1. 背景 フロン類を巡る規制と対策の流れ オゾン層保護 地球温暖化防止 CFC 洗浄剤 冷媒などに使用オゾン層破壊効果大地球温暖化係数 (GWP) 3,800~14,000 オゾン層破壊メカニズムの発見 1985 年ウィーン条約採択 HCFC 冷媒 断熱材などに使用オゾン層破壊効果小地球温暖化係数

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1 環境部事業成果報告会 2015 年 7 月 15 日 フロン分野における地球温暖化対策関連技術開発の取り組み 環境部阿部正道 国立研究開発法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) 1

2 1. 背景 フロン類を巡る規制と対策の流れ オゾン層保護 地球温暖化防止 CFC 洗浄剤 冷媒などに使用オゾン層破壊効果大地球温暖化係数 (GWP) 3,800~14,000 オゾン層破壊メカニズムの発見 1985 年ウィーン条約採択 HCFC 冷媒 断熱材などに使用オゾン層破壊効果小地球温暖化係数 (GWP) 90~2, 年モントリオール議定書採択 1992 年気候変動枠組条約採択 Cl F C F Cl 1997 年京都議定書採択 CFC-12 0DP=1.0 GWP=10,900 F C F Cl HFC 冷媒 断熱材などに使用オゾン層破壊効果 0 地球温暖化係数 (GWP) 140~11,700 ウィーン条約 モントリオール議定書 HCFC-22 0DP=0.055 GWP=1,810 排出量の削減を義務付け 段階的に生産量 消費量を規制 気候変動枠組条約 京都議定書 排出削減目標 52 百万 CO2t(1995) 31 百万 CO2t に削減 ( 目達計画 3 ガス ) 2020 年に向けて排出量増加の見込み CFC 先進国ではほぼ全廃 途上国では 2009 年末で全廃 HCFC 先進国では 2020 年原則全廃予定 途上国では 2030 年原則全廃 70 年代 80 年代 90 年代 2000 年代 2010 年代 2020 年代 F H CF F C F H HFC-134a 0DP=0 GWP=1,300 代替 代替 H 北米 3 か国による HFC 生産 消費規制提案 新たな対策が必要 代替の可能性を検討中 ( 研究開発等 ) 低温室効果の更なる代替物質へ 主な自然冷媒二酸化炭素 (CO2) アンモニア (NH3) など 主な普及機器家庭用冷蔵庫給湯器など 更なる普及に向けた課題 安全性の確保 ( 毒性や可燃性 爆発性などへの技術的対応 ) 性能の向上 ( 冷暖房能力や省エネ性等でフロン類と同等を確保 ) など 2

3 特定フロンと代替フロン等 3 ガスについて 冷凍空調機器の冷媒等に使用されてきたオゾン層破壊物質 (CFC HCFC: 京都議定書対象外 ) は モントリオール議定書による生産 輸入規制の対象 このため 近年代替フロン (HFC: 京都議定書対象 ) への転換が進行 1 GWP : 地球温暖化係数 CO 2 の何倍の温室効果を有するかを表す値 2 主な冷媒種としての値 3

4 我が国の 京都議定書 による温室効果ガス削減目標 京都議定書目標達成計画における削減目標 ( 6%) のうち 代替フロン等 3 ガス分野で 1.6% を担っており 本分野における排出削減が我が国の目標達成に大きく貢献 京都議定書 目標達成計画 (1990 年比で 6% 削減 ) の内訳 (2008: 目達計画 ( 改定 )) 基準年百万 t-co 年百万 t-co 2 増減比 エネルギー起源 CO % 非エネルギー起源 CO 2 CH 4 N 2 O % 代替フロン等 3 ガス HFC PFC SF % 森林吸収 CDM 等 - ( 68) 温室効果ガス排出量合計 吸収源 : 3.8% CDM 等 : 1.6% % : 代替フロン等 3 ガス分野は 1995 年を基準年とした CO 2 換算排出量比 4

5 2020 年以降の温室効果ガス削減に向けた我が国の約束草案 約束草案削減目標の内訳 2013 年 [ 百万 t-co 2 ] 2030 年 [ 百万 t-co 2 ] 削減比 (%) エネルギー起源 CO 非エネルギー起源 CO 2 CH 4 N 2 O 代替フロン等 4 ガス (HFC PFC SF 6 NF 3 ) 森林吸収等 - ( 37) 2.6 合計

6 代替フロン等 3 ガスの排出量 (CO 2 換算 ) 冷凍空調分野における代替フロン等 3 ガス排出量推移 冷凍空調分野からの代替フロン等 3 ガスの排出量は オゾン層破壊物質から代替フロン (HFC) へ転換により 今後大幅な増加が見込まれる 代替フロン等 3 ガスの排出を抑制するためには 冷凍空調分野からの排出抑制が重要 ( 百万 t-co 2 ) 冷凍空調分野 冷凍空調分野以外 京都議定書目標達成計画 (31 百万 t-co 2 ) ( 基準年 ) (*BAU(Business As Usual) は 現状の対策を継続した場合の推計 ) (BAU) 図代替フロン等 3 ガスの排出量推移 出典: 実績は政府発表値 BAU 推計値は経済産業省試算値 ( 実績値は政府発表値 BAU 推計値は経済産業省試算値 ) 6

7 代替フロン等 3 ガス ( 京都議定書対象 ) の 2020 年排出予測 (BAU) と機器使用時漏洩源の内訳 ( 百万 t-co2) 小型冷凍冷蔵機器 大型冷凍機 その他中型冷凍冷蔵機器 ビル用 PAC その他業務用 10 5 家庭用エアコン 別置型ショーケース 0 漏洩量 出典 : 経済産業省資料 7

8 2.NEDO のフロン対策プロジェクト フロン対策分野における地球温暖化対策の流れ 規制等動向 1992 気候変動枠組条約採択 1997 京都議定書採択 地球温暖化対策推進大綱 京都議定書目標達成計画 京都議定書第一約束期間 (2008~2012) フロン回収 破壊法 2002 年制定 2007 年改正法施行 フロン排出抑制法 2015 年施行 フロン対策プロジェクト NEDO 回収 破壊技術の開発 新規代替物質の開発 ノンフロン化技術の開発 ( 低 GWP 化 ) 8

9 NEDO のフロン対策プロジェクト 97(H9) (H26) 塩素系化合物代替物質開発 新規代替物質の開発 エネルギー使用合理化新規冷媒等研究開発 SF6 等に代替するガスを利用した電子デバイス製造クリーニングシステムの研究開発 省エネルギーフロン代替物質合成技術開発 代替フロン候補の実用性の評価 検討 代替フロン等 3 ガスの排出削減設備の開発 実用化支援事業 実用化支援技術の開発 電子デバイス製造プロセスで使用するエッチングガスの代替ガスシステム及び代替プロセスの研究開発 革新的ノンフロン系断熱材技術開発 回収 破壊技術の開発 地球環境産業技術に係わる先導研究 SF6 フリー高機能発現 Mg 合金組織制御技術開発 ノンフロン化 ( 低 GWP 化 ) 技術の開発 断熱材の回収 リサイクル技術開発 ノンフロン型省エネ冷凍空調システム開発 高効率ノンフロン型空調機器技術の開発 分解処理 破壊技術開発 フロン類破壊設備 CDM 事業への適用 9

10 事例紹介 (a) 回収 破壊技術の開発地球温暖化防止関連技術開発 HFC-23 破壊技術の開発 事業者 : 月島環境エンジニアリング ( 株 ) 旭硝子 ( 株 ) ダイキン工業 ( 株 ) 燃焼空気を旋回させる ボルテックスバーナー により フッ素含有廃ガスを 1,200 以上で高温燃焼し フロン類を完全分解 液中燃焼法 により 燃焼排ガスを水冷してフッ化水素 塩化水素を水に吸収 中和処理を行い無害化 国内外のフロン製造プラントに附属するフロン破壊装置として約 30 基適用 CDM 事業として海外の温室効果ガス削減にも貢献 ボルテックスバーナー液中燃焼炉破壊設備外観 10

11 事例紹介 (b) 新規代替物質の開発 省エネルギーフロン代替物質合成技術開発 プロジェクト エッチング用代替物質 ( ヨウ化トリフルオロメタン ) 合成技術の開発 事業者 : 東ソー エフテック ( 株 ) オゾン破壊係数 (ODP) 地球温暖化係数 (GWP) が非常に小さく地球環境にやさしい CF 3 I( ヨウ化トリフルオロメタン ) の連続合成技術を確立 CF 3 I の適用分野を種々検討 ( 消火剤 半導体エッチング マグネシウムカバーガス 電気絶縁ガス等 ) 連続合成技術の確立 従来法 CF 3 CO 2 Na +I 2 CF 3 I+CO 2 +NaI バッチ反応 高価な原料を使用 新合成法 触媒 3CHF 3 +I 2 +O 2 2CF 3 I+CO 2 +3HF 気相触媒連続合成法 安価な原料を使用 適用分野 消火剤 モントリオール議定書で生産中止となる CF 3 Br( ハロン 1301) を代替 消炎濃度 (vol%) 不活性ガス消火剤 ハロゲン系ガス消火剤 N 2 CO 2 CF 3 Br CF 3 I ODP GWP - 1 7, 大気寿命 ( 年 ) 半導体エッチング 従来の CF 4 (GWP:6500) C 4 F 6 (GWP:290) よりも良好なエッチング性能を確認 断面 CF 3 I 噴出ノズル 上面 CF 3 I 製造装置外観 石油タンク消火設備 エッチングの比較 11

12 CO2 排出量 ( トン / 年 ) 事例紹介 (c) ノンフロン化 ( 低 GWP 化 ) 技術の開発 ノンフロン型省エネ冷凍空調システム開発 プロジェクト CO 2 冷凍サイクルの高効率化技術の開発 事業者 : パナソニック ( 株 ) 従来の HFC 冷媒を CO 2 に転換した省エネ型冷凍冷蔵ショーケースを開発 CO 2 を冷媒とした場合 HFC 冷媒と比較して作動圧力が高い 効率が低いという課題に対して ロータリー 2 段圧縮コンプレッサー 冷凍用 CO 2 冷媒回路を開発し 低消費電力 ( ー 23%) を実現 冷媒転換 省エネ効果により システム全体で約 60% の CO 2 排出量を削減 直接影響 間接影響 ロータリー 2 段圧縮コンプレッサー HFC 冷媒システム 61% 削減 CO2 冷媒システム 冷凍ショーケース 6 台分の年間 CO 2 排出量 直接影響 : 冷媒転換 機器からの冷媒漏洩 間接影響 : 省エネ効果 冷凍システム運転時の消費エネルギー ( エネルギー起源 CO 2 換算 ) 12

13 実施中プロジェクト (c) ノンフロン化 ( 低 GWP 化 ) 技術の開発 高効率ノンフロン型空調機器技術の開発 ~ 業務用空調機器分野への低温室効果冷媒適用技術の開発による代替フロン排出の削減 ~ プロジェクトの概要 現行の代替フロン冷媒に比べ大幅に温室効果を下げた低温室効果冷媒の適用と高効率化を両立する業務用空調機器 ( ビル用 PAC 等 ) を実現するため 機器システム 冷媒の両面から以下の技術開発を行う 1 低温室効果の冷媒で高効率を達成する主要機器 ( 圧縮機 熱交換器等 ) の開発 2 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発 3 冷媒の性能 安全性評価 ( 可燃性 毒性等 ) 既存プロジェクトとの関係 高効率ノンフロン型空調機器技術の開発 (H23~H27) 機器規模の大きな業務用空調機器分野を対象とした機器システムおよび新冷媒の開発 ノンフロン型省エネ冷凍空調システム開発 (H17~H22) 冷却のみを行う業務用冷凍冷蔵機器分野 機器規模が小さい家庭用エアコン分野等を対象とした機器システム開発 事業計画 研究開発機関 : 平成 23 年度 ~ 平成 27 年度 (5 年間 ) 想定する実用化イメージ等 アウトプット目標 平成 27 年度までに 低温室効果冷媒を用いつつ現状市販フロン品と同等以上の性能を実現する基盤技術を確立する アウトカム目標代替フロン排出削減効果として 2030 年で数百万 t-co 年で 1 千万 t-co 2 以上の効果を見込む 低温室効果冷媒及びこれを適用するシステムの性能 安全性評価を通じて 低温室効果冷媒に係る国際規格策定の議論をリードすることで 海外市場における競争基盤を獲得する 実用化見込み 基盤技術が確立されることにより 環境面ニーズの高さから 事業化展開の促進が期待できる 海外市場 ( 特にポテンシャルの高いアジア市場 ) 獲得のための 優れた技術の海外展開 普及の推進に貢献することが期待できる < 研究開発スケジュール > H23(2011) H24(2012) H25(2013) H26(2014) H27(2015) 低温室効果冷媒適用技術の開発 1 低温室効果の冷媒で高効率を達成する主要機器の開発 2 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発新規開発冷媒の性能評価冷媒の性能 安全性評価 3 冷媒の性能 安全性評価 H28 ~ システム モジュールの実用化 13

14 3. 規制動向 国内外の規制動向との連携 国内の規制動向 高圧ガス保安法微燃性冷媒実用化に資する法整備への寄与 フロン回収 破壊法の改正 フロン排出抑制法 製品の低 GWP 化促進を謳うもの低 GWP 冷媒適用技術開発の促進 国外の規制動向 欧州 F ガス規制の強化案 モントリオール議定書への北米 3 カ国提案 HFC のフェーズダウンを図るもの 輸出 海外技術移転等を視野に入れた技術開発 14

15 フロン排出抑制法による対策強化 出典 : 経済産業省資料 15

16 フロン排出抑制法における指定製品の区分 出典 : 経済産業省資料に基づき NEDO 作成 16

17 高圧ガス保安法冷凍保安規則の規制体系の概要 低温室効果冷媒 ( 微燃性冷媒 ) が第 2 グループに属すると 様々な制約 ( 技術基準適用による機器コストアップ等 ) により普及が困難 冷媒転換を促進するためには 従来冷媒が属する第 1 グループ並みの規制とすることが重要 フルオロカーホ ン ( 不活性カ ス ) 掲名による規定 現行冷媒 ( 不活性ガス ) はこのグループに属する 規制緩和 フルオロカーホ ン ( 不活性以外のカ ス ) 対象機器のボリュームゾーンに対する規制の影響が大きい 微燃性 冷媒は 不活性以外のガス 扱いとなり このグループに属する可能性あり ( 注 ) 第 1 種製造者 : 都道府県知事への認可が必要第 2 種製造者 : 都道府県知事への届出が必要その他製造者 : 届出は不要であるが 技術基準を遵守適用除外 : 高圧ガス保安法の適用を受けない 出典 : 産構審地球温暖化防止対策小委員会 中環審フロン類等対策小委員会第 3 回合同会議参考資料 (2012/8) に基づき NEDO 作成 17

18 18

19 高効率ノンフロン型空調機器技術の開発 成果報告会平成 27 年 7 月 15 日 ( 水 ) 国立研究開発法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) 環境部地球温暖化対策グループ寳山登

20 目次 1. 本事業の概要 2. プロジェクトのターゲット 3. 研究開発実施体制 4. 研究開発テーマ 5. 実施中のプロジェクト 6. 微燃性冷媒リスク評価研究会 7. まとめ

21 1. 本事業の概要 代替フロン等 3 ガスの排出量 (CO 2 換算 ) 現行の代替フロン冷媒に比べ大幅に温室効果を低下した低 GWP 冷媒を用い かつ高効率を実現する業務用空調機器の実用化に向け 次の 3 つの研究開発を実施中 研究開発項目 1 低温室効果の冷媒で高効率を達成する主要機器 ( 圧縮機 熱交換器等 ) の開発 2 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発 ( 百万 t-co 2 ) 冷凍空調分野冷凍空調分野以外 京都議定書目標達成計画 (31 百万 t-co 2 ) 3 冷媒の性能 安全性評価 ( 可燃性 毒性等 ) ( 基準年 ) 代替フロン等 3 ガスの排出量推移 ( 実績値は政府発表値 BAU 推計値は経済産業省試算値 ) :Business As Usual (BAU ) 研究開発期間 : 平成 23 年度 ~ 平成 27 年度 (5 年間 ) (2011 年度 ~2015 年度 ) 1

22 2. プロジェクトのターゲット 中間的温度帯 ( 空調 ) では 代替フロンと同程度の熱力学特性 不燃性を持つ冷媒が見つかっていない システム面では 省エネ性 安全性の両面から技術的ハードルが高い 中でも業務用空調については 規模 ( 冷媒量 配管長等 ) が大きいこと等から特に技術的ハードルが高い 二酸化炭素 空気 アンモニア 大型冷凍倉庫 超低温冷凍 ノンフロン型省エネ冷凍空調システム開発 (H17~H22) 二酸化炭素 アンモニア 中型業務用冷凍冷蔵 製品化したが十分に普及していない領域 自動販売機 ( 冷却 ) イソブタン 二酸化炭素 新冷媒 二酸化炭素業務用空調 製品化していない領域 新冷媒 二酸化炭素 二酸化炭素 新冷媒カーエアコン ターゲット ルームエアコン 有力な代替冷媒を検討中 自動販売機 イソブタン イソブタン二酸化炭素普及している領域家庭用冷凍冷蔵庫給湯 産業用冷凍冷凍 冷蔵空調加熱 出典 : 産業構造審議会化学 バイオ部会地球温暖化防止対策小委員会第 3 回冷媒対策ワーキンググループ資料 (2010/6) に基づき NEDO 作成 ( 加温 ) 二酸化炭素 普及難 普及容易 現場設置型 冷媒充填量大 メンテナンス必要頻度大 工場出荷型 冷媒充填量小 メンテナンス必要頻度小 2

23 3. 研究開発実施体制助成 NEDO 環境部を主体とする成果評価確認のための技術委員会 ( メンバーは大学 研究機関 団体などからの有識者が参画 ) 3 冷媒性能 安全性評価 PJ リーダー : 東京大学大学院新領域創成科学研究科教授飛原英治サブ PJ リーダー ( ): ( 一社 ) 日本冷凍空調工業会微燃性冷媒安全性検討 WG 主査藤本悟パナソニック 2 冷媒開発 1 機器開発委託佐賀大学九州大学東京大学産総研産総研旭硝子 NEDO 主として冷媒性能 安全性評価を監督九州産業大学東京理科大学三菱電機サンデン三菱重工ダイキン工業東京大学いわき明星大学助成産総研 3

24 4. 研究開発テーマ 研究開発項目 No. 研究テーマ助成先 / 委託先期間対象技術等対象冷媒 1 CO 2 を冷媒とした業務用空調機器向け高効率冷凍サイクルの開発 サンデン ( 株 ) CO 2 2 CO 2 -HFO 系混合冷媒を用いた高効率業務用空調機器技術の開発 パナソニック ( 株 ) 2011 ~ 2013 パッケージエアコン (PAC) 中型 : 小規模店舗 事務所等の 冷暖房用 HFO 系混合冷媒 (HFO 系 +CO 2 +R32 混合等 ) 1 機器開発 3 扁平管熱交換器を適用した業務用空調機の研究 三菱電機 ( 株 ) 低 GWP 冷媒 (R1234yf 等 ) 4 低 GWP 冷媒の高温域での適用調査研究三菱重工業 ( 株 ) 2011 ターボ式機器超大型 : ビル 工場全体のセントラル 冷暖房 地域冷暖房等に使用 低 GWP 冷媒 (R1234ze(E)) 5 高効率ノンフロン型ビル用マルチ空調機器の研究開発 ダイキン工業 ( 株 ) 2011 ~ 2015 ビル用マルチエアコン大型 : 中 ~ 大規模ビル冷暖房用 CO 2 2 冷媒開発 6 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発旭硝子 ( 株 ) 2011 ~ 2015 低 GWP 冷媒開発 新規低 GWP 冷媒 3 冷媒の 性能 安全性 評価 業務用空調機器に適した低 GWP 冷媒の探求とその安全性 物性および性能評価 微燃性冷媒の燃焼 爆発性評価と空調機器使用時のリスクアセスメント エアコン用低 GWP 冷媒の性能および安全性評価 No.1~4: 既完了テーマ 九州大学 諏訪東京理科大学 東京大学 2011 ~ 2015 低 GWP 冷媒評価 ( 性能 安全性 ) 微燃性冷媒 (A2L 冷媒 ) の安全性 評価に関しては 微燃性冷媒 リスク評価研究会 の下 産業界 と連携 R1234ze(Z) R1234ze(E)+R32+CO 2 の 三元系混合冷媒 新規低 GWP 冷媒 等 R1234yf R1234ze(E) R32 新規低 GWP 冷媒 等 4

25 5. 実施中のプロジェクト (1) 1 低温室効果の冷媒で高効率を達成する主要機器 ( 圧縮機 熱交換器等 ) の開発 高効率ノンフロン型ビル用マルチ空調機器の研究開発 : ダイキン工業株式会社環境技術研究所 目標 空調機器への CO 2 冷媒適用において 従来の HFC 冷媒と同等レベルの性能を達成するため 多段圧縮機を用いた圧縮動力低減及び膨張機を用いた膨張損失低減により空調機システムの高効率化を図る 成果 新機構多段圧縮機 空気熱交換器 流路切換弁などの要素技術の開発を行い これらの要素技術を搭載したシステム評価を実施 今後 実証試験装置を用いた評価試験によりシステム性能を確認 室内機 1 シリンダ クランク軸 ブレード 室外機 室内機 2 本研究開発のノンフロン型高効率ビル用マルチ空調機イメージ ピストン 圧縮機メカ部 新機構多段圧縮機 ( 性能評価用試作機 ) 5

26 5. 実施中のプロジェクト (2) 2 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発 : 旭硝子株式会社 目標 従来冷媒 (HFC-410A) より GWP が低く 不燃性 ~ 微燃性 低毒性 従来冷媒と同等の COP 及び冷凍能力を備えた 業務用空調機器に適した冷媒の開発 成果 従来冷媒と比べて GWP を約 1/6 に抑えた HFO を主成分とする新冷媒を開発 今後 冷媒の性能 安全性評価を実施し 新冷媒実用化の取り組みを加速 項目 冷媒 空調機器用新冷媒の性能比較 従来冷媒 (HFC 1-410A) 新冷媒 ( 主成分 :HFO ) 代替冷媒の一つ (HFC-32) オゾン層への影響なしなしなし GWP 比 3 1 約 1/6 約 1/3 FY H23-25 FY H25-26 FY H26-27 最適化検討 - 機器の最適化 - 長期信頼性評価 基礎評価 リスクアセスメント - 冷凍機油選定 -ドロップイン評価 冷媒選定 量産プロセス検討 - 安全性評価 - 基本特性評価 新冷媒開発 実用化プロセス 適用例 家庭用空調機 ( ルームエアコン ) 業務用空調機 ( パッケージエアコン ターボ冷凍機 ) 冷凍冷蔵機器 ( 冷凍 冷蔵ショーケース ) 平成 26 年 3 月 News リリース 1 HFC: Hydrofluorocarbon 2 HFO:Hydrofluoroolefin 3 HFC-410A の GWP を 1 とした場合の GWP 比を表す 6

27 5. 実施中のプロジェクト (3) 3 冷媒の性能 安全性評価 目標 微燃性物質を冷凍空調機器用冷媒として使用するときの性能 安全性評価に必要な基礎的データの取得 成果例 1. 測定した微燃性冷媒の伝熱特性データ等から GWP=300 以下の低 GWP 冷媒として有望な R1234ze(E) /R32/CO 2 系混合冷媒組成比を選定 2. 微燃性冷媒の燃焼性に関する基礎データ取得 暖房機器 ライターに対して想定事故シナリオに基づきフィジカルハザード評価を実施 3. 室内への冷媒リーク時の安全性に関する研究 冷媒の燃焼性評価など実施 得た結果を微燃性冷媒リスク評価研究会へ提供 今後 国内外の法規制動向を注視しつつ 冷媒の性能 安全性評価に資する研究を継続 No. 研究テーマ委託先 / 再委託先 1 業務用空調機器に適した低 GWP 冷媒の探求とその安全性 物性および性能評価 九州大学 / いわき明星大学 佐賀大学 九州産業大学 2 微燃性冷媒の燃焼 爆発性評価と空調機器使用時のリスクアセスメント 諏訪東京理科大学 / 産総研 3 エアコン用低 GWP 冷媒の性能および安全性評価 東京大学 / 産総研 ASHRAE 法による燃焼性評価例 7

28 6. 微燃性冷媒リスク評価研究会 研究会の目的 1. 3 冷媒の性能 安全性評価 研究で得られた基礎データ ( 燃焼性 着火性 被害程度 ) を基に微燃性冷媒のリスク評価を推進 2. 工業会リスク評価結果の第三者レビュー 産業界のニーズを本プロジェクト研究内容 ( 性能 安全性評価 機器開発 ) にフィードバック ( 公社 ) 日本冷凍空調学会 (JSRAE) 主査 : 東京大学大学院教授飛原英治 (PL) 副主査 :( 一社 ) 日本冷凍空調工業会藤本悟 (SPL) 事務局 東京大学 諏訪東京理科大学 九州大学 安全性研究 NEDO プロジェクト 産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 安全科学研究部門 オブザーバ METI NEDO 等 プログレスレポート ( 公開 ) 微燃性冷媒リスク評価研究会 リスク評価 ( 一社 ) 日本自動車工業会 (JAMA) JSRAE 保安委員会 ( 一社 ) 日本冷凍空調工業会 (JRAIA) JRAIA: 微燃性冷媒安全検討 WG ( 産業界と連携 ) 8

29 7. まとめ 本年度はプロジェクト最終年度であり 最終目標達成を目指し 引き続き研究開発を推進する 1. 低温室効果の冷媒で高効率を達成する主要機器の開発 CO 2 冷媒を用いたビル用マルチ空調機の開発に関して 要素技術開発が完了 今後 性能評価のため実証機試験を実施 2. 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発新規低温室効果冷媒の開発に関して 開発冷媒の性能 安全性評価を実施し 実用化への取組を加速 3. 冷媒の性能 安全性評価安全性評価など得られたデータを基に 産業界と連携したリスク評価を引き続き推進 9

30 次世代冷凍空調に関する 今後の技術開発に向けた 1 可能性調査 平成 27 年 7 月 15 日 NEDO 環境部事業成果報告会一般財団法人省エネルギーセンター

31 2 本日の発表内容 1. 調査目的と調査項目 2. 調査方法 3. 調査結果 冷媒冷凍空調機器使用ニーズと技術開発課題規制動向研究開発体制 4. 提言 冷媒開発冷凍空調機器開発冷媒リスクアセスメントその他 5. まとめ

32 3 調査目的と調査項目 フロン排出抑制法が平成 25 年度に制定され フロンの GWP 基準値達成を求める指定製品制度が導入される これにより ノンフロン化や革新的な低 GWP 化を図る冷媒及びその冷媒に対応した機器の開発 冷媒の性能 安全性評価の推進などが求められている 一方 次世代冷媒に対応した冷凍空調機器の開発を想定した場合 我が国の研究リソースを効果的 効率的に活用しつつ 国内外における各社の競争力を強化する研究体制を構築する必要がある これらの背景を踏まえ 本調査では以下の 2 点を実施した 1 次世代冷媒及び次世代冷媒に対応した冷凍空調機器の開発を想定した国内外の技術動向 開発課題の抽出 次世代冷媒及び機器開発の方向性の提案 2 次世代冷媒及び次世代冷媒に対応した冷凍空調機器の開発に当たり 成果の速やかな国内外への普及を可能とする研究開発体制の調査 提案

33 4 調査方法 次世代冷媒及び次世代冷媒に対応した冷凍空調機器開発のため 文献調査 ( 文献数 46) 企業 大学及びユーザへのヒアリング (25 件 ) 展示会等 ( チルベンタ 2015 神戸シンポジウム ) での情報収集により 次の 1 2 を行い 有識者委員会での議論を経て 今後の技術開発に向けたプロジェクトを立案した 1 国内外の技術動向 開発課題の抽出 次世代冷媒及び次世代冷媒に対応した冷凍空調機器開発の技術動向 技術シーズ 国内外の規制動向 機器の使用ニーズ 使用環境の制限及び当該制限に対応するための技術課題などについて市場調査を行い 開発の方向性の検討を行った 2 研究開発体制の調査 提案 国内外のフロン及びその他分野において 過去に実施された研究実施体制の成功事例等を調査し それを踏まえて冷媒メーカ 機器メーカ 大学 研究機関等の連携の可能性を念頭においた次期プロジェクトの研究開発体制案を提案した

34 5 調査結果一覧 冷媒に関する技術動向 技術シーズ 冷凍空調機器要素に関する技術動向 技術シーズ 機器の使用ニーズと技術開発課題 国内外の冷媒に関する規制動向 速やかな普及を実現するための研究開発体制

35 6 結果 1: 冷媒に関する技術動向 技術シーズ 低 GWP 化が期待できる次世代冷媒は燃焼性を有する冷媒が多く ハード面 ( 冷媒及び機器での対応 ) ソフト面 ( リスクアセスメント 性能評価 ) の両面での対策が必要 フロン冷媒では HFO( 含 HCFO) 冷媒が有望だが 混合冷媒も含め燃焼性を有す物が多い NEDO 開発中の HFO-1123 を主成分とする混合冷媒は 燃焼性 熱的安定性の補強が必要 HFO 冷媒 ( 含 HCFO 冷媒 ) はさらに新たな冷媒も期待でき 開発研究が必要 自然冷媒も含めて安全性の確立が必要 ( 微燃性冷媒の燃焼性 その他には毒性等 ) 海外では R290 冷媒を使用した家庭用エアコンディショナが 2012 年以降販売されている 海外では R404A(GWP=3,920 漏洩量も大 ) の冷媒レトロフィットが始まっている

36 7 結果 1: 冷媒に関する技術動向 技術シーズ フロン冷媒の変遷 今後の期待 CFCs HCFCs HFCs HFO 系 ( オレフィン系 ) HCFO 系 ( ハイト ロクロロオレフィン系 ) CFC-11 HCFC-22 HFC-32 HFO-1234ze HCFO-1233zd 分子構造 ( 代表例 ) CFC-12 HCFC-123 HFC-134a HFO-1234yf 炭素 1) オソ ン層破壊 有 有 無 無 一部の HCFO 系 :Cl を含むが オソ ン層に到達する前に分解しオソ ン層への影響なし 2)GWP 有 有 有 低 低 主な冷媒 R-11 R-12 他 R-22 R-123 他 R-32 R-125 R-134a R-245fa HFO-1123 HFO-1234yf HFO-1234ze 他 HCFO- 1233zd-Z HCFO-1233xf 他 水素 フッ素 塩素

37 8 冷媒番号 R 結果 1: 冷媒に関する技術動向 技術シーズ 自然冷媒の現在の課題 名称 分子式 沸点 毒性 燃焼性 717 アンモニア NH 3-33 有微燃 718 水 H 2 O ASHRAE Standard 他の課題 744 二酸化炭素 CO 急性毒性 除害装置が必要イニシャルコスト高臭気あり真空下で蒸発させる為圧縮機容量大 764 二酸化硫黄 SO 2-10 有 プロパン C 3 H 有 600a イソブタン CH(CH 3 ) 2 CH 有 1270 プロピレン CH 3 CH=CH 有 729 空気 COP が低い (-50 以下では高 COP) 共通 リスクアセスメントと冷凍空調機器の正しい性能評価方法の確立

38 9 結果 2: 冷凍空調機器要素に関する技術動向 技術シーズ 次世代冷媒用の冷凍空調機器には燃焼性対策 COP 低下防止対策 が必要である 多くの次世代冷媒は低 GWP 性と燃焼性を持つと考えられ 屋内ガス濃度が燃焼濃度に達しないように使用冷媒量の少量化対策等が必要 次世代冷媒の採用により COP が低くなることが想定されるため 機器側での高効率化技術が必要 HCFO1233zd 冷媒 ( 低 GWP ODP=0 不燃性 毒性なし ) を利用した小型冷凍空調機器の開発 カーエアコンは現在冷房専用だが 今後ヒートポンプ化が必要となる

39 10 結果 3: 機器の使用ニーズと技術開発課題 業界によって違いはあるが 次世代冷媒への関心は高い ( 冷凍倉庫業 コンビニエンス等 ) 微燃性冷媒導入に抵抗感が少ない業界もある ( 冷凍倉庫業 ) 冷凍空調機器からの漏えいが多いと思われる業界では 高 GWP 対策として既存設備への冷媒レトロフィットに関心を持つ業界もある ( 漁船用冷凍冷蔵 ) CO2 冷媒機器の普及には イニシャルコストの高さを回避する補助金制度が必要

40 11 結果 4: 国内外の冷媒に関する規制動向 モントリオール議定書北米 3 か国提案への対応として 現在のフロン排出抑制法効果試算の結果 2025 年までの目標値に対しては現在のフロン排出抑制法の目標値実現で対応可能 2029 年以降の目標値達成には 家庭用エアコンディショナの低 GWP 化 ( 冷媒少量化 HC 化 ) コンデンシングユニット及び定置式冷凍冷蔵ユニットの低 GWP 化等の思い切ったが必要 ISO 基準で家庭用エアコンディショナへの HC 系冷媒充填量の制限量は R290 では 220g 以下

41 GWP 換算 CO2- 万 t/ 年 12 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, 結果 4: 国内外の冷媒に関する規制動向 規制スケジュールと GWP 換算値推移試算 モントリオール議定書先進国対応 年 : 30% 2025 年 : 50% 新たな対策 2029 年想定 1 家庭用エアコンテ ィショナ ( 目標値 3) ヒ ル用マルチエアコンテ ィショナ ( 目標値 750) 2029 年 : 70% 中央方式冷凍冷蔵機器 自動車用エアコンディショナ 別置型ショーケース 内蔵型ショーケース 中央方式エアコンディショナ ( ターボ冷凍機 ) 中央方式エアコンディショナ ( チリングユニット ) ビル用マルチエアコンディショナ 店舗 オフィス用エアコンディショナ 家庭用エアコンディショナ 2033 年想定 1 業務 オフィス用エアコンテ ィショナ ( 目標値 350) 2 コンテ ンシンク ユニット及び定置式冷凍冷蔵ユニット ( 目標値 300) 年 : 1, % 年現在 2019 年 2025 年 2029 年 2033 年

42 13 結果 4: 国内外の冷媒に関する規制動向 冷凍空調機器 2029 年以降の対策として想定した低 GWP 目標値 現在の主な冷媒 GWP 2025 年度までの対策 ( フロン排出抑制法 ) GWPの目標年度目標値 2025 年度以降 2033 年度までの対策 GWPの目標年度目標値 家庭用エアコンディショナ R410A 2, 店舗用 オフィス用エアコンディショナ R410A 2, 自動車用エアコンディショナ R134a 1, 同左同左 コンデンシングユニット及び定置式冷凍冷蔵ユニット R404A 他 3, , 中央方式冷凍冷蔵機器 R404A 他 3, 同左同左 ビル用マルチエアコンディショナ R410A 2,090 未指定未指定

43 14 結果 5: 速やかな普及を実現するための研究開発体制 エコキュートの事例を参考とし 今後開発される冷凍空調機器の速やかな普及を実現するためには 下記の点が重要 企業横断的な体制の構築 : 冷凍空調機器メーカ 冷媒メーカ 評価機関 ユーザの共同体制 短期集中型のスケジュール管理 機器完成後の販売体制の構築 機器完成後の補助金制度への働きかけ シンプルな機器並びにシステム構成 国内並びに海外での販売を想定しての開発

44 15 提言 冷媒開発に関する提言 冷凍空調機器の開発に関する提言 冷媒リスクアセスメントの継続 拡大 その他

45 16 提言 1: 冷媒開発 1)HFO-1123( 日本発の冷媒 ) の継続的研究 開発 現在 NEDO プロジェクト ( 平成 23 年度 ~ 平成 27 年度 高効率ノンフロン空調機器技術の開発 / 高効率かつ低温室効果の新冷媒の開発 ) で開発中の HFO-1123 を主成分とする次世代冷媒の継続した開発 サポートを実施する テーマ HFO-1123 を主成分とする次世代冷媒の課題克服のための開発研究 背景 HFO-1123 は ODP=0 GWP=0.3 で毒性がなく 沸点が -56 ( 大気下 ) と低く 空調及び冷凍 冷蔵用途他での採用が期待される また現在の主力冷媒 R410A の沸点 (-51 ) に近いため使いやすく 普及が期待される冷媒だが 2 つの課題がある 開発課題微燃性があること 特定条件でエネルギーが加えられると自己分解反応が生じることから熱的安定性に欠けることである したがって 微燃性の低減 と 特定条件における熱的安定性の向上 が必要である 開発体制冷媒メーカをリーダとした共同プロジェクト体制 開発メンバー リーダ ) 冷媒メーカ 1 社 冷凍空調機器メーカ用途別に各 1 社 評価機関 アドバイザとしてユーザを用途別に各 1 社

46 17 提言 1: 冷媒開発 2)HFO( 含 HCFO 系 ) 新冷媒の研究 開発 日本発のフロン系冷媒 (HFO HCFO 系 ) を目指して研究 開発を実施する テーマ 背景 HFO( 含 HCFO 系 ) 新冷媒の研究 開発 分子構造に二重結合等を持つ HFO HCFO 系冷媒は 炭素の周囲に付く水素 フッ素 塩素 さらには臭素等との組み合わせと その分子配置等により 多種類の分子構造の出現が期待される 最近では 発泡剤用として開発されていた塩素を含む HCFO-1233zd 冷媒が 大気中での寿命が短くその構造内の塩素がオゾン層まで到達しないことから ODP ゼロと見なされ その結果大型冷凍機用の冷媒としての採用が始まり注目されている 過去において 大気安定性の不足を理由に採用されなかった冷媒の再考も含めて研究開発が必要である 開発課題 HFO 系の新冷媒の研究 開発 開発体制冷媒メーカをリーダとするプロジェクト体制 開発メンバー リーダ ) 冷媒メーカ 1 社 評価機関

47 18 提言 2: 冷凍空調機器開発 1)R32 冷媒を上回る低 GWP 冷媒を使用する家庭用エアコンディショナの研究開発 R32 を上回る低 GWP 性能を実現するために 冷媒使用量を極限まで低減した家庭用エアコンディショナの開発 並びに HC 系の自然冷媒を使用しつつ 燃焼性 安全性にも対応した家庭用エアコンディショナを開発する テーマ 背景 R32 冷媒を上回る低 GWP 冷媒を使用する家庭用エアコンディショナの開発 HC 系冷媒は強い燃焼性を有しているため 従来冷凍空調機器の冷媒として使用されることが少なかった しかし例えば R290 は GWP=3 と低く また COP 等の性能面でも現在の主冷媒 R410A と同等の性能が期待できる 一方で R32 等のフロン系冷媒 混合冷媒等を使用しつつ冷媒使用量を極限まで低減できる技術により低 GWP 性は確保でき HC 系冷媒の使用実現にも冷媒少量化は必要な技術である 2029 年以降のモントリオール議定書北米 3 か国提案への対応を考えると 冷媒使用量を圧倒的に少量化する技術 HC 系冷媒を安全に利用可能とする技術が必要である

48 19 提言 2: 冷凍空調機器開発 1)R32 冷媒を上回る低 GWP 冷媒を使用する家庭用エアコンディショナの研究開発 開発課題 HC 系の自然冷媒使用や その冷媒充填量の極少化によって 低 GWP 性を確保できる家庭用エアコンディショナを実現するには 下記の 3 項目が課題である 冷媒使用量を極限まで少量化できる技術 HC 冷媒等の低 GWP 冷媒を使用する技術 冷媒リスクアセスメント による燃焼性 安全性の評価日本独自のきめ細かな技術と気配りを駆使して ライフサイクル全体での安全性を製品 制度 インフラのすべてにわたって確立し それを世界に広めていくことが期待される 一方そのためにはリスクアセスメントは極めて重要であり 製品開発とリスクアセスメントの両輪で 制度 インフラ 法規の構築 変更 ( 冷媒許容量基準値の規定を含む ) を含めた活動としていくことが重要である

49 20 提言 2: 冷凍空調機器開発 1)R32 冷媒を上回る低 GWP 冷媒を使用する家庭用エアコンディショナの研究開発 開発体制冷凍空調機器メーカをリーダとした共同プロジェクト体制 HC 系冷媒を用いた家庭用エアコンディショナ開発は 冷凍空調機器メーカ単体では開発リスクが高く実施できないと思われる 冷凍空調機器団体が組合をつくり実施することも考えられる 開発メンバー リーダ ) 冷凍空調機器メーカ 評価機関 ユーザ

50 21 提言 2: 冷凍空調機器開発 2)HCFO-1233zd 冷媒を利用できる冷凍空調機器の研究開発 HCFO-1233zd 冷媒は ODP=0 GWP が小さく 毒性 燃焼性が無い冷媒であるが 冷凍空調分野では大容量ターボ冷凍機のみで使用されている そこで HCFO-1233zd を中小容量の冷凍空調機器でも使用出来るようにする冷凍空調機器開発を提案する テーマ 背景 HCFO-1233zd を利用できる中小容量の冷凍空調機器の開発 HCFO-1233zd 冷媒は ODP が 0( 塩素分子を有するが 大気中寿命が短いので実質 0 と評価されている ) で GWP も小さく 毒性と燃焼性が無く COP も R123 とほぼ同等の性能が期待できる 現在では最も環境的にも性能的にも優れている冷媒の一つと考えられる しかしその用途は 600USRt 以上の大容量ターボ冷凍機用に限られており 中小容量の冷凍空調機器では利用できていない 開発課題 HCFO-1233zd 冷媒を使用出来る中小容量の冷凍空調機器の開発 開発体制機器メーカをリーダとし ユーザも含めた共同プロジェクト体制 開発メンバー リーダ ) 冷凍空調機器メーカ ユーザ

51 22 提言 3: 冷媒リスクアセスメント 平成 17 年度から実施されている冷媒の微燃性リスク評価委員会を引き続き継続し 微燃性だけでなく安全性全体のリスク評価に拡大して行く テーマ 背景 冷媒リスクアセスメントの強燃性冷媒まで含めての継続 及び安全性全体への拡大 GWP の低減を目指す次世代冷媒には微燃性を有する物が多いため それらの冷媒を使用するには 燃焼性リスク評価が必要である 平成 17 年度 ~ 平成 22 年度 平成 23 年度 ~ 平成 27 年度の 2 期にわたり実施されている NEDO 事業においては 微燃性を中心としたリスクアセスメントが実施され R32 冷媒を家庭用エアコンディショナに使用する検討等が実施された その成果として 安心して R32 冷媒の家庭用エアコンディショナを国内で販売 使用することが可能となり 現在では国内メーカ 9 社が R32 冷媒を採用した家庭用エアコンディショナを販売 ( 販売開始予定を含む ) している 海外でも 既にインド オーストラリア 欧州で発売が開始されているが 今後さらに増えるものと思われる 微燃性冷媒リスク評価委員会は R32 冷媒の普及に大変貢献した

52 23 提言 3: 冷媒リスクアセスメント 開発課題今後は微燃性リスクアセスメントの対象を 強燃性である HC 冷媒等にまで拡大しながら継続することを提案する R32 冷媒を上回る低 GWP 性冷媒を使用する家庭用エアコンディショナの開発として HC 系冷媒利用を提案しているが 冷媒リスクアセスメントは極めて重要な課題であり 製品開発とリスクアセスメントの両輪で 制度 インフラ 法規の構築 変更 ( 冷媒許容量基準値の規定見直し ) を含めた活動としていくことが重要である さらに今後は その他の自然冷媒や新たな HFO 冷媒等を取り扱うことも想定されることから 致死毒性 麻酔性 心感作毒性 その他避難に影響を与える効果及び永続生涯 窒息性等の安全性全般のリスクアセスメント評価に拡大することを提案する

53 24 提言 3: 冷媒リスクアセスメント 開発体制大学 研究機関をリーダとした共同プロジェクト体制 ( 現在の微燃性冷媒リスク評価研究会と同様の体制 ) 開発メンバー 大学 評価機関 冷凍空調機器メーカ フロンメーカ ユーザ

54 25 提言 4: その他 1)R404A 冷媒のレトロフィットを実現するための対策の検討 背景 コンデンシングユニット及び定置式冷凍空調ユニットに含まれる別置型ショーケースや漁船の冷凍冷蔵設備は運用時の冷媒漏えいが多いと言われている機器である さらに現在主に使用されている冷媒 R404A は GWP=3,920 と高く フロン使用時の漏えいの約半分を占めている そこで 既存機器に対して冷媒レトロフィットを実施して低 GWP 冷媒化を図ることにより フロン漏洩が発生しても CO2 換算値の削減を図る 海外では既に既存機器への冷媒レトロフィットが始まっている 既存機器の冷媒レトロフィットには 圧縮機で現在使われている油との相性の問題他 多くの解決すべき課題が想定され 直ちに冷媒レトロフィットを行うことは難しい そこで はじめに既存機器の冷媒レトロフィットの課題整理から検討を進めることを提案する 開発体制機器ユーザ / 販売者をリーダとした共同プロジェクト体制 開発メンバー リーダ ) ユーザ又は設備会社 冷凍空調機器メーカ 評価機関 フロンメーカ

55 26 提言 4: その他 2) 正確な性能評価法の確立 普及 背景 冷凍空調機器の性能評価には 正確な測定機器 測定方法並びに運用技術他が必要である 日本の冷凍空調機器の性能は世界トップレベルでありながら その性能の良さが世界的に認められているとは言い難い それは各国における性能評価方法や精度に差があることも一因である 機器性能評価では 実使用条件下での機器性能評価が必要であり 定格運転時の COP 評価だけではなく APF 評価も行うことにより 正確な冷凍空調機器の性能評価が可能となる また 冷媒漏えいにより冷凍空調機器の性能が低下することを考えると 冷媒漏洩量を加味する性能評価にすることも一つの考え方である 日本製の冷凍空調機器は 性能が良いだけでなく 経済性 安全性 省エネ性などが総合的に優れていることを 世界的に認められるような評価手法の検討 確立そしてその普及が必要と考える 開発体制大学 研究機関をリーダとした共同プロジェクト体制 開発メンバー 大学 評価機関 冷凍空調機器メーカ ユーザ 設備工事会社

56 27 提言 4: その他 3) ヒートポンプ自動車用エアコンディショナの研究 開発 背景 現在の自動車はエンジン排熱を利用して暖房等を行えるため 自動車用エアコンディショナは冷房専用機である しかしながら 今後低 CO2 対策として普及が予想される電気自動車やプラグイン ハイブリッド車では エンジン排熱がなくなり 暖房 加熱の方法が課題となる その対策として冷房専用のエアコンディショナをヒートポンプとして利用して暖房を行うことが考えられる ところが今後普及予定の自動車用エアコンディショナの次世代冷媒 HFO-1234yf は暖房時の COP が低く 暖房には適していない そのため 使用する冷媒の検討から開始する必要がある そこで世界に先駆けて ヒートポンプ自動車用エアコンディショナの研究開発を提案する 開発体制自動車用エアコンディショナメーカをリーダとする 開発メンバー 自動車用エアコンディショナメーカ フロンメーカ 評価機関 自動車メーカ

57 28 まとめ 調査結果 冷媒 冷凍空調機器 使用ニーズと技術開発課題 規制動向 研究開発体制提言 冷媒開発 冷凍空調機器開発 冷媒リスクアセスメント その他 ご清聴いただき ありがとうございます