たんいじてん 
湿度について学ぶ人が必ず目にするであろう「湿り空気線図」。
一見複雑な線図ですが、この見方をきちんと知っておくと、湿度についてぐっと理解が深まりますよ。
今回は単位そのものについての記事ではありませんが、湿り空気線図の見方・使い方について解説します。
湿り空気線図とは
湿り空気線図はその名の通り、空気の湿り状態がわかる線図（グラフ）です。
引用：空気線図計算シート
一般的には上図のように-10℃ ～ 50℃の範囲の湿度について把握できるNC図が有名ですが、専門書の中には-40℃ ～ 0℃の低温領域の湿り空気線図（LC図）や、40℃～120℃の高温領域の湿り空気線図（HC図）が紹介されているものもあります。
空気中に含まれる水分量は温度による変化が大きいので、1つの線図で幅広い温度範囲を網羅することができないんですね。
なお、湿り空気線図は以下の6つの構成要素から成り立っています。
- 乾球温度：グラフの横軸（垂直に伸びた直線）。一般的な温度計の温度
- 湿球温度：斜め（右下がり）に伸びた直線
- 相対湿度：放射状（右上がり）に伸びた曲線。一般的な湿度計の湿度
- 絶対湿度：グラフの縦軸（水平に伸びた直線）。乾き空気（DA: Dry Air）1kgに占める水分量(kg)を表した重量絶対湿度
- 比エンタルピー：斜めに伸びた直線。単位は[kJ/kg(DA)]
- 比容積：斜めに伸びた直線。乾き空気1kgあたりの体積(m³)を表す。単位は[m3/kg(DA)]
これだけの情報を1つの線図に織り込んでいるのでパッと見複雑で、どう見たらよいか戸惑う方も多いでしょう。
もちろん用途にはよるのですが、初見の方が使い方を把握したいのであれば、まずは次の3つの見方から覚えましょう。
- 乾球温度：グラフの横軸（垂直に伸びた直線）。一般的な温度計の温度
- 相対湿度：放射状（右上がり）に伸びた曲線。一般的な湿度計の湿度
- 絶対湿度：グラフの縦軸（水平に伸びた直線）。乾き空気（DA: Dry Air）1kgに占める水分量(kg)を表した重量絶対湿度
参考記事：相対湿度と絶対湿度の単位換算方法！飽和水蒸気量など計算式も紹介！
相対湿度と絶対湿度の単位換算方法！飽和水蒸気量など計算式も紹介！
具体的な見方については次項で解説します。
湿り空気線図の見方
相対湿度
最も基本的な空気線図の使い方です。まずは相対湿度の見方を覚えましょう。
- まずその空気の温度（乾球温度）をグラフの横軸から探す
- その温度の線（垂直線）と相対湿度の曲線との交点を見る
たとえば25℃50%RHという空気の状態を知りたければ、下図赤点を見れば良いということになります。
相対湿度と絶対湿度の換算
相対湿度の見方を知ったら、次に絶対湿度との換算方法を覚えてしましましょう。
こちらの記事でも計算式を挙げて紹介しましたが、湿度に関する計算式は厳密な定義があまりなく、近似式が使われことが多いです。
その点湿り空気線図を使うと、相対湿度と絶対湿度の換算が視覚的にすぐ行えるので便利ですよ。
- 知りたい空気の相対湿度の点を打つ
- そのまま横軸に水平に、グラフ右側へ向かって線を引く
- 縦軸との交点の数値を読む
湿り空気線図では縦軸が絶対湿度（重量絶対湿度）なので、右端に書かれた数値を読めばよいことになりますね。
先と同じ25℃50%RHの空気を例にすると、下図の青点が絶対湿度になります。
逆に、もし絶対湿度から相対湿度を知りたい場合は、重量絶対湿度と温度がわかればOKです。
重量絶対湿度の値から水平に線を引き、温度（乾球温度）の垂直線との交点を求めれば、それが相対湿度の値ということになります。
露点温度
露点温度とは結露し始める温度、つまり湿度100%RHとなる空気温度のことです。湿球温度＝乾球温度となる点とも言えますね。湿り空気線図においては、最も左側に描かれた曲線が湿度100%RHの線を表します。
- 知りたい空気の相対湿度の点を打つ
- そのまま横軸に水平に、グラフ左側へ向かって線を引く
- 最も左側に描かれた曲線との交点の数値を読む
たとえば25℃50%RHの空気の露点温度を求めたいというような場合は、下図緑点が露点温度になります。
湿り空気線図から結露量を計算する方法
露点がわかれば、結露量（水の質量）を求めることも難しくはありません。
ここでは例として、25℃50%RHの空気を10℃まで冷やした時の結露量を求めてみます。大まかな流れは以下の通りです。
- 求めたい空気の相対湿度の点を打つ(a)
- (a)点から横軸に水平に、全曲線にまたがるように線を引く。グラフ右端の縦軸との交点を求める(b)
- 冷やした後の空気温度の露点に点を打つ(c)
- (c)点から横軸に水平に、グラフ右側に向かって線を引き、グラフ右端の縦軸との交点を求める(d)
- (b)点と(d)点の差分が結露量
例に従って求めてみましょう。まず、25℃50%RHの空気の露点温度は、下図(a)点、すなわち13.8℃になります。この時の絶対湿度(b)は9.8 g/kg(DA)です。
次に10℃まで冷やした場合の露点は当然ながら(c)点の10℃です。そしてその時の絶対湿度(d)は7.7 g/kg(DA)となります。
よって両者の差分が、空気中に存在できない水分、即ち結露量ですから、その質量は下式で求められます。
9.8 － 7.7 = 2.1 [g/kg(DA)]
つまり、1㎏の乾燥空気中2.1gの水分が結露するということですね。
まとめ
今回は単位そのものについての解説とは異なりますが、湿り空気線図の見方について解説しました。
湿り空気線図の構成要素：
- 乾球温度：グラフの横軸（垂直に伸びた直線）。一般的な温度計の温度
- 湿球温度：斜め（右下がり）に伸びた直線
- 相対湿度：放射状（右上がり）に伸びた曲線。一般的な湿度計の湿度
- 絶対湿度：グラフの縦軸（水平に伸びた直線）。乾き空気（DA: Dry Air）1kgに占める水分量(kg)を表した重量絶対湿度
- 比エンタルピー：斜めに伸びた直線。単位は[kJ/kg(DA)]
- 比容積：斜めに伸びた直線。乾き空気1kgあたりの体積(m³)を表す。単位は[m3/kg(DA)]
これらの中でまずは1,3,4の見方を覚えるのがおすすめ。
相対湿度の見方：
- まずその空気の温度（乾球温度）をグラフの横軸から探す
- その温度の線（垂直線）と相対湿度の曲線との交点を見る
絶対湿度の見方：
- 知りたい空気の相対湿度の点を打つ
- そのまま横軸に水平に、グラフ右側へ向かって線を引く
- 縦軸との交点の数値を読む
露点温度の見方：
- 知りたい空気の相対湿度の点を打つ
- そのまま横軸に水平に、グラフ左側へ向かって線を引く
- 最も左側に描かれた曲線との交点の数値を読む