・安全基準の構築：漏洩検知器設定値の設定、検知後のインターロック方法、マシンケース内冷媒処理 方法、周囲環境への影響解析、冷媒充填及びメンテナンス時の手順の確立
・導入効果の算出：省エネ効果、CO2 排出量、コスト、LCA などを算出し、導入効果を明らかとする。
表 2.2.9 ﾊｲﾄﾞﾛｶｰﾎﾞﾝ系冷媒業務用空調･給湯ﾋｰﾄﾎﾟﾝﾌﾟの開発 進捗計画表 年度
研究 開発項目
Ｈ１７年度 Ｈ１８年度 Ｈ１９年度
①最適冷媒の開発
・最適冷媒の開発
・最適冷凍機油の開発
②要素技術の開発
・圧縮機、モータの開発
・凝縮器、蒸発器の開発
・最適制御方法の開発
③漏洩防止技術及び検 知・処理技術の確立
・運転中の漏洩防止及び検 知・処理技術の開発
・メンテナンス中の安全確 保技術の開発
④試作機の開発
・試作機の設計・製作
・試作機の工場実証試験
⑤システムの評価
・安全基準の構築
・導入効果の算出
冷媒の選定，
基本物性試験
▽ 最 適 冷 媒 及 び 冷 凍 機油の決定、耐久試験 基本物性試験
設計・製作 ▽単体試験
検討 設計 製作
検討・設計
冷媒漏洩ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ 模擬ﾏｼﾝｹｰｽ内拡散試験
漏洩検知器選定・試験 発火試験
検討・確認試験
ﾕﾆｯﾄ設計 ﾕﾆｯﾄ製作
安全基準の確立 ﾌﾟﾗﾝﾄ設計 ﾌﾟﾗﾝﾄ工事
据付工事
工場実証
解析・評価 検討
検討・設計
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⑨ｺﾋﾞﾆｴﾝｽｽﾄｱ向けﾉﾝﾌﾛﾝ型省ｴﾈ冷凍空調ｼｽﾃﾑの開発 (平成 17～19 年度)【サンデン株式会社】
ｱ) 環境可変実験店舗の建設
目標：ノンフロン開発機の性能評価及び消費電力を測定可能な実験店舗を完成する。
実績：冷蔵・空調・冷凍システムを同時に評価できる環境可変実験店舗を完成させた。
コンビ二エンスストアの周囲の温度湿度制御が可能である。
周囲温度条件は、空調ＪＩＳ条件試験を可能にする。
ｲ) ＮＨ３冷凍ユニット基本性能の確認
目標：ＮＨ３冷凍ユニットを開発し、効率を最適化する。
実績：基本性能実験完了、凝縮器ファンインバータ周波数と消費電力の関係等の試験確認、
使用ブライン：プロピレングリコール（ブライン濃度３０％）
ｳ) 冷蔵システムの開発
目標：ＮＨ３冷蔵システムで、１8％省エネ（中間目標）にする。（平成１３年冷蔵システム比較）
実績：ＮＨ３冷蔵システムで１９％省エネを達成した。
図 2.2.12 ＮＨ3 冷蔵室外機 ｴ) 空調システムの開発
目標：ＮＨ３空調システムで消費電力増加３％以内(中間目標)にする。(平成１３年空調システム比較) 実績：NH３空調室外機 冷房ＣＯＰ３．３（フロンＣＯＰ３．３カタログ値）
ｵ) 冷凍システムの開発
目標：ＮＨ３／ブライン／ＣＯ２冷凍システムを、17％省エネにする。（平成１３年冷凍システム比較）
実績：冷凍リーチイン一枚扉で省エネ２５％
ｶ) ショーケースの省エネ
目標：ショーケースを５％省エネにする。（平成１３年ショーケース比較）
実績：・オープン多段ショーケース ＣＡＥ解析と実機データマッチングを実施した。
省エネエアーカーテン試作実施評価。
結果：省エネ１４％達成（目標省エネ５％）今後、冷蔵システムの省エネに反映させる。
ｷ) 機能部品
目標：コストダウンのために新規機能部品開発 実績：ＮＨ３/ブラインのカスケード熱交換器の開発 ｸ) 制御装置の開発
目標：複合省エネ制御
実績・冷凍機用制御装置開発 ソフト仕様検討完了 冷蔵制御ソフト８０％完成 ・集中制御装置の開発 ハード仕様検討完了
・電子膨張弁と制御装置検討
電子膨張弁を当社製制御基板で動作確認済み
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⑩冷暖同時運転ビル用マルチ空調機 (平成 17～19 年度)【三菱電機株式会社】
空気を熱源とする空調機では、ガスクーラ出口の冷媒温度が相対的に低いヒートポンプ給湯機や氷蓄熱 など水を熱源とする機器に比べ、大幅な高効率化技術開発が必要である。さらに、空調機条件に対応した COP 改善策を製造コストの大幅な増大なしに、かつ耐久性（信頼性）、安全性を現行 HFC 冷媒機と同等な レベルで実現する必要があり､これらが空調機に CO2 冷媒を適用する場合の最大の技術課題となる｡
本事業による CO２冷媒に対応した「冷暖同時運転ビル用マルチ空調機」の実用化研究開発では、冷暖同 時運転ビル用マルチ空調機を成立させるために必要不可欠な技術として、下記項目を開発する。
(a)冷暖同時運転ビル用マルチ空調機冷媒回路・制御技術 (b)膨張動力回収技術
(c)ＣＯ２圧縮機技術
(a)～(b)については、要素機器を試作し、要素機器単体での試験評価を行うとともに、冷暖同時運転ビ ル用マルチ空調機の実験試作機ユニットおよび実用試験機ユニットを試作し、性能を実証する。
冷暖同時運転ビル用マルチ空調機を成立させるための特有な技術として、膨張機とこれを搭載した冷暖 同時運転回路（最適な回路構成、冷媒制御）、冷暖同時運転に不可欠な要素である冷暖同時運転冷媒回路
（分流コントローラ）の最適化開発を実施する。また、大容量のビル用マルチ空調機に搭載する圧縮機と して、大容量（10HP）に適したスクロール圧縮機の開発を実施する。
空気を熱源とする空調機では、ガスクーラ出口の冷媒温度が相対的に低いヒートポンプ給湯機や氷蓄熱 など水を熱源とする機器に比べ、大幅な高効率化技術開発が必要である。さらに、空調機条件に対応した COP 改善策を、大幅に製造コストアップすることなく、かつ耐久性信頼性を現行 HFC 冷媒機と同等レベル で実現する必要があり、空調機に CO2 冷媒を適用する場合の最大の技術課題となる。
冷暖同時運転ビル用マルチ空調機を成立させるための特有な技術として、膨張機とこれを搭載した冷暖 同時運転回路（最適な回路構成、冷媒制御）、冷暖同時運転に不可欠な要素である冷暖同時運転冷媒回路
（分流コントローラ）の技術開発を実施する。また、空調機共通技術として、大容量（10HP）で CO2 冷媒 に適したスクロール圧縮機の開発を実施する。
下図に本研究開発で実施する技術課題と特長を示す。
図 2.2.13 冷暖同時運転ビル用マルチ空調機の技術課題と特長
（冷暖同時運転ビル用マルチ空調機冷媒回路・制御技術）
冷暖同時運転ビル用マルチ空調機は、1 台の室外機と複数台の室内機で構成されており、室内機別に冷 房運転・暖房運転の切り替え制御を行うことにより、室内機が全て冷房の全冷房運転、室内機が全て暖房
・高圧、高差圧のCO2冷媒で、現行冷媒同等性能・同等信頼性
・スラスト荷重の大幅低減による高効率化と大容量化の実現 動力回収／最適運転制御技術
スクロール圧縮機 熱交換器
・シンプル構造・小型化
・動力回収による高効率化運転
室外機
・冷房排熱の暖房への利用による運転効率向上
・当社独自の二管式冷暖同時運転回路により、工 事の省力化、省資源
機 機
（冷房） （冷房） （暖房）
（冷房）
ガスクーラ冷却
熱交換器 室内機 最適運転制御技術
冷暖同時運転回路
冷房２８ｋＷ 暖房３１.５ｋＷ
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の全暖房運転、冷房運転の排熱による部分暖房運転（冷房主体運転）、暖房運転の吸熱による部分冷房運 転（暖房主体運転）の 4 種類の運転モードを実現する。下図は冷暖同時運転の原理を示したものであり、
模式的に圧力-エンタルピ線図上に熱交換器を配置し示した。冷房主体運転では、蒸発器側に位置する室 内熱交換器台数を多く配置し、また、暖房主体運転時にはガスクーラ側（高圧側）に室内熱交換器台数を 多く配置する構成に切り替えた運転を行う。
図 2.2.14 冷暖同時運転回路／圧力-エンタルピ線図上の室内熱交換器配置
本研究の特長である CO2 冷媒で二管式で冷暖同時運転を可能とする冷媒回路について、以下説明する。
二管式冷暖同時運転冷媒回路は、暖房を行う室内機に必要な冷媒と、冷房を行う室内機に必要な冷媒と を、超臨界状態で室外機から室内機に一本の高圧配管で供給するものである。従来の一般的な三管式冷暖 同時冷媒回路では配管二本で行っていた冷媒供給（室外機→室内機）を、二管式冷暖同時冷媒回路では一 本で実現することが特長である。さらに、室内機（冷房）からの低圧の冷媒蒸気を室外機に戻す低圧配管 と合わせて、二本の延長配管（室外機と室内機の接続管）で冷暖房同時運転を可能としたものである。二 管式冷暖同時運転冷媒回路は、三管式冷暖同時運転冷媒回路に比べ、次の特長がある。
・配管本数や接続箇所が下図に示すように大幅に削減される。
・ 同時に工事の省力化、省資源を実現できる。
図 2.2.15 二管式冷暖同時運転冷媒回路と三管式冷暖同時運転冷媒回路の接続箇所の比較
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まず、現行 HFC 冷媒の二管式冷暖同時運転冷媒回路の構成について下図により説明する。下図に示すよ うに、圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒蒸気を暖房で必要な冷媒蒸気を残した状態まで室外機で凝縮さ せ、冷媒蒸気と冷媒液が混合した気液二相状態で延長配管から分流コントローラに供給し、内部の気液分 離器で気液分離して、暖房を行う室内機へ冷媒蒸気を、冷房を行う室内機に冷媒液を供給する方式である。
この方式は、室外の空気と熱交換を行う際の冷媒の凝縮温度で気体と液体が共存する相状態が存在する現 行 HFC 冷媒の特徴を活かした方式である。
図 2.2.16 二管式冷暖同時運転冷媒回路（現行 HFC 冷媒）
上記の二管式冷暖同時運転回路は、冷暖房の熱負荷比率に応じて室外機での熱交換量や気液分離器から の冷媒蒸気や冷媒液の流量を複数の流量制御弁で制御する必要があり、分流コントローラ内の冷媒回路や 冷媒流量制御に工夫を要するが、現行 HFC 冷媒機種では確立された技術である。一方、凝縮現象のない CO2 冷媒（超臨界流体）では、従来確立された上図の分流コントローラの回路構成や制御方法が利用できない ことが課題であり、新たに開発が必要である。
下図に CO2 冷媒を適用した二管式冷暖同時運転回路の基本方式を示す。分流コントローラ・室内機間の 配管圧損による液冷媒の二相化を防止する過冷却熱交換器については、CO2 冷媒が圧損の少ない冷媒であ る特徴を持つため、不要となることが特長である。 また、現行冷媒 HFC の冷房主体運転において、分流 コントローラに流入する気液二相冷媒の気液分離に必要であった気液分離器、流量制御弁などは、CO2 冷 媒では不要となることも特長である。
上図と下図とを比較するとわかるように、CO2 冷媒の分流コントローラ部（下図）の回路構成が簡素化 していることが分かる。
以上の検討結果を、下表にまとめる。
冷媒流量制御に工夫を要するが、現行 HFC 冷媒機種では確立された技術である。一方、凝縮現象のな い CO2 冷媒（超臨界流体）では、従来確立された上図の分流コントローラの回路構成や制御方法が利 用できない