自然冷媒について - 自然冷媒普及促進サイト

地球温暖化と冷凍空調技術

生活に欠かせない冷凍冷蔵技術

暑い夏、エアコンの効いた食卓に、新鮮な食材が並ぶ。私たちは今、100年前には考えられないほど豊かな生活環境で暮らしています。

このような私たちの豊かな生活を支えているのが、冷凍空調の技術。
例えば、海で獲れた魚や畑で採れたレタスが新鮮なまま私たちの口の中に入るのは、水揚げや収穫後にすぐ低温状態に置かれ、その後の物流過程でも低温を保たれたまま、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等に運ばれているからです。
（この一連の流れを、「コールドチェーン」といいます。）

冷凍空調の技術は、冷凍食品やチルド食品、飲料や薬の製造・保管、部屋の快適な温度調整など、私たちの生活のあらゆる場面で役立っています。

空気を暖めたり冷やしたりするには“冷媒”が不可欠

私たちの生活に欠かせない冷凍空調の技術ですが、代表的な機器として冷蔵庫に関して考えてみましょう。さて、どうして冷蔵庫に入っているモノが冷えるか、知っていますか？

夏に水で地面を濡らすと、その周りの空気が冷たくなる経験をしたことがある人もいるかも知れません。これは気化熱と呼ばれる現象。水が蒸発する際に周りから熱を奪っているのです。
冷凍冷蔵の技術は、この原理を応用しています。

それでは、冷蔵庫の中でも、水がまかれているのでしょうか？冷蔵庫は機械の塊なので、水をまいたら故障してしまいますね。そこで登場するのが、“冷媒”と呼ばれるもの。冷凍空調の技術を支える大きな存在の1つです。
冷蔵庫の中には、冷やすための機械が入っています。その機械の中には、冷媒が入っています。

冷やすための機械が動き出すと、右の図にあるように冷媒が機械の中を周り始めます。そして、冷媒が熱を運ぶことで、冷蔵庫の中が冷えるのです。

水蒸気が雲を作り、雨となって川や海に流れ、また水蒸気となって雲を作るように、冷媒も状態を変えることでモノを冷やす仕事をし続けています。

では、現在“冷媒”として働いている物質には、どのようなものがあるのでしょうか。

冷媒の大半を占める“フロン類”

フロン類と地球温暖化の関係

実は、現在使われている冷媒の大半を占めているのが“フロン類”^※という化学物質です。

熱を運ぶための冷媒として使われるフロン類は、二酸化炭素と同じように、地球を暖める力をもつ“温室効果ガス”の仲間として知られています。

フロン類が及ぼす地球温暖化への影響は、二酸化炭素が地球を暖める効果を1とすると、その数十倍～1万倍以上にも及びます。

例えば、現在普及しているエアコンや冷凍冷蔵機器によく使われているフロン類（R-410A）は、地球温暖化への影響は二酸化炭素の約２千倍にもなります。

エコ・フロンイメージ

たとえ少量でも、冷媒のフロン類が機器の使用中に漏れ出たり、機器を捨てる時に回収されずに大気中に放出されたりすることで、地球温暖化に大きな影響を与えています。
私たちの豊かな生活に欠かせない冷凍空調の技術が、地球温暖化を通して将来世代の生活環境に影響を及ぼしてしまう。

未来のために、今、私たちにできることはないのでしょうか？

※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）およびハイドロフルオロカーボン（HFC）がフロン類と呼ばれています。

未来の食生活を救う“自然冷媒”

フロン類に代わる新たな選択肢

現在、フロン類はオゾン層破壊や地球温暖化に影響を与えることから、段階的に製造・輸入が制限されるようになりました^※。

そこで、フロン類に代わり新たに導入が推進されているのが“自然冷媒”です。

自然冷媒は、より環境負荷の少ない物質を冷媒として使用する技術開発により、実用化されました。
その代表例としてアンモニア(NH3)、二酸化炭素(CO2)、水(H2O)、空気、プロパン、イソブタンなどがあります。
これらはいずれも自然界にもともと存在している物質であるため「自然冷媒」と呼ばれるようになりました。
地球温暖化への影響の少ない自然冷媒を選択し、未来の豊かな食生活を守っていきましょう。

※モントリオール議定書に基づき、日本においてCFCは2005年まで、HCFCは2020年までにそれぞれ生産・消費ともに全廃となりました。（CFC, HCFCはいずれもオゾン層を破壊する物質）さらに、オゾン層は破壊しない一方で温室効果の高いHFCも、日本を含む先進国では生産・消費量の段階的な削減が開始されており、2036年までに85%削減（基準値：2011年~2013年の平均）することとされています。

自然冷媒の種類

二酸化炭素冷媒

不燃・無毒で、優れた加熱・冷却能力を発揮。食品小売店舗のショーケース、冷凍冷蔵倉庫、業務用の給湯設備などで利用。

高い給湯・加熱能力: ヒートポンプ給湯機など、高温度帯を作り出すエネルギー効率が非常に高い。

不燃性・無毒: 毒性がなく燃焼もしないため、安全管理が比較的容易。

優れた冷凍能力: 近年の技術開発により、冷凍領域でもフルオロカーボン系冷媒と同等の省エネ性能を発揮する。

アンモニア冷媒

歴史があり、非常に高いエネルギー効率を誇る。大規模冷凍冷蔵倉庫、食品加工プロセスの冷却などで利用。

非常に高いエネルギー効率: 理論上のエネルギー効率（COP）が非常に高く、電気代の大幅な削減が可能。

長年の実績と信頼性: 100年以上にわたり産業用分野の主力として使われ続けてきた実績がある。

安全性への対応: 毒性と可燃性があるが、近年は「CO2との二次冷媒システム」や「低充填パッケージ」等の採用により、安全性を高めている。

空気冷媒

理論上最も安全で、漏えい時の環境負荷が一切ない。超低温冷凍庫（マグロ保管等）や半導体製造プロセスなどで利用。

超低温冷却: －50℃～－100℃クラスの超低温域を得るのに適している。

絶対的な安全性: 毒性、可燃性が一切なく、漏洩しても環境被害がないため、管理コストやリスクが極小。

扱いがシンプル: 空気を直接圧縮・膨張させて冷却するため、冷媒回収や廃棄の工程が不要。

水冷媒

熱を利用して冷却サイクルを動かし、太陽熱や廃熱の活用も可能。工場空調や地域冷暖房用途の吸収式冷凍機で利用。

廃熱の有効利用: 電気圧縮機を使わず、工場の温水や蒸気などの捨てられていた「熱」をエネルギー源として冷水を作れるため、空調の省エネに貢献。

非圧縮: 機械的な圧縮工程がなく、振動や騒音が小さい。

安全性: 水そのものは毒性・可燃性がない。

炭化水素（プロパン）冷媒

優れた熱特性を持ち、店舗什器で貢献。小型の内蔵型ショーケース、スポットクーラーなどで利用。

高い冷却能力: 従来のフロン冷媒に近い圧力特性を持ちながら、より高い冷却能力と省エネ性を発揮する。

配管工事不要の機器に最適: 室外機と一体になった内蔵型機器に適しており、導入設置が容易。

安全性: 可燃性対策として、充填量を規定値以下に抑えた機器開発が進んでおり、国内においても安全規格に適合した製品が普及しつつある。

炭化水素（イソブタン）冷媒

家庭用および小型業務用機器において普及が進む。家庭用冷蔵庫、小型の内蔵型食品用ショーケースなどで利用。

高い省エネ実績: 小型の密閉サイクルにおいて非常に高いエネルギー効率を発揮し、機器の省エネ化に貢献している。

家庭用冷蔵庫のノンフロン化: 現在、国内の家庭用冷蔵庫のほとんどの製品に採用されており、ノンフロン化に貢献している。

安全性: 可燃性はあるが、使用量がごく少量（数十グラム程度）であるため、安全に運用されている。