サーモスタット

• 温度の変化に応じて接点を自動的に開閉し、対象の温度を一定の範囲内に保つための装置。
• 金属の種類によって熱膨張率が異なる性質を利用した「バイメタル」が主要な部品として使われる。
• 電気コタツ、アイロン、給湯器など、加熱を伴う多くの家電製品の安全制御に不可欠な技術。

解説

物体が熱エネルギーを得て体積が増加する現象を「熱膨張」と呼びます。金属の場合、温度が上がると内部の粒（原子）の動きが活発になり、粒同士の間隔が広がるため、全体としてわずかに膨らみます。例えば、常温では特定の輪を通り抜けることができる金属球であっても、ガスバーナーなどで加熱すると膨張し、輪を通らなくなります。この膨らむ割合（熱膨張率）は物質ごとに固有の値を持ち、金属の中ではアルミニウム、銅、鉄の順に大きくなります。

この膨張率の差を応用したのが「バイメタル」です。これは膨張率の異なる2種類の金属板を接合したもので、加熱されると膨張率の大きい方の金属がより長く伸びようとするため、伸びにくい（膨張率が小さい）方の金属側へと弓なりに曲がる特性を持ちます。サーモスタットはこのバイメタルの変形を物理的なスイッチとして利用します。設定温度を超えるとバイメタルが曲がって接点が離れ、電流を遮断します。温度が下がれば元の形状に戻って再び接点が閉じ、通電が再開されます。このサイクルを繰り返すことで、温度を一定に制御しているのです。