CN102472400B - 液相色谱仪系统 - Google Patents

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Abstract

一种高压液体和低压液体流入的流路切换阀，包括：定子；以及具有与该定子的一个面相接触的面、在该接触面滑动且旋转的转子，所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口，所述转子具有连接所述液体流通端口的多个流路槽。所述流路槽的一个为通过所述转子的旋转中心的直线状，其他的流路槽被配置成以所述直线状的流路槽为对称轴的线对称状。另外，所述流路槽中高压液体流入的流路槽被构成为夹着转子的旋转中心位于该旋转中心的两侧。由此，能够减小高压送液时施加于转子的局部的负荷，从而能够防止转子旋转时接触面被端口开口部的边缘切削。

Description

液相色谱仪系统
技术领域
本发明涉及一种向分析设备导入液体试料的试料导入装置的流路切换阀，尤其是涉及以高压导入的液体试料的流路切换阀。
背景技术
在分析装置中对多个液体试料以规定的顺序进行分析时，需要在向分析装置导入试料的装置(试料导入装置)内进行流路的切换。图1是表示进行液体试料的分析时的液体试料的一般的流路的概略图。在试料导入装置30内，具有装有液体试料的试料容器31、装有清洗液的清洗液容器32、抽样针33、注入端口34等，注入端口34、清洗液容器32内的液体通过流路切换阀1与来自送液装置20的流路连接。送液装置20将流动相从流动相容器10送液至试料导入装置30。在试料导入装置30内多个液体试料通过流路切换阀1以规定的顺序被送至流路，最后被送液至分析装置40。
由于高压的液体从送液装置20被送到试料导入装置30中，在流路切换阀1使用了如图2所示那样的使设有流路槽的圆盘状的转子2相对于形成有端口的圆盘状定子3旋转、滑动的阀。切换阀1包括，具有能够与各流路连接的多个端口a～f(图2的(a)中仅图示了a、d)定子3，和能够相对于定子3滑动的转子2。转子2通过由弹簧等的弹性构件(未图示)支撑的轴5被推压到定子3上，从而保持流路的液密性。图2的(b)是转子2的与定子3的接触面4的俯视图，并表示了定子3的端口a～f的开口部。在接触面4上，设有连结各端口a～f的开口部之间的圆弧状的流路槽X、Y、Z，通过这些流路槽X、Y、Z与各端口a～f连接而形成流路。通过使转子2绕旋转中心6旋转流路槽X、Y、Z连接的端口得以变更，从而进行流路的切换。定子3为常用的金属或陶瓷制成，转子2为树脂制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开WO2009/041442号公报
专利文献2：日本专利特开2008-215494号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年来，在高速液相色谱仪等的分析装置中，存在用比以往高的压力进行送液的情况。送液装置的送液压力较高(例如50MPa以上)时，高压的液体从与送液装置20连接的端口流入转子2的流路槽。
图3是横截高压送液时的端口a-d的流路切换阀1的剖面图。在该图中，与图2的(a)一样表示了端口a、d的某一开口部都分别与流路槽X、Y连接的状态。在端口a连接有来自高压的送液装置20的流路，高压的液体流入到端口a连接的流路槽X。另一方面，未连接流路槽X的端口与大致为大气压的流路连接，因此，在端口c～f的开口部仅施加了大致的大气压力。为了保持流路的液密，转子2被通过弹簧支撑的轴5推压到定子3上，因此，在转子2的一部分施加高压的话转子2将产生些许倾斜。即，高压液体流入到一个端口a时，接触面4在高压端口a的开口部的相对于旋转中心6的相反侧，即在端口d的开口部周边，被比其他的部分更强烈地推压在定子3上。以这样的倾斜的状态使转子2旋转时，存在用比定子3柔软的原材料制作的转子2的接触面4发生损伤、磨损这样的问题。
利用图4～6对流路切换时发生的转子接触面4的损伤、磨损进行说明。
图4是转子2的与定子3的接触面的俯视图，表示从端口a-b的连通状态向端口a-f的连通状态的切换动作。在表示端口a-b的连通状态的图4的(a)中，位于高压端口a的相对侧的端口d通过流路槽Y与端口c连通，在表示端口a-f的连通状态的图4的(d)中，端口d通过流路槽Z与端口e连通。图4的(b)表示从(a)的状态刚刚开始切换的状态，(c)表示从(b)进一步使转子2旋转、端口d位于流路槽Y和Z的中间的状态。图5的(a)、(b)分别是横截图4的(a)、(b)的状态的端口a-d的剖面图。另外，图6的(a)～(d)分别是沿着处于与图4的(a)～(d)对应的状态的定子3和转子2的接触面4附近的流路槽的剖面图。
如图4的(a)～(d)所示，从端口a-b的连通状态向端口a-f的连通状态切换时，高压端口a与流路槽X连接，因此，转子2在流路槽X的附近通过高压被向下方按压。转子2由于该力而发生些许倾斜(参照图5)，在流路槽X的相对侧的部分转子2的接触面4被强烈地推压到定子3上施加了负荷。在图4的(a)所示的状态下，在接触面4上施加了负荷的部分(以下称为负荷部分)位于端口d和e之间的部分(参照图6的(a))。横截此时的端口a-d的剖面图如图5的(a)所示。另外，转子2的倾斜实际上很小，但是为了方便说明，在图5以及图6中对倾斜的程度进行了夸张表示。
然而，从图4的(a)的状态使转子2向逆时针稍微旋转的话(图4的(b))，转子2的负荷部分的一部分向端口d的下部移动(图5的(b)、图6的(b))。特别是，从图4的(a)的状态使转子2旋转时，负荷部分稍微突出到端口d的内侧，突出部分被端口d开口部的边缘7切削。
因此，从图4的(b)的状态经图4的(c)至图4的(d)的状态为止进一步使转子2旋转时，负荷部分通过边缘7被连续地切削。
由于负荷部分被边缘7切削的现象在每次流路的切换动作时都会发生，反复进行流路切换过程中转子2的接触面4上的切削和损伤加大。这会造成流路槽的延长，结果导致可能出现在与原本不同的时机的流路切换的情况。更严重的情况是，可能会产生相邻的流路槽之间相连接这样的问题。
本发明是鉴于上述那样的问题而研发的，以防止转子旋转时接触面被端口开口部的边缘切削为课题。
解决课题的手段
为了解决上述课题而研发的本发明的第一样态所涉及的流路切换阀，为高压液体和低压液体流入的流路切换阀，包括：
定子；以及
具有与该转子的一个面相接触的面、在该接触面滑动而旋转的转子，
所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口，
所述转子具有连接所述液体流通端口的多个流路槽，
所述流路切换阀的特征在于，所述流路槽的一个为通过所述转子的旋转中心的直线状，
其他的流路槽被配置成以所述直线状的流路槽为对称轴的线对称状。
为了解决上述课题而研发的本发明的第二样态所涉及的流路切换阀，包括：
定子；以及
具有与该转子的一个面相接触的面、在该接触面滑动而旋转的转子，
所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口，
所述转子具有连接所述液体流通端口的流路槽，
所述流路切换阀的特征在于，所述流路槽被构成为夹着转子的旋转中心位于两侧。
为了解决上述课题而研发的本发明的第三样态所涉及的流路切换阀，包括：
定子；
具有与该转子的一个面相接触的面、在该接触面滑动而旋转的转子，
所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口，
所述转子具有连接所述液体流通端口的多个流路槽，
所述流路切换阀的特征在于，所述流路槽中高压液体流入的流路槽被构成为夹着转子的旋转中心位于两侧。
发明的效果
在本发明所涉及的流路切换阀中，连接高压的液体流通端口的流路槽被构成为夹着转子的旋转中心位于该旋转中心的两侧。通过这样的构成，由于高压液体夹着转子的旋转中心流向两侧，因此能够减小施加于转子的局部的负荷，从而能够减小转子的倾斜。因此，能够防止在转子旋转时接触面被端口开口部的边缘切削，从而能够防止由于局部的磨损而引起的转子的寿命的缩短。
附图说明
图1是液体试料分析时的液体试料的流路的概要图。
图2的(a)是流路切换阀的剖面图，(b)是转子的与定子的接触面的俯视图。
图3是高压送液时的流路切换阀的剖面图。
图4是转子的与定子的接触面的俯视图，是表示从端口a-b的连通状态向端口a-f的连通状态的切换动作的说明图。
图5的(a)是端口a-b的连通状态的转子和定子的接触面附近的剖面图，(b)是从该状态切换途中的状态的转子和定子的接触面附近的剖面图。
图6是沿着转子与定子的接触面附近的流路槽的剖面图，是表示从端口a-b的连通状态向端口a-f的连通状态的切换动作的说明图。
图7的(a)是本发明的实施例1所涉及的转子的与定子的接触面的俯视图，(b)是流路切换中的转子的与定子的接触面的俯视图，(c)是流路切换后的转子的与定子的接触面的俯视图。
图8是本发明的实施例1的变形例1所涉及的转子的与定子的接触面的俯视图。
图9是本发明的实施例1的变形例2所涉及的转子的与定子的接触面的俯视图。
图10是本发明的实施例1的变形例3所涉及的转子的与定子的接触面的俯视图。
图11是本发明的实施例1的变形例4所涉及的转子的与定子的接触面的俯视图。
图12是使用本发明的实施例2所涉及的流路切换阀的流路构成图。
图13是使用本发明的实施例2所涉及的流路切换阀的流路切换说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施例进行说明。另外，下述实施例所涉及的切换阀的定子都与以往的例子所涉及的阀的构成大致相同，因此省略图示。另外，和图1～4所示的以往的阀相同的部分用相同的符号标记进行说明。
实施例1
图7表示本发明的实施例1所涉及的具有6个端口的流路切换阀1的转子2的与定子3的接触面4。在接触面4上设有3个流路槽X1、Y、Z。定子3上设有的端口a～f的开口部也被示出。
在端口a上连接有来自高压的送液装置20的流路。与高压端口a连接的流路槽X1由直线状的槽X11和圆弧状的槽X12构成。槽X11是从连接的各端口a、f的开口部向旋转中心6延伸的直线状的槽，槽X12是将向旋转中心延伸的两个槽X11之间用优弧连接的槽(图7的(a))。
切换端口时，使转子2从图7的(a)所示的状态顺时针方向旋转大约60度。图7的(b)表示切换途中的状态，图7的(c)表示切换终了状态。直到即将切换流路之前，高压的液体从高压端口a流入到流路槽X1，在流路槽X1施加有高压的负荷。然而，在本实施例1中，由于流路槽X1被构造成夹着旋转中心位于两侧的结构，因此在转子2的接触面4上施加有高压负荷的部分夹着旋转中心分散于两侧，转子2的接触面4的倾斜与以往的切换阀相比较小。因此，能够防止在使转子2旋转时接触面4被端口开口部的边缘切削。
本实施例1的变形例如图8～图11所示。
变形例1(图8)的流路槽X2由圆弧状的槽X21和圆形状的槽X23以及连结两者的直线状的槽X22构成。槽X21与以往的流路切换阀的槽相同，是以最短距离圆弧状地连接端口开口部的槽。槽X23是以旋转中心6为中心的圆形状的槽，槽X22具有连接槽X21的中心部和槽X23的形状。在该变形例1中，由于流路槽X2夹着旋转中心6而位于两侧，因此能够缓解在高压送液时转子2的倾斜。
该变形例1与实施例1、后述的其他的变形例相比，流路槽的加工较为容易。
变形例2(图9)所涉及的流路槽X3是将连接的端口开口部之间经由旋转中心6的相反侧连接的U字型的槽。由于流路槽X3也是由直线状的槽X31和圆弧状的槽X32构成的，因此与实施例1的流路槽X1的形状相似。然而，在实施例1中，由于直线状的槽X11向旋转中心延伸，因此需要将圆弧状的槽X12在旋转方向上延伸的部分加工得较长。因此，变形例2的流路槽X3与实施例1相比，流路槽的加工相对容易一些。本变形例2中，在高压送液时也能够缓解转子2的倾斜。
变形例3(图10)所涉及的流路槽X4也是由两个直线状的槽X41和圆弧状的槽X42构成的。槽X41从端口的开口部向接触面的外周延伸。槽X42由连结两个槽X41的外周端的优弧构成，位于比流路槽Y、Z还靠外周侧的位置。
由于本变形例3的流路槽X4被设于接触面4的其他的流路槽Y、Z的外周，因此如果在其他的流路槽Y、Z的外周没有充足的空间的情况下加工将较为困难。另外，由于在接触面4上形成跨越较广范围的流路槽X4，因此有接触面4的强度下降的可能性，但流路槽X4是本发明的实施例1、变形例中设于接触面4上范围最广的，因此在压力的分散化方面非常有效。因此，与实施例1或其他的变形例相比的话，能够最为缓解转子2的接触面4的倾斜。
图11中表示了在接触面4上仅设置一个流路槽的流路切换阀的变形例4。流路槽X5具有与图7所示的实施例1的流路槽X1相类似的形状。实线表示高压端口a通过流路槽X5与端口c连接的状态，虚线表示使转子2旋转高压端口a与端口b连接的状态。该变形例所涉及的流路切换阀在高压送液时也能够减轻在转子上施加的局部的负荷。
在这些变形例中，由于连接高压端口的流路槽都夹着旋转中心6而位于两侧，因此能够缓解在高压送液时转子2的倾斜。因此，能够防止在使转子2旋转时接触面4被端口开口部的边缘7切削。
实施例2
图12是使用本发明的实施例2所涉及的流路切换阀101的流路构成图。流路切换阀101中使用了图13所示的使具有流路槽P、Q1、Q2的圆盘状的转子相对于具有6个端口g～l的圆盘状定子旋转、滑动的阀。实施例2所涉及的流路切换阀101中，将送液装置20、分析装置40连接到相对的端口h和端口k，将抽样针33连接到与连接送液装置20的端口h相邻的端口g，将注入端口34连接到与端口g相对的端口j。该实施例中，转子、定子的接触面104为如图13所示那样，转子、定子的组装与图3相同因此省略说明。
转子上的流路槽P是以通过转子的旋转中心6的直线来连接相对的两个端口。其他的流路槽Q1、Q2分别为以圆弧状连接相邻的端口之间的槽，这些槽被配置成以流路槽P为对称轴的线对称状。
图13是使用本实施例所涉及的流路切换阀101的流路切换说明图。图13的(a)表示试料容器31内的试料的装载中的流路构成，(c)表示试料注射中的流路构成，(b)、(d)表示切换途中的接触面104。施加了高压负荷的流路用粗线来表示。
在图13的(a)的试料装载状态下，与送液装置20连接的高压端口h向直线状的流路槽P开口，高压的流动相通过流路槽P流入分析装置40。连接抽样针33和注入端口34的端口g、j向圆弧状的流路槽Q1、Q2开口，试料容器31中的试料从抽样针33被吸引，通过注入端口34，被装载到进样环路(未图示)中。
从试料装载状态(a)向注射状态(c)切换时，使转子从(a)所示的状态顺时针方向旋转大约60度。图13的(b)表示切换途中的流路切换阀101的状态。到即将切换流路为止在流路槽P上施加有高压负荷，然而由于流路槽P为通过旋转中心6的直线状，在转子的接触面104上施加有高压负荷的部分以旋转中心6为中心均等地分散。因此，能够防止在使转子旋转时接触面104被端口开口部的边缘切削。
在注射状态(c)下，在试料装载状态(a)时装载到进样环路中的试料随着从送液装置20被送液的流动相被注射到分析装置40。与送液装置20连接的高压端口h向圆弧状的流路槽Q1开口，高压的流动相从流路槽Q1经过注入端口34流入流路槽Q2。即，在注射状态(c)下，高压负荷施加于流路槽Q1、Q2上。然而，即使在从注射状态(c)切换到试料装载状态(a)的途中(d)，施加有高压负荷的流路槽Q1、Q2以旋转轴为中心均等地分散于其两侧，因此，能够防止转子旋转时接触面104被切削。
另外，本发明不限定于上述的实施例以及变形例，允许在本发明的宗旨的范围内进行适当的构成。例如，上述实施例的流路切换阀为6端口，然而增加端口的数量也当然是可以的。
符号说明
1、101…流路切换阀
2…转子
3…定子
4、104…转子和定子的接触面
5…轴
6…转子旋转中心
7…高压端口开口部的边缘
10…流动相容器
20…送液装置
30…试料导入装置
31…试料容器
32…洗净容器
33…抽样针
34…注入端口
40…分析装置
a～f、g～l…端口
X～Z、P、Q1、Q2…流路槽。

Claims (3)

1.一种液相色谱仪系统，其包括：
液相色谱仪；
送液装置，所述送液装置用于吸引流动相溶液并将流动相溶液注射到流路中，从而通过所述流路将流动相溶液供给到所述液相色谱仪中；以及
流路切换阀，所述流路切换阀用于将流路的状态在注射状态和试料装载状态之间进行切换，在所述注射状态下流路被配置成使含有试料的流动相溶液流入到所述液相色谱仪中，在所述试料装载状态下流路被配置成使不含任何试料的流动相溶液流入到所述液相色谱仪中，
其中，
所述流路切换阀具有定子和转子，所述转子具有与所述定子的一个面相接触的面、在该接触面滑动且旋转；
所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口；
所述转子具有连接所述液体流通端口的多个流路槽，所述流路槽的一个为通过所述转子的旋转中心的直线状，其他的流路槽被配置成以所述直线状的流路槽为对称轴的线对称状，所述直线状的流路槽和所述其他的流路槽关于通过所述转子的旋转中心并与所述直线状的流路槽垂直的直线为线对称状；
在所述试料装载状态下，直线状的流路槽与所述送液装置连通；
在所述注射状态下，至少两个线对称的流路槽与所述送液装置连通。
2.一种液相色谱仪系统，其包括：
液相色谱仪；
送液装置，所述送液装置用于吸引流动相溶液并将流动相溶液注射到流路中，从而通过所述流路将流动相溶液供给到所述液相色谱仪中；以及
流路切换阀，所述流路切换阀用于将流路的状态在注射状态和试料装载状态之间进行切换，在所述注射状态下流路被配置成使含有试料的流动相溶液流入到所述液相色谱仪中，在所述试料装载状态下流路被配置成使不含任何试料的流动相溶液流入到所述液相色谱仪中，
其中，
所述流路切换阀具有定子和转子，所述转子具有与所述定子的一个面相接触的面、在该接触面滑动且旋转；
所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口，所述液体流通端口的开口配置在相同半径的圆周上；
所述转子具有连接所述液体流通端口的多个流路槽；
在所述试料装载状态下，流动相溶液所流入的流路槽围绕转子的旋转中心，从而该流路槽位于所述转子的旋转中心的两侧。
3.一种液相色谱仪系统，其包括：
液相色谱仪；
送液装置，所述送液装置用于吸引流动相溶液并将流动相溶液注射到流路中，从而通过所述流路将流动相溶液供给到所述液相色谱仪中；以及
流路切换阀，所述流路切换阀用于将流路的状态在高压状态和低压状态之间进行切换，在所述高压状态下流路被配置成使高压液流流入到所述液相色谱仪中，在所述低压状态下流路被配置成使低压液流流入到所述液相色谱仪中，
其中，
所述流路切换阀具有定子和转子，所述转子具有与所述定子的一个面相接触的面、在该接触面滑动且旋转；
所述定子具有开口至所述接触面的多个液体流通端口，所述液体流通端口的开口配置在相同半径的圆周上；
所述转子具有连接所述液体流通端口的多个流路槽；
在所述高压状态下，液体所流入的流路槽围绕转子的旋转中心，从而该流路槽位于所述转子的旋转中心的两侧。
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