地球温暖化効果の小さいフッ化炭化水素冷媒を用いた家庭用ルームエアコンの燃焼事故危害評価

【背景・経緯】
　現在家庭用のエアコンに使われている冷媒ガスは、オゾン層を破壊しない代替フロンですが、大気に放出された場合の地球温暖化効果が大きいことが知られています。この代替フロン類の地球温暖化効果は冷媒分子の大気寿命が短いほど小さくなるため、大気中での反応性がより高く大気寿命が短い分子を冷媒に用いることが進められています。現在、家庭用や自動車用のエアコンや自動販売機等に用いられている、フッ化炭化水素冷媒のR32やR1234yfといった冷媒ガスは、地球温暖化効果は比較的小さいものの微燃性を持っています。そこでこれらの冷媒ガスが室内で漏えいした場合に着火事故の可能性があるか、着火事故が起きた場合の危害度を小スケール実験で評価しました。

 

【成果】
　実験は、内寸1.5m×3.0m×高さ1.33mの小スケール模擬室（9畳の1/1.8スケール）を、排気除害設備の整った屋内大型実験室内に設置して、壁面近くに取り付けた模擬放出口からR32とR1234yfをそれぞれ放出し、小スケール模擬室内の濃度分布時間履歴を計測して拡散挙動を観測しました。放散量は、部屋の広さ等から計算した最大許容充填量に基づいて設定しましたが、そこで用いた計算式は、室内気を攪拌することを前提に値を緩和するという国際的な検討において用いられているものです。現在の許容量での実験では4分間かけて全量を放出し終えた直後から室内に可燃濃度域はなく、15kvの電気スパークでも着火しませんでした。通常ルームエアコンが設置される高さを用いて計算した最大許容充填量のまま放出口位置を低く下げ、床面付近に化学量論比近い濃度のフッ化炭化水素冷媒が滞留する様に放出してスパーク放電したところ着火し、燃焼速度の遅い火炎がクラゲ状に上昇する様子が観測されました。（図）

 

図 R1234yfの漏えい着火事故を模擬した燃焼実験で火炎が上昇する様子
（室内の送風なしで低い位置から放出したケース（放出量：室内気の撹拌を前提に値が緩和された充填量、100msごと））

 

【成果の意義・今後の展開】

　この研究の成果は、2022年度実施予定の実スケール実験と比較検討することで、より簡便に燃焼影響を評価するための手法を確立につながるものです。家庭用エアコンの冷媒として微燃性のフッ化炭化水素を用いた場合の漏えい燃焼事故の影響評価自体は、事故シナリオ検討や事故の頻度評価と合わせて新規冷媒使用のリスク評価に資するものです。また事故の危害度が予想以上に大きい場合には安全対策の強化の必要性を示すものになります。

 

※ この成果は、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）の委託業務の結果得られたものです。

2022年11月28日