アプリケーションに適したバイメタル サーモスタット スイッチを選択するにはどうすればよいですか?

アプリケーションに適切なバイメタル サーモスタット スイッチを選択するには、温度値を一致させるだけでは不十分です。エンジニアと調達専門家は、電気定格、スイッチング特性、機械設計、感知方法、耐環境性、承認、およびライフサイクルの期待を評価する必要があります。この記事は、主要な仕様、一般的なバリエーション、テストと検証の手順、設置上の考慮事項、および産業用、家電製品、または HVあC アプリケーション向けのバイメタル サーモスタット スイッチのサイズを決定する際にすぐに適用できるチェックリストを説明した、実践的で詳細な選択ガイドを提供します。

動作原理と種類を理解する

A バイメタルサーモスタットスイッチ 熱膨張率の異なる 2 つの金属を結合させて使用します。温度が変化すると、バイメタル ストリップが曲がり、接点または機構が作動します。スナップアクション (急速な遷移) と段階的 (比例または低速) スイッチングの 2 つの主な機能タイプがあります。スナップアクション (サーマル スナップまたはスナップ ディスクとも呼ばれる) モデルは、クリーンで素早い切り替えを実現し、オン/オフ保護や過熱トリップに使用されます。遅効性タイプは、漸進的な反応が許容される場合に使用されます。

スナップアクション vs 遅効性

スナップアクション スイッチは、サイクリングや安全な旅行に一貫したヒステリシスと信頼性の高い電気的性能を提供します。ゆっくりと作用する設計により、熱慣性が必要な場合に減衰が提供され、迷惑なサイクルが軽減されます。パッケージを選択する前に、システムがどの動作クラスを必要とするかを把握してください。

適合する主要な電気仕様

電気負荷から始めます: 電圧、電流、負荷が抵抗性か誘導性か。バイメタル スイッチは通常、AC および DC 負荷の接点定格 (たとえば、10 A で 125 VAC、5 A で 250 VAC、またはそれ以下の DC 値) で提供されます。誘導負荷 (モーター、ソレノイド) の場合は、予想される突入電流を乗算し、適切な VA またはメイク/ブレーク定格のスイッチを選択します。また、接点の材質 (銀、銀合金、またはメッキ) がアプリケーションのスイッチングデューティーと期待寿命に適合するかどうかも確認してください。

接点寿命と突入電流対応

メーカーは定格負荷での電気的寿命を指定しています。通常、中程度の負荷では数万サイクルです。頻繁なサイクルまたは高い突入電流の場合は、より高い電気耐久性を備えたスイッチを選択するか、事前接触デバイス (リレー、コンタクタ) を追加してスイッチの摩耗を軽減します。

熱性能: 設定値、差動、精度

熱仕様は、設定値 (作動温度)、差動 (トリップとリセットの差)、精度 (設定値の許容差) などの機能動作を定義します。差動 (ヒステリシスとも呼ばれます) は、急速なオン/オフ サイクルを防ぎます。一般的な差動の範囲は、厳密な制御の場合は 2 °C、粗い制御の場合は 20 °C です。精度の許容差はさまざまです。安全トリップ装置の場合は、より厳しい公差と工場での校正が望ましいです。

差動と公差の選択

制御ループに ±1 ～ 2 °C の安定性が必要な場合は、差動が小さく実績のある校正を備えたバイメタル スイッチを選択してください。迷惑なトリップを回避する必要がある過熱保護の場合は、より大きな差動を選択し、時間遅延の追加を検討するか、低速作動タイプを使用してください。

機械的および取り付けに関する考慮事項

物理設計は、熱応答と機械的信頼性に影響します。パネル マウント、表面マウント、液浸/バルブ プローブ、PCB マウント、またはインライン カートリッジ タイプのいずれかを決定します。取り付け方向、熱結合方法 (直接接触、クリップ、またはプローブ挿入)、およびエンベロープ (金属ケース、プラスチック ハウジング) は、応答時間と耐曝露性に影響します。重量、振動耐性、環境侵入を防ぐためのガスケットやポッティングの潜在的な必要性を考慮してください。

応答時間と熱結合

プローブまたはバルブ センサーは媒体と直接接触するため、パネルに取り付けられたストリップよりも速く応答します。迅速な検出が必要な場合 (モーターの過熱など)、プローブ型センサーを選択するか、バイメタルから監視対象コンポーネントへの熱結合が良好であることを確認してください。

環境評価と堅牢性

湿度、粉塵、化学物質、極端な温度、振動などの環境への曝露を評価します。屋外または洗浄で使用する場合は、IP 定格のハウジングを選択してください。腐食性雰囲気の場合は、耐腐食性の材質とメッキ接点を選択してください。バイメタルとハウジングの材質の動作温度制限を考慮してください。極度の寒さや熱により設定値が変化したり、機械的動作が損なわれる可能性があります。

振動と衝撃

振動機器に取り付けられるスイッチには、機械的な固定と衝撃に耐えるモデルが必要です。一部のバイメタル設計には、誤トリップや機械的疲労を軽減するために、堅牢な取り付けフランジ、ポッティング、または衝撃吸収マウントが含まれています。

リセットの種類と安全性の分類

自動リセット (温度低下時に自動的に閉/開に戻る) か、手動リセット (人間の介入が必要) が必要かを決定します。安全性が重要なアプリケーションでは、過熱障害後に強制的に検査を行う手動リセットサーモスタットが一般的です。また、スイッチが安全機関の規格 (UL、CSA、VDE) に適合する必要があるかどうか、またスイッチが保護装置として使用されるか、それとも制御要素としてのみ使用されるかを決定します。

安全な旅行のために手動リセットを使用する

手動リセットは、障害後の自動再起動を防止し、多くの場合、電気規定または内部の安全ポリシーで要求されます。安全インターロックが目的の機能である場合は、政府機関の承認を確認してください。

制御システムとの互換性

サーモスタット スイッチが PLC、データ収集、または警報システムと接続する場合は、接点タイプ (SPST、SPDT)、接点極性、およびドライ接点または配線済みリード線が必要かどうかを確認してください。リモート診断の場合は、主スイッチをリセットせずにトリップ ステータスを通知するテスト ポストや補助接点などの機能を組み込みます。

テスト、校正、品質検証

精度が必要な場合は、工場出荷時の校正証明書をリクエストしてください。受入れ検査を実行します。温度サイクル全体にわたって各バッチをベンチ テストし、設定値での電気的導通を確認し、差を測定します。一貫したテストを行うには、校正された温度チャンバーまたはオイルバスを使用してください。定期的なフィールド検証により、スイッチが耐用年数にわたって仕様内で動作し続けることが保証されます。

選択チェックリストと実践的なヒント

バイメタル サーモスタット スイッチを指定する場合は、このチェックリストを使用して、よくある間違いを回避し、長期的な信頼性を確保してください。

• 許容誤差を含め、動作温度とアラーム/リセット温度を定義します。
• 定常状態および突入電流の電気定格を確認します。突入電流が大きい場合は、リレーまたはコンタクタを検討してください。
• 安全性とプロセスのニーズに基づいて、リセット動作を自動または手動で決定します。
• 適切な熱結合を提供し、環境から保護する取り付けスタイルを選択してください。
• 法規制への準拠が必要な場合は、承認 (UL、CE、RoHS) および IP 定格を指定します。
• テスト容易性を計画する - ベンチ テストが容易で、必要に応じてテスト コンタクトが含まれるモデルを選択します。

結論

適切なバイメタル サーモスタット スイッチを選択することは、電気的、熱的、機械的、および規制要件を適合させるための練習となります。スイッチのタイプを理解し、電気仕様と熱仕様を検証し、取り付けと環境の制約を考慮し、テストと適切な承認を要求することで、多くのサイクルにわたって確実に動作するデバイスを指定できます。提供されているチェックリストと表を使用して調達に関する意思決定を構成し、ミッション クリティカルなアプリケーションについては常にメーカーのテスト データを要求してください。