熱電対と測温抵抗体は、どちらも細長い金属管の先で温度を測る、見た目のよく似た温度センサーです。ただ、温度を電気信号に変える原理はまったく異なります。
熱電対は2種類の金属の接点に生じる電圧を測り、測温抵抗体は白金の電気抵抗が温度で変わる性質を使います。そのため得意な温度域、精度、応答の速さ、配線の作法まで違い、選び方を誤ると数℃から数十℃の誤差につながることがあります。
この記事では、両者の違いを最初に比較表で示します。そのうえで、熱電対と測温抵抗体それぞれの仕組みと種類、配線の違い、用途別の選び方、設置と保守の注意点という順で整理します。
数値はJIS規格とメーカーの技術資料で確認したものに限り、年版と条件を添えています。
- 原理：熱電対は2種類の金属の接点に生じる電圧（熱起電力）、測温抵抗体は白金の電気抵抗が温度で変わる性質を使う
- 温度範囲：熱電対は高温向き（常用限度はK熱電対で最大1,000℃、B熱電対で1,500℃）。測温抵抗体はJISの区分で高温用でも600℃まで（シース形は500℃）
- 精度：100℃での許容差はPt100クラスAが±0.35℃、K熱電対クラス2が±2.5℃。数百℃までで精度が必要なら測温抵抗体
- 配線：熱電対は種類ごとの補償導線でつなぎ、計器が基準接点補償をする。測温抵抗体は銅線でつなぎ、導線の抵抗を打ち消す3線式が主流（2線式・4線式もある）
- 選び方：高温・広い範囲・速い応答・振動の多い場所は熱電対、数百℃までで精度と安定性を重視するなら測温抵抗体
熱電対と測温抵抗体の違い
先に答えを示すと、高温・広い温度範囲・速い応答・振動の多い場所なら熱電対、数百℃までで精度と安定性を重視するなら測温抵抗体が基本の考え方です。
パナソニックの温度調節器FAQでも、測温抵抗体は比較的低い温度（200℃以下）で精度が必要な用途に使うと整理されています。熱電対は広い範囲の計測に使い、1,000℃を超える高温を測れるタイプもあるとしています。
違いの出発点は原理です。熱電対は2種類の金属の接点に生じる電圧（熱起電力）を測り、測温抵抗体は白金の電気抵抗が温度で変わる性質を使います。信号が「電圧」か「抵抗」かという違いが、つなぐ電線の種類や誤差の出方の違いにそのまま表れます。
原理の違いが、温度域・精度・配線のすべてに影響します。
※応答性・振動・配線の行は一般的な傾向（編集部整理。チノー、RKC、岡崎製作所の技術資料をもとに作成）。許容差は新品の素線・素子に対する規格値で、配線や計器の誤差は含みません。
センサー全般の分類や信号が計器に届くまでの流れは、センサー・計測の仕組みと基本原理で詳しく解説しています。ここからは温度センサーの2大方式に絞って、種類と選び方を掘り下げます。
熱電対の仕組みと種類
熱電対は、2種類の異なる金属線の一端を接合したものです。1821年にゼーベックが発見した現象で、2つの接点に温度差があると、その差に応じた電圧が生じます。
岡崎製作所の技術資料によると、この熱起電力は2種類の材質と両端の温度だけで決まり、線の太さや長さには関係しません。
測温接点と基準接点
温度を測る側の接点を測温接点、反対側を基準接点と呼びます。熱電対が示すのはあくまで「2点の温度差」なので、基準接点の温度が分からなければ測りたい温度も決まりません。
JIS C 1602:2015では、基準接点の温度を0℃として温度と熱起電力の関係（規準熱起電力）を定めています。
とはいえ、現場で基準接点を0℃に保ち続けるのは現実的ではありません。そこで工業用の温調器や記録計は、入力端子の温度を内部で測り、その分を電気的に足し戻す基準接点補償（冷接点補償）をしています。
熱電対から計器まで、途中の電線も「熱電対の一部」として扱います。
※補償導線の代わりに普通の銅線をつなぐと、端子箱の温度が新たな基準接点になってしまい、その温度分だけ誤差が出ます。
JISで決まっている種類と使い分け
JIS C 1602:2015（対応国際規格はIEC 60584-1:2013）には、構成する金属の組み合わせによって9種類が規定されています。B、R、S、N、K、E、J、Tと、2015年版で加わったCです。
このうちB・R・Sは白金を使う貴金属熱電対、それ以外はニッケルや銅、鉄を使う卑金属熱電対です。
工業用で最も多く使われるのはK熱電対です。
ただし岡崎製作所の取扱説明書では、Kは酸化性・不活性の雰囲気には向く一方、還元性の雰囲気や硫黄を含む雰囲気には適さないとされています。
条件によっては、短時間で熱起電力が大きく低下すると注意されています。雰囲気との相性まで見て種類を選ぶのが基本です。
常用限度（空気中で連続使用できる温度）と、雰囲気の向き不向きで使い分けます。
※常用限度・過熱使用限度はJIS C 1602:2015 表3（裸素線を空気中で使う場合）。雰囲気の向き不向きは岡崎製作所 取扱説明書TD-1001d、特徴は八光電機の技術資料による。実際の使用温度は保護管・絶縁管の材質によっても制約されます。
常用限度と過熱使用限度は線の太さで変わる
JIS C 1602:2015では、空気中で連続して使える温度の限度を「常用限度」、短時間なら使える限度を「過熱使用限度」と定義しています。
同じK熱電対でも、素線が細いほど限度は低く、素線径0.65mmでは常用限度650℃・過熱使用限度850℃、3.20mmでは1,000℃・1,200℃です。
カタログで「K熱電対 −200〜1,200℃」（特定製品の値ではなく表記の一例）のように広い範囲が書かれていても、それが常用の範囲とは限りません。
細いシース形を高温で使い続けると劣化が早まるため、使用温度と線径（シース外径）の組み合わせをメーカーに確認するのが確実です。
許容差のクラス1・2・3
許容差とは、規格上の熱起電力から換算した温度と実際の温度との差として許される最大の幅です。JIS C 1602:2015ではクラス1〜3があり、K熱電対の場合は次のとおりです（|t|は測定温度の絶対値）。
- クラス1：−40℃以上375℃未満で±1.5℃、375℃以上1,000℃未満で±0.004・|t|
- クラス2：−40℃以上333℃未満で±2.5℃、333℃以上1,200℃未満で±0.0075・|t|
- クラス3：−167℃以上40℃未満で±2.5℃、−200℃以上−167℃未満で±0.015・|t|
この許容差は新しい素線だけに適用されると規格に明記されています。熱電対は高温で使ううちに素線の性質が変わり、熱起電力がずれていくため、使用中の精度は定期的な確認で担保しなければなりません。
測温抵抗体の仕組みと種類
測温抵抗体は、金属の電気抵抗が温度とともに増える性質を利用したセンサーです。工業用には、使用温度範囲が広く抵抗の温度係数も大きい白金を使うものが最も広く使われています。計器は素子に小さな電流を流し、抵抗値を測って温度に換算します。
Pt100とPt1000、旧規格のJPt100
JIS C 1604:2013では、0℃での抵抗値（公称抵抗値）が100ΩのPt100、500ΩのPt500、1,000ΩのPt1000を定めています。
いずれも100℃と0℃の抵抗比は1.3851で、国際規格IEC 60751と整合しています。
注意したいのが、以前の日本独自の規格にあったJPt100です。抵抗比が1.3916と異なります。
1989年のJIS改正でIECに整合したPt100が採用された際、これは「JPt100」として残されました。その後、1997年の改正で規格から廃止されました（エム・システム技研、キーエンス）。
現行のJIS C 1604:2013にはありませんが、岡崎製作所によると一部で現在も使われています。
PLCの温度入力ユニットにもPt100とJPt100の両方を選べる機種があるため、センサーと計器の設定が一致しているかは交換時の確認ポイントになります。
ずれの大きさを見積もると、100℃での抵抗値はPt100が138.51Ω、JPt100が139.16Ωで、差は0.65Ωです。
Pt100の感度はこの付近で1℃あたり約0.38Ωなので、設定を取り違えると100℃付近でおよそ1.7℃ずれる計算になります（抵抗比から求めた想定例）。
許容差クラスAA・A・B・C
JIS C 1604:2013（IEC 60751:2008を基に作成）では、測温抵抗体の許容差をAA・A・B・Cの4クラスに分けています。許容差の式に加えて、適用できる温度範囲が巻線形と薄膜形の素子で異なるのが特徴です。
- クラスAA：±(0.1℃＋0.0017|t|)。巻線形−50〜250℃、薄膜形0〜150℃
- クラスA：±(0.15℃＋0.002|t|)。巻線形−100〜450℃、薄膜形−30〜300℃
- クラスB：±(0.3℃＋0.005|t|)。巻線形−196〜600℃、薄膜形−50〜500℃
- クラスC：±(0.6℃＋0.01|t|)。巻線形−196〜600℃、薄膜形−50〜600℃
また、クラスAAとAは2線式の測温抵抗体には適用しないと規定されています。高いクラスを選んでも、配線方式が合っていなければ規格の精度は名乗れません。
なお国際規格側は、2022年1月に第3版（IEC 60751:2022）が発行されています。一方、JIS C 1604は第2版（IEC 60751:2008）に対応する2013年版が現行です（2023年に確認）。
規格上の許容差だけを比べると、数百℃までは測温抵抗体が有利です。
※JIS C 1602:2015 表2、JIS C 1604:2013 表3・表4から算出。センサー単体の新品時の許容差で、補償導線・導線抵抗・計器の誤差、経年変化は含みません。
自己加熱と測定電流
測温抵抗体は抵抗値を測るために電流を流すので、その電流で素子自身がわずかに温まります。これを自己加熱と呼びます。
JIS C 1604:2013では測定電流を一般に0.5mA、1mA、2mAとし、最大測定電流は自己加熱が許容差の25%を超えない値と定めています。
岡崎製作所の取扱説明書でも、精度の保証は指定の測定電流で測った場合に有効で、電流が変わると自己加熱で誤差が出る場合があると注意しています。計器を更新したときは、測定電流がセンサーの仕様と合っているかも確認対象です。
配線の違い：補償導線と3線式
熱電対と測温抵抗体では、センサーから計器までをつなぐ電線の考え方が根本的に違います。ここを取り違えるトラブルは現場で起きやすく、しかも表示はそれらしい値を示すので気づきにくいのが厄介な点です。
熱電対は補償導線でつなぐ
熱電対の延長には、熱電対とほぼ同じ熱起電力特性をもつ補償導線を使います。
JIS C 1610:2012では種類ごとに被覆の色が決まっており、K熱電対用は緑、J用は黒、T用は茶色、R・S用は橙色で、−側の心線は白です。
本質安全防爆用の補償導線は、種類を問わず表面被覆を青とすることになっています。
補償導線にも許容差があります。たとえばK熱電対用のKXはクラス2で±100μVで、測温接点が900℃のとき約±2.5℃に相当します。
岡崎製作所は、種類の違う補償導線や＋−の逆接続は大きな誤差の原因になるとし、補償導線との接続部は80℃以下にするよう注意しています。
測温抵抗体は2線式・3線式・4線式
測温抵抗体は抵抗値を測るため、つなぐ電線自体の抵抗が誤差になります。そこでJIS C 1604:2013では、導線の本数によって2導線式、3導線式、4導線式の3つを定めています。
電線は熱電対のような専用品ではなく、一般の制御用ケーブルが使えます。
導線の抵抗をどこまで打ち消せるかが違います。工業用は3線式が主流です。
※JIS C 1604:2013 11.2・11.3、岡崎製作所 取扱説明書TD-1001d、キーエンス「測温抵抗体の基礎」をもとに作成。
計算例：配線で誤差はどのくらい出るか
配線の誤差がどの程度の大きさになるのか、JISの規準値を使って2つの想定例で計算してみます。いずれも条件を単純化した試算で、実際の誤差は計器の方式や設置条件によって変わります。
基準接点補償の有無、導線抵抗の扱いだけで、表示が大きく変わります。
※編集部による想定例。例2の感度は dR/dt＝R0(A＋2Bt)、A＝3.9083×10⁻³、B＝−5.775×10⁻⁷、t＝50℃で計算。実際の導線抵抗はケーブルの仕様と長さで確認してください。
例1は、補償導線の代わりに銅線を使った場合にも同じ構図で起こります。銅線をつないだ端子箱が新たな基準接点になり、端子箱と計器の温度差を誰も補償しないからです。夏と冬で端子箱の温度が変われば、表示の誤差も季節で変わります。
用途別の選び方：6つの判断基準
ここまでの違いを踏まえると、温度センサーは次の6つの順に条件を詰めていくと選びやすくなります。上から順に候補を絞り、最後に計器側の入力仕様と突き合わせるのが実務的な進め方です。
方式を決める条件から、構造と配線を決める条件へと進めます。
※一般的な傾向（編集部整理）。最終的な選定は、メーカーの選定資料と計器の取扱説明書で確認してください。
温度範囲と要求精度
最初に効くのは温度範囲です。
測温抵抗体はJIS C 1604:2013の区分で、高温用でも600℃まで（シース形は500℃）です。そのため焼入れ炉や溶解炉のように数百℃を大きく超える場所では熱電対が前提になります。
熱処理の温度域は焼入れ・焼戻しなど鋼の熱処理の基本でも整理しています。
一方、常温から数百℃までは両方が使えます。この範囲で「品質上、±1℃を切る精度が必要か」が分かれ目です。図4のとおり、100℃ではPt100クラスAが±0.35℃、K熱電対クラス2が±2.5℃と、規格上の許容差だけで数倍の差があります。
応答速度と設置環境
応答の速さは、センサーの熱容量でほぼ決まります。チノーの技術資料では、熱電対は高速応答が得意とされています。岡崎製作所によると、シース熱電対の測温接点は露出形が最も応答が速い一方、素線がむき出しで取り扱いに注意が要ります。
振動については、RKCの製品資料でシース熱電対は耐振動・耐衝撃に優れ、シース測温抵抗体も一般形の測温抵抗体より振動に強いとされています。
ポンプや圧縮機の近く、搬送装置など振動のある場所では、方式よりもまずシース形かどうかを確認するのが近道です。
保護管の材質
保護管は、センサーを測定対象や雰囲気から守る管です。チノーの技術資料では、測定温度、圧力、腐食性、気密性、熱衝撃、機械的な衝撃、応答速度を考えて材質を選ぶとしています。代表的な材質の目安は次のとおりです。
温度だけでなく、硫黄や還元性ガスなど雰囲気への強さで選びます。
※チノー「保護管」技術資料の値。実際の寿命は雰囲気・温度変化・流速などで大きく変わります。R・S・Bなど白金系の熱電対は金属保護管に直接入れて使わないよう注意されています（岡崎製作所）。
配線距離と温調器・PLCの入力仕様
最後に、受ける側の機器を確認します。
温調器やPLC（プログラマブルコントローラ）の温度入力は、機種ごとに対応センサーが決まっています。
たとえば三菱電機のMELSEC iQ-Fの温度入力では、熱電対としてK・J・T・B・R・S（機種によりE・Nなども）が挙げられています。
測温抵抗体はPt100のほか、温度調節ユニットのFX5-4LCでは3線式JPt100、2線式・3線式Pt1000も対象です。
配線が長くなる場合、キーエンスは導線の1mあたりの抵抗値を確認し、計器の入力信号源抵抗の範囲内でケーブルを選ぶよう案内しています。
熱電対なら補償導線の許容差と被覆の使用温度、測温抵抗体なら導線抵抗の許容値を、計器の取扱説明書で突き合わせてください。
設置・保守で差が出るポイント
センサーの選定が正しくても、取り付け方と保守で精度は大きく変わります。誤差の多くはセンサー本体ではなく、取り付け方と経年変化から生まれるためです。岡崎製作所の取扱説明書から、現場で見落としやすい点を整理します。
あわせて定期的に見ておきたいのが、測定回路の絶縁抵抗と保護管の状態です。絶縁抵抗の低下は指示誤差や誘導障害の原因になり、岡崎製作所は点検時の交換目安を1MΩ以下としています。
保護管に付いたススやスラッジは熱の伝わりを悪くするため、減肉や損傷の確認とあわせて取り除きます。
挿入長さと劣化
保護管の挿入長さが短いと、周囲の温度が管を伝わって誤差が生じます。岡崎製作所は目安として、液体では保護管外径の5倍以上、気体では10倍以上を示し、測温抵抗体は先端に素子があるぶん、その長さを足す必要があるとしています。
熱電対には、使っているうちに素線が不均質になる問題があります。
K熱電対は、250〜600℃の温度域で熱起電力が可逆的に増える現象（ショートレンジオーダリング）があるとされます。挿入深さを変えたり使用後に校正したりする際は、注意が必要です。
「取り付けたときと同じ条件で比べる」ことが保守の基本になります。
校正とトレーサビリティ
使用中のセンサーの精度は、校正済みの温度計と比べて確認します。現場では、校正済みのセンサーと差し替えて比べる方法や、すぐ近くに並べて挿入して比べる方法が使われます。どちらも測定対象の温度が安定していること、挿入深さをそろえることが条件です。
国家標準につながる校正を受けたい場合は、JCSS（計量法に基づく校正事業者登録制度）の登録事業者に依頼します。
NITE（製品評価技術基盤機構）の技術的要求事項適用指針では、登録に係る区分「温度」、校正手法の区分「接触式温度計」が定められています。熱電対の特定二次標準器は、産業技術総合研究所が特定標準器で校正する決まりです。
校正周期の決め方や記録の残し方は次の記事で解説しています。
防爆エリアでの注意
石油精製や化学プラントなど、可燃性ガスが存在するおそれのある危険場所があります。そうした場所では、温度センサーも電気機械器具防爆構造規格（昭和44年労働省告示第16号）の適用を受けます。
岡崎製作所によると、温度センサーに適用される防爆構造は耐圧防爆と本質安全防爆の2種類です。
本質安全防爆では、非危険場所に安全保持器（バリア）を置き、事故時に危険場所へ流れ込む電気エネルギーを制限します。
チノーの本質安全防爆形熱電対も、ツェナバリアまたは絶縁バリアと組み合わせて検定に合格した構成です。
センサーの電気特性に見合ったバリアの選定と、防爆指針に沿った施工が必要になります。そのため危険場所での選定・工事は、有資格者と検定合格品を扱うメーカーに必ず確認してください。
高温部や通電中の回路に触れる作業も、社内の安全ルールに従って行う必要があります。
サーミスタ・放射温度計との使い分け
熱電対と測温抵抗体以外にも、工場ではサーミスタと放射温度計を見かけます。役割が異なるため、ここでは使い分けの要点だけ押さえておきます。
サーミスタは、ニッケルやマンガン、コバルトなどの酸化物を焼き固めた半導体セラミックスで、NTCタイプは温度が上がると抵抗が下がります（パナソニック）。
岡崎製作所によると、1℃あたりの抵抗変化が大きい反面、広い温度範囲では使えず、工業用よりも機器に組み込む用途で多く使われます。
放射温度計は、物体が出す赤外線の量から温度を求める非接触式の温度計です。
キーエンスの技術資料では、動く物や触れると温度が変わる物の測定に向くとされています。一方で、物体の材質や表面状態で決まる放射率の設定が誤差に直結し、物体の内部や気体の温度は測れないとしています。
配管内の流体や炉内雰囲気は、熱電対や測温抵抗体の領分です。
温度センサーは設備の異常の兆しをつかむ手段にもなります。温度や振動のデータを保全に生かす考え方は、予知保全の仕組みもあわせて参考にしてください。
まとめ
- 熱電対は熱起電力、測温抵抗体は白金の抵抗変化で温度を測る
- 高温・広範囲・速い応答・振動なら熱電対、数百℃までの精度重視なら測温抵抗体
- 熱電対の常用限度は種類と素線径で決まり、Kは3.20mmで1,000℃（JIS C 1602:2015）
- 熱電対は補償導線と基準接点補償、測温抵抗体は3線式・4線式で配線誤差を抑える
- 選定は温度範囲・精度・応答・環境・保護管・入力機器の6点を順に確認する
温度センサーの選定と保守は、設備保全や生産技術の担当者が日常的に向き合うテーマです。温度計測は加熱・冷却のエネルギー管理とも直結しており、工場の省エネとエネルギー管理の基本も関連が深い分野です。
センサーや計測に関する記事は、センサー・計測の技術テーマページからまとめてご覧いただけます。
出典
出典・参考資料（13件）を開く出典・参考資料を閉じる
- JIS C 1602:2015 熱電対（IEC 60584-1:2013 MOD）：規格本文（kikakurui.com）、表2 許容差・表3 常用限度及び過熱使用限度（jis.eomec.com）、附属書A K熱電対の規準熱起電力
- JIS C 1604:2013 測温抵抗体（IEC 60751:2008 MOD）：規格本文（kikakurui.com）、表1〜表5（jis.eomec.com）、表6 使用温度範囲による区分
- JIS C 1610:2012 熱電対用補償導線：表2 許容差・表9 色別（jis.eomec.com）
- IEC 60751:2022：IEC Webstore
- 岡崎製作所：温度センサ取扱説明書 TD-1001d、熱電対の測定原理、測温抵抗体の測定原理
- チノー：温度センサガイド（熱電対・測温抵抗体の違いと選定ポイントFAQ）、保護管、本質安全防爆形熱電対 SC,NC
- キーエンス：熱電対の基礎、測温抵抗体の基礎、放射温度センサの基礎
- パナソニック：温度調節器：温度センサの使い分けについて、NTCサーミスタの基礎知識
- エム・システム技研：計装豆知識「白金測温抵抗体のJIS規格」
- RKC：一般用温度センサ（熱電対・測温抵抗体）
- 八光電機：熱電対の種類と特徴
- 三菱電機：MELSEC iQ-F 温度センサ入力
- NITE：JCSS技術的要求事項適用指針（接触式温度計（熱電対））第15版
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