JP2022094440A - 流路切替バルブおよび液体クロマトグラフ - Google Patents

Abstract

【課題】ロータシールとステータとの摺動面における摩耗をより抑制できる流路切替バルブおよび液体クロマトグラフを提供する。
【解決手段】流路切替バルブ１は、ステータ１１と、ステータ１１に接触しながら回転するロータシール１２，１３と、ロータシール１２，１３を回転させるロータ１４とを備える。ステータ１１には、複数のステータ流路１１１～１１６が貫通孔によって形成され、ロータシール１２，１３は、接触面１８を介してステータ１１に接触する第１部材１２と、第１部材１２に接触する第２部材１３とを備え、第１部材１２には第１ロータ流路１２１～１２６が形成され、第２部材１３には第２ロータ流路１３１～１３３が形成され、第１ロータ流路１２１～１２６の摺動面１８における断面積は、第２ロータ流路１３１～１３３の摺動面１８と平行な面における断面積よりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、流路切替バルブおよび液体クロマトグラフに関する。

液体クロマトグラフなどの分析装置には、多数の流路を切り替える流路切替バルブが搭載されている。流路切替バルブは、配管を接続するステータ、ロータシール、ロータシールを回転させるロータ、それらを保持するハウジング、などから構成される。ロータシールはばねなどによってステータに押しつけられており、ロータシールに形成された流路とステータに形成された流路の間で液密性が保たれている。ロータシールはピンによってロータに固定され、ロータをモータにより回転させることでロータシールも回転し、ステータの流路に対してロータシールの流路が切り替わる。

ロータシールは、ステータに押しつけられながら回転し摺動する。そのため、ロータシールの回転時にロータシールとステータとの摺動面が摩耗し、摩耗が大きくなると液漏れが発生してバルブとしての機能を果たさなくなる。この摺動面の摩耗を抑制する構造を備えた流路切り替えバルブが特許文献１に示されている。

また、ステータとロータシールは平面で接触するため、ステータとロータシールが平行に且つ同一平面に方向付けるようにロータシールの下にコンプライアンスアセンブリを設けて、摺動面の摩耗を抑制する構造を備えた流路切り替えバルブが特許文献２に示されている。

特許文献１の流路切り替えバルブは、インジェクションからローディングへの切り替え時のバルブの損傷を、少なくとも三つの溝およびポート開口断面を設けると共に、その構成および選択した回転方向の結果として、インジェクション位置からローディング位置へのロータの回転時に、高圧下にある試料ループ圧力を解放することを特徴とする。

また、特許文献２の流路切り替えバルブは、実質平坦なロータ面をステータデバイスの実質平坦なステータ面に対して実質平行に且つ実質同一平面に方向付けるようにロータデバイスと協働するコンプライアンスアセンブリを備える。また、ロータデバイスは、ロータ面と反対を向いた基部側向き接触表面を画定し、コンプライアンスアセンブリは、ロータデバイスのこの接触表面に対して支持的に接合接触するコンプライアント要素を備えている。

特開２００９－１３９３７６号公報 特表２０１２－５３３０４１号公報

しかしながら、従来の技術では、ロータシールとステータとの摺動面における摩耗を十分に抑制することが困難であるという課題があった。

たとえば特許文献１および特許文献２に記載された流路切り替えバルブは、別々のロータシール流路に高圧と低圧の溶液が同時に流れる。初期状態でステータとロータシールが平行に接触していても、ステータと接するロータシール流路は面積が大きいため、高圧の液圧によってステータとロータシールの接触面に大きな力（力＝圧力×面積）を受ける。この力により、高圧となった流路の周辺でロータシールとステータとの間が押し広げられて、ロータシールが傾く。そして、高圧の流路に対向した領域の接触圧力が大きくなる。そのため、高圧の流路に対向した領域の摩耗が進み、摩耗を十分に抑制することが困難となる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ロータシールとステータとの摺動面における摩耗をより抑制できる流路切替バルブおよび液体クロマトグラフを提供することを目的とする。

本発明に係る流路切替バルブの一例は、
ステータと、前記ステータに接触しながら回転するロータシールと、前記ロータシールを回転させるロータとを備える、流路切替バルブであって、
前記ステータには、複数のステータ流路が貫通孔によって形成され、
前記ロータシールは、摺動面を介して前記ステータに接触する第１部材と、前記第１部材に接触する第２部材とを備え、
前記第１部材には第１ロータ流路が形成され、前記第２部材には第２ロータ流路が形成され、
前記第１ロータ流路の前記摺動面における断面積は、前記第２ロータ流路の前記摺動面と平行な面における断面積よりも小さい。

本発明に係る液体クロマトグラフの一例は、上述の流路切替バルブと、送液ポンプと、ニードルと、シリンジポンプと、分離カラムと、検出器とを備える。

本発明に係る流路切替バルブおよび液体クロマトグラフによれば、ロータシールとステータとの摺動面における摩耗がより抑制される。

本発明の実施例１に係る流路切替バルブの構成の例を示す図。 従来技術に係る流路切替バルブの動作を示す図。 本発明の実施例１に係る流路切替バルブを搭載した液体クロマトグラフの流路模式図。 実施例１に係る流路切替バルブの動作を示す図。 本発明の実施例２およびその変形例に係る流路切替バルブの構成の例を示す図。 本発明の実施例２の変形例に係る流路切替バルブにおけるロータシールの構成の例を示す図。 本発明の実施例３に係る流路切替バルブの構成の例を示す図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下に説
明する実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図１に、本発明の実施例１に係る流路切替バルブ１の構成の例を示す。流路切替バルブ１の、軸（たとえば回転軸、以下同じ）に平行な平面による断面図を図１（ａ）に示す。図１（ａ）は、とくに図１（ｄ）の破線で示す断面１９によるものである。

流路切替バルブ１は、図１（ａ）に示すようにステータ１１およびロータ１４を備える。また、流路切替バルブ１はロータシールを備える。ロータシールは、ロータシール１２（ロータシールの第１部材）およびロータシール１３（ロータシールの第２部材）を含む。ロータシール１２は、接触面１８を介してステータ１１に接触する。この接触面１８が摺動面となる。ロータシール１３はロータシール１２に接触する。また、流路切替バルブ１は、ステータ１１およびロータ１４を収容するハウジング１５を備える。

ロータシール１２および１３は、ピン１６および１７を介してロータ１４に結合されており、ロータ１４はロータシール１２および１３を回転させる。ロータシール（この例ではロータシール１２）は、ステータ１１に接触しながら回転する。なお、ロータ１４の回転角度は、例えば、モータ（図示せず）にエンコーダーを備えることにより測定される。

図１（ｂ）は、ロータシール１３の上面を上側から見た図である。図１（ｃ）は、ロータシール１２の上面（すなわちステータ１１との接触面１８に係る部分）を上側から見た図である。図１（ｄ）は、ステータ１１の下面（すなわちロータシール１２との接触面１８に係る部分）を上側から見た透視図である。図１（ｅ）は、図１（ｄ）の状態からロータシール１２および１３が摺動方向２１１に回転した状態を示す透視図である。

ステータ１１には、複数のステータ流路１１１～１１６が貫通孔によって形成される。ロータシール１２には、複数のロータシール流路１２１～１２６（第１ロータ流路）が形成される。ロータシール流路１２１～１２６はたとえば貫通孔によって形成される。ロータシール１３には、複数のロータシール流路１３１～１３３（第２ロータ流路）が形成される。ロータシール流路１３１～１３３は、たとえばロータシール１３の上面に形成された溝によって形成される。すなわち、ロータシール流路１３１～１３３の上面はロータシール１２の面（下面）によって構成され、ロータシール流路１３１～１３３の側面および下面はロータシール１３の溝によって構成されるということができる。

なお、図１では、各流路の接続関係を明確に図示するため、流路の径を実際とは異ならせて表す場合がある。たとえば、図１（ｄ）において、ステータ流路１１１の断面はロータシール流路１２１の断面より小さく描かれているが、実際にはこれらの径は等しく構成することができる。後述の図３、４および図７においても同様である。

ステータ流路１１１～１１６には外部の配管が接続される。ロータシール１２のロータシール流路１２１～１２６は、ロータシール１２の回転に応じて、それぞれ異なるステータ流路１１１～１１６に接続される。たとえば、図１（ｄ）の状態では、ロータシール流路１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６はそれぞれステータ流路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６に接続されるが、図１（ｅ）の状態では、ロータシール流路１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６はそれぞれステータ流路１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１１に接続される。

ロータシール１３のロータシール流路１３１～１３３は、それぞれロータシール流路１２１～１２６のうち２つを接続する。たとえば、ロータシール流路１３１はロータシール流路１２１とロータシール流路１２２とを接続する。これによって、図１（ｄ）の状態では、流路切替バルブ１において、たとえばステータ流路１１１、ロータシール流路１２１、ロータシール流路１３１、ロータシール流路１２２、ステータ流路１１２、をこの順で経由する流路が形成される。同様の流路が他に２本形成される。

本実施例では、ロータシール１２および１３の位置関係は固定されているので、各流路の接続関係も固定される。なお、自動的に、または手動で、ロータシール流路１３１～１３３およびロータシール流路１２１～１２６の接続関係を変更できるようにしてもよい。

ステータ１１は、たとえば金属またはセラミックからなる。ロータシール１２、１３は、たとえば金属、セラミック、または樹脂からなる。摺動面（すなわち接触面１８）を形成するステータ１１およびロータシール１２には、耐摩耗性能を向上するためにダイヤモンドライクカーボンがコーティングされていてもよい。

ロータシール１２、１３は、ロータ１４のバネ（図示せず）によりステータ１１に押しつけられており、これによって通常は液密性が保たれる。

図２に、従来技術に係る流路切替バルブの動作を示す。図２（ａ）～（ｃ）はいずれも図示しないステータの下面（すなわちロータシール２２２との接触面）を上側から見た透視図であり、図１（ｃ）に対応する。なお図２の例では、ロータシール２２２は単一の部材によって構成されている。図２（ａ）の状態から、ロータシール２２２が摺動方向２１１に６０度回転し、図２（ｂ）の状態を経て、図２（ｃ）の状態となる。

ロータシール流路２４１は、図２（ａ）の状態ではステータ流路３１、３２を連結していて、図２（ｃ）の状態ではステータ流路３２、３３を連結している。同様に、ロータシール流路２４２は、図２（ａ）の状態ではステータ流路３３、３４を連結していて、図（ｃ）ではステータ流路３４、３５を連結している。また、ロータシール流路２４３は、図２（ａ）の状態ではステータ流路３５、３６を連結していて、図２（ｃ）の状態ではステータ流路３６、３１を連結している。

図２（ａ）の状態から図２（ｃ）の状態に切り替わった後は、図２（ｃ）の状態から摺動方向２１１と反対方向に６０度回転し、図２（ｂ）の状態を経て、図２（ａ）の状態に戻る。このように、摺動方向２１１（反時計回り）の６０度回転と、摺動方向２１１と反対方向（時計回り）の６０度回転とを繰り返すことにより、ロータシール２２２は往復動作をする。

図３に、本発明の実施例１に係る流路切替バルブ１を搭載した液体クロマトグラフ２１の流路模式図を示す。液体クロマトグラフ２１は、流路切替バルブ１と、送液ポンプ２２と、ニードル２３と、シリンジポンプ２４と、分離カラム２６と、検出器２７と、これらを接続する配管２１０とを備える。

流路切替バルブ１のステータ流路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６は、それぞれ、送液ポンプ２２、配管２１０１、ニードル２３、シリンジポンプ２４、配管２１０１、分離カラム２６接続されている。

まず、図３（ａ）の状態において、送液ポンプ２２が溶離液２９を送液する。溶離液２９は、ステータ流路１１１、ロータシール流路１２１、１３１、１２２、ステータ流路１１２、配管２１０１、ステータ流路１１５、ロータシール流路１２５、１３３、１２６、ステータ流路１１６をこの順に通って、分離カラム２６、検出器２７、廃液タンク２８１に流れる。

また、ニードル２３は、ステータ流路１１３、ロータシール流路１２３、１３２、１２４、ステータ流路１１４を介して、シリンジポンプ２４および廃液タンク２８２に接続される。

その後、ロータシール１２および１３を摺動方向２１１に６０度回転させて流路を切り替え、図３（ｂ）の状態にする。図３（ｂ）の状態において、シリンジポンプ２４を駆動し、サンプル８を吸引する。サンプル８は、ニードル２３、ステータ流路１１３、ロータシール流路１２２、１３１、１２１、ステータ流路１１２、配管２１０１、ステータ流路１１５、ロータシール流路１２４、１３２、１２３、ステータ流路１１４、をこの順に通って吸引され、サンプル８の少なくとも一部は配管２１０１内に保持される。

また、図３（ｂ）の状態において、送液ポンプ２２により送液される溶離液２９は、ステータ流路１１１、ロータシール流路１２６、１３３、１２５、ステータ流路１１６をこの順に通って、分離カラム２６、検出器２７、廃液タンク２８１に流れる。

次に、図３（ｂ）の状態からロータシール１２および１３を時計回り（逆摺動方向２１２）に６０度回転させて、図３（ａ）の状態に戻す。

図３（ａ）の状態で、送液ポンプ２２を駆動して、ステータ流路１１１、ロータシール流路１２１、１３１、１２２、ステータ流路１１２、配管２１０１内のサンプル８を分離カラム２６に送液する。サンプル８は、分離カラム２６で分離された後、検出器２７で検出される。その後、配管２１０を含む流路全体を洗浄するために、溶離液を送液する。その後、別のサンプルの分析のために図３（ａ）（ｂ）を繰り返す。

分離カラム２６は、内部に数マイクロメートルの粒子が充填されていて流体抵抗が大きい。また、分離カラム２６のサンプル分離性能をよくするため、配管２１０の流路径は細く（たとえば０．１ｍｍ）、流体抵抗が大きい。そのため、送液ポンプ２２は数十メガパスカルの高い圧力で溶離液を送液する。一方、シリンジポンプ２４につながる流路には流体抵抗の大きい部材が接続されていないので、シリンジポンプ２４の送液圧力は大気圧（０．１ＭＰａ）に近い。このように、実施例１に係る液体クロマトグラフ２１の構成では、流路切替バルブ１において、別々のロータシール流路に高圧と低圧の溶液が同時に流れる。

次に、図２および図４を用いて、従来技術に係る流路切替バルブと、実施例１に係る流路切替バルブ１とにおける摩耗の相違について説明する。なお図２は上述のように従来技術に係る流路切替バルブの動作を示す。

図４に、実施例１に係る流路切替バルブ１の動作を示す。図４（ａ）～（ｃ）はいずれもステータ１１の下面（すなわちロータシール１２との接触面１８）を上側から見た透視図であり、図１（ｃ）に対応する。図２と同様に、図４（ａ）の状態から、ロータシール１２、１３が摺動方向２１１に６０度回転し、図４（ｂ）の状態を経て、図４（ｃ）の状態となる。

図２に示す従来技術では、ロータシール流路２４１～２４３がステータの下面に沿って延びているので、液圧によって受ける力（力＝圧力×面積）がステータの下面に大きく影響する。ロータシール流路２４１、２４３には高圧の送液ポンプが接続され、ロータシール流路２４２には低圧のシリンジポンプが接続されるので、図２（ａ）に示すようにロータシール流路２４１、２４３で液圧が高く、ロータシール流路２４２内の液圧は低い状態となる。このため、ロータシール流路２４１、２４３付近において、液圧によってロータシール２２２とステータ（図示せず）との間が押し広げられて、ロータシール２２２が傾く。これによって、ロータシール流路２４１、２４３に対向した領域２００の接触圧力が大きくなる。

図２（ｂ）の状態では、直前の状態（たとえば図２（ａ）の状態）において発生した圧力が維持される。たとえば、ロータシール流路２４１、２４３内の液圧が高く、ロータシール流路２４２内の液圧は低い状態となる。すると、ロータシール流路２４１、２４３付近において、液圧によってロータシール２２２とステータ（図示せず）との間が押し広げられて、ロータシール２２２が傾く。これによって、ロータシール流路２４１、２４３に対向した領域２００の接触圧力が大きくなる。

図２（ｃ）の状態では、ロータシール流路２４３には高圧の送液ポンプが接続され、ロータシール流路２４１、２４２には低圧のシリンジポンプが接続されるので、ロータシール流路２４３内の液圧が高く、ロータシール流路２４１、２４２内の液圧は低い状態となる。このため、ロータシール流路２４３付近において、液圧によってロータシール２２２とステータ（図示せず）との間が押し広げられて、ロータシール２２２が傾く。これによって、ロータシール流路２４３に対向した領域２００の接触圧力が大きくなる。

従来技術に係る流路切替バルブのロータシールでは、耐摩耗性の観点から、表面の硬い金属またはセラミックを用いている。金属およびセラミックは表面が硬く、図２（ａ）に示すような円弧状の流路を、細い流路幅で加工は難しい。そのため、ロータシール流路の流路幅２４１１が大きくなり、ステータと接するロータシール流路２４１の面積が大きいため、液圧によって受ける力が大きい。この力によって上述のようにロータシール２２２が傾き、一部の領域２００で接触圧力が大きくなる。この状態でロータシール２２２が回転すると、接触面において摩耗が発生する。

上述したように、従来の流路切替バルブでは、図２（ａ）の状態と図２（ｃ）の状態と間を往復動作する。これより、高圧の溶液が流れるロータシール流路に対向した領域の摩耗が進む。この結果、摩耗量が大きくなると液漏れが発生してバルブとしての機能を果たさなくなるので、流路切替バルブの寿命が短くなる可能性がある。

これに対し、実施例１に係る流路切替バルブ１の動作は以下のようになる。図４（ａ）の状態から、ロータシール１２、１３が摺動方向２１１に６０度回転し、図４（ｂ）を経て、図４（ｃ）の状態となる。ロータシール流路１２１、１３１、１２２は、図４（ａ）ではステータ流路１１１、１１２と接続されているが、図４（ｃ）ではステータ流路１１２、１１３との接続に切り替わる。ロータシール流路１２３、１３２、１２４は、図４（ａ）ではステータ流路１１３、１１４と接続されているが、図４（ｃ）ではステータ流路１１４、１１５との接続に切り替わる。ロータシール流路１２５、１３３、１２６は、図４（ａ）ではステータ流路１１５、１１６と接続されているが、図４（ｃ）ではステータ流路１１６、１１１との接続に切り替わる。

図４（ａ）の状態では、ロータシール流路１２１、１３１、１２２およびロータシール流路１２５、１３３、１２６には高圧の送液ポンプ２２が接続され、液圧が高くなる。一方、ロータシール流路１２３、１３２、１２４には低圧のシリンジポンプ２４が接続され、液圧は低い状態となる。すると、ロータシール流路１２１、１２２、１２５、１２６付近において、液圧によってロータシール１２とステータ１１との間が押し広げられる。

ここで、従来技術とは異なり、各ロータシール流路はロータシール内部に形成されており、ステータ１１の下面に沿って延びる構成ではないので、ステータ１１の下面が液圧から受ける力は、従来技術より小さくなる。言い換えると、ロータシール流路１２１～１２６の、接触面１８における断面積（図１（ｄ）では６個の小径の円で示される）は、ロータシール流路１３１～１３３の、接触面１８と平行な面における断面積（図１（ｄ）では３個の有幅円弧状領域で示される）よりも小さい。とくに、図１（ｄ）の例では、ロータシール流路１２１～１２６のいずれについても、その断面積は、ロータシール流路１３１～１３３いずれの断面積よりも小さくなっている。

このため、ロータシール１２とステータ１１との間を押し広げる力が小さくなる。そして、高圧の溶液が流れるロータシール流路に対向した領域２０１の接触圧力の増加を抑制できる。そのため、高圧の溶液が流れるロータシール流路に対向した領域２０１の摩耗の進みがおそくなり、流路切替バルブの寿命が長くなる。なお、図４では、領域２０１を図２の領域２００と比較して狭く図示することによって、接触圧力がより小さいことを表している。

このように、実施例１に係る流路切替バルブ１では、図１（ａ）に示すように、ロータシール１２、ロータシール１３を備えることにより、ロータシール流路の一部（この例ではロータシール流路１３１～１３３）をロータシールの内部に配置することができるので、ステータ１１の下面に沿ってロータシール流路を形成する必要がない。このため、ステータ１１と接する部分におけるロータシール流路の面積が従来よりも小さくなり、液圧によってステータ１１とロータシール１２との間を押し広げる力が小さくなる。この結果、ロータシール１２の傾きがより小さくなり、一部の領域における接触圧力の増加を抑制することができる。

なお、実施例１では、ロータシール１３におけるロータシール流路１３１～１３３の構成（面積等）は、従来技術のロータシール２２２におけるロータシール流路２４１～２４３の構成と同一とすることができるが、その場合にはロータシール１２とロータシール１３との間が押し広げられ、ロータシール１２に対してロータシール１３が傾く場合がある。しかし、ロータシール１３とステータ１１との間にロータシール１２が配置されるので、ロータシール１２によって傾きが分散され、力を分散することができる。

さらに、図１に示すようにロータシール１２とロータシール１３の材質を異ならせることにより、さらに傾きを抑制することができる。たとえば、ロータシール１２をロータシール１３よりも硬い金属で作製することで、ロータシール１３の変形をロータシール１２が緩和し、ロータシール１２の傾きを抑制することができる。

なお、ロータシール１２の表面が硬い材料（たとえば金属またはセラミック）であっても、ロータシール１２に微細な貫通穴を作製することは可能である。したがって、ロータシール１２に微細な貫通穴のロータシール流路１２１～１２６を設けることで、ロータシール流路のうちステータ１１と接する部分の面積を従来よりも小さくできる。

このように、本発明の実施例１に係る流路切替バルブ１によれば、一部の領域（たとえば高圧の溶液が流れるロータシール流路に対向した領域）の接触圧力の増加を抑制できる。このため、当該領域における摩耗の進みを抑制でき、流路切替バルブ１の寿命が長くなる。

［実施例２］
実施例２は、実施例１において、拡散接合等によりロータシールを一体化したものである。以下、実施例２について説明するが、実施例１と共通する部分については説明を省略する場合がある。

図５（ａ）に、本発明の実施例２に係る流路切替バルブ１の構成の例を示す。また、図５（ｂ）に、本発明の実施例２の第１変形例に係る流路切替バルブ１の構成の例を示す。実施例２およびその第１変形例では、ロータシール１２とロータシール１３が拡散接合によって一体化される。
図５（ａ）のロータシール５１４は、ロータシール７１２、７１３が拡散接合で接着され一体化したロータシールである。ロータシール７１２、７１３に、ロータシール流路７２２、７２５、７３２、７３５、等が形成されている。

ロータシール５１４は拡散接合によって一体化されているので、流路切替バルブ１の組み立て工程数を少なくすることができる。また、ロータシール５１４全体の上下方向寸法を小さくすることができ、ピン１６、１７を短くすることができる。これより、たとえば流路切替バルブ１の組み立て性がよくなる。

図５（ｂ）の第１変形例では、ロータシール外側部材７１４の内部にロータシール７１２、７１３が配置される。この例でも、ロータシール７１２、７１３は拡散接合によって一体化されている。ロータシール７１２、７１３は、ロータシール外側部材７１４に対してピン１６１、１７１により結合されている。なお、ピン１６１、１７１を用いず、ロータシール７１２、７１３、７１４が拡散接合されていてもよい。図５（ｂ）の構造とすることで、図５（ａ）の構造と比較して拡散接合する面積を小さくでき、コストを少なくすることができる。

図６に、本発明の実施例２の変形例に係る流路切替バルブにおけるロータシール５１４の構成の例を示す。図６（ａ）は実施例２の第２変形例を示し、図６（ｂ）は実施例２の第３変形例を示し、図６（ｃ）は実施例２の第４変形例を示す。

実施例１の図１（ａ）では、ロータシール１２、１３の間の液密性を保つ観点から、ロータシール１２、１３の接触面１８の面積を大きくすると製作が困難となる場合がある。これに対し、実施例２では拡散接合によって液密性を確保できるので、接触面２０の面積をより大きくすることができる。このため、図６（ａ）～（ｃ）にそれぞれ示すように、ロータシール７１２、７１３の形状をより自由に設計可能である。

図６（ａ）の例では、ロータシール７１２、７１３の径が同一であり、ロータシール７１２に側溝６０１が形成される。側溝６０１は、ロータシール７１２の径方向外周において周方向に延びる回転溝である。側溝６０１の部分では圧力が上下方向に伝わらないので、ロータシール７１２を傾ける力を中央領域に集中させることができ、ロータシール７１２を傾ける回転モーメント（たとえば流路切替バルブ１軸と垂直に発生する）を抑制して傾きを小さくすることができる。

図６（ｂ）の例では、ロータシール７１２、７１３の径が同一であり、ロータシール７１３に側溝６０１が形成される。この例でも、ロータシール７１２を傾ける力を中央領域に集中させて傾きを小さくすることができる。

図６（ｃ）の例では、ロータシール７１３に底面溝６０２が形成されている。

なお、図６（ａ）～（ｃ）いずれの例でも、ロータシール７１２、７１３は拡散接合等で一体化されているので、流路切替バルブ１の組み立て工程数を少なくすることができる。また、ロータシール５１４全体の上下方向寸法を小さくすることができ、ピンを短くすることができる。これより、たとえば流路切替バルブの組み立て性がよくなる。

［実施例３］
実施例３は、実施例１において、ロータシール流路１３１～１３３のピッチ円直径をより小さくするものである。以下、実施例３について説明するが、実施例１と共通する部分については説明を省略する場合がある。

図７に、本発明の実施例３に係る流路切替バルブ１の構成の例を示す。図７（ａ）～（ｅ）はそれぞれ実施例１における図１（ａ）～（ｅ）に対応する。図７（ａ）は、図７（ｄ）の破線で示す断面８３によるものである。

実施例３に係る流路切替バルブ１は、ロータシール流路の構造、ロータシール流路の流路径、ロータシール流路に係るピッチ円直径において、実施例１と異なる。

実施例３に係る流路切替バルブ１は、実施例１のステータ１１に代えてステータ６１を備える。また、実施例３に係る流路切替バルブ１は、実施例１のロータシール１２、１３に代えてロータシール８１２、８１３を備える。

図７（ａ）に示すように、ロータシール８１２は、ステータ６１との接触面１８に対して角度８２をなして延びるロータシール流路１２１～１２６を備える（ただし図７（ａ）にはロータシール流路１２２および１２５のみが表れている）。その角度８２は、流路切替バルブ１の中心線８０（軸線）と、各ステータ流路１１１～１１６の中心線８１とがなす角度である。すなわち、ステータ流路１１１～１１６とロータシール流路１２１～１２６は、それぞれ接続される組が互いに平行となるよう構成される。このように、ステータ６１およびロータシール８１２において、各流路が上から下に向かって互いに接近するよう、傾きをもって構成される。

図７（ｂ）（ｃ）に示すように、ロータシール８１２のロータシール流路１２１～１２６は、接触面１８側の端部（第１端）と、接触面１８とは反対側の端部（第２端）とを備える。接触面１８側の端部は、ピッチ円８５（第１円）上に形成され、接触面１８とは反対側の端部は、ピッチ円８４（第２円）上に形成される。ピッチ円８５の直径は、ピッチ円８４の直径よりも大きい。ロータシール８１３のロータシール流路１３１～１３３は、ロータシール流路１２１～１２６を接続するように構成されるので、ピッチ円８４（第２円）上に形成されることになる。

なお、ロータシール８１３におけるロータシール流路１３１～１３３の形成は微細な加工であるが、仮にその加工が困難な場合には、ロータシール８１３をロータシール８１２よりも柔らかい材料で構成することにより、流路の加工をより容易とすることができる。その場合には、さらに、ロータシール流路１３１～１３３の流路幅１３１１（図７（ｂ））と、ロータシール流路１２１～１２６の流路径１２１１（図７（ｃ））を小さくすることができ、ステータ６１と接するロータシール流路の面積をさらに小さくすることができる。

また、ピッチ円８４をより小さく形成することで、ロータシール流路１３１～１３３をより中央に近い位置に形成することができるので、ロータシール８１２とロータシール８１３の間の押し広がりを抑制し、ロータシール８１２に対するロータシール８１３の傾きを抑えることができる。これにより、ロータシール８１３が傾くことに起因するロータシール１２の傾きを抑えることができる。したがって、接触面１８における接触圧力の増加を抑制することができる。

本発明の上記各実施例によれば、ロータシールとステータが押し広がらず、高圧の溶液が流れるロータシール流路に対向した領域の接触圧力の増加を抑制することができる。これより一部の領域における摩耗の進みが遅くなり、流路切替バルブの寿命が長くなる。なお、ロータシール流路の流路幅や流路径は小さく作製可能であり、分析性能は高く維持される。

１…流路切替バルブ
１１，６１…ステータ
１２，７１２，８１２…ロータシール（第１部材）
１３，７１３，８１３…ロータシール（第２部材）
１４…ロータ
１５…ハウジング
１６，１７，１６１，１７１…ピン
１８，２０…接触面（摺動面）
２１…液体クロマトグラフ
２２…送液ポンプ
２３…ニードル
２４…シリンジポンプ
２６…分離カラム
２７…検出器
２９…溶離液
８４…ピッチ円（第２円）
８５…ピッチ円（第１円）
１１１～１１６…ステータ流路
１２１～１２６，７２２，７２５…ロータシール流路（第１ロータ流路）
１３１～１３３，７３２，７３５…ロータシール流路（第２ロータ流路）
５１４…ロータシール
６０１…側溝
６０２…底面溝

Claims (10)

1. ステータと、前記ステータに接触しながら回転するロータシールと、前記ロータシールを回転させるロータとを備える、流路切替バルブであって、
   前記ステータには、複数のステータ流路が貫通孔によって形成され、
   前記ロータシールは、摺動面を介して前記ステータに接触する第１部材と、前記第１部材に接触する第２部材とを備え、
   前記第１部材には第１ロータ流路が形成され、前記第２部材には第２ロータ流路が形成され、
   前記第１ロータ流路の前記摺動面における断面積は、前記第２ロータ流路の前記摺動面と平行な面における断面積よりも小さい、
   流路切替バルブ。
2. 請求項１に記載の流路切替バルブであって、前記第１部材と前記第２部材の材質が異なる、流路切替バルブ。
3. 請求項１に記載の流路切替バルブであって、前記第１部材と前記第２部材とは一体化されている、流路切替バルブ。
4. 請求項１に記載の流路切替バルブであって、
   前記第１ロータ流路は貫通孔によって形成され、
   前記第２ロータ流路は、前記第１部材の面と、前記第２部材に形成された溝とによって構成される、
   流路切替バルブ。
5. 請求項１に記載の流路切替バルブであって、前記第１部材には複数の前記第１ロータ流路が形成され、前記第２部材には複数の前記第２ロータ流路が形成される、流路切替バルブ。
6. 請求項５に記載の流路切替バルブであって、
   複数の前記第１ロータ流路それぞれは、前記摺動面側の第１端と、前記摺動面と反対側の第２端とを備え、
   前記第１端は第１円上に形成され、前記第２端は第２円上に形成され、前記第１円の直径は、前記第２円の直径より大きい、
   流路切替バルブ。
7. 請求項５に記載の流路切替バルブであって、いずれの前記第１ロータ流路の前記摺動面における前記断面積も、いずれの前記第２ロータ流路の前記摺動面と平行な面における前記断面積よりも小さい、流路切替バルブ。
8. 請求項５に記載の流路切替バルブであって、各前記第１ロータ流路は、回転に応じてそれぞれ異なる前記ステータ流路に接続される、流路切替バルブ。
9. 請求項５に記載の流路切替バルブであって、各前記第２ロータ流路は２つの前記第１ロータ流路を接続する、流路切替バルブ。
10. 請求項１に記載の流路切替バルブと、送液ポンプと、ニードルと、シリンジポンプと、分離カラムと、検出器とを備える、液体クロマトグラフ。

Images