日本冷凍空調学会

冷凍サイクル（１）

　冷媒が冷凍装置内を循環して行く間に、各機器内でどのように状態変化し、冷媒に対してどれだけの熱エネルギーと仕事の出入りがなされるかを知る必要があります。
　冷凍サイクルを表したp-h線図がよく理解できれば、冷凍装置内の目に見えない各部の冷媒の様子が見えてきます。そして、冷凍装置における現象を、p-h線図が語ってくれます。
「上級冷凍受験テキスト」や 「初級標準テキスト冷凍空調技術」など学会から発行している受験用テキスト巻末の付録に代表的な線図がついています。

１．	ｐ－ｈ線図とは

ｐ－ｈ線図（圧力－比エンタルピー線図）は，縦軸に圧力ｐ、横軸に比エンタルピーｈをとり、実用上の便利さから縦軸は圧力の対数で目盛られています。ｐ－ｈ線図には細かい線が沢山あり、その線の意味を理解することが重要です。

ｐ-ｈ線図

例えば、等比体積線というのはその線の上では比体積が同じ値になる線のことです。

下図は簡略化したｐ－ｈ線図で、その上に冷凍サイクルを書いた例です。
点１～４はそれぞれ下記を示します。

点１→２間は　圧縮機    での冷媒の状態の変化
点２→３間は　凝縮器    での冷媒の状態の変化
点３→４間は　膨張弁    での冷媒の状態の変化
点４→１間は　蒸発器    での冷媒の状態の変化

２．	ｐ－ｈ線図上に冷凍サイクルを書く方法

(問題)

次の冷凍サイクルをｐ-ｈ線図に書き込みなさい。

使用冷媒	蒸発温度	凝縮温度	膨張弁前液温度	吸入ガス温度
Ｒ２２	－15℃	30℃	25℃	－10℃

使用冷媒	蒸発圧力	凝縮圧力	過冷却度	過熱度
Ｒ２２	0.296MPa abs	1.192MPa abs	5℃	5℃

（解答の手順）

(１) 凝縮器の線を引く

飽和蒸気線、飽和液線の30℃目盛りを通る水平線①を引きます。線の長さは後で直します。短かめの方が直すのに楽です。

30℃の凝縮圧力1.192MPa absを通る水平線でも同じです。

(２) 蒸発器の線を引く

飽和蒸気線、飽和液線の－15℃目盛りを通る水平線②を引きます。同様に、線の長さは後で直します。

－15℃の蒸発圧力0.296MPa absを通る水平線でも同じです。

(３) 圧縮機の線を引く

蒸発器の線②と-10℃等温線との交点（点１）は圧縮機吸込ガスの状態を示します。点１から等エントロピー線と平行に曲線③を引きます。等エントロピー線は曲線です。

(４) 膨張弁の線を引く

膨張弁前は25℃の過冷却液だから、ここでは、飽和液線の25℃（点Ｅ）を通る垂直線④を引きます。線④と線①の交点３は膨張弁前の状態を示します。

25℃の飽和圧力1.045MPa absから点Ｅを求めても同じです。

(５) 図を仕上げる

以上で冷凍サイクルをｐ－ｈ線図に書き込むことが出来たが、このままでは見にくいので、点１～４より外の余分な線を消して下図の様に仕上げます。　　線図より色々な値を読取ることができます。

冷凍サイクルをうまくｐ-ｈ線図に書き込めましたか。
この図から比体積（v１）と比エンタルピー（ｈ１、ｈ２、ｈ４）が読み取れます。

(解答) 各点の比体積、比エンタルピ－等は、
比体積	ｖ１＝0.08 m3/kg、
比エンタルピ－	h１＝403 kJ/kg、　h２＝438 kJ/kg、　h４＝230 kJ/kg