サーモスタットとその種類の紹介

サーモスタットとは何ですか？

サーモスタットとは、動作環境の温度変化に応じてスイッチ内部に物理的に変形する一連の自動制御部品を指します。これにより、特殊な効果が生じ、導通または遮断動作が行われます。温度制御スイッチ、温度保護装置、温度コントローラ、または略してサーモスタットとも呼ばれます。サーモスタットは温度の制御と調整に使用されます。設定温度に達すると、自動的に電源がオンまたはオフになり、加熱または冷却が行われます。

 

 

サーモスタットの動作原理

通常、温度センサーを介して周囲温度をサンプリングし、監視します。周囲温度が設定された制御値よりも高いか低い場合、制御回路が起動し、対応する制御信号を出力して温度調節と制御を実現します。一部のサーモスタットには、温度超過警報機能も備わっています。温度が設定された警報値を超えると、警報音または光信号が発せられ、ユーザーに適切な対処を促すように通知します。

サーモスタットは幅広い用途があり、電気オーブン、冷蔵庫、エアコンなど、加熱または冷却を必要とするさまざまな機器に使用できます。同時に、サーモスタットは化学工業、製薬、食品加工などのさまざまな産業分野でも使用され、生産プロセス中の温度の正確な制御を実現します。

サーモスタットの選定・使用にあたっては、制御対象の特性、使用環境、精度要件などを考慮し、実際の状況に合わせて選定・調整を行う必要があります。また、使用中はメンテナンスや修理にも注意を払い、センサーの精度と感度を定期的に点検することで、サーモスタットの正常な動作を確保する必要があります。

 

サーモスタットの分類

サーモスタットは機能に応じて分類でき、主に次のカテゴリが含まれます。

 

 

機械式サーモスタット

機械式サーモスタットは、機械的な構造を用いて温度を測定・調節します。通常、暖房、冷房、空調などの経済的でシンプルな家庭用機器に使用されます。また、他のシステムと組み合わせて複雑な自動制御システムを構築することもできます。利点は低コストと使いやすさです。欠点は、精度が低いこと、調整範囲が限られていること、操作が不便なことです。

 

 

電子サーモスタット

電子サーモスタットは、電子部品を用いて温度測定と調整制御を行います。高精度、高感度、豊富な機能、そして操作の容易さといった特徴を備え、主にハイエンドの産業機器、商業機器、家庭用機器に使用されています。一般的な調整方式には、PIDアルゴリズム、パルス幅変調（PWM）、ゼロ点比例調整（ZPH）、ファジー制御などがあり、高精度な温度制御と省エネ・消費電力削減効果を実現します。デジタルサーモスタットとPID温度コントローラは、電子サーモスタットをベースにした機能です。

 

 

デジタルサーモスタット

デジタルサーモスタットは、デジタルディスプレイとデジタルコントローラを一体化した温度制御装置で、現在の温度値と設定温度値を表示し、ボタンなどの操作で手動で設定できます。高精度、優れた信頼性、そしてシンプルな操作性を備えています。内蔵回路は電子サーモスタットに類似しており、実験室や電子機器など、頻繁な温度調整が必要な用途に適しています。

PID温度コントローラ

 

プロセス制御において、偏差の比例（P）、積分（I）、微分（D）に基づいて制御するPIDコントローラ（PIDレギュレータとも呼ばれる）は、最も広く使用されている自動コントローラです。PIDコントローラは、比例、積分、微分を用いてシステム誤差に基づいて制御量を計算し、制御を行います。制御対象の構造やパラメータを十分に把握できない場合、正確な数学モデルを取得できない場合、あるいは制御理論の他の手法の採用が難しい場合は、経験と現場でのデバッグによってシステムコントローラの構造とパラメータを決定する必要があります。このような場合、PID制御技術の応用が最も便利です。温度制御にPID制御アルゴリズムを使用することで、高い制御精度と安定性を実現しています。製薬、食品加工、ライフサイエンスなど、より高い精度が求められる分野でよく使用されています。長年にわたり、PIDコントローラは多くの科学技術者や現場作業員に使用され、多くの経験を積み重ねてきました。

 

さらに、さまざまな使用シナリオに応じて、サーモスタットには、検出方法に応じて室温タイプ、床温度タイプ、デュアル温度タイプなどの他の分類方法があります。さまざまな外観に応じて、通常のダイヤルタイプ、通常のボタンタイプ、高度なインテリジェントプログラミングLCDタイプなどに分けられます。異なるタイプのサーモスタットにはさまざまな特性と適用シナリオがあり、ユーザーは実際のニーズに応じて選択できます。