冷媒

冷媒は、その化学組成に応じていくつかのグループに分類されます。 これらの化合物の一部が環境に有害である可能性があることが判明したため、より環境に優しい代替品に置き換えられています。 このプロセスは簡単ではありません。古い冷媒の代替品はありますが、新しい冷媒も通常は完璧ではありません。次のセクションでは、さまざまなグループの冷媒について説明し、いくつかの例を示し、その応用分野について説明します。

CFC=クロロフルオロカーボン

フロンフロンは塩素を含む冷媒です。 これらは環境に悪影響を与えるため、90年代初頭から禁止されてきました。 CFC の例は、R11、R12、および R115 です。 フロンを使用する機器やシステムの転換はまだ完了していません。 それどころか、この種の冷媒の違法市場は世界中で繁栄しており、世界中の CFC システムの 50% しかアップグレードされていないと推定されています。

HCFC=ハイドロクロロフルオロカーボン

CFC の段階的廃止がゆっくりと進んでいることは、それが費用のかかるプロセスであることを示しています。 しかし、より重要なことは、このことは、CFC の一時的 (2030 年まで) 代替品として公式に示されている HCFC の利用可能性をめぐる問題と優柔不断性も示していることです。 欧州連合の性急な行動は、直ちに冷凍、そして間もなく（遅くとも2004年には）空調用のHCFCの禁止に至り、業界のプログラムと計画を混乱させた。 HCFC は CFC よりも塩素の含有量が少ないため、ODP が低くなります。 ヒドロクロロフルオロカーボンの例には、Ｒ２２、Ｒ１２３およびＲ１２４が含まれる。

HFC=ハイドロフルオロカーボン

ハイドロフルオロカーボンは塩素を含まず、オゾン層に有害ではない冷媒です (ODP=0)。 しかし、地球温暖化への影響は従来の冷媒に比べて非常に大きいです。 HFC 冷媒に関するいくつかのコメントを以下に示します。

• R32 と R125 が単一の冷媒として使用されることはほとんどなく、特に有利な熱力学特性を持つ混合物としてのみ使用されます。
• R245c と R245fa は、ほぼ米国のみで、かなり実験的な方法で使用されています。
• R404Aは、冷蔵庫および冷凍庫用のR502の代替品として開発されました。
• R134a は、R22 用に設計された機器をほとんど変更する必要がないため、冷凍および空調に導入され大きな成功を収めた最初の HFC です。 ただし、効率は非常に限られており、R22 で得られる効率よりも約 40% 低くなります。 したがって、メーカーには 2 つの選択肢があります。特定のシステムの熱容量の大幅な削減を受け入れるか、同じ容量を達成するためにその寸法 (およびコスト) を増やすかのいずれかです。 このため、R134a は主に、より高いコストを許容できる大規模システム (250 kW 以上) で使用されます。
• R407C は、R134a と同様に、熱力学的に R22 と類似しており、「ドロップイン」冷媒として機能します。 ただし、純粋な化合物である R134a とは異なり、R407C の滑空速度は 7 K であるため、小型の住宅用 (家庭用) 機器ではほとんど使用できません。 このような制限を正当化する理由は 2 つあります。住宅用機器は他の機器に比べて突然の事故による損失が発生しやすいこと、および通常は現場で修理されることです。 突然の漏れが発生した場合、最も揮発性の成分の相対的な損失が不釣り合いに高くなるため、7K グライドでは混合物の割合が変化する可能性があります。 標準の詰め替えを使用した場合、新しい冷媒混合物の比率が漏れ前と同​​じであるという保証はありません。 この冷媒は滑空性が高いため、中容量システム (50-250 kW) でのみ使用され、通常は熟練した担当者によって保守されます。
• R410A は非常に魅力的な熱力学特性を備えており、R22 よりもエネルギー効率が高く、滑走がないため、電荷の損失と再充填後に混合物が残る問題がありません。 ただし、作動圧力がR22の約2倍となるため、コンプレッサーや膨張弁などを大型化しシステム全体の再設計が必要となります。
• R507A は産業用および商業用冷凍機でうまく使用されています。
• R508B は低温サイクルではあまり使用されません。 R507A および R508B は共沸混合物であるため、良好な熱力学特性を備えており、温度グライドの問題はありません。

FC=フルオロカーボン

フロン類には塩素が含まれていないため、オゾン層に悪影響を及ぼしません。 ただし、非常に安定しており、GWP も高くなります。 R218 はフルオロカーボンの一例であり、FC は混合物 R403 と R408 にも存在します。

HC=炭化水素

炭化水素は、冷媒に関連する環境問題に対する非常に限定的な解決策です。 これらはオゾン層に対して無害であり (ODP=0)、直接的な温室効果 (GWP) はほとんどありません。<5), but they are highly flammable. The use of HCs as refrigerants is confined to Europe, because many other countries elsewhere have banned the use of flammable gas in the presence of the public. According to the standards ISO 55149 and EN 378.2000, this should apply also in Europe. However, the standard IEC 355.2.20 allows the use of HCs in household refrigerators with refrigerant charges up to 150 g. This standard has opened the way for some European refrigerator manufacturers to produce household refrigerators with flammable isobutene, R600a.These have been accepted enthusiastically by environmentalists, and have achieved great success in the market.

NH3=アンモニア

アンモニア R717 は魅力的な代替冷媒です。 184 年から冷凍システムに使用されており0、1860 年から蒸気圧縮に使用されています。その特性の観点からは、高級冷媒と見なされるべきです。 さらに、その ODP と GWP は 0 です。ただし、アンモニアは自己警報ガスであるため、臭いで漏れを簡単に発見できますが、臭いがパニックを引き起こすことが多いため、低濃度であっても非常に危険です。 これが、アンモニアが熟練していない人々による使用の用途から除外され、産業用途のみに残された主な理由です。 安全規制により、二次分配ループと併用することが義務付けられていますが、商業用冷凍庫でも非常に一般的です。 明らかに、この二次ループにより効率が低下します。

CO2=二酸化炭素

R744（二酸化炭素）には、不燃性、オゾン層破壊を引き起こさない、毒性指数が非常に低い（安全性 A1）、大量に入手可能、低コストなど、いくつかの魅力的な特徴があります。 ただし、効率は低く、作動圧力は高くなります (R134a の約 10 倍)。 後者の 2 つの理由により、冷凍サイクルと関連技術、特に熱交換器と膨張装置を改善する努力が必要です。 今後の主要な CO2 用途は、自動車産業における空調であると思われます。 ヒートポンプは、非常に低い周囲温度でも高い温度を得ることができるため、CO2 の恩恵を受ける可能性もあります。