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熱対策機器
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ENC Series

2-2.冷媒

冷凍サイクルに使用される冷媒の役割と種類について説明しています。

(1)冷媒とは

簡単な言葉にすると、熱の運び屋の役割を担っているのが冷媒です。「2-1.冷凍サイクル」の項で重要な役割をしていた冷媒ですが、冷凍サイクルを使い、熱を温度の低い所から高い場所へ移動させることができます。

(2)冷媒の種類

アンモニア・二酸化炭素・フルオロカーボンなどが用いられますが、空調機器や産業冷却装置においてもっともよく用いられているのがフルオロカーボンです。
冷媒はクロロフルオロカーボン(フロン)が発明されたことにより飛躍的に冷凍技術が発展しました。フロンは熱の運搬効率がよく、無毒・無臭の上、(一部を除いて)不燃性で爆発性・引火性がなく、腐食性がなく化学的に安定であるため冷房機器の冷媒として急速に普及しました。
しかし、このクロロフルオロカーボン系冷媒の中で、塩素を含む冷媒である、CFC(特定フロン)やHCFC(代替フロン)の塩素が地球の成層圏に到達し、大気圏への紫外線の透過を防いでいるオゾン層を破壊していることが判明しました。結果、その製造、利用が全面的に禁止されました(1995年)。その後代替冷媒として普及したHFC(新代替物質) も地球温暖化に影響していることから、その利用が見直されようとしています。現在、冷凍技術分野では、このクロロフルオロカーボン系冷媒の代替物質の研究・開発が進められています。その中には、イソブタン、二酸化炭素(CO2)などがあり、もともと自然界に存在している物質のため、自然冷媒と呼ばれ注目を集めています。

分類 冷媒番号 オゾン層破壊係数
(ODP)
地球温暖化係数
(GWP) ※
備考
CFC R-12 1 10900 1996年より生産廃止
HCFC R-22 0.055 1810 2020年より生産廃止予定
現在、生産量規制中
HFC R-134a 0 1430  
R-32 0 650  
HFC
混合
R-407C 0 1774  
R-4a0A 0 1980  
HFO R-1234yf 0 <1 地球温暖化係数が低くフロンの代替物質として普及。
微燃性
自然冷媒 R-717
(アンモニア)
0 <1 毒性・臭気あり。
R-740
(二酸化炭素)
0 1  

※CO2を1.0とする100年積分値(IPCC 第5次レポート 2013)

(3)フロンによる環境影響

①オゾン層破壊

1970 年代半ば、人工的に作り出された物質であるクロロフルオロカーボン類(CFC )がオゾン層を破壊する可能性が指摘されました。 フロンの多くは、かつてはエアコン、冷蔵庫、スプレーなどに使われ、大気中に大量に放出されていました。フロンは、地上付近では分解しにくい性質をもっているため、大気の流れによって成層圏にまで達します。 高度40km 付近の成層圏まで運ばれると、フロンは強い太陽紫外線を受けて分解し、塩素を発生します。 この塩素が触媒として働きオゾンを次々に壊してしまいます。オゾン層を破壊する物質には、フロンのほかにもいくつか存在し、消火剤につかわれる ハロンなどの物質が放出する臭素によってもオゾン層が破壊されます。

②地球温暖化

大気中に含まれる二酸化炭素などの温室効果ガスには、海や陸などの地球の表面から地球の外に向かう熱を大気に蓄積し、再び地球の表面に戻す性質(温室効果)があります。
18 世紀半ばの産業革命の開始以降、産業活動による石炭・石油などの化石燃料の大量消費、セメントの大量生産などにより大量の二酸化炭素が大気中に放出され、かつ大気中の二酸化炭素の吸収源である森林の減少などにより、大気中の温室効果ガスの濃度は急激に増加しました。この急激に増加した温室効果ガスにより、大気の温室効果が強まり、大気中の熱の吸収が増えた結果、20 世紀半ば以降から気温が上昇し始めています。
これが地球温暖化の原因と考えられています。
主な温室効果ガスには、二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、フロンガスがあります。

二酸化炭素は、地球温暖化への影響が最も大きな温室効果ガスです。メタンは、二酸化炭素に次いで地球温暖化への影響が大きな温室効果ガスです。メタンは、湿地や池、水田で枯れた植物が分解する際に発生します。 このほか、天然ガスを採掘する時にも発生します。
フロンは絶対量こそ少ないものの、地球温暖化係数がとても高く、特定フロンR-12ではその数値が二酸化炭素の1万倍以上となり、少量でもその影響力が大となります。
地球温暖化が進むと、氷河が溶け出して海水面が上昇し、水没する地域が増えていき、エルニーニョ現象や干ばつ、大雨、熱波やサイクロンなどの地球規模での異常気象の原因となります。

 

前の項目:2-1.冷凍サイクル
次の項目:2-3.フロンに関する法律


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