UFL LFL

¼ LFL

＜結果：濃度分布 (シナリオ No.9)＞

室内機からの漏洩濃度の検討

• 「詳細」：室内機の内部を詳細に数値計算

• 「従来」：濃度 100% の冷媒が送風口から噴出

• 「簡易」：ある濃度の冷媒が送風口から噴出

m³min m³min m³min

R32 1 kg 1 min Detailed ― 7.260 1.695 0.907

LFL = 13.5 vol.% 1 1 1

UFL = 27.5 vol.% calc. time = 2.5 min Conventional ― 1.309 0.602 0.536

0.82 0.64 0.41

Simple Xout_i = 15 vol.% 10.333 0.057 0.000

1.42 0.03 0.00

Simple Xout_i = 22.5 vol.% 7.663 1.707 1.114

1.06 1.01 1.23

Simple Xout_i = 30 vol.% 5.234 3.402 2.269

0.72 2.01 2.50

4 min Detailed ― 10.545 4.653 2.628

1 1 1

calc. time = 5.5 min Conventional ― 3.255 1.432 1.410

0.31 0.31 0.54

Simple Xout_i = 15 vol.% 12.561 3.374 2.332

1.19 0.73 0.89

Simple Xout_i = 22.5 vol.% 9.376 5.551 3.695

0.89 1.19 1.41

Simple Xout_i = 30 vol.% 7.267 4.315 3.507

0.69 0.93 1.33

Refrigerant Leaking

period

Analysis model Refrigerant

amount

Initial mass fraction

dt

V_0.25FL V_FLdt V_BVFLdt

可燃時空積をモデル間で比較

• 「詳細」モデルを基準にする

• 「従来」モデルでは可燃時空積は小さい

• 「簡易」モデルでは． 22.5% 濃度が「詳細」モデ ルに近い

可燃時空積の定義

∫V

_FL

dt ・・・濃度 LFL~UFL 領域

∫V

_0.25FL

dt ・・・濃度 1/4LFL~UFL 領域

∫V dt ・・・濃度 LFL~UFL 領域流速が燃焼速度以下

＜ルームエアコン床置き室内機の対策：室内機からの漏洩濃度の検討＞

冷媒漏洩を感知したら，送風機を運転し，冷媒の拡散を促進

• 送量を1～6m

³

/minで変化させたときの可燃時空積を計算

• ∫V

_0.25FL

dt は送風によって大きくなる

• ∫V

_FL

dt は風量を 2m

³

/min 以上にするとほぼ消滅する

m

³

min m

³

min m

³

min

R32 1 kg 1 min V

air

= 1 m

³

/min 6.367 2.492 1.250

LFL = 13.5 vol.% calc. time = 2.5 min V

air

= 2 m

³

/min 10.792 0.127 0.001

UFL = 27.5 vol.% calc. time = 2.5 min V

air

= 4 m

³

/min 15.991 0.005 0.0004

V

air

= 6.15 m

³

/min 0.515 0 0

4 min V

air

= 1 m

³

/min 17.612 0.0341 0.0002

calc. time = 5.5 min V

air

= 2 m

³

/min 22.558 0 0

calc. time = 5.5 min V

air

= 4 m

³

/min 0.979 0 0

V

air

= 6.15 m

³

/min 0.039 0 0

Refrigerant Refrigerant amount

Leaking

period Fan air volume V

_0.25FL

dt V

_FL

dt ^V

_BVFL

^dt

＜ルームエアコン床置き室内機の対策：室内機の送風効果の検討＞

② 2L 冷媒の燃焼性 ～担当：産業技術総合研究所～

＜不燃性冷媒の燃焼限界＞

LFL UFL

vol% vol%

R22 non-flammable

R134a 11.5 0.3 15.9 0.4 R410A 15.6 0.2 21.8 0.4 R410B 16.3 0.3 20.9 0.4 R413A 7.16 0.15 14.3 0.5

R410A, R410B, R134aは不 燃性冷媒であるが，湿度と 温度が高い条件では燃焼範 囲が出現（50%RH at 60 C）.

＜燃焼限界への湿度の影響＞

R1234yf と R1234ze(E) の燃焼限界は湿度の影響を受 ける．湿度が高いと燃焼域が広がる ．

Flammability limits of R1234yf and R1234ze(E)

L F L , U F L , v ol %

Relative humidity at 23 C, %

0 20 40 60 80 100

4 6 8 10 12 14

Relative humidity (％RH) corrected for 23℃

○ R1234yf, LFL

● R1234yf, UFL

△ R1234ze(E), LFL

▲ R1234ze(E), UFL

＜消炎距離測定＞

DC spark generator

Micrometer Electrodes with

100-mm ID plates Fan

Acrylic cylinder

+

-消炎距離 d

_q

と燃焼速度 S

_u0,max

には強い相関関係がある.

2L冷媒の消炎距離 d

_q

は 5 mm以上.

＜消炎距離からの最小着火エネルギーの見積り＞

(2) (3) (1)

Here,

燃焼速度と消炎距離の関係式(1)を式(2)に代入すると，

R32の最小着火エネルギーは29 mJと計算される

３．日本冷凍空調学会における低 GWP 新規冷媒を用いた 空調・冷凍システム開発に関連した取り組み

学会の事業活動

３．１ 日本冷凍空調学会の果たすべき使命

定款第3条：

「本会は低温・冷凍・食品・空気調和（これらを冷凍空調と称する）に関わる先端的 及び普遍的な科学・技術を向上させる活動を通して公共の福祉と社会・産業の発 展に寄与することを目的とする」

( 1) 技術普及及び技術者育成などの教育事業

(2) 国際冷凍学会などとの連携・協力による国際交流事業

(3) 調査・資料収集及び技術開発・研究開発などの調査研究事業 (4) 資格認定及び表彰による学術評価事業

(5) その他，前条の目的を達成するために必要な事業

・保安委員会，規格制定委員会，冷凍技術委員会

（冷媒，培圧縮機，熱交換器，システム・・・）など

・産学官による調査研究プロジェクトの実施

各種委員会による活動

３．２ 冷媒関連技術委員会および調査研究プロジェクトの紹介

冷媒技術委員会

１．委員会構成 委員長 東 之弘（いわき明星大学）

幹 事 粥川洋平（産業技術総合研究所）

構成委員 総数 ２７名 （学：１１，産：1６）

２．本委員会の目的

冷媒は冷凍機やヒートポンプの心臓部を流れる，まさに血液に相当する重要 な要素材料であり，冷凍空調産業においては必要不可欠なものである．特に 最近では地球環境問題としてのオゾン層破壊や地球温暖化との関わりが深 く，将来的にはフロン系冷媒の代替品開発が重要な課題となっている．

本委員会では，産業界と大学等との間で，必要な情報交換を行える場を作

るとともに，学会という公的第３者機関から機器設計のために必要となる冷

媒物性標準値を公開することを目的とする．

３．主な活動

(1) 冷媒に関する評価，熱物性値表の作成：

JARefを編集，刊行することにより，冷媒の熱力学的性質の標準値を公式に提供 する．この値は，高圧ガス関連の法規にとっても必要な情報となっている．

(2) 冷媒熱物性値簡易計算ソフトウエアの製作

「冷凍サイクル計算プログラムソフト」を作成し，WG（ワーキンググループ）を構成 して，必要に応じて更新している．

(3) 委員への情報提供など

年に１回ないし２回の委員会を開催し，冷媒物性研究に関わる情報の共有や，

研究機関所属の委員が参加した国際会議の情報提供などを行っている．

４．最近の成果

熱交換器技術委員会

１．委員会構成 委員長 宮良明男（佐賀大学）

幹 事 浅野 等（神戸大学），伊東大輔（三菱電機）

構成委員 総数 １２名 （学：５，産：７）

２．本委員会の目的

熱交換器は冷凍機やヒートポンプの性能を左右する重要な要素機器であり，用途に 合わせて様々な形状・特徴を有する熱交換器が使用されている．本委員会では，熱 交換器に関する技術動向の調査，産学連携プロジェクトの立案・運営・管理，最新情 報の会員への発信及び熱交換器技術の体系化などの活動を行っており，これらの活 動を通して，学会，産業界および大学の連携を図り，基盤技術の強化，社会的課題の 共有などを通して社会に貢献することを目的とする．

３．主な活動

(1) 熱交換器に関する技術ロードマップの作成：

熱交換器に関する近年の技術動向及び技術シーズ・ニーズの調査を5年ごとに行い，

将来技術の方向性を検討した結果を会員に公開する．

(2) 産学連携プロジェクトの企画・運営

直面している技術課題について産学連携の調査研究プロジェクトを2年ごとに企画・立 案し，実施プロジェクトの取りまとめを行う．

(3) 専門技術書の出版，伝熱データベースなど

熱交換器に関する研究成果の体系化を目的に，本委員会の下部に組織したWGにお

いて，専門技術書の出版や伝熱データベースの作成を進める．

４．最近の成果

1 2 3 4 5

完了の時期

重 要 度

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

低

GWP

冷媒

（熱物性・全般）

冷媒伝熱

（低

GWP

）

伝熱面（微細流路・溝付管）

二次冷媒側

（着霜・除霜・結露）

1.冷媒の種類 2.冷媒側伝熱形態 3.伝熱面

4.二次冷媒側伝熱 5.熱交換器

6.

熱交換器技術応用新規分野

7.

ナノテクノロジー等の応用技術

8.上記以外のその他の課題

低

GWP

冷媒

（可燃・混合・高温）

冷媒伝熱

（

CO2

）

熱交換器（フィンチューブ・

マイクロ・分配）

応用新規分野

（排熱，自然エネルギー）

ナノテク

（微細加工）

低GWP 冷媒の重要度が高くなり，その熱物性や伝熱特性の重要度が高い．

前回調査では，CO

₂

冷媒の重要度が極めて高かったが，今回は相対的に低い．ただし，課題は残さ れている．

着霜・除霜・結露の課題や微細流路とそれに伴う冷媒分配の課題，新しい熱交換器の課題は，前回 と今回のいずれの調査でも重要度が高く，3 ～ 4 年での開発完了が望まれている．

可燃性冷媒，混合冷媒，高温冷媒は重要度は低いが，長期的な視点での課題解決が望まれている．

など

宮良・小山，冷凍 第 88 巻第 1025 号（ 2013 年 3 月）

３．３ 微燃性冷媒リスク評価研究会の紹介

１．研究会構成 主 査 飛原英治（東京大学）

副主査 藤本 悟 （日本冷凍空調工業会）

２．本研究会の目的

微燃性冷媒のリスク評価を実施するた めの基礎的なデータを整備することを目 的として，2011 年から始まったNEDO の

「高効率ノンフロン型空調機器技術の開 発」プロジェクトの中で，諏訪東京理科大 学，九州大学，東京大学，産業技術総合 研究所などが冷媒の安全性の研究を進 めている．

これら研究成果を利用して工業会の中 で微燃性冷媒のリスク評価を行っていた だき，そのリスク評価の適正さを第三者 の立場から検討することを目的として，日 本冷凍空調学会の下に微燃性冷媒のリ スク評価を検討するための研究会を設置．

３．成果

各年度のプログレスレポートの公表，技術セミナーの実施など

４．今後の課題と展望

４．１ 次世代低GWP冷媒の探求

ODP GWP 100 NBP 毒性 ²⁾ 燃焼性 ²⁾

- - degC -

-R32 CH2F2 0 677 -52 A 2L

R134a CF3-CH2F 0 1300 -26 A 1

R125 CHF2-CF3 0 3170 -48 A 1

R143a CH3-CF3 0 4800 -47 A 1

R245fa CF3-CH2-CHF2 0 858 15 A( 旧 B ） 1

R152a CF2-CH3 0 138 -24 A 2

2) Designation and Safety Classification of Refrigerants. ANSI/ASHRAE Stand. 34-2013 Addenda 2015 Suppl. 8400.

1) Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., Koch, D., Lamarque, J.-F., Lee, D., Mendoza, B., Nakajima, T., Robock, A., Stephens, G., Takemura, T., Zhan, H., 2013. 2013: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing, in: Climate Change 2013: The Physical Science Basis.

Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. doi:10.1017/ CBO9781107415324.018

HFC系冷媒

R32 ：近年， R410A 代替の低 GWP 冷媒として空調機用冷媒として実用化

R152a：燃焼性がクラス２だが，GWP値は低い

ODP GWP 100 NBP 毒性 ²⁾ 燃焼性 ²⁾

- - degC -

-water H2O 0 - 100 A 1

ammonia NH3 0 0 -33 B 2L

carbon dioxide CO2 0 昇華点） 1 -78.5 A 1

ethane C2H6 0 negligible -89 A 3

propane C3H8 0 negligible -42 A 3

butane C4H10 0 negligible -1 A 3

isobutane C4H10 0 negligible -12 A 3

2) Designation and Safety Classification of Refrigerants. ANSI/ASHRAE Stand. 34-2013 Addenda 2015 Suppl. 8400.

1) Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., Koch, D., Lamarque, J.-F., Lee, D., Mendoza, B., Nakajima, T., Robock, A., Stephens, G., Takemura, T., Zhan, H., 2013. 2013: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing, in: Climate Change 2013: The Physical Science Basis.

Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. doi:10.1017/ CBO9781107415324.018

自然冷媒

水：極めて低圧で作動するため，装置が大型化⇒小型空調機には不向き アンモニア：毒性と微燃性⇒除外装置が必要，間接式とすべし

ＣＯ２：高圧，低冷房性能⇒多段圧縮式，内部熱交付きなどのサイクル

HC 系冷媒： GWP は極めて低いが，強燃性⇒漏れ検知と排気装置，間接式，充填量削減

ODP GWP 100 NBP 毒性 ²⁾ 燃焼性 ²⁾

- - degC -

-R1234yf CF3 CF = CH2 0 <1 ¹⁾ -28 A 2L

R1234ze(E) CF3 CH = CHF 0 <1 ¹⁾ -19 A 2L

R1243zf CF3 CH = CH2 0 <1 ¹⁾ -24 A 2

R1123 CF2=CHF 0 - -51 ? ?

新規低GWP冷媒（HFO系冷媒）

2) Designation and Safety Classification of Refrigerants. ANSI/ASHRAE Stand. 34-2013 Addenda 2015 Suppl. 8400.

1) Myhre, G., Shindell, D., Bréon, F.-M., Collins, W., Fuglestvedt, J., Huang, J., Koch, D., Lamarque, J.-F., Lee, D., Mendoza, B., Nakajima, T., Robock, A., Stephens, G., Takemura, T., Zhan, H., 2013. 2013: Anthropogenic and Natural Radiative Forcing, in: Climate Change 2013: The Physical Science Basis.

Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. doi:10.1017/ CBO9781107415324.018

R1234yf ， R1234ze(E) ： GWP は極めて低いが，微燃性への対策が必要

⇒不燃あるいは微燃性の高圧冷媒との混合冷媒 従来冷媒に比して作動圧が低く，低体積能力が低い

⇒装置が大型化（配管，熱交換器，圧縮機）

R １１２３：燃焼性と不均化反応への対策が必要

⇒不燃あるいは微燃性の冷媒との混合冷媒

R1243zf：燃焼性への対策が必要

ドキュメント内 Microsoft PowerPoint - 【web掲載版】九大_小山様_ NEDO TSC Foresightセミナー（縮小最終版） (ページ 38-58)