1. 冷媒および冷凍機油がOリングの寿命を短くする理由

Oリング 冷凍システムにおけるこれらの媒体は、同時に3つの作用を受けます。

第1に、媒体による膨潤または抽出作用です。 小さな冷媒分子がゴムのネットワーク内に侵入し、重量・体積・硬度・引張強度・伸び率などの変化を引き起こします。また、冷凍機油もゴム内に浸透して可塑剤や添加剤を抽出し、材料を一時的に軟化させた後で硬化させたり、冷媒の供給停止後に収縮させたりします。ケモアーズ社のR134aに関するデータでは、膨潤、可塑剤の喪失、機械的性質の変化については、単一の冷媒のみに基づいて判断すべきでないと明記されています。というのも、代替冷媒すべてに対応できるような単一のゴム系は存在しないためです。

第2に、熱サイクルに対する耐性不足、低温での復元性の低下、および圧縮永久ひずみの発生です。 低温用途（例：蒸発器や吸気側）では低圧縮永久ひずみが求められ、高温用途（例：コンプレッサーや排気側、ヒートポンプ）でも同様に低圧縮永久ひずみが求められます。その程度は オーリング 長期圧縮では、シール力の根本的な回復は期待できず、数値が大きいほどシール力の低下が起こりやすくなります。

第三に、圧力サイクルおよび急速減圧によるリスクがあります。 HFC／HFO系システムでは主に溶解性、透過性、圧縮永久変形に注目しますが、CO₂／R744系システムでは急速減圧による損傷にも注意が必要です。高圧下でCO₂分子がゴム内部に侵入し、急激な減圧によりゴム内部にブリスター（膨れ）が生じたり、亀裂が入ったり、Oリングが破裂する場合があります。

2．冷媒システム別による材料選定を優先

A．R134a／HFC＋PAGまたはPOE：自動車用エアコンおよび従来型冷凍機における主な適用例

R134aは、自動車用エアコンではPAGオイルと組み合わせて使用され、冷蔵庫・圧縮機・部分負荷機器ではPOEオイルと組み合わせて使用されます。Oリングについては、HFC冷媒およびPAG／POEオイルとの適合性に加え、熱劣化、圧縮永久変形、装着時の損失についても、素材を共同で検証する必要があります。ケモアーズ社のデータによると、R134aとゴム・金属・エラストマーの適合性は、プロジェクトごとに個別に検証する必要があります。また、HFC-134aに対するPOEオイルの溶解性は、通常、圧縮機または機器のOEMが試験を通じて規定します。

推奨用途：

で パーカー 『Oリングハンドブック』によると、CR系化合物はR134aやR22などの冷媒に一般的に使用されるものとして記載されており、静的使用温度範囲は通常−40～100℃である。HNBRの温度範囲はよく−35～150℃、NBRの標準グレードは主に−35～100℃、EPDMは一般的に−50～150℃である。この温度耐性の階層構造から、NBRはコストが比較的安価ではあるが、自動車用エアコンにおける長期使用条件（高温・酸素・圧縮永久変形）では、デフォルト選択材としては不適切であることがわかる。

B. R1234yf／HFO＋PAGまたはPOE：新エネルギー車、乗用車用エアコン、ヒートポンプシステム

R1234yfはHFO系冷媒であり、自動車用エアコンにおける代替冷媒として重要な方向性となっています。ケモアーズ社のデータシートでは、オプティオンYFをR-1234yf／HFO-1234yfと表記しており、ASHRAEおよびISO 817の安全基準ではA2Lに分類されます。性能および運転特性はR134aと類似していますが、R1234yf専用に配合されたPAG油またはPOE油を必ず使用する必要があります。単なるR134aからの置き換え（リトロフィット）として扱ってはいけません。

材質適合性については、ケモアーズ社による100℃・2週間の固定ひずみゴム適合性試験データによると、R1234yfとR134aを比較した場合、HNBRはR134a中でより大きな重量変化を示しましたが、HFO-1234yf中では重量変化が小さく抑えられました。一方、EPDMの重量変化はHNBR、NBR、EPDM、CR系材料の中で明確に最も大きくなりました。バイトン®は最も耐性が高かったものの、メーカーおよび製造工程によって材質特性にばらつきがあるため、実際の材料はサプライヤーから提供を受ける必要があります。

選定推奨:

注意：R134aシステムを単純にR1234yfに切り替えることはできず、R1234yfをR134aに混入させることもできません。ケモアーズ社は明確に、R1234yfシステムには専用の接続部品が使用されていると述べており、冷媒の混合は交差汚染に該当し、システム構成部品は特定の冷媒専用に設計されています。

C．HFC／HFO混合冷媒＋POE／PVE：ヒートポンプ、業務用冷凍・冷蔵装置、冷蔵システム

ヒートポンプおよび業務用冷凍・冷蔵装置では、一般的にHFC、HFO、またはHFC／HFO混合冷媒が用いられ、潤滑油としては主にPOE、PVE、あるいは専用ブレンドオイルが使用されます。このため、R134aやR1234yfに関する材料評価結果を、R410A、R32、R454B、R513A、R1234zeなどのシステムにそのまま適用することはできません。これは、極性、蒸気圧、運転温度、潤滑油と冷媒の相互溶解性、および添加剤配合がいずれも異なるためです。

初期選定ロジック：

ASHRAE規格97の目的は、密閉ガラス管試験を通じて、シール材と冷凍システム材料との適合性を評価することである。この試験では、冷媒・潤滑油・試験対象材料をガラス管に密封し、所定の期間加齢した後、管を開けて定性または定量分析を行い、適合性あるいは化学的安定性を判定する。

D. 二酸化炭素（R744）／PAG・POE・PAO：高圧ヒートポンプ、業務用冷凍機器、自動車用ヒートポンプ

CO₂／R744は、別の種類の課題を伴います。その化学的腐食性は必ずしも強くありませんが、高圧、透過性、および急激な減圧（エクスプロージブ・デコンプレッション）による破裂リスクは極めて高いです。パーカー社のCO₂用エアコンシール材データによると、R744システムの動作圧力はR134aと比較して大幅に高く、最大で150～160バールに達し、温度は180℃まで上昇します。そのため、柔軟なシール材を選定する際には、特に急激な減圧に対する耐性を重視する必要があります。

パーカー社がCO₂用エアコンシール材として推奨する材料には、EPDM、FKM、HNBRおよびEPDM／BIIRが含まれます。これらの材料は、−55℃～＋200℃の広い温度範囲に対応し、PAG／PAO／POE系オイルに適合し、低透過性と優れた急激な減圧耐性を備える必要があります。

R744向け選定推奨事項：

CO₂／R744には、一般自動車用エアコンOリングの代替品は使用不可。材質名が同一のHNBRやEPDMであっても、R744専用の低透過性・爆発的減圧防止配合かどうかを明確に区別する必要がある。

3．材料の比較

HNBR：自動車用エアコンの主要な選択材料

HNBRの優れた特長は、耐油性、耐熱性、機械的強度、および圧縮永久変形率のバランスが取れた総合性能にあります。R134a、R1234yf、PAG、POEオイル系において、HNBRは通常、自動車用エアコンのOリング、コンプレッサ静止部シール、および制御バルブシールに最も適した材料とされています。パーカー社のデータによると、複数のHNBRグレードが−35／−40℃～150℃の使用温度範囲をカバー可能であり、一部の低温用グレードは特に低温環境向けに設計されています。

適用用途：自動車用エアコン、R134a／R1234yf配管、コンプレッサ静止部シール、ヒートポンプシステムの一部。

注意：HNBRのアクリロニトリル（ACN）含有量、水素添加度、架橋系および充填剤系は、低温復元性、膨潤性および圧縮永久変形率に大きく影響します。

EPDM：低温特性、耐オゾン性、耐熱劣化性に優れるが、耐油性については事前に確認が必要

EPDMは、低温特性、オゾン耐性、熱劣化特性に優れている。ケモアーズ社のR134a／R1234yf比較試験では、EPDMの重量変化が比較的小さいという結果が出ている。ただし、EPDMはすべての油種に対して自然に適合するわけではない。特にR744専用の「PAG／POEおよび追加冷媒に耐性を有するEPDM」は、専用の配合設計が必要となる。R744専用EPDMやEPDM／BIIRは、CO₂高圧システムへの採用候補となり得るが、個別の評価が必要である。

FKM：耐熱性が高く、ガス透過性が低いが、R134a／R1234yfには汎用的に適用できない材料

FKMの利点は、耐熱性・耐劣化性・低ガス透過性および広範な化学薬品耐性にある。パーカー社のデータでは、高温・高温油・芳香族溶剤および多様な化学環境に対応可能なグレードが明記されている。ケモアーズ社のR1234yf／R134a固定ひずみエラストマー試験において、Viton®の重量変化はHNBR、NBR、EPDM、CRなどの他の材料と比較して明確に小さかった。

したがって,冷却システムにおけるFKMは特定のブランドと特定のメディアの検証に対応し, "FKMは高級なのですべての冷却剤に適用される"と理解されるべきではない.

NBR:低コストだが,長期用自動車用ACのデフォルトとして推奨されない

NBRは安価で,鉱石油耐性も良し,製品安定性も高いが,熱耐性,オゾン耐性,長期圧縮セットの環境安定性は,一般的にHNBRよりも弱い. パーカーの図は,NBRの一般的な温度範囲は主に -35〜100°Cであることを示しています.コストに敏感で低温圧要求シナリオで使用できますが,R1234yf自動車AC,熱ポンプまたは圧縮機高温エリアのデフォルト選択として推奨されません.

CR: 従来の冷却剤は使用可能ですが 高温容量は限られています

CR/クロロプレンゴムは伝統的な冷却剤で長い歴史を持つ.パーカーの図は,CRをR134aまたはR22としばしば使用し,典型的な上気温制限が100°Cの範囲で,CRをラベル付けしている.現代の自動車のACおよび高温熱ポンプでは,CRはしばしばもはや好ましい解決策ではない

VMQ/FVMQ:低温は良いが高圧と浸透は注意が必要

シリコンゴムとフッ素シリコンゴムは低温で弾性が低く,低温静的シールに適しています. しかし,機械的強度,破裂耐性,ガス浸透性,高圧抗外押しは通常劣っています. 冷却剤システムで使用する場合は,低ストレス静的密封に限定し,完全な漏れと熱循環の検証が完了する必要があります.

4. 信頼性 デザイン は 材料 の 代替 に 頼る だけ で あり ませ ん

冷蔵システム オリングの故障は,材料だけで引き起こされるのではなく,材料,溝,プロセスによって加重される.

腫れ幅 パカー・ハンドブックによると,静的な密封媒体の体積の25%~30%の腫れは許容される場合もあるが,動的な密封媒体の腫れは通常10%を超えない.過度の腫れは圧縮が減ると挤出のリスクが増加する.

抗外押し 高圧,圧縮機,CO2/R744システムは,挤出クリアランスを減らす必要があり,必要に応じてバックアップリングを使用する必要があります.高圧はOリングを低圧側クリアランス挤出方向に押し出し,バックアップリングはこのリスクを低下させることができます.

硬度選択 70Aは一般的静密管と自動車の交流管の接合用で一般に使用される.80Aは高圧またはより厳格な組立用で一般に使用される.90AはCO2/R744高圧圧縮機または抗挤出が必要な場合に使用されるが,低温反発および組立密封能力は低下する可能性がある.

低温検証 材質表記の「－40℃」のみを参照してはなりません。自動車用ヒートポンプおよび低温冷凍試験では、TR10、低温圧縮復元性、コールドスタート時の漏れ、熱サイクルによる漏れの検証が必要です。また、低温下でのゴムの硬化や圧縮不足が原因で、駐車後のコールドスタート時に最も漏れが発生しやすくなります。

表面状態および組立 配管継手のOリングでは、切断、ねじれ、乾式組立、取付時の摩擦などの問題が頻発します。面取り、表面粗さ、組立潤滑剤、および冷媒との密閉性への適合性を厳格に管理する必要があります。R1234yfおよびCO₂システムでは、漏れ検出を阻害または汚染する可能性のある油性製品の使用も避ける必要があります。

5．推奨される検証プロセス

冷媒および冷凍機油に対するOリングの選定に際しては、少なくとも以下の4つの検証項目を実施することを推奨します：

ASTM D471は、液体中への浸漬後にゴムの品質、体積、硬度、引張強さおよび伸びの変化を評価する試験法であり、冷凍機油との適合性をスクリーニングするための基本的な方法です。ただし、冷媒そのものだけが関連する液体であるとは限らず、加圧下での冷媒／油共存条件における試験を併せて実施する必要があります。トレレボルグ社はまた、適合性テーブルは公表データおよび実験室試験に基づくものであり、短期間の常温試験では実際の使用環境を十分に再現できないことを指摘しています。ユーザーは、実際のアプリケーション条件下での試験により確認する必要があります。

CO₂／R744高圧システムでは、RGD／AED（爆発的減圧）試験も追加で実施する必要があります。ISO 23936-2およびNORSOK M710は非金属材料の適合性認証に関する規格であり、NORSOK M710の附属書Bはまさに急速ガス減圧試験（別名：爆発的減圧試験）を規定しています。

6．顧客向け選定推奨事項

自動車用エアコン顧客

R134aまたはR1234yf用配管ジョイントのOリングは、HNBR 70A／80Aから優先的に検討。高圧側およびコンプレッサージョイントについては、HNBR 80A／90Aも検討可能。新エネルギー車向けヒートポンプおよび電動コンプレッサーでは、POE油または専用PAG油を個別に確認する必要があり、従来の燃料車向けR134a／PAG油の経験則のみで判断してはならない。

ヒートポンプ顧客

ヒートポンプシステムの難しさは、広範囲な高低温サイクルに対応する必要がある点にある。すなわち、低温側吸気部における低温復帰性と、排気側における高温圧縮性能を同時に確保しなければならない。そのため、通常の媒体適合性表に基づく選定ではなく、低温特性に優れたHNBR、EPDMおよび実績のあるFKMを優先的に評価することを推奨する。

コンプレッサー顧客

コンプレッサーシールの重点は、高温冷凍機油への耐性、冷媒への溶解性、圧力パルス耐性、および長期圧縮永久変形です。HNBRが一般的な選択肢ですが、高温領域では特殊なFKMも評価可能ですが、実際の冷凍機油および冷媒を用いた検証が必要です。CO₂コンプレッサーは、R744高圧シール設計ロジックに従って設計しなければなりません。

CO₂／R744冷凍設備向け顧客

サプライヤーに対して、R744／CO₂専用配合データ（爆発的減圧耐性、低透過性、圧力サイクル耐性、低温復元性、PAG／POE／PAO油との適合性）の提出を優先的に要請してください。通常のHNBR、通常のEPDM、通常のFKMといった材料名称だけでは、十分な証拠とはみなされません。

7．調達または技術連携において必ず確認すべき項目

シール部品サプライヤーへ見積り依頼する際には、少なくとも以下の情報を提供してください：

8．よくある誤り（トップ8）

誤りその1：冷媒のみに注目し、冷凍機油を無視すること。 PAG、POE、PAO、PVEの膨潤性および低温特性はそれぞれ異なる。ゴム部品の膨潤や硬化は、冷媒よりも油の影響を受けることが多い。

誤りその2：R134aでの経験をそのままR1234yfに適用すること。 R1234yfの性能はR134aに近いが、システム構成、使用油、A2L安全要件、サービスインターフェースはすべて異なる。また、材料については、R1234yfと指定油との組み合わせによる個別検証が必要である。

誤りその3：FKMが常にHNBRより優れていると考えること。 FKMは耐熱性および低透過性に優れるが、R134a／R1234yf選定試験において、バイトン®（Viton®）の重量変化が必ずしも最小とは限らない。具体的な配合と実際の試験結果を確認する必要がある。

誤りその4：CO₂／R744の選定を化学的適合性のみで判断すること。 R744の主なリスクは高圧、透過、急速減圧、押し出し防止、低温復元性である。一般の冷媒適合性表では不十分である。

誤りその5：色を材質の証拠と見なすこと。 自動車用エアコンのHNBR製Oリングは緑色が一般的だが、色は材質の証拠にはならない。材質グレード、ロット、硬度、試験報告書、および実機適用検証を確認する必要がある。