JP7133499B2 - 流路切替バルブ及びそれを有する液体クロマトグラフ - Google Patents
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Description
特許文献1に開示される路切替バルブは、ステータとステータの一面と接触する面を有し、この接触面で摺動しつつ回転するロータとを備え、ステータは上記接触面に開口する複数の液体流通ポートを有し、ロータは液体流通ポートを連結する複数の流路溝を有し、ロード状態及びインジェクション状態において移動相溶液が流入する1個の流路溝は、ロータの回転中心を挟んで両側に位置するように該ロータの回転中心を取り囲んでいることを特徴としている。この流路切替バルブは高圧の液体流通ポ-トを連結する流路溝が、ロータの回転中心を挟んで両側に位置するように構成されている。このような構成によって、高圧液体がロータの回転中心を挟んで両側に流入するため、ロータに掛かる局所的な負荷が減じられ、ロータの傾斜を小さくすることができる。従って、ロータ回転時にポ-ト開口部のエッジによって接触面が削り取られることを防止でき、局所的な磨耗によってロータの寿命が短くなることを防止することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
ロータシール22の回転により、図1Bに示す3つのロータシール流路、ロータシール流路241、ロータシール流路242、及びロータシール流路243と、図1Cに示す6つのステータ流路、ステータ流路31、ステータ流路32、ステータ流路33、ステータ流路34、ステータ流路35、及びステータ流路36との接続が切り替わる。ステータ21とロータシール22が接触すると図1Dのようになる。
図4A及び図4Bに示すように、切り替え動作をすると、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2411はステータ流路端部253と2回、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2412はステータ流路端部251と2回、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2432はステータ流路端部253と2回、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2431はステータ流路端部255と2回、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2422はステータ流路端部255と2回、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2421はステータ流路端部251と2回接触する。
このようにステータ流路端部とロータシール流路端部が接触する箇所は、ステータ流路端部とロータシール流路端部では偏りがある。これによりステータ流路とロータシール流路の液密性が損なわれる。
本実施例の流路切替バルブの切替動作、ロータシールの回転動作を図5A~図5Dを用いて説明する。ここでは、ロータシールの回転動作の時計周り方向を摺動方向29のプラス方向とする。図5Aに示すようにロータシール流路241、ロータシール流路243、及びロータシール流路242は、それぞれ、ステータ流路端部251とステータ流路端部252、ステータ流路端部253とステータ流路端部254、ステータ流路端部255とステータ流路端部256を接続している状態から、反時計回りに2度(2°)回転する(図5B)と、ロータシール流路の先端の流路端部2411は、ステータ流路端部252の回転方向マイナス側に位置する。反時計回りに駆動する角度は0度(0°)より大きく10度(10°)以内がよい。2度(2°)から4度(4°)が望ましい。10度(10°)より大きくなると、ステータ流路とロータシール接続する面積が小さくなり流路内の圧力が上昇し、分析に影響する。
図5の切り替え動作によって、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2411はステータ流路端部252及びステータ流路端部253と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2412はステータ流路端部251及びステータ流路端部252と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2432はステータ流路端部253及びステータ流路端部254と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2431はステータ流路端部254及びステータ流路端部255と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2422はステータ流路端部255及びステータ流路端部256と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2421はステータ流路端部256及びステータ流路端部251と接触する。
液体クロマトグラフ1は、送液ポンプ2、ニードル3とシリンジポンプ4、流路切替バルブ5、分離カラム6、検出器7から構成される。流路切替バルブ5の切替動作を、図7Aおよび図7Bで説明する。
そして全体の流路を洗浄するため数秒溶離液を送液する。そして最後に、流路切替バルブ5内をマイナス方向に摺動方向の逆方向に移動させた回転角度+60度回転させて図7A、図5Bに戻して溶離液を流して洗浄する。洗浄が終わると、また別のサンプルの分析のために図7A及び図7Bを繰り返す。
図8Aは図5Aの断面の展開図であり、図8Bは図5Bの断面の展開図、図8Cは図5Cの断面の展開図、図8Dは図5Dの断面の展開図である。
また、ロータシールの流路端部を、ステータ流路の端部のマイナス側に配置して送液や洗浄するため、ロータシールの流路端部に溶離液や洗浄液が流れ、ロータシールの流路端部に残ったサンプルを洗浄でき、キャリーオーバを小さくできる。
図9に示すように、ロータシール流路は実施例1と同じであるが、ステータ流路端部252、ステータ流路端部254、及びステータ流路端部256の位置をロータシール流路の摺動方向にずらし、ステータ流路251とステータ流路252の中心間の距離、ステータ流路253とステータ流路254の中心間の距離、ステータ流路255とステータ流路256の中心間の距離が、ステータ流路251とステータ流路256の中心間の距離、ステータ流路252とステータ流路253の中心間の距離、ステータ流路254とステータ流路255の中心間の距離より長くなるように配置される。
ステータ流路の位置をずらすことで、ロータシールの摺動方向の先端の流路端部2411、ロータシールの摺動方向の先端の流路端2421、及びロータシールの摺動方向の先端の流路端2431が、ステータ流路端部252、ステータ流路端部254、及びステータ流路端部256の摺動方向のマイナス側に配置される。この配置で切り替え動作を行うと、ステータ流路端部とロータシール流路端部の摩耗が少なくなり、バルブの寿命が長くなる。
ステータ流路をずらす方向は、ロータシールの外周方向にずらしたステータの流路2521、ロータシールの中心方向にずらしたステータ流路2522でも同様の効果が得られる。
ロータシールの長辺2413は上述の実施例1のロータシール流路の長辺より短く、ステータ流路端部251とステータ流路端部252の中心距離よりも長い。またロータシールの短辺2414及びロータシールの短辺2415は同じ長さでなくてもよい。図10Bのように切り替えるため、ステータ流路端部251、ステータ流路端部253、及びステータ流路端部255と、ロータシール流路端部2411、ロータシール流路端部2412、2421、ロータシール流路端部2422、ロータシール流路端部2431、ロータシール流路端部2432と接触する回数が半分になり、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2411はステータ流路端部252及びステータ流路端部253と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2412はステータ流路端部251及びステータ流路端部252と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2432はステータ流路端部253及びステータ流路端部254と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2431はステータ流路端部254及びステータ流路端部255と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2422はステータ流路端部255及びステータ流路端部256と、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部2421はステータ流路端部256及びステータ流路端部251と接触する。
ステータとロータシールの損傷を防ぐため、図11Aのロータシールと接触するステータ流路の開口部の流路端部80~83を図11Bの流路端部90~93のように面取りしてもよい。面取りすることでステータ流路端部における応力集中を軽減でき、ステータ流路端部とロータシール流路端部の摩耗が小さくなり、寿命が長くなる。
2…送液ポンプ
3…ニードル
4…シリンジポンプ
5…流路切替バルブ
6…分離カラム
7…検出器
8…サンプル
9…溶離液
10…ニードルポート
11…廃液タンク
12…洗浄液
13…洗浄ポンプ
14…洗浄ポート
21…ステータ
22…ロータシール
23…ロータ
241,242,243…ロータシール流路
26…ハウジング
27…位置決め用窓
28…位置決め用孔
2413,2423,2433…ロータシール流路端部
2411,2412,2421,2422,2431,2432…ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部
251,252,253,254,255,256…ステータ流路端部
31,32,33,34,35,36…ステータ流路
61,62,63,64,65,66…サンプル
80,81,82,83…流路端部
90,91,92,93…流路端部
Claims (10)
- ステータと、前記ステータに対して円周上に摺動しつつ回転するロータに接続されたロータシールを備える流路切替バルブであって、
前記ステータは、前記ロータシールに開口する複数のステータ流路を有し、
前記ロータシールは、前記複数のステータ流路のうち2つ以上を連結するためのロータシール流路を有し、
前記ロータシールの流路端部のうち、ロータシール流路の摺動方向の先端に位置する流路端部が、少なくとも摺動開始時に前記ロータシール流路が接続するステータ流路端部の摺動方向の逆方向に位置付けられ、前記接続するステータ流路端部の摺動方向の2度から4度マイナス側に位置付けられることを特徴とする流路切替バルブ。 - 請求項1に記載の流路切替バルブにおいて、円周上に相互に隣接して配される前記ステータ流路の中心間の距離が略等しいことを特徴とする流路切替バルブ。
- 請求項1に記載の流路切替バルブにおいて、円周上に相互に隣接して配される前記ステータ流路の中心間の距離が異なることを特徴とする流路切替バルブ。
- 請求項2に記載の流路切替バルブにおいて、前記ロータシール流路の長辺が、前記ステータ流路の中心間の距離よりも長く、ロータシール流路の両端の流路端部がステータ流路端部の摺動方向とは逆方向に配置されていることを特徴とする流路切替バルブ。
- 請求項3に記載の流路切替バルブにおいて、前記ロータシール流路の長辺が、前記ステータ流路の中心間の距離が最大となるものよりも長く、ロータシール流路の両端の流路端部がステータ流路端部の摺動方向とは逆方向に配置されていることを特徴とする流路切替バルブ。
- 送液ポンプと、ニードルと、シリンジポンプと、流路切替バルブと、流分離カラムと、検出器を備え、
前記流路切替バルブは、ステータと、前記ステータに対して円周上に摺動しつつ回転するロータに接続されたロータシールを備える流路切替バルブであって、前記ステータは、前記ロータシールに開口する複数のステータ流路を有し、前記ロータシールは、前記複数のステータ流路のうち2つ以上を連結するためのロータシール流路を有し、前記ロータシールの流路端部のうち、ロータシール流路の摺動方向の先端に位置する流路端部が、少なくとも摺動開始時に前記ロータシール流路が接続するステータ流路端部の摺動方向の逆方向に位置付けられ、ロータシール流路の摺動方向の先端の流路端部において、前記接続するステータ流路端部の摺動方向の2度から4度マイナス側に位置付けられることを特徴とする液体クロマトグラフ。 - 請求項6に記載の液体クロマトグラフにおいて、
前記流路切替バルブは、円周上に相互に隣接して配される前記ステータ流路の中心間の距離が略等しいことを特徴とする液体クロマトグラフ。 - 請求項6に記載の液体クロマトグラフにおいて、
前記流路切替バルブは、円周上に相互に隣接して配される前記ステータ流路の中心間の距離が異なることを特徴とする液体クロマトグラフ。 - 請求項7に記載の液体クロマトグラフにおいて、
前記流路切替バルブは、前記ロータシール流路の長辺が、前記ステータ流路の中心間の距離よりも長く、ロータシール流路の両端の流路端部がステータ流路端部の摺動方向とは逆方向に配置されていることを特徴とする液体クロマトグラフ。 - 請求項8に記載の液体クロマトグラフにおいて、
前記流路切替バルブは、前記ロータシール流路の長辺が、前記ステータ流路の中心間の距離が最大となるものよりも長く、ロータシール流路の両端の流路端部がステータ流路端部の摺動方向とは逆方向に配置されていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
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