白金測温抵抗体温度計
白金測温抵抗体温度計は、白金の電気抵抗が温度に対してほぼ直線的に変化する性質を利用する接触式温度計である。代表的な素子は「Pt100」や「Pt1000」で、零点（0℃）における抵抗値がそれぞれ100Ω、1000Ωで規定される。高い化学的安定性・再現性・長期安定性を備え、産業計測から研究用途まで幅広く用いられる。測温範囲はおおむね-200〜+850℃に及び、規格化された抵抗—温度換算式と等級により、装置間で整合した測定が可能となる。
原理（抵抗温度係数と換算式）
白金の抵抗値Rは温度Tで増加し、その変化率は抵抗温度係数（α）で表す。実用上は近似的にR(T)=R₀(1+αT+βT²+…）で示され、工業計測ではCallendar–Van Dusen式が広く用いられる。R₀は0℃における抵抗で、Pt100なら100Ωである。白金は不純物の影響が小さく、相転移によるヒステリシスが極めて小さいため、安定した校正曲線を維持できる。
構造と種類（ワイヤ巻き／薄膜／シース）
- ワイヤ巻き型：高純度白金線をセラミック上に螺旋状に巻き、機械的応力を緩和して長期安定性を確保する。高精度用途に適する。
- 薄膜型：セラミック基板上に白金薄膜パターンを形成し小型・低コスト・応答性に優れる。振動環境や大量生産機器に向く。
- シース型：素子を金属シース（多くはステンレス）に充填材とともに封入し耐環境性・機械強度を高める。挿入長や径の選択が可能で、プロセス計測で広く使われる。
規格（IEC 60751と等級）
工業用ではIEC 60751が広く参照され、白金のα=0.00385（℃⁻¹）が標準とされる。許容差は等級Class AA、A、Bなどで規定され、例えばClass Aでは許容差±（0.15+0.002|T|）℃の目安となる（Tは℃）。素子記号はPt100、Pt500、Pt1000などがあり、リード線本数（2線・3線・4線）は配線抵抗補償方式に直結する。
測定回路（2線・3線・4線と自己発熱）
- 2線式：最も簡便だがリード抵抗が測定に加算されやすい。配線短距離や低精度用途向け。
- 3線式：同径・同長の導線でブリッジ回路のバランスをとり、配線抵抗の影響を相殺する工業標準構成。
- 4線式：電流供給と電圧検出を分離する四端子法で高精度を実現する。校正ラボや精密計測で有効。
測定電流が大きいと自己発熱により素子温度が上昇するため、電流は通常0.1〜1mA程度に抑え、必要に応じて断続通電や演算補償を行う。ブリッジ方式（Wheatstone）や定電流源＋電圧測定方式が一般的で、ノイズ対策として低周波ローパスと工周波同期サンプリングが併用される。
特性（範囲・直線性・安定性・応答）
使用範囲は-200〜+850℃が目安で、直線性はサーミスタより劣るが換算式で補正しやすい。長期ドリフトが小さく、再現性に優れる点が大きな利点である。一方、素子の熱容量や保護管の熱抵抗によって応答時間が支配され、細径・薄膜・良好な熱接触条件ほど速応となる。振動・熱衝撃・汚染雰囲気は素子寿命やドリフトの要因となるため、筐体設計と設置条件の最適化が重要である。
校正とトレーサビリティ（ITS-90）
高精度用途では氷点槽（0℃）・スズ点・亜鉛点などの固定点、または比較校正（標準Pt100との恒温槽比較）で校正を行い、ITS-90へのトレーサビリティを確保する。現場では多点校正により係数（R₀、A、B、C）を求め、機器側でCallendar–Van Dusen式に基づく補正テーブルを設定する。定期校正周期は使用条件に依存し、プロセス重要度や許容不確かさを基に決定する。
実装と保護（熱設計・防水・電磁環境）
- 熱設計：挿入長を配管径の約7〜10倍とする経験則があり、導熱グリースやスプリング荷重構造で熱接触を改善する。
- 保護等級：プローブや端子箱のIP等級を環境に合わせて選ぶ。湿潤環境では結露防止と通気構造の両立が課題となる。
- 電磁環境：ツイストペアとシールド、アース一点化、50/60Hzの同相除去などで電磁ノイズを低減する。
用途（産業・ビル設備・医療・試験評価）
化学・食品・薬品プロセス、発電プラント、金属熱処理、半導体設備などの制御計測に広く用いられる。ビル空調では長期安定性と再現性が保守性に寄与し、医療機器や環境試験器では規格に沿った不確かさ管理が重要である。試験評価では恒温槽・熱サイクル試験・材料特性評価の基準センサとして機器間比較の基盤となる。
関連方式（熱電対・サーミスタとの位置づけ）
熱電対は広い温度域と堅牢性に優れるが冷接点補償を要し、微小起電力のためノイズ管理が重要となる。サーミスタは高感度・小型・低温域の分解能で利点がある一方、非線形性と長期安定性が課題となる。白金測温抵抗体温度計は長期安定性と規格化の点で基準センサとして位置づけられ、装置間の整合や品質保証で中核的役割を担う。
選定ポイント（素子・配線・機器）
- 素子：等級（Class AA/A/B）と形式（ワイヤ巻き／薄膜）、定格温度域、振動耐性。
- 配線：測定精度と距離に応じて3線または4線を選択。導線材質・ゲージ・シース径を環境に合わせる。
- 機器：定電流源の安定度、A/D分解能、線形化アルゴリズム、フィルタ、診断（断線・短絡検知）を確認する。
コメント（β版）