冷凍三種の勉強で「p-h線図」という言葉が出てきたとき、僕は本気で逃げ出したくなりました。
グラフの中に曲線が描いてあって、矢印がぐるぐる回っていて、「エンタルピー」だの「飽和液線」だの聞いたことのない用語が並んでいる。テキストの図を見ても、何が何だかさっぱりわからない。
でも、あるとき「これって冷凍サイクルを別の角度から見ているだけだ」と気づいてから、急に読めるようになりました。記事4で理解した冷凍サイクルの知識があれば、p-h線図は思ったより難しくありません。
p-h線図って何のためにあるの？
p-h線図は、冷凍サイクルの中で冷媒がどんな状態にあるかを、1枚のグラフで表したものです。
記事4では、冷凍サイクルを「蒸発→圧縮→凝縮→膨張」の4ステップで説明しました。あのとき言葉で説明していたことを、グラフ上に図として描いたのがp-h線図です。
つまり、新しい知識を覚えるというよりも、すでに知っている冷凍サイクルを「グラフの読み方」に変換するだけの話です。
グラフの軸を理解する
p-h線図のグラフは、2つの軸でできています。
縦軸：p（圧力）。 上に行くほど圧力が高い。
横軸：h（エンタルピー）。 右に行くほどエンタルピーが大きい。
「エンタルピー」は聞き慣れない言葉ですが、ざっくり言うと冷媒が持っている熱の量だと思ってください。右に行くほど熱をたくさん持っている、左に行くほど熱を手放した状態です。
グラフ上の3つのエリア
p-h線図には、釣り鐘のような形の曲線が描かれています。この曲線で、グラフが3つのエリアに分かれます。
左側のエリア：過冷却液（液体の状態）。 冷媒が完全に液体になっていて、さらに冷えている状態。
曲線の内側：湿り蒸気（液体と気体が混ざった状態）。 冷媒が蒸発している最中、または凝縮している最中。液体と気体が混ざり合っています。
右側のエリア：過熱蒸気（気体の状態）。 冷媒が完全に気体になっていて、さらに温度が上がっている状態。
覚え方： 左から右に向かって「液体→混ざってる→気体」と変わっていく。これは日常でも同じで、水を加熱すると、水（液体）→沸騰中（液体と蒸気が混在）→水蒸気（気体）と変化しますよね。それと同じです。
冷凍サイクルをp-h線図上で見る
ここが一番大事なところです。記事4で学んだ冷凍サイクルの4ステップが、p-h線図上ではどう描かれるかを見ていきます。
ステップ1：蒸発（右に進む）
蒸発器の中で、冷媒が液体から気体に変わります。蒸発するとき冷媒は熱を吸うので、エンタルピー（持っている熱の量）が増えます。
p-h線図上：圧力は一定のまま、右に移動する（横方向の線）。
ステップ2：圧縮（右上に進む）
圧縮機で冷媒を圧縮します。圧力が上がり、温度も上がるので、エンタルピーも増えます。
p-h線図上：右上に向かって斜めに上がる。
ステップ3：凝縮（左に進む）
凝縮器で冷媒が気体から液体に戻ります。熱を外に捨てるので、エンタルピーが減ります。
p-h線図上：圧力は一定のまま、左に移動する（横方向の線）。
ステップ4：膨張（下に進む）
膨張弁で圧力を一気に下げます。このとき、エンタルピーはほとんど変わりません。
p-h線図上：まっすぐ下に移動する（縦方向の線）。
まとめるとこう動く
高圧
┌──── 凝縮（左へ）────┐
│ │
圧縮（右上へ） 膨張（下へ）
│ │
└──── 蒸発（右へ）────┘
低圧この四角形のような図が、p-h線図上の冷凍サイクルです。「右→右上→左→下」でぐるっと一周します。
試験ではどう出るのか
p-h線図に関する試験問題は、大きく2つのタイプがあります。
タイプ1：各ステップの方向を問う正誤問題
「圧縮過程ではエンタルピーが減少する」→ ×（圧縮ではエンタルピーは増加する）
このタイプは、上で解説した4ステップの方向さえ覚えていれば対応できます。計算は不要です。
タイプ2：p-h線図から値を読み取る問題
図からエンタルピーの値を読み取って、冷凍能力やCOPを計算する問題。こちらは計算が必要で、難易度は高めです。
記事15でも書きましたが、タイプ1の正誤問題だけでも対応できるようにしておけば、得点のチャンスは十分にあります。
僕がp-h線図を理解できた瞬間
正直に書くと、テキストのp-h線図を最初に見たときは何も理解できませんでした。線が多すぎて、どこを見ればいいかわからない。
理解できたのは、冷凍サイクルの4ステップと対応づけて考えたときです。
「蒸発は熱を吸うから右に行く」「凝縮は熱を捨てるから左に行く」——記事4で学んだ知識をグラフの動きに翻訳しただけでした。新しいことを覚えたのではなく、すでに知っていることの「見え方」が変わっただけ。
だから、p-h線図が苦手な方は、まず記事4の冷凍サイクルをしっかり理解してから戻ってきてください。冷凍サイクルが頭に入っていれば、p-h線図は「あぁ、あれをグラフにしただけか」と思えるようになります。
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