第3章 p-h線図の読み方
縦軸が絶対圧力・横軸が比エンタルピーのp-h線図の線と領域を読み、冷凍サイクルを描いて冷凍効果・圧縮仕事・放熱量・圧力比を求める。
1. p-h線図とは
p-h線図（モリエ線図）は、冷媒の状態を1枚の図で表したものです。冷媒ごとに1枚ずつあります。
・縦軸 … 絶対圧力p（MPa）。広い範囲を表すため、対数目盛になっている
・横軸 … 比エンタルピーh（kJ/kg）
縦軸がゲージ圧力ではなく絶対圧力である点が大事です。圧力計の値（ゲージ圧力）を線図にあてるときは、大気圧を足してから使います。
横軸が比エンタルピーなので、2つの点の横の距離＝比エンタルピーの差＝冷媒1kgあたりに出入りした熱や仕事になります。線図は「熱の出入りを横の長さで見る図」と考えると分かりやすくなります。
2. 3つの領域と線
線図には山のような形の曲線があります。
・山の左側の線＝飽和液線、右側の線＝飽和蒸気線
・2本が出会う頂点＝臨界点
この2本の線で、線図は3つの領域に分かれます。
・飽和液線より左 … 過冷却液の領域
・2本の線の間 … 湿り蒸気の領域
・飽和蒸気線より右 … 過熱蒸気の領域
線図には、ほかに次の線が描かれています。
・等温線 … 過冷却液の領域ではほぼ垂直、湿り蒸気の領域では水平（圧力が決まれば温度が決まるので、等圧線と重なる）、過熱蒸気の領域では右下がり
・等比エントロピー線 … 過熱蒸気の領域で右上がりの急な線。理論上の圧縮（断熱圧縮）はこの線に沿う
・等比体積線 … 過熱蒸気の領域の線。比体積が大きい線ほど下のほう（低い圧力の側）にある
・等乾き度線 … 湿り蒸気の領域だけに描かれる線
比体積は線図の横の長さでは読めません。等比体積線から読み取ります。
3. 冷凍サイクルを線図に描く
理論冷凍サイクル（損失のない理想のサイクル）は、線図上で4つの点を結んだ形になります。
・点1 … 蒸発器出口＝圧縮機の吸込み。乾き飽和蒸気か、少し過熱した蒸気（飽和蒸気線上かその右）
・1→2 圧縮 … 等比エントロピー線に沿って右上へ。点2（吐出しガス）は過熱蒸気
・2→3 凝縮 … 圧力一定なので水平線で左へ。過熱を取り、凝縮し、少し過冷却されて点3（膨張弁の直前の液）へ
・3→4 膨張 … 膨張弁では外と熱や仕事のやりとりがないとみなし、比エンタルピー一定＝垂直線で下へ。点4（膨張弁の出口）は湿り蒸気
・4→1 蒸発 … 圧力一定なので水平線で右へ
上の水平線の高さが凝縮圧力、下の水平線の高さが蒸発圧力です。
4. 線図から読み取る量
各点の比エンタルピーをh1〜h4とすると（h4＝h3）、
・冷凍効果 … h1－h4（冷媒1kgが蒸発器でうばう熱）
・理論断熱圧縮仕事 … h2－h1（冷媒1kgに圧縮機が加える仕事）
・凝縮器で放出する熱 … h2－h3＝冷凍効果＋圧縮仕事
・圧力比 … 凝縮圧力（絶対）÷蒸発圧力（絶対）
例（仮の数字）：h1＝400、h2＝440、h3＝h4＝250（kJ/kg）なら
・冷凍効果＝400－250＝150kJ/kg
・圧縮仕事＝440－400＝40kJ/kg
・凝縮器の放熱＝440－250＝190kJ/kg（150＋40と一致）
例：凝縮圧力がゲージで1.1MPa、蒸発圧力がゲージで0.2MPa、大気圧0.1MPaなら、絶対圧力は1.2MPaと0.3MPaで、圧力比＝1.2÷0.3＝4。ゲージ圧力のまま1.1÷0.2＝5.5としてはいけません。
5. 運転条件が変わると線図はどう動くか
・蒸発圧力（蒸発温度）が下がる → 下の水平線が下がる。点1の蒸気の比体積が大きく（うすく）なるので、同じ圧縮機でも冷媒循環量が減る。圧力比は大きくなり、圧縮仕事が増え、吐出しガス温度は高くなる。冷凍効果は小さくなりやすく、成績係数は下がる
・凝縮圧力（凝縮温度）が上がる → 上の水平線が上がる。点3が右へ動くので冷凍効果は小さくなり、点2が上がるので圧縮仕事は大きくなり、成績係数は小さくなる
・過冷却度を大きくする → 点3（＝点4）が左へ動き、冷凍効果が大きくなる。蒸発・凝縮の圧力と吸込みの状態が同じなら、圧縮仕事(kJ/kg)は変わらない。また、膨張弁の手前の液に過冷却がないと、液管の中で圧力が少し下がっただけで一部が蒸発（フラッシュガス）しやすくなる
POINT
6. ここだけは覚える
・縦軸＝絶対圧力（対数目盛）、横軸＝比エンタルピー
・左から 過冷却液／湿り蒸気／過熱蒸気。頂点は臨界点。等乾き度線は湿り蒸気の領域だけ
・圧縮＝等比エントロピー線に沿う、凝縮・蒸発＝水平線、膨張弁＝垂直線（比エンタルピー一定）
・吸込み＝飽和蒸気線上かその右、吐出し＝過熱蒸気、膨張弁出口＝湿り蒸気
・冷凍効果＝h1－h4、圧縮仕事＝h2－h1、放熱＝h2－h3
・圧力比は絶対圧力どうしで割る
・蒸発圧力↓ → 循環量↓・圧力比↑・吐出し温度↑。凝縮圧力↑ → 冷凍効果↓・仕事↑・成績係数↓。過冷却↑ → 冷凍効果↑