産業用タンク向けの液面リレーの選定方法

液面リレー選定における主要なアプリケーション要件

タンク制御目的に応じた機能のマッチング：充填、排出、維持、アラーム、またはポンプ保護

液面リレーを選択する際は、まずタンクが実際にどのような動作を行う必要があるかを確認してください。たとえば、充填、排出、一定レベルの維持、アラーム発報、ポンプ保護などです。充填用途では、ほとんどのリレーは液体のレベルが所定の下限を下回るとポンプを起動します。排水システムはこれとは異なり、通常は液面が高すぎるレベルに達したときに排出プロセスを開始します。維持機能は2つのポイントの間でバランスを保つもので、化学薬品を添加するような精度が重要な場面で便利です。アラームは、液面が危険な位置（高低いずれも）に達した際に警告を発し、洪水や機器の空転といった災害を防ぎます。ポンプ保護も非常に重要です。昨年のある調査によると、すべてのポンプ故障の約4分の3は、液面制御が正しく行われなかったことが原因でした。適切な出力タイプを選択することも忘れてはいけません。SPDTはポンプ制御に適しており、DPDTはバルブ制御に向いています。また、アプリケーションに適したスイッチングロジックと正常に連携できるかも確認してください。

安全性が重要なロジックの要件：フェイルセーフ設計、ハンティング防止遅延、およびポジティブな安全ロジック

安全性が最も重要となるシステムを扱う場合、リレー論理はすべての構成要素を正常に保つことに重点を置く必要があります。フェイルセーフ設計は、異常が発生した際に電源を遮断し、ポンプやバルブを最も安全な状態に戻すことで機能します。これは危険な液体を扱う際には特に重要です。液面が設定値付近で変動する際に頻繁に切り替わる現象（ハンティング）を防ぐため、通常5〜30秒のアンチハンティング遅延が用いられます。この遅延機能により機械の摩耗が減少し、モーターの寿命が実際に延びます。ポジティブセーフティ論理では、センサー断線などの異常が発生した場合、直ちに装置を停止することで重大な事故を未然に防止します。燃料やその他の危険物質を貯蔵する施設では、3線式ではなく2線式回路を使用することで、誤検出を問題になる前に検出できるため、追加的な保護が得られます。IEC 61508などの規格に従うことは、事故防止において非常に大きな効果があります。最新のSafety Systems Reportによると、これらの基本的な保護対策を省略するとリスクレベルが約40%上昇します。将来的な修理やメンテナンスを容易にするためには、動作状況を表示するインジケーターライトと、必要に応じて手動で操作可能な制御機能を備えたリレーを選ぶことが推奨されます。

信頼性の高い動作のための液体特性と検出適合性

導電率のしきい値：なぜ流体の導電率が液面リレーの適応性を決定するのか

液体レベルリレーの動作性能は、実際には流体の導電性に大きく依存します。ほとんどの抵抗式センシングリレーは、浸漬されたプローブ間で適切な回路を形成するために、少なくとも1〜20マイクロジーメンス／センチメートル程度の導電性を必要とします。そのため、産業用廃水や酸性溶液など導電性の高い物質は、この種の構成と比較的よく動作します。一方で、超純水やさまざまな油類、およびほとんどの溶剤は5マイクロジーメンス以下の導電率しか持たないため、標準的な抵抗式システムでは正常に機能しません。このような非導電性材料を扱う場合、エンジニアは通常、静電容量式センサーや超音波技術などの他の手段に頼ります。これらの代替手段は電気的伝導をまったく必要としないため、従来の方法では対応できない用途においても液面レベルを正確に検出できます。

低導電性またはコーティングが発生しやすい媒体における課題：抵抗測定法が機能しない場合

電導率が1マイクロシーメンス／センチ未満の液体では、抵抗式センサーを正常に作動させるのに十分な電流が流れません。つまり、タンクが完全に満たされている場合でも、センサーは危険なほど低いレベルを示す可能性があります。この問題は、糖蜜、汚泥、産業用接着剤などの粘稠または粘着性のある物質ではさらに悪化します。こうした物質は時間とともにセンサープローブに付着し、信号の伝達を遮断する絶縁層を形成しがちです。乳製品処理会社はこの問題を特に良く理解しています。最近の業界報告によると、タンク内のタンパク質が機器に付着することにより、センサーの問題が約34％多く発生しているからです。このような過酷な条件下で使用されるアプリケーションでは、非接触式の選択肢に切り替えることが理にかなっています。静電容量式および超音波式のシステムは、電極との直接接触を回避するため、清掃の必要性が減り、汚れやすい環境下でも正確な測定を維持できます。

電気的、環境的および機械的統合に関する検討事項

電源、インターフェースおよび筐体の要件：電圧定格、PLC互換性、およびIP／NEMA定格

液体レベルリレーをシステムに追加する際には、電気的要件、環境条件、機械的側面など、適切に検討が必要ないくつかの重要なポイントがあります。電圧定格は、実際に使用可能な電源と一致している必要があります。ほとんどの設置現場では24V DCまたは120V ACの電源が適していますが、この点を誤ると将来的にさまざまな問題が生じる可能性があります。自動化されたプラントでは、設置するリレーとPLCとの通信が可能かどうかを確認する必要があります。既存の制御盤とスムーズに接続できるよう、無電圧接点（ドライコンタクト）に対応したモデルや、4～20ミリアンペアといった標準アナログ信号を出力するモデルを選ぶことが望ましいです。過酷な環境下での保護も重要です。屋外や工業環境に設置されるタンク内の部品を保護するために、IP65以上またはNEMA 4X規格に適合したエンクロージャーを採用することで、ほこり、水、化学物質からの損傷を防ぐことができます。熱の影響も見過ごされがちですが、50℃（約122°F）を超える高温が継続すると、部品の劣化が早まります。腐食のリスクがある場所では、長期間にわたる信頼性を確保するために、ステンレス鋼や高強度ポリカーボネートなどのハウジング材を使用するのが適切です。

主要なモデルの選択：72.01 対 72.11 液面リレー

モデル72.01と72.11の選択は、システム内でどのような作業が必要かによって決まります。モデル72.01は、導電率が十分にある液体を扱うシンプルな充填および排水用途に最適です。設定も比較的簡単で、多くの標準的な用途において費用対効果の高い選択肢となります。一方、モデル72.11は、特に導電率が5マイクロジーメンス／センチ未満の流体を扱う厳しい条件での使用に向いています。このモデルには、応答設定の調整機能、内蔵安全プロトコル、ポンプ保護機能などが備わっており、信頼性が最も重要な産業用の重要環境で大きな違いを生み出します。

揮発性または高リスクの環境で高度な安全対策が必要な場合は72.11モデルを選定してください。一方、安定した非重要環境での通常の監視には72.01モデルが適しています。常に流体の特性や制御目的に対して各モデルの性能を確認してください。