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ゆりなうえや
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1 神奈川県シンポジウムガソリンベーパーを考える給油時エバポと VOC 大気オゾンの関係 - 含 ORVR システムの説明年 1 月 29 日日産自動車 ( 株 ) 環境安全技術渉外部岡山紳一郎 1

2 目次 1. 大気中のオゾンの現状 2. エバポに関する基礎情報 3. エバポ低減とオゾンの関係 4.ORVR システムについて 2

3 目次 1. 大気中のオゾンの現状 2. エバポに関する基礎情報 3. エバポ低減とオゾンの関係 4.ORVR システムについて 3

4 VOC はオゾン生成要因の 1 つ 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 (VOC は PM 2.5 の 2 次生成にも関与あり ) 要因群光化学反応で生成する大気中のオゾン大気環境基準 NO2 自動車起因 VOC 工場排出 VOC 家庭起因 VOC 植物起因 VOC 排気 HC 駐車時エバポ DBL 走行時エバポ RL 停車直後エバポ HSL 給油時エバポ ) 詳細は Appendix 参照 4

5 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 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 ppm ppm 10ppm 20ppm - 米国 ( 連邦 ) 0.053ppm ppm 0.075ppm 提案 : ppm 35ppm 米国 ( 加州 ) 0.030ppm ppm 0.070ppm 0.09ppm - 9.0ppm (6ppm:8H 8HLake Taohe) 20ppm EU 40μg/m ppm - 200μg/m ppm 120μg/m3 0.06ppm mg/m3 9ppm - WHO ガイドライン 40μg/m ppm - 200μg/m ppm 100μg/m3 0.05ppm

6 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 0.5% と厳しい状況が続いている一般局出典 : 環境省 HP2013 より 2011 年度データの解析結果自排局 6

7 欧州の大気オゾン状況南欧 / 地中海地域でオゾン空質 120μg/m 3 未達 ( 特に夏季 ) 出典 :EEA 報告書 2012 より 7

8 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 Source: EPA 8

9 目次 1. 大気中のオゾンの現状 2. エバポに関する基礎情報 3. エバポ低減とオゾンの関係 4.ORVR システムについて 9

10 ガソリン車からの蒸発ガス = エバポとは? 燃料蒸発ガスとは 1 破過 ( ガソリンベーパー ) と 2 透過 ( パーミエーション ) 3 給油時エバポ ( ガソリンベーパー ) ロールオーバーバルブベントラインチェックバルブベーパーライン 2 透過パージコントロールバルブ燃料ホース 3 給油時エバポ給油口拡大図キャニスタ 1 破過出典 :JSAE Symposium 岡山ら 10

11 日本の自動車のエバポ / 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 ; 自動車エバポ =3.7% 燃料蒸発 ( 給油ロス )=5.3% 2010 年推計拡大図出典 :JATOP データより作図 VOC 量 kt/year 11

12 目次 1. 大気中のオゾンの現状 2. エバポに関する基礎情報 3. エバポ低減とオゾンの関係 4.ORVR システムについて 12

13 オゾン低減に対する給油時 VOC のポテンシャル給油時 VOC はアルカン類が主でありオゾンになりにくい (MIR が低い ) 成分が主であるオゾン低減を考える場合 VOC の Total 値で議論しても解決にならない VOC の個別成分に注目する必要があるオゾン反応性 :MIR :Maxim Incremental Reactivity に注目すべき ( 詳細は Appendix 参照 ) 13

14 エバポ中の個別物質とオゾン反応性 :MIR2 給油時は概ね 30 以下でありアルカンが多い ( オゾン生成能低い ) Ratio%, (ndair-startair)/ (End HCTotal 80 <b.p.> Lessthan30 degrees <b.p.> Regular Lessthan30 degrees 給油時成分 Paraffin Olefin Aroma Fuel DBL オゾン反応性 MIR 左から蒸発温度の低い順に物質を並べた最大 ozone 発生 =MIR 個別 HC *MIR: オゾン反応性出典 :JSAE Symposium 岡山ら 14

15 エバポ中の個別物質とオゾン反応性 :MIR3 DBL はアロマ : トルエン等が多い ( オゾン生成能高い ) 透過もあることに留意すること Ratio%, (ndair-startair)/hctotal (End Regular DBL:Diurnal Breathing Loss DBL 成分 Paraffin Olefin Aroma Fuel DBL オゾン反応性 MIR 左から蒸発温度の低い順に物質を並べた最大 ozone 発生 =MIR 個別 HC *MIR: オゾン反応性出典 :JSAE Symposium 岡山ら 15

16 オゾン低減のためのエバポに関する見解給油時エバポ : 燃料の蒸発特性とオゾン反応性 MIR から見て沸点 30 以下のアルカン (MIR1 前後 ) が多いオゾンへの影響ポテンシャルは小さい DBL エバポ : ホース等からの透過が多いことから 4- メチル-1- ペンテン (MIR6.26) トルエン (MIR3.96) キシレン類 (MIR ) の寄与が多いオゾンへの影響ポテンシャルは大きい疑問 :VOC を 40% 以上低減した固定発生源対策でもオゾンは下がっていない (MIR が高いトルエンも低減 ) 16

17 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は改善せず出典 : 河川構造物管理研究セミナー ( 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 17

18 NOx VOC 濃度と日最大オゾンの関係同じオゾン濃度でも VOC 低減でオゾンが減る場所と増える場所がある大気中の NOx/VOC 比の解明が必要 A B C 点は VOC 低減でオゾンを低減可能 D 点は VOC 低減でオゾンが増加あなたの町はどっち? 出典 :JSAE Symposium 岡山ら 18

19 給油時エバポ対策でのオゾン対策の見通し給油時エバポを減らすことで VOC の低減は可能しかしオゾンは下がらない可能性がある現在環境省が主催で国環研等の研究機関が集まり AllJapan でオゾン生成メカニズムや要因を研究解明中現時点ではこのような科学的知見の解明が重要であり AllJapan で総力を上げて取り組むべき時期であると認識自動車も業界として解明に努力しているこの結果が出れば対策の方向性が見えると期待! 19

20 目次 1. 大気中のオゾンの現状 2. エバポに関する基礎情報 3. エバポ低減とオゾンの関係 4.ORVR システムについて 20

21 ORVR システム概要 1 キャニスター大型化 2 燃料タンク関連システム部品の大幅な変更が必要となる ORVR システム代表例シグナルラインコントロールバルブ循環ラインロールオーバーバルブチェックバルブベーパーライン ORVR 化により変更追加される部品パージコントロールバルブ給油量規制バルブキャニスター大型化 ( 従来システムは Appendix 参照 ) 21

22 ORVR システムの Keypoint 1 給油管のLiquidseal によるべーパー放出防止 2 発生べーパーを吸着する十分な大型キャニスタ 3 給油ノズル自動停止 ( オートストップ ) 時の吹き返し防止 3 2 オートストップしにくいノズルと給油管の位置関係給油管を細径とし給油ノズルと給油管を燃料によりシールしてべーパーの洩れを防止 22

23 日本独自車 ( 軽トラックバン ) での ORVR 対応課題についてキャニスターヘーハーの流れ差圧弁給油カン 1 ヘット差が少なくヘーハーをキャニスター側に押し出せない課題燃料タンク 2 機能部品が液没してしまう Liquid seal の成立ゾーンも狭い 1 絶対的に給油口高さ ( ヘット差 ) が少ないので給油時のヘーハーをキャニスターに十分押し出せず給油口からヘーハーが漏れやすい 2 給油口に ORVR の機能部品 ( 配管等 ) がヘット差少ない為液没してしまい十分な機能が期待できないまた Liquid seal の成立ゾーンも限定される 23

24 ORVR を実施した場合の給油装置側の対応自動車に ORVR を実施した場合も以下の給油スタンド側の対応が不可欠 1. 給油ノズルの外径及び寸法の規格化最近の日本では ISO 規格合致で見通しあり 2. 給油流速上限の規定スタンド計量機の交換が必要 3. 燃料蒸気圧 (RVP) の上限規定の厳守石連各社で既に実施 24

25 ORVR を実施した場合のガソリンスタンド側対応対応 :1 給油ノズルの外径及び寸法の規格化 ORVR 対応給油管は Liquidseal の為に細径化が必要下記のノズル寸法が重要である US 連邦法規 ( 参考 ) ノズル外径 :21.34mm 以下ノズル直線部長さ :63.4mm 以上スプリング迄の長さ :76.2mm 以上ノズル外径給油管内径通常 :φ35~φ40 程度 ORVR:φ25 程度 25

26 ORVR を実施した場合のガソリンスタンド側対応対応 :2 給油流速上限の規定給油流速が速すぎるとタンク内圧が増加し給油時の早期オートストップや吹き返しが懸念されるスタンド計量機の交換が必要 ( 補助金等政治施策の必要性議論に波及する可能性 ) 2.5 US 連邦法規 ( 参考 ) 給油流速 :4~10Gall on/ 分 ( 約 15~38L/ 分以下 ) タンク内圧 (kpa) 出典 :JAMA 給油流速 (L/ 分 ) 26

27 全体まとめ ORVR 車 + 給油スタンドの改修 ( または Stage2 導入 ) で給油時 VOC は低減可能但しオゾン等の大気改善効果は不確定不確定な部分に補助金等の社会コストを投入すべきか対策施策を検討する際熟慮が必要提案 : 1 神奈川県横浜市川崎市等の環境研究所の力を十分に活用し国と共同で関東圏のオゾン生成メカニズム要因解析に社会コストを使うべき 2 要因解析が明確になったうえで社会コストの投資を如何にすべきか議論すべき 27

28 ご清聴ありがとうございました Thank you for your attention! 以下 Appendix 資料平成 26 年 1 月 29 日 ( 水 ) ガソリンベーパーを考えるシンポジウム配布資料 ( 資料に関する問い合わせ先 : 神奈川県大気水質課大気環境グループ電話 ) 28

29 参考 ) 日米欧の PM 空質基準の紹介日本では SPM や NO2 の環境基準はほぼ達成したが欧米同様新たに PM2.5 空質基準が追加された PM10 PM7 相当 (SPM) PM2.5 Annual 24H 平均 24H 平均 1H 平均 Annual 24H 平均日本 mg/m3 0.20mg/m3 15μg/m3 35μg/m3 米国 ( 連邦 ) - 150μg/m μg/m3 12μg/m3 強化 35μg/m3 米国 ( 加州 ) 20μg/m3 50μg/m μg/m3 - EU 40μg/m3 50μg/m μg/m3 - WHO ガイドライン 20μg/m3 50μg/m μg/m3 25μg/m3 29

30 参考 ) 日米欧の SO2 等の空質基準未規制物質関係の基準は無い国もあり SO2 ベンゼン Pb Annual 24H 平均 1H 平均 Annual 1H 平均 Annual 3/1 ヶ月平均日本 - 105μg/m3 266μg/m3 3μg/m 米国 0.15/- ( 連邦 ) 80μg/m3 365μg/m μg/m3 米国 ( 加州 ) - 105μg/m3 665μg/m /1.5μg/m3 EU - 125μg/m3 350μg/m3 5μg/m3-0.5μg/m3 - WHO ガイドライン - 20μg/m3 - (1.7μg/m3 死亡リスク相当 ) - 0.5μg/m3-30

31 参考 ) 現状の燃料蒸発ガス回収システム概要駐車時 :DBL 走行中 :RL 停車直後 :HSL の蒸発ガス回収に対応キャニスタに蓄積した蒸発ガス成分は走行時にエンジンが吸引する現状システム代表例 DBL:Diurnal Breathing Loss RL:Running Loss HSL:Hot Soak Loss ロールオーバーバルブベントラインチェックバルブベーパーラインパージコントロールバルブキャニスタ 31

32 参考 ) エバポ中の個別物質とオゾン反応性 :MIR1 オゾン反応性 MIR 給油時とDBL の成分把握を実施した試験燃料の蒸発特性を下記に示す Ratio%, (ndair-startair)/hctotal (En M-Propane n-butane Regular 2-M-Butane n-pentane CyPentane 4-M-1-Pentene Benzene n-heptane 2,2,4-TriM-Pentane Toluene Xylene 1-M-3-E-Benzene 1-M-4-E-Benzene 1,3,5-TriM-Benzene 1-M-2-E-Benzene 1,2,4-TriM-Benzene 1,2,3-TriM-Benzene DBL:Diurnal Breathing Loss 試験燃料の蒸発特性 Paraffin Olefin Aroma Fuel DBL 左から蒸発温度の低い順に物質を並べた最大 ozone 発生 =MIR 個別 HC *MIR: オゾン反応性出典 :JSAE Symposium 岡山ら 32

33 参考 )MIR から見た当該地域でのオゾン低減への課題 NOx VOC バランスの Best 点であればオゾンの低減効果は最大になる 1 :VOC または NOx 2 :VOC または NOx 1 2 出典 : 中環審大気環境部会揮発性有機化合物測定方法専門委員会 ( 第 4 回 ) を改編出典 :JSAE Symposium 岡山ら 33

34 参考 )ORVR システム概要給油管のリキッドシールの説明給油管を細径とし燃料により給油ノズルと給油管をシール 34

35 参考 ) 最近の日本 : 給油ガン情報日本仕様で評価 ISO 規格を導入し US 規格に近づきつつある US 法規以下 63.4 以上 76.2 以上単位 : mm 出典 : セルフスタンドにおける給油時の安全確保に関する検討会報告書 : 平成 19 年 3 月総務省消防庁危険物保安室資料 35

36 参考 ) 最近の日本 : 給油流速情報フルスタンドの上限流速が US 基準を満足せずガソリンスタンドの計量機の変更が必要 US 法規 15~38 15~38 単位 :L/min 出典 : セルフスタンドにおける給油時の安全確保に関する検討会報告書 : 平成 19 年 3 月総務省消防庁危険物保安室資料 36

37 参考 )PM2.5 の新たな課題 =2 次粒子生成 2 次粒子 : ガス成分が光化学反応で粒子化 2 次粒子の原因となるガス成分にも注目すべき! NOx 光化学反応大気光化学反応 SOx HCl VOC CO 有機 2 次粒子 PM 1 次粒子無機 2 次粒子 O 3 NO 2 NH3 NOx NOx 出典 :JSAE Symposium 岡山ら PM VOC 37

38 参考 )PM2.5 中の 1 次粒子と 2 次粒子の割合測定例 PM2.5 に占める 2 次粒子が圧倒的に多い 1 次粒子 = 炭素粒子の低減だけでは解決しない ( ガスが光化学反応で粒子化したもの ) 1 次粒子 ( 排出源から粒子の形で排出された物 ) 2 次粒子 59% 出典 : 自工会 PM2.5 冊子 38

NO2/NOx(%)

NO2/NOx(%) NMHC\NOx 比濃度 (ppm) 資料 5 大気環境の現状 1 測定項目ごとの濃度の推移現在常時監視を行っている各測定項目の年平均濃度の推移については以下のとおりとなっている (1) 二酸化窒素 (NO 2 ) 一般局と自排局における二酸化窒素濃度の年平均値の経年変化は図 1 のとおりである一般局自排局とも年平均濃度は低下傾向にありその濃度差も縮まってきている.6