自動車熱マネジメント分野において、R290（プロパン）のような作動媒体が再び前面に出てきた背景は単一ではありません。 環境規制は強化され、EVではヒートポンプ効率への感度が高まり、 PFAS代替ルートの評価も加速しています。 さらに、自動車メーカーやTier1サプライヤーは、 熱マネジメントシステムを単なる「空調サブシステム」から、 航続距離、充電性能、快適性、安全性を統合的に支えるプラットフォームへと位置付け直しつつあります。 R290はまさにこれらの要素が交わる地点にあります。 その地球温暖化係数は極めて低く、熱力学性能も継続的に注目されており、 すでに複数の主要自動車サプライヤーが公開するEV熱マネジメントソリューションの中に登場しています。 一方で、高可燃性冷媒であるため安全設計のハードルは高く、 自動車用途への導入には大きな魅力と同時に明確な難しさも伴います。[1][3][4][5]

R290と自動車熱マネジメントの関係は、まずヒートポンプ／冷凍回路の作動媒体である点にあります

自動車熱マネジメントにおけるR290の位置付けは、 従来の水系冷却回路で使用される冷却液ではなく、 単独の補助材料でもありません。 現在、公開資料で示されている主な適用方向は、 EV熱マネジメントシステムにおける冷媒／ヒートポンプ作動媒体です。 すなわち、乗員空間の空調やヒートポンプの加熱・冷却回路へ組み込まれ、 バッテリー、電動駆動系、パワーエレクトロニクスの温調要求と結びつく形で運用されます。 ZFが公開したTherMaSは、プロパンを冷媒とするEV向け熱マネジメントシステムとして定義され、 少なくとも10kWの加熱・冷却能力を備え、-25°Cから+35°Cまでの外気条件に対応するとされています。 Bosch Mobilityが公開するheat pump unitでも、 プロパン冷媒を統合したソリューションであることが明示されています。 また、MAHLEは2025年CESの公開資料で、 Thermal Management ModuleがPFAS-freeのR290冷媒に対応し、 それを急速充電、航続距離、バッテリー寿命管理と結び付けていると説明しています。[3][4][5]

この点が重要なのは、R290がすでに「理論上利用可能な代替冷媒」から、 車両レベル熱マネジメントアーキテクチャの候補リストへと移行していることを示しているためです。 サプライヤーが量産を視野に入れた熱マネジメントモジュールへR290を組み込み始めた時点で、 市場での議論はもはや研究室レベルにはとどまりません。 それはプラットフォーム開発、規制評価、サプライチェーン準備、安全性立証の段階へ進んでいることを意味します。[3][5]

R290が自動車熱マネジメントへ入り込む背景には、まず規制と環境目標があります

規制の観点から見ると、EUにおける移動体空調システム（MAC）の方向性は非常に明確です。 2017年1月1日以降、EU市場へ投入されるすべての新型車では、 移動体空調システムに使用される含フッ素温室効果ガスのGWPが150未満でなければなりません。 EUの公式情報では、R1234yf、R744、R290が移動体空調向けの気候配慮型代替候補として挙げられています。 自動車メーカーにとって、これは冷媒ルートが単なる慣習やコスト選好の問題ではなく、 規制要件、環境目標、長期的な技術戦略の影響を同時に受けるテーマであることを意味します。[1]

EV熱マネジメントシステムにおけるR290ヒートポンプ回路の概念図

この文脈において、R290の環境特性は非常に魅力的です。 EUはこれを超低GWP冷媒として位置付けており、 ASHRAEも正式な冷媒番号体系の中にR290を含めています。 同時に、業界全体ではPFAS代替の議論がより広範に進んでおり、 MAHLEは公開資料の中でR290をPFAS-freeルートと直接結び付けています。 EV熱マネジメントにとって、 このような低GWPかつ非フッ素系のルートは、 政策面とブランドストーリーの双方で自然な優位性を持っています。[1][2][5]

さらに注目すべき点として、インド環境・森林・気候変動省は2026年に、 EV向け低GWP移動体空調システムに関する研究公募を正式に開始しました。 対象は乗用車、トラック、輸送用冷凍車に及び、 低GWP冷媒の熱性能、安全分類、現地気候への適応性、コスト、 サプライチェーン、サービスネットワーク成熟度の総合評価が求められています。 国家レベルの部門が「低GWP車載空調冷媒ルート」を正式な研究議題に位置付けたこと自体、 これが周辺的な話題ではないことを示しています。[6]

低GWPだけでなく、R290が注目される理由はEV効率・航続距離・ヒートポンプ性能とも直結しているためです

環境性能だけであれば、R290がここまで自動車業界の関心を集めることはなかったでしょう。 実際に自動車メーカーやTier1サプライヤーの視野へ入っている最大の理由は、 EV熱マネジメント効率との密接な関係にあります。 ZFは2025年の公開情報で、 TherMaSが熱利用最適化と冬季効率向上により、航続距離を最大10%、極端条件では30%まで改善できると説明しています。 Boschはプロパン冷媒を統合したヒートポンプソリューションを、 走行快適性を高めつつ航続距離への影響を最小化する手段として位置付けています。 MAHLEも次世代熱マネジメントモジュールの価値を、 航続距離向上、高出力充電対応、バッテリー温調機能に結び付けています。[3][4][5]

学術研究もこれらの産業動向を裏付けています。 2025年にCase Studies in Thermal Engineeringへ掲載された論文では、 プロパンベースのヒートポンプがEVにおいて加熱・冷却性能を改善し、 R1234yfと比較して-35°Cから0°Cの試験範囲でより優れた効率と熱出力を示し、 寒冷環境では最大約5%の航続距離向上が得られると報告されています。 2022年にEnergy Reportsへ掲載された研究でも、 R290を用いたEVヒートポンプ空調システムは高温冷房・低温暖房の両条件で良好な性能を示しました。 また、2024年にScience China Technological Sciencesへ掲載された実験研究でも、 EV向けに開発されたR290蒸気噴射ヒートポンプシステムが-30°Cから0°Cの環境下で作動可能であり、 充填量、噴射圧力、キャビン温度などのパラメータについて体系的に分析されています。[7][8][9]

これは、R290が自動車分野で真剣に検討されている理由が、 単に既存冷媒の代替にとどまらないことを意味します。 実際には、車両熱マネジメントシステム全体の総合指標、 すなわち冷房、暖房、航続距離、冬季性能、充電時の温調能力、 システムサイズや統合度にまで影響し得る存在として評価されているのです。[3][5][7][8][9]

EV熱マネジメントシステムにおけるR290ヒートポンプ回路の概念図
EV熱マネジメントシステムにおけるR290ヒートポンプ回路と、キャビン・バッテリー・電動駆動系との結合関係。

一方で課題も明確です：R290はA3冷媒であり、可燃性が自動車用途への導入ハードルを大きく引き上げます

R290を巡る最大の論点はきわめて明確です。 ASHRAEの正式分類では、R290はA3、 すなわち低毒性かつ高可燃性冷媒と定義されています。 英国F-Gas Registerの技術資料でも、 R290はhighly flammable refrigerantであると明記されています。 この特性は自動車分野において特に大きな意味を持ちます。 車載環境には、振動、衝突、限られた空間、高密度な電装機器、多数の熱源、 高い乗員安全要求、複雑なアフターサービス条件といった要素が存在するためです。 そのため、自動車メーカーがA3冷媒を許容する前提は、 あくまで「システムレベルで安全制御が成立すること」にあります。[2][10]

学術文献もこのリスクを具体的に示しています。 2020年にInternational Journal of Refrigerationへ掲載された研究では、 R290を自動車空調システムへ適用した際の漏えいと濃度分布が分析され、 蒸発器漏えいは高リスク条件であり、 冷媒が乗員空間へ流入して局所的に危険濃度を形成する可能性があると結論付けています。 さらに2023年の関連研究では、 EVエンジンルーム相当空間においては凝縮器漏えいがより危険な可燃領域分布を生み、 漏えい孔径と充填量がリスク水準へ大きく影響することが示されています。 また、EVヒートポンプシステムにおける漏えい燃焼特性の実験研究では、 R290が潜在的漏えい時に火災または爆発リスクを引き起こし得ることが示されており、 これは普及における最も核心的な安全制約の一つと考えられています。[11]

このため、近年の研究や産業界の公開資料では、 「secondary loop」「indirect heat pump」「safety regulations」「charge reduction」 といったキーワードが繰り返し登場します。 2025年に公表された単回路・二重回路の間接式プロパンヒートポンプ研究でも、 プロパン使用時には安全規制要件を満たすため、 単回路または二重回路の間接システムを採用する必要があると明確に述べられています。 また、2025年のThe Innovation Energyのレビューでも、 可燃性制約のためR290にはしばしば二次回路システムが必要になると指摘されています。[12][13]

最終的な判断：R290の自動車市場における機会はすでに現れており、本格普及の速度は効率価値と安全閉ループの両立にかかっています

公的資料と近年の研究を総合すると、 R290はすでに自動車熱マネジメントにおける技術評価段階および試作展示段階へ実質的に入っています。 主な着地点はEVヒートポンプ、乗員空間空調、 そしてバッテリー・電動駆動系と結合した統合熱マネジメントモジュールです。 その魅力は主として低GWPとヒートポンプ効率向上の強い組み合わせにあり、 一方で導入が緩やかな理由はA3可燃性によってシステム設計、 安全検証、規制立証のハードルが著しく高まるためです。[1][2][3][4][5]

したがって、「可燃性を持つR290が、なぜなお自動車熱マネジメントシステムへ入り込むのか」という問いに対する最も適切な答えは、 それが自動車メーカーにとって真剣に評価する価値のある効率性と環境性を提供する一方で、 業界全体に対してより成熟した安全工学ソリューションの提示を求めているから、ということになります。 この二つの軸が今後も前進し続ける限り、 R290の自動車熱マネジメント分野における存在感はさらに高まっていくでしょう。[7][8][9][12][13]

References

  1. European Commission. Mobile air-conditioning systems (MACs).
  2. ASHRAE. ASHRAE Refrigerant Designations.
  3. ZF. Comfortable temperature for electric cars: New ZF thermal management system increases range by up to 10 percent.
  4. Bosch Mobility. Heat pump unit.
  5. MAHLE. CES 2025: MAHLE on Display with Electrification as the Focus.
  6. Ministry of Environment, Forest and Climate Change, India. Study on use of Low GWP Mobile Air-Conditioning (MAC) in India’s electric vehicles.
  7. Khader, S. et al. 2025. Electric vehicle heat pump system operated with R290... Case Studies in Thermal Engineering.
  8. Huang, Y. et al. 2022. Research on the electric vehicle heat pump air conditioning system with R290 refrigerant. Energy Reports.
  9. Yang, Y.C. et al. 2024. Performance analysis of an R290 vapor-injection heat pump system for electric vehicles. Science China Technological Sciences.
  10. UK F-Gas Register. Flammable refrigerants in air conditioning and heat pump systems.
  11. Li, K. et al. 2020. Experimental investigation on combustion characteristics of R290/R1234yf...
  12. Kwon, S. et al. 2025. Single- and dual-loop indirect heat pumps with propane...
  13. Future development trends in new energy vehicle thermal management system... The Innovation Energy, 2025.