技術説明

さまざまなレベルセンサの応用例をご紹介いたします。

レベルスイッチ・レベル計には、様々な測定方式があるため、初めて導入される方は、各方式がどのような事が出来るのかイメージしにくいと思われます。
そこで、各方式の動作原理と応用例をご紹介いたしますので、まずは一度ご覧ください。

静電容量式レベルスイッチ

さまざまな測定物を、安定して検知できる汎用性の高いタイプ。

静電容量式では、検出電極と接地電極の2つの電極間の静電容量と導電度を検知し、その数値の差によって、測定物の有無や状態を検知します。液体や粉粒体など、測定物の種類を問わずに検出でき、温度や圧力の影響も受けないという利点があります。稼動部が無く、洗浄性・耐久力に優れている点も魅力です。

ヤマデンの静電容量式レベルセンサは、従来の静電容量製品に比べて、
高感度と安定性を実現しています。下記は、その「高感度」を活かした応用事例です。

観葉植物が、防犯用センサになるんです。

通常、静電容量式では電極棒にステンレスの棒を使用します。この電極棒の代わりに観葉植物を使用することで、侵入者が観葉植物に近づく、または触れた際に静電容量が増加し、観葉植物の近くに設置したアンプから信号を出力し、警報ランプが点灯する仕組みです。

センサというと機械的なものを思い浮かべるかもしれませんが、実は電気を通すものなら応用可能です。ほとんどが電気を通しやすい水で構成されている観葉植物だからこそ、防犯用センサに活用できたのです。

視界に左右されない、新基準の品質管理を実現。

例えば、納豆の生産ラインで、コンベアを流れていく容器にタレを挿入した際、製品の品質チェックは電子カメラによる検知が主流でした。しかし、「タレと納豆が同じ色」だったため、検知できない場合があり、視界に大きく左右されるという難点もありました。その点、静電容量式レベルセンサであれば、視界に関係なく、静電容量の変化で検知するため、色や視覚に関係なく正確に検知することが可能です。納豆やタレと離れて検知する点につきましても、静電容量の感度を超高感度にすることで解決しました。

「密閉された容器内」「粉塵が多い」という環境下で粉面計測が可能です。

これまで図1のようなテーブル式型の密閉容器に粉体を投入する機械装置において、粉面計測は容易ではありませんでした。実際にご相談いただいたお客様も光学式の距離計でのレベル計測を検討されたようですが、粉塵の影響で断念。そこで弊社では静電容量式のレベル計をご提案しました。棒状電極以外にフラット電極を別途製作し、非接触で粉体を計測することで、問題を解決しました。

また、センサの形状に関しても、撹拌用の回転羽根の通過による影響を最小限に抑えるための工夫を凝らしています。

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フロート式レベルスイッチ

タンクに設置してすぐに使用できます。
低価格で導入しやすいお手軽タイプです。

フロート式の原理は、フロート(浮き)が浮力によって液体上で上下した際、フロート内部にあるマグネットがステム内のリードスイッチを作動させ、検知信号を出力します。

一般的な液面レベルスイッチですが、粘性の高い液体やごみが含まれている液体、過酷な環境である高圧等の場所では使用できません。

オプション
表面処理としては、電解研磨、バフ仕上げといった表面処理がオプションとして選択可能です。高温仕様にすれば、160℃まで使用可能です。その他、高圧仕様などのオプションもご用意。お気軽にご相談ください。

温度とレベルを同時に計測することも可能に。

液体の計測において、レベル計測と温度計測を行う際、タンクの後取付や加工が難しい場合があります。しかし、弊社がカスタマイズしました「温度計を内蔵したタイプのレベルスイッチ」を導入することで、温度とレベルという2種類の計測を1本のレベルセンサで行えます。

左図のレベル計は温度センシングの感度を良くするため、センサ内部を加工しています。省スペースの観点からも狭所にお勧めです。この製品は、加圧タンクの温度計としてだけでなく、空焚き防止用レベルセンサとしてもご使用いただけます。

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振動式レベルスイッチ

先端部のみ高感度なロッドを振動させて、粉粒体の正確な検知を行います。

振動式の原理は、振動ロッド(ステンレスの棒)を圧電素子により振動させ、タンク内の測定物(粉粒体)に触れた際、振動が減衰・停止することにより、検出信号が出力されます。

一般的な振動式の場合、センサ取付部やタンク壁面に溜まっている測定物によって誤検知する場合もありますが、弊社製品においては、先端部のみ高感度となっているため、誤検知することはありません。

測定物について
高感度と安定性の両立を実現した弊社の振動式レベルスイッチ『CVシリーズ』では、見掛比重0.02~の比重の軽い測定物の検出も可能です。
(例)粉ミルク、ピーナッツ、タバコ(葉)、大豆、砂糖、コーヒー豆、砂利、塩、小麦粉、スパイス、動物飼料、炭酸ソーダ、ペレットなど。

小型振動式レベルスイッチで、狭い場所での検知も可能に。

小型ホッパーやタンク内の検知に最適な省スペース型のレベルセンサとしておすすめするのが、『CV600』です。高度なバイブレーション技術に加えて、新型回路設計によりセンサの小型化も実現。小型ホッパーや機械装置のレベル検知に最適なだけでなく、最高感度0.02の実現により、細かい粉体やペレット、食品関連、飼料などの検知にもおすすめです。

液体内の沈殿物の検知も可能です。

弊社の振動式レベルスイッチには、数段階の感度設定が装備されているため、この設定を調整することで、液体内の沈殿物の検知も可能です。
具体的には、感度設定を低くすると、水は検知せずに、沈殿物だけを検知します。

このように設定次第で、幅広い活用方法がありますので、液体や粉体のレベル検知でお困りの際は、一度弊社にご相談ください。

ただし、液体内の物質を検知する事例は特殊な事例のため、諸条件が揃った状態でなければ、しっかりと検知できない場合があります。
予めご了承ください。

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パドル式レベルスイッチ

羽根の回転で測定物の有無を検知する
粉・粒・塊体用レベルスイッチ。

パドル式の原理は、粉粒体などの貯蔵堆積物のレベルを検出したい箇所にレベルスイッチを取り付け、羽根を回転させます。

堆積物のレベルが上昇し、羽根の回転が堆積物に拘束されて停止すると、モータ自体の回転で検出レバーを動かし、測定物の有無などを出力します。

ヤマデンのパドル式は、一般的なパドル式とは異なり、粉粒体の目詰まりを防止する「二層シール」「マム型構造」、そして、羽根の衝撃を緩和する「ギヤ駆動方式」「スリップ機構」を採用しています。過酷な環境が多い粉粒体の工程に必要とされる「耐久性・壊れにくさ」と「使いやすさ」を両立させた製品になっています。

石や塊体さえも検出可能な、
ヤマデン独自の堅牢タイプのレベルスイッチです。

弊社取り扱いのパドル式レベルスイッチの大きな特徴は、一般的な粉体や粒体だけでなく、石や岩といった塊体までも検出できる点です。

シャックル接続により、パイプシャフトを使用したことで、羽根やシャフトなどへの衝撃への強度を向上させ、堅牢で強力なセンサ構造となっています。石や岩、砂利などを検出したい際は、ぜひご相談ください。

タンク上部への接続が難しい場合には、
吊り下げ式もあります。

タンク上部へのレベルスイッチの接続が難しい場合におすすめなのが、吊り下げ式のパドル式レベルスイッチ『ML-S3X』です。タンク上部から吊り下げて使用するため、タンク上部への接続が難しい状況でタンク下部の粉体検出を行いたい場合に最適です。

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静電容量式連続レベル計

静電容量の原理を利用した、様々なケースで使用できるレベル計。

静電容量式連続レベル計の原理は、検出電極と設置電極の2つの電極間の静電容量と導電度の変化を計測し、連続的に測定物の残量レベルや状態を信号出力します。レベルスイッチと同じく、様々な測定物の計測が可能で、環境の影響も受けません。数多くの場所で導入されている汎用性の高い方式です。

ヤマデンの静電容量式レベル計は、一般的な静電容量式に比べて、高感度と安定性を実現しています。
また、小型化と高機能(ディレイ機能・フリー電源など)を両立させた製品になっています。
下記は、その「小型・高精度」、「高感度」を活かした応用事例です。

小型タンクの液面連続レベル計測に最適です。

小型タンクの液面のレベル計測を行うレベル計・液面計は様々な方式があります。「フロート式」「圧力式」「超音波式」「ガイドレーダー式」「静電容量式」などある中で、どの方式にも一長一短がありますが、総合的に使い勝手が良い製品は、『MHL型液面計』がおすすめです。下記にそれぞれの方式のポイントをご紹介いたしますので、参考にご覧ください。

泡もレベル計測ができるってご存知ですか?

「液体や粉粒体は計測できても、泡は計測できない」。そう思われがちですが、弊社の静電容量式レベル計を設置することで、泡の検出だけでなく、泡の連続レベルを検出することができます。

  • 泡のレベル計測が可能です。
  • また、泡を無視した実液のレベル計測も可能です。

但し、泡の性状や性質によっては、標準品では計測できず、カスタマイズする必要のある場合もございます。「これは計測できないだろう」という事例でも、ぜひ一度ご相談ください。

油の中に含まれる水分を計測することもできます。

静電容量式のセンサを利用すると、「油の中に含まれる水分量の計測」も行うことができます。下記は、油と水の乳化状態を計測したときの図です。乳化を行うために左下のタンクの中で油に水を加えて撹拌を行いますが、時間が経過してしまうと分離を起こしてしまうために、必要以上に攪拌機を回しているケースが多いようです。

なぜ、油の中の水分を計測できるのか?
自然界に存在する物体は、必ず固有の誘電率を有しています。例えば、水の比誘電率が80であるのに対して、油の誘電率は2~3といった具合です。油と水が分離した状態から撹拌され乳化すると、誘電率の出力信号がどんどん変化していきます。その変化をもとに、乳化の段階を計測できるのです。
ただし、この事例は特殊事例ですので、混合する物質の種類や物質の状態により計測できない場合もあるため、事前の確認が必要となります。

ガラス管内の液面の連続計測を「非接触レベル計」で解決します。

弊社の「静電容量式アンプ」では、ガラス管の非接触計測をはじめ、さまざまな用途で計測を行えます。

通常、ガラス管内の液面の量や状態を連続計測しようとすると、管内の液面にフロートなどを設置するか、ガラス管の各地点に小型のレベルスイッチを複数個設置する必要がありました。

しかし、弊社の静電容量式連続レベル計を活用すると、ガラス管を覆う形の機器を1つ設置するだけで、ガラス管の外側から非接触計測が可能です。これにより、従来、作業員の方が目視で確認していたものが、無人で残量計測が可能となりました。

一般的に、液体タンクには目視用のレベルゲージが側面に取り付けられている場合が多いですが、目視だけでなく、電気信号によるレベル指示も取り込みたいというご要望もあります。その際に有効なのが、レベルゲージに専用のセンサ電極を取り付け、液面(静電容量)の変化を弊社の「静電容量アンプ」で計測し、電気信号での連続指示出力を行う方法です。

フロート式レベル計

電気的な性状変化の影響を受けず安定した液面計測が可能なレベル計。

スイッチと同じく、フロート(浮き)が浮力によって液体上で上下した際、フロート内部にあるマグネットがステム内のリードスイッチを作動させ、計測信号を出力します。幅広い液体に対応できる反面、粘性の高い液体やごみが含まれている液体には使用できません。

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超音波式レベル計

非接触でさまざまな測定物を計測・測定できる、優秀なレベル計。

超音波式の原理は、「やまびこ」と同じで、音波の反射による時間差を利用しています。測定物に対して超音波を発信し、測定物に反射して往復するまでの時間を計測することで、液面などのレベルを連続的に出力します。非接触で様々な物質を計測でき、スラリーや腐食性液体にも対応します。

「これまでの超音波式は設定が大変…」とお困りの方へ。

非接触で様々な測定物を計測できるため、メリットが多い超音波式ですが、タンク形状やタンク内部の設置物により、設定やチューニングが難しく、現場で使いにくいという弱点がありました。これまではメーカーの技術者が現場に来て、設定することも少なくありませんでした。

その点、弊社がおすすめする超音波式レベル計は、ユーザー様ご自身で簡単に使用できる様に「便利なモニタ画面と設定機能」を搭載しています。さらに調整コスト以外にも、お求めやすい価格のため、導入しやすい点も人気です。

ベルトコンベア上での物質の有無を非接触で検知。

タンク・ホッパー・サイロ等のレベル計測は一般的ですが、鉄鋼関係のお客様先において、ベルトコンベア上の鉱石等の物質が流れているか否かの検出に、超音波レベル計を導入した事例がございます。非接触計測の強みを活かして、コンベア上で流れる物質の計測も可能です。

弊社の廉価版「超音波レベル計」でも、コンベア上の物質の検知が簡単にできます。超音波式の活用シーンは、多種多様です。非接触計測でお困りの事例がございましたらお気軽にご相談下さい。

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