空気線図とは｜見方と使い方をわかりやすく解説

空気線図の構成

空気は乾き空気に水蒸気が混合した湿り空気の状態で存在します。この空気の状態を知るのに便利なものに湿り空気線図（h-x 線図）があります。湿り空気線図とは、湿り空気の熱的性質を1気圧のもとで表したものをいい、通常は「空気線図」と呼ばれ、空調計算に広く利用されています。
では、実際の空気線図からどんな数値が読み取れるのかを見ていきましょう。

空気線図上から読み取れる空気の状態には、主に以下(1)～(7)の内容があり、このうち2つの値が分かると空気線図によって他の値を読み取ることができます。

（1）乾球温度

乾球温度計で測った「湿り空気」の温度のことを乾球温度（DB）といいます。私たちが普段目にする「気温」がこれに当たります。

（2）湿球温度

湿球温度計で測った温度のことを湿球温度（WB）といいます。

（3）露点温度

湿り空気を徐々に冷やしていくと、ある温度で飽和（相対湿度100％RH）に達し、空気中の水蒸気が液体へ変化（凝縮）しはじめます。この温度を露点温度といいます。

（4）相対湿度

ある温度の空気に含むことのできる最大水蒸気量と実際にその温度の空気に含まれている水蒸気量の比を単位「％」で表したもの。一般的に単に湿度というときは「相対湿度」のことを指します。

（5）絶対湿度

湿り空気に含まれる水蒸気の質量を指し、乾き空気1kg に対する量として、単位「kg / kg」で表します。

（6）比エンタルピ

湿り空気の全熱量を表します。

（7）顕熱比

空気の状態変化で生じる熱量のうち、顕熱量^※1が顕熱量と潜熱量^※2を合わせた全熱量に占める割合のことを言い、単位「SHF」で表します。

※1：「顕熱」とは物質の温度変化のために使用される熱量のことで、ここでは空気温度が上下するのに必要な熱量と考えてください。
※2：「潜熱」とは物質の状態変化のために使用される熱量のことで、ここでは水が水蒸気になるのに必要な熱量と考えてください。

では実際に具体的な数値で、空気線図を読み取ってみましょう。

温度10℃、湿度70％RHの空気を加湿なしで温度を30℃まで暖めると、相対湿度は20％まで低下することが分かります。また、絶対湿度は一定であることも読み取れます。このように、絶対湿度が一定の場合でも、乾球温度が上昇すると相対湿度は低下します。
下表は絶対湿度一定の条件下における温度と相対湿度の関係を表したものです。

絶対湿度一定の条件下における温度と相対湿度の関係

空気温度	絶対湿度（kg/kg）
空気温度	0.002	0.004	0.006	0.008
0℃	50％	100％	―	―
5℃	38％	72％	―	―
10℃	26％	52％	79％	―
15℃	19％	37％	56％	75％
20℃	14％	27％	42％	55％
25℃	10％	20％	30％	40％
30℃	8％	15％	23％	30％

空気の混合点

異なる2つの湿り空気を混合する場合、空気線図上ではどのように表されるでしょうか。実際に下記条件でプロットしてみます。

【設定条件】

・室内空気温湿度（還気）：22℃・50%RH
・外気温湿度：0℃・50%RH
・外気取入量：3,000m³/h（30％）
・還気量：7,000m³/h
【手順①】

室内空気をⒶ、外気をⒷとしてプロットし、直線で結びます。
【手順②】

混合比は7,000：3,000 ＝ 7：3 なので、手順①で引いた直線を10等分し、風量の多い還気Ⓐから混合比の逆比 3：7 となる位置Ⓒが混合点となります。

混合点は必ず風量の多い状態点（上記例ではⒶ）に近い位置にプロットされます。

必要加湿量の求め方

加湿器の選定にあたっては、必要加湿量・価格・運転コストのほか、空気条件（温湿度・風量）や組込対象となる空調機の大きさなどを考慮しなければなりません。求める空気条件に必要となる能力を有する加湿器を選ぶためには必要加湿量の把握が必要であり、ここでは必要加湿量の求め方を解説します。

加湿器の選定にあたっては、必要加湿量は、次の計算式で求めることができます。

必要加湿量＝ SG × V ×（X2 - X1）× K

SG：空気の密度（1.2kg/m³）
V：風量（m³/h）
X1：加湿前の空気の絶対湿度
X2：加湿後の空気の絶対湿度
K：安全率（1.2）

この計算式を使用し、次の設定条件で必要加湿量を求めてみます。

【設定条件】

・加湿器取付対象空調機：エアハンドリングユニット
・使用加湿器：蒸気式加湿器
・室内空気温湿度（還気）：22℃・50%RH
・外気温湿度：0℃・50%RH
・空調機全風量：10,000m³/h
・外気取入量：3,000m³/h
・還気量：7,000m³/h
・加湿後の空気温度：20℃

【手順①】

室内空気温湿度をⒶ、外気温湿度をⒷとします。また、ⒶとⒷの空気の混合比は7,000：3,000 ＝ 7：3 なので、風量の多い還気Ⓐから混合比の逆比 3：7 となる位置を混合点Ⓒとして空気線図へプロットします。
※「空気線図の構成」「混合点の求め方」はそれぞれ前項を参照
【手順③】

Ⓓの空気は蒸気加湿され、乾球温度一定線上を変化^※し、Ⓐからの絶対湿度一定の線との交点Ⓔが加湿後の送風空気になります。
※「加湿方式別に見た空気の状態変化（蒸気式）」を参照

以上が設定条件に基づく空気線図上の変化であり、設定条件を元に空気線図上へ必要となる点がプロットできました。ここから、必要加湿量を求めるための情報を読み取り、計算式へ代入します。

【手順④】

プロットした空気線図上から加湿前と加湿後の絶対湿度が読み取れるため、Ⓒの絶対湿度は0.0061kg/kg、Ⓔの絶対湿度は0.0082kg/kgということが分かります。これら数値を必要加湿量を求める計算式にあてはめると、

SG × V ×（X2-X1）× K ＝ 1.2 × 10,000 ×（0.0082-0.0061）× 1.2 ＝ 30.24 ≒ 30.2kg/h

よって、この設定条件で加湿を行うには、約30.2kg/h の能力を有した加湿器が必要となることが分かります。