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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-22
(45)【発行日】2022-10-03
(54)【発明の名称】高圧及び超高圧液体クロマトグラフィー用バルブ
(51)【国際特許分類】
F16K 3/08 20060101AFI20220926BHJP
F16K 3/18 20060101ALI20220926BHJP
【ＦＩ】
F16K3/08
F16K3/18 E
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2021552614
(86)(22)【出願日】2020-01-15
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-09
(86)【国際出願番号】 US2020013656
(87)【国際公開番号】W WO2020180399
(87)【国際公開日】2020-09-10
【審査請求日】2022-02-16
(31)【優先権主張番号】62/813,430
(32)【優先日】2019-03-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】508276110
【氏名又は名称】ヴァルコ インスツルメンツ カンパニー， インク．
(74)【代理人】
【識別番号】100167047
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 幸典
(74)【代理人】
【識別番号】100085785
【弁理士】
【氏名又は名称】石原 昌典
(72)【発明者】
【氏名】スターンズ， スタンレー， ディー．
(72)【発明者】
【氏名】プリスティル， アレス
【審査官】橋本 敏行
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１７８２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０３８０９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５８－００６２６３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２０１４－５０７６４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５９－１６４８７５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許第０６１９３２１３（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】米国特許第０９４００２６５（ＵＳ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ ３／００－３／３６
３１／４４－３１／６２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧配置において単一の高圧で、または前記単一の高圧よりも高い単一の超高圧で、液体を出力ポートに選択的に伝達するためのバルブ(100）であって、該バルブは、バルブ第１端(150）の所に少なくとも２つのポート(112)の各々が連通するステータ面(154)と、バルブ第２端（152)の所にバルブ本体内部円筒形肩部（134)と、バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)を有するバルブ本体円筒形キー付き通路(158)とを有するバルブ本体(140)と、
前記ステータ面(154)に隣接し、前記少なくとも２つのポート(112)のうちの2つの間を連通するために設けられた少なくとも１つのスロット(194）を有するロータ(120）と、
円筒形カムエレメント上面(160)上の所で前記ロータ(120)に取り付けられ、前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触するようになった円筒形カムエレメント停止部材(156)を円筒形カムエレメントの側部(162)上に有する円筒形カムエレメント(124)であって、
該円筒形カムエレメント(124)は円筒形カムエレメント底面(161)を有し、該円筒形カムエレメント底面(161)から延び出た少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と、該少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)の間の円筒形カムエレメントトラフ(286)と、前記少なくとも２つのクレスト(272)のそれぞれと横方向に隣接する前記円筒形カムエレメントトラフ(286)との間の円筒形カムエレメントランプ(290)を有し、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のそれぞれは円筒形カムエレメントクレスト高さ(174)を有し、前記円筒形カムエレメント(124)は前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)の１つと、前記円筒形カムエレメントトラフ(286)と、２つの前記円筒形カムエレメントランプ(290)とを含む波長(177）を有し、前記バルブ本体(140)に対して相対的に回転可能である円筒形カムエレメント(124)と、
カムシャフト面（268）を有するカムシャフト(132)であって、前記カムシャフト面（268）から延び出た少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)と、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276）のそれぞれの間にカムシャフトトラフ(288)と、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれと横方向に隣接するカムシャフトトラフ（288）の間にカムシャフトランプ（292）とを有し、前記カムシャフトクレスト(276）のそれぞれはカムシャフトクレスト高さ(175）を有し、前記カムシャフト(132)は前記円筒形カムエレメント(124)の円筒形カムエレメント底面(161)と隣接するカムシャフト面（268）の近傍にカムシャフト肩部(178）を有し、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のうちの１つと前記カムシャフトトラフ(288)と２つの前記カムシャフトランプ(292)とからなる長さは前記円筒形カムエレメント(124)の波長(177)に等しいカムシャフト(132)と、
前記カムシャフト(132)を取り囲み且つ前記バルブ本体(140)と前記カムシャフト肩部(178)とによって包囲されたスプリング(136)であって、該スプリング(136)は前記円筒形カムエレメント(124)に接触しておらず、前記バルブ本体内部円筒形肩部(134)および該バルブ本体内部円筒形肩部(134)に隣接するベアリング(135)のグループからなるものの１つに一方端が、前記ベアリング(135)および前記カムシャフト肩部(178)からなるグループものの１つに他方端が接触して設けられ、単一の高圧で動作する高圧配置構成においては第１の高さ(196)であるスプリング(136)と、
を具備することを特徴とするバルブ。
【請求項2】
請求項１に記載のバルブにおいて、前記バルブが単一のより高い圧力で動作する超高圧配置構成を有し、該超高圧配置構成では、少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれは前記円筒形カムエレメントトラフ(286)のうちの１つ内に位置しており、スプリング(136)は第１の高さ(196)を維持し、該スプリング(136)に何ら追加的な負荷を加えることなく、高圧配置構成において、前記ステータ面(154)に対して前記ロータ(120)をバイアスするためにすべての力を提供し、
前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)への前記円筒形カムエレメント停止部材(156)の接触が前記カムシャフト(132)に対する前記円筒形カムエレメント(124)の第１方向(502)への回転を拘束・停止し、前記少なくとも２つのカムシャフトクレストが前記円筒形カムエレメントクレスト(272)の１つの上に配置され、前記カムシャフト(132)が前記ロータ(120)から離れる方向の第１移動・変位位置となり、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196）よりも短い前記カムシャフト(132)の変位に基づく第２の高さ(298）を維持し、
前記バルブ(100)は、円筒形カムエレメントクレスト部材(156)がバルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、ステータ面(154）に対するロータ(120)の回転を阻止している間に、カムシャフト(132）の第1方向(502）の回転によって、前記高圧配置構成から前記超高圧配置構成に移行するようになっており、また、前記少なくとも２つのカムシャフトクレストの各々が前記円筒形カムエレメントトラフ(286)の１つ内に嵌り込むまで、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触して前記ステータ面(154)に対する前記ロータ(120)の回転が妨げられている間に、前記カムシャフト(132)の前記第1方向（502）への回転によって、前記超高圧配置構成から前記高圧配置構成に移行する、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項3】
請求項１に記載のバルブにおいて、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は４つのカムシャフトクレスト(276)からなり、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)は４つのカムエレメントクレスト(272)からなり、前記バルブは以下の第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジションおよび第５ポジションをとり、前記第１ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー（164）に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は４つの前記円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、且つ前記スプリング(136)は前記第１の高さを維持し、前記ロータ(120）と前記ステータ面(154)との間に前記単一の高圧下で高圧境界面を提供し、
前記第２ポジションは前記第１ポジションから前記カムシャフト(132)及び前記円筒形カムエレメント(124)を第１の方向に４５度回転した位置であり、前記ロータ(120)および前記円筒形カムエレメント(124)が前記第１ポジションから前記第２ポジションへ前記第１の方向に回転している間および前記第２ポジションでは、前記ステータ面(154)が前記高圧境界面で前記ロータ(120)と接触し、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)はバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は前記円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)に維持され、
前記第３ポジションは前記第２ポジションから前記カムシャフト(132)及び前記円筒形カムエレメント(124)を前記第１の方向とは反対方向に４５度回転した、バルブのインジェクト動作を促進する位置であり、前記カムシャフト(132)および前記円筒形カムエレメント(124)が前記第２ポジションから前記第３ポジションへ前記第１の方向とは逆方向に回転している間および前記第３ポジションでは、前記ステータ面(154)が前記高圧境界面で前記ロータ(120)と接触し、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は前記円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)を維持され、前記ロータ（120）と前記ステータ面(154)との間に前記高圧境界面を提供し、
前記第４ポジションは前記カムシャフト(132)を前記円筒形カムエレメント(124)に対して前記第１の方向とは反対方向に４５度回転した状態であり、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は前記円筒形カムエレメントクレスト(272)の上に乗り上がっており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)よりも短い第２の高さ(298)に維持され、前記ロータ(120）と前記ステータ面(154)との間に前記単一のより高い高圧の超高圧境界面を提供し、前記第４ポジションでは前記ステータ面(154)は前記超高圧境界面の所でロータ(120)に接触し、
前記第５ポジションは前記カムシャフト(132)を前記円筒形カムエレメント(124)に対して更に前記第１の方向とは逆方向に４５度回転させた状態であり、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に前記高圧境界面を提供し、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は前記円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)に維持される、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項4】
請求項１に記載のバルブ(100)であって、該バルブ(100)は更に、前記バルブ本体円筒形キー付き通路(158)内にバルブ本体円筒形キー付き第２キー(166)と、前記円筒形カムエレメント(124)の上に位置した円筒形カムエレメント停止部材(257)とを具備することを特徴とするバルブ。
【請求項5】
バルブ(100)であって、該バルブは、バルブ第１端(150)の所にそれぞれが継手細部と関連し且つステータ面(154)の所で終端する２つのポート(112)と、バルブ第２端(152)の所にバルブ本体内部円筒形肩部(134)と、バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)とバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)を有するバルブ本体円筒形キー付き通路(158)とを有するバルブ本体(140)と、
前記ステータ面(154)に隣接したロータ(120)と、
前記ロータ(120)がその上面(160)の所で固着され、その側面(162)に円筒形カムエレメント停止部材(156)を有す円筒形カムエレメント(124)であって、該円筒形カムエレメント(124)は円筒形カムエレメント底面(161)を有し、該円筒形カムエレメント底面(161)には、そこから延出したそれぞれが円筒形カムエレメントクレスト高さ(174)を有する少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のそれぞれの間に円筒形カムエレメントトラフ(286)と、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のそれぞれと横方向に隣接する前記円筒形カムエレメントトラフ(286)との間に円筒形カムエレメントランプ(290)とを有し、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のうちの１つと前記円筒形カムエレメントトラフ(286)と２つの前記円筒形カムエレメントランプ(290)とを含んでなる波長(177)を有する円筒形カムエレメント(124)と、
前記円筒形カムエレメント(124)と一緒にまたは該円筒形カムエレメント(124)に対して相対的に回転可能なカムシャフト(132)であって、前記円筒形カムエレメント(124)の円筒形カムエレメント底面(161)に隣接するカムシャフト面(268)を有し、該カムシャフト面(268)には、そこからそれぞれが円筒形カムシャフトクレスト高さ(175)を有する４つのカムシャフトクレスト(276)と、該カムシャフトクレスト(276)のそれぞれの間のカムシャフトトラフ(288)と、前記カムシャフトクレストのそれぞれと横方向に隣接する前記カムシャフトトラフ(288)との間のカムシャフトランプ(292)とを有し、前記４つのカムシャフトクレスト(276)のうちの１つと前記カムシャフトトラフ(288)の１つと２つの前記カムシャフトランプ(292)とを含む長さは前記波長(177)に等しく、前記カムシャフト面（268）の近傍にカムシャフト肩部(178)を有するカムシャフト（132）と、
前記カムシャフト(132)を包囲し且つ前記バルブ本体(140)と前記カムシャフト肩部(178)によって包囲され、前記円筒形カムエレメント(124)に接触することなく、前記バルブ本体内部円筒形肩部(134)と前記カムシャフト肩部(178)との間に保持されるスプリング(136)であって、該スプリング(136)は、高圧配置構成において、前記スプリング(136)に対して如何なる追加の負荷を与えることなく第１の高さ(196)に維持され、その全発生力を前記ロータ(120)をバイアスするために提供し、また、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)に接触し、且つ前記４つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれが前記円筒形カムエレメントクレスト(272)上に移動して乗り上げた状態にあるときは、その長さが前記円筒形カムシャフトクレスト高さ(175)と前記円筒形カムエレメントクレスト高さ(174)の小さい方だけ圧縮されるスプリング(136)と、
を具備することを特徴とするバルブ。
【請求項6】
バルブ(100)であって、該バルブは、バルブ第１端(150)の所にそれぞれが継手細部と関連し且つステータ面(154)の所で終端する２つのポート(112)と、バルブ第２端(152)の所にバルブ本体内部円筒形肩部(134)と、バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)とバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)を有するバルブ本体円筒形キー付き通路(158)とを有するバルブ本体(140)と、
前記ステータ面(154)に隣接したロータ(120)と、
前記ロータ(120)がその上面(160)の所で固着され、その側面(162)に円筒形カムエレメント停止部材(156)を有す円筒形カムエレメント(124)であって、該円筒形カムエレメント(124)は円筒形カムエレメント底面(161)を有し、該円筒形カムエレメント底面(161)には、そこから延出したそれぞれが円筒形カムエレメントクレスト高さ(174)を有する少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のそれぞれの間に円筒形カムエレメントトラフ(286)と、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のそれぞれと横方向に隣接する前記円筒形カムエレメントトラフ(286)との間に円筒形カムエレメントランプ(290)とを有し、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)のうちの１つと前記円筒形カムエレメントトラフ(286)と２つの前記円筒形カムエレメントランプ(290)を含んでなる波長(177)を有する円筒形カムエレメント(124)と、
前記円筒形カムエレメント(124)と共にまたは相対的に回転可能であり、それぞれが円筒形カムシャフトクレスト高さ(174)を有する少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)と、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(276)の間にカムシャフトトラフ(288)と、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれと横方向に隣接した前記カムシャフトトラフ(288)との間にカムシャフトランプ(292)とを、前記円筒形カムエレメント(124)の前記円筒形カムエレメント底面(161)に隣接したカムシャフト面(268)上に有し、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のうちの１つと前記カムシャフトトラフ(288)と２つの前記カムシャフトランプ(292)を含む長さは前記波長に等しく、前記カムシャフト面(268)の近傍にカムシャフト肩部(178)を有するカムシャフト(132)と、
前記カムシャフト(132)を包囲し且つ前記バルブ本体(140)と前記カムシャフト肩部(178)によって包囲され、前記円筒形カムエレメント(124)に接触することなく、前記バルブ本体内部円筒形肩部(134)と前記カムシャフト肩部(178)との間に保持されるスプリング(136)と、を具備するバルブ(100)であって、該バルブ(100)は以下の第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジションおよび第５ポジションをとり、
前記第１ポジションでは、前記ステータ面(154)が単一の圧力である単一の高圧でロータ(120)に接触しており、前記スプリング(136)が、該スプリング(136)に付加的負荷を与えることなく第１の高さ(196)で維持され、前記高圧のために、全発生力を前記ステータ面(154)に対してバイアスするように提供し、
前記第２ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(166)に接触しており、前記カムシャフト(132)が、前記第１ポジションから該カムシャフト(132)と前記円筒形カムエレメント(124)と共に第１方向(502)に回転している間は、前記ステータ面(154)は前記ロータ(120)に対して前記単一の高圧で接触しており、前記スプリング(136)はこの第２ポジションでは前記第１の高さ(196)であり、
前記第３ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)に接触しており、前記ステータ面(154)が前記単一の高圧で前記ロータ(120)に接触しており、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は前記少なくも２つのカムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記第３ポジションは前記第２ポジションにある前記カムシャフト(132)と前記円筒形カムエレメント(124)を前記第１方向(502)と逆方向に回転したポジションであり、前記カムシャフト(132)が前記第２ポジションから前記第３ポジションに回転中は、前記ステータ面(154)は前記単一の高圧で前記ロータ(120)に接触しており、前記スプリング(136)はこの第３ポジションでは前記第１の高さ(196)であり、
前記第４ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触しており、前記ステータ面(154)が前記単一の高圧を超える単一の超高圧で前記ロータ(120)に接触しており、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は前記少なくも２つのカムエレメントクレスト(272)の上に乗り上がっており、前記第４ポジションは前記第３ポジションにある前記カムシャフト(132)が前記第１方向(502)とは逆方向に更に回転した状態であり、前記カムシャフト(132)が前記第３ポジションから第４ポジションに回転中は、前記ステータ面(154)は前記単一の高圧から前記単一の超高圧に遷移する圧力で前記ロータ(120)に接触しており、前記カムシャフト(132)が前記第３ポジションから第４ポジションに回転中は、前記ロータ（120）は所定の位置に固定されており、前記スプリング(136)はこの第４ポジションでは前記第１の高さ(196)よりも短い第２の高さ(298)であり、
前記第５ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触しており、前記ステータ面(154)が前記単一の高圧で前記ロータ(120)に接触しており、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は前記少なくも２つのカムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記第５ポジションは前記第４ポジションにある前記カムシャフト(132)が前記第１方向(502)とは逆方向に更に回転した状態であり、前記カムシャフト(132)が前記第４ポジションから第５ポジションに回転中は、前記ステータ面(154)は前記単一の超高圧から前記単一の高圧に遷移する圧力で前記ロータ(120)に接触しており、前記カムシャフト(132)が前記第３ポジションから第４ポジションに回転中は、前記ロータ（120）は所定の位置に固定されており、前記スプリング(136)はこの第５ポジションでは前記第１の高さ(196)である、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項7】
請求項６に記載の単一の超高圧で動作する超高圧配置構成を有するバルブは、高圧配置構成において、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれは前記円筒形カムエレメントトラフ(286)の１つ内に嵌り込んでおり、前記スプリング(136)は、前記第１の高さ(196)に維持され、該スプリング(136)に付加的負荷が加えられことなく、その全ての力を前記ロータ(120)をバイアスするために提供し、
前記超高圧配置構成において、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は、前記円筒形カムエレメント(124)の前記カムシャフト(132)に対する第１方向(502)の回転を拘束・停止するために前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触しており、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は前記円筒形カムエレメントクレスト(272)の上に乗り上げた状態にあり、前記カムシャフト(132)は前記ロータ(120)から離れる方向に第１変位量だけずれた位置にあり、前記スプリング(136)は前記の変位により、前記第１の高さ(198)よりも小さい第２の高さ(298)に維持され、
前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記ロータ(120)の前記ステータ面(154)に対する回転が阻止されている間に、前記高圧配置構成から前記超高圧配置構成への移行が前記カムシャフト(132)の前記第１方向(502)の回転によって行われ、
前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記ロータ(120)の前記ステータ面(154)に対する回転が、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれが前記円筒形カムエレメントトラフ(286)内に嵌り込むまで阻止されている間に、前記超高圧配置構成から前記高圧配置構成への移行が前記カムシャフト(132)の前記第１方向(502)の回転によって行われる、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項8】
請求項６に記載のバルブ(100)において、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は４つのカムシャフトクレスト(276)であり、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)は４つの円筒形カムエレメントクレスト(272)であり、前記バルブ(100)は次の第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジションおよび第５ポジションをとり、
前記第１ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は４つの前記円筒形カムエレメントクレスト(272)に横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は第１の高さ(196)を維持して、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に高圧の高圧境界面を提供し、
前記第２ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は４つの前記円筒形カムエレメントクレスト(272)に横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は第１の高さ(196)を維持しており、前記第２ポジションは前記第１ポジションから前記カムシャフト(132)と前記円筒形カムエレメント(124)とを一緒に第１方向(502)に４５度回転した状態であり、前記ステータ面(154)は前記第２ポジションでは前記ロータ(120)に接触しており、前記ロータ(120)と前記円筒形カムエレメント(124)の前記第１ポジションから前記第２ポジションへの前記第１方向(502)の回転中および前記第２ポジションでは前記ステータ面(154)は前記ロータ(120)に前記高圧境界面の所で接触しており、
前記第３ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は４つの前記円筒形カムエレメントクレスト(272)に横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)を維持して、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に高圧の高圧境界面を提供し、
前記第３ポジションは、前記第２ポジションから前記カムシャフト(132)と前記円筒形カムエレメント(124)とを前記第１方向(502)とは反対方向に４５度回転して前記バルブへのインジェクトを容易にした状態であり、前記ステータ面(154)は前記第３ポジションでは前記高圧境界面で前記ロータ(120)に接触しており、前記ロータ(120)と前記円筒形カムエレメント(124)の前記第２ポジションから前記第３ポジションへの前記第１方向(502)とは反対方向への回転中および前記第３ポジションでは前記ステータ面(154)は前記ロータ(120)に前記高圧境界面の所で接触しており、
前記第４ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)と隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は４つの前記円筒形カムエレメントクレスト(272)の上に乗り上がった状態にあり、前記スプリング(136)は前記第２の高さ(298)を維持して、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に前記単一の超高圧である超高圧境界部を提供し、
前記第４ポジションは、前記カムシャフト(132)を前記円筒形カムエレメント(124)に対して前記第１方向(502)とは反対方向に４５度回転した状態であり、前記第４ポジションでは、前記ステータ面(154)は前記超高圧境界部の所で前記ロータ(120)と接触しており、
前記第５ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)と隣接しており、前記４つのカムシャフトクレスト(276)は４つの前記円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリングは前記第１の高さ(196)を維持しており、
前記第５ポジションは、前記カムシャフト(132)を前記円筒形カムエレメント(124)に対して前記第１方向(502)とは反対方向に更に４５度回転した状態であり、前記第５ポジションでは、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)の間には前記高圧境界面を提供する、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項9】
請求項6に記載のバルブ(100)であって、該バルブ(100)は更に、前記バルブ本体円筒形キー付き通路(158)内にバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)と、前記円筒形カムエレメント(124)上に円筒形カムエレメント第２停止部材(257)を具備することを特徴とするバルブ。
【請求項10】
請求項１に記載のバルブ(100)において、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は３つのカムシャフトクレスト(276)であり、前記少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト(272)は３つの円筒形カムエレメントクレスト(272)であり、前記バルブは次の第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジションおよび第５ポジションをとり、前記第１ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)と隣接しており、前記３つのカムシャフトクレスト(276)は前記３つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は第１の高さ(196)に維持されて、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に前記高圧である高圧境界部を提供し、
前記第２ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)はバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー(166)に隣接しており、前記３つのカムシャフトクレスト(276)は前記３つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)に維持され、
前記第２ポジションは、前記第１ポジションから、前記カムシャフト(132)と前記円筒形カムエレメント(124)とを第１の方向とは反対に回転した状態であり、前記ステータ面(154)は前記第２ポジションでは前記ロータ(120)に接触しており、前記ロータ(120)と前記円筒形カムエレメント(124)とを前記第１ポジションから第２ポジションへ前記第１の方向とは反対方向に回転している間、および前記第２ポジションでは、前記ステータ面(154)が前記高圧境界部の所で前記ロータ(120)に接触しており、
前記第３ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記３つのカムシャフトクレスト(276)は前記３つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)に維持され、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に前記高圧境界部を提供し、
前記第３ポジションは、前記第２ポジションから、前記カムシャフト(132)と前記円筒形カムエレメント(124)とを最初の前記第１の方向に回転してバルブのインジェクト動作を容易にした状態であり、前記ステータ面(154)は前記第３ポジションでは前記高圧境界部の所で前記ロータ(120)に接触しており、前記ロータ(120)と前記円筒形カムエレメント(124)とを前記第２ポジションから第３ポジションへ前記第１の方向へ回転している間、および前記第３ポジションであるときは、前記ステータ面(154)が前記高圧境界部の所で前記ロータ(120)に接触しており、
前記第４ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記３つのカムシャフトクレスト(276)は前記３つの円筒形カムエレメントクレスト(272)の上に乗り上げた状態にあり、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)よりも小さい第２の高さ(298)に維持され、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に、単一の超高圧である超高圧境界部を提供し、
前記第４ポジションは、前記カムシャフト(132)を前記円筒形カムエレメント(124)に対して前記第１の方向に６０度回転した状態であり、前記第４ポジションであるときは、前記ステータ面(154)は前記超高圧境界部の所で前記ロータ(120)に接触しており、前記ロータ(120)と前記円筒形カムエレメント(124)とを前記第２ポジションから第３ポジションへ前記第１の方向へ回転している間、および前記第３ポジションであるときは、前記ステータ面(154)が前記高圧境界部の所で前記ロータ(120)に接触しており、
前記第５ポジションでは、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に隣接しており、前記３つのカムシャフトクレスト(276)は前記３つの円筒形カムエレメントクレスト(272)と横方向に隣接しており、前記スプリング(136)は前記第１の高さ(196)に維持され、
前記第５ポジションは、前記カムシャフト(132)を前記円筒形カムエレメント(124)に対して前記第１の方向に更に６０度回転した状態であり、前記第５ポジションは、前記ロータ(120)と前記ステータ面(154)との間に前記高圧境界部を提供する、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項11】
請求項５に記載のバルブ(100)であって、該バルブ(100)は超高圧配置構成を有し、前記高圧配置構成では単一の高圧で動作し、前記４つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれは前記円筒形カムエレメントトラフ(286)のそれぞれの中に位置しており、前記スプリング(136)は第１の高さ(196)に維持され、その全スプリング力を、該スプリング(136)に如何なる追加的負荷を与えることなく、前記ステータ面(154)に対して前記ロータ(120)をバイアスするために提供し、
前記超高圧配置構成では第２の単一の超高圧で動作し、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)は、前記カムシャフト(132)に対する前記円筒形カムエレメント(124)の第１方向(502)への回転を拘束・阻止するように前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記４つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれは、前記円筒形カムエレメントクレスト(272)の上に乗り上げた位置にあり、前記カムシャフト(132)は前記ロータ(120)から離れる方向の第１の変位の位置にあり、前記スプリング(136)は、前記第１の変位によって前記第１の高さ(196)よりも小さい第２の高さ(298)に維持され、
前記高圧配置構成から前記超高圧配置構成への移行は、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記ロータ(120)の前記ステータ面(154)に対する回転が阻止されている間に、前記カムシャフト(132)の前記第１方向(502)への回転によって行われ、
他方、前記超高圧配置構成から前記高圧配置構成への移行は、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記ロータ(120)の前記ステータ面(154)に対する回転が阻止されている間で、前記４つのカムシャフトクレスト(276)のそれぞれが前記円筒形カムエレメントトラフ(286)のそれぞれの中に配置されるまでの前記カムシャフト(132)の前記第１方向(502)への回転によって行われる、
ことを特徴とするバルブ。
【請求項12】
請求項１に記載のバルブ(100)において、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は少なくとも２つの前記円筒形カムエレメントトラフ(286)内に入れ子状態（篏合状態）にあることを特徴とするバルブ。
【請求項13】
請求項６に記載のバルブ(100)において、前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)は少なくとも２つの前記円筒形カムエレメントトラフ(286)内に入れ子状態（篏合状態）にあることを特徴とするバルブ。
【請求項14】
請求項２に記載のバルブ(100)において、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記ステータ面(154)に対する前記ロータ(120)の回転が阻止されている間に行われる前記高圧配置構成から前記超高圧配置構成への移行は、前記カムシャフト(132)を、前記第１方向(502)に、３６０を前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)の数の２倍で割ったときの商の数に等しい角度回転させることにより実行され、
他方、前記円筒形カムエレメント停止部材(156)が前記バルブ本体円筒形キー付き通路キー(164)に接触し、前記ステータ面(154)に対する前記ロータ(120)の回転が阻止されている間に行われる前記超高圧配置構成から前記高圧配置構成への移行は、前記カムシャフト(132)を、前記第１方向(502)に、３６０を前記少なくとも２つのカムシャフトクレスト(276)の数の２倍で割ったときの商の数に等しい角度回転させることにより実行される、
ことを特徴とするバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体がクロマトグラフィー分析装置に超高圧で供給される液体クロマトグラフィー装置で使用されるバルブに関する。より詳しくは、本発明は、高圧動作において外部からの追加的な負荷を加えることなく、内部スプリングによりロータに加えられる力を増加させるように内部スプリングを内部構成要素に機械的に係合させることにより高圧動作を可能にすることで、各構成要素の摩耗を回避しつつ、内部スプリングによる力の印加によって高圧および超高圧の選択的動作を可能にするバルブに関する。
【背景技術】
【0002】
高速液体クロマトグラフィー（HPLC）は、一般的に、圧力の掛かった液体を供給するようにそのサイズが調整されたポンプ、インジェクションバルブ、カラム、およびディテクター（検出器）を用いて行われる。一部のシステムでは、液体は、20,000psi（20,000ポンド／平方インチ）に近いか、またはそれを超える超高圧で供給される。バルブは、バルブの入出力部に接続されたサンプルループに関連した液体の流量及び方向を制御するのに用いられる。具体的には、バルブは、バルブ本体のロータスロットのみに、より少ない量のサンプル（試料）を保持するように制御したり、ポンプやインジェクション、カラムからの液体を受け取ったり、更には、カラム、検出器、その他の装置から流体を受け取ったり／それらに送り出したりするために使用される。バルブは、このような圧力に関連した力と、少なくとも２つの位置の間で動作する必要があることで、バルブを構成する部品の機械的摩耗は相当なものである。
【0003】
問題なのは、バルブのステータとロータの構成部品は、バルブによって制御される液体を汚染する可能性のある液体シール剤や潤滑剤がない、乾燥した状態で動作するということである。バルブのステータポートとロータスロットの間に密封された接触を維持するための一定の力、特に超高圧で確実に動作させるのに十分な力は、ロータが適切に配置され且つバルブが適切に使用されているときには、常時には必要でないことが以前から認識されている。力の増加が部品の摩耗率を増加させるためである。現在のサンプルインジェクション・切換バルブは、表面がセラミック、金属、ポリマーの何れであるかに関わらず、超高圧下では表面同士の接触状態が摩擦により破壊されるため、20,000psiを超えると構造の材料に制限がある。
【0004】
ロータとステータの間の圧力を高めるために、ロータに印加される力を大きくするシステムの１つが、米国特許第6,193,213号に開示されている。この特許に係るシステムは、高圧流体（1,000～4,000psi、及びそれ以上）に関連して使用されるもので、バルブが静止して動作しているときには、バルブを通過する流体の圧力を利用して内部のスプリングのばね力に抗してリミットリングを駆動し、その後、流体の流れが停止したとき、または圧力が低下したとき（0～1,000psi）には、印加されていた力の一部を解除・除去してバルブの動きを容易にするものであった。理解できるとおり、この従来システムでは、追加の力を提供する流体の除去を可能にする追加のドレインが必要であったことである。
【0005】
したがって、追加の流体を必要とせずに、導入後の液体を平方インチ当たり20,000ポンド（20,000psi）を超える圧力に加圧でき、さらに、液体に超高圧を加えている間、バルブを構成する各部品が動くことを回避できるバルブシステムを提供することが望ましい。さらに、２つの圧力領域のそれぞれでの動作を可能にし、より高い圧力領域（超高圧領域）に近づくとき、その超高圧領域で動作している最中、またはその超高圧領域から離脱するときに、ステータに対するロータの移動を回避することができるバルブシステムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【0006】
本発明は、上記の要望を満たし、先行技術における１つまたは複数の欠点を解消・克服するものである。シャフトを回転し、そのシャフトからロータの係合を切り離す構造のため、超高圧下における、ステータに対するロータの動きによる摩耗が回避される。単一の高い圧力（超高圧）は、超高圧液体クロマトグラフィーのための最小圧力またはそれ以上であってもよい。ロータをステータに対して位置決めするためには、様々なシール力が用いられる。その力は、高圧動作で、静止した状態で動作しているときでカムシャフトとロータに関連する部品とが山(クレスト)と谷(トラフ)の位置関係にあるときは、より小さい力で構わない。他方、その力は、さらにより高い超高圧動作で、静止した状態で動作しているときのカムシャフトとロータに関連する部品との関係が、山（クレスト）と山（クレスト）の関係にあるときは、より大きな力とすれば良い。もし表面が摺動運動を起こす最大限界を超えて静的に負荷を受けても、そこに漏れが生じることはない。シアシールバルブ（せん断密封弁）は、接触表面同士が互いに動かない限り、その有用な圧力を遥かに超える圧力で圧縮シールすることができる。本発明によるバルブは、単一の高圧下または単一のより高い圧力下（超高圧下）で、移動相ストリームのサンプルをバルブに導入することを可能にし、超高圧動作中のコンポーネントの移動を回避し、さらに、電気機械的な潜在的な位置決め不良を回避する。この構成による有益なことは、バルブが各圧力領域で一定の圧力に維持され、これにより、流体の搬送中やポジションの変更中における、印加される圧力の変動を避けることができることである。
【0007】
本発明により、高圧力配置構成において、単一の高圧で、または、その高圧よりもさらに高い単一の高圧（超高圧）で、流体を選択的に出力ポートに伝達するために使用されるバルブが提供された。バルブは、バルブ本体、ロータ、円筒形カムエレメント、カムシャフト、およびスプリングを含んで構成される。バルブ本体は、バルブ第１端部に少なくとも２つのポートを備えたステータ面を有し、これら少なくとも２つのポートのそれぞれがステータ面と連通している。バルブ本体はさらに、バルブ第２端部にバルブ本体内部円筒形肩部を有する。バルブ本体はまた、その中にバルブ本体円筒形キー付き通路キーを有するバルブ本体円筒形キー付き通路を具えている。ロータは、ステータ面に隣接しており、少なくとも２つのポートのうちの２つのポートとの間の連通のために設けられまたは配置さられた少なくとも１つのスロットを有する。円筒形カムエレメントは、円筒形カムエレメント上面の所でロータに取り付けられている。円筒形カムエレメントは、その側面に、前記バルブ本体円筒形キー付き通路キーに接触するように位置決め固定された円筒形カムエレメント停止部材を有している。円筒形カムエレメントは円筒形カムエレメント底面を有し、その底面には、そこから突出した少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレストと、少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレストのそれぞれの中間に円筒形カムエレメントトラフと、少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレストのそれぞれと横方向に隣接する円筒形カムエレメントトラフの中間にある円筒形カムエレメントランプとを備えている。少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレストのそれぞれは、円筒形カムエレメントクレスト高さを有している。さらに、円筒形カムエレメントは、少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレストの１つと、１つの円筒形カムエレメントトラフと、２つの円筒形カムエレメントランプとを含む波長を有している。注目すべきことは、円筒形カムエレメントが、バルブ本体に対して相対的に回転可能であるということである。カムシャフトはカムシャフト底面を有し、そこから延び出た少なくとも２つのカムシャフトクレストと、少なくとも２つのカムシャフトクレストの間にカムシャフトトラフと、少なくとも２つのカムシャフトクレストのそれぞれと横方向に隣接するカムシャフトトラフとの間にカムシャフトランプとを有している。カムシャフトクレストのそれぞれは、カムシャフトクレスト高さを有する。カムシャフトは、円筒形カムエレメントの底面に隣接するカムシャフト面の近傍に、カムシャフト肩部を有する。少なくとも２つのカムシャフトクレストと、１つカムシャフトトラフと、２つのカムシャフトランプからなる長さは、波長に等しい。スプリングはカムシャフトを包囲すると共に、バルブ本体とカムシャフト肩部とに包囲されている。スプリングは、円筒形カムエレメントには接続されていないが、その一方端はバルブ本体内側円筒状肩部と該バルブ本体内部円筒状肩部に隣接するベアリングからなるグループの何れかの所で接触し、他方端はベアリングとカムシャフト肩部からなるグループの何れかの所で接触する。スプリングは、単一の高圧で動作する高圧配置構成においては、一定の長さ（第１高さ）を維持する。
【0008】
本発明のその他の特徴、利点、および実施形態は、以下に説明する様々な実施態様及びそれに関連する添付図面から、当業者には明らかになる。
【0009】
上記に開示、説明された特徴、利点、および目的は、上記で簡単に要約されたものに加えて、更により具体的な以下の説明を、添付図面に示されたその実施形態を参照しながら読むことにより理解することができる。添付する図面は本明細書の一部を構成するものである。なお、添付の図面は、本発明の典型的な好ましい実施形態を単に示すものであって、図面には示されていない他の同様に効果的な実施形態も本発明に含まれるものであり、添付の図面が発明の範囲を限定するものではないことに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図4A】図４Ａは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に４つのクレストが設けられている場合に、４つのステップのうちの最初のステップで、高圧インジェクトから高圧ロードへ移行する状態を、バルブの上から見た図である。
【図4B】図４Ｂは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に４つのクレストが設けられている場合に、４つのステップのうちの第２番目のステップで、高圧インジェクトから高圧ロード状態へ移行する状態を、バルブの上から見た図である。
【図4C】図４Ｃは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に４つのクレストが設けられている場合に、４つのステップのうちの第３番目のステップで、高圧インジェクトから超高圧インジェクト状態へ移行する状態を、バルブの上から見た図である。
【図4D】図４Ｄは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に４つのクレストが設けられている場合に、４つのステップのうちの第４番目のステップで、超高圧インジェクトから高圧インジェクト状態へ移行する状態を、バルブの上から見た図である。
【図5A】図５Ａは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に３つのクレストが設けられているバルブの場合に、バルブ本体円筒形キー付き通路内の円筒形カムエレメントが第１ポジションにある時に、図１Ａの切断線５－５から円筒形カムエレメントを見上げた図である。
【図5B】図５Ｂは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に３つのクレストが設けられている図５Ａのバルブの場合に、バルブ本体円筒形キー付き通路内の円筒形カムエレメントが第２ポジションにある時に、図１Ａの切断線５－５から円筒形カムエレメントを見上げた図である。
【図5C】図５Ｃは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に３つのクレストが設けられている図５Ａのバルブの場合に、バルブ本体円筒形キー付き通路内の円筒形カムエレメントが第３ポジションにある時に、図１Ａの切断線５－５から円筒形カムエレメントを見上げた図である。
【図5D】図５Ｄは、カムシャフトおよび円筒形カムエレメントのそれぞれ上に３つのクレストが設けられている図５Ａバルブの場合に、バルブ本体円筒形キー付き通路内の円筒形カムエレメントが第４ポジションにある時に、図１Ａの切断線５－５から円筒形カムエレメントを見上げた図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１Ａ、図１Ｂおよび図２には、本発明によるバルブ１００が示されている。バルブ１００は、単一の高い圧力（高圧）または単一のそれよりも高い圧力（超高圧）の下で、流体を１つまたは複数の出力ポートに選択的に伝達するための、２つの圧力領域それぞれにおいて動作が可能な機械的スイッチを提供する。バルブ１００は、動作圧力が5800～7000psi（39,989.60～48263.30kPa）の範囲にある高圧液体クロマトグラフィー「HPLC」や、動作圧力が15,000～19,000psi（103,421.36～131,000.04kPa）の範囲にある超高圧液体クロマトグラフィー「UHPLC」または「UPLC」を含む、より高い圧力で行われる液体クロマトグラフィーに使用されてもよいが、それ以上の圧力であっても構わない。本発明のバルブ１００は、関連するカムシャフト１３２の回転後に、ロータ１２０によってより高いシール力を限定的に加えることにより、ロータ１２０とステータ面１５４との間の超高圧に伴うこれらの摩耗を防止しつつ、バルブ１００のより高い圧力での動作を機械的手段により提供するものである。これは、カムシャフト１３２を継続的に回転している中、ロータ１２０に関連する円筒形カムエレメント１２４がある限界点に達したとき、ロータ１２０を、関連するカムシャフト１３２から係合関係を解除することによって達成される。カムシャフト１３２を継続的に回転するだけで、カムシャフト１３２がロータ１２０から変位し離れ、その変位に基づきスプリング１３６の圧縮が更に進み、そのスプリング１３６の伸張力がステータ面に対するロータの圧力を増強し、動作時の圧力が超高圧にも耐え得るように増すことになる。さらに回転させると、カムシャフト１３２は円筒形のカムエレメント１２４に再び嵌合・合体し、これにより、スプリング１３６は、それに付加的な負荷が掛からない元のバイアス力の状態に復帰することになる。このように、スプリング１３６は、このスプリング１３６自体に追加的な負荷が全く加えられることなく、高圧構成において、ロータ１２０をステータ面１５４に対してバイアスするために、スプリングが発生する伸張力のすべてをロータ１２０に提供する。
【0012】
このバルブで注目すべきことは、バルブ１００は、単一の高圧（15,000psi（103,421.36kPa）以下であっても構わない）での動作と、より高い単一の高圧（15,000psi（103,421.36kPa）以上であっても良く、20,000psi（137,895.15kPa）を超えるより高い単一の超高圧を含んでも構わない）での動作との間で、単一の超高圧にある間、ロータ１２０およびステータ面１５４が互いに相対的に確実に動かないことである。バルブ１００は、選択された通路に応じて、単一の高圧又は単一のより高い超高圧の下で動作し、ロータ１２０がステータ面１５４に対して静止しているときに、複数の出力ポートに流体を選択的に供給することを可能にした機械的スイッチを提供する。 同様に、バルブ１００は、単一の高圧下で、ロータ１２０がステータ面１５４に対して位置を変えている最中は、ポジションを変えるように動作する。ポジションに応じて、ロータ１２０がステータ面１５４に対して静止状態で且つバルブ１００が動作しているとき、バルブ１００は、単一のより高い超圧力または単一の高い圧力で動作することになる。
【0013】
このように、本発明のバルブ１００は、ステータ面１５４、ロータ１２０、円筒形カムエレメント１２４、カムシャフト１３２、スプリング１３６を含むバルブ本体１４０を含んで構成される。勿論、上記に加えて他の構成要素が含まれても構わない。
【0014】
バルブ本体１４０の内部に設けられたステータ面１５４は、バルブ第1端１５０の所に２つまたはそれ以上のポート１１２を有する。これにより、ポート１１２はステータ面１５４と連通することになる。ポート１１２のそれぞれは、ステータ面１５４と連通している。バルブ本体１４０は更に、バルブ第２端１５２の所にバルブ本体内側円筒形肩部１３４を有している。この肩部１３４はバルブ本体１４０の内部開口を狭めて形成され、バルブ本体１４０に対してバイアスを掛けるスプリング１３６のための着座面を提供する。ステータ面１５４はバルブ第１端部１５０の外側面を構成する。バルブ本体１４０は、その内部に、バルブ円筒形キー付き通路キー１６４が設けられたバルブ円筒形キー付き通路１５８を有する。
【0015】
ロータ１２０は、ステータ面１５４に隣接して配置され、複数あるポート１１２のうちの２つの間の連通を可能にするスロット１９４を有する。ロータ１２０は、ステータ面１５４に対して相対的に回転可能であるので、そのスロット１９４を介してポート１１２の様々なもの同士を接続することにより、複数の流路を提供する。
【0016】
円筒形カムエレメント１２４は、円筒形カムエレメント上面１６０の所でロータ１２０に取り付けられ、円筒形カムエレメントの側面１６２に取り付けられた円筒形カムエレメント停止部材１５６を有している。円筒形カムエレメント１２４とロータ１２０は一体的に作られており、単一の部品として提供されても構わない。円筒形カムエレメント停止部材１５６は、カムシャフト１３２の回転に伴い、バルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４とちょうど接触するように配置されている。
【0017】
円筒形カムエレメント１２４は更に円筒形カムエレメント底面１６１を有し、その底面には、そこから延び出た少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト２７２（図２参照）と、該少なくとも２つの円筒形カムエレメントの間にある円筒形カムエレメントトラフ２８６（図２参照）と、少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト２７２のそれぞれと横方向に隣接する円筒形カムエレメントトラフ２８６との間にある円筒形カムエレメントランプ２９０（図２参照）が備わっている。円筒形カムエレメントクレスト２７２のそれぞれはクレスト高さ１７４（図１参照）を有する。少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト２７２のうちの１つ（第１のクレスト）から、少なくとも２つの円筒形カムエレメントクレスト２７２のうちの次のクレスト（第２のクレスト）までの距離は、本明細書では波長１７７（図１Ｂ参照）と定義される。円筒形カムエレメント１２４は、クレストの数が２つのシステムの時よりも安定性の高い動作と、クレストの数が４つのシステムの時よりもより円滑な動作とを確実に得られるように、６つの円筒形カムエレメントランプ２９０を具えるとともに、３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２と３つの円筒形カムエレメントトラフ２８６を有するものであることが望ましい。円筒形カムエレメント１２４は、このように、円筒形カムエレメントの上面１６０上に繰り返しの波形形状を有する。波形形状は、半径が変化するときの複雑さを考慮すると、カムシャフト１２４の中心まで延びる必要はない。
【0018】
カムシャフト１３２はカムシャフト面２６８（図２参照）を有し、このカムシャフト面２６８からは少なくとも２つの、好ましくは３つのカムシャフトクレスト２７６が飛び出している。このカムシャフトクレスト２７６はカムシャフト１３２の中心まで延びていてもよく、それに応じてサイズが小さくなる。カムシャフト１３２は、さらに、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６のそれぞれの間にカムシャフトトラフ２８８と、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６のそれぞれと横方向に隣接するカムシャフトトラフ２８８との間にカムシャフトランプ２９２とを有する。カムシャフトクレスト２７６のそれぞれは、カムシャフトクレスト高さ１７５を有する。カムシャフトクレスト高さ１７５と円筒形カムエレメントクレスト高さ１７４とは等しいことが好ましく、そうなっていると、カムシャフト１３２と円筒形カムエレメント１２４は、全面において互いにネスティング（入れ子状態または組子状態）また嵌合状態になる。カムシャフトクレスト高さ１７５は円筒形カムエレメントクレスト高さ１７５と一致していなくてもよく、その場合、カムシャフトクレスト高さ１７５と円筒形カムエレメントクレスト高さ１７４のうちの小さい（低い）方に応じたカムシャフト１３２の変位が生じる。共通の構造である結果として、共通の波長１７７を持たせることにより、カムシャフトクレスト高さ１７５と円筒形カムエレメントクレスト高さ１７４とに潜在的な差があるとしても、少なくとも２つのカムシャフト２７６と２つの円筒形カムエレメントクレスト２７２とは補完し合うことになる。具体的には、カムシャフト１７５と円筒形カムエレメントクレストとの間に高さに差があることに関わらず、クレストとトラフは整列し同じ幅を持つことになる。少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６は、これらが円筒形カムエレメント底面１６１には届かないかも知れないが、少なくとも２つの円筒形カムエレメントトラフ２８６内に入り込む。同様に、円筒形カムエレメントクレスト２７２は、これらクレスト２７２が少なくとも２つのカムシャフトトラフ２８８の最大深さまでは届かないかも知れないが、少なくとも２つのカムシャフトトラフ２８８内に入り込む。カムシャフト１３２はそのカムシャフト面２６８の所に繰り返しの波形を有することになる。カムシャフト１３２の波形は、シャフトの半径が変わった場合の複雑さを考えると、カムシャフト１３２の中心にまで延びている必要はない。
【0019】
カムシャフト１３２は更に、カムシャフト面２６８の近傍に、カムシャフト肩部１７８を有する。カムシャフト１３２のカムシャフト面２６８は、円筒形カムエレメント１２４の底面１６１に隣接しており、カムシャフト１３２と円筒形カムエレメント１２４は、その接触点は変化するものの、常に接触状態を維持するようになっている。
【0020】
カムシャフト１３２は、円筒状のカムエレメント１２４と一緒に、または相対的に回転可能であり、そのカムシャフト肩部１７８のところで、スプリング１３６を圧縮するように構成されている。このような圧縮は、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４，１６６に接触し、カムシャフトクレスト２７６のそれぞれが円筒形カムエレメントクレスト２７２の上に乗り上げてき、カムシャフト１３２をカムシャフトクレスト高さ１７５と円筒形カムエレメントクレスト高さ１７４のうちの小さい（低い）方の高さだけ、カムシャフト１３２がバルブ本体内部円筒形肩部１３４の方に向かって変位（移動）したときに生じる。
【0021】
スプリング１３６は、カムシャフト１３２を包囲し、またバルブ本体１４０とカムシャフト肩部１７８に囲まれている。スプリング１３６は、バルブ本体内部円筒形肩部１３４とカムシャフト肩部１７８との間に保持される。スプリング１３６の回転を可能にするためのベアリングを設けない場合には、スプリング１３６は、バルブ本体内部円筒形肩部１３４およびカムシャフト肩部１７８に直接接触する構造としても構わない。バルブ本体内部円筒形肩部１３４とカムシャフト肩部１７８との間の組み上がった状態での距離は、スプリング１３６を変位・圧縮し、それの長さと、流体を通過させるか又は位置（ポジション）を移行しているかに関わらず、高圧動作中にロータ１２０をステータ面１５４に対してシール（封止）するために使用される全体の力を規定することになる。スプリング１３６の長さ（高さ）は、高圧動作時には、スプリング１３６の第１高さ１９６でありこれは固定値である。より高い圧力（超高圧）の動作では、スプリング１３６は、第２の高さ２９８（図２参照）を有し、これもまた固定値である。どちらの動作でも、ロータ１２０が動いている間は、圧力の変化・変動は一切許されない。その結果、高圧動作時には、ロータ１２０が動いている間、圧力は変化するのではなく、一定に維持される。円筒形カムエレメントランプ２９０およびカムシャフトランプ２９２は、高圧動作から更に高い高圧動作（超高圧動作）への移行、およびその逆が、ロータ１２０が固定化された状態でのみ発生することを確実にし、したがって、印加される圧力の単一の一方向の減少を提供し、いつでも圧力が変化することを排除することができる。注目すべきことは、スプリング１３６が、円筒形カムエレメント１２４から独立していること、つまり円筒形カムエレメント１２４に接続されていないことである。
【0022】
バルブ本体１４０は、流体の通過を容易にすることを意図した幾つかの他の構成要素を含んでいても良い。各ポート１１２は、チューブを介して他のクロマトグラフィー機器に繋ぐ接続ポイントを提供するために、継手細部１１４を含んでも良く、さらには、ねじ部１０８、テーパ付フェルールシート１０６、およびパイロット１０４を含んでも良い。各パイロット１０４は、ポート１１２からステータ面１５４に連通する流体通路１１８と関連している。バルブ１００を通る流体の流れは、流体通路１１８に関連付けられたステータ面１５４上のステータポートからロータ１２０の接続スロットを介して、第２の流体通路１１８に関連付けられたステータ面１５４上の第２のステータポートへの連絡を可能にするように、ステータ面１５４およびロータ１２０の位置合わせが行われたときにのみ許容される。
【0023】
バルブ１００を適正に動作させるには、バルブ１００を通る所望の流路を提供すべく、ロータ１００をステータ面１５４に整合するように再配置することが必要である。ステータ面１５４に隣接し且つ接触して配置されたロータ１２０の位置変更の動作は、これら両者間の構造的関係を打ち崩す力が加わっていないときに、単一ユニットとして動作する円筒形カムエレメント１２４およびカムシャフト１３２によって行われる。
【0024】
カムシャフト１３２および円筒形カムエレメント１２４に設けられる波状のパターンは、正弦波形状であってもよいし、あるいは、平坦なクレスト（山）およびトラフ（谷）と、好ましくは１．０以下の傾きを有するそれらのクレストおよびトラフの間のランプ２９０、２９２とを有するような疑似正弦波のようなものであっても構わない。複数のカムシャフトクレスト２７６と、これと一致する数の円筒形カムエレメントクレスト２７２が必要である。好ましくは、３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２とこれと同数のカムシャフトクレスト２７６が設けられる。４つ、６つ等のカムシャフトクレスト２７６、および同数の円筒形カムエレメントクレスト２７２としても良いが、これらの場合、クレストの数が増えると、平坦化されたまたは正弦波状のクレストから対応するトラフまでの波が急峻になり、その結果、クレストの間に大きな力が加わり、より大きな摩耗が生じることになる。カムシャフトクレスト２７６および円筒形カムエレメントクレスト２７２の山と谷を平らにすることは、カムシャフト１３２と円筒形カムエレメント１２４の間に安定したべリング面を提供することになり有益である。
【0025】
カムシャフト１３２のカムシャフト第１端１２２と円筒形カムエレメント１２４の一部分の両方にまたがり、カムシャフト１３２の任意の変位量よりも大きい高さを有するのはリング１２６であり、このリング１２６があることにより、円筒形カムエレメント停止部材１５６と干渉することなく、位置決めを確実にすることができる。バルブ本体１４０、ステータ面１５４、ロータ１２０、円筒形カムエレメント１２４、カムシャフト１３２、スプリング１３６、及びリング１２６（存在する場合）の中心線は共通である。したがって、円筒形カムエレメント１２４は、バルブ本体１４０に対して相対的に回転可能となる。
【0026】
円筒形カムエレメント１２４は、円形カムエレメントの側部１６２上に、円筒形カムエレメント停止部材１５６を有する。この円筒形カムエレメント停止部材１５６は、ピンまたは他の突出物形状の物であっても構わない。このように、円筒形カムエレメント停止部材１５６は、カムシャフト１３２が、図１Ａに示される第１位置から図１Ｂに示されるバルブ本体円筒形キー付き通路キーへの接触位置への回転時に、バルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４に接触するようになっている。この位置では、スプリング１３６は、圧縮状態の第１の高さ１９６維持されている。第１の位置に向かっての回転の前、及びバルブ１００が第１の位置にある間は、ロータ１２０とステータ面１５４とが相互に静止しており、バルブは高圧配置動作にあることになる。この位置では、ステータ面１５４上のポート１１２のうちの少なくとも２つが、ロータ１２０上のスロット１９４のうちの少なくとも１つと連通しており、その結果、バルブ１００は、単一の高圧下で１つの入力ポート１１２から１つの出力ポート１１２への流体の流れを提供し、且つ同じ高圧下で、バルブ１００のその位置への移行を許容している。
【0027】
カムシャフト１３２を円筒形カムエレメント１２４に対して相対的に回転させるために、キー付き通路キー１６４が円筒形カムエレメントの側部１２４に設けられる。このキー１６４は円筒形キー付き通路１５８内に延び出ており、カムシャフト１３２の回転に伴い、途中、円筒形カムエレメント停止部材１２４に係合し、その結果、カムシャフト１３２と共に更に回転しようとする円筒形カムエレメント１２４の回転が停止・阻止される。バルブ本体円筒形キー付き通路１５８は、円筒形カムエレメント１２４の全周囲またはその周りに円筒形の空隙として構成されてもよい。望ましくは、バルブ本体円筒形キー付き通路１５８内に、キー付き通路キー１６４の反対側にキー付き通路第２キー１６６を設けて、逆回転したときに先と同様の係合および係合解除が行えるようにしても構わない。したがって、円筒形カムエレメント停止部材１５６は、バルブ本体円筒形キー付き通路第２キー１６６に接触するように配置されても良い。同様に、円筒形カムエレメント第２停止部材２５７が円筒形カムエレメント１２４上に、停止部材１５６と対向するように配置されてもよい。バルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４と、場合によってはバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー１６６のそれぞれは、バルブ本体円筒形キー付き通路１５８内において、バルブ本体１４０に貼り付けられた停止部材であっても構わない。カムシャフト１３２が図１Ａの高圧位置から図１Ｂの位置に回転するときは、カムシャフト１３２は、係合状態を維持し、ロータ１２０と一緒に回転する。このようにして、ロータ１２０は、高圧動作のためにステータ面１５４に対して相対的に配置される。
【0028】
バルブ１００は、高圧配置構成とそれより更に高い高圧配置構成（超高圧配置構成）を有する。高圧配置構成の間、バルブ１００は単一の圧力で動作する。同様に、より高い超高圧の配置構成では、バルブ１００は、第２の圧力下で動作する。各配置構成において一定の圧力が達成されるため、いずれの配置構成においても印加される圧力の変動は生じない。
【0029】
高圧配置構成では、少なくとも２つのカムシャフトクレストのそれぞれが、円筒形カムエレメントトラフ２８６の１つの内に入り込んで配置され、スプリング１３６が第１の高さ１９６で圧縮状態に維持される。その結果、スプリング１３６は、その伸張力全体を、ロータ１２０をステータ面１５４に対してバイアスするように機能する。高圧配置構成では、スプリング１３６に対しては追加の負荷は加えられない。高圧配置構成では、スプリング１３６は第１の高さ１９６にあり、圧縮状態は、バルブ本体内部円筒形肩部１３４とカムシャフト肩部１７８の位置的規制のみによるものである。
【0030】
より高い高圧配置（超高圧配置）では、円筒形カムエレメント停止部材１５６は、カムシャフト１３２に対する円筒形カムエレメント１２４の第１方向５０２（図５Ａ参照）への回転を止めるようにバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４に接触し、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６の各々は、円筒形カムエレメントクレスト２７２の上に配置される（つまり乗り上げた状態になる）。この超高圧配置では、カムシャフト１３２は、ロータ１２０から離れる方向の第１の変位状態にあり、スプリング１３６は、上記のカムシャフト１３２の第１の変位により、第１の高さ１９６（図１Ａ及び図１Ｂ参照）よりも小さい（低い）第２の高さ２９８（図２参照）に維持される。ステータ面１５４に対するロータ１２０からの圧力を増加させるための外部負荷は一切加えられず、すべての圧力は、クレスト対トラフの位置関係からクレスト対クレストの関係への位置変化に伴うスプリングのたわみ量の変化の結果によるものである。
【0031】
バルブ１００は、このように、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体内の円筒形キー付き通路キー１６４に接触により、ステータ面１５４に対するロータ１２０の回転が阻止されている間に、カムシャフト１３２の第１方向５０２（図５Ａ）への回転によって、高圧配置からより高い超高圧配置へと移行することができ、また、バルブ１００は、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体内の円筒形キー付き通路キー１６４に接触することにより、ステータ面１５４に対するロータ１２０の回転が阻止されている間に、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６のそれぞれが円筒形カムエレメントトラフ２８６の１つに配置される（嵌り込む）までカムシャフト１３２を第１方向５０２への回転することにより、超高圧配置から高圧配置へと移行することができる。
【0032】
図２は、それぞれのクレスト２７２、２７６が互いの上に乗り上げている、より高い超高圧配置におけるバルブの状態を示している。バルブ本体の円筒形キー付き通路キー１６４への円筒形カムエレメント停止部材１５６の接触による円筒形カムエレメント１２４の回転停止後のカムシャフト１３２の更なる回転は、クレスト（山部）とトラフ（谷部）との嵌り合い状態を解除し、これにより、カムシャフト１３２はバルブ第２端１５２の方に向けて駆動する。このようなカムシャフト１３２の回転後の、スプリング１３６を更に圧縮するようなカムシャフト１３２のバルブボディ１４０に対する相対的な変位は、より高い超高圧配置に対応するために、ロータ１２０とステータ面１５４との間の圧力の増加をもたらす。したがって、その後、バルブ１００は、カムシャフト１３２が更に回転するまで、より高い超高圧動作状態を維持する。バルブ１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示されているポジションの単一の高圧でも、あるいは、図２に示されているポジションでの単一の更に高い高圧（超高圧）でも動作することができる。図２に示される、超高圧配置構成への移行後は、ロータ１２０が単一の超高圧での動作を継続するものであり、カムシャフト１３２の反対方向への回転は、ロータ１２０およびステータ面１５４の損傷をもたらすので許されない。
【0033】
ロータ１２０によってステータ面１５４に加えられる単一のより高い圧力は、カムシャフト１３２とバルブ本体１４０との間に収容されているスプリング１３６の圧縮力が増加した結果である。円筒形カムエレメント１２４の上に取り付けられたロータ１２０は、カムシャフト１３２から加えられる力によって、ステータ面１５４との接触状態が維持される。スプリング１３６は、カムシャフト１３２を包囲すると共に、少なくともベアリング１３５と、好ましくはカムシャフト第１端に位置するカムシャフト肩部１７８またはバルブ本体内部円筒形肩部１３４の何れか一方と接触していることが望ましい。ベアリング１３５は、バルブ本体内部円筒形肩部１３４またはカムシャフト肩部１７８に隣接して配置されてもよく、または、スプリング１３６が２つの部分に分割して設けられ場合には、それらの中間に配置されてもよい。必要により、ベアリング１３５をバルブ本体内部円筒形肩部１３４に隣接して１つ配置し、さらに第２のベアリング１３５をカムシャフト肩部１７８に隣接して配置してもよい。ベアリング１３５は、必ずしも必須ではないが、カムシャフト１３２の回転中にスプリング１３６が摩耗して破壊してしまう可能性を回避する上で、それを装着していることは特に有益である。ベアリング１３５が設けられない場合、スプリング１３６は、バルブ本体内部円筒形肩部１３４およびカムシャフト肩部１７８に直接接触することになる。
【0034】
カムシャフト肩部１７８は、カムシャフト１３２を包囲すると共に、スプリング１３６のための第１ベアリング面を提供する。カムシャフト１３２を同様に包囲するバルブ本体円筒形肩部１３４は、スプリング１３６のための第２ベアリング面を提供する。カムシャフト１３２は、同様に、カムシャフト１３２に隣接するバルブ本体内部円筒形肩部１３４と、バルブボディ本体１４０に隣接するカムシャフト肩部１７８とによって、バルブ本体１４０に対して相対的な位置関係を持って所定の位置に保持される。カムシャフトクレスト２７６および円筒形カムエレメントクレスト２７２の一体性および嵌合構造、ならびにリング１２６による拘束力は、カムシャフト１３２および円筒形カムエレメント１２４が共通軸に沿って整列した状態を維持することを確実にする。バルブ本体内部円筒形肩部１３４とカムシャフト肩部１７８との間の距離は可変であり、可変であることにより、カムシャフト肩部１７８に加えられる力、したがって、ロータ１２０がステータ面１５４に対して加える力を決定することになる。単一の高圧力は、カムシャフト１３２からカムエレメント１２４への力の結果として、ステータ面１５４にロータ１２０によって与えられる。この力は、カムエレメント１２４に対してカムシャフト１３２をバイアスするスプリング１３６の長さの変位により生じるものであり、カムシャフトクレスト２７６と円筒形カムエレメントクレスト２７２が横方向に互いに隣接している、即ちトラフ内にクレストが篏合している状態なので固定された大きさである。他方、単一のより高い圧力（超高圧）は、円筒形カムエレメントクレスト２７２がカムシャフトクレスト２７６の上にあるとき、すなわちクレスト‐クレスト状態（クレスト同士が当接している状態）にあるときに、カムシャフト１３２を円筒形カムエレメント１２４に対してバイアスするスプリング１３６の、より大きなたわみから生じるカムシャフト１３２から円筒形カムエレメント１２４への力の結果として、ロータ１２０によってステータ面１５４に印加される。カムシャフトクレスト２７６と円筒形カムエレメントクレスト２７２が２つの先端部最大位置の間を互いにスライドして通過するので、ポジション移行中の、印加される圧力の増加または減少は極めて急峻なものに過ぎない。
【0035】
カムシャフト１３２が更に回転し且つ円筒形カムエレメント１２４が回転しないことで、図２に示すように、円筒形カムエレメントクレスト２７２がカムシャフトクレスト２７６に乗り上げて、双方のクレスト同士が互いに重なり合うところまでスライドし、カムシャフト１３２を変位させると共にスプリング１３６を圧縮する。その結果、カムシャフト１３２によって円筒形カムエレメント１２４に与えられる力、したがって、ロータ１２０からステータ面１５４に与えられる力が増加する。この変位は、カムシャフト１３２をバルブ本体内部円筒形肩部１３４に向けて押し下げ、これにより、スプリング１３６をより高い圧縮状態に維持する。スプリング１３６の定荷重特性により、スプリング１３６のこの圧縮による力の変化は、カムシャフト肩部１７８に加えられる力、したがって、円筒形カムエレメント１２４に対するカムシャフト１３２による力を増加させる。この円筒形カムエレメント１２４の増加した力は、次にステータ面１５４に対して圧力を加えるロータ１２０に伝達され、バルブ１００の動作を高圧動作からより高い高圧動作（超高圧動作）へと移行させる。
【0036】
このように、単一の高圧配置（ポジション）から単一の更に高い超高圧配置（ポジション）への移行は、カムエレメント停止部材１５６とバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４およびバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー１６６の係合動作とも関連しながら、円筒形カムエレメント１２４とカムシャフト１３２との間の境界部分で行われる。したがって、カムシャフト１３２は、バルブ本体円筒形キー付き通路キー接触位置を超えて、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６のそれぞれが対応する円筒形カムエレメント１２４クレスト２７２の上となる、円筒形カムエレメントクレストとカムシャフトクレストと対峙・接触する位置まで回転するようになっている。この位置では、スプリング１３６は、その高さが第１の高さ１９６（図１Ａ、１Ｂ参照）よりも短い第２の高さ２９８に維持され、そして、ステータ面１５４上の少なくとも２つのポート１１２がロータ１２０上のスロット１９４のうちの少なくとも１つと連通し、単一のより高い圧力（超高圧）の下で、ロータ１２０を動かすことなく、１つの入力ポート１１２から出力ポート１１２への流体の流れを可能にするバルブ１００の動作を実現する。
【0037】
図２に示される超高圧動作から図１Ａに示される高圧動作への復帰は、カムシャフト１３２を更に回転し、これまで接触していたクレスト２７２、２７６を関連するトラフ２８６、２８８の中にスライドして戻すことによって行われる。したがって、カムシャフト１３２は、円筒形カムエレメントクレストとカムシャフトクレストの対峙・接触位置を超えて、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６のそれぞれが対応する円筒形カムエレメントトラフ２８６に嵌り込む、初期位置を含む、円筒形カムエレメントクレストとカムシャフトトラフが対峙・接触する位置まで回転される。そのために、カムシャフト１３２および円筒形カムエレメント１２４は逆回転されても構わない。カムシャフト１３２が回転して円筒形カムエレメント１２４と再係合する間、ロータ１２０は所定の位置に留まりその状態を維持するので、ロータの位置に変動・変化はなく、したがって、より高い超高圧の動作においてロータ１２０とステータ面１５４との間には摩耗は生じない。
【0038】
このように、カムシャフト１３２は、バルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４による円筒形カムエレメント停止部材１５６の回転阻止が無いときに、前記円筒形カムエレメント１２４に力を付与し、且つステータ面１６４に対して単一の高圧力を提供するように、円筒形カムエレメント１２４を位置決めし且つ回転するようになっている。さらに、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４と接触し、少なくとも２つのカムシャフトクレスト（山）２７６のそれぞれが円筒形カムエレメントトラフ（谷）２８６内に位置しないようにカムシャフト１３２が回転している間は、カムシャフト１３２は、円筒形カムエレメント１２４に対して相対的に回転するようになっており、また、増強された力を円筒形カムエレメント１２４に対して提供し、同時に、単一の高い圧力（超高圧）をロータ１２０からステータ面１５４に対して提供するようになっている。これは、円筒形カムエレメント１２４は、円筒形カムエレメント１５６とバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４との間の接触がない状態では、バルブ本体１４０に対して相対的に回転可能なようになっており、また、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４に接触し、かつ、少なくとも２つのカムシャフトクレスト２７６のそれぞれが円筒形カムエレメントトラフ２８６内に嵌り込んだ位置でないようにカムシャフト１３２が回転されている間は、円筒形カムエレメント１２４は、バルブ本体１４０に対しては相対的に回転が静止するようになっている。
【0039】
図３は、本発明のバルブ１００の一部特定部分を分解して示した分解斜視図である。 この図３には、バルブ本体上部部分１８２と、例えば図１Ａに示されるキー付き通路１５８、キー付き通路キー１６４およびキー付き通路第２キー１６６が設けられると共にその中をカムシャフト１３２が貫通して配置さるバルブ本体下部部分１８０とが示されている。これら２つ部分の間に位置するのは、円筒形カムエレメント１２４に取り付けられたロータ１２０である。円筒形カムエレメント１２４は、そのカムシャフトクレスト２７６および円筒形カムエレメントクレスト２７２がそれぞれ対応するトラフ２８６、２８８内に嵌り込むような状態で、カムシャフト１３２上に載置される。停止部材１５６および円筒形カムエレメント第２停止部材２５７は、円筒形カムエレメント１２４の外側に設けられ、これらはバルブ本体下部部分１８０の内側に設けられたキー付き通路と相互に作用する。
【0040】
この構造によれば、停止部材１５６が係合した後の増加した圧力が、超高圧に対応する高い性能を発揮する。一般に、クロマトグラフィーカラムまたはプレカラムの何れか一方とサンプルループと共に本発明によるバルブ１００を用いたクロマトグラフィー分析の開始時には、ロータ１２０は、より高い高圧のインジェクトポジションに移動される。サンプルループが、典型的には６ポートサンプルバルブの使用によってカラムに、または、典型的には１０ポートサンプルバルブの使用によってプレカラムにロードされた後、本発明のバルブ１００は、カム円筒形エレメント１２４が係合する前に、高圧動作位置に復帰される。
【0041】
実際の動作では、バルブ１００は、図１Ａ内の切断線５－５に沿った上断面図、図４Ａ－図４Ｄに示される４つのステップを循環する。図４Ａ－図４Ｄに示すバルブは、円筒形カムエレメント１２４が４つの円筒形カムエレメントクレスト２７６を、またカムシャフト１３２が同様に４つの円筒形カムエレメントクレスト２７２を有する、８ポート外部サンプルインジェクション構造の一例である。理解できるように、カムシャフト１３２および円筒形カムエレメント１２４に、４つより多くの、または４つより少ない数のクレストを設けることもできるが、そうした場合には、回転する範囲を変更する必要がある。いずれの場合も、動作を一方の圧力領域から他方の圧力領域に移行する際は、円筒形カムエレメント１２４に対するカムシャフト１３２の回転角度は、３６０度をクレストの数の２倍で割った数字の角度である。
【0042】
図４Ａは、バルブの使用時の、４つのステップのうちの第１ステップを示す図であり、高圧インジェクトポジションから高圧ロードポジションへの移行状態を示すものであり、図４Ｂは、第２ステップを示し、高圧ロードポジションから高圧インジェクトポジションへの移行状態を示す図である。図４Ｃは、第３ステップを示し、高圧インジェクトポジションから超高圧インジェクトポジションへの移行状態を示すものであり、そして、図４Ｄは、第４ステップを示し、超高圧インジェクトポジションから高圧インジェクトポジションへの移行状態を示すものである。逆に、インジェクトポジションが代わりにロードポジションとして使用されてもよく、またロードポジションがインジェクトポジションとして使用されても構わない。
【0043】
切断線５－５（図１参照）の所を上から見た図４Ａに示されるステップでは、カムシャフト１３２は、高圧インジェクトポジションから高圧ロードポジションへの移行となるように、４５度反時計方向、即ち矢印４０２で示す方向に回転される。この動きは、バルブ本体円筒通路キー１６４からバルブ本体円筒通路第２キー１６６に移動させるための、カムシャフト１３２及び円筒形カムエレメント１２４の動きであり、増加した圧力は一切導入されず、したがって、ロータとステータとの間の接触及び摩耗は単一の高圧の時のままである。これは、どちらも単一の高圧下で行われる、ロードポジションからインジェクトポジションへのポジションの移行動作である。円筒形カムエレメント１２４とカムシャフト１３２は共に、ロードサンプル停止位置として機能するバルブ本体円筒形通路キー１６４から、インジェクトサンプル停止位置として機能するバルブ本体円筒形通路第２キー１６６まで、反時計回りに４５度回転される。注目すべきは、バルブ１００は、高圧ロードのためのポジションにある間、高圧ロードポジションから高圧インジェクトポジションに回転移行している間、および高圧インジェクトのためのポジションにある間、これらすべての間、同じ高圧下で動作することである。高圧ロード用のポジションおよび高圧インジェクト用のポジションでは、バルブ１００が動作中、ロータ１２０およびステータ面１５４は、相互に固定・静止した状態である。
【0044】
図４Ｂに示されたステップでは、カムシャフト１３２は、共に高圧下で動作する高圧ロードポジションから高圧インジェクトポジションへと移行するために、時計回りに４５度逆回転されて、図４Ａの第１のステップの時の元のポジションに復帰される。ここでは、ロータ１２０がステータ面１５４に対して相対的に移動している。これは、円筒形カムエレメント１２４とカムシャフト１３２が、バルブ本体円筒形通路第２キー１６６の位置からバルブ本体円筒形通路キー１６４の位置へ移動する動きである。この場合も、ロータとステータとの間の接触および摩耗は、やはり単一の高圧下で行われる。注目すべきは、バルブ１００は、両方のポジションで、またその間で回転している間も、同じ高圧下で動作することである。
【0045】
図４Ｃに示されているステップでは、カムシャフト１３２が再び時計回り４５度回転されるが、この時はカムシャフト１３２のみの回転であり、ロータ１２０の回転はなく、これにより、バルブ１００は、図１Ｂに示されているような高圧インジェクトポジションから、円筒状カムエレメントクレスト２７２とカムシャフトクレスト２７６との間に移動が生じ、この動きが動作圧力を上昇させることになる図２に示されているような超高圧インジェクトポジションへと移行する。ここでは、ロータ１２０はステータ面１５４に対して、それぞれが他方に対して一定の位置で静止したままであり、相対的には移動しない。超高圧での動作を実行している間、ロータ１２０およびステータ面１５４の超高圧に伴う摩耗は発生しない。円筒形カムエレメント１２４が静止している間に、カムシャフト１３２は時計回りに４５度回転され、円筒形カムエレメントクレスト２７２がカムシャフトクレスト２７６の上に位置するようになる。このように、ロータ１２０とステータ面１５４とが互いに静止している間、バルブ１００は高圧ロードポジションのための高圧であったが、ロータ１２０とステータ面１５４とが互いに静止している間、バルブ１００は、超高圧ロードポジションのための超高圧下でも動作する。
【0046】
図４Ｄに示すステップでは、カムシャフト１３２は、時計回りに更に４５度再び回転される。ここでは、ロータ１２０はステータ面１５４に対して、それぞれが他方に対して一定の位置で静止したままであり、相対的には移動しない。バルブ１００は、図２に示されているような超高圧インジェクトポジションから、図１Ａに示されているような高圧インジェクトポジションに移動される。具体的には、カムシャフト１３２の回転に伴い、円筒状カムエレメントクレスト２７２とカムシャフトクレスト２７６との間の移動が発生し、各クレスト（山）がそれぞれ対応するトラフ（谷）に再び落ち込み、それにより動作圧力が低下することになる。図４Ａに示されるホームポジションは、このように一巡の動作位置移行を行う毎に９０度進められることになる。ロータ１２０およびステータ面１５４の超高圧による摩耗は発生しない。円筒形カムエレメント１２４が静止している間に、カムシャフト１３２は更に時計回りに４５度回転され、円筒形カムエレメントクレスト２７２がカムシャフトクレスト２７６と横方向に隣接する位置ようになり、動作圧力が、最大圧力から圧力の減少過程を経て単一の高圧へと移行することになる。
【0047】
上記の実施例に代えて、バルブ１００は、円筒形カムエレメント１２４が３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２を含み、且つカムシャフト１３２も同様に３つの円筒形カムシャフトクレスト２７６を含むものであっても良く、この場合の動作は、図５Ａ～５Ｅ、図６Ａ～６Ｅ、図７Ａ～７Ｅに示されるように、第１ポジション、第２ポジション、第３ポジション、第４ポジション、および第５ポジションの５つのステップを循環することになる。したがって、ある圧力領域から別の圧力領域への移行は、カムシャフト１３２が円筒形カムエレメント１２４に対して６０回転することによって達成される。これは、超高圧などのより高い圧力でサンプル（試料）を、単一のより高い圧力のキャリアを用いるシステムを介して搬送する場合に特に適している。図５Ａ～５Ｅ、図６Ａ～６Ｅ、図７Ａ～７Ｅに示されるバルブ１００は６ポートバルブであってもよい。図５Ａ～５Ｅは、バルブ１００が３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２および３つのカムシャフトクレスト２７６を具えたバルブにおいて、バルブ本体円筒形キー付き通路１５８内の円筒形カムエレメント１２４を、図１Ａの切断線５－５の所から見上げた図であり、５つのポジションＡ～Ｅを示すものである。図６Ａ～６Ｅは、この５つのポジションＡ～Ｅを示す、円筒形カムエレメント１２４およびカムシャフト１３２の側面図である。図７Ａ～７Ｅは、上記５つのポジションＡ～Ｅを、バルブ１００内のカムシャフト１３２を、図１の切断線７－７の所から見上げた図であり、したがって、回転方向は全て逆となり、時計方向の回転は反時計回りの回転となる。
【0048】
図５Ａ、６Ａおよび７Ａに示されている第１ポジションは、円筒形カムエレメント１２４がカムシャフト１３２と篏合・合体している状態で、バルブ１００の高圧配置における使用のための準備段階である。具体的には、このポジションでは、円筒形カムエレメントクレスト（山）２７２およびカムシャフトクレスト（山）２７６がそれぞれ対応するトラフ（谷）内に嵌り込んでおり、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４に隣接しており、３つのカムシャフトクレスト２７６が３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２に横方向に隣接しており、そして、スプリング１３６は、ロータ１２０とステータ面１５４との間に単一の圧力である高圧境界面を提供するように、第１の高さ１９６（図１参照）に維持されている。この単一の高圧は、7,000psiを超えないような所望のレベルに設定される。例えば1,000のようなより低い圧力であっても構わない。この第１ポジションは高圧インジェクトポジションである。したがって、ステータ面１５４は、この第１ポジションにおいて、単一の高圧下でロータ１２０と接触している。この第１位置では、ロータ１２０およびステータ面１５４の接触面での高圧摩耗は発生しない。このことは、単一のより高い高圧が液体クロマトグラフィーの超高圧領域内にある場合に特に有益である。
【0049】
図５Ｂ、６Ｂ及び７Ｂに示される第２ポジションでは、バルブ１００はインジェクトのための位置であり、カムシャフト１３２は、円筒形カムエレメント停止部材１５６がバルブ本体円筒形キー付き通路第２キー１６６に隣接するまで回転されている。円筒形カムエレメント１２４はこのときまだ、単一の高圧下で、カムシャフト１３２に嵌合したままである。これは、図面上、時計回りに６０度の回転、すなわち、図５Ａに第１の方向５０２で示される回転である。この第２ポジションでは、３つのカムシャフトクレスト２７６は、３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２と横方向に隣接しており、且つスプリング１３６は第１の高さ１９６（図１Ａ参照）に維持されている。これにより、単一の高圧下における、バルブ１００のロードのためのロードポジションが提供される。この第２ポジションでは、ステータ面１５４は単一の高圧でロータ１２０に接触する。ロータ１２０および円筒形カムエレメント１２４が第１ポジションから第２ポジションへ時計回りに回転する間、及び第２ポジションにある間は、ステータ面１５４は単一の高圧でロータ１２０に接触している。バルブ１００のポジションが変更されている間、ロータ１２０およびステータ面１５４の高圧摩耗は発生しない。
【0050】
図５Ｃ、６Ｃおよび７Ｃに示される第３ポジションでは、カムシャフト１３２は、より高い圧力のインジェクトを見越して、第１ポジションに関連する位置に戻るように逆方向に回転される。逆回転の結果、円筒形カムエレメント停止部材１５６は、バルブ本体第円筒形キー付き通路キー１６４に接触し且つこれと隣接することになる。この時、円筒形カムエレメント１２４はカムシャフト１３２とまだ嵌合した状態のままである。この時の回転は、図面上、反時計回りに６０度の回転であればよい。３つのカムシャフトクレスト２７６は３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２と横方向に隣接しており、スプリング１３６は第１の高さ１９６（図１Ａ）に維持され、その結果、ロータ１２０とステータ面１５４との間には高圧境界部（高圧インターフェイス）が提供される。ステータ面１５４は、この第３ポジションにおいては単一の高圧でロータ１２０に接し、また、第２ポジションから第３ポジションへの移行のためにカムシャフト１３２および円筒形カムエレメント１２４が反時計回りに回転している間も、ステータ面１５４およびロータ１２０は単一の高圧の下で接触している。この第３ポジションへの変更においても、ステータ面１５４に対するロータ１２０の移動はないので、ロータ１２０及びステータ面１５４の高圧摩耗は発生しない。カムシャフ１３２の更なる反時計回りの回転は、ロータ１２０の更なる回転を生じさせることなく、その代わりに、円筒形カムエレメント１２４に対してのカムシャフト１３２の相対的に回転のみになり、結果として、カムシャフトクレスト２７６がこれまで嵌り込んでいた関連するトラフから円筒形カムエレメントクレスト２７２に乗り上げて行く間に、カムシャフト１３２を外側方向（図２のようにロータ１２０から離れる状態）に駆動することになる。
【0051】
図５Ｄ、６Ｄおよび７Ｄに示される第４のポジションは、より高い圧力ロードポジション（超高圧ロードポジション）になるために、カムシャフト１３２が、円筒状カムエレメントのクレスト２７２がカムシャフトのクレスト２７６の上に来るまで回転された状態である。円筒形カムエレメントクレスト停止部材１５６が、図５Ｃに関連した第３ポジションでバルブ本体の円筒形キー付き第１通路キー１６４と既に接触しているので、図５Ｃからの更なる反時計回りの回転では、カムシャフト１３２が円筒形カムエレメント１２４とは独立・別個に回転し、その結果、円筒形カムエレメントクレスト２７２をそれがカムシャフトのクレスト２７６の上に乗り上げ整列させることになる。これと同時に、ロータ１２０は、カムシャフト肩部１７８とバルブ本体内部円筒状肩部１３４との間に設けられたスプリング１３６のバイアスに応じて、円筒形カムエレメント１２４に、したがって、ステータ面１５４に力を与えるロータ１２０に対して、以前よりも増した増強された力を与えることになる。この第４のポジションでは、円筒形カムエレメント停止部材１５６はバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４に隣接しており、３つのカムシャフトクレスト２７６は３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２の上にあり、またスプリング１３６は、より強い力を発する圧縮状態の第２の高さ２９８（図２参照）に維持されている。円筒形カムエレメントクレスト２７２が６つ存在する場合、６０度の反時計回りの回転が必要となる。なお、円筒形カムエレメントクレスト２７２が、図４Ａ～図４で説明したように４つ存在する場合には、４５度の反時計回りの回転となる。
【0052】
第３ポジションと第４のポジションとの間で生じる、スプリング１３６の第１の高さ１９６（図１Ａ）から２の高さ２９８（図２）への高さの変化は、ロータ１２０とステータ面１５４との間に、単一の高圧よりも更に高い圧力での超高圧境界面（インターフェイス）を提供することになる。ここで、単一の超高圧とは、15,000psiを超えるような比較的高い圧力であってもよいが、単一の高圧を超える任意の圧力が選択されてもよい。有益なことは、第３ポジションからこの第４ポジションへの移行中に、ステータ面１５４に対するロータ１２０の移動が起こらないことである。このように、ステータ面１５４は、この第４ポジションにおいては単一の超高圧でロータ１２０に接触し、また第３ポジションから第４ポジション位置へカムシャフト１３２が反時計回りに回転している間は、単一の高圧から単一の超高圧でロータ１２０に接触する。バルブ１００の第４ポジションへの移行が完了した後は、ロータ１２０およびステータ面１５４の超高圧に伴う摩耗は発生しない。
【0053】
図５Ｅ、６Ｅおよび７Ｅに示されている第5のポジションでは、カムシャフト１３２は、円筒状カムエレメントのクレスト（山）２７２とカムシャフトのクレスト（山）２７８がそれぞれ次の対応するトラス（谷）に入るまで回転される。カムシャフト１３２の反時計回りの回転は、カムシャフト１３２が回転し続ける間は円筒形カムエレメント１２４が所定の位置に維持されているので必要である。この第５のポジションでは、円筒形カム要素停止部材１５６はバルブ本体円筒形キー付き通路キー１６４に隣接しており、３つのカムシャフトクレスト２７６は３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２と横方向に隣接しており、且つスプリング１３６は大きい第１の高さ１９６（図１Ａ）に維持されており、その結果、ロータ１２０とステータ面１５４との間には高圧境界面が提供される。このように、第５ポジションは、単一の高圧でのバルブの動作を容易にする。３つの円筒形カムエレメントクレスト２７２が存在する場合、カムシャフト１３２を反時計回りに６０度回転させる必要がある。
【0054】
第４のポジションと第５のポジションの中間での、スプリング１３６の第２の高さ２９８（図２参照）から第１の高さ１９６（図１Ａ参照）への高さの直接的な変化により、ロータ１２０とステータ面１５４との間に、高圧境界面（インターフェース）が提供される。高圧配置の間は、スプリング１３６の高さの変化はない。これが有益なことは、ロータ１２０のステータ面１５４に対する動きが、ポジションの移行中には起こらないことである。
【0055】
第５ポジションにある間は、ステップータ面１５４は単一の高圧でロータ１２０に接触し、またカムシャフト１３２が第４ポジションから第５ポジションまで反時計回りに回転している間は、ステータ面１５４は、単一の超高圧から単一の高圧でロータ１２０に接触する。バルブ１００のポジションが移行されれば、ロータ１２０およびステータ面１５４の間の超高圧による摩耗は発生しない。
【0056】
ステータ面１５４に対するロータ１２０の動き、したがって、超高圧動作での摩擦の発生及び摩耗の発生は、超高圧境界面に入るとき又はそこから抜け出るときに、ロータ１２０および関連する円筒形カムエレメント１２４の動きが阻止・排除されることによって回避されることになる。カムシャフト１３２が回転している間は、円筒形カムエレメント１２４の回転は、円筒形カムエレメント停止部材がバルブ本体の円筒形キー付き通路キーに接触することにより、拘束・停止される。円筒形カムエレメント１２４の回転が拘束・停止している間に、カムシャフトクレスト２７６が円筒形カムエレメンクレスト２７２の上に乗り上がるように駆動され、その結果、動作圧力が、初期バイアス時のスプリング１３６によって生成された単一の高圧から、カムシャフトクレスト高さ１７５および円筒形カムエレメンクレスト高さ１７４のうちの小さい方に変化することに伴うスプリング１３６によって生成される単一のより高い高圧（超高圧）に変化することになる。
【0057】
本発明のバルブの使用に際してユーザが知っておくべきことは、高圧運転に再突入した後、ロータ１２０に対するカムシャフト１３２の位置が、使用しているクレストの数に応じた係数で前進または後退していることである。具体的には、３つのクレストが採用されている場合、高圧動作からより高い圧力動作（超高圧動作）を一旦経て元の高圧動作に戻ったときには１２０度の前進が起こる。
【0058】
最後に図８を参照すると、ここには、図５Ａ～５Ｅに示された５つのポジションに関連して、高圧配置と超高圧力配置との間の二元的な選択において、ロータ１２０によってステータ面１５４に印加される圧力の変化がグラフ表示で提供されている。第１ポジション８０１では、ロータ１２０およびカムシャフト１３２は、高圧配置構成に置かれ、動作中、単一の高圧８５０で動作する。第１ポジション８０１から第２ポジション８０２への移行中は、ロータ１２０とカムシャフト１３２は、ロータ１２０とカムシャフト１３２が高圧配置を維持して単一の高圧８５０の下で一緒に回転し、その結果、ステータ面１５４に対するロータ１２０の高圧時の摩耗は回避される。第２ポジション８０２では、ロータ１２０およびカムシャフト１３２は、高圧配置のままである。第２ポジション８０２から第3ポジション８０３への移動中は、ロータ１２０とカムシャフト１３２は、ロータ１２０とカムシャフト１３２が高圧配置に留まる単一の高圧８５０で、高圧配置内で一緒に逆回転するので、ステータ面１５４に対するロータ１２０の高圧時での如何なる摩耗も回避される。第３ポジション８０３では、ロータ１２０およびカムシャフト１３２は高圧配置のままである。第３ポジション８０３から第４ポジション８０４への移行中は、ロータ１２０の回転は阻止され、一方、カムシャフト１３２は、高圧配置から超高圧配置へと逆回転され、その結果、ロータ１２０の移動なしに、したがって、ロータ１２０の移動に伴う圧力が変化することなく、高圧８５０から超高圧８５２へと瞬時かつ直接的に移行する。第４ポジション８０４では、ロータ１２０およびカムシャフト１３２は、より高い圧力（超高圧）の配置にあり、ステータ面１５４に対するロータ１２０の高圧時の摩耗を回避することができる。第４ポジション８０４では、ロータ１２０およびカムシャフト１３２は、より高い圧力（超高圧）の配置構成のままである。第４ポジション８０４から第５ポジション８０５への移行中は、カムシャフト１３２が超高圧配置から高圧配置へとさらに逆回転されている間、ロータ１２０の回転は引き続き拘束・停止されており、その結果、ロータ１２０が動くことなく、したがって、ロータ１２０の動きに伴う圧力が変化することなく、超高圧８５２から高圧８５０へと即時かつ直接的に移行することができる。第５ポジション８０５では、ロータ１２０およびカムシャフト１３２は、高圧配置にあり、ステータ面１５４に対するロータ１２０の超高圧での摩耗を回避することができる。第５ポジション８０５では、ロータ１２－およびカムシャフト１３２は、高圧配置に復帰する。注目すべきことは、高圧配置およびより高い圧力配置（超高圧配置）の両方において、適用または印加される力は、各配置に関連する一定の長さに維持されるスプリング１３６によってのみ提供され、ロータ１２０の任意の回転中に、ロータ１２０に印加される圧力またはより高い圧力が傾斜的になることを回避することができることである。いずれの配置においても、スプリング１３６には外力は一切加えられておらず、スプリング１３６が高圧８５０とそれより高い圧力（超高圧）８５２の両方を提供する。
【0059】
本明細書で上に説明してきたように、そのようなより高い圧力（超高圧）は、超高速液体クロマトグラフィーで用いられている最低圧力か、それ以上の圧力であれば良い。
【0060】
上述した本明細書内で使用されている用語や表現は、あくまでも説明のためのものであり、限定のためのものではなく、そのような用語や表現の使用において、図示され、説明された特徴またはその一部の均等物を、本発明の範囲から除外する意図はない。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図8】
