白金測温抵抗体についての豆知識

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白金測温抵抗体 (Pt100)

 このページに来られる方の多くは、温度センサとして測温抵抗体という単語はご存じかと存じます。測温抵抗体の中でも『白金測温抵抗体』については、その名称から、白金を用いて温度を測定する抵抗である事は、イメージして頂けるのではなでしょうか? その点では熱電対式温度センサーより理解しやすいかもしれません。
このページでは、数ある測温抵抗体の中から『白金測温抵抗体』について、少しでも理解を深め、より良好な温度制御,温度計測に役立てばと言う趣旨のページです。


白金測温抵抗体って何だろう?

 『白金測温抵抗体』は、金属の電気抵抗が温度変化に対して変化する性質を利用した『測温抵抗体』の1種で、温度特性が良好で経時変化が少ない白金(Pt)を測温素子に用いたセンサです。
『白金測温抵抗体』は、広く産業用温度センサとして使用されています。


<イメージ>
<低温> <高温>
低温時の白金測温抵抗体     高温時の白金測温抵抗体
赤粒:電子   青粒:金属分子

低温では、電子が金属内をスムーズに流れる事が出来ますが、高温になるにつれ金属分子運動が激しくなり電気抵抗が上昇します。白金測温抵抗体は、この原理を利用して温度測定を可能にしています。


上図は、あくまでも説明用のイメージ図であり金属内の電子の流れを正確に解説したものではありません。ご注意願います。



抵抗値と温度の関係が右図のように直線的(リニア)に変化し再現性に優れてするのが理想です。
現実には、理想どおり都合の良い金属は存在しないのですが、白金(Pt)は、直線性,再現性に優れている金属として測温素子に用いられています。

  



理想的な抵抗値と温度の関係図
温度→

Pt100 白金測温抵抗体は?

『白金測温抵抗体』(測温抵抗体と略す場合もある)を用いた制御機器や計測器等の仕様書を読むと入力欄などに『Pt100』,『JPt100』と記載されています。
『Pt』は、白金(プラチナ)の原子記号である事から容易に想像がつきますが、数字の『100』は、何を意味するのでしょうか?
この『100』は、温度『0℃』時の抵抗値が『100Ω』である事に由来しています。
では、『JPt100』の『J』は何を意味するのでしょう。これを説明するためには、白金測温抵抗体に関わるJIS規格改訂の歴史を知る必要があります。
『JPt100』という呼称は、1989年1月1日のJIS改訂で生まれました。改訂以前の『Pt100』の抵抗値表(温度と抵抗の関係)が、事実上の世界標準であるIEC規格と差異があり、これを是正するための改正でした。

1989年以前 1989年以降
JIS規格独自の『Pt100』 『JPt100』と呼称変更
『Pt100』は、IEC規格と整合性を採った。

日本独自の規格ですので『Japan』の『J』と覚えておくと良いでしょう。
(JPt100は、1997年のJIS規格改訂で廃止されまた。)

一般に白金測温抵抗体は、熱電対に比較して低温測定に使用され精度も良くなります。
しかし、速い応答性が要求される場合や表面および微小箇所の測定には不向きです。
それは、白金測温抵抗体が抵抗素子として少なからず体積を持つため熱平衡に達するまでの時間が熱電対式温度センサに比べ長いためです。


Pt100 白金測温抵抗体の種類 (当社の場合)

種 類  使用温度範囲  一般型 シース型
 φ3  φ5〜8
Pt100 L (低温用) -200〜100℃ × ×
P (中温用) 0〜220℃ × ×
M (中温用) 0〜350℃ ×
H (高温用) 0〜650℃ ×
○:製作可  ×:製作不可     
 上表は、あくまでも目安としてお考えください。
 JPt100のH(高温用)は、使用範囲 500℃までになります。
 P(中温用)は、φ3用に当社が開発したセンサです。
 一般型 : 保護管に中空構造のステンレスパイプ(SUS304)を用いたセンサです。
中空構造のため、内部で結露,霜などが発生する可能性がある低温での使用
は出来ません。
しかし、センサが破損した際の汚染は、シース型に比べて少ない。
 シース型: 保護管内に絶縁材として酸化マグネシウム(MgO)を充填したステンレスパイプ
(SUS316)を用いたセンサです。
熱伝導性,加工性に優れています。

温度に対する許容差

 階 級  許容差 (℃)
A級 ±(0.15+0.002|t|)
B級 ±(0.3+0.005|t|)


※|t|は+,−の記号に無関係な温度(℃)示される
  測定温度です。(絶対値)
階 級 温 度 (℃)
-200 -100 100 200 300 400 500 600 650
A級 ±0.55 ±0.35 ±0.15 ±0.35 ±0.55 ±0.75 ±0.95 ±1.15 ±1.35 ±1.46
B級 ±1.3 ±0.8 ±0.3 ±0.8 ±1.3 ±1.8 ±2.3 ±2.8 ±3.3 ±3.6

白金測温抵抗体のリード線取り出し方法

 白金測温抵抗体のリード線は、下図のような取り出し方があります。
二線式は、リード線の持つ抵抗値がそのまま誤差として加算されてしまう結線方法です。
三線式は、受信器側でブリッジ回路等を組む事によりリード線の抵抗値を相殺する事が出来るので多くの受信器にて採用されています。
四線式は、リード線の抵抗値の影響をより正確に除去する事が要求される測定等に用いられます。

二線式測温抵抗体     三線式測温抵抗体     四線式測温抵抗体
二線式 三線式 四線式

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