認します。手動でヒーターの電源を切換え、温度をコントロールする方法となります。手動制御は高精度を求められない、短時間の試験実験などに向いています。また研究や開発の初期段階における、簡便な温度コントロールに用いられています。タイマー制御は温度センサーを必要としない、温度の過剰上昇のリスクがない場合に用いられます。多くは熱の入手出力が一定で、遠隔操作が可能なヒーターに利用されます。オンオフの切替を時間で調整し、ヒーターの熱量を調整します。定刻に電源を切り換えることで、温度の過剰上昇を防ぐことが出来ます。

サーモスタットの種類

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電気ヒーターでは被加熱物によっては量や周辺気温により、所定の温度に保つことが難しいケースもあります。そのようなケースに対応するのが、サーモスタット(温度調節器)を用いた自動温度制御です。サーモスタットの電気接点を、温度によって物理的に切り換える仕組みとなっています。サーモスタットは通常2種類に分かれており、バイメタル式と液体膨張式となります。バイメタルタイプのサーモスタットは、2種類の金属を張り合わせた温度制御です。それぞれの金属の膨張率の違いを利用し、電気接点を切り換える仕組みです。

液体膨張式のメリット

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温度制御の液体膨張式は、熱膨張率の高い液体を使います。感熱部に液体を封入し、細い導管を通して電気接点を切り換えます。装置を工夫すれば、大電力量まで制御可能となります。液体膨張式は装置自体が廉価なので、電気ヒーターのオンオフ制御が手軽に行えるのがメリットです。封入する液体の種類により、様々な範囲の温度が設定可能となります。より高精度な温度制御の仕組みとして、サイリスタを用いた制御装置が登場しています。

サイリスタのメリット

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サイリスタはサーモスタットに比べて高価であるものの、高い精度が求められる電気ヒーターの温度制御には欠かせないものとなります。サイリスタは、温度調節器と温度センサーとの組み合わせで威力を発揮します。サイリスタに用いられるのは交流電源で、制御部からの信号を受けて電力を制御します。機械的制御に比べて、高速の電源切換えが可能となります。また、電気接点を必要としないので、長期間の使用が可能になります。その他、動作時の騒音などが発生しないので、産業界の温度計制御分野で好んで用いられています。サイリスタはアノードとカソード、そしてゲートと称する部分から成り立ちます。ゲートに電流が流れることでオンとなり、電流が止まればオフとなる仕組みです。

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