大気環境学会
自動車環境分科会講演会

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1

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Summary2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
Summary3

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
要因群

NO2

排気HC

自動車起因
VOC

駐車時
エバポ
※DBL

工場排出
VOC

走行時
エバポ
※RL

家庭起因
VOC

停車直後
エバポ
※HSL

・・・

植物起因
VOC

給油時
ベーパー
4

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
NO2

オゾン Ozone

Annual

24H平均

1H平均

8H平均1H平均

日本
Japan

-

0.040.06ppm--

0.06ppm

米国(連邦)US Fed.

0.053ppm-0.100ppm

0.070ppm-

米国(加州)US Cal.

EUWHO
ガイド
ライン

CO
24H平均
10ppm

-

8H平均

1H平均

20ppm

-9ppm

35ppm

9.0ppm
0.030ppm-

0.18ppm

0.070ppm

40μ g/m3【0.021ppm】-

200μ g/m3

120μ g/m3【0.106ppm】【0.06ppm】

200μ g/m3

100μ g/m3【0.106ppm】【0.05ppm】

40μ g/m3【0.021ppm】-(6ppm:8H
8H Lake
Taohe)

0.09ppm-20ppm--

10mg/m3【9ppm】-----

5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
一般局

自排局

出典：環境省HP2015より2012年度データの解析結果

6

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.20137

欧州の大気オゾン状況
南欧/地中海地域でオゾン空質120μ g/m3未達（特に夏季）

出典：EEA報告書2014より8固定発生源のVOC低減とオゾン低減効果
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。

2000

2007

2010

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

9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
VOC低減有効ゾーン

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

都市

寒候期

郊外ｘ

あなたの町はどちら？
暖候期
ｘ

NOｘ低減有効ゾーン

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
10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

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。
2010年推計人為発生源

出典：JATOPデータより作図

VOC量 kt／year11

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
Summary12

エバポ関連の部品構成

フィードチューブ

キャニスタ

給油管

燃料タンク
リターンチューブ

エバボチューブ
13

燃料蒸発ガスが発生する3つのパターン
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）
②

①

③14

現状の燃料蒸発ガス回収システム概要
・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。
現状システム代表例
ベントラインチェックバルブ

ベーパーライン

ロールオーバーバルブ
パージコントロール
バルブ

気層液層
キャニスタ

15

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

HSL：Hot Soak Loss

P

日本規制値
HSL＋DBL
2g／test

給油時エバポGS

米国LEVⅡORVR規制0.20g／gal

RL：Running Loss

米国LEVⅡ
RL規制値
ニアゼロ
0.05g／mileGAS
16

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）
HSL：Hot Soak Loss
DBL：Diurnal Breathing Loss
RL：Running 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

―○―＊

ORVR

車で回収―○―＊

Stage2

スタンドで回収―○廃止方向○

Stage1

タンクローリが回収△一部地域○○給油時

地下タンク供給時＊：2010頃、JRCで必要性、コスト効果等を検証し、不採用を決定。

17

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

日本規制値
HSL＋DBL
2g／test

ホース材質：A

透過が主

ホース材質：B18

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

日本規制値
HSL＋DBL
2g／test

キャニスタ：小破過が主

キャニスタ：大+パージ能力向上
19

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

日本規制値
HSL＋DBL
2g／test

ホース材質：A

透過が主

ホース材質：B

20

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

ホース材質：A

米国LEVⅡ
RL規制値
ニアゼロ
0.05g／mile

透過が主
ホース材質：B

21

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

22

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

60.2

62.2

58.7

61.5

75.0

83.5

RVP（kPa）

Olefin 2.3 %23

DBL、HSLエバポ中の個別物質とオゾン生成能
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。

HSL

24

C数で見たVOCとオゾン生成能

VOC

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。

オゾン生成能HSL

2525

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
Summary26

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

60.2

62.2

58.7

61.5

75.0

83.5

RVP（kPa）

27

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。

Aroma richは、C9－10が多い

Olefin richは、C5－6が多い

冬ガソリンは、C4Parafinが多い
28

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。
RVP差
組成差

℃

℃

℃

℃

℃

℃

℃

29

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。
℃

℃

℃

℃

℃

℃

30

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。

℃

℃

℃

℃

℃

℃

℃

31

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。
℃

℃

℃

℃

℃

℃

32

燃料オレフィン感度（MIR）（）

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。

燃料中のオレフィン％33

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Summary34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。
35

季節毎の燃料（事例）

RVP
蒸気圧,ｋPa
IBP
初留点,℃
Aroma
芳香族,％

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。

RVP
IBP
Aroma

36

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 of max. temp.

Monthly mean temp.

Monthly mean of min. temp.
37

地域別に見たVOC排出総量の特徴

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。

VOC総量，t／year

都市圏 ：（2010年度、JATOPⅡ）

郊外：

エバポ：Evapo.

排気：Exhaust
給油：Refuel38

地域別に見たオゾン排出総量の特徴

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。 （2010年度、JATOPⅡ）
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,2015．11．1039

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
Summary40

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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