【計装】プラントで使用される温度計(温度センサ)の種類と特徴の解説

今回の記事ではプラントで使用される温度計(温度センサ)の種類と特徴について解説します。

温度は流量、圧力、液面同様、測定対象や目的に応じて様々な原理のものがあります。もちろん、プラントを安全・安定に運転するために適切なものを選定しなければなりません。

次項から、それぞれのタイプの特徴について解説します。温度計の選定の際の参考にして下さい。

熱電対式(Thermocouple type)

異なる材料の2本の金属線を接続すて1つの回路（熱電対）をつくり、ふたつの接点に温度差を与えると、回路に電圧が発生します。この現象をゼーベック効果と言います。

片端を開放すれば、電位差（熱起電力）の形で検出することが出来ます。この現象を利用した温度検出端を熱電対と言います。

熱起電力は低温側の基準設定温度を0℃とした場合の電力ですが、実際には基準温度は常温として、補正処理をすることがほとんどです。

主な特徴は以下の通りです。

また、熱電対にはいくつか種類があり、温度領域や目的により使い分けられます。

抵抗温度計

金属や半導体の電気抵抗値が温度によって変化する特性を利用したものです。

抵抗温度計は測温抵抗体とサーミスタの2種類が知られています。

測温抵抗体(Resistance type)

抵抗体に白金、ニッケル、銅などの金属を用い、温度に対する抵抗値が正の相関（温度が高いほど抵抗値が大きい）を持つものが測温抵抗体です。

主な特徴は以下の通りです。

サーミスタ(Thermistor type)

抵抗体に金属酸化物などの半導体、絶縁体を用い、温度に対する抵抗値が負の相関（温度が高いほど抵抗値が小さい）を持つものが測温抵抗体です。

主な特徴は以下の通りです。

液体充満式(Filled system type)

出典：venvalle

基本的な原理はブルドン管圧力計と同じです。

感温筒（Liquid or Gas Filled Capillary)、導管（Capillary tube）、ブルドン管が有機液体、あるいは蒸気で満たされている状態で、感温筒の周囲に温度変化が生じると、内部の液体、蒸気が膨張、収縮することで、それが圧力変化として導管を経てブルドン管内部に伝達されます。

プラントではほとんど使われることはありません。

主な特徴は以下の通りです。

バイメタル式(bimetallic type)

出典：Tameson

温度による膨張係数が異なる2枚の金属板を重ね合わせたもの（バイメタル）の周囲温度が上昇すると、膨張係数が大きい側の金属（上図の金属A）が膨張し、長さが伸びるのに対し、膨張係数が小さい側の金属（上図の金属B）はほとんど伸びません。

その結果、金属Aは上図のように上方に反り返るように膨張します。

反り返りの度合いは温度上昇の度合いに比例するため、これを計測することで、温度が求まります。

現場計器の温度計としてよく用いられます。

主な特徴は以下の通りです。

放射式(Infrared type)

出典：ScienceDirect、モノタロウ

高温物体から放射された赤外線（Infrared）を検出素子に集光し、その量を測定して温度を求めるタイプです。

非接触の温度計であるため、機器や配管の表面温度を測定するための、ポータブル温度計として使われることが多いです。

日常生活では、非接触で体温を測定するために使用されることも多いです。

主な特徴は以下の通りです。

まとめ

今回の記事ではプラントで使用される温度計(温度センサ)の種類と特徴について解説しました。

温度は流量、圧力、液面同様、測定対象や目的に応じて様々な原理のものがあります。もちろん、プラントを安全・安定に運転するために適切なものを選定しなければなりません。

この記事が役に立てば幸いです。ではまた他の記事でお会いしましょう。