【基礎知識】熱抵抗の動作原理、構造、および基本特性

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熱抵抗は工業生産プロセスで最も一般的に使用されており、この記事では熱抵抗の動作原理、構造、および基本的な特性について解説しています。これにより、熱抵抗について理解を深めたり、高性能な熱抵抗を選定する際の参考になるでしょう。 熱抵抗の動作原理と構造　熱抵抗は、物質が温度変化するとその自己抵抗も変化するという特性を利用して温度を測定するものです。熱抵抗の温度検出素子は、絶縁材料で作られた骨格に細い金属線を均等に二重に巻き付けて構成されており、測定対象の媒体内に温度勾配がある場合、測定される温度は温度検出素子が位置する範囲内の媒体層の平均温度となります。 組立式熱抵抗は、主に接続箱、接続端子、保護カバー、絶縁カバー、温度検出素子で構成され、その基本形は図1に示されている。実際の使用においては、製造現場での設置に対応するため、さまざまな取り付け固定装置が付属していることが多い。 http://yunrun.com.cn/upload/201806/27/201806271634035873.png ①出線孔シールリング ②出線孔ナット ③チェーン ④カバー ⑤接続端子 ⑥カバーのシールリング ⑦接続箱 ⑧接続台座 ⑨熱抵抗保護管 ⑩絶縁管 ⑪熱抵抗素子 図1 構成型熱抵抗の構造図 鎧装熱抵抗は構成型熱抵抗よりも直径が小さく、曲げやすく、衝撃や振動に強く、耐久性に優れているという特徴があります。また、構成型熱抵抗の内部コア部品としても使用できます。外部の保護ケースはステンレス製で、内部には高密度の酸化物系絶縁体が充填されており、過酷な環境下での使用に適しています。測定可能な温度範囲は-200～500℃です。使用時は、端が温度センサーの位置であることに注意し、温度センサーを損傷させないように、その端30mmは曲げてはならない。 熱抵抗型温度センサーの初期の製品は、ほとんどが骨格巻線式であり、雲母製骨格、プラスチック製骨格、ガラス製骨格、セラミック製骨格、そして耐震型の外部巻線一体焼結白金抵抗などがあった。これらの白金抵抗型温度センサーの中で、高性能かつコストパフォーマンスに優れ、長寿命を誇るのは耐震型の外部巻線一体焼結白金抵抗である（詳しくは「外部巻線一体焼結白金抵抗センサーの紹介」という記事をご覧ください）。価格が他のセンサーよりも最も高いため、国内では高品質な白金抵抗を製造するメーカーのみがこれを使用している。薄膜型熱抵抗素子は広く利用されており、図2に示すように、組立式熱抵抗だけでなくケーシング付き熱抵抗にも使用できる。構造がコンパクトで価格も安いが、薄膜型熱抵抗素子のテスト電流は小さく、通常は1mAで、最大でも3mAを超えない。感温素子の開路や短絡、ミカ骨格、プラスチック骨格構造のものは修理を試みることができるが、その他の構造の感温素子は修理不可能なため交換するしかない。 http://yunrun.com.cn/upload/201806/27/201806271637212705.png 図2 薄膜熱抵抗素子の構造図 一般的な熱抵抗の基本特性 一般的な熱抵抗の基本特性は表1の通りである。 表1 一般的な熱抵抗体の基本特性
熱抵抗体の種類　精度等級　目盛り番号　0℃時の公称抵抗値/Ω　測定範囲/℃　許容誤差/℃

プラチナ熱抵抗体　A級　Pt100　100.000　-200～850　±(0.15+0.002|t|)
プラチナ熱抵抗体　A級　Pt10　10.000　-200～850　±(0.15+0.002|t|)
プラチナ熱抵抗体　B級　Pt100　100.000　-200～850　±(0.30+0.005|t|)
プラチナ熱抵抗体　B級　Pt10　10.000　-200～850　±(0.30+0.005|t|)

銅熱抵抗体　--　Cu50　50.000　-50～150　±(0.30+0.006|t|)
銅熱抵抗体　--　Cu100　100.000　-50～150　±(0.30+0.006|t|)