1 熱電対について一般的な業務用焙煎機には、焙煎中の豆温度や排気温度を測定するための温度計が取り付けられています。その多くは「熱電対」（ねつでんつい）という温度センサーが用いられています。熱電対とは（以下の資料は「株式会社八光電機」のＷＥＢサイトから引用）異なる材料の２本の金属線を接続して１つの回路（熱電対）をつくり、２つの接点に温度差を与えると回路に電圧が発生するという現象が起きます。この現象は、１８２１年にドイツの物理学者トーマス・ゼーベックによって発見され、ゼーベック効果と呼ばれています。片端を開放すれば、電位差（熱起電力）の形で検出することが可能です。熱起電力として取り出せば、組み合わせる金属の種類と両接点の温度差には依存するものの、構成する２つの金属の形状と大きさには関係しないため、この現象を利用した多くの温度検出端が開発されました。一般に、この現象を利用した温度検出端を「熱電対」といいます。熱電対は、中高温領域を中心に最も多く用いられている温度センサーです。その特長としては・熱起電力が大きく、特性のバラツキが小さく互換性がある・高温または低音で使用しても、熱起電力が安定で寿命が長い・耐熱性が高く、高温においても機械的強度が保たれている。・耐食性が高く、ガスなどに対しても丈夫。 2 熱電対の種類と特長（抜粋）記号ＫＪＥＮ構成材料＋脚クロメル鉄クロメルナイクロシル温度範囲－脚－２００～アルメル１０００℃ コンスタ０～ンチン６００℃ コンスタ－２００～ンチン７００℃ －２００～ナイシル１２００℃ 使用限度特徴温度と熱起電力との関係が直１２００℃ 線的であり、工業用として最も多く使用されています。Ｅ熱電対に次いで熱起電力特７５０℃ 性が高く、工業用として中温領域で使用されています。ＪＩＳに定められた熱電対の８００℃ 中で、最も高い熱起電力を有する。低温から高温まで広い範囲に１２５０℃ 渡って起電力が安定しています。高温での不活性ガスおよび、酸Ｓ白金ロジウム０～白金１４００℃ １６００℃ 化雰囲気での精密測定に適しています。精度が良く標準熱電対として利用されています。組合せる金属の種類と接点の起電力の特性が異なるため、金属ごとに種類や測定範囲が日本工業規格などで国際的に規格化されています。その種類と特徴は記号で識別されます。焙煎機に使用されているのは、「Ｋタイプ」の熱電対です。（代表的な種類）＋脚に「クロメル」－脚に「アルメル」（ニッケル及びクロムを主とした合金）（ニッケルを主とした合金）この金属を、シースという保護管の中に封入してセンサーとして使用します。シース熱電対の構造 3 金属シースの中に、熱電対素線を高純度の無機絶縁粉（ＭｇＯ）と共に高密度に圧入封入してありますので、優れた可燒性をもち反応速度は速く、微細な温度変化にも敏感に反応します。封入される素線は１対式と２対式があります。シース材質の種類と特長記号材質Ａ（一般）ＳＵＳ３１６Ｂ（耐熱）ＮＣＦ６００特長耐酸性に優れ、化学工業用として広く用いられている。孔食、隙間腐食に強い。耐食性を有した耐熱鋼として各種加熱部品や石油化学関係に広く用いられている。応力腐食割れに強い。注）以上、資料は「株式会社八光電機」のＷＥＢサイトから引用しました下の写真は、焙煎機マイスターに使っている「熱電対」です。リード線が付属しています。先端の２０ｍｍぐらいがセンサー部になっています。メーカー素線の種類シースの材質シースの外径常用限度許容差・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・アズビル株式会社（旧：山武）ＫタイプＳＵＳ３１６ Φ４．８ｍｍ８００℃ クラス２（０．７５級）実質±２.５℃ 4 豆温度計は豆が最も接触する場所に取り付けています。５ｋ釜に生豆３ｋｇを入れた状態豆温度計釜の回転が焙煎機に向かって「左回転」（反時計回り）なので写真の位置です。豆が良好な状態でセンサーに接触しているのが分かります。生豆が入っていない時は釜内部の排気温度（熱風）を測定しています。その時の温度は釜の表面温度とは違います。取付け位置が悪いと、少量焙煎の時には豆が熱電対に良好な状態で接触しません。その状況の豆温度というのは熱風の影響を受けている可能性があります。排気温度用豆温度用排気温度の測定は、乱流の影響があるダクトの中に入る手前で、更に釜本体の温度に影響されない位置に取付けています。（写真：右）熱電対の取付けで注意したいのは、焙煎機本体の熱影響が出ない場所と根入れ深さです。焙煎機本体の鋼材部に近いと、違う要素が出てしまいます。 5 熱電対の清掃熱電対は定期的に掃除をする必要があります。汚れ方は使用頻度で違います。タール状の汚れはカッターの刃先で削り取る。残りはスポンジヤスリか布ペーパーの４００番以上で軽く擦って仕上げます。注）強く擦らない 6 熱電対の温度表示熱電対で発生した起電力は、「温度調節器」によって温度変換して表示されます。温度調節器（オムロン製）各メーカーからデジタル表示のものが市販されています。中には小数点以下を表示する機種もあるので、選択肢の幅は広いのですが、いずれも計器の表示する数値には許容差（精度）があります。温度調節器による変換指示の精度 ±１％または ±２℃ の大きい方（熱電対の一般的な数値）また、前述のように熱電対自体にも許容差があるので、それを加味すると、ある焙煎機で２００℃から２ハゼが始まるようなデータがあっても、同じメーカー、同じ機種、同じ焙煎状況であっても、１９６℃を表示する計器もあれば２０４℃を表示する計器もある、という事です。これは故障や整備不良ではなく、計器の正常な許容範囲内でのバラツキになります。更に、これに清掃状態が加わります。よく焙煎プロファイルなどを公表している人がいますが、そのデータはその人に限定されたもので、普遍的な記録として第三者と平等に語れるものではありません。 7 更に、測定しているのは豆の表面温度だけです。しかもセンサー周辺のみに限られ、取付け位置も焙煎機メーカーによってバラバラです。また、豆の表面温度だけを見て、熱が豆の内部へ均等に伝わっているかどうか判断できない場合もあります。特に季節の変り目などは、同じ豆を同じ温度上昇で焙煎していても、排気ドラフトが少し変化しただけでも焙煎はズレて味覚は変わります。焙煎プロファイルのデータは主観的なもので、普遍的な「美味しさの指標」には成り得ない。ならば、そのデータはどのように記録して、何を推測するのか。そもそも、なぜ温度計がついていて、それをどのように利用するのかが理解されていなければ、採取したデータはただの記録用紙になってしまいます。よく見かけるのが、１分毎の温度をグラフ化したものです。ここでの要点は、温度を単点だけで追った記録にしないこと。正確さはあまり重要ではありません。豆温度にしても排気温度にしても、１分間に何℃上昇したかで管理します。この温度を押し上げているエネルギーこそが「熱量」です。「温度上昇の幅」が大きければ豆に作用した熱量が多い、小さければ熱量が少ないことになります。これは相対的な温度になります。（単点測定のグラフだけのデータにはしない）これは、排気量にも密接に関係するので、蒸らしの設定、ダンパーをいつ操作したかも平行に記録して、釜内の熱の流れも推測できるようなデータにします。以上を、カッピング等の官能検査と連動させて総合的な判断基準を作ります。従って、機器によってバラツキがあり、測定した温度が絶対的に正確でなくても、また個々には主観的であっても、それが「ひとつの指標」になります。焙煎の現実と理論はどこかで一致するはずですが、何事も単純化したがる理論に比べ現実に起こっている変化の方がはるかに複雑なので謎が多い。記）大和鉄工所出展（参考資料）・株式会社八光電機ＷＥＢサイト岡崎