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(別添3)
目標設定のための区分及び目標基準値

1.区分の基本的考え

 電気冷蔵庫等は、構造の相違、投入技術の相違等により、エネルギー消費効率に相当の格差が生じることとなる。このため、区分の設定にあたっては、それらの相違がエネルギー消費効率に対して一定の影響をもつ事項について基準部会で策定された原則及び論議を踏まえて検討を加えることとした。


2.具体的な区分

(1)貯蔵室による区分

 貯蔵室の形態は、大別すれば冷蔵室と冷凍室の2つに区分することができるが、この形態の相違がエネルギー消費効率に与える影響は極めて大きい。このため、エネルギー消費効率の測定に際しては、この影響度合いの較差の低減を図るために周囲温度と庫内温度の差に着目して補正を行い、比較可能な容積(調整内容積)に換算することとしている。しかしながら、この補正はいわば静的なものであり、稼働状態時の両貯蔵庫の扉開閉回数の違い、周囲温度の変化、制御誤差等がエネルギー消費効率に与える影響度合いを十分に補正するには至らない。こうしたことから、冷蔵室と冷凍室は別に分類することとし、冷蔵庫、冷凍庫、冷凍冷蔵庫に区分した。(参考1参照)

・冷蔵室:冷凍食品以外の食品の貯蔵に必要な温度(5℃前後)
     を維持する構造の貯蔵室
・冷凍室:冷凍食品の貯蔵に必要な温度(スリースター室の場合:
     −18℃)を維持する構造の貯蔵室


(2)冷却方式による区分

 冷却方式は以下の2方式が主流である。これらの方式の違いは原理的にファンモーターの有無による排熱処理の要不要、熱伝達率の相違等に起因して消費電力量に相違をもたらすことから別区分に分類した。(参考2参照)

1) 冷気自然対流方式(直冷式)
 冷蔵室及び冷凍室に冷却器を設け、冷蔵室は冷却器からの冷気を自然対流で循環させ、冷凍室では冷却器からの熱伝達により冷却する方式

2) 冷気強制循環方式(ファン式)
 冷蔵室及び冷凍室以外の場所に冷却器を設け、冷却器で作られた冷気を冷蔵室及び冷凍室にファンで強制的に循環させて冷却する方式


(3)特定技術の使用による区分

1) 近年、我が国の電気冷蔵庫等は生活様式の変化等から大型化が進んでいる。また、同時に、機能・性能面でも高い利便性をもった製品の開発が進展し、これからは消費生活の面からも受け入れられて普及が進展している。
 一方、こうした製品はエネルギーの多消費を招くことから、製造事業者等は地球温暖化防止の視点を踏まえるとともに商品価値としてのエネルギーコストの低減のための技術開発・導入を進めている。代表的な技術としては、インバーター技術、モーターのDC化、高性能断熱材、冷却ダクト等の高効率化、最適制御技術等があげられる。

2) しかしながら、このような技術を導入した大型製品は高コストとなり、販売価格の面でもこれからの技術を未導入の製品に比べ高価格なものとなっている。
 こうした価格の上昇分とランニングコスト減少額(電気料金の減少分)との関係を調査したところ、価格上昇分に占めるランニングコスト減少額は既ね35〜50%((社)日本電機工業会調査)であることが分かった。換言すると、電気料金の減少では特定技術の導入による価格上昇分の金額をカバーすることができないことが判明した。

3) このため、基準部会で策定された原則5の考え方から、上記の技術的差異に着目した区分を設けることとする。なお、多くの技術項目と利便機能項目が存在するが、技術投入の重複や利便機能が基本的にそれらの技術を基礎としていることから、これらを可能な限り捨象して区分の単純化を図り、技術的差異をインバーター技術の導入の有無、真空断熱材の採用の有無により区分することとした。

4) なお、策定される区分の目標値が決まることにより、製造事業者等は目標値の達成に努め、結果的に多くの製品が目標水準に達し、目標水準に達しない製品は市場で販売されなくなるものと見込まれる。このため、上記1)2)の価格比較にあたっては、比較するモデルは任意に選ぶのではなく、策定される各々の区分から現行トップランナー(目標水準に近い製品)を選定して比較を行うことが適当と考えられる。具体的作業においては、この点に充分に留意するとともに、調査内容積の一致にも配慮した。
 また、インバーター技術及び真空断熱材を採用した製品は、これら技術の未導入の製品にはない付加的機能を持つことが多い。価格の比較にあたってはこうした付加的機能を差し引いて機能レベルを整合した上で比較することも公正な比較の観点から重要であり、この点にも充分に留意した。

※・ 「区分VI冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のもので特定技術を利用したもの)」と「区分VII冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のもので区分VI以外のもの)」を12年間使用した場合におけるトータル費用の比較(参考3参照)

(4)上記(1)〜(3)の考え方を総合し、目標設定のための区分を
   以下のとおりとする。

区分I:冷蔵庫(冷気自然対流方式のもの)
区分II:冷蔵庫(冷気強制循環方式のもの)
区分III:冷凍庫(冷気自然対流方式のもの)
区分IV:冷凍庫(冷気強制循環方式のもの)
区分V:冷凍冷蔵庫(冷気自然対流方式のもの)
区分VI:冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のもので特定技術を使用したもの)
区分VII:冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のものでVI以外のもの)
注)調整内容積による制御は設定しないこととした。


3.目標基準値の設定

(1)目標基準値の設定の基本的な考え方

目標基準値は、以下の考え方を基本として区分毎の目標基準値算定式により設定することとする。

1) 1998年9月末時点での製品の新測定方法による年間消費電力量の実績値を基に中間とりまとめを行ったが、目標基準値は可能な限り最新のデータを取り入れることとし、1999年3月1日時点のデータにより中間とりまとめに修正を加えて設定することとする。

2) 目標達成年度までの将来の技術の進展による改善が確実に見込まれるものについては、極力改善を見込んだ目標基準値とする。

3) 目標基準値は区分毎に調整内容積を変数とする関係式を用いて設定すること。

4) 目標基準値は区分間での矛盾がないこと。

(2)今後の技術開発等の項目及び開発余地

1) 電気冷蔵庫等に関する省エネルギー技術は、基本的に冷却技術、断熱技術、制御技術の3つの技術の改良である。これまでにも駆動モータ、圧縮機の構造、熱交換器の形状等に対して様々な改良が行われてきたが、これからの要素技術の改善も限界に近くなっており、今後、わずかな改善は行われたとしても、革新的な技術開発は期待できない状況となっている。
 一方、こうした限界近くに達している各種省エネルギー技術の成果が盛り込まれた製品が各区分において現在の最高水準のエネルギー効果を実現している。
 従って、今後は、需要動向や製造コストによる制約があるものの、これら各種省エネルギー技術を可能な限り多くの製品に投入して行くことが重要な課題となっている。

各基本技術の改善と今後の見通しは以下のとおり。

ア. インバータ化技術の投入
圧縮機駆動用モータを従来の交流誘導モータから回転数可変の直流ブラシレスモータとすることによりモータ効率の向上を図っている。
直流駆動圧縮機は、高性能マイコンを採用することにより、より多くの情報をダイレクトにデジタル処理することが可能となり、精度の高いコントロールを実現し、効率向上を図っている。
しかしながら、これら効率向上の中心をなしている直流ブラシレスモータは、電気冷蔵庫等に採用するサイズのモータの効率としては既に最高水準となっており、コスト面を含め、現状以上のモータの開発は困難な状況となっている。

イ. ファンモータの直流(DC)モータ化
電気冷蔵庫等には冷気送風ファンモータと凝縮用熱交換器等を冷却するファンモータが取り付けられている。これからのファンモータは熱負荷として消費電力量に大きな影響を与える。このため、従来から利用されていた交流モータを直流ブラシレスモータに換え、熱負荷の低減を図っている。

  冷気送風ファン用モータ 凝縮器ファン用モータ
交流モータ
(従来)
直流モータ 交流モータ
(従来)
直流モータ
入力(W) 5.7/6.8 1.2/1.2 6.9/5.6 0.8/0.8
(50/60Hz)

しかしながら、氷点下の条件で使用する小型直流モータの開発も限界状態に達しており、さらなる効率向上のための開発は困難な状況となっている。



ウ. 熱交換器の性能向上
熱交換器の冷媒パイプに内面溝付き管を採用することにより、熱交換効率向上を図っている。
しかしながら、管内面の溝構造についても加工上限界に近く、今後の更なる改善は非常に困難な状況となっている。



エ. 冷気風路の最適化
冷気風路内の形状の最適化によって圧損を低減して冷気の流れをスムーズにするとともに、ダンパー(冷気流量を制御するフラップ)を設けてその電子制御を行うことにより適正な冷気分配を図ってきた。また、ファン形状を最適化して風量の大幅増大に取り組んできた。
しかしながら、一定の外形寸法に対して極力内容量が大きな製品を期待する使用者の要求は大きく、冷気風路のさらなる拡大は非常に難しい状況となっており、現状以上の通風抵抗減少は困難な状況となっている。



オ. 冷蔵室及び冷凍室専用の冷却器の採用
冷蔵室及び冷凍室にそれぞれ専用の冷却器を設け、冷蔵室専用冷却器の蒸発温度を冷凍室専用冷却器より上げることにより、圧縮機の効率を向上させることが可能となる。この技術は一部の高価格帯製品への適用は可能であるが、製造コストが大幅に上昇するため、全製品に適用することは困難である。



カ. パッキン周囲よりの熱リーク削減
ドアと箱体の間にはシールのためのパッキンが装着されている。このパッキンの材質、厚さ、形状は熱リークや熱侵入の条件に大きな影響を与える。基本的にはドアと箱体の断熱面積を小さくしてパッキンの形状を工夫し冷熱の漏洩を起こりにくくすることが有効であり、現在までのパッキンの厚みの削減、形状工夫等によりこの部分の熱リークが大きく削減されており、冷凍サイクルへの負荷も低減されてきている。
しかしながら、パッキンの厚みや耐久性も限界に近く、形状の工夫も現在まで様々な工夫がなされ、これ以上の改善は困難な状況にある。

形状変更による熱リーク削減の例


パッキンのひれ有無による侵入熱量差
. ひれ無し ひれ有り
パッキン侵入熱量(W) 4.7 4.4
比率(%) 100 93.6


キ. 断熱技術
(i) 硬質ポリウレタン断熱材の気相状態での熱伝導率は極力小さいことが望ましく、気泡径を微細化させ、気泡内の対流熱伝達を減少させることで断熱性能を向上させてきた。
 しかしながら、断熱性能を決定する最大の要因である発泡剤の熱伝導率については、地球環境保護対策(オゾン破壊物質、地球温暖化物質の削減)を優先する必要から、下表のごとく推移してきている。
使用時期 1970年 1990年 1997年
発泡剤名 CFC−11 HCFC−141b シクロペンタン
沸点(℃) 24 32 49
気相熱伝導率
(mW/m・K(40℃)
9.1 11.3 15.3(60℃)
ODP 1.0 0.11
GWP 4000 630
(注)ODP:オゾン層破壊係数、GWP:地球温暖化係数

 上表のように、使用可能な発泡剤の気相熱伝達率は、悪化の推移をしている。また、発泡剤ガスの高沸点化は冷却時の液化による熱伝導率悪化を促すことになる。このように断熱技術の分野は厳しいものとなっているが、こうした状況を抜本的に突破する新規技術の目途は必ずしも明確となっていない。
(ii) 真空断熱材の採用
高い断熱特性を持つ真空断熱材と従来のウレタン断熱材の複合断熱システムとすることにより、熱負荷を大幅に低減することが可能である。
しかしながら、真空断熱材については箱体強度維持のため単独では使用できず、また、製造コストが高いことから一部の製品に採用されているものの全製品への適用は困難となっている。



2) 冷媒及び断熱材フロンの代替要請に伴う効率の低下について
 製造事業者等は、オゾン層保護及び地球温暖化への対応によって、現在使用しているHFC、HCFC冷媒やHCFC断熱材に代わる冷媒、断熱材の開発を迫られている。一部ではフロンを使用しない断熱材を使用した製品が開発されているところであるが、代替冷媒・断熱材を使用した場合、製品としてのエネルギー消費効率の低下が見込まれ、その低下度合いは概ね10〜15%程度とされている。
3) エネルギー消費効率の改善について
 上記のように、省エネルギーのための要素技術の開発は既に最高水準に達していると考えられ、現時点において、これらの省エネルギー技術を区分毎もしくは区分を越えて適用が可能な技術をできるだけ多くの製品に円滑に適用することができれば、エネルギー消費効率の大幅な向上が期待できると考えられる。
 また、2)のように今後新冷媒及び新断熱材への転換が促進されることにより、エネルギー消費効率の低下が見込まれるところであるが、こうした面においてもさらなるエネルギー消費効率の向上は厳しいものと考えられる。
 こうした状況を総合的に踏まえると、技術開発によって現行のエネルギー消費効率を大幅に改善することは確実に見込めないため、各区分において最もエネルギー消費効率の優れた製品を基本に目標基準値を設定し、その目標基準値の達成に向けた努力をすることが適当と考えられる。
※・ 省エネルギー技術及び電気冷蔵庫等の1Lあたりの月間消費電力量の推移
主として区分VI及びVIIの冷凍冷蔵庫における主要な省エネルギー技術の消費電力削減への寄与度(従来機比)
参考4参照)

(3)目標基準値の設定
(1)(2)の考え方を基に、製品分布の特性を掴むため、まず、1998年9月末現在のデータを使用して、以下の目標基準値の設定作業を行った。(表1−1、参考5−1参考6参考7−1参照)

1) 目標基準値算定式は、年間消費量が調整内容積と相関することから、年間消費電力量を調整内容積を変数とした1次関数式で表すこととし、同算定式の具体的策定は区分毎に次の手順に従って行うことを原則とした。
 調整内容積を50L毎に区切り、区切毎に最もエネルギー消費効率の良い製品の効率をトップ値と定め、これらのトップ値群(区分Iについてはモデル数が少ないことから全値)を単純回帰し、算定式の傾きを求める。次にこの傾きを固定したうえで、いずれのトップ値も算定式の下方には存在しないように切片を求めて目標基準値算定式を設定することとする。
2) 区分II、Vについては、現在製品の投入がない、もしくは少ない等の理由から上記の原則が適用できない。このため、最も類似な貯蔵室形態の区分の算定式及び冷却方式の相違を考慮して当該区分の算定式を策定することとした。
区分Vの算定式について
区分Vの貯蔵室の形態に着目して近似な区分をみると、同じく冷凍冷蔵庫である区分VI及びVIIが参考になると考えられる。次にこのVI、VII区分の冷却方式についてみると、特定技術の使用の有無の観点から同技術を互いに使用しない区分VIIが相対的に区分Vに最も近似と見ることができる。このため、区分Vの算定式の傾きを0.487とした。この傾きで、区分Vのトップ値(トップ値は一区分のみ)との接線を求め、これを区分Vの目標基準算定式(下表のとおり)とした。
区分IIの算定式について
区分IIは製品不存在であることから、区分Vの算定式のように接線を求めて切片を確定する方法が利用できない。
 仮に区分IIへの製品投入を推測してみると、貯蔵室形態が同一の区分Iへの製品投入状況は製品数で16と少なく、調整内容積では概ね50〜100Lに集中して投入されていることから、区分IIにおいても区分Iと同様に比較的小内容積分野への製品投入が予想される。こうした限られた小内容積の範囲において推定により新たな算定式を策定することは必ずしも適切ではないと考えられるため、次善の策として本区分では区分Iの目標基準値算定式をそのまま適用することとする。
3) 区分III及びIVの冷凍庫について、1)の原則による手順で目標基準値算定式を求めると、区分IIIはE=0.253Vadj+360、区分IVはE=0.709Vadj+251となる。しかしながら、これらの算定式は投入製品の容量分布及び回帰式を求めるための基礎となる値の数が少ないことから必ずしも充分な関係式とは判断できない。また、区分IIIにおける製品数は6と極めて少なく、これらの数値を基に信頼のある算定式を策定することは困難と考えられる。このため、次善の策として区分III及び区分IVについては両区分の製品群を一括して1)の原則による手順に則って算定式を求めることとした。

(表1−1)
  区分 目標基準値算定式
A冷蔵庫 I冷蔵庫(冷気自然対流方式のもの) E=0.427(kWh/年・L)×Vadj(L)+178(kWh/年)
II冷蔵庫(冷気強制循環方式のもの)
B冷凍庫 III冷凍庫(冷気自然対流方式のもの) E=0.281(kWh/年・L)×Vadj(L)+353(kWh/年)
IV冷凍庫(冷気強制循環方式のもの)
C冷凍
冷蔵庫
V冷凍冷蔵庫(冷気自然対流方式のもの) E=0.487(kWh/年・L)×Vadj(L)+324(kWh/年)
VI冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のもので特定技術を使用したもの) E=0.626(kWh/年・L)×Vadj(L)+181(kWh/年)
VII冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のものでVI以外のもの) E=0.487(kWh/年・L)×Vadj(L)+382(kWh/年)
注1) E:年間消費電力量(kWh/年)
注2) Vadj:調整内容積(単位:L)
1) 冷凍室がスリースター室タイプの冷凍冷蔵庫及び冷凍庫にあっては、次式によって求めた数値
Vadj=2.15×V(冷凍室の定格内容積)+V(冷凍室以外の貯蔵室の定格内容積)係数2.15は、庫外温度25℃と、冷凍庫の庫内温度−18℃と冷蔵庫の庫内温度5℃のそれぞれの差を勘案し、次の計算で求めた。



2) 冷凍室がツースター室タイプの冷凍冷蔵庫にあっては、次式によって求めた数値
Vadj=1.85×V(冷凍室の定格内容積)+V(冷凍室以外の貯蔵室の定格内容積)係数1.85は、庫外温度25℃と、冷凍庫の庫内温度−12℃と冷蔵庫の庫内温度5℃のそれぞれの差を勘案し、次の計算で求めた。



3) 冷凍室がワンスター室タイプの冷凍冷蔵庫にあっては、次式によって求めた数値
Vadj=1.55×V(冷凍室の定格内容積)+V(冷凍室以外の貯蔵室の定格内容積)係数1.55は、庫外温度25℃と、冷凍庫の庫内温度−6℃と冷蔵庫の庫内温度5℃のそれぞれの差を勘案し、次の計算で求めた。



(参考) スリースター室:平均冷凍負荷温度がー18℃以下の冷凍室
ツースター室:平均冷凍負荷温度ー12℃以下の冷凍室
ワンスター室:平均冷凍負荷温度ー6℃以下の冷凍室
注3) 区分VIの特定技術とは、インバーター技術及び真空断熱技術とし、いずれか又は双方の技術を用いた冷凍冷蔵庫が区分VIに分類されるものとする。

次に1998年10月以降の新製品のデータを反映させるため、1999年3月1日現在のデータを使用して上記の目標基準値を修正して最終的な目標基準値を設定した。(表1−2、参考5−2参考7−2参照)

4) 1998年10月以降1999年3月1日までに新たなトップランナーが出現しなかった区分I、区分II、区分III、区分IVについては、上記の作業による算定式をそのまま最終的な目標基準値算定式とした。

5) 1998年10月以降1999年3月1日までに新たなトップランナーが出現した区分VI、区分VIIについては、最も改善された製品の改善率が全ての調査内容積帯において求められるように算定式を策定することとし、これを最終的な目標基準算定式とした。

6) 区分Vについては、新たなトップランナーは出現しなかったが、2)の考え方から、区分VIIの新たな算定式の傾きを用いて区分Vのトップ値(トップ値は一区切のみ)との接線を求め、これを最終的な目標基準算定式とした。
(表1−2)
  区分 目標基準値算定式
A冷蔵庫 I冷蔵庫(冷気自然対流方式のもの) E=0.427(kWh/年・L)×Vadj(L)+178(kWh/年)
II冷蔵庫(冷気強制循環方式のもの)
B冷凍庫 III冷凍庫(冷気自然対流方式のもの) E=0.281(kWh/年・L)×Vadj(L)+353(kWh/年)
IV冷凍庫(冷気強制循環方式のもの)
C冷凍
冷蔵庫
V冷凍冷蔵庫(冷気自然対流方式のもの) E=0.433(kWh/年・L)×Vadj(L)+320(kWh/年)
VI冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のもので特定技術を使用したもの) E=0.507(kWh/年・L)×Vadj(L)+147(kWh/年)
VII冷凍冷蔵庫(冷気強制循環方式のものでVI以外のもの) E=0.433(kWh/年・L)×Vadj(L)+340(kWh/年)
注1) E:年間消費電力量(kWh/年)
注2) Vadj:調整内容積(単位:L)
1) 冷凍室がスリースター室タイプの冷凍冷蔵庫及び冷凍庫にあっては、次式によって求めた数値
Vadj=2.15×V(冷凍室の定格内容積)+V(冷凍室以外の貯蔵室の定格内容積)係数2.15は、庫外温度25℃と、冷凍庫の庫内温度−18℃と冷蔵庫の庫内温度5℃のそれぞれの差を勘案し、次の計算で求めた。



2) 冷凍室がツースター室タイプの冷凍冷蔵庫にあっては、次式によって求めた数値
Vadj=1.85×V(冷凍室の定格内容積)+V(冷凍室以外の貯蔵室の定格内容積)係数1.85は、庫外温度25℃と、冷凍庫の庫内温度−12℃と冷蔵庫の庫内温度5℃のそれぞれの差を勘案し、次の計算で求めた。



3) 冷凍室がワンスター室タイプの冷凍冷蔵庫にあっては、次式によって求めた数値
Vadj=1.55×V(冷凍室の定格内容積)+V(冷凍室以外の貯蔵室の定格内容積)係数1.55は、庫外温度25℃と、冷凍庫の庫内温度−6℃と冷蔵庫の庫内温度5℃のそれぞれの差を勘案し、次の計算で求めた。



(参考) スリースター室:平均冷凍負荷温度がー18℃以下の冷凍室
ツースター室:平均冷凍負荷温度ー12℃以下の冷凍室
ワンスター室:平均冷凍負荷温度ー6℃以下の冷凍室
注3) 区分VIの特定技術とは、インバーター技術及び真空断熱技術とし、いずれか又は双方の技術を用いた冷凍冷蔵庫が区分VIに分類されるものとする。

4.目標年度における改善効果

 3.の目標基準値を設定した場合の1998年度の実績値からの消費電力量の改善は、一定の仮定の下に計算すると、目標年度(2004年)において、約30%の改善が推定される。(参考8参照)


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