【第三種冷凍機械責任者・保安管理】冷媒の種類・安全区分と冷凍機油

結論：冷媒は熱性能・安全・環境・材料・油を一組で選ぶ

冷媒は蒸発器で低温側の熱を受け取り、凝縮器やガスクーラで高温側へ渡す作動流体です。理想的には潜熱が大きく、圧力が扱いやすく、化学的に安定し、毒性・燃焼性・環境影響が小さいことが望まれます。

しかし、すべてを満たす万能冷媒はありません。R32は低GWP化に有利でもA2L、アンモニアは熱性能に優れてもB2L、CO₂はGWP1でも高圧というように、長所と安全対策を対で覚えます。冷媒だけを入れ替えるのではなく、機器、材料、冷凍機油、施工方法まで適合させる必要があります。

安全区分は「毒性の文字＋燃焼性の数字」で読む

ISO 817やASHRAE Standard 34の安全区分では、A/Bが許容暴露濃度に基づく毒性区分、1・2L・2・3が燃焼性区分を表します。Aは無毒、1は絶対安全という意味ではありません。高濃度漏えいによる酸欠・健康影響、熱分解生成物、圧力の危険は別に評価します。

2Lは「燃えない」ではなく、一定条件で火炎伝播するものの燃焼速度が小さい区分です。充塡量、部屋容積、換気、検知、着火源管理など、冷媒と機器に指定された安全対策を守ります。

CFC・HCFC・HFCは塩素と環境影響で区別する

「R22機器は2019年から使用禁止」という説明は誤りです。一方、HFCも「オゾン層を壊さないから環境影響ゼロ」ではありません。2026年現在、フロン排出抑制法の指定製品制度では、製品区分ごとにGWP目標値と目標年度が設定されています。

R410AとR32：GWPと燃焼性のトレードオフ

独自計算例：制度上のGWP値をR32＝675、R125＝3500として、R410Aを質量比50％ずつで計算すると、675×0.5＋3500×0.5＝2087.5≒2090です。混合冷媒のGWPは各成分の質量比で加重平均します。

GWPは参照する評価報告書や制度により値が更新・併記されることがあります。試験や法令判断では、問題が指定する基準または適用制度の値を使います。

混合冷媒は沸点と露点の差を見る

純冷媒は一定圧力の相変化中、飽和温度が1つです。非共沸混合冷媒では、液が沸き始める沸点温度と蒸気が凝縮し始める露点温度が異なり、その差を温度グライドといいます。

混合冷媒は気相と液相で組成がずれることがあるため、メーカー手順に従い液相側から充塡します。「混合冷媒はすべて同じ温度勾配」とまとめず、冷媒ごとの物性表を確認します。

アンモニアR717：高性能だが毒性・微燃性・材料適合に注意

アンモニアは蒸発潜熱が大きく、熱伝達特性にも優れ、GWPは1未満とされる自然冷媒です。一方、安全区分はB2Lで、刺激臭、毒性、微燃性があります。水に非常によく溶け、湿った状態では銅・銅合金を侵すため、一般にアンモニア冷媒回路へ銅材料は使用しません。

アンモニア設備の材料を「すべて鉄鋼」と一律に決めるのも不正確です。鋼材を中心に、圧力・温度・水分・油・シール材との適合性を、法令、規格、メーカー仕様で確認します。

CO₂ R744：A1・GWP1だが高圧と酸欠を管理する

CO₂は安全区分A1で火炎伝播がなく、GWPの基準値は1です。ただし「毒性がないから無害」とは表現できません。高濃度では呼吸・循環へ影響し、空気を押しのけて酸欠も招くため、換気と漏えい検知が必要です。

臨界温度は約31.05℃、臨界圧力は約7.38MPaです。高温側が臨界温度を超える運転では、凝縮器で液化させる通常サイクルではなく、ガスクーラで超臨界流体を冷却する遷臨界サイクルになります。停止中も周囲からの入熱で圧力が上がるため、CO₂用に設計された高耐圧機器と圧力保護が欠かせません。

CO₂用小形冷凍装置の安全規格も機器ごとに定められています。高圧側・低圧側の設計や安全装置は「安全装置と圧力試験」で整理します。

冷凍機油は冷媒名だけでなく圧縮機仕様まで合わせる

冷凍機油は、軸受や摺動部の潤滑、すきまの密封、熱の持出し、機種によっては容量制御や油圧作動も担います。冷媒と直接接触するため、一般の機械油よりも適合性の条件が厳しくなります。

HFC空調機ではPOEやPVE、カーエアコンではPAGなどの合成油が代表例ですが、例外もあります。アンモニアやCO₂も機種により鉱油、PAO、PAG、POEなどの選択が異なります。「HFCなら必ずPOE」「CO₂なら必ずPAG」と固定せず、銘板・サービス資料・メーカー指定を優先してください。

異なる冷媒・油を混ぜると、相溶性、粘度、電気絶縁性、シール材適合が崩れるおそれがあります。R22機からR410A/R32機へ更新する場合も、既設配管を無条件に流用しません。

試験で狙われる入れ替え

• A1は無毒・完全安全：誤り。区分の意味は限定的で、高濃度漏えい・酸欠・圧力などは別に管理します。
• R32はR410AよりGWPが低く不燃：GWPは低いですがA2Lです。
• 2019年からR22機器は使用禁止：生産全廃と既設機器の使用を混同しています。
• CO₂は低圧で扱いやすい：逆です。運転・停止中とも高圧への配慮が必要です。
• アンモニア臭は漏れを発見できるから放置してよい：漏えいの警告として退避・通報します。
• 冷媒が同じなら油は何でもよい：圧縮機形式とメーカー指定まで一致させます。

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まとめ

R410AはA1・GWP2090、R32はA2L・GWP675、アンモニアR717はB2L・GWP1未満、CO₂ R744はA1・GWP1です。数値だけで優劣を決めず、燃焼性、毒性、高圧、材料適合まで一組で判断します。

冷凍機油は潤滑だけでなく、密封・冷却・油圧作動を担い、冷媒との溶解性や相溶性が油戻りと運転粘度を左右します。冷媒転換や補充では、冷媒・圧縮機・油のメーカー指定を必ず一致させましょう。

最終更新日：2026年7月28日