2 熱電対の選定
章
測定温度で選定
熱電対には、二種類の金属導体の組み合わせ方で以下の8種類があります。
構成材料
種類の記号 測定範囲
＋脚 ー脚
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 ＋600∼＋1700℃
R ロジウム13％を含む白金ロジウム合金 白金 0∼＋1100℃
S ロジウム10％を含む白金ロジウム合金 白金 ＋600∼＋1600℃
N ニッケル、クロムおよびシリコンを主とした合金 ニッケルおよびシリコンを主とした合金 −200∼＋1200℃
K ニッケルおよびクロムを主とした合金 ニッケルおよびアルミニウムを主とした合金 −200∼＋1200℃
E ニッケルおよびクロムを主とした合金 銅およびニッケルを主とした合金 −200∼＋900℃
J 鉄 銅およびニッケルを主とした合金 −40∼＋750℃
T 銅 銅およびニッケルを主とした合金 −200∼＋350℃
B/R/S熱電対は貴金属熱電対、 /E/J/ T熱電対は卑金属熱電対と呼ばれます。
N/K
白金、ロジウムといった融点の高い金属が含まれる貴金属熱電対は＋1000℃以上の測定に
使用され、＋1000℃未満の測定には卑金属熱電対が使用される傾向にあります。
以下、各熱電対の特徴を記載します。
他の貴金属熱電対と比 較してロジウムの含有量が多いので、 点および機械的な強 度が増していて、
融 長寿 命で
B 熱電対
す。起電力が極めて低く、低温領域の測定は不可能です。 本的にR /S熱電対で測定できないような、
基 更に高温
の領域を測定する場合に選定します。
高温領域で耐久性が必要な場合に選定します。貴金属熱電対の中ではR熱電対が最も使用されます。
R /S 熱 電 対
安価に＋1000℃以上の高温領域を測定したい場合に選定します。
N 熱電対
貴金属熱電対と比較すると安価ですので、現在工業用として最も普及しています。起電力特性の直線性が優れて
K 熱電対
いて、耐熱・耐食性も高いので、まずはK熱電対を使用することから考えます。
1℃あたりの起電力が非常に高く、分解能が優れているタイプです。
E 熱電対
特に精度良く温度を測定したい場合に選定します。
E熱電対についで1℃あたりの起電力が高く、分解能が優れているタイプです。
J 熱電対
E熱電対よりも安価なのも特長です。
低温領域（-200∼＋300℃）の起電力特性がいいタイプです。
T 熱電対
低温領域を精度良く測定したい場合に選定します。
【 温 度 別 熱電 対選 定 例 】
T熱電対
K熱電対 R熱電対 B熱電対
-200℃ 0℃ 300℃ 600℃ 900℃ 1200℃ 1500℃
N熱電対
3
2 熱電対の選定
章
測定温度で選定
熱電対には、二種類の金属導体の組み合わせ方で以下の8種類があります。
構成材料
種類の記号 測定範囲
＋脚 ー脚
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 ＋600∼＋1700℃
R ロジウム13％を含む白金ロジウム合金 白金 0∼＋1100℃
S ロジウム10％を含む白金ロジウム合金 白金 ＋600∼＋1600℃
N ニッケル、クロムおよびシリコンを主とした合金 ニッケルおよびシリコンを主とした合金 −200∼＋1200℃
K ニッケルおよびクロムを主とした合金 ニッケルおよびアルミニウムを主とした合金 −200∼＋1200℃
E ニッケルおよびクロムを主とした合金 銅およびニッケルを主とした合金 −200∼＋900℃
J 鉄 銅およびニッケルを主とした合金 −40∼＋750℃
T 銅 銅およびニッケルを主とした合金 −200∼＋350℃
B/R/S熱電対は貴金属熱電対、 /E/J/ T熱電対は卑金属熱電対と呼ばれます。
N/K
白金、ロジウムといった融点の高い金属が含まれる貴金属熱電対は＋1000℃以上の測定に
使用され、＋1000℃未満の測定には卑金属熱電対が使用される傾向にあります。
以下、各熱電対の特徴を記載します。
他の貴金属熱電対と比 較してロジウムの含有量が多いので、 点および機械的な強 度が増していて、
融 長寿 命で
B 熱電対
す。起電力が極めて低く、低温領域の測定は不可能です。 本的にR /S熱電対で測定できないような、
基 更に高温
の領域を測定する場合に選定します。
高温領域で耐久性が必要な場合に選定します。貴金属熱電対の中ではR熱電対が最も使用されます。
R /S 熱 電 対
安価に＋1000℃以上の高温領域を測定したい場合に選定します。
N 熱電対
貴金属熱電対と比較すると安価ですので、現在工業用として最も普及しています。起電力特性の直線性が優れて
K 熱電対
いて、耐熱・耐食性も高いので、まずはK熱電対を使用することから考えます。
1℃あたりの起電力が非常に高く、分解能が優れているタイプです。
E 熱電対
特に精度良く温度を測定したい場合に選定します。
E熱電対についで1℃あたりの起電力が高く、分解能が優れているタイプです。
J 熱電対
E熱電対よりも安価なのも特長です。
低温領域（-200∼＋300℃）の起電力特性がいいタイプです。
T 熱電対
低温領域を精度良く測定したい場合に選定します。
【 温 度 別 熱電 対選 定 例 】
T熱電対
K熱電対 R熱電対 B熱電対
-200℃ 0℃ 300℃ 600℃ 900℃ 1200℃ 1500℃
N熱電対
3
5 熱電対計測トラブルシューティング
章
熱電対を使用して温度を計測する際、 正確な計測値が得ら
＋ 補償導線 熱電対
れないことがあります。以下は熱電 対 計 測において、陥り
やすいトラブル事例をまとめています。 計測器
100℃
右記は正常に熱電対計測を行っている様子です。 ー 20℃ 40℃
全体の熱起電力は 1.00mV＋3.00mV＋10.00mV＝14.00mV
から測定値は100℃となります。
1.00mV 3.00mV 10.00mV
（熱起電力の各値は参考値とします）
熱 電 対 、 償 導 線 の 極 性 が 違う
補
＋ 補償導線 熱電対
熱 電 対 、 償 導 線 の 極 性 を 間 違 える と 正 確 な 計 測 が
補
計測器
で きま せ ん 。
100℃
ー 20℃ 40℃
全体の熱 起電力は−6.0 0mVとなり、 測器には間違った温 度が
計
表示されてしまいます。
1.00mV 3.00mV -10.00mV
補 償 導 線に銅 導 線 等を使 用している
＋ 銅導線 熱電対
温 度 勾 配 が あ る 場 合 、 償 導 線 の 代 わ りに 銅 導 線 等
補
計測器
を 使 用 すると 正 確 な 計 測 が で きま せ ん 。
100℃
ー 20℃ 40℃
全 体の熱 起電 力は11.0 0 mVとなり、 測 器には間違った温 度 が
計
表示されてしまいます。
1.00mV 0.00mV 10.00mV
種類の異なる熱電対、補償導線を使用している
＋ R用補償導線 R熱電対
計 測 器 とは 異 なる 種 類 の 熱 電 対 、 償 導 線 を 使 用 す
補 K用
ると 正 確 な 計 測 が で きま せ ん 。 計測器 100℃
ー 20℃ 40℃
全 体 の 熱 起 電 力 は7. 5 0 mVとなり 、 測 器 には 間 違った 温 度 が
計
表示されてしまいます。
1.00mV 1.50mV 5.00mV
4
5 熱電対計測トラブルシューティング
章
熱電対を使用して温度を計測する際、 正確な計測値が得ら
＋ 補償導線 熱電対
れないことがあります。以下は熱電 対 計 測において、陥り
やすいトラブル事例をまとめています。 計測器
100℃
右記は正常に熱電対計測を行っている様子です。 ー 20℃ 40℃
全体の熱起電力は 1.00mV＋3.00mV＋10.00mV＝14.00mV
から測定値は100℃となります。
1.00mV 3.00mV 10.00mV
（熱起電力の各値は参考値とします）
熱 電 対 、 償 導 線 の 極 性 が 違う
補
＋ 補償導線 熱電対
熱 電 対 、 償 導 線 の 極 性 を 間 違 える と 正 確 な 計 測 が
補
計測器
で きま せ ん 。
100℃
ー 20℃ 40℃
全体の熱 起電力は−6.0 0mVとなり、 測器には間違った温 度が
計
表示されてしまいます。
1.00mV 3.00mV -10.00mV
補 償 導 線に銅 導 線 等を使 用している
＋ 銅導線 熱電対
温 度 勾 配 が あ る 場 合 、 償 導 線 の 代 わ りに 銅 導 線 等
補
計測器
を 使 用 すると 正 確 な 計 測 が で きま せ ん 。
100℃
ー 20℃ 40℃
全 体の熱 起電 力は11.0 0 mVとなり、 測 器には間違った温 度 が
計
表示されてしまいます。
1.00mV 0.00mV 10.00mV
種類の異なる熱電対、補償導線を使用している
＋ R用補償導線 R熱電対
計 測 器 とは 異 なる 種 類 の 熱 電 対 、 償 導 線 を 使 用 す
補 K用
ると 正 確 な 計 測 が で きま せ ん 。 計測器 100℃
ー 20℃ 40℃
全 体 の 熱 起 電 力 は7. 5 0 mVとなり 、 測 器 には 間 違った 温 度 が
計
表示されてしまいます。
1.00mV 1.50mV 5.00mV
7
2 熱電対の選定
章
環境性と応答性で選定
熱電対の素線は、酸化や腐食性雰囲気での耐久性を持たせるために、通常は外気から遮断
します。外気から遮断するため、金属の被覆と一対の熱電対素線の間に、粉末状の無機 絶
縁物を充填封入して加工した熱電対のことを、"シース型熱電対"といいます。
シース型熱電対の特長としては以下のような点が挙げられます。
❶ 機械的強度が大きいことによる、優れた曲げ特性と耐衝撃性
❷ 耐食性、耐圧性に優れる
これらの特長から、十数年前に実用化されて以来、
使用実績は徐々に拡大しています。
【シース熱電 対の断 面 図】
熱電
熱 電 対素 線
熱電対素線
無 機 絶 縁 物 の粉末
無機絶縁物の粉末物の粉末
粉末
金属シース
金 属シース
金属シース
属シ
シー
熱電対素線
マグネシア絶縁材
山里産業株式会社様 シース熱電対
シース熱電対の測温接点には3通りあります。使用用途に応じて最適な接点形を選定します。
接地型
熱電 対の素線をシースの先 端 部に直 接溶 接して
接地型
測温接点を作ったシース熱電対です。応答性が早
いのが特長です。素線がシースに接地しています
のでノイズのある場所、危険な場所での使 用はで
きません。
非接地型
熱電 対の 素 線をシース部と絶 縁し 、 温 接 点を
測
非接地型
作ったシース熱電対です。応答性は接地型には劣り
ますが、長時間の使用に耐え、また、ノイズのある
場所、危険な場所でも影響されずに使用可能です。
露出型
熱電対の素線をシースから露出し、測温接点を作っ
露出型
たシース熱電対です。応答性は3タイプの中では最
も早く、わずかな温度変化も追従します。エンジン
テストなど、早い応答性が求められる場合に使用し
ます。ただ、強度は著しく低いので基本的には使い
捨てで使用します。
4
2 熱電対の選定
章
環境性と応答性で選定
熱電対の素線は、酸化や腐食性雰囲気での耐久性を持たせるために、通常は外気から遮断
します。外気から遮断するため、金属の被覆と一対の熱電対素線の間に、粉末状の無機 絶
縁物を充填封入して加工した熱電対のことを、"シース型熱電対"といいます。
シース型熱電対の特長としては以下のような点が挙げられます。
❶ 機械的強度が大きいことによる、優れた曲げ特性と耐衝撃性
❷ 耐食性、耐圧性に優れる
これらの特長から、十数年前に実用化されて以来、
使用実績は徐々に拡大しています。
【シース熱電 対の断 面 図】
熱電
熱 電 対素 線
熱電対素線
無 機 絶 縁 物 の粉末
無機絶縁物の粉末物の粉末
粉末
金属シース
金 属シース
金属シース
属シ
シー
熱電対素線
マグネシア絶縁材
山里産業株式会社様 シース熱電対
シース熱電対の測温接点には3通りあります。使用用途に応じて最適な接点形を選定します。
接地型
熱電 対の素線をシースの先 端 部に直 接溶 接して
接地型
測温接点を作ったシース熱電対です。応答性が早
いのが特長です。素線がシースに接地しています
のでノイズのある場所、危険な場所での使 用はで
きません。
非接地型
熱電 対の 素 線をシース部と絶 縁し 、 温 接 点を
測
非接地型
作ったシース熱電対です。応答性は接地型には劣り
ますが、長時間の使用に耐え、また、ノイズのある
場所、危険な場所でも影響されずに使用可能です。
露出型
熱電対の素線をシースから露出し、測温接点を作っ
露出型
たシース熱電対です。応答性は3タイプの中では最
も早く、わずかな温度変化も追従します。エンジン
テストなど、早い応答性が求められる場合に使用し
ます。ただ、強度は著しく低いので基本的には使い
捨てで使用します。
4
3 熱電対の延長
章
補償導線とは
補償導線とは熱電対と温度計測器との間を接続するのに使用する導線のことです。
使 用温度範囲（0℃∼＋60℃）においては熱電対とほぼ同等の熱起電力特性をもってい
ますので、主に熱電対の延長に使用します。
熱電対の延長はなぜ補償導線でないとダメなのか
下図のような温度勾配を考えます。
20℃ 均一 50℃ 均一 75℃ 均一 100℃ 均一
温度勾配 温度勾配 温度勾配
1 0 0℃
補償導線 熱電対
計測器
計測温度＝
30℃分の熱起電力 25℃分の熱起電力 25℃分の熱起電力
20℃（基準接点補償）＋30℃＋25℃＋25℃=100℃
感温部は温度勾配がある部分ですので、補償導線においても、その温度差に相当する熱起電力が
発生します。計測器では発生した熱起電力の合計値を演算し、温度として表示します。
20℃ 均一 50℃ 均一 75℃ 均一 100℃ 均一
温度勾配 温度勾配 温度勾配
4 5℃
銅導線 熱電対
計測器
計測温度＝
熱起電力は0 熱起電力は0 25℃分の熱起電力
20℃（基準接点補償）＋0℃＋0℃＋25℃＝45℃
上図のように補償導線を使 用せず、仮に銅導線を使 用すると、 度勾配のある部分であっても熱
温
起電力が発生しません。その結果、温度の測定結果としては誤差が生じてしまいます。
✍
コラム 実際に温度勾配がない場合においては、１章でも述べたように、熱起電力が発生し
温度勾配がなければ銅導線でもOK？
ません。従って、熱起電力が発生しないような温度勾配のない部分の延長に関して
は銅導線でも問題ありません。
熱電対と補償導線の接続
熱電対と補償導線の接続は、接続部の温 度勾配がない場合、通常の端子台で問題あり
ませんが、仮に温度差が生じると正確な計測ができなくなります。その場合は使 用する
熱電対と同等の熱起電力特性をもつ、専用のコネクターを使用します。
熱電対の最大延長
熱電対自体は1km以上延長しても使 用可能です。ただし、計測器には通常、配線できる
入力信号抵抗値の最大値、"入力信号抵抗"が決まっています。熱電対の総抵抗値がこの
値以上になると正確な計測ができなくなりますので注意が必要です。
2
3 熱電対の延長
章
補償導線とは
補償導線とは熱電対と温度計測器との間を接続するのに使用する導線のことです。
使 用温度範囲（0℃∼＋60℃）においては熱電対とほぼ同等の熱起電力特性をもってい
ますので、主に熱電対の延長に使用します。
熱電対の延長はなぜ補償導線でないとダメなのか
下図のような温度勾配を考えます。
20℃ 均一 50℃ 均一 75℃ 均一 100℃ 均一
温度勾配 温度勾配 温度勾配
1 0 0℃
補償導線 熱電対
計測器
計測温度＝
30℃分の熱起電力 25℃分の熱起電力 25℃分の熱起電力
20℃（基準接点補償）＋30℃＋25℃＋25℃=100℃
感温部は温度勾配がある部分ですので、補償導線においても、その温度差に相当する熱起電力が
発生します。計測器では発生した熱起電力の合計値を演算し、温度として表示します。
20℃ 均一 50℃ 均一 75℃ 均一 100℃ 均一
温度勾配 温度勾配 温度勾配
4 5℃
銅導線 熱電対
計測器
計測温度＝
熱起電力は0 熱起電力は0 25℃分の熱起電力
20℃（基準接点補償）＋0℃＋0℃＋25℃＝45℃
上図のように補償導線を使 用せず、仮に銅導線を使 用すると、 度勾配のある部分であっても熱
温
起電力が発生しません。その結果、温度の測定結果としては誤差が生じてしまいます。
✍
コラム 実際に温度勾配がない場合においては、１章でも述べたように、熱起電力が発生し
温度勾配がなければ銅導線でもOK？
ません。従って、熱起電力が発生しないような温度勾配のない部分の延長に関して
は銅導線でも問題ありません。
熱電対と補償導線の接続
熱電対と補償導線の接続は、接続部の温 度勾配がない場合、通常の端子台で問題あり
ませんが、仮に温度差が生じると正確な計測ができなくなります。その場合は使 用する
熱電対と同等の熱起電力特性をもつ、専用のコネクターを使用します。
熱電対の最大延長
熱電対自体は1km以上延長しても使 用可能です。ただし、計測器には通常、配線できる
入力信号抵抗値の最大値、"入力信号抵抗"が決まっています。熱電対の総抵抗値がこの
値以上になると正確な計測ができなくなりますので注意が必要です。
5
1 熱電対の基礎
章
熱電対とは
1. 応答が早い。
熱電対とは二種類の異なる金属導体で構成された温
度センサのことです。主に工業用として使 用されるこ 2. -200℃∼＋1700℃と広範囲の温度測定が可能。
の 熱電 対は 、他の温 度 計 水 銀 計 、
（ サーミスタなど ） 3. 特定の点や小スペースでの温度測定が可能。
と比較して右のような特長があります。 4. 温度情報が電気信号（熱起電力）として検出されるの
で情報処理 解析がシンプル。
・ 5. 安価で入手しやすい。
熱電対の原理 金属A
1821 年、ドイツ人科学者ゼーベック（T.J.Seebeck） 2
が、
接点 接点
つの異なる金属をつなげて、両方の接点に温度差を与え
ると、金属の間に電圧が発生し、電流が流れることを発
見しました。この現象を発見者の名前をとって「ゼーベッ 金属B
ク効果」と言います。この回路に電流を起こさせる電力
を熱起電力（Thermoelectromotive force）と呼ばれ、そ 基準接点（T0）
測温接点 +
（T1）
の極性と大きさは2種類の導体の材質と両端の温度差 計測器
熱電対
-
のみによって定まることが確認されています。
熱電 対は前述のゼーベック効果により、 種 類の金属の接 合 部
2 （測温接点） の温 度と
T1
計測器側接点（基準接点） の温度差Tによる電圧を発生します。
T0
熱電対を使用して温度を計測する場合、計測器でこの電圧を測定します。
冷接点補償
計測器の測定方法としては、次の2種類があります。 熱電対 銅導線
+
❶ 基準接点を0℃
（冷接点補償）
にして温度を直読する方法 T 計測器
-
❷ 基準接点の気温を測り（基準接点補償）、
温度差ΔTに加算する方法
氷
氷
冷接点を測定中0℃に維持するのは大変です。端子付近
基準接点
の温度を測定し、0℃を基準とする熱起電力を加算する 0℃
基準接点補償
ことにより、測温接点の温度を求めることができます。
熱電対
+
これを基準接点補償と言います。
T 計測器
-
基準接点補償回路内蔵
熱電 対 の セ ンサ部はどこ？
上図は熱電対を熱い液体の入ったコップに挿入したイ 計測器
メージ図です。液体の中の温 度は均一に10 0℃であ 温度20℃
（均一）
ると仮定します（温度勾配がない） この時、
。 液体内の 20℃均一 → 起 動電力なし
熱電 対部分に熱 起電力は発 生しません。 起電力が
熱
80℃温度勾配あり → 80℃分の起動電力あり
発 生するのは温 度勾配がある部分のみです。熱電対
のセンサ部は熱 起電力が発 生する部分ですので、こ
の温度勾配部が熱電対のセンサ部になります。
100℃均一 → 起 動電力なし
温度100℃
（均一）
2
1 熱電対の基礎
章
熱電対とは
1. 応答が早い。
熱電対とは二種類の異なる金属導体で構成された温
度センサのことです。主に工業用として使 用されるこ 2. -200℃∼＋1700℃と広範囲の温度測定が可能。
の 熱電 対は 、他の温 度 計 水 銀 計 、
（ サーミスタなど ） 3. 特定の点や小スペースでの温度測定が可能。
と比較して右のような特長があります。 4. 温度情報が電気信号（熱起電力）として検出されるの
で情報処理 解析がシンプル。
・ 5. 安価で入手しやすい。
熱電対の原理 金属A
1821 年、ドイツ人科学者ゼーベック（T.J.Seebeck） 2
が、
接点 接点
つの異なる金属をつなげて、両方の接点に温度差を与え
ると、金属の間に電圧が発生し、電流が流れることを発
見しました。この現象を発見者の名前をとって「ゼーベッ 金属B
ク効果」と言います。この回路に電流を起こさせる電力
を熱起電力（Thermoelectromotive force）と呼ばれ、そ 基準接点（T0）
測温接点 +
（T1）
の極性と大きさは2種類の導体の材質と両端の温度差 計測器
熱電対
-
のみによって定まることが確認されています。
熱電 対は前述のゼーベック効果により、 種 類の金属の接 合 部
2 （測温接点） の温 度と
T1
計測器側接点（基準接点） の温度差Tによる電圧を発生します。
T0
熱電対を使用して温度を計測する場合、計測器でこの電圧を測定します。
冷接点補償
計測器の測定方法としては、次の2種類があります。 熱電対 銅導線
+
❶ 基準接点を0℃
（冷接点補償）
にして温度を直読する方法 T 計測器
-
❷ 基準接点の気温を測り（基準接点補償）、
温度差ΔTに加算する方法
氷
氷
冷接点を測定中0℃に維持するのは大変です。端子付近
基準接点
の温度を測定し、0℃を基準とする熱起電力を加算する 0℃
基準接点補償
ことにより、測温接点の温度を求めることができます。
熱電対
+
これを基準接点補償と言います。
T 計測器
-
基準接点補償回路内蔵
熱電 対 の セ ンサ部はどこ？
上図は熱電対を熱い液体の入ったコップに挿入したイ 計測器
メージ図です。液体の中の温 度は均一に10 0℃であ 温度20℃
（均一）
ると仮定します（温度勾配がない） この時、
。 液体内の 20℃均一 → 起 動電力なし
熱電 対部分に熱 起電力は発 生しません。 起電力が
熱
80℃温度勾配あり → 80℃分の起動電力あり
発 生するのは温 度勾配がある部分のみです。熱電対
のセンサ部は熱 起電力が発 生する部分ですので、こ
の温度勾配部が熱電対のセンサ部になります。
100℃均一 → 起 動電力なし
温度100℃
（均一）
2
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