レベルスイッチの正しい選び方

レベルスイッチレベルセンサは、主にタンク、サイロ、または貯蔵容器の貯蔵レベルを測定するために使用されます。 レベルスイッチとレベルセンサは、ほぼ同義と考えることができますが、両者には違いがあります。

レベルスイッチは、レベルの高さの変化を連続的に計測するレベルセンサとは異なり、レベルが一定の高さに達したかどうかをポイント検出します。 したがってレベルスイッチは、レベルに比例した信号を返すのではなく、オンオフ信号を出力します。  

レベルスイッチは、タンクや容器内の貯蔵物が満タン・空に達したかどうかの検出や、ポンプの空運転防止になどに使用されています。

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  • レベルスイッチの種類

    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について

    Trimod Bestaのフロート式レベルスイッチ
    Trimod Bestaのフロート式レベルスイッチ

    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について

    VEGAの静電容量式レベルスイッチ
    VEGAの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、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について

    Sitronの導電式レベルスイッチ
    Sitronの導電式レベルスイッチ

    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について

    Siemensの振動式レベルスイッチ
    Siemensの振動式レベルスイッチ

    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

    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

    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。
  • レベルスイッチの選び方

    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。例えば縦型横型のもの、 ねじ取り付け型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。

    タイプ 測定物 長所
    フロート式
    • 全ての液体(素材の適合性による)
    • 正確
    • 安価
    • 設置が簡単
    • 液体のタイプや泡に敏感でない
    • 校正が不要
    静電容量式
    • 導電性または非導電性の液体および固体
    • 正確
    • 堅牢
    • 安価
    • 設置が簡単
    導電式
    • 導電性液体
    • 堅牢
    • 安価
    • 校正が不要
    • 様々な設置ができる
    • 複数の電極で、複数の検出ポイントを持つことができる
    振動式
    • 液体と固体
    • 測定物のタイプに敏感でない
    • 乱流、泡、振動、詰まりの影響を受けにくい
    • 耐摩性 
    • 取り付けが簡単
    • 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
    • 固体
    • 簡単な用途用の測定原理
    • 堅牢
    • 校正が不要
    光電式
    • 液体
    • 測定物のタイプに敏感でない
    • 小容量でも機能
    • 校正が不要
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