熱電対

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熱電対の仕組み

熱電対は、さまざまな用途で使われている最も一般的なタイプの温度センサです。

熱電対の仕組み

熱電対は、2 種類の導体 (通常金属合金) で構成された温度測定装置です。2 種類の導体が接合する先端部分の温度差に比例して電圧が発生します。一般的な温度測定法とは異なり、熱電対は自己出力型であるため、外部の励起電力を必要としません。

接地型と非接地型の比較

接地型接点は、接点がパッケージング・保護ケース・金属ケースと接触します。これにより、応答時間が速くなります。ただし、接地された先端部は環境における起電力の影響を受けやすくなり、測定に誤差が生じる可能性があります。センサが絶縁に適しており、応答時間が問題にならない場合は、接地型接点を使用します。

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K タイプ熱電対

幅広い動作温度範囲を備えた、最も一般的な熱電対です。K タイプ熱電対は、ニッケルを主とした合金製で、耐腐食性を備え、ほぼすべの用途に適応します。

主な設計上の特長

  • + 脚 (黄色) は非磁性、- 脚 (赤) は磁性です。
  • 高温動作に対応する従来のベース金属から選択できます。
  • 1,260°C (2,300°F) までの温度の酸化性雰囲気または不活性雰囲気における使用に適合します。
  • 硫黄に対して脆弱です (硫黄含有雰囲気への曝露は避けてください)。
  • 清浄な空気の酸化性雰囲気において最大限の性能を発揮します。
  • 真空における部分酸化状態、または酸化と還元が交互に繰り返される状況下の使用には推奨されません。

J タイプ熱電対

K タイプに次いで広く使われている熱電対です。汎用用途に適しています (湿気がない場合)。

主な設計上の特長

  • より太いワイヤ ゲージ サイズによる 760°C (1,400°F) までの真空・大気・還元性・酸化性雰囲気での使用に適合します。
  • 540°C (1,000°F) 以上の温度において鉄線は急速に酸化するため、より細いワイヤ サイズの耐用年数は制限されます。
  • 540°C (1,000°F) を超える硫黄雰囲気での使用は避けてください。
  • 鉄線はさび生成および脆化するため 0°C 以下での使用も避けてください。
  • + (鉄) 脚は磁性 (白)、- 脚は非磁性 (赤) です。

E タイプ熱電対

このタイプの熱電対もよく使われています。優れた信号強度と高精度を備えています。

主な設計上の特長

  • + 脚、- 脚ともに磁性はありません。- 脚は赤、+ 脚は紫です。
  • 酸化性雰囲気または不活性雰囲気における 900°C (1,600°F) までの温度での使用が推奨されます。
  • -230°C (-380°F) までの低温に適合します。
  • 標準タイプの中で最も高い EMF (起電力) を出力します。
  • 硫黄に対して脆弱であるため、このタイプの雰囲気への曝露は避けてください。
  • 清浄な空気の酸化性雰囲気において最大限の性能を発揮します。
  • 次の使用雰囲気には推奨されていません (短期の使用を除く):

    o 部分酸化状態

    o 酸化と還元が交互に繰り返される状況

    o 真空状態

• + 脚、- 脚ともに磁性はありません。- 脚は赤、+ 脚は紫です。

• 酸化性雰囲気または不活性雰囲気における 900°C (1,600°F) までの温度での使用が推奨されます。

• -230°C (-380°F) までの低温に適合します。

• 標準タイプの中で最も高い EMF (起電力) を出力します。

• 硫黄に対して脆弱であるため、このタイプの雰囲気への曝露は避けてください。

• 清浄な空気の酸化性雰囲気において最大限の性能を発揮します。

• 次の使用雰囲気には推奨されていません (短期の使用を除く):

        o 部分酸化状態

        o 酸化と還元が交互に繰り返される状況

        o 真空状態

• + 脚、- 脚ともに磁性はありません。- 脚は赤、+ 脚は紫です。

• 酸化性雰囲気または不活性雰囲気における 900°C (1,600°F) までの温度での使用が推奨されます。

• -230°C (-380°F) までの低温に適合します。

• 標準タイプの中で最も高い EMF (起電力) を出力します。

• 硫黄に対して脆弱であるため、このタイプの雰囲気への曝露は避けてください。

• 清浄な空気の酸化性雰囲気において最大限の性能を発揮します。

• 次の使用雰囲気には推奨されていません (短期の使用を除く):

        o 部分酸化状態

        o 酸化と還元が交互に繰り返される状況

        o 真空状態

• + 脚、- 脚ともに磁性はありません。- 脚は赤、+ 脚は紫です。

• 酸化性雰囲気または不活性雰囲気における 900°C (1,600°F) までの温度での使用が推奨されます。

• -230°C (-380°F) までの低温に適合します。

• 標準タイプの中で最も高い EMF (起電力) を出力します。

• 硫黄に対して脆弱であるため、このタイプの雰囲気への曝露は避けてください。

• 清浄な空気の酸化性雰囲気において最大限の性能を発揮します。

• 次の使用雰囲気には推奨されていません (短期の使用を除く):

        o 部分酸化状態

        o 酸化と還元が交互に繰り返される状況

        o 真空状態

T タイプ熱電対

このタイプの熱電対もよく使われています。非常に安定しており、極度の低温用途において使用できます。

主な設計上の特長

  • + 脚、- 脚ともに磁性はありません。- 脚は赤、+ 脚は青です。
  • 大気中での使用時:
  • 耐湿性
  • 高い安定性
  • 370°C (700°F) までの温度に使用できます。
  • 真空での使用、または還元性・不活性雰囲気においては高温域で使用できます。
  • -200°C (-370°F) までの低温に適合します。特殊な材料の選択を必要とする場合があります。
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熱電対の許容差

熱電対の初期キャリブレーション許容差

タイプ 温度 標準限界 特殊限界
K -200°C ~ +0°C* 0°C ~ +1,250°C

±2.2°C または ±2%*

±2.2°C または ±0.75%

該当なし

±1.1°C または ±0.4%

J 0°C ~ +750°C ±2.2°C または ±0.75% ±1.1°C または ±0.4%
E -200°C ~ 0°C* 0°C ~ +900°C

±1.7°C または ±1%*

±1.7°C または ±0.5%

±1°C または ±0.5%*

±1°C または ±0.4%

T -200°C ~ 0°C* 0°C ~ +350°C

±1°C または ±1.5%*

±1°C または ±0.75%

±0.5°C または ±0.8%*

±0.5°C または ±0.4%

*熱電対素線は、0°C を超える温度に対応する許容差を満たす目的で供給されています。既定のサブゼロ許容差の範囲に収まるようにするため、これらの同じ材料に対する特殊な選択と試験が必要となる場合があります。

熱電対の温度範囲

タイプ 用途範囲 商標名 カラー コード
K 95°C ~ 1,260°C (200°F ~ 2,300°F) クロメル/アルメル 赤 (-)/黄 (+)
J 95°C ~ 760°C (200°F ~ 1,400°F) 鉄/コンスタンタン 赤 (-)/白 (+)
E 95°C ~ 900°C (200°F ~ 1,650°F) クロメル/コンスタンタン 赤 (-)/紫 (+)
T 0°C ~ 350°C (32°F ~ 660°F) 銅/コンスタンタン 赤 (-)/青 (+)

熱電対素線の温度上限

ワイヤ サイズの温度上限

次の表は、推奨温度上限を熱電対のタイプとワイヤ サイズ別に示しています。これらの温度上限は、従来の保護用閉端チューブ (シース) 内の保護された熱電対にあてはまります。

 

ゲージ K J E T
20 980°C (1,800°F) 480°C (900°F) 540°C (1,000°F) 260°C (500°F)
24 870°C (1,600°F) 370°C (700°F) 430°C (800°F) 200°C (400°F)
28 870°C (1,600°F) 370°C (700°F) 430°C (800°F) 200°C (400°F)
30 760°C (1,400°F) 320°C (600°F) 370°C (700°F) 150°C (300°F)