(57)【要約】【課題】  電源装置におけるトランスのコアサイズ等を小さくすることができる高圧放電ランプを提供する。【解決手段】  固定陽極１２の先端部と第一設定距離を開けるように、先端部が配置された固定陰極１２とを備え、固定陽極１２と固定陰極１３との間に出力電圧を印加することにより、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間で放電を発生させることで、管球体１１の内部から照射光を出射する高圧放電ランプ１０であって、補助陰極１４の先端部が、第二設定距離を開ける位置から、管球体１１の外周面に沿いながら固定陰極１３の先端部に近づくように移動可能とする補助陰極移動機構１６を備え、固定陽極１２と補助陰極１４との間に始動電圧を印加することにより、固定陽極１２と補助陰極１４の先端部との間で放電を発生させた後、補助陰極１４を移動させることで、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間で放電を発生させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された空間を有する透光性の管球体と、
前記管球体の内部に、先端部が配置された固定陽極と、
前記管球体の内部に、前記固定陽極の先端部と第一設定距離を開けるように、先端部が配置された固定陰極とを備え、
前記固定陽極と固定陰極との間に出力電圧を印加することにより、前記固定陽極の先端部と固定陰極の先端部との間で放電を発生させることで、前記管球体の内部から照射光を出射する高圧放電ランプであって、
補助陰極の先端部が、前記管球体の外部で固定陽極と第一設定距離より短い第二設定距離を開ける位置から、前記管球体の外周面に沿いながら固定陰極の先端部に近づくように移動可能とする補助陰極移動機構を備え、
前記固定陽極と補助陰極との間に間欠的に始動電圧を印加することにより、前記固定陽極と補助陰極の先端部との間で放電を発生させた後、前記補助陰極を移動させることで、前記固定陽極の先端部と固定陰極の先端部との間で放電を発生させることを特徴とする高圧放電ランプ。
【請求項２】
前記管球体の外周面における補助陰極の先端部が通過する箇所には、前記管球体の外周面が補助陰極の先端部によって傷つくことを防止する保護シートが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ。
【請求項３】
前記補助陰極の先端部は、第二設定距離を開ける位置から、前記管球体の外周面に沿いながら固定陰極の先端部に近づくように移動し、そして、前記管球体の外部で固定陽極と第一設定距離より長い第三設定距離を開ける位置に移動可能となることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高圧放電ランプ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高圧放電ランプと、
前記固定陽極と固定陰極との間と、前記固定陽極と補助陰極との間とに、間欠的に始動電圧を印加するか、あるいは、定常的にランプ電圧を印加するかのいずれに切替可能な電源装置と、
前記電源装置と補助陰極移動機構とを制御する制御部とを備えることを特徴とする高圧放電ランプ装置。
【請求項５】
前記電源装置は、前記固定陽極と、補助陰極あるいは固定陰極との間に、間欠的な放電が持続していることを把握するために放電電流を検出、監視する放電電流監視機構を備え、
前記制御部は、放電が持続していなければ、前記補助陰極の先端部が、前記固定陽極と第二設定距離を開ける位置から固定陰極の先端部に近づくように移動するランプ点灯シーケンスを始めからやり直す制御を行い、一方、放電が持続していれば、前記補助陰極が第三設定距離を開ける位置に移動完了したことを確認した後、前記電源装置の出力電圧をランプ電圧に切り替えることを特徴とする請求項４に記載の高圧放電ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ及び高圧放電ランプ装置に関し、特に高圧放電ランプである水銀ランプやキセノンランプやメタルハライドランプ及びそれを用いた高圧放電ランプ装置に関する。そして、このような高圧放電ランプ及び高圧放電ランプ装置は、液体クロマトグラフや、紫外線照射装置等に利用される。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液体クロマトグラフでは、カラムで分離された検出成分の流出液（測定試料）を分析するために、流出液に照射光を照射するキセノンランプが使用されている。図３は、液体クロマトグラフの一部の一例を示す概略構成図である。
液体クロマトグラフ１００は、照射光を出射するキセノンランプ１１０と、レンズとスリットと回折格子と有する光学系（図示せず）と、カラム（図示せず）で分離された検出成分の流出液が通過するフローセル６と、照射光の強度を検出するホトダイオード５と、キセノンランプ１１０に出力電圧を印加する電源とスタータと放電電流監視機構とを有する高電圧モジュール（電源装置）１３０と、液体クロマトグラフ１００全体を制御する制御部１２０とを備える。
【０００３】
キセノンランプ１１０は、厚さ１ｍｍ等のガラス製の管球体１１と、金属製の固定陽極１２と、金属製の固定陰極１３とを備える（例えば、特許文献１参照）。
管球体１１は、中央部が膨らんだ円筒形状であり、密閉された空間を有する。空間にはガスが封入されている。
固定陽極１２と固定陰極１３とは、一端面の先端部が尖った円柱形状となっている。そして、管球体１１の内部の中央部で、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部とが対向するように配置される。このとき、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間の距離は、第一設定距離Ｄ１（例えば、３〜４ｍｍ等）となっている。また、固定陽極１２の他端部は、管球体１１の一端部で高電圧モジュール１３０の陽極と電気的に接続されるとともに、固定陰極１３の他端部は、管球体１１の他端部で高電圧モジュール１３０の陰極と電気的に接続される。
【０００４】
このような液体クロマトグラフ１００において、高電圧モジュール１３０によって固定陽極１２と固定陰極１３との間に出力電圧を印加することにより、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間で放電を発生させる。すると、管球体１１の内部の中央部から照射光が出射される。キセノンランプ１１０から出射される照射光は、レンズで集光され、スリットを経て回折格子に入射する。そして、回折格子によって分光され、さらに集光され、フローセル６に入射する。このとき、フローセル６には、カラムで分離された検出成分の流出液が流れている。フローセル６を通過した照射光の強度は、ホトダイオード５で検出されることになる。
【０００５】
ところで、キセノンランプ１１０において、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間を絶縁破壊させて放電を開始させるために、始動電圧（トリガ電圧）として固定陽極１２と固定陰極１３との間に約３０ｋＶの高電圧を印加する必要がある。よって、制御部１２０と、高電圧モジュール１３０では、電源から印加された電圧をスタータのトランスに蓄積することにより、約３０ｋＶの高電圧を間欠的に発生させ、放電が持続していることを放電電流監視機構で確認した後に、固定陽極１２と固定陰極１３との間に約２０Ｖの定常的（直流）なランプ電圧を印加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５９４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、高電圧モジュール１３０において、約３０ｋＶの高電圧を発生させるためには、トランスのコアサイズがある程度必要である。そのため、高電圧モジュール１３０自体の大きさを小さくすることが難しいという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本件発明者らは、上記課題を解決するために、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間に放電を発生させる方法について検討を行った。固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間の距離である第一設定距離Ｄ１（例えば、３〜４ｍｍ等）が大きいため、約３０ｋＶの高電圧を発生させる必要があり、放電を発生させる距離を小さくすれば約３０ｋＶの高電圧を発生させる必要がない。そして、一度、放電を発生させてしまえば発熱による熱電子の発生によって、距離を大きくしても放電を維持することができることに着目した。
そこで、第一設定距離Ｄ１より短い第二設定距離Ｄ２（例えば、１〜２ｍｍ等）である固定陽極１２と補助陰極との間で放電を開始させた後、補助陰極を固定陰極１３の先端部に向かって移動させることで、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間で放電を発生させることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明の高圧放電ランプは、密閉された空間を有する透光性の管球体と、前記管球体の内部に、先端部が配置された固定陽極と、前記管球体の内部に、前記固定陽極の先端部と第一設定距離を開けるように、先端部が配置された固定陰極とを備え、前記固定陽極と固定陰極との間に出力電圧を印加することにより、前記固定陽極の先端部と固定陰極の先端部との間で放電を発生させることで、前記管球体の内部から照射光を出射する高圧放電ランプであって、補助陰極の先端部が、前記管球体の外部で固定陽極と第一設定距離より短い第二設定距離を開ける位置から、前記管球体の外周面に沿いながら固定陰極の先端部に近づくように移動可能とする補助陰極移動機構を備え、前記固定陽極と補助陰極との間に始動電圧を間欠的に印加することにより、前記固定陽極と補助陰極の先端部との間で放電を発生させた後、前記補助陰極を移動させることで、前記固定陽極の先端部と固定陰極の先端部との間で放電を発生させるようにしている。
【００１０】
本発明の高圧放電ランプによれば、補助陰極の先端部は、管球体の外部で固定陽極と第一設定距離より短い第二設定距離を開ける位置から、管球体の外周面に沿いながら固定陽極の先端部に近づくように移動可能となっている。そこで、補助陰極の先端部を、まず、固定陽極と第一設定距離より短い第二設定距離を開ける位置に配置させる。そして、固定陽極と補助陰極の先端部との間で放電を開始させる。このとき、第二設定距離であるので、低い始動電圧で固定陽極と補助陰極の先端部との間を絶縁破壊させて放電を開始させることができる。固定陽極と補助陰極の先端部との間で放電を発生させると、固定陽極の先端部に近づくように、補助陰極を移動させる。その結果、固定陽極の先端部と固定陰極の先端部との間で放電を発生させる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の高圧放電ランプによれば、低い始動電圧で固定陽極と補助陰極の先端部との間で放電を開始させた後、補助陰極を固定陰極の先端部に向かって移動させることで、固定陽極の先端部と固定陰極の先端部との間で放電を発生させるので、電源装置におけるトランスのコアサイズ等を小さくすることができる。
【００１２】
（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記管球体の外周面における補助陰極の先端部が通過する箇所には、前記管球体の外周面が補助陰極の先端部によって傷つくことを防止する保護シートが形成されているようにしてもよい。
さらに、上記の発明において、前記補助陰極の先端部は、第二設定距離を開ける位置から、前記管球体の外周面に沿いながら固定陰極の先端部に近づくように移動し、そして、前記管球体の外部で固定陽極と第一設定距離より長い第三設定距離を開ける位置に移動可能となるようにしてもよい。
そして、本発明の高圧放電ランプ装置は、上述した高圧放電ランプと、前記固定陽極と固定陰極との間と、前記固定陽極と補助陰極との間とに、間欠的に始動電圧を印加するか、あるいは、定常的にランプ電圧を印加するかのいずれに切替可能な電源装置と、前記電源装置と補助陰極移動機構とを制御する制御部とを備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記の発明において、前記電源装置は、前記固定陽極と、補助陰極あるいは固定陰極との間に、間欠的な放電が持続していることを把握するために放電電流を検出、監視する放電電流監視機構を備え、前記制御部は、放電が持続していなければ、ランプ点灯シーケンスを始めからやり直す制御を行い、一方、放電が持続していれば、前記補助陰極が第三設定距離を開ける位置に移動完了したことを確認した後、前記電源装置の出力電圧をランプ電圧に切り替えるようにしてもよい。
本発明の高圧放電ランプ装置によれば、定常的なランプ電圧に切り替えるまでは、間欠的に高電圧である始動電圧を印加するが、この間、放電が間欠的ながら持続しているかどうかは、放電電流監視機構で放電電流を監視することで確認することができる。これにより、放電が失敗していれば、放電電流が流れないので、補助陰極の移動を始めからやり直す。このように間欠的に放電が持続していることを監視しながら、補助陰極を第三設定距離を開ける位置まで移動する。その結果、第三設定距離を開ける位置まで移動させた時点で既に放電は固定陽極と固定陰極との間での放電に移行するが、制御部で、補助陰極が第三設定距離を開ける位置に移動し終わって、かつ、間欠的に放電が持続していることを確認した上で、電源装置からの出力電圧を、定常的（直流）なランプ電圧に切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る液体クロマトグラフの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すキセノンランプの構成の一部を示す図である。
【図３】従来の液体クロマトグラフの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１６】
図１は、実施形態に係る液体クロマトグラフの一例を示す概略構成図である。また、図２は、図１に示すキセノンランプの構成の一部を示す図である。なお、液体クロマトグラフ１００と同様のものについては、同じ符号を付している。
液体クロマトグラフ１は、照射光を出射するキセノンランプ１０と、レンズとスリットと回折格子と有する光学系（図示せず）と、カラム（図示せず）で分離された検出成分の流出液が通過するフローセル６と、照射光の強度を検出するホトダイオード５と、キセノンランプ１０に出力電圧を印加する電源とスタータと放電電流監視機構とを有する高電圧モジュール（電源装置）３０と、液体クロマトグラフ１全体を制御する制御部２０とを備える。
高電圧モジュール３０は、制御部２０からの命令信号によって、電源から印加された出力電圧をスタータのトランスに蓄積することにより、間欠的に約２０ｋＶの始動電圧を発生させる。そして、キセノンランプ１０で間欠的な放電が持続しているかどうかを、高電圧モジュール３０の内部の放電電流監視機構において放電電流を監視することによって判別する。これにより、制御部２０で放電が持続していることを監視しながら、補助陰極１４を第三設定距離を開ける位置まで移動することができるようになっている。また、高電圧モジュール３０は、補助陰極１４が第三設定距離を開ける位置に到達し、かつ、放電が持続していれば、制御部２０からの命令信号によって、固定陽極１２と固定陰極１３との間とに約２０Ｖの定常的（直流）なランプ電圧を印加する。
つまり、高電圧モジュール３０は、約２０ｋＶの始動電圧を発生させるだけでいいので、高電圧モジュール１３０と比べてトランスのコアサイズが小さくなっている。
【００１７】
キセノンランプ１０は、例えば、厚さ１ｍｍ等のガラス製の管球体１１と、金属製の固定陽極１２と、金属製の固定陰極１３と、金属製の補助陰極１４と、樹脂製の保護シート１５と、補助陰極１４を移動させる補助陰極移動機構１６とを備える。
管球体１１は、中央部が膨らんだ円筒形状であり、密閉された空間を有する。空間にはガスが封入されている。
固定陽極１２と固定陰極１３とは、一端面の先端部が尖った円柱形状となっている。そして、管球体１１の内部の中央部で、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部とが対向するように配置される。このとき、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間の距離は、第一設定距離Ｄ１（例えば、３〜４ｍｍ等）となっている。また、固定陽極１２の他端部は、管球体１１の一端部で高電圧モジュール３０の陽極と電気的に接続されるとともに、固定陰極１３の他端部は、管球体１１の他端部で高電圧モジュール３０の陰極と電気的に接続される。
【００１８】
補助陰極移動機構１６は、例えば、一端面の先端部が尖った円柱形状の補助陰極１４と、補助陰極１４の先端部を管球体１１の外周面に押し付けるバネ１６ａを有する補助陰極取付部１６ｆと、補助陰極取付部１６ｆを管球体１１の軸方向と平行となる方向に移動させるガイド棒１６ｂとネジ棒１６ｃとモータ１６ｄと、補助陰極取付部１６ｆの位置を検出する位置センサ１６ｅとを備える。
このような補助陰極移動機構１６は、モータ１６ｂによってネジ１６ｃを軸方向を中心軸として右回転又は左回転させることで、管球体１１の軸方向と平行となる方向であるガイド棒１６ｂに沿って補助陰極取付部１６ｆを移動させることができるようになっている。これにより、補助陰極１４の先端部は、固定陽極１２と第二設定距離Ｄ２（例えば、    １〜２ｍｍ等）を開ける位置Ａから、管球体１１の外周面に沿いながら位置Ｂと位置Ｃとなるように固定陰極１３の先端部に近づくように移動し、そして、固定陽極１２と第三設定距離（例えば、１０ｍｍ以上等）を開ける位置Ｄに移動可能となっている。
なお、補助陰極１４の他端部は、高電圧モジュール３０の陰極と電気的に接続される。
【００１９】
保護シート１５は、管球体１１の外周面における補助陰極１４の先端部が通過する箇所、かつ、フローセル６に向かって照射光を出射する方向と反対側となる箇所に、例えば、厚さ０．１〜０．２ｍｍ等で形成されている。これにより、管球体１１の外周面が、バネ１６ａで押し付けられる補助陰極１４の先端部によって傷つくことを防止することができる。
上記保護シートの材料としては、例えば、照射光を反射する素材（反射板の役割を果たす）や、熱抵抗が小さい素材（放熱板の役割を果たす）等が挙げられる。
【００２０】
制御部２０は、ＣＰＵ２１とメモリ２２とを備え、さらにモニタ画面等を有する表示装置（図示せず）と、キーボードやマウス等を有する入力装置（図示せず）とが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、補助陰極移動機構１６を制御する補助陰極移動機構制御部２１ａと、高電圧モジュール３０によって出力電圧を印加する電源制御部２１ｂと、ホトダイオード５で検出された照射光の強度（データ）を取得するデータ取得部２１ｃとを有する。
【００２１】
電源制御部２１ｂは、高電圧モジュール３０によって出力電圧を印加する制御を行う。これにより、電源から印加された出力電圧をスタータのトランスに蓄積することにより、約２０ｋＶの高電圧を間欠的に発生させたり、電源から印加された出力電圧をスタータのトランスに蓄積せずに、約２０Ｖのランプ電圧を定常的に発生させたりする。
補助陰極移動機構制御部２１ａは、位置センサ１６ｅからの検出信号と放電電流監視機構からの検出信号とに基づいて、補助陰極移動機構１６を制御する。電源制御部２１ｂによって固定陽極１２と固定陰極１３との間と、固定陽極１２と補助陰極１４との間とに約２０ｋＶの高電圧が間欠的に印加されるが、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間の距離は第一設定距離Ｄ１であるので、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間を絶縁破壊させて放電を開始させるには、約３０ｋＶの高電圧が印加される必要があるため、固定陽極１２と固定陰極１３との間では放電が発生しない。
そこで、固定陽極１２と補助陰極１４との間の距離を、第二設定距離Ｄ２にしておくことで、約２０ｋＶの高電圧が印加されることにより固定陽極１２と補助陰極１４との間で放電が発生する。このとき、固定陽極１２と補助陰極１４との間で放電が発生すると、固定陽極１２や補助陰極１４や管球体１１の内部のガスが熱せられる。この熱によって熱電子が放出されやすくなる。そして、放電が間欠的に持続していることを高電圧モジュール３０の内部の放電電流監視機構で放電電流を監視しながら、補助陰極１４の先端部を、管球体１１の外周面に沿いながら固定陰極１３の先端部に近づくように移動させるランプ点灯シーケンスを実行する。このとき、固定陽極１２や補助陰極１４や管球体１１の内部のガスが熱せられているので、約２０ｋＶの高電圧が間欠的に印加されても、固定陽極１１と補助陰極１４との間で放電が維持されることになる。そのうち、固定陽極１２と固定陰極１３との間で放電が発生することになる。
しかし、補助陰極１４の先端部を、固定陰極１３の先端部に近づくように移動させているうちに、放電が持続しないことがある。このときには、放電電流監視機構で検出することができるので、補助陰極１４の先端部を位置Ａに戻すことになる。つまり、ランプ点灯シーケンスを始めからやり直すことになる。
そして、放電電流監視機構で放電電流を監視しながら、補助陰極１４を第三設定距離を開ける位置に移動し終われば、補助陰極移動機構制御部２１ａが、補助陰極１４を第三設定距離を開ける位置に移動し終わったことを電源制御部２１ｂに伝達する。これにより、電源制御部２１ｂは、その時点でも放電が持続されていることを確認した上で、高電圧モジュール３０の出力電圧を定常的（直流）なランプ電圧（約２０Ｖ）に切り換えるようになっている。
その結果、管球体１１の内部の中央部から照射光が出射されるようになる。
【００２２】
データ取得部２１ｃは、ホトダイオード５で検出された照射光の強度（データ）を取得する制御を行う。
以上のように、本発明の液体クロマトグラフ１によれば、低い始動電圧（約２０ｋＶ）で固定陽極１２と補助陰極１４の先端部との間で放電を開始させた後、補助陰極１４を固定陰極１３の先端部に向かって移動させることで、固定陽極１２の先端部と固定陰極１３の先端部との間で放電を発生させるので、高電圧モジュール３０におけるトランスのコアサイズ等を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、高圧放電ランプを用いた液体クロマトグラフや、紫外線照射装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０、１１０  高圧放電ランプ
１１  管球体
１２  固定陽極
１３  固定陰極
１４  補助陰極
１６  補助陰極移動機構
【図１】
2010186713.tif 000003
【図２】
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【図３】
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