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| 开关 |
| 液位设备概要 |
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电极式液位开关（61F）作为电气性液位检测方式，被广泛用于以大厦、集中住宅的上下水道为主及钢铁、食品、化学、药品、半导体等各种工业、农业水、净水场、污水处理等的液面控制。一旦电极接触到液体，通过液体可以闭合电路（电气流通的道路），根据流过的电流检知液位控制的动作原理，是以所谓的导电性液体为控制对象的液位开关。进行检测时，直接检测液体的电极间电阻，根据大于或小于已设定的电阻值，来判断有无液面。
■基本原理 |
以一般接收上水道供水的情况为例来进行说明。
通常，在大厦、集中住宅区等中，一旦接水槽接收供水后，就会将
水送到设置在屋顶上的高架水槽内，然后再分配到各楼层。
在高架水槽内，如果因水的消耗而导致水槽内的水位下降，通过泵从接水槽中再进行补充。达到一定的水位后，即可停止泵了。
（参照图1）
在高架水槽内，可以进行水位的控制，以保持上限和下限间的水位。
可以根据下列工作原理来进行这一水位控制。
图1. 水槽的供水控制 |
●根据水位对泵进行ON、OFF控制（2根电极式）
①如图2，电极E1未接触到液面时，电流流通的电路（E1-E3间）为开路，没有电流通过。因此，继电器「X」不动作，继电器「X」的接点仍为“b侧”。
②如图3，电极E1接触到液面时，为电路闭合状态（液体将E1-E3间闭合），因此，继电 器「X」动作，接点移动到“a侧”。若将该继电器接点连接到接触器，则可根据液面的位置对泵进行ON、OFF控制。但是，如图2、图3，如果仅有2根电极，电极E1附近会发生波动，导致继电器抖动。为此，电极式液位开关有自我保持电路。（图2、图3用于水位的报警等方面）
图2 水位低时
图3 水位高时
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●带自我保持电路的实用性水位控制（3根电极式）
如图4所示，使用E1、E3电极以外的E2电极，通过a2接点连接E2、E1。此时（前页的②）液面接触电极E1、继电器「X」动作，如果接点变为“a侧”，即使接下来液面低于E1，E2-E3间的电路也可以保持闭合状态。这种E2电极和接点构成的电路称为自我保持电路。如果液面低于E2，为使电路再次打开、继电器「X」复位到“b侧”，可以在E1-E2间对继电器[X]进行ON、OFF控制。
图5表示该动作的时间图。
由于这种动作方式简单，除了液位控制，电极式液位开关还应用于接触开关、漏水检测器、进行大小判别的传感器等。
图4 自我保持电路
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| 图5 时间图 |
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请注意：
在油之类不能通电的液体中，不能根据本方式进行液面控制。
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●净水
用于饮用的净化水，一般指送到家庭的水、自来水。使用泵送到指定地方的水。多为抽取自来水。
而净化槽，是指净化污水的槽，不要混淆。
●使用水
有目的地储放的水，多为与自来水有相同灵敏度的水。如防火用水等。
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. ●污水
是流向下水道前的水，一般指厕所的排水。
[参考]
家庭、工厂的排水中含有固体物、浮游物，且液体也是低电阻，因此必须考虑电极的设置。
●上水（自来水） [参考]
基本上与净水的意思相同。对下水来说是上水，在水道局也有上水道和下水道之分。在水道局，净化前的水也称为上水，比净水意思更广。
●下水（下水道）
与其说是水的种类，还不如说是污水流动的体系。发达国家的下水
道是很完善的。在一些大城市，下水道完善的地方较多，这种情况
下，无需净化槽，直接流出污水排杂槽。另外，也有一些地方没有设置污水排杂槽，而往往会直接将流出污水的管子连接到下水道。
●雨水
61F-GN-NH3
指积留在水坑等地方的雨水。与净水相比，电阻稍高。
●涌出水
指像泉水一样涌出的水。●循环水
与雨水相同，电阻稍高
●抽水
使用泵送到指定地方的水。多为抽取自来水。
●使用水
有目的地储放的水，多为与自来水有相同灵敏度的水。如防火用水等。
●离子交换水
是指除去离子成分的水。除去离子成分的方法不是蒸馏，因此是高电阻。
[参考]
一般使用的水为动作电阻 200kΩ 更有时使用61F-GP-NH3 ，但使用除去离子成分的方法后，电阻值会提高。（纯水）
●蒸馏水
一般为收集的水蒸汽，但电阻比纯水低。
[参考]
可以用高灵敏度用的61F。
●循环水
锅炉蒸汽的循环水。在管道中,指蒸汽成为水滴形成的水。
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●纯水
指不含不纯物质的水。
事例如下，从200kΩ·cm开始，高达18MΩ·cm位，必须使用超高
灵敏度的61F 。
[参考]
为纯水时，为确保水的纯度，应使用钛电极。
●冷凝水
指蒸汽涡轮、锅炉等的冷却水。
●排水
指为使锅炉的热水保持一定的纯度而排放出来的水。
用于存放这种水的容器，其电阻应比一般用的稍低。 |
水槽·池 |
●接水槽
在大厦、公寓大楼等高层住宅屋顶上有高架水槽的地方，一旦水槽
里储有水，就会在高架水槽内用泵将水吸上来。这个水槽称为接水的水槽。一般设置在地下室或一层。[参考]
在本样本目录中作为一般性的供水源，但在大厦以外的情况下不称为接水槽。它多与消防用的消防栓共用，选择电极的长度时必须考虑这些。
接水槽本身的液位控制，通过另外的61F 或球形旋塞来进行。
（也有和高架水槽用的61F的电极一起接入的情况）
在稍微大点的大厦、公寓大楼中使用61F-G4N。
●高架水槽
指设置在大厦、公寓大楼等高层住宅屋顶上的，利用高度来提供水槽。
[参考]
从接水槽61F-G4N或61F-GIN 等自动地将水泵上来。
最近引进了直接
施加压力进行送水的系统（压送式），也可用于?不带高架水槽的大厦，在停电、天灾等情况下，人们重新认识了储水罐的作用。
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●配水池
指相对于水源地，将从水源地分配到的暂时性蓄水，提供到住宅的池。
设于分支用的小型水源地。
●污水排杂槽
在下水道完善的城市中，作为净化水槽的替代品，积蓄来自厕所的污水和厨房的排水。
[参考]
对于普通的公寓大楼等，是从污水管道直接流到下水道，但是对
于有地下室的大楼，必须到下水道用泵将水吸上来。为此，必须在地下设置积蓄污水的槽。
此时，油、固体物会直接进入，因此，设置电极时，必须每隔1
极设置，并防止电极间的短路。
●水源池
指水道局为给居民用的水道供水而造的池等。
无论何种形式下，从各种水源将水送到这里，通过净化装置为市民
供水。
[参考]
水源池通常应保持一定的水位，多使用61F，继电器和电极间的
布线非常长的地方也有很多。除公共场所以外，也有一些私设水
源地的地方
●净化槽
收集厕所的排水，暂且在这里进行净化。即在无固体物的状态下将其排放到其他地方。
[参考]
由于净化槽中环境为弱碱，因此必须注意绝缘。在下水道完善的城市，大厦等无需净化槽的地方也较多，而将其转移到污水排杂
槽。 |
规 格 |
●动作电阻
指61F本体进行动作所需的电极间的电阻值，如果液体或固体的电
极间电阻值低于该值，就一定会动作。
[参考]
即使在该值很高不易导通的液体中，也能动作，这时需要高灵敏
度。
●电极间电阻
大致与动作电阻相同。从61F的输入（电极）到61F本体有动作电阻、布线有可能是长距离，因此不一定相同，但一般情况下认为是相同也是没问题的。
●导电率（西门子:S）
表示液体导电度的单位。
最近用微西门子(μS)来表示（以前是姆欧： ）。
由于是电阻的倒数，值越小电阻就会变得越高，因此必须为高灵敏度。
1μS/cm →1MΩ·cm
2μS/cm → 500kΩ·cm
10μS/cm → 100kΩ·cm
●自我保持
如果继电器工作，记忆保持这一状态的功能就是自我保持。为61F-GN时， E2电极就会变为自我保持用。根据具备的自我保持功能考虑控制的幅度，另外，可防止由于液面的波动引起的继电器抖动。
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●接点容量（输出）
61F可开关负载容量。
●复位电阻
61F本体进行复位所需的电极间的电阻值，如果高出该值， 61F就会复位。
[参考]
一般情况下，如果没有液体，电阻将会变为无穷大，但是，由于电极保持器、分离器等上面附着了液体，因此不能马上变为无穷大。
61F中，多数情况下该值较为重要（根据布线的不同，还会影响到漏电流），低灵敏度用、远距离用就是因为这一原因。
●固有电阻
表示液体电流流动的难易度，单位为kΩ·cm.为电导率成倒数的关系。（请注意，与动作电阻不同）
通过液体使电气在电极棒间的无数线路流通。固有电阻表示这一电气流通的难易度。由于固有电阻根据电极的设置条件、浸水长度而有所不同，因此，
实际设备的动作是根据电极的间隔、表面积（浸水长度）确定的。要求出电极间电阻较困难，因此以固有电阻为标准。
●动作电压
指61F动作所需的电源电压。
61F的动作电压为额定电压的85%以上。因此，注意不要使电源电压在85%以下。
●最小适用负载
电子电路等非常小的负载（微小负载）的可开关界限的标准。
●接点构成
指接点的接触机构。
[参考]
●负载
分为以下3种
⑴阻性负载
指如果施加电压，就会一直流通相同值电流的负载，如加热器。
⑵感性负载
指含有电感的负载，如电机、螺线管等。
⑶容性负载
指含有电抗的负载，如电容器等。
[参考]
 |
●冲击电流
闭合接点的瞬间，大于稳定状态的过渡性流入电流。
●预动作方式
61F 本体施加控制电源的同时，内置继电器动作，电极间流入电流就会复位的方式。
●正动作方式
在电极间流入电流后，内置继电器进行动作的方式。
注. 高灵敏度以外采用正动作方式。但61F-G□NH也采用正动作方式
●开关频度
单位时间的动作次数。如，次/hour 。
●2线式（带R）
电极和61F本体间，可以省略1根电线进行布线的方式，液位电极、自我保持电极、接地电极3线当中，省略自我保持电极进行布线的方式。而自我保持电极是必须的。这种情况下，必须选择型号中带R型的61F 本体（继电器单元也一样）、电极保持器，并加上（电阻）1W 6.8kΩ。
[参考]
型号 |
电极和61F 本体的布线数 |
型号 |
电极和61F 本体的布线数 |
| 61F-GN 、-G |
3根 |
61F-GNR 、-GR |
2根 |
| 61F-G1N 、-G1 |
6根＊1 4根＊2 |
61F-G1NR 、-G1R |
4根＊1 3根＊2 |
| 61F-G2N 、-G2 |
4根 |
61F-G2NR 、-G2R |
3根 |
| 61F-G3N 、-G3 |
5根 |
61F-G3NR 、-G3R |
4根 |
| 61F-G4N 、-G4 |
9根 |
61F-G4NR 、-G4R |
7根 |
＊1. 表示兼具防止泵空转的供水自动运转。
＊2. 表示兼具异常缺水报警的供水自动运转时。
●3线式
相对于2线式的称呼。（61F的基本方式为3线式）
●防止空转
用泵将水吸上来时，在大厦、公寓大楼等高层大楼中，可以通过接水槽吸到高架水槽中。此时，如果接水槽内没有了水，并继续空转，则会吸进空气，可能会导致电机过热并烧损。为了避免这种情况，必须在水位降到一定液位以下时，将泵强制停止，即可防止马达烧损。61F-G1N 、-G1 以及61F-G4N 、-G4 均具备该功能。
●交互运转
用电机将水吸上来时，在达到某种规模的地方，备有预备电机。如果不使用电机，可能会导致其生锈老化；而如果连续使用，其产生的热量也会导致其老化,因此，通过2台电机交互使用，就会延长电机的使用寿命，即使1台出了故障，还有1台也可以运转。[参考] （必须配备外部切换开关）61F-AN 、-APN2带有该功能。
选择机型的标准
■分类（供参考用）
●根据液体来分类的示例
●根据电极部安装来分类的示例
●根据电极部安装来分类的示例
| 用途 |
电极 |
电极保持器 |
| 安装场所狭小的地方 |
F03-05 电极带 |
PS-□S |
| 要防雨水 |
SUS304 、SUS316 |
PS+保护盖 F03-11+安装环箍F03-12 |
| 污水等接触到物品（衣类）的地方 |
SUS304 |
BF-1电极保持器间保持间隔 |
| 污水、杂排、产生脂肪颗粒的地方 |
SUS304 或316 |
同上 |
| 高架水槽 |
SUS304 或316 |
PS |
| 接水槽 |
SUS304 或316，F03-05电极带，PH水中电极 |
PS |
| 下水、排水（检修口） |
SUS304 、 SUS316 |
PS （积油的地方接入管道，例：地下，工厂的坑） |
| 污水槽（与水洗有关） |
SUS304 |
BF-1 |
| 较深的地方、井等 |
F03-05 电极带，PH水中电极 |
PS |
| 结冰的地方 |
F03-05 电极带，PH水中电极 |
PS |
| 高温的情况（温水器） |
SUS316 |
50℃以下 BS-1S2 250 ℃以上没有（请根据用户定制） |
|
■选择61F本体的标准
●固有电阻和机型选择的标准
使用一般用途的可控制液体的固有电阻时，用PS-3S电极保持器、浸水长度为30mm以下的情况下，其界限为30kΩ·cm。在固有电
阻超出该值的液体内，请使用高灵敏度用（H类型）。（注）
如右边的<附表1>、<附表2>、下一页的<附表3>，列举了水和代表性液体的固定电阻值，请以此作为规格选择的标准。在选择水位控制对象--和水的种类相关的机型时进行参考。
注1. 高灵敏度型因水质不同，可能会产生复位不良，因此，不一定要覆盖一般用、低灵敏度的型号。请选择最佳机型。
注2. 为高灵敏度用 61F-□H时高灵敏度用在电路构成上为「预动作方式」。施加电源电压后，内置继电器会暂且在a接点侧动作， E1-E3间电极为导通状态时，就会复位到b接点侧。高灵敏度以外的其他类型则会进行相反的动作，因此，仅施加电源后，即使内置继电器动作，也不会有异常动作。（61F-□NH时为顺动作方式）
<请注意>
为超高灵敏度可变式 61F-HSL时由于电极电路是直流，会因电蚀产生问题，因此，使用时请勿在电极间通入常时电流。
<附表1> 水的固有电阻（一般性标准）
| 种类 |
固有电阻 |
| 自来水 |
5k～10kΩ·cm |
| 井水 |
2k～5kΩ·cm |
| 河水 |
5k～15kΩ·cm |
| 雨水 |
15k～25kΩ·cm |
| 海水 |
0.03kΩ·cm |
| 下水 |
0.5k～2kΩ·cm |
| 蒸馏水 |
250k～300kΩ·cm以上 |
<附表2> 各用途可检测的固有电阻范围（标准）
| 种类 |
固有电阻范围（推荐值） |
| 长距离用（4km） |
～5kΩ·cm |
| 长距离用（2km） |
～10kΩ·cm |
| 低灵敏度用 |
～10kΩ·cm |
| 2线式用 |
～10kΩ·cm |
| 一般用 |
10k～30kΩ·cm |
| 高温用 |
10k～30kΩ·cm |
| 高灵敏度用（紧凑型·插入型） |
30k～200kΩ·cm |
| 高灵敏度用（基本型） |
30k～300kΩ·cm |
| 超高灵敏度用 |
100k～10MΩ·cm |
注. 用PS-3S，且浸水长度为30mm以下使用时，即为可控制液体的固有电阻范围。
●导电率（电导）
作为电气流通难易尺度，导电率和电阻间的关系以下列公式表示。
如<附表1>，表示用（固有）电导来表示这一关系。
<附表1A> 水的（固有）电导（标准）
| 种类 |
（固有） 电导 |
| 自来水 |
100～200μS/cm |
| 井水 |
200～500μS/cm |
| 河水 |
67～200μS/cm |
| 雨水 |
40～67μS/cm |
| 海水 |
33,300μS/cm |
| 废水 |
500～2,000μS/cm |
| 蒸馏水 |
3.3～4μS/cm 以下 |
|
<附表3> 各种液体的固有电阻
种类 |
温度（℃） |
浓度（%） |
固有电阻（Ω·cm） |
啤酒（A公司）
红葡萄酒（K公司）
威士忌（T公司）
日本酒（K公司1级） |
12
12
12
12 |
— — — — |
830.0
966.0
14,608.0
1,743.0 |
| 硝酸银AgNO3 |
18 |
5.0
60.0 |
39.5
4.8 |
| 氢氧化钡Ba（OH）2 |
18 |
1.25
2.5 |
40.0
20.9 |
| 氯化钙CaCl2 |
18 |
5.0
20.0
35.0 |
15.6
5.8
7.3 |
| 氯化镉CdCl2 |
18 |
1.0
20.0
50.0 |
181.0
33.5
73.0 |
| 硫酸镉CdSO4 |
18 |
1.0
5.0
35.0 |
240.0
68.5
23.8 |
| 硝酸HNO3 |
18
15
15 |
5.0
31.0
62.0 |
3.9
1.3
2.0 |
| 磷酸H3PO4 |
15 |
10.0
60.0
87.0 |
17.7
5.5
14.1 |
| 硫酸H2SO4 |
18 |
5.0
30.0
97.0
99.4 |
4.8
1.4
12.5
117.6 |
| 溴化钾KBr |
15 |
5.0
36.0 |
14.5
2.9 |
| 氯化钾KCl |
18 |
5.0
21.0 |
14.5
3.6 |
| 氯酸钾KClO3 |
15 |
5.0 |
27.2 |
| 氰酸钾KCN |
15 |
3.25
6.5 |
19.0
9.8 |
| 碳酸钾K2 CO3 |
15 |
5.0
30.0
50.0 |
17.8
4.5
6.8 |
| 氟化钾KF |
18 |
5.0
40.0 |
15.3
4.0 |
| 碘化钾KI |
18 |
5.0
55.0 |
31.4
2.4 |
| 硝酸钾KNO3 |
18 |
5.0
22.0 |
22.1
6.2 |
| 氢氧化钾KOH |
15 |
4.2
33.6
42.0 |
6.8
1.9
2.4 |
| 硫化钾K2S |
18 |
3.18
29.97
47.26 |
11.8
2.2
3.9 |
种类 |
温度（℃） |
浓度（%） |
固有电阻（Ω·cm） |
| 硫酸铜CuSO4 |
18 |
2.5
17.5 |
92.6
21.8 |
| 硫酸亚铁FeSO4 |
18 |
0.5
3.0 |
65.0
21.7 |
| 溴化氢HBr |
15 |
5.0
15.0 |
5.2
2.0 |
| 盐酸HCl |
15 |
5.0
20.0
40.0 |
2.5
1.3
1.9 |
| 氟化氢HF |
18 |
0.004
0.015
0.242
298.0 |
4,000.0
2,000.0
275.0
2.9 |
| 氯化汞HgCl2 |
18 |
0.229
5.08 |
22,727.0
2,375.0 |
| 碘化氢HI |
15 |
5.0 |
7.5 |
| 硫酸钾K2SO4 |
18 |
5.0
10.0 |
21.8
11.6 |
| 食盐NaCl |
18 |
5.0
25.0 |
14.9
5.6 |
| 碳酸钠Na2CO3 |
18 |
5.0
15.0 |
22.2
12.0 |
| 碘化钠NaI |
18 |
5.0
40.0 |
33.6
4.7 |
| 硝酸钠NaNO3 |
18 |
5.0
30.0 |
22.9
6.2 |
| 氢氧化钠NaOH |
15 |
2.5
20.0
42.0 |
9.2
2.9
8.4 |
| 硫酸钠Na2SO4 |
18 |
5.0
15.0 |
24.4
11.3 |
| 氨NH3 |
15 |
0.1
4.01
3.05 |
3,984.0
913.0
5,181.0 |
| 氯化铵NH4Cl |
18 |
5.0
25.0 |
50.5
2.5 |
| 硝酸铵NH4NO3 |
15 |
5.0
50.0 |
16.9
2.7 |
| 硫酸铵（NH4）2SO4 |
15 |
5.0
31.0 |
18.1
4.3 |
| 氯化锌ZnCl2 |
15 |
2.5
30.0
60.0 |
36.2
10.8
27.1 |
| 硫酸锌ZnSO4 |
18 |
5.0
30.0 |
52.4
22.5 |
|
■从耐腐蚀性角度选择电极材料
为使电极能长时间使用，请参考<附表4>选择最佳材料。
<附表4> 各种液体－电极材料的耐腐蚀性 |
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