バイメタルストリップとは

バイメタルストリップは、熱エネルギーを機械的運動に変換する単純なデバイスです。 熱で作動するスイッチまたは熱インジケータとして使用され、加熱された異種金属の膨張差の原理で動作します。 バイメタルストリップは、2つの異なる金属で構成されており、これらの金属が互いに結合して、まっすぐで平らなストリップまたは同心コイルを形成します。 ストリップが加熱されると、金属の1つが加熱され、他の金属よりも速く膨張し、ストリップが曲がります。 この機械的なたわみは、さまざまな方法で利用され、電気回路を切り替えたり、ダイアルを動かして発熱量を表示します。

固体、流体、または気体が加熱されると、その分子は互いに離れ始め、膨張します。 加熱された材料がどこかに含まれていない限り、バランスのとれた形で膨張します。 何らかの理由で、材料がその表面の1つに沿って含まれているか、または膨張しない場合、材料の残りの部分の無制限の膨張により、材料がたわんだり曲がったりします。 明らかに、いくつかの材料は、その分子構造に応じて、他の材料よりも速く加熱または膨張します。 2つのこのような異種材料が結合すると、加熱速度の遅い材料が一方の面に沿った膨張を制限し、このたわみ現象が発生します。

異種材料の熱たわみのこの原理は、広範囲の電気および測定機器で熱に関連する機械的運動を供給するために利用されます。 バイメタルストリップは、一般に2つの異なる金属で構成されており、典型的な組み合わせは真鍮と鋼、銅と鋼です。 通常、2つの材料は溶接、ろう付け、またはリベットで固定されており、2つの接触面の間に均一で安全な結合が生成されます。 バイメタルストリップは、直線または同心のコイルスプリングタイプの要素として形成できます。 加熱されたときの物理的なたわみは、さまざまな方法で活用され、さまざまな機能を実現します。

バイメタルストリップのたわみを利用する最も一般的な方法の1つは、ストリップを回路を作成または切断するための電気接点として使用することです。 ヒーターサーモスタットはこのタイプのアプリケーションの良い例であり、スイッチポイントとの接触を維持し、ヒーター回路をアクティブに保つために、真っ直ぐな非加熱ストリップを使用します。 温度が所定のポイントまで上昇すると、ストリップが加熱されて曲がり、それによって回路が切断され、ヒーターがオフになります。 ストリップが再び冷えると、まっすぐになり、ヒーター回路が再びアクティブになります。 これにより、一定の温度範囲を維持できます。

コイル型のバイメタルストリップは、ダイヤル型温度計の針を加熱して回転させ、温度値を示すため、巻き戻される傾向があります。 バイメタルストリップは、過電流を流したり物理的に過熱したりするときに電気機器への電力供給を遮断する熱過負荷デバイスとしても使用されます。 バイメタルストリップのさまざまな金属の既知の膨張特性により、これらのデバイスを非常に正確に調整して、正確な温度で動作させることができます。 これにより、ストリップは、制御または測定入力として熱を使用する信頼性が高く手頃な方法になります。