温度センサーのカスタム生産に対応する
NISSHAの薄膜金属加工技術

熱電対

ゼーベック効果を利用した温度センサーで、2種類の異なる金属線で構成されています。

まず、2種類の異なる金属を接触させて閉回路を作ります。その片方を加熱すると両方の接点に温度差が生じます。温度差が生まれることで金属固有の起電力が発生し、電流が流れます。これをゼーベック効果といい、熱電対はこの効果を利用した接触式温度センサーです。

温度センサーの中では比較的安価であり、シンプルな構造で信頼性が高い点が大きなメリットです。同一の熱電対で、0℃から1200℃など、幅広い温度範囲の測定が可能な点も熱電対の特徴の一つです。

バイメタル温度計

熱膨張率の異なる2種類の薄い金属板を張り合わせた温度センサーです。
熱膨張率が異なるため、温度変化が生じると合板が低熱膨張側に反り上がります。この変位によって温度を測定するのが、バイメタル温度計です。

構造が単純で耐久性に優れているため、工業用途などで多く用いられています。

測温抵抗体

温度によって変動する金属の電気抵抗を利用した温度センサーです。
一般的に、金属の電気抵抗は温度に比例して変化し、低温の場合、電気抵抗は小さく、高温になるにつれて電気抵抗は大きくなっていきます。この原理を利用したのが測温抵抗体です。

同じ接触式温度センサーである熱電対に比べて感度が高いことが特徴で、常温付近の温度や極低温の測定を得意としています。
また、温度と抵抗の関係がよく知られているため、精度が高いことも特徴の一つです。

一方で、最高使用温度は熱電対に比べると低く500℃程度、さらに機械的な衝撃や振動にも弱いといった面もあります。

今後、小型化が求められる領域では測温抵抗体を使った温度センサーが有利になってきます。

NISSHAのパターニング技術は、この測温抵抗体の開発に適しています。ここからは測温抵抗体に焦点を絞ってご紹介していきます。

白金測温抵抗体

温度による抵抗値の変化が大きく、耐久性・安定性が高いことが特徴です。
白金測温抵抗体は最も多用される測温抵抗体です。主にPt100,Pt10,JPt100がありますが、Pt100が多く用いられています。

銅測温抵抗体

温度特性のばらつきが小さく安価で製造できますが、固有抵抗が小さいため小型化できないという課題があります。また、高温時に酸化しやすくなるため、白金などよりも測定範囲が低く、温度の上限は180℃程度となってしまいます。

ニッケル測温抵抗体

1℃あたりの抵抗値変化が大きく、安価に製造できる素材です。しかし、300℃付近で抵抗と温度の関係に変曲点があるため、300℃程度までしか使用できません。

白金・コバルト測温抵抗体

抵抗素子に白金・コバルト希薄合金を使用しており、他の測温抵抗体よりも低温に強く、-272℃まで測定が可能です。一方で、高温には弱く27℃までとなっているため、低温専用の温度センサーとして使われることがほとんどです。

それぞれの測温抵抗体ごとに、測定可能範囲を表にまとめたものが以下となります。
この表から、白金は汎用性が高く、銅・ニッケルは価格を抑えたい場合に活用。そして、極低温の測定をしたい場合には、白金・コバルトを用いることがスタンダートになっていることがわかります。