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温度調節器(デジタル調節計) /入力機器 温度センサ 用語解説


温度センサとは、温度制御したい場所の温度を測定し、温度を電圧、抵抗値などの物理量に変換して出力するセンサです。ここでは、温度センサの用語を解説します。

関連情報


温度センサの種類と特長

原理・特性長所短所素子

種類
階級






測温抵抗体は金属の電気抵
抗が、温度と一定の関係にあ
ることを利用したもので、きわ
めて純度の高い白金線を抵
抗体としています。
・精度が
 高い
・高価
・リード線抵抗
 の影響を受け
 やすい(当社
 では、この影
 響を少なくす
 るため三導
 線式を採用し
 ています)
・熱応答が遅い
・振動・衝撃に
 弱い
JPt100
Pt100
JIS規格
階級許容差
クラスA(A級)±(0.15+0.002|t|)℃
クラスB(B級)±(0.3+0.005|t|)℃
※ |t|は測定温度の絶対値です。


熱電対は異種金属の一端を
接合すると接合端(測温接点)
と解放端(冷接点)の間に、
接合端と解放端間の温度差
に応じた熱起電力が発生する
現象(ゼーベック効果)を利用
した温度センサです。原理的
に相対温度しか測定すること
ができませんが冷接点の温度
を計測し、熱電対が計測する
相対温度に加える(冷接点補
償)ことにより測温接点の温度
を知ることができます。熱電対
は接触式温度センサの中で最
も高い温度まで測定できる温
度センサです。
・温度範囲
 が広い
・高温の測
 定が可能
・振動・衝
 撃に強い
・熱応答が
 早い
・線の延長には
 補償導線を用
 いる必要があ
 る
K(CA)
J(IC)
R(PR)
熱電対JIS規格
構成
材料
の記号
形式名測定
温度
階級許容差
RPR0℃以上、
1,600℃
未満
クラス2
(0.75級)
±1.5℃
または
測定温度
の±0.25%
KCA0℃以上、
1,200℃
未満
クラス2
(0.75級)
±2.5℃
または
測定温度
の±0.75%
JIC0℃以上、
750℃
未満
クラス2
(0.75級)
±2.5℃
または
測定温度
の±0.75%
* 許容差は℃または%のどちらかの大きい値とします。

|


サーミスタは温度変化に対し
て抵抗値の変化が大きい抵抗
体を用いた温度センサです。
低温で抵抗値が大きく高温側
で抵抗値が小さく、温度と抵
抗値の関係は非線形です。
・熱応答が
 早い
・リード線
 抵抗によ
 る誤差が
 小さい
・測定範囲が
 狭い
・衝撃に弱い
サー
ミスタ
JIS規格 1級
測定温度許容差
−50~+100℃±1℃以下
+100~+350℃測定温度の±1%以下
測温抵抗体 Pt100とJPt100について

1989年1月1日より測温抵抗体(Pt100)のJISがIEC規格(国際電気標準規格)との整合を図り改訂され、1989年4月1日に実施されました。改訂前のJIS規格の測温抵抗体はJPt100とし区別しています。それに伴い、商品形式を変更しておりますので、ご注意ください。

  • ・Pt100とJPt100の見分け方は以下の通りです。
形式による区別
Pt100
(新JIS)
形E52-P15AY
Pt100はPで表示。
JPt100
(旧JIS)
形E52-PT15A*
JPt100はPTで表示。

*当社では、2003年3月でJPt100タイプのセンサを生産中止しております。

JPt100入力部にPt100センサを接続した場合の指示温度

Pt100入力部にJPt100センサを接続した場合の指示温度

温度センサの構造について
シース形一般形
特長・一般形に比べて、振動、衝撃に対して強い。
・仕上げ外径が極細管のため小さな測温物中にも簡単に挿
 入でき、また熱容量が小さく温度変化に対する応答が速い。
・シース管特有の屈曲性を有し、複雑な機構内にも挿入して
 測温することができる。
・内部が気密状態になっているので感度が良く酸化されにくい
 ので耐熱性、耐久性にすぐれている。
・シース形に比べて、管径が太いため強度があり、長期
 使用に耐える。
・応答速度は遅い。
内部構造
熱電対の測温接点の構造(方式)について
非接地形接地形
特長・測温接点と保護管が完全に絶縁されている。
・応答は接地形より劣るが、ノイズの影響は受けにくい。
・一般的にこのタイプが多く使われている。
・測温接点の保護管先端部に溶接されたもの。
・応答は早いがノイズの影響を受けやすい。
・生産性がよく安価。
内部構造

保護管と熱電対は絶縁されています。

保護管と熱電対の間に導通があります。

圧着端子と熱電対の間に導通があります。
ねじ固定部と測温接点間に温度差が生じます。
端子部の形状
リード線直出し形端子露出形端子内蔵形
特長保護管からリード線を直接引き出した形状で、
スペースを取らず安価に製作できます。
→ 機器組込み用
端子ねじが露出している構造をして
おり、メンテナンスが簡単です。
→ 屋内一般用
端子ねじが密閉される構造をして
おり、広く使用できます。
→ 屋内産業設備用
外観
常用限度・スリーブ部 一般用…0~+70℃
         耐熱用…0~+100℃
・リード線(白金測温抵抗体用)
 一般用(ビニール被覆)−20~+70℃
 耐熱用(ガラスウール被覆ステンレス外シー
 ルド)0~+180℃
・リード線(補償導線)
 一般用(ビニール被覆)−20~+70℃
 耐熱用(ガラスウール被覆ステンレス外シー
 ルド)0~+150℃
端子箱の常用限度
0~+100℃
端子箱の常用限度
0~+90℃
温度センサの熱応答

温度センサは熱容量があるため、温度センサを被測定物に接触させてから被測定物と温度センサが同じ温度になるまでに時間を要します。
熱電対の場合は応答時間は被測定物の温度の63.2%に達するまでの時間、測温抵抗体の場合は50%応答時間です。
応答時間の例を下表に示します。

シース形温度センサの熱応答(参考値)

保護管 ASTM316L

試験条件静止水中 常温→ 100℃
保護管径(mm)Φ 1.0Φ 1.6Φ 4.8Φ 8
指示値熱電対熱電対熱電対白金測温抵抗体白金測温抵抗体
応答時間1秒以下1秒以下1.8秒3秒6.5秒

一般形温度センサ
白金測温抵抗体の熱応答(参考値)

保護管 SUS316

試験条件静止水中 常温→ 100℃
保護管径(mm)Φ 10
指示値
応答時間12.8秒
耐振動・衝撃性について

温度センサのJISに規定されている試験規格は下のとおりとなっていますので、ご参考の上、規格に対し十分余裕を持った条件でご使用ください。

耐振動性

熱電対

(JIS C1602-2015による)

試験項目振動数
(Hz)
複振幅
(mm)
試験時間(min)振動方向
掃引耐久
共振試験30~1000.052――長さ方向を含む
2軸方向
定振動数耐久試験1000.02――60

備考:非金属保護管を用いたものの場合は、この試験を行わない。
   定振動数耐久試験で、100Hzが共振点の場合には、70Hzで試験する。

測温抵抗体

(JIS C1604-2013による)

振動数(Hz)加速度(m/s2掃引時間(min)掃引回数
10~15010~20210

備考:非金属保護管を用いたものの場合は、この試験を行わない。

耐衝撃性

供試品を横に持ち、固い床の上に置いた厚さ6mmの鉄板の上に250mmの高さから落下することを10回繰り返した後、測温接点の接合点、端子の接続点などの電気的接続の異常の有無について調べる。ただし、非金属保護管を用いたものの場合は、この試験を行わない。(JIS C1602-2015、JIS C1604-2013による)

常用限度

常用限度とは、空気中において連続使用できる温度の限度をいいます。
保護管付き熱電対の場合、常用限度は、熱電対の種類、素線径、絶縁管と保護管の材質、耐熱温度などの総合によって定まります。使用限度と呼ぶ場合もあります。
熱電対の寿命は一般に使用温度を下げれば伸びますので、常用限度に対し十分余裕を持った温度でご使用ください。

シース形熱電対

常用限度(乾空気中)

M:保護管材質
D:保護管径(mm)

素線MK(CA)
ASTM316L
J(IC)
ASTM316L
D
Φ 1650℃450℃
1.6650℃450℃
3.2750℃650℃
4.8800℃750℃
6.4800℃750℃
8900℃750℃

一般形熱電対

常用限度(乾空気中)

M:保護管材質
D:保護管径(mm)

素線MK(CA)
SUS310S
K(CA)
SUS316
J(IC)
SUS316
D
Φ 10750℃750℃450℃
12850℃850℃500℃
15900℃850℃550℃
221,000℃900℃600℃

常用限度(乾空気中)

素線MR
PT0
R
PT1
D
Φ 151,400℃
JIS記号種類
PT0磁器保護管 特殊
PT1磁器保護管 1種

最終更新日:2021年08月02日