基本的なこと

Question [疑問点]

Answer [回答]

熱電対とは?
 異なる材料の2本の金属線を接続して1つの回路(熱電対)をつくり、ふたつの接点に温度差を与えると、回路に電圧が発生するという現象がおきます。この現象は、1821年にドイツの物理学者トーマス・ゼーベックによって発見され、ゼーベック効果と呼ばれています。
 片端を開放すれば、電位差(熱起電力)の形で検出することが可能です。
 熱起電力は、組み合わせる金属の種類と両接点の温度差には依存するものの、構成するふたつの金属の形状と大きさには関係しないため、この現象を利用した多くの温度検出端が開発されました。一般にこの現象を利用した温度検出端を熱電対といいます。
熱電対の特長は?
 熱電対は、中高温領域を中心に、最も多く用いられている温度センサーで以下の特長があります。
  • 熱起電力が大きく、特性のバラツキが小さく互換性がある。
  • 高温または低温で使用しても、熱起電力が安定で寿命が長い。
  • 耐熱性が高く、高温においても機械的強度が保たれている。
  • 耐食性が高く、ガスなどに対しても丈夫。
熱電対の種類は?
 JISやIECなど規格に規定されているものの他、規定されていないものを含めると数十種類があるとされています。また、新しい種類の熱電対の研究も、各国で多く行われております。
 以下にJIS規格熱電対と、代表的なJIS規格外熱電対の種類と特徴を示します。

JIS規格熱電対
種類の
記号
構成材料 使用温度
範囲
過熱使用
限度
特徴
+脚 -脚
ニッケルおよびクロムを主とした合金
(クロメル)
ニッケルを主とした合金
(アルメル)
-200℃
~1000℃
1200℃  温度と熱起電力との関係が直線的であり、工業用として最も多く使用されている。
銅およびニッケルを主とした合金
(コンスタンタン)
0℃
~ 600℃
750℃  E熱電対に次いで熱起電力特性高く、工業用として中温域で使用されている。
銅およびニッケルを主とした合金
(コンスタンタン)
-200℃
~ 300℃
350℃  電気抵抗が小さく、熱起電力が安定しており、低温での精密測定に広く利用されている。
ニッケルおよびクロムを主とした合金
(クロメル)
銅およびニッケルを主とした合金
(コンスタンタン)
-200℃
~ 700℃
800℃  JISに定められた熱電対の中で最も高い熱起電力特性を有している。
ニッケル、クロムおよびシリコンを主とした合金
(ナイクロシル)
ニッケルおよびシリコンを主とした合金
(ナイシル)
-200℃
~1200℃
1250℃  低温から高温まで、広い範囲にわたって熱起電力が安定している。
ロジウム13%を含む白金ロジウム合金 白金 0℃
~1400℃
1600℃  高温での不活性ガスおよび、酸化雰囲気での精密測定に適している。精度が良くバラツキや劣化が少ないため、標準熱電対として利用されている。
ロジウム10%を含む白金ロジウム合金 白金 0℃
~1400℃
1600℃
ロジウム30%を含む白金ロジウム合金 ロジウム6%を含む白金ロジウム合金 0℃
~1500℃
1700℃  JISに規定された熱電対で最も使用温度が高い熱電対。
  過熱使用限度とは、必要上やむを得ない場合に、短時間使用できる温度の限度をいう。

JIS規格外の熱電対
名称 構成材料 使用温度
範囲
最高使用
温度
特徴
+脚 -脚
金鉄・クロメル
(AF)
ニッケルおよびクロムを主とした合金
(クロメル)
鉄0.07%を含む金鉄合金 -269℃
~30℃
 極低温測定に最適な熱電対。
イリジウム・ロジウム ロジウム50%を含むイリジウム・ロジウム合金 イリジウム 1100℃
~2000℃
2100℃  真空・不活性ガス、およびやや酸化雰囲気に適する。イリジウムの蒸発による汚染がある。もろい。
タングステン・レニウム レニウム5%を含むタングステン・レニウム合金 レニウム26%を含むタングステン・レニウム合金 0℃
~2400℃
3000℃  還元雰囲気、不活性ガス、水素気体に適する。もろい。
ニッケル・モリブデン モリブデン18%を含むニッケルモリブデン合金 ニッケル 0℃
~1200℃
1250℃  還元雰囲気中で使用できる。 熱起電力が大きい。
プラチネル パラジウム、白金および金を主とした合金 金およびパラジウムを主とした合金 0℃
~1100℃
1300℃  耐摩耗性が高い。熱起電力はK熱電対とほぼ同じ。

Q&Aキットの、「熱電対の基本」には、更に詳しい説明があります。

 -熱電対とは?-
 -熱電対の特長-
 -熱電対による温度計測-
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