熱電対
クランプオン形熱電対
ステンレス鋼の M12×1.5 ねじ付きヘッドと編組の高温シールドリード線を備えたバネクランプ式の熱電対。金型、押出機、加熱バンドなど、プローブを押し当てる必要がある測定点向け。
- 校正形式
- K と E の熱電対、および同じ本体の PT100 測温抵抗形
- 測定範囲
- K は 0〜800℃。E は 0〜400℃。PT100 は -200〜450℃
- ねじ
- M12×1.5、取り外し可能
- プローブ先端
- 外径 5 mm の管、突き出し 10 mm
熱電対とは
熱電対は、自ら電圧を生んで温度を測ります。異なる 2 種の金属を 1 点で接合すると、その接合部が導線の另一端と違う温度にあるときに小さな電位差が生じ、その電圧の大きさは使う金属の組に対して公開された曲線に従います。センサに供給を与える必要がないことが、熱電対の使用領域を決めています。温度域の上端、最も小さい測定点、抵抗式の素子がたえない機械の上です。
記号形式は、これらの金属の組の略称です。K 型は中温度から高温度にわたる汎用の働き手で、J 型は古い設備向け、T 型は低温と冷凍用途、E 型は卑金属の組の中では最大の出力を持ち、N 型は高温での安定性を良くするために開発され、R、S、B 型はプラチナとロジウムを使って最も高い温度域と最も過酷な用途に当たります。この選び分けは温度域、出力、雰囲気、費用の選択であり、受け取る側の計器をどれに設定するかも決めます。
買い手が熱電対に目を向けるのは、見た目は違うが同じ問題である 2 つの場面です。第一は、抵抗式の素子がたえる温度を超える場合で、通常は 500℃ を超え、850℃ を超えれば確実です。第二は、挿入型のプローブには小さすぎる、速すぎる、または形が悪い測定点の場合で、射出成形機のバレル、ヒータバンド、軸受ハウジング、排気ダクト、ガラスまたは陶磁器の表面がそれです。どちらでも決め手になるのは、素子よりも機械的な条件です。
1 つの熱電対組立て品を他と分けるのは、めったに記号形式ではありません。接合部の形、シースの材質と径、プローブをプロセスにどう押し当てて保持するか、そして遠端の基準接点をどう扱うかです。この 4 つの決定が、応答時間、寿命、実際の測定誤差を決め、価格を議論する前に決める価値があるのもこれらの点です。
熱電対の測定原理
この効果はゼーベックの名で呼ばれます。異なる 2 種の金属が出会う場所で、その接合部と導線の另一端の間に温度差があると小さな電流が駆動され、生じる電圧は限られた範囲では温度差にほぼ比例します。全範囲にわたって比例するわけではないため、記号形式ごとに多項式があり、計器は何の形式を読んでいるかを教える必要があります。熱電対の信号は小さく、一般的な卑金属型では一度あたり数十マイクロボルト、プラチナ型では一度あたりわずか数マイクロボルトしかありません。
電圧は測定接合部と、導線が到着する端子の間で生じるため、その端子の温度が測定のうちの一部です。対策が基準接点補償です。計器は自分の端子の温度を測り、対応する電圧を足し戻すので、読みは測定接合部だけを反映します。補償は省略できず、細かい調整の類ではありません。これがないと熱電対は 2 つの温度の差を報告し、そのうち求めている温度は一方だけです。
同じ原理は配線も縛ります。熱電対用導線が銅に触れるすべての箇所がそれ自体で熱電対の接合部になるため、回路は対応する熱電対用導線で組み、延長する場合は同じ形式の補償導線または延長導線と、同じ合金製の端子で接続しなければなりません。プローブと計器の間に銅の端子台を置くと、測定は切れず、温度が未知の接合部を 2 つ挿入することになります。そこで生じる誤差は一定で、センサのドリフトと取り違えやすくなります。
接合部自身については 2 つの帰結があります。接地型は測定点をシースに溶接するため、熱も電流も自由に抜けるので応答が速くなりますが、測定回路をシースが触れるものにつなげます。接地された金属の上では、その経路がノイズまたは循環電流の原因になります。非接地型は測定点をシース内で絶縁し、回路を隔離しますが、応答時間を犠牲にします。露出型はさらに速く、媒体が腐食性でなく、媒体から避ける必要がない場で使われます。
構成の選択肢
仕様のほとんどは、精度等級ではなくこれらの判断で決まります。一つが次を制約するため、順番に決めていきます。
| 決定事項 | 確定が必要な選択肢 | 決定対象 |
|---|---|---|
| 校正形式 | K、J、T、E、N、R、S、B のいずれかと、対応する延長導線 | 使用できる範囲、1 度あたりのマイクロボルトでの出力、その金属の組が許容する雰囲気、受け取る計器の設定。誤れば読みを根本から無効にする、唯一の決定です。 |
| 接合部の形 | 接地型、非接地型、露出型。接合部は溶接でも、スプリング式接触の一部でも構いません | 応答時間、測定回路と機械の間の電気的隔離、接合部が媒体からどれだけ保護されるか。 |
| シースと径 | ステンレス鋼、インコネル、セラミック、ミネラル絶縁ケーブルの編組型で、径はミリメートル未満から数ミリメートルまで | 組立て品がどれだけ速く応答し、何にたえるか。耐食性の合金で作った重いシースは長持ちしますが、内部の接合部ではなくシースのように応答します。 |
| プローブの保持方法 | スプリングクランプ、ねじ込みヘッド、コンプレッション継手、溶接台、素先の表面接触 | 接触圧と挿入深さで決まります。これらがそろって、接合部が見るのがプロセスの温度か、それを支えるブラケットの温度かを決めます。 |
| 基準接点の扱い | プローブ側の端子ヘッド、プローブに取り付けたトランスミッタ、または計器まで引く補償導線 | 補償がどこで行われ、その引き回しがいくらかかるか。プローブで送信すれば、微かな電圧が妨害を拾う前にループ信号に変換されます。 |
| 測定点の数 | 1 チャンネルにつき 1 本のプローブ、またはマルチプレクサ入力カード | すべての点に専用の計器チャンネルと専用の補償が必要か。多点の機械では、これが費用の大きな部分になることが多くあります。 |
熱電対の選び方
| 選択要素 | 決めておくこと | それが答えを決める理由 |
|---|---|---|
| 温度域の上端 | 通常の動作温度に、プロセスが実際に生むオーバーシュートを足してください。制御系が生むべきとされるオーバーシュートではありません | 記号形式とシース材質の両方がそこから導かれます。経済性で選んだ卑金属の組は、雰囲気を考慮に入れれば、印字された範囲よりずっと手前で正解ではなくなります。 |
| 雰囲気 | プローブが何の中にあるかを述べてください。空気、排ガス、溶融金属、真空、還元性または酸化性の環境、静止した空気中の高温面 | K 型は還元性の雰囲気と、およそ 250〜550℃ の短距離秩序化でドリフトしやすく、N 型はそれへの対策として開発された面があります。プラチナ型は高温での答えですが、汚染に対して無縁ではありません。 |
| 必要な応答時間 | 読みが変化するプロセスを追う必要があるのか、常に定常値だけでよいのかを決めてください | 細いシース、接地型または露出型の接合部、先端の小さな質量はいずれも応答を短くし、それぞれ保護または隔離と速度をトレードオフにします。速度の遅い組立て品が周期的に変化するプロセスを読むと、誰も頼んでいない平均値を報告します。 |
| 電気的な環境 | プローブが接地された金属に固定されているか、可変速ドライブやヒータが近くにあるかを述べてください | マイクロボルトの信号は、4-20 mA のループなら問題にしない妨害を拾います。シールドまたは編組の導線と非接地型の接合部が通常の答えで、プローブで送信するほうがより完全です。 |
| 計器までの距離 | 引き回しの長さを測り、基準接点をどこに置くかを決めてください | 補償導線は銅より高く、それ自身の許容差を持つため、長い引き回しは通常、制御室まで長い補償導線を引くより、プローブにトランスミッタを置くほうが実用的です。 |
| 読みが検証可能であるか | 数値が印刷され、監査され、またはロット出荷の判断に使われるのかを問うてください | 素の熱電対は、それを添えて供給されない限りトレーサブルな校正を持ちません。数字を正当化しなければならない場では、組立て品全体に文書化された許容差と再検証の経路が必要です。 |
近似する代替機種
熱電対 のお問い合わせが、実際にはどのタイプにあたるのか、そして選定がどこで決まるのかをまとめています。
| 近似する代替機種 | 熱電対との違い |
|---|---|
| K 型熱電対 | ファミリー全体ではなく、単一の記号形式です。汎用の金属の組が温度域と雰囲気をカバーできる場では選ぶ価値があり、プロセスが秩序化の範囲にあるか還元運転する場では避ける価値があります。 |
| 測温抵抗体式温度センサ | 電圧を生むのではなく抵抗を測るため、励起電流が必要で、遅く、大きく、より一致した信号を出します。プラチナの素子の範囲内の温度で、計器から計器へ読みが一致する必要があれば、測温抵抗体式温度センサのほうが適切な計器で、熱電対は同等品ではありません。 |
| 測温抵抗体 | 裸の抵抗素子または感知部品で、プロセス接続を持つ組立て品ではなく、リード線を付けた部品として供給されます。筐体と接続を買い手側で用意する場に選ばれます。 |
| 温度トランスミッタ | それ自身では何も測りません。熱電対を読み、小さな電圧が運ばれる前にループ信号に変換します。計器が数メートル以上離れている場で熱電対を接続する、通常の方法です。 |
| 赤外線温度計 | 非接触で表面を読むため、プローブが触れない動くまたはアクセスできない対象を測れます。測るのは対象の内部全体ではなく表面で、放射率を知る必要があるため、熱電対を置き換えるのではなく補完します。 |
| 温度調節計 | 熱電対の信号を受け取り、ヒータまたはクーラーを設定値に向けて駆動します。機械の上でプローブが接続される計器で、同じ記号形式に設定しなければならないのもその部分です。 |
照会で最初に名前が挙がるのは記号形式ですが、それを決めるのは最少です。接合部の形、シース、プローブの保持方法が、測定が機能するかを決めます。
問い合わせに含める内容
お問い合わせにこれらの内容が含まれていれば、最初の返信は質問集ではなく見積りになります。数値が不明な場合は、用途の説明をお送りいただければ、そこから必要な条件を確認します。
- 要求する校正形式、または形式が未定なら温度域と雰囲気
- 通常の動作温度と、到達する最大の外れ
- プローブが見る雰囲気または媒体、腐食性か還元性か
- プローブの保持方法：スプリングクランプ、ねじ、コンプレッション継手、表面接触
- プローブの径、長さ、挿入深さ、測定点で使える空間
- 接地型か非接地型かの接合部の形、指定する場合はその理由
- 導線または延長導線の長さ、既に使われているケーブルの種類
- 計器までの距離、トランスミッタまたは端子ヘッドが必要か
- 用途が必要な応答時間
- 数量、仕向港、希望納期
公開中の製品
1機種（熱電対）
よくあるご質問
熱電対に関するご質問
どの記号形式から始めるべきですか
K 型は、最も広い使用範囲と最も良い入手性を兼ね、清浄で酸化性の条件ならおよそ 1100℃ 以下では妥当な既定値です。好みではなく理由があってそこから外れてください。低温と零下なら T 型、既存の設備が配線済みなら J 型、中温度域での安定性が問題なら N 型、より強い信号が助けになるなら E 型、温度または環境が卑金属の組を除外するならプラチナ型です。
接合箱を動かすと読みが変わるのはなぜですか
接合箱が回路の一部だからです。熱電対用導線が銅と出会う場所では追加の熱電対接合部が作られ、その接合部が計器の端子と違う温度にあれば、補償は実際の回路に合わなくなります。よくある原因は、途中にある銅の端子台、形式違いの延長導線、対応合金ではなく真鍮製の端子です。
熱電対を普通の銅ケーブルで延長できますか
延長を測定のうちの一部として扱う場合だけ可能です。銅ケーブルは基準接点を銅の遠端へ動かすため、計器は間違った点を補償することになります。対応する形式の補償導線または延長導線、同じ合金製の端子が正しい答えです。長い引き回しでは、プローブにトランスミッタを置くほうが補償導線より安く、問題そのものを消します。
熱電対の精度はどのくらいですか
素線自体に精度等級として示され、全範囲ではなく基準温度で適用されるため、熱電対組立て品についての単一の精度数値は誤解を招きます。その上に、計器内の基準接点補償の誤差、使用中の素線のドリフト、プローブを浸漬していない場合は先端と媒体の差が乗ります。読みを正当化できる必要があるなら、許容差を示し検証すべき対象は組立て品全体です。
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仕様をお送りいただければ、該当する型式、供給可能性、納期を確認します。最低注文数は 1 台 です。
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