冷媒とは？フロン・アンモニア・CO2のちがいを初心者にもやさしく解説【冷凍三種】

冷凍サイクルの中を、ぐるぐる回り続けている液体（と気体）が冷媒です。この物質の性質が、冷凍機の性能を大きく左右します。

冷媒は「熱の運び屋」

主な冷媒の種類

1種類の冷媒と、混ぜた冷媒

冷媒には、1種類の物質だけでできた単一成分冷媒（R32、R134a、アンモニアなど）と、何種類かを混ぜた混合冷媒があります。

混合冷媒のうち、1種類の冷媒のように、同じ圧力なら一定の温度で蒸発・凝縮するものを共沸混合冷媒（例：R507A）といいます。これに対して、蒸発や凝縮の途中で温度が少しずつ変わっていくものが非共沸混合冷媒です。

非共沸混合冷媒を一定の圧力で凝縮させると、凝縮し始める温度（露点）と、凝縮し終わる温度（沸点）に差が出ます。この温度の変化幅を温度勾配（温度すべり）といいます。R404AやR410Aは非共沸混合冷媒ですが、この差がとても小さいので疑似共沸混合冷媒とも呼ばれます。「R404A・R410Aは共沸混合冷媒」と書かれていたら誤りです。

冷媒の名前「R＋数字」の読み方

冷媒の名前のRは、冷媒（Refrigerant）の頭文字です。後ろの数字にも決まりがあり、百の位を見ると、どんな冷媒かの見当がつきます。

例えばR410Aは、R32とR125を混ぜた冷媒です。400番台なので非共沸ですが、温度のずれがごく小さいので疑似共沸とも呼ばれます。

なお、非共沸混合冷媒を入れるとき（充填）は液の状態で入れるのが基本です。気体で入れると、沸点の低い成分が先に出ていき、混ぜた割合がずれるからです。

自然冷媒

もともと自然の中にある物質を使った冷媒を、自然冷媒と呼ぶことがあります。R290（プロパン）、R717（アンモニア）、R744（二酸化炭素）が代表で、どれも地球温暖化係数（GWP、すぐ下で説明）が小さいのが長所です。

標準沸点──ふつうの大気圧のもとで沸騰する温度

冷媒の性質をくらべるときによく使うのが標準沸点です。1種類の物質でできた冷媒について、飽和圧力が標準大気圧（約101.3kPa）と等しくなるときの飽和温度、つまり「ふつうの大気圧のもとで沸騰する温度」のことで、冷媒ごとにちがいます。水なら100℃、アンモニアならおよそ−33℃です。

「0℃のときの飽和圧力を標準沸点という」と書かれていたら誤りです。標準沸点は圧力ではなく温度で、決め手になるのは0℃ではなく大気圧です。

ODPとGWP──2つの環境の物差し

この事情があるので、フロンは回収が義務づけられ（第26回）、GWPの小さい冷媒への転換が進んでいます。

オゾン層を壊すもとは「塩素」

オゾン層を壊すもとは、冷媒の分子に含まれる塩素です。塩素を含むCFC（特定フロン）やHCFCはODPが0より大きく、塩素を含まないHFCはODPが0です。ただしHFCも、地球温暖化をもたらす温室効果ガスであることに変わりはありません。

冷媒に「入ってはいけないもの」

①水分

②不凝縮ガス（空気など）

冷凍機油との関係

重さくらべ──液は油より重い？　ガスは空気より重い？

フルオロカーボン（フロン類）は、液は冷凍機油より重く、ガスは空気より重い性質があります。漏れたガスは、床の近くや地下などの低い所にたまりやすくなります。

アンモニアは反対で、液は冷凍機油より軽く、ガスは空気より軽い性質です。油はアンモニア液の下に沈み、漏れたガスは天井付近にたまりやすくなります。「フロンは下、アンモニアは上」とセットで覚えると楽です。

冷媒と冷凍機油の組合せ

冷凍機油には、石油から精製した鉱油と、化学的につくった合成油があります。以前よく使われたHCFC冷媒のR22には、鉱油が使われてきました。HFC冷媒（R32など）や、GWPの小さいHFO冷媒（R1234yfなど）は鉱油となじみにくいため、合成油を使うのが一般的です。

同じ温度でも、冷媒によって性能が変わる

成績係数（COP：使った動力の何倍の熱を運べたか。第2回）は、蒸発温度と凝縮温度が同じでも、冷媒の種類によって変わります。冷媒ごとに、蒸発潜熱などの性質が違うからです。

圧縮機は、冷媒の蒸気を「体積」で吸い込みます。吸い込んだ蒸気1m³あたりで得られる冷凍能力を体積能力といいます。体積能力が大きい冷媒ほど、同じ冷凍能力を出すのに必要なピストン押しのけ量（圧縮機が1秒間に押しのける体積）が小さくて済みます。そのぶん、圧縮機を小さくできるわけです。

フルオロカーボンは熱に弱い・電気の性質

フルオロカーボン冷媒は、高温になると分解しやすくなります。そのため、圧縮機の吐出しガス温度が120〜130℃を超えないように制御して運転するのが普通です。

また、HFC冷媒はHCFC冷媒より誘電率が大きく、電気絶縁性（電気を通さない性質）がやや劣ります。誘電率は、電気をためこみやすいかどうかを表す値です。モーターを冷媒の中に置く密閉圧縮機では、気にかける点になります。

冷凍機油は、蒸発温度にも合わせて選ぶ

冷凍機油は、どれでもよいわけではありません。圧縮機の種類や冷媒の種類に加えて、とくにふだん運転する蒸発温度に注意して選びます。低い温度で固まったり、ねばりが強くなりすぎたりする油では、蒸発器から圧縮機へ戻ってこられないからです。

ブライン──冷媒の冷たさを運ぶ液

冷媒で直接品物や空気を冷やさず、いったん凍りにくい液を冷やして、その液を冷やしたい場所へ送る方法があります。この液をブラインといいます。冷媒の冷たさを受け取って運ぶので、二次冷媒とも呼ばれます。

ブラインは、大きく2つに分けられます。
無機ブライン　…　塩化カルシウムや塩化ナトリウムなどを水に溶かしたもの。
有機ブライン　…　エチレングリコール系やプロピレングリコール系などを水に溶かしたもの。
「塩化カルシウムや塩化ナトリウムは有機ブライン」と書かれていたら誤りです。

ブラインは、濃くするほど凍る温度が下がります。ただし下がり方には限りがあり、凍る温度がいちばん低くなるところを共晶点（きょうしょうてん）といいます。塩化カルシウムブラインの最低の凍結温度（共晶点）は約−55℃です。共晶点より濃くすると、かえって凍る温度は上がります。

無機ブラインは、できるだけ空気にふれないように扱います。空気中の酸素が溶け込むと金属を腐らせやすくなり、空気中の水分が取り込まれると濃度が下がって凍りやすくなるためです。

二酸化炭素（R744）は、冷媒として使うだけでなく、アンモニア冷凍機などと組み合わせて、冷たさを運ぶ二次冷媒（ブライン）として使われることもあります。毒性のあるアンモニアを機械室の中にとどめ、人のいる場所には二酸化炭素を送る、という組合せです。

試験ではこう出る

よくある質問

過去問で確かめる　3問

この回と、それまでの回（第1〜2回）の内容で解ける過去問を3つ選びました。問題文は、各年度の過去問ページで確認できます。冷凍三種は「正しい記述の組合せ」を選ぶ形なので、記述を1つずつ〇か×かで見ていきます。

令和7年度 保安管理技術 問4　冷媒・冷凍機油

イ　〇　フルオロカーボンは、液が冷凍機油より重く、ガスは空気より重い。
ロ　×　非共沸混合冷媒は、凝縮し始め（露点）と終わり（沸点）の温度に差が出る。
ハ　×　HFO冷媒のR1234yfに使うのは合成油。鉱油ではない。
ニ　〇　R290・R717・R744は自然冷媒と呼ばれる。
正しいのはイ・ニで、正解（1）です。　→ 令和7年度 保安管理技術の解説

令和6年度 保安管理技術 問4　冷媒

イ　×　R404Aは非共沸混合冷媒（温度差が小さいので疑似共沸とも呼ぶ）。共沸ではない。
ロ　×　理論COPは、同じ温度条件でも冷媒の種類によって変わる。
ハ　〇　アンモニア液は油より軽く、フルオロカーボン液は油より重い。
ニ　〇　HFCはHCFCより誘電率が大きく、電気絶縁性がやや劣る。
正しいのはハ・ニで、正解（4）です。　→ 令和6年度 保安管理技術の解説

令和5年度 保安管理技術 問4　冷媒

イ　×　R507Aは共沸混合冷媒。R404Aと「どちらも疑似共沸」とまとめるのは誤り。
ロ　〇　アンモニアガスは空気より軽く、天井付近にたまりやすい。
ハ　×　体積能力が大きい冷媒ほど、必要なピストン押しのけ量は小さくて済む。
ニ　〇　フルオロカーボンは熱分解を防ぐため、吐出しガス温度を120〜130℃以下に保つ。
正しいのはロ・ニで、正解（3）です。　→ 令和5年度 保安管理技術の解説