中古 アネルバ ANELVA サーモカップル（TCゲージ） TG-550B

サーモカップル（TCゲージ）は熱電対真空計とも呼ばれ、気体の熱伝導が圧力によって変わる性質を使う熱伝導型の真空計です。ピラニ真空計と同じ系統に属し、低真空から中真空の圧力を手軽に連続監視する用途で長く使われています。取引される機器には、真空系に取り付ける測定子（ゲージチューブ）と、それを駆動して圧力を表示する指示計やコントローラがあり、単体で流通することも組み合わせで流通することもあります。
測定子の中には細いフィラメントが張られています。フィラメントには抵抗値が温度でほとんど変わらないニクロムや白金などが使われ、その中央に熱電対が点溶接されています。フィラメントに一定の電流を流して加熱すると、周りの気体分子がぶつかるたびに熱が奪われます。圧力が低いほどぶつかる分子が減って熱が逃げにくくなり、フィラメントの温度が上がるため、熱電対の起電力が大きくなります。この起電力を指示計で圧力に換算して表示します。電流を一定にしてフィラメント温度の変化を読む方式なので、温度を一定に保つように電力を制御するピラニ真空計とは制御の考え方が逆です。出力は圧力に対して直線的ではなく、指示計の目盛りや換算テーブルは決まった測定子の特性に合わせて作られています。このため、測定子と指示計の組み合わせが合っていることが正しく読むための前提になります。
測定できる範囲は、おおむね10のマイナス3乗Torr（約0.1Pa）から1Torr程度が中心です。機種や制御方式によっては数十Torrや大気圧近くまで表示するものもあります。下限側では、気体による熱伝導に比べてフィラメントからの熱放射や支持線を通る熱の逃げが大きくなり、圧力の変化を読み取れなくなります。上限側では、気体の熱伝導が圧力にあまり左右されなくなるため感度が落ちます。メーカーの技術資料には、10Torr以下で±15%前後、それより上で±50%程度という典型的な精度が示されています。そのため、上の圧力域の値は目安と考えるのが実務的です。使用時の周囲温度は0〜100℃程度が一般的です。
熱伝導を使う真空計なので、表示値は気体の種類によって変わります。校正は通常、窒素または乾燥空気で行われ、表示値は窒素相当の圧力になります。ヘリウムや水素のように熱伝導の大きい気体、あるいはアルゴンなどの重い気体が主成分の場合は、実際の圧力と表示値が大きくずれます。プロセスガスを流しながら使う場合は、気体の種類ごとの補正曲線を使うか、気体の種類に左右されない隔膜真空計と組み合わせることを考えます。
実務でまず気をつけたいのはフィラメントの汚れです。油回転ポンプの油の蒸気やプロセスで出る生成物がフィラメントに付くと、熱の逃げ方が変わって表示がずれていきます。汚れの種類によっては溶剤で洗うと戻ることもありますが、腐食が進んでいれば交換が必要です。測定子は構造が簡単で安価なため、消耗品として予備を持っておく運用がよく見られます。
主な用途は、粗引き配管やフォアライン（補助ポンプ側の配管）の圧力監視、油回転ポンプやドライポンプの到達圧力の確認です。電離真空計を点灯してよい圧力の確認や、拡散ポンプ・ターボ分子ポンプへの切り替え判断にも使われます。コントローラの設定値出力を使ってバルブやポンプのインターロック（安全連動）に組み込む使い方も一般的です。蒸着装置、真空炉、凍結乾燥機、各種研究用チャンバーのほか、冷凍空調設備の真空引き確認などでも、低コストで丈夫な圧力モニターとして使われています。