どうも、こんにちは。
ハスキです。
無印良品で、おしゃれな温度湿度計を購入しました。
無印良品の小物は、リーズナブルで良いですね。
余計な装飾がないから、どんな部屋にも合わせやすいし。
購入したのは、アナログタイプの温度湿度計。
電池を使用しないタイプです。
ここで一つ、素朴な疑問が浮かびました。
電気を使用しないで、どうやって湿度や温度を計測しているのだろうか？
このタイプは昔からありますが、仕組みがどうなっているのかわかりません。
ということで今回は、アナログ温度計と湿度計の仕組みについて調べたのでシェアします。
アナログ温度計と湿度計の仕組みとは
無印良品で購入した温湿度計。
温度計も湿度計も、基本的な仕組みは同じです。
意外と原始的な仕組みでした。
金属の熱膨張を利用した方法です。
金属には温度が高くなると膨張し、冷えると伸縮する性質があります。
温度計、湿度計の中にはうず巻き状の金属があり、その金属の温度変化（湿度変化）による伸び縮みで針を動かしているのです。
それもただの金属膨張でなく、【バイメタル式】という方法を利用しています。
仕組みは単純だけど、金属の性質を応用した画期的な方法です。
バイメタルとは
バイメタルとは、膨張率の異なる2枚の金属を張り合わせた薄板のことです。
片側の金属には温度が高くなると膨張して伸びる金属、反対側の金属はあまり変化しない金属を張り合わせます。
温度変化が起こると、このバイメタル金属はどうなるのか。
温度が高くなると、伸びない金属側に板が湾曲します。
そして金属が冷えて縮むと、もとに戻る。
この構造を利用しした仕組みが、バイメタル式です。
金属の異なる温度変化を利用して、曲げたり戻したりするバイメタル。
名前の由来は【バイ＝2つの、メタル＝金属】でバイメタル。
バイメタルは色々なものに使われている
バイメタルは、いろいろな機械や装置に使われていました。
代表的なものが
- 温度計、湿度計
- 自動で点滅する電球
- サーモスタット
このあたりです。
温度計、湿度計
温度や湿度を計測する装置。
今回の本題なので、後ほど詳しく説明します。
自動で点滅する電球
クリスマスツリーとかでよく見る、自動で点滅する電球。
電球の中にある回路の一部が、バイメタルになっています。
点灯して熱を持つと、バイメタルが湾曲して回路から外れる。
回路が途切れるから、明かりが消える。
そして冷えるとバイメタルは戻るから、回路にまた接触。
回路がつながり、今度は明かりが点灯。
この繰り返しで、自動点滅装置の完成します。
サーモスタット
機械や家電などで、温度を一定に保つ装置です。
自動点滅電球と、原理は同じ。
通電する回路の一部を、バイメタルにします。
温度が上がりすぎるとバイメタルが回路から外れ、通電が途切れる仕組み。
バイメタルが冷えたらまた通電し、また一定の温度まで上がると外れる。
こたつやアイロン、トースターなどに使用されていました。
今はデシタル式の温度調整が主流のため、バイメタルの出番は少なくなっています。
温度計、湿度計のバイメタルは、うず巻き状になっている
温度計、湿度計に使用されるバイメタルは、うず巻き状になっています。
百均で温度湿度計を買ってきて、分解して中のバイメタルを確認してみました。
それが上記写真です。
うず巻き状の中心に計測用の指針が付いており、バイメタルが熱膨張することによりゼンマイが巻き上がって指針が動くというものです。
微妙な温度変化でも金属は膨張、伸縮します。
うず巻き状のバイメタルが熱膨張により、ゼンマイを巻いて指針を動かす測定方法がアナログ温度計の仕組みです。
湿度計は塩分を染み込ませた”ろ紙”を使用している
湿度計は空気中の湿度を計測する装置のため、湿気を吸収する必要があります。
湿度計のバイメタルは片側が真鍮で、反対側には”ろ紙”が使用されています。
ろ紙には、塩分が染み込ませてあります。
形状は温度計と同じ、うず巻き状。
ろ紙が湿気を吸収して膨張することにより、ゼンマイが巻かれて指針を動かすという仕組みです。
あとがき
温度計も湿度計も、金属の熱膨張を応用した仕組みでした。
バイメタル式。
私は初めて知った方法でしたが、実に理にかなっていますね。
バイメタル式は構造が単純なため、安価に製作が可能です。
耐久性にも優れています。
1,750年頃に、時計職人が発明した方式らしい。
実に便利なものを、発明してくれたものです。
参考になれば幸いです。
では、また。
