JPH0463273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、クロマトグラフ、特に、ガスクロマ
トグラフ及び液体クロマトグラフにおける流体流
路切換えバルブに関し、例えば、高速液体クロマ
トグラフにおける試料導入或はカラム切換え等の
流体流路切換え操作に使用する流路切換えバルブ
に関する。

(ロ) 従来技術 高速液体クロマトグラフにおいては、移動相の
液体は、ポンプにより、高圧下で送液される。そ
して、このポンプによる送液は、試料導入等の流
路切換え時においても、中断されることはなく行
われる。したがつて、従来、バルブによる流路切
換えでは、切換え時に、一時的にせよ、流路が総
て閉じられてしまうため、流路切換え時の圧力変
動は避けることができない。しかも、この流路切
換え時の圧力変動は、カラム充填剤の充填状態を
乱して、分離カラムの劣化を促進させるのが常で
あつた。

このために、従来の流路切換えバルブにおいて
は、そのキヤリヤー液の入口及び出口間に、バイ
パス流路を設けて、流路切換え時の圧力変動を緩
和する方策が採られたが、この場合は、バイパス
流路の流れと導入した試料の流れが合流してカラ
ムに導かれるために、バイパス流路が無い場合と
比較して、導入した試料の流れ部分が長くなり、
したがつて、ピーク幅が広くなり分離度が低下す
る結果となつた。つまり、バイパス流路の流量を
大きくして、圧力変動を抑制すればする程、ピー
ク幅が広がる結果となり、近接して現われるピー
クの見分けがつかなくなつて、問題であつた。

(ハ) 目的 本発明の流路切換えバルブは、ステータ部とロ
ータ部を有する従来の流路切換えバルブ、例え
ば、六方切換えバルブの改良を目的とする。すな
わち、本発明は、従来の流路切換えバルブにおけ
る圧力変動、分離カラムの劣化、分離度の低下と
いつた問題を解決するものであり、ガスクロマト
グラフ及び液体クロマトグラフといつたクロマト
グラフ、特に、高速液体クロマトグラフの分離度
を低下することなく、流路切換え時における圧力
変動が小さい流路切換えバルブを提供するもので
ある。

(ニ) 構成 本発明は、ステータとロータを有するクロマト
グラフ用の流路切換えバルブにおいて、キヤリヤ
ー流体流路に接続する孔及び分離カラムへの流路
に接続する孔から、夫々、それらの孔とほぼ同一
円周上にかつ共に同一の回転方向に所望の長さで
延びる円弧状の溝を有するステータと、前記ステ
ータの溝とほぼ同一の円周で延びる少くとも二つ
のほぼ点対称の円弧状の溝及び該溝端から一定長
さ離れて設けた位置に流路端が設けられた直径方
向に延びる流路を有するロータとを具えることを
特徴とするクロマトグラフ用流路切換えバルブに
ある。

本発明の流路切換えバルブにおいて、ステータ
の孔は、例えば、六方バルブを例にすると、同一
円周上に60°の間隔で、例えば、摺動面からステ
ータを貫通して形成され、溝は摺動面上に形成さ
れる。

キヤリアー流体流路に接続する孔及び分離カラ
ムに連通する孔は、例えば同一円周上で点対称に
設けられる。これらの夫々の孔は、共に、同一円
周上で同一方向に延びる中心角60°未満の適当な
長さの円弧状の溝、例えば、中心角30°の円弧長
さの円弧状の溝を接続して設ける。

キヤリヤー流体流路に接続する孔及び分離カラ
ムに連通する孔の夫々に対して、同一の回転方向
で隣に位置する孔、例えば、右廻り方向で隣に位
置する孔は、それらの間でロータ外或はロータ内
に形成された流路によつて互に連通する。

本発明の流路切換えバルブにおいて、ロータ摺
動面にはステータに設けられた孔及び溝に重なる
ように、同一円周上に、中心に対して点対称の円
弧状の溝、例えば、六方バルブを例にすると中心
角60°の円弧長さの円弧状の溝が設けられる。ま
た、ロータ摺動面には、この溝以外に、該溝端か
らステータに対する回転方向と逆方向にステータ
の円弧状の溝と等しい長さ、例えば中心角30°を
隔てた位置にロータを貫通する孔を、同様に点対
称に設ける。これらの孔は、それらの間でロータ
外或はロータ内に形成された流路によつて互に連
通する。これらの孔には、ステータに対する回転
方向と逆の方向に延びて、ステータの孔の間隔か
らステータの溝の長さを差し引いた長さの円弧に
相当する、例えば中心角30°の円弧の長さの溝を
接続して設けることができる。

ロータに、このような孔を形成しないときは、
ロータ摺動面に中心を通る溝を形成して流路を形
成することができる。

本発明の流路切換えバルブにおいて、ステータ
側のキヤリヤー流体流路に接続する孔及び分離カ
ラムへの流路に接続する孔には、夫々、該孔から
ステータに係合したロータの溝等の回転移動方向
に延びる円弧状の適当な長さの溝を接続して設け
てあり、また、これと協働するようにロータ側に
も適当な長さの溝を形成してあるので、流路切換
え時にロータを回転させても、ステータの溝とロ
ータ側の溝が終始接続しており、したがつて、キ
ヤリヤー流体流路は、ステータ側の流体流路或は
ロータ側に形成された流体流路によつて、絶えず
分離カラムに接続させることができるので、圧力
変動を回避することができる。しかも、ステータ
側の孔を連通して形成された流体流路に、キヤリ
ヤー流体流が流れる段階に、サンプルを導入する
ことができるので、通常のサンプル導入の場合と
何ら変るところがなく、バンドの広がりを生じる
ことがない。したがつて、ピーク幅が広がるよう
なことは起らない。

本発明の流路切換えバルブは、ステータ側に形
成された流体流路とロータ側に形成された流体流
路とによつて、二流路を形成するので、二流路、
例えば、カラムの切換えに使用することができ
る。

また、本発明の流路切換えバルブは、勿論イン
ジエクタとして単独に使用できるが、同時に前処
理カラムを接続して使用することもできるもので
ある。

また、ステータとロータの摺動面は、一般に円
形平面状であるが、中空円筒状或は中空円錐状の
ステータに、円筒状或は円錐状ロータを組合わせ
てもよい。ステータ及びロータに形成される流体
流路は、摺動面上に溝を穿つて形成してもよい
が、漏洩等の上から例えば孔を貫通させて、摺動
面以外に形成するのが好ましい。

孔の大きさ及び溝の幅は、小さく形成するのが
好ましい。

また、ロータ外側に形成される流体流路は、液
体に対して抵抗の小さい状態のものが好ましい。

(ホ) 実施例 以下、添付図面を参照して、本発明の流体流路
切換えバルブについての実施態様について説明す
るが、本発明は、もとより、以下の説明によつて
何ら限定されるものではない。

説明の便宜上、図はいずれも六方バルブについ
て示すものであるが、本発明は、六方バルブに限
定されるものでなく、この他、例えば、四方バル
ブ、八方バルブその他適宜のバルブに適用できる
ことはいうまでもない。

第１図及び第２図は、本発明の流体流路切換え
バルブの一実施例についての説明図であり、流路
切換えの際のロータ操作の回転角度最大60°のも
のである。第１図は、そのステータ部を示し、第
２図は、そのロータ部を示すものである。そし
て、第３図ないし第５図は、第１図及び第２図に
示される本発明の一実施例である流体流路切換え
バルブの流路切換え過程におけるステータ部摺動
面とロータ部摺動面の孔及び溝の係合関係並びに
流体の流れ具合を説明する図である。

第１図に示すステータ１の摺動面２においては
貫通孔５，６，７，８，９及び１０は、同一円周
上に、夫々、中心角約60°の円弧の間隔を置いて
形成されており、これらの孔の中、孔５はキヤリ
ヤー流体流路２０に接続し、孔８は、流体流路２
２を介して分離カラム（図示されていない。）と
連通している。これら孔５及び孔８には、それら
の孔と同一円周上に、ロータの回転順方向で中心
角約30°の円弧長さに形成された円弧状溝１１，
１２が、夫々、接続している。また孔６と孔９
は、例えば、ステータの外側に形成された流体流
路２１によつて互に連通している。

第２図に示すロータ３の摺動面４には、その回
転によつて、ステータの摺動面の孔及び溝に重な
るように同一円周上に貫通孔１３及び１４並びに
溝１５，１６，１７及び１８が設けられている。

貫通孔１３及び１４並びにこれらの孔に連る溝
１５及び１７は、夫々、中心点に対して対称に形
成されており、これらの中、孔１３と１４は共に
例えば、ロータ外側に設けられた流体流路１９に
よつて連通している。また、溝１６と１８は、中
心点に対し点対称に形成されている。

第３図ないし第５図は、第１図に示されるステ
ータと第２図に示されるロータを組み合せた場合
のステータ及びロータの夫々の孔、溝及び流路の
位置関係及び相互の接続関係を示す図であり、小
丸で、ステータ及びロータ摺動面に形成された孔
を、内側円弧でロータの溝を、また、外側円弧で
ステータの溝を示すものである。第３図は、本発
明の流体流路切換えバルブの第１の状態、例え
ば、試料導入時の状態におけるステータの摺動面
の孔及び溝と、ロータの摺動面の孔及び溝の位置
を、同時に重ねて示すものである。

この状態において、キヤリヤー液体は、流路２
０からステータの孔５に入り、該孔５からステー
タの溝１１及びロータの溝１６を経由して、ステ
ータの孔６から、サンプルループ或はプレカラム
として使用され、試料で満たされた流体流路２１
に入り、この流体流路２１中の試料を押し出し
て、ステータの孔９から、ロータの溝１８及びス
テータの溝１２を経て、ステータの孔８から、流
路２２を経由させて分離カラム（図示されていな
い。）に導入される。

一方、流路２３からステータの孔７に入つた別
の液、例えば、プレカラム用移動相は、ロータの
溝１７、孔１４、流路１９、孔１３及び溝１５を
順に経由して、ステータの孔１０から流出する。
ただし、液体流路２１をサンプルループとして使
用し、試料導入部を備えている場合は、孔２３は
封じられる。

第４図は、前記第３図の状態から、30°回転し
た状態であり、第３図から第５図に示す試料を流
体流路２１に注入する段階の状態に至る中間のス
テータの孔及び溝とロータの孔と溝の係合状態を
示すものである。

まず、第３図から第４図に至る間に、キヤリヤ
ー液体が流入するステータの孔５に接続する溝１
１とロータの溝１６は接続を保つて、孔５を孔６
に連通させるが、また、同様に、分離カラム（図
示されていない。）に連通するステータの孔８に
接続する溝１２とロータの溝１８の接続はロータ
の回転に拘らず保たれて、孔８を孔９に連通させ
るので、キヤリヤー液を遮断するようなことには
ならない。そして、第４図の状態にロータが回転
されて、更に新たなキヤリヤー液体が流入するス
テータの孔５にロータの孔１３が重なり、また同
様に、分離カラムに連通するステータの孔８にロ
ータの孔１４が重なつて、ロータの流体流路１９
が、ステータの孔５と８を連通し、流路２０から
入るキヤリヤー液体は流路２２から分離カラムに
中断されずに絶えず流れることになる。

第４図から更に30°回転させると、第５図の試
料を注入する段階の接続状態に到達するが、ロー
タはこれ以上は回転しない。

第４図から第５図に至る間にキヤリヤー液体が
流入するステータの孔５に接続する溝１１は、ロ
ータの溝１６と接続を解かれ、また、同様に、分
離カラム（図示されていない。）に連通するステ
ータの孔８に接続する溝１２とロータの溝１８の
接続は解かれるが、キヤリヤー液体が流入するス
テータの孔５に接続するステータの溝１１とロー
タの流路が接続する溝１５は接続を続け、また、
分離カラム（図示されていない。）に連通する孔
８に接続する溝１２はロータの溝１７と接続を保
つから、この間にキヤリヤー液体流路２０から入
るキヤリヤー液体は、流路２２から分離カラム
（図示されていない。）に中断されずに絶えず流
れ、第５図の段階においても、キヤリヤー液を遮
断することなく、試料を液体流路２１に確実に注
入することができる。

第６図及び第７図は、本発明の流体流路切換え
バルブの別の一実施例についての説明図であり、
流路切換えの際のロータ操作の回転角度最大60°
のものである。第６図は、そのステータ部を示
し、第７図は、そのロータ部を示すものである。
そして、第８図ないし第１０図は、第６図及び第
７図に示される本発明の一実施例である流体流路
切換えバルブの流路切換え過程におけるステータ
部と摺動面とロータ部摺動面の孔及び溝の係合関
係並びに流体の流れ具合を説明する図であり、小
丸でステータ及びロータ摺動面に形成された孔
を、内側円弧でロータの溝を、また外側円弧でス
テータの溝を示すものである。

第６図に示すステータ３１の摺動面３２におい
ては貫通孔３５，３６，３７，３８，３９及び４
０は、同一円周上に、夫々、中心角約60°の円弧
の間隔を置いて形成されており、これらの孔の
中、孔３５はキヤリヤー流体流路４８に接続し、
孔３８は、流体流路５０を介して分離カラム（図
示されていない。）と連通している。これら孔３
５及び孔３８には、それらの孔と同一円周上に、
ロータの回転順方向で中心角約30°の円弧長さに
形成された円弧状溝４１，４２が、夫々、接続し
ている。また孔３６と孔３９は、例えば、ステー
タの外側に形成された流体流路４９によつて互に
連通している。

第７図に示すロータ３３の摺動面３４には、そ
の回転によつて、ステータ摺動面の孔及び溝に重
なるように同一円周上に貫通孔４３及び４４並び
に溝４５及び４６が設けられている。

貫通孔４３及び４４は、夫々、中心点に対して
対称に形成されおり、これらの中、孔４３と４４
は共にロータ外側に設けられた流体流路４７によ
つて連通している。また、溝４５と４６は、中心
点に対し点対称に形成されている。

第８図は、本発明の流体流路切換えバルブの第
１の状態、例えば、試料導入時の状態におけるス
テータの摺動面の孔及び溝と、ロータの摺動面の
孔及び溝の位置を、同時に重ねて示すものであ
る。

この状態において、キヤリヤー液体は、流路４
８からステータの孔３５に入り、該孔３５からス
テータの溝４１及びロータの溝４５を経由して、
ステータの孔３６から、サンプルループとして使
用され、試料で満たされた流体流路４９に入り、
この流体流路４９中の試料を押し出して、該試料
をステータの孔３９から、ロータの溝４６及びス
テータの溝４２を経て、ステータの孔３８から、
流路５０を経由させて分離カラム（図示されてい
ない。）に導入させる。

第９図は、前記第８図の状態から、30°回転し
た状態であり、第８図から第１０図に示す分析段
階の状態に至る中間のステータの孔及び溝とロー
タの孔と溝の係合状態を示すものである。

まず、第８図から第９図に至る間に、キヤリヤ
ー液体が流入するステータの孔３５に接続する溝
４１とロータの溝４５は接続を保つて、孔３５を
孔３６に連通させるが、また、同様に、分離カラ
ム（図示されていない。）に連通するステータの
孔３８に接続する溝４２とロータの溝４６の接続
は、ロータの回転に拘らず保たれて、孔３８を孔
３９に連通させるので、キヤリヤー液を遮断する
ようなことにはならない。そして、第９図の状態
にロータが回転されて、更に、新たに、キヤリヤ
ー液体が流入するステータの孔３５にロータの孔
４３が重なり、また同時に、分離カラムに連通す
るステータの孔３８にロータの孔４４が重なつ
て、ロータの流体流路４７が、ステータの孔３５
と３８を連通し、流路４８から入るキヤリヤー液
体は流路５０から分離カラムに中断されずに絶え
ず流れることになる。

第９図から更に30°回転させると、第１０図の
試料を流体流路４９に注入する段階の接続状態に
到達するが、ロータはこれ以上は回転しない。

第９図から第１０図に至る間にキヤリヤー液体
が流入するステータの孔３５に接続する溝４１
は、ロータの溝４５と接続を解かれ、また、同様
に分離カラム（図示されていない。）に連通する
ステータの孔３８に接続する溝４２とロータの溝
４６の接続は解かれるが、キヤリヤー液体が流入
するステータの孔３５に接続するステータの溝４
１とロータの流路が接続する孔４３は接続を続
け、また、分離カラム（図示されていない。）に
連通する孔３８に接続する溝４２はロータの孔４
４と接続を保つから、この間にキヤリヤー液体流
路４８から入るキヤリヤー液体は、流路５０から
分離カラム（図示されていない。）に中断されず
に絶えず流れ、第１０図の段階においても、キヤ
リヤー液を遮断することなく、試料を液体流路４
９に確実に注入することができる。

第１１図は、本発明の流体バルブのロータの別
の実施例の一を示す。

ロータの６０の摺動面６１には、貫通孔６２及
び６３が貫通孔６４及び６５と同一円周上に点対
称に形成される。貫通孔６２と６４及び６３と６
５の間隔は、中心角60°である。該孔６４及び６
５には、ロータの回転方向と同一方向に、夫々、
孔６４及び６５に接続して中心角が30°の円弧状
の溝６６及び６７が同一円周上に設けられてい
る。これらの孔、例えば、６２及び６４は、中心
を挾んで相対する孔６３及び６５と、例えば、外
側に形成された流路７０及び７１によつて、連通
されている。また、前記溝及び孔と中心角30°隔
てて、中心角60°の円弧状の溝が同一円周上に形
成されている。

第１２図は、本発明の流体バルブのロータのさ
らに別の実施例の一を示すものである。

この実施例においては、ロータ７２の摺動面７
３に孔を形成しないで、ロータ７２の流路は総て
溝で形成されている。摺動面７３には、中心角
30°の円弧状溝７４及び７５が同一円周上に中心
に対し点対称に形成され、中心線上に相対する溝
の端部７９及び８０を連絡して流路を形成する溝
７８が形成されている。

また、同じ摺動面７３の同一円周上には、前記
溝端部から中心角30°だけ隔てて、中心角60°の溝
７６及び７７が中心に対して点対称に形成されて
いる。

これら第１１図及び第１２図に示される実施例
のロータについても、同様に、ステータと組み合
わせて圧力変動を起すことなく流路切換えがで
き、試料導入等を通常通り行うこのができるの
で、ピーク幅が広がるようなことは起らない。

(ヘ) 効果 本発明は、ステータのキヤリヤー流体流路に接
続する孔及び分離カラムへの流体流路に接続する
孔に、夫々、例えば、中心角60°未満の円弧の溝
を、孔と同一の円周上に形成し、一方、ロータに
は、これと協働するように、例えば、中心角60°
の円弧の溝を設けたので、流体切換えの際にロー
タを回転しても、キヤリヤー流体流路入口から分
離カラムへの流体流路出口に至る流路は、途切れ
ることなく連続的に流体を流すことができるの
で、流路遮断等によつて起る圧力変動を生じな
い。したがつて、、分離カラム内の充填剤の充填
状態を変動させるようなことはないので、分離カ
ラムの性能上の劣化が防止できる。しかも、例え
ば、ステータの外側に形成されたループを、サン
プルループ、プレカラムに使用することができ
る。そして、これらのループ中の試料を、バルブ
の流路を切換えることにより、容易に流路内に導
くことができる。しかも、バイパス流などの分岐
流と混合することがないので、流路中の試料は希
釈されて試料のバンドの幅が長くなるようなこと
にはならない。したがつて、分岐流を形成したと
きに生じるピーク幅の広がりは防止され、近接し
て生じるピークの分離は明瞭である。このよう
に、従来の流体流路切換えバルブと比較して、す
ぐれた点が多く、しかも、ガスクロマトグラフ、
液体クロマトグラフとその利用面が大きいので、
その影響は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の流体流路切換え
バルブの実施例の一であり、第３図ないし第５図
は、そのバルブの流路切換え過程を説明する図で
ある。第６図及び第７図は、本発明の流体流路切
換えバルブの実施例の別の一例であり、第８図な
いし第１０図は、そのバルブの流路切換え過程を
説明する図である。第１１図及び第１２図は、
夫々、本発明の別の実施例の一におけるロータの
別の例を示す。これらの図において、１及び３１
はステータであり、３，３３，６０及び７２はロ
ータである。５ないし１０及び３５ないし４０
は、ステータ摺動面２，３２に設けられた孔であ
り、１１，１２，４１及び４２は、同じくステー
タ摺動面に形成された溝である。１３，１４，４
３，４４，６２，６３，６４及び６５はロータ摺
動面に形成された貫通孔であり、１５，１６，１
７，１８，４５，４６，６６，６７，６８，６
９，７４，７５，７６，７７及び７８はロータ摺
動面に形成された溝である。 また、ステータに接続する流路２０及び４８
は、キヤリヤー流体流路であり、同じく、流路２
２及び５０は分離カラムへ接続する流体流路であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ステータとロータを有するクロマトグラフ用
   の流路切換えバルブにおいて、キヤリアー流体流
   路に接続する孔及び分離カラムへの流路に接続す
   る孔から、夫々、それらの孔とはほぼ同一円周上
   にかつ共に同一の回転方向に所望の長さで延びる
   円弧状の溝を有するステータと、前記ステータの
   溝とほぼ同一の円周で延びる少くとも二つのほぼ
   点対称の円弧状の溝及び該溝端から一定長さ離れ
   て設けた位置に流路端が設けられた直径方向に延
   びる流路を有するロータとを具えることを特徴と
   するクロマトグラフ用流路切換えバルブ。