R407Fとは何か？特性・施工・試運転・環境規制を徹底解説

2025年12月29日 最終更新日時 : 2025年12月29日 エバープレイ編集部

はじめに — R407Fの位置づけ

R407Fは冷媒の一つで、主に既存のR22（HCFC-22）設備の代替や空調・冷凍機器に用いられるHFC系の混合冷媒（一般にゼオトロープに近いブレンド）です。オゾン消耗係数（ODP）はゼロである一方、地球温暖化係数（GWP）は比較的高めであり、法規制や施工上の注意点が多い冷媒です。本コラムでは、R407Fの特性、設計・施工での留意点、運用・メンテナンス、環境・法規の観点から実務で必要な知識をできるだけ実務的に詳述します。

1. R407Fの基本特性

R407Fは複数のHFC成分を混合した冷媒で、単一成分の冷媒とは異なり、沸点差（グライド）を伴う性質を示します。これは蒸発・凝縮プロセスで温度変化が発生することを意味し、熱交換器の設計や膨張弁の選定、過冷却・過熱監視に影響を与えます。

  • 分類：HFC系混合冷媒（一般的に非塩素系、ODP=0）
  • 安全クラス：一般にASRHAE分類でA1（低毒性・非可燃）相当とされることが多いが、製品によっては仕様が異なるため必ずメーカーのSDSを確認すること。
  • 特性：ゼオトロープに近い（グライドあり）、油分離・オイルリターンの挙動が重要、圧力–温度特性はR22と完全に一致しない。

2. 用途と適用領域

R407Fは主に以下の用途で採用されます。

  • R22を使用している既存の空調機（分岐型やパッケージエアコン）のレトロフィット
  • 商業用・業務用パッケージエアコンや冷凍ショーケースなど、既存設備の更新時の代替冷媒
  • 一部の産業用冷却装置や中温域の冷凍・空調機器

ただし、低温冷凍（例えば冷凍食品の冷凍庫など）や非常に高負荷・高温の特殊用途では性能や熱効率が最適でない場合もあり、選定時には比較検討が必要です。

3. R22からのレトロフィット時の留意点

R407Fは“ドロップイン”とは言えないことが多く、R22システムに導入する際は以下のポイントを考慮する必要があります。

  • 潤滑油：R22はミネラルオイルを使用することが多いが、R407Fはポリエステル系（POE）などの合成油が推奨される。油交換や油管理の手間とコストが発生する。
  • 膨張弁と制御：混合冷媒のグライドにより毛細管や定量膨張弁では作動不良を招く場合がある。電子膨張弁（EEV）やサーモスタット式膨張弁（TEV）での最適化が有効。
  • 充填方法：沸点差のため、液相での充填や充填順序（液相と気相の分離）に注意が必要。メーカーの指示に従い、重量で管理するのが一般的。
  • 熱交換器内の分留（フラクショネーション）リスク：漏洩・再充填を繰り返すと組成が変化し、性能低下を招く可能性があるため、漏洩対策が重要。
  • 圧力・効率：運転圧力や凝縮・蒸発温度特性がR22と異なるため、既存の圧力安全装置や冷媒配管の強度評価が必要。

4. 熱力学的パフォーマンスと運転特性

混合冷媒であることから以下の点を考慮して運転・設計します。

  • グライド（沸点差）：蒸発・凝縮時に温度偏差が生じるため、冷媒側と空気側の熱交換設計を再検討する必要がある。冷凝器や蒸発器の性能評価、過冷却・過熱の目標値設定を行う。
  • 熱効率：運転条件によってはR22と同等〜若干の効率低下が生じることがある。特に部分負荷域での効率変動に注意。
  • 圧力特性：高圧側や低圧側の作動圧はR22と完全には一致しないため、圧力計のレンジや安全弁設定の確認が必要。

5. 配管・機器の素材相性と漏洩対策

R407F自体は非腐食性だが、以下の点に注意してください。

  • シール材・パッキン：ゴムやプラスチック系のシールは冷媒や新しい潤滑油との相性を確認。劣化により漏洩の原因となる。
  • 潤滑油との相性：POEはゴム類を膨潤させる可能性があるため、Oリング等の材料仕様は確認する。
  • リーク検知：HFC系は可燃性を伴わないことが多いが、漏洩は環境負荷と性能低下を招くため、早期発見のための検知器や定期点検を推奨。

6. 法規制・環境規制の観点

R407Fはオゾン層破壊係数（ODP）がゼロであるため、モントリオール議定書の対象ではない一方、GWPは高いためフロン類の段階的削減（Kigali修正など）や各国のFガス規制の対象になります。日本やEUではHFCの使用量削減や代替冷媒推進が進んでいるため、中長期的にはより低GWPの冷媒への置換計画が求められます。

  • 規制対応：法令に基づく漏洩報告、設置者の登録、点検・保守記録の保存などの義務がある場合がある。
  • 将来性：GWPが高いため長期的な採用はリスクがある。新規設備では低GWP冷媒（自然冷媒や次世代HFO系など）も検討すること。

7. 安全管理と現場対策

R407Fは一般に可燃性が低くA1に分類されることが多いが、作業時は以下を遵守する必要があります。

  • 保護具の着用：目の保護、手袋、防護服など。冷媒曝露による凍傷や皮膚刺激を防ぐ。
  • 換気：室内機器の修理や充填作業時は十分な換気を行う。閉所での作業は危険。
  • 高圧作業の取扱い：ボンベの取り扱いや加圧ラインの作業は適切な工具と訓練を受けた作業者が行う。

8. 施工・試運転の実務ポイント

  • 初期充填：重量管理で正確に充填すること。目視や圧力だけでの充填は避ける。
  • オイル管理：油交換を行った場合は系内の油量や油の種類（POE等）を記録し、油循環状況を確認する。
  • 整備・試運転：真空引き（ディープドライ）とリークチェックは必須。混合冷媒は微量の水分や不純物で性能低下が起きやすいため、十分な真空工程を行う。
  • 過冷却・過熱の確認：グライドを考慮した上で、蒸発器出入口や凝縮器のサブクール値・スーパーヒートを設定・確認する。
  • 記録の保存：充填量、使用した油、バルブ開度、試運転時の温度圧力データなどを保存しておくとトラブル時に役立つ。

9. トラブルシューティングのポイント

代表的なトラブルと原因・対策例を示します。

  • 効率低下・冷房能力不足：充填不足・油の混入・膨張弁不適合などが原因。充填量や膨張弁の作動点を確認し、必要なら再調整。
  • 油戻り不良：配管勾配や油トラップの配置不良、過度の圧力損失が原因。配管設計見直しや循環促進措置を検討。
  • ガス成分の変化（フラクショネーション）：漏洩や不適切な充填を繰り返すと組成変化で性能劣化。抜き取り・再充填やコンポーネント交換を検討。

10. 経済性とライフサイクル観点

R407Fを採用する際は、短期的な導入コストだけでなく、長期のメンテナンスコストや将来的な法規制対応コストを考慮する必要があります。既存のR22設備を延命させるためのレトロフィットであれば初期投資を抑えられる一方、長期的な運用コストやGWP規制リスクを比較して判断すべきです。

まとめ — 現場技術者に向けた実践的アドバイス

R407FはR22代替として実務的に有用な選択肢の一つですが、以下を必ず留意してください：

  • メーカーのデータシート（TDS）と安全データシート（SDS）を必ず参照すること。
  • 潤滑油の交換や膨張弁の再設定など、系統的な改修が必要になるケースが多いこと。
  • 充填時の重量管理、リーク対策、真空引きなど基本作業は慎重に行うこと。
  • 中長期的には低GWP冷媒への移行が進むため、設備更新計画を踏まえた選定をすること。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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