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電子温度調節器/入力機器 温度センサ用語の説明

温度センサの種類と特長

白金測温抵抗体

原理・特性 長所 短所 素子

種類






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

階級






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

原理・特性 長所 短所 素子

種類


熱電対温度センサとは2種類の金属を接続したもので、この接続点をおのおの測温接点、基準接点(出力端子側)といい、両接点の間に温度差を与える温度と一定の関係にある熱起電力が生じます。
そのため基準接点温度を一定に保てば、この熱起電力から測温接点の温度を知ることができます。
熱電対はこれを利用した温度測定方法で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)

階級


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
R PR 0℃以上、
1,600℃
未満
クラス2
(0.25級)
±1.5℃
または
測定温度
の±0.25%
K CA 0℃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%
J IC 0℃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

原理・特性 長所 短所 素子

種類

|


・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

階級

|


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-P15A
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。
・生産性がよくローコストタイプ。
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。

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~+80℃

温度センサの熱応答

温度センサと測定対象の温度が一致するまでは、時間遅れがあります。
この時間の遅れのことを一般に応答時間と呼んでおり、JISでは温度センサを被測定物に接触させた時から被測定物の温度の63.2%値に達するまでの時間をその温度センサの応答特性としています。
下表の実験結果を参考にしてください。

●シース形温度センサの熱応答

保護管 SUS316

試験条件 静止水中 常温→ 100℃
保護管径(mm) Φ 1.0 Φ 1.6 Φ 3.2 Φ 4.8 Φ 6.4
指示値 熱電対 熱電対 熱電対 白金測温抵抗体 熱電対 白金測温抵抗体 熱電対 白金測温抵抗体
63.2%値 0.08秒 0.15秒 1秒 2.5秒 1.8秒 4.2秒 4秒 9.9秒
●一般形温度センサ
一般形熱電対の熱応答

保護管 SUS316

試験条件 静止水中 空気中 常温→ 100℃
保護管径(mm) Φ 12(熱電対素線径1.6mm)
指示値 常温→ 100℃ 100℃→ 常温 静止空気中 送風 1.5m/s 送風 3m/s
63.2%値 55秒 56秒 6分50秒 2分2秒 1分43秒
白金測温抵抗体の熱応答

保護管 SUS316

試験条件 静止水中 常温→ 100℃
保護管径(mm) Φ 8 Φ 10
指示値
63.2%値 21.9秒 23.6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右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 C1602-1995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 30~100 0.05 2 ―― 長さ方向を含む
2軸方向
定振動数耐久試験 100 0.02 ―― 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 C1604-1997による)

振動数(Hz) 加速度(m/s2 掃引時間(min) 掃引回数
10~150 10~20 2 10

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 C1602-1995、JIS C1604-1997による)

常用限度

常用限度とは下表に示す時間、清浄な空気中で連続使用しても、熱起電力が一般に下表に示す値以上変化しない目安の温度という意味で、素線(熱電対)の種類や、保護管の材質、径により異なります。
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。

(JIS C1602-1995による)

素線の種類 連続使用時間(h) 各温度での熱起電力変化(%)
B 2000 ±0.5
R
S
N 10,000 ±0.75
K
E
J
T
●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M K(CA)
SUS316
J(IC)
SUS316
D
Φ 1 650℃ 450℃
1.6 650℃ 450℃
3.2 750℃ 650℃
4.8 800℃ 750℃
6.4 800℃ 750℃
8 900℃ 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M K(CA)
SUS310S
K(CA)
SUS316
J(IC)
SUS316
D
Φ 10 750℃ 750℃ 450℃
12 850℃ 850℃ 500℃
15 900℃ 850℃ 550℃
22 1,000℃ 900℃ 600℃
常用限度(乾空気中)
素線M R
PT0
R
PT1
D
Φ 17 1,400℃

JIS記号 種類
PT0 磁器保護管 特殊
PT1 磁器保護管 1種

汎用シース熱電対

金属保護管に素線を入れ、絶縁材として高純度マグネシウムなどの無機絶縁物を封入して作られた熱電対です。その為に絶縁性や気密性に優れ、細いタイプのものは曲げて使用することも可能です。小型軽量で応答速度が早いという特徴があります。ただし金属保護管を使用しているため1050℃以上の高温雰囲気には不向きです。

ローコスト被覆線熱電対

ガラスウール被覆線熱電対で最も簡易な計測に向きます。リード線直出タイプやネジ付タイプも選択可能です。

補償導線(リード線)

熱電対と同材質または熱起電力特性の類似した導線(対)を絶縁被覆したリード線で、熱電対を延長したのとほぼ同様の温度補償の効果があります。

取り付け金具

測温体を取り付ける際にご使用されることをお勧めする金具です。
コンプレッション・フィッティングとルーズ・フランジの2種類あります。

コンプレッション・フィッティング

使用温度:600℃以下

取りつけ例:コンプレッション・フィッティングを用いた取りつけ例

※ 気密性はありません。測定対象物の漏出が問題になる箇所には使用しないでください。

ルーズ・フランジ

使用温度:400℃以下

取りつけ例:ルーズ・フランジを用いた取りつけ例

※1. 常圧で使用してください。気密性はありません。
※2. 400℃以下で使用してください。
※3. 適用保護管径以外の保護管には使用できません。

FEPモールド形(防水)

耐酸・耐アルカリ性が良好ですので、各産業分野で使用されています。完全防水でリード線も常時水没させて使用できるものです。