あなたが知る必要がある4つの可燃性冷媒

冷媒は冷却システムの作動流体であり、熱を吸収および放出して目的の温度を維持します。 R22 や R404A などの GWP が高い従来のオプションは、モントリオール議定書のキガリ修正条項などの世界的な協定に基づいて段階的に廃止されており、代替品への関心が高まっています。 ASHRAE 34 などの安全基準に基づいて分類される可燃性冷媒は、可燃性 (A1 不燃性、A2L 低可燃性、A3 高可燃性) と毒性によって分類されます。ここで取り上げた 4 つ（R32、R290、R600a、および R717）は可燃性であり、リスクを軽減するために特別なシステム設計と取り扱いが必要ですが、環境上の利点により、現代のアプリケーションにとって重要なものとなっています。

各冷媒の詳細分析

以下に、4 つの可燃性冷媒をその特性、安全性レベル、環境への影響、および用途別にまとめた包括的な内訳を示します。明確にするために、簡単に参照できるように主要な詳細をまとめた表が含まれています。

R32 (ジフルオロメタン)

• 特性と安全性: A2 に分類され、R32 は可燃性が低く、空気中での燃焼限界は 15% ～ 31% であり、裸火で燃焼または爆発します。無毒なので健康リスクの点では安全ですが、可燃性があるため取り扱いには注意が必要です。
• 環境への影響: ODP がゼロで、仕様は特定されていないが適度な GWP を備えた R32 は、R410A (GWP 2,088) などの古い HFC と比較して環境に優しいです。沸点が低く（-52℃）、熱伝導率が高いため、効率が向上します。
• アプリケーション: R32 は主に空調システムでフロン代替品として使用され、住宅用および商業用 HVAC ユニットで一般的に使用されています。その効率により、R410A の代替品として人気がありますが、可燃性があるため、発火の危険を防ぐために設置および溶接中に真空引きが必要です。
• 追加メモ: 低い蒸気圧と高い熱伝導率により熱伝達が向上しますが、火災の危険を軽減するためにシステムは難燃性材料と漏れ検出を使用して設計する必要があります。

R290（プロパン）

• 特性と安全性: A3 に分類される R290 は可燃性が高く、空気と爆発性混合物を形成し、熱または裸火で発火します。その充填量は安全のために制限されており、通常はリスクを軽減するためにシステム内の少量の充填に制限されています。使用中は厳格な火気厳禁ポリシーが必要です。
• 環境への影響: ODP がゼロで GWP が 3 の R290 は、持続可能性の目標に沿った最も環境に優しいオプションの 1 つです。高い潜熱と優れた流動性により冷却効率が向上します。
• アプリケーション: セントラル エアコン、ヒート ポンプ、家庭用エアコン、小型冷凍システムで使用される R290 は、家庭用冷蔵庫や小型商用ユニットなど、充電サイズを制御できるアプリケーションに最適です。
• 追加メモ: その効率は高いですが、特に閉鎖空間では爆発を防ぐために、堅牢な漏れ検出や換気などの安全対策が重要です。

R600a (イソブタン)

• 特性と安全性: A3 としても分類される R600a は、空気中で 1.9% ～ 8.4% の爆発限界があり、熱または裸火で燃焼または爆発します。その蒸気は空気より重いため、管理しないと拡散して再燃する可能性があるため、十分な換気が必要です。
• 環境への影響: ODP がゼロで、詳細は不明ですが GWP が低い R600a は環境に優しく、R12 などの古い冷媒に代わる持続可能な代替品となります。高い冷却能力と低消費電力により効率的です。
• アプリケーション: 家庭用冷蔵庫の R12 に代わるもので、R600a は家庭用冷蔵庫で一般的であり、その小さな充填サイズにより可燃性のリスクが軽減されます。毒性はなく、家庭で使用する場合の安全性がさらに高まります。
• 追加メモ：その蒸気は空気より重いため、漏れが発生した場合の自動遮断バルブなどの安全機能を備えた、滞留を防ぐシステム設計が必要です。

R717（アンモニア）

• 特性と安全性: R717 は可燃性が高く、レベル 2 の有毒媒体に分類され、爆発限界は 16% ～ 25%、最も発火しやすいのは 17%、最大爆発圧力は 22.5% です。室温で可燃性であり、健康被害を防ぐため空気濃度制限は 0.02mg/L を超えません。また、銅および銅合金に対して腐食性があるため、特定の材料を選択する必要があります。
• 環境への影響: ODP と GWP がゼロの R717 は最も環境に優しく、高い発熱係数と適度な圧力により高効率を実現します。
• アプリケーション: 食品加工や冷蔵保存用の産業用チラーなど、その効率が安全性の懸念を上回る中温冷媒システムで使用されます。毒性があるため、住宅環境ではあまり一般的ではありません。
• 追加メモ: 30 分間暴露すると 0.5 ～ 0.6% の毒性があり、換気、漏れ検出、オペレーターのトレーニングなどの厳格な安全対策が必要です。その腐食性の性質により材料の使用は制限されますが、その効率により大規模な産業用途では定番となっています。

安全上の考慮事項とベストプラクティス

これらの冷媒は可燃性であるため、事故を防ぐための特別な安全対策が必要です。

• 漏れの検出: 電子漏れ検知器を設置するか、R717 のアンモニアの強い臭気を使用して漏れを早期に特定します。 R290 および R600a の場合、蒸気を分散させるためにシステムが十分に換気された場所にあることを確認してください。
• システム設計: リスクを軽減するために、難燃性の材料を使用し、装入量を制限し、安全弁または自動遮断機構を組み込んでください。 R717 の場合、システムが換気がしっかりした場所にあり、発火源から離れていることを確認してください。
• トレーニング: オペレーターは、漏れや火災の緊急手順を含む可燃性冷媒の取り扱いに関する訓練を受け、R290 および R600a に対する裸火禁止ポリシーの重要性を理解する必要があります。
• 規制の遵守: 可燃性冷媒の安全な使用と設置方法を概説する ASHRAE 15 や EN 378 などの規格を遵守し、現地の法律を確実に遵守します。

環境および規制の背景

可燃性冷媒への移行は、GWP と ODP の削減を目的とした環境規制によって推進されています。比較のために、この記事では、R22 (ODP 0.055、GWP 1700)、R404a (ODP 0、GWP 4540)、R410a (ODP 0、GWP 2340)、R134a (ODP 0、GWP 1600) などの他の冷媒について言及し、R32、R290、 R600a および R717 は GWP が大幅に低く、持続可能性をサポートします。ただし、可燃性があるため複雑さが増し、環境上の利点と安全性のバランスが必要になります。

実用化とトレンド

これらの冷媒は、さまざまな冷却システムで使用されることが増えています。

• R32 は、その効率と低い GWP により、空調、特に住宅および商業用 HVAC において R410A を置き換えています。
• R290 と R600a は家庭用冷凍機で一般的であり、小型システムでの自然冷媒への世界的な傾向と一致しています。
• R717 は、食品加工などの産業現場で主力製品であり続けており、その効率は安全対策に正当化され、ゼロ GWP は持続可能性の目標と一致しています。

自然冷媒への傾向は今後も続くと予想されており、ヨーロッパと北米では R290 と R717 が勢いを増しており、R32 はアジアで空調用に広く採用されています。ただし、可燃性があるため、より小型の装填サイズや高度な安全システムなどの革新を伴って、システム設計を進化させる必要があります。

結論

4 つの可燃性冷媒 (R32、R290、R600a、および R717) は、安全のために慎重な取り扱いが必要であるにもかかわらず、環境上の利点と広く使用されているため、知っておくことが重要です。 R32 の空調効率から R717 の工業的能力まで、それぞれに独自の利点がありますが、可燃性があるため、漏れ検出、換気、トレーニングなどの強力な安全対策が必要です。規制により低 GWP オプションが求められる中、これらの冷媒を理解することで、さまざまな用途に安全で持続可能な冷却ソリューションを確保できます。