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業務用冷凍冷蔵機器からの断熱材フロン回収について
上野

要広行

樋口雅人

旨

使用済みの業務用冷凍冷蔵庫等を収集し、断熱材中のフロン含有率を測定するとともに、既存の家電リサイクルプラントを利用して断熱材中のフロン回収実験を行った。断熱材中のフロン含有率は CFC11 の場合、廃棄時には 10wt ％程度であった。製造時の含有率が 11 〜 13wt ％程度であることから、CFC11 の残存率は高いと考えられた。しかし、HCFC22 の場合は廃棄時の含有率が 2.6wt ％程度であり、使用中の放散が示唆された。前処理に時間を要するものの、家電リサイクルプラントによる断熱材フロン処理は可能と考えられた。

キーワード：業務用冷凍冷蔵機器、断熱材、フロン

Recovering Fluorocarbons from Insulating Foam in
Commercial Refrigerators
UENO Hiroyuki, HIGUCHI Masato

Summary

The amount of fluorocarbons in insulating forms of fourteen used commercial refrigerators
has been measured. CFC11 concentrations in the forms of used refrigerators are about 10 wt%
while the initial concentrations are approximately 11-13wt%. This indicates most of CFC11
used is remaining in the form. For HCFC22, on the other hand, the concentrations of usedrefrigerators are around 2.6 wt% indicating HCFC22 tends to be released from the forms while
the refrigerators were being used. The refrigerators were treated in a recycle plant for usedelectric products for household to recover the fluorocarbons from insulating form. Although
the pretreatment before crushing is time-consuming, treatment of commercial refrigerators in
the plant is technically possible.

Key wards : commercial refrigerator, insulating foam, fluorocarbons

東京都環境科学研究所年報 2005─ 44 ─1

はじめに

また、家庭用冷蔵庫の断熱材中のフロンについてはフロン類は、空調機器や冷凍冷蔵機器等の冷媒とし

平成 16 年 4 月から家電リサイクル法に基づき回収等て広く使用されているだけでなく、冷凍冷蔵機器や建が義務化され、平成 16 年度には冷媒フロン 311 トン

材用の断熱材の発泡剤としても使用されてきた。フロのほぼ 2 倍となる 625 トンが回収されている 1）。しかン類は大気中へ放出されるとオゾン層の破壊及び地球し、業務用冷凍冷蔵機器や建材用の断熱材のフロンに温暖化の原因となるため、大気中への排出を抑制する

ついては、回収・破壊システムの構築が難しいこともことが重要である。

あり回収は義務化されておらず、廃棄時に断熱材フロ冷媒フロン類については、家電リサイクル法によりンのほとんどが大気へ放出されているのが現状である。

平成 13 年 4 月から家庭用エアコン、家庭用冷蔵庫のそこで、本研究では、回収・破壊システムの確立に廃棄時に回収等が義務付けられている。また、フロン向けた検討のための基礎資料を得ることを目的に、業回収破壊法によって、平成 14 年 4 月から業務用冷凍

務用冷凍冷蔵庫やショーケース等の機器に使用されて冷蔵機器及びカーエアコンの廃棄時に回収等が義務付いる断熱材中のフロン類について、フロンの種類、廃けられている。

棄時の含有率、残存率等を調査した。また、家庭用冷表1

収集した機器のリスト

東京都環境科学研究所年報 2005─ 45 ─蔵庫の断熱材フロンを回収している既存の家電リサイては、原則的に機器に貼られているシールに記載されクルプラントにおいて、形状が様々な業務用冷凍冷蔵ている。種類としては HCFC22、HFC134a、CFC12機器の処理が可能であるかどうか確かめるため実験を等であり、充填量は、70 〜 400 ｇ程度であった。断行い、断熱材フロンの処理状況、処理に要する時間、熱材の使用量とその中のフロンの種類及び量について費用等について検討した。

は、メーカーにヒアリングしても情報が得られないものも多かったが、フロンの種類としては HCFC22、2

実験方法

(1)

CFC11、HCFC142b があり、含有量は 170 〜 800

対象機器ｇであった。

実験対象機器は、産業廃棄物処理業者に委託し、使(2)

断熱材中のフロン含有率の測定方法

用済みの業務用冷凍冷蔵庫・ショーケースを収集した。

断熱材中のフロンの分析のため、後述のフロン回収機器のリストを表 1 に示した。断熱材中のフロン含有実験の際に機器を切断し、断熱材の試料サンプル（10率等について、メーカーにヒアリングして得られた情㎝角程度）を採取した。フロン含有率の分析は、「日本報も記載した。

工業規格（案）発泡プラスチック断熱・保温材中のフ収集した機器はすべて型式の異なるものであり、大ロン含有率の測定方法−加熱抽出・ガスクロマトグラ

きさもさまざまであった。製造年は 1991 年から 2000

フ法 3）」を参考にして、各断熱材サンプルについて 3年程度までわたっており、5 年から 15 年使用後に廃棄回行った。概要は以下のとおりである。

されたことになる。冷媒フロンの種類と充填量につい①

サンプルの保管：断熱材サンプルは分析の前日にデシケータに入れ乾燥した。

②

分析用試料の作成：フロン抽出工程の 1 〜 3 時間前に、ミクロトーム用カッターで 1.2 × 1.2 × 5 ㎝（100 〜 300 褂）程度に切断した。この重量を電子天秤で計測した。
③

加熱抽出：加熱抽出装置の概要を図 1 に示した。
窒素を 250 裨/min で石英管に流し、これを管状電気炉で 220 ℃程度に加熱しておく。ここにアルミナ

図1

断熱材フロン加熱抽出装置

ボートに乗せた試料を挿入し、手早く 5 褄テドラーバッグを接続した。15 分間加熱後、テドラーバッグ

表2

ガスクロマトグラフ分析条件を外し、分析用試料とした。なお、加熱時間 10 分間までにフロンがほぼ抽出されることを予備実験で確認した。
④フロン分析：分析は表 2 の条件でガスクロマトグラ
フ（検出器 FID）により行った。なお、一部の試料についてはガスクロマトグラフ質量分析計（GC-MS）
で定性分析を行った。分析条件を表 3 に示した。標
準ガスは住友精化製フロン混合ガス 1,000ppm を使

表3GC − MS 分析条件用した。
(3)

断熱材フロン回収実験ア

家電リサイクルプラントの概要
実験を行った家電リサイクルプラントは、使用済みの家庭用冷蔵庫、エアコン、テレビ、洗濯機を収集し、破砕や各種選別機により資源回収を行っており、年間60 万台の機器を処理する能力がある。家庭用冷蔵庫の東京都環境科学研究所年報 2005─ 46 ─図2

家電リサイクルプラントの断熱材フロン回収設備

断熱材のフロンについては、冷蔵庫を破砕し、ウレタ(4)ンを微粉砕してフロンを脱気させ、活性炭で回収するシステム 2）を備えている（図 2 参照）。
イ

コスト分析

本実験において業務用機器を家電リサイクルプラン
トにおいて処理した場合の費用を推定した。

実験の手順

人件費は上記実験手順で計測した作業時間から求め、実験は、以下の手順で行った。

設備用役費（ほとんどが使用電力量）は機器の重量等①

機器の型式・寸法・重量の測定から求めた。廃棄物処理費は、回収したフロン量や廃②前処理工程棄物等の量から計算した。

・ガラス、パッキン等の取り外し及びその所要時間の計測

3

結果及び考察・冷媒フロンの回収及びその所要時間の計測(1)

断熱材中のフロン分析結果

・コンプレッサーの取り外し・油の回収及びその所要ア

断熱材中のフロンの種類及び含有率時間の計測③

断熱材サンプル中のフロンの分析結果を表 4 に示し

断熱材厚さの測定及び断熱材サンプルの採取た。機器№ 3、4、10 にはフロンは検出されなかった。

・機器の切断及び切断後の破砕面から見た断熱材の厚このうち、№ 4 は発泡スチロールのみしか使用されてさの測定おらず、№ 10 はノンフロン冷蔵庫であり発泡剤とし・断熱材サンプル（10 ㎝角程度）の採取ては二酸化炭素（CO2）が使用されていたことによる。

④№ 3 については不明である。

プラントによる処理・プラント稼動時におけるダクト（破砕機後及び微粉砕機後の 2 箇所）のガス流量及び温度の測定
・破砕機・断熱材フロン回収設備による処理（破砕は発泡剤として単一のフロンを使用していたのは、フロンが検出された 11 台中 8 台であり、他の 3 台は複数のフロンが使用されていた。CFC11 のみが使用されていたのは製造年が 1991 年前後の 3 台（№ 11、№1 台ずつ行った。）
・機 器 破 砕 時 に お け る ダ ク ト に お け る 全 炭 化 水 素12、№ 13）であった。№ 5 は CFC11 と CFC12 が（THC）計（島津製作所製 HCM-1B）によるモニタ検出されたが製造年は不明である。1993 年以降に製ー及びガスサンプリング（一定流量（400 又は 200造されたものは、HCFC22、HCFC141b、裨/min）で 5 褄テドラーバッグに採取）

HCFC142b が使用されていた。
断熱材中のフロンは、機器を使用中に徐々に放散さ・実験後の産業廃棄物の処理⑪ 採取ガス及び断熱材サンプル中のフロンの分析（採れる可能性もあることから、廃棄時の残存率を把握す

取ガス中のフロンの分析は、GC − FID により表 2ることが重要である。メーカーヒアリング情報（表 1）の条件で行った。）

により製造時のフロン含有量が分かった機器について
東京都環境科学研究所年報 2005─ 47 ─廃棄時の残存率を計算し表 5 に示した。残存率は

ら、断熱材サンプルの保存時にも多少は放散が進んでCFC11 については 74 ％であった。CFC11 についている可能性もある。

は、メーカー情報が得られなかった機器 2 台（機器№HCFC141b についてはメーカー情報が得られず明11 と№ 13、いずれも 経過年数 13 年程度）とも含有

確な結論は得られないが、機器№ 6（経過年数 5 年程率がいずれも№ 12 と同様に 10 ％程度（表 5）であり、度）、№ 7（経過年数 10 年程度）の含有率は 8 ％程度同様の残存率と思われる。

であり、製造時のフロン含有率を 11 ％程度 4）と仮定
すると廃棄時の残存率は 70 ％程度であると推察され

表4

断熱材中のフロン含有率

ｎ＝ 3る。
イ

廃棄時のフロン含有量
廃棄時のそれぞれの機器 1 台ごとのフロン含有量（ｇ）を推算し、表 6 に示した。フロン含有量は下記の式により求めた。
フロン含有量（ｇ）＝断熱材容量（裙）×断熱材密度（㎏/裙）×フロン含有率（wt ％）……………… (1)
ここで、断熱材容量については 6 台についてはメーカー情報が得られたが、その他の機器については次のように推定した。各機器について、前述の実験方法⑤に記したように、天面、側面、正面、背面、底面ごとに使用されている断熱材の厚さを実測し、これに外形寸法（表 1）からもとめた面積を乗じて和を算出した。
この体積は、メーカー情報で得られた断熱材容量の概ね 1.5 倍であったことから、この体積を 1.5 で除した
表6断熱材使量及び廃棄時のフロン含有量推定値

一方、表 5 に示したように、HCFC22 についての残存率は 25 ％程度と小さくなっており、CFC11 に比べ大気への放散が進みやすいと考えられた。また、明確ではないものの、HCFC22 は各断熱材 3 回の測定で時間がたつと含有率が小さくなる傾向も見られたことか
表5

廃棄時のフロン残存率

東京都環境科学研究所年報 2005─ 48 ─
ものを断熱材容量推定値とした。

については、破砕時に熱が発生するため破砕機後のガ断熱材の密度はメーカー情報（表 1）及び断熱材サス温度の上昇が観察された。

ンプルで確認したので、一律 33 ㎏/裙と仮定をした。

フロンの定量は、破砕中に破砕機後と微粉砕機後に表 6 に示したように、廃棄時のフロン含有量は機器おいて一定流量（400 裨/min 又は 200 裨/min）での大きさにより当然異なるものの、合計で 80 〜 1400

5 分から 10 分程度、5 褄テドラーバッグにガスを採取ｇの範囲となった。このうち、前述のように、断熱材し、別途ガスクロマトグラフ（FID）で表 2 の条件にに HCFC22 を使用しているものは放散が進むことにより行った。フロン濃度は破砕機後の方が高く最大より製造時よりも含有量が小さくなっていると思われ200ppm 程度に達したが、微粉砕機後では最大 10ppmるが、残存率の高い CFC11、HCFC141b のみを使用程度であった。フロン濃度とダクトのガス流量から、1している機器については、表 1 に示した冷媒フロン量台ごとの断熱材フロンの脱気量を求め、表 7 に示した。

よりも数倍多いフロンが含有されていることがわかる。

表 7 に示したように、フロンの 70 〜 95 ％が破砕過程(2)で脱気されていた。

家電リサイクルプラントにおける断熱材フロン処理の状況

表 7 に示したフロン脱気量の合計と、表 6 に示した

家電リサイクルプラントにおける破砕処理は 1 台ず

廃棄時のフロン含有量推定値（ｇ）から、プラントにつ行い、図 2 に示した測定ポイント 2 箇所（破砕機後、微粉砕機後）において、フロン濃度の変化を全炭化水素計（FID）でモニターした。また、それぞれのダクトでガス温度も記録した。例としてその結果の一部を
図 3 に示した。
図 3 のように、破砕後まず、破砕機後のフロンガス濃度が上昇した。次いで微粉砕機後のフロンガス濃度が上昇したが、これは微粉砕機までウレタンが移動するまでにはタイムラグがあるためである。なお、脱気されるフロンの種類が複数であるため、これらの連続計によるフロン濃度の定量は行っていない。ガス温度

図3

破砕時におけるフロン濃度とガス濃度の変化

東京都環境科学研究所年報 2005

表7断熱材フロン脱気量測定結果

─ 49 ─おける脱気率を求め表 8 に示した。脱気率は 16 〜る。木村ら 2）の報告では、微粉砕工程において微粉の90 ％となり大きくばらついたが、断熱材使用量をメー温度が 100 ℃程度に上がると樹脂中のフロンもそのカー情報で得られた比較的信頼性の高いデータに限る80 ％程度が脱気されるとしている。本実験では、図 3と 41 〜 95 ％となった。ウレタン中のフロンは独立気に示したように微粉砕後の排ガスの温度上昇は観察さ泡中に存在する他、樹脂中に溶解しているといわれてれず、微粉の温度が上がらずに樹脂中のフロン脱気がおり、後者の割合は 30 〜 50 ％程度 2, 4）と考えられ進まなかった可能性がある。また、断熱材サンプルを採取するため、破砕処理の前に手作業で機器を切断し

表8

フロン脱気率推定値ており、その過程で断熱材フロンが揮散した影響も考えられる。
(3)

コスト分析

ア

回収に伴う追加的時間
実際の回収処理を考えた場合、処理に係る時間はコストに影響する大きな要因である。業務用冷凍冷蔵機器の場合、家庭用冷蔵庫と異なり形状が多種多様であるため、前処理に最も時間がかかる。前処理に要した時間を計測した結果を表 9 に示した。前処理のうち、パッキン・ガラス等の取り外し工程はすべて手作業になることもあり、平均的には概ね 1 台当たり 2 人がかりで 19.1 分となった。ここで、後述の人件費算出のため、1 人で作業した場合に換算した所用時間も示した。
全工程での 1 台当たり所要時間は、機器ごとに大きな差があるが、平均で 27.3 分であった。
なお、破砕処理に要する時間は、1 台あたり 5 〜 10分程度と短いため、前処理工程が律速となる。
表9前処理工程における所要時間

東京都環境科学研究所年報 2005─ 50 ─イ

回収に伴う費用2,210 円/台の作業コストがかかったことになる。

今回の実験における処理費用を推定した。回収に伴②

電力料

う費用としては、人件費、プラントを稼動させるため当該プラントでは、1 日工場を操業させ、破砕機等の設備用役費（ほとんどが電力料）、産業廃棄物処理費の設備を稼動させた場合、約 7 万円の電力料を要する。に大別される。

また、通常の操業状態では 1 日の処理台数は約 1,000①台の家電を処理でき、平成 15 年度の実績 4）をもとに、人件費人件費は、前処理工程における所要時間によって決家電の重量内訳を推定すると、まる。ここでは、表 9 に示した所用時間から、作業員

エアコン： 6.6 ｔ/日（150 台/日処理）、単価を 2,500 円/時（当該プラントの標準単価）とし洗 濯 機： 7.5 ｔ/日（250 台/日処理）、て計算した。

テ レ ビ： 9.5 ｔ/日（350 台/処理）、

表 9 に示したように、本実験では 1 台当たり概ね 2

冷 蔵 庫： 14.5 ｔ/日（250 台/日処理）

名の作業員で前処理に要した時間が 27.3 分であり、1となり、1 日の総処理重量は 35.1 ｔとなる。

人作業に換算すると 53.0 分となる。したがって、
表 10

これをもとに単位重量当たりの電力料を求めると、フロン回収実験における再商品化、適正処理の状況

東京都環境科学研究所年報 2005─ 51 ─
表 11

表 12

フロン含有量から求めた単位重量当たり処理費用推定値

オゾン破壊係数（ODP）

状では、4 ｔユニック車を用いて運搬すると約 60,000円程度と考えられ、1 台当たり約 4,000 円となる。
⑤処理費用合計
以上の①〜④を合計すると、今回の実験における処理費用は、平均で人件費が 2,210 円、電力料が 200円、廃棄物処理費が 900 円、合計 3,310 円と推計された。これに対し収集運搬費は 4,000 円と相対的に高く70,000 円/35.1 ｔ＝ 2,000 円/ｔ＝ 2 円/㎏なっている。となる。したがって、業務用冷凍冷蔵機器の 1 台あた

このうち、人件費については、今回は通常業務用冷りの重量を 100 ㎏と仮定すると、電力料は 200 円/台凍冷蔵庫を処理していない作業員が対応したため前処となる。

理に時間を要したが、現実に業務として処理する場合③には作業時間の短縮が見込まれるため、コストは低く廃棄物処理費
今回の実験における再商品化率、適正処理に関するコスト等を表 10 に示した。適正処理が必要となるのなると考えられる。また、運搬費については、条件により大きく変わることに注意を要する。

は、断熱材フロン、冷媒フロンの他、圧縮ウレタンや次に、フロンはその種類によってオゾン層への影響プラスチック類等がある。これらの適正処理に要した度合いが異なっているため、断熱材フロン単位重量コストは 14 台で 12,600 円となり、1 台当たり 900（ｇ）あたりのコスト及びオゾン破壊係数（ODP）に円であった。

より換算した重量あたりのコストを、含有量（表 6）④について計算し、表 11 に示した。使用した ODP の数

収集運搬費
収集運搬費は重量や距離等によりかなり異なると考値は表 12 に示した。ODP 換算した場合、CFC11、えられるが、ここでは、非常におおまかであるがコス

CFC12 を使用していた№ 5、№ 11、№ 12、№ 13 のトを設定する。仮に排出者が都区内のいずれかの場所処理コストが低くなり、係数が小さい HCFC22、に定める保管場所まで運搬したとして、その保管場所

HCFC142b、HCFC141b を使用していた他の機器のから同じく都区内の再資源化工場まで、15 台単位（総費用が高くなることが分かる。このことと、HCHC22

重量 2 ｔ程度）で運搬するまでの費用を試算する。現の残存率が低いことをあわせると、CFC11 を使用して東京都環境科学研究所年報 2005─ 52 ─いる比較的古い機器を対象に早急に対応をすることが望ましいといえる。

4まとめ
使用済みの業務用冷凍冷蔵庫等 14 台を収集し、断熱材に含まれるフロンの分析を行った。また、既存の家電リサイクルプラントにおいて業務用機器の断熱材フロンの回収処理実験を行った。
断熱材中のフロンのうち、CFC11、HCFC141b は製造時の含有量の 70 〜 80 ％程度が廃棄時まで維持されていたが、HCFC22 は断熱材からの放出率が高く、廃棄時の残存率は低いと考えられた。
既存の家電リサイクルプラントにおける処理は、前処理に時間を要するものの、技術的には可能であると考えられる。
断熱材中のフロンは今後も代替品への転換が進んでいくため、比較的古い機器に使用されておりオゾン破壊係数が高く、かつ残存率も高い CFC11 の回収を早期に行うことが、費用対効果の面から最も効果的であると考えられる。

なお、本研究は環境省委託業務「平成 16 年度断熱材フロン回収システム実証調査」において実施したものである。

参考文献
1）環境省・経済産業省：家電メーカー各社による家電リサイクル実績の公表について（平成 16 年度）
2）木村信夫ら：冷蔵庫断熱材からのフロン回収装置の開発、廃棄物学会論文誌、10(3)、pp.160-191（1999）
3）日本工業規格（案）発泡プラスチック断熱・保温材
中のフロン含有率の測定方法−加熱抽出・ガスクロマトグラフ法
4）財団法人建築環境・省エネルギー機構、平成 15 年度環境省委託業務

建材用断熱材フロン対策検討調

査報告書（2004）
5）環境省・経済産業省：家電メーカー各社による家電リサイクル実績の公表について（平成 15 年度）

東京都環境科学研究所年報 2005