熱電対とは？その役割はどんなものなのか？
熱電対と聞いてピンとくる人もあまりいないものです。ですがこの熱電対、生活の中に取り入れられているものであり知らず知らずの内に身近なところになるものとなっています。この熱電対はどういうものなのか、そしてその役割や使用している日用品についてご紹介いたします。
熱電対と聞いてもピンと来る人はあまりいないかもしれませんが、この熱電対、簡単に言えば温度計のようなものです。温度を測定するセンサーであり、異なる二つの金属を二つ金属接合したものとなっており、その接合点と端末部に届いた温度の差を計器で読み取ってわかりやすい温度として換算する、そういった役割を持つ部分となっています。さまざまな温度計がありますが、気温などの温度計などとはまた違い、電流で発生する熱などを感知し、その温度を計測する、そんな温度計ともいえます。
ワイヤー状の熱電対の合金を接続して閉回路を作り、一端を加熱、そして両端に生じた温度差で金属固有の熱起電力が発生し、回路中に電流が流れます。この現象をゼーベック効果と呼び、これを利用して温度を計測するために使われる、二種類の金属の組み合わせを熱電対と呼びます。
この熱電対は金属とは言えワイヤーを用いたものであり、裸導線の場合劣化などが懸念され長く使ううちに断線などの恐れが出てしまい、その結果この熱電対部分が破損してしまう場合もあります。その問題を解決し、そしてさらに幅広い温度に対応することができる熱電対をシース熱電対といいます。このシースは鞘という意味であり、導線をシースで保護することにより金属部分の劣化を防ぐ、そんな役割があります。このシース部分の素材にもよりますが、目立った使用例は水中投げ込み型の加熱器などが、このシースを使われた一例となっています。
シースで覆うことにより広い応用範囲が得られる上に長寿命、酸化マグネシウムにより絶縁され気密が保たれることにより劣化を防ぐことができます。そしてこのシース、外径も極細のものも作れる上に折り曲げも勿論可能、そのためえ使用用途が幅広く、使用を考えている箇所にしっかり嵌まるものも製造可能なためとても重宝されています。酸化などの劣化の心配なく高寿命な点はコスト削減に繋がるので、沢山の企業がシースを用いています。
岡崎製作所ではこのシースを用いた熱電対であるAEROPAKを制作しており、特長としてシースを用いた熱電対のため高寿命、高耐久、そして場所を選ばない為さまざまな用途に用いることができる、さまざまなメリットを備えています。従来の保護管式熱電対とはくらべものにならない高品質の熱電対となっており、また-200～1260度の幅広い温度を計測可能、過酷な環境下でも正常に機能し、しっかり温度計測を行ってくれるものとなっています。また高応答性となっており、特に小さな外径のものは温度変化に敏感に反応するのでより精密に温度を感知することもできます。
現場においてさまざまな場所に用いることが可能、耐圧強度なども申し分なく、そしてシースの材質選ぶことによりより適した熱電対を製作可能、現場に適した材質でよりい高寿命のシース熱電対を製作可能です。元々、シースをさまざまな導線に用いる理由は使い勝手の向上、そして使用できる箇所を幅広く、そしてどうしても懸念されていた断線などが原因の低寿命の部分の改善です。そこをしっかり補い、解決することができる熱電対がシース熱電対です。今までの保護管式熱電対では不安だった箇所の取り付けをこのシース熱電対で行う場合が多いです。
熱電対のその利用用途は温度の測定となっており、工業の現場での過酷な環境でも破損せず、正確な温度測定ができるものが理想とされています。従来の保護管式熱電対、被覆熱電対でももちろん温度の測定に関して正確な測定を行えてきましたが、断線や劣化などによる熱電対自体の破損がやはり問題点でした。
この問題点を解決するために生み出されたのがシース熱電対であり、加工もしやすくさまざまな場所に設置可能、そして酸化マグネシウムの絶縁体、シースに覆われた導線は空気に触れず使い続けられるものとなっておりますので、酸化で起こる劣化や断線の問題点が解決されている、そんな画期的な熱電対となっています。
シースを利用しているものは基本的に場所を選ばないという利便性が特に注目されており、それは温度でも言えることで岡崎製作所で作られているシース熱電対であるAEROPAKは呼応恩高圧に耐えられる構造であり、広い温度範囲に使用できます。またシースはそれそのものの材質を変えることでさまざまなニーズに対応しており、使用したい箇所によって特注品も製作が可能、岡崎製作所では特殊なニーズに対応できるようにシース専門工場をもってさまざまなシース熱電対を受注、生産を行っています。
シースはその材質を変えることによりさまざまな場所に使えるというメリットだけではなく、熱電対自体の寿命も左右します。長寿命で長く使いたい、故障が特に困るところに設置したい、そんな場所にこのシース熱電対は役立ち、また最初の設置のコストはその長寿命で補えますので、長い目で見るとコストパフォーマンスもよい、そんな熱電対となっています。勿論このシース熱電対、用いる金属によってはこのシースを用いることが出来ない、そんなデメリットもありますがそれを差し引いても対高圧、高寿命、使用場所の幅広さ、利便性が大きなメリットであることには変わりないので、あらゆる現場が熱電対を用いるときにこのシース熱電対を利用しています。岡崎製作所ではシース熱電対をさまざまなニーズに合わせて製作しており、使用箇所、現場に適したシース熱電対を生産しています。
熱電対は二つの異種金属を接続したものをいい、銅、ニッケル、鉄、鋼、場合によっては白金も用いる場合があります。こうした合金を接続したものが熱電対であり、合金部分を素線といい、使用環境に合ったタイプを選択し利用しています。こうした種類から選び、そして利用することにより温度計測が可能となっているのと同様に、シース(鞘)の部分も材質選びをするのが基本となっています。シース熱電対であるAEROPAKは-200～1260度というとても広い範囲で活用できるものとなっています。
このように広い範囲で利用できるとなると、シースの材質もしっかり考慮しなければならず、場合によっては特殊なニーズに応える必要性もでてきます。特注のシース熱電対も生産可能な岡崎製作所では専門工場も構えておりますので、あらゆる現場、使用環境の設置に合わせたシース熱電対を受注、生産を行っています。外径や形状、そしてシースの長さは約1000mまで製造可能となっており、外径の細いシースでも650度で約350Mpaの耐圧強度があり、高振動、腐食性雰囲気、高温、低温、あらゆる環境下に適応できる高寿命のシース熱電対となっています。
シースを用いた熱源もありますが、それと同様に熱電対も使用用途がとても幅広いもの、従来の保護管式熱電対では利用ができなかったような場所での使用もシース熱電対ならば設置可能となっている場合もあります。現場ではさまざまな環境がありますが、低音、高温、高圧、水中の現場問わず幅広く使用できるシース熱電対はいままで難しいとされていた箇所の温度計測を可能とし、さらなる発展に携わっている、そんな製品となっています。