熱電対 — CAE用語解説

カテゴリ: 用語集 | 2026-01-15
CAE visualization for thermocouple - technical simulation diagram

熱電対

🧑‍🎓

熱解析の結果を実測で検証するのに「熱電対を使え」って言われたんですけど、どういう原理で温度を測っているんですか?

定義

🎓

熱電対は2種類の異なる金属線を接合したセンサーだ。接合部と基準接点の温度差に応じてゼーベック効果で起電力が発生するから、その電圧を測って温度に換算する。K型(クロメル-アルメル)なら-200℃〜1250℃まで測れるから、工業用途で最も広く使われているよ。

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K型以外にも種類があるんですか? どう使い分けるんですか?

🎓

J型(鉄-コンスタンタン)は還元性雰囲気向き、T型(銅-コンスタンタン)は低温域で精度が高い。高温用途だとR型やS型(白金-ロジウム系)もある。測定温度範囲、精度、環境に応じて選ぶんだ。

熱解析における役割

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CAEの結果と熱電対の計測値を比較するとき、気をつけるポイントはありますか?

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一番多いミスは、熱電対の取り付け位置と解析のモニター点が一致していないケースだ。熱電対はあくまで接合点の「点」の温度を測るから、温度勾配が急な場所では数mm位置がずれるだけで結果が大きく変わる。解析で解いている方程式はこれだけど、

$$ \rho c_p \frac{\partial T}{\partial t} = \nabla \cdot (k \nabla T) + Q $$
🧑‍🎓

解析側のメッシュの細かさも重要そうですね。節点位置が実際の熱電対位置と合ってないと比較できない…

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その通り。あと熱電対自体が金属線だから、取り付けることで局所的に熱が逃げたり、接触熱抵抗が生じたりして測定対象の温度場を乱すこともある。特に小さな電子部品では影響が大きいから注意が必要だよ。

関連用語

🧑‍🎓

熱電対と一緒に覚えておくべき用語はありますか?

🎓
  • 温度測定
  • サーモグラフィ
  • 検証
  • 🧑‍🎓

    サーモグラフィなら面で温度分布が見えるから、点の熱電対と使い分けるのが良さそうですね。

    🎓

    理想的には両方使うのがベストだね。サーモグラフィで全体分布を確認して、熱電対で特定箇所の正確な温度を押さえる。解析結果と比較するときは、測定位置を図面にきちんと記録しておくことを忘れずに。

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