レベルスイッチの正しい選び方

レベルスイッチには、液体、粉体や粒体、ペースト状の製品などの対象物に応じた多種のレベルセンサがあり、その中にはレベルセンサの技術を使用したものもあります。 　

レベルスイッチの主な種類:

フロート式レベルスイッチ : フロート部分が水位に合わせて上下に動くことで、スイッチが作動します。

静電容量式レベルスイッチ:静電容量式レベルスイッチは、容器に取り付けられ、電極部が測定物に触れるとリレー出力します。

導電式レベルスイッチ : 導電性の測定物が電極に触れると、少電流が流れ検出します。

振動式レベルスイッチ :振動ロッドが測定物に触れると振動が小さくなり、それを感知して検出します。

パドル式レベルスイッチ: モーターがパドルを回転させ、測定物がパドルに触れると回転が停止し、検出します。 

光学式レベルスイッチ : 赤外線LEDの光は、プリズムによって受光部に反射され、液面がプリズムに達すると、光は反射されずに液体の中で屈折し検出します。　

フロート式レベルスイッチは、フロートと機械式または磁気式のスイッチ（リードスイッチ）の組み合わせというシンプルな原理に基づいています。 液面に浮くフロートの動きで、液体の位置を検出します。

主な3種類のフロート式レベルスイッチ :

• 吊り下げるタイプのフロート式レベルスイッチは、ケーブルの端にフロートが吊り下がっている、シンプルな構造です。 液面がフロートに到達しフロートが上下すると、フロート内部にあるマグネットがリードスイッチを作動させます。 シンプルではありますが、あまり正確ではないので、ポンプの空運転防止装置としてよく使用されています。
• 　 フロートが垂直移動する垂直取り付けタイプのフロートスイッチは、軸に磁気スイッチ（リードスイッチ）を内蔵したタイプのセンサで、フロートに磁石が搭載されているため、液体がリードスイッチの位置までフロートを上昇させると、センサの状態が変化します。
• 横型取り付けタイプのフロートスイッチは、横型の多関節軸の端に固定されたフロートで構成されています。 フロートが上昇すると、多関節軸の傾きが変化し、スイッチをオンにします。

長所 :

• フロート式レベルスイッチは、センサの素材と液体の性質を考慮することで、すべての液体に使用できます（酸の場合はプラスチック、水や油の場合はステンレス鋼など）。
• 信頼性が高く、経済的で使いやすい。
• 校正が不要
• フロート式レベルスイッチは、液体の性質、導電性、タンク内の圧力と温度条件、表面の蒸気、泡、沸騰の有無に関係なく作動しますが、水面の波動の影響を受けやすいです。

静電容量式レベルスイッチは、コンデンサの性質に基づいています。 レベルスイッチと容器の壁は、コンデンサの2つの電極を形成し、その容量は容器内の測定物の高さに依存し、位置の高さの変化は、静電容量の変化を引き起こします。

長所 :

• 堅牢で正確
• メンテナンスが不必要
• 安価
• どの位置にもスイッチを取り付けられる
• 導電性・非導電性の液体や固体、、粘性や粘着性のある物質を測定できます。
• 高い動作温度と圧力に対する耐久性があります。

導電式レベルスイッチは、導電性の液体にのみ利用できます。 基本的な構成としては、2つの電極を隙間で隔てて開回路（2つの電極間に電流が流れない状態）を形成しています。 液面が電極に達すると、導電性の液体が回路を閉じ、電極間に電流が流れ、検出します。

したがって酸、洗剤、水を含む溶液などの導電性液体にのみ使用でき、導電性が悪い炭化水素、油、溶剤には不適切です。

ただし、液体の性質に適した素材であれば、刺激性の強い液体にも使用することができます。

長所 :

• シンプルな構造で、堅牢で安価
• 様々な設置ができる
• 校正が不要
• 複数の電極を持つスイッチを選択することで、複数の検出ポイントを持つことができます。

振動式レベルスイッチは、振動ロッドを電子回路によって振動させます。 測定物がロッドに到達すると、測定物により振動が減衰・停止することにより、検出します。

容器内の媒体の性質または特性に敏感でなく、液体、粒状および粉状の固体や細かい/粗い穀物に使用することができます。 さらに、危険な場所でも使用できるため、原材料の保管、化学工業、食品産業で人気があります。

長所 :

• 測定物とその性質（導電性、粘度、粒度）、使用条件（温度、圧力）、乱流、泡、振動、詰まりに強い。
• 耐摩性がある
• 取り付けが簡単で校正が不要
• 自己監視
• 磨耗しない・メンテナンス不要

パドル式レベルスイッチ は、低速で回転するモーターに羽根が付いた構造になっています。

サイロ、ビン、ホッパーなどに使用され、塊体計測に適しています。 測定物が羽根に到達すると、羽根が拘束され、モーターが停止することで検出します。 

長所 :

• 簡単な用途用の測定原理
• 堅牢
• 校正が不要

光学式レベルスイッチは、赤外線LEDと受光部で構成されています。 LED光は、センサの先端を形成するガラス製のプリズムに送られます。 プリズム部分が空気中にある間は、LED光は反射して受光部に届きます。 液面がプリズム部分に到達すると、LED光は液中へ拡散し受光部に届きません。 このことから液体の有無を検出します。

このレベルスイッチは、すべての液体に使用でき、測定は密度、誘電率、導電率、屈折また色などの物理的特性に依存しません。

堅牢で、耐久性のある素材（ハウジングにはステンレス鋼、プリズムにはホウケイ酸ガラスまたは石英）を使用しており、可動部がなく、プリズム部分のみが液体と接触します。 非常にコンパクトなので、スペースが限られた場所にも取り付けることができ、小容量の測定物にも使用できます。

長所 :

• 液体の特性（密度、誘電率、導電率、色、屈折）に依存しない。
• 小容量の測定物にも使用できる。
• 校正が不要
• 過酷な環境下でも使用可能。

レベルスイッチは、測定物のタイプ（液体、ペーストまたはバルク材）、その特性（導電性の有無、攻撃性、研磨性など）、また表面の泡や乱流の有無などに応じて選ぶ必要があります。

また、プロセスの動作条件（圧力、温度）に耐えることができ、測定物との相性が良い材質のレベルスイッチを選択します。

レベルスイッチの取り付けのタイプも重要な選択要素です。例えば縦型や横型のもの、 ねじ取り付け型やフランジ付きのものがあります。また小型なレベルスイッチもあります。

最後に、レベルスイッチの出力信号も考慮すべき要素の一つです。 ドライ接点、NPN、PNPトランジスタなどの出力があります。