2,3,3,3-テトラフルオロプロペン
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2,3,3,3-テトラフルオロプロペン（HFO-1234yf ）とは、分子式CH2=CFCF3.のハイドロフルオロオレフィン（HFO）である。主な用途は、地球温暖化係数（GWP）の低い冷媒である[1][2]。
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| 物質名 | |
|---|---|
2,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-ene | |
別名 HFO-1234yf; R1234yf; R-1234yf; 2,3,3,3-Tetrafluoropropylene | |
| 識別情報 | |
3D model (JSmol) |
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| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.104.879 |
| EC番号 |
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PubChem CID |
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| UNII | |
| 国連/北米番号 | 3161 |
CompTox Dashboard (EPA) |
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| 性質 | |
| C3H2F4 | |
| モル質量 | 114 g/mol |
| 外観 | Colorless gas |
| 密度 | 1.1 g/cm3 at 25 °C (liquid); 4 (gas, relative, air is 1) |
| 沸点 | −30 °C (−22 °F; 243 K) |
| 198.2 mg/L at 24 °C, 92/69/EEC, A.6 | |
| log POW | 2.15, n-octanol/water, 92/69/EEC, A.8 |
| 蒸気圧 | 6,067 hPa at 21.1 °C; 14,203 hPa at 54.4 °C |
| 危険性 | |
| GHS表示: | |
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| H220 | |
| P210, P260, P281, P308+P313, P410+P403 | |
| 405 °C (761 °F; 678 K) | |
| 爆発限界 | 6.2% vol.; 12.3% vol. |
冷媒としてはR-1234yf と命名され[1]、ケマーズ社からはOpteon YF、ハネウェル社からはSolstice yfという名前で販売されている[3]。R-1234yfは、非共沸冷媒混合物R-454Bの成分でもある。
HFO-1234yfのGWPは二酸化炭素よりも低く[4][5][2]、CO2の1,430倍のGWPを持つR-134aに比べ格段に低い[6]。このため、HFO-1234yfは、車両用エアコンにおけるR-134aの優れた代替品である。2022年時点で、米国の新車の90パーセントがHFO-1234yfを使用すると推定されている[7]。
従来の車両用冷媒とは異なり、HFO-1234yfは微燃性であり、これがどれほどのリスクをもたらすかについては後述する。
大気中で分解、近年環境汚染物質として注目されるPFASの1つであるトリフルオロ酢酸が発生する[8]。
EUがPFASの規制を検討しているため、将来的には廃止されるかもしれない[9][10]。
2025年9月現在、アメリカでは州によって規制にバラツキがあり、EPA（アメリカ環境保護庁）で推奨されている冷媒が州では禁止対象であったり業界の反発を受け規制が撤回されたり、事態は混迷かつ流動的である[11]。
物性値
自動車での利用
HFO-1234yfは、バーバラ・ハビランド・マイナー率いるデュポン社のチームがハネウェル社の研究者と共同で開発した[14][15]。彼らの目標は、2011年に発効し、欧州で販売されるすべての新車プラットフォームのエアコンシステムに二酸化炭素の150倍未満の地球温暖化係数（GWP）を持つ冷媒を使用することを義務付けた欧州指令2006/40/ECを満たすことだった[16][17]。HFO-1234yfの100年GWPは当初4と考えられていたが、現在では100年GWPは1未満であると考えられている（二酸化炭素のGWPは1.0）[2][5]。
2006/40/ECに準拠するために開発された代替冷媒の中で、HFO-1234yfは自動車メーカーにとって切り替えコストが最も低かった[18][19]。これは、100年GWPが1430であるR-134a冷媒[6][20]の「ほぼ代替品」として使用できる[21]。HFO-1234yfは、その可燃性のためにいくつかの異なる特殊な機器が必要であるものの[22]、修理工場ではR-134aと非常によく似た取り扱いができる。HFO-1234yfとR-134aベースのシステムの互換性に影響を与えるもう1つの問題は、潤滑油の選択である[23]。
2010年7月23日、ゼネラルモーターズは、米国で2013年のシボレー、ビュイック、GMC、キャデラックモデルにHFO-1234yfを導入すると発表した[24]。その後まもなく、ハネウェルとデュポンは、中国江蘇省常熟にHFO-1234yfを生産するための製造施設を共同で建設すると発表した[25]。2012年、キャデラックはR-1234yfを使用した最初のアメリカ車を生産した[26]。それ以来、クライスラー[27]、GMC[28]、フォード[29]はすべて、車両のR1234yfへの移行を開始した[22]。
日本の自動車メーカーもR1234yfへの移行を進めている。ホンダとスバルは2017年モデルからこの新冷媒の導入を開始した[26]。2017年から2018年にかけて、BMWは全モデルをR-1234yfに切り替えた。2018年時点で、OEM（オリジナル機器メーカー）の新車の50パーセントがR-1234yfを使用していると推定されている[30]。
2017年、ハネウェルは、この化合物の需要増加に対応するため、ルイジアナ州ガイスマーに新工場を開設した[31]。ハネウェルとデュポンは、HFO-1234yfに関する特許の大半を保有しており[25]、2018年も依然として主要な製造業者であった[32]。
可燃性
この製品はASHRAEによってわずかに可燃性に分類されているが、SAEインターナショナルによる数年にわたるテストでは、車両が通常経験する条件下では発火しないことが証明されている[16]。2008年に実施されたテストでは、発火するには900℃（1,650℉）を超える温度とPAGオイルとの混合が必要であることが示された[33]。2,3,3,3-テトラフルオロプロペンは、炎に入ると、非常に腐食性が高く毒性のあるガス状のフッ化水素とフッ化カルボニルを放出する[34]。
2012年8月、メルセデス・ベンツは、正面衝突の模擬実験でこの物質が発火することを実証した。試験を担当したダイムラーの上級エンジニアは、「我々は衝撃で凍りついた。それを否定するつもりはない。今見たものを理解するのに1日かかった」と述べた。研究者が2,3,3,3-テトラフルオロプロペンとエアコンコンプレッサーオイルを車の高温のエンジンに噴霧したところ、3回のうち2回は発火した[35]。9月、ダイムラーはプレスリリースを発表し[16]、この冷媒を使用している車のリコールを提案したが、自社の設計では古い冷媒を使い続けた[36]。ドイツの自動車メーカーは、より安全であるとして二酸化炭素冷媒の開発を主張した[35]。
2012年10月、SAEインターナショナルは、これまでの試験を拡張し、ダイムラーの主張を調査するために、新たな共同研究プロジェクトCRP1234-4を設立した[16]。調査では、「ダイムラーが実施した冷媒放出試験は非現実的」であり、「発火を促進する極端な条件を作り出した」とし、R-1234yfは車両火災曝露の推定リスクを増加させないと結論付けた[16][37]。ドイツの連邦自動車運輸局（KBA）も独自の試験を実施した。KBAは2013年8月に欧州連合に提出した報告書の中で、R-1234yfはR-134aよりも潜在的に危険であるものの、深刻な危険には当たらないという結論を下した[36]。
ゴードン・ジャックは、 Auto Service Professional 誌に寄稿し、この論争を次のように要約した。
可燃性の問題は大きな注目を集め、業界は第三者機関による本格的な試験を実施しました。結論はこうです。冷媒は燃えますが、発火には大量の熱が必要であり、燃焼速度は遅いのです。ボンネットの下のほぼすべての他の液体は、R1234yfよりも容易に発火し、高温で燃焼するため、業界は適切なエアコンシステム設計であれば、車内での火災発生の可能性は高くないと判断しました[22]。
HFO-1234yfと10～11パーセントのR-134Aを混合したハイブリッドガスの開発が進められており、ASHRAEによるA2L分類の審査を受けています。A2Lは「実質的に不燃性」とされている。これらのガスはR451AおよびR451Bという名称で審査中です。これらの混合物のGWPは約147である[38]、HFO-1234yfの可燃性を下げるために、トリフルオロヨードメタンなどの他の添加剤が提案されている。トリフルオロヨードメタンは大気寿命が短いためGWPは低いが、わずかに変異原性がある[39]。