特許 5908059 発電装置、発電方法、分解ガスボイラー及び分解ガスタービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5908059

(24)【登録日】2016年4月1日

(45)【発行日】2016年4月26日

(54)【発明の名称】発電装置、発電方法、分解ガスボイラー及び分解ガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F01K 27/02 20060101AFI20160412BHJP

   F01K 25/10 20060101ALI20160412BHJP

   F02C 6/00 20060101ALI20160412BHJP

   F01K 23/10 20060101ALI20160412BHJP

   F22B 1/18 20060101ALI20160412BHJP

   F01K 25/08 20060101ALI20160412BHJP

   F01K 25/14 20060101ALI20160412BHJP

【ＦＩ】

   F01K27/02 D

   F01K25/10 R

   F02C6/00 E

   F01K23/10 T

   F22B1/18 D

   F01K25/08

   F01K25/14

【請求項の数】21

【全頁数】61

(21)【出願番号】特願2014-500807(P2014-500807)

(86)(22)【出願日】2012年2月23日

(86)【国際出願番号】JP2012054344

(87)【国際公開番号】WO2013124997

(87)【国際公開日】20130829

【審査請求日】2014年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002004

【氏名又は名称】昭和電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100146879

【弁理士】

【氏名又は名称】三國 修

(72)【発明者】

【氏名】茶圓 茂広

(72)【発明者】

【氏名】川口 淳一郎

(72)【発明者】

【氏名】羽生 宏人

(72)【発明者】

【氏名】曽根 理嗣

【審査官】 橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１４４５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２２６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１３４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４１０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５２７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１３６１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７２４９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｋ２３／００−２７／０２

Ｆ０２Ｃ１／００−９／５８

Ｆ２３Ｒ３／００−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解ガスボイラーと、
前記分解ガスボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備える発電装置であって、
前記分解ガスボイラーは、前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続され、
前記分解ガスボイラーは、更に前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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発電装置。

【請求項2】

亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより回転駆動される分解ガスタービンと、
前記分解ガスタービンの駆動により発電する発電機とを備える発電装置であって、
前記分解ガスタービンは、前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続され、
前記分解ガスタービンは、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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発電装置。

【請求項3】

前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、前記分解反応部に供給される燃料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燃料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１又は２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記濃度調整手段は、前記燃料ガス中に窒素を添加することによって、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度調整を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の発電装置。

【請求項5】

前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、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１〜４の何れか一項に記載の発電装置。

【請求項6】

前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、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１〜５の何れか一項に記載の発電装置。

【請求項7】

前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、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燃料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１〜６の何れか一項に記載の発電装置。

【請求項8】

更に、前記分解ガスタービンから排出された分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解熱回収ボイラーと、
前記分解熱回収ボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。

【請求項9】

更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により蒸気を発生させる燃焼ガスボイラーと、
前記燃焼ガスボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする請求項１、２、８の何れか一項に記載の発電装置。

【請求項10】

更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより回転駆動される燃焼ガスタービンと、
前記燃焼ガスタービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする請求項１、２、８の何れか一項に記載の発電装置。

【請求項11】

更に、前記燃焼ガスタービンから排出された燃焼ガスからの熱回収により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の発電装置。

【請求項12】

亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により分解ガスボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記分解ガスボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有する発電方法であって、
前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部に、前記亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給し、この分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解を継続し、
前記発電方法は、更に前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整するステップを備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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発電方法。

【請求項13】

亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより分解ガスタービンを回転駆動するステップと、
前記分解ガスタービンの駆動により発電機で発電するステップとを有する発電方法であって、
前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部に、前記亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給し、この分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解を継続し、
前記発電方法は、更に前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整するステップを備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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発電方法。

【請求項14】

更に、前記分解ガスタービンから排出された分解ガスからの熱回収により分解熱回収ボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記分解熱回収ボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の発電方法。

【請求項15】

更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により燃焼ガスボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記燃焼ガスボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の発電方法。

【請求項16】

更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより燃焼ガスタービンを回転駆動するステップと、
前記燃焼ガスタービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の発電方法。

【請求項17】

更に、前記燃焼ガスタービンから排出された燃焼ガスからの熱回収により排熱回収ボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする請求項１６に記載の発電方法。

【請求項18】

亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により蒸気又は温水を発生させることを特徴とする分解ガスボイラーであって、
前記分解ガスボイラーは、前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続され、
前記分解ガスボイラーは、更に前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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分解ガスボイラー。

【請求項19】

前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続されることを特徴とする請求項１８に記載の分解ガスボイラー。

【請求項20】

亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより回転駆動されることを特徴とする分解ガスタービンであって、
前記分解ガスタービンは、前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続され、
前記分解ガスタービンは、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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分解ガスタービン。

【請求項21】

前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続されることを特徴とする請求項２０に記載の分解ガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ、一酸化二窒素とも言う。）の分解により発生する分解ガスや分解熱を利用した発電装置、発電方法、分解ボイラー及び分解ガスタービンに関する。

【背景技術】

【0002】

発電には、これまでに様々なエネルギーが利用されている。例えば、火力発電には、石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料等の燃焼によって発生するエネルギーが利用されている。また、原子力発電には、核燃料の核分裂反応によって発生するエネルギーが利用されている。こうしたエネルギーは、生産技術の自動化や生活様式の高度化などによって、ますます需要の高まりを見せている。

【0003】

しかしながら、近年の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、化石燃料等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。

【0004】

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。

【0005】

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、従来の火力発電や原子力発電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】

【0006】

【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】

【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分解熱や分解ガス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(ＣＯ_２)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火力発電や原子力発電に代わ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分解熱や分解ガスを利用することで、上述した火力発電や原子力発電に代わる代替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、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱や分解ガス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発電装置、発電方法、分解ガスボイラー及び分解ガスタービン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） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解ガスボイラーと、
前記分解ガスボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備える発電装置。
（２） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより回転駆動される分解ガスタービンと、
前記分解ガスタービンの駆動により発電する発電機とを備える発電装置。
（３） 前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続されることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の発電装置。
（４） 前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、前記分解反応部に供給される燃料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燃料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（３）に記載の発電装置。
（５） 前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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（３）又は（４）に記載の発電装置。
（６） 前記濃度調整手段は、前記燃料ガス中に窒素を添加することによって、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度調整を行うことを特徴とする前項（５）に記載の発電装置。
（７） 前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、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（４）〜（６）の何れか一項に記載の発電装置。
（８） 前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、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（３）〜（７）の何れか一項に記載の発電装置。
（９） 前記分解ガスボイラー又は分解ガスタービンは、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燃料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（３）〜（８）の何れか一項に記載の発電装置。
（１０） 更に、前記分解ガスタービンから排出された分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解熱回収ボイラーと、
前記分解熱回収ボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする前項（２）に記載の発電装置。
（１１） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により蒸気を発生させる燃焼ガスボイラーと、
前記燃焼ガスボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする前項（１），（２），（１０）の何れか一項に記載の発電装置。
（１２） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより回転駆動される燃焼ガスタービンと、
前記燃焼ガスタービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする前項（１），（２），（１０）の何れか一項に記載の発電装置。
（１３） 更に、前記燃焼ガスタービンから排出された燃焼ガスからの熱回収により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機とを備えることを特徴とする前項（１２）に記載の発電装置。
（１４） 更に、前記蒸気タービンからの蒸気を冷却して復水する復水器と、
前記復水器からの復水をボイラーに給水する給水ポンプとを備えることを特徴とする前項（１），（１０），（１１），（１３）の何れか一項に記載の発電装置。

【0016】

（１５） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により分解ガスボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記分解ガスボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有する発電方法。
（１６） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより分解ガスタービンを回転駆動するステップと、
前記分解ガスタービンの駆動により発電機で発電するステップとを有する発電方法。
（１７） 前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部に、前記亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給し、この分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解を継続することを特徴とする前項（１５）又は（１６）に記載の発電方法。
（１８） 前記分解ガスの温度を制御することによって、前記亜酸化窒素の分解を継続的に行わせることを特徴とする前項（１７）に記載の発電方法。
（１９） 前記燃料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（１８）に記載の発電方法。
（２０） 前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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（１８）又は（１９）に記載の発電方法。
（２１） 前記燃料ガス中に窒素を添加することによって、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度調整を行うことを特徴とする前項（２０）に記載の発電方法。
（２２） 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（１８）〜（２１）に記載の発電方法。
（２３） 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を予熱することを特徴とする前項（１７）〜（２２）の何れか一項に記載の発電方法。
（２４） 前記分解反応部への燃料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（１７）〜（２３）の何れか一項に記載の発電方法。
（２５） 更に、前記分解ガスタービンから排出された分解ガスからの熱回収により分解熱回収ボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記分解熱回収ボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする前項（１６）に記載の発電方法。
（２６） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により燃焼ガスボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記燃焼ガスボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする前項（１５），（１６），（２５）の何れか一項に記載の発電方法。
（２７） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより燃焼ガスタービンを回転駆動するステップと、
前記燃焼ガスタービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする前項（１５），（１６），（２５）の何れか一項に記載の発電方法。
（２８） 更に、前記燃焼ガスタービンから排出された燃焼ガスからの熱回収により排熱回収ボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動により発電機で発電するステップとを有することを特徴とする前項（２７）に記載の発電方法。
（２９） 更に、前記蒸気タービンからの蒸気を復水器で冷却して復水するステップと、
前記復水をボイラーに給水ポンプで給水するステップとを有することを特徴とする前項（１５），（２５），（２６），（２８）の何れか一項に記載の発電方法。

【0017】

（３０） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により蒸気又は温水を発生させることを特徴とする分解ガスボイラー。
（３１） 前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続されることを特徴とする前項（３０）に記載の分解ガスボイラー。
（３２） 前記分解反応部に供給される燃料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燃料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（３１）に記載の分解ガスボイラー。
（３３） 前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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（３１）又は（３２）に記載の分解ガスボイラー。
（３４） 前記濃度調整手段は、前記燃料ガス中に窒素を添加することによって、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度調整を行うことを特徴とする前項（３３）に記載の分解ガスボイラー。
（３５） 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（３２）〜（３４）の何れか一項に記載の分解ガスボイラー。
（３６） 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（３１）〜（３５）の何れか一項に記載の分解ガスボイラー。
（３７） 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燃料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（３１）〜（３６）の何れか一項に記載の分解ガスボイラー。

【0018】

（３８） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより回転駆動されることを特徴とする分解ガスタービン。
（３９） 前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、前記分解反応部に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段とを備え、
前記分解反応部において、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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燃料ガス中の亜酸化窒素の分解が継続されることを特徴とする前項（３８）に記載の分解ガスタービン。
（４０） 前記分解反応部に供給される燃料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燃料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（３９）に記載の分解ガスタービン。
（４１） 前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する濃度調整手段を備え、
前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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（３９）又は（４０）に記載の分解ガスタービン。
（４２） 前記濃度調整手段は、前記燃料ガス中に窒素を添加することによって、前記燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度調整を行うことを特徴とする前項（４１）に記載の分解ガスタービン。
（４３） 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（４０）〜（４２）の何れか一項に記載の分解ガスタービン。
（４４） 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（３９）〜（４３）の何れか一項に記載の分解ガスタービン。
（４５） 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燃料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（３９）〜（４４）の何れか一項に記載の分解ガスタービン。

【0019】

（４６） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解ガスボイラーと、
前記分解ガスボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により熱輸送を行うヒートポンプとを備える熱輸送装置。
（４７） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより回転駆動する分解ガスタービンと、
前記分解ガスタービンの駆動により熱輸送を行うヒートポンプとを備える熱輸送装置。
（４８） 更に、前記分解ガスタービンから排出された分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解熱回収ボイラーと、
前記分解熱回収ボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により熱輸送を行うヒートポンプとを備えることを特徴とする前項（４７）に記載の熱輸送装置。
（４９） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により蒸気を発生させる燃焼ガスボイラーと、
前記燃焼ガスボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により熱輸送を行うヒートポンプとを備えることを特徴とする前項（４６）〜（４８）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（５０） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより回転駆動される燃焼ガスタービンと、
前記燃焼ガスタービンの駆動により熱輸送を行うヒートポンプとを備えることを特徴とする前項（４６）〜（４８）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（５１） 更に、前記燃焼ガスタービンから排出された燃焼ガスからの熱回収により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動により熱輸送を行うヒートポンプとを備えることを特徴とする前項（５０）に記載の熱輸送装置。
（５２） 更に、前記蒸気タービンからの蒸気を冷却して復水する復水器と、
前記復水器からの復水をボイラーに給水する給水ポンプとを備えることを特徴とする前項（４６），（４８），（４９），（５１）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（５３） 前記ヒートポンプは、冷媒が循環する冷媒循環系と、前記冷媒循環系中の冷媒を圧縮して送り出す圧縮部と、前記圧縮部で圧縮された冷媒を凝縮させながら、この冷媒から熱を放出させる凝縮部と、前記凝縮部で放熱された冷媒を膨張させる膨張部と、前記膨張部で膨張された冷媒を蒸発させながら、この冷媒に熱を吸収させる蒸発部とを備え、前記圧縮部が前記蒸気タービン、分解ガスタービン又は燃焼ガスタービンにより駆動されることを特徴とする前項（４６）〜（５２）の何れか一項に記載の熱輸送装置。
（５４） 前記ヒートポンプは、前記冷媒が流れる方向を切り換える切換手段を備えることを特徴とする前項（５３）に記載の熱輸送装置。

【0020】

（５５） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により分解ガスボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記分解ガスボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動によりヒートポンプで熱輸送を行うステップとを有する熱輸送方法。
（５６） 亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより分解ガスタービンを回転駆動するステップと、
前記分解ガスタービンの駆動によりヒートポンプで熱輸送を行うステップとを有する熱輸送方法。
（５７） 更に、前記分解ガスタービンから排出された分解ガスからの熱回収により分解熱回収ボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記分解熱回収ボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動によりヒートポンプで熱輸送を行うステップとを有することを特徴とする前項（５６）に記載の熱輸送方法。
（５８） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により燃焼ガスボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記燃焼ガスボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動によりヒートポンプで熱輸送を行うステップとを有することを特徴とする前項（５５）〜（５７）の何れか一項に記載の熱輸送方法。
（５９） 更に、前記分解ガスボイラー、分解ガスタービン又は分解熱回収ボイラーから排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより燃焼ガスタービンを回転駆動するステップと、
前記燃焼ガスタービンの駆動によりヒートポンプで熱輸送を行うステップとを有することを特徴とする前項（５５）〜（５７）の何れか一項に記載の熱輸送方法。
（６０） 更に、前記燃焼ガスタービンから排出された燃焼ガスからの熱回収により排熱回収ボイラーで蒸気を発生させるステップと、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気により蒸気タービンを回転駆動するステップと、
前記蒸気タービンの駆動によりヒートポンプで熱輸送を行うステップとを有することを特徴とする前項（５９）に記載の熱輸送方法。
（６１） 更に、前記蒸気タービンからの蒸気を復水器で冷却して復水するステップと、
前記復水をボイラーに給水ポンプで給水するステップとを有することを特徴とする前項（５５），（５７），（５８），（６０）の何れか一項に記載の熱輸送方法。

【0021】

（６２） 冷媒が循環する冷媒循環系と、
前記冷媒循環系と接続されると共に、前記冷媒を吸収する吸収液が循環する吸収液循環系と、
前記冷媒循環系中の冷媒を凝縮させながら、この冷媒から熱を放出させる凝縮部と、
前記冷媒循環系中の冷媒を蒸発させながら、この冷媒に熱を吸収させる蒸発部と、
前記蒸発した冷媒を前記吸収液循環系中の吸収液に吸収させる吸収部と、
前記吸収した冷媒を前記吸収液循環系中の吸収液から蒸発させる再生部とを備え、
前記再生部には、前記吸収液を加熱する加熱手段が設けられ、この加熱手段は、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ことを特徴とする熱輸送装置。
（６３） 前記凝縮部及び／又は吸収部には、前記冷媒及び／又は吸収液を冷却する冷却手段が設けられ、この冷却手段は、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ことを特徴とする前項（６２）に記載の熱輸送装置。
（６４） 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凝縮部及び／又は吸収部に供給することを特徴とする前項（６３）に記載の熱輸送装置。
（６５） 前記亜酸化窒素を分解する亜酸化窒素分解用触媒が配置された分解反応部と、
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凝縮部及び／又は吸収部に供給する第１の供給ラインと、
前記凝縮部及び／又は吸収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再生部に供給する第３の供給ラインとを備えることを特徴とする前項（６３）に記載の熱輸送装置。

【0022】

（６７） 冷媒が循環する冷媒循環系において、
前記冷媒循環系中の冷媒を凝縮させながら、この冷媒から熱を放出させる凝縮ステップと、
前記冷媒循環系中の冷媒を蒸発させながら、この冷媒に熱を吸収させる蒸発ステップと、
前記冷媒循環系と接続されると共に、前記冷媒を吸収する吸収液が循環する吸収液循環系において、
前記蒸発した冷媒を前記吸収液循環系中の吸収液に吸収させる吸収ステップと、
前記吸収した冷媒を前記吸収液循環系中の吸収液から蒸発させる再生ステップとを有し、
前記再生部において、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を用いて、前記吸収液を加熱することを特徴とする熱輸送方法。
（６８） 前記凝縮及び／吸収ステップにおいて、亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱を用いて、前記冷媒及び／又は吸収液を冷却することを特徴とする前項（６７）に記載の熱輸送方法。
（６９） 前記凝縮及び／又は吸収ステップにおいて、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（６８）に記載の熱輸送方法。
（７０） 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用いて、前記凝縮及び／又は吸収ステップにおいて冷媒を冷却した後、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し、この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、前記再生ステップにおいて吸収液を加熱することを特徴とする前項（６８）に記載の熱輸送方法。

【0023】

（７１） 前項（１），〜（１４）の何れか一項に記載の発電装置と、
前項（４６）〜（５４）の何れか一項に記載の熱輸送装置とを組み合わせたコジェネレーションシステム。
（７２） 更に、前項（６２）〜（６５）の何れか一項に記載の熱輸送装置を組み合わせたことを特徴とする前項（７１）に記載のコジェネレーションシステム。
（７３） 前項（１）〜（１４）の何れか一項に記載の発電装置と、
前項（６２）〜（６５）の何れか一項に記載の熱輸送装置とを組み合わせたコジェネレーションシステム。

【発明の効果】

【0024】

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した発電装置、発電方法、分解ガスボイラー及び分解ガスタービンを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明を適用した分解ガスボイラーを備える発電装置の構成を示す概略系統図である。

【図2】本発明を適用した分解ガスタービンを備える発電装置の構成を示す概略系統図である。

【図3】図１に示す分解ガスボイラー及び図２に示す分解ガスタービンが備える本発明の特徴部分を示す概略構成図である。

【図4】本発明の特徴部分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5】図１に示す発電装置を用いた発電方法の工程図である。

【図6】図２に示す発電装置を用いた発電方法の工程図である。

【図7】図２に示す発電装置において追加可能な分解熱回収ボイラー等の構成を示し、（ａ）は一軸型を採用した場合の概略系統図であり、（ｂ）は多軸型を採用した場合の概略系統図である。

【図8】図７（ａ），（ｂ）に示す発電装置を用いた発電方法の工程図である。

【図9】（ａ）は、図１、図２又は図７に示す発電装置において追加可能な燃焼ガスボイラー等の構成を示す概略系統図であり、（ｂ）は、図１、図２又は図７に示す発電装置において追加可能な燃焼ガスタービン等の構成を示す概略系統図である。

【図10】図９（ａ）に示す発電装置を用いた発電方法の工程図である。

【図11】図９（ｂ）に示す発電装置を用いた発電方法の工程図である。

【図12】図９（ｂ）に示す発電装置において追加可能な排熱回収ボイラー等の構成を示し、（ａ）は一軸型を採用した場合の概略系統図であり、（ｂ）は多軸型を採用した場合の概略系統図である。

【図13】図１２（ａ），（ｂ）に示す発電装置を用いた発電方法の工程図である。

【図14】本発明を適用したコジェネレーションシステムの一例であり、圧縮式のヒートポンプを備えた熱輸送装置の構成を示す概略系統図である。

【図15】本発明を適用したエアコンが備える圧縮式のヒートポンプであり、（ａ）は冷房時の状態を示す概略系統図であり、（ｂ）は暖房時の状態を示す概略系統図である。

【図16】本発明を適用したコジェネレーションシステムの他例であり、吸収式のヒートポンプを備えた熱輸送装置の構成を示す模式図である。

【図17】吸収式のヒートポンプの変形例を示す模式図である。

【図18】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Ｎ_２Ｏ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】

【0026】

以下、本発明を適用した発電装置、発電方法、分解ガスボイラー及び分解ガスタービンについて、図面を参照して詳細に説明する。

【0027】

本発明を適用した発電装置及び発電方法は、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ、一酸化二窒素とも言う。）の分解により発生する分解熱や分解ガスを利用して電力を得るものであり、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。

【0028】

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。

【0029】

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(Ｎ_２)と酸素(Ｏ_２)との混合ガス（分解ガス）となる。

【0030】

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分解熱や分解ガスを利用することで、上述した従来の火力発電や原子力発電等に代わる代替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。

【0031】

以下、本発明の実施形態として図１及び図２に示す発電装置及びこれを用いた発電方法について説明する。
図１は、本発明を適用した分解ガスボイラー１を備える発電装置の構成を示す概略系統図である。この発電装置は、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解により発生する分解熱を利用して電力を得るものである。

【0032】

具体的に、この図１に示す発電装置は、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）からの熱回収により蒸気を発生させる分解ガスボイラー１と、分解ガスボイラー１で発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービン２と、蒸気タービン２の駆動により発電する発電機３と、蒸気タービン２からの蒸気を冷却して復水する復水器４と、復水器４からの復水を分解ガスボイラー１に給水する給水ポンプ５とを概略備えている。

【0033】

また、本発明を適用した分解ガスボイラー１は、亜酸化窒素を分解する分解反応部６と、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスとの熱交換により蒸気を発生させる蒸気発生部７とを備えている。

【0034】

一方、図２は、本発明を適用した分解ガスタービン１１を備える発電装置の構成を示す概略系統図である。この発電装置は、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の分解により発生する分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）を利用して電力を得るものである。

【0035】

具体的に、この図２に示す発電装置は、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより回転駆動される分解ガスタービン１１と、分解ガスタービン１１の駆動により発電する発電機１２とを概略備えている。

【0036】

また、本発明を適用した分解ガスタービン１１は、亜酸化窒素を分解する分解反応部１３と、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスをノズル（静翼）からタービン翼（動翼）に吹き付けて、それによりタービン軸を回転させて動力を得るタービン部１４とを備えている。

【0037】

これら図１及び図２に示す分解ガスボイラー１及び分解ガスタービン１１は、本発明の特徴部分として、上述した亜酸化窒素を分解する分解反応部６，１３を備えている。すなわち、これらの分解反応部６，１３は、従来の化石燃料等を燃焼させたときの燃焼熱を利用して蒸気を発生させる燃焼ガスボイラーや、従来の化石燃料等を燃焼させたときの燃焼ガスを利用して回転駆動される燃焼ガスタービンが備える燃焼器（燃焼反応部）と置き換わるものである。

【0038】

具体的に、本発明の特徴部分は、例えば図３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。）２１が配置された分解反応器（上記分解反応部６，１３に対応する。）２２と、分解反応器２２に亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を含む燃料ガスを供給する燃料ガス供給ライン（燃料ガス供給手段）２３と、分解反応器２２に窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス供給ライン（窒素ガス供給手段）２４と、分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量を調整する流量調整部（流量調整手段）２５と、触媒２１の温度を測定する温度測定器（温度測定手段）２６と、各部の制御を行う制御部（制御手段）２７とを備えている。

【0039】

分解反応器２２は、その内側に触媒２１を収納した本体部（分解反応室）２２ａを備え、この本体部２２ａの一端側に燃料ガスが導入されるガス導入口２２ｂと、この本体部２２ａの他端側に分解ガスが排出されるガス排出口２２ｃとが設けられた構造を有している。

【0040】

なお、分解反応器２２の材質については、耐熱性及び耐酸化性に優れた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２２ｃ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、分解反応器２２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。

【0041】

触媒２１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。

【0042】

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(Ａｌ_２Ｏ_３)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(Ａｌ_２Ｏ_３)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。

【0043】

また、本発明では、シリカ(ＳｉＯ_２)、シリカアルミナ(ＳｉＯ_２-Ａｌ_２Ｏ_３)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。このような触媒２１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(ＳｉＯ_２)又はシリカアルミナ(ＳｉＯ_２-Ａｌ_２Ｏ_３)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(ＮＯ_２)などといったＮＯ_ｘ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。

【0044】

さらに、触媒２１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。

【0045】

また、その他の触媒２１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、ＭＡｌ_２Ｏ_３（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。

【0046】

触媒２１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。

【0047】

また、触媒２１の本体部２２ａへの充填方法や、触媒２１に合わせた本体部２２ａの形状等についても、上記分解ガスボイラー１及び分解ガスタービン１１が備える分解反応部６，１３の設計に合わせて、任意に実施することができる。

【0048】

分解反応器２２は、触媒２１の経時的な劣化に合わせて、触媒２１を（場合によっては本体部２２ａ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２１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。

【0049】

分解反応器２２には、上記触媒２１を加熱するヒータ（予熱手段）２８が設けられている。このヒータ２８は、亜酸化窒素の分解を開始する前、すなわち分解反応器２２に燃料ガスを供給する前に、亜酸化窒素が分解可能な温度（分解開始温度）まで触媒２１を予め加熱（予熱）するためのものである。

【0050】

例えば図３に示すヒータ２８は、本体部２２ａの内側に触媒２１の周囲に接触した状態で配置されている。また、ヒータ２８は、電力供給ライン２９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２８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。

【0051】

なお、触媒２１の加熱方法については、このような本体部２２ａの内側に配置されたヒータ２８によって触媒２１を加熱する方法に限らず、本体部２２ａの外側に配置されたヒータ２８によって触媒２１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２８によって本体部２２ａを加熱し、この本体部２２ａからの輻射や熱伝導等によって触媒２１を加熱することが可能である。

【0052】

また、触媒２１の加熱方法としては、触媒２１に電力を直接供給することによって当該触媒２１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２１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２１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。

【0053】

燃料ガス供給ライン２３は、その一端側が流量調整部２５を介して分解反応器２２の入側（ガス導入口２２ｂ）に接続された配管（流路）であり、その他端側には、燃料ガス開閉弁３０を介して燃料ガス供給源３１が接続されている。

【0054】

燃料ガス開閉弁３０は、燃料ガス供給ライン２３を開閉し、燃料ガス供給源３１からの燃料ガスの供給／遮断を行うためのもの（開閉手段）である。また、燃料ガス開閉弁３０には、燃料ガス供給ライン２３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。

【0055】

さらに、燃料ガス開閉弁３０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、この燃料ガス開閉弁３０は、制御部２７と電気的に接続されており、この制御部２７によって燃料ガス開閉弁３０を駆動制御することが可能となっている。

【0056】

なお、この燃料ガス開閉弁３０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、燃料ガス供給ライン２３を開閉するバルブ（開閉弁）とは別に、燃料ガス供給ライン２３内を流れる燃料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。

【0057】

燃料ガス供給源３１は、亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給するため、燃料ガスが一旦貯留される燃料ガス貯留部を有し、この燃料ガス貯留部には、亜酸化窒素が充填された高圧ガス容器（例えば、ボンベ、タンク、カードルなど。）３１ａが配置されている。そして、この燃料ガス供給源３１では、燃料ガス開閉弁３０を開放することによって、高圧ガス容器３１ａから燃料ガス供給ライン２３へと亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給することが可能となっている。

【0058】

窒素ガス供給ライン２４は、その一端側が燃料ガス供給ライン２３の流量調整部２５よりも上流側に接続された配管（流路）であり、その他端側には、窒素ガス開閉弁３２を介して窒素ガス供給源３３が接続されている。また、窒素ガス供給ライン２４は、燃料ガス供給ライン２３に窒素ガスを導入することによって、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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。

【0059】

窒素ガス開閉弁３２は、窒素ガス供給ライン２４を開閉し、窒素ガス供給源３３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３２には、窒素ガス供給ライン２４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。

【0060】

さらに、窒素ガス開閉弁３２には、燃料ガス供給ライン２３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３２は、制御部２７と電気的に接続されており、この制御部２７によって窒素ガス開閉弁３２を駆動制御することが可能となっている。

【0061】

なお、この窒素ガス開閉弁３２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２４を開閉するバルブ（開閉弁）とは別に、窒素ガス供給ライン２４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。

【0062】

窒素ガス供給源３３は、窒素ガスが一旦貯留される窒素ガス貯留部を有し、この窒素ガス貯留部には、窒素が充填された高圧ガス容器（例えば、ボンベ、タンク、カードルなど。）３３ａが配置されている。そして、この窒素ガス供給源３３では、窒素ガス開閉弁３２を開放することによって、高圧ガス容器３３ａから窒素ガス供給ライン２４へと窒素ガスを供給することが可能となっている。

【0063】

流量調整部２５は、燃料ガス供給ライン２３から分解反応器２２に導入される燃料ガスの流量（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２５は、制御部２７と電気的に接続されており、この制御部２７によって流量調整部２５を駆動制御することが可能となっている。

【0064】

なお、流量調整部２５では、この流量調整部２５内を流れる燃料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、分解反応器２２に導入される燃料ガスの流量調整を精度良く行うことも可能である。

【0065】

温度測定器２６は、上記触媒２１の温度を直接又は間接的に測定するものであり、制御部２７と電気的に接続されて、この制御部２７へと測定結果（測定データ）を出力する。

【0066】

例えば図３に示す温度測定器２６は、分解反応器２２の本体部２２ａに取り付けられて、触媒２１に接触しながら、この触媒２１の下流側の温度を測定することが可能となっている。

【0067】

触媒２１を用いた亜酸化窒素の分解では、この触媒２１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２１の上流（ガス導入口２２ｂ）側の温度よりも下流（ガス排出口２２ｃ）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２１やガス排出口２２ｃ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２１の下流（ガス排出口２２ｃ）側の温度を測定することが好ましい。

【0068】

一方、温度測定器２６は、上述した図３に示す構成に限らず、触媒２１の上流（ガス導入口２２ｂ）側の温度を測定する構成としてもよい。これは、亜酸化窒素の分解を開始する前に、上記ヒータ２８によって加熱された触媒２１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、この温度測定器２６による測定結果に基づいて、触媒２１が上記分解開始温度まで加熱されたときに、上記ヒータ２８による加熱を停止すればよい。これにより、上記ヒータ２８による加熱を効率良く行うことが可能である。

【0069】

なお、触媒２１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２１の平均的な温度を測定するため、触媒２１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。

【0070】

また、温度測定器２６は、触媒２１の温度を直接測定する構成に限らず、例えば触媒２１を収納した本体部２２ａの温度を測定することによって、触媒２１の温度を間接的に測定することも可能である。

【0071】

また、温度測定器２６は、上述した触媒２１の温度を直接又は間接的に測定する構成に限らず、上記分解反応器２２のガス排出口２２ｃ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２１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。

【0072】

なお、温度測定器２６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２１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。

【0073】

制御部２７は、コンピュータ（ＣＰＵ）等からなり、温度測定器２６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、上述した流量調整部２５や燃料ガス開閉弁３０、窒素ガス開閉弁３２に対する制御等を行う。

【0074】

具体的に、上記分解反応器２２において、上記触媒２１を用いた亜酸化窒素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。

【0075】

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２１やガス排出口２２ｃ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器２２のガス排出口２２ｃから排出されたり、場合によっては、上述したＮＯ_ｘ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。

【0076】

したがって、制御部２７は、このような問題が生じることがないよう、上記分解反応器２２において触媒２１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。

【0077】

ここで、分解ガスの温度を制御する方法としては、（１）分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量を調整する方法と、（２）燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整する方法とを挙げることができる。

【0078】

このうち、上記（１）を用いた方法では、上記温度測定器２６からの測定結果に基づいて、上記制御部２７が流量調整部２５を制御し、燃料ガス供給ライン２３から分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量調整を行う。

【0079】

具体的に、分解ガスの温度を上げる場合には、燃料ガス供給ライン２３から分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量を相対的に上げる制御を行う。これにより、分解反応器２２に導入される燃料ガスの導入量を増やし、この分解反応器２２で分解される亜酸化窒素の分解量（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。

【0080】

一方、分解ガスの温度を下げる場合には、分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量を相対的に下げる制御を行う。これにより、分解反応器２２に導入される燃料ガスの導入量を減らし、この分解反応器２２で分解される亜酸化窒素の分解量（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。

【0081】

以上のようにして、上記図３に示す本発明の特徴部分では、上記制御部２７により分解ガスの温度を制御しながら、上記分解反応器２２において触媒２１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。

【0082】

一方、上記（２）を用いた方法では、上記温度測定器２６からの測定結果に基づいて、上記制御部２７が上記窒素ガス開閉弁３２を制御し、窒素ガス供給ライン２４から燃料ガス供給ライン２３に供給される窒素ガスの流量調整を行う。

【0083】

具体的に、分解ガスの温度を上げる場合には、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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２４から燃料ガス供給ライン２３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２４から燃料ガス供給ライン２３への窒素ガスの供給を停止する制御を行う。これにより、燃料ガス供給ライン２３内を流れる燃料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、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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器２２で分解される亜酸化窒素の分解量（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。

【0084】

一方、分解ガスの温度を下げる場合には、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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２４から燃料ガス供給ライン２３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２４から燃料ガス供給ライン２３への窒素ガスの供給を開始する制御を行う。これにより、燃料ガス供給ライン２３内を流れる燃料ガスに窒素ガスを添加する又はその添加量を増やして、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素を窒素ガスで希釈しながら、亜酸化窒素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器２２で分解される亜酸化窒素の分解量（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。

【0085】

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。）等を燃料ガス中に添加することによって、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整することも可能である。

【0086】

以上のようにして、上記図３に示す本発明の特徴部分では、分解ガスの温度を制御しながら、上記分解反応器２２において触媒２１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。

【0087】

なお、上記図３に示す本発明の特徴部分では、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。

【0088】

また、本発明では、上記分解ガス中のＮＯ_ｘ濃度を計測するＮＯ_ｘ計（ＮＯ_ｘ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(Ｎ_２Ｏ)や、一酸化窒素(ＮＯ)、二酸化窒素(ＮＯ_２)などといったＮＯ_ｘ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。

【0089】

さらに、本発明では、分解ガス中に含まれるＮＯ_ｘを除去する手段（ＮＯ_ｘ除去手段）を設けることも可能である。ＮＯ_ｘ除去手段としては、例えば、ＮＯ_ｘを含む分解ガス中にアンモニア(ＮＨ_３)を添加し、脱硝用触媒によりアンモニアとＮＯ_ｘとを選択的に反応（還元）させて、水(Ｈ_２Ｏ)と窒素(Ｎ_２)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、ＮＯ_ｘ除去手段としては、分解ガス中に含まれるＮＯ_ｘを直接分解可能なＮＯ_ｘ分解用触媒を用いてもよい。

【0090】

また、上記分解反応器２２において、上記触媒２１を用いた亜酸化窒素の分解を停止する場合は、上記分解反応器２２への燃料ガスの供給を停止した後に、上記分解反応器２２に窒素ガスを供給することが好ましい。

【0091】

これは、上記分解反応器２２への燃料ガスの供給を停止した直後は、触媒２１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２１が劣化してしまう虞があるためである。

【0092】

この場合、制御部２７は、上記燃料ガス開閉弁３０を閉塞する制御を行うことによって、上記分解反応器２２への燃料ガスの供給を停止し、上記窒素ガス供給ライン２４から供給される窒素ガスのみを上記分解反応器２２に導入させる。

【0093】

これにより、上記分解反応器２２に導入された窒素ガスが、触媒２１内に滞留した分解ガスを押し出し、この触媒２１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２７は、上記分解反応器２２に一定の時間、すなわち触媒２１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３２を閉塞する制御を行い、上記分解反応器２２への窒素ガスの供給を停止する。

【0094】

これにより、触媒２１の酸素による劣化を防ぐことができ、この触媒２１の寿命を延ばすことができる。また、上述した触媒２１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、亜酸化窒素の分解を一時停止させた後に、亜酸化窒素の分解を容易に再開することが可能である。

【0095】

なお、上述した亜酸化窒素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。）等を分解反応器２２に導入することも可能である。

【0096】

ここで、図４に示すフローチャートを参照しながら、本発明の特徴部分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。
本発明の特徴部分では、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２８を駆動し、触媒２１を加熱（予熱）する。

【0097】

次に、ステップＳ１０２において、温度測定器２６が測定した触媒２１の温度に基づいて、制御部２７が、分解開始温度まで触媒２１が加熱されたか否かの判定を行う。そして、触媒２１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２８の駆動を停止する。一方、触媒２１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２１が分解開始温度となるまで、ヒータ２８による触媒２１の加熱を継続する。

【0098】

次に、ステップＳ１０４において、分解反応器２２に燃料ガスを供給し、この分解反応器２２において触媒２１を用いた亜酸化窒素の分解を行う。なお、分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量や、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度等については、予め設定された値となっている。

【0099】

次に、ステップＳ１０５において、温度測定器２６が測定した触媒２１（又は分解ガス）の温度に基づいて、制御部２７が、触媒２１（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２１（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２１（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。

【0100】

次に、ステップＳ１０６において、制御部２７が、触媒２１（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。

【0101】

そして、触媒２１（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２７が、分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量、若しくは、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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。

【0102】

一方、触媒２１（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２７が、分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量、若しくは、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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。

【0103】

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、分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量の設定値、若しくは、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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。

【0104】

次に、ステップＳ１０９において、温度測定器２６が測定した触媒２１（又は分解ガス）の温度に基づいて、制御部２７が、触媒２１（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２１（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。

【0105】

一方、触媒２１（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２１（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、上記分解反応器２２に供給される燃料ガスの流量の設定値、若しくは、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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２１（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２１（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４において図示せず。）。

【0106】

次に、ステップＳ１１０において、制御部２７が、燃料ガスの供給を停止するか否かの判定を行う。燃料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、燃料ガスの供給を停止する場合は、ステップＳ１１１に進む。一方、燃料ガスの供給を停止しない場合は、ステップＳ１０５に戻り、温度測定器２６による触媒２１（又は分解ガス）の温度測定を継続する。

【0107】

次に、ステップＳ１１１において、燃料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、分解反応器２２に窒素ガスを供給する。これにより、窒素ガスが触媒２１内に滞留した分解ガスを押し出し、この触媒２１内に滞留した分解ガスを除去することができる。

【0108】

以上のようにして、上記図３に示す本発明の特徴部分では、分解ガスの温度を制御しながら、上記分解反応器２２において触媒２１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。

【0109】

なお、本発明では、上述した温度測定器２６が測定した測定データ及びそれに基づく制御部２７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２７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。

【0110】

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。

【0111】

上記図１に示す分解ガスボイラー１及び上記図２に示す分解ガスタービン１１では、以上のような本発明の特徴部分と同様の構成を備えることによって、上述した分解ガスの温度を制御しながら、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。

【0112】

すなわち、これら本発明の特徴部分を備える分解ガスボイラー１及び分解ガスタービン１１では、上記分解反応部６，１３に亜酸化窒素を含む燃料ガスを供給し、この分解反応部６，１３において、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素を上記触媒２１を用いて分解した後、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燃料ガス中の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。

【0113】

本発明を適用した発電方法は、図５に示すように、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により分解ガスボイラー１で蒸気を発生させるステップＳ１−１と、分解ガスボイラー１で発生した蒸気により蒸気タービン２を回転駆動するステップＳ１−２と、蒸気タービン２の駆動により発電機３で発電するステップＳ１−３とを有する。

【0114】

具体的に、上記図１に示す分解ガスボイラー１では、亜酸化窒素を分解することによって発生した高温高圧の分解ガスを上記分解反応部６から上記蒸気発生部７へと供給する。これにより、上記蒸気発生部７において、分解ガスとの熱交換により蒸気を発生させることが可能である。

【0115】

さらに、上記分解ガスボイラー１を備える発電装置では、上記分解ガスボイラー１（蒸気発生部７）で発生させた蒸気により蒸気タービン２を回転駆動する。そして、この蒸気タービン２と連結された発電機３を駆動することによって電力を得ることが可能である。

【0116】

そして、蒸気タービン２から排出された蒸気は、復水器４で冷却して復水された後、給水ポンプ５で分解ガスボイラー１に給水されて、再び分解ガスボイラー１で分解ガスとの熱交換により蒸気となって循環することになる。

【0117】

なお、上記分解ガスボイラー１において、上述した本発明の特徴部分については、上記図３に示す構成に必ずしも限定されるものではない。すなわち、上記図３に示す本発明の特徴部分を上記分解ガスボイラー１に適用する場合には、ボイラーの形式や大きさ等に合わせて適宜変更を加えることが可能である。

【0118】

例えば、分解反応器２２は、その形状や数、配置等を上記分解ガスボイラー１の設計に合わせて適宜変更することができる。また、この分解反応器２２に接続される燃料ガス供給ライン２３や窒素ガス供給ライン２４、流量調整部２５、温度測定器２６、制御部２７、ヒータ２８、電力供給ライン２９、燃料ガス開閉弁３０、燃料ガス供給源３１、窒素ガス開閉弁３２、窒素ガス供給源３３等についても、上記分解ガスボイラー１の設計に合わせて適宜変更を加えることが可能である。

【0119】

一方、上記分解ガスボイラー１において、上述した本発明の特徴部分以外の構造については、既存の燃焼ガスボイラーなどと同様の構造を有することができる。例えば、本発明が適用される分解ガスボイラー１の本発明の特徴部分以外の構造については、従来の丸ボイラーや水管ボイラーなどと同様の形式のものを用いることができる。なお、丸ボイラーについては、例えば、炉筒ボイラー、煙管ボイラー、炉筒煙管ボイラー、立てボイラーなどを挙げることができる。一方、水管ボイラーについては、例えば、自然循環式、強制循環式、貫流式のものなどを挙げることができる。

【0120】

また、上記分解ガスボイラー１では、上記分解反応部６から上記蒸気発生部７へと分解ガスを供給し、この蒸気発生部７において分解ガスとの熱交換により蒸気を発生させる構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、本発明では、上記分解反応部６と上記蒸気発生部７とを一体的に構成し、これら分解反応部６と蒸気発生部７との間で熱交換を行うことによって、蒸気を発生させることも可能である。

【0121】

具体的には、上記分解反応部６（分解反応器２２）の外側に上記蒸気発生部７を設けて、上記分解反応部６で発生する熱（分解熱）との熱交換により蒸気を発生させる構成とすることが可能である。この場合、上記分解反応部６（分解反応器２２）の冷却を行うと同時に、上記分解反応部６で発生する熱によって蒸気を得ることが可能である。

【0122】

また、上記分解ガスボイラー１は、上記図１に示す構成以外にも、例えば、上記蒸気発生部７で得られた蒸気を更に加熱して過熱蒸気とする過熱器や、上記分解反応部６で得られた高温の分解ガスによって燃料ガスや給水等を予熱する予熱器などの付属設備（機器／部品）、その他必要となる保安設備（機器／部品）等を備えた構成とすることが可能である。

【0123】

また、上記図１に示す発電装置では、上記分解ガスボイラー１以外の構成、すなわち、上述した蒸気タービン２や、発電機３、復水器４、給水ポンプ５などについても、既存のものと同様のものを使用することが可能である。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0124】

以上のようにして、本発明を適用した分解ガスボイラー１を備える発電装置及び発電方法では、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を利用した発電が可能である。そして、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にした分解ガスボイラー１、このような分解ガスボイラー１を備えた発電装置、並びにこのような発電装置を用いた発電方法を提供することが可能である。

【0125】

本発明を適用した別の発電方法は、図６に示すように、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスにより分解ガスタービン１１を回転駆動するステップＳ２−１と、分解ガスタービン１１の駆動により発電機１２で発電するステップＳ２−２とを有する。

【0126】

具体的に、上記図２に示す分解ガスタービン１１では、亜酸化窒素を分解することによって発生した高温高圧の分解ガスを上記分解反応部１３から上記タービン部１４へと供給する。これにより、上記タービン部１４において、分解ガスをノズル（静翼）からタービン翼（動翼）に吹き付けて、それによりタービン軸を回転させて動力を得ることが可能である。

【0127】

さらに、上記分解ガスタービン１１を備える発電装置では、上記分解ガスタービン１１（タービン部１４）と連結された発電機１２を駆動することによって電力を得ることが可能である。

【0128】

なお、上記分解ガスタービン１１において、上述した本発明の特徴部分については、上記図３に示す構成に限定されるものではない。すなわち、上記図３に示す本発明の特徴部分を上記分解ガスタービン１１に適用する場合には、タービンの形式や大きさ等に合わせて適宜変更を加えることが可能である。

【0129】

例えば、分解反応器２２は、その形状や数、配置等を分解ガスタービン１１の設計に合わせて適宜変更することができる。また、この分解反応器２２に接続される燃料ガス供給ライン２３や窒素ガス供給ライン２４、流量調整部２５、温度測定器２６、制御部２７、ヒータ２８、電力供給ライン２９、燃料ガス開閉弁３０、燃料ガス供給源３１、窒素ガス開閉弁３２、窒素ガス供給源３３等についても、上記分解ガスタービン１１の設計に合わせて適宜変更を加えることが可能である。

【0130】

一方、上記分解ガスタービン１１において、上述した本発明の特徴部分以外の構造については、既存の燃焼ガスタービンが燃焼用空気を圧縮して燃焼器へと送り込む圧縮機を備えた構成であるのに対して、そのような構成が不要となるといった特徴を有している。これにより、上記分解ガスタービン１１を簡便な構成とし、その軽量化を図ることが可能である。

【0131】

一方、上記分解ガスタービン１１は、タービン軸に連結された圧縮機（過給機）を備えた構成としてもよい（図示せず。）。そして、この圧縮機（過給機）によって圧縮（過給）された亜酸化窒素を含む燃料ガスを分解反応部１３に供給する構成とすることも可能である。なお、燃料ガスを圧縮（過給）して使用する場合は、亜酸化窒素が液化しない範囲で圧縮（過給）することが好ましい。

【0132】

また、上記分解ガスタービン１１は、上記図２に示す構成以外にも、例えば、上記分解反応部１３で得られた高温の分解ガスによって燃料ガスを予熱する予熱器などの付属設備（機器／部品）、その他必要となる保安設備（機器／部品）等を備えた構成とすることが可能である。

【0133】

また、上記図２に示す発電装置では、上記分解ガスタービン１１以外の構成、すなわち、上述した発電機１２などについても、既存のものと同様のものを使用することが可能である。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0134】

以上のようにして、本発明を適用した分解ガスタービン１１を備える発電装置及び発電方法では、亜酸化窒素の分解により発生する分解ガスを利用した発電が可能である。そして、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にした分解ガスタービン１１、このような分解ガスタービン１１を備えた発電装置、並びにこのような発電装置を用いた発電方法を提供することが可能である。

【0135】

なお、本発明は、上記図１及び図２に示す実施形態のもの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。

【0136】

具体的に、本発明を適用した発電装置は、上記図２に示す発電装置に、例えば図７（ａ），（ｂ）に示すような構成を更に追加することも可能である。
なお、図７（ａ），（ｂ）は、上記図２に示す発電装置において追加可能な分解熱回収ボイラー４１等の構成を示したものであり、図７（ａ）は、一軸型を採用した場合の概略系統図であり、図７（ｂ）は、多軸型を採用した場合の概略系統図である。

【0137】

図７（ａ），（ｂ）に示す発電装置は、分解熱回収方式を採用した複合（コンバインドサイクル）型の発電装置であり、上記分解ガスタービン１１（図７においては、タービン部１４のみを図示する。）から排出された分解ガスの分解熱を利用するものである。

【0138】

具体的に、この図７（ａ），（ｂ）に示す発電装置は、上記図２に示す構成（タービン部１４のみを図示する。）に加えて更に、上記分解ガスタービン１１（タービン部１４）から排出された分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させる分解熱回収ボイラー４１と、分解熱回収ボイラー４１で発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービン４２と、蒸気タービン４２の駆動により発電する発電機４３Ａ（４３Ｂ）と、蒸気タービン４２からの蒸気を冷却して復水する復水器４４と、復水器４４からの復水を分解熱回収ボイラー４１に給水する給水ポンプ４５とを概略備えている。

【0139】

また、図７（ａ）に示す一軸型では、上記分解ガスタービン１１（タービン部１４）と蒸気タービン４２とを同軸に配置することによって、共通の発電機４３Ａを駆動する構成となっている。一方、図７（ｂ）に示す多軸型では、上記分解ガスタービン１１（タービン部１４）と蒸気タービン４２とを別軸に配置することによって、それぞれ異なる発電機４３Ａ，４３Ｂを駆動する構成となっている。

【0140】

本発明を適用した発電方法は、図８に示すように、上記分解ガスタービン１１（タービン部１４）から排出された分解ガスからの熱回収により分解熱回収ボイラー４１で蒸気を発生させるステップＳ３−１と、分解熱回収ボイラー４１で発生した蒸気により蒸気タービン４２を回転駆動するステップＳ３−２と、蒸気タービン４２の駆動により発電機４３Ａ（４３Ｂ）で発電するステップＳ３−３とを有する。

【0141】

具体的に、上記図７（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記分解ガスタービン１１（タービン部１４）と連結された発電機４３Ａを駆動すると共に、上記分解熱回収ボイラー４１で発生させた蒸気により蒸気タービン４２を回転駆動し、この蒸気タービン４２と連結された発電機４３Ａ（４３Ｂ）を駆動することによって、更に効率良く電力を得ることが可能である。

【0142】

そして、蒸気タービン４２から排出された蒸気は、復水器４４で冷却して復水された後、給水ポンプ４５で分解熱回収ボイラー４１に給水されて、再び分解熱回収ボイラー４１で分解ガスとの熱交換により蒸気となって循環することになる。

【0143】

以上のようにして、上記図７（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、亜酸化窒素の分解により発生する分解ガス及び分解熱を利用した発電が可能であり、更に熱効率の高い発電が可能となっている。

【0144】

なお、上記分解熱回収ボイラー４１は、上述した熱回収を行う対象が亜酸化窒素の分解ガスである点を除いては、従来の化石燃料等を燃焼させたときの燃焼ガス（排ガス）からの熱回収により蒸気を発生させる排熱回収ボイラーなどと同様の構造を有している。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0145】

また、上記図７（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記分解熱回収ボイラー４１以外の構成、すなわち、上述した蒸気タービン４２や、発電機４３Ａ（４３Ｂ）、復水器４４、給水ポンプ４５などについても、既存のものと同様のものを使用することが可能である。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0146】

一方、本発明を適用した発電装置は、上記図１、図２又は図７に示す発電装置に、例えば図９（ａ），（ｂ）に示すような構成を更に追加することも可能である。
なお、図９（ａ）は、上記図１、図２又は図７に示す発電装置において追加可能な燃焼ガスボイラー５１等の構成を示す概略系統図であり、（ｂ）は、上記図１、図２又は図７に示す発電装置において追加可能な燃焼ガスタービン６１等の構成を示す概略系統図である。

【0147】

図９（ａ），（ｂ）に示す発電装置は、排気再燃方式を採用した複合（コンバインドサイクル）型の発電装置であり、上述した分解ガス中に含まれる酸素を燃焼ガスボイラー５１や燃焼ガスタービン６１での燃焼に利用したものである。

【0148】

具体的に、図９（ａ）に示す発電装置は、上記図１、図２又は図７に示す構成（図示を省略する。）に加えて更に、上記分解ガスボイラー１、分解ガスタービン１１又は分解熱回収ボイラー４１から排出された分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）を用いて、燃料（Fuel）を燃焼させたときの燃焼ガス（Ex-Gas）からの熱回収により蒸気を発生させる燃焼ガスボイラー５１と、燃焼ガスボイラー５１で発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービン５２と、蒸気タービン５２の駆動により発電する発電機５３と、蒸気タービン５２からの蒸気を冷却して復水する復水器５４と、復水器５４からの復水を燃焼ガスボイラー５１に給水する給水ポンプ５５とを概略備えている。

【0149】

また、燃焼ガスボイラー５１は、上記分解ガス中の酸素を用いて燃料を燃焼させる燃焼反応部５６と、燃料の燃焼により発生する燃焼ガスとの熱交換により蒸気を発生させる蒸気発生部５７とを備えている。

【0150】

燃焼反応部５６には、分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）を供給する分解ガス供給ライン５８ａと、燃料（Fuel）を供給する燃料供給ライン５８ｂとが接続されている。さらに、分解ガス供給ライン５８ａには、窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス供給ライン５８ｃが接続されている。そして、この窒素ガス供給ライン５８ｃに窒素ガス開閉弁５９ａを介して接続された窒素ガス供給源５９ｂから窒素ガス供給ライン５８ｃへと窒素ガスを供給することが可能となっている。

【0151】

そして、この窒素ガス供給ライン５８ｃを通して分解ガス供給ライン５８ａ内を流れる分解ガスに窒素ガスが導入（添加）されることによって、この分解ガス中に含まれる酸素の濃度を調整することが可能となっている。

【0152】

なお、窒素ガス開閉弁５９ａや窒素ガス供給源５９ｂには、上記図３に示す窒素ガス開閉弁３２や窒素ガス供給源３３と同様のものを用いることができる。また、窒素ガス供給ライン５８ｃは、必ずしも必須な構成ではなく、分解ガス中に含まれる酸素が燃料に対して適切な濃度となるように、上記図３に示す窒素ガス供給ライン２４から燃料ガス供給ライン２３に供給する窒素ガスの量を予め調整しておくことで、省略することも可能である。

【0153】

本発明を適用した発電方法は、図１０に示すように、上記分解ガスボイラー１、分解ガスタービン１１又は分解熱回収ボイラー４１から排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスからの熱回収により燃焼ガスボイラー５１で蒸気を発生させるステップＳ４−１と、燃焼ガスボイラー５１で発生した蒸気により蒸気タービン５２を回転駆動するステップＳ４−２と、蒸気タービン５２の駆動により発電機５３で発電するステップＳ４−３とを有する。

【0154】

具体的に、上記図９（ａ）に示す発電装置では、上記燃焼ガスボイラー５１（蒸気発生部５７）で発生させた蒸気により蒸気タービン５２を回転駆動し、この蒸気タービン５２と連結された発電機５３を駆動することによって、更なる電力を得ることが可能である。

【0155】

そして、蒸気タービン５２から排出された蒸気は、復水器５４で冷却して復水された後、給水ポンプ５５で燃焼ガスボイラー５１に給水されて、再び燃焼ガスボイラー５１で燃焼ガスとの熱交換により蒸気となって循環することになる。

【0156】

一方、図９（ｂ）に示す発電装置は、上記図１、図２又は図７に示す構成（図示を省略する。）に加えて更に、上記分解ガスボイラー１、分解ガスタービン１１又は分解熱回収ボイラー４１から排出された分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）を用いて、燃料（Fuel）を燃焼させたときの燃焼ガス（Ex-Gas）により回転駆動される燃焼ガスタービン６１と、燃焼ガスタービン６１の駆動により発電する発電機６２とを概略備えている。

【0157】

また、燃焼ガスタービン６１は、上記分解ガス中の酸素を用いて燃料を燃焼させる燃焼反応部６３と、燃料の燃焼により発生する燃焼ガスをノズル（静翼）からタービン翼（動翼）に吹き付けて、それによりタービン軸を回転させて動力を得るタービン部６４とを備えている。

【0158】

燃焼反応部６３には、分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）を供給する分解ガス供給ライン６５ａと、燃料（Fuel）を供給する燃料供給ライン６５ｂとが接続されている。さらに、分解ガス供給ライン６５ａには、窒素ガス（Ｎ_２）を供給する窒素ガス供給ライン６５ｃが接続されている。そして、この窒素ガス供給ライン６５ｃに窒素ガス開閉弁６６ａを介して接続された窒素ガス供給源６６ｂから窒素ガス供給ライン６５ｃへと窒素ガスを供給することが可能となっている。

【0159】

そして、この窒素ガス供給ライン６５ｃを通して分解ガス供給ライン６５ａ内を流れる分解ガスに窒素ガスが導入（添加）されることによって、この分解ガス中に含まれる酸素の濃度を調整することが可能となっている。

【0160】

なお、窒素ガス開閉弁６６ａや窒素ガス供給源６６ｂには、上記図３に示す窒素ガス開閉弁３２や窒素ガス供給源３３と同様のものを用いることができる。また、窒素ガス供給ライン６５ｃは、必ずしも必須な構成ではなく、分解ガス中に含まれる酸素が燃料に対して適切な濃度となるように、上記図３に示す窒素ガス供給ライン２４から燃料ガス供給ライン２３に供給する窒素ガスの量を予め調整しておくことで、省略することも可能である。

【0161】

本発明を適用した発電方法は、図１１に示すように、上記分解ガスボイラー１、分解ガスタービン１１又は分解熱回収ボイラー４１から排出された分解ガスを用いて、燃料を燃焼させたときの燃焼ガスにより燃焼ガスタービン６１を回転駆動するステップＳ５−１と、燃焼ガスタービン６１の駆動により発電機６２で発電するステップＳ５−２とを有する。

【0162】

具体的に、上記図９（ｂ）に示す発電装置では、上記燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）と連結された発電機６２を駆動することによって、更なる電力を得ることが可能である。

【0163】

以上のようにして、上記図９（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記分解ガスボイラー１、分解ガスタービン１１又は分解熱回収ボイラー４１から排出された分解ガスを利用した発電が可能であり、この分解ガス中に含まれる酸素を燃料の燃焼に利用することによって、更に効率の良い発電が可能となっている。

【0164】

なお、上記燃焼ガスボイラー５１及び燃焼ガスタービン６１は、上述した分解ガス中に含まれる酸素を燃料の燃焼に利用する以外は、従来の空気中の酸素を燃焼に用いる燃焼ガスボイラーや燃焼ガスタービンなどと同様の構造を有している。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0165】

また、上記燃焼ガスボイラー５１及び燃焼ガスタービン６１で使用される燃料については、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。

【0166】

さらに、上記燃焼ガスボイラー５１及び燃焼ガスタービン６１では、上記図９（ａ），（ｂ）に示す構成に限らず、例えば、上記燃焼反応部５６，６３に供給される燃料（Fuel）や、分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）、窒素ガス（Ｎ_２）の流量をそれぞれ調整するための流量調整部（流量調整手段）を設けた構成とすることも可能である。

【0167】

また、上記図９（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記燃焼ガスボイラー５１及び燃焼ガスタービン６１以外の構成、すなわち、上述した蒸気タービン５２や、発電機５３，６２、復水器５４、給水ポンプ５５などについても、既存のものと同様のものを使用することが可能である。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0168】

一方、本発明を適用した発電装置は、上記図９（ｂ）に示す発電装置に、例えば図１２（ａ），（ｂ）に示すような構成を更に追加することも可能である。
なお、図１２（ａ），（ｂ）は、上記図９（ｂ）に示す発電装置において追加可能な排熱回収ボイラー７１等の構成を示し、図１２（ａ）は、一軸型を採用した場合の概略系統図であり、図１２（ｂ）は、多軸型を採用した場合の概略系統図である。

【0169】

図１２（ａ），（ｂ）に示す発電装置は、排熱回収方式を採用した複合（コンバインドサイクル）型の発電装置であり、上記燃焼ガスタービン６１（図１２においては、タービン部６４のみを図示する。）から排出された燃焼ガス（排ガス）の燃焼熱（排熱）を利用するものである。

【0170】

具体的に、この図１２（ａ），（ｂ）に示す発電装置は、上記図９（ｂ）に示す構成（タービン部６４のみを図示する。）に加えて更に、上記燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）から排出された燃焼ガス（Ex-Gas）からの熱回収により蒸気を発生させる排熱回収ボイラー７１と、排熱回収ボイラー７１で発生した蒸気により回転駆動される蒸気タービン７２と、蒸気タービン７２の駆動により発電する発電機７３Ａ（７３Ｂ）と、蒸気タービン７２からの蒸気を冷却して復水する復水器７４と、復水器７４からの復水を排熱回収ボイラー７１に給水する給水ポンプ７５とを概略備えている。

【0171】

また、図１２（ａ）に示す一軸型では、上記燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）と蒸気タービン７２とを同軸に配置することによって、共通の発電機７３Ａを駆動する構成となっている。一方、図１２（ｂ）に示す多軸型では、上記燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）と蒸気タービン７２とを別軸に配置することによって、それぞれ異なる発電機７３Ａ，７３Ｂを駆動する構成となっている。

【0172】

本発明を適用した発電方法は、図１３に示すように、上記燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）から排出された燃焼ガスからの熱回収により排熱回収ボイラー７１で蒸気を発生させるステップＳ６−１と、排熱回収ボイラー７１で発生した蒸気により蒸気タービン７２を回転駆動するステップＳ６−２と、蒸気タービン７２の駆動により発電機７３Ａ（７３Ｂ）で発電するステップＳ６−３とを有する。

【0173】

具体的に、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）と連結された発電機７３Ａを駆動すると共に、上記排熱回収ボイラー７１で発生させた蒸気により蒸気タービン７２を回転駆動し、この蒸気タービン７２と連結された発電機７３Ａ（７３Ｂ）を駆動することによって、更に効率良く電力を得ることが可能である。

【0174】

そして、蒸気タービン７２から排出された蒸気は、復水器７４で冷却して復水された後、給水ポンプ７５で排熱回収ボイラー７１に給水されて、再び排熱回収ボイラー７１で燃焼ガスとの熱交換により蒸気となって循環することになる。

【0175】

以上のようにして、図１２（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記燃焼ガスタービン６１から排出される燃焼ガスの燃焼熱（排熱）を利用した発電が可能であり、更に熱効率の高い発電が可能となっている。

【0176】

なお、上記排熱回収ボイラー７１は、既存の排熱回収ボイラーなどと同様の構造を有している。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0177】

また、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す発電装置では、上記排熱回収ボイラー７１以外の構成、すなわち、上述した蒸気タービン７２や、発電機７３Ａ（７３Ｂ）、復水器７４、給水ポンプ７５などについても、既存のものと同様のものを使用することが可能である。さらに、付属設備（機器／部品）や保安設備（機器／部品）等についても同様である。

【0178】

なお、本発明を適用した発電装置は、火力発電所や原子力発電所等に置き換わる大規模なもの（発電設備）から、各種の機械装置や輸送機器、電気機器等に搭載される小規模なもの（発電モジュール）まで、その大きさを問わず、様々なサイズのものに適用することが可能である。

【0179】

また、本発明を適用した発電装置は、その用途も工場（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ることが可能である。

【0180】

また、本発明を適用した分解ガスボイラー１や分解ガスタービン１１についても同様であり、これら分解ガスボイラー１や分解ガスタービン１１は、上述した発電設備で用いられる大型のものから、例えば超小型ボイラーやマイクロガスタービンなどの小型のものまで、その大きさを問わず、様々なサイズのものに適用することが可能である。

【0181】

また、本発明を適用した分解ガスボイラー１や分解ガスタービン１１は、その用途も上述した発電用に限らず、既存の燃焼ガスボイラーや燃焼ガスタービンと同様に、様々な用途に用いることが可能である。

【0182】

さらに、本発明を適用した分解ガスボイラー１は、上述した亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を利用して蒸気を発生させるものに限らず、温水を発生させるものであってもよい。

【0183】

また、上述した各ボイラー１，５１（蒸気発生部７，５７），４１，７１から蒸気タービン２，５２，４２，７２、復水器４，５４，４４，７４、給水ポンプ５，５５，４５，７５に至る循環系統における作動流体（蒸気源）としては、一般に水（水蒸気）を使用することができる。一方、本発明では、例えば地熱発電等のバイナリーサイクル発電で用いられているアンモニアや、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。なお、本発明では、作動流体として水よりも沸点が高いものを使用することを必ずしも妨げるものではない。

【0184】

また、上述した各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２は、その分解ガス、燃焼ガス又は蒸気を最大限に利用するため、例えば、分解ガス、燃焼ガス又は蒸気の特性に合わせて高圧タービンと低圧タービンとを複合した構成や、高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとを複合した構成などの複合式タービンを用いることも可能である。また、このような複合式タービンでは、各タービンを直列（同軸）又は並列（多軸）に配置した構成とすることが可能である。

【0185】

また、上述した各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２は、分解ガス、燃焼ガス又は蒸気をノズル（静翼）からタービン翼（動翼）に吹き付けたときの衝撃力によって、このタービン翼をタービン軸と共に回転させる衝動式タービンに限らず、タービン翼に流入した分解ガス、燃焼ガス又は蒸気がタービン翼から流出する際に膨張する反力によって、このタービン翼をタービン軸と共に回転させる反動式タービンであってもよい。さらに、上述した複合式タービンでは、これら衝動式タービンと反動式タービンとを組み合わせたものであってもよい。

【0186】

また、上述した各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２を回転して各発電機１２，６２，３，４３Ａ，４３Ｂ，５３，７３Ａ，７３Ｂを駆動する発電系統については、これら各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２と同軸に連結された各発電機１２，６２，３，４３Ａ，４３Ｂ，５３，７３Ａ，７３Ｂを回転駆動する構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、これら各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２と、各発電機１２，６２，３，４３Ａ，４３Ｂ，５３，７３Ａ，７３Ｂとの間に、変速機やクラッチ等を配置した構成とすることも可能である。さらに、各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２の回転数を調整する手段（調速器）を設けた構成とすることも可能である。

【0187】

また、本発明では、上述した各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２の代わりに、例えば、レシプロ機関（ピストン・クランク機構）のように、上記分解ガス又は蒸気をシリンダに導き、このシリンダ内でピストンを往復運動させる（往復ピストン機構）と共に、このピストンとコンロッドを介して連結されたクランク軸を回転させることによって、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換して動力を得た後、その動力によって各発電機１２，６２，３，４３Ａ，４３Ｂ，５３，７３Ａ，７３Ｂを駆動して電力を得ることも可能である。

【0188】

また、各発電機１２，６２，３，４３Ａ，４３Ｂ，５３，７３Ａ，７３Ｂは、回転駆動により発電するものに限らず、往復運動（振動）等により発電するものであってもよい。この場合、上述した各ガスタービン１１，６１（タービン部１４，６４）及び各蒸気タービン２，４２，５２，７２による回転駆動を往復運動（振動）等に変換するための変換機構等を備えた構成とすることが可能である。また、上述した往復ピストン機構によって直接往復運動させることも可能である。

【0189】

また、本発明を適用した発電装置は、新たに設計したものに限らず、既存の火力発電所等が備える燃焼ガスボイラーや燃焼ガスタービン、又は、原子力発電所が備える原子炉を、上記本発明の分解ガスボイラー１や分解ガスタービン１１に変換したものであってもよい。さらに、これら本発明の分解ガスボイラー１や分解ガスタービン１１を既存の設備に追加したものであってもよい。この場合、新たに設計する場合よりも低コストでなお且つ容易に、地球環境に優しいエネルギーとしての亜酸化窒素を利用した発電が可能となる。

【0190】

ところで、本発明では、上述した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発電を行う発電装置に、更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て熱輸送を行う熱輸送装置を組み合わせることが可能である。

【0191】

すなわち、本発明では、上述した亜酸化窒素を分解したときに発生するエネルギーから電気と熱を同時に取り出す、いわゆるコジェネレーションシステム（熱電併給システム）を構築することが可能であり、これによって総合的なエネルギー効率を高めることが可能である。

【0192】

例えば、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、図１４に示すように、上記図１に示す蒸気タービン２、上記図２に示す分解ガスタービン１１、上記図７（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン４２、上記図９（ａ）に示す蒸気タービン５２、上記図９（ｂ）に示す燃焼ガスタービン６１、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン７２の何れかによって駆動される圧縮式のヒートポンプ８０を備えた構成とすることが可能である。

【0193】

この場合、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、圧縮式のヒートポンプ８０を用いて熱輸送を行うコジェネレーションシステムを構成することが可能である。

【0194】

具体的に、この圧縮式のヒートポンプ８０は、図１４に示すように、冷媒Ｒが循環する冷媒循環系８１と、冷媒循環系８１中の冷媒Ｒを圧縮して送り出す圧縮部８２と、圧縮部８２で圧縮された冷媒Ｒを凝縮させながら、この冷媒Ｒから熱を放出させる凝縮部８３と、凝縮部８３で放熱された冷媒Ｒを膨張させる膨張部８４と、膨張部８４で膨張された冷媒Ｒを蒸発させながら、この冷媒Ｒに熱を吸収させる蒸発部８５とを概略備えている。

【0195】

冷媒循環系８１は、圧縮部８２と凝縮部８３と膨張部８４と蒸発部８５との間を順に接続した配管（流路）からなる。冷媒Ｒは、熱の輸送を行う熱媒体として、圧力変化（圧縮・膨張）に伴う状態変化（気化・液化）により、吸熱と放熱とを繰り返しながら、冷媒循環系８１内を循環することになる。なお、このような冷媒Ｒとしては、例えば、フルオロカーボン（フロン）類（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）等）、二酸化炭素、アンモニア、炭化水素（プロパン、ブタン、イソブタン等）、水などを用いることができる。

【0196】

圧縮部８２は、圧縮機（コンプレッサ）からなり、上記図１に示す蒸気タービン２、上記図２に示す分解ガスタービン１１（タービン部１４）、上記図７（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン４２、上記図９（ａ）に示す蒸気タービン５２、上記図９（ｂ）に示す燃焼ガスタービン６１（タービン部６４）、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン７２の何れかと連結されることによって駆動される。冷媒Ｒは、この圧縮部８２で圧縮されることによって昇温しながら、高温・高圧の気体となって凝縮部８３へと送り出される。

【0197】

凝縮部８３は、凝縮器（コンデンサ）と呼ばれる熱交換器（放熱器）からなり、圧縮部８２で圧縮された冷媒Ｒが内部を通過する間に、外部との熱交換により凝縮させながら、この冷媒Ｒから熱を放出させる。これにより、冷媒Ｒは、常温・高圧の液体となって膨張部８４へと送り出される。また、圧縮式のヒートポンプ８０では、この凝縮部８３側にファン（送風手段）８６を設けることによって、外部に熱気Ｔ_Ｈを効率良く放出することが可能である。さらに、凝縮部８３では、この熱気Ｔ_Ｈを利用して加熱を行うことも可能であり、この放熱（高温）側の熱交換器を加熱器（加熱手段）として用いることが可能である。

【0198】

膨張部８４は、膨張弁（エクスパンションバルブ）又はキャピラリーチューブからなる。冷媒Ｒは、この膨張部８４で膨張されることによって降温しながら、低温・低圧の液体となって蒸発部８５へと送られる。

【0199】

蒸発部８５は、蒸発器（エバポレータ）と呼ばれる熱交換器（吸熱器）からなり、膨張部８４で膨張された冷媒Ｒが内部を通過する間に、外部との熱交換により蒸発させながら、この冷媒Ｒに熱を吸収させる。これにより、冷媒Ｒは、低温・低圧の気体となって圧縮部８２へと送られる。また、圧縮式のヒートポンプ８０では、この蒸発部８５側にファン（送風手段）８７を設けることによって、外部に冷気Ｔ_Ｌを効率良く放出することが可能である。さらに、蒸発部８５では、この冷気Ｔ_Ｌを利用して冷却を行うことも可能であり、この吸熱（低温）側の熱交換器を冷却器（冷却手段）として用いることが可能である。

【0200】

以上のような構造を有する圧縮式のヒートポンプ８０では、上記図１に示す蒸気タービン２、上記図２に示す分解ガスタービン１１（タービン部１４）、上記図７（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン４２、上記図９（ａ）に示す蒸気タービン５２、上記図９（ｂ）に示す燃焼ガスタービン６１、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン７２の何れかを動力源として、冷媒Ｒを冷媒循環系８１内で循環させながら、熱輸送を行う熱輸送装置を構成することが可能である。

【0201】

以上のようにして、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、上記圧縮式のヒートポンプ８０を用いて熱輸送を行うことが可能である。そして、本発明では、このようなコジェネレーションシステムを構築することによって、総合的なエネルギー効率を高めることが可能である。

【0202】

なお、本発明は、上記図１４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。

【0203】

例えば、上記図１４に示す熱輸送装置は、上記圧縮式ヒートポンプ８０の代わりに、図１５に示すような圧縮式のヒートポンプ８０Ａを備えることによって、冷房と暖房とを行う、いわゆるエアコンを構成することが可能である。

【0204】

なお、図１５（ａ）は、冷房時のヒートポンプ８０Ａの状態を示し、図１５（ｂ）は、暖房時のヒートポンプ８０Ａの状態を示す。また、図１５（ａ），（ｂ）に示すヒートポンプ８０Ａにおいて、上記ヒートポンプ８０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。

【0205】

具体的に、この圧縮式のヒートポンプ８０Ａは、上記ヒートポンプ８０の構成に加えて、上記冷媒循環系８１内の冷媒Ｒが流れる方向を切り換える四方弁（切換手段）８８と、屋内に設置される室内機８９と、屋外に設置される室外機９０とを概略備えている。

【0206】

ここで、室内機８９側の熱交換器と、室外機９０側の熱交換器は、四方弁８８により冷媒Ｒの流れる方向が切り換わることで、上記凝縮部８３と上記蒸発部８５の機能が入れ替わる。すなわち、図１５（ａ）に示す冷房時には、室内機８９側の熱交換器が上記蒸発部８５として機能し、室外機９０側の熱交換器が上記凝縮部８３として機能することになる。一方、図１５（ｂ）に示す暖房時には、室内機８９側の熱交換器が上記凝縮部８３として機能し、室外機９０側の熱交換器が上記蒸発部８５として機能することになる。

【0207】

以上のような圧縮式のヒートポンプ８０Ａを備えるエアコンでは、上記図１に示す蒸気タービン２、上記図２に示す分解ガスタービン１１、上記図７（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン４２、上記図９（ａ）に示す蒸気タービン５２、上記図９（ｂ）に示す燃焼ガスタービン６１、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン７２の何れか（図１５において図示を省略する。）により圧縮部８２を駆動する。これにより、圧縮式のヒートポンプ８０Ａでは、冷媒Ｒが冷媒循環系８１内で循環しながら熱輸送を行う。そして、図１５（ａ）に示す冷房時には、室内機８９側のファン８７によって、室内に冷風（冷気）Ｔ_Ｌを放出し、図１５（ｂ）に示す暖房時には、室内機８９側のファン８７によって、室内に温風（熱気）Ｔ_Ｈを放出することが可能となっている。

【0208】

なお、図１５（ａ）に示す冷房時には、室外機９０側のファン８６によって、室外に熱気Ｔ_Ｈが放出される。一方、図１５（ｂ）に示す暖房時には、室外機９０側のファン８６によって、室外に冷気Ｔ_Ｌが放出される。

【0209】

また、本発明を適用したエアコンでは、上述した冷房と暖房の他にも、室内の除湿を行う除湿機能を持たせることも可能である。この除湿については、例えば、風量を絞った冷房運転により、空気中の水分を室内機側の熱交換器で結露させ除湿した後、乾いた空気を室内に戻す弱冷房除湿（ドライ）方式や、空気中の水分を室内機側の熱交換器で結露させ除湿した後、乾いた冷たい空気を再熱器で暖め直してから室内に戻す再熱除湿（熱リサイクル）方式などを挙げることができる。

【0210】

以上のようにして、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、上記圧縮式のヒートポンプ８０Ａを用いて熱輸送を行うことが可能である。そして、本発明では、このようなコジェネレーションシステムを構築することによって、総合的なエネルギー効率を高めることが可能である。

【0211】

なお、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上記図１、図２、図７、図９又は図１２に示す発電装置が備える発電機３，１２，４３Ａ，４３Ｂ，５３，６２，７３Ａ，７３Ｂのうち何れかの発電機を、上記図１４又は図１５に示すような圧縮式のヒートポンプ８０，８０Ａに置き換えた構成とすることが可能である。又は、これらの発電機３，１２，４３Ａ，４３Ｂ，５３，６２，７３Ａ，７３Ｂと共に、上記図１４又は図１５に示す圧縮式のヒートポンプ８０，８０Ａが、上記図１に示す蒸気タービン２、上記図２に示す分解ガスタービン１１、上記図７（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン４２、上記図９（ａ）に示す蒸気タービン５２、上記図９（ｂ）に示す燃焼ガスタービン６４、上記図１２（ａ），（ｂ）に示す蒸気タービン７２の何れかによって駆動される構成とすることが可能である。

【0212】

また、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上記図１、図２、図７、図９又は図１２に示す発電装置に、更に、図１６に示すような吸収式のヒートポンプ１００を組み合わせた構成とすることが可能である。

【0213】

この場合、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、吸収式のヒートポンプ１００により熱輸送を行うコジェネレーションシステムを構成することが可能である。

【0214】

具体的に、この吸収式のヒートポンプ１００は、冷媒Ｒが循環する冷媒循環系１０１と、冷媒循環系１０１と接続されると共に、冷媒Ｒを吸収する吸収液Ａが循環する吸収液循環系１０２と、冷媒循環系１０１中の冷媒Ｒを凝縮させながら、この冷媒Ｒから熱を放出させる凝縮部１０３と、冷媒循環系１０１中の冷媒Ｒを蒸発させながら、この冷媒Ｒに熱を吸収させる蒸発部１０４と、蒸発した冷媒Ｒを吸収液循環系１０２中の吸収液Ａに吸収させる吸収部１０５と、吸収した冷媒Ｒを吸収液循環系１０２中の吸収液Ａから蒸発させる再生部１０６とを概略備えている。

【0215】

冷媒循環系１０１は、凝縮部１０３と蒸発部１０４と吸収部１０５と再生部１０６との間を順に接続した第１乃至第４の配管（流路）１０７ａ〜１０７ｄからなる。冷媒Ｒは、熱の輸送を行う熱媒体として、吸収液Ａへの吸収及び吸収液Ａからの蒸発と、状態変化（気化・液化）に伴う吸熱及び放熱とを繰り返しながら、この冷媒循環系１０１内を循環することになる。なお、本例では、このような冷媒Ｒとして、水が用いられている。

【0216】

吸収液循環系１０２は、吸収部１０５と再生部１０６との間を順に接続した第４及び第５の配管（流路）１０７ｄ，１０７ｅからなる。なお、第４の配管１０７ｄは、冷媒循環系１０１及び吸収液循環系１０２を構成する共通の配管である。吸収液Ａは、冷媒Ｒの吸収及び冷媒Ｒの蒸発を繰り返しながら、この吸収液循環系１０２内を循環することになる。なお、本例では、このような吸収液Ａとして、水の吸収性が高い臭化リチウム（ＬｉＢｒ）の水溶液が用いられている。

【0217】

凝縮部１０３は、第１の配管１０７ａ及び第２の配管１０７ｂが接続された凝縮チャンバ１０３ａと、この凝縮チャンバ１０３ａの内側に配置された凝縮器（コンデンサ）１０３ｂとを有している。また、凝縮器１０３ｂは、放熱（高温）側の熱交換器として、外部の放熱器（冷却塔、室外機）１０８と熱的に接続されている。具体的には、この凝縮器１０３ｂ（凝縮チャンバ１０３ａの内側）と放熱器１０８（凝縮チャンバ１０３ａの外側）との間には、ヒートパイプ１０９が引き回されており、その内側を冷却液Ｗが通液（循環）する仕組みとなっている。なお、冷却液Ｗには、例えば水を用いることができる。

【0218】

そして、この凝縮部１０３では、再生部１０６で蒸発（気化）した冷媒（水蒸気）Ｒが第１の配管１０７ａを通して凝縮チャンバ１０３ａに供給されると、この凝縮チャンバ１０３ａ内において、凝縮器１０３ｂとの熱交換（ヒートパイプ１０９との接触）により、冷媒Ｒから熱が放出される。これにより、冷媒Ｒは、凝縮（冷却）されて液体（水）となり、凝縮チャンバ１０３ａから第２の配管１０７ｂを通して蒸発部１０４へと送られる。

【0219】

また、凝縮部１０３では、冷媒Ｒから放出された熱がヒートパイプ１０９内を流れる冷却液Ｗに吸収（吸熱）された後、外部との熱交換により放熱器１０８から熱気Ｔ_Ｈとして放出される。さらに、放熱器１０８には、ファン（送風手段）１０８ａが設けられており、このファン１０８ａを駆動しながら、外部に熱気Ｔ_Ｈを効率良く放出することが可能となっている。

【0220】

なお、凝縮部１０３では、上記放熱器１０８から放出される熱気Ｔ_Ｈを利用して加熱を行うことが可能である。すなわち、上記放熱器１０８を加熱器（加熱手段）として用いることが可能である。なお、加熱の応用分野としては、例えば、暖房、給湯、温水、乾燥等を挙げることができる。

【0221】

蒸発部１０４は、第２の配管１０７ｂ及び第３の配管１０７ｃが接続された蒸発チャンバ１０４ａと、この蒸発チャンバ１０４ａの内側に配置された蒸発器（エバポレータ）１０４ｂとを有している。また、蒸発チャンバ１０４ａ内は減圧されて真空に近い状態（冷媒Ｒが蒸発（気化）し易い状態）となっている。一方、蒸発器１０４ｂは、吸熱（低温）側の熱交換器として、外部の吸熱器（空調機、室内機）１１０と熱的に接続されている。具体的には、この蒸発器１０４ｂ（蒸発チャンバ１０４ａの内側）と吸熱器１１０（蒸発チャンバ１０４ａの外側）との間には、ヒートパイプ１１１が引き回されており、その内側を冷却液Ｃが通液（循環）する仕組みとなっている。なお、冷却液Ｃには、例えば水を用いることができる。

【0222】

そして、この蒸発部１０４では、凝縮部１０３で凝縮（液化）した冷媒（水）Ｒが第２の配管１０７ｂを通して蒸発チャンバ１０４ａに供給されると、この蒸発チャンバ１０４ａ内において、蒸発器１０４ｂとの熱交換（ヒートパイプ１１１との接触）により、冷媒Ｒに熱が吸収される。

【0223】

このとき、蒸発チャンバ１０４ａ内は減圧されて真空に近い状態となっているため、第２の配管１０７ｂから滴下された冷媒Ｒは、ヒートパイプ１１１に接触することによって、容易に蒸発（気化）される。これにより、冷媒Ｒは、気体（水蒸気）となり、蒸発チャンバ１０４ａから第３の配管１０７ｃを通して吸収部１０５へと送られる。

【0224】

また、蒸発部１０４では、冷媒Ｒが蒸発する際の気化熱によってヒートパイプ１０９内を流れる冷却液Ｃが冷却された後、外部との熱交換により吸熱器１１０から冷気Ｔ_Ｌとして放出される。さらに、吸熱器１１０には、ファン（送風手段）１１０ａが設けられており、このファン１１０ａを駆動しながら、外部に冷気Ｔ_Ｌを効率良く放出することが可能となっている。

【0225】

なお、蒸発部１０４では、上記吸熱器１１０から放出される冷気Ｔ_Ｌを利用して冷却を行うことが可能である。すなわち、上記吸熱器１１０を冷却器（冷却手段）として用いることが可能である。なお、冷却の応用分野としては、例えば、冷房、冷蔵、冷凍、冷水、製氷等を挙げることができる。

【0226】

吸収部１０５は、第３の配管１０７ｃ、第４の配管１０７ｄ及び第５の配管１０７ｅが接続された吸収チャンバ１０５ａを有する吸収器（アブソーバ）からなる。

【0227】

そして、この吸収部１０５では、蒸発部１０４で蒸発（気化）した冷媒（水蒸気）Ｒが第３の配管１０７ｃを通して吸収チャンバ１０５ａに供給されると、この吸収チャンバ１０５ａ内において、吸収液Ａに冷媒Ｒが吸収される。

【0228】

このとき、第５の配管１０７ｅから滴下された吸収液Ａは、吸湿性の高い濃溶液となっているため、蒸発（気化）した冷媒（水蒸気）Ｒを容易に吸収することができる。そして、冷媒Ｒを吸収した吸収液Ａは、希溶液となって、吸収チャンバ１０５ａから第４の配管１０７ｄを通して再生部１０６へと送られる。

【0229】

再生部１０６は、第４の配管１０７ｄ、第５の配管１０７ｅ及び第１の配管１０７ａが接続された再生チャンバ１０６ａと、この再生チャンバ１０６ａを加熱する加熱器（加熱手段）１１２とを有する再生器（ジェネレータ）からなる。

【0230】

そして、この再生部１０６では、冷媒Ｒを吸収した吸収液Ａが第４の配管１０７ｄを通して再生チャンバ１０６ａに供給されると、この再生チャンバ１０６ａ内において、冷媒Ｒを吸収した吸収液Ａが加熱器１１２を用いて加熱されることによって、この吸収液Ａ中から冷媒Ｒが蒸発（気化）される。

【0231】

これにより、冷媒Ｒは、気体（水蒸気）となって、再生チャンバ１０６ａから第１の配管１０７ａを通して凝縮部１０３へと送られる。一方、吸収液Ａは、濃溶液（冷媒Ｒを吸収し易い状態）となって、再生チャンバ１０６ａから第５の配管１０７ｅを通して吸収部１０５へと送られる。

【0232】

以上のようにして、この吸収式のヒートポンプ１００では、冷媒Ｒを冷媒循環系１０１内で循環させると共に、吸収液Ａを吸収液循環系１０２内で循環させながら、熱輸送を行うことが可能となっている。

【0233】

そして、この吸収式のヒートポンプ１００は、上記再生部１０６において、亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスや、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスからの熱回収により、上記再生チャンバ１０６ａ内の吸収液Ａを加熱する構成となっている。

【0234】

すなわち、この吸収式のヒートポンプ１００では、上記分解反応器２２（分解反応部６，１３）において亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を分解することにより発生した亜酸化窒素の分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）や、燃焼反応部５６，６３において燃料（Fuel）を燃焼することにより発生した燃焼ガス（Ex-Gas）を上記加熱器１１２へと供給する。

【0235】

なお、上記加熱器１１２への分解ガス又は燃焼ガスの供給方法については、特に限定されるものではなく、上記分解反応部６，１３又は上記燃焼反応部５６，６３から排出された分解ガス又は燃焼ガスが流れるライン（流路）中に上記加熱器１１２を設けたり、上記分解反応部６，１３又は上記燃焼反応部５６，６３から排出された分解ガス又は燃焼ガスが流れるライン（流路）の一部を分岐させて、この分岐したライン中に上記加熱器１１２を設けたりすることによって、上記加熱器１１２に分解ガス又は燃焼ガスを供給することが可能である。

【0236】

加熱器１１２は、上記再生チャンバ１０６ａに取り付けられた加熱（高温）側の熱交換器であり、この熱交換器の内部を分解ガスや燃焼ガスが通過する間に、この分解ガスや燃焼ガスとの熱交換により上記再生チャンバ１０６ａを加熱する仕組みとなっている。

【0237】

なお、加熱器１１２の内部には、上記再生チャンバ１０６ａ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）１１２ａが、上記再生チャンバ１０６ａの伝熱面に接触した状態で設けられている。これにより、上記再生チャンバ１０６ａを効率良く加熱することが可能となっている。

【0238】

また、この加熱器１１２には、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。

【0239】

以上のような構造を有する吸収式のヒートポンプ１００では、上記図１、図２、図７、図９又は図１２に示す発電装置とは別に、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用した熱輸送装置を構成することが可能である。

【0240】

以上のようにして、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、上記吸収式のヒートポンプ１００を用いて熱輸送を行うことが可能である。そして、本発明では、このようなコジェネレーションシステムを構築することによって、総合的なエネルギー効率を高めることが可能である。

【0241】

なお、本発明は、上記図１６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。

【0242】

例えば、図１７に示す吸収式のヒートポンプ１００Ａのように、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）の断熱膨張に伴う冷却熱を利用して、上記凝縮チャンバ１０３ａを冷却する冷却器（冷却手段）１１３や、上記吸収チャンバ１０５ａを冷却する冷却器（冷却手段）１１４を設けた構成とすることも可能である。

【0243】

具体的に、これらの冷却器１１３，１１４は、凝縮チャンバ１０３ａ及び吸収チャンバ１０５ａに取り付けられた冷却（低温）側の熱交換器であり、この熱交換器には、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が供給される。そして、この熱交換器の内部を低温の亜酸化窒素ガスが通過する間に、亜酸化窒素ガスとの熱交換により上記凝縮チャンバ１０３ａ及び吸収チャンバ１０５ａを冷却する仕組みとなっている。

【0244】

なお、冷却器１１３，１１４の内部には、上記凝縮チャンバ１０３ａ及び吸収チャンバ１０５ａ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）１１３ａ，１１４ａが、上記凝縮チャンバ１０３ａ及び吸収チャンバ１０５ａの伝熱面に接触した状態で設けられている。これにより、上記凝縮チャンバ１０３ａ及び吸収チャンバ１０５ａを効率良く冷却することが可能となっている。

【0245】

また、この冷却器１１３，１１４には、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。

【0246】

また、図１７に示す吸収式のヒートポンプ１００Ａは、上記高圧ガス容器３１ａ（図１７において図示せず。）から放出されて断熱膨張することにより得られた低温の亜酸化窒素ガス（Ｎ_２Ｏ）を冷却部に供給する第１の供給ライン１１５と、冷却器１１３，１１４から排出された亜酸化窒素ガスを分解反応器２２に供給する第２の供給ライン１１６と、分解反応器２２で亜酸化窒素ガスを分解することにより得られた高温の分解ガス（Ｎ_２，Ｏ_２）を加熱器１１２に供給する第３の供給ライン１１７と、加熱器１１２から分解ガスを排出する排出ライン１１８とを備えている。

【0247】

このうち、第１の供給ライン１１５は、その一端側が高圧ガス容器３１ａに接続され、その他端側が冷却器１１３，１１４の入側に接続された配管（流路）である。一方、第２の供給ライン１１６は、その一端側が冷却器１１３，１１４の出側に接続され、その他端側が分解反応器２２の入側（ガス導入口２２ｂ）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１１５，１１６は、高圧ガス容器３１ａから放出された亜酸化窒素ガス（Ｎ_２Ｏ）を分解反応器２２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。

【0248】

一方、第３の供給ライン１１７は、その一端側が分解反応器２２の出側（ガス排出口２２ｃ）に接続され、その他端側が加熱器１１２の入側に接続された配管（流路）である。一方、排出ライン１１８は、その一端側が加熱器１１２の出側に接続された配管（流路）である。

【0249】

なお、図１７に示す吸収式のヒートポンプ１００Ａのそれ以外の構成については、上記図１６に示す吸収式のヒートポンプ１００と同様の構成を概略備えている。したがって、この図１７に示す吸収式のヒートポンプ１００Ａにおいて、上記図１６に示す吸収式のヒートポンプ１００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とする。若しくは、その図示を省略するものとする。

【0250】

そして、この吸収式のヒートポンプ１００Ａでは、冷媒Ｒを冷媒循環系１０１内で循環させると共に、吸収液Ａを吸収液循環系１０２内で循環させながら、熱輸送を行うことが可能となっている。また、この熱輸送装置では、上記再生部１０６で加熱器１１２を用いて吸収液Ａを加熱する際に、その熱源に亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を用いている。さらに、この熱輸送装置では、凝縮チャンバ１０３ａ及び吸収チャンバ１０５ａで冷却器１１３，１１４を用いて冷媒Ｒ及び吸収液Ａを冷却する際に、その冷源に亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱を用いている。

【0251】

以上のような構造を有する吸収式のヒートポンプ１００Ａでは、上記図１、図２、図７、図９又は図１２に示す発電装置とは別に、上述した亜酸化窒素の断熱膨張に伴う冷却熱や、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱を利用した熱輸送装置を構成することが可能である。

【0252】

以上のようにして、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、上記吸収式のヒートポンプ１００Ａを用いて熱輸送を行うことが可能である。そして、本発明では、このようなコジェネレーションシステムを構築することによって、総合的なエネルギー効率を高めることが可能である。

【0253】

なお、上記図１７に示す吸収式のヒートポンプ１００Ａでは、上記冷却器１１３，１１４の両方を設けた構成となっているが、これら冷却器１１３，１１４のうち何れか一方のみを設けた構成とすることも可能である。

【0254】

また、上記本発明の特徴部分については、上記図３に示す構成に必ずしも限定されるものではない。例えば、分解反応器２２は、その形状や数、配置等を上記ヒートポンプ１００，１００Ａの設計に合わせて適宜変更することができる。また、この分解反応器２２に接続される燃料ガス供給ライン２３や窒素ガス供給ライン２４、流量調整部２５、温度測定器２６、制御部２７、ヒータ２８、電力供給ライン２９、燃料ガス開閉弁３０、燃料ガス供給源３１、窒素ガス開閉弁３２、窒素ガス供給源３３等についても、上記ヒートポンプ１００，１００Ａの設計に合わせて適宜変更を加えることが可能である。

【0255】

また、本発明を適用した熱輸送装置は、上記図１６及び図１７に示す吸収式のヒートポンプ１００，１００Ａの構成以外にも、例えば、上記冷媒循環系１０１中の冷媒Ｒを通液（循環）させるポンプ（通液手段）や、上記吸収液循環系１０２中の吸収液Ａを通液（循環）させるポンプ（通液手段）を配置した構成とすることも可能である。

【0256】

さらに、本発明を適用した熱輸送装置では、その他必要となる付属設備（機器／部品）や、保安設備（機器／部品）等を備えた構成とすることが可能である。

【0257】

一方、上記図１６及び図１７に示す熱輸送装置において、上述した本発明の特徴部分以外の構造については、既存の吸収式ヒートポンプと同様の構造を有することができ、例えば、第一種の増熱型の吸収式ヒートポンプであっても、第二種の昇温型の吸収式ヒートポンプであっても、本発明を適用することが可能である。

【0258】

また、本発明が適用される吸収式ヒートポンプについては、上述した亜酸化窒素の分解により発生する分解ガスを用いて加熱を行う直焚き方式に限らず、上述した亜酸化窒素の分解により発生した分解ガスからの熱回収により蒸気を発生させた後、この蒸気を用いて加熱を行う蒸気炊き方式に、本発明を適用することが可能である。

【0259】

さらに、本発明が適用される吸収式ヒートポンプの形式については、例えば、単効用吸収式や、二重効用吸収式、三重効用吸収式のヒートポンプなどを挙げることができるが、これら何れの形式においても本発明を適用することが可能である。

【0260】

また、冷媒Ｒと吸収液Ａとの組み合わせについては、冷媒Ｒに対する吸収性が高い吸収液Ａを用いることが好ましく、例えば、上述した水（冷媒Ｒ）と臭化リチウムの水溶液（吸収液Ａ）の他にも、アンモニア（ＮＨ_３）の水溶液（冷媒Ｒ）と水（吸収液Ａ）を挙げることができる。このうち、前者は空調分野において好適に用いられ、後者は冷凍分野において好適に用いられる。

【0261】

なお、本発明を適用した熱輸送装置は、上述した冷気（低温）Ｔ_Ｌと、熱気（高温）Ｔ_Ｈ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、上述した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、エアコンについては、上述した室内の除湿を行う除湿機能を持たせることも可能である。

【0262】

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。

【0263】

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。

【0264】

また、本発明を適用したコジェネレーションシステムでは、上記図１４又は図１５に示す圧縮式のヒートポンプ８０，８０Ａと共に、図１６又は図１７に示すような吸収式のヒートポンプ１００，１００Ａを備えた構成とすることが可能である。

【0265】

この場合も、上述した亜酸化窒素の分解により発生するエネルギーや、燃料の燃焼により発生するエネルギーを利用して発電を行うと同時に、圧縮式のヒートポンプ８０，８０Ａや、吸収式のヒートポンプ１００，１００Ａを用いて熱輸送を行うコジェネレーションシステムを構成することが可能である。そして、本発明では、このようなコジェネレーションシステムを構築することによって、総合的なエネルギー効率を高めることが可能である。

【0266】

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。

【0267】

（１）アンモニア直接酸化法
２ＮＨ_３ ＋ ２Ｏ_２ → Ｎ_２Ｏ ＋ ３Ｈ_２Ｏ

【0268】

（２）硝酸アンモニウム熱分解法
ＮＨ_４ＮＯ_３ → Ｎ_２Ｏ ＋ ２Ｈ_２Ｏ

【0269】

（３）スルファミン酸法
ＮＨ_２ＳＯ_３Ｈ ＋ ＨＮＯ_３→ Ｎ_２Ｏ ＋ Ｈ_２ＳＯ_４ ＋ Ｈ_２Ｏ

【0270】

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。

【0271】

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。

【0272】

（４）尿素分解法
２(ＮＨ_２)_２ＣＯ＋２ＨＮＯ_３＋Ｈ_２ＳＯ_４ → ２Ｎ_２Ｏ＋２ＣＯ_２＋(ＮＨ_４)_２ＳＯ_４＋２Ｈ_２Ｏ

【0273】

（５）ヒドロキシルアミンからの製法
４ＮＯ ＋ ２ＮＨ_２ＯＨ → ３Ｎ_２Ｏ ＋ ３Ｈ_２Ｏ
２ＮＨ_２ＯＨ ＋ ＮＯ_２ ＋ ＮＯ → ２Ｎ_２Ｏ ＋ ３Ｈ_２Ｏ
２ＮＨ_２ＯＨ ＋ Ｏ_２ → Ｎ_２Ｏ ＋ ３Ｈ_２Ｏ

【0274】

（６）有機反応からの副生Ｎ_２Ｏ
アジピン酸の製造工程からの副生Ｎ_２Ｏの回収。
グリオキザールの製造からの副生Ｎ_２Ｏの回収。

【0275】

（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。

【0276】

（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。

【0277】

（９）硝酸塩の還元
２ＫＮＯ_３ ＋ ６ＨＣＯＯＨ → Ｎ_２Ｏ ＋ ４ＣＯ_２ ＋ ５Ｈ_２Ｏ ＋ ２ＨＣＯＯＫ

【0278】

（１０）次亜硝酸の脱水
Ｈ_２Ｎ_２Ｏ_２ ＋ Ｈ_２ＳＯ_４ → Ｈ_２ＳＯ_４・Ｈ_２Ｏ ＋ Ｎ_２Ｏ

【0279】

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３１ａに充填された後、上記燃料ガス供給源３１へと送られて燃料ガス貯留部に一旦貯留される。一方、高圧ガス容器３１ａ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。

【0280】

また、燃料ガスの供給方法については、上記高圧ガス容器３１ａを用いて供給する（高圧ガス容器３１ａ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、上記燃料ガス供給源３１に設置された貯留タンク（高圧ガス容器３１ａ）に供給する方法を用いることが可能である。さらに、亜酸化窒素を含む燃料ガスをパイプラインを通じて、上記燃料ガス供給源３１に設置された貯留タンク（高圧ガス容器３１ａ）に供給する方法を用いることも可能である。

【0281】

なお、窒素ガスの供給方法についても、上記高圧ガス容器３３ａを用いて供給する（高圧ガス容器３３ａを交換する）方法に限らず、上述した燃料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。さらに、上記図９（ａ），（ｂ）に示す発電装置の燃料（Fuel）や窒素ガス（Ｎ_２）などの供給方法についても同様である。

【0282】

本発明では、上記触媒２１を用いることによって、亜酸化窒素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うことが可能である。

【0283】

したがって、本発明では、亜酸化窒素の分解開始前に、上記触媒２１を予熱しておくだけでよい。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、上記触媒２１の温度を、亜酸化窒素を分解するのに必要な温度以上に保ちながら、亜酸化窒素の分解を継続的に行わせることが可能である。

【0284】

具体的に、上記触媒２１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２１の温度がこのような範囲となるように、上記ヒータ２８による予熱や、上記制御部２７による分解ガスの温度制御を行うことが好ましい。

【0285】

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、上記分解反応器２２を自己分解温度以上に保つことで、上記触媒２１を用いずに亜酸化窒素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２１を用いずに亜酸化窒素を自己分解させた場合には、分解副生物としてＮＯ_ｘ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ＮＯ_ｘガスの発生を防ぐため、上記触媒２１を用いることが好ましい。なお、上記触媒２１は、亜酸化窒素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。

【0286】

燃料ガスの温度については、亜酸化窒素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、燃料ガスは、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、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度が低い場合には、この燃料ガスを予熱することによって、亜酸化窒素の分解を促進させることが可能である。

【0287】

燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度については、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の濃度調整を行うことによって、亜酸化窒素の分解反応速度等を調整することが可能である。

【0288】

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（Ｎ_２）で、約２割が酸素（Ｏ_２）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（Ｎ_２Ｏ）と窒素（Ｎ_２）の割合を体積比（モル比）で、Ｎ_２Ｏ：Ｎ_２＝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（Ｎ_２）と酸素（Ｏ_２）の割合は、体積比（モル比）で、Ｎ_２：Ｏ_２＝４：１となる。これにより、分解ガス中に含まれる窒素（Ｎ_２）と酸素（Ｏ_２）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。

【0289】

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、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を４４〜６３％程度の範囲とすることが好ましい。

【0290】

また、本発明では、亜酸化窒素の濃度が４４％未満のもの、すなわち燃料ガスとして亜酸化窒素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、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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、この燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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２１や分解反応器２２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２１や分解反応器２２等の各部材料の耐熱性及び耐酸化性を考慮して、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素の濃度を調整することが可能である。

【0291】

一方、本発明では、亜酸化窒素の濃度が６３％超のもの、すなわち燃料ガスとして亜酸化窒素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、燃料ガス中に含まれる亜酸化窒素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、上記分解ガスボイラー１及び分解ガスタービン１１の出力向上を図ることが可能である。

【0292】

特に、本発明では、亜酸化窒素の濃度が１００％のものを使用した場合でも、上記触媒２１を用いて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。なお、本発明では、高純度（例えば純度９９．９（３Ｎ）〜９９．９９９（５Ｎ）％）の亜酸化窒素だけでなく、亜酸化窒素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）亜酸化窒素を使用することも可能である。

【0293】

上述した窒素ガス等による亜酸化窒素の濃度調整は、亜酸化窒素の分解前に燃料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、予め亜酸化窒素の濃度調整が行われた燃料ガスを用いてもよい。

【0294】

なお、上記燃料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。

【0295】

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。

【0296】

なお、上記分解反応器２２に導入される燃料ガスの空間速度（ＳＶ：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。

【0297】

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。

【0298】

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ＮＯ_ｘ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ＮＯ_ｘの発生量を低減することができる。

【0299】

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。

【0300】

〔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３０〜３００ｍ^２／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。

【0301】

〔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。

【0302】

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ＸＹ_２Ｏ_４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ＭｇＡｌ_２Ｏ_４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、ＮＯ_ｘの発生量を低減させる効果を発揮すると考えられる。

【0303】

〔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。

【0304】

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ＭＡｌ_２Ｏ_４（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、ＮＯ_ｘの発生量を低減させる効果を発揮すると考えられる。

【0305】

〔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５０〜３００ｍ^２／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。

【0306】

〔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５０〜３００ｍ^２／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。

【0307】

〔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。

【0308】

〔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。

【0309】

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。

【0310】

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。

【0311】

（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。

【0312】

〔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。

【0313】

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。

【0314】

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。

【0315】

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。

【0316】

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。

【0317】

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。

【0318】

（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。

【0319】

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。

【0320】

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。

【0321】

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。

【0322】

（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。

【0323】

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。

【0324】

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。

【0325】

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。

【0326】

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。

【0327】

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。

【0328】

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。

【0329】

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。

【0330】

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。

【0331】

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、ＮＯ_ｘ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ＮＯ_ｘの発生量を低減することができる。

【0332】

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。

【0333】

（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５０〜３００ｍ^２／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。

【0334】

（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５０〜３００ｍ^２／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。

【0335】

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。

【0336】

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。

【0337】

スピネル構造とはＸＹ_２Ｏ_４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、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４、ＦｅＡｌ_２Ｏ_４、ＭｎＡｌ_２Ｏ_４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、ＮＯ_ｘの発生量を低減させる効果を発揮すると考えられる。

【0338】

（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５０〜３００ｍ^２／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。

【0339】

（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。

【0340】

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。

【0341】

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。

【0342】

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。

【0343】

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。

【0344】

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。

【0345】

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。

【0346】

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。

【0347】

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。

【0348】

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。

【0349】

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。

【0350】

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。

【0351】

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。

【0352】

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。

【0353】

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。

【0354】

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(ＳＶ：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。

【0355】

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。

【0356】

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。

【0357】

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。

【0358】

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。

【0359】

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。

【0360】

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。

【0361】

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】

【0362】

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。

【0363】

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（Ｎ_２Ｏ）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。

【0364】

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ＮＯ_Ｘ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１８に示す。

【0365】

【表1】

【0366】

表１及び図１８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。

【0367】

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。

【0368】

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】

【0369】

本発明によれば、亜酸化窒素の分解により発生する分解熱や分解ガス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。

【0370】

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。

【0371】

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。

【0372】

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。

【0373】

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。

【0374】

本発明を適用した発電装置は電気自動車（ハイブリッド車を含む）を駆動する電力源として利用することが可能である。また、本発明を適用した分解ガスタービンにより駆動する蒸気タービン、および本発明を適用した分解ガスタービンは、自動車（ハイブリッド車を含む）の駆動を行う動力源として利用することが可能である。これらの場合の利点としては、燃料として安全な亜酸化窒素を使用できること、および排出ガスに二酸化炭素が含まれないことが挙げられる。

【符号の説明】

【0375】

１…分解ガスボイラー ２…蒸気タービン ３…発電機 ４…復水器 ５…給水ポンプ ６…分解反応部 ７…蒸気発生部
１１…分解ガスタービン １２…発電機 １３…分解反応部 １４…タービン部
２１…亜酸化窒素分解用触媒 ２２…分解反応器（分解反応部） ２２ａ…本体部 ２２ｂ…ガス導入口 ２２ｃ…ガス排出口 ２３…燃料ガス供給ライン（燃料ガス供給手段） ２４…窒素ガス供給ライン（窒素ガス供給手段、濃度調整手段） ２５…流量調整部（流量調整手段） ２６…温度測定器（温度測定手段） ２７…制御部（制御手段） ２８…ヒータ（予熱手段） ２９…電力供給ライン ３０…燃料ガス開閉弁 ３１…燃料ガス供給源 ３１ａ…高圧ガス容器 ３２…窒素ガス開閉弁 ３３…窒素ガス供給源 ３３ａ…高圧ガス容器
４１…分解熱回収ボイラー ４２…蒸気タービン ４３Ａ，４３Ｂ…発電機 ４４…復水器 ４５…給水ポンプ
５１…燃焼ガスボイラー ５２…蒸気タービン ５３…発電機 ５４…復水器 ５５…給水ポンプ ５６…燃焼反応部 ５７…蒸気発生部 ５８ａ…分解ガス供給ライン ５８ｂ…燃料供給ライン ５８ｃ…窒素ガス供給ライン ５９ａ…窒素ガス開閉弁 ５９ｂ…窒素ガス供給源
６１…燃焼ガスタービン ６２…発電機 ６３…燃焼反応部 ６４…タービン部 ６５ａ…分解ガス供給ライン ６５ｂ…燃料供給ライン ６５ｃ…窒素ガス供給ライン ６６ａ…窒素ガス開閉弁 ６６ｂ…窒素ガス供給源
７１…排熱回収ボイラー ７２…蒸気タービン ７３Ａ，７３Ｂ…発電機 ７４…復水器 ７５…給水ポンプ
８０，８０Ａ…圧縮式のヒートポンプ ８１…冷媒循環系 ８２…圧縮部 ８３…凝縮部 ８４…膨張部 ８５…蒸発部 ８６，８７…ファン（送風手段） ８８…四方弁（切換手段） ８９…室内機 ９０…室外機 Ｒ…冷媒 Ｔ_Ｈ…熱気 Ｔ_Ｌ…冷気
１００，１００Ａ…吸収式のヒートポンプ １０１…冷媒循環系 １０２…吸収液循環系 １０３…凝縮部 １０３ａ…凝縮チャンバ １０３ｂ…凝縮器 １０４…蒸発部 １０４ａ…蒸発チャンバ １０４ｂ…蒸発器 １０５…吸収部 １０５ａ…吸収チャンバ １０６…再生部 １０６ａ…再生チャンバ １０７ａ〜１０７ｅ…第１〜第５の配管 １０８…放熱器 １０９…ヒートパイプ １１０…吸熱器 １１１…ヒートパイプ １１２…加熱器（加熱手段） １１３…冷却器（冷却手段） １１４…冷却器（冷却手段） １１２ａ，１１３ａ，１１４ａ…ヒートシンク（フィン） １１５…第１の供給ライン １１６…第２の供給ライン １１７…第３の供給ライン １１８…排出ライン Ｒ…冷媒 Ａ…吸収液 Ｗ，Ｃ…冷却液 Ｔ_Ｈ…熱気 Ｔ_Ｌ…冷気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】