フロートなしスイッチ – metoree本番管理

フロートなしスイッチとは

フロートなしスイッチとは、浮きを使わずに液面高さを検知する機器です。フロートは浮きのことで、フロートレススイッチとも呼ばれます。

フロートなしスイッチは、本体と電極保持器、電極棒 (電極帯) から構成される電極式レベルスイッチです。一方、フロート (浮き) を浮力で液面に浮かせて液位のレベルの上下に応じて出力するスイッチを、フロートスイッチと呼びます。

フロートなしスイッチは、産業やインフラ設備で多く使用される機器です。以下は、フロートなしスイッチの使用用途一例です。

汚水や廃液などのスラリー状液体の検知に使用されます。また、炭酸カルシウムタンクなどは放置すると固まるため、一般的に撹拌機で撹拌します。撹拌している液体にフロートスイッチを使用すると水流で故障するので、フロートなしスイッチを使用して液位検知します。

一方、フロートなしスイッチはその原理から導電性の液体に対してしか使用できません。また、水位検知に電気を使用するため、防爆対象の液体に対しては不向きです。重油や軽油のように、絶縁性液体や危険物の液位測定時はフロートスイッチを使用します。

フロートなしスイッチは、電極棒、電極保持器、フロートレスリレーなどで構成されます。

電極棒は、液に直接触れて液位を伝送する部品です。1つのフロートなしスイッチに対して、1～5本使用されます。電極保持器などと接続するために、先端にねじが切ってある場合が一般的です。

材質は一般的に金属が使用され、液の種類に応じて幅広いラインナップで販売されています。雨水や水道水などの液位検知にはSUS304やSUS316が使用され、海水や薬品の場合はチタンやハステロイが使用される場合があります。

電極棒は、1本あたり1m程度で販売されていることが多いです。高さがそれ以上に高いタンクの液位を測定する場合は、接続ナットなどを使用して延長します。延長すると電極同士が下部で接触する危険があるため、セパレータを挟んで引き離します。

電極保持器は、電極をタンクに固定しつつ絶縁する部品です。金属タンクにおいても電極とタンクを絶縁できるように、材質は合成樹脂などの絶縁材料が使用されます。

碍子が使用される場合もあり、2～5本の電極棒を接続できるようになっています。電極をねじで固定しつつ、外部配線と接続できる構造です。

フロートなしリレーは電極棒に微弱電圧を発生させて水位を確認しつつ、接点出力するリレーです。フロートなしスイッチの本体とも呼ばれます。専用のソケットに刺してDINレールなどで取り付ける方式が一般的です。

外部からAC100VまたはAC200Vを供給する必要があります。内部に変圧器を有しており、12Vまたは5V程度の微弱電圧を電極間に印加します。液位が上がって2本以上の電極が液に浸かると、フロートなしリレーで液位に応じた出力を発信します。

フロートなしスイッチは用途、対象液、電源電圧などの観点から選定します。フロートなしスイッチを使用してタンク液位などを制御する場合は3本の電極棒を使用し、液位高警報も合わせて発報する場合は4～5本の電極棒を使用します。警報のみを発報する場合は1～3本の電極棒で構成可能です。

電極棒や接続ナットの材質は対象液に合わせて選定し、代表的な材質はSUS304、SUS316L、チタン、ハステロイです。電極を複数使用する理由はヒステリシスを持たせるためです。1本は常に液に浸かる長さに設定しておき、残り2本の長さを変えることでヒステリシスを持たせます。

短い電極が浸かった後に長い電極が離れるまで出力し続ける場合は、タンク排水制御または液位高警報として使用し、逆の場合はタンク給水制御または液位低警報として使用可能です。リレーの種類は、対象液や電源電圧に応じて選定します。

純水タンクなどに使用する場合は液の電気抵抗が高いため高感度型を使用し、雨水などの場合は一般型を使用します。電圧はAC100V、AC200V、DC24Vなどの製品があり、供給する電源電圧を確認して選定します。

参考文献
https://www.fa.omron.co.jp/guide/faq/detail/faq05651.html
https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/33/207/index.html
https://e-sysnet.com/ekimen/
https://www.keyence.co.jp/ss/products/process/levelsensor/type/electrode.jsp
https://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/cat/61f_usecorrectly_ds_j_3_2.pdf