(57)【要約】【課題】地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用を可能とした熱輸送装置及び熱輸送方法を提供する。【解決手段】亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）が内部を通過する間に、外部との熱交換により吸熱する吸熱側熱交換部３と、亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒１が内部に配置されて、亜酸化窒素ガスが内部を通過する間に、亜酸化窒素分解用触媒１による亜酸化窒素ガスの分解を行う分解反応部２と、分解反応部２で亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた分解ガス（Ｎ２，Ｏ２）が内部を通過する間に、外部との熱交換により放熱する放熱側熱交換部４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスが内部を通過する間に、外部との熱交換により吸熱する吸熱側熱交換部と、
前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が内部に配置されて、前記亜酸化窒素ガスが内部を通過する間に、前記亜酸化窒素分解用触媒による亜酸化窒素ガスの分解を行う分解反応部と、
前記分解反応部で亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた分解ガスが内部を通過する間に、外部との熱交換により放熱する放熱側熱交換部とを備える熱輸送装置。
【請求項２】
前記亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスを前記吸熱側熱交換部に供給する第１の供給ラインと、
前記吸熱側熱交換部から排出された亜酸化窒素ガスを前記分解反応部に供給する第２の供給ラインと、
前記分解反応部で前記亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガスを前記放熱側熱交換部に供給する第３の供給ラインとを備え、
前記分解反応部において、前記亜酸化窒素ガスを前記亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解した後、この亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素ガスの分解が継続されることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送装置。
【請求項３】
前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの流量を調整する流量調整手段を備え、
前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの流量を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の熱輸送装置。
【請求項４】
前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの濃度を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記濃度調整手段は、前記亜酸化窒素ガス中に窒素ガスを添加することによって、前記亜酸化窒素ガスの濃度調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の熱輸送装置。
【請求項６】
前記亜酸化窒素分解用触媒又は分解ガスの温度を測定する温度測定手段を備え、
前記温度測定手段による測定結果に基づいて、前記流量調整手段による流量調整、又は、前記濃度調整手段による濃度調整を行うことを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の熱輸送装置。
【請求項７】
前記亜酸化窒素分解用触媒を予熱する予熱手段を備え、
前記亜酸化窒素の分解を開始する前に、前記亜酸化窒素分解用触媒の予熱を行うことを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の熱輸送装置。
【請求項８】
前記分解反応部に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段を備え、
前記分解反応部への亜酸化窒素ガスの供給を停止した後に、前記分解反応部に窒素ガスを供給することを特徴とする請求項２〜７の何れか一項に記載の熱輸送装置。
【請求項９】
前記亜酸化窒素が充填された高圧ガス容器を備え、この高圧ガス容器から放出されて断熱膨張した亜酸化窒素ガスを前記第１の供給ラインに供給することを特徴とする請求項２〜８の何れか一項に記載の熱輸送装置。
【請求項１０】
亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスを用いて、外部との熱交換により吸熱する吸熱ステップと、
前記亜酸化窒素ガスを亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解する分解ステップと、
前記亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガスを用いて、外部との熱交換により放熱する放熱ステップとを有する熱輸送方法。
【請求項１１】
前記亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部に、前記亜酸化窒素ガスを供給し、前記分解反応部において、前記亜酸化窒素ガスを前記亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解した後、この亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素ガスの分解を継続することを特徴とする請求項１０に記載の熱輸送方法。
【請求項１２】
前記分解ガスの温度を制御することによって、前記亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることを特徴とする請求項１１に記載の熱輸送方法。
【請求項１３】
前記亜酸化窒素ガスの流量を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする請求項１２に記載の熱輸送方法。
【請求項１４】
前記亜酸化窒素ガスの濃度を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の熱輸送方法。
【請求項１５】
前記亜酸化窒素ガス中に窒素ガスを添加することによって、前記亜酸化窒素ガスの濃度調整を行うことを特徴とする請求項１４に記載の熱輸送方法。
【請求項１６】
前記亜酸化窒素分解用触媒又は分解ガスの温度を測定し、この測定結果に基づいて前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする請求項１３〜１５に記載の熱輸送方法。
【請求項１７】
前記亜酸化窒素ガスの分解を開始する前に、前記亜酸化窒素分解用触媒を予熱することを特徴とする請求項１０〜１６の何れか一項に記載の熱輸送方法。
【請求項１８】
前記分解反応部への亜酸化窒素ガスの供給を停止した後に、前記分解反応部に窒素ガスを供給することを特徴とする請求項１１〜１７の何れか一項に記載の熱輸送方法。
【請求項１９】
前記吸熱ステップにおいて、前記亜酸化窒素が充填された高圧ガス容器から放出されて断熱膨張した亜酸化窒素ガスを用いることを特徴とする請求項１０〜１８の何れか一項に記載の熱輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ、一酸化二窒素とも言う。）の分解により発生するエネルギーを利用した熱輸送装置及び熱輸送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境破壊や資源の枯渇などの地球環境に対する意識の高まりによって、石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料に依存した社会から、自然エネルギーや再生可能な代替エネルギーを利用した社会への転換が求められている。
【０００３】
一方、これまで環境問題やエネルギー安全保障の面から有利とされてきた原子力エネルギーの利用についても、放射性廃棄物の処理問題や原発事故の発生などによって、その安全面に対する見直しが迫られている。
【０００４】
したがって、深刻化するエネルギー問題や環境問題に対して、従来の化石燃料や原子力エネルギーに代わる地球環境に優しい新エネルギーの出現が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−４０２７号公報
【特許文献２】特開２００５−２３０７９５号公報
【特許文献３】特開２００６−１８１５７０号公報
【特許文献４】特許第４２３２８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した地球環境に優しいエネルギーへの関心が高まる中で、加熱（暖房、給湯、温水、乾燥等を含む。）や冷却（冷房、冷蔵、冷凍、冷水、製氷等を含む。）、除湿、加湿などの様々な熱利用を行う冷凍空調分野においても、従来の化石燃料等に代わるエネルギーの利用が求められている。
【０００７】
かかる状況において、本発明者らは、亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用することによって、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用を提案する。
【０００８】
亜酸化窒素は、化学的に安定で取り扱いも容易であり、食品添加物として認可（厚生労働省令第三十四号、平成１７年３月２２日）されている一方、医療用麻酔やロケットの助燃剤などにも利用されている。
【０００９】
その一方で、亜酸化窒素は、二酸化炭素(ＣＯ２)の約３１０倍の温暖化効果を持つ温室効果ガスとして、地球温暖化の原因の一つとされている。このため、近年では、亜酸化窒素の大気中への放出を防ぐため、例えば工場や焼却設備、自動車などから排出される排ガス中の亜酸化窒素を触媒を用いて分解除去する技術が多数開発されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。
【００１０】
また、上記特許文献１，２には、アジピン酸の製造工程で亜酸化窒素の分解時に発生した熱を亜酸化窒素の予熱に利用する技術が開示されている。一方、上記特許文献３には、余剰麻酔ガスに含まれる亜酸化窒素を分解処理する装置において、この分解装置に導入されるガスと分解装置から排出されるガスとの間で熱交換を行うことによって、加熱エネルギーと冷却エネルギーを減少させてエネルギー効率を高める技術が開示されている。
【００１１】
しかしながら、これらの技術は、何れも大気中に放出される亜酸化窒素の分解除去を目的としたものである。また、亜酸化窒素の分解時に発生する熱の利用については、分解前の亜酸化窒素を加熱（予熱）することが開示されているものの、本発明者らが提案する代替エネルギーとしての亜酸化窒素の利用については開示も示唆も全くなされていない。
【００１２】
一方、本発明者らは、亜酸化窒素を触媒分解することで得られる分解ガスを利用して、推力を発生させるスラスタ装置を既に開発している（特許文献４を参照。）。この特許文献４に記載されているように、亜酸化窒素は、亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解したときに、その分解熱によって追加の亜酸化窒素を自己分解（熱分解）させることが可能である。
【００１３】
本発明者らは、このような知見に基づいて、亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用することで、上述した地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用が可能であることを見出し、鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、本発明の目的は、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用を可能とすると共に、この亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用した熱輸を可能とした熱輸送装置及び熱輸送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、以下の手段を提供する。
（１）  亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスが内部を通過する間に、外部との熱交換により吸熱する吸熱側熱交換部と、
前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が内部に配置されて、前記亜酸化窒素ガスが内部を通過する間に、前記亜酸化窒素分解用触媒による亜酸化窒素ガスの分解を行う分解反応部と、
前記分解反応部で亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた分解ガスが内部を通過する間に、外部との熱交換により放熱する放熱側熱交換部とを備える熱輸送装置。
（２）  前記亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスを前記吸熱側熱交換部に供給する第１の供給ラインと、
前記吸熱側熱交換部から排出された亜酸化窒素ガスを前記分解反応部に供給する第２の供給ラインと、
前記分解反応部で前記亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガスを前記放熱側熱交換部に供給する第３の供給ラインとを備え、
前記分解反応部において、前記亜酸化窒素ガスを前記亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解した後、この亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素ガスの分解が継続されることを特徴とする前項（１）に記載の熱輸送装置。
（３）  前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの流量を調整する流量調整手段を備え、
前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの流量を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする前項（２）に記載の熱輸送装置。
（４）  前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記分解反応部に供給される亜酸化窒素ガスの濃度を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする前項（２）又は（３）に記載の熱輸送装置。
（５）  前記濃度調整手段は、前記亜酸化窒素ガス中に窒素ガスを添加することによって、前記亜酸化窒素ガスの濃度調整を行うことを特徴とする前項（４）に記載の熱輸送装置。
（６）  前記亜酸化窒素分解用触媒又は分解ガスの温度を測定する温度測定手段を備え、
前記温度測定手段による測定結果に基づいて、前記流量調整手段による流量調整、又は、前記濃度調整手段による濃度調整を行うことを特徴とする前項（３）〜（５）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（７）  前記亜酸化窒素分解用触媒を予熱する予熱手段を備え、
前記亜酸化窒素の分解を開始する前に、前記亜酸化窒素分解用触媒の予熱を行うことを特徴とする前項（２）〜（６）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（８）  前記分解反応部に窒素ガスを供給する窒素ガス供給手段を備え、
前記分解反応部への亜酸化窒素ガスの供給を停止した後に、前記分解反応部に窒素ガスを供給することを特徴とする前項（２）〜（７）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（９）  前記亜酸化窒素が充填された高圧ガス容器を備え、この高圧ガス容器から放出されて断熱膨張した亜酸化窒素ガスを前記第１の供給ラインに供給することを特徴とする前項（２）〜（８）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
【００１６】
（１０）  亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスを用いて、外部との熱交換により吸熱する吸熱ステップと、
前記亜酸化窒素ガスを亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解する分解ステップと、
前記亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガスを用いて、外部との熱交換により放熱する放熱ステップとを有する熱輸送方法。
（１１）  前記亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部に、前記亜酸化窒素ガスを供給し、前記分解反応部において、前記亜酸化窒素ガスを前記亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解した後、この亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素ガスの分解を継続することを特徴とする前項（１０）に記載の熱輸送方法。
（１２）  前記分解ガスの温度を制御することによって、前記亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることを特徴とする前項（１１）に記載の熱輸送方法。
（１３）  前記亜酸化窒素ガスの流量を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする前項（１２）に記載の熱輸送方法。
（１４）  前記亜酸化窒素ガスの濃度を調整することによって、前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする前項（１２）又は（１３）に記載の熱輸送方法。
（１５）  前記亜酸化窒素ガス中に窒素ガスを添加することによって、前記亜酸化窒素ガスの濃度調整を行うことを特徴とする前項（１４）に記載の熱輸送方法。
（１６）  前記亜酸化窒素分解用触媒又は分解ガスの温度を測定し、この測定結果に基づいて前記分解ガスの温度制御を行うことを特徴とする前項（１３）〜（１５）に記載の熱輸送方法。
（１７）  前記亜酸化窒素ガスの分解を開始する前に、前記亜酸化窒素分解用触媒を予熱することを特徴とする前項（１０）〜（１６）の何れか一項に記載の熱輸送方法。
（１８）  前記分解反応部への亜酸化窒素ガスの供給を停止した後に、前記分解反応部に窒素ガスを供給することを特徴とする前項（１１）〜（１７）の何れか一項に記載の熱輸送方法。
（１９）  前記吸熱ステップにおいて、前記亜酸化窒素が充填された高圧ガス容器から放出されて断熱膨張した亜酸化窒素ガスを用いることを特徴とする前項（１０）〜（１８）の何れか一項に記載の熱輸送方法。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用を可能とすると共に、この亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用した熱輸送が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した熱輸送装置及び熱輸送方法を説明するための模式図である。
【図２】図１に示す熱輸送装置を用いた熱輸送方法の工程図である。
【図３】図１に示す熱輸送装置における具体的な動作（制御方法）の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明を適用した熱輸送装置の変形例を説明するための模式図である。
【図５】ヒートパイプタービンを備えた熱輸送装置の一例を示す模式図である。
【図６】実施例において、亜酸化窒素ガスの線速度と反応容器内の発熱温度及びＮ２Ｏの分解率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した熱輸送装置及び熱輸送方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
本発明を適用した熱輸送装置及び熱輸送方法は、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ、一酸化二窒素とも言う。）の分解により発生するエネルギーを利用することによって、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用を可能としたものである。
【００２１】
亜酸化窒素は、常温、大気圧下で安定したガスである。一方、その温度が約５００℃以上になると、発熱しながら自己分解（熱分解）する。このように亜酸化窒素の分解は、発熱を伴ったもの（発熱反応）である。そして、この分解に伴う温度上昇（分解熱）によって高温化した亜酸化窒素の分解ガスは約１６００℃にもなることから、亜酸化窒素は高いエネルギーを内蔵した物質と言える。
【００２２】
また、亜酸化窒素は、触媒を用いて分解したときに、その分解開始温度を例えば３５０〜４００℃程度に引き下げることができる。そして、亜酸化窒素の分解後は、この亜酸化窒素の分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素の分解を継続的に行わせることが可能である。また、触媒を用いて分解された亜酸化窒素は、発熱しながら窒素(Ｎ２)と酸素(Ｏ２)との混合ガス（分解ガス）となる。
【００２３】
本発明者らは、このような知見に基づいて、亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用することで、上述した地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用が可能であることを見出し、更に鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至ったものである。
【００２４】
以下、本発明の実施形態として図１に示す熱輸送装置及びこれを用いた熱輸送方法について説明する。なお、図１は、本発明を適用した熱輸送装置及び熱輸送方法を説明するための模式図である。
【００２５】
本発明は、亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用して熱輸送を行うものであり、特に、本発明は、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱（低温）と、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱（高温）とを利用することで、１種類のガスから２水準の温度域（低温及び高温）を得ることを可能としたものである。さらに、本発明は、熱を輸送する熱媒体（冷媒・熱媒）として亜酸化窒素自体を利用するものである。
【００２６】
具体的に、本発明を適用した熱輸送装置は、図１に示すように、亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒（以下、単に触媒という。）１が配置された分解反応部２と、分解反応部２よりも前段側に配置された吸熱側熱交換部３と、分解反応部２よりも後段側に配置された放熱側熱交換部４と、亜酸化窒素が充填された高圧ガス容器５と、高圧ガス容器５から放出されて断熱膨張した亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）を吸熱側熱交換部３に供給する第１の供給ライン６と、吸熱側熱交換部３から排出された亜酸化窒素ガスを分解反応部２に供給する第２の供給ライン７と、分解反応部２で亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガス（Ｎ２，Ｏ２）を放熱側熱交換部４に供給する第３の供給ライン８と、放熱側熱交換部４から分解ガスを排出する排出ライン９とを概略備えている。
【００２７】
また、本発明を適用した熱輸送方法は、図２に示すように、亜酸化窒素を断熱膨張させることにより得られた亜酸化窒素ガスを用いて、外部との熱交換により吸熱する吸熱ステップＳ１と、亜酸化窒素ガスを亜酸化窒素分解用触媒を用いて分解する分解ステップＳ２と、亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガスを用いて、外部との熱交換により放熱する放熱ステップＳ３とを有する。
【００２８】
具体的に、上記図１に示す熱輸送装置では、高圧ガス容器６から亜酸化窒素ガスが放出されて断熱膨張する。そして、この断熱膨張に伴う温度降下（冷却熱）によって低温化した亜酸化窒素ガスを第１の供給ライン６を介して吸熱側熱交換部３に供給する。このとき、吸熱側熱交換部３では、低温の亜酸化窒素ガスが内部を通過する間に、外部との熱交換により吸熱を行う。これにより、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱を利用して、この吸熱側熱交換部３側を冷却することができる。また、この吸熱側熱交換部３側にファン（送風手段）１０を設けることによって、外部に冷気ＴＬを効率良く放出することが可能である。
【００２９】
一方、本発明では、分解反応部２で亜酸化窒素ガスを分解する。そして、この分解に伴う温度上昇（分解熱）によって高温化した亜酸化窒素の分解ガスを第３の供給ライン８を介して放熱側熱交換部４に供給する。このとき、放熱側熱交換部４では、高温の分解ガスが内部を通過する間に、外部との熱交換により放熱を行う。これにより、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を利用して、この放熱側熱交換部４側を加熱することができる。また、この放熱側熱交換部４側にファン（送風手段）１１を設けることによって、外部に熱気ＴＨを効率良く放出することが可能である。
【００３０】
以上のようにして、本発明を適用した熱輸送装置及び熱輸送方法では、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱（低温）と、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱（高温）とを利用することで、１種類のガスから２水準の温度域（低温及び高温）を得ることが可能である。
【００３１】
また、本発明では、エネルギー源（熱源）である亜酸化窒素自体に熱輸送を行わせることが可能であり、分解前の亜酸化窒素ガスを冷媒として利用し、分解後の亜酸化窒素ガスの分解ガスを熱媒として利用することが可能である。
【００３２】
分解反応部２は、その内側に触媒１を収納した本体部（分解反応室）２ａを備え、この本体部２ａの一端側に亜酸化窒素ガスが導入されるガス導入口２ｂと、この本体部２ａの他端側に分解ガスが排出されるガス排出口２ｃとが設けられた構造を有している。
【００３３】
なお、分解反応部２には、耐熱性及び耐酸化性に優れた材質のものを使用することが好ましく、特に、分解ガスによって高温高圧に晒されるガス排出口２ｃ側の部材等については、高温高圧下での熱疲労や酸化等に十分耐え得るものを使用することが好ましい。そのような材料としては、例えばステンレス鋼やＮｉ基合金、Ｃｏ基合金などを挙げることができる。また、セラミックスやシリコンカーバイト(ＳｉＣ)などを遮熱材として用いることができる。さらに、これらの複合材料を用いてもよい。また、分解反応部２は、水冷や空冷などによって強制的に冷却する機構を備えたものであってもよい。
【００３４】
触媒１には、広い温度域（特に低温域）で亜酸化窒素を効率良く分解することができ、なお且つ、高温下での熱疲労や酸化等に十分耐え得るものを使用することが好ましい。このような亜酸化窒素の分解効率が高く、耐熱性及び耐酸化性に優れた触媒として、例えば後述する「特開２００２−１５３７３４号公報」や「特開２００２−２５３９６７号公報」に開示されたものなどを使用することができる。
【００３５】
具体的には、以下の〔１〕〜〔６〕に示す何れかの触媒を用いることができる。
〔１〕 アルミニウム(Ａｌ)、マグネシウム(Ｍｇ)及びロジウム(Ｒｈ)が担体に担持されている触媒。 
〔２〕 マグネシウム(Ｍｇ)及びロジウム(Ｒｈ)がアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)担体に担持されている触媒。 
〔３〕 アルミニウム(Ａｌ)の少なくとも一部とマグネシウム(Ｍｇ)により、スピネル型結晶性複合酸化物が形成されている担体に、ロジウム(Ｒｈ)が担持されている触媒。 
〔４〕 亜鉛(Ｚｎ)、鉄(Ｆｅ)、マンガン(Ｍｎ)及びニッケル(Ｎｉ)からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、アルミニウム(Ａｌ)及びロジウム(Ｒｈ)が担体に担持されている触媒。 
〔５〕 亜鉛(Ｚｎ)、鉄(Ｆｅ)、マンガン(Ｍｎ)及びニッケル(Ｎｉ)からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属及びロジウム(Ｒｈ)がアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)担体に担持されている触媒。 
〔６〕 アルミニウム(Ａｌ)の少なくとも一部と、亜鉛(Ｚｎ)、鉄(Ｆｅ)、マンガン(Ｍｎ)及びニッケル(Ｎｉ)からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属により、スピネル型結晶性複合酸化物が形成されている担体にロジウム(Ｒｈ)が担持されている触媒。
【００３６】
また、本発明では、シリカ(ＳｉＯ２)、シリカアルミナ(ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３)から選ばれる担体に、ロジウム(Ｒｈ)、ルテニウム(Ｒｕ)、パラジウム(Ｐｄ)からなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属を担持してなる触媒などを好適に用いることができる。
【００３７】
このような触媒１を用いることによって、亜酸化窒素を１００％に近い分解効率で窒素と酸素に分解することが可能である。特に、シリカ(ＳｉＯ２)又はシリカアルミナ(ＳｉＯ２-Ａｌ２Ｏ３)からなる担体にロジウム(Ｒｈ)を担持した触媒を用いた場合には、一酸化窒素(ＮＯ)や二酸化窒素(ＮＯ２)などといったＮＯｘガスの発生がほとんど無く、亜酸化窒素をほぼ完全に窒素と酸素に分解することが可能である。
【００３８】
さらに、触媒１には、アルミナをウォッシュコートしたコージェライト及びメタルハニカム又は多孔質セラミックスの担体に、窒素酸化物の分解に有効なロジウムを、質量分率で２〜３％含浸させたものや、アルミナやコージェライト又は炭化珪素のセラミックス製ハニカム構造体に、アルミナからなる担体層を形成させ、この担体層に窒素酸化物の分解に有効なロジウムなどが担持されたものなどを例示することができるが、これらに必ずしも限定されるものではない。
【００３９】
また、その他の触媒１としては、例えばアジピン酸の製造工程や硝酸の製造工程などで排出される排ガス中の亜酸化窒素を分解除去する際に使用される触媒なども用いることができる。このような触媒としては、例えば、ＭＡｌ２Ｏ３（Ｍは、Ｐｄ、Ｃｕ，Ｃｕ／Ｍｇ，Ｃｕ／Ｚｎ，Ｃｕ／Ｚｎ／Ｍｇの何れかである。）で表され、Ｍを１０〜３０質量％の割合で含むアルミナ担体に、貴金属を０．１〜２質量％の割合で担時させたものを挙げることができる。
【００４０】
触媒１の形状については、特に限定されるものではなく、例えば、粉末状、顆粒状、ペレット状、ハニカム状、多孔質状、粉砕状、メッシュ状、板状、シート状のものなど、任意の形状の中から最適な形状及びサイズのものを適宜選択して使用すればよい。
【００４１】
また、触媒１の本体部２ａへの充填方法や、触媒１に合わせた本体部２ａの形状等についても、上記分解反応部２の設計に合わせて、任意に実施することができる。
【００４２】
分解反応部２は、触媒１の経時的な劣化に合わせて、触媒１を（場合によっては本体部２ａごと）交換可能な構成としてもよい。また、性能が低下した触媒１から貴金属成分を抽出精製して回収した後、この回収された貴金属を新しい担体に担時させたものを再生触媒として使用することも可能である。
【００４３】
分解反応部２には、上記触媒１を加熱するヒータ（予熱手段）１３が設けられている。このヒータ１３は、亜酸化窒素の分解を開始する前、すなわち分解反応部２に亜酸化窒素ガスを供給する前に、亜酸化窒素ガスが分解可能な温度（分解開始温度）まで触媒１を予め加熱（予熱）するためのものである。
【００４４】
例えば図１に示すヒータ１３は、本体部２ａの内側に触媒１の周囲に接触した状態で配置されている。また、ヒータ１３は、電力供給ライン１４を介して電源（図示せず。）と接続されており、この電源からの電力供給によって発熱することが可能となっている。また、ヒータ１３としては、抵抗加熱方式や誘導加熱方式のものなどを使用することができる。
【００４５】
なお、触媒１の加熱方法については、このような本体部２ａの内側に配置されたヒータ１３によって触媒１を加熱する方法に限らず、本体部２ａの外側に配置されたヒータ１３によって触媒１を加熱する方法を用いることも可能である。この場合、ヒータ１３によって本体部２ａを加熱し、この本体部２ａからの輻射や熱伝導等によって触媒１を加熱することが可能である。
【００４６】
また、触媒１の加熱方法としては、触媒１に電力を直接供給することによって当該触媒１を加熱する方法を用いることも可能である。それ以外にも、触媒１の加熱方法については、特に限定されるものではなく、触媒１を加熱する方法の中から適宜選択して用いることができる。
【００４７】
吸熱側熱交換部３は、入側に第１の供給ライン６と、出側に第２の供給ライン７とが接続されて、その内部を亜酸化窒素ガスが通過する間に外部との熱交換を行う低温側の熱交換器である。また、この吸熱側熱交換部３には、フィンチューブ式の熱交換器を用いているが、その用途に応じて様々なタイプ・大きさの熱交換器を用いることが可能である。例えば、熱交換器の種類としては、チューブ式（二重管式、多管式（シェル＆チューブ式）、スパイラル式等）や、プレート式、再生式などを挙げることができ、これらの中から、その用途に合わせて適宜選択して使用すればよい。また、吸熱側熱交換部３は、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱によって冷却を行う冷却器（冷却手段）として使用することが可能である。
【００４８】
放熱側熱交換部４は、入側に第３の供給ライン８と、出側に排出ライン９とが接続されて、その内部を分解ガスが通過する間に外部との熱交換を行う高温側の熱交換器である。また、この放熱側熱交換部４には、フィンチューブ式の熱交換器を用いているが、その用途に応じて様々なタイプ・大きさの熱交換器を用いることが可能である。例えば、熱交換器の種類としては、チューブ式（二重管式、多管式（シェル＆チューブ式）、スパイラル式等）や、プレート式、再生式などを挙げることができ、これらの中から、その用途に合わせて適宜選択して使用すればよい。また、放熱側熱交換部４は、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱によって加熱を行う加熱器（加熱手段）として使用することが可能である。
【００４９】
高圧ガス容器５は、亜酸化窒素ガスを供給する亜酸化窒素ガス供給源であり、この高圧ガス容器５には、例えば、ボンベ、タンク、カードルなどを用いることができる。そして、この高圧ガス容器５は、亜酸化窒素ガス開閉弁１５を介して上記第１の供給ライン６と接続されている。
【００５０】
亜酸化窒素ガス開閉弁１５は、第１の供給ライン６を開閉し、高圧ガス容器５からの亜酸化窒素ガスの供給／遮断を行うためのもの（開閉手段）である。また、亜酸化窒素ガス開閉弁１５には、第１の供給ライン６を開閉するだけでなく、その開度（圧力等を含む。）が調整可能なものなどを用いることができる。
【００５１】
さらに、亜酸化窒素ガス開閉弁１５には、その流量制御が可能な流量調整付きのコントロールバルブ（流量調整弁）を用いることもできる。そして、この亜酸化窒素ガス開閉弁１５は、後述する制御部１９と電気的に接続されており、この制御部１９によって亜酸化窒素ガス開閉弁１５を駆動制御することが可能となっている。
【００５２】
なお、この亜酸化窒素ガス開閉弁１５については、上述した流量調整付きのコントロールバルブ（流量調整弁）を用いた構成に限らず、第１の供給ライン６を開閉するバルブ（開閉弁）とは別に、第１の供給ライン６内を流れる亜酸化窒素ガスの流量を調整するレギュレータ（流量調整器）等が設けられた構成とすることも可能である。
【００５３】
第１の供給ライン６は、その一端側が高圧ガス容器５に接続され、その他端側が吸熱側熱交換部３の入側に接続された配管（流路）である。第２の供給ライン７は、その一端側が吸熱側熱交換部３の出側に接続され、その他端側が分解反応部２の入側（ガス導入口２ｂ）に接続された配管（流路）である。そして、これら第１及び第２の供給ライン６，７は、高圧ガス容器５から放出された亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）を分解反応部２に供給する亜酸化窒素ガス供給ライン（亜酸化窒素ガス供給手段）を構成している。
【００５４】
第３の供給ライン８は、その一端側が分解反応部２の出側（ガス排出口２ｃ）に接続され、その他端側が放熱側熱交換部４の入側に接続された配管（流路）である。排出ライン９は、その一端側が放熱側熱交換部４の出側に接続された配管（流路）である。
【００５５】
本発明は、上記分解反応部２において、上記触媒１を用いた亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせるために、上記分解反応部２に窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガス供給ライン（窒素ガス供給手段）１６と、上記分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量を調整する流量調整部（流量調整手段）１７と、上記触媒１の温度を測定する温度測定部（温度測定手段）１８と、各部の制御を行う制御部（制御手段）１９とを備えている。
【００５６】
窒素ガス供給ライン１６は、その一端側が上記第１の供給ライン６に接続された配管（流路）であり、その他端側には、窒素ガスが充填された高圧ガス容器２０が接続されている。また、窒素ガス供給ライン１６は、上記第１の供給ライン６内を流れる亜酸化窒素ガス中に窒素ガスを導入（添加）することによって、この亜酸化窒素ガスの濃度を調整する濃度調整手段としての機能を有している。
【００５７】
高圧ガス容器２０は、窒素ガスを供給する窒素ガス供給源であり、この高圧ガス容器２０には、例えば、ボンベ、タンク、カードルなどを用いることができる。そして、この高圧ガス容器２０は、窒素ガス開閉弁２１を介して窒素ガス供給ライン１６と接続されている。
【００５８】
窒素ガス開閉弁２１は、窒素ガス供給ライン１６を開閉し、高圧ガス容器２０からの窒素ガスの供給／遮断を行うためのもの（開閉手段）である。また、窒素ガス開閉弁２１には、窒素ガス供給ライン１６を開閉するだけでなく、その開度（圧力等を含む。）が調整可能なものなどを用いることができる。
【００５９】
さらに、窒素ガス開閉弁２１には、第１の供給ライン６に供給される窒素ガスの供給量を調整するため、その流量制御が可能な流量調整付きのコントロールバルブ（流量調整弁）を用いることが好ましい。そして、この窒素ガス開閉弁２１は、制御部１９と電気的に接続されており、この制御部１９によって窒素ガス開閉弁２１を駆動制御することが可能となっている。
【００６０】
なお、この窒素ガス開閉弁２１については、上述した流量調整付きのコントロールバルブ（流量調整弁）を用いた構成に限らず、窒素ガス供給ライン１６を開閉するバルブ（開閉弁）とは別に、窒素ガス供給ライン１６内を流れる窒素ガスの流量を調整するレギュレータ（流量調整器）等が設けられた構成とすることも可能である。
【００６１】
流量調整部１７は、上記分解反応部２のガス導入口２ｂと第２の供給ライン７との間に配置されている。この流量調整部１７は、上記分解反応部２に導入される亜酸化窒素ガスの流量（導入量）を調整可能なものであればよく、例えばレギュレータ（流量調整器）や流量調整付きのコントロールバルブ（流量調整弁）などを用いることができる。そして、この流量調整部１７は、制御部１９と電気的に接続されており、この制御部１９によって流量調整部１７を駆動制御することが可能となっている。
【００６２】
なお、流量調整部１７では、この流量調整部１７内を流れる亜酸化窒素ガスの流量を計測する流量計（流量計測手段）を設けて、又は、このような流量計付きのレギュレータやコントロールバルブ等を用いて、上記分解反応部２に導入される亜酸化窒素ガスの流量調整を精度良く行うことも可能である。
【００６３】
温度測定部１８は、上記触媒１の温度を直接又は間接的に測定するものであり、制御部１９と電気的に接続されて、この制御部１９へと測定結果（測定データ）を出力する。
【００６４】
例えば図１に示す温度測定部１８は、分解反応部２の本体部２ａに取り付けられて、触媒１に接触しながら、この触媒１の下流側の温度を測定することが可能となっている。
【００６５】
触媒１を用いた亜酸化窒素の分解では、この触媒１中を亜酸化窒素が通過する間に亜酸化窒素が分解されるため、一般的に触媒１の上流（ガス導入口２ｂ）側の温度よりも下流（ガス排出口２ｃ）側の温度の方が高くなる。したがって、分解ガスによって高温高圧に晒される触媒１やガス排出口２ｃ側の部材等の劣化（例えば熱疲労や酸化など。）、特に亜酸化窒素は分解ガス中に酸素を含むことから、この酸素との反応（酸化）を防ぐ上で、上述した触媒１の下流（ガス排出口２ｃ）側の温度を測定することが好ましい。
【００６６】
一方、温度測定部１８は、上述した図１に示す構成に限らず、触媒１の上流（ガス導入口２ｂ）側の温度を測定する構成としてもよい。これは、亜酸化窒素ガスの分解を開始する前に、上記ヒータ１３によって加熱された触媒１が上記分解開始温度まで加熱されたか否かを検出する上で好ましい。そして、この温度測定部１８による測定結果に基づいて、触媒１が上記分解開始温度まで加熱されたときに、上記ヒータ１３による加熱を停止すればよい。これにより、上記ヒータ１３による加熱を効率良く行うことが可能である。
【００６７】
なお、触媒１の温度を測定する箇所については、上記の箇所に必ずしも限定されるものではなく、例えば、触媒１の平均的な温度を測定するため、触媒１の中央部分の温度を測定したり、これら複数箇所の温度を別々に測定したりすることも可能である。
【００６８】
また、温度測定部１８は、触媒１の温度を直接測定する構成に限らず、例えば触媒１を収納した本体部２ａの温度を測定することによって、触媒１の温度を間接的に測定することも可能である。
【００６９】
また、温度測定部１８は、上述した触媒１の温度を直接又は間接的に測定する構成に限らず、上記分解反応部２のガス排出口２ｃから排出される分解ガスの温度を直接又は間接的に測定する構成としてもよい。さらに、これら触媒１と分解ガスとの両方の温度を測定する構成としてもよい。
【００７０】
なお、温度測定部１８については、例えば熱電対を使用した温度計や、放射温度計等の非接触式の温度計、データロガーなどを用いることができるが、これらのものに必ずしも限定されるものではなく、それ以外にも触媒１や分解ガスの温度が測定可能なものの中から適宜選択して使用することができる。
【００７１】
制御部１９は、コンピュータ（ＣＰＵ）等からなり、温度測定部１８からの測定結果（測定データ）に基づいて、内部に記録された制御プログラムに従って、上述した亜酸化窒素ガス開閉弁１５、窒素ガス開閉弁２１及び流量調整部１７の駆動を制御することが可能となっている。
【００７２】
具体的に、上記分解反応部２において、上記触媒１を用いた亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせるためには、分解ガスの温度を制御することが重要となる。
【００７３】
すなわち、分解ガスの温度が高くなり過ぎると、上述したように分解ガスによって高温高圧に晒される触媒１やガス排出口２ｃ側の部材等の劣化（例えば熱疲労や酸化など。）を招く可能性がある。一方、分解ガスの温度が低くなり過ぎると、亜酸化窒素の自己分解を継続させることが困難となる可能性がある。また、亜酸化窒素が分解されずに分解反応部２のガス排出口２ｃから排出されたり、場合によっては、上述したＮＯｘガスが発生したりする。これらのガスは、上述した地球温暖化や大気汚染の原因ともなる。
【００７４】
したがって、制御部１９は、このような問題が生じることがないよう、上記分解反応部２において触媒１を用いた亜酸化窒素の分解が継続される範囲で、分解ガスの温度制御を行うことが好ましい。
【００７５】
ここで、分解ガスの温度を制御する方法としては、（１）分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量を調整する方法と、（２）亜酸化窒素ガスの濃度を調整する方法とを挙げることができる。
【００７６】
このうち、上記（１）を用いた方法では、上記温度測定部１８からの測定結果に基づいて、上記制御部１９が流量調整部１７を制御し、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量調整を行う。
【００７７】
具体的に、分解ガスの温度を上げる場合には、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量を相対的に上げる制御を行う。これにより、分解反応部２に導入される亜酸化窒素ガスの導入量を増やし、この分解反応部２で分解される亜酸化窒素ガスの分解量（分解熱）の増加により分解ガスの温度を相対的に上げることが可能である。
【００７８】
一方、分解ガスの温度を下げる場合には、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量を相対的に下げる制御を行う。これにより、分解反応部２に導入される亜酸化窒素ガスの導入量を減らし、この分解反応部２で分解される亜酸化窒素ガスの分解量（分解熱）の減少により分解ガスの温度を相対的に下げることが可能である。
【００７９】
以上のようにして、本発明では、上記制御部１９により分解ガスの温度を制御しながら、上記分解反応部２において触媒１を用いた亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることが可能である。
【００８０】
一方、上記（２）を用いた方法では、上記温度測定部１８からの測定結果に基づいて、上記制御部１９が上記窒素ガス開閉弁２１を制御し、窒素ガス供給ライン１６から第１の供給ライン６に供給される窒素ガスの流量調整を行う。
【００８１】
具体的に、分解ガスの温度を上げる場合には、亜酸化窒素ガスの濃度を相対的に上げる制御を行う。すなわち、窒素ガス供給ライン１６から第１の供給ライン６に供給される窒素ガスの流量を相対的に下げる、又は、窒素ガス供給ライン１６から第１の供給ライン６への窒素ガスの供給を停止する制御を行う。これにより、第１の供給ライン６内を流れる亜酸化窒素ガスへの窒素ガスの添加を止める又はその添加量を少なくして、この亜酸化窒素ガスの濃度を相対的に高くすることができる。そして、これに伴って分解反応部２で分解される亜酸化窒素ガスの分解量（分解熱）が増加することにより分解ガスの温度を相対的に上げることが可能である。
【００８２】
一方、分解ガスの温度を下げる場合には、亜酸化窒素ガスの濃度を相対的に下げる制御を行う。すなわち、窒素ガス供給ライン１６から第１の供給ライン６に供給される窒素ガスの流量を相対的に上げる、又は、窒素ガス供給ライン１６から第１の供給ライン６への窒素ガスの供給を開始する制御を行う。これにより、第１の供給ライン６内を流れる亜酸化窒素ガスに窒素ガスを添加する又はその添加量を増やして、この亜酸化窒素ガスを窒素ガスで希釈しながら、亜酸化窒素ガスの濃度を相対的に低くすることができる。そして、これに伴って分解反応部２で分解される亜酸化窒素ガスの分解量（分解熱）が減少することにより分解ガスの温度を相対的に下げることが可能である。
【００８３】
なお、上記（２）を用いた方法では、上述した窒素ガス以外にも、例えばヘリウム(Ｈｅ)、ネオン(Ｎｅ)、アルゴン(Ａｒ)、キセノン(Ｘｅ)、クリプトン(Ｋｒ)などの不活性ガスや、空気（乾燥空気を含む。）等を亜酸化窒素ガス中に添加することによって、この亜酸化窒素ガスの濃度を調整することも可能である。
【００８４】
以上のようにして、本発明では、分解ガスの温度を制御しながら、上記分解反応部２において触媒１を用いた亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることが可能である。
【００８５】
なお、本発明では、上記（１），（２）を用いた方法を組み合わせて、上述した分解ガスの温度制御を行うことも可能である。そして、これら上記（１），（２）を用いた方法では、上述した分解ガスの温度制御を簡便な構成で、なお且つ、安定的に行うことが可能である。一方、本発明では、上記（１），（２）を用いた方法に必ずしも限定されるものではなく、それ以外の方法を用いて、分解ガスの温度制御を行ってもよい。
【００８６】
また、本発明では、上記分解ガス中のＮＯｘ濃度を計測するＮＯｘ計（ＮＯｘ計測手段）を設けてもよい。この場合、上記分解ガス中に含まれる未分解の亜酸化窒素(Ｎ２Ｏ)や、一酸化窒素(ＮＯ)、二酸化窒素(ＮＯ２)などといったＮＯｘガスの濃度を計測することで、上述した分解ガスの温度制御を精度良く行うことが可能である。
【００８７】
さらに、本発明では、分解ガス中に含まれるＮＯｘを除去する手段（ＮＯｘ除去手段）を設けることも可能である。ＮＯｘ除去手段としては、例えば、ＮＯｘを含む分解ガス中にアンモニア(ＮＨ３)を添加し、脱硝用触媒によりアンモニアとＮＯｘとを選択的に反応（還元）させて、水(Ｈ２Ｏ)と窒素(Ｎ２)とに分解する脱硝装置などを用いることができる。なお、脱硝用触媒については、従来公知のものの中から最適なものを選択して使用すればよい。また、ＮＯｘ除去手段としては、分解ガス中に含まれるＮＯｘを直接分解可能なＮＯｘ分解用触媒を用いてもよい。
【００８８】
また、上記分解反応部２において、上記触媒１を用いた亜酸化窒素ガスの分解を停止する場合は、上記分解反応部２への亜酸化窒素ガスの供給を停止した後に、上記分解反応部２に窒素ガスを供給することが好ましい。
【００８９】
これは、上記分解反応部２への亜酸化窒素ガスの供給を停止した直後は、触媒１内に分解ガスが滞留しており、この分解ガスに含まれる酸素によって触媒１が劣化してしまう虞があるためである。
【００９０】
この場合、制御部１９は、上記亜酸化窒素ガス開閉弁１５を閉塞する制御を行うことによって、上記分解反応部２への亜酸化窒素ガスの供給を停止し、上記窒素ガス供給ライン１６から供給される窒素ガスのみを上記分解反応部２に導入させる。
【００９１】
これにより、上記分解反応部２に導入された窒素ガスが、触媒１内に滞留した分解ガスを押し出し、この触媒１内に滞留した分解ガスを除去することができる。そして、制御部１９は、上記分解反応部２に一定の時間、すなわち触媒１内に滞留した分解ガスを除去するのに十分な時間だけ窒素ガスを導入した後、上記窒素ガス開閉弁２１を閉塞する制御を行い、上記分解反応部２への窒素ガスの供給を停止する。
【００９２】
これにより、触媒１の酸素による劣化を防ぐことができ、この触媒１の寿命を延ばすことができる。また、上述した触媒１を交換する頻度を減らす（交換サイクルを延長する）ことが可能である。さらに、この方法を用いた場合、亜酸化窒素ガスの分解を一時停止させた後に、亜酸化窒素ガスの分解を容易に再開することが可能である。
【００９３】
なお、上述した亜酸化窒素ガスの分解を停止させる場合は、上記窒素ガス以外にも、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ａｒ、Ｋｒなどの不活性ガスや、空気（乾燥空気を含む。）等を分解反応部２に導入することも可能である。
【００９４】
ここで、図３に示すフローチャートを参照しながら、上記図１に示す熱輸送装置における具体的な動作（制御方法）の一例について説明する。
上記図１に示す熱輸送装置では、先ず、ステップＳ１０１において、亜酸化窒素の分解を開始する前に、ヒータ１３を駆動し、触媒１を加熱（予熱）する。
【００９５】
次に、ステップＳ１０２において、温度測定部１８が測定した触媒１の温度に基づいて、制御部１９が、分解開始温度まで触媒１が加熱されたか否かの判定を行う。そして、触媒１が分解開始温度まで加熱されたと判定された場合には、ステップＳ１０３へと進み、このステップＳ１０３において、ヒータ１３の駆動を停止する。一方、触媒１が分解開始温度まで加熱されていないと判定された場合には、触媒１が分解開始温度となるまで、ヒータ１３による触媒１の加熱を継続する。
【００９６】
次に、ステップＳ１０４において、分解反応部２に亜酸化窒素ガスを供給し、この分解反応部２において触媒１を用いた亜酸化窒素ガスの分解を行う。なお、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量や濃度等については、予め設定された値となっている。
【００９７】
次に、ステップＳ１０５において、温度測定部１８が測定した触媒１（又は分解ガス）の温度に基づいて、制御部１９が、触媒１（又は分解ガス）の温度が予め設定された値（範囲）を超えたか否かの判定を行う。そして、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）を超えたと判定された場合には、ステップＳ１０６に進む。一方、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）にあると判定された場合には、ステップＳ１１０に進む。
【００９８】
次に、ステップＳ１０６において、制御部１９が、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）よりも高いか低いかの判定（比較）を行う。
【００９９】
そして、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）よりも高いと判定された場合には、ステップＳ１０７に進み、このステップＳ１０７において、制御部１９が、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量、若しくは、この亜酸化窒素ガスの濃度を下げる方向に調整を行う。そして、調整後は、ステップＳ１０９に進む。
【０１００】
一方、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）よりも低いと判定された場合には、ステップＳ１０８に進み、このステップＳ１０８において、制御部１９が、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量、若しくは、この亜酸化窒素ガスの濃度を上げる方向に調整を行う。そして、調整後は、ステップＳ１０９に進む。
【０１０１】
これらステップＳ１０７又はステップＳ１０８における調整では、例えば、分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量の設定値、若しくは、この亜酸化窒素ガスの濃度の設定値を調整可能な範囲で所定の段階数に分けて、その設定値を現段階よりも１段階下げて又は上げて行う。
【０１０２】
次に、ステップＳ１０９において、温度測定部１８が測定した触媒１（又は分解ガス）の温度に基づいて、制御部１９が、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）に戻ったか否かの判定を行う。そして、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）に戻ったと判定された場合には、ステップＳ１１０に進む。
【０１０３】
一方、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）に戻らない場合には、ステップＳ１０６に戻り、再び触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）よりも高いか低いかの判定（比較）を行った後、ステップＳ１０７又はＳ１０８に進み、上記分解反応部２に供給される亜酸化窒素ガスの流量の設定値、若しくは、この亜酸化窒素ガスの濃度の設定値を更に１段階下げる又は上げる方向に調整を行う。そして、ステップＳ１０９に進み、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）に戻ったか否かの判定を行い、触媒１（又は分解ガス）の温度が設定値（範囲）に戻るまで、そのような調整を繰り返す。また、このような調整を繰り返した結果、調整可能な範囲を超えた場合には、制御部２７が異常と判定して強制的にステップＳ１１０に進むものとする（図３において図示せず。）。
【０１０４】
次に、ステップＳ１１０において、制御部１９が、亜酸化窒素ガスの供給を停止するか否かの判定を行う。亜酸化窒素ガスの供給を停止する場合としては、例えば、外部から停止命令を受けたときや、上記ステップＳ１０９において異常と判定されたときなどを挙げることができる。そして、亜酸化窒素ガスの供給を停止する場合は、ステップＳ１１１に進む。一方、亜酸化窒素ガスの供給を停止しない場合は、ステップＳ１０５に戻り、温度測定部１８による触媒１（又は分解ガス）の温度測定を継続する。
【０１０５】
次に、ステップＳ１１１において、亜酸化窒素ガスの供給を停止した後に、ステップＳ１１２に進み、このステップＳ１１２おいて、分解反応部２に窒素ガスを供給する。これにより、窒素ガスが触媒１内に滞留した分解ガスを押し出し、この触媒１内に滞留した分解ガスを除去することができる。
【０１０６】
以上のようにして、上記図１に示す熱輸送装置では、分解ガスの温度を制御しながら、上記分解反応部２において触媒１を用いた亜酸化窒素の分解を継続的に行わせることが可能である。
【０１０７】
なお、本発明では、上述した温度測定部１８が測定した測定データ及びそれに基づく制御部１９の判定結果を、例えば、図示を省略するモニタに表示したり、プリンタに出力したりしてもよい。また、上述した制御部１９による自動制御に限らず、例えば、オペレータ等による手動制御を行ってもよい。
【０１０８】
また、上記ステップＳ１０９において異常と判定された場合には、必要に応じてその旨を告知するようにしてもよい。告知方法については、特に限定されるものではなく、例えば、警報を発したり、表示を行ったりすることができる。
【０１０９】
本発明で用いられる亜酸化窒素は、工業的に製造することが可能である。具体的に、亜酸化窒素を工業的に製造する方法については、例えば、以下の（１）〜（３）を用いた方法を挙げることができる。
【０１１０】
（１）アンモニア直接酸化法 
２ＮＨ３  ＋ ２Ｏ２ → Ｎ２Ｏ ＋ ３Ｈ２Ｏ
【０１１１】
（２）硝酸アンモニウム熱分解法 
ＮＨ４ＮＯ３ → Ｎ２Ｏ ＋ ２Ｈ２Ｏ
【０１１２】
（３）スルファミン酸法 
ＮＨ２ＳＯ３Ｈ ＋ ＨＮＯ３ → Ｎ２Ｏ ＋ Ｈ２ＳＯ４ ＋ Ｈ２Ｏ
【０１１３】
なお、工業的に製造された亜酸化窒素については、例えば、純度９９．９（３Ｎ）〜９９．９９９（５Ｎ）％の高純度亜酸化窒素、純度９７．０％以上（日本薬局方）の医療用亜酸化窒素、純度９８％以上の工業用亜酸化窒素などを挙げることができる。
【０１１４】
その他にも、亜酸化窒素の製造方法については、以下の（４）〜（１０）を用いた方法を挙げることができる。
【０１１５】
（４）尿素分解法 
２(ＮＨ２)２ＣＯ＋２ＨＮＯ３＋Ｈ２ＳＯ４ → ２Ｎ２Ｏ＋２ＣＯ２＋(ＮＨ４)２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
【０１１６】
（５）ヒドロキシルアミンからの製法 
４ＮＯ ＋ ２ＮＨ２ＯＨ → ３Ｎ２Ｏ ＋ ３Ｈ２Ｏ 
２ＮＨ２ＯＨ ＋ ＮＯ２ ＋ ＮＯ → ２Ｎ２Ｏ ＋ ３Ｈ２Ｏ 
２ＮＨ２ＯＨ ＋ Ｏ２ → Ｎ２Ｏ ＋ ３Ｈ２Ｏ
【０１１７】
（６）有機反応からの副生Ｎ２Ｏ 
アジピン酸の製造工程からの副生Ｎ２Ｏの回収。 
グリオキザールの製造からの副生Ｎ２Ｏの回収。
【０１１８】
（７）亜硝酸又は亜硝酸塩の還元 
亜硝酸又は亜硝酸塩の溶液を温亜硫酸、ナトリウム、アマルガム、塩化第一錫等を還元剤として還元する。
【０１１９】
（８）硝酸の還元 
硝酸を亜鉛又は錫で還元するか、亜硫酸ガスで還元する。
【０１２０】
（９）硝酸塩の還元 
２ＫＮＯ３ ＋ ６ＨＣＯＯＨ → Ｎ２Ｏ ＋ ４ＣＯ２ ＋ ５Ｈ２Ｏ ＋ ２ＨＣＯＯＫ
【０１２１】
（１０）次亜硝酸の脱水 
Ｈ２Ｎ２Ｏ２ ＋ Ｈ２ＳＯ４ → Ｈ２ＳＯ４・Ｈ２Ｏ ＋ Ｎ２Ｏ
【０１２２】
そして、製造された亜酸化窒素は、ガスメーカにて上記高圧ガス容器５に充填された後、上記図１に示す熱輸送装置へと送られて使用される。一方、高圧ガス容器５は、使用後にガスメーカに返却されて、再充填されることによって繰り返し使用することが可能である。
【０１２３】
また、亜酸化窒素ガスの供給方法については、上記高圧ガス容器５を用いて供給する（高圧ガス容器５を交換する）方法に限らず、例えばタンカーやタンクローリーなどの輸送手段を用いて、上記高圧ガス容器５に供給する方法を用いることが可能である。さらに、亜酸化窒素ガスをパイプラインを通じて、上記高圧ガス容器５に供給する方法を用いることも可能である。
【０１２４】
なお、窒素ガスの供給方法についても、上記高圧ガス容器２０を用いて供給する（高圧ガス容器２０を交換する）方法に限らず、上述した亜酸化窒素ガスの供給方法と同様の方法を用いて供給することが可能である。
【０１２５】
本発明では、上記触媒１を用いることによって、亜酸化窒素ガスの分解開始温度を引き下げることができる。そして、亜酸化窒素ガスの分解後は、この亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行うことが可能である。
【０１２６】
したがって、本発明では、亜酸化窒素ガスの分解開始前に、上記触媒１を予熱しておくだけでよい。そして、亜酸化窒素ガスの分解後は、この亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、上記触媒１の温度を、亜酸化窒素ガスを分解するのに必要な温度以上に保ちながら、亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることが可能である。
【０１２７】
具体的に、上記触媒１の温度は、触媒活性の観点から２００〜６００℃の範囲が好ましく、分解反応容易性の観点から３５０〜４５０℃の範囲がより好ましい。すなわち、本発明では、上記触媒１の温度がこのような範囲となるように、上記ヒータ１３による予熱や、上記制御部１９による分解ガスの温度制御を行うことが好ましい。
【０１２８】
一方、亜酸化窒素自体は約５００℃以上で自己分解することから、上記分解反応部２を自己分解温度以上に保つことで、上記触媒１を用いずに亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることも可能である。しかしながら、上記触媒１を用いずに亜酸化窒素ガスを自己分解させた場合には、分解副生物としてＮＯｘガスが発生することがわかっている。したがって、本発明では、上記ＮＯｘガスの発生を防ぐため、上記触媒１を用いることが好ましい。なお、上記触媒１は、亜酸化窒素ガスの自己分解温度以上であっても使用することが可能である。
【０１２９】
亜酸化窒素ガスの温度については、亜酸化窒素ガスが液化しない温度であればよく、通常は常温以下で使用することが可能である。一方、亜酸化窒素ガスは、常温よりも高い温度に予熱して使用することも可能である。例えば、亜酸化窒素ガスの濃度が低い場合には、この亜酸化窒素ガスを予熱することによって、亜酸化窒素ガスの分解を促進させることが可能である。
【０１３０】
亜酸化窒素ガスの濃度については、特に限定されるものではなく、例えば１〜１００％の範囲で調整されたもの、また、より多くのエネルギーを得る必要がある場合には、５０％超〜１００％の範囲で調整されたもの、さらに、７０％超〜１００％の範囲で調整されたものを使用することが可能である。また、上述した亜酸化窒素ガスの濃度調整を行うことによって、亜酸化窒素ガスの分解反応速度等を調整することが可能である。
【０１３１】
また、本発明では、上述した亜酸化窒素の濃度調整を行うことによって、分解ガスを呼吸気ガスとして利用することが可能である。具体的に、空気は、その体積の約８割が窒素（Ｎ２）で、約２割が酸素（Ｏ２）であるため、例えば、上記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と窒素（Ｎ２）の割合を体積比（モル比）で、Ｎ２Ｏ：Ｎ２＝１：１とする。すなわち、上記燃料ガス中に窒素ガスを添加し、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を５０％とすれば、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素が最終的に窒素と酸素に分解されたときに、亜酸化窒素１モルは窒素１モルと酸素０．５モルに分解されるため、この分解ガス中に含まれる窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）の割合は、体積比（モル比）で、Ｎ２：Ｏ２＝４：１となる。これにより、分解ガス中に含まれる窒素（Ｎ２）と酸素（Ｏ２）の割合を空気組成に近づけることができるため、この分解ガスを呼吸気ガスとして利用することが可能となる。
【０１３２】
具体的に、上記分解ガスを呼吸気ガスとして用いる場合には、その酸素濃度を１８〜２４％程度の範囲とすることが好ましく、その場合、亜酸化窒素ガスの濃度を４４〜６３％程度の範囲とすることが好ましい。
【０１３３】
また、本発明では、亜酸化窒素ガスの濃度が４４％未満のもの、すなわち亜酸化窒素ガスの濃度が低いものを使用することが可能である。この場合、亜酸化窒素ガスの分解によって発生するエネルギー（エネルギー密度）は低くなるものの、この亜酸化窒素ガスの分解反応を緩やかなものとすることで、上述した分解ガスによって高温高圧に晒される触媒１や分解反応部２などの各部材の劣化（例えば熱疲労や酸化など。）を抑制することが可能である。すなわち、本発明では、上述した触媒１や分解反応部２等の各部材料の耐熱性及び耐酸化性を考慮して、亜酸化窒素ガスの濃度を調整することが可能である。
【０１３４】
一方、本発明では、亜酸化窒素ガスの濃度が６３％超のもの、すなわち亜酸化窒素ガスの濃度が高いものを使用することが可能である。この場合、亜酸化窒素ガスの分解によって発生するエネルギー（エネルギー密度）を高めることができる。
【０１３５】
特に、本発明では、亜酸化窒素ガスの濃度が１００％のものを使用した場合でも、上記触媒１を用いて亜酸化窒素ガスの分解を継続的に行わせることが可能である。なお、本発明では、高純度（例えば純度９９．９（３Ｎ）〜９９．９９９（５Ｎ）％）の亜酸化窒素ガスだけでなく、その製造コスト等を考慮して、それよりも純度の低い（例えば純度９７％未満）亜酸化窒素ガスを使用することも可能である。
【０１３６】
上述した窒素ガスによる亜酸化窒素ガスの濃度調整は、亜酸化窒素ガスの分解前に亜酸化窒素ガス中に窒素ガス等を添加する方法であっても、亜酸化窒素ガスの分解後に分解ガス中に窒素ガス等を添加する方法であってもよい。さらに、予め濃度調整が行われた亜酸化窒素ガスを用いてもよい。
【０１３７】
すなわち、上記窒素ガス供給ライン１６は、上述した第１の供給ライン６に接続されたものに限らず、上記第２の供給ライン７や第３の供給ライン８、排出ライン９などに接続されたものであってもよい。
【０１３８】
なお、上記亜酸化窒素ガス中に含まれる亜酸化窒素以外の成分については、上述した亜酸化窒素の濃度調整のために添加された窒素等の他にも、後述する亜酸化窒素の製造時に混入した未反応物や、副生成物、空気、不可避不純物などを挙げることができる。
【０１３９】
また、本発明では、上記分解ガス中の酸素濃度を計測する酸素濃度計（酸素計測手段）を設けてもよい。この場合、上記分解ガス中に含まれる酸素の濃度を計測し、この計測結果に基づいて、上述した分解ガスの温度制御を精度良く行うことが可能である。
【０１４０】
なお、上記分解反応部２に導入される亜酸化窒素ガスの空間速度（Space Velocity）は、その設計に合わせて最適な値に設定すればよく、例えば、１０〜１４０，０００ｈｒ−１の範囲、好ましくは１００〜１０，０００ｈｒ−１の範囲で設定することが可能である。
【０１４１】
また、本発明では、上記排出ライン９から排出された分解ガスを燃料の燃焼に利用することも可能である。なお、燃料については、上記分解ガス中に含まれる酸素を用いて燃焼可能なものであればよく、例えば石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料の他にも、バイオマス燃料などの代替燃料を使用することができる。その他にも気体燃料、液体燃料、固体燃料の中から適宜選択して用いることが可能である。
【０１４２】
以上のように、本発明では、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用を可能とすると共に、この亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用した熱輸送を可能とした熱輸送装置及び熱輸送方法を提供することが可能である。
【０１４３】
特に、本発明では、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱（低温）と、この亜酸化窒素の分解により発生する分解熱（高温）とを利用することで、１種類のガスから２水準の温度域（低温及び高温）を得ることが可能である。
【０１４４】
また、本発明では、エネルギー源（熱源）である亜酸化窒素自体に熱輸送を行わせることが可能であり、分解前の亜酸化窒素ガスを冷媒として利用し、分解後の亜酸化窒素ガスの分解ガスを熱媒として利用することが可能である。
【０１４５】
本発明を適用した熱輸送装置は、上述した冷気（低温）ＴＬと、熱気（高温）ＴＨとを得ることができるため、冷凍空調分野への様々な応用が可能である。例えば、本発明を適用した熱輸送装置は、冷房や暖房を行うエアコンといった空調設備や空調機器などへの応用が可能である。また、加熱分野については、暖房の他に、給湯、温水、乾燥等を行う加熱設備や加熱機器などへの応用が可能である。一方、冷却分野については、冷房の他に、冷蔵、冷凍、冷水、製氷等を行う冷却設備や冷却機器などへの応用が可能である。
【０１４６】
また、本発明を適用した熱輸送装置は、大規模なものから小規模なものまで、その大きさを問わず、様々なサイズのものに適用可能である。さらに、その用途についても、工場（工業）用や住宅（家庭）用などに限らず、あらゆる分野で利用可能であり、設置（定置）型や可搬型、携帯型など、その用途に合わせて設計すればよい。
【０１４７】
なお、本発明は、上記図１に示す熱輸送装置の構成に必ずしも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において種々の変更等を加えることが可能である。
【０１４８】
例えば、本発明を適用した熱輸送装置では、上記図１に示す構成の他に、図４に示すように、温度差を電力又は動力に変換する変換部（変換手段）３０を備えて、この変換部３０の高温側３０ａを上記放熱側熱交換部４が加熱手段として加熱し、この変換部３０の低温側３０ｂを上記吸熱側熱交換部３が冷却手段として冷却する構成とすることが可能である。
【０１４９】
変換部３０には、例えば、温度差（熱エネルギー）を電力（電気エネルギー）に変換する熱電変換素子や、温度差（熱エネルギー）を動力（運動エネルギー）に変換するスターリングエンジン、ヒートパイプタービンなどを用いることができる。
【０１５０】
この変換部３０では、上記放熱側熱交換部４に接する高温側３０ａの温度（ｔＨ）と、上記吸熱側熱交換部３に接する低温側３０ｂの温度（ｔＬ）との温度差（ｔＨ−ｔＬ）が大きいほど、大きな出力（Ｗ）を得ることが可能である。
【０１５１】
本発明を適用した熱輸送装置では、このような変換部３０を備えることによって、上述した冷気（低温）ＴＬと、熱気（高温）ＴＨとを得るのとは別に、亜酸化窒素の分解前と分解後の温度差を利用して、電力や動力といったエネルギーを効率良く取り出すことが可能となる。
【０１５２】
特に、本発明では、上述した１種類のガスから２水準の温度域を得ることが可能であり、上記変換部３０の高温側３０ａと低温側３０ｂとの間に大きな温度差を発生させることができるため、大きな出力Ｗを得ることが可能である。
【０１５３】
以下、上記変換部３０を備えた熱輸送装置の一具体例として、例えば図５に示すようなヒートパイプタービン３１を備えた熱輸送装置について説明する。
なお、図５に示す熱輸送装置は、ヒートパイプタービン３１以外の構成については、上記図１及び図４に示す熱輸送装置と同様の構成を概略備えている。したがって、この図５に示す熱輸送装置において、上記図１及び図４に示す熱輸送装置と同等の部位については、その説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものする。
【０１５４】
この図５に示す熱輸送装置は、温度差を動力に変換するヒートパイプタービン３１（上記変換部３０に相当する。）を備えた発動装置であり、更に、このヒートパイプタービン３１の駆動により発電する発電機３２を備えた発電装置である。
【０１５５】
具体的に、このヒートパイプタービン３１は、全体として中空環状を為すヒートパイプ３３を備え、このヒートパイプ３３は、その内部を真空脱気した状態で凝縮性の作動流体（蒸気源）Ｌが封入された構造を有している。また、このヒートパイプ３３には、作動流体Ｌを貯留する貯留部３４が設けられている。
【０１５６】
なお、作動流体Ｌとしては、水（水蒸気）を使用することができる。また、作動流体Ｌとしては、アンモニアや、ノルマルペンタン等の有機媒体など、水よりも沸点が低いものなどを使用することも可能である。
【０１５７】
ヒートパイプ３３の貯留部３４を挟んだ一方側には、貯留部３４側から供給される凝縮（液化）した作動流体Ｌ（図６中の実線の矢印で流れる方向を示す。）を、上記放熱側熱交換部４との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部３５が設けられている。
【０１５８】
これに対して、ヒートパイプ３３の貯留部３４を挟んだ他方側には、蒸発部３５側から供給される蒸発（気化）した作動流体Ｌ（図６中の破線の矢印で流れる方向を示す。）を、上記吸熱側熱交換部３との熱交換により冷却して凝縮させる凝縮部３６が設けられている。
【０１５９】
なお、蒸発部３５及び凝縮部３６には、それぞれ上記放熱側熱交換部４及び吸熱側熱交換部３との間の熱伝導性を良くするためのヒートシンク（フィン）３７ａ，３７ｂが設けられている。
【０１６０】
ヒートパイプ３３の蒸発部３５と凝縮部３６との間には、気化した作動流体Ｌによって回転駆動されるタービン部３８が設けられている。発電機７０は、このタービン部３８と連結されている。
【０１６１】
以上のような構造を有する熱輸送装置の動作について説明する。
なお、この図５に示す熱輸送装置では、上記図１に示す熱輸送装置と同様に、上述した亜酸化窒素ガスの流量調整や濃度調整については既に行われているものとして、それ以外の動作を説明するものとする。
【０１６２】
図５に示す熱輸送装置では、先ず、上記高圧ガス容器５から放出されて断熱膨張した亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）が上記第１の供給ライン６を通して放熱側熱交換部３に供給される。そして、この亜酸化窒素ガスが吸熱側熱交換部３の内部を通過する間に、上記ヒートパイプタービン３１の凝縮部３６を冷却する。すなわち、この吸熱側熱交換部３では、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱を利用して、上記凝縮部３６中を流れる作動流体Ｌに対する冷却が行われる。
【０１６３】
次に、吸熱側熱交換部３から排出された亜酸化窒素ガスが第２の供給ライン７を通して分解反応部２に供給される。そして、この亜酸化窒素ガスが分解反応部２の内部を通過する間に、上記触媒１による分解が行われる。
【０１６４】
次に、分解反応部２で亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた亜酸化窒素の分解ガス（Ｎ２，Ｏ２）が第３の供給ライン８を通して放熱側熱交換部４に供給される。そして、この分解ガスが放熱側熱交換部４の内部を通過する間に、上記ヒートパイプタービン３１の蒸発部３５を加熱する。すなわち、この放熱側熱交換部４では、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を利用して、上記蒸発部３５中の作動流体Ｌに対する加熱が行われる。そして、分解ガスは、排出ライン９から排出されることになる。
【０１６５】
このとき、ヒートパイプタービン３１では、ヒートパイプ３３の蒸発部３５と凝縮部３６との間で温度差が生じることにより、蒸発部３５で蒸発した作動流体Ｌが凝縮部３６に流動して凝縮することを繰り返しながら、作動流体Ｌが循環することになる。すなわち、作動流体Ｌの潜熱の吸収・放出によって熱輸送が行われる。
【０１６６】
そして、このヒートパイプタービン３１では、流動する作動流体Ｌがタービン部３８を回転させて動力を得ることが可能となっている。さらに、タービン部３８と連結された発電機３２を回転駆動することで電力を得ることが可能となっている。
【０１６７】
以上のようにして、この図５に示す熱輸送装置では、上述した亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱と、この亜酸化窒素の分解により発生する分解熱とを利用することで、上記ヒートパイプタービン３１の蒸発部３５と凝縮部３６との間に大きな温度差を発生させることが可能である。そして、このような亜酸化窒素ガスの分解前と分解後の温度差を利用することで、大きな出力（動力及び電力）を得ることが可能である。
【０１６８】
なお、上記図５に示す熱輸送装置は、上記ヒートパイプタービン３１を備えた構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば、上記ヒートパイプタービン３１については、サイフォン式やウィック式など、様々な形式のものを使用することが可能である。また、上記ヒートパイプ３３の流路構成についても、単管型やループ型など、様々な形式のものを使用することが可能である。
【０１６９】
以下、「特開２００２−１５３７３４号公報」に記載の亜酸化窒素分解用触媒について説明する。
工場や焼却設備から排出される排ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度は１０％以下であり、一方手術室から排出される余剰麻酔ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度は、余剰麻酔ガス排除装置で圧縮空気によって多少は希釈されているとはいえ７０％以下であり、非常に高濃度である。本発明の亜酸化窒素の分解触媒は低濃度から高濃度の亜酸化窒素の分解に対応できる触媒である。
【０１７０】
また、本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、比較的低温での分解処理が可能であり、水分が共存する場合においても水分による活性劣化を受けにくく、しかもＮＯｘの発生量を許容濃度以下に抑制することができ、従来の分解触媒に対し、約１／１０〜１／１００以下にまでＮＯｘの発生量を低減することができる。
【０１７１】
本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、アルミニウム、マグネシウム及びロジウムの３種の金属を必須成分として含有する次の〔１〕〜〔３〕のいずれかの触媒、〔１〕アルミニウム、マグネシウム及びロジウムが担体に担持されている触媒、〔２〕マグネシウム及びロジウムがアルミナ担体に担持されている触媒、〔３〕アルミニウムの少なくとも一部とマグネシウムにより、スピネル型結晶性複合酸化物が形成されている担体に、ロジウムが担持されている触媒、及び、アルミニウム及びロジウムの２種の金属と、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を必須成分として含有する次の〔４〕〜〔６〕のいずれかの触媒、〔４〕亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、アルミニウム及びロジウムが担体に担持されている触媒、〔５〕亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、ロジウムがアルミナ担体に担持されている触媒、〔６〕アルミニウムの少なくとも一部と、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属により、スピネル型結晶性複合酸化物が形成されている担体にロジウムが担持されている触媒、から選ばれる少なくとも１種の触媒を用いることができる。
【０１７２】
〔１〕の触媒に用いられる担体としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリア、チタニア及び酸化スズからなる群から選ばれる担体を用いることができ、〔４〕の触媒に用いられる担体としては、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア及び酸化スズから選ばれる担体を用いることができる。担体は、表面積がそれぞれ３０〜３００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができ、形状については特に制限はないが、反応器あるいは反応方法によって、粒状、粉末状、ハニカム状など、それぞれに適した形状を選ぶことができる。
【０１７３】
〔１〕の触媒において、担体に担持するアルミニウムとマグネシウムは、アルミニウムが、マグネシウムに対する原子比で少なくとも２以上含まれることが好ましい。また、マグネシウムは金属原子換算で、触媒全体の０．１〜２０．０質量％含まれることが好ましい。
【０１７４】
また、アルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましく、スピネル型結晶性複合酸化物は、例えばアルミニウムとマグネシウムを担持させた担体を焼成することによって生成することができる。スピネル構造とはＸＹ２Ｏ４の化学式を持つ酸化物に見られる構造で立方晶系に属し、ＡｌとＭｇはＭｇＡｌ２Ｏ４のスピネル構造を形成することが知られている。本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、その理由は定かではないが、アルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成していることが、亜酸化窒素の分解能を向上させると共に、ＮＯｘの発生量を低減させる効果を発揮すると考えられる。
【０１７５】
〔４〕の触媒において、担体に担持する、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とアルミニウムは、アルミニウムが、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属に対する原子比で、少なくとも２以上含まれることが好ましい。また、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属は、金属原子換算で触媒全体の０．１〜４０．０質量％含まれることが好ましい。
【０１７６】
また、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましい。スピネル型結晶性複合酸化物は、アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を担持させた担体を焼成することによって生成することができる。アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルはＭＡｌ２Ｏ４（Ｍ＝Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ）のスピネル構造を形成することが知られている。本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、その理由は定かではないが、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成していることが、亜酸化窒素の分解能を向上させると共に、ＮＯｘの発生量を低減させる効果を発揮すると考えられる。
【０１７７】
〔２〕の触媒に用いられる担体はアルミナであり、アルミナに特に制限はないが、表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができる。アルミナに担持するマグネシウムは、アルミニウムが、マグネシウムに対する原子比で少なくとも２以上含まれることが好ましい。マグネシウムは、金属原子換算で触媒全体の０．１〜２０．０質量％含まれることが好ましい。また、アルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましい。
【０１７８】
〔５〕の触媒に用いられる担体はアルミナであり、アルミナに特に制限はないが、表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができる。アルミナに担持する、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属は、アルミニウムが、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属に対する原子比で、少なくとも２以上含まれることが好ましい。亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属は、金属原子換算で触媒全体の０．１〜４０．０質量％含まれることが好ましい。また、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましい。
【０１７９】
〔３〕の触媒は、アルミニウムの少なくとも一部とマグネシウムにより、スピネル型結晶性複合酸化物が形成されている担体を用いる。〔３〕の触媒におけるアルミニウムとマグネシウムの原子比は、アルミニウムが、マグネシウムに対する原子比で少なくとも２以上含まれることが好ましい。また、マグネシウムは金属原子換算で触媒全体の０．１〜２０．０質量％含まれることが好ましい。
【０１８０】
〔６〕の触媒は、アルミニウムの少なくとも一部と、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属により、スピネル型結晶性複合酸化物が形成されている担体を用いる。〔６〕の触媒におけるアルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の原子比は、アルミニウムが、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属に対する原子比で、少なくとも２以上含まれることが好ましい。また、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属は、金属原子換算で触媒全体の０．１〜４０．０質量％含まれることが好ましい。
【０１８１】
本発明の亜酸化窒素の分解触媒に含まれるロジウムは、〔１〕〜〔６〕のいずれの触媒を用いる場合も、金属原子換算で触媒全体の０．０５〜１０質量％であることが好ましく、さらに好ましくは、０．１〜６．０質量％であることがよい。ロジウムの担持量を増加させることによって低温における触媒活性を向上させることは可能であるが、１０質量％以上担持させることは触媒のコストを考えると好ましくなく、また０．０５質量％以下であると十分な亜酸化窒素の分解活性が得られない。
【０１８２】
次に本発明の亜酸化窒素の分解触媒の製造方法について説明する。
本発明の亜酸化窒素の分解触媒は各種の製造方法を用いることができ、例えば（１）含浸法、（２）共沈法、（３）混練法、等を用いることができる。以下に、この３つの製造方法を例に挙げて、本発明の亜酸化窒素の分解触媒の製造方法を説明する。
【０１８３】
（１）含浸法を用いる触媒の製造方法
含浸法を用いると、前記の〔１〕〜〔６〕の触媒を製造することができる。〔１〕の触媒を製造する場合には、アルミナ、シリカ、ジルコニア、セリア、チタニア及び酸化スズからなる群から選ばれる担体に、先ずアルミニウム及びマグネシウムの無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を含浸させる。〔４〕の触媒を製造する場合には、アルミナ、ジルコニア、セリア、チタニア及び酸化スズからなる群から選ばれる担体に、先ずアルミニウム及び、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を含浸させる。〔２〕の触媒を製造する場合には、アルミナ担体にマグネシウムの無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を含浸させる。〔５〕の触媒を製造する場合には、アルミナ担体に、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を含浸させる。アルミニウム塩、マグネシウム塩及び、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属塩は、好ましくはいずれも硝酸塩を用いるのがよい。
【０１８４】
〔１〕の触媒を製造する場合、アルミニウムとマグネシウムの担体に担持する量としては、アルミニウムがマグネシウム対する原子比で２以上となるように担持することが好ましく、またマグネシウムの担持量が、触媒全体の０．１〜２０．０質量％となるようにすることが好ましい。〔４〕の触媒を製造する場合、アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の担体に担持する量としては、アルミニウムが、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属に対する原子比で２以上となるように担持することが好ましく、また、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の担持量が、触媒全体の０．１〜４０．０質量％となるようにすることが好ましい。〔２〕の触媒を製造する場合には、マグネシウムが、アルミニウムに対する原子比で１／２以下となるように担持することが好ましく、またマグネシウムの担持量が、触媒全体の０．１〜２０．０質量％となるようにすることが好ましい。また、〔５〕の触媒を製造する場合には、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属が、アルミニウムに対する原子比で１／２以下となるように担持することが好ましく、また亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の担持量が、触媒全体の０．１〜４０．０質量％となるようにすることが好ましい。
【０１８５】
担体に目的とする金属塩を担持した後、担体を乾燥して焼成処理することによって、例えばアルミニウム及びマグネシウムを含有し、アルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成した担体を得ることができ、この担体を〔１〕の触媒の担体として用いる。また、同様にして、アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含有し、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成した担体を得ることができ、この担体を〔４〕の触媒の担体として用いる。例えば〔１〕の触媒におけるアルミニウム塩及びマグネシウム塩を含浸させた後の乾燥温度、〔４〕の触媒におけるアルミニウム塩と、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属塩を含浸させた後の乾燥温度はそれぞれ特に制限はないが、好ましくは８０〜１５０℃の温度範囲がよく、さらに好ましくは１００〜１３０℃の温度範囲がよい。また、乾燥雰囲気は特に制限はなく、窒素や空気を用いることができる。乾燥時間は特に制限はないが、含浸法を用いた場合、通常２〜４時間程度でよい。
【０１８６】
含浸して乾燥させた後の担体の焼成処理は、４００〜９００℃の温度範囲で行うことができ、好ましくは、５００〜７００℃である。焼成温度が４００℃より低い場合は、結晶化が十分ではなく、９００℃以上では担体の比表面積の減少を招き好ましくない。焼成時間は特に限定されないが、１〜１０時間程度がよく、好ましくは２〜４時間程度であり、段階的に焼成温度を変化させてもよい。長時間の焼成は、その効果が飽和するので経済的に好ましくなく、短時間の焼成ではその効果が薄い場合がある。また、焼成は焼成炉やマッフル炉等を用いて行うことができ、この時の流通ガスとしては、窒素または空気のいずれを使用してもよい。
【０１８７】
次に、前記の焼成して得られた担体にロジウム塩を担持する。ロジウム塩としては、無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を用いることができ、硝酸塩を用いることが好ましい。ロジウム塩を担持する工程は、例えばアルミニウム、マグネシウム及びロジウムの３種の金属を必須成分として含有する触媒を製造する場合には、前記の方法を用いて得られたアルミニウムの少なくとも一部がマグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体に対して行うことが好ましいが、担体にアルミニウムとマグネシウムを含浸担持する工程、あるいはアルミナ担体にマグネシウムを含浸担持する工程と同時に行ってもよい。また、ロジウムの担持量は、触媒全体の０．０５〜１０質量％となるようにすることが好ましい。
【０１８８】
同様に、ロジウム塩を担持する工程は、アルミニウム及びロジウムの２種の金属と、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を必須成分として含有する触媒を製造する場合には、前記の方法を用いて得られたアルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体に対して行うことが好ましいが、担体にアルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含浸担持する工程、あるいはアルミナ担体に、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含浸担持する工程と同時に行ってもよい。また、ロジウムの担持量は、触媒全体の０．０５〜１０質量％となるようにすることが好ましい。ここで、予めアルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体を用いれば、この担体に前記と同様にしてロジウム塩を担持することにより〔３〕の触媒を製造することができる。また、予めアルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体を用いれば、この担体にロジウム塩を担持することにより〔６〕の触媒を製造することができる。
【０１８９】
次に、このロジウムを担持させた触媒前駆体を前記と同様の乾燥条件で乾燥し、乾燥した触媒前駆体を焼成する。この焼成温度は２００〜５００℃であることが好ましく、さらに好ましくは３００〜４００℃がよい。焼成して得られた触媒は亜酸化窒素分解触媒として使用することができるが、さらに還元処理をすることが好ましく、還元処理をすることで、より活性の高いロジウム含有触媒を得ることができる。還元処理は、例えば、（１）ヒドラジンで還元後に再乾燥し、焼成する方法、または（２）水素還元する方法、によって行うことができ、水素還元する方法を用いることが好ましい。水素還元する方法を用いる場合は、還元温度は２００〜５００℃であることが好ましく、より好ましくは３００〜４００℃がよい。還元時間は特に限定されないが、１〜１０時間程度で処理することができ、好ましくは２〜４時間程度である。また、焼成処理をせずに還元処理を行ってもよく、この場合も活性の高いロジウム含有触媒を得ることができる。焼成処理をせずに還元処理を行って触媒を製造する方法としては、２００〜５００℃の温度で水素還元する方法が好ましい。
【０１９０】
（２）共沈法を用いる触媒の製造方法
共沈法を用いると、前記の〔３〕及び〔６〕の触媒を製造することができる。共沈法を用いて〔３〕の触媒を製造する方法としては、例えばアルミニウムとマグネシウムの硝酸塩を含む水溶液にアンモニア水を滴下して中和沈殿させ、必要に応じて熟成放置し、ろ過水洗し、洗浄水の電導度などで十分に水洗したことを確認する。次に、含浸法と同様の条件で１０〜１２時間程度乾燥後、得られた乾燥体を粉砕し、粒度を揃えて成型する。さらに窒素または空気雰囲気において、含浸法と同様の条件で焼成処理することにより、アルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体を得る。
【０１９１】
アルミニウムとマグネシウムの量としては、アルミニウムがマグネシウムに対する原子比で２以上となるようにすることが好ましく、マグネシウムは、金属原子換算で触媒全体の０．１〜２０．０質量％含まれることが好ましい。こうして得られたアルミニウムの少なくとも一部が、マグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体にロジウム塩を担持するが、その方法、担持量及びその後の処理方法としては前記の含浸法と同様に行うことができる。
【０１９２】
また、共沈法を用いて〔６〕の触媒を製造する方法としては、例えばアルミニウムの硝酸塩と、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の硝酸塩を含む水溶液にアンモニア水を滴下して中和沈殿させ、必要に応じて熟成放置し、ろ過水洗し、洗浄水の電導度などで十分に水洗したことを確認する。次に、含浸法と同様の条件で１０〜１２時間程度乾燥後、得られた乾燥体を粉砕し、粒度を揃えて成型する。さらに窒素または空気雰囲気において、含浸法と同様の条件で焼成処理することにより、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体を得る。
【０１９３】
アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の量としては、アルミニウムが、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属に対する原子比で２以上となるようにすることが好ましく、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属は、金属原子換算で触媒全体の０．１〜４０．０質量％含まれることが好ましい。こうして得られた、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体にロジウム塩を担持するが、その方法、担持量及びその後の処理方法としては前記の含浸法と同様に行うことができる。
【０１９４】
（３）混練法を用いる触媒の製造方法
混練法を用いると、〔３〕及び〔６〕の触媒を製造することができる。混練法を用いて〔３〕の触媒を製造する方法としては、例えば、アルミナ及び／または水酸化アルミニウムと、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及び／またはマグネシウム塩に、例えば必要に応じて水を加え、機械的に混合して得られる混合物を乾燥し、さらに含浸法と同様の条件で焼成処理を行い、前記のスピネル型結晶性複合酸化物を得ることができる。アルミニウムとマグネシウムの量としては、アルミニウムがマグネシウムに対する原子比で２以上となるようにすることが好ましく、マグネシウムは、金属原子換算で触媒全体の０．１〜２０．０質量％含まれることが好ましい。
【０１９５】
こうして得られたアルミニウムの少なくとも一部がマグネシウムとスピネル型結晶性複合酸化物を形成する焼成体にロジウム塩を担持するが、その方法、担持量及びその後の処理方法としては前記の含浸法と同様の方法を用いることができる。また、ロジウム塩はアルミナ等を機械的に混合する際にあらかじめ加えてもよい。
【０１９６】
混練法を用いて〔６〕の触媒を製造する方法としては、例えば、アルミナ及び／または水酸化アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の酸化物、水酸化物及び／または金属塩に、例えば必要に応じて水を加え、機械的に混合して得られる混合物を乾燥し、さらに含浸法と同様の条件で焼成処理を行い、前記のスピネル型結晶性複合酸化物を得ることができる。また、アルミニウムと、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属の量としては、アルミニウムが、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属に対する原子比で２以上となるようにすることが好ましく、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属は、金属原子換算で触媒全体の０．１〜４０．０質量％含まれることが好ましい。
【０１９７】
こうして得られた、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄、マンガン及びニッケルからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する焼成体にロジウム塩を担持するが、その方法、担持量及びその後の処理方法としては前記の含浸法と同様の方法を用いることができる。また、ロジウム塩はアルミナ等を機械的に混合する際にあらかじめ加えてもよい。
【０１９８】
次に本発明の分解触媒を用いた亜酸化窒素の分解方法について説明する。本発明の分解触媒を用いて亜酸化窒素の分解反応を行う場合、２００〜６００℃の温度範囲で行うことができる。好ましくは３００〜５００℃の温度範囲、さらに好ましくは３５０〜４５０℃の温度範囲で、本発明の分解触媒と亜酸化窒素を気相で接触させればよい。２００℃より温度が低いと亜酸化窒素の分解が十分ではなく、また、６００℃以上では触媒寿命が短くなる傾向があるので好ましくない。触媒床の方式としては、特に制限されるものはないが、固定床が一般的に好ましく用いられる。
【０１９９】
また、従来のパラジウムを用いた触媒では水分の影響によって触媒の活性が低下し、水分を除いても元の活性に戻らないのに対し、本発明の分解触媒は、１〜３％の水分共存によって活性は僅かに低下する場合があるものの、水分を除くと再び元の活性に戻るという特徴を有する。
【０２００】
次に本発明の分解触媒を用いて分解することができるガスの組成について説明する。工場や焼却設備から排出される排ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度は、１０％以下であり、本発明の分解触媒を用いることにより、排ガス中に含まれる１ｐｐｍ〜１０％の濃度の亜酸化窒素を分解することができる。一方、手術室から余剰麻酔ガス排除装置によって排出される亜酸化窒素の濃度は３〜７０％と非常に高濃度の場合がある。また、麻酔ガス中に含まれる亜酸化窒素を分解する場合には、通常酸素が１３〜２０％存在する反応となり、分解触媒にとって過酷な条件下での反応となる。従って、除熱が可能であり、温度コントロールが十分にできれば、分解処理する亜酸化窒素の濃度に特に制限はないが、亜酸化窒素が窒素と酸素に分解する反応は発熱反応であるため、亜酸化窒素の濃度は３〜５０％がよく、好ましくは３〜２５％、さらに好ましくは３〜１０％であることがよい。
【０２０１】
単位触媒当たりの供給ガス量である空間速度（ＳＶ：Space Velocity）は、１０ｈｒ−１〜２００００ｈｒ−１の範囲であることがよく、好ましくは１００ｈｒ−１〜１００００ｈｒ−１の範囲である。
【０２０２】
以下、「特開２００２−２５３９６７号公報」に記載の亜酸化窒素分解用触媒について説明する。
本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、低濃度から高濃度の亜酸化窒素を分解することができる触媒である。手術室から排出される余剰麻酔ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度は、圧縮空気によって多少は希釈されているとはいえ７０％以下であり、非常に高濃度であるが、本発明の亜酸化窒素の分解触媒を用いれば対応することができる。
【０２０３】
また、本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、余剰麻酔ガス中に含まれる揮発性麻酔剤による劣化を受けた場合においても、賦活再生をすることによって活性を回復させることができる。しかも比較的低温で亜酸化窒素を分解することができ、水分が共存する場合においても水分による活性劣化を受けにくく、ＮＯｘの発生量を許容濃度以下に抑制することができ、従来の分解触媒に対し、約１／１０〜１／１００以下のレベルまでＮＯｘの発生量を低減することができる。
【０２０４】
本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属を必須成分として含有することを特徴とし、次の（１）〜（３）のいずれかの触媒を用いることができる。
（１）  シリカまたはシリカアルミナから選ばれる担体に、（ａ）ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属を担持してなる触媒。
（２）  シリカ担体に、（ａ）ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属、（ｂ）アルミニウム、および（ｃ）亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属、を担持してなる触媒。
（３）  シリカアルミナ担体に、（ａ）ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属、および（ｄ）マグネシウム、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属、を担持してなる触媒。
【０２０５】
（１）の触媒に用いられる担体は、シリカまたはシリカアルミナであり、これらの担体に特に制限はないが、表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができる。形状については特に制限はなく、反応器あるいは反応方法によって、粒状、粉末状、ハニカム状など、それぞれに適した形状を選ぶことができる。
【０２０６】
（２）の触媒に用いられる担体は、シリカであり特に制限はないが、表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができる。形状については特に制限はないが、反応器あるいは反応方法によって、粒状、粉末状、ハニカム状など、それぞれに適した形状を選ぶことができる。
【０２０７】
シリカ担体に担持する成分のうち、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属は、触媒質量全体の０．１〜５．０質量％含有することが好ましく、さらに好ましくは０．２〜１．０質量％含有することが望ましい。群（ｃ）から選ばれる金属が触媒質量全体の５．０質量％以上含まれていても効果が飽和することがある。
【０２０８】
シリカ担体に担持するアルミニウムは、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属に対する原子比で、少なくとも２以上含有することが好ましい。また、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましく、スピネル型結晶性複合酸化物は、例えばアルミニウムと亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を担持させた担体を焼成することによって生成することができる。
【０２０９】
スピネル構造とはＸＹ２Ｏ４の化学式を持つ酸化物に見られる構造で、立方晶系に属し、ＡｌとＺｎ、Ｆｅ、Ｍｎは、それぞれ、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＭｎＡｌ２Ｏ４のスピネル構造を形成することが知られている。本発明の亜酸化窒素の分解触媒は、その理由は定かではないが、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属の一部もしくは全部とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することによって、亜酸化窒素の分解能を向上させると共に、ＮＯｘの発生量を低減させる効果を発揮すると考えられる。
【０２１０】
（３）の触媒に用いられる担体はシリカアルミナであり特に制限はないが、表面積が５０〜３００ｍ２／ｇ程度のものを用いることができる。シリカアルミナ担体に担持する、マグネシウム、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属は、触媒質量全体の０．１〜５．０質量％含有することが好ましく、さらに好ましくは０．２〜１．０質量％含有することが望ましい。群（ｄ）から選ばれる金属が触媒質量全体の５．０質量％以上含まれていても効果が飽和することがある。
【０２１１】
（３）の触媒に含まれるアルミニウムは、マグネシウム、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属に対する原子比で、少なくとも２以上含有することが好ましい。また、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましい。スピネル型結晶性複合酸化物は、シリカアルミナ担体に、群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属を担持させ、担体を焼成することによって生成することができる。
【０２１２】
本発明の亜酸化窒素の分解触媒に含まれる、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属は、前記の（１）〜（３）のいずれの触媒を用いる場合も、触媒質量全体の０．０５〜１０質量％含有することが好ましく、さらに好ましくは、０．１〜６．０質量％含有することが望ましい。群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属の担持量を増加させることによって低温における触媒活性を向上させることは可能であるが、１０質量％以上担持させることは触媒のコストを考えると好ましくなく、また０．０５質量％以下であると十分な亜酸化窒素の分解活性が得られない場合がある。
【０２１３】
次に本発明の亜酸化窒素分解触媒の製造方法について説明する。
本発明の亜酸化窒素分解触媒は各種の製造方法を用いることができ、例えば（１）含浸法、（２）共沈法、（３）混練法、等の方法を用いることができる。以下に含浸法を用いて前記の（２）の触媒を製造する方法について説明するが、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
【０２１４】
含浸法を用いて（２）の触媒を製造する方法は以下の３工程を含むことができる。
〔１〕シリカ担体に、（ｂ）アルミニウム、および（ｃ）亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を担持する工程。
〔２〕工程〔１〕から得られる担体を４００〜９００℃で焼成する工程。
〔３〕工程〔２〕から得られる焼成された担体に、（ａ）ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属を担持する工程。
【０２１５】
工程〔１〕では、シリカ担体に、アルミニウムの無機酸塩、および、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属の無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を含浸させる。好ましくは、アルミニウムと群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属の塩は、どちらも硝酸塩を用いるのがよい。
【０２１６】
アルミニウムと群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属を担体に担持する量としては、アルミニウムを群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属に対する原子比で２以上となるように担持することが好ましく、また群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属の担持量が、触媒質量全体の０．１〜５．０質量％となるようにすることが好ましい。
【０２１７】
工程〔１〕を行った後、好ましくは担体を乾燥し、さらに焼成工程〔２〕を行うことによって、アルミニウムおよび群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属を含有し、担持したアルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成した担体を得ることができる。工程〔１〕を行った後の乾燥温度は特に制限はないが、好ましくは８０〜１５０℃の温度範囲がよく、さらに好ましくは１００〜１３０℃の温度範囲がよい。また、乾燥雰囲気は特に制限はないが、空気を用いることが好ましい。乾燥時間は特に制限はないが、含浸法を用いた場合、通常２〜４時間程度でよい。
【０２１８】
焼成工程〔２〕は、４００〜９００℃の温度範囲で行うことができ、好ましくは、５００〜７００℃が望ましい。焼成温度が４００℃より低い場合は、結晶化が十分ではない場合があり、９００℃以上では担体の比表面積が減少する傾向があり好ましくない。焼成時間は特に限定されないが、１〜１０時間程度がよく、好ましくは２〜４時間程度がよく、段階的に焼成温度を変化させてもよい。長時間の焼成は、その効果が飽和する場合があり経済的に好ましくなく、短時間の焼成ではその効果が少ないことがある。また、焼成は焼成炉やマッフル炉等を用いて行うことができ、この時の流通ガスとしては、窒素または空気のいずれを使用してもよい。
【０２１９】
次に、工程〔２〕で得られた、アルミニウムの少なくとも一部が、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する担体に、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属の塩を担持する工程〔３〕を行う。群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属の塩としては、無機酸塩（硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩等）または有機酸塩（シュウ酸塩、酢酸塩等）を用いることができ、無機酸塩の硝酸塩を用いることが好ましい。
【０２２０】
工程〔３〕は、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成する工程〔２〕で得られた担体に対して行うことが好ましいが、工程〔１〕と同時に行ってもよい。その場合には、工程〔１〕と工程〔３〕を同時に行った後に工程〔２〕を行い、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましい。いずれの場合であっても、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属の担持量は、触媒質量全体の０．０５〜１０質量％となるようにすることが好ましい。
【０２２１】
次に、工程〔３〕を行った触媒前駆体を、前記と同様の乾燥条件で乾燥する。乾燥した触媒前駆体は還元処理をすることが好ましく、還元処理をすることにより、活性の高い、群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属を含有する触媒を得ることができる。還元処理は、例えば、（１）ヒドラジンで還元後に再乾燥し、焼成する方法、または（２）水素還元する方法、によって行うことができ、水素還元する方法を用いることが好ましい。水素還元する方法を用いる場合は、還元温度は２００〜５００℃であることが好ましく、より好ましくは３００〜４００℃がよい。還元時間は特に限定されないが、１〜１０時間程度で処理することができ、好ましくは２〜４時間程度がよい。また、前記の乾燥した触媒前駆体は（１）または（２）の還元処理をせず、窒素または空気中で焼成してもよい。この時の焼成温度としては、２００〜５００℃であることが好ましく、より好ましくは３００〜４００℃がよい。
【０２２２】
次に前記の亜酸化窒素分解触媒を用いる亜酸化窒素の分解方法について説明する。
本発明の亜酸化窒素の分解方法は次の４つの方法がある。本発明の亜酸化窒素の分解方法（１）は、亜酸化窒素を含有するガスを、前記の触媒と、２００〜６００℃で接触させることを特徴とする。また、本発明の亜酸化窒素の分解方法（２）は、触媒が、シリカまたはシリカアルミナからなる担体に、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属を担持してなる触媒であり、亜酸化窒素を含有するガスと該触媒を２００〜６００℃で接触させ、分解過程で触媒の活性低下が認められた時点で、亜酸化窒素を含有するガスの供給を停止して５００℃〜９００℃に加熱し、触媒を賦活再生した後、亜酸化窒素を含有するガスの供給を再開することを特徴とする。
【０２２３】
本発明の亜酸化窒素の分解方法（３）は、触媒が、担体がシリカであり、該担体に、（ａ）ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属、（ｂ）アルミニウム、および（ｃ）亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属、を担持してなる触媒であり、亜酸化窒素を含有するガスと該触媒を２００〜６００℃で接触させ、分解過程で触媒の活性低下が認められた時点で、亜酸化窒素を含有するガスの供給を停止して５００℃〜９００℃に加熱し、触媒を賦活再生した後、亜酸化窒素を含有するガスの供給を再開することを特徴とする。
【０２２４】
また、本発明の亜酸化窒素の分解方法（４）は、触媒が、担体がシリカアルミナであり、該担体に、（ａ）ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群から選ばれる少なくとも１つの貴金属、および（ｄ）マグネシウム、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属、を担持してなる触媒であり、亜酸化窒素を含有するガスと該触媒を２００〜６００℃で接触させ、分解過程で触媒の活性低下が認められた時点で、亜酸化窒素を含有するガスの供給を停止して５００℃〜９００℃に加熱し、触媒を賦活再生した後、亜酸化窒素を含有するガスの供給を再開することを特徴とする。
【０２２５】
本発明の亜酸化窒素の分解方法において、亜酸化窒素を含有するガスと分解触媒との接触温度は、２００〜６００℃、好ましくは、３００〜５００℃、さらに好ましくは、３５０℃〜４５０℃とすることが望ましい。接触温度が２００℃より低い場合、亜酸化窒素の分解が十分ではない場合があり、また、６００℃以上では触媒寿命が短くなる傾向がある。また触媒床の方式としては、特に制限されないが、固定床を採用することができる。
【０２２６】
亜酸化窒素を含有するガスの組成としては、工場や焼却設備から排出される排ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度は通常１０００ｐｐｍ以下であるが、手術室の余剰麻酔ガス排除装置によって排出される亜酸化窒素の濃度は約８〜５０％と非常に高濃度である。また、余剰麻酔ガス中には通常酸素が１３〜２０％存在するため、分解触媒にとっては過酷な条件となる。除熱が可能であり、また温度コントロールができれば、分解触媒と接触させる亜酸化窒素濃度に特に制限はないが、亜酸化窒素が窒素と酸素に分解する反応は発熱反応であるため、亜酸化窒素濃度は５０％以下がよく、好ましくは２５％以下であり、さらに好ましくは５％程度であることが望ましい。単位触媒当たりの供給ガス量である空間速度(Space Velocity)は、１０ｈｒ−１〜２００００ｈｒ−１の範囲が好ましく、より好ましくは１００ｈｒ−１〜１００００ｈｒ−１の範囲が望ましい。
【０２２７】
また亜酸化窒素を含有するガスは、揮発性麻酔剤を含有することがあるが、本発明の亜酸化窒素分解触媒は揮発性麻酔剤による被毒を受けにくく、しかも揮発性麻酔剤による被毒を受けて触媒活性が低下した場合であっても、本発明の分解方法を用いることにより、触媒活性を回復させ、長期間にわたって亜酸化窒素の分解を行うことができる。従って、亜酸化窒素分解触媒の活性低下が認められた場合には、一旦亜酸化窒素を含有するガスの供給を停止し、焼成処理を行って触媒を賦活再生した後に、亜酸化窒素を含有するガスの供給を再開することができる。
【０２２８】
触媒を賦活再生する焼成処理は、５００〜９００℃の温度で行うことができ、好ましくは６００〜８００℃、さらに好ましくは６５０〜７５０℃の温度で活性が低下した分解触媒を焼成処理すればよい。焼成処理を行う間は、ヘリウムや窒素などの不活性ガスや空気を触媒層に流通させることができ、不活性ガス中に酸素が含まれていてもよい。空気を用いることが簡便で好ましい。焼成処理時間としては１０分〜１２時間、好ましくは２０分〜６時間、さらに好ましくは３０分〜２時間程度が望ましい。前記の、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属を担持した触媒のうち、揮発性麻酔剤による被毒を受けにくく、しかも触媒の活性が回復しやすいのは、ルテニウムを含有する触媒であり、以下ロジウム、パラジウムの順に活性が低下する傾向が見られる。従って、群（ａ）から選ばれる貴金属成分としては少なくともルテニウムを用いることが望ましい。また、焼成処理を行った後に、水素による還元処理を行ってもよい。
【０２２９】
本発明の分解方法（３）に用いられる触媒は、シリカ担体に担持する成分のうち、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属を、触媒質量全体の０．１〜５．０質量％含有することが好ましく、さらに好ましくは０．２〜１．０質量％含有することが望ましい。群（ｃ）から選ばれる金属が触媒質量全体の５．０質量％以上含まれていても効果が飽和することがある。
【０２３０】
シリカ担体に担持するアルミニウムは、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属に対する原子比で、少なくとも２以上含有することが好ましい。また、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｃ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましく、スピネル型結晶性複合酸化物は、例えばアルミニウムと亜鉛、鉄およびマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属を担持させた担体を焼成することによって生成することができる。
【０２３１】
前記の分解方法（４）に用いられる触媒は、シリカアルミナ担体に担持する、マグネシウム、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属を、触媒質量全体の０．１〜５．０質量％含有することが好ましく、さらに好ましくは０．２〜１．０質量％含有することが望ましい。群（ｄ）から選ばれる金属が触媒質量全体の５．０質量％以上含まれていても効果が飽和することがある。
【０２３２】
また、アルミニウムは、マグネシウム、亜鉛、鉄およびマンガンからなる群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属に対する原子比で、少なくとも２以上含有することが好ましい。また、アルミニウムの少なくとも一部が、群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属とスピネル型結晶性複合酸化物を形成することが好ましい。スピネル型結晶性複合酸化物は、シリカアルミナ担体に、群（ｄ）から選ばれる少なくとも１つの金属を担持させ、担体を焼成することによって生成することができる。
【０２３３】
本発明の亜酸化窒素の分解方法において用いられる触媒に含まれる、ロジウム、ルテニウムおよびパラジウムからなる群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属は、前記の（１）〜（４）のいずれの分解方法を用いる場合も、触媒質量全体の０．０５〜１０質量％含有することが好ましく、さらに好ましくは、０．１〜６．０質量％含有することが望ましい。群（ａ）から選ばれる少なくとも１つの貴金属の担持量を増加させることによって低温における触媒活性を向上させることは可能であるが、１０質量％以上担持させることは触媒のコストを考えると好ましくなく、また０．０５質量％以下であると十分な亜酸化窒素の分解活性が得られない場合がある。
【実施例】
【０２３４】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【０２３５】
本実施例では、亜酸化窒素分解用触媒（昭和電工（株）製、アルミナ担体（日揮ユニバーサル（株）製）にロジウム５％及び亜鉛１％を担持させたもの、粒状、平均粒径：３．２ｍｍ）を２．１２ｇ（４ｍｌ）充填した分解反応器（ニッケル製反応管、１／２インチ径、触媒の層高５７ｍｍ）を、ヒータ（セラミックス電気管状炉、１００Ｖ、５００Ｗ）で約３５０℃まで加熱し、この分解反応器に濃度１００％の亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガスをダウンフローにより供給しながら、亜酸化窒素ガスの分解を行った。
【０２３６】
また、亜酸化窒素ガスを分解反応器に供給する際は、流量調整弁により２０〜２４２２ｃｃ／ｍｉｎの範囲で流量調整を行った。そして、そのとき分解反応器に供給される亜酸化窒素ガスの線速度（ＬＶ：Linear Velocity）［ｍ/ｍｉｎ］と、空間速度（ＳＶ：Space Velocity）［ｈｒ−１］を測定すると共に、亜酸化窒素ガスを分解した後の反応容器内の発熱温度（触媒の温度）の最大値ｍａｘ［℃］を温度測定器で測定した。また、亜酸化窒素ガスを分解した後のＮＯＸの発生量［ｐｐｍ］を測定し、その亜酸化窒素ガスの分解率［％］を求めた。その測定結果をまとめたものを表１に示す。また、表１の測定結果から、亜酸化窒素ガスの線速度（ＬＶ）と反応容器内の発熱温度及び亜酸化窒素ガスの分解率との関係をまとめたグラフを図６に示す。
【０２３７】
【表１】
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【０２３８】
表１及び図６に示すように、上述した分解反応器に供給される亜酸化窒素ガスの流量調整を行うことによって、濃度１００％の亜酸化窒素ガスであっても高い分解率（９９％以上）で亜酸化窒素ガスを分解できることがわかった。
【０２３９】
また、上記表１中に示すＬＶ＝１２．７５ｍ/ｍｉｎ、ＳＶ＝１７１９０ｈｒ−１の条件下で、ヒータによる加熱を停止し、その１時間（ｈｒ）後の反応容器内の発熱温度及び亜酸化窒素ガスの分解率とを測定した。
【０２４０】
その結果、ヒータの停止後も亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、反応容器内の発熱温度を維持しながら、加熱時と同レベルの分解率（９８．７％）で亜酸化窒素ガスの分解を継続できることがわかった。このため、ヒータの停止後から約１時間（ｈｒ）経ったところで、亜酸化窒素ガスの供給を停止し、亜酸化窒素ガスの分解を強制終了した。このことからも、亜酸化窒素ガスの分解により発生する分解熱によって、その後に供給される亜酸化窒素ガスの分解をヒータによる加熱を行わずに継続できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０２４１】
本発明によれば、亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーを利用することによって、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素の利用が可能である。また、亜酸化窒素は、分解ガスとして最終的に窒素と酸素に分解されるため、この分解ガスを新たな資源として活用することも可能である。さらに、亜酸化窒素は、工業生産も可能なことから、本発明において、その産業上の利用価値は非常に高い。
【０２４２】
上述したように、亜酸化窒素は、常温、大気圧下で安定したガスであり、毒性が低いため安全性が高く取り扱いが容易である。また、高圧ガス容器に充填された液化高圧ガスとして、分解前に容易に輸送や貯蔵等を行うことが可能である。
【０２４３】
また、亜酸化窒素は、融点が低く（約−９０℃）、宇宙空間でも凍結しないため、地球上での利用に止まらず、地球以外の天体（例えば月や火星等）や、宇宙空間（例えば宇宙ステーションや宇宙船等）での利用も可能である。
【０２４４】
さらに、本発明では、亜酸化窒素を窒素と酸素に分解できるため、例えば宇宙ステーションや宇宙船などの宇宙環境や、海中ステーションや潜水艦などの海中環境において、宇宙活動や海中活動に必要なエネルギーの供給源としてだけでなく、生命維持に必要な呼吸気ガスの供給源として、大いに活用することが可能である。
【０２４５】
また、本発明では、亜酸化窒素の分解によって得られた酸素を水素やメタノールなどの適当な燃料と合わせることによって、例えば燃料電池（一次電池）等に利用することも可能である。更に、バッテリ（二次電池）等と組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０２４６】
１…亜酸化窒素分解用触媒  ２…分解反応部  ２ａ…本体部  ２ｂ…ガス導入口  ２ｃ…ガス排出口  ３…吸熱側熱交換部  ４…放熱側熱交換部  ５…高圧ガス容器  ６…第１の供給ライン  ７…第２の供給ライン  ８…第３の供給ライン  ９…排出ライン  １０，１１…ファン（送風手段）  １３…ヒータ（加熱手段）  １４…電力供給ライン  １５…亜酸化窒素ガス開閉弁  １６…窒素ガス供給ライン（窒素ガス供給手段、濃度調整手段）  １７…流量調整部（流量調整手段）  １８…温度測定部（温度測定手段）  １９…制御部（制御手段）  ２０…高圧ガス容器  ２１…窒素ガス開閉弁
３０…変換部  ３０ａ…変換部の高温側  ３０ｂ…変換部の低温側  ３１…ヒートパイプタービン  ３２…発電機  ３３…ヒートパイプ  ３４…貯留部  ３５…蒸発部  ３６…凝縮部  ３７ａ，３７ｂ…ヒートシンク（フィン）  ３８…タービン部  Ｌ…作動流体  ＴＨ…熱気  ＴＬ…冷気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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