JP2008215494A - Flow passage switching valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体クロマトグラフなどに用いる流路切換えバルブに関するものである。 The present invention relates to a flow path switching valve used in a liquid chromatograph or the like.
高速液体クロマトグラフにおいては高圧力下において液体の流路を切り換える必要がある。
従来、このような用途における流路切換えバルブとしては、切換え溝が形成された円盤状のロータを、その溝と導通する貫通穴が形成された円盤状ステータ(固定子)に対し、平面で接触させつつ回転させる切換えバルブが用いられている(特許文献1参照。)。
In a high performance liquid chromatograph, it is necessary to switch the liquid flow path under high pressure.
Conventionally, as a flow path switching valve in such an application, a disk-shaped rotor having a switching groove is contacted in a plane with a disk-shaped stator (stator) having a through hole connected to the groove. A switching valve that rotates while rotating is used (see Patent Document 1).
ステータは流路が接続されたハウジングトップとロータの間に挟まれており、ロータはバネなどの弾性部材により切換え溝の気密に必要な所定の力でステータ方向に押し付けられ、ロータとステータは相互に面接触することで溝からの液漏れが防止されている。ステータはハウジングトップと一体化されていてもよい。
そして、ロータは回転シャフトの先端に取り付けられ、回転駆動力を受けて回転し、ステータ側の貫通穴との接続状態を切り換えることで流路が切り換えられる。
The stator is sandwiched between the housing top to which the flow path is connected and the rotor, and the rotor is pressed toward the stator by a predetermined force necessary for airtightness of the switching groove by an elastic member such as a spring. Liquid leakage from the groove is prevented by surface contact with the groove. The stator may be integrated with the housing top.
The rotor is attached to the tip of the rotating shaft, rotates by receiving a rotational driving force, and the flow path is switched by switching the connection state with the through hole on the stator side.
このような従来の流路切換えバルブの材質として、ロータには樹脂などの柔らかい素材、ステータにはステンレスなどロータよりも硬い素材が使われている。
しかし、バルブを長期にわたって使用するとステータよりも柔らかい材質からなるロータの接触平面は磨耗し、これによりバルブにおける回転トルクの増大、流体の漏洩、ロータの磨耗した部分に残留した液によるクロスコンタミネーションの増大などを引き起こすという問題がある。
As a material of such a conventional flow path switching valve, a soft material such as resin is used for the rotor, and a material harder than the rotor such as stainless steel is used for the stator.
However, if the valve is used over a long period of time, the contact plane of the rotor made of a material softer than the stator will be worn, which increases rotational torque in the valve, fluid leakage, and cross-contamination due to liquid remaining on the worn part of the rotor. There is a problem of causing an increase.
流路切換えバルブにおいては、液漏れを防止するため、ロータはステータに対して一定の力で押し付けられている。その状態でロータが回転すると、ロータの材質が樹脂である場合には回転による摩擦でロータが削り取られて削り屑が発生し、後段の流路配管の詰まりやカラムの劣化の原因となっていた。一方、ロータの材質をセラミックとしたものもあるが、その場合にはそのような削り屑は発生しないが、シール性を考慮してステータ、ロータともにその接触面の表面粗さを細かくし、平坦度も高精度に仕上げる必要がある。しかし、そのような面同士を強い力で押し付けると、いわゆるリンキング等と称される鏡面接着現象が生じ、ロータの回転動作を損なうという問題があった。 In the flow path switching valve, the rotor is pressed against the stator with a constant force in order to prevent liquid leakage. When the rotor rotates in this state, if the rotor material is resin, the rotor is scraped off by friction due to rotation, generating shavings, which causes clogging of the downstream flow path piping and deterioration of the column. . On the other hand, some rotors are made of ceramic, but in such cases, no such shavings are generated. However, in consideration of sealing properties, both the stator and the rotor have a small surface roughness and are flat. It is necessary to finish with high accuracy. However, when such surfaces are pressed against each other with a strong force, there is a problem that a mirror surface adhesion phenomenon called so-called linking occurs, which impairs the rotational operation of the rotor.
また、従来の流路切換えバルブの流路接続部は、試料導入用の接続部しか構成されておらず、有機溶媒が揮発した後に塩が析出する溶媒(例えば緩衝液)を高圧送液した場合などは、分析終了後に流路洗浄を充分に行なわなければ、ステータ・ロータ間の摺動面に塩が析出してしまう。その後、そのまま動作させるとロータ表面に傷が発生するため、ロータの寿命が著しく低下する問題があった。 In addition, the flow path connection part of the conventional flow path switching valve has only a connection part for sample introduction, and when a solvent (for example, a buffer solution) in which salt is precipitated after the organic solvent is volatilized is fed at high pressure. For example, if the flow path is not sufficiently cleaned after the analysis, salt is deposited on the sliding surface between the stator and the rotor. Thereafter, if the operation is continued as it is, scratches are generated on the rotor surface, so that there is a problem that the life of the rotor is remarkably reduced.
そこで本発明は、流路切換えバルブの耐久性を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the durability of the flow path switching valve.
本発明の流路切換えバルブは、互いに接する接触平面をもつステータとロータを備え、そのステータの接触平面には複数の流路のそれぞれに接続される試料流通口をもち、ロータの接触平面には試料流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの試料溝をもち、その試料溝により連通すべき試料流通口を切り換えるようにロータが回転摺動するものである。そして、上記ステータの接触平面には洗浄液を流通させる複数の洗浄液流通口をもち、ロータの接触平面には洗浄液流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの洗浄溝をもつことを特徴としている。 The flow path switching valve of the present invention includes a stator and a rotor having contact planes that are in contact with each other, the contact plane of the stator has a sample flow port connected to each of a plurality of flow paths, and the contact plane of the rotor includes The rotor has at least one sample groove for communicating two of the sample flow ports, and the rotor rotates and slides so as to switch the sample flow port to be communicated by the sample groove. The contact plane of the stator has a plurality of cleaning liquid flow ports through which the cleaning liquid flows, and the contact plane of the rotor has at least one cleaning groove for communicating two of the cleaning liquid flow ports. .
好ましい一形態として、洗浄液流通口のいずれかは試料流通口よりも外周側に設けられ、洗浄溝のいずれかは試料溝よりも外周側に設けられているものを挙げることができる。 As a preferred embodiment, one of the cleaning liquid flow ports is provided on the outer peripheral side of the sample flow port, and one of the cleaning grooves is provided on the outer peripheral side of the sample groove.
また、洗浄液流通口のいずれかは試料流通口よりも内周側に設けられ、洗浄溝のいずれかは試料溝よりも内周側に設けられているようにしてもよい。 Further, any one of the cleaning liquid circulation ports may be provided on the inner peripheral side with respect to the sample circulation port, and any one of the cleaning grooves may be provided on the inner peripheral side with respect to the sample groove.
本発明の流路切換えバルブは、互いに接する接触平面をもつステータとロータを備え、そのステータの接触平面には複数の流路のそれぞれに接続される試料流通口をもち、ロータの接触平面には試料流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの試料溝をもち、その試料溝により連通すべき試料流通口を切り換えるようにロータが回転摺動するものである。そして、上記ステータの接触平面には洗浄液を流通させる複数の洗浄液流通口とその洗浄液流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの洗浄溝をもつことを特徴としている。 The flow path switching valve of the present invention includes a stator and a rotor having contact planes that are in contact with each other, the contact plane of the stator has a sample flow port connected to each of a plurality of flow paths, and the contact plane of the rotor includes The rotor has at least one sample groove for communicating two of the sample flow ports, and the rotor rotates and slides so as to switch the sample flow port to be communicated by the sample groove. The contact plane of the stator has a plurality of cleaning liquid flow ports through which the cleaning liquid flows and at least one cleaning groove for communicating two of the cleaning liquid flow ports.
洗浄溝には試料溝から漏れ出た液をも流すことができるように、洗浄溝は試料溝よりも幅が広く、且つ浅いものであってもよい。そうすると少ない洗浄液でも効率的に試料溝から漏れ出た液を流すことができる。 The cleaning groove may be wider and shallower than the sample groove so that liquid leaking from the sample groove can also flow into the cleaning groove. If it does so, the liquid which leaked from the sample groove | channel can be efficiently flowed even with a little washing | cleaning liquid.
溝の形態の好ましい例として、試料溝はロータ上に扇状に複数形成されており、洗浄溝は複数の試料溝に沿って一筋に形成されているものを挙げることができる。 As a preferable example of the shape of the groove, a plurality of sample grooves may be formed in a fan shape on the rotor, and the cleaning groove may be formed in a straight line along the plurality of sample grooves.
本発明の流路切換えバルブでは、ステータの接触平面に複数の洗浄液流通口をもち、ロータの接触平面にはその洗浄液流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの溝を備え、その洗浄液流通口から分析用途とは異なる蒸留水などの洗浄液を常時送液することによって、分析中でもバルブの摺動面(ステータ・ロータ間)を自動的に洗浄することができる。
これにより、これまではバルブに緩衝液を高圧送液した場合には分析終了後に流路洗浄を充分に行なう必要があったが、バルブの摺動面は自動的に洗浄されているので流路洗浄を充分に行なわなくてもロータの密封性が著しく低下することは防止される。
また、送液する液体が塩を含んだ緩衝液ではなく、通常用いられる有機溶媒や蒸留水などであっても、洗浄液が摺動面に常時送液されることによって、ステータとロータとの摩擦摺動により生じる摩擦熱を抑制することができるため、ロータの密封性の寿命が延びる。
In the flow path switching valve according to the present invention, the contact plane of the stator has a plurality of cleaning liquid flow ports, and the contact plane of the rotor includes at least one groove for communicating two of the cleaning liquid flow ports. By constantly feeding a cleaning liquid such as distilled water different from the analytical use from the mouth, the sliding surface of the valve (between the stator and the rotor) can be automatically cleaned even during analysis.
Thus, until now, when a buffer solution was sent to the valve at a high pressure, it was necessary to thoroughly clean the flow path after the end of the analysis. Even if the cleaning is not sufficiently performed, it is possible to prevent the sealing performance of the rotor from being significantly lowered.
Even if the liquid to be fed is not a buffer containing salt, but a commonly used organic solvent or distilled water, the friction between the stator and the rotor can be obtained by constantly feeding the washing liquid to the sliding surface. Since the frictional heat generated by sliding can be suppressed, the life of the sealing performance of the rotor is extended.
洗浄溝を試料溝よりも外周側に設けるようにすれば、ステータとロータの摺動面の外周部に溜る液を洗浄溝を流れる洗浄水とともに排出し、異常摩耗を抑制できる。 If the cleaning groove is provided on the outer peripheral side of the sample groove, the liquid accumulated on the outer peripheral portion of the sliding surface of the stator and the rotor is discharged together with the cleaning water flowing through the cleaning groove, and abnormal wear can be suppressed.
洗浄溝を試料溝よりも内周側に設けるようにすれば、ステータとロータ間の内周部に溜る液を洗浄溝を流れる洗浄水とともに排出し、異常摩耗を抑制できる。 If the cleaning groove is provided on the inner peripheral side of the sample groove, the liquid accumulated in the inner peripheral portion between the stator and the rotor is discharged together with the cleaning water flowing through the cleaning groove, and abnormal wear can be suppressed.
ステータの接触平面に洗浄液を流通させる複数の洗浄液流通口とその洗浄液流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの洗浄溝をもつようにすれば、ロータには溝を形成する必要がなくなり、バルブを構成するのが容易になる。 If there is a plurality of cleaning liquid flow ports for flowing the cleaning liquid on the contact plane of the stator and at least one cleaning groove for communicating two of the cleaning liquid flow ports, it is not necessary to form grooves in the rotor. It is easy to configure the valve.
洗浄溝の溝幅を広く、溝の深さを浅いものとすることで、洗浄液の量を少量に抑えながら摺動面を広く洗浄することができる。 By making the groove width of the cleaning groove wide and shallowing the groove, the sliding surface can be widely cleaned while keeping the amount of the cleaning liquid small.
洗浄溝を試料溝に沿って一筋に形成するようにすれば、試料溝の形状や本数に依らずに洗浄液流通口としては2つのみを形成すればよいこととなる。 If the cleaning groove is formed in a straight line along the sample groove, only two cleaning liquid circulation ports need be formed regardless of the shape and number of the sample grooves.
以下に本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。
図1は一実施例における流路切換えバルブの概略図を示し、(A)はバルブ全体の断面図、(B)はステータ11の接触平面側の平面図、(C)はロータ15の斜視図を示している。
ステータ11はステンレス製であり、流路が接続されるハウジングトップが一体化されたものである。ステータ11のステータ接触平面13はロータ15のロータ接触平面17と接し、ステータ11に設けられた貫通穴(試料流通口)19がロータ15に設けられた試料溝21により連通させられるようになっている。ロータ15は例えば樹脂製であり、試料溝21が円弧状に複数設けられている。樹脂製であれば磨耗するので交換の必要が生じる。この実施例でロータ側を樹脂製にしているのは、ロータはステータに比べて加工するのが容易であるためであるが、上述とは反対にステータを樹脂製とし、ロータをステンレス製あるいは樹脂製としてもよい。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1A and 1B are schematic views of a flow path switching valve according to an embodiment. FIG. 1A is a sectional view of the entire valve, FIG. 1B is a plan view of a contact plane side of a
The
ステータ11には試料流路接続部23が複数設けられており、その先端は接触平面13の貫通穴19に通じている。試料溝21は2つの貫通穴19に連通する。
ロータ15はシャフト25の先端に取り付けられており、シャフト25を回転可能に支持するボディ部27内に設けられた弾性部材のばね29によってステータ11方向に付勢されている。ボディ部27はボルト31によってステータ11の外周部にネジ止めされている。
The
The
ステータ11には2つの洗浄液接続部24が設けられており、それらの先端は接触平面13の貫通穴(洗浄液流通口)20に通じている。ロータ15の接触平面17には洗浄溝22が設けられ、2つの貫通穴20を連通している。
上述の実施例では洗浄流路接続部24と洗浄溝22は、それぞれ試料流路接続部23と試料溝21よりも外周部に設けられているが、内周部に設けるようにしてもよい。また、外周部と内周部の両方に設けるようにしてもよい。
The
In the above-described embodiment, the cleaning flow
試料をバルブに送液する際、試料流路接続部23からは目的試料を送液し、洗浄流路接続部24からはステータ11とロータ15の摺動面を洗浄するための蒸留水を送液する。
試料として緩衝液を用いた場合、これまでは溝21から液が漏れ出して摺動面に塩が析出することがあったが、本発明では摺動面(ステータ・ロータ間)を自動的に洗浄することができるので、塩の析出等を防ぐことができる。これにより、ロータの耐久性が向上する。
When the sample is sent to the valve, the target sample is sent from the sample flow
When a buffer solution is used as a sample, the liquid has leaked from the
図2は他の実施例における流路切換えバルブの概略図を示し、(A)はステータ11の接触平面側の平面図、(B)はロータ15の斜視図を示している。
上述の図1では洗浄溝22はロータ15の接触平面17に形成されたが、この実施例では洗浄溝32はステータ11の接触平面13に形成されている。この場合、ステンレス製のステータ11には2つの洗浄液流通口20とそれを連通する洗浄溝32が設けられている。洗浄水を流通させるための加工はステータ11側のみでよいので、ロータ15に溝を加工する工程を省くことができる。この場合も、洗浄溝32に洗浄水を流すことにより、摺動面を自動的に洗浄することができるので、塩の析出等を防ぐことができ、ロータの耐久性は向上する。
2A and 2B are schematic views of a flow path switching valve according to another embodiment, FIG. 2A is a plan view of the contact plane side of the
In FIG. 1 described above, the cleaning
本発明は高速液体クロマトグラフをはじめ、流路の切換えを必要とする分析機器その他の機器に利用することができる。 The present invention can be used for high-performance liquid chromatographs, analytical instruments and other instruments that require switching of flow paths.
11 ステータ
13 接触平面
15 ロータ
17 接触平面
19,20 貫通穴
21 試料溝
22,32 洗浄溝
23 試料流路接続部
24 洗浄流路接続部
25 シャフト
27 ボディ部
29 ばね
31 ボルト
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ステータの接触平面には洗浄液を流通させる複数の洗浄液流通口をもち、前記ロータの接触平面には前記洗浄液流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの洗浄溝をもつことを特徴とする流路切換えバルブ。 A stator and a rotor having contact planes in contact with each other are provided, the contact plane of the stator has a sample flow port connected to each of a plurality of flow paths, and the contact plane of the rotor has 2 of the sample flow ports. A flow path switching valve having at least one sample groove that communicates with each other, and wherein the rotor is rotated and slid so as to switch the sample flow port to be communicated by the sample groove;
The contact plane of the stator has a plurality of cleaning liquid flow ports through which a cleaning liquid flows, and the contact plane of the rotor has at least one cleaning groove for communicating two of the cleaning liquid flow ports. Flow path switching valve.
前記ステータの接触平面には洗浄液を流通させる複数の洗浄液流通口と、前記洗浄液流通口の内の2つを連通させる少なくとも1つの洗浄溝をもつことを特徴とする流路切換えバルブ。 A stator and a rotor having contact planes in contact with each other are provided, the contact plane of the stator has a sample flow port connected to each of a plurality of flow paths, and the contact plane of the rotor has 2 of the sample flow ports. A flow path switching valve having at least one sample groove that communicates with each other, and wherein the rotor is rotated and slid so as to switch the sample flow port to be communicated by the sample groove;
A flow path switching valve characterized in that a contact plane of the stator has a plurality of cleaning liquid flow ports for flowing a cleaning liquid and at least one cleaning groove for communicating two of the cleaning liquid flow ports.
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