技術レポート40

空気調和設備における冷媒の変遷と最新の動向

平成29年 3 月

一般社団法人 大阪ビルメンテナンス協会
設
備
保
全
部
会

はじめに
近年、設備管理業務の多用化が著しい。
適用法令の遵守、設備の運転・監視、日常点検、故障及び緊急対応、保守等の業務は当然のこととして、それらに加えて、ビルオーナーのニーズにお応えする上で幅広い知識と対応力が求められている。

１．省エネルギー
設備機器の省エネルギー運転は「エネルギーの使用の合理化に関する法律」に基づき着実に実施されるとはいえ、更なる省エネ推進のためには、現場のきめ細かな運営による省エネチューニング技術力が必要であり、「エコチューニングビジネス」という新たなビジネスモデルが確立され、各地で実践され、成功事例として徐々に認知されつつある。

２．運営評価性能発注と称した従来とは異なった発注方式とそれに伴うＳＬＡ、ＫＰＩ指標※についてビル管理業務への適用が検討され、さらには清掃管理業務への適用、設備管理業務への拡大検討が進んでいる。

３．地球環境問題
地球温暖化対策については世界的規模で議論されており、特に設備管理業務に関して
はフロン対策抑制法の施行により、法に定められた作業について、ビル管理業務の一環として取組む機会が増大することとなった。
フロンは空気調和設備本体に関わっているものの、その詳細については、メーカーに依存することが多くなっている。
しかしながら、今回の法施行に伴い、空気調和機器を取扱うえでの冷媒に関する知識が一層必要不可欠なものとなった。
本レポートは、ビル管理上欠かすことのできない空気調和設備における冷媒について、その変遷と最新技術の動向について、特に地球環境問題の視点からまとめたものである。
本資料が会員各社の設備管理業務のレベルアップの一助になれば幸いである。
設備保全部会1

※ＳＬＡ指標、ＫＰＩ指標
欧米やＩＴ産業では業務をアウトソーシングする際に、発注者が業務仕様を受注者に提示する従来の仕様発注と言われる方式とは異なる性能発注が採用されている。
性能発注とは、受注者がサービス内容や範囲等及びサービス品質（サービスレベル）の目標及び到達度を提示し、発注者と合意の上で提供したサービスを評価する発注方式である。
ＳＬＡ指標（Service Level Agreement）とはサービス内容や範囲等を明確にしたものである。
日本語では品質保証契約、サービス品質保証制度などと言われており、品質の保証や、責任の所在を明確にすることなどが可能となる。
ＫＰＩ指標（Key Performance Indicator）とはサービスレベルの到達目標及び到達度を定量的に指標化するものである。
日本語では重要業績評価指標と言われており、目標達成に向けた状況を把握できるようになり、目標値からギャップが生じた場合には、活動が当初想定の方向に向かっていないことを意味し、活動の修正が必要であることがわかる。

2

目

次

１

冷媒の変遷 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４
１．１ 冷媒及び冷凍サイクル
１．２ 冷媒の歴史

２

フロンについて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５
２．１ フロンとは
（１）特長
（２）用途
２．２ フロンの種類と用途・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６（１）冷媒フロンの名称（２）主な種類と用途①（３）主な種類と用途②（４）主な混合冷媒の種類と組成比①（５）主な混合冷媒の種類と組成比②２．３ フロンによる地球環境への影響・・・・・・・・・・・・・・・・・・８（１）オゾン層破壊問題（２）オゾン層保護対策（３）地球温暖化問題（４）地球温暖化防止対策（５）オゾン層破壊物質と温室効果ガス
２．４ フロン排出とその対策・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１６（１）フロン対策の概略（２）代替フロンの排出量動向（３）温暖化問題から見たフロン排出とその対策

３

フロンに関する法律について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２２（１）家電リサイクル法（２）自動車リサイクル法（３）フロン排出抑制法（４）高圧ガス保安法

４

自然冷媒について
４．１ 自然冷媒とは・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２８（１）特性（２）国内の製品開発
４．２ 技術の俯瞰(ふかん)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３０

５

次世代冷媒の紹介 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３１
５．１ フロンＨＦＣ３２
５．２ 自然冷媒ＨＣＲ１１８Ｃ２

６

まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３８

参考文献・引用文献・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３９

3

１

冷媒の変遷
１.１ 冷媒及び冷凍サイクル
冷媒とは、加熱冷却機器（空調機、冷蔵庫等）において低温の物体から高温の物体へ熱を運ぶ流体のことである。冷媒には、蒸発や凝縮する温度とその圧力の間に一定の関係がありその温度と圧力をそれぞれ飽和温度と飽和圧力という。ある圧力において、その圧力に対応した飽和温度より高い温度の熱源から熱を与えれば冷媒は蒸発し、逆に飽和温度より低い温度の熱源に熱を放出すれば冷媒は凝縮する。冷媒ガスを凝縮器で液体に戻すためには、凝縮器の圧力に対応した飽和温度以下の放熱源を用いて冷媒ガスを冷やせばよい。冷媒の飽和温度は圧力が高くなるほど高くなるため、冷媒の圧力を上げて飽和温度を我々の身の回りの空気や水の温度より高くすれば空気や水によって冷媒を冷やして凝縮させることができる。冷媒ガスの飽和温度を利用可
能な熱源の温度以上に上げて放熱・凝縮させるためには冷媒の圧力を上げる必要があり、圧縮機は圧縮によって冷媒の圧力と温度を上げるために使用される。また蒸発器では蒸発器で発生した冷媒ガスが圧縮機に吸いこまれることによって、蒸発器の圧力が冷媒の蒸発温度に対応した飽和圧力に保たれている。蒸発器内の圧力は膨張弁から入ってくる冷媒流量と外部から入ってくる熱量（冷房負荷）による冷媒の蒸発量、および圧縮機に吸いこまれる流量によって変化するため、圧縮機は蒸発器の圧力（すなわち蒸発温度）を必要
レベルに保つためにも使用されていることとなる。
１． ２

冷媒の歴史

1834 年に英国のヤコブ・パーキンスがエチルエーテルを冷媒としたサイクルの特許を取得しその後、米国のローエルが 1866 年に炭酸ガス圧縮機を初めて製作した。1873 年には米国のデービット・ボイルがアンモニアの圧縮機を開発し続いて 1874 年にスイスのラウル・ピクテルが亜硫酸ガスガス圧縮機の製造に成功した。1920 年代にはアンモニア、二酸化硫黄、二酸化炭素、イソブタン、プロパンなどが冷媒として使用されていたが、高圧力と有毒性や可燃性のため淘汰され、1930 年に米国でフルオロカーボン（通称フロン、
以下フロンという）が開発されたことを起点に、多くの製品でフロンが使用されるようになった。ところが、1970 年代からフロンがオゾン層を破壊する問題が指摘され、フロンは 1987 年のモントリオール議定書以降に使用削減へと向かっている（詳細後述）。そして、フロンの代替物質として ODP（オゾン破壊係数）がゼロである「代替フロン」が登場し現在に至っている。ただし、代替フロンも 1997 年の京都議定書において地球温暖化に影響を与える物質として指定され、使用が制限されつつある。なお、化学物質における14地球温暖化への影響を評価する指標として GWP（地球温暖化係数）や TEWI
（総合等価温暖化因子）があり、これらの指標の低い化学物質が環境への影
響が少ないとされている。
自然冷媒は GWP 値がゼロに近く、大多数のフロンや代替フロンに比べ温暖化への影響が少ない物質であるため、1990 年代後半から自然冷媒を用いた加熱冷却機器の用途拡大への期待が先進国を中心に高まっている。

２

フロンについて

２.１

フロンとはフロンは、炭化水素の水素を一部フッ素に置き換えた化合物で、その安全性を最大の特徴として、幅広い分野で利用されている。

（１）特長
①安全性

・低毒性、不燃性、難燃性②経済性

・省エネルギー（高断熱性、高エネルギー効果）
・省スペース（設備の小型化）

（２）用途
①冷媒

家庭用・業務用空調機、冷蔵庫、冷凍機、カーエアコン等②発泡剤

断熱材、緩衝材等③洗浄剤

精密部品、電子部品等④噴射剤

医薬用エアゾール等⑤その他

消火剤、半導体エッチング剤、中間原料等
2

5

２.２

フロンの種類と用途（１）冷媒フロンの名称①ISO 817 で定められた冷媒番号
R（Refrigerant：冷媒）の頭文字で始まる番号
千の位は不飽和炭化水素に対する不飽和炭素結合の数
百の位は炭素原子の数－１
十の位は水素原子の数＋１
一の位はフッ素原子の数「A」 の添え字は構造異性体又は混合物における組成を区分する
ただし、この規則は混合冷媒である 400 番台や 500 番台には適応されない。
②化学式
XXX-abcd
XXX:FC、CFC、HCFC、HFC 等
a:二重結合の数（ゼロの場合には記載しない）
b:炭素原子の数－１c:水素原子の数＋１d:フッ素原子の数
なお、炭素数が２の場合には対称性の高い方から無印、a、b、c となる（２）主な種類と用途①
種類

製品

冷媒番号

ク ロ ロ フ ル オ CFC-11
ロカーボン

R11

CFC-12

R12

CFC-113

R113

CFC-114

R114

CFC-115

R115

ハ イ ド ロ ク ロ HCFC-22
ロフルオロカーボン
HCFC-123
HCFC-124
HCFC-141b
HCFC-142b

R22
R123
R124
R141b
R142b
3

6

主な用途

備考

ビルの空調機等大型の冷媒、断熱材等の発泡剤
カーエアコン、自動販売機、家庭用冷蔵庫の冷媒
電子機器や精密機器の洗浄剤
喘息治療薬用噴霧吸入器の噴射剤
業務用冷凍空調機器の冷媒
家庭用ルームエアコ
ン、業務用冷凍空調
機器
冷媒
冷媒
発泡剤、洗浄剤
発泡剤

オゾン層破壊物質（1995 年末で生産全廃）オゾン層破壊物質。但し、破壊係数は CFCに比べ小さい（2019 年末で生産全廃予定）（３）主な種類と用途②
種類

製品

冷媒番号

主な用途

備考

ハ イ ド ロ フ ル HFC-23
オロカーボン
HFC-32
HFC-125
HFC-134a

R23
R32
R125
R134a

オゾン層は破壊しないが、地
球温暖化防止の観点から排出抑制

HFC-143a
HFC-152a
HFC-245fa
HFC-227ea
ハイドロフルオロ HFO-1234yf

R143a
R152a
R245faR227eaR1234yf

消火剤
冷媒
冷媒
カーエアコン、家庭用冷蔵庫、業務用冷
蔵庫の冷媒等、スプレー
冷媒
スプレー、冷媒
発泡剤
消火剤
冷媒等

オレフィン

温暖化係数が極めて低い（４）主な混合冷媒の種類と組成比①
種類
クロロフルオロカーボン
（CFC）

冷媒番号
R500
R501
R502

クロロフルオロカーボン（CFC）
ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）

R503
R401A
R402A
R406A
R408A
R409A
R411A

4

7

成分

組成比

CFC-12
HFC-152a
HCFC-22
CFC-12
HCFC-22
CFC-115

73.8
26.2
75.0
25.0
48.8
51.2

HFC-23
CFC-13
HCFC-22
HFC-152a
HCFC-124
HFC-125
HC-290
HCFC-22
HCFC-22
HC-600a
HCFC-142b
HFC-125
HFC-143a
HCFC-22
HCFC-22
HCFC-124
HCFC-142b
HC-1270
HCFC-22
HFC-152a

40.1
59.9
53.0
13.0
34.0
60.0
2.0
38.0
55.0
4.0
41.0
7.0
46.0
47.0
60.0
25.0
15.0
1.5
87.5
11.0

（５）主な混合冷媒の種類と組成比②
種類

冷媒番号

ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）

R412A

ハイドロフルオロカーボン
（HFC）

R404A
R407C
R407E
R410A
R413A

ハイドロフルオロカーボン
（HFC）

R417A

R422A

成分

組成比

HCFC-22
FC-218HCFC-142b
HFC-125
HFC-143a
HFC-134a
HFC-32
HFC-125
HFC-134a
HFC-32
HFC-125
HFC-134a
HFC-32
HFC-125
FC-218
HFC-134a
R-600aHFC-125
HFC-134a
R-600

70.0
5.0
25.0
44.0
52.0
4.0
20.0
40.0
40.0
25.0
15.0
60.0
50.0
50.0
9.0
88.0
3.0
46.6
50.0
3.4

HFC-125
HFC-134a
R-600a

85.1
11.5
3.4

HFC-12565.1
HFC-134a
31.5
R-600a3.4
ハ イ ド ロ フ HFC-125
19.5
ル オ ロ カ ー HFC-134a
78.5
ボン
R-600
1.4
（ HFC ） R-601
0.6
R437A
R507A
HFC-12550.0
HFC-134a50.0※成分に CFC を含むものは CFC に、HCFC と HFC の混合体は HCFC に分類

ハイドロフルオロカーボン
（HFC）

R422D

することとする
２.３

フロンによる地球環境への影響（１）オゾン層破壊問題
地球の成層圏上部（地上約 20～40km）にあるオゾン層は、波長 280～
320nm の有害紫外線（UV-B）を吸収して地球の生命を保護しているが、
5

8

CFC（クロロフルオロカーボン）中の塩素等が、この成層圏オゾン量を低下させることが指摘され、1970 年代後半から問題視されるようになった。
CFC、HCFC（ハイドロクロロフルオロカーボン）等は大気中に放出されると拡散するが、化学変化（分解）しにくいため、対流圏（地表～地上
約 10km 程度）ではほとんど分解されずに成層圏まで達する。成層圏では、
太陽光に含まれる紫外線が酸素をオゾンに変えオゾン層を形成している。
成層圏に達した CFC/HCFC 等が紫外線により分解（光分解）されて塩素原子を放出すると、塩素原子は分解触媒となり連鎖的にオゾンを酸素に変化させる。その結果、オゾン層中のオゾン量が減り、地表に到達する有害紫外線の量が増加し、皮膚ガンや白内障の発生率が上昇する可能性が高まるほか、生態系にも重大な影響をもたらすおそれもある。
これらを受けて、日本を含む先進国は 1995 年末 CFC 等の生産を全廃した。
CFC 等は温室効果ガスでもあるため、CFC 等の排出減は地球温暖化防止にも役立っているといわれている。
（２）オゾン層保護対策
オゾン層保護対策は、地球規模環境対策のさきがけとして、ウィーン条
約（1985 年）およびモントリオール議定書（1987 年）でオゾン層破壊物
質の生産量および消費量（生産量＋輸入量－輸出量）削減が国際的に義務づけられている。わが国では、1988 年に「特定物質の規制等によるオゾン層の保護に関する法律（オゾン層保護法）」を制定し、1989 年 7 月からオ
ゾン層破壊物質の生産・輸出入の規制を開始するとともに、その需要を円
滑かつ着実に削減していくための施策が行われてきた。
UNEP（国連環境計画）による予測シナリオでは、成層圏の塩素換算濃度は、2000 年までにはその量はピークに達し、2050 年までに 1980 年代のレベルに戻ることとなっている。
表２．１

モントリオール議定書による規制強化の推移（先進国）①

規制物資

規制

制定時

ロンド

コペン

ウィー

モントリ

北京

(基準年)

開始

(1987)

ン

ハーゲン

ン

オール

(1999)(1990)(1992)(1995)(1997)

CFC-11 等(1986)

1989.7

1998～

2000～

1996～

50%以下

全廃

全廃

ハロン

1992.1

1992～

2000～

1994～

100%以下

全廃

全廃

－

2000～

1996～

全廃

全廃

2000～

1996～

全廃

全廃

(1986)
その他 CFC(1989)
四塩化炭素(1989)

1993.1
1995.1－69

表２．１ モントリオール議定書による規制強化の推移（先進国）②
規制物資

規制

制定時

(基準年)

開始

(1987)

ﾄﾘｸﾛﾛｴﾀﾝ

1993.1－

1996.1－(1989)
HCFC

ロンド

コペン

ウィー

モントリ

北京
(1999)

ン

ハーゲン

ン

オール

(1990)(1992)(1995)(1997)

2005～

1996～

全廃

全廃

－

(1989)

2030～

2020～

2004～

全廃

全廃

100% 以
下
(生産量)

HBFC

1996.1

臭化ﾒﾁﾙ

1995.1

－

－

1996～
全廃

－

－

(1991)
ﾌﾞﾛﾓｸﾛﾛﾒﾀﾝ

1995～

2010～

2005～

100%以下

全廃

全廃2002.12002～
全廃

表２．２ 主なオゾン層保護対策の経緯①
世界
第 28 回モントリオール締約国会合（ルワンダ・キガリ）日本
2016/10 HFC を対象物質に追加し、生産及び消費を段階的に削減する議定書が改正
2015/42013/6

第 19 回モントリオール締約国会合 2007/9（モントリオール）発展途上国を含む HCFC 規制ス
ケジュール前倒しを決定
2006/6
2004/12
2002/7
2001/6
第 11 回モントリオール締約国会合 1999/12（北京）①HCFC の規制強化②ブロモクロロメタン規制対象③CFC 管理戦略策定提出決定
第 9 回モントリオール締約国会合 1997/9（モントリオール）
臭化メチルの規制強化決定
1996/1710

フロン排出抑制法施行
フロン排出抑制法成立（フロン回収破壊法を改定）

フロン回収破壊法を一部改定
臭化メチルの生産を全廃
自動車リサイクル法成立
フロン回収破壊法成立

産業界、CFC 等回収に関する自主計画を策定
HCFC、HBFC 規制開始

表２．２ 主なオゾン層保護対策の経緯②
世界日本

第 7 回モントリオール締約国会合 1995/12 CFC、1,1,1-トリクロロエタン、四（ウィーン）
塩化炭素の生産を全廃①先進国の HCFC 規制強化と臭化メチルの全廃スケジュール
決定②発展途上国の CFC 等の規制ス
ケジュール決定1995/1四塩化炭素、臭化メチル規制開始

1994/6

オゾン層保護法を一部改正
HCFC、HBFC および臭化メチルを製造等規制対象物質に追加

1993/12 ハロンの生産を全廃
1993/1
その他 CFC、1,1,1-トリクロロエタ
ン規制開始
第 4 回モントリオール締約国会合 1992/11（コペンハーゲン）①HCFC、HBFC、臭化メチルを規制対象に②CFC 等の 1996 年全廃を骨子とする大幅な前倒しを決定
1992/1
ハロン規制開始
1991/3 オゾン層保護法を一部改正
その他 CFC、1,1,1-トリクロロエタ
ン、四塩化炭素を製造等の規制対象
物質に追加
第 2 回モントリオール締約国会合 1990/6（ロンドン）
規制物質（四塩化炭素、トリクロロエタンなど）の拡大を含む規制強化
決定1989/7 CFC-11,12,113,114,115 の規制開始
1988/5 CFC 等の規制を定めたオゾン層保護法成立
オゾン層破壊物質に関するモント 1987/9
リオール議定書採択
オゾン層保護のためのウィーン条 1985/3
約採択
カリフォルニア大・ローランド教 1974/6
授、フロンによるオゾン層の減少と人類生態系に与える影響と可能性
を指摘
8

11

（３）地球温暖化問題
人口増と生活水準の向上に伴い、森林面積の減少、化石燃料使用量の増加、産業活動拡大等による大気中温室効果ガス濃度上昇が懸念されている。温室効果ガスは地表から宇宙に向かう赤外線の放射を邪魔して、地表付近の気温低下を遅らせる。その結果地表の平均気温は上がり、気候に変化をもたらし、その変化は自然と人間社会に悪影響を及ぼすと考えられた。国連気候変動枠組条約(参加 194 カ国、1994 年発効)では、将来に禍根を残さないように、気候変化の仕組みや気候変化による被害に関わる研究を評価し、各国が温室効
果ガスの排出抑制のために施策することを申し合わせた。
京都議定書（参加 191 カ国、2005 年発効）では、米国を除く先進工業国が温室効果ガス排出量のおよそ 5％の削減を約束し（基準年 100％に対して第 1約束期間（2008 年-2012 年）平均を 95％に）、京都メカニズムを加味すると締約国は全て目標を達成した（日本も 8.4%減で目標の 6%減を達成）。2013
年から始まった第 2 約束期間（2013 年-2020 年）には、日本、ロシア等は参加しないことになった。
気候変化の仕組みやその影響に関わる研究が数年おきに国家間科学パネル(IPCC)によって評価され、その報告が公表される。
最新の報告（IPCC 第 5 次評価報告書 2014 年）では、以下のように記載されている。
「気候システムに対する人的影響は明らかであり、近年の人為起源の温室効果ガスの排出量は史上最高となっている。近年の気候変動は、人間及び自然システムに対し広範囲にわたる影響を及ぼしてきた。気候システムの温暖化は疑う余地がなく、また 1950 年代以降、観測された変化の多くは数十年から数千年間にわたり前例のないものである。大気と海洋は温暖化し、氷雪の量は減少し、海面水位は上昇している。人為起源の温室効果ガスの排出は、工業化以降増加しており、これは主に経済成長や人口増加からもたらされている。そして、今やその排出量は史上最高となった。このような排出によって、二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素の大気中濃度は、少なくとも過去 80
万年で前例のない水準まで増加した。それらの効果は、他の人為的要因と併せ、気候システム全体にわたって検出されており、20 世紀半ば以降に観測された温暖化の支配的な原因であった可能性が極めて高い。地上気温は、評価された全ての排出シナリオにおいて 21 世紀にわたって上昇すると予測される。
多くの地域で、熱波はより頻繁に発生し、またより長く続き、極端な降水がより強くまたより頻繁となる可能性が非常に高い。海洋では温暖化と酸性化、世界平均海面水位の上昇が続くだろう。
（文科省、経産省、気象庁、環境省「気候変動 2014 統合報告書 政策決定者向け要約」
）」
9

12

また、今世紀末の気温上昇は、0.3-4.8℃、海面水位の上昇は、26-82cm と予測されている。
（４）地球温暖化防止対策
前述のとおり、オゾン層保護対策として CFC や HCFC（いわゆる特定フロン）の生産中止ならびに全廃（2019 年末）が決定され、それに代わるフロンとして HFC などの代替フロン等第 3 ガスが冷媒として利用されるようになった。
しかしながら、HFC も GWP 値は大きく、温暖化防止の観点では、更なる検討が必要である。温暖化対策全般についての経緯を以下に示す。
表２．３ 主な地球温暖化防止対策の経緯①
世界

日本
2016/5

COP21：第 21 回締約国会議（パリ） 2015/12
2020 年以降の枠組みとしてパリ協定採択
2015/42013/7
京都議定書第 2 約束期間開始（2013.1～2020.12）

2013/1

地球温暖化対策推進法改正
地球温暖化対策計画（閣議決定）

フロン排出抑制法施行
フロン回収破壊法を改正し、フロン排出抑制法成立

COP18：第 18 回締約国会議
2012/12（ドーハ）
京都議定書第 2 約束期間を決定
COP17：第 17 回締約国会議
2011/12（ダーバン）
新たな枠組み構築に向けた作業部
会設置
京都議定書第 1 約束期間開始
2008/1（2008.1～2012.12）
2007/10 改正フロン回収破壊法施行
2007/4
産業界、フロン回収推進産業協議会
設立
2006/6
フロン回収破壊法を一部改定

京都議定書発効2005/4
2005/2
2005/1
2002/111013京都議定書目標達成計画(閣議決定）
自動車リサイクル法成立｢HFC の責任ある使用原則｣策定（米
国環境保護庁、国連環境計画と共同）

表２．３ 主な地球温暖化防止対策の経緯②
世界
日本
持続可能な開発に関する世界首脳 2002/8
会議（ヨハネスブルグ）

米国が京都議定書不支持を表明｢京都議定書は途上国を除外し､また米国の経済に悪影響を与える可能性がある｣として、議定書不支持を表明。

2002/6

日本、京都議定書を批准
産業構造審議会科学・バイオ部会今後の代替フロン等第 3 ガスに関する
排出抑制値策の在り方について中間報告

2002/3

地球温暖化対策推進大綱改定（閣議決定）
フロン回収破壊法成立

2001/
2001/3

1998/10
1998/10
1998/6
1998/5
1998/4COP3：第 3 回締約国会議（京都） 1997/12
京都議定書の採択 先進国の温室効果ガス排出削減目標を決定。但し、京都メカニズムや森林吸収源(ｼﾝｸ)の扱い、遵守問題や途上国支援についての具体的ルールは将来の決定に委ねられた。
COP1：第 1 回締約国会議
1995/3（ベルリン）
2000 年以降の地球温暖化防止に向けた国際的枠組みを内容とする議定書を第３回締約国会合(COP3)までに採択する事、途上国に対し既存の条約上の義務の他に新たな削減等の約束は導入しないことを決定（｢ベルリン・マンデード｣）。
気候変動枠組条約が発効
地球サミット開催（リオデジャネイロ）1994/3
1992/611

14

家電リサイクル法施行
地球温暖化対策推進法公布
地球温暖化対策推進大綱閣議決定
化学品審議会、HFC 等の排出抑制対策の取組について中間報告
産業界、代替フロン等 3 ガス排出抑制に関する自主行動計画を策定

表２．３ 主な地球温暖化防止対策の経緯③
世界日本
気候変動枠組条約合意
1992/5（ニューヨーク）
IPCC 設立
1988/8IPCC（気候変動に関する政府間パネル）が設立される。
トロント会議（カナダ）
1988/6
2005 年までに CO2 を 20%削減する
具体的数値目標が初めて表示される
フィラハ会議（オーストリア）
1985/10
地球温暖化に関する初めての世界会議（５）オゾン層破壊物質と温室効果ガス
オゾン層保護対策、地球温暖化防止対策として、さまざまな物質が規制もしくは生産中止となってきたことがわかるが、ここでオゾン層破壊物質と温室効
果ガスの関係を模式的にまとめたものを示す。
モントリオール議定書対象物質

京都議定書対象物質（生産量・消費量規制）（排出削減）

図２．１ オゾン層破壊物質と温室効果ガスの関係

12

15

表２．４
オゾン層

各ガスの ODP（オゾン層破壊係数）と GWP（地球温暖化係数）
物質

ODP

GWP

CFC

0.6～1.04,600～14,000（例）CFC12 : 1.0（例）CFC12 : 10,600

0.001～0.52

120～2,400（例）HCFC22 : 0.055（例）HCFC22 : 1,700

破壊物質
HCFC
ハロン

3.0～10.0（例）ﾊﾛﾝ 1301 : 10.0

代替フロン

HFC

0

140～11,700（例）HFC134a : 1,300

等
PFC

0

6,500～9,200（例）ﾊﾟｰﾌﾙｵﾛﾒﾀﾝ : 6,500

SF60

23,900２．４ フロン排出とその対策（１）フロン対策の概略
ここまで述べてきたとおり、フロン対策は、最初はオゾン層保護の観点に立ったものが中心となっていた。その対策として、特定フロンの全廃についてはある程度の目途がついてきたといえる。そして次のステップとして、現在は地
球温暖化防止対策について議論がなされている最中である。
改めて特定フロン、代替フロンの概要やその特性、これまでのフロン対策全般の経緯をまとめたものを示す。

1316

図２．２ 特定フロンと代替フロン等３ガスについて 5)1417

図２．３ フロン対策の経緯（２）代替フロンの排出量動向
産業界の自主行動計画により、これまで第 3 ガスの排出量は大きく削減されてきたが、特定フロンから代替フロンへの転換の進展に伴い、2010 年を底に、今後大きく増加する見込み（2020 年には 2010 年の 2 倍超）となっている。
そして、代替フロン排出増加の主役となっているのは、ビルメンテナンス業にとっては、極めて身近なフロン使用機器である冷凍空調機器であることは一目瞭然である。

1518

図２．４ 排出量の推移

1619図２．５ 冷凍空調機器からの代替フロン排出状況
1720

（３）温暖化問題から見たフロン排出とその対策
代替フロンは、オゾン層は破壊しないものの、温暖化には影響を与えるもの
であることは、既に述べたところであるが、温室効果ガスにおける、代替フロン等第 3 ガスの位置づけはどのようになっているのか見てみることとする。
温室効果ガスの大半は CO2 で、第 3 ガスが占める割合は、2010 年現在で約2%、2013 年でも 2.3%程度である。
今後、冷凍空調機器の代替フロンへの切り替えが進み、代替フロンの排出増加が考えられるが、それでも CO2 排出量が横ばいとして、5%程度の増加との見通しとなっている。

図２．６ 冷凍空調機器からの代替フロン排出状況

18

21

３

フロンに関する法律について
フロンは、CFC/HCFC が「オゾン層保護法」（「特定物質の規制等によるオゾン層の保護に関する法律」）、HFC の一部が「地球温暖化対策推進法」（「地球温暖化対策の推進に関する法律」）の対象となる。
冷凍・空調機器に冷媒として使用されているフロン（高圧ガス）の取扱いは、「高圧ガス保安法」に従う必要がある。また、「家電リサイクル法」（「特定家庭
用機器再商品化法」）、「自動車リサイクル法」（使用済自動車の再資源化等に関する法律）の対象にもなる。
業務用冷凍空調機器の冷媒、断熱材、ダストブロアー等として使用されるフロンが、「フロン排出抑制法」（「フロン類の使用の合理化及び管理の適正化に関する法律」）の対象となる。
また、物質により「化学物質管理法又は PRTR 法」（「特定化学物質の環境への排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律」）の対象となるものもある。（他に、「港則法」、「航空法」、「船舶安全法」などが適用されるが、適用される法律は、製品によって異なるので、各製品の MSDS（データベースに掲載）で確認する必要がある。
）（１）家電リサイクル法（特定家庭用機器再商品化法）
家電リサイクル法とは、一般家庭や事務所から排出された家電製品(エアコン、テレビ(ブラウン管、液晶・プラズマ)、冷蔵庫・冷凍庫、洗濯機・衣類乾燥機)から、有用な部分や材料をリサイクルし、廃棄物を減量するとともに、資源の有効利用を推進するための法律である。
①平成 10 年 5 月に成立し、平成 13 年 4 月より施行。
②家庭用エアコンおよび電気冷蔵庫に使用されている冷媒ガスについては回収して、再利用または破壊することが義務付けられている。
（２）自動車リサイクル法（使用済自動車の再資源化に関する法律）
自動車リサイクル法とは、ゴミを減らし、資源を無駄遣いしないリサイクル型社会を作るために、クルマのリサイクルについてクルマの所有者、関連事業
者、自動車メーカー・輸入業者の役割を定めた法律で、関係者の具体的な役割は以下のようになっている。
･クルマの所有者（最終所有者）
リサイクル料金の支払い、自治体に登録された引取業者への廃車の引渡し･引取り業者
最終所有者から廃車を引取り、フロン類回収業者または解体業者に引き渡す･フロン類回収業者
フロン類を基準に従って適正に回収し、自動車メーカー・輸入業者に引き渡
す
19

22

･解体業者
廃車を基準に従って適正に解体し、エアバッグ類を回収し、自動車メーカー・輸入業者に引き渡す･破砕業者
解体自動車（廃車ガラ）の破砕（プレス・せん断処理、シュレッディング）を基準に従って適正に行い、シュレッダーダスト（クルマの解体・破砕後に残る老廃物）を自動車メーカー・輸入業者へ引き渡す･自動車メーカー・輸入業者
自ら製造または輸入した車が廃車された場合、その自動車から発生するシュ
レッダーダスト、エアバッグ類、フロン類を引き取り、リサイクル等を行う①平成 14 年 7 月に成立し平成 15 年 1 月より施行。
②対象は使用済自動車で、廃棄処理の際カーエアコンに入っている冷媒ガスを回収し、大気に放出してはいけないと定められている。
（３）フロン排出抑制法
フロン類の製造から廃棄までライフサイクル全般に対して包括的な対策を実施するため、フロン回収・破壊法を改正し、平成 27 年 4 月に施行された法律。
①平成 25 年 6 月に成立し、平成 27 年 4 月より施行。
②改正前のフロン回収・破壊法の対象は、フロンを使用した業務用冷凍・空調
機器で、これら製品の廃棄時に冷媒ガスを回収し、再利用または破壊することが義務付けられていた。
③改正されたフロン排出抑制法では、業務用冷凍・空調機器のみならず、断熱材、ダストブロアー等も対象となり、フロンをみだりに放出してはならない
規程や罰則も織り込まれている。
④本法では、ガス製造業者等、機器製造業者等、機器の管理者（ユーザー等）、
充填回収業者、再生破壊業者にそれぞれ取り組むべき事項が定められている。
（４）高圧ガス保安法
高圧ガス保安法 高圧ガス保安法（昭和 26 年法律第 204 号）は、 高圧ガスによる災害を防止するため、高圧ガスの製造、貯蔵、販売、輸入、移動、消費、廃棄等を規制するとともに、民間事業者及び高圧ガス保安協会による高圧ガスに関する自主的な活動を促進し、公共の安全を確保することを目的と
する。

20

23

図３．１ 高圧ガス保安法の構造

図３．２ 高圧ガスの定義

2124図３．３ 冷媒ガス種別規則体制

図３．４ 冷凍則における代替冷媒の扱い①2225

図３．５ 冷凍則における代替冷媒の扱い②

図３．６ 一般則における代替冷媒の扱い（回収装置）
2326

図３．７ 可燃性ガスの定義

図３．８ 不活性ガスの定義
24

27

４

自然冷媒について

４．１ 自然冷媒とは自然冷媒とは、人工的に開発されたフロンや代替フロンと異なり、冷媒となり得る性質を持つ自然界に存在する化学物質のことである。自然廉売の具体例をあげれば、二酸化炭素、アンモニア、炭化水素（イソブタン、プロパンなど）、
水、空気などがある。
（１）特性
前項でも触れたとおり、フロンは冷媒としての性能面で非常に優れた性質をもっており、自然冷媒をフロンと比べると、毒性、可燃性、COP（機器を運転するために必要な投入エネルギーに対して何倍の冷房あるいは暖房能力を得られるかを示す無次元の数値）などの点で劣る点が必ずある。そのため、一種類の自然冷媒が全ての用途に活用されるのではなく、用途に応じて使い分けることになるといわれている。
表４．１ 主な自然冷媒の特性
二酸化炭素

長所

短所

用途

・毒性、可燃性がなく安価

・冷房用途では COP が低・給湯用ヒートポンプ

・圧力損失が小さく、熱伝
達がよい

い・10Mpa 程度の高圧にな・昇温機器に適している
アンモニア

・COP が R22 と同程度以
上・熱伝達が良いる・カーエアコン・寒冷地暖房・自動販売機・毒性、可燃性がある

・低温用冷凍機

・銅系材料が使えない・産業用、業務用チラー

・除害設備が必要

・蒸発潜熱が大きい
プロパン
イソブタン

・潤滑油として鉱物油が使える

・可燃性がある・冷蔵庫

・冷蔵庫以外の安全規格

・自動販売機・COP が R22 と同程度
水

空気

がない

・毒性、可燃性がなく安価

・圧縮機が大きい

・産業用チラー・COP が高い

・圧縮比が大きい

・産業用製氷システム

・真空運転のため資格不要

・設備コスト大・VRC・毒性、可燃性がなく安価

・低温領域以外は COP が・低温倉庫

・圧縮空気を利用

低い（２）国内の製品開発
日本では 2002 年に自然冷媒を用いた製品が注目を集めた。注目を集めた製品のひとつは「ノンフロン冷蔵庫」と称された家庭用冷蔵庫である。2002 年 1 月に東芝、松下電器産業（生産・開発主体は松下冷機）から投入されたこの製品
群は、炭化水素系のイソブタンを冷媒として利用している。販売実績は予想を大きく上回ったため、先発メーカーにおける製品ラインアップの拡充と他社の参入が一気に進んだ。
25

28

もうひとつの製品は「エコキュート」と称された二酸化炭素を冷媒として使用した家庭用給湯器で、2001 年から主要電力会社と複数のメーカーから共通ブランドで販売された。また、2002 年度からは国による補助金制度も適用されている。好調な販売実績を受けて 2003 年 2 月には給湯と床暖房・追い炊きを組み合わせた機能拡充商品が製品化された。
他の製品としては、2002 年 12 月にはデンソー製の二酸化炭素を用いたカー
エアコンが市販車に搭載された。またその他の自然冷媒を利用した製品としては、アンモニアを利用した冷凍冷蔵施設が 1900 年代から稼動しており、現在でも生産現場、貯蔵庫、大型施設を中心に稼動している。さらに、空気を冷媒とした製品も 1996 年に鹿島建設等によって製品化されている。
しかし、エアコンに関しては特定用途での導入事例があるものの、他の製品と比べると実用化・製品化に向けた動向が余り見られない。
ただ、近年になりノンフロンの自然冷媒などが開発されてきており、エアコ
ン分野においても自然冷媒が普及する可能性も出てきている。

26

29

４．２ 技術の俯瞰（ふかん）
自然冷媒を用いた加熱冷却技術を俯瞰すると、自然冷媒を起点に化学物質関連技術、加熱冷却装置関連技術へと広がりをもった技術として表現できる。そして温度・用途別に区分することで、アプリケーション（冷凍、冷蔵、空調、加熱機器など）に展開ができる。
また、自然冷媒による加熱冷却技術は、フロンや代替フロンを用いた加熱冷
却技術と共通点を持ちつつ、冷媒の変更から生じる課題を克服して発展している。しかし、前章でも述べたとおり、地球温暖化問題におけるフロンガスの影
響は、まだ限定的である。代替フロンの排出が更に増加するに従って、今後どのようになっていくか注目される。

図４．１ 加熱冷却技術の俯瞰図2730

図４．２ 地球温暖化対策（フロン）に係る技術等の体系

５1)

次世代冷媒の紹介
これまで大きくフロンと自然冷媒について述べてきたが、最後にこれらの冷媒の中でも、次世代冷媒と呼ばれるもの、ならびに周辺技術について、フロンと自然冷媒で、それぞれひとつずつ紹介する。

５．１ フロン HFC32（R32）
冷媒も手がけているエアコンメーカーであるダイキン工業は、世界で初めて
HFC32（R32）を採用したエアコンを開発し、発売している。ここでは、「空気調和・衛生工学」第 88 巻第 2 号（平成 26 年 2 月）に掲載された「環境負荷の小さい新冷媒“HFC32”に最適化したルームエアコンの最新技術」について、
主に設計上の工夫について紹介する。
（１）設計上考慮すべき HFC32 の特性
前述のとおり、HFC32 はオゾン破壊係数がゼロで、温暖化係数も HFC410Aと比較すると 3 分の 1 程度である。
これに加えて、
2831

「冷媒が運ぶ熱量が大きい」⇒「少ない冷媒循環量で性能が発揮できる」⇒「機器への冷媒充填量を下げることができる」
ことにより、総合的な温暖化係数を HFC410A に比べて大幅に下げることができる。

図５．１ 総合的な温暖化の影響比較（２）HFC32 の特性を活かした設計
上記特性を活かすためには、少ない冷媒量を正確に制御しなければならない。
そのために、機器の設計においては、電子膨張弁の精度を高めて、きめ細かい制御を実現している。
（図５．２右下）
また、HFC32 は冷媒温度が高いほど運搬熱量が大きくなる特性（図５．２左）も持ち合わせているため、この特性を活かして、・圧縮機メカ部分の構造見直し
・熱に強い冷凍機油の採用を実施した。（図５．２右上）

図５．２ 特性と技術
29

32

（３）その他設計上の工夫
その他、HFC32 の特性も含め、圧縮機以外の機器についても、以下のとおり
設計上の工夫をこらしている。
・今まで 3 列の熱交換器の熱交換器を小さな径の冷媒流路とすることで 5 列とし、熱伝導率を向上

図５．３ 冷媒の流動特性と熱交換器の設計
・室内機を、従来の上部からの吸込口に加え、下部にも吸込口を設けた構造を採用し、運転効率の向上を実現（図５．４）⇒室内機側面に壁がある場合も循環を促すことが可能（図５．５）

図５．４ ダブル吸込み構造

図５．５ 設置場所によるダブル吸込み構造の利点
30

33

これらにより、4.0KW クラスのエアコンで APF7.0 の省エネルギー性能を達成した。施工方法、器具工具も従来の HFC410A から変更の必要がなく、施工面での負担も少ない。
５．２ 自然冷媒 HCR118C2（R443A）
米国 A・S Trust and Holdings 社が開発した炭化水素系自然冷媒ガスで、日本では一般社団法人ノンフロン安全推進協会がその普及に努めている。ここでは、「月刊ビルメンテナンス」通巻 559 号 Vol.51（平成 28 年 3 月号）に掲載された記事について紹介する。
「月刊ビルメンテナンス」平成 28 年 3 月号資料31

34

「月刊ビルメンテナンス」平成28年３月号 転載

35

36

37

６

まとめ

今回のレポート作成にあたり、文献調査、メーカー等ヒアリングを行なった。
文献は多数存在するが、ほぼ同内容のものであり、今後の研究開発については具体的なものは得られなかった。また、メーカーにヒアリングを行なったが、電話対応のみで、既存の文献ほぼ同等程度の資料提供に留まり、それら資料の集約に近い形のレポートとなった。
敢えて要約すると以下のとおりである。
① 気体の液化、冷凍サイクル等の技術開発が大きなきっかけとなり、空気調和・冷凍が飛躍的に発展に寄与した。
② フロンの分子構造、特に「フッ素」「塩素」の存在がキーとなっている。
③ オゾン破壊係数（ＯＤＰ）と地球温暖化係数（ＧＷＰ）の関係が整理された。
④ 新冷媒を紹介することができた。
⑤ 低ＧＷＰ冷媒の課題が確認されたＨＦＯ系：燃焼性への対応
ＨＣ系 ：強燃焼性への対応⑥ ＨＣ系以外の自然冷媒の課題が確認された。
水、アンモニア、CO2 等が存在するが、フロンと比べると課題があり、特に毒性への対応等が求められる。
⑦ 冷媒使用機器に関する課題が確認された。
圧縮機の開発等以上であるが、より専門的な内容にまで踏み込めなかったこと、フロンが及ぼす地球環
境問題に関する提言ができなかったことは否めない。ただし、これをきっかけに地球環境問題、冷媒・化学・冷凍機器等の基礎技術への関心に繋がれば幸いである。
なお、専門知識を保有される方、又この分野に興味を持たれる方は以下の文献を一読されることをお勧めする。
「空調用冷媒の低ＧＷＰ化への挑戦と将来展望」 小山 繁
以上

32
38

参考文献・引用文献
１ ）冷 凍空 調技 術者の た めの 冷媒 圧縮 機（公 益 社団 法人 日本 冷凍空 調 学会 ）http://www.jsrae.or.jp/books/assyukuki/assyukuki.pdf２）フロンとは（経済産業省ホームページ）
http://www.meti.go.jp
３）これだけは、知っておきたい冷凍空調設備と使用冷媒（福岡県冷蔵庫協会）
http://www.fukurei.com/hoan/20151019sokushin.pdf
４)

地球環境対策（フロン）分野の技術戦略策定について
技術戦略研究センターレポート
国立研究開発法人

TSC Foresight Vol.6 2016.10

新エネルギー・産業技術総合開発機構

http://www.nedo.go.jp/content/100763661.pdf５）冷媒フロンの現状と今後の課題について（経済産業省 オゾン層保護等推進室）
http://www.jreco.or.jp/furontaisaku_pdf/materials-1.pdf
６）「空気調和・衛生工学

第８８巻 第２号」

くらしの中の最先端技術
環境負荷の小さい新冷媒“ＨＦＣ”に最適化したルームエアコンの最新技術
７）「月刊ビルメンテナンス」平成 28 年 3 月号
自然冷媒ガス 「ＨＣＲ－１８８Ｃ２（R443A）」
８）平成２７年度 NEDO「TSC Foresight セミナー（第２回）」（平成 27 年 10 月 30 日）「空調用冷媒の低ＧＷＰ化への挑戦と将来展望」
九州大学 大学院総合理工学研究院
九州大学 ｶｰﾎﾞﾝﾆｭｰﾄﾗﾙ・ｴﾈﾙｷﾞｰ国際研究所（兼任）
小山 繁

33

39

本レポートは、下記の設備保全部会委員により作成されました。
許可なく本レポートを複製・転載することを禁じます。
部会長

澤村剛士

副部会長

川瀬正章

副部会長

山﨑清孝

部会委員

寺本博行（関西明装株式会社）部会委員

萬永時彦（株式会社ＮＴＴファシリティーズ）

部会委員

新美孝明（株式会社ｼﾞｪｲｱｰﾙ西日本総合ﾋﾞﾙｻｰﾋﾞｽ）

部会委員

藤田由和（株式会社榮光社）

部会委員

足立洋二（株式会社カンソー）《会員限定頒布》
平成 29 年 4 月

発行

一般社団法人 大阪ビルメンテナンス協会〒531-0071 大阪市北区中津１丁目２番９号（新清風ビル）
Tel:(06)6372－9120
Ｅ-mail:info@obm.or.jp

40

Fax:(06)6372－9145