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】
この記事でわかること
- 冷媒が何をしている物質かがわかります
- フロン・アンモニア・二酸化炭素の違いがわかります
- オゾン層破壊係数（ODP）と地球温暖化係数（GWP）がわかります
- 冷媒に水分・不凝縮ガスが入るとどうなるかがわかります
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」
用語冷媒とは？
蒸発するときに周りから熱を奪い、凝縮（気体が冷えて液体に戻ること）するときに熱を捨てる——この2つを繰り返して熱を運ぶ物質のことです。
例簡単な例え
打ち水を思い浮かべてください。水が蒸発するとき、地面から熱を奪うので涼しくなります。冷媒がやっているのは、これと同じことです。違うのは、逃がしっぱなしにせず、集めて、圧縮して、外で熱を捨てて、また戻すという循環をつくっている点です。だから冷媒は減りません（漏れなければ）。
覚える冷媒に求められる性質
- 蒸発しやすく、凝縮しやすい … 常温付近の温度で、扱いやすい圧力になること。
- 蒸発潜熱（液体が蒸発するときに周りから奪う熱）が大きい … 少しの量でたくさんの熱を運べる。
- 毒性がない・燃えない … 漏れたときに安全。
- 金属や油を傷めない
- 安く手に入る
- → すべてを満たす完璧な冷媒はありません。どれを優先するかで選ばれます。
主な冷媒の種類
覚える覚え方
「フロンは扱いやすいが環境への負担が大きい、アンモニアは環境にやさしいが人には危険」。この対比が、冷媒の話の中心です。二酸化炭素は両方クリアするが、圧力が高い——という三すくみで覚えてください。
ODPとGWP──2つの環境の物差し
用語オゾン層破壊係数（ODP）とは？
その物質が、オゾン層をどれだけ壊すかを表した数字です。R11を1としています。特定フロン（CFC）は大きく、代替フロン（HFC）とアンモニアはゼロです。
用語地球温暖化係数（GWP）とは？
その物質が、地球をどれだけ温めるかを表した数字です。二酸化炭素を1としています。HFCは数百〜数千と非常に大きく、アンモニアはほぼゼロです。
覚えるここが混ざりやすい
- ODPの基準はR11（＝1）、GWPの基準は二酸化炭素（＝1）。基準になる物質が違います。
- HFC（代替フロン）はODPゼロだがGWPは大きい … 「オゾン層は壊さないから環境にやさしい」は誤りです。
- アンモニアはODPがゼロ、GWPもほぼゼロ … 環境面で特に優れた冷媒です。
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。
冷媒に「入ってはいけないもの」
①水分
覚える水分が入ると起きること
- 膨張弁（冷媒の圧力を下げる弁）で凍って、詰まる（氷結） … 冷媒が流れなくなり、冷えなくなります。
- 冷媒や油と反応して、酸ができる … 金属を腐食させ、モーターの絶縁を傷めます。
- → だから乾燥器（ドライヤ。冷媒中の水分を吸い取る装置）を回路に入れ、真空乾燥（真空試験）をしてから冷媒を充填します（第18回）。
②不凝縮ガス（空気など）
用語不凝縮ガスとは？
凝縮器（冷媒の熱を外へ捨てて液体に戻す機器）で液体にならないガスのことです。主に空気。修理のときなどに混入します。
覚える不凝縮ガスが入ると起きること
- 凝縮圧力（高圧側の圧力）が上がる … 凝縮器の中を空気が占領し、冷媒が熱を捨てる面積が減るためです。
- 圧縮機の吐出しガス温度が上がる
- 消費電力が増え、成績係数（COP）が下がる
- → 凝縮器の上部などから抜き取ります（ガスパージ）。
覚える覚え方
「水は詰まらせる、空気は圧力を上げる」。水分は膨張弁で凍って冷媒が流れにくくなり、冷えなくなる（低圧側の圧力が下がる）、空気は凝縮圧力（高圧側）を上げると、現れ方が違います。試験では、症状から原因を当てる問題も出題されています。
冷凍機油との関係
- 圧縮機の潤滑には冷凍機油を使う
- 油は冷媒と一緒にサイクルを回ってしまうので、油分離器（冷媒ガスから油を分けて取り出す装置）で戻す（第14回）
- 油が熱交換器（熱を受け渡しする機器）の内面に付くと、伝熱を妨げる
- アンモニアは油と溶け合わないので、油だまりに落ちて分離しやすい
- フロンは油と溶け合うので、油戻しの設計が必要
試験ではこう出る
- ①冷媒の性質 … 「アンモニアは蒸発潜熱が大きく、成績係数が高い」→正しい。
- ②銅の使用 … 「アンモニア冷凍装置の配管に銅管を使用してよい」→誤り。アンモニアは銅を腐食させます。
- ③ODPとGWP … 「HFC系冷媒はオゾン層破壊係数がゼロなので、地球温暖化への影響もない」→誤り。GWPは大きい。
- ④水分 … 「冷媒中の水分は、膨張弁で氷結して冷媒の流れを止めることがある」→正しい。
- ⑤不凝縮ガス … 「不凝縮ガスが混入すると凝縮圧力が上昇する」→正しい。
よくある質問
Q．なぜアンモニアの配管に銅を使えないのですか？
A．アンモニアが銅と反応して腐食させるからです。特に水分があると激しく反応し、銅が溶けて青くなったり、配管に穴があいたりします。そのためアンモニア装置では鋼（鉄）の配管を使います。「アンモニアに銅は禁物」は、試験でもたびたび問われる知識です。
Q．R717、R744などの番号には意味がありますか？
A．あります。700番台は「無機化合物」で、下2桁がその物質の分子量を表します。アンモニア（NH₃）は分子量17なのでR717、二酸化炭素（CO₂）は分子量44なのでR744。数字の付け方に理由があると知っておくと、記憶に残りやすくなります。
Q．冷媒は使っているうちに減るのですか？
A．本来は減りません。密閉された回路の中を循環しているだけだからです。減っているとしたら、それは漏れています。冷媒が減ると冷えが悪くなり、圧縮機の吐出温度が上がって故障の原因になります。「補充」ではなく「漏れを直す」のが正しい対応です。
まとめこのページのまとめ
- 冷媒は蒸発で熱を奪い、凝縮で熱を捨てる「熱の運び屋」
- フロン＝安全だがGWPが大きい／アンモニア＝効率がよく環境によいが毒性・可燃性あり／CO₂＝クリーンだが高圧
- アンモニアに銅は使えない
- ODPの基準はR11、GWPの基準は二酸化炭素
- 水分は膨張弁で氷結、不凝縮ガスは凝縮圧力を上げる
- 油は伝熱を妨げるので油分離器で戻す
費用はいくらかかる？ 講座は必要？
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