プロパン冷媒（R-290）完全ガイド：特性・安全対策・設計・施工の実務ポイント
エバープレイ編集部はじめに — プロパン冷媒とは何か
プロパン冷媒（一般にR‑290と表記）は、炭化水素系の冷媒で化学物質としてはC3H8（プロパン）です。フロン（フルオロカーボン）とは異なりオゾン層破壊係数（ODP）はゼロ、地球温暖化係数（GWP）は極めて低く（数値としては約3程度）環境負荷が小さい点が大きな特長です。一方で可燃性を有するため、設計・施工・保守においては特有の安全対策が必要になります。
主な物性と安全性指標
化学組成・基本物性：C3H8、分子量約44.1、沸点約−42℃、臨界温度約96.7℃、臨界圧力約42.5bar。
温暖化係数・オゾン破壊：GWPは約3、ODPは0（代替としての環境性が高い）。
可燃性：ASHRAEの分類ではA3（低毒性・高可燃性）。可燃限界は体積濃度でLEL（下限）約2.1%、UEL（上限）約9.5%前後とされ、空気よりやや重い（空気比重>1）ため漏洩時は床面や低所に滞留しやすい。
着火・自己着火温度：自己着火温度は概ね450〜500℃程度（条件により変動）。着火エネルギーは比較的低く、火花や高温部材で容易に着火する可能性がある。
冷凍サイクル上の長所・短所
長所としては、熱力学的特性に優れ、同容量の冷媒を用いた場合にエネルギー効率（COP）が良くなるケースが多いことが挙げられます。特に小型〜中型機（家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵ショーケース、小型空調機）で効率改善と環境規制対応の両立が期待できます。
短所は可燃性による設計制約です。充填量の制限、電気機器の防爆対策（防爆・耐圧構造）、換気設計、ガス検知システムなどの追加対策が必要となり、装置コストや設置条件が制約を受けます。
適用分野と適合性
適用分野：小型冷凍冷蔵庫、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵ショーケース、家庭用ルームエアコン（特定条件下）、小型ヒートポンプ等。欧州や一部のアジア市場では家庭用冷蔵庫や一体型ルームエアコンでR‑290搭載製品が増えています。
不向きな分野：大容量の中央冷凍設備や高充填量が必要な産業用冷凍機など、可燃性の取り扱いが難しい用途。これらは代替冷媒や潤滑・安全対策が整った別設計が一般的です。
規格・法規の枠組み（設計・施工で必ず確認すべき点）
可燃性冷媒の採用には国際規格や各国の法令が関与します。代表的な基準にはAS HRAE 15（冷凍設備の安全基準）、ASHRAE 34（冷媒の分類）、ISO 5149（冷凍設備の安全要件）、IEC 60335‑2‑40（家庭用・類似機器の安全）などがあります。これらの規格は充填量の算定方法、換気要件、電気機器の区分、検知・遮断措置などを規定しています。
日本国内では、建築基準や消防法、高圧ガス保安法、電気設備の基準等の適用を受ける場合があるため、製品使用前に該当法令を確認し、必要な届け出や防火区画、換気計画、検知器設置を設計段階で組み込むことが重要です。
設計上の実務ポイント
充填量管理：可燃性冷媒では“部屋ごとの最大充填量”という概念が重要です。規格は室容積や換気量といった条件に基づき充填限界を与えます。設計初期において想定する充填量に基づく機器選定・配置計画を行ってください。
換気設計：万一の漏れでも濃度がLELを超えないように機械換気や自然換気量を確保する、あるいは燃焼源との隔離を行うことが望ましいです。床付近に滞留しやすいため床面近傍の換気・排気設計や低所検知器の設置を検討します。
電気設備の選定：可燃性ガスが存在する可能性のある場所では、防爆仕様や耐圧設計、発火源を排する電動機器の選定が必要です。制御盤やセンサーも適合品を選定してください。
検知・遮断：可燃性ガス検知器の設置、一定濃度での警報・給電遮断・換気強制運転等の連携を検討してください。検知器はプロパン検知に対応したものを選ぶこと。
配管・冷媒回路：配管長や圧力降下を考慮した適正な配管設計、バルブや継手の選定、溶接・はんだ作業の窒素パージなど施工上の手順管理が必要です。
施工・保守時の安全手順
作業環境の確認：作業前に周囲に発火源がないか確認し、必要であれば電源遮断や可燃性ガス検知を行う。局所排気や換気を確保します。
はんだ・溶接作業：溶接やはんだ付け時は窒素置換による酸素置換（ブレーズ時の窒素パージ）を実施し、残留ガスによる可燃性混合物の発生や焼損物の発生を防ぎます。
真空引き・回収装置：回収や充填、真空引きにはハイドロカーボン対応の回収装置やバキュームポンプを使用。一般的な機器は可燃性ガス対応でない場合があるため、適合性を確認してください。
リーク検査：石鹸水検査、ハイドロカーボン対応の電子リーク検知器、光音波式検知器など複合的に実施する。定期点検計画を組み、経年劣化による漏えいリスクを低減します。
廃棄・リサイクル：廃棄時は冷媒の回収を行い大気放出は不可。回収した冷媒は適正に処理・再生または専用処分を行ってください。
レトロフィット（既設設備への導入）について
既存のHFCシステム（例：R‑410AやR‑32）をR‑290に単純に置換することは基本的に推奨されません。主な理由は充填量、圧力条件、材料適合性、可燃性対策などの設計前提が大きく異なるためです。レトロフィットを検討する場合は、システム全体の再設計（冷媒充填量の変更、配管経路や電気設備の見直し、換気・検知設備の追加等）が必要になります。
実務者向けチェックリスト（設計〜納入まで）
設計段階：機器選定時にR‑290仕様の機種を優先、部屋ごとの充填限界を算定、換気・検知計画を作成する。
施工段階：防爆品・適合工具を準備、窒素パージ手順を文書化、回収・充填は適合装置で実施。
試運転：リーク検査、検知器の動作確認、遮断・アラーム連携を総合試験で確認。
保守：定期点検計画を顧客に提示、検知器の校正、配管接続部の増し締めや劣化確認を実施。
コストと導入効果の観点
初期導入コストは、防爆対応や検知・換気設備の追加により若干上昇することがある一方で、運転効率が良く冷凍サイクル損失が少ないケースでは電力コストの削減につながる可能性があります。ライフサイクルでの総合評価（初期費用＋運転コスト＋メンテナンス費用＋環境規制対応コスト）で判断することが重要です。
まとめ — 採用判断のポイント
プロパン冷媒は環境性・エネルギー効率の面で魅力的な選択肢ですが、可燃性という特性が運用上のリスクと設計上の制約を生みます。安全性確保のためには、関連規格・法令の順守、適切な設計・機器選定、防爆や検知などの安全対策、そして技術者の教育・訓練が不可欠です。用途や設置環境を慎重に評価し、必要な安全対策を講じた上で導入を検討してください。
参考文献
ASHRAE — American Society of Heating, Refrigerating and Air‑Conditioning Engineers（規格や冷媒分類の参照先）
Propane — Wikipedia（物性や可燃性に関する基本情報）
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