Question [疑問点]

• 熱電対とは?
• 熱電対の特長は?
• 熱電対の種類は?

Answer [回答]

　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。

　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		規準熱起電力が 定義される 温度範囲	特徴
	＋脚	－脚
B	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℃ ～ 1820℃	ＪＩＳに規定された熱電対で最も使用温度が高い熱電対。
R	ロジウム13%を含む白金ロジウム合金	白金	-50℃ ～ 1768.1℃	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。
S	ロジウム10%を含む白金ロジウム合金	白金	-50℃ ～ 1768.1℃
N	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）	-270℃ ～ 1300℃	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。
K	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）	-270℃ ～ 1372℃	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。
E	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）	-270℃ ～ 1000℃	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。
J	鉄	銅およびニッケルを主とした合金 （コンスタンタン）	-210℃ ～ 1200℃	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。
T	銅	銅およびニッケルを主とした合金 （コンスタンタン）	-270℃ ～ 400℃	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。
C	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℃ ～ 2315℃	還元雰囲気、不活性ガス、水素気体に適する。空気中で使用することができない。

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。
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。

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