專利名稱：高濃度NO₂發(fā)生系統(tǒng)和用該發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生高濃度NO₂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)和使用該發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生高濃度NO2的方法。 更具體地，本發(fā)明涉及一種用于通過使用空氣作為組分以簡單且具有選擇性的方式獲得高濃度NO2的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)，和使用該發(fā)生系統(tǒng)來產(chǎn)生高濃度NO2的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，作為醫(yī)療器械的滅菌方法，高壓蒸汽滅菌(下文中簡稱為“AC”)和環(huán)氧乙烷氣體滅菌(下文中簡稱為“E0G滅菌”)已經(jīng)得以廣泛使用。AC是使要滅菌的物品暴露在大約135°C的高溫下的滅菌法，其已經(jīng)廣泛應(yīng)用于由金屬制成的醫(yī)療器械。然而，存在如下缺點在要滅菌的物品方面存在限制，因為滅菌是在高溫條件下進(jìn)行的。例如，存在著不能通過AC對例如塑料的熱不穩(wěn)定性材料進(jìn)行滅菌的問題。另一方面，EOG滅菌可用于塑料，因為其可以在70°C或以下的較低溫下進(jìn)行。然而，由于其毒性以及爆炸的風(fēng)險，存在如下缺點E0G需要安全地存儲，以免造成與衛(wèi)生和安全相關(guān)的問題，并且在處理時需要加以充分的注意。此外，當(dāng)EOG通過管道從罐(圓筒狀物)供應(yīng)到滅菌裝置時，需要通過測定圓筒狀物的重量來持續(xù)監(jiān)測重量減少的發(fā)生，從而防止發(fā)生在例如管道的意外泄漏。除這些滅菌方法外，使用過氧化氫(H2O2)的滅菌法也得以使用。與EOG相比，過氧化氫的使用和管理簡單，且從安全的角度來講很有利。然而，由于過氧化氫以水溶液的形式進(jìn)行使用，對于例如管子內(nèi)部的具體部位的滲透性要遜于AC或EOG滅菌。作為AC或EOG滅菌法替代方法，如日本未經(jīng)審查的專利公開第240864/1988號所示，使用高濃度臭氧(O3)的滅菌法也得以使用，其中通過在位于臭氧罐下游、且位于臭氧發(fā)生器上游的位置處設(shè)置循環(huán)泵、并在其中循環(huán)臭氧來產(chǎn)生高濃度的臭氧。在該方法中，優(yōu)勢在于臭氧的產(chǎn)生和使用后的臭氧分解都很簡單。然而，存在以下缺點高濃度臭氧是爆炸性的，并且對塑料造成實質(zhì)性的損傷。作為與上述各種滅菌方法相比沒有爆炸危險的滅菌法，已經(jīng)提出了使用氮氧化物氣體(下文中也簡稱為“NOx”)的滅菌法。例如，在日本未經(jīng)審查的專利公開第162276/1983 號的方法中，使用通過對氧氣和氮氣的氣體混和物進(jìn)行等離子體處理得到的氣體混和物， 用以對存在于例如食物表面上的大腸桿菌進(jìn)行滅菌。在該方法中，通過對自氧氣罐和氮氣罐引入的氣體混合物進(jìn)行等離子體處理來制備氮氧化物和臭氧的氣體混和物。將制備的氣體混和物噴射在食物表面上，以對表面上存在的大腸桿菌進(jìn)行滅菌。由于該滅菌過程可以在適中的溫度下進(jìn)行，存在如下優(yōu)勢該方法可以用于多種要滅菌的物品，而且不需要儲存滅菌氣體，因為氮氧化物是按需產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在日本未經(jīng)審查的專利公開第162276/1983號的滅菌裝置中，氮氧化物通過所謂的“單程(single pass)“——氧氣和氮氣的氣體混合物的單次等離子體處理制備。 此外，氮氧化物在開放空間中噴射到食物的表面上，處理后的氮氧化物直接釋放到大氣中。 其結(jié)果是，包括氮氧化物的滅菌氣體的濃度最多在若干PPm的數(shù)量級，可用于滅殺大腸桿菌的程度(且滅菌僅對于食物表面上存在的大腸桿菌進(jìn)行)。因此，存在如下問題該方法不可能用于要求可靠性增強的高水準(zhǔn)滅菌(例如，附有微生物的醫(yī)療器械；更具體地，例如剪刀之間和管子內(nèi)部的細(xì)微處的滅菌)。鑒于上述問題提供本發(fā)明。通過聚焦于二氧化氮(下文中也簡稱為“N02”)在包括氮氧化物的其他滅菌氣體當(dāng)中表現(xiàn)出高的滅菌效果這一事實，本發(fā)明的目的在于提供高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)和使用該系統(tǒng)產(chǎn)生高濃度NO2的方法，通過該方法可以簡單地且選擇性地得到在例如醫(yī)療器械滅菌的高水準(zhǔn)滅菌過程要求的高濃度NO2 (大約500ppm或以上)。本發(fā)明的另一個目的在于提供高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)和使用該發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生高濃度NO2W方法， 由于因使用室內(nèi)空氣作為組分，無需進(jìn)行組分管理，因此通過該方法可以根據(jù)需要簡單地且選擇性地制備高濃度NO2。根據(jù)本發(fā)明的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)顯示在圖1中。該系統(tǒng)由腔體(chamber)、N02傳感器、流阻(flow resistor)、流量計、等離子體發(fā)生器、壓力計、循環(huán)泵、干燥空氣供應(yīng)裝置和排氣泵構(gòu)成。優(yōu)選地，循環(huán)裝置是壓力裝置，循環(huán)路徑通過將等離子體發(fā)生器在路徑的下游側(cè)與腔體連接、將壓力裝置在路徑的下游側(cè)與等離子體發(fā)生器連接、以及將腔體在路徑的下游側(cè)與壓力裝置連接而構(gòu)成。優(yōu)選地，在腔體和等離子體發(fā)生器之間連接有流阻部。優(yōu)選地，循環(huán)路徑還包括NO2濃度測量裝置。優(yōu)選地，NO2濃度測量裝置設(shè)置于腔體內(nèi)，或腔體和流阻部之間。優(yōu)選地，循環(huán)路徑還包括用于引入氣體混合物的進(jìn)口部，該進(jìn)口部包括關(guān)閉裝置和氣體干燥裝置。優(yōu)選地，關(guān)閉裝置通過檢測循環(huán)路徑中的內(nèi)壓來關(guān)閉，上述內(nèi)壓通過在減壓下向循環(huán)路徑中供應(yīng)氣體混合物而增加。優(yōu)選地，流阻部是孔板。本發(fā)明是使用高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)來產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其包括使NOx氣體混合物在由腔體、等離子體發(fā)生器和循環(huán)裝置形成的循環(huán)路徑中循環(huán)，直至NO2濃度達(dá)到 500ppm 到 100，OOOppm0優(yōu)選地，使用環(huán)境空氣用于氣體混合物。優(yōu)選地，使用露點為0到_90°C的干燥空氣用于氣體混合物。優(yōu)選地，等離子體發(fā)生器的等離子發(fā)生部的內(nèi)壓是20到90kPa (絕對壓力)。在安全性是重要關(guān)注點的情況下，優(yōu)選地，大氣壓與如下區(qū)間的內(nèi)壓的壓力差設(shè)定在大約-1到_50kPa(相對壓力)之間，所述區(qū)間為從壓力裝置、經(jīng)過在路徑的下游側(cè)與壓力裝置連接的腔體、直到在路徑的下游側(cè)與腔體連接的流阻部這一區(qū)間。在系統(tǒng)的緊密性是重要關(guān)注點的情況下，從壓力裝置、經(jīng)過在路徑的下游側(cè)與壓力裝置連接的腔體、直到在路徑的下游側(cè)與腔體連接的流阻部這一區(qū)間的內(nèi)壓保持成相對于大氣壓為正壓。
優(yōu)選地，在循環(huán)路徑中循環(huán)的NOx氣體混合物的流量為5LPM或以上。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明實施方式的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)的示意圖。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明實施方式的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)中的等離子體發(fā)生部的示意圖。圖3是是說明根據(jù)本發(fā)明實施方式的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)中的等離子發(fā)生器的示意圖。圖4是說明用于本發(fā)明實施方式(實施例1-3和比較例4)的循環(huán)路徑的示意圖。圖5是說明實施例1到3的結(jié)果的圖表。圖6是說明用于本發(fā)明實施方式(實施例4-6)的循環(huán)路徑的示意圖。圖7是說明實施例4-6的結(jié)果的圖表。圖8是說明用于本發(fā)明實施方式(比較例1和2)的循環(huán)路徑的示意圖。圖9是說明比較例1和2的結(jié)果的示意圖。圖10是說明用于本發(fā)明實施方式(實施例7-13和比較例3)的循環(huán)路徑的示意圖。圖11是用于本發(fā)明實施方式(比較例5-7)的循環(huán)路徑的示意圖。圖12是說明實施例8-13的結(jié)果的圖表。圖13是說明實施例14的結(jié)果的圖表。
具體實施例方式根據(jù)本實施方式的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)包括循環(huán)路徑4，其中連接有腔體1、 等離子體發(fā)生器2和循環(huán)裝置3，如圖1所示。更具體地，循環(huán)路徑4設(shè)置成包括腔體1、在路徑的下游側(cè)經(jīng)由管道與腔體1連接的流阻部5、在路徑的下游側(cè)經(jīng)由管道與流阻部分5連接的等離子體發(fā)生器2、和在路徑的下游側(cè)經(jīng)由管道與等離子體發(fā)生器2連接的循環(huán)裝置 3。循環(huán)裝置3還在路徑的上游側(cè)經(jīng)由管道與腔體1連接，使得循環(huán)路徑4由腔體1、流阻部分5、等離子體發(fā)生器2和循環(huán)裝置3形成。通過對循環(huán)裝置3的操作，包括氮氣和氧氣的氣體混合物在循環(huán)路徑4中循環(huán)，以產(chǎn)生N02。腔體1是用來容納產(chǎn)生的高濃度NO2的氣密性隔間。腔體1在本實施方式中具有正方形盒體的形狀，然而，它可以是球形或圓柱形。由于本實施方式的腔體1形成了循環(huán)路徑4，因此形成有流出口、流入口、和用于將高濃度NO2帶出的可開關(guān)氣體供應(yīng)開孔。本實施方式的腔體1包括用于將氣體混合物引入其中的入口部la，和用于排出腔體1中氣體的氣體供應(yīng)部lb。入口部Ia包括與腔體1的入口開孔連接的入口管道lc、用于開/關(guān)通過入口管道Ic的氣流的關(guān)閉裝置Id、和用于干燥氣體混合物的氣體干燥裝置。 標(biāo)記f是濾器。氣體干燥裝置Ie對引入腔體1的氣體混合物進(jìn)行干燥，以防止雜質(zhì)粘附于諸如等離子體發(fā)生器2，并通過抑制NOx的硝化來防止例如電極和包裝材料的部件的腐蝕。 在本實施方式中，將氣體干燥器用作氣體干燥裝置le。在本實施方式中，使用氣體驅(qū)動閥作為關(guān)閉裝置Id。與壓力檢測裝置8(壓力傳感器)一起，氣體驅(qū)動閥檢測循環(huán)路徑4中的壓力，該壓力通過在低壓下將氣體混合物
5供應(yīng)至循環(huán)路徑4內(nèi)而增加。控制氣體驅(qū)動閥，使得當(dāng)相對于環(huán)境空氣的差壓為大約-1 到-50kPa(相對壓力)時由電驅(qū)動關(guān)閉。除此之外，可以使用在預(yù)設(shè)內(nèi)壓點自動關(guān)閉的氣體驅(qū)動閥或電磁閥作為關(guān)閉裝置Id。而且，關(guān)閉裝孩子Id可以通過包括用于在關(guān)閉操作的同時阻斷氣流的閥門的空氣干燥裝置Ie配置。注意到除腔體1外用于引入氣體混合物的進(jìn)口部Ia也可以設(shè)置在循環(huán)路徑中，并且可以例如在等離子體發(fā)生器2的上游側(cè)與管道連接。氣體混合物包括用于產(chǎn)生高濃度NO2氣體的成分——氮氣和氧氣，在該實施方式中使用空氣作為氣體混合物。因此，在該實施方式中，入口管道Ic的末端是開啟的，以用作空氣入口開孔，并包括空氣過濾器。除空氣外，也可以使用充在氣瓶中的以95 5至5 95 的比例組成的氮氣和氧氣作為氣體混合物。在這種情況下，入口管道的末端與氣瓶連接。氣體供應(yīng)部Ib包括排氣管道If、關(guān)閉裝置Ig和排氣泵lh。通過開啟/關(guān)閉關(guān)閉裝置Ig和驅(qū)動排氣泵lh，保留在包括循環(huán)路徑4的腔體1中的高濃度NO2氣體以及雜質(zhì)和例如蒸汽的氣體可以在后面說明的排氣步驟中進(jìn)行排放。在高濃度NO2氣體的情況下，通過將氣體供應(yīng)部Ib與用于進(jìn)行例如醫(yī)療器械的高水準(zhǔn)滅菌的滅菌室連接來排放氣體，可以形成根據(jù)需要使用高濃度NO2氣體的滅菌裝置。在本說明書中，將包括從外部供應(yīng)至高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)作為組分的氮氣和氧氣的氣體稱作氣體混合物，將包括通過等離子體發(fā)生器2至少循環(huán)一次產(chǎn)生的NOx的氣體稱作NOx氣體混合物，并將通過重復(fù)上述循環(huán)而達(dá)到所需M)2濃度水平的氣體稱作高濃度NO2 氣體。腔體1的容量優(yōu)選為大約1到300L，更優(yōu)選為大約20到150L，最優(yōu)選為大約30到 70L,使得根據(jù)需要升高NO2濃度所需的時間不會太長。本實施方式的腔體1容量為40L。腔體1由不容易被NO2或硝酸腐蝕的例如不銹鋼、鎳鉻合金或不飽和聚酯樹脂 (FRP)形成，并且通過將腔體固定在底座上而將其穩(wěn)固支撐(未示出)。在本實施方式中，流阻部5由孔板fe形成。孔板如設(shè)在腔體1下游側(cè)的管道中， 并形成孔板流量計。因此，在本實施方式中，有利之處在于可以測量從腔體1循環(huán)出去的氣體流量。除孔板如之外，流阻部5還可以設(shè)置成將腔體1下游側(cè)的管道的一部分設(shè)為窄管， 以增加該部分的流阻率。如圖2和圖3所示，等離子體發(fā)生器2是能夠在常溫常壓下通過微波產(chǎn)生等離子體的單元，且通常設(shè)置成包括用于產(chǎn)生具有預(yù)設(shè)波長微波的微波發(fā)生裝置2a、與微波發(fā)生裝置加連接以傳送微波的波導(dǎo)2b、和與波導(dǎo)2b整體設(shè)置的等離子體發(fā)生部2c。微波發(fā)生裝置加產(chǎn)生例如2. 45GHz的微波，并將微波傳送至波導(dǎo)2b。因此，微波發(fā)生裝置加包括例如用于產(chǎn)生微波的磁控管的微波發(fā)生源、用于將在微波發(fā)生源處產(chǎn)生的微波的功率調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)功率強度的放大器、和用于將微波發(fā)射至波導(dǎo)2b的微波傳送天線。由于將微波發(fā)生裝置加用于等離子體發(fā)生器2，例如能夠輸出IW至3kW微波能量的持續(xù)可變型的裝置是適用的。波導(dǎo)2b由非磁性金屬(例如鋁)制成，例如，為具有矩形橫截面的管狀，并將微波發(fā)生裝置加產(chǎn)生的微波傳送至等離子體發(fā)生部2c。本實施方式的波導(dǎo)2b通過方管組件進(jìn)行設(shè)置，使用由金屬平板制成的頂板和底板以及兩個側(cè)板。除該板狀組件之外，波導(dǎo)也可以通過板狀元件的例如擠壓或彎曲工序來制備。而且，除具有矩形橫截面的波導(dǎo)2b外，也可以使用具有橢圓橫截面的波導(dǎo)2b。而且，不僅僅是非磁性金屬，波導(dǎo)還可以由具有波導(dǎo)特性的多種元件設(shè)置而成。在本實施方式中，波導(dǎo)2b是接地的。等離子體發(fā)生部2c與波導(dǎo)2b整體設(shè)置，且包括穿過波導(dǎo)2d插入的棒狀傳導(dǎo)軸2d 以及管狀傳導(dǎo)管2e。傳導(dǎo)軸2d還設(shè)置有插入到波導(dǎo)2b中以接收微波的天線部2f、和在本實施方式中經(jīng)由電絕緣體穿過波導(dǎo)2b插入的從波導(dǎo)2b向外突出的中央電極2g。本實施方式的傳導(dǎo)軸2d具有圓形的橫截面，然而，可以使用具有橢圓形、卵形或長卵形橫截面的傳導(dǎo)軸。本實施方式的傳導(dǎo)軸2d使用鈦形成，然而，也可以使用能夠傳送微波的材料例如鈦合金、銅、鉬、金和銀。在傳導(dǎo)軸2d(中央電極2g)的端部(tip)形成有由陶瓷構(gòu)成的屏蔽膜2h，以防止電弧放電并保護(hù)電極。在本實施方式中，傳導(dǎo)管加具有大體的圓柱狀，其內(nèi)徑形成為要大于傳導(dǎo)軸2d的外徑。傳導(dǎo)管設(shè)置成覆蓋從波導(dǎo)2d向外突出、且在中心具有中央電極的中央電極2g，在中央電極2g和傳導(dǎo)管加之間形成有環(huán)狀空間2i。傳導(dǎo)管加的底端(base end)是電導(dǎo)性的，且相對于波導(dǎo)2b固定，傳導(dǎo)管2e由此經(jīng)由波導(dǎo)2b接地。除圓形橫截面外，傳導(dǎo)管2e 也可以具有例如矩形橫截面或卵形橫截面。然而，其端部形成為其長度在與中央電極2g的端部基本相同的位置終止。要注意的是，本實施方式的傳導(dǎo)管加使用不銹鋼制成，然而，它可以由例如鋁制成。在本實施方式的傳導(dǎo)管加中，在朝向其底端的位置設(shè)置有通風(fēng)口。通過將從流阻部5延伸的管道2 j與通風(fēng)口連接，設(shè)置有從流阻部5連接到等離子體發(fā)生器2的循環(huán)路徑 4。在循環(huán)路徑中4流動的氣體混合物通過環(huán)狀空間2i內(nèi)部向中央電極2g的端部移動。而且，在傳導(dǎo)管加的外邊緣，插入有陶瓷屏蔽管業(yè)，以防止相對于中央電極2g的電弧放電。 屏蔽管業(yè)的外邊緣與進(jìn)一步導(dǎo)向路徑下游的管道2j連接，從而形成循環(huán)路徑4。在由此設(shè)置的等離子體發(fā)生部2c中，由微波發(fā)生裝置加(磁控管)產(chǎn)生的 2. 45GHz的微波(功率可調(diào)節(jié))從設(shè)在波導(dǎo)2b —端的微波發(fā)生裝置加的微波傳送天線發(fā)射至等離子體發(fā)生部2c。發(fā)射的微波在波導(dǎo)2b中傳送，并由等離子體發(fā)生部2c中的傳導(dǎo)軸2d的天線部2f接收。如此由天線部2f接收的微波在傳導(dǎo)軸2d的表面上傳送，并到達(dá)中央電極2g的端部。中央電極2g的端部與波導(dǎo)2b電耦合，并設(shè)置在地電位的傳導(dǎo)管加的端部附近。通過微波到達(dá)中央電極2g的端部，在傳導(dǎo)管2e的端部和中央電極2g的端部之間形成有強電場，尤其是在中央電極2g的端部附近。注意到傳導(dǎo)管加形成為在2. 45GHz 波段具有諧振點，使得在中央電極2g的端部部分有效形成有強電場。通過由此形成的強電場，在經(jīng)循環(huán)路徑4供給的氣體混合物中包括的氮氣和氧氣中發(fā)生部分離子化。結(jié)果，構(gòu)成了數(shù)萬攝氏度下的電子、基本常溫下的離子、基本常溫下的中性原子和基本常溫下的中性分子的聚集體。廣泛地，該條件是電中性的，也就是說，形成了等離子狀態(tài)，更具體地說，形成低溫等離子體(不平衡等離子體)狀態(tài)。也就是說，中央電極2g末端附近的氣體混合物中的氮和氧通過微波形成的強電場被激發(fā)，從而發(fā)生介電擊穿，并從分子狀態(tài)轉(zhuǎn)換為低溫等離子體(不平衡等離子體)狀態(tài)。低溫等離子體狀態(tài)下的氣體具有相對于其他低溫等離子體狀態(tài)或分子狀態(tài)下的氣體的高反應(yīng)性。因此，將主要包括氮和氧的氣體混合物引入等離子發(fā)生部2c中時，其中的一部分轉(zhuǎn)化成氮氧化合物，例如一氧化氮和二氧化氮，或轉(zhuǎn)化成臭氧。1. N2+02 — 2N0
2. N2+202 — 2N023·302 — 203注意到轉(zhuǎn)化比例在式1的情況下最高。根據(jù)式1產(chǎn)生的一氧化氮的一部分與等離子體發(fā)生部2c中處于低溫等離子體狀態(tài)的氧結(jié)合，并轉(zhuǎn)化成二氧化氮。4. 2N0+02 — 2N02由此產(chǎn)生的包括NO2的NOx氣體混合物通過循環(huán)路徑4循環(huán)，或者保留在腔體1 中。此時，根據(jù)式1產(chǎn)生的一氧化氮逐步地與NOx氣體混合物中的氧或與根據(jù)式3產(chǎn)生的臭氧反應(yīng)，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成二氧化氮，如式5和6所示。結(jié)果，NO2的濃度增加。5. 2N0+02 — 2N026. N0+03 — N02+02根據(jù)式3產(chǎn)生的臭氧與NOx氣體混合物中的氮反應(yīng)，產(chǎn)生一氧化氮。7. N2+203 — 2N0+202該一氧化氮也通過式5和6的反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化氮。通過該方式，當(dāng)NOx氣體混合物反復(fù)在循環(huán)路徑中循環(huán)時，二氧化氮的濃度逐漸增加，并得到具有所需NO2濃度水平的高濃度NO2氣體。然而，當(dāng)產(chǎn)生的一氧化氮或二氧化氮再次通過等離子體發(fā)生器2時，其中一部分通過離解反應(yīng)再次變成低溫等離子體狀態(tài)、 從而恢復(fù)成氮或氧的現(xiàn)象會發(fā)生。因此，當(dāng)NOx氣體混合物的濃度通過反復(fù)循環(huán)而達(dá)到高濃度NO2氣體的一定水平時，氮氧化合物的生成和氮氧化合物的離解落在平衡狀態(tài)下，從而在一定的濃度下，加強不會進(jìn)一步繼續(xù)。在本實施方式的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)中，包括單個等離子體發(fā)生器2的循環(huán)路徑4如圖1所示進(jìn)行說明。然而，可以將兩個或三個或更多個等離子體發(fā)生器2并行連接以形成循環(huán)路徑4。這是優(yōu)選的，因為在這種情況下可以在短時間內(nèi)產(chǎn)生高濃度NO2氣體。 而且，循環(huán)路徑4可以在等離子體發(fā)生器2中分叉，以便為每個分叉途徑提供等離子體發(fā)生部2c。在本實施方式中，循環(huán)裝置3通過使用壓力裝置6來設(shè)置。也可以使用風(fēng)扇作為循環(huán)裝置3。作為壓力裝置6，可以優(yōu)選地使用空氣泵，也可以使用鼓風(fēng)機或空氣壓縮機。對于空氣泵，可以使用功率為大約20到100瓦且由氟橡膠制成的隔膜泵、由陶瓷制成的柱塞泵、或風(fēng)箱式泵。壓力裝置6設(shè)在用于連接等離子體發(fā)生器和腔體1的管道中，并在路徑的下游側(cè)與腔體1連接以施加壓力。如上所述，本實施方式的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)通過將腔體1、流阻部5、等離子體發(fā)生器2和壓力裝置6循環(huán)連接而構(gòu)成循環(huán)路徑4。通過壓力裝置6的操作，從進(jìn)口部 Ia引入的空氣(氣體混合物)通過循環(huán)路徑4流動，并產(chǎn)生NOx氣體混合物，該氣體混合物包括由通過等離子發(fā)生器2時置換成低溫等離子體(不平衡等離子體)狀態(tài)的氮和氧的反應(yīng)而產(chǎn)生的一氧化氮和二氧化氮。當(dāng)一氧化氮逐步與NOx氣體混合物中的氧以及與臭氧反應(yīng)時，其轉(zhuǎn)化為二氧化氮。因此可以通過二氧化氮濃度的逐漸增加來產(chǎn)生高濃度NO2氣體。在本實施方式的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)中，當(dāng)NOx氣體混合物(包括氣體混合物)通過壓力裝置6的操作在循環(huán)路徑4中循環(huán)時，氣壓通過壓力裝置6而增加。通過流阻部5的阻力以及包括管道中阻力的各個途徑的阻力，NOx氣體混合物的氣壓在氣體混合物移動的過程中逐漸降低，且氣體混合物回到壓力裝置6。結(jié)果，氣壓在通路內(nèi)的各個區(qū)域間不同，從而產(chǎn)生壓力梯度。具體地，在高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)中，等離子體發(fā)生器2在路徑的下游側(cè)與流阻部5連接，此外用于增加腔體側(cè)壓力的壓力裝置6連接在其下游側(cè)。系統(tǒng)設(shè)置成壓力在流阻部5處降低，并且在路徑下游側(cè)的等離子體發(fā)生器2中的內(nèi)壓在循環(huán)路徑4中是最低的。從而，在等離子體發(fā)生部2c的中央電極2g附近移動的NOx氣體混合物的氣壓保持在低壓。因此，即使NOx氣體混合物中的氮氣和氧氣通過持續(xù)氣體循環(huán)而降低，也能穩(wěn)定地保持等離子體的發(fā)生。根據(jù)本實施方式，循環(huán)裝置4中還設(shè)置有NO2濃度測量裝置7。NO2濃度測量裝置 7采用通過以下方式測量濃度的傳感器將藍(lán)光投射到設(shè)在腔體1上且通過與其連通而充有NOx氣體混合物的透明光導(dǎo)管，以通過光接收部來測量根據(jù)光導(dǎo)管中所含NOx氣體混合物的濃度而衰減的透射光的強度。除此之外，作為NO2濃度測量裝置7，可以使用利用單波長激光激發(fā)的熒光或者通過利用偶聯(lián)反應(yīng)器使檢測元件著色并測量檢測元件顏色強度的傳感器等。根據(jù)本實施方式，NO2濃度測量裝置7與腔體1連接，以測量腔體1中保留的NOx 的NO2濃度。如上所述，通過循環(huán)路徑4流動的NOx氣體混合物的壓力在各個區(qū)域產(chǎn)生差異。此外，由于等離子體發(fā)生部2c中的NOx氣體混合物的溫度增加，在循環(huán)路徑4中存在溫度梯度。因此，由于不同測量位置處的壓力和溫度差異，當(dāng)測量NO2濃度時需要進(jìn)行濃度的修正。然而，在測量保留在腔體1中的含有根據(jù)本實施方式產(chǎn)生的高濃度NO2氣體的NOx 氣體混合物中的NO2濃度的情況下，可以有利地進(jìn)行精確的測量，而不需要從該壓力和溫度的角度出發(fā)進(jìn)行濃度修正。注意到，除了設(shè)置在腔體1中，出于相同的原因，NO2濃度測量裝置7也優(yōu)選地設(shè)置在腔體1和位于腔體通路下游側(cè)的流阻部5之間。下文中，將描述產(chǎn)生高濃度NO2氣體的方法的實施方式。根據(jù)本實施方式的產(chǎn)生高濃度NO2氣體的方法通過使用上述的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)來進(jìn)行，其特征在于，NOx氣體混合物在由腔體1、流阻部5、等離子體發(fā)生器2和壓力裝置6形成的循環(huán)路徑4中循環(huán)，直至NO2濃度達(dá)到500ppm到100，OOOppm0更具體地，該方法包括(1)排出(抽真空)包括腔體的循環(huán)路徑4中的空氣(排氣步驟)，(2)將干燥的氣體混合物(干燥空氣)充入包括腔體的循環(huán)路徑4 (充氣步驟)，(3)啟動等離子體發(fā)生器2，以由干燥空氣中置換成低溫等離子體(不平衡等離子體)狀態(tài)的氮和氧產(chǎn)生包括NO2的NOx氣體混合物(啟動步驟)，(4)通過使NOx氣體混合物循環(huán)直至NO2濃度達(dá)到500ppm到100，OOOppm,產(chǎn)生高濃度NO2氣體(循環(huán)步驟)，和(5)從腔體1向外供應(yīng)高濃度NO2氣體(供應(yīng)步驟)。在排氣步驟中，保留在包括腔體1的循環(huán)路徑4中的氣體通過使用排氣泵往外釋放來獲得循環(huán)路徑4內(nèi)基本真空的狀態(tài)。通過該步驟，除去了留在循環(huán)路徑4中的雜質(zhì)、水分等。隨后在充氣步驟中，打開入口管道Ic的關(guān)閉裝置ld，以將外部新鮮空氣(氣體混合物)引入腔體1中。在本實施方式中，使用高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)的安裝空間中的環(huán)境空氣作為氣體混合物。由于不需要對充有氣體混合物的氣瓶的控制和操作，其可行性和成本的前景都極佳，并且在根據(jù)需要產(chǎn)生高濃度NO2方面是優(yōu)選的。此時，出于防止雜質(zhì)粘附于例如等離子體發(fā)生器2并抑制NOx氣體混合物的硝化的目的，通過使用設(shè)置在空氣入口管道Ic中的氣體干燥裝置，將氣體混合物的露點干燥為，例如，0到-90°C，優(yōu)選-30到-60°C，在本實施方式中為-60°C。在露點高于0°C的情況下，雜質(zhì)粘附于例如等離子體發(fā)生器2由于氣體混合物中的水氣而過度，NO2隨著NOx氣體混合物的硝化的進(jìn)行而減少。另一方面，在露點低于_90°C的情況下，使用氣體干燥裝置Ie 干燥氣體混合物的時間和成本會增加。此處，將描述露點和絕對濕度之間的關(guān)系。由于一分子H2O與NO2反應(yīng)產(chǎn)生HNO3, 2. 556mg NO2在Img H2O的存在下轉(zhuǎn)化成硝酸。在露點是0°C的情況下，由于絕對濕度是4. 46mg(mg/L)，11. 39(mg/L)N02被轉(zhuǎn)化為硝酸。另一方面，在露點是-30°C的情況下，由于絕對濕度是0. 28mg(mg/L),0. 71 (mg/L)的NO2被轉(zhuǎn)化為硝酸，使得濕氣的作用可以變?yōu)榛蚋?。同樣的方式，在露點是-40°C的情況下，0. 24 (mg/L)的NO2 被轉(zhuǎn)化為硝酸，在露點是_90°C的情況下，0.00018 (mg/L)的NO2被轉(zhuǎn)化為硝酸。也就是說， 露點越低，轉(zhuǎn)化的硝酸的量就越少，結(jié)果是對生成的高濃度NO2氣體的有效利用。然而，如上所述，從使用氣體干燥裝置Ie進(jìn)行干燥的時間和成本增加的角度來看，露點優(yōu)選為-30 至-60°C。在充氣步驟中，通過在基本上真空的狀態(tài)下將空氣引入循環(huán)路徑4，包括腔體1內(nèi)部的循環(huán)路徑4的壓力會增加。在增加的內(nèi)壓和外部壓力之間的差壓為-1至_50kPa(相對壓力)時，將設(shè)置為關(guān)閉裝置Id的氣體驅(qū)動閥關(guān)閉，以停止空氣供給。在這種方式下，生成循環(huán)路徑4的內(nèi)壓要低于外部壓力的“開始前的負(fù)壓狀態(tài)”。隨后在循環(huán)步驟中，啟動等離子體發(fā)生器2的微波發(fā)生裝置加和壓力裝置6。通過這種方式，氣體混合物在循環(huán)路徑4中循環(huán)，產(chǎn)生例如一氧化氮和二氧化氮的氮氧化合物以及臭氧，以通過在等離子體發(fā)生器2的等離子發(fā)生部2c處將氣體混合物中的氮和氧置換為低溫等離子體狀態(tài)來生成NOx氣體混合物。通過進(jìn)一步循環(huán)NOx氣體混合物，NO2濃度以上文所述的方式逐漸增加。持續(xù)NOx氣體混合物的循環(huán)，直至NO2的濃度達(dá)到，例如，大約500至100，OOOppm，優(yōu)選為20，000至60，OOOppm，在本實施方式中為40，OOOppm,以產(chǎn)生高濃度NO2氣體。在高濃度NO2氣體中的NO2濃度小于500ppm的情況下，對于例如管子的內(nèi)部的物品細(xì)微處的滅菌效果可能會不足。另一方面，在濃度高于100，OOOppm的情況下， 滅菌效果不會進(jìn)一步增加，且高濃度NO2氣體的排氣過程變得很麻煩，產(chǎn)生高濃度NO2氣體的時間和成本大大增加。當(dāng)啟動壓力裝置6并且氣體混合物或NOx氣體混合物在循環(huán)路徑4中循環(huán)時，路徑的內(nèi)壓產(chǎn)生壓力梯度，其中壓力在壓力器件6的路徑下游側(cè)最高，并由于流阻部5的阻力、等離子體發(fā)生部2c的阻力、管道的阻力等，壓力朝著路徑的下游逐漸降低。由于循環(huán)起始于上述的開始前負(fù)壓狀態(tài)，壓力梯度通過將開始前負(fù)壓設(shè)為平均值來產(chǎn)生。而且，在本實施方式中，通過調(diào)節(jié)操作關(guān)閉裝置Id的時機來設(shè)定開始前負(fù)壓，使得壓力裝置6下游處的具有最高內(nèi)壓的壓力仍然低于大氣壓。更具體地，大氣壓與從壓力裝置6、經(jīng)過與壓力裝置6在其下游側(cè)連接的腔體1、直到與腔體1在其下游側(cè)連接的流阻部5這一區(qū)間內(nèi)存在的氣體混合物或NOx氣體混合物之間的壓力差設(shè)定為，例如，大約-1至_50kPa(相對壓力)，優(yōu)選為-5至_40kPa (相對壓力)，在本實施方式中為_5kPa (相對壓力)。在差壓小于-IkPa(相對壓力)的情況下，可能導(dǎo)致NOx氣體通過循環(huán)路徑的連接部、用于引入氣體混合物的空氣入口部la、或用于帶出高濃度NO2的氣體供應(yīng)口發(fā)生NOx氣體的泄漏。另一方面，在差壓高于_50kPa(相對壓力)的情況下，對防止氣體泄漏的目的來說是過量的，且
10高濃度NO2氣體中NO2的量有可能降低。此處，將描述腔體1的內(nèi)壓和允許儲存高濃度NO2 氣體的體積。在腔體1的體積是40L且大氣壓是101. 3kPa(絕對壓力)的情況下，當(dāng)腔體 1的內(nèi)壓是OkPa(相對壓力)時，允許儲存高濃度NO2氣體的體積是40L。當(dāng)內(nèi)壓為正時， 允許儲存高濃度NO2氣體的體積要大些。然而，這不是優(yōu)選的，因為儲存在腔體中的高濃度 NO2可能會發(fā)生如上所述的泄漏。另一方面，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓是-IOkPa(相對壓力)時，允許儲存高濃度NO2氣體的體積是36. 1L。當(dāng)腔體1的內(nèi)壓是_30kPa (相對壓力)時，允許儲存高濃度NO2氣體的體積是28. 2L，當(dāng)壓力是_50kPa(相對壓力)時，容量是20. 3L。也就是說，腔體1的內(nèi)壓越低，允許儲存高濃度NO2氣體的體積越小。因此，腔體1的內(nèi)壓優(yōu)選為負(fù)，更優(yōu)選為-1到_50kPa(相對壓力)。從減小允許儲存高濃度NO2氣體的體積的角度出發(fā)，下限是_50kPa (相對壓力)，然而，當(dāng)壓力低于該值時，從安全角度來說沒有問題。至于循環(huán)路徑4的內(nèi)壓，只要通過適當(dāng)?shù)男孤斗乐寡b置來防止氣體泄漏，從壓力裝置6經(jīng)過腔體1直到流阻部5這一區(qū)間的內(nèi)壓可以通過延遲操作關(guān)閉裝置Id的時機而設(shè)定成相對于大氣壓為正壓。在高壓下，高濃度NO2氣體中的NO2的量在濃度的相同水平上增加。該方式是優(yōu)選的，因為可以使用小的腔體1產(chǎn)生大量的N02。通過調(diào)節(jié)操作關(guān)閉裝置Id的時間或者調(diào)節(jié)流阻部5的阻力值，在等離子體發(fā)生器 2的等離子體發(fā)生部2c內(nèi)部的壓力優(yōu)選設(shè)定為大約20至90kPa (絕對壓力)，更優(yōu)選為40 至SOkPa(絕對壓力)，在本實施方式中為70kPa(絕對壓力)。較低的氣體壓力會加強因用于產(chǎn)生等離子體的微波引起的介電擊穿。在90kPa(絕對壓力)以上的小的負(fù)壓下，產(chǎn)生等離子體的穩(wěn)定性因介電擊穿而下降。特別地，在NOx氣體混合物進(jìn)行循環(huán)且氮和氧含量下降的階段，等離子體的產(chǎn)生可能停止。另一方面，在低于20kPa (絕對壓力)的低壓情況下， 介電擊穿得以加速。然而，氣體混合物或NOx氣體混合物中的氧和氮的量有可能降低。在循環(huán)路徑4中循環(huán)的NOx氣體混合物的流量優(yōu)選為5LPM或更多。小于5LPM的小流量，在等離子體發(fā)生器2的中央電極2g和傳導(dǎo)管2e之間的環(huán)狀空間2i內(nèi)流動的氣體流速下降。這可以導(dǎo)致在短時間內(nèi)損傷中央電極2g，因為對于升溫的中央電極2g的冷卻作用不足。另一方面，沒有與流量增加相關(guān)的顯著問題。然而，這會把過多的負(fù)荷置于壓力裝置6并增加操作成本。鑒于此，當(dāng)上限設(shè)定為大約200LPM時是優(yōu)選的。在循環(huán)步驟中，當(dāng)NO2濃度增加時，并且在通過NO2濃度測量裝置7進(jìn)行測量的結(jié)果達(dá)到高濃度NO2氣體(在本實施方式中，NO2濃度40，OOOppm)的時候，等離子體發(fā)生器2 和壓力裝置6的操作會停止。在隨后的供應(yīng)步驟中，將腔體1中充填的高濃度NO2氣體從氣體供應(yīng)口供應(yīng)至在本實施方式中含有進(jìn)行滅菌的例如醫(yī)療器械的滅菌腔體1。應(yīng)該注意到， 在本實施方式中，氣體通過真空滅菌腔體1的抽吸來供給，然而，也可以使用泵供給氣體。實施例下文中，將通過實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的高濃度NO2發(fā)生系統(tǒng)。然而，本發(fā)明不限于那些實施例。(在改變電極(傳導(dǎo)軸2d)數(shù)量的情況下的NO2產(chǎn)生速度)實施例1在圖4所示的循環(huán)路徑中，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓為真空(-IOlkPa(相對壓力))時，充入空氣(露點_60°C )，使得腔體的內(nèi)壓為_5kPa (相對壓力)。通過壓力裝置61和壓力裝置62使空氣循環(huán)，調(diào)節(jié)流阻部51和流阻部52，使得流量計Fl和流量計F2顯示為16LPM。此時循環(huán)路徑的壓力用壓力計PGl和壓力計PG2監(jiān)測為60至70kPa(絕對壓力)。隨同等離子體發(fā)生器21和等離子體發(fā)生器22，兩個插入到波導(dǎo)2b中，以將160W的電力供應(yīng)至等離子體發(fā)生器21和等離子體發(fā)生器22。通過NO2濃度測量裝置7隨時間測量高濃度NO2氣體的濃度。結(jié)果顯示在圖5中。標(biāo)記El是顯示根據(jù)實施例1的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。實施例2將兩個電極插入到等離子體發(fā)生器21中，以供應(yīng)160W的電力。電力不供應(yīng)給另一等離子體發(fā)生器22。其他的設(shè)置都和實施例1相同，隨時間測量高濃度NO2氣體的濃度。 結(jié)果顯示在圖5中。標(biāo)記E2是顯示根據(jù)實施例2的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。實施例3將一個電極插入到等離子體發(fā)生器21中，以供應(yīng)80W的電力。電力不供應(yīng)給另一等離子體發(fā)生器22。其他的設(shè)置和實施例1相同，隨時間測量高濃度NO2氣體的濃度。結(jié)果顯示在圖5中。標(biāo)記E3是顯示根據(jù)實施例3的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。從實施例1-3，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電極數(shù)目增加時，高濃度NO2的濃度增加變快。在實施例1 中，濃度在大約60分鐘達(dá)到70mg/L，在實施例2中，濃度在大約120分鐘達(dá)到70mg/L，在實施例3中，濃度在大約240分鐘達(dá)到70mg/L。因此，發(fā)現(xiàn)電極(傳導(dǎo)軸2d)的數(shù)量與高濃度 NO2氣體的生成速度成比例。此處，實施例1-3中產(chǎn)生的NO2氣體的濃度為大約70mg/L，將單位換算成ppm時為 36，500ppm。此外，由于NO2和隊04在高濃度NO2氣體中在平衡狀態(tài)下存在，實際上理論存在有63，600ppm的N02。(改變在循環(huán)路徑中循環(huán)的NOx氣體混合物的流量的情況下的NO2生成速度)實施例4在圖6所示的循環(huán)路徑中，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓為真空(-IOlkPa(相對壓力))時，充入空氣(露點_60°C )，使得腔體1的內(nèi)壓為_5kPa (相對壓力)。通過壓力裝置61和壓力裝置62使空氣循環(huán)，調(diào)節(jié)流阻部51、流阻部52和流阻部53，使得等離子體發(fā)生器2的內(nèi)壓為60至70kPa (絕對壓力)，且氣體流量為8LPM士 1LPM。將兩個電極分別插入等離子體發(fā)生器21和等離子體發(fā)生器22，施加到等離子體發(fā)生器21和等離子體發(fā)生器22的電力分別為160W。通過NO2濃度測量裝置7，隨時間測量高濃度NO2氣體的濃度。結(jié)果顯示在圖7 中。標(biāo)記E4是顯示根據(jù)實施例4的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。實施例5除了流阻部51、流阻部52和流阻部53調(diào)節(jié)成獲得5LPM士 ILPM的氣體流量外，其他設(shè)置和實施例4相同。隨時間測量高濃度NO2氣體的濃度。結(jié)果顯示在圖7中。標(biāo)記E5 是顯示根據(jù)實施例5的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。實施例6除了流阻部51、流阻部52和流阻部53調(diào)節(jié)成獲得12LPM士 ILPM的氣體流量，并一起使用壓力裝置63和壓力裝置64外，其他設(shè)置和實施例4相同。隨時間測量高濃度NO2 氣體的濃度。結(jié)果顯示在圖7中。標(biāo)記E6是顯示根據(jù)實施例6的高濃度NO2氣體的濃度
12隨時間變化的曲線。從實施例4-6，發(fā)現(xiàn)在氣體流量為8LPM或以上的情況下，高濃度NO2氣體的生成速度在相同的水平上，甚至當(dāng)流量為5LPM時也幾乎沒有差異。(NOx氣體混合物不在循環(huán)路徑中循環(huán)的情況下的高濃度NO2氣體的濃度)比較例1在圖8所示的循環(huán)路徑中，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓為真空(-IOlkPa(相對壓力))時，充入空氣(露點-60°C )，使得腔體1的內(nèi)壓為_5kPa(相對壓力)。啟動壓力裝置61和壓力裝置62，松開流阻部53。調(diào)節(jié)流阻部51、流阻部52、流阻部M和流量計F1，使得等離子體發(fā)生器21和22的內(nèi)壓為60至70kPa (絕對壓力)，流量為16LPM士 1LPM(每個電極8LPM)， 腔體1的內(nèi)壓為_5kPa (相對壓力)。停止壓力裝置61和壓力裝置62，關(guān)閉流阻部53，使得中間腔體MC變?yōu)檎婵?_95kPa(相對壓力))。通過開啟壓力裝置61和壓力裝置62將等離子體發(fā)生器2的流量調(diào)節(jié)至5LPM之后，等離子體被激發(fā)。通過NO2濃度測量裝置71和NO2 濃度測量裝置72測量高濃度NO2氣體的濃度。電極的數(shù)量是4個，并應(yīng)用160W的電力。結(jié)果顯示在圖9中。標(biāo)記CEla是顯示根據(jù)比較例1緊接著等離子體之后的每個電極的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。標(biāo)記CElb是顯示根據(jù)比較例1緊接著中間腔體MC 之后的每個電極的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。標(biāo)記T是干燥空氣儲存罐， 標(biāo)記F3是自動流量調(diào)節(jié)器。比較例2除了在使中間腔體MC成為真空之后，通過開啟壓力裝置61和壓力裝置62將等離子體發(fā)生器的流量調(diào)節(jié)至8LPM外，其他設(shè)置和比較例1相同。測定高濃度NO2氣體的濃度。 結(jié)果顯示在圖9中。標(biāo)記CEh是顯示根據(jù)比較例2緊接著等離子體之后的每個電極的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。標(biāo)記CE2b是顯示根據(jù)比較例2緊接著中間腔體 MC之后的每個電極的高濃度NO2氣體的濃度隨時間變化的曲線。從圖9發(fā)現(xiàn)，NO2的濃度沒有增加，至多為7mg/L(當(dāng)單位換算成ppm后為 36. 50ppm)，發(fā)現(xiàn)NO2氣體可以通過循環(huán)來增加。(依賴等離子發(fā)生部件內(nèi)壓的等離子體的放電(lightning)穩(wěn)定性)實施例7在圖10所示的循環(huán)路徑中，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓為真空(-IOlkPa(相對壓力))時，充入空氣(露點-60°C)，使得腔體的內(nèi)壓為_5kPa (相對壓力)。通過開啟壓力裝置6將等離子發(fā)生器2的內(nèi)壓設(shè)為-20kPa (相對壓力)，并調(diào)節(jié)流阻部51、流阻部53和流量計F1，使得等離子體發(fā)生器2中的流量為16LPM士 ILPM(每個電極8LPM)。電極數(shù)量為2個，且應(yīng)用 120W的電力。等離子體放電時間為1小時。測試進(jìn)行三次，并計算平均值。結(jié)果顯示在表 1中。比較例3在圖11所示的循環(huán)路徑中，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓為真空(-IOlkPa(相對壓力))時，充入空氣(露點-60°C)，使得腔體的內(nèi)壓為_5kPa (相對壓力)。通過開啟壓力裝置6將等離子體發(fā)生器2的內(nèi)壓設(shè)為OkPa (相對壓力)，并調(diào)節(jié)流阻部51、流阻部52和流量計F1，使得等離子體發(fā)生器2中的流量為16LPM士 ILPM (每個電極8LPM)。電極的數(shù)量為4，并應(yīng)用 160W的電力。等離子體放電時間為1小時。測試進(jìn)行三次，并計算其平均值。結(jié)果顯示在表1中。比較例4在如圖11所示的循環(huán)路徑中，當(dāng)腔體1的內(nèi)壓為真空(-IOlkPa(相對壓力))時， 充入空氣(露點-60°C)，使得腔體1的內(nèi)壓為_5kPa (相對壓力)。通過開啟壓力裝置6將等離子體發(fā)生器2的內(nèi)壓設(shè)定為-20kPa(相對壓力)，并調(diào)節(jié)流阻部51、流阻部52和流量計Fl，使得等離子體發(fā)生器2中的流量為16LPM士 ILPM (每個電極8LPM)。電極的數(shù)量為4， 并應(yīng)用160W的電力。等離子體放電時間為1小時。進(jìn)行3次測試，并計算其平均值。結(jié)果顯示在表1中。表權(quán)利要求
1.一種高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其包括通過連接腔體、等離子體發(fā)生器和循環(huán)裝置設(shè)置的循環(huán)路徑；其中通過使包括氮氣和氧氣的氣體混合物在所述循環(huán)路徑中循環(huán)而產(chǎn)生no2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中所述循環(huán)裝置是壓力裝置，所述循環(huán)路徑通過將所述等離子體發(fā)生器在所述路徑的下游側(cè)與所述腔體連接、將所述壓力裝置在所述路徑的下游側(cè)與所述等離子體發(fā)生器連接、以及將所述腔體在所述路徑的下游側(cè)與所述壓力裝置連接而設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中在所述腔體和所述等離子體發(fā)生器之間連接有流阻部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中所述循環(huán)路徑還包括NO2濃度測量裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中所述NO2濃度測量裝置設(shè)置在所述腔體內(nèi)，或者在所述腔體和所述流阻部之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中所述循環(huán)路徑還包括用于引入氣體混合物的進(jìn)口部，所述進(jìn)口部包括關(guān)閉裝置和氣體干燥裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中所述關(guān)閉裝置通過測量所述循環(huán)路徑中的內(nèi)壓而關(guān)閉，所述內(nèi)壓通過在減壓下向所述循環(huán)路徑中供應(yīng)所述氣體混合物而增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其中所述流阻部是孔板。
9.一種產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其包括使用根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，使NOx氣體混合物在由腔體、等離子體發(fā)生器和循環(huán)裝置形成的循環(huán)路徑中循環(huán)， 直至NO2濃度達(dá)到500ppm至100，OOOppm0
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其中使用環(huán)境空氣作為所述氣體混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其中使用露點為0至-90°c的干燥空氣作為所述氣體混和物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其中所述等離子體發(fā)生器的等離子體發(fā)生部的內(nèi)壓為20至90kPa (絕對壓力)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其中大氣壓與如下區(qū)間的內(nèi)壓的壓力差設(shè)定在大約-1到_50kPa(相對壓力)之間，所述區(qū)間為從所述壓力裝置、經(jīng)過在所述路徑的下游側(cè)與所述壓力裝置連接的所述腔體、直到在所述路徑的下游側(cè)與所述腔體連接的所述流阻部這一區(qū)間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其中從所述壓力裝置、經(jīng)過在所述路徑的下游側(cè)與所述壓力裝置連接的所述腔體、直到在所述路徑的下游側(cè)與所述腔體連接的所述流阻部這一區(qū)間的內(nèi)壓保持成相對于大氣壓為正壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生高濃度NO2的方法，其中在所述循環(huán)路徑中循環(huán)的所述 NOx氣體混合物的流量為5LPM或以上。
全文摘要
一種高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)，其包括通過連接腔體、等離子體發(fā)生器和循環(huán)裝置而設(shè)置的循環(huán)路徑，其中，通過使包括氮氣和氧氣的氣體混合物在循環(huán)路徑中循環(huán)而產(chǎn)生NO2。該高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)提供高濃度NO2氣體發(fā)生系統(tǒng)和使用該發(fā)生系統(tǒng)的高濃度NO2發(fā)生方法，通過該系統(tǒng)和方法可以簡單地且選擇性地得到例如醫(yī)療器械滅菌的高水平滅菌方法所需的高濃度NO2(約500ppm或以上)。此外，由于使用室內(nèi)空氣作為成分，成分管理是簡單且高度安全的，而且可以根據(jù)需要簡單地且選擇性地制備高濃度NO2。
文檔編號C01B21/36GK102341344SQ201080010466
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者A·韋, J·金, J-M·具, O·韋伊, S·H·李, 三毛正明, 增田滋, 巖崎龍一, 廣瀬智之, 松內(nèi)秀高, 林博史, 谷端透 申請人:株式會社賽安