レベルセンサ / レベル計

レベルセンサとは、タンクなどの容器内の液体や粉粒体のレベル（残量）を検出または測定する装置のことで、「レベルスイッチ」と「レベル計」に大別されます。
「レベルスイッチ」とは、容器内の物質の量をポイントで検出するセンサのことを指します。レベル上限・下限それぞれの位置に接触式センサを設置して任意のポイントでの有無でレベルを検出するタイプのほか、容器内上部から超音波を用いてセンサヘッドと内容物（液体であれば液面）の距離を非接触で高精度に検出するタイプがあります。
「レベル計」とは、容器内の上部から物質の残量レベルを連続的に検出・測定して出力する装置のことで、レベルスイッチよりも高い精度での残量管理が可能です。連続レベル計、レベルメーター、液面計とも呼ばれます。

A：レベル計（連続レベル計）　B：レベルスイッチ（上限検出用）　C：レベルスイッチ（下限検出用）

レベルセンサ / レベル計のメリット1：残量レベルを把握し、トラブル防止が可能

レベルセンサ / レベル計は、タンクなど容器の残量を目視確認できない場合でも、レベルの下限に達したことを検知したり、連続的に残量レベルを測定したりできるため、材料切れや加熱タンクの空焚きなどのトラブルを未然に防止することができます。

レベルセンサ / レベル計のメリット2：可動部なしのタイプは、故障リスクが低減

可動部を持たないタイプのレベルセンサ / レベル計を選定・導入することで、故障のリスクが低減します。その中でも、非接触で検知・測定するレーダー式及び超音波式のレベルセンサや、接触式でも濁水・粘液や汚れに強いガイドパルス方式のレベル計なら、安定した運用が可能です。

レベルセンサ / レベル計のメリット3：IO-LINKで接続・運用をスマートに

タンクの残量レベル表示を現場で常時確認することは困難です。また、残量レベル以外にも圧力や温度、接続された配管の流量など複数の管理項目があります。IO-LINK対応のレベル計であれば、省配線で複数の物理量を簡単にネットワーク接続し、スマートな運用が可能です。

レベルセンサ / レベル計の業界別導入事例

生産設備の液面管理：洗浄に使う薬液（洗浄液）の残量・使用量管理

ワークの洗浄工程では、さまざまな薬液を用います。洗浄工程に用いられる薬液（洗浄液）の残量を管理するためにレベルセンサ / レベル計が用いられています。液面測定を行うことで薬液の残量や使用量を正確に管理することができます。しかし、従来のレベルセンサは金属製のものが多く、薬液の液面管理には適していませんでした。キーエンスのレーダー式レベルセンサ FRシリーズは、樹脂タイプもラインナップし、塩酸をはじめ硝酸やフッ化水素など、あらゆる薬液に対応します。薬液のほか、腐食液や粘性のある液体にも対応しているため、薬液の種類を問わず安心して使用することができます。

生産設備の液面管理：クーラント液の残量・使用量管理

クーラント液の量など、タンク内に入った液体の液面測定（残レベル管理）をはじめ、作動油や潤滑油といった油脂類など、生産設備において管理対象となる液体は多種多様です。レベルセンサ / レベル計を活用することで、クーラント液や作動油などの液量を適切に保つことで設備を効率的に使え、トラブルを未然に発見しやすく、省エネ対策にもつながります。しかし、従来のレベルセンサは汚れや泡立ち、結露などによる誤検知が大きな課題でした。キーエンスのレーダー式レベルセンサ FRシリーズは、液体の状態による誤検知がなく、常に安定した液面測定が可能です。水・油どちらでも使用でき、切削粉が混入するような状況でも正確に検知します。また、液体の粘度に影響を受けません。

金属やガラスなど、さまざまなワークや材料のレベル検出

超音波式のレベルセンサ（レベルスイッチ）を用いることで、液面をはじめ、反射型光電センサでは困難だった金属・ガラスなどのさまざまなワークの検出が可能になります。キーエンスのデジタル超音波センサ FWシリーズを導入することで、たとえば、反射率が低い黒色のタイヤ、基板、低い黒ゴムシートを扱う工程でも背景や色の変化を受けずに検出可能です。他に、水滴が付着したままのガラスウェハ、表面が湾曲している自動車用ガラス、曲面をもった透明容器、表面に細かな模様や文字がある缶も、透明度や色の変化、背景の光沢に影響されることなくインラインで検出できます。樹脂成形装置では、ホッパ内の成形用材料（ペレット）の残量を検出できます。ペレットの色を変更してもレベルを検出することができます。

Q.

タンク内部に突起があるものや、撹拌羽が回っているものなどさまざまです。形状や障害物の影響で誤検知が生じませんか？

A.

レベルセンサ/レベル計の種類によっては、形状や障害物の影響を受ける場合があります。キーエンスのレーダー式レベルセンサ FRシリーズであれば、対象物を捉え続けるアルゴリズムと、検出範囲の拡がりを抑える製品構造により、周囲の障害物があっても、ほとんど影響を受けません。これらの機能、構造により、従来難しかった撹拌翼などの構造物や壁際への設置が可能になり、長期安定性を実現しています。

Q.

現場ではさまざまな種類の液体を扱います。検出したい液体が変わるたびに設定変更は必要ですか？

A.

キーエンスのレーダー式レベルセンサ FRシリーズは、水溶性の液体から、油性の液体、さらには粉体まであらゆる対象に対応しています。初期設定で「水溶性液体」「油性液体」「粉体」から検出対象を選択することで、対象に合わせて自動で調整します。非接触ながら安定した検出が可能なため、対象による使い分けが不要です。

Q.

食品の調合タンク内で液体の成分や汚れがセンサに付着し、測定誤差が生じます。これを解消できるセンサはありますか？

A.

キーエンスのレーダー式レベルセンサ FRシリーズは、非接触で安定検出が可能です。万が一センサ部に液体の成分や汚れが付着した場合でも、センサ表面の検出信号と、液面の検出信号を見分けることで、誤動作を防ぎます。また、万が一付着の状況や周囲環境の変化が厳しく、安定検出が困難になってきた場合は、事前に注意を促す信号を出力できます。

レベルセンサ / レベル計にはさまざまな種類があり、用途や特徴がそれぞれ異なります。ここでは用途に応じた代表的なレベルセンサ / レベル計の方式を紹介します。また、対象物との接触や可動部の有無などによる選定のポイントについても解説します。

主な用途と最適なレベルセンサ / レベル計

水、油、各種薬液の液面検出

フロート式（接触式 / 可動部あり）：
低コストで、さまざまな液体に対応可能です。
一方で、粘性の強い液体、比重の軽い液体、高温・高圧の場所では使用できないことがあります。

レーダー式（非接触 / 可動部なし）：
高性能で省メンテナンス。反射現象を利用するので、液体の種類や液体の変質の影響を受けません。
ただし、一部の高密度の泡は表面を検出するため、界面の検出を求められる場合は、注意が必要です。

水、油、各種薬液の液面検出、多点の液面制御

ディスプレーサー式（接触式 / 可動部あり）：
低コストで耐環境性が高い。ワイヤー方式でセンサ長が伸縮自在で、フロート位置を自由に設定可能です。
一方で、付着物や姿勢で動作が悪くなるため、液体の比重が変われば再調整が必要です。

液体、スラリー、粉粒体、あらゆる測定物

超音波式（非接触式 / 可動部なし）：
非接触で検出し、対象物の状態や付着の影響が少なく、取り扱いが容易です。
しかし、真空では使用不可。高温・高圧・粉塵・障害物がある環境では検出できないことがあります。

静電容量式（接触式 / 可動部なし）：
高性能で、高温・高圧など苛酷な環境下でも検知・計測可能です。
しかし、液体の誘電率が変化する場合は計測できないため、空タンク調整が必須です。

スラリーレベル

圧力式（接触式/可動部なし）：
低コストで、さまざまな液体に対応可能。構造・設置が簡単で、精度が高いです。
一方で、高温・高圧では誤差が大きくなる、または計測不可となる場合があります。
また、連続指示タイプはタンク下部のみに取り付け可能です。

導電性の液面検出

電極式（接触式 / 可動部なし）：
低コスト。必要な長さの電極棒を接続可能で、屋外でも使用できます。
しかし、絶縁物は検出できず、付着物に弱いため、多点設定が困難かつ連続測定ができません。

レベルセンサ / レベル計の選定ポイント

対象物に接触するタイプでは、汚れによる誤検知に強いものを選ぶ必要があります。また、多くの場合、可動部を持つタイプはメンテナンス頻度や運用中の故障リスクが高くなります。幅広い対象物や設置条件に対応するタイプのレベルセンサ / レベル計を接触式 / 非接触式の中からそれぞれピックアップして紹介します。

接触式・可動部なし

いくつかある中でもキーエンスではレベルセンサ（レベル計）に「ガイドパルス」を採用しています。従来は短所とされていたプローブ（接触部）の汚れによる誤検知の課題をセンシング技術とアルゴリズムで解決し、設置の自由度や安定性、省メンテナンス性を実現しました。また、IO-LINKに対応し、最新のFA環境にもフィットします。

ガイドパルス式レベルセンサ FLシリーズ

非接触式・可動部なし

「レーダー」や超音波を用いたレベルセンサが該当します。レーダーや超音波が、液面から反射して戻ってくるまでの時間で、レベルを測定します。対象物に触れないため、メンテナンスが楽で、対象物の性質に依存しないというメリットがあります。キーエンスでは、レベルセンサ（レベルスイッチ）に、レーダーと超音波式を採用しています。従来は弱点とされていた、耐環境性を備えることで、幅広い条件に対応することができます。

レーダー式レベルセンサ FRシリーズ
デジタル超音波センサ FWシリーズ

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