炊飯器でお湯を沸かすことはできますか？

電気炊飯器は家庭でよく使われる調理器具で、とても便利です。炊飯器にお米と水を入れるだけなので、何も心配する必要がないからです。ご飯が炊き上がると自動的にスイッチが上がり、電源が切れたり、保温モードに切り替わります。

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炊飯器はどうやってご飯が炊けたかを知るのでしょうか？

原理は実は非常に単純です。鍋底の中央には、温度に敏感なフェライトという特殊な素材が使われています。温度感応性フェライトは、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化鉄の粉末の混合物を焼結して作られます。室温では強磁性であり、強い磁性を持ちます。しかし、温度が103度くらいまで上がると常磁性になり、このとき磁性は非常に弱くなります。この磁気転移が起こる温度はキュリー点と呼ばれます。

調理を始めるときはスイッチを押します。レバーの作用により、左端の小さな磁石が上昇し、炊飯器の内釜にある温度に敏感なフェライトを引き付けます。この時点で、回路内の弾性銅板が接点と接触し、回路が接続されます。電流が加熱コイルを通過して炊飯器を加熱します。調理中、鍋の中に水が入っているため、鍋内の温度は常に水の沸点100℃より低く、内鍋の温度に敏感なフェライトは常に磁性を帯び、永久磁石を引き付けて回路が切断されないようにします。

ご飯が炊き上がると、お米が水を吸収するので、鍋の中の温度は100度を超えて上昇し続けます。温度が103℃まで上昇すると、内槽の温度に敏感なフェライトは磁性を失います。このとき、バネの作用によりレバーの左端が下がり、絶縁シートが駆動されて弾性銅板が押し開かれ、加熱が停止します。つまり、炊飯器が「バン」という音を立ててスイッチが飛び出したら、ご飯が炊けたということになります。このとき、すぐにスイッチをもう一度押すと、スイッチが再びポップアップすることがわかります。これは、鍋の内部の温度がまだ非常に高く、フェライトに磁性がないためです。

つまり、温度に敏感なフェライトは温度変化を感知し、何らかの方法で温度変化を電流変化（オンとオフ）に変換することができます。温度を電気量に変換するこの装置は温度センサーと呼ばれます。炊飯器は温度センサーを使用して、炊飯後に自動的に電源を切ります。

では、炊飯器でお湯を沸かすことはできるのでしょうか？

どうやら、炊飯器を使えば水を100℃まで加熱して沸騰させることができるようです。しかし、沸騰後は水の温度が上昇し続けないため、キュリー点の103℃に達することができず、自動的に電源が切れることはありません。誰かが見守って、水が沸騰したら手動で電源を切るか、炊飯器が水を空にして自動的に電源を切る必要があります。そのため、電気炊飯器でお湯を沸かすのは不便です。

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電気ケトルはなぜ自動的に電源を切ることができるのでしょうか？

では、電気ケトルがお湯が沸騰すると自動的に電源が切れる原理は何でしょうか?

使用されている温度センサーは「バイメタル温度センサー」と呼ばれます。

このセンサーの原理は、片面に鉄、もう一面に銅など、熱膨張係数が異なる 2 枚の金属板を貼り合わせることです。二金属ストリップを加熱すると、鉄ストリップと銅ストリップの両方が膨張しますが、銅ストリップの方がより膨張します。その結果、金属板は鉄板に向かって曲がります。

電気ケトルの水が沸騰すると大量の蒸気が発生し、温度は約100度になります。この水蒸気はバイメタル温度センサーに流れ込み、バイメタルストリップが曲がり、回路が切断されます。ただし、多くの電気ケトルの温度センサーは蓋の中にあるため、お湯を沸かすときは必ずケトルの蓋を閉めるようにしてください。蓋をしていないと、水が沸騰した後に蒸気が温度センサーに届かず、自動的に電源が切れません。

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電気アイロンの温度を自動制御するにはどうすればいいですか?

もう一つの一般的な家庭用電化製品である電気アイロンも、この原理を利用して温度を制御します。

電気アイロンでは、加熱線、バイメタルストリップ、接点、弾性銅ストリップが経路を形成します。常温では、2 つの接点は互いに接触しています。この経路に電流が流れると、電熱線が熱くなり、アイロンの温度が上昇します。

しかし、温度が高すぎると、バイメタルストリップの熱膨張係数の差により、上部の金属はより大きく膨張し、下部の金属はより小さく膨張するため、バイメタルストリップが下方に曲がり、接点が分離して電力供給が遮断され、加熱が停止します。温度が下がると、バイメタルストリップは元の状態に戻り、回路が再接続されてデバイスが加熱されます。このサイクルが継続され、温度が自動的に制御されます。

最近では、多くの電気アイロンの温度を自分で設定できるようになりました。これは、さまざまな素材の衣類にアイロンをかけるには、異なる温度を設定する必要があるためです。構造図に温度調整ノブがあります。このノブを回すだけで設定温度を変えることができます。

例えば、綿や麻の衣類にアイロンをかける場合、比較的高い温度に設定する必要があり、接点をより頻繁に接触させる必要があります。したがって、温度調節ノブを下方に回転させると、温度調節ネジが弾性銅板にさらに深く押し付けられるようになります。この方法では、接点は分離するだけで、より高い温度で加熱を停止できます。

シルクの衣類にアイロンをかける場合、比較的低い温度に設定する必要があり、そのためには接点を離しておく時間が長くなります。したがって、温度調節ノブを上向きに回転させると、温度調節ネジが弾性銅板に浅く押し付けられるようになります。この方法では、温度がそれほど高くない場合は接点が分離し、加熱が停止します。

温度センサーは非常に一般的なセンサーであり、私たちの生活をますます便利にしています。

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出典：李永楽氏