JP2014038095A - 液体クロマトグラフィー用の切り替えバルブ、とりわけ高速液体クロマトグラフィー用の高圧切り替えバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】液体クロマトグラフィー用の切り替えバルブを提供する。
【解決手段】筐体３中に配置され、複数の端子ポート３１を有する固定子２９と、筐体３中に配置された回転可能な回転子２３であって、所定の端子ポート３１と流体接続または隔離するために、割り当てられた角度位置によって定義づけられた所定の切り替え位置中で、固定子２９と協働する回転子２３とを有し、この回転子２３は、筐体３中に配置された軸受および押圧装置８にって、回転可能に軸支されていて、かつ所定の押圧力で固定子２９の方向に付勢されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求項１の前提部に記載の特徴を備えた液体クロマトグラフィー用の切り替えバルブ、とりわけ高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）用の高圧切り替えバルブに関する。

ＨＰＬＣでは、高圧切り替えバルブが一連の様々な課題のために用いられる。例えば、検査すべき試料を検査容器から取り出し、この試料を試料ループ中に供給し、およびこの試料を試料ループからクロマトグラフィーカラムの方向に向いた高圧液体流中に入れるため、様々な成分を洗浄するため、または、複数のカラム間を切り替えるために用いられる。

この種の切り替えバルブは、通常、ＨＰＬＣ用の自動サンプラー中、カラムオーブン中または留分収集部中に置かれる。

切り替えバルブを設置する際には、ほぼ常に、必要とされる毛細管路が短い場合にのみ、すなわち、関連する部品間で、切り替えられるべき媒体を導く毛細管の必要とされる長さが短い場合にのみ利点となる。例えば、溶離液流中で試料を導く際に、克服せねばならない毛細管路が短い場合にのみ有利であるが、この理由は、試料の分散、すなわち、試料と、流路中で試料の前後にある溶離液との混合がわずかになるからである。これに加えて、関連するシステム中の圧力損失が、毛細管路を短くすることによって最低限に抑えられる。

毛細管路を短くするために、切り替えバルブを可能な限り小型化して構成することが有利、ないし多くの場合では不可欠である。これにより、切り替えバルブが占める空間を節約してかつ様々に変えて設置することができる。

小型化して構成するとはいえ、この種の切り替えバルブでは、当然、切り替えられるべき媒体を導く可動部分を、正確かつ再現可能なように確実に位置決めせねばならない。

試料を液体流中に入れるために用いられる切り替えバルブは、通常固定子を有し、この固定子中に、切り替えバルブに向かって液体を供給または切り替えバルブから液体を排出するための複数の端子ポートが設けられている。ポートは導管を介して、開口断面（これは、固定子の切り替え面で、例えば実質的に円筒状の固定子部材の端面において形成されている）と連結されている。回転子も切り替え面を有し、この切り替え面は固定子の切り替え面と協働し、回転子の切り替え面中には複数の溝が形成されていて、これらの溝は、２つ以上の切り替え位置に応じて決められた固定子の複数の開口断面ないしポートを互いに連結させるのに役立つ。液体クロマトグラフィー、とりわけＨＰＬＣ中で生じる高い圧力がある場合でさえも、切り替え面の平面での密閉を達成するために、回転子と固定子とは十分高い押圧力で互いに押圧され合っていなければならない。

この種の切り替えバルブは、例えば特許文献１または特許文献２中に記載されている。

最近では、ＨＰＬＣ中で、本件で用いられているような高圧が切り替えられるべき媒体用に採用されている結果、協働する双方の表面が、それぞれ硬質の材料からなる、または、硬質の材料でコーティングされているように、固定子と回転子とが形成される。この場合、回転子が固定子に対して十分な角度範囲でぐらつき可能に軸支されていて、これにより製造許容誤差および組み立て許容誤差が補償され、かつ、各角度位置において、接触面中で可能な限り均等な圧力分布が生成されることが必要である。このために、回転子を、柔軟性を有するクッションを用いてぐらつき可能に軸支することが公知である（例えば、特許文献３、本文献は公開されていない。特許文献４は類似）。この機能性は、本発明のバルブにおいても実現可能であるべきである。

したがって、本発明の課題は、冒頭で挙げた従来技術から出発して、回転子と固定子との間の接触面において、可能な限り均一に圧力が分散され、かつ、同時に回転子の正確なガイドと位置決めとを確実に行い、小型の構造サイズを有する液体クロマトグラフィー用の切り替えバルブ、とりわけ高速液体クロマトグラフィー用の高圧切り替えバルブを提供することにある。

国際公開２００９／１０１６９５号パンフレット 米国特許出願公開２０１０／０２８１９５９ Ａ１号 ドイツ特許出願１０ ２０１１ ０００ １０４号 国際公開２０１１／００８６５７ Ａ２号パンフレット

本発明の課題は、特許請求項１に記載の特徴により解決される。

本発明のさらなる構成は、従属請求項より明らかになる。

本発明は、以下の認識から出発している。すなわち、回転子のぐらつき動作を可能にする均等化部材は、比較的軟質の弾性を有する材料（例えば、プラスチック）製のクッションの形態で製造する、または高価な軸受を用いるのではなく、この均等化部材を、比較的剛性、耐圧性および耐温度性を有する材料（とりわけ、金属またはセラミック）で製造し、ぐらつき動作は、適切な幾何学的形状により可能となることがより好都合であるとの認識から出発している。これにより、明らかに耐温度性および長期安定性が改善されうる。

均等化部材（２１，２１’）の長軸は、好ましくは、回転子（２３）の回転軸と実質的に一直線になる。

本発明によれば、均等化部材は、頭部領域、足元領域、および、足元領域と頭部領域との間に設けられた屈曲領域とを有し、頭部領域は、付勢面で回転子を付勢し、足元領域は、この足元領域を用いて、均等化部材が、軸受および押圧装置の押圧力を発生させるユニットまたは軸受および押圧装置の押圧力を伝達する部材で支持され、屈曲領域は、回転子がぐらつき動作をする際にさえも、頭部領域の付勢面が、回転子を、回転子の各角度位置において全面で付勢し、かつこの際に、回転子と固定子との間の接触面中で、実質的に均等な押圧分布が発生するように、弾性屈曲変形が可能になるように形成されている。

本発明のある実施形態では、頭部領域は、実質的に剛性および屈曲耐性を有するように形成されうる。この頭部領域は、これに加えて、屈曲領域に比べて断面をより大きくすることができ、その結果、この頭部領域中では、事実上弾性変形が生じない。

この種の均等化部材は、容易にかつコスト効率良く製造可能であり、例えば、金属製の単純な回転部品として製造可能である。さらに、比較的硬質で耐圧性を有する材料により、突出した長期安定性が確保される。

本発明の容易に製造可能な実施形態によれば、均等化部材はロッド形状部材ないしぐらつきロッドとして形成されている。この材料としては、とりわけ、鋼鉄やセラミックなど、硬質で、十分な耐圧性、十分な屈曲弾性および耐温度性を有する材料であればいずれの材料でも適している。当然、この均等化部材の幾何学的形状は、材料特性を考慮しても、少なくとも屈曲領域では軸方向での押圧力の伝達を維持しつつ所望の弾性変形が確実に行われるように、選択されねばならない。

屈曲領域、または、屈曲領域および足元領域は、好ましくは円筒形状の領域として形成されていることができ、屈曲領域の幾何学的形状および材料は、必要なぐらつき動作が可能となるように選択されている。

別の実施形態によれば、屈曲領域は、軸方向に、押圧力を伝達するのに十分な耐圧性を有する薄い箇所または固体式継ぎ手を２つ有することができ、この薄い箇所または固体式継ぎ手は、それぞれ均等化部材の長軸に対して横断する方向で屈曲弾性を有し、双方の薄い箇所の縦伸び面から屈曲動作が行われ、ないし、固体式継ぎ手の複数の屈曲軸はゼロではない角度をなすが、この双方の薄い箇所の縦伸び面は、好ましくは互いに対して垂直に立っている。

通常、この種の高圧切り替えバルブの固定子は固定子端面を有し、この固定子端面中では、固定子中の導管によって形成されている複数のポートの複数の開口断面が形成されている。回転子は、固定子端面を付勢する回転子端面を有し、この回転子端面中では、１つまたは複数の溝が形成されていて、この溝は、回転子の回転位置に応じて、固定子に対して、それぞれ特定のポート開口を流体接続的および圧力封止的に連結させる。これに加えて、または、１つもしくは複数の溝に代えて、回転子端面中では、回転子中に設けられている１つまたは複数の連結導管の開口断面が形成されていることも可能である。連結導管の断面開口が、回転子の所定の回転位置中で、所定のポートの開口断面と一致すると、これらのポートの連結が達成される。

固定子端面の（中央）領域（この領域中に、ポートの開口断面があり、この領域は、通常全体として平面である回転子端面に対して密閉されていなければならない）は、通常、固定子端面の周囲の領域に対してわずかに隆起して形成されている。回転子と固定子との間の密閉面は、したがって、固定子端面の隆起領域の大きさによって決定されている。本発明のある構成によれば、均等化部材の頭部領域の付勢面の半径方向の広がりは、少なくとも、上述の溝が設けられている回転子端面の領域の半径方向の広がりと同じ程度に大きく選択されている。これにより、固定子と回転子との間の接触面における均等の圧力分布が確保され、維持されうる。この付勢面の大きさは、回転子と固定子との間の全密閉面（これは、ポートの断面開口が設けられている固定子端面の関連する領域を隆起するように形成した際に、この隆起によって決められている）と同じ大きさになるようにも選択されうる。

本発明のある構成によれば、均等化部材の足元領域は、軸受および押圧装置の好ましくは鉢状形状に形成された連結部材で支持されうる。この場合、連結部材は、回転固定ではあるが、軸方向で変位可能におよび回転子の必要なぐらつき動作を可能にするようにして、回転子と連結されている。均等化部材と連結部材とからなる連結ユニットは、回転子と共に回転して、押圧力を回転子に伝達する。

軸受および押圧装置は、これについて好ましくはリング形状に形成されたバネユニットを有することができ、このバネユニットは、連結部材を押圧力で付勢する。連結部材は鉢形状に形成されることができる。均等化部材は、その足元領域は連結部材の底部に支持されていて、その頭部領域は（少なくともその上方端面は）回転子の方向を向き、連結部材の端面から突出している。

本発明のある構成によれば、軸受および押圧装置は収容部分を有することができ、この収容部分は、回転子の回転軸の回りで回転可能で、かつ軸方向で固定的に軸支されていて、バネユニットはこの収容部分で支持されていて、この収容部分は、直接的に、または、バネユニットを介して連結部材と回転固定で連結されていて、収容部分と、バネユニットと、連結部材と、均等化部材とは、回転子と共に、回転子の回転軸の回りを回転可能なユニットを形成する。

収容部分は、唯一のラジアル軸受、好ましくはラジアル転がり軸受を用いて軸支されていることができ、このラジアル軸受は、回転子を固定子に押圧するために必要な軸方向の押圧力を受容することができる程度の、軸方向での高い担持能力を有する。この軸受は、このために、例えば接触玉軸受として形成されうる。

本発明のある構成によれば、収容部分は、中空円筒状ないし鉢形状で形成されていることができ、軸受で支持されるために、好ましくは周回する半径方向のフランジを有し、バネユニットは、収容部分のフランジの端面（回転子の方向を向いた端面）で支持されている。収容部分は、したがって、連結部材を収容することができ、必要に応じて、軸方向で変位可能に軸支され、したがって、同時に同軸で芯出しされることができる。この芯出しは、しかし、リング形状で形成されたバネユニットを介してのみ行われうる。このバネユニットは以下のように形成可能であり、すなわち、このバネユニットが（バルブの組み立て時における）その緩んだ出発位置から軸方向で負荷され（これにより、リング形状の開口の径がより小さくなる）際に、このバネユニットが、連結部材を半径方向で内側方向を向いた中心に向かう力で付勢するように形成可能である。

収容部分は、その（回転子の方向を向いた）端面側またはフランジにおいて、例えば軸方向の周回する突起を有することができ、この突起は、バネユニットを半径方向に位置決めまたは固定するために、収容部分またはフランジの端面で支持されているバネユニットの領域と協働する。バネユニットは、これにより、収容部分の軸方向の突起で、半径方向で支持されることができ、これにより、バネユニット自体が芯出しされ、上述の連結部材の芯出しも行われることができる。連結部材は、回転子と回転固定で（そして、当然半径方向でも固定的に）連結されているので、これにより、回転子の固定子に対する位置決めも行われる。

本発明のある構成によれば、収容部分は、固定子とは逆側に駆動領域を有し、この駆動領域は、駆動装置の出力部と連結可能である。収容部分に対して連結部材が軸方向で変位可能であり、収容部分が軸方向で固定的に軸支されるので、これにより、駆動装置（これは、例えば、駆動可能な電気駆動部または手動で操作可能な操作部材の形態を有する）を容易に連結することができる。

以下に、本発明を図面中に示す実施形態に基づいてより詳細に説明する。

本発明の第１実施形態の切り替えバルブを開いた透視図である。 本発明の第２実施形態の切り替えバルブそのもの（駆動装置はなし）を開いた透視図である。 本発明のさらなる実施形態の切り替えバルブを開いた透視図である。

図１に提示された切り替えバルブ１は筐体３からなり、この筐体３は第１筐体部分５と第２筐体部分７とを有する。鉢状形状に形成された第２筐体部分７中には、例えば電動モータ形態の、駆動ユニット４５を収容することができる。第１筐体部分５中の上方領域には、切り替えバルブ１そのものが収容されていて、下方領域には駆動ユニット４５と結合されているギアユニット３７が収容されている。第１筐体部分５は、第１蓋部分１７および第２蓋部分３３により閉じられている。

切り替えバルブ１そのものは、固定子２９と、回転子２３と、軸受および押圧装置８とからなる。軸受および押圧装置８は、筐体３中で回転子２３を回転可能に軸支するため、および、回転子２３を固定子２９の方向に付勢する押圧力を発生させるために設けられている。この固定子２９は、切り替えられるべき媒体を供給ないし排出するために、固定子端面に公知のように形成された端子ポート３１のポート開口断面を有する。固定子端面は、中に溝が形成されている回転子２３の回転子端面と協働する。固定子２９に対する回転子２３の相対的な角度位置に応じて、固定子端面中に設けられた溝がそれぞれ所定のポート開口断面と連結し、その結果それぞれ関連する端子ポート３１が流体接続されている。

軸受および押圧装置８は、図１に提示した実施形態においては、軸受１１と、収容部分１３と、バネユニット２７と、連結ユニット１６とからなる。

第１筐体部分５はその内側空間中に肩部９を有し、この肩部９上にリング形状の軸受１１が軸方向で支持されている。この軸受１１は、軸方向で十分担持可能なラジアル軸受として形成されていて、例えば、接触玉軸受として形成されている。軸受１１上では、実質的に中空円筒状のないし鉢形状の収容部分１３が、そのフランジ（このフランジは、半径方向で筐体内部中を筐体３ないし筐体部分５のほぼ内壁にまで伸張している）で支えられ、その結果収容部分１３が軸方向で固定され、回転可動に軸支されている。このフランジないし軸受１１は、この場合に当然、妨げられない回転運動を可能にするように、相対的に互いに可動である部分が接触しないように形成されていなければならない。この提示された例では、したがって、軸受１１の外側リングと収容部分１３のフランジとの間に、軸方向に小さなリング形状間隙が設けられている。

連結部材１５と均等化部材２１とからなる連結ユニット１６は、実質的に中空円筒状ないし鉢形状に形成されていて、その下方領域で収容部分１３中に係合している。この連結部材１５の外側輪郭は、実質的に収容部分１３の内側空間の輪郭に一致する。したがって、連結部材１５は、収容部分１３により、軸方向に変位可能にガイドされる。

図１中で提示された切り替えバルブ１の実施形態では、収容部分１３の内側空間の内径は、連結部材１５の外径に実質的に一致するように選択されていて、その結果、連結部材１５が半径方向で収容部分１３に対して相対的に、したがってバルブ軸Ａに対して相対的に十分正確に芯出しされる。なぜならば、固定子２９がその長軸で（この軸は、固定子端面に対して垂直で、かつポートの開口断面に対して同軸に延伸する）、および回転子２３がその回転軸で可能な限り正確に調整されねばならず、その結果固定子軸と回転子軸とが一直線になる（バルブ軸を形成する）。同時に、連結部材１５の外径と収容部分１３の内径とを互いに適切に選択することにより、バルブ軸において連結部材１５が軸方向で正確に変位可能になる。しかし、これには、製造許容誤差が相応にわずかであることが必要条件となる。

図１で提示した切り替えバルブ１の実施形態においては、連結部材１５は、摩擦締結によってのみ、収容部分１３と回転固定で連結されていて、連結部材１５は、軸受１１を用いて収容部分１３と回転可動に軸支されている。摩擦締結に必要な押圧力は、回転子２３と固定子２９との間の境界面中で作用する押圧力ないし密閉力に一致し、この力はバネユニット２７により発生させられる力である。このバネユニットは、提示した実施形態中では、単一のリング形状のバネ部材として実現されている。当然単一のリング形状のバネ部材の代わりに、リング形状のバネ部材を積み重ねて用いることも可能である。

摩擦締結を実現するために、連結部材１５はその上方領域中でフランジを有する。このフランジは、連結部材１５の外周にわたって半径方向で外側に延在し、このフランジの下面がリング形状のバネ部材２７の形態を有するリング形状のバネユニット２７上に載置されている。このバネ部材２７は、連結部材１５の外壁と第１筐体部分５の内壁との間のリング形状領域中に配置されていて、収容部分１３のリング形状の端面で、ないし半径方向で外側方向に延在する収容部分１３のフランジの端面で支持されている。

連結部材１５と収容部分１３との間の回転固定連結は、この２つの部品間での形状締結によって行われることも可能で、とりわけ、収容部分１３の内壁部中で突起部または溝を形成することによって、かつ、連結部材１５の外周部において、この突起部または溝に対応して補完的な、したがって協働する溝または突起部を形成することによっても行うことができる。なかんずく、形状締結は、連結部材の軸方向移動が行われるように実現されねばならない。

連結部材１５と収容部分１３との間の回転固定連結は、収容部分１３とバネユニット２７との間の形状締結、および、バネユニット２７と連結部材１５との間の形状締結によって、間接的に行うことも可能である。

実質的に中空円筒状の第１筐体部分５中で、軸受および押圧装置８を軸方向に固定することは、第１筐体部分５の上方開口部中にねじ込まれた第１蓋部分１７を用いて行われる。第１蓋部分１７は、実質的にリング形状で形成されていて、その肩部１９で連結部材１５の上方端面（これも実質的に中空円筒状ないし鉢形状で形成されている）と重なる。連結部材１５の内側空間の径は、その下部領域中でより小さくなっている。連結部材１５の内部空間中では、ぐらつきロッド形態の均等化部材２１が設けられている。この均等化部材２１は、実質的に剛性および耐屈曲性を有する頭部領域と、この提示した実施形態では同様に実質的に剛性および耐屈曲性を有するように形成された足元領域と、この足元領域と頭部領域との間に設けられた屈曲領域とを有する。この均等化部材２１は、その下端ないし足元領域で、連結部材１５の内側空間中で支持されていて、その頭部領域の上方端面で、連結部材１５の上方のリング形状の端面からわずかに突出している。図１からわかるように、均等化部材２１ないしぐらつきロッドは、連結部材１５中に同軸で収容されていて、この連結部材１５自体は収容部分１３中に同軸で収容されている。均等化部材２１は、その足元領域で連結部材１５中に押し込まれることもできる。これにより、押し込まれた状態で、均等化部材２１の固定子２３側の端面を正確に加工することが可能である。とりわけ、連結部材１５のリング形状の端面に対する均等化部材２１の端面の突出も、押し込まれた状態で後の時点で加工することにより正確に設定することが可能である。

リング形状の第１蓋部分１７の中央の開口中に、回転子２３が収容されていて、円筒状の回転子２３の外径は、リング形状の蓋部分１７の内径と実質的に一致している。しかし、収容用の開口は、回転子２３をガイドするために役立つのではなく、筐体３ないし筐体部分５を、埃、湿度およびこれ以外の環境の影響に対して密閉するために役立つ。これに関して、凹部の内壁中に形成された溝中に、密閉リングを設けることができ、この密閉リングが回転子２３の外周壁を付勢し、これにより所望の密閉作用が達成される。回転子２３は、ピンないし連結ボルト２５用の孔の代わりに、適切な止まり穴も有することができる。これにより、軸受および押圧装置８が回転子端面に対して密閉されていて、例えば軸受および押圧装置８の内側から外側へ潤滑剤が漏れることがないという利点が生じる。

回転子２３は３つの軸回りの孔を有し、これらの孔はそれぞれ１つの連結ボルト２５を収容するために機能する。連結ボルト２５は、上方領域では、回転子２３中の関連する孔中に係合し、下方領域では、連結部材１５の端面中の対応する孔中に係合する。このようにして、回転子２３は連結部材１５と回転固定で結合される。同時に、回転子２３、およびこれに伴って回転子端面が、小さいけれども十分な角度範囲でぐらつき可能に保持されているように、回転子２３中の孔が形成されている。

第１蓋部分１７は、その上方領域中で固定子２９用の収容領域を有し、この収容領域も実質的に円筒状に形成されていて、半径方向で内側に傾いて延在する導管を複数個有する。この導管中に、第２蓋部分３３中にねじ込み可能な端子ポート３１の前端がそれぞれ到達する。複数の端子ポート３１のうち、図１中では１つの端子ポート３１しか提示されていないが、この理由は、これ以外の２つの端子ポートは、図面の取り除かれた部分中にあるからである。同様に、図１中には、複数の連結ボルト２５のうちの１つしか見えない。第２蓋部分３３がネジ３５で第１蓋部分に連結されると、第２蓋部分３３は固定子２９に重なり、この固定子２９をその固定子端面で回転子端面に対して押圧する。この場合、軸受および押圧装置８と第１筐体部分５と、および、第１蓋部分１７と第２蓋部分３３とは、十分な押圧力が発生させられるように互いに対して調整されている。当然、切り替えバルブ１を組み立てるために、第１蓋部分１７と第２蓋部分３３とをまず連結し、その後、蓋部分全体を、その中に保持される固定子２９と共に、筐体３ないし第１筐体部分５中にねじ込むこともできる。

バルブ頭部を組み立てるために、まず第１に軸受１１を、第１筐体部分５の内側空間中に入れる。続いて、収容部分１３と、バネユニット２７と、連結部材１５とを、その中に押し込まれた均等化部材２１と共に、第１筐体部分５中にはめ込む。続いて第１蓋部分１７をネジ止めし、その結果、上述の部品を第１筐体部分５の内側空間中に固定する。続いて回転子２３をはめ込むことができる。蓋部分１７は、その内側領域の軸方向厚みに関して以下のように形成されている。すなわち回転子２３を連結ボルト２５上に載せた後には、詳細には提示しない溝が設けられている回転子２３の上方端面が、蓋部分１７の端面側の表面からわずかに突出していて、この回転子２３の上方端面が固定子２９を支持するように形成されている。続いて固定子２９を回転子２３上に載せ、その結果端子ポート３１と連結された導管の開口断面が設けられている固定子２９の下方端面が、回転子２３の上方端面上に当接する。この場合に、固定子端面の中央領域（この中に、端子ポート３１の開口断面があり、かつ、この中央領域と、通常は全体として平坦である回転子端面とは密閉されねばならない）は、通常、固定子端面の周辺領域からわずかに隆起するように形成されているという点を考慮すべきである。したがって、回転子２３と固定子２９との密閉面は、固定子端面の隆起した領域の大きさによって決定される。

続いて第２蓋部分３３が載せられるが、この第２蓋部分３３は、固定子２９の上面を付勢するように形成されている。第２蓋部分３３は、ネジ３５により第１蓋部分１７と連結され、これにより固定子２９が軸方向の力で付勢され、軸方向に作用する密閉力が十分発生し、ＨＰＬＣでは一般的であるような高圧力においてさえ、回転子２３中に設けられた溝が、固定子端面ないし固定子端面の中央の隆起した領域に対して密閉を行う。この場合に、押圧力は、リング形状のバネ部材の形態を有するバネユニット２７により、または、第２蓋部分３３のネジ止めにより発生させられる。

上述のように、この実施形態における均等化部材２１は、十分剛性を有する頭部領域と、十分剛性を有する足元領域とを有し、これらの領域は、連結部材１５から回転子２３へ伝達される押圧力下で変形されない、またはほぼ（弾性的には）変形されない。一方、この２つの領域の間にある円筒状の屈曲領域は弾性屈曲変形が可能であり、これにより、この均等化部材２１の上方端面が、回転子２３の均等化部材２１の方向を向いた面を付勢し、かつ回転子２３がぐらつき動作をする場合にはこれと共にぐらつくことができ、この際に均等化部材２１の上方端面と回転子２３との間の接触面中の押圧が、実質的に均等に分散されている。さらに均等化部材２１は回転子２３を同軸で付勢し、回転子２３が、その軸の回りで回転する時に、ぐらつき動作をする際においても、回転子２３と固定子２９との間のこれも同軸の押圧面中で、実質的に均等な押圧分布が発生するが、この理由は、固定子端面および／または回転子端面が、回転子２３の回転軸に正確に垂直には延在していないからである。

この場合、当然、均等化部材２１の屈曲領域も、所望の押圧力が回転子２３上に伝達されうる程度には耐圧性を有さねばならない。したがって、この領域は、軸方向で少なくともバネユニット２７と同様の剛性を有するように形成されていなければならない。単に十分な屈曲弾性が望まれるというだけである。

ここで、均等化部材２１の足元領域は、必ずしも耐屈曲性を有するように形成されるには及ばないという点を指摘すべきであろう。この領域は、屈曲領域の延長として形成することもでき、その結果、屈曲領域と足元領域とは、等しいかまたは非常に類似の特性を有する領域にまとめられている。しかし、足元領域が剛性を有する方が、押圧力を伝達する部材に対して（この場合には連結部材１５に対して）同軸での支持をしやすい。さらに、足元領域が剛性および耐屈曲性を有する方が、連結部材１５中への均等化部材２１の押し込みが容易になる。

別の不図示の実施形態では、頭部領域を特別に形成せず、屈曲領域と頭部領域とが、同じ断面を有しうる。

図２中に提示された本発明のバルブ１’の実施形態では、実質的に第１筐体部分５中に収容されている上方部分のみ、すなわちバルブそのもののみが提示されている。

この実施形態は、ほぼ図１の実施形態に等しく、実質的には２つの重要な点でのみ異なっている。

一方で、均等化部材２１’が異なって形成されている。他方で、連結ユニット１６’の芯合わせが、収容部分１３’中での連結部材１５’の軸方向に変位可能でかつ半径方向の固定的な軸支によって行われなくなる。

均等化部材２１’は、相対的に小さい径を有する円筒状の屈曲領域ではなく、長軸の回りで互いに９０度ずれている薄い箇所６３の形態を有する屈曲領域を２つ有する。図２で提示された実施形態では、この薄い箇所は一定の厚みを有し、かつ均等化部材２１’の長軸に対して平行かつ対称的に延在している。しかし、この薄い箇所６３を所望の適切な様式で形成することも可能であり、すなわち、この薄い箇所の表面に対して垂直方向で、ないし（対称面を対称に形成している実施形態では）この薄い箇所の縦伸び面に対して垂直方向で、それぞれ十分な屈曲弾性が確保されるような様式で形成することも可能である。互いに垂直に延在する適切な振動軸を有する事実上の固体式継ぎ手として形成されるように、この薄い箇所６３の軸方向長さを短くすることも可能である。

したがって、このように作られた均等化部材２１’は、回転子２３のぐらつき動作も可能にし、同時に、必要な軸方向の押圧力を回転子２３に伝達する。

連結ユニット１６’の芯出しをするために、連結部材１５’の外径は、収容部分１３’の内側空間の内径よりもわずかにより小さくなるように選択されていて、この結果、連結部材１５’の予めの芯出しがなされ、したがって、連結ユニット１６’および回転子２３とも、収容部分１３’に対して相対的に半径方向で予めの芯出しがなされる。

これも皿バネとして形成されたリング形状のバネユニット２７は、その外周部で、半径方向に伸張している収容部分１３’のフランジの軸方向に周回する縁部６５で支持されている。バネユニット２７のリング形状の空間の内側面で、バネユニット２７は、連結部材１５’の外周部を付勢し、連結部材１５’の関連する領域での径は、負荷がかかっていない状態でもすでに、バネユニット２７の内径と実質的に等しい。切り替えバルブ１’を組み立てる際には、バネユニット２７は、軸方向に互いに押圧し合い、その結果その内径が小さくなり、バネユニット２７は連結部材１５’を半径方向で内向きの力で付勢し、このようにして連結ユニット１６’の芯出しが行われる。

切り替えバルブ１’のこれ以外の機能性は、図１に提示した切り替えバルブ１の機能性と同じで、これについての説明は、上述の説明を参考にされたい。

これ以降の説明は、図１および図２の切り替えバルブ１，１’の双方の変形例について有効であり、この説明は図１のみを参照して行うが、図２の実施形態へも同様に転用されうる。

図１に提示した実施形態では、第１筐体部分５の下方領域に遊星歯車機構が設けられていて、この遊星歯車機構は、提示した実施形態では、２つの伝達段を有する。遊星歯車機構の形態のギアユニットは、したがって２つの太陽歯車３９，４１を有し、これらはそれぞれ中空軸を有する。太陽歯車３９の中空軸中には、駆動ユニット４５の中空円筒状の出力シャフト４３がはめ込まれている。この太陽歯車３９は、出力シャフト４３と回転固定で連結されている。駆動ユニット４５とギアユニット３７とは、共に切り替えバルブ１の回転子２３を回転運動させる駆動装置を形成する。

遊星歯車機構の第２段の３つの遊星歯車４７のうちで、図１中では１つの遊星歯車４７しか見えない。各遊星歯車４７は同軸ピン４９を有し、この同軸ピン４９は、収容部分１３の壁部の下方正面側で、対応する収容孔中に係合している。このようにして、各遊星歯車４７ないしこれにより遊星歯車装置の全出力部は、収容部分１３と連結されていて、この結果収容部分１３は回転駆動されうる。

駆動ユニット４５の中空円筒状の出力シャフト４３と、太陽歯車４１とを通って、ロッド形状部材５３の形態を有する伝達部材５１がガイドされている。このロッド形状部材５３は、その上方端で、連結部材１５の下方収容開口中に係合し、例えば接着または溶接などにより、連結部材１５と回転固定で連結されている。

図１から明らかなように、ロッド形状部材５３は、ギアユニット３７と駆動ユニット４５とから形成された駆動装置を貫通係合し、その下端で、第２筐体部分７の底面中にある収容部中に支持されている。

この場合、ロッド形状部材５３は、回転子２３の各回転運動を共に行う。この回転運動には摩擦力がかけられているが、これ以外は負荷なく行われる。これによりロッド形状部材内部では、事実上ねじれ力は発生せず、その結果ロッド形状部材５３の下端の回転位置は、回転子２３の回転位置の正確なコピーとなる。

ここで、この正確なコピーには、回転子２３が連結ボルト２５を介して連結部材１５と連結する際に生じる遊びが存在するという点に言及するべきであろう。この理由は、回転子２３中の収容孔は、回転子２３のわずかなぐらつき動作を可能にするように、連結ボルト２５の外径よりもわずかにより大きくなければならないからである。これは、製造許容誤差および／または組み立て許容誤差（この結果、回転子２３の端面と固定子２９の端面とが正確に位置合わせされない）を補償するために必要である。このぐらつき動作は、回転子２３がその下方端面で均等化部材ないしぐらつきロッド２１の端面上に載置されることにより可能になる。このロッドが、均等化部材２１を介して連結部材１５から回転子２３上に伝達されなければならない軸方向の大きな力によって、必要なわずかな範囲内で変形可能であるように、このロッドのサイズが決定されている。

これに対して、上述のように、ロッド形状部材５３の回転運動は、ほぼ負荷がかからないように行われる。

下方領域では、すなわち駆動ユニット４５の後方領域では、回転子２３の回転位置を検出する装置５５が設けられている。この装置５５はマーカー部材５７を有し、このマーカー部材５７は、その下方領域中でロッド形状部材５３と連結されている。このマーカー部材５７はこのために中央孔を有し、この中央孔を通ってロッド形状部材５３が伸張している。固定は、例えば接着またはつまみネジを用いて行われうる。さらに、回転子２３の回転位置を検出する装置５５はセンサー部材５９を有し、このセンサー部材５９は円筒状のマーカー部材５７の外周面に実質的に対向するように配置されている。マーカー部材５７は、その外周面に沿って、例えば磁気マークもしくは光学マークまたはマーキングを有し、この外周面の動きないし位置がセンサー部材５９によって検出される。センサー部材５９の信号は、詳細には提示されていない評価および制御ユニットに供給されうる。回転子２３が所定の回転位置に制御されるように、この評価および制御ユニットは、回転子２３の回転位置を検出する装置５５の信号に応じて、駆動ユニット４５を駆動しうる。

マーカー部材５７およびセンサー部材５９は、例えば、磁気的または光学的な位置検出が行われるように形成されうる。センサー部材５９としては、例えば適切な磁気マーカー部材５７の磁気マークを検出するホールセンサーが適している。光学検出器ないし光学センサー部材５９としては、例えばフォトダイオードが用いられうるが、このフォトダイオードは、関連する光学マーカー部材５７の光学マークから反射された光を検出する。これに関して、マーカー部材５７の光学マークが、例えばＬＥＤから放射されてもよい。

原理的には、回転子２３の回転位置を検出する装置５５は、ロッド形状部材５３の形態の伝達部材５１の外周位置ないし外周移動を検出し、適切な信号を生成することができる装置であればいずれの装置でも適している。

マーカー部材５７上に適切なマークを設けることにより、所定の初期値に対する絶対的な回転位置も、相対的な回転位置も決定することが可能である。

ある不図示の実施形態では、回転子２３の回転位置を検出する装置５５は、伝達部材５１ないしロッド形状部材５３がポテンショメータを作動させ、好ましくは、ポテンショメータの滑り接触を作用させるようにも形成されうる。この実施形態では位置検出は非接触では行われないが、しかし、この検出は極めて容易にコスト効率良く実現可能である。

図３に提示された切り替えバルブ１の実施形態では、図１の実施形態とは、実質的に以下の点のみが異なっている。すなわち、回転子２３の回転位置を検出する装置５５が、ロッド形状部材５３の下端に半径方向に配置されているのではなく、軸方向に配置されている。この装置５３はこのためにマーカー部材５７’を有し、このマーカー部材５７’も同軸孔を有し、この同軸孔中にロッド形状部材５３の下端が係合する。マーカー面そのものないしマーカーは、このマーカー部材５７’では、図１の実施形態の場合のように、半径方向で外側を向いた外周面には設けられておらず、下側を向いた端面５７’ａに設けられている。

図３に示されているように、マーカー部材５７’は２つの部品から形成可能であり、収容部分５７₁を有し、この収容部分５７₁は、正面側で鉢状形状の凹部を有し、この凹部中に、マーカー部材そのもの、例えば半径方向で磁化された永久磁石５７’₂が配置され、保持されている。

ロッド形状部材５３の保持およびガイドは、図３に提示された実施形態では、連結部材１５での固定と、出力シャフト４３ないし太陽歯車３９および４１を貫通係合することのみにより行われる。当然、ロッド形状部材５３の軸支およびガイドは、追加的にまたは筐体部分７中のみで行われうる。

マーカー部材５７’の端面５７’ａに対しては、ホールセンサーチップの形態を有するセンサー部材５９’が配置されていて、これは、半径方向で磁化された永久磁石５７₂の（半径方向に延在する）磁気マーカーを検出することができる。センサー部材５９’は、導体板６１上に設けられていて、この上に、評価を行いかつ回転子２３の絶対的または相対的位置を表す信号を生成する電子システムも設けられている。

この装置５５ないし評価電子システムが、切り替えバルブ１の軸方向の後方端部領域にあるので、図１〜３の全ての実施形態中で、切り替えバルブを、その前方頭部領域（例えば、第１筐体部分５全体を含む）と共にカラムオーブンの壁中に挿入することができる。装置５５が上述の位置に置かれるので、センサー装置ないし適切な評価電子システムが許容されないような高温にさらされない。

この場合、当然、図１の実施形態においても、第２筐体部分７の下方底部領域中に、適切なアナログまたはデジタル信号（この信号は、デジタルまたはアナログ信号の形態で回転子２３の位置を表す）を生成する評価電子システムないし検出電子システムが設けられうる点を指摘すべきであろう。

さらに、この構造形態は、回転子２３の回転位置を検出する装置５５が軸方向で後方領域中に設けられていて、全体として非常に小型の構造形態を達成可能であるという利点を有する。とりわけ、この構造形態は、半径方向の広がりに関して、適切な装置５５を設けることにより拡大されない。これにより、この種の切り替えバルブ１を複数個、軸に対して非常にわずかな間隔で位置決めすることが可能になり、例えば、カラムオーブンの壁部中にはめ込むことが可能になる。

１：切り替えバルブ ３：筐体
５：第１筐体部分 ７：第２筐体部分
８：軸受および押圧装置 ９：肩部
１１：軸受 １３、１３'：収容部分
１５、１５'：連結部材 １６、１６'：連結ユニット
１７：第１蓋部分 １９：肩部
２１：均等化部材／ぐらつきロッド ２１'：均等化部材
２３：回転子 ２５：連結ボルト
２７：バネ部材（バネユニット） ２９：固定子
３１：端子ポート ３３：第２蓋部分
３５：ネジ ３７：ギアユニット
３９、４１：太陽歯車 ４３：出力シャフト
４５：駆動ユニット ４７：遊星歯車
４９：同軸ピン ５１：伝達部材
５３：ロッド形状部材 ５５：回転子の回転位置を検出する装置
５７、５７'：マーカー部材 ５９、５９'：センサー部材
５７₁'：収容部分 ５７₂'：永久磁石
５７'ａ：端面 ６１：導体板
６３：薄い箇所 ６５：縁部
Ａ：バルブ軸

Claims (14)

1. （ａ）筐体（３）中に配置され、複数の端子ポート（３１）を有する固定子（２９）と、
   （ｂ）前記筐体（３）中に配置された回転可能な回転子（２３）であって、所定の端子ポート（３１）と流体接続または隔離するために、割り当てられた角度位置によって定義づけられた所定の切り替え位置中で、前記固定子（２９）と協働する回転子（２３）とを有し、
   （ｃ）前記回転子（２３）は、前記筐体（３）中に配置された軸受および押圧装置（８）によって、回転可能に軸支されていて、かつ所定の押圧力で前記固定子（２９）の方向に付勢されている
   液体クロマトグラフィー用の切り替えバルブ、とりわけ高速液体クロマトグラフィー用の高圧切り替えバルブにおいて、
   （ｄ）前記軸受および押圧装置（８）は、前記押圧力を伝達するために前記回転子を付勢する均等化部材（２１，２１’）を有し、
   （ｅ）前記均等化部材（２１，２１’）は、
   付勢面で前記回転子を付勢する頭部領域と、
   足元領域であって、前記足元領域を用いて、前記均等化部材が、前記軸受および押圧装置（８）の前記押圧力を発生させるユニットまたは前記軸受および押圧装置（８）の前記押圧力を伝達する部材で支持される、足元領域と、
   前記足元領域と前記頭部領域との間に設けられた屈曲領域であって、前記回転子（２３）がぐらつき動作をする際においても、前記頭部領域の前記付勢面が、前記回転子（２３）を、前記回転子（２３）の各角度位置において全面で付勢し、かつこの際に、前記回転子（２３）と前記固定子（２９）との間の接触面中で、実質的に均等な押圧分布が発生するように、弾性屈曲変形が可能になるように形成されている屈曲領域と
   を有することを特徴とする液体クロマトグラフィー用の切り替えバルブ、とりわけ高速液体クロマトグラフィー用の高圧切り替えバルブ。
2. 前記頭部領域は、実質的に剛性および屈曲耐性を有するように形成され、好ましくは、前記屈曲領域に比べて断面がより大きいことを特徴とする請求項１に記載の高圧切り替えバルブ。
3. 前記均等化部材（２１，２１’）はロッド形状部材として形成されていて、前記均等化部材（２１，２１’）は、好ましくは硬質で、十分な耐圧性、十分な屈曲弾性および耐温度性を有する材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧切り替えバルブ。
4. 前記屈曲領域、または、前記屈曲領域および前記足元領域は、好ましくは円筒形状の領域として形成されていて、前記屈曲領域の幾何学的形状および材料は、必要なぐらつき動作が可能となるように選択されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧切り替えバルブ。
5. 前記屈曲領域は、軸方向に、前記押圧力を伝達するのに十分な耐圧性を有する薄い箇所または固体式継ぎ手を２つ有し、前記薄い箇所または固体式継ぎ手は、それぞれ前記均等化部材の長軸に対して横断する方向で屈曲弾性を有し、前記双方の薄い箇所の縦伸び面から屈曲動作が行われ、ないし、前記固体式継ぎ手の屈曲軸はゼロではない角度をなすが、前記双方の薄い箇所の縦伸び面は好ましくは互いに対して垂直に立っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高圧切り替えバルブ。
6. 前記固定子（２９）は固定子端面を有し、前記固定子端面中では、前記固定子（２９）中の導管によって形成されている複数のポートの複数の開口断面が形成されていて、かつ、
   前記回転子（２３）は、前記固定子端面を付勢する回転子端面を有し、前記回転子端面中では、１つもしくは複数の溝、または、前記回転子中に設けられている１つもしくは複数の連結導管の開口断面が形成されていて、前記溝または前記開口断面は、前記回転子（２３）の回転位置に応じて、前記固定子（２９）に対して、それぞれ特定のポート開口断面を流体接続的および圧力封止的に連結させ、かつ、
   前記均等化部材（２１，２１’）の前記頭部領域の前記付勢面の半径方向の広がりは、少なくとも、前記連結導管の前記溝または前記開口断面が設けられている前記回転子端面の領域の半径方向の広がりと同じ程度に大きく選択されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高圧切り替えバルブ。
7. 前記均等化部材（２１，２１’）の前記足元領域は、前記軸受および押圧装置（８）の好ましくは鉢状形状に形成された連結部材（１５，１５’）で支持されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の高圧切り替えバルブ。
8. 前記軸受および押圧装置（８）は、好ましくはリング形状に形成されたバネユニット（２７）を有し、前記バネユニット（２７）は、前記連結部材（１５，１５’）を前記押圧力で付勢することを特徴とする請求項７に記載の高圧切り替えバルブ。
9. 前記軸受および押圧装置（８）は収容部分（１３，１３’）を有し、前記収容部分は、前記回転子の回転軸の回りで回転可能で、かつ軸方向で固定的に軸支されていて、前記バネユニット（２７）は前記収容部分で支持されていて、前記収容部分（１３，１３’）は、直接的に、または、前記バネユニット（２７）を介して前記連結部材（１５，１５’）と回転固定で連結されていて、
   前記収容部分（１３，１３’）と、前記バネユニット（２７）と、前記連結部材（１５、１５’）と、前記均等化部材（２１，２１’）とは、前記回転子（２３）と共に、前記回転子（２３）の回転軸の回りを回転可能なユニットを形成することを特徴とする請求項７または８に記載の高圧切り替えバルブ。
10. 前記収容部分（１３，１３’）は、唯一のラジアル軸受（１１）、好ましくはラジアル転がり軸受を用いて軸支されていて、前記ラジアル軸受は、前記回転子（２３）を前記固定子（２９）に押圧するために必要な軸方向の押圧力を受容することができる程度の、軸方向での高い担持能力を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の高圧切り替えバルブ。
11. 前記収容部分（１３，１３’）は、中空円筒状ないし鉢形状で形成されていて、前記軸受（１１）で支持されるために、好ましくは周回する半径方向のフランジを有し、前記バネユニット（２７）は、前記収容部分（１３，１３’）のフランジの端面で支持されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の高圧切り替えバルブ。
12. 前記収容部分（１３，１３’）は、その端面側または前記フランジにおいて、例えば軸方向の周回する突起を有し、前記突起は、前記収容部分（１３，１３’）または前記フランジの端面で支持されている前記バネユニット（２７）の領域と、前記バネユニットを半径方向に位置決めまたは固定するために協働することを特徴とする請求項１１に記載の高圧切り替えバルブ。
13. 前記収容部分（１３，１３’）は、前記固定子（２９）とは逆側に駆動領域を有し、前記駆動領域は、駆動装置（３７，４５）の出力部と連結可能であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の高圧切り替えバルブ。
14. 出力が、前記収容部分（１３，１３’）の前記駆動領域と連結されている駆動装置（３７，４５）が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の高圧切り替えバルブ。