熱電対と補償導線
熱電対と補償導線発行日: 29-01-2025 更新日: 10-04-2026 🕒 2 分钟阅读
熱電対は、非常に高い温度、数百度の摂氏温度を測定できる一般的に使用される温度センサーです。これらはゼーベック効果、すなわち熱電現象に基づいて動作します。異なる金属または合金で作られた2本のワイヤーで構成されており、一端が接続されており、これが温度測定の場所（いわゆる測定接合部）を形成します。もう一方の端は基準接合部と呼ばれ、既知の一定の温度に保たれています。これらの接合部間の温度差は、電圧（電動力、EMFと呼ばれる）を生成し、これは温度差に比例し、摂氏1度あたり数マイクロボルトから数十マイクロボルトに及びます。EMFの測定には通常、ガルバノメーターやキャリブレーションポテンショメーターが使用されます。
- 熱電対の種類とグループ分け
- 熱電対の用途
- 熱電対の確認
- 熱電対の選び方
- 熱電および補償導線
熱電対のグループ分け
PN-EN 60584-1:2014-04規格に従って、異なる種類の熱電対を3つのグループに分けることができます。
グループI（貴金属を含まない）
- K型熱電対 (NiCr-Ni) - 最も一般的に使用される熱電対の種類。温度測定範囲は-200°Cから1200°Cまで。
- J型熱電対 (Fe-CuNi) - 温度範囲が最も狭く、鉄の腐食のため寿命が短い。測定範囲は-40°Cから750°Cまで。
- T型熱電対 (Cu-CuNi) - 非常に低温環境で安定した測定を保証します。測定範囲は-200°Cから350°Cまで。
- E型熱電対 (NiCr-CuNi) - 中程度の温度範囲（1000°C未満）でK型やJ型よりも強い信号と高い精度を持つ。測定範囲は-200°Cから900°Cまで。
- N型熱電対 (NiCrSi-NiSi) - 精度と測定範囲においてK型に似ているが、酸化に対する耐性が高い。
グループII（プラチナ・ロジウム系）
- S型熱電対 (PtRh10-Pt) - 非常に高温環境（1600°Cまで）で使用されます。
- R型熱電対 (PtRh13-Pt) - S型と同一ですが、ロジウムの割合が高く、S型よりも正確ですが高価です。基準センサーとして使用されます。
- B型熱電対 (PtRh30-PtRh6) - 極端に高い温度（1800°Cまで）で使用され、高い精度と安定性を保ちます。
グループIII（タングステン・レニウム系）
- C型熱電対 (W5%Re–W26%Re) - 2315°Cに達する極端な温度で使用されます。酸化による故障を避けるため、化学的に中性の環境や真空で使用されます。
- D型熱電対 (W3%Re–W25%Re) - C型と同じ特性を持ちます。レニウムの割合の違いは熱電特性にのみ影響します。
熱電対の用途
熱電対は、産業や科学のさまざまな分野で、最も要求の厳しい環境でも使用されます。さまざまなプロセスや装置で測定・監視装置として使用されるほか、安全センサーとしても使用されます。熱電対の用途の例：
- 食品産業 - 熱電対は、測定の精度と速度が食品の品質と耐久性にとって非常に重要であるため、重要な役割を果たします。熱電対の用途は温度の監視に限らず、バーナーの点火やガス供給の制御などのプロセスの制御にも及びます。
- 冶金産業 - 熱電対は、極端な条件下での最適な条件を確保するために、溶解および鋳造プロセスの監視に役立ちます。
- 化学および石油化学産業 - 熱電対は、化学反応が進行する際の安全性を確保するために、リアクター内の温度を監視するために使用されます。
- 自動車産業 - 熱電対は、エンジンのコンポーネント（シリンダーヘッド、ピストン、排気システムなど）の温度を監視するために使用され、性能と耐久性のテスト中に使用されます。また、排ガスの制御や触媒の最適化にも使用されます。
熱電対が正常に動作しているかどうかを確認する方法
熱電対の動作の正確性を診断するために、次のような方法を使用できます：
- 抵抗測定 - オームメーターを使用して、熱電対のワイヤーの抵抗値を確認します。メーカーの仕様からの逸脱は、不正な動作を示す可能性があります。
- 動的テスト - 熱電対を急速な温度変化にさらし、反応速度と指示の正確性を観察します。遅延や不正確な読み取り値は、熱電対の動作に問題があることを示す可能性があります。
温度センサーを選ぶ際の注意点
適切な温度センサーの選択は、さまざまな産業や科学のアプリケーションで正確で信頼性のある効率的な測定を確保するために重要です。温度センサーを選択する際に考慮すべき主な側面は次のとおりです：
- 測定温度 - 熱電センサーは、抵抗センサーよりも短い測定時間と高い機械的耐性を提供します。さらに、熱電対は1800°Cに達する温度を測定できます。測定される温度範囲は、熱電対のシールドに使用される材料の使用にも影響します。
- 測定媒体 - 測定が行われる媒体も、適切なシールドを備えたセンサーの選択に影響を与えます。たとえば、液体アルミニウムの温度を測定するセンサーの場合、シールドは湿潤や腐食に耐性のある材料で作られている必要があります。
- 設置場所 - センサーが使用される場所は、シールドの直径と長さの選択においても重要な要素です。センサーの直径が小さいほど、反応時間が短くなります。シールドの長さは、測定が行われる媒体に応じて、直径の6〜15倍以上である必要があります。長いシールドを使用できない場所（たとえば、小径のパイプライン）では、流れる媒体に対してセンサーを角度をつけて設置し、センサーのシールドが媒体と接触する面積を最大化することをお勧めします。
熱電および補償導線
熱電導線は、熱電対で使用されるワイヤーと同じ材料で作られていますが、補償導線は、特定の温度範囲で熱電対で使用される材料に近い熱電特性を持つ代替材料で作られています。これらの導線は、センサーを測定装置に長距離で接続するために使用されます。主に、センサーの周囲の温度が変動し、基準接合部を安定した環境に配置できない産業条件で使用されます。この接合部を安定した温度の環境に移動するために、これらの導線が使用されます。
要約すると、熱電対は非常に高い温度を測定できる多用途の温度センサーであり、ゼーベック効果のおかげで動作します。さまざまな種類の熱電対が存在し、それぞれが特定の用途、温度範囲、特性を持っています。熱電対や温度センサーを選択する際には、温度範囲、媒体、設置場所、材料の仕様を考慮する必要があります。熱電および補償導線は、測定信号の伝送において重要な役割を果たし、正確で信頼性のある結果を提供します。適切な選択と温度センサーの診断は、さまざまな産業および科学のアプリケーションで測定システムの最適な動作を確保するために重要です。
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