はかりコラム Hakari-shouten COLUMN

【はかり商店】温度計・湿度計の正しい買い方・選び方

はかりコラム

温度計について

はかり商店ではちょうど2年前から「温度計・湿度計」の取り扱いを始めました!

以来、多くのお問合せ、ご注文を頂く弊社の看板商品になりつつあります!!

毎年、晩春から秋口に欠けては熱中症対策に!秋口から春までは季節性インフルエンザ対策に!!多くのご愛顧を頂いております。

昨今は新型コロナウィルス感染症(COVID-19)対策に職場や家庭の温湿度管理の必要性が叫ばれています。些少なりともお役に立てて頂ければ幸いです。

そんな温度計の種類や特徴についてまとめました!

温度計とは

温度は寒暖の度合いを数値で表したものです。温度を「何度」と表しますが、この「度」とは日本国内では摂氏( セルシウス度 ℃ )といいます。

摂氏に対して主に北米などでは華氏( ファーレンハイト°F )※読みは「カシ~ど」表記される温度単位が用いられています。

※日本の計量法では「華氏」の使用は認められていません。ヤード/ポンド法の一つとして「当分の間法定計量単位と見なす」(計量法付則5-2)となっています。

温度変化によって起こるさまざまな物理現象を利用して温度を知る装置を温度計といい、寒暖計とも呼びます。

温度計には接触式の金属製温度計・ガラス製温度計・電気式温度計、非接触式の放射温度計などがあります。

温度計の種類について

金属製温度計

バイメタル式温度計

アナログ温度計に多く採用されているセンサーです。温度によって伸縮性の度合いが違う金属2枚を張り合わせて、温度変化によって曲がるようにゼンマイ巻になっています。
その時の温度変化によってゼンマイが巻いたり戻ったりした動きで針が動いています。

その構造が簡単で保守が容易、ガラス温度計(水銀温度計やアルコール温度計)に比べて堅牢であり、指示を直読できるので、工業用の用途に適するものとして、ガラス温度計に変わってその使用範囲が広がっています

ガラス製温度計

水銀温度計

棒状温度計 I-1S 水銀 -20~105℃ 30㎝ バラ

水銀は、純粋な物がつくりやすいこと、膨張のしかたが温度によってあまりかわらないこと、熱が伝わりやすいこと、あまり蒸発しないことなど温度計に使うのに都合のよい性質をたくさんもっています。水銀温度計は、水銀の熱を持つと膨張する性質を利用して温度をはかります。

使用温度範囲は通常-30~360℃ですが、高圧封入したものは650℃まで使用できます。  

温度計に適している水銀ですが、水銀は環境に排出されると分解されずに循環し、人間への毒性が強いです。

2013年10月に熊本県で開催された外交会議で、水銀に関する水俣条約の採択署名がおこなわれ、2015年6月に水銀による環境汚染の防止に関する法律が可決成立しています。

この法律により、2020年末から水銀温度計の「製造、販売」に関しての規制が適用され、原則禁止されることになります。

※規制外の水銀温度計(水銀温度計をお求めの際はご相談下さい)

(水俣条約・2013年10月より抜粋)

・研究、計測器の校正及び参照の標準としての使用を目的とする製品
・水銀を含まない実現可能な代替製品によって交換することができない場合(中略)計測器

(「水銀による環境汚染の防止に関する法律」抜粋)

温度計(電気式のもの及びガラス製温度計であって次に掲げるもの(体温計であるものを除く。) を除く。)
イ 計ることのできる最高の温度が三百度以下のものであって、目量が〇・五度以下のもの(ハに該当 するものを除く。)
ロ 計ることのできる最高の温度が三百度を超え五百度以下のものであって、目量が二度以下のもの( ハに該当するものを除く。)
ハ 塩酸、硫酸その他の腐食性の高い薬品の温度を計ることができるものであって、計ることのできる最高の温度が二百度を超え五百度以下のもののうち、目量が二度以下のもの

水銀温度計の「使用」に関しては、現在もまた2020年以降についても使用することができます。

水銀は取扱方法を誤ると人体に悪影響を及ぼす可能性があります。廃棄する際には、お住まいの自治体が定める適切な方法での廃棄をお願い致します。

 

②アルコール温度計

棒状温度計 H-8S アルコール-20~50℃ 15㎝ バラ

アルコール温度計の中に入っている液体はアルコールではなく、着色された白灯油です。赤色・青色に着色されたものがあります。

赤液に使う染料は、太陽光線(紫外線)を浴びると裾色する欠点を持っているので、赤液の温度計を紫外線の強い屋外で使うことは避けましょう。青色は紫外線に強く、褪せる心配がないがないので、屋外での使用は青色のものが良いです。
使用温度範囲は通常-100 ~ 200℃で、価格が安価であることから、幅広い用途で使用されています。

ガラス温度計はこちら

③最高温度計・最低温度計

※ 残念ながら、ガラス式の最高・最低温度計につきましては、弊社のお取り扱いは終了致しました。デジタル型の最高・最低温度計をご検討ください

いちばん高い温度を知りたいときなどに最高温度をわかるようにした温度計が、最高温度計です。

毛管の中に、指標と水銀が入っています。
この指標を、水銀の先につけておくと、温度が上がるときに水銀が膨張して指標を押し動かします。

温度が下がるときは水銀だけが縮んで指標は取り残されるので、指標のはしの目盛りを見れば、最高温度がわかります。

また、あらたに最高温度を測るときには、温度計をしっかり握ったまま上下に振り、指標を動かして水銀の先につけておきます。

最低温度を測るにはアルコール温度計を使います。
最低温度計には、両はしをまるくした細いガラス棒(指標)が毛管のアルコールの中に入っています。

ガラス棒のいっぽうのはしを、アルコールの表面にくっつけておき、水平にして使います。
温度が下がってアルコールが縮むとガラス棒はアルコールの表面にひっぱられて動きます。

温度が上がるときは、ガラス棒を、そのままおいてアルコールだけが膨張するので、ガラス棒のはしの目盛りを見れば最低温度がわかります。

あらたに最低温度を測るときには温度計を傾けてガラス棒のはしをアルコールの表面にくっつけます。

最高・最低温度計はこちら

放射温度計

赤外放射温度計

放射温度計 C レーザーポイント機能付 放射率可変タイプ

すべての物体は、赤外線を放射しており、物体から放射される赤外線を計測するのが赤外放射温度計です。直接温度をはかりたいものに触れる必要がないので、高温設備の温度測定や食品など直接触れることがはばかられる対象の温度測定に向いています。一方で、空気の温度は直接計測できません。
測定までのスピードも早く感度はよいものの、センサーの視野範囲に複数の物体があったり、測定物よりセンサーの視野範囲が大きかったりすると、どの温度を測っているのかわからなくなってしまい、正確な温度測定ができません。表面温度を測定するので、内部温度を測定することは出来ません。
赤外放射温度計の中には「サーモグラフィー」があります。また、最近では体温計にもおでこで体温をはかる、赤外放射を測定しているものがあります。直接肌に触れなくてもよいので衛生的で測定速度も早いのが特徴です。

様々な温度計を紹介してきましたが、現在では携帯電話で温度計アプリをダウンロードして、携帯電話を「温度計」として利用し、温度を知ることも出来ます。アプリのダウンロードに抵抗がある方は、元々携帯電話に入っているお天気アプリで気温を確認することも出来ます。

➡放射温度計はこちら

デジタル温度センサの種類について

弊社でお取り扱いのあるデジタル温度計のセンサについてご説明致します

【サーミスタ】

 サーミスタ(Thermistor):Thermally sensitive Resistor(熱に敏感な抵抗体)

サーミスタは、温度の変化によって電気の流れにくさ=抵抗値が大きく変化する電子部品のことです。温度が高くなると電気が流れやすくなり(抵抗値が下がる)、温度が低くなると電気が流れにくくなる(抵抗値が上がる)という特性から、サーミスタの電気の流れを見ることで温度を知ることができるという仕組みです。

後述する【白金測温抵抗体】と原理は同じですが、材質が大きく異なるためコストが低いことが特徴です

サーミスタは、小形かつ感度がとてもよいため、私達の身の回りの家電や精密機器などによく使用されています。写真のような温度測定器はもちろん、エアコンの室内外の温度を測り温度コントロールをするのにも、スマホなどの精密機器の内部温度を測定するのにも使われており、私達の生活を見えないところで支えてくれているセンサなんですね。

そして、サーミスタは温度特性によって3つに分けることができます。

  • ◇NTCサーミスタ…Negative Temperature Coefficient温度が高くなると抵抗値が下がります。単に「サーミスタ」と呼ばれるものの殆どはこのNTCサーミスタです。様々な形状の材料が入手でき、極めて安価で温度に対する感度が良いという利点のため広く用いられています。
  • ◇PTCサーミスタ…Positive Temperature Coefficient=温度が高くなると抵抗値が上がりますが、ある温度範囲で感度がよくなります。単に温度を検出するだけで無く、電力を直接制御する目的での使い方、つまり「加熱保護」や「過電流保護」のためのヒューズの代替品として使用されます
  • ◇CTRサーミスタ…Critical Temperature Resistor=NTCと同じ特性を持ちますがある温度範囲で感度がよくなります。常温域において手軽に扱えるため、家電機器における温度計測にしばしば用いられます。使用温度範囲は-50~150℃くらいです。

このうち、温度測定によく使用されるサーミスタは「NTCサーミスタ」で、一般的にはこの「NTCサーミスタ」がサーミスタと呼ばれています。サーミスタといえばこれ!という感じでしょうか。使用温度範囲は-50℃~400℃ほど。材料はマンガン (Mn) 、ニッケル (Ni) 、コバルト (Co) などの金属酸化物を成分としています。

【白金測温抵抗体】

サーミスタと同じように、金属が温度変化によって電気の流れにくさ=抵抗値が変化するという特性を利用しています。この抵抗値を測定することで、温度を知ることができます。

そしてこの測温抵抗体には4種類あり、①白金 ②銅 ③ニッケル ④白金/コバルトに分けられます。

なかでもよく使われているのが①白金か材料となる「白金測温抵抗体(Pt100)」です。

Pt100とは、0℃で100Ωの抵抗値を持つことに由来しています。Pt100は優れた線形性を持っているため、正確な温度測定が必要とされる場で使われています。(※Ωは電気の流れにくさを表す単位です。)

測定範囲は-200~600℃を測定することができ、温度による抵抗値の変化が大きいこと・安定性と高い精度を持ち合わせていることから、熱電対とともに工業用温度測定の主要センサとして広く使用されています。

サーミスタと測定原理は似ていますが、白金抵抗体の方が測定範囲が広いです。一方、サーミスタの方が応答性が良く安価だという特長もあります。逆に白金抵抗体Pt100は白金を素材としているため、サーミスタと比較するとコスト高になってしまう一面があります。

【熱電対】

熱電対=ねつでんつい』と読みます。

2つの異なる種類の金属線AとBを接続し1つの回路を作り、この2つの接点1と2に温度の差が生じると、回路に電圧が発生します。この現象をゼーベック効果と呼びます。この回路の一方の接点を開放し電圧計を接続すると、発生した起電力(熱起電力)を測定することが出来ます。熱電対とは、この現象を利用して温度測定します。

仕組みを簡易的に図で描いてみました。異なる2種類の金属線AとBを接続して1つの回路(熱電対)を作り、この2つの接点1と2に温度の差が生じると、回路に電圧が発生し、電流が流れます。2つの接点の温度に差がなく等しい場合は、電流は流れません。

この現象を発見したのが、ドイツ人科学者のゼーベックで、その名前からとって「ゼーベック効果」と呼ばれています。この温度差による電流を起こす電力を「熱起電力」(ねつきでんりょく)といいます。

熱電対を温度センサとして利用し温度を測る場合は、この接点の片方を計測器に接続します。そして、2種類の金属線の接点と、計測器側の接点の温度差によって生じる電圧を測定することで、温度計測に利用されています。

熱電対はその構造材料により、8タイプに分かれており、温度測定範囲や目的により選択します。

最も広く工業用として使用されているのがKタイプ、価格が安価で中温用に多く使用されているのがJタイプです。

対象物のサイズや材質、使用温度、使用環境、寿命等を考えながら、必要な熱電対の種類や形状を選びましょう。

➡熱電対温度計はこちら

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