流路切换阀和具有它的液体色谱仪的制作方法

1.本发明涉及液体色谱仪等分析装置的流路切换阀、具有该流路切换阀的液体色谱仪。


背景技术：

2.流路切换阀由连接配管的定子、转子密封件、使转子密封件旋转的转子、保持它们的壳体构成。转子被弹簧等支承。转子密封件被转子压紧在定子上，保持转子密封流路、定子流路的液密性。转子密封件用销固定在转子上，通过与转子连接的电动机而旋转，由此切换流路。切换多个流路的流路切换阀被搭载在液体色谱仪等分析装置中。
3.流路切换阀的转子密封件在被转子压紧在定子上的同时旋转并滑动，所以存在转子密封件和定子的流路端部磨损、寿命缩短的可能性。例如在专利文献1中示出了具备抑制该流路端部的磨损的结构的流路切换阀。
4.专利文献1中公开的流路切换阀的特征在于：包括定子和具有与定子的一面接触的面、且在该接触面上滑动并旋转的转子，定子具有在上述接触面开口的多个液体流通端口，转子具有将液体流通端口连结的多个流路槽，在load状态和injection状态下流动相溶液流入至的1个流路槽以夹着转子的旋转中心地位于两侧的方式包围该转子的旋转中心。该流路切换阀构成为将高压的液体流通端口连结的流路槽夹着转子的旋转中心地位于两侧。通过这样的结构，高压液体夹着转子的旋转中心地向两侧流入，所以对转子施加的局部的负荷减小，能够使转子的倾斜减小。从而，能够防止转子旋转时因端口开口部的边缘而使接触面磨损，能够防止因局部的磨损而使转子的寿命缩短。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利第5573838号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.但是，专利文献1中公开的流路切换阀，因为定子的流路端部与转子密封件的流路端部接触的部位是集中的，所以存在定子和转子密封件的寿命缩短、流路切换阀的寿命缩短的可能性。
10.于是，本发明提供一种抑制定子与转子密封件的流路端部的滑动引起的磨损的、长寿的流路切换阀和具有该流路切换阀的液体色谱仪。
11.用于解决课题的技术方案
12.为了解决上述课题，本发明的流路切换阀，包括定子和能够相对于所述定子一边在圆周上滑动一边旋转的与转子连接的转子密封件，所述流路切换阀的特征在于：所述定子具有对所述转子密封件开口的多个定子流路，所述转子密封件具有用于将所述多个定子流路中的2个以上的定子流路连结的转子密封流路，所述转子密封件的流路端部中的、位于
转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部，至少在滑动开始时位于所述转子密封流路所连接的定子流路端部的滑动方向的相反方向。
13.另外，本发明的液体色谱仪，其特征在于：包括送液泵、针、注射泵、流路切换阀、流分离柱和检测器，所述流路切换阀包括定子和能够相对于所述定子一边在圆周上滑动一边旋转的与转子连接的转子密封件，所述定子具有对所述转子密封件开口的多个定子流路，所述转子密封件具有用于将所述多个定子流路中的2个以上的定子流路连结的转子密封流路，所述转子密封件的流路端部中的、位于转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部，至少在滑动开始时位于所述转子密封流路所连接的定子流路端部的滑动方向的相反方向。
14.发明效果
15.根据本发明，能够提供一种抑制定子与转子密封件的流路端部的滑动引起的磨损的、长寿的流路切换阀和具有该流路切换阀的液体色谱仪。
16.上述以外的课题、结构和效果，将通过以下实施方式的说明而说明。
附图说明
17.图1a是本发明的一个实施例的实施例1的流路切换阀的截面图。
18.图1b是构成图1a所示的流路切换阀的转子密封件的顶面图。
19.图1c是构成图1a所示的流路切换阀的定子的与转子密封件接触的部分的顶面图。
20.图1d是构成图1a所示的流路切换阀的定子与转子密封件的接触面的顶面图。
21.图2a是定子流路与转子密封流路接触前的截面图。
22.图2b是定子流路与转子密封流路接触时的截面图。
23.图2c是定子流路与转子密封流路的接触部的放大图。
24.图3a是现有的流路切换阀的动作说明图。
25.图3b是现有的流路切换阀的动作说明图。
26.图3c是现有的流路切换阀的动作说明图。
27.图4a是现有的流路切换阀的磨损部位说明图。
28.图4b是现有的流路切换阀的磨损部位说明图。
29.图5a是实施例1的流路切换阀的动作说明图。
30.图5b是实施例1的流路切换阀的动作说明图。
31.图5c是实施例1的流路切换阀的动作说明图。
32.图5d是实施例1的流路切换阀的动作说明图。
33.图6a是实施例1的流路切换阀的磨损部位说明图。
34.图6b是实施例1的流路切换阀的磨损部位说明图。
35.图7a是具有实施例1的流路切换阀的液体色谱仪的初始状态的流路示意图。
36.图7b是表示具有实施例1的流路切换阀的液体色谱仪的从初始状态起、流路切换阀顺时针地旋转后的状态的图。
37.图8a是实施例1的流路切换阀的清洗工序说明图。
38.图8b是实施例1的流路切换阀的清洗工序说明图。
39.图8c是实施例1的流路切换阀的清洗工序说明图。
40.图8d是实施例1的流路切换阀的清洗工序说明图。
41.图9是本发明的其他实施例的实施例2的流路切换阀的定子与转子密封件的接触面的顶面图。
42.图10a是本发明的其他实施例的实施例3的流路切换阀的定子与转子密封件的接触面的顶面图。
43.图10b是实施例3的流路切换阀的切换动作图。
44.图11a是实施例1的流路切换阀的定子的截面图。
45.图11b是本发明的其他实施例的实施例4的流路切换阀的定子的截面图。
具体实施方式
46.以下，使用附图说明本发明的实施例。另外，本发明并不限定于以下说明的实施例。
47.实施例1
48.图1a是本发明的一个实施例的实施例1的流路切换阀的截面图，图1b是构成图1a所示的流路切换阀的转子密封件的顶面图，图1c是构成图1a所示的流路切换阀的定子的与转子密封件接触的部分的顶面图，图1d是构成图1a所示的流路切换阀的定子与转子密封件的接触面的顶面图。
49.如图1a的上部图所示，流路切换阀5由连接配管的定子21、转子密封件22、使转子密封件22旋转的转子23、保持定子21和转子23的壳体26构成。转子23被弹簧等(未图示)支承。定子21通常是金属或陶瓷制的，转子密封件22是金属、陶瓷、树脂制的。为了提高耐磨损性能，优选对定子21和转子密封件22涂覆类金刚石。此处，如图1a的上部图和下部图所示，在壳体26的一部分上设置了定位用窗口27，用在转子密封件22的一部分上设置的定位用孔28设为定位的初始值。另外，定位用孔28不限于圆形，也可以是矩形状的凹部。
50.转子密封件22被转子23压紧在定子21上，保持了转子密封流路241与定子流路31和定子流路32、转子密封流路242与定子流路35和定子流路36、转子密封流路243与定子流路33和定子流路34的液密性。转子密封件22被销(未图示)固定在转子23上，通过与转子23连接的电动机(未图示)而旋转。
51.通过转子密封件22的旋转，图1b所示的3个转子密封流路即转子密封流路241、转子密封流路242和转子密封流路243与图1c所示的6个定子流路即定子流路31、定子流路32、定子流路33、定子流路34、定子流路35和定子流路36的连接切换。定子21与转子密封件22接触时如图1d所示。
52.在图2中示出定子流路和转子密封流路的截面的展开图。截面的位置是图1d中的虚线29。图2a所示的定子21的定子流路端部251、定子流路端部252、定子流路端部253、定子流路端部254、定子流路端部255和定子流路端部256与转子密封件22的转子密封流路端部2413、转子密封流路端部2423、转子密封流路端部2433如图2b所示地接触时，能够保持定子流路31～36与转子密封流路241～243的液密性。
53.在图2c中示出将图2b的接触部30放大后的图。如图2c的黑色箭头所示地对流路端部施加的荷重300集中在图2b的定子流路端部251、定子流路端部252、定子流路端部253、定子流路端部254、定子流路端部255和定子流路端部256、以及转子密封流路的端部2413、转子密封流路的端部2423和转子密封流路的端部2433。
54.此处，用图3a、图3b和图3c说明转子密封件进行现有的旋转动作时的定子流路与转子密封流路的位置关系。从图3a的状态起，转子密封件22向顺时针的滑动方向29旋转60度，经过图3b，成为图3c。换言之，从图3a的状态起，转子密封件22向顺时针滑动方向29旋转60度，经过图3b，成为图3c。转子密封流路241与定子流路31和定子流路32连接，但切换为与定子流路32和定子流路33连接。转子密封流路242与定子流路35和定子流路36连接，但切换为与定子流路36、31连接。转子密封流路243与定子流路33和定子流路34连接，但切换为与定子流路34和定子流路35连接。
55.然后，从图3c的状态起逆时针(逆时针)旋转60度，经过图3b，成为图3a。像这样反复进行顺时针60度和逆时针60度的切换动作。换言之，反复进行顺时针60度和逆时针60度的切换动作。
56.图4a中示出进行了图3的切换动作时的定子流路端部的磨损部位，图4b中示出进行了图3的动作时的转子密封流路端部的磨损部位。
57.如图4a和图4b所示，进行切换动作时，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411与定子流路端部253接触2次，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412与定子流路端部251接触2次，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432与定子流路端部253接触2次，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431与定子流路端部255接触2次，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2422与定子流路端部255接触2次，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421与定子流路端部251接触2次。
58.定子流路端部253在转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432合计接触4次。另外，定子流路端部251在转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421合计接触4次，定子流路端部255在转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2422和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431合计接触4次而磨损。
59.定子流路端部252、定子流路端部254和定子流路端部256不与转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2422、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432接触，所以不会磨损。
60.像这样定子流路端部与转子密封流路端部接触的部位，在定子流路端部和转子密封流路端部存在不均。由此损害了定子流路与转子密封流路的液密性。
61.于是，本实施例中，构成为使转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部在滑动开始时位于连接的定子流路端部的滑动方向的相反方向之后进行滑动，在这一点上具有特征。
62.使用图5a～图5d说明本实施例的流路切换阀的切换动作、转子密封件的旋转动作。此处，以转子密封件的旋转动作的顺时针方向作为滑动方向29的正方向。如图5a所示，转子密封流路241、转子密封流路243和转子密封流路242分别从将定子流路端部251与定子流路端部252、定子流路端部253与定子流路端部254、定子流路端部255与定子流路端部256连接的状态起逆时针旋转2度(2
°
)(图5b)时，转子密封流路的前端的流路端部2411位于定子流路端部252的旋转方向负侧。逆时针驱动的角度大于0度(0
°
)且在10度(10
°
)以内即可。
优选2度(2
°
)到4度(4
°
)。大于10度(10
°
)时，定子流路与转子密封件连接的面积减小、流路内的压力上升，会对分析造成影响。
63.之后，使转子密封件向顺时针正方向旋转向滑动方向相反方向移动的旋转角度+60度(60
°
)时，经过图5c，成为转子密封流路241、转子密封流路242和转子密封流路243分别将定子流路端部252与定子流路端部253、定子流路端部254与定子流路端部255、定子流路端部256与定子流路端部251连接的状态(图5d)。然后向负方向移动向滑动方向相反方向移动的旋转角度+60度(60
°
)而经过图5c成为图5b。
64.在图6中示出因图5的切换动作而磨损的部位。
65.因图5的切换动作，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411与定子流路端部252和定子流路端部253接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412与定子流路端部251和定子流路端部252接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432与定子流路端部253和定子流路端部254接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431与定子流路端部254和定子流路端部255接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2422与定子流路端部255和定子流路端部256接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421与定子流路端部256和定子流路端部251接触。
66.由此，虽然与以往相比磨损部位增多，但全体接触，磨损部位被分散，即使定子与转子密封件的接触面上与流路端部接触而磨损的量相同，接触面的高低差也减小。结果，寿命变长。
67.在图7中示出搭载了本实施例的流路切换阀5的液体色谱仪的流路示意图。使用图5和图7说明液体色谱仪1和流路切换阀5的动作。液体色谱仪1由送液泵2、针3和注射泵4、流路切换阀5、分离柱6、检测器7构成。用图7a和图7b说明流路切换阀5的切换动作。
68.流路切换阀5的各连接端口连接至送液泵2、分离柱6、针3、注射泵4、针端口10、废液容器11。首先，在图7a和5a中，用送液泵2对分离柱6、检测器7、废液容器16输送洗脱液9。之后，在流路切换阀5从图5a驱动至图5b的状态之后，如图7a所示地用注射泵4将样品8吸引至针3和转子密封流路242。针3移动至清洗端口14，在清洗端口14处用清洗泵13输送清洗液12，用清洗端口14对附着在针3的外周的样品进行清洗。之后，如图7b所示地使保持有样品8的针3连接至针端口10。接着，通过使流路切换阀5旋转向滑动方向的相反方向移动的旋转角度+60度(60
°
)而切换流路，流路切换阀5成为如图5d所示(图7b、图5d)。
69.流路切换后，驱动送液泵2对分离柱6输送针端口10内的样品8，在用分离柱6将样品8分离后，用检测器7检测。
70.然后为了对整体流路进行清洗而输送洗脱液数秒。最后，使流路切换阀5内向负方向旋转向滑动方向的相反方向移动的旋转角度+60度而返回图7a、图5b并流过洗脱液进行清洗。清洗结束时，为了进行其他样品的分析而反复图7a和图7b。
71.在图8中说明本实施例的流路切换阀5的清洗工序。
72.图8a是图5a的截面的展开图，图8b是图5b的截面的展开图，图8c是图5c的截面的展开图，图8d是图5d的截面的展开图。
73.是图8a的结构时，向流动方向100输送清洗液和洗脱液进行清洗之后，存在在转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421、转子密封流路的滑动方向的前端
的流路端部2422、转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432存在残留的样品61、62、63、64、65、66的可能性。使其如图8b所示地移动时，残留的样品62、64、66配置在接近定子流路的中心部的位置，样品62、64、66因流动方向100而逐渐向下游流动。同样，通过反复图8c至图8d，样品61、63、65因流动方向100而逐渐向下游流动，残留减少。
74.如以上所述，根据本实施例，能够提供一种抑制定子与转子密封件的流路端部的滑动引起的磨损的、长寿的流路切换阀和具有该流路切换阀的液体色谱仪。
75.另外，因为定子的流路端部与转子密封件的流路端部接触的位置是分散的，所以定子与转子密封流路端部的局部磨损减少，能够实现定子和转子密封件的寿命变长。
76.另外，因为将转子密封件的流路端部配置在定子流路的端部的负侧进行送液和清洗，所以洗脱液和清洗液会流动至转子密封件的流路端部，能够对在转子密封件的流路端部残留的样品进行清洗，能够减少残留。
77.实施例2
78.图9是涉及本发明的其他实施例的实施例2的流路切换阀的定子与转子密封件的接触面的顶面图。
79.如图9所示，转子密封流路与实施例1相同，但使定子流路端部252、定子流路端部254和定子流路端部256的位置在转子密封流路的滑动方向上偏移，以定子流路251与定子流路252的中心间的距离、定子流路253与定子流路254的中心间的距离、定子流路255与定子流路256的中心间的距离比定子流路251与定子流路256的中心间的距离、定子流路252与定子流路253的中心间的距离、定子流路254与定子流路255的中心间的距离更长的方式配置。
80.通过使定子流路的位置偏移，而使转子密封件的滑动方向的前端的流路端部2411、转子密封件的滑动方向的前端的流路端2421和转子密封件的滑动方向的前端的流路端2431配置在定子流路端部252、定子流路端部254和定子流路256的滑动方向的负侧。在该配置下进行切换动作时，定子流路端部与转子密封流路端部的磨损减少，阀的寿命变长。
81.关于使定子流路偏移的方向，向转子密封件的外周方向偏移的定子的流路2521、向转子密封件的中心方向偏移的定子流路2522也能够获得同样的效果。
82.如以上所述，根据本实施例，在实施例1的效果之外，能够进一步使流路切换阀的寿命变长。
83.实施例3
84.图10a是本发明的其他实施例的实施例3的流路切换阀的定子与转子密封件的接触面的顶面图，图10b是本实施例的流路切换阀的切换动作图。
85.转子密封件的长边2413比上述实施例1的转子密封流路的长边更短，且比定子流路端部251与定子流路端部252的中心距离更长。另外，转子密封件的短边2414和转子密封件的短边2415也可以不是相同的长度。因为如图10b所示地切换，所以定子流路端部251、定子流路端部253和定子流路端部255与转子密封流路端部2411、转子密封流路端部2412、2421、转子密封流路端部2422、转子密封流路端部2431、转子密封流路端部2432接触的次数变为一半，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411与定子流路端部252和定子流路端部253接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412与定子流路端部251和定
子流路端部252接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432与定子流路端部253和定子流路端部254接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431与定子流路端部254和定子流路端部255接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2422与定子流路端部255和定子流路端部256接触，转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421与定子流路端部256和定子流路端部251接触。
86.定子流路端部252与转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2411和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2412接触，定子流路端部254与转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2431和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2432接触，定子流路端部256与转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421和转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部2421接触。因为接触的次数变为一半，所以寿命变长。虽然与以往相比磨损部位增多，但定子流路端部251至256中的不存在不均的整体接触并磨损的部位被分散，并且接触次数也减少。因此在定子与转子密封件的接触面上与流路端部接触而磨损的量减少。结果，寿命进一步变长。
87.另外，本实施例中，说明了在圆周上彼此相邻地配置的定子流路的中心间的距离大致相等的方式。但不限于此，在圆周上彼此相邻地配置的定子流路的中心间的距离不同的情况，即，相邻的一对定子流路的中心间的距离存在多种。该情况下，以中心间的距离最长的为基准即可。换言之，转子密封流路的长边比定子流路的中心间的最大距离更长，转子密封流路的两端的流路端部配置在与定子流路端部的滑动方向相反的方向即可。
88.如以上所述，根据本实施例，在实施例1的效果之外，能够进一步使流路切换阀的寿命变长。
89.实施例4
90.图11a是上述实施例1的流路切换阀的定子的截面图，图11b是本发明的其他实施例的实施例4的流路切换阀的定子的截面图。
91.为了防止定子和转子密封件的损伤，可以对图11a的与转子密封件接触的定子流路的开口部的流路端部80～83如图11b的流路端部90～93所示地进行倒角。通过进行倒角，能够减轻定子流路端部处的应力集中，定子流路端部与转子密封流路端部的磨损减小，寿命变长。
92.另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。
93.例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。
94.附图标记说明
[0095]1…
液体色谱仪，2
…
送液泵，3
…
针，4
…
注射泵，5
…
流路切换阀，6
…
分离柱，7
…
检测器，8
…
样品，9
…
洗脱液，10
…
针端口，11
…
废液容器，12
…
清洗液，13
…
清洗泵，14
…
清洗端口，21
…
定子，22
…
转子密封件，23
…
转子，241、242、243
…
转子密封流路，26
…
壳体，27
…
定位用窗口，28
…
定位用孔，2413、2423、2433
…
转子密封流路端部，2411、2412、2421、2422、2431、2432
…
转子密封流路的滑动方向的前端的流路端部，251、252、253、254、255、256
…
定子流路端部，31、32、33、34、35、36
…
定子流路，61、62、63、64、65、66
…
样品，80、81、82、83
…
流路端部，90、91、92、93
…
流路端部。