問題 11

次の各文章の【1】～【14】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【2】、【5】、【6】、【8】及び【12】～【14】は複数箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。（配点計50点） (1) 放射温度計は、物体からの放射エネルギーから物体の温度を測定するものである。理想的な放射体である黒体からの全放射エネルギーは、【 1 】で示されているとおり、絶対温度の4乗に比例する。 放射温度計は、非接触でも測定が可能なため、移動体や回転体でも温度測定が可能で、遠方の物体や非常に大きい物体の測定も可能であるなどの長所がある。しかし、短所としては、①測定対象の【 2 】によって測定結果が左右されること、②測定対象の近くに高温物体があると、その熱放射エネルギーが測定対象から反射されて誤差を生じること、などが挙げられる。①への対応としては、放射温度計と他の温度計により同じ場所の温度を同時に測定し、両者の温度が一致するように放射温度計の【 2 】を調整する方法が用いられている。

(2) 熱電対を用いて温度測定を行う場合の注意点について考える。 熱電対を用いて固体表面の温度測定を行う場合は、熱電対の素線を通した熱伝導が生じて、温度を正確に測定できないことが想定される。この影響を小さくするためには、熱電対の素線をある程度の長さにわたり、固体表面に沿って設置するのが良いが、固体表面の【 3 】分布による影響がより少ない方向に設置しなければならない。なお、受信計器（測定器）まで距離があるときには、熱電対の素線に【 4 】を接続して延長する。

(3) 熱電対や抵抗温度計に用いる保護管について考える。 [熱電対] 熱電対は、測定雰囲気に直接さらされていると変質して寿命が短くなることがある。また、裸線のままでは装置や炉に取り付けにくい場合もある。そのような場合には、熱電対を保護管に入れるか、保護管付熱電対を使用する。保護管は大別して金属保護管と非金属保護管に分けられる。 保護管の条件としては、【 5 】があること、化学的に安定で雰囲気ガスにおかされないこと、【 6 】があり雰囲気ガスを浸透させないこと、熱電対に影響を与える有害なガスを発生させないことなどが挙げられる。 白金系熱電対に用いられる保護管としては【 7 】管が挙げられるが、【 8 】したときに破損しやすい。そのためこの保護管の外側に、【 6 】は悪いが【 8 】には強い保護管を被せ、二重保護管として使用することがよく行われる。 [抵抗温度計] 抵抗温度計でも熱電対と同様の保護管を用いるが、使用温度が低く、かつ化学工業や食品工業で使用されることが多いので、【 5 】よりも耐食性に重点が置かれている。一般にはSUS 304やSUS 316が使用されるが、腐食性が激しい流体に対しては、チタン、モネル、ハステロイ、フッ素樹脂ライニングなどが使用される。

(4) ピトー管式流速計は、流れの全圧と静圧を測定して流速を求める。全圧と静圧との【 9 】である動圧が、流速の【 10 】乗に比例することを示すベルヌーイの式を利用して流速を求める。このため、流体の【 11 】が測定に影響するので、空気の流速測定の場合、測定時の気温と気圧を把握しておく。

(5) 周辺を固定したダイアフラムの片側に圧力を加えるとダイアフラムがたわむ。ダイアフラム式圧力計はこの現象を用いており、ダイアフラムに生じた変位又は歪み、あるいはダイアフラムが受けた力を検出して圧力を測定している。 ダイアフラム式圧力計と同じ測定原理を利用した【 12 】は、流量測定や液位測定・液体密度測定などに広く使用されており、機能はより豊富である。流量測定に使用するときは、差圧を流量に変換するための開平機能や気体流量測定用の温度・圧力補正機能を付加する。また、ダイアフラムの片側一方を真空にしてから封止し、絶対圧力を測定する製品もある。 【 12 】は、検出方式によって①力平衡式、②静電容量式、③【 13 】式、④振動式に分けられる。また、伝送出力によって電子式と【 14 】式に分けられるが、【 14 】式の製品は①の力平衡式のみである。③の【 13 】式は単結晶シリコンの薄いダイアフラム上に【 13 】を形成し、差圧に比例した出力を得ている。