冷媒のフロンは目に見えないところで人を殺すことができるのでしょうか？コナンのこのエピソードには名前が必要だ

コナンがいるところには殺人がある。 『名探偵コナン』で最も印象に残った殺人事件は何ですか？

例えば「花の香り殺人事件」とか…

犯人は毒を雄しべに隠し、花びらを冷媒のフロンで凍らせた。誰もが花びらで作ったブローチを身につけていたため、いざというとき、花びらが解けて花が咲き、花びらの中の毒ガスが漏れ出し、まさに「見えない殺戮」が実現した。

画像出典：名探偵コナン

フロンはかつてエアコンや冷蔵庫でよく使われていた冷媒です。この名前はご存知ですか？

フロンの過去と現在

19 世紀、科学者たちは加圧ガスの液化と室温での気化を利用して熱エネルギーを伝達し、低温環境を作り出し、最も初期の冷媒であるアンモニアまたは二酸化硫黄を発明しました。

これら 2 つの物質は安全ですが、どちらも強い刺激臭があり、高濃度では有毒であり、金属に対して腐食性があります。

1929年、オハイオ州クリーブランドの病院の冷蔵庫からアンモニアが漏れ、100人以上が死亡した。その後まもなく、アメリカ人のトーマス・ミジリーが偶然にも、安定していて、不燃性、非腐食性、非毒性の新しいタイプの冷媒を開発しました。

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トーマスはメンデレーエフの化学元素周期表を研究することで、周期表上のいくつかの非金属元素は室温でも気体の化合物を生成できること、そしてこれらの化合物の可燃性も特定の規則に従っていることを発見しました。

たとえば、メタンは可燃性ですが、水とフッ化水素は燃えません。この規則に基づいて、トーマスは新しい冷媒を作るために、より適した物質、つまりフッ素と塩素の化合物を選択しました。

実験を重ねるうちに、ジクロロジフルオロメタン（CFC-12、R12）と呼ばれる物質が合成され、新たな冷媒が誕生しました。

1931年にアメリカのデュポン社がR12を工業化し、商標登録したのが現在私たちがよく知っている「フロン」という名称です。

クロロフルオロカーボンやクロロフルオロカーボンなど、私たちにとっては聞き慣れない専門用語も、化学的性質が似ており、同じ種類の物質とみなすことができます。

冷凍の達人、フロン

フロンは冷媒ではなく、冷媒のクラスを表す総称です。

最も広く使用されているフロンには、高温冷媒用のR11、中温冷媒用のR12とR22、低温冷媒用のR13とR23、R14、R114、R142などがあります。冷媒としてのフロンの冷凍原理は複雑ではありません。液体から気体に変換する過程で、蒸発によって熱が吸収され、冷却が実現します。

これはちょうど、水を沸騰させるときにお湯の温度が 100℃ までしか上がらないのと同じです。加熱し続けると、液体の水は熱を吸収して気体の水に変わります。

フロンは沸点が低いため、相転移時に熱をよりよく吸収および放出することができ、主に冷蔵庫やエアコンに使用されます。

しかし、冷蔵庫やエアコンなどに使用されるフロン類に含まれる塩素や臭素を含むハロゲン化炭化水素は、人々の生活に利便性をもたらす一方で、大気中のオゾン層に徐々に破壊的な影響を及ぼし始めています。

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オゾン層破壊物質

地球上のオゾンのほとんどは成層圏に蓄えられており、紫外線から私たちを守る「保護傘」のような役割を果たしています。排出された後、CFCは対流圏と成層圏に残ります。

フロン分子は対流圏では非常に安定しており、化学反応を起こすことはほとんどありません。しかし、成層圏まで上昇すると、強い紫外線の影響を受けて、塩素原子が塩素を含むフロン分子から分解し、オゾンと反応して、オゾンを継続的に消費します。

たった 1 つの塩素原子が 10 万個のオゾン分子にダメージを与える可能性があります。これはオゾン層破壊物質であるだけでなく、「温室効果」と地球温暖化の共犯者でもあります。したがって、フロンの量は少量であっても、非常に破壊的です。

ストラトスフィア、画像出典: hippopx

さらに、フロンは浸透性が高く、漏れやすいうえ、わずかに臭いがあるため、漏れがあったとしてもすぐに発見することが難しい場合があります。

漏れたフロンが直火にさらされたり、気温が400度に達したりすると、非常に有毒なホスゲンに分解され、環境をさらに汚染する可能性があります。そのため、同国では長年にわたり、冷凍機の原料としてのフロンの使用を禁止してきた。

選択肢の中から最善の解決策を見つける

冷媒の切り替えは段階的に行われており、現在は第4世代に更新されています。冷蔵庫は冷媒の必要量が少ないため、交換も比較的簡単です。

1995 年には、冷蔵庫業界で代替品としてイソブタン (R600a) が使用されていました。イソブタンの最大の利点はオゾン層を破壊しないことですが、可燃性と爆発性という致命的な特性も持っています。

CFC の代替品として、ハイドロクロロフルオロカーボンには追加の化学元素である水素が含まれています。空気中での寿命は短いですが、それでも塩素が含まれており、オゾン層を破壊します。現在、先進国ではこの物質の排除は基本的に完了しています。

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テトラフルオロエタンが比較的クリーンなエネルギー源として広く冷媒として使われるようになったのは 2000 年以降のことでした。 2009年、中国では天然冷媒プロパン（R290）が室内空調用冷媒の主な代替技術として使用されていましたが、その可燃性と爆発の問題は根本的に解決できませんでした。

冷媒としてのフロンは段階的に廃止されてきました。現在、オフィスや家庭のエアコンでは、冷却効率が向上するだけでなくオゾン層を破壊しない、環境に優しい新しい冷媒がますます多く使用されています。

夏の楽しみを奪われる心配はありません。これに冷やしたスイカを添えると、喜びが倍増します。

終わり

レビュー専門家: Sun Yafei 博士清華大学で化学の学位を取得。

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編集者/肖希土碩