大気環境学会大気環境に係るガソリン蒸発ガスの成分分析100μg/m3 【0.05ppm】 - - - - 日米欧のNO2、オゾン等空質基準日本のオゾン1時間平均基準値は世界的にも厳しい

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大気環境に係る

ガソリン蒸発ガスの成分分析

2015年11月16日

日本自動車工業会

排出ガス燃費部会

将来エミッション評価分科会

岡山紳一郎

大気環境学会自動車環境分科会講演会

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目次 Contents

１．日本、および各国の大気環境 Air quality of Japan and of each country

２．エバポ回収システムに関する基礎情報 Basic information regarding the fuel vapor tests

３．駐車時等のエバポ成分について Regarding the fuel vapor components when car is parked

４．給油時のエバポ成分について Regarding the fuel vapor components during refueling

５．大気オゾンに対するVOC低減効果 VOC reduction effect on air ozone

６．まとめ Summary

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目次 Contents







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VOCは、オゾン生成要因の１つ

・ガソリンベーパに含まれるVOCはオゾン生成要因の1つである。・Top事象はオゾンの大気環境基準達成であり、 VOCの大気環境基準は存在しない。

光化学反応で生成する大気中のオゾン大気環境基準

自動車起因 VOC

工場排出VOC

家庭起因 VOC

植物起因 VOC ・・・

駐車時エバポ ※DBL

給油時ベーパー排気HC

NO2

走行時エバポ ※RL

停車直後エバポ ※HSL

要因群

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NO2 オゾン Ozone CO

Annual 24H平均 1H平均 8H平均 1H平均 24H平均 8H平均 1H平均

日本 Japan

- 0.04-

0.06ppm - - 0.06ppm

10ppm

20ppm -

米国(連邦) US Fed.

0.053ppm - 0.100ppm 0.070ppm - - 9ppm 35ppm

米国(加州) US Cal.

0.030ppm - 0.18ppm 0.070ppm 0.09ppm -

9.0ppm (6ppm:8H 8H Lake

Taohe)

20ppm

EU

40μ g/m3 【0.021pp

m】

-

200μ g/m3 【0.106ppm】

120μ g/m3 【0.06ppm】

- - 10mg/m3 【9ppm】

-

WHO ガイドライン

40μ g/m3 【0.021ppm】

- 200μ g/m3 【0.106ppm】

100μ g/m3 【0.05ppm】

- - - -

日米欧のNO2、オゾン等空質基準

日本のオゾン１時間平均基準値は世界的にも厳しい

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日本のオゾン大気環境基準の達成状況

達成率は一般局でも0.3％と厳しい状況が続いている

出典：環境省HP2015より 2012年度データの解析結果

一般局

自排局

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米国のオゾン；基準に対する現状（2012／7月状況）

ORVRが導入されているカリフォルニア州でもオゾン問題は未解決。真の原因は何か？

Source: EPA HP @14．Feb.2013

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a4/Flag_of_the_United_States.svg

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欧州の大気オゾン状況

出典：EEA報告書2014より

南欧/地中海地域でオゾン空質120μ g/m3未達（特に夏季）

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固定発生源のVOC低減とオゾン低減効果

出典：河川構造物管理研究セミナー 2013.3.7、（独）土木研：富山ら

出典：環境省HP2013より 2011年度データの解析結果

日本：固定発生源が、40％以上のVOC低減を行ったが、オゾンの環境基準は達成せず。

2007 2010

2000

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A、B点は、VOC低減でオゾンが減少

C、D点は、NOｘ低減でオゾンが減少

あなたの町はどちら？

光化学反応の科学的解明

同じオゾン濃度でも、VOC低減でオゾンが減る場所と

NOｘ低減でオゾンが減る場所がある。

⇒国内のオゾン低減の為には、NOｘ／VOC比の解明が必要

出典；JATOP成果報告会,基調講演資料,2010．6．25,愛媛大学；若松から改変

VOC低減有効ゾーン

NOｘ低減有効ゾーン

寒候期

暖候期

郊外

都市

ｘ

ｘ

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日本の自動車のガソリンベーパー／ガソリンスタンドのVOC排出量

出典：JATOPデータより作図

思いのほか、植物VOCが多い！！！全人為起源VOC排出量比；DBL,HSL,RLで=3.7%、給油ロス=5.2%、受入ロス=3.4%。

燃料蒸発ガスの対策が、オゾン低減に効果があるか、疑問あり。

VOC量 kt／year

2010年推計

人為発生源

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目次 Contents







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エバポ関連の部品構成

給油管

燃料タンク

エバボチューブ

キャニスタフィードチューブ

リターンチューブ

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燃料蒸発ガスが発生する3つのパターン

③

②

①

燃料蒸発ガスとは、①破過：Breakthrough（ガソリンベーパー）、 ②透過：Permeation（パーミエーション）、 ③給油時エバポ：Refueling（ガソリンベーパー）

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現状の燃料蒸発ガス回収システム概要

現状システム代表例チェックバルブベントラインベーパーライン

ロールオーバーバルブ

キャニスタ

パージコントロールバルブ

・タンク内の気層部分が膨張したとき、キャニスタに蒸発ガスを蓄積する。・キャニスタに蓄積された蒸発ガス成分は、走行時にエンジンが吸引し、空にする。

気層

液層

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エバポ（燃料蒸発ガス）テストの種類

日中の駐車時：DBL、走行直後の停止直後：HSL ガソリンスタンドでの給油時、道路走行中：RL DBL：Diurnal Breathing Loss

RL：Running Loss

HSL：Hot Soak Loss

給油時エバポ

GS

GAS

日本規制値 HSL＋DBL 2g／test

米国LEVⅡ RL規制値ニアゼロ 0.05g／mile

米国LEVⅡ ORVR規制0.20g／gal

P

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エバポ（燃料蒸発ガス）テストの種類

駐車時：DBL、走行中：RL、停止直後：HSL 給油時：ORVR、Stage2（GS←クルマ）、Stage1（GS→ローリ） DBL：Diurnal Breathing Loss RL：Running Loss HSL：Hot Soak Loss

ORVR：On-board Refueling Vapor Recovery

場面種類日本 Japan

米国 US

欧州 EU

駐車時 DBL ○ ○ ○

エンジン停止直後

HSL ○ ○ ○

走行時 RL ― ○ ―＊

給油時

ORVR 車で回収 ― ○ ―＊

Stage2 スタンドで回収

― ○廃止方向 ○

地下タンク供給時

Stage1 タンクローリが

回収 △一部地域 ○ ○

＊：2010頃、JRCで必要性、コスト効果等を検証し、不採用を決定。

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DBL（破過前）の対策

日中の駐車時：DBLで、キャニスタ破過前は、透過が主。 ⇒対策は、燃料ホース等の材質変更 DBL：Diurnal Breathing Loss


P

ホース材質：A ホース材質：B

透過が主

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長期間駐車のDBL（破過後）の対策

日中の駐車時：DBLで、キャニスタ破過後は、破過が主。 ⇒対策は、キャニスタサイズの変更とパージ能力向上

DBL：Diurnal Breathing Loss


P

キャニスタ：小キャニスタ：大

破過が主

+パージ能力向上

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HSLの対策

走行直後の停止直後：HSLは透過が主。 ⇒対策は、燃料ホース等の材質変更

HSL：Hot Soak Loss



透過が主

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RLの対策

道路走行中：RLは透過が主。 ⇒対策は、燃料ホース等の材質変更

RL：Running Loss 米国LEVⅡ RL規制値ニアゼロ 0.05g／mile


透過が主

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DBL、HSLエバポ試験燃料の性状

・試験燃料は、市場の平均値に近い、市場調達の夏ガソリン、

冬ガソリンとオレフィンリッチ、アロマリッチの4種類。 ⇒本日は、先行するアロマリッチのデータのみ紹介。

62.9 58.7 62.2 60.2 61.5 75.0 83.5 RVP

（kPa）

Olefin 2.3 %

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DBL、HSLエバポ中の個別物質とオゾン生成能

HSL

HSL、DBL破過前の透過成分はアロマが多い。 DBL破過後の燃料蒸気はパラフィンの影響大。燃料に少なかったオレフィンはオゾンへの影響大。

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C数で見たVOCとオゾン生成能

DBL破過後はC4-5のアルカンの燃料蒸気が大部分。 HSL、DBL破過前はC7-9のアロマが大部分。オゾンは燃料含有が微量なC4-5のオレフィンの影響が大きい。

HSL

VO

C

オゾン生成能

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給油時エバポ試験燃料の性状

・試験燃料は、市場の平均値に近い、市場調達の夏ガソリン、冬ガソリンと、オレフィンリッチ、アロマリッチの4種類。

62.9 58.7 62.2 60.2 61.5 75.0 83.5 RVP

（kPa）

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給油時エバポ試験燃料の性状（C数）

・夏ガソリンvs冬ガソリン：C4アルカンの差。・アロマリッチ：C9‐10アロマ割合・オレフィンリッチ：C5-6 オレフィン割合に注目。

冬ガソリンは、 C4Parafinが多い

Olefin richは、 C5－6が多い

Aroma richは、 C9－10が多い

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給油時エバポ試験でのVOC量と主な成分

・VOC排出量は、燃料組成による差は小さい。・蒸発特性RVPは、蒸発ガスVOC量への影響が大きい。・環境温度は、蒸発ガスVOC量に及ぼす影響が大きい。

組成差

RVP差

℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃

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給油時エバポ試験でのVOC影響（C数毎）

℃

℃

℃

℃

℃

℃

・給油時は、C4‐5の寄与が大きい・VOC排出量は環境温度の影響が大きい。

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給油時エバポ試験でのオゾンへの影響

・最大オゾン生成量は、燃料組成の影響が大きく、特にオレフィンの寄与が大きい。

℃ ℃℃ ℃ ℃ ℃ ℃

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給油時エバポ試験でのオゾンへの影響（C数毎）

・最大オゾン生成量はオレフィンの寄与が大きい。・C4-5のオレフィン量が、オゾンに対するキーとなる。

℃ ℃ ℃

℃ ℃ ℃

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燃料オレフィン感度（MIR）（）

燃料中のオレフィン％

MIR

・燃料中のオレフィン％がオゾン生成に与える感度。・MIRはオレフィン濃度が支配的・燃料中のオレフィンが10％増加すれば、MIRは1.26倍になる。

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エバポ試験条件とReal Worldの大気状況

・Real Worldでの実態を知るには、各種エバポ試験の条件と、Real Worldの条件の差を考える必要が有る。エバポ試験条件とReal Worldの条件の違い：・市場燃料の季節による蒸留特性の違い・DBL試験時の温度差と現実の温度差の違い・試験時の外気温度と、年間の外気温度の違い・自動車の使用頻度の見積もり・自動車の車種による差・ガソリンの銘柄による差・・・・・・・・・

⇒Real Worldでの実態データを試算する必要あり。今回は、JATOPのVOC排出総量推計を紹介。

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季節毎の燃料（事例）

日本のガソリンは、一般的に6～9月が、夏ガソリン。それ以外が冬ガソリンの規格で運用されている。

蒸気圧

, ｋ

Pa

初留点

,℃

芳香族

,％

IBP

Aroma

RVP

IBP

Aro

ma

RV

P

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月毎の気温とDBL試験温度の関係

DBL試験は、20→35℃に温度を上げ、試験を実施する。しかし、実際の朝昼の気温差は、7℃程度。 ⇒Real Worldを再現するには、シミュレーションが必要。

DBL試験

℃

Monthly mean temp.

Monthly mean of max. temp.

Monthly mean of min. temp.

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地域別に見たVOC排出総量の特徴

（2010年度、JATOPⅡ）

VO

C総量，

t／year

注目が上がっている給油所からのVOCに関して、都市圏に比べて、郊外では小さい。逆に植物VOCは郊外の寄与が大きい。⇒地域差がある。

都市圏

郊外

エバポ：Evapo.

排気：Exhaust

給油：Refuel

：

：

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地域別に見たオゾン排出総量の特徴

（2010年度、JATOPⅡ）

注目が上がっている給油時VOC起因のオゾンは、植物VOC起因に比べて、小さい。都市圏は郊外に比べ、給油時VOCのオゾン寄与は大きい。⇒オゾンでも地域差がある。

都市圏

出典：萩野（JARI）ら、大気環境学会誌, 50巻,6号,技術調査報告,2015．11．10

：

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まとめ：１．エバポVOCの成分について：

・VOCが発生するシチュエーションで、成分が異なる。

－DBL破過前、HSLはアロマが主体

－給油時、DBL破過後はパラフィンが主体

・給油時VOC量は、RVP、環境温度が支配的であり、燃料組成の差は無い。

・給油時のオゾン生成ポテンシャルは、燃料組成影響大。

－オレフィンが顕著に影響を与える。

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まとめ：２．Real WorldでのVOCやオゾン低減について：

・地域によりエバポ起因のVOC、オゾンの寄与が異なる。

☆オゾンの効果的な低減施策の議論するには、 Real Worldの把握が必要。

⇒自動車技術者と大気研究者の連携が必要

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ご清聴、ありがとうございました。 Thank you for your attention !

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