だれでも分かる「R290とは？」注目されている自然冷媒の特徴や今後の展望を徹底解説

まずは「R290」を1分で理解しよう！

R290は、プロパンとも呼ばれる化合物で、LPガスを原料とした冷媒です。冷蔵庫や医療用フリーザー、ショーケースなどに使用されています。

R290は環境負荷が低いことから注目されている冷媒で、現在普及が進んでいます。

「R」は冷媒（Refrigerant）を意味し、「290」は特定の冷媒の種類を示しています。

具体的には、R290はプロパンのことを指します。プロパンは炭化水素で、その化学式はC3H8です。

このような命名法は、冷媒の種類を一目で理解できるようにするために広く採用されています。

他の冷媒にも同様の命名法が適用されています。

例えば、R22はクロロジフルオロメタン（HCFC-22）、R134aはテトラフルオロエタン（HFC-134a）を指します。

これらの冷媒も、それぞれ異なる化学的性質と冷却能力を持っていますが、R290は環境負荷が低く、効率も良いことから現在注目されている冷媒です。

R290＝プロパンガスの冷媒
地球温暖化などの環境への影響が少ないことから注目されている冷媒で、冷蔵庫などに使われています。

「R290」はどこで使われる？用途について

家庭用冷蔵庫

R290は、家庭用冷蔵庫の冷媒として広く使用されています。

その理由としては、R290が自然冷媒であり、地球温暖化係数 (GWP値)が非常に低いことが挙げられます。

業務用空調装置

R290は、業務用空調装置の冷媒としても利用されています。

R290は高い冷却性能を持ちつつ、環境負荷が低いため、業務用空調装置においてもその利用が増えています。

自動販売機

自動販売機においても、R290が冷媒として使用されています。

自動販売機は24時間稼働するため、エネルギー効率の良い冷媒が求められます。

R290はその要求を満たすため、自動販売機においてもその利用が広がっています。

ヒートポンプ給湯機

日本のノーリツ社は、R290を使用したヒートポンプ給湯機を販売しています。

ヒートポンプ給湯機は、空気中の熱を利用して水を温める装置で、R290の高い冷却性能とエネルギー効率の良さが活かされています。

「R290」はどうして注目されている？

R290が注目されている理由は主に以下の4つの理由です。

R290は環境に配慮した冷媒として、また次世代の冷媒として注目されています。

環境への配慮

R290は地球温暖化係数 (GWP値)が非常に低い自然冷媒であり、オゾン層への影響もありません。

これは、地球環境に配慮した冷媒として、冷蔵庫やエアコンなどの冷却装置に広く使用されている理由です。

規制への対応

Fガス規制やPFAS規制に対応するために、地球温暖化係数 (GWP値)が高いフロン系冷媒から自然冷媒への切り替えが進み出しています。

安全性とエネルギー効率

R290は安全かつエネルギー効率も高いことが証明されています。これにより、他の企業もR290採用に追随し始めています。

将来的な可能性

将来的に家庭用空調やカーエアコンなどの冷媒としても採用される可能性があり、世界的に注目されています。

R290以外の冷媒について

クロロフルオロカーボン（CFC）：オゾン層を破壊する可能性があるため、1995年末に生産が中止されました。代表的なものにはR11、R12、R113、R114、R115などがあります。

ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）：オゾン層への影響はCFCよりも小さいですが、それでも影響があるため、2020年に全面廃止が決定されました。代表的なものにはR123、R124、R141b、R22などがあります。

ハイドロフルオロカーボン（HFC）：オゾン層への影響はありませんが、地球温暖化に影響を与える可能性があります。代表的なものにはR23、R32、R125、R134a、R143a、R152aなどがあります。

ハイドロフルオロオレフィン（HFO）：地球温暖化係数が極めて低く、微かな燃焼性と低い毒性を持っています1。代表的なものにはR1123、R1224yd、R1234yf、R1234ze、R1233zdなどがあります。

その他の冷媒：自然界に存在する物質を使用した冷媒もあります。これにはR290（プロパン）、R1270（プロピレン）、R600（ブタン）、R600a（イソブタン）、R744（二酸化炭素）などが含まれます。

これらの冷媒は、それぞれ特性や用途、環境への影響などが異なります。

そのため、適切な冷媒を選ぶ際には、その特性や用途、環境への影響などを考慮する必要があります

R290の将来の展望は？

R290の技術の進歩と革新

R290冷媒の量は、R22およびR410aの40%〜55%にすぎず、より経済的です。

また、凝固点が低く、蒸発潜熱が大きいため、単位時間あたりの冷却速度が速くなり、等エントロピー圧縮比により仕事が少なくなり、コンプレッサーの作業が容易になり、コンプレッサーの寿命が延びます。

さらに、科学的知見に基づいた可燃性冷媒のリスク評価が進められており、次世代冷媒・冷凍空調技術及び評価手法の開発が進行中です。

R290の普及と市場動向

R290は、自然冷媒システムの成長に大いに関係しています。高GWPの冷媒使用の制限・禁止といった規制は、自然冷媒システムの採用増加に直接関与することとなるでしょう。

また、中国では、R290が安全かつエネルギー効率も高いと証明され、2016年から他の企業もR290採用に追随し始めています。

さらに、Haierは2023年に欧州でR290ヒートポンプの販売を開始する予定です。

持続可能な冷媒への移行

持続可能な冷媒に移行することで、規制への準拠と性能向上を実現します。

NEDOは、オゾン層を破壊せず温室効果も低い冷媒である、グリーン冷媒をはじめとする次世代冷媒や次世代冷媒を使用した冷凍空調機器の開発に着手しています。

これらの取り組みを通じて、モントリオール議定書キガリ改正における日本のハイドロフルオロカーボン（HFC）生産・消費量削減目標の達成に貢献します。

また、ダイキンは規制に先駆けて2030年までに高GWP冷媒からの移行を計画しています。

R290（プロパン）の製造方法とその注意点

1. 原料の選定

プロパン（R290）は、主に天然ガスおよび石油精製の副産物として得られます。その原料となるのは以下の2つです：

• 天然ガス: 天然ガスにはプロパンが含まれており、これを抽出して精製します。
• 石油精製副産物: 原油精製過程で得られるLPG（液化石油ガス）にはプロパンが含まれています。

2. 天然ガスプロセス

天然ガスからプロパンを分離・生成するプロセスを解説します。

(1) ガス処理プラント

天然ガスは以下の処理を経てプロパンを分離します。

1. ガス分離: 天然ガスから水分や酸性ガス（CO₂やH₂S）を除去。
2. NGL分離: 天然ガス液（NGL: Natural Gas Liquids）の回収。これにはエタン、プロパン、ブタンが含まれています。
   • この工程では冷却や圧縮を用いた液化技術（クライオジェニック技術）が活用されます。

(2) 分留

NGLを分留塔に送って成分ごとに分離します。

• プロパンはエタンより重く、ブタンより軽いため、適切な温度と圧力条件で分離可能。
• 最終的に純度の高いプロパン（通常は99%以上）が得られます。

3. 石油精製プロセス

原油精製からプロパンを得るプロセスを説明します。

(1) 石油蒸留

原油を蒸留塔で加熱し、異なる沸点範囲で成分を分離します。

• 軽質成分（ガソリン、ナフサ）の蒸留過程でプロパンが副産物として生成されます。

(2) クラッキング

重質成分の分解（熱分解または触媒分解）により、プロパンなどの軽質炭化水素が生成されます。

• この工程では特に**流動接触分解（FCC）**装置が利用されます。

(3) LPG抽出

精製されたLPG（液化石油ガス）は、プロパンとブタンを主成分とする混合物です。このLPGを精製してプロパンを分離します。

4. 精製プロセス

(1) 水分除去

分離されたプロパンには微量の水分が含まれているため、乾燥装置で水分を取り除きます。

• 吸着乾燥（シリカゲルや分子ふるいを使用）を行います。

(2) 不純物除去

残存する炭化水素類（イソブタンやノルマルブタン）や硫黄化合物を除去します。

• 分留や化学吸収を使用してプロパンの純度をさらに高めます。

(3) 超高純度プロパン

冷媒用途のR290では、純度が非常に高いことが求められます（99.5%以上）。

• 高度な精製装置（低温蒸留や膜分離）を用いることがあります。

5. 製品化と品質管理

最終的に精製されたプロパンは以下の工程を経て製品化されます。

1. 圧縮と液化:
   • プロパンは低圧で液化可能なため、貯蔵タンクに高圧で保管されます。
2. ボトリングと輸送:
   • 液化プロパンを冷媒ボトルに充填し、輸送。
3. 品質検査:
   • R290としての基準を満たすか、GC（ガスクロマトグラフィー）などで検査。

6. 環境への配慮

R290は環境に優しい冷媒ですが、可燃性が高いため、安全性も重視されます。製造プロセスでは以下を徹底します。

温室効果ガス対策: 生成過程での二酸化炭素排出量削減。

防爆設計: 製造設備は防爆仕様。

漏洩管理: 厳密なガス漏れ検査。