熱電対の解説：種類、温度範囲、性能比較

熱電対は互いに異なる2本の金属線を一端で接合してジャンクションを形成した温度センサーです。ジャンクションが温度変化を受けると微小電圧が生成され、参照表を用いて温度読み取り値に変換できます。熱電対は高温能力、低コスト、耐久性、広い動作範囲で評価され、科学研究、OEM製品、産業プロセス（ガス・石油パイプライン、発電所、セメント製造、医薬品、バイオテクノロジー、トースター・ヒーターなど家電まで）で広く使用されています。

熱電対の種類と動作範囲

熱電対は正極と負極の合金組成によって定義され、特定の温度範囲と環境条件に適したK、J、T、E、N、S、R、Bの標準タイプに分類されます。各センサーは保護シースまたは絶縁体で覆われ、腐食を軽減し過酷な環境から保護します。

以下に各熱電対タイプの典型的組成、温度範囲、精度、感度を概説します。

Jタイプ熱電対

組成：鉄（+） / コンスタンタン（–）。Jタイプは還元、真空、酸化、不活性雰囲気でよく使用されます。温度範囲：-210 °C～+1200 °C、精度：±2.2 °C（±0.75 %）。感度：50～60 µV/°C。

Kタイプ熱電対

組成：クロメル（+） / アルメル（–）。Kタイプは最も広く使用される熱電対で、不活性または酸化雰囲気で2300 °F（1260 °C）まで適応。高温で安定・高精度、感度28～42 µV/°C、精度はJタイプと同等。

Nタイプ熱電対

組成：ニコロシル（+） / ニシル（–）。NタイプはKタイプに比べ熱サイクル、ヒステリシス、「グリーンロット」耐性に優れるが高価。動作範囲：-250 °C～+1300 °C；精度±2.2 °C（±0.75 %）；感度24～38 µV/°C。

Tタイプ熱電対

組成：銅（+） / コンスタンタン（–）。Tタイプは零下温度に最適で、酸化、還元、真空、不活性環境で確実に動作。温度範囲：-330 °F～660 °F（-200 °C～350 °C）。精度±2.2 °C（±0.75 %）；感度17～58 µV/°C。

Eタイプ熱電対

組成：クロメル（+） / コンスタンタン（–）。Eタイプは度あたりの起電力が高く、900 °C（1650 °F）までの酸化雰囲気に適する。硫黄雰囲気からの保護が必要。精度±1.7 °C（±0.5 %）；感度40～80 µV/°C。

Sタイプ熱電対

組成：白金10%ロジウム（+） / 白金（–）。Sタイプは製薬・バイオテック分野の極高温プロセス向けに設計され、高温で優れた安定性と精度を提供。動作範囲：1800 °F～2640 °F（980 °C～1450 °C）。精度±1.5 °C（±0.25 %）；感度8～12 µV/°C。

Bタイプ熱電対

組成：白金30%ロジウム（+） / 白金6%ロジウム（–）。Bタイプは最高温度限界（2500 °F～3100 °F、1370 °C～1700 °C）を扱いながら高精度と安定性を維持。精度±0.5%（±0.25 %）；感度5～10 µV/°C。

Rタイプ熱電対

組成：白金30%ロジウム（+） / 白金（–）。RタイプはSタイプと多くの特性を共有するがロジウム含有量が少なく、やや安価。動作範囲：1600 °F～2640 °F（870 °C～1450 °C）。精度±1.5 °C（±0.25 %）；感度8～14 µV/°C。

熱電対性能比較

以下の表は各タイプの主要仕様をまとめたもので、クイックリファレンスとしてご利用いただけます：

タイプ	組成	温度範囲	精度	感度
J	Fe / コンスタンタン	-210 °C～+1200 °C	±2.2 °C（±0.75 %）	50～60 µV/°C
K	クロメル / アルメル	95 °C～1260 °C（200 °F～2300 °F）	±2.2 °C（±0.75 %）	28～42 µV/°C
N	ニコロシル / ニシル	-250 °C～+1300 °C	±2.2 °C（±0.75 %）	24～38 µV/°C
T	銅 / コンスタンタン	-330 °F～660 °F（-200 °C～350 °C）	±2.2 °C（±0.75 %）	17～58 µV/°C
E	クロメル / コンスタンタン	-200 °F～1650 °F（-95 °C～900 °C）	±1.7 °C（±0.5 %）	40～80 µV/°C
S	Pt-10%Rh / Pt	1800 °F～2640 °F（980 °C～1450 °C）	±1.5 °C（±0.25 %）	8～12 µV/°C
B	Pt-30%Rh / Pt-6%Rh	2500 °F～3100 °F（1370 °C～1700 °C）	±0.5%（±0.25 %）	5～10 µV/°C
R	Pt-30%Rh / Pt	1600 °F～2640 °F（870 °C～1450 °C）	±1.5 °C（±0.25 %）	8～14 µV/°C

低温測定用の堅牢・コスト効率の良いソリューションが必要か、先進産業プロセス向けの高温・高精度センサーが必要かにかかわらず、正しい熱電対タイプの選択が極めて重要です。アプリケーションのニーズに最適な熱電対についてご質問があれば、コメント欄でお気軽にお尋ねください。