中古真空コンポーネント、サーモカップル（TCゲージ）の販売、在庫紹介

サーモカップルゲージの仕組み（動作原理）

サーモカップルゲージ（TCゲージ）は、気体の熱伝導率が圧力によって変化する現象を利用して真空度（圧力）を測定する「熱伝導真空計」の一種です。主に低真空から中真空領域の測定に用いられます。

基本的な構造は、真空雰囲気内に配置された微小なヒーター（発熱線）と、そのヒーターに直接接合された熱電対（サーモカップル）で構成されています。測定時には、ヒーターに一定の電流を流して加熱します。このとき、周囲に存在する気体分子がヒーターに衝突することで、ヒーターの熱が気体へと逃げていきます（熱伝導）。

気体の圧力が高い（気体分子が多い）状態では、より多くの熱が奪われるため、ヒーターの温度は低くなります。反対に、圧力が低い（気体分子が少ない）状態では熱が逃げにくくなり、ヒーターの温度は上昇します。

このヒーターの温度変化を、異種金属の接合部で生じるゼーベック効果を利用した熱電対によって熱起電力（電圧）として検出します。検出された電圧変化を電気信号として処理し、圧力値に換算して表示する仕組みです。構造が単純でありながら、温度変化をダイレクトに電圧として取り出せる点が動作上の大きな特徴です。


サーモカップルゲージの主な特徴

サーモカップルゲージには、構造の簡素さや経済性に基づく多くのメリットと、測定原理に起因するいくつかの留意点があります。

最も大きなメリットは、構造が堅牢で耐久性に優れ、非常に安価であることです。測定子（センサーヘッド）内部に複雑な電極構造を持たないため、振動や外部からの衝撃に強く、取り扱いが容易です。また、ピラニ真空計など他の熱伝導真空計と比較しても測定回路がシンプルであり、装置全体の導入コストやメンテナンス費用を抑えることができます。

測定できる圧力範囲は、一般的に1000Paから0.1Pa（約10Torrから10のマイナス3乗Torr）程度の低真空から中真空領域です。

一方で、測定する気体の種類によって示度が変わる「気体依存性」が存在します。気体の熱伝導率は、窒素、アルゴン、ヘリウム、水蒸気など分子の種類によって異なるため、校正時のガス（通常は空気または窒素）以外の雰囲気を測定する場合は、メーカーが提供する換算図や補正係数を用いて数値を補正する必要があります。

また、熱伝導を利用する構造上、ヒーターの温度変化に追従するまでわずかな時間を要するため、応答速度はミリ秒単位の電子式センサーに比べると緩やかです。さらに、大気圧付近では気体の対流が影響して正確な測定が難しくなり、超高真空領域では熱伝導による放熱が小さすぎて測定限界を迎えるという特性があります。


サーモカップルゲージの具体的な用途

サーモカップルゲージは、その高い信頼性と優れたコストパフォーマンスから、産業界のさまざまな真空設備で広く採用されています。

代表的な用途の一つが、真空排気システムにおける「粗引きライン（フォライン）」の圧力監視です。ターボ分子ポンプや油拡散ポンプといった高真空用ポンプを起動する前段階において、油回転ポンプやドライポンプでシステム内を大気圧から中真空まで引き抜く際の圧力モニターとして使われます。高真空ポンプの破損を防ぐための起動インターロック信号源としても頻繁に利用されます。

また、各種真空成膜装置の前真空監視にも欠かせません。スパッタリング装置、真空蒸着装置、イオンプレーティング装置などにおいて、本格的な成膜プロセスに入る前の到達圧力を確認する用途で組み込まれています。

さらに、一般的な産業用真空処理装置でも幅広く活躍しています。食品や医薬品の真空凍結乾燥機、金属材料の真空熱処理炉、真空包装機、真空脱気装置、各種乾燥炉などで、安全かつ確実に真空度を測定するセンサーとして配置されます。ヘリウム等を用いた簡易的なリークテスト（漏れ試験）時の圧力変化検知や、排気ラインの動作確認など、日常的な設備管理において不可欠なコンポーネントとなっています。