WO2022030326A1 - 五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法 - Google Patents

五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法 Download PDF

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gas
dinitrogen pentoxide
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plasma
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俊郎 金子
圭介 ▲高▼島
渉太 佐々木
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国立大学法人東北大学
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    • C01B13/11—Preparation of ozone by electric discharge

Definitions

  • the present invention relates to a dinitrogen pentoxide generator and a method for producing dinitrogen pentoxide.
  • Dinitrogen pentoxide (N 2 O 5 ) in the gas phase is a substance that is difficult to store due to thermal decomposition, etc., but when it dissolves in the liquid, it produces an intermediate (NO 2 + ) that has extremely high reactivity. It is expected to be applied not only in the chemical field but also in the environment, agriculture, and medical fields because it is temporarily generated and induces a peculiar chemical reaction to obtain effects such as sterilization / disinfection and cell activation. ..
  • a method for producing dinitrogen pentoxide a method for producing dinitrogen pentoxide by mixing concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid (pH ⁇ 1) and dehydrating with diphosphorus pentoxide ( P4 O 10 ).
  • P4 O 10 diphosphorus pentoxide
  • Non-Patent Document 1 a method for producing dinitrogen pentoxide by mixing concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid (pH ⁇ 1) and dehydrating with diphosphorus pentoxide ( P4 O 10 ).
  • a salt [NO 2 + ⁇ BF 4- ] , (NO 2 + ⁇ CF 3 SO 3- )
  • there is a method of mixing ozone gas and high-concentration nitrogen dioxide gas to generate dinitrogen pentoxide see, for example, Non-Patent Document 2.
  • Non-Patent Document 1 in which concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid are used as raw materials is dangerous because these raw materials are strong acids and cause a violent exothermic reaction when dinitrogen pentoxide is produced. There was a problem that it was a high method. Further, in the method of melting the salt at room temperature described in Non-Patent Document 1, it is very difficult to produce the salt of the raw material because the salt of the raw material has high hygroscopicity and needs to be in a high vacuum state. There was a problem that there was. The method described in Non-Patent Document 3 has a problem that the high concentration nitrogen dioxide as a raw material is a toxic substance and therefore has a high risk in handling. Further, when synthesizing dinitrogen pentoxide, it is frozen in liquid nitrogen and separated into a solid, so that solid ozone, which may explode, is also generated at the same time, which has a high risk.
  • the present invention has been made focusing on such a problem, and is a dinitrogen pentoxide generator and a dinitrogen pentoxide generator capable of using a highly safe raw material and relatively easily producing dinitrogen pentoxide. It is an object of the present invention to provide a method for producing dinitrogen pentoxide.
  • the dinitrogen pentoxide generator according to the present invention is provided so as to be able to generate nitrogen oxides (NOx) by using a gas containing nitrogen and oxygen as a raw material gas to generate plasma.
  • the nitrogen oxide generated in the generation unit and the ozone generated in the ozone generation unit are held in the same space for a predetermined time to form a mixing unit capable of producing dinitrogen pentoxide. , Characterized by having.
  • the method for producing dinitrogen pentoxide according to the present invention uses a gas containing nitrogen and oxygen as a raw material gas, a NOx generation step of generating plasma to generate nitrogen oxides, and a gas containing nitrogen and oxygen, or a gas containing oxygen.
  • the method for producing dinitrogen pentoxide according to the present invention is preferably carried out by the dinitrogen pentoxide producing apparatus according to the present invention.
  • a highly safe gas containing nitrogen and oxygen can be used as a raw material.
  • the gas containing nitrogen and oxygen for example, air can be used, and plasma generated by an atmospheric discharge can be used.
  • the nitrogen oxide and ozone generated by the plasma can be reacted to produce dinitrogen pentoxide.
  • the dinitrogen pentoxide generating apparatus and the dinitrogen pentoxide producing method according to the present invention can relatively easily produce dinitrogen pentoxide by using a highly safe raw material and plasma. ..
  • the dinitrogen pentoxide producing apparatus and the dinitrogen pentoxide producing method according to the present invention when a gas containing nitrogen and oxygen is used as a raw material gas for generating ozone, the nitrogen oxides produced separately are used. It is configured to collect ozone and ozone in the same space and hold them for a predetermined time. In addition, when a gas after nitrogen oxides are generated by plasma is used as a raw material gas when ozone is generated, nitrogen oxides and ozone are contained in the gas after ozone generation, so that after ozone generation. It is configured to put the gas in one space and hold it for a predetermined time.
  • the nitrogen oxides produced by plasma using a gas containing nitrogen and oxygen as a raw material gas are, for example, NO, NO 2 , N 2 O. Is.
  • the NOx generating section generates plasma at a temperature of 200 ° C. or higher
  • the ozone generating section generates plasma at a temperature of 50 ° C. or lower
  • the mixing section generates plasma. It is preferable that the nitrogen oxide and the ozone are retained at a temperature of 100 ° C. or lower.
  • the NOx generation step generates plasma at a temperature of 200 ° C. or higher
  • the ozone generation step generates plasma at a temperature of 50 ° C. or lower
  • the mixing step is 100 ° C. It is preferably configured to retain nitrogen oxides and ozone at the following temperatures.
  • the dinitrogen pentoxide generator according to the present invention adjusts the humidity of the gas containing nitrogen and oxygen to 1 ⁇ 10 15 cm -3 (about 40 ppm) or less, and adjusts the NOx generator and the ozone generator. Or, it is preferable to have a raw material gas generation unit configured to be able to supply the NOx generation unit.
  • the humidity of a gas containing nitrogen and oxygen is adjusted to 1 ⁇ 10 15 cm -3 (about 40 ppm) or less, and a NOx generation step and an ozone generation step, or an ozone generation step, or , It is preferable to have a raw material gas generation step to be supplied to the NOx generation step. In this case, dinitrogen pentoxide can be produced at a high concentration.
  • the mixing section has a tube, and the gas containing the nitrogen oxides generated by the NOx generating section and the ozone generated by the ozone generating section are mixed.
  • the contained gas may be introduced from the opening on one end side of the tube, and may be provided so as to be discharged from the opening on the other end side of the tube after the predetermined time has elapsed.
  • a gas containing nitrogen oxides produced in the NOx generation step and a gas containing ozone generated in the ozone generation step are mixed on one end side of the tube.
  • the tube preferably has a length and a diameter that can secure a predetermined time for the reaction so that the nitrogen oxide introduced from the opening on one end side and ozone react while passing through the inside.
  • the dinitrogen pentoxide generating apparatus is preferably provided so that the dinitrogen pentoxide produced in the mixing portion can be discharged into the liquid.
  • dinitrogen pentoxide dissolves in the liquid, it temporarily produces an intermediate (NO 2+ ) with extremely high reactivity and induces a specific chemical reaction, for example, HOONO or HOONO.
  • the liquid from which dinitrogen pentoxide is discharged can be used for sterilization / disinfection and cell activation.
  • the predetermined time is preferably 0.5 seconds to 600 seconds, and particularly preferably 20 seconds or more. In this case, dinitrogen pentoxide can be produced particularly efficiently and selectively.
  • a dinitrogen pentoxide producing apparatus and a dinitrogen pentoxide producing method capable of using a highly safe raw material and relatively easily producing dinitrogen pentoxide. ..
  • the dinitrogen pentoxide generation device 10 includes a raw material gas generation unit 11, a pair of flow control units 12a and 12b, a NOx generation unit 13, an ozone generation unit 14, and a mixing unit 15. Have.
  • the raw material gas generation unit 11 is configured to be able to adjust the humidity by introducing a gas containing nitrogen and oxygen and dehydrating the gas.
  • the raw material gas generation unit 11 is configured to be able to supply the humidity-adjusted gas as the raw material gas to the NOx generation unit 13 and the ozone generation unit 14 via the flow rate control units 12a and 12b.
  • the raw material gas generation unit 11 adjusts the humidity of the introduced gas to 1 ⁇ 10 15 cm -3 (about 40 ppm) or less.
  • the raw material gas generation unit 11 is connected to a cylinder 11a containing a gas containing nitrogen and oxygen, and the gas is introduced from the cylinder 11a.
  • the gas stored in the cylinder 11a is composed of air, but may be a gas other than air as long as it contains nitrogen and oxygen. When air is used, the surrounding air may be collected and used without using the cylinder 11a.
  • One flow rate control unit 12a is connected to the raw material gas generation unit 11 and the NOx generation unit 13, and the other flow rate control unit 12b is connected to the raw material gas generation unit 11 and the ozone generation unit 14.
  • Each flow rate control unit 12a and 12b is configured to be able to introduce a raw material gas whose humidity is adjusted by the raw material gas generation unit 11 and adjust the flow rate and flow velocity, respectively, to supply the NOx generation unit 13 or the ozone generation unit 14. There is.
  • the NOx generation unit 13 has a reaction vessel 21, a gas supply unit 22, a gas discharge unit 23, a pair of electrodes 24a and 24b, and a power supply unit (not shown).
  • the reaction vessel 21 has an elongated tubular inner cylinder 21b inserted inside the outer cylinder 21a at a distance between the elongated tubular outer cylinder 21a and the outer cylinder 21a on one end side. It has a cap 21c that closes the opening of the cylinder.
  • the outer cylinder 21a and the inner cylinder 21b are made of an insulator.
  • the inner cylinder 21b is arranged on one end side of the reaction vessel 21 with a space between the inner cylinder 21b and the cap 21c. As a result, the reaction vessel 21 communicates with the space inside the inner cylinder 21b and the space between the outer cylinder 21a and the inner cylinder 21b on one end side.
  • the gas supply unit 22 is connected to one flow rate control unit 12a and is provided so as to close the opening of the outer cylinder 21a on the other end side of the reaction vessel 21.
  • the gas supply unit 22 is configured to introduce the raw material gas supplied from one of the flow rate control units 12a into the space between the outer cylinder 21a and the inner cylinder 21b.
  • the gas discharge unit 23 is connected to the mixing unit 15 and is provided so as to close the opening of the inner cylinder 21b on the other end side of the reaction vessel 21.
  • the gas discharge unit 23 is configured to discharge gas in the space inside the inner cylinder 21b so that it can be supplied to the mixing unit 15.
  • the raw material gas introduced into the space between the outer cylinder 21a and the inner cylinder 21b by the gas supply unit 22 flows in the space from the other end side to the one end side of the reaction vessel 21. Then, it enters the inside of the inner cylinder 21b on one end side of the reaction vessel 21, further flows inside the inner cylinder 21b from one end side to the other end side of the reaction vessel 21, and is discharged from the gas discharge unit 23. There is.
  • One electrode 24a is inserted inside the inner cylinder 21b and is arranged so as to extend from one end side to the other end side of the reaction vessel 21 along the length direction of the inner cylinder 21b.
  • the other electrode 24b is made of a stainless steel tube or the like and has a tubular shape.
  • the other electrode 24b is attached to one end of the reaction vessel 21 so as to face the one electrode 24a over a predetermined range in the length direction of the reaction vessel 21 (hereinafter referred to as “plasma generation unit 25”). It is attached to the inside of the cylinder 21a. Further, the other electrode 24b is grounded.
  • the power supply unit is connected to one of the electrodes 24a, and a voltage can be applied between the electrodes 24a and 24b. In a specific example shown in FIG. 2A, the power supply unit is configured to apply a voltage between the electrodes 24a and 24b with a maximum power of 50 W.
  • the power supply unit is an AC power supply, but may be a DC power supply or a pulse power supply
  • the NOx generation unit 13 applies a voltage between the electrodes 24a and 24b by the power supply unit in a state where the raw material gas is supplied from one flow rate control unit 12a to the inside of the reaction vessel 21 via the gas supply unit 22.
  • the plasma generation unit 25 can generate plasma.
  • plasma can be generated at a temperature of 200 ° C. or higher to generate nitrogen oxides such as NO, NO 2 , and N 2 O.
  • the NOx generation unit 13 discharges gas from the plasma generation unit 25 inside the inner cylinder 21b within the range from the other end side of the reaction vessel 21 to the plasma generation unit (hereinafter referred to as “heat exchange unit 26”).
  • the ozone generation unit 14 has a reaction vessel 31, a gas supply unit 32, a gas discharge unit 33, a pair of electrodes 34a and 34b, and a power supply unit (not shown).
  • the reaction vessel 31 is made of an insulator and has an elongated tubular shape.
  • the gas supply unit 32 is connected to the other flow rate control unit 12b and is provided so as to close the opening on one end side of the reaction vessel 31.
  • the gas supply unit 32 is configured to introduce the raw material gas supplied from the other flow rate control unit 12b into the inside of the reaction vessel 31.
  • the gas discharge unit 33 is connected to the mixing unit 15 and is provided so as to close the opening on the other end side of the reaction vessel 31.
  • the gas discharge unit 33 is configured to discharge gas in the space inside the reaction vessel 31 so that it can be supplied to the mixing unit 15.
  • One electrode 34a is inserted inside the reaction vessel 31 and is arranged so as to extend from one end side to the other end side of the reaction vessel 31 along the length direction of the reaction vessel 31.
  • the other electrode 34b is made of copper foil or the like and is in the form of a thin sheet.
  • the other electrode 34b is placed on the outer surface of the reaction vessel 31 so as to face the one electrode 34a over a range from one end to the other end of the reaction vessel 31 (hereinafter referred to as “plasma generation portion 35”). It is attached by wrapping it around.
  • the other electrode 34b is grounded.
  • the power supply unit is connected to one of the electrodes 34a, and a voltage can be applied between the electrodes 34a and 34b. In a specific example shown in FIG. 2B, the power supply unit is configured to apply a voltage between the electrodes 34a and 34b with a power of about 3 W as small as possible.
  • the power supply unit is an AC power supply, but may be a DC power supply or a pulse power supply.
  • the ozone generation unit 14 applies a voltage between the electrodes 34a and 34b by the power supply unit in a state where the raw material gas is supplied from the other flow rate control unit 12b to the inside of the reaction vessel 31 via the gas supply unit 32.
  • the plasma generation unit 35 can generate plasma.
  • plasma can be generated at a temperature of 50 ° C. or lower to generate ozone.
  • the mixing portion 15 has an elongated tube 41 and an orifice 42.
  • the opening on one end side is connected to the gas discharge unit 23 of the NOx generation unit 13 and the gas discharge unit 33 of the ozone generation unit 14, and the gas containing nitrogen oxides generated by the NOx generation unit 13 and ozone.
  • a gas containing ozone generated by the generation unit 14 is introduced into the inside, and the gas can be discharged from the opening on the other end side.
  • the tube 41 has a length and an inner diameter that can allow time for the reaction so that the introduced nitrogen oxide and ozone react with each other while passing through the inside to produce dinitrogen pentoxide.
  • the orifice 42 is attached to the opening on the other end side of the tube 41.
  • the mixing section 15 does not have to use the orifice 42.
  • the mixing unit 15 is capable of discharging dinitrogen pentoxide generated inside the tube 41 from the orifice 42. Further, the mixing unit 15 is provided so that the generated dinitrogen pentoxide can be discharged into the liquid.
  • the tube 41 has a length of 5 m to 50 m and an inner diameter of 4 mm to 10 mm so that the time for producing dinitrogen pentoxide can be secured from 10 seconds to 100 seconds. have.
  • the tube 41 is configured to allow nitrogen oxides and ozone to pass through the inside at a temperature of 100 ° C. or lower. It should be noted that the mixing unit 15 may be used as long as it is possible to secure time for producing dinitrogen pentoxide, and the gas containing nitrogen oxides and the gas containing ozone are subjected to high pressure or cooling. You may reserve time.
  • the method for producing dinitrogen pentoxide according to the embodiment of the present invention can be suitably carried out by the dinitrogen pentoxide generating apparatus 10.
  • a gas containing nitrogen and oxygen is used as a raw material gas
  • plasma is generated in the NOx generation unit 13 to generate nitrogen oxides
  • the ozone generation unit 14 generates plasma. Is generated to generate ozone, and the generated nitrogen oxide and ozone are reacted inside the tube 41 of the mixing unit 15 for a predetermined time to generate dinitrogen pentoxide.
  • the dinitrogen pentoxide generating apparatus 10 and the dinitrogen pentoxide producing method according to the embodiment of the present invention can use a highly safe gas such as air containing nitrogen and oxygen as a raw material. Further, by holding the nitrogen oxide and ozone generated by the plasma in the same space inside the tube 41 for a predetermined time, the nitrogen oxide and ozone are sufficiently reacted to produce dinitrogen pentoxide. be able to. As described above, the dinitrogen pentoxide generating apparatus 10 and the method for producing dinitrogen pentoxide according to the embodiment of the present invention relatively easily produce dinitrogen pentoxide by using a highly safe raw material and plasma. can do.
  • a highly safe gas such as air containing nitrogen and oxygen
  • nitrogen in the raw material gas is efficiently dissociated by generating plasma at a temperature of 200 ° C. or higher in the NOx generation unit 13. It is possible to increase the efficiency of nitrogen oxide production by plasma. Further, by generating plasma at a temperature of 50 ° C. or lower in the ozone generation unit 14, the efficiency of ozone generation by plasma can be increased. Further, by lengthening the other electrode 34b of the ozone generation unit 14 to reduce the power density while keeping the input power constant, it is possible to suppress the temperature rise of the plasma generation unit 35 and further improve the ozone generation efficiency. be able to.
  • the heat exchange unit 26 of the NOx generation unit 13 can raise the temperature of the plasma generation unit 25 of the NOx generation unit 13 as much as possible and lower the temperature of the gas discharged from the gas discharge unit 23 as much as possible, and nitrogen.
  • the efficiency of oxide formation can be further increased.
  • the efficiency of producing dinitrogen pentoxide can be increased.
  • the humidity of the raw material gas is set to 1 ⁇ 10 15 cm -3 (about 40 ppm) in the raw material gas generation unit 11.
  • the temperature of the gas after plasma generation can be lowered by the heat exchange unit 26 of the NOx generation unit 13, so that NOx It is possible to suppress the temperature rise of the gas supply unit 22 of the generation unit 13, the gas discharge unit 23, and the gas supply unit 32 of the ozone generation unit 14. Further, since the plasma generation temperature in the ozone generation unit 14 is set to 50 ° C. or lower, the temperature rise of the gas discharge unit 33 of the ozone generation unit 14 can be suppressed.
  • the durability of the gas supply unit 22 and the gas discharge unit 23 of the NOx generation unit 13, the gas supply unit 32 and the gas discharge unit 33 of the ozone generation unit 14 can be improved.
  • the durability can be dramatically improved.
  • the gas temperature in the NOx generation unit 13 gas discharge unit 23 and the ozone generation unit 14 gas discharge unit 33 is low, the gas temperature in the mixing unit 15 can be lowered, and dinitrogen pentoxide can be produced. It can be generated efficiently.
  • the dinitrogen pentoxide produced in the mixing unit 15 is discharged into the liquid so that the dinitrogen pentoxide is contained in the liquid.
  • the dinitrogen pentoxide When dissolved in, it temporarily produces an intermediate (NO 2+ ) with extremely high reactivity and induces a specific chemical reaction, for example, bactericidal active species such as HOONO and HOONO 2 , and NO. It is possible to produce growth - promoting active species of plants such as 3- .
  • the liquid from which dinitrogen pentoxide is discharged can be used for sterilization / disinfection and cell activation.
  • the ozone generation unit 14 may be arranged between the NOx generation unit 13 and the mixing unit 15. That is, the gas supply unit 32 of the ozone generation unit 14 is connected to the gas discharge unit 23 of the NOx generation unit 13, and the ozone generation unit 14 generates plasma by using the gas after plasma generation in the NOx generation unit 13 as a raw material gas. It may be provided so as to be able to generate ozone. In this case, since ozone and nitrogen oxides generated by the NOx generation unit 13 are contained in the gas after ozone generation, the gas after ozone generation is put inside the tube 41 and held for a predetermined time. Thereby, dinitrogen pentoxide can be produced. Further, since only one flow rate control unit 12a is required, it is possible to reduce the manufacturing cost and the operating cost of the device.
  • a production experiment of dinitrogen pentoxide was conducted using the dinitrogen pentoxide generator 10 shown in FIG.
  • air was used as the raw material gas
  • the raw material gas was supplied to the NOx generation unit 13 at a flow rate of 1 slm by one flow rate control unit 12a, and ozone was generated at a flow rate of 1 slm by the other flow rate control unit 12b.
  • the raw material gas was supplied to the unit 14.
  • the inner diameter and the length of the tube 41 of the mixing portion 15 were set to 10 mm and 10 m, respectively.
  • the time for the gas containing nitrogen oxides and the gas containing ozone to pass through the inside of the tube 41 that is, the time for the nitrogen oxides and ozone to react with each other is 24 seconds.
  • an infrared absorption spectrum (IR spectrum) is obtained by infrared spectroscopy using a Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) apparatus, and each of the gases contained in the gas is obtained.
  • the number density (Density) of the active species was determined.
  • the number density and IR spectrum of each active species obtained are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
  • the gas discharged from the mixing unit 15 includes nitrogen oxides (NO, NO 2 , N2 O, HNO 3 ) generated by the NOx generation unit 13 and an ozone generation unit.
  • dinitrogen pentoxide can be efficiently produced by configuring the mixing unit 15 so that the reaction time tr is 20 seconds or more. It is also considered that NO 2 mainly reacts with ozone to generate dinitrogen pentoxide.

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Abstract

【課題】安全性の高い原料を用いることができ、比較的容易に五酸化二窒素を製造することができる五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法を提供する。 【解決手段】ＮＯｘ生成部１３が、窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとして、プラズマを発生させて窒素酸化物を生成可能に設けられている。オゾン生成部１４が、窒素と酸素とを含むガス、または、ＮＯｘ生成部１３でプラズマ発生後のガスを原料ガスとして、プラズマを発生させてオゾンを生成可能に設けられている。混合部１５が、ＮＯｘ生成部１３で生成された窒素酸化物と、オゾン生成部１４で生成されたオゾンとを、同じ空間で所定時間保持することにより、五酸化二窒素を生成可能に設けられている。

Description

五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法
　本発明は、五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法に関する。
　気相中の五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）は、熱分解等により保存が難しい物質であるが、液中に溶け込む際に、非常に高い反応性を有する中間体（ＮＯ２ ＋）を一時的に生成し、特異な化学反応を誘発して、殺菌・消毒や細胞活性化などの効果が得られるため、化学分野のみならず、環境・農業・医療分野での応用が期待されている。
　従来、五酸化二窒素を生成する方法として、濃硫酸と濃硝酸（ｐＨ＜１）とを混合し、五酸化二リン（Ｐ４Ｏ１０）で脱水することにより五酸化二窒素を生成する方法（例えば、非特許文献１参照）や、室温で塩（［ＮＯ２ ＋・ＢＦ４ －］，（ＮＯ２ ＋・ＣＦ３ＳＯ３ －））を溶かすことにより五酸化二窒素を生成する方法（例えば、非特許文献１参照）、オゾンガスと高濃度の二酸化窒素ガスとを混合して五酸化二窒素を生成する方法（例えば、非特許文献２参照）がある。
E. Wiberg, N. Wiberg and A. Holleman, "Inorganic Chemistry", Berlin: Academic Press, 2001 C.H. Wu, E.D. Morris, and H. Niki, "The Reaction of Nitrogen Dioxide with Ozone", J. Phys. Chem., 1973, 77, p. 2507
　しかしながら、非特許文献１に記載の、濃硫酸と濃硝酸とを原料として用いる方法では、これらの原料が強酸であることや、五酸化二窒素の生成時に激しい発熱反応を起こすことから、危険性が高い方法であるという課題があった。また、非特許文献１に記載の、室温で塩を溶かす方法では、原料の塩の吸湿性が高いため、高真空状態にする必要がある等、原料の塩を製造するのが非常に困難であるという課題があった。非特許文献３に記載の方法では、原料の高濃度二酸化窒素が毒物であるため、扱う際の危険性が高いという課題があった。また、五酸化二窒素を合成する際、液体窒素で凍結し、固体にして分離するため、爆発の恐れがある固体オゾンも同時に生成されてしまい、危険性が高いという課題もあった。
　本発明は、このような課題に着目してなされたもので、安全性の高い原料を用いることができ、比較的容易に五酸化二窒素を製造することができる五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る五酸化二窒素生成装置は、窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとして、プラズマを発生させて窒素酸化物（ＮＯｘ）を生成可能に設けられたＮＯｘ生成部と、窒素と酸素とを含むガス、または、前記ＮＯｘ生成部でプラズマ発生後のガスを原料ガスとして、プラズマを発生させてオゾンを生成可能に設けられたオゾン生成部と、前記ＮＯｘ生成部で生成された前記窒素酸化物と、前記オゾン生成部で生成された前記オゾンとを、同じ空間で所定時間保持することにより、五酸化二窒素を生成可能に設けられた混合部とを、有することを特徴とする。
　本発明に係る五酸化二窒素生成方法は、窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとして、プラズマを発生させて窒素酸化物を生成するＮＯｘ生成工程と、窒素と酸素とを含むガス、または、前記ＮＯｘ生成工程でプラズマ発生後のガスを原料ガスとして、プラズマを発生させてオゾンを生成するオゾン生成工程と、前記ＮＯｘ生成工程で生成された前記窒素酸化物と、前記オゾン生成工程で生成された前記オゾンとを、同じ空間で所定時間保持することにより、五酸化二窒素を生成する混合工程とを、有することを特徴とする。
　本発明に係る五酸化二窒素生成方法は、本発明に係る五酸化二窒素生成装置により好適に実施される。本発明に係る五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法は、原料として、窒素と酸素とを含む安全性の高いガスを使用することができる。窒素と酸素とを含むガスとして、例えば、空気を使用することができ、大気放電によるプラズマを利用することができる。また、プラズマにより生成された窒素酸化物とオゾンとを、同じ空間で所定時間保持することにより、窒素酸化物とオゾンとを反応させて、五酸化二窒素を製造することができる。このように、本発明に係る五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法は、安全性の高い原料とプラズマとを利用して、比較的容易に五酸化二窒素を製造することができる。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法は、オゾンを生成する際の原料ガスとして、窒素と酸素とを含むガスを使用する場合、別々に生成された窒素酸化物とオゾンとを、それぞれ同じ空間に集めて、所定時間保持するよう構成されている。また、オゾンを生成する際の原料ガスとして、プラズマにより窒素酸化物を生成後のガスを使用する場合、オゾン生成後のガス中に窒素酸化物とオゾンとが含まれているため、オゾン生成後のガスを一つの空間に入れて、所定時間保持するよう構成されている。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法で、窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとしてプラズマにより生成される窒素酸化物は、例えば、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏである。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置で、前記ＮＯｘ生成部は、２００℃以上の温度でプラズマを発生させ、前記オゾン発生部は、５０℃以下の温度でプラズマを発生させ、混合部は、１００℃以下の温度で前記窒素酸化物と前記オゾンとを保持するよう構成されていることが好ましい。本発明に係る五酸化二窒素生成方法で、ＮＯｘ生成工程は、２００℃以上の温度でプラズマを発生させ、オゾン発生工程は、５０℃以下の温度でプラズマを発生させ、混合工程は、１００℃以下の温度で窒素酸化物とオゾンとを保持するよう構成されていることが好ましい。この場合、２００℃以上の温度でプラズマを発生させることにより、原料ガス中の窒素を効率よく解離することができ、プラズマによる窒素酸化物の生成効率を高めることができる。また、５０℃以下の温度でプラズマを発生させることにより、プラズマによるオゾンの生成効率を高めることができる。これらにより、五酸化二窒素の生成効率も高めることができる。また、１００℃以下の温度で窒素酸化物とオゾンとを保持することにより、五酸化二窒素の生成効率をさらに高めることができる。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置は、窒素と酸素とを含むガスの湿度を、１×１０１５ｃｍ－３（約40 ppm）以下に調整して、前記ＮＯｘ生成部および前記オゾン生成部、または、前記ＮＯｘ生成部に供給可能に構成された原料ガス生成部を、有することが好ましい。本発明に係る五酸化二窒素生成方法は、窒素と酸素とを含むガスの湿度を、１×１０１５ｃｍ－３（約40 ppm）以下に調整して、ＮＯｘ生成工程およびオゾン生成工程、または、ＮＯｘ生成工程に供給する原料ガス生成工程を、有することが好ましい。この場合、五酸化二窒素を高濃度で製造することができる。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置で、前記混合部は、チューブを有し、前記ＮＯｘ生成部で生成された前記窒素酸化物を含むガスと、前記オゾン生成部で生成された前記オゾンを含むガスとを、前記チューブの一端側の開口から導入し、前記所定時間経過した後、前記チューブの他端側の開口から排出可能に設けられていてもよい。本発明に係る五酸化二窒素生成方法は、混合工程で、ＮＯｘ生成工程で生成された窒素酸化物を含むガスと、オゾン生成工程で生成されたオゾンを含むガスとを、チューブの一端側の開口から導入し、所定時間経過した後、チューブの他端側の開口から排出してもよい。この場合、チューブの内部で窒素酸化物とオゾンとを反応させ、チューブの他端側の開口から、その反応により生成された五酸化二窒素を排出することができる。チューブは、一端側の開口から導入した窒素酸化物とオゾンとが、内部を通過する間に反応するよう、反応のための所定時間を確保可能な長さや径を有していることが好ましい。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置は、前記混合部で生成された五酸化二窒素を、液体中に排出可能に設けられていることが好ましい。本発明に係る五酸化二窒素生成方法は、混合工程で生成された五酸化二窒素を、液体中に排出することが好ましい。この場合、五酸化二窒素が液体中に溶け込む際に、非常に高い反応性を有する中間体（ＮＯ２ ＋）を一時的に生成し、特異な化学反応を誘発して、例えば、ＨＯＯＮＯやＨＯＯＮＯ２などの殺菌作用活性種や、ＮＯ３ －などの植物の成長促進活性種を生成することができる。これにより、五酸化二窒素が排出された液体を、殺菌・消毒や細胞活性化などに利用することができる。
　本発明に係る五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法で、前記所定時間は、０．５秒～６００秒であることが好ましく、特に２０秒以上であることが好ましい。この場合、五酸化二窒素を特に効率的かつ選択的に製造することができる。
　本発明によれば、安全性の高い原料を用いることができ、比較的容易に五酸化二窒素を製造することができる五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法を提供することができる。
本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置を示すブロック図である。 図１に示す五酸化二窒素生成装置の（ａ）ＮＯｘ生成部、（ｂ）オゾン生成部を示す正面図である。 本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置の変形例を示すブロック図である。 図１に示す五酸化二窒素生成装置により製造されたガスに含まれる各活性種の数密度（Density）を示すグラフである。 図１に示す五酸化二窒素生成装置により製造されたガスの、ＩＲスペクトルである。 図１に示す五酸化二窒素生成装置の、チューブの長さや内径を変えて、窒素酸化物とオゾンとが反応する時間ｔｒを変えたときの、時間ｔｒと各活性種の数密度（Density）との関係を示すグラフである。
　以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
　図１乃至図６は、本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置および五酸化二窒素生成方法を示している。
　図１および図２に示すように、五酸化二窒素生成装置１０は、原料ガス生成部１１と１対の流量制御部１２ａ，１２ｂとＮＯｘ生成部１３とオゾン生成部１４と混合部１５とを有している。
　図１に示すように、原料ガス生成部１１は、窒素と酸素とを含むガスを導入し、そのガスを脱水して、湿度を調整可能に構成されている。原料ガス生成部１１は、湿度を調整したガスを原料ガスとして、各流量制御部１２ａ，１２ｂを介して、ＮＯｘ生成部１３およびオゾン生成部１４に供給可能に構成されている。図１に示す具体的な一例では、原料ガス生成部１１は、導入したガスの湿度を、１×１０１５ｃｍ－３（約40 ppm）以下に調整するようになっている。また、原料ガス生成部１１は、窒素と酸素とを含むガスを収納したボンベ１１ａに接続され、そのボンベ１１ａからガスを導入するようになっている。ボンベ１１ａに収納されたガスは空気から成っているが、窒素と酸素とを含んでいれば、空気以外のガスであってもよい。なお、空気を使用する場合には、ボンベ１１ａを使用せず、周辺の空気を集めて使用してもよい。
　一方の流量制御部１２ａは、原料ガス生成部１１とＮＯｘ生成部１３とに接続され、他方の流量制御部１２ｂは、原料ガス生成部１１とオゾン生成部１４とに接続されている。各流量制御部１２ａ，１２ｂは、原料ガス生成部１１で湿度を調整した原料ガスを導入し、それぞれ流量や流速を調整して、ＮＯｘ生成部１３またはオゾン生成部１４に供給可能に構成されている。
　図２（ａ）に示すように、ＮＯｘ生成部１３は、反応容器２１とガス供給部２２とガス排出部２３と１対の電極２４ａ，２４ｂと電源部（図示せず）とを有している。反応容器２１は、細長い筒状の外筒２１ａと、外筒２１ａとの間に間隔をあけて、外筒２１ａの内側に挿入された細長い筒状の内筒２１ｂと、一端側の外筒２１ａの開口を塞ぐキャップ２１ｃとを有している。外筒２１ａおよび内筒２１ｂは、絶縁体から成っている。また、内筒２１ｂは、反応容器２１の一端側で、キャップ２１ｃとの間に間隔をあけて配置されている。これにより、反応容器２１は、一端側で、内筒２１ｂの内側の空間と、外筒２１ａと内筒２１ｂとの間の空間とが連通している。
　ガス供給部２２は、一方の流量制御部１２ａに接続され、反応容器２１の他端側で、外筒２１ａの開口を塞ぐよう設けられている。ガス供給部２２は、一方の流量制御部１２ａから供給される原料ガスを、外筒２１ａと内筒２１ｂとの間の空間に導入するよう構成されている。ガス排出部２３は、混合部１５に接続され、反応容器２１の他端側で、内筒２１ｂの開口を塞ぐよう設けられている。ガス排出部２３は、内筒２１ｂの内側の空間のガスを排出して、混合部１５に供給可能に構成されている。これにより、ＮＯｘ生成部１３は、ガス供給部２２により外筒２１ａと内筒２１ｂとの間の空間に導入された原料ガスが、その空間内を反応容器２１の他端側から一端側に流れて、反応容器２１の一端側で内筒２１ｂの内側に入り、さらに内筒２１ｂの内側を反応容器２１の一端側から他端側に流れて、ガス排出部２３から排出されるようになっている。
　一方の電極２４ａは、内筒２１ｂの内側に挿入されて、反応容器２１の一端側から他端側まで、内筒２１ｂの長さ方向に沿って伸びるよう配置されている。他方の電極２４ｂは、ステンレス管などから成り、管状を成している。他方の電極２４ｂは、一方の電極２４ａと対向するよう、反応容器２１の一端部に、反応容器２１の長さ方向の所定の範囲（以下、「プラズマ生成部２５」という）に渡って、外筒２１ａの内側に取り付けられている。また、他方の電極２４ｂは、接地されている。電源部は、一方の電極２４ａに接続されており、各電極２４ａ，２４ｂの間に電圧を印加可能になっている。図２（ａ）に示す具体的な一例では、電源部は、最大５０Ｗの電力により、各電極２４ａ，２４ｂの間に電圧を印加するよう構成されている。なお、電源部は、交流電源であるが、直流電源またはパルス電源であってもよい。
　ＮＯｘ生成部１３は、一方の流量制御部１２ａからガス供給部２２を介して原料ガスを反応容器２１の内部に供給した状態で、電源部により各電極２４ａ，２４ｂの間に電圧を印加することにより、プラズマ生成部２５でプラズマを発生可能になっている。このとき、投入する電力を調整することにより、２００℃以上の温度でプラズマを発生させて、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏなどの窒素酸化物を生成可能になっている。また、ＮＯｘ生成部１３は、反応容器２１の他端側からプラズマ発生部までの間の範囲（以下、「熱交換部２６」という）で、内筒２１ｂの内側をプラズマ生成部２５からガス排出部２３に向かって流れるプラズマ発生後のガスと、外筒２１ａと内筒２１ｂとの間の空間をプラズマ生成部２５に向かって流れる原料ガスとの間で熱交換し、原料ガスを加熱可能かつ、プラズマ発生後のガスを冷却可能になっている。これにより、プラズマ生成部２５の温度をできるだけ上昇させると共に、ガス排出部２３から排出されるガスの温度をできるだけ低下させるようになっている。
　図２（ｂ）に示すように、オゾン生成部１４は、反応容器３１とガス供給部３２とガス排出部３３と１対の電極３４ａ，３４ｂと電源部（図示せず）とを有している。反応容器３１は、絶縁体から成り、細長い筒状を成している。ガス供給部３２は、他方の流量制御部１２ｂに接続され、反応容器３１の一端側の開口を塞ぐよう設けられている。ガス供給部３２は、他方の流量制御部１２ｂから供給される原料ガスを、反応容器３１の内部に導入するよう構成されている。ガス排出部３３は、混合部１５に接続され、反応容器３１の他端側の開口を塞ぐよう設けられている。ガス排出部３３は、反応容器３１の内部の空間のガスを排出して、混合部１５に供給可能に構成されている。
　一方の電極３４ａは、反応容器３１の内部に挿入されて、反応容器３１の一端側から他端側まで、反応容器３１の長さ方向に沿って伸びるよう配置されている。他方の電極３４ｂは、銅箔などから成り、薄いシート状を成している。他方の電極３４ｂは、一方の電極３４ａと対向するよう、反応容器３１の一端部から他端部までの範囲（以下、「プラズマ生成部３５」という）に渡って、反応容器３１の外側面に一周巻き付けて取り付けられている。また、他方の電極３４ｂは、接地されている。電源部は、一方の電極３４ａに接続されており、各電極３４ａ，３４ｂの間に電圧を印加可能になっている。図２（ｂ）に示す具体的な一例では、電源部は、できるだけ小さい３Ｗ程度の電力により、各電極３４ａ，３４ｂの間に電圧を印加するよう構成されている。なお、電源部は、交流電源であるが、直流電源またはパルス電源であってもよい。
　オゾン生成部１４は、他方の流量制御部１２ｂからガス供給部３２を介して原料ガスを反応容器３１の内部に供給した状態で、電源部により各電極３４ａ，３４ｂの間に電圧を印加することにより、プラズマ生成部３５でプラズマを発生可能になっている。このとき、投入する電力を調整することにより、５０℃以下の温度でプラズマを発生させて、オゾンを生成可能になっている。
　図１に示すように、混合部１５は、細長いチューブ４１とオリフィス４２とを有している。チューブ４１は、一端側の開口がＮＯｘ生成部１３のガス排出部２３とオゾン生成部１４のガス排出部３３とに接続され、ＮＯｘ生成部１３で生成された窒素酸化物を含むガスと、オゾン生成部１４で生成されたオゾンを含むガスとを内部に導入し、他端側の開口から排出可能に構成されている。チューブ４１は、導入した窒素酸化物とオゾンとが、内部を通過する間に反応して五酸化二窒素を生成するよう、その反応のための時間を確保可能な長さおよび内径を有している。オリフィス４２は、チューブ４１の他端側の開口に取り付けられている。なお、混合部１５は、オリフィス４２を使用しなくてもよい。
　混合部１５は、チューブ４１の内部で生成された五酸化二窒素を、オリフィス４２から排出可能になっている。また、混合部１５は、生成された五酸化二窒素を、液体中に排出可能に設けられている。図１に示す具体的な一例では、チューブ４１は、五酸化二窒素生成のための時間として、１０秒～１００秒を確保可能するため、５ｍ～５０ｍの長さ、および、４ｍｍ～１０ｍｍの内径を有している。また、チューブ４１は、１００℃以下の温度で、窒素酸化物とオゾンとを内部を通過させるよう構成されている。なお、混合部１５は、五酸化二窒素を生成するための時間を確保可能であればよく、窒素酸化物を含むガスおよびオゾンを含むガスを、高圧にしたり、冷却したりすることにより、その時間を確保してもよい。
　本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成方法は、五酸化二窒素生成装置１０により好適に実施することができる。本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成方法は、窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとして、ＮＯｘ生成部１３でプラズマを発生させて窒素酸化物を生成し、オゾン生成部１４でプラズマを発生させてオゾンを生成し、生成された窒素酸化物とオゾンとを、混合部１５のチューブ４１の内部で所定時間反応させることにより、五酸化二窒素を生成することができる。
　本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置１０および五酸化二窒素生成方法は、原料として、窒素と酸素とを含む空気などの安全性の高いガスを使用することができる。また、プラズマにより生成された窒素酸化物とオゾンとを、チューブ４１の内部の同じ空間で所定時間保持することにより、窒素酸化物とオゾンとを十分に反応させて、五酸化二窒素を製造することができる。このように、本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置１０および五酸化二窒素生成方法は、安全性の高い原料とプラズマとを利用して、比較的容易に五酸化二窒素を製造することができる。
　本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置１０および五酸化二窒素生成方法は、ＮＯｘ生成部１３で２００℃以上の温度でプラズマを発生させることにより、原料ガス中の窒素を効率よく解離することができ、プラズマによる窒素酸化物の生成効率を高めることができる。また、オゾン生成部１４で５０℃以下の温度でプラズマを発生させることにより、プラズマによるオゾンの生成効率を高めることができる。また、投入電力を一定にしたまま、オゾン生成部１４の他方の電極３４ｂを長くして電力密度を減らすことにより、プラズマ生成部３５の温度上昇を抑えることができ、オゾンの生成効率をより高めることができる。また、ＮＯｘ生成部１３の熱交換部２６により、ＮＯｘ生成部１３のプラズマ生成部２５の温度をできるだけ上昇させると共に、ガス排出部２３から排出されるガスの温度をできるだけ低下させることができ、窒素酸化物の生成効率をさらに高めることができる。これらにより、五酸化二窒素の生成効率も高めることができる。
　また、本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置１０および五酸化二窒素生成方法は、原料ガス生成部１１で、原料ガスの湿度を、１×１０１５ｃｍ－３（約40 ppm）以下に調整することにより、五酸化二窒素を高濃度で製造することができる。
　本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置１０および五酸化二窒素生成方法は、ＮＯｘ生成部１３の熱交換部２６により、プラズマ生成後のガスの温度を低下させることができるため、ＮＯｘ生成部１３のガス供給部２２やガス排出部２３、オゾン生成部１４のガス供給部３２の温度上昇を抑えることができる。また、オゾン生成部１４でのプラズマの発生温度を５０℃以下にするため、オゾン生成部１４のガス排出部３３の温度上昇を抑えることができる。これにより、ＮＯｘ生成部１３のガス供給部２２やガス排出部２３、オゾン生成部１４のガス供給部３２やガス排出部３３の耐久性を高めることができる。特に、これらの箇所の温度を１５０℃以下に維持することにより、耐久性を飛躍的に高めることができる。また、ＮＯｘ生成部１３ガス排出部２３、および、オゾン生成部１４ガス排出部３３でのガスの温度が低いため、混合部１５でのガスの温度を低くすることができ、五酸化二窒素を効率良く生成することができる。
　本発明の実施の形態の五酸化二窒素生成装置１０および五酸化二窒素生成方法は、混合部１５で生成された五酸化二窒素を液体中に排出することにより、五酸化二窒素が液体中に溶け込む際に、非常に高い反応性を有する中間体（ＮＯ２ ＋）を一時的に生成し、特異な化学反応を誘発して、例えば、ＨＯＯＮＯやＨＯＯＮＯ２などの殺菌作用活性種や、ＮＯ３ －などの植物の成長促進活性種を生成することができる。これにより、五酸化二窒素が排出された液体を、殺菌・消毒や細胞活性化などに利用することができる。
　なお、図３に示すように、五酸化二窒素生成装置１０は、オゾン生成部１４を、ＮＯｘ生成部１３と混合部１５との間に配置してもよい。すなわち、オゾン生成部１４のガス供給部３２は、ＮＯｘ生成部１３のガス排出部２３に接続され、オゾン生成部１４は、ＮＯｘ生成部１３でプラズマ発生後のガスを原料ガスとして、プラズマを発生させてオゾンを生成可能に設けられていてもよい。この場合、オゾン生成後のガス中に、オゾンとＮＯｘ生成部１３で生成された窒素酸化物とが含まれているため、オゾン生成後のガスをチューブ４１の内部に入れて、所定時間保持することにより、五酸化二窒素を生成することができる。また、１つの流量制御部１２ａで済むため、装置の製造コストや運用コストを低減することができる。
　図１に示す五酸化二窒素生成装置１０を用いて、五酸化二窒素の製造実験を行った。実験では、原料ガスとして空気を使用し、一方の流量制御部１２ａにより、1 slm の流量でＮＯｘ生成部１３に原料ガスを供給し、他方の流量制御部１２ｂにより、1 slm の流量でオゾン生成部１４に原料ガスを供給した。また、混合部１５のチューブ４１の内径および長さを、それぞれ 10 mm および 10 m とした。これにより、窒素酸化物を含むガスとオゾンを含むガスとが、チューブ４１の内部を通過する時間、すなわち窒素酸化物とオゾンとが反応する時間は、24秒となる。
　オリフィス４２から排出されるガスに対して、フーリエ変換型赤外分光（ＦＴ－ＩＲ）装置を用いて、赤外分光法により赤外吸収スペクトル（ＩＲスペクトル）を求め、そのガス中に含まれる各活性種の数密度（Density）を求めた。求めた各活性種の数密度およびＩＲスペクトルを、それぞれ図４および図５に示す。図４および図５に示すように、混合部１５から排出されるガスには、ＮＯｘ生成部１３で生成された窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＨＮＯ３）や、オゾン生成部１４で生成されたオゾン（Ｏ３）よりも、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）の方が多いことが確認された。これは、混合部１５のチューブ４１の内部で、窒素酸化物とオゾンとが十分に反応して、五酸化二窒素が生成されたためであると考えられる。
　次に、混合部１５のチューブ４１の長さや内径を変えて、チューブ４１を通過する時間、すなわち窒素酸化物とオゾンとが反応する時間ｔｒを変えながら、フーリエ変換型赤外分光装置を用いて、オリフィス４２から排出されるガス中に含まれる各活性種の数密度（Density）を求めた。その結果を、図６に示す。図６に示すように、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）は、反応時間ｔｒとともに増加しつづけ、２０秒以上で飽和することが確認された。また、オゾン（Ｏ３）およびＮＯ２は、反応時間ｔｒが約３０秒になるまでに急激に減少していることが確認された。また、Ｎ２Ｏは、反応時間ｔｒが経過しても、増減は認められず、ほとんど変化しないことが確認された。また、ＨＮＯ３は、反応時間ｔｒが約３０秒になるまで僅かに増加することが確認された。
　この図６に示す結果から、反応時間ｔｒが２０秒以上になるよう混合部１５を構成することにより、五酸化二窒素を効率的に製造することができるといえる。また、主にＮＯ２がオゾンと反応して、五酸化二窒素を生成していると考えられる。
　１０　五酸化二窒素生成装置
　１１　原料ガス生成部
　　１１ａ　ボンベ
　１２ａ，１２ｂ　流量制御部
　１３　ＮＯｘ生成部
　　２１　反応容器
　　　２１ａ　外筒
　　　２１ｂ　内筒
　　　２１ｃ　キャップ
　　２２　ガス供給部
　　２３　ガス排出部
　　２４ａ，２４ｂ　電極
　　２５　プラズマ生成部
　　２６　熱交換部
　１４　オゾン生成部
　　３１　反応容器
　　３２　ガス供給部
　　３３　ガス排出部
　　３４ａ，３４ｂ　電極
　　３５　プラズマ生成部
　１５　混合部
　　４１　チューブ
　　４２　オリフィス
 

Claims (7)

  1. 　窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとして、プラズマを発生させて窒素酸化物を生成可能に設けられたＮＯｘ生成部と、
    　窒素と酸素とを含むガス、または、前記ＮＯｘ生成部でプラズマ発生後のガスを原料ガスとして、プラズマを発生させてオゾンを生成可能に設けられたオゾン生成部と、
    　前記ＮＯｘ生成部で生成された前記窒素酸化物と、前記オゾン生成部で生成された前記オゾンとを、同じ空間で所定時間保持することにより、五酸化二窒素を生成可能に設けられた混合部とを、
    　有することを特徴とする五酸化二窒素生成装置。
  2. 　前記ＮＯｘ生成部は、２００℃以上の温度でプラズマを発生させ、
    　前記オゾン発生部は、５０℃以下の温度でプラズマを発生させ、
    　混合部は、１００℃以下の温度で前記窒素酸化物と前記オゾンとを保持するよう構成されていることを
    　特徴とする請求項１記載の五酸化二窒素生成装置。
  3. 　窒素と酸素とを含むガスの湿度を、１×１０１５ｃｍ－３以下に調整して、前記ＮＯｘ生成部および前記オゾン生成部、または、前記ＮＯｘ生成部に供給可能に構成された原料ガス生成部を、有することを特徴とする請求項１または２記載の五酸化二窒素生成装置。
  4. 　前記混合部は、チューブを有し、前記ＮＯｘ生成部で生成された前記窒素酸化物を含むガスと、前記オゾン生成部で生成された前記オゾンを含むガスとを、前記チューブの一端側の開口から導入し、前記所定時間経過した後、前記チューブの他端側の開口から排出可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の五酸化二窒素生成装置。
  5. 　前記混合部で生成された五酸化二窒素を、液体中に排出可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の五酸化二窒素生成装置。
  6. 　前記所定時間は、２０秒以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の五酸化二窒素生成装置。
  7. 　窒素と酸素とを含むガスを原料ガスとして、プラズマを発生させて窒素酸化物を生成するＮＯｘ生成工程と、
    　窒素と酸素とを含むガス、または、前記ＮＯｘ生成工程でプラズマ発生後のガスを原料ガスとして、プラズマを発生させてオゾンを生成するオゾン生成工程と、
    　前記ＮＯｘ生成工程で生成された前記窒素酸化物と、前記オゾン生成工程で生成された前記オゾンとを、同じ空間で所定時間保持することにより、五酸化二窒素を生成する混合工程とを、
    　有することを特徴とする五酸化二窒素生成方法。
     
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JP2014079301A (ja) * 2012-10-15 2014-05-08 Tateyama Machine Kk 滅菌方法
CN106430130A (zh) * 2016-10-13 2017-02-22 中国科学院化学研究所 一种五氧化二氮的在线制备和标准发生***及制备方法

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