冷媒の種類: 購入者向けの総合ガイド

冷媒は、ある場所から別の場所への熱の伝達を可能にすることで、空調、冷凍、ヒートポンプなどのさまざまな用途で重要な役割を果たします。多数のタイプが入手可能であるため、システムについて情報に基づいた意思決定を行うには、それぞれの特性、用途、環境への影響の違いを理解することが不可欠です。

一般的な種類の冷媒には、炭化水素、ハロカーボン、クロロフルオロカーボン (CFC) が含まれます。炭化水素は製造、商業、家庭でよく使用されますが、例としては R290 (プロパン) や R600a (イソブタン) などがあります。 (エンジニアリングユニット)。一方、クロロフルオロカーボンは、完全または部分的にハロゲン化されたパラフィン炭化水素であり、オゾン層破壊の可能性があるため、環境に重大な影響を与えることが知られています。 (シズクールケア).

冷媒の歴史

冷媒の開発は、18 世紀半ばまで遡り、いくつかの段階を経てきました。既知の最初の人工冷凍形式は、1748 年にグラスゴー大学の学術界によって発明されました (ダーメント).

1800 年代後半から 1929 年にかけて、アンモニア、塩化メチル、二酸化硫黄などの第一世代の冷媒が冷蔵庫で使用されました。これらの物質は熱を除去するのに効果的でした。しかし、その毒性と腐食性により、安全性と環境上のリスクが生じます。

1930 年代のクロロフルオロカーボン (CFC) の導入により、冷媒業界はより安定で、非毒性、不燃性の化学物質に移行しました。 R-12 などの CFC は、冷凍および空調システムに広く採用されました。しかし、CFC がオゾン層を破壊し、地表に到達する有害な紫外線 (UV) 放射の増加につながることが後に判明しました。

その結果、業界はオゾン層破壊の可能性が低い R-22 などのヒドロクロロフルオロカーボン (HCFC) の使用に移行しました。それにもかかわらず、HCFC は依然としてオゾン層に有害であり、その使用はオゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書に基づいて段階的に廃止されました。近年、R-410Aのようなハイドロフルオロカーボン（HFC）など、より環境に優しい冷媒が開発され、採用されています（グッドマンMFG).

クロロフルオロカーボン (CFC)

CFC としても知られるクロロフルオロカーボンは、炭素、塩素、フッ素原子からなる冷媒の一種です。これらは、その非毒性および不燃性の特性により、かつては冷凍システムやエアゾールスプレーに広く使用されていました。しかし、それらは環境に悪影響を与えるため、段階的に廃止されました。

環境への影響

CFC はオゾン層破壊の重大な原因であることが確認されています。それらはオゾン分子と反応する塩素原子を放出し、その過程でオゾン分子を破壊します。この減少により、地表に到達する有害な紫外線（UV）の量が増加し、人間の皮膚がんやその他の健康上の問題のリスクが増大するだけでなく、生態系や農業にも悪影響を及ぼします。

オゾン層を破壊する特性のほかに、CFC は強力な温室効果ガスでもあり、地球の大気中に熱を閉じ込めて地球温暖化を悪化させます。トリクロロフルオロメタン (CFC-11) やジクロロジフルオロメタン (CFC-12) などの一部の一般的な CFC は、二酸化炭素の数千倍も地球温暖化係数が高い可能性があります。

段階的廃止

環境への影響に対する懸念の高まりに応えて、CFC の製造と使用は 1990 年代初頭から広く制限され、段階的に廃止されてきました。の モントリオール議定書は1987年に署名された国際条約で、CFCを含むオゾン層破壊物質の生産と消費を規制することによってオゾン層を保護することを目的としています。

これらの取り組みの結果、CFC の使用は大幅に減少し、さまざまな用途でハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC) やハイドロフルオロカーボン (HFC) などの代替品が CFC に取って代わりました。ただし、CFC の段階的廃止は依然として進行中のプロセスであり、コンプライアンスを確保し、オゾン層保護の進捗状況を追跡するには、継続的な監視が必要です。

4. ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)

ヒドロクロロフルオロカーボン (HCFC) は、オゾン層破壊係数 (ODP) が低いため、CFC (クロロフルオロカーボン) の代替品として導入された冷媒のグループです。

プロパティ

HCFC は炭素、塩素、フッ素、水素で構成されています。これらは CFC と同様の熱物理的特性を持っていますが、水素の存在によりオゾン層に損傷を与える可能性は低くなります。 HCFC 冷媒の一般的な例としては、R-22、R-123、R-124、R-401、R-402、R-403、R-408 などがあります (スウェプ, サイエンスダイレクト).

環境への懸念

HCFC はオゾン層破壊の可能性の点で CFC に比べて大幅に改善されていますが、依然として環境に悪影響を及ぼします。中でも HCFC は、大気中の熱を閉じ込める高い地球温暖化係数 (GWP) により、地球温暖化に寄与します。

HCFC 冷媒の生産と消費は、オゾン層破壊に寄与する物質を段階的に廃止することを目的とした世界協定であるモントリオール議定書に基づいて規制されています。この議定書に基づき、先進国はすでにHCFCを段階的に廃止しており、発展途上国は現在その過程にあります（EPA).

5. ハイドロフルオロカーボン (HFC)

ハイドロフルオロカーボン (HFC) は、フッ素と水素原子を含む人工有機化合物の一種です。 HFC は、オゾン層破壊係数 (ODP) が比較的低く、世界中のさまざまな冷却システムと互換性があるため、冷媒の重要なグループとして浮上しています。

用途と用途

HFC 冷媒は、世界中のさまざまな冷却ユニットで一般的に使用されています。これらは、空調システム、冷蔵庫、チラー、ヒートポンプなどに含まれています。最も広く使用されている HFC 冷媒には、R-134a、R-410a、R-407c などがあります。 HFC はフッ素化冷媒の第 3 世代と考えられており、多くの用途で環境に悪影響を与える CFC (クロロフルオロカーボン) および HCFC (ヒドロクロロフルオロカーボン) 冷媒に取って代わりました。

GWPと気候への影響

HFC はオゾン層破壊に大きく寄与しませんが、比較的高い地球温暖化係数 (GWP) を持っています。冷媒の GWP は、冷媒が地球の大気中に熱を閉じ込めることによって気候変動に寄与する可能性を示します。 HFC 冷媒の GWP は一般に、対応する CFC および HCFC よりも低いですが、依然として環境に対する大きな懸念事項です。

規制措置や、より低い GWP の代替品の促進により、HFC の使用と排出を削減する取り組みが進行中です。たとえば、 EPA の重要な新しい代替政策 (SNAP) このプログラムは、気候に優しい HFC 代替品の特定と評価に取り組んでいます。

自然冷媒

自然冷媒は自然界に直接存在する物質であり、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)、ハイドロフルオロカーボン (HFC) ベースの冷媒などの合成冷媒の環境に優しい代替品として機能します。自然冷媒の例には、アンモニア、二酸化炭素、炭化水素などがあります。

アンモニア

R-717 としても知られるアンモニア (NH3) は、産業用および商業用冷凍システムで広く使用されている自然冷媒です。高いエネルギー効率、低い地球温暖化係数 (GWP)、オゾン層破壊係数 (ODP) ゼロなど、いくつかの利点があります。ただし、アンモニアは有毒であり、高濃度では可燃性があるため、アンモニアベースのシステムの設置およびメンテナンスの際には適切な安全対策を講じる必要があります。

二酸化炭素

二酸化炭素 (CO2) または R-744 も自然冷媒の 1 つで、GWP が低く、毒性がなく、不燃性であるため、近年人気が高まっています。 CO2 ベースの冷凍システムは、スーパーマーケット、冷蔵施設、ヒートポンプなどのさまざまな用途で使用されています。 CO2 冷凍システムの課題の 1 つは、他の冷媒と比較して動作圧力が高いことであり、より強力で堅牢なシステム コンポーネントが必要となります。

炭化水素

プロパン (R-290) やイソブタン (R-600a) などの炭化水素は、環境への影響が少ない自然冷媒のグループです。これらの冷媒は、GWP が低く、ODP がゼロで、エネルギー効率が高くなります。これらは一般的に、住宅用エアコンや業務用冷凍庫などの小規模用途で使用されます。ただし、炭化水素は可燃性であるため、その用途はいくつかの地域の安全規制によって制限されています。

将来のトレンドと代替案

従来の冷媒が環境に与える影響についての懸念が高まる中、業界はより持続可能で気候に優しい代替品に移行しつつあります。この方向で、低GWP（地球温暖化係数）冷媒の人気が高まっており、家庭用冷蔵庫/冷凍庫などの一部の分野ではすでに大きな市場シェアを獲得しています。 （ソース）.

低GWP代替品の中で、プロパン(R-290)やイソブタン(R-600a)などの炭化水素の使用が増加しています。 （ソース）。炭化水素は GWP 値が低いだけでなく、エネルギー効率も高く、温室効果ガス排出量のさらなる削減に貢献します。

もう 1 つの代替冷媒グループは、アンモニア (NH3 または R-717)、二酸化炭素 (CO2 または R-744)、およびハイドロフルオロオレフィン (HFO) を含む自然冷媒です。これらの冷媒は環境負荷が低いことから注目されており、スーパーマーケットや産業用冷凍機、ヒートポンプなどさまざまな用途で使用されています。

要約すると、冷媒技術の将来のトレンドは、環境への影響を最小限に抑え、エネルギー効率を向上させる必要性によって推進されることになります。低 GWP 冷媒や自然冷媒、さらには代替冷媒の革新的な用途を採用することで、業界をより持続可能な未来に導くことができます。