冷蔵庫の冷媒の種類の違いを理解する

現代の冷蔵設備は食品保存に不可欠ですが、R134a、R290、R404a、R600a、R507といった冷媒は用途が大きく異なります。R290は冷蔵飲料棚でよく使用され、R143aは小型ビール棚でよく使用されます。R600aは通常、特殊な冷凍設備に使用されます。

冷媒は冷凍システムの生命線であり、冷蔵庫が熱を吸収して内部温度を低く保つ役割を果たします。しかし、すべての冷媒が同じというわけではありません。化学組成、環境への影響、安全性、そして性能はそれぞれ大きく異なります。特に温室効果ガスの排出削減とオゾン層保護に向けた厳しい規制が進む中、欧州や北米の消費者、技術者、そして業界関係者にとって、これらの違いを理解することは非常に重要です。

冷媒の中核評価基準

個々のタイプについて詳しく説明する前に、冷蔵庫の用途において最も重要な指標を定義することが重要です。これらの基準は、HVAC/R（暖房、換気、空調、冷凍）業界で広く認められており、世界的な規制上の決定に影響を与えています。

• ODP（オゾン層破壊係数）：物質がオゾン層を破壊する程度を示す指標。基準値はR11（現在禁止されている冷媒）で、ODPは1です。ODPが0の場合、冷媒はオゾン層を破壊しないことを意味します。
• GWP（地球温暖化係数）：二酸化炭素（CO₂、GWP = 1）と比較した、100年間の気候変動に対する物質の寄与度を表す指標。EUのFガス規制や米国環境保護庁のSNAP（重要新規代替政策）などの規制では、GWP値が低い物質が優先されます。
• ASHRAE安全分類：冷媒を可燃性（クラス1：不燃性、クラス2L：微燃性、クラス2：可燃性、クラス3：高可燃性）と毒性（クラスA：低毒性、クラスB：高毒性）に基づいて評価する規格（ASHRAE 34-2022）。ほとんどの冷蔵庫用冷媒はクラスAに該当します。
• 熱力学的性能: 冷却効率 (COP、つまり性能係数、高いほど効率的)、動作圧力 (冷蔵庫のコンプレッサー設計と一致する必要があります)、および温度範囲 (中温冷蔵庫または低温冷凍庫に適しています) が含まれます。
• 互換性: 冷蔵庫のコンプレッサーの潤滑油 (鉱油、POE オイルなど) および材料 (シール、ホースなど) と連携して、システムの損傷を回避します。

個別冷媒分析

各冷媒にはそれぞれ独自の長所と短所があり、家庭用冷蔵庫から業務用冷凍庫まで、特定の用途に適しています。以下は各冷媒の詳細な内訳です​​。

1. R134a（テトラフルオロエタン）

化学物質の種類: 純粋なハイドロフルオロカーボン (HFC)

主な仕様:

• ODP: 0 (オゾン層破壊物質なし)
• GWP: 1,430（IPCC第6次評価報告書、100年間の予測）
• ASHRAE安全クラス：A1（不燃性、低毒性）
• 動作圧力: 中（他の冷媒と比較して）
• 互換性: POE (ポリオールエステル) または PAG (ポリアルキレングリコール) 潤滑剤で動作します。

パフォーマンスとアプリケーション:

R134aは、1990年代にR12（高ODPのCFCで、現在はモントリオール議定書で禁止されています）の代替として登場しました。不燃性と既存システムへの容易な統合性から、家庭用冷蔵庫、小型飲料クーラー、ポータブル冷蔵庫の定番となりました。冷却効率（COP）は中程度で、標準的な冷蔵庫の温度（冷蔵室で2～8℃、冷凍室で-18℃）には十分ですが、R600aなどの自然冷媒よりも低くなります。

規制および環境の状況:

R134aはオゾン層破壊物質に対して安全ですが、その高いGWP（地球温暖化係数）により、欧州および北米では規制が敷かれています。EUのFガス規制（EC No 517/2014）に基づき、2020年以降、新規冷蔵機器におけるR134aの使用は段階的に削減されており、さらなる削減が計画されています。R134aは旧型の冷蔵庫では依然として多く使用されていますが、新型モデルではGWPの低い代替品に置き換えられています。

課題: GWP が高いため長期的な実行可能性が制限され、天然冷媒よりも効率が低くなります。

2. R600a（イソブタン）

化学物質の種類: 純粋な炭化水素 (HC、石油/ガス由来の「天然冷媒」)

主な仕様:

• ODP: 0 (オゾン層破壊物質なし)
• GWP: 3 (気候への影響は無視できるほど小さい - 利用可能な最も低い値の 1 つ)
• ASHRAE安全クラス：A3（高可燃性、低毒性）
• 動作圧力: 低圧 (低圧システム用に設計されたコンプレッサーが必要)
• 互換性: 鉱油またはアルキルベンゼン (AB) 潤滑剤 (POE/PAG ではない) で動作します。

パフォーマンスとアプリケーション:

R600aは現在、欧州および北米の家庭用冷蔵庫で主流の冷媒です。高い冷却効率（R134aより5～10%高いCOP）によりエネルギー消費量を削減し、EUエネルギーラベルおよび米国のENERGY STAR®基準に適合しています。また、GWPが低いため、厳しい排出規制にも完全に準拠しています。

安全性と設置に関する考慮事項:

R600aの最大の課題は可燃性です。リスクを軽減するため、メーカーは冷蔵庫への充填量を制限し（通常150グラム以下）、防爆部品（密閉型コンプレッサー、非発火性電気部品など）を使用しています。濃縮されたR600a蒸気は可燃性であるため、漏洩時の対応には技術者による専門的な訓練が必要です。

課題: 可燃性が高いため、安全性を重視した設計と取り扱いが必要であり、POE/PAG オイルとは互換性がありません。

3. R290（プロパン）

化学物質の種類: 純粋炭化水素 (HC、天然冷媒)

主な仕様:

• ODP: 0 (オゾン層破壊物質なし)
• GWP: 3 (R600aと同じ、気候への影響は極めて低い)
• ASHRAE安全クラス：A3（可燃性が高く、毒性が低い - R600aよりもわずかに可燃性が高く、発火エネルギーが低い）
• 動作圧力: 中低圧（R600aより高く、R134aより低い）
• 互換性: 鉱油または AB 潤滑剤で動作します。

パフォーマンスとアプリケーション:

R290は優れた冷却効率を誇り、COPはR134aより10～15%高いため、省エネ冷蔵に最適です。家庭用の小型～中型冷蔵庫、ミニ冷蔵庫、そして一部の業務用ショーケース（充填量が制限されている場合）で使用されています。EUなどの地域では、新モデルにおいてR134aの直接代替品として採用されるケースが増えています。

安全性と規制の状況:

R600aと同様に、R290の可燃性には厳格な安全対策が必要です。充填量制限（家庭用冷蔵庫の場合150グラム以下）、リーク検知システム、冷蔵庫内部の不燃性材料の使用などです。R290はEUのFガス規制および米国EPAのSNAPに完全に準拠しており、GWPが低いため段階的な削減計画はありません。

課題: R600a よりも可燃性が高く、製造時に厳格な安全性テストが必要になります。

4. R404a（R125、R134a、R143aの混合）

化学物質の種類: 近似共沸HFC混合物（複数のHFCを混合して単一の冷媒の特性を模倣したもの）

主な仕様:

• ODP: 0 (オゾン層破壊物質なし)
• GWP: 3,922 (非常に高い - 気候に最も影響を与える冷媒の1つ)
• ASHRAE安全クラス：A1（不燃性、低毒性）
• 動作圧力：高（低温システムに最適化）
• 互換性: POE 潤滑剤と併用できます。

パフォーマンスとアプリケーション:

R404aはかつて、ウォークイン冷凍庫、スーパーマーケットのショーケース、-20℃～-40℃で稼働する産業用冷蔵庫など、業務用冷凍庫のゴールドスタンダードでした。その高い冷却能力と低温安定性は、これらの用途に最適でした。

規制および環境の状況:

R404aはGWPが非常に高いため、欧州および北米では段階的に廃止されています。EUのFガス規制により、2020年に新規機器での使用が禁止され、輸出入も厳しく制限されています。米国では、EPA（環境保護庁）がR404aを「高GWP物質」に指定し、新規システムでは低GWP代替物質（例：R452A、R513A）への交換を義務付けています。R404aは古い業務用冷蔵庫にはまだ使用されていますが、改修を通じて段階的に廃止されています。

課題: GWP が非常に高い、最新の代替手段に比べてエネルギー効率が悪い、気候変動に大きく寄与する。

5. R507（R125とR143aの混合）

化学物質の種類: 共沸 HFC 混合物 (純粋な冷媒のように、単一の温度で沸騰/凝縮する混合物)

主な仕様:

• ODP: 0 (オゾン層破壊物質なし)
• GWP: 3,985 (R404aとほぼ同等、超高)
• ASHRAE安全クラス：A1（不燃性、低毒性）
• 動作圧力：高（R404aよりわずかに高い）
• 互換性: POE 潤滑剤と併用できます。

パフォーマンスとアプリケーション:

R507はR404aの近縁種で、-30℃から-50℃の安定した冷却が求められる低温業務用冷蔵設備（例：冷凍庫、冷凍食品ショーケース）向けに設計されています。共沸混合であるため、漏れが発生しても成分分離せず、メンテナンスが容易です。これは、R404aのような近似共沸混合冷媒に比べて優れた利点です。

規制および環境の状況:

R404aと同様に、R507も高いGWP（地球温暖化係数）のため、厳しい規制が敷かれています。EUのFガス規制では2020年に新規機器での使用が禁止され、米国環境保護庁（EPA）はSNAP（特定有害物質規制）に基づき「懸念物質」に指定しました。商業用途では、R448A（GWP = 1,387）やR449A（GWP = 1,397）などの低GWP代替物質への置き換えが進められています。

課題: GWP が非常に高い、世界的な排出規制の下では長期的な実行可能性がない、従来のシステムに限定される。

冷媒によって価格動向は異なります。以下は2025年6月時点のトレンドチャートです。

冷媒の比較概要

以下の表は、5 つの冷媒の主な違いをまとめたもので、特定の使用例に対する適合性を強調しています。

規制の動向と業界の変化

世界の冷媒市場は、オゾン層破壊物質の排除（ほとんどの冷媒で達成済み）と温室効果ガス排出量の削減（現在の焦点）という2つの包括的な目標によって推進されています。欧州と北米では、規制により低GWP冷媒への移行が加速しています。

• EU F-ガス規制: 2030 年までに HFC 消費量を 79% 削減することを義務付け (2015 年レベルと比較)、新しい冷凍装置における高 GWP 冷媒 (GWP > 2,500) を禁止します。
• US EPA SNAP: 低 GWP 冷媒 (例: R600a、R290、R452A) をほとんどの用途で「許容可能」としてリストし、高 GWP オプション (例: R404a、R507) を新しいシステムで禁止します。

消費者にとって、これは次のことを意味します。

• 新しい家庭用冷蔵庫では、ほぼ例外なく R600a または R290 が使用されます (GWP が低く、効率が高いため)。
• 商業用冷蔵は、大規模システムでは低 GWP ブレンド (R448A、R454C など) または CO₂ (R744) などの自然冷媒に移行します。
• R134a、R404a、または R507 を使用している古い冷蔵庫は、規制に準拠するために適切な廃棄または改造が必要になります。

冷蔵庫に適した冷媒を選ぶには、環境への影響（ODP/GWP）、安全性（可燃性/毒性）、性能（効率/圧力）、そして規制遵守という4つの要素のバランスが重要です。現代のほとんどの用途では、以下の点が重要です。

• R600a と R290 は、GWP が非常に低く、効率が高い（可燃性に対処するための安全対策付き）ため、家庭用冷蔵庫に最適です。
• R404a と R507 は新しいシステムでは廃止されており、改造または交換が行われるまで従来の商用機器に限定されます。
• R134a は移行的な選択肢であり、自然冷媒への移行に伴い段階的に廃止されます。

規制が強化され、技術が進歩するにつれ、業界は引き続き自然冷媒と低GWP混合冷媒を優先し、冷凍システムの長期的な効率性と持続可能性を確保していきます。技術者と消費者にとって、これらの違いについて常に情報を得ることは、責任あるコンプライアンス遵守の判断を行うための鍵となります。

出典: ASHRAEハンドブック—冷凍（2021年）、IPCC第6次評価報告書（2022年）、EU F-ガス規制（EC No 517/2014）、米国EPA SNAPプログラム（2023年）。