温度センサー挿入位置が測定誤差を生む理由

温度センサー挿入位置が測定誤差を生む理由とは？

製造業の現場において「温度」は品質や生産性を左右する極めて重要な管理項目です。
特に化学、食品、樹脂成形、金属加工など、あらゆるプロセスで温度制御は製品性能や歩留まりに直結します。
しかし、現場で長く経験を積むと、同じ場所で同じ温度センサーを使っていても「測定値が合わない」「トラブルが頻繁に起きる」という現象に何度も遭遇します。
その原因のひとつが「温度センサーの挿入位置」にあることをご存知でしょうか。
本記事では、現場目線で温度センサー挿入位置の重要性、そして測定誤差が生まれるメカニズムを徹底解説し、アナログ的な発想が根強い日本の製造現場にどうアプローチすべきか、多角的にご紹介します。

現場に潜む「温度センサーの挿入位置」問題

なぜ温度センサーの挿入位置が重要なのか

多くの現場において、温度センサー（熱電対、測温抵抗体、サーミスタなど）は装置に「とりあえず」差し込まれている場合が少なくありません。
図面に「ここに設置」と指定があっても、実際の配管内や炉内、液槽内の流れや物質の分布までは十分に考慮されていないケースも目立ちます。
一見「どこで測っても似たような温度」と思われがちですが、物体や流体の温度分布には思った以上に偏りやムラが存在します。
現場のスタッフからは
「同じ装置でも測定点次第で全く違う数値になる」
「本来のプロセス温度とかけ離れた値が出る」
という声も頻繁に聞こえてきます。
その最たる原因が、温度センサーの挿入位置なのです。

測定誤差を引き起こす主要なメカニズム

1. プロセス流体の流れによるムラ
配管内やタンク、炉内など、多くの産業プロセスでは流体（液体や気体）が流れています。
ところが、温度センサーの挿入位置が「死角」（流れが滞る場所や角）であったり、「入口付近/出口付近」の場合には、中心部と外周部、速い流れと渦のある部分で温度が大きく異なることがあります。
例えば、熱交換器の入口近くで計測すると、まだ熱交換が十分になされておらず、本来欲しい温度との差が生まれます。

2. 熱伝導（伝熱）ロス
温度センサーが装置の壁（メタル・配管）に直接触れていたり、周囲に空間がある場合、測定部が装置の材質や外気の干渉を強く受けてしまうことがあります。
これにより、本来の流体温度ではなく「壁の温度」や「外気の影響を受けた温度」が表示され、誤差原因となります。

3. センサー自体の取り付け深さ
特に配管やタンクで短いセンサーを浅く差し込むと、配管壁近くの温度と流体中心部の温度に大きな差が出ることが珍しくありません。
十分な深さまで挿入しないと、まさに「測っている場所の温度」と「本当に制御したい温度」とのずれが発生します。

4. センサーの放熱・自己加熱
意外な盲点が、センサー自体が電気的に自己発熱したり、測定部全体が外気や配管材質を通して熱を逃がしやすい場所に取り付けられているパターンです。
これにより、流体温度よりも低い（あるいは高い）数値を表示し、誤った制御信号の元凶となります。

具体例で見る誤差事例

配管内の温度センサー誤差

ある食品工場の殺菌ラインでは、100℃の温水を配管に流し、一定温度で滅菌処理を行っています。
本来、温水の流れの中心部の温度が最重要ですが、長年使い続けてきた温度センサーが「浅く」配管壁に近い位置に刺さっていたことで、実際には95℃ほどしか検出できていませんでした。
「温度が上がらない」と思い加熱時間を増やしたところ、反対に加熱し過ぎて歩留まり低下・エネルギーロスが発生。
センサーの位置を見直し、配管内の中央・十分な深さまできちんと差し込むことで、ようやく正しい温度制御ができるようになりました。

成形機での射出成形不良

樹脂成形現場では、シリンダー内の温度を測るのにヒーター付近やシリンダー表面のセンサーで管理する例がよくあります。
ところが、樹脂の溶融温度はシリンダー中心部で決まるもの。
表面の熱や外気の影響を強く受ける場所で測った結果、実際には樹脂が加熱し過ぎて変色・劣化したという失敗例もあります。
これも、現場でよく見落とされがちな「挿入位置選定のミス」です。

加熱炉での温度ムラ

金属を焼き鈍す加熱炉では、通常何カ所にも温度センサーを仕込み、均一加熱を図ります。
しかし、熱源近くや炉壁付近にセンサーが偏っていると、中央部（ワークの本体）は十分温度が上がっていないのに、表示温度だけは設定値に達してしまいます。
これにより、部分的な加熱ムラ・不完全焼入れという品質不良が起きやすくなります。

アナログ現場の「思い込み」と危険性

現場の慣習が作るリスク

日本の多くの工場では、昭和の時代からの職人経験や「前からこうしてきたから大丈夫」という慣習が強く残っています。
特に温度測定においては「この辺に付いていれば問題ない」「針が振れたからOK」といったアナログ的な判断がまだまだ根強いのが実情です。
実際、私も現場監督時代に「温度管理はアナログメーターからデジタル記録までしっかり二重チェック」と口で言いながら、温度センサーの位置自体はほとんど見直した経験がありませんでした。
しかし、不良発生や事故発生の時に初めて「本当にそこで測っていて良いのか？」と気づくことがほとんどでした。
このように一見地味な「挿入位置の見直し」は、重大なトラブルを防ぐ第一歩になるのです。

IoT・自動化時代の“つまずきの石”

昨今、工場の自動化やIoT（Internet of Things）化が加速しています。
温度データをクラウドに集約しAIで最適制御、といった最新ソリューションが普及しつつありますが、肝心の“計測する場所そのもの”がずれていれば、高度なシステムも無力です。
「測定誤差は現場起点で発生し、全社的な損失につながる」これが今、どの現場でも見直すべき本質です。

バイヤーやサプライヤーに求められる新しい視点

調達・設計段階から挿入位置検討が不可欠

バイヤーやエンジニアは、温度計の機器仕様や価格、スペックばかりに目が行きがちです。
しかし、調達時は「現場ごとの温度分布」や「配管・装置の中で温度を均一に感じるポイント」を把握し、最適な形状・長さのセンサーを選定することが不可欠です。
メーカーによっては、装置ごとに最適挿入長・方法・断熱材のアドバイスができる場合もあります。
「ただ刺すだけ」から「どこに・なぜ・どんな深さで刺すか」へ、視点を移すことが現場力アップにつながります。

バイヤーが知っておくべきコミュニケーションのコツ

発注時、「温度を測りたいので何か良いセンサーを」と一言で済ませず、「実際の流体やワークのどの部分の温度が重要なのか」「測定環境で外乱要因は何があるのか」など、サプライヤーと細かく情報共有することが大切です。
また、導入後も「測定値と実際の現象」の突き合わせを定期的に行い、問題発生時にはセンサーの挿入位置変更も視野に入れましょう。

製造現場に根付く“本質改善”のために

デジタルとアナログの“いいとこ取り”を

IoTや高度な制御盤の普及とともに、「データは正確である」という“データ信仰”が蔓延しつつあります。
しかし、根本の「何を」「どこで」「どう測るか」というリアルな現場経験が伴わなければ、本当の意味での自動化・効率化は達成できません。
職人技・経験値と最新テクノロジーの両輪で、気付きや疑問を現場主導でフィードバックする姿勢が重要です。

継続的な現場レビューを

設備、装置、プロセスが変われば「温度分布」も変動します。
新しい設備が入ったときは、必ず数カ所で温度サンプリングを行い、最適なセンサー挿入位置を見極めることが不可欠です。
また、経年劣化やメンテナンスのタイミングで「本当に今の位置で良いのか？」と“ゼロベース思考”で点検することが品質維持への近道となります。

まとめ ― 小さな差が大きな損失を生む

温度センサー挿入位置の違いは、一見すると小さな差のように見えます。
しかし、このずれがもたらす歩留まり悪化・エネルギーロス・品質不良・トラブル対応コストは、年間で見ると膨大な損失に直結します。
アナログ文化の残る現場だからこそ、現場目線の“なぜ・どこで・何のために温度を測るのか”という本質的な議論を再度見直し、「現象と数値」を的確に結び付ける改善が大切です。
温度管理という基礎的なテーマから始まる、小さな“現場革新”が全体最適への第一歩となります。
今一度、自分たちの工場の温度センサーがどこに、なぜ設置されているのか、初心に返ったレビューをおすすめします。