超低温（ULT）フリーザーを選択する際、最も効率的で環境に優しい選択肢は、天然炭化水素冷媒を利用するものです。具体的には、最新のシステムではR290（プロパン）とR170（エタン）の組み合わせが使用されることがよくあります。これらのガスは優れた熱力学的特性を持ち、代替する合成冷媒と比較して地球温暖化への影響が無視できるほど小さいです。
核となる決定は、単に目標温度に到達することではなくなりました。これは、天然冷媒を選択することで、運転効率、長期的なランニングコスト、および環境責任のバランスを取る戦略的な選択であり、地球温暖化係数（GWP）はほぼゼロです。
従来の冷媒の問題点
天然冷媒への移行を理解するためには、冷凍に使用されてきた古い化学物質の問題点を理解することが不可欠です。冷媒の環境への影響は、2つの主要な指標で測定されます。
オゾン層破壊係数（ODP）
クロロフルオロカーボン（CFC）などの古い冷媒は、地球のオゾン層を破壊することが判明しました。その結果、これらはモントリオール議定書などの国際協定に基づき段階的に廃止されました。
合成冷媒（HFC）と天然炭化水素を含む現代の冷媒は、ODPがゼロです。
地球温暖化係数（GWP）
GWPは、二酸化炭素（CO2）（GWPは1）と比較して、ガスがどれだけ熱を大気に閉じ込める能力があるかを示します。
ハイドロフルオロカーボン（HFC）として知られる多くの第一世代CFC代替品は、極めて高いGWPを持っています。例えば、一般的なULT冷媒であるR23は、GWPが14,000を超えており、これは100年間でCO2よりも14,000倍多くの熱を閉じ込めることを意味します。
天然冷媒の優位性
最新のULTフリーザーは、「カスケードシステム」を使用して低温を実現します。これは、基本的に2つの冷凍システムが連携して動作するものです。これにより、異なる温度範囲に合わせて最適化された特殊な冷媒を使用できます。
R290（プロパン）：高温段の主力
カスケードシステムでは、R290は通常、第1段、すなわち「高温段」回路で使用され、第2回路を冷却します。
これは非常にエネルギー効率が高く、GWPはわずか3です。これにより、代替するHFCよりもはるかに責任ある選択肢となります。
R170（エタン）：低温段の専門家
第2段、「低温段」回路は、最終的な超低温（-80°C）への冷却を担当します。R170はこの役割に最適です。
R290と同様に、エタンはGWPが約6の、非常に効率的な天然炭化水素です。低温段回路でR170を使用することにより、高GWPの合成ガスを使用する必要がなくなります。
トレードオフの理解
天然冷媒は持続可能性と効率性のための明確な選択肢ですが、その使用の全体像を理解することが重要です。
効率性とコンプレッサー技術
フリーザーの効率性は、冷媒だけで決まるわけではありません。流体はコンプレッサーと調和して機能する必要があります。
コンプレッサー技術における継続的な進歩は、天然炭化水素での性能を最適化するように特別に設計されており、エネルギー消費量の削減と運転コストの低減につながっています。
高GWPの代替品：R23
一部のULTフリーザーでは、低温段に依然としてR23（トリフルオロメタン）が使用されています。効果的な冷媒ではありますが、これはHFCであり、GWPは14,000を超えます。
R23を使用するフリーザーを選択することは、重大な長期的な環境的負債を受け入れることを意味します。高GWPガスに対する規制が厳しくなるにつれて、これらのシステムは保守が困難または高価になる可能性もあります。
可燃性：管理されたリスク
プロパンやエタンなどの天然炭化水素は可燃性です。しかし、このリスクは最新のULTフリーザーの設計において効果的に管理されています。
使用される冷媒の量（「チャージ量」）は極めて少なく、システムは密閉されており、堅牢な安全機能で構築されています。これらのフリーザーは、ULなどの安全機関によって、実験室環境での安全な動作が認証されています。
ラボのための正しい選択をする
ULTフリーザーを選択する際には、冷媒の種類をそのユニットの技術世代と環境への影響の重要な指標として使用してください。
- 最大の持続可能性と効率性を重視する場合：高温段にR290、低温段にR170など、完全に天然の炭化水素カスケードシステムを使用するフリーザーを選択してください。
- 古いモデルや代替モデルを評価する場合：R23またはその他のHFCを使用するシステムには批判的であるべきです。その性能と極めて高い地球温暖化係数（GWP）を比較検討する必要があります。
- 任意のフリーザーを比較する場合：必ず仕様書で正確な冷媒を確認し、GWPが低いことを確認してください。この指標は、フリーザーの環境への影響を最も直接的に示す尺度です。
天然冷媒を使用するシステムを優先することにより、より効率的であるだけでなく、環境的にも責任ある技術に投資することになります。
要約表：
| 冷媒 | 種類 | ULTフリーザーでの一般的な使用法 | GWP（地球温暖化係数） |
|---|---|---|---|
| R290（プロパン） | 天然炭化水素 | 高温段回路 | 約3 |
| R170（エタン） | 天然炭化水素 | 低温段回路 | 約6 |
| R23（トリフルオロメタン） | 合成HFC | 低温段回路（従来型） | 14,000超 |
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