平成２０年度環境省委託事業
地球温暖化対策技術開発事業
寒冷地におけるバイオエタノール混合自動車燃料 需要拡大のための自動車対応と流通に関する技術開発
成果報告書
平成２１年３月
財団法人十勝圏振興機構
目 次
1. 目的 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
2. 方法
2.1. 自動車の排出ガス、燃料蒸発ガスに関する評価、始動性に関する評価試験
2.1.1. E10 技術指針の規定に従った排出ガスの試験 ・・・・・・・・・・・・・・・
2.1.2. E10 技術指針の規定に従った燃料蒸発ガスの試験 ・・・・・・・・・・・・・
2.1.3. 運転性、低温始動性試験（公道走行試験）
2.1.3.1. 低温始動性試験（環境試験室内における評価） ・・・・・・・・・・・・
2.1.3.2. 公道走行試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
2.2. 流通段階での燃料蒸散に関する技術開発
2.2.1. 温冷サイクル環境下における燃料貯蔵タンク内 E10 燃料吸湿、組成変化試験 ・ 2.2.1.1. 環境試験室における試験（平成 19 年度） ・・・・・・・・・・・・・・・
2.2.1.2. 危険物屋外貯蔵タンクによる試験（平成 20 年度） ・・・・・・・・・・・
2.2.2. 温冷サイクル環境下における燃料蒸散試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・
2.3. E10 燃料の供給試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
2.4. 自動車燃料タンク内燃料への水分混入に関する評価 ・・・・・・・・・・・・・・
2.5. 自動車エンジンオイルの劣化に関する評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
3. 結果（進捗状況）及び考察
3.1. 自動車の排出ガス、燃料蒸発ガスに関する評価、始動性に関する評価試験
3.1.1. E10 技術指針の規定に従った排出ガスの試験 ・・・・・・・・・・・・・・・
3.1.2. E10 技術指針の規定に従った燃料蒸発ガスの試験 ・・・・・・・・・・・・・
3.1.3. 運転性、低温始動性試験（公道走行試験）
3.1.3.1. 低温始動性試験（環境試験室内における評価） ・・・・・・・・・・・・
3.1.3.2. 公道走行試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
3.2. 流通段階での燃料蒸散に関する技術開発
3.2.1. 温冷サイクル環境下における燃料貯蔵タンク内 E10 燃料吸湿、組成変化試験 ・ 3.2.1.1. 環境試験室における試験（平成 19 年度） ・・・・・・・・・・・・・・・
3.2.1.2. 危険物屋外貯蔵タンクによる試験（平成 20 年度） ・・・・・・・・・・・
3.2.2. 温冷サイクル環境下における燃料蒸散試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・
3.3. E10 燃料の供給試験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
3.4. 自動車燃料タンク内燃料への水分混入に関する評価 ・・・・・・・・・・・・・・
3.5. 自動車エンジンオイルの劣化に関する評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
4. 開発した技術・システムの商業化・事業化への道筋（ロードマップ） ・・・・・・・・
5. 委託事業に関する発表の状況 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
6. 知的所有権の取得状況 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
参考資料
A. 技術開発検討委員会の開催 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
B. 先進地視察調査結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
C. 分析装置と分析方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
D. 官能評価様式（兼、試験車両運行記録） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
E. 官能評価結果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
F. 外気呼吸モードの各走行試験報告書 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
G. E10 燃料流通上の留意事項について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
1
1 7
9 9
10 11 13 15 15 18 18
19 19
20 21
22 22 25 29 37 44 46 48 48 48
49
53
57
62
63
66
72
平 成 ２ ０ 年度 地 球 温暖化 対 策 技 術開 発 事 業 成 果 報 告 書
寒 冷 地 に おけ る バ イオエ タ ノ ー ル混 合 自 動車燃 料 需 要 拡大 の た めの 自 動 車 対 応と 流 通 に関す る 技 術 開発
技 術 開 発 代表 者 財団 法 人 十 勝圏 振 興 機構 大 庭 潔、 田 村 知久 、 飛 川 剛 共 同 技 術 開発 者 日産 自 動 車 株式 会 社 広 田 寿男 、 寺沼 潤 、 三 枝 省五
中 村 清 隆 、原 田 宏昭、 菊 地 勉 岡 山 紳 一 郎、 細 野 恭司 、 美 藤 洋平 国立 大 学 法 人帯 広 畜 産大学 岸 本 正
1. 目 的
バ イ オ エ タ ノ ー ル は 、以 前 よ り 積 極 的 な 導 入を 実 施 し て き た ブ ラ ジル や 北 米 に 加 え 、 近 年 で は 中南 米 、欧 州、ア ジ ア、オ セ アニ アで も 生 産、利 用 のた めの 政 策 が 進め ら れ て お り 、 そ れ ら の う ち の多 く の 国 で は 、 混 合率 10％ 以 上 が 検 討 され て い る 。 一 方 、 日 本 で は 高 濃 度ア ル コ ール含 有 燃 料 使用 に よ る車両 事 故 の 多発 を 受 けた「 揮 発 油 等 の品 質 の 確 保 等 に 関 す る 法 律 （以 降 、 揮 発 油 品 確 法 と記 す ）」 の 改 正 に よ り、 エ タ ノ ー ル 濃 度 が 3％ 以 下 に 制限 さ れたた め 、各 種実 証 試 験も混 合 率 3％ の バイ オ エタ ノ ー ル 混合 燃 料（以 降 「 E3 燃 料」 と 記 す） が 主 体 とな っ て いる。 本 技 術 開発 は 、 日本に お け る E10 燃 料 の 早 期 普 及 を図 る た め、自 動 車 対 応技 術 と 流通過 程 に 関 する 技 術 開発を 行 い 、知 見 を 蓄積 す る こ と によ っ て 、導入 環 境 を 早期 に 整 備する 事 を 目 的と す る もので あ る 。
2. 方 法
2.1. 自 動 車の 排 出ガス 、 燃 料 蒸発 ガ ス に関す る 評 価 、始 動 性 に関す る 評 価 試験 2.1.1. E10 技 術指 針の 規 定 に 従っ た 排 出ガス の 試 験
エ タ ノ ー ルは 含 酸 素基材 で あ る ため 、エ タノー ル 混 合 燃料 は 通 常のガ ソ リ ン に対 し て 理 論 空燃 比 が 薄くな る 傾 向 にあ る 。このた め 、空 燃比 フ ィ ードバ ッ ク 制 御に 影 響 を 及 ぼ し、排 出ガ ス成 分 が 変 化す る 可 能性が あ る 。そ こ で、エ タノ ー ル 混 合燃 料 が 排 出 ガ スに 及 ぼ す影響 を 確 認 する た め 、国土 交 通 省 が策 定 し た「道 路 運 送 車両 の 保 安 基 準 第 ５ ６ 条 ４ 項 の 規 定 に 基 づ き 認 定 を 行 う E10 対 応 車 両 の 安 全 の 確 保 及 び 環 境 の 保 全 に 関 す る 技 術 指 針 」（ 本 報 告 書 中 で は 「 E10 技 術 指 針 」 と い う ） に 規 定 さ れ た 方 法で 排 出 ガスの 評 価 試 験を 行 っ た。具 体 的 な 試験 方 法 を定め た 法 令 等に つ い て は 、 表 2.1.1 を参照 。
表 2.1.1. 排 出ガ ス 試験 方 法 を 定め た 法 令等
法 令 等 名 称
法 令 保 安 基 準 別 添 42 軽・ 中 量 車 排出 ガ ス の測定 方 法
告 示 番 号 平 成 18 年 11 月 1 日 国 土 交 通 省 告 示 1269 号（ 保 安 基 準 第 2 章 及 び第 3 章 の 規 定 適応 関 係 の整理 に 必 要 な事 項 を 定める 告 示 ）
TRIAS TRIAS 60-2003
試 験 車 両 には 、E10 燃料 対 応 車 とし て 日 本国内 で 初 め て国 土 交 通大臣 の 認 定 を取 得 し た ム ラ ー ノ （ 図 2.1.1） を 1 台 供 試 し た 。 試 験 車 両 の 仕 様 を 表 2.1.2 に 示 す 。
排 出 ガ ス 試験 は 、後 述す る 公 道 走行 試 験（ 2.1.3 項 参 照 ）の 前後 に各 1 回 ず つ 実 施 し た 。供試 燃 料 には現 在 流 通 して い る レギュ ラ ー ガ ソリ ン に 近い蒸 気 圧 、蒸留 性 状 の E10 燃 料 と 、比較参 考 用 の エタ ノ ー ルを含 ま な い レギ ュ ラ ーガソ リ ン の 2 種 類 を 使 用 し 、E10 燃料 使用 の 影 響 を確 認 し た 。試 験 は 国 内排 気 ガ ス試験 モ ー ド（ 10･15
＋ 11 モ ー ド 排 出 ガ ス 等 試 験 方 法 ） に て 実 施 し 、 排 出 ガ ス 成 分 と し て 、 規 制 物 質 で あ る CO、 HC、 NOx、それ 以 外 に アル デ ヒ ド類（ ホ ルム ア ル デヒ ド、ア セ ト ア ルデ ヒ ド ） に つ いて の 測 定を行 っ た 。
図 2.1.1. 供 試車 両 （日 産 ム ラ ーノ ）
表 2.1.2. 試 験車 両 の仕 様 （ 概 要）
型 式 QR25DE(NEO)
全 長 ／ 全 幅／ 全 高 4,770mm／ 1,880mm／1,705mm
車 両 重 量 1,670kg
種 類 ・ シ リン ダ ー 数 DOHC・ 直 列 4 気 筒
シ リ ン ダ ー 内 径 ×行程 mm 89.0×100.0
エ ン ジ ン 排気 量 2,488cc
圧 縮 比 9.5
最 高 出 力 KW(PS)/rpm 120(163)/5200 最 大 ト ル ク N･m(kg･m)/rpm 245(25.0)/3600
燃 料 供 給 装置 電 子 制 御 燃料 噴 射 装置
使 用 燃 料 ・タ ン ク 容量 L 無 鉛 レ ギ ュラ ー ガ ソリン /82
以 降 、具体 的 な 排出 ガス 試 験 方 法に つ い て説明 す る 。図 2.1.2 に 、10･15＋ 11 モ ー ド 排 出 ガス 等 試 験方法 に よ る 排出 ガ ス 測定の フ ロ ー を示 す 。規 定の 暖 機 運 転の 後 に 10・15 モ ー ド の 試験 が 、規 定の プ レコ ンデ ィ シ ョ ニン グ と ソーク の 後 に 11 モ ー ド の 試 験 がそ れ ぞ れ実施 さ れ る 。通 常 、1 日目 に 10・ 15 モ ー ド 、2 日 目に 11 モ ー ド の 測 定 が実 施 さ れる。
10・ 15 モ ー ド試 験 の走 行 パ タ ーン 部 を 拡大し た 図 を 、 図 2.1.3 に 示 す 。 最初 の ダ ミ ー モ ード と 呼 ばれる 走 行 パ ター ン を 経過し た 後 に 、 排 ガ ス の 捕 集 が 行 わ れ る 。
11 モ ー ド試 験 の走 行パ タ ー ン 部を 拡 大 した図 を 、 図 2.1.4 に 示す 。 11 モー ド 試 験 で は 、 エン ジ ン 始動直 後 よ り 排ガ ス の 捕集が 行 わ れ る。
図 2.1.2. 10･15＋ 11 モ ー ド 排 出ガ ス 等 試験方 法 に よ る排 出 ガ ス測定 の フ ロ ー
0 20 40 60 80
速度(km/h)
再 暖 機 負荷設定 車両暖機
ｱｲﾄﾞﾙ 試験
10･15ﾓｰﾄﾞ試験 ﾌﾟﾚｺﾝ
0 20 40 60 80
100 2011年以降：JC08Hﾓｰﾄﾞ
0 20 40 60 80
100 2008年以降：JC08ﾓｰﾄﾞ
0 20 40 60 80
100 2008年以降：JC08Cﾓｰﾄﾞ
ｿｰｸ 11ﾓｰﾄﾞ試験
1日目 2日目
図 2.1.3. 10・ 15 モード 試 験 の 走行 パ タ ーン
図 2.1.4. 11 モ ー ド試験 の 走 行 パタ ー ン
プレコン走行 ソーク
エンジン始動
完爆と同時に走行＆サンプル開始
この間、排ガス・アルデヒドをサンプルする。（５０５秒）
0 20 40 60
車速(km/h)
60±2km/h×15分
室温：25±5℃
時間：6時間以上 36時間以内 （通常は1晩）
１日目 ２日目
0 20 40 60 80
1 00 JC08ﾓｰﾄﾞ
0 2 0 4 0 6 0 8 0
1 0 0 JC08Cﾓｰﾄﾞ
この間、排ガス・アルデヒドをサンプルする。（１２０４秒）
ダミーモード この間、排ガス・アルデヒドをサンプルする。（６６０秒）
0 20 40 60 80
車速(km/h)
0 2 0 4 0 6 0 8 0
1 0 0 JC08Hﾓｰﾄﾞ
ﾀﾞﾐｰﾓｰﾄﾞ この間、排ガス・アルデヒドをサンプルする。（１２０４秒）
排 出 ガ ス測 定 装 置の構 成 を 、図 2.1.5 に示す 。シ ャ シ・ダ イ ナモメ ー タ は 、路 上 の 走 行 抵 抗 、慣 性 質量を シ ミ ュ レー ト し て車両 を 走 行 させ る 事 が可能 な 試 験 装置 で あ る 。こ の 装置 を 用いて 試 験 車 両を 規 定 の走行 パ タ ー ンで 走 行 させた 時 の 排 出ガ ス を CVS 捕 集 バ ッ グ に採取 し 、 採 取 さ れ た 排 出 ガ ス の 濃 度 を 分 析 装 置 に て 測 定 し た 。 な お 、 分 析装 置 は 試験法 に よ り 表 2.1.3 のとお り 定 め られ て い る。
ま た 、ア ルデ ヒ ド 類の測 定 の た め、捕 集 用カー ト リ ッ ジに も 排 出ガス を 捕 集 して い る 。 ア ルデ ヒ ド 類の定 量 分 析 には 、 高 速液体 ク ロ マ トグ ラ フ を使用 し て い る。
日 産 自 動車 パ ワ ートレ イ ン 開 発本 部 内 の排気 ガ ス 測 定サ イ ト 、アル デ ヒ ド 分析 サ イ ト に お ける 測 定 の様子 、お よ び 測定 装 置 の外 観 を 、図 2.1.6～ 図 2.1.13 に 示 す。
図 2.1.5. 排 出ガ ス 測定 装 置 の 構成
表 2.1.3. 試 験法 に より 定 め ら れた 分 析 装置 排 出 ガ ス 成分 分 析 計
CO 非 分 散 型 赤外 線 分 析計(NDIR) THC 水 素 炎 イ オン 化 形 分析計 (FID) CH4 選 択 燃 焼 式メ タ ン 分析計 (NMC-FID)
ま た は 、ガ スク ロ マ トグ ラ フ 式 分析 計 (GC-FID) NOX 化 学 発 光 分析 計 (CLD)
CO2 非 分 散 型 赤外 線 分 析計(NDIR)
図 2.1.6. シ ャシ ダ イナ モ 上 の ムラ ー ノ 図 2.1.7. 車 速追 従 冷却 フ ァ ン
図 2.1.8. CVS サ ンプル バ ッ グ 図 2.1.9. CVS 装 置本体
図 2.1.10. 分 析装 置 図 2.1.11. 捕 集用 カー ト リ ッ ジ
図 2.1.12. 試 料抽 出装 置 図 2.1.13. 高 速液 体ク ロ マ ト グラ フ
2.1.2. E10 技 術指 針の 規 定 に 従っ た 燃 料蒸発 ガ ス の 試験
エ タ ノ ー ルを ガ ソ リンに 混 合 し た場 合 、燃料系 材 料 の 透過 性 が 変化す る 可 能 性が あ る 。そこ で エタ ノ ール 混 合 燃 料が 燃 料 蒸発ガ ス に 及 ぼす 影 響 を確認 す る た め、E10 技 術 指 針 に規 定 さ れた方 法 で 蒸 発ガ ス 試 験を行 っ た 。具 体的 な 試験方 法 を 定 めた 法 令 等 に つ いて は 、 表 2.1.4 を 参 照 。
表 2.1.4. 燃 料蒸 発 ガス 試 験 方 法を 定 め た法令 等
法 令 等 名 称
法 令 保 安 基 準 別 添 49 燃料 蒸 発 ガ スの 測 定 方法
告 示 番 号 平 成 18 年 11 月 1 日 国 土 交 通 省 告 示 1269 号（ 保 安 基 準 第 2 章 及 び第 3 章 の 規 定 適応 関 係 の整理 に 必 要 な事 項 を 定める 告 示 ）
TRIAS TRIAS 23-3-1995
試 験 車 両 には ム ラ ーノ（ 2.1.1 項 参照 ） を 1 台 供 試 し 、公 道 走 行試験 （ 2.1.3 項 参 照 ）の前 後 に 各 1 回ず つ 燃 料 蒸発 ガ ス 試験を 実 施 し た。供 試燃 料に は 、現在 流 通 し て い る レギ ュ ラ ーガソ リ ン に 近い 蒸 気 圧、蒸 留 性 状 の E10 燃 料と、比 較 参 考用 の エ タ ノ ー ルを 含 ま ないレ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ンの 2 種 類 を 使 用 し、E10 燃 料 の 影 響 を確 認 し た 。 試 験 は 蒸 発 ガ ス 試 験 法 （ HSL,DBL） に て 実 施 し 、 燃 料 蒸 発 量 に つ い て の 測 定 を 行 っ た。以 降、具体 的 な 燃 料蒸 発 ガ ス試験 方 法 に つい て 説 明する 。多 くの 市 販 車 両 に は 、燃 料 蒸 発抑制 の た め のキ ャ ニ スタと 呼 ば れ る部 品 が 装着さ れ て い る。燃 料 蒸 発 ガ ス試 験 に 先立ち 、ま ず は キャ ニ スタを 満 充 填 状態 と す るキャ ニ ス タ ロー デ ィ ン グ が 実施 さ れ る（図 2.1.16～ 図 2.1.17）。そ の 後 、燃料 蒸 発 ガス試 験 を 図 2.1.14 に 示 す フ ロー に 従 い実施 す る 。HSL 試 験 は、走 行 直 後 の 1 時 間 に車両 か ら 大 気中 に 放 出 さ れ る 燃 料 蒸 発 量 を 測 定 す る 試 験 で あ り 、 SHED と 呼 ば れ る 密 閉 試 験 室 （ 図 2.1.18～ 図 2.1.20）内 に 車 両 を入 れ 、25℃の 温 度 環 境下 で 測 定が実 施 さ れ る 。DBL 試 験 は 24 時間 の 駐車中 に 車 両 から 大 気 中に放 出 さ れ る燃 料 蒸 発量を 測 定 す る試 験 で あ り 、 こ れ も SHED 内 で 測 定 が 実 施 さ れ る 。 DBL 試 験 の 温 度 プ ロ フ ァ イ ル を 図 2.1.15 に 示 す 。図 2.1.16～ 図 2.1.21 は 、日産 自 動 車 パワ ー ト レイン 開 発 本 部内 の 燃 料 蒸 発 ガス 測 定 サイト に お け る測 定 の 様子、 お よ び 測定 装 置 の外観 で あ る 。
図 2.1.14. 燃 料蒸 発ガ ス 試 験 のフ ロ ー プ リ コ ン デ ィ シ ョ ン
11M+10･15M×3走 行
HSL試 験
（ １ 時 間 ）
SHED
20～ 35℃ で 変 化 ソ ー ク
12～ 36Hr
DBL試 験
（ 24時 間 ） SHED
25℃
C/D 25± 5℃
図 2.1.15. DBL 試 験の温 度 プ ロ ファ イ ル 図 2.1.16. キ ャニ スタ ロ ー デ ィン グ 風 景
図 2.1.17. キ ャニ スタ ロ ー デ ィン グ 装 置 図 2.1.18. SHED の外観
図 2.1.19. SHED の内部 図 2.1.20. SHED 内の供 試 車 両
図 2.1.21. 燃 料蒸 発ガ ス 分 析 装置
15 20 25 30 35 40
0 4 8 12 16 20 24
経過時間（ｈｒ）
SHED内温度（℃）
2.1.3. 運 転性 、 低温始 動 性 試 験（ 公 道 走行試 験 ）
2.1.3.1. 低温 始 動性試 験 （ 環 境試 験 室 内にお け る 評 価）
エ タ ノ ー ルは 含 酸 素基材 で あ る ため 、 E10 燃料 は レ ギ ュラ ー ガ ソリン 対 し て 理 論 空 燃 比 が薄 く な る傾向 に あ る 。空 燃 比 が薄く な り 始 動性 に 影 響を及 ぼ す 可 能性 が あ る た め 、低 温 始 動性 試 験 を 実施 し た 。供試 燃 料 に は 、現 在 流 通し て い る レギ ュ ラ ー ガ ソリ ン に 近い蒸 気 圧 、蒸留 性 状 の E10 燃 料 と 、比 較参 考用 の エ タ ノー ル を 含 ま な いレ ギ ュ ラーガ ソ リ ン の 2 種 類を 使用 し 、 E10 燃 料の 影 響を 確 認 し た。
試 験 は 低 温環 境 室 内で実 施 し 、試験 車 両 の周囲 温 度 -25～+25℃ の範囲 に お け る始 動 時 間 （ クラ ン キ ング開 始 時 点 から エ ン ジン回 転 数 が 1,000rpm に到 達 す る まで の 時 間 ） を測 定 す る方法 で 実 施 した 。
2.1.3.2. 公道 走 行試験
E10 燃 料 の 使用 が 運転 性 、低 温始 動 性 に与え る 影 響 を評 価 す る目的 で 、平 成 20 年 4 月 ～ 12 月 に か けて 公 道 走 行試 験 を 実施し た 。 供 試車 両 に はムラ ー ノ （ 2.1.1 項 参 照 ）を 1 台 供 試し、長 距 離 連続 走 行 や市街 地 走 行 など を 含 む日常 業 務 で 使用 し た 際 の 運転 性 に ついて 、運 転 者が 評 価 を行っ た 。評 価は 官 能 試験に よ る も のと し 、始 動 性、加 速 性、ア イ ド ル 安定 性 、走行中 の エ ン ジン の 息 つきの 4 項 目 に つ い て 評 価 を行 っ た 。官能 評 価 に 使用 し た 、官能 評 価 様 式（兼 、試 験車 両 運 行 記録 ） を 、 参 考 資 料 D と して添 付 す る 。
2.2. 流 通 段階 で の燃料 蒸 散 に 関す る 技 術開発
2.2.1. 温 冷サ イ クル環 境 下 に おけ る 燃 料貯蔵 タ ン ク 内 E10 燃 料吸湿 、 組 成 変化 試 験 燃 料 貯 蔵 タン ク 中 の燃料 は 、外 気 温上 昇 に より 気 化 し 、体積 が 膨 張す る 。通 常 貯 蔵 タ ン ク には 通 気 管が設 け ら れ てお り 、膨 張過 程 で 大 気中 に 燃 料が蒸 散 し て しま う 。 ま た 、外 気 温 下降 に より タ ン ク 内気 体 体 積は減 少 し 、外 気 中の 水 分を 引 き 込 んで し ま う 。こ のよ う な温 冷サ イ ク ル 環境 下 で の貯蔵 が E10 燃 料 品 質 に与え る 影 響 を評 価 す る 目 的 で、 燃 料 貯蔵タ ン ク 内 E10 燃 料 吸湿、 組 成 変 化試 験 を 実施し た 。
試 験 は 、 組成 変 化 の傾向 把 握 の ため の 環 境試験 室 に お ける 試 験 （平成 19 年度 ） と 、 北 海 道 帯 広 市 に お け る 組 成 変 化 実 測 の た め の 屋 外 貯 蔵 に お け る 試 験 （ 平 成 20 年 度 ） の 2 と お り を実施 し た 。
試 験 用 小 型タ ン ク の試作 は 、 国 内の SS 設 備製 造 ・ 施 工を 手 が けるタ ツ ノ ・ メカ ト ロ ニ ク スに 依 頼 し、タ ン ク の 材質 は SS の地 下 タ ン クと 同 じ SS400 と し た 。タ ン ク 容 量 は 少量 危 険 物の範 疇 と な るよ う 200L 未 満 と し 、無弁 通 気 口(大 気 と 導 通し て い る )仕 様 のも の 1 台、 E3 用 大 気 弁（ 5kPa 程 度 の 差 圧に よ り 開く） 仕 様 のも の 1 台 の 計 2 台 を 試 作 し た 。両 タ ン ク とも 試 料 採取用 と 燃 料 排出 用 に ２つの 燃 料 排 出経 路 を 設 け て ある 。
2.2.1.1. 環境 試 験室に お け る 試験 （ 平 成 19 年 度 ）
試 験 方 法 とし て は 、大型 の 恒 温 恒湿 槽 内 に試験 用 の 小 型タ ン ク（図 2.2.1）を 設 置（ 図 2.2.2）し、温 冷 サ イ クル 環 境 下にお い た 。タ ン ク の容 積が 小 さ い こと 、 地 下 に 埋 設 せ ず 試 験 を実 施 す る こ と か ら 、 タン ク 内 の 燃 料 の 温 度 変化 は 給 油 所 の 地 下 タ ン ク よ り も 大 きく な り 、 現 実 の 貯 蔵 状態 よ り も 悪 条 件 化 で の評 価 と な っ て い る こ と が 期 待 さ れ る。 供 試 燃 料 に は 、 現 在流 通 し て い る レ ギ ュ ラー ガ ソ リ ン に 近 い 蒸 気 圧、 蒸 留 性状の E10 燃 料 と、 比 較参 考 用 の エタ ノ ー ルを含 ま な い レギ ュ ラ ー ガ ソ リン の 2 種 類を 使 用 し 、E10 燃料 の性 状 を 確 認し た 。試験条 件 を 表 2.2.1 に 、 温 冷 サイ ク ル パター ン を 図 2.2.3、 図 2.2.4 に 示 す 。今 回 実施 し た 温 冷サ イ ク ル パ タ ー ン は 、 中 部地 区 の 夏 期 相 当 の 環 境と 、 十 勝 地 方 の 冬 期 相当 の 環 境 を 想 定 し た ２ 種 類 で 、 そ れぞ れ 高 温 多 湿 の 環 境 と、 寒 冷 乾 燥 の 環 境 を 代表 す る も の と 位 置 づ け てい る 。
成 分 分 析 項目 は 、蒸 気圧 、水 分 量 、エ タノ ール 含 有 率 の 3 点 と し 、概 ね 2 サ イ ク ル 毎 に 燃 料 の サ ン プリ ン グ と 成 分 分 析 を 実施 し た 。 分 析 に 用 い た装 置 と 分 析 方 法 に つ い ては 、 参 考資料 C に 記 す 。こ の ほか 、 試 験 開始 前 と 終了時 に 、 品 確法 強 制 規 格 項 目 と 標 準 規 格項 目 の 分 析 を 、 経 済 産業 省 の 登 録 分 析 機 関 であ る 社 団 法 人 全 国 石 油 協会 に て 、同協 会 規 定 の方 法 で 実施し て い る 。
図 2.2.1. 試 験用 小 型タ ン ク の 外観
図 2.2.2. 恒 温恒 湿 槽内 に 試 験 用タ ン ク を配置 し た 様 子
表 2.2.1. 温 冷サ イ クル 試 験 条 件一 覧
No. 温 冷 パター
ン 湿 度 [%] 周 期 [h] サイクル
数 燃 料 種 別 供 試 量
[L]
大 気 弁
1 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 レギュラー 100 無 し
2 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 レギュラー 100 有 り
3 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 E10 100 無 し
4 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 E10 100 有 り
5 十 勝 の冬 0 12 30 冬 用 レギュラー 100 無 し
6 十 勝 の冬 0 12 30 冬 用 レギュラー 100 有 り
7 十 勝 の冬 0 12 30 冬 用 E10 100 無 し
8 十 勝 の冬 0 12 30 冬 用 E10 100 有 り
温冷サイクルパターン：中部の夏
20 25 30 35 40 45
0 24 48 72
経過時間[h]
環境温度[℃]
図 2.2.3. 温 冷サ イ クル パ タ ー ン（ 中 部 地区の 夏 期 相 当）
温冷サイクルパターン：十勝の冬
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15
0 24 48 72
経過時間[h]
環境温度[℃]
図 2.2.4. 温 冷サ イ クル パ タ ー ン（ 十 勝 地方の 冬 期 相 当）
2.2.1.2. 危険 物 屋外貯 蔵 タ ン クに よ る 試験（ 平 成 20 年 度 ）
試 験 方 法 とし て は、十勝 産 業 振 興セ ン タ ー敷地 内 の 屋 外に 試 験 用の少 量 危 険 物 屋 外 貯 蔵 タン ク を 設置（ 図 2.2.5）し 、夏 期か ら 冬 期 8 か 月 間 の長期 保 存 、夏 期 3 か 月 の 短 期保 存 、 冬期 3 か 月 の 短 期保 存の 3 通 り の 貯 蔵パ タ ーン に て 燃 料貯 蔵 試 験 を 実 施 した 。 各 試験の 試 験 実 施期 間 を 表 2.2.3 に 示 す。 タ ン クの 容 積 が 小さ い こ と 、 地 下 に 埋 設 せ ず試 験 を 実 施 す る こ と から 、 タ ン ク 内 の 燃 料 の温 度 変 化 は 給 油 所 の 地 下 タ ン ク よ りも 大 き く な り 、 現 実 の貯 蔵 状 態 よ り も 悪 条 件化 で の 評 価 と な っ て い る こ と が 期 待さ れ る 。 供 試 燃 料 に は、 現 在 流 通 し て い る レギ ュ ラ ー ガ ソ リ ン に 近 い蒸 気 圧 、蒸留 性 状 の E10 燃 料 を使用 し た 。
成 分 分 析 項 目 は 、 揮 発 油 品 格 法 の 強 制 規 格 項 目 と 標 準 規 格 項 目 、 含 水 率 と し 、 強 制 規 格 項目 と 標 準規格 項 目 に 関し て は 概ね 1 か 月 毎 に、 含 水率 に つ い ては 概 ね 1 週 間 毎 に 燃 料 の サ ンプ リ ン グ と 成 分 分 析 を実 施 し た 。 成 分 分 析 項目 と 分 析 頻 度 に つ い て まと め た 表を、 表 2.2.2 に示 す 。分 析 に 用 いた 装 置 と分析 方 法 に つい て は 、 参 考 資料 C に 記す 。 品 確 法強 制 規 格項目 と 標 準 規格 項 目 の分析 は 、 経 済産 業 省 の 登 録 分 析 機 関 で ある 社 団 法 人 全 国 石 油 協会 に て 、 同 協 会 規 定 の方 法 で 実 施 し た 。
図 2.2.5. 少 量危 険 物屋 外 貯 蔵 タン ク
表 2.2.2. 成分分析項目
No. 分析項目 品確法強制規格項目 品確法標準規格項目 約 1 週間毎に分析 約 1 か月毎に分析
1 鉛 ○ ○
2 硫黄分 ○ ○
3 MTBE ○ ○
4 酸素分 ○ ○
5 ベンゼン ○ ○
6 灯油混入率 ○ ○
7 メタノール ○ ○
8 エタノール ○ ○
9 実在ガム ○ ○
10 色 ○ ○
11 オクタン価 ○ ○
12 密度 ○ ○
13 蒸留性状 ○ ○
14 銅板腐食 ○ ○
15 蒸気圧 ○ ○
16 酸化安定度 ○ ○
17 水分 ○ ○
表 2.2.3. 各 試験 の 試験 実 施 期 間
試 験 項 目 試 験 期 間
長 期 貯 蔵 平 成 20 年 6 月 17 日 ～ 平 成 21 年 2 月 17 日 短 期 貯 蔵 （夏 期 ） 平 成 20 年 6 月 27 日 ～ 平 成 20 年 9 月 29 日 短 期 貯 蔵 （冬 期 ） 平 成 20 年 12 月 1 日 ～ 平 成 21 年 3 月 2 日
2.2.2. 温 冷サ イ クル環 境 下 に おけ る 燃 料蒸散 試 験
燃 料 貯 蔵 タン ク 中 の燃料 は 、外気 温 上 昇に より 気 化 し、体 積 が膨 張す る 。通常 貯 蔵 タ ン ク には 大 気 と導通 し た 通 気管 が 設 けられ て い る ため 、大 気中に 燃 料 が 蒸散 し 、 光 化 学 ス モッ グ 等 の原因 と な る 。ガソ リ ン と E10 燃 料 の 間 で貯 蔵 期間 中 の 燃 料蒸 散 量 に ど の 程度 の 差 異があ る の か を比 較 す る目的 で 、 燃 料蒸 散 試 験を実 施 し た 。
試 験 は 、燃 料貯 蔵 タ ンク 下 部 に 設置 し た 台はか り（ 図 2.2.2）で重量 を 測 定 する 事 に よ り 実施 し た 。概ね 温 冷 サ イク ル ２ サイク ル 毎 に 燃料 の 重 量を測 定 し 、その 変 化 に つ い て確 認 し た。測 定 に 用 いた 装 置 につい て は 、 参考 資 料 C を参 照 。
試 験 条 件 、供 試 燃 料の種 類 は 2.2.1.1 項 の試験 と 同 一 であ り 、同試験 と 同 時 に試 験 を 実 施 した 。
2.3. E10 燃 料 の供 給試 験
低 蒸 気 圧 ガソ リ ン とエタ ノ ー ル を混 合 し、少量 バ ッ チ 方式 で E10 燃料 を 製 造 する 場 合 の 燃 料 混合 品 質 につい て の 知 見を 蓄 積 する事 を 目 的 とし て 、E10 燃 料 の 製 造と 分 析 を 実 施 し た。
本 試 験 で 使用 す る 低蒸気 圧 ガ ソ リン は 、レ ギュ ラ ー ガ ソリ ン を 蒸留し て 軽 質 成分 の 一 部 を 除 去す る と いう方 法 で 製 造し た 。低 蒸気 圧 ガ ソ リン の 製 造は、国 内 自 動車 メ ー カ に さ ま ざま な 性 状の試 験 用 燃 料を 調 整 、供給 し て い る 、中国 精 油株 式 会 社 に依 頼 し 、 エ タ ノ ー ル 混 合 後 の 蒸 気 圧 と 蒸 留 特 性 が 市 販 の レ ギ ュ ラ ー ガ ソ リ ン 相 当 と な る 性 状 と し た 。
ま た 、製 造し た 低蒸 気圧 ガ ソ リ ンと エ タ ノール の 混 合 方法 に つ いて、ガ ソ リ ンを 体 積 で 計 量 する 方 法（図 2.2.6 参 照 ）と 重量で 計 量 す る方 法（ 図 2.2.7 参 照 ）の 2 通 り の 混 合 方 法で 燃 料 製造を 実 施 し 、燃 料 混 合品質 に つ い て比 較 検 討した 。
低 蒸 気 圧 ガソ リ ン、およ び エ タ ノー ル と 混合し 製 造 し た E10 燃 料につ い て 比 較検 討 す る た め 、揮 発 油品 確法 に 定 め る強 制 項 目と表 示 項 目 の分 析 を、経済 産 業 省 の登 録 分 析 機 関 で ある 社 団 法人全 国 石 油 協会 に て 、同協 会 規 定 の方 法 で 実施し て い る 。
図 2.2.6. ガソリンを体積で計量する場合の E10 燃料製造プロセス
図 2.2.7. ガソリンを重量で計量する場合の E10 燃料製造プロセス
2.4. 自 動 車燃 料 タンク 内 燃 料 への 水 分 混入に 関 す る 評価
自 動 車 の燃 料 タ ンクは 外 気 と 導通 す る 構造と な っ て いる た め、周囲 温 度 の 変動 や 燃 料 の 消 費 によ っ て 外気中 の 水 分 を吸 入 す る可能 性 が あ る。こ の現 象を 、本 報 告中 で は 外 気 呼 吸 と記 す 。ま た、雨 天 時 の給 油 等に より 、給 油 口か ら 燃料 タン ク 内 に 混入 す る 可 能 性 が ある 。 こ の現象 を 、 本 報告 中 で は給油 エ ラ ー と記 す 。
外 気 呼 吸 によ る 燃 料吸湿 の 有 無 、或 い は程 度を 確 認 す る事 を 目 的とし て 、雨 天、融 雪 、積 雪 の 3 パ タ ー ンの 路 上 を 走行 し 、そ の後 タ ン ク 内燃 料 の 含水率 分 析 を 実施 し た 。 具 体 的 な 評価 方 法 として は 、燃料 残 量 がタ ンク 容 量 の 3/4 以 上 の状態 で 当 該 環境 下 を 連 続 し て 100km 以 上走行 、そ の後 更 に 燃料 残量 が タ ン ク容 量 の 1/4 以 下 と な るま で 追 加 走 行 し 、タ ン ク 内燃料 を サ ン プリ ン グ ～分析 し た 。
ま た 、 給 油 エ ラ ー に よ る 燃 料 吸 湿 の 有 無 、 或 い は 程 度 を 確 認 す る 事 を 目 的 と し て 、 雨 天 環 境 下で の 給 油を行 い 、そ の後 タ ンク 内燃 料 の 含 水率 分 析 を実施 し た 。具体 的 な 評 価 方 法 とし て は、燃料 残 量 が タン ク 容 量の 1/4 以 下 の 状 態 で雨天 環 境 下 での 満 タ ン 給 油 を 行 い、 タ ン ク内燃 料 を サ ンプ リ ン グ～分 析 し た 。
な お 、本 評価 項 目は 当初 計 画 に 無か っ た もので あ る が 、技 術 開発 者ら の 評 価 事前 打 合 せ で 評 価実 施 が 必要と の 意 思 形成 が な された た め 、 追加 試 験 として 実 施 し た。
2.5. 自 動 車エ ン ジンオ イ ル の 劣化 に 関 する評 価
E10 燃 料 は レギ ュ ラー ガ ソ リ ンに 比 べ、燃料 の 吸 湿 性が 高 く、また 燃 焼 時 の水 分 生 成 量 も 多 いと 考 え られる 事 か ら 、水 分量 増 加に よ り NOx、SOx の 溶け 込 み 量 が増 加 し 、 酸 に よ り エン ジ ン オイル の 劣 化 が促 進 さ れる可 能 性 が ある 。ま た、燃 焼 時 の 有機 酸（ 酢 酸 等 ）生 成量 も 多い と考 え ら れ る事 か ら、これ に 起 因 して エ ン ジンオ イ ル の 劣化 が 促 進 さ れ る 可能 性 も ある。エ ン ジ ンオ イ ルの 劣化 の 有 無 、あ る いは 程度 を 評 価 する 事 を 目 的 と し て、 エ ン ジンオ イ ル の 性状 分 析 を実施 し た 。
具 体 的 な評 価 方 法とし て は 、 エン ジ ン オイル の 交 換 なし に 約 13,000km の 公道 走 行 試 験 （ 2.1.3 項 参照 ）を 実 施 し 、試 験 期 間中定 期 的 （約 3,000～ 3,500km 毎 ）に エ ン ジ ン オ イ ル を サ ン プ リ ン グ ～ 性 状 分 析 し た 。 性 状 分 析 は 、 添 加 剤 残 存 量 、 油 中 酸 量 、 動 粘 度 の 3 項 目 に ついて 実 施 し た。添 加剤 残存 量 は 酸 中和 性 の、油中 酸 量 は スラ ッ ジ 要 因 物 質 の指 標 で ある。
な お 、本 評価 項 目は 当初 計 画 に 無か っ た もので あ る が 、技 術 開発 者ら の 評 価 事前 打 合 せ で 評 価実 施 が 必要と の 意 思 形成 が な された た め 、 追加 試 験 として 実 施 し た。
3. 結 果 （ 進捗 状 況）及 び 考 察
3.1. 自 動 車の 排 出ガス 、 燃 料 蒸発 ガ ス に関す る 評 価 、始 動 性 に関す る 評 価 試験 3.1.1. E10 技 術指 針の 規 定 に 従っ た 排 出ガス の 試 験
表 3.1.1 に 公 道 走 行試験 前 後 に おけ る 排 出ガス 試 験 の 実施 結 果 を示す 。公 道 走 行 試 験 後 の 値を 試 験 前の値 と 比 較 する と 、規制物 質 の う ち の CO には若 干 の 増 加傾 向 、 NOx に は 若 干 の減 少 傾向 が 認 め られ る も のの、平 成 17 年 度 排 出 ガス 50%低 減 レ ベル の 低 い 値 を維 持 し ており 、ほ ぼ変 わ らな い レベ ル で あ ると 考 え られる 。供 試車 両 は 、 空 燃 比 セ ンサ ー を 用いて 空 燃 比 をフ ィ ー ドバッ ク 制 御 して い る が、今 回 の 試 験結 果 か ら は 燃 料 へ の エ タ ノ ー ル 混 合 が 空 燃 比 制 御 に 与 え る 悪 影 響 は 確 認 さ れ な か っ た 。 ア ル デ ヒ ド類 に つ いての 測 定 結 果よ り 、公道走 行 試 験 の前 後 と も、レ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ン 使 用 時 に 比 べ E10 燃 料 使 用 時 に ア セ ト ア ル デ ヒ ド の 増 加 し て い る 事 が 確 認 さ れ た 。国内 外 に おけ る他 の 同 様 な調 査 に おいて も 、E10 燃料 の 使 用に よ り ア セト ア ル デ ヒ ド の排 出 量 が数倍 程 度 に 増加 す る 試験結 果 が 報 告さ れ て おり、妥 当 な 試 験結 果 と 考 え られ る 。
CO、ア ル デヒ ド 類 共に、公 道 走 行試 験 前 に比べ 試 験 後 の排 出 量 が増加 す る 傾 向に あ る が 、こ れ は 触媒 がや や 劣 化 して き て いるた め と 考 えて い る。ただ 、両 者と も か な り 低 い レベ ル の 排出量 で あ り 、問 題 の あるよ う な 値 では な い 。
公 道 走 行 試 験 前 の 排 出 ガ ス 試 験 で 使 用 し た E10 燃 料 の 分 析 結 果 に つ い て は 、 表 3.3.1 の 燃 料 識別 記 号「 E10S」 を、 公 道 走行試 験 後 の 排出 ガ ス 試験で 使 用 し た E10 燃 料 の 分 析結 果 に ついて は 、 表 3.3.3 の 燃料識 別 記 号 「 E10_08」を参 照 。
表 3.1.1. 排 出ガ ス 試験 の 実 施 結果 10・ 15＋ 11 モ ード 排出 ガ ス
(g/km)
ア ル デ ヒ ド類 (mg/kg)
CO NMHC NOx ホ ル ム ア ル デ ヒ ド ア セ ト ア ル デ ヒ ド
公 道 走 行 試 験 前
E10 燃 料 0.13 0.006 0.009 0.03 0.18 レ ギ ュ ラ ー
ガ ソ リ ン
0.19 0.008 0.008 0.02 0.03
公 道 走 行 試 験 後
E10 燃 料 0.26 0.009 0.002 0.11 0.67 レ ギ ュ ラ ー
ガ ソ リ ン
0.20 0.007 0.005 0.09 0.36
規 制 値 1.15 0.025 0.025 － －
3.1.2. E10 技 術指 針の 規 定 に 従っ た 燃 料蒸発 ガ ス の 試験
表 3.1.2 に 公 道 走 行試験 前 後 に おけ る 燃 料蒸発 ガ ス 試 験の 実 施 結果を 示 す 。公 道 走 行 試 験 前 の E10 燃料使 用 時 の 値 が 1.1[g/test]と 高 くな っ て いるが 、大臣 認 定 取
得 の た め この 値 の み国土 交 通 省 の試 験 サ イトで 測 定 し てお り 、他の値 は 日 産 自動 車 の 試 験 サ イト で 測 定して い る こ とか ら 、試験設 備 の 差 によ る 影 響が出 て い る もの と 考 え て い る。参 考 までに 、大 臣 認定 取 得 のため 日 産 自 動車 の 試 験サイ ト で 予 備試 験 し た 際 の E10 燃 料 使用時 の 燃 料 蒸発 ガ ス 測定値 は 0.5[g/test]で あり 、レギ ュ ラ ー ガ ソ リ ン 使用 時 と 同等の 結 果 と なっ て い る。ま た 、公 道走 行 試 験前後 で も ほ とん ど 同 様 の 結 果と な っ ている 事 か ら、E10 燃 料の使 用 が 燃 料蒸 発 ガ スに与 え る 悪 影響 は 無 い も の と考 え ら れる。
公 道 走 行 試験 前 の 燃料蒸 発 ガ ス 試験 で 使 用した E10 燃 料の 分 析 結果 に つ い ては 、 表 3.3.1 の 燃 料 識 別記号「 E10S」を、公 道走行 試 験 後 の燃 料 蒸 発ガス 試 験 で 使用 し た E10 燃 料 の 分 析 結果に つ い て は、 表 3.3.3 の 燃 料 識 別記 号 「 E10_08」 を 参 照。
表 3.1.2. 燃 料蒸 発 ガス 試 験 の 実施 結 果
燃 料 蒸 発 ガス (g/test)*1
公 道 走 行 試験 前 E10 燃 料 1.1*2
レ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ン 0.5*3
公 道 走 行 試験 後 E10 燃 料 0.3*3
レ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ン 0.3*3
規 制 値 2.0
*1) HSL 試 験 と DBL 試験 の 合 計 値
*2) 国 土 交通 省 （ 熊谷） に お け る試 験 結 果
*3) 日 産 自動 車 （ 鶴見） に お け る試 験 結 果
3.1.3. 低 温始 動 性試験
3.1.3.1. 低温 始 動性試 験 （ 環 境試 験 室 内にお け る 評 価）
表 3.1.3 に 、低 温 始動性 試 験 の 結果 を 示 す。-25℃ 、-10℃ 、25℃の 3 通 り の 周 囲 温 度 下 で評 価 を 実施し た が 、 E10 燃 料 とレギ ュ ラ ー ガソ リ ン の間に 顕 著 な 差異 は 見 ら れ なか っ た 。-25℃ の 試 験 にお い て 、E10 燃 料 の 方 が 若干 短い 始 動 時 間と の 結 果 が 得 られ て い るが、 こ れ は 測定 ば ら つきの 範 疇 で あっ て 、 E10 燃 料 の 使 用が 有 利 に 働 いて い る ためで は な い と思 わ れ る。
本 評 価 試 験で 使 用 した E10 燃 料 の 分 析 結果に つ い て は 、表 3.3.1 の 燃 料 識 別記 号 「 E10W」を 参 照 。
表 3.1.3. 低 温始 動性 試 験 結 果
始 動 温 度 [℃] -25 -10 25
始 動 時 間 [s] E10 燃 料 2.7 0.8 0.6
レ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ン 3.6 0.8 0.6
3.1.3.2. 公道 走 行試験
表 3.1.4 に 、公 道走 行 試 験 の実 施 概 要を示 す 。 総 走行 距 離 12,979km の 公 道走 行 試 験 中 、の べ 249 回の 官 能 評 価試 験 を 実施し 、運 転 性と 始 動 性に関 す る 評 価を 実 施 し た が、い ず れも良 好 な 結 果で あ り 、特に 問 題 と なる よ う な現象 は 確 認 され な か っ た 。 全 249 回分の 官 能 評 価結 果 を 、参考 資 料 E と し て 添 付する 。
表 3.1.4. 公 道走 行 試験 実 施 概 要
項 目 概 要
実 施 期 間 平 成 20 年 4 月 14 日 ～ 平 成 20 年 12 月 18 日 総 走 行 距 離 12,979km
官 能 評 価 項目 始 動 性 、 加速 性 、 アイド ル 安 定 性、 エ ン ジンガ ク ガ ク 感 官 能 評 価 回数 249 回
3.2. 流 通 段階 で の燃料 蒸 散 に 関す る 技 術開発
3.2.1. 温 冷サ イ クル環 境 下 に おけ る 燃 料貯蔵 タ ン ク 内 E10 燃 料吸湿 、 組 成 変化 試 験 3.2.1.1. 環境 試 験室に お け る 試験 （ 平 成 19 年 度 ）
供 試 燃 料 とし て 、現在流 通 し て いる レ ギ ュラー ガ ソ リ ンに 近 い 蒸気圧 、蒸 留 性 状 の E10 燃 料 と 、比較参 考 用 の エタ ノ ー ルを含 ま な い レギ ュ ラ ーガソ リ ン 、それ ぞ れ 夏 用 と冬 用 の 計 4 種 類 を 使 用し 、吸 湿、組 成 変 化 試験 を 実 施した 結 果 に つい て 説 明 す る。本 評 価試験 で 使 用 し た E10 燃料と レ ギ ュ ラー ガ ソ リンの 試 験 前 後の 性 状 分 析 結果 に つ いては 、 表 3.2.4～ 表 3.2.7 を 参 照 。
図 3.2.1 は 、夏 用 の E10 燃 料 と 、比 較対 照用 の 夏 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、 夏 期 を 想 定 し た 温 冷 サ イ ク ル 環 境 下 で の 蒸 気 圧 の 推 移 を 示 し た も の で あ る 。 試 験 サ イ クル 数 の 増加に つ れ て 、両 燃 料 とも蒸 気 圧 が 低下 す る が、こ れ は 燃 料中 の 軽 質 成 分が 大 気 中に蒸 散 し 減 少し て ゆ くため と 思 わ れる 。ま た、大 気 弁 の 有無 に つ い て も 評 価 を 行 っ た が 、 蒸 気 圧 に 関 し て 大 気 弁 の 効 果 は 認 め ら れ な か っ た 。 本 試 験 結 果か ら 、 E10 燃 料 と レ ギュ ラ ー ガソリ ン の 蒸 気圧 推 移 に、顕 著 な 差 異は 見 受 け ら れな か っ た。
図 3.2.1. 夏 用燃 料 分析 結 果 （ 蒸気 圧 ）
図 3.2.2 は 、夏 用 の E10 燃 料 と 、比 較対 照用 の 夏 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、夏 期 を想 定 し た温冷 サ イ ク ル環 境 下 でのエ タ ノ ー ル濃 度 の 推移を 示 し た もの で あ る 。 本試 験 結 果より 、 E10 燃料 の エ タノー ル 濃 度 に顕 著 な 経時変 化 は 認 めら れ な か っ た。
図 3.2.3 は 、夏 用 の E10 燃 料 と 、比 較対 照用 の 夏 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、 夏 期 を 想 定 し た 温 冷 サ イ ク ル 環 境 下 で の 含 水 率 の 推 移 を 示 し た も の で あ る 。 レ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ンの含 水 率 が ほぼ 横 ば いなの に 対 し て、 E10 燃料は 右 肩 上 がり に 増 加 し てゆ く の が確認 で き た 。こ の 試 験終了 時 の 含 水率 は 約 450ppm で あ り、
相 分 離 の 生じ る よ うな数 値 で は なか っ た 。また 、大 気 弁の 有 無 につい て も 評 価を 夏用燃料蒸気圧試験結果
50 55 60 65 70
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
蒸気圧[kPa]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
行 っ た が 、含 水 率 に関し て 大 気 弁の 効 果 は認め ら れ な かっ た 。
図 3.2.2 夏 用 燃料 分析 結 果 （ エタ ノ ー ル濃度 ）
図 3.2.3. 夏 用燃 料 分析 結 果 （ 含水 率 ）
図 3.2.4 は 、冬 用 の E10 燃 料 と 、比 較対 照用 の 冬 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、 冬 期 を 想 定 し た 温 冷 サ イ ク ル 環 境 下 で の 蒸 気 圧 の 推 移 を 示 し た も の で あ る 。 試 験 サ イ クル 数 の 増加に つ れ て 、両 燃 料 とも蒸 気 圧 が 低下 す る が、こ れ は 燃 料中 の 軽 質 成 分が 大 気 中に蒸 散 し 減 少し て ゆ くため と 思 わ れる 。ま た、大 気 弁 の 有無 に つ い て も評 価 を 行った が 、蒸 気圧 に 関 して大 気 弁 の 効果 は ほ とんど 認 め ら れな か っ た 。夏用 燃 料の 場合 と 同 様 、E10 燃 料 とレ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ンの蒸 気 圧 推 移に 、 顕 著 な 差 異は 見 受 けられ な か っ た。
夏用燃料エタノール濃度試験結果
0 2 4 6 8 10 12
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
エタノール濃度[vol%]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
夏用燃料含水率試験結果
0 100 200 300 400 500
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
含水率[wt%]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
図 3.2.4. 冬 用燃 料 分析 結 果 （ 蒸気 圧 ）
図 3.2.5 は 、冬 用 の E10 燃 料 と 、比 較対 照用 の 冬 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、冬 期 を想 定 し た温冷 サ イ ク ル環 境 下 でのエ タ ノ ー ル濃 度 の 推移を 示 し た もの で あ る 。 本試 験 結 果より 、 E10 燃料 の エ タノー ル 濃 度 に顕 著 な 経時変 化 は 認 めら れ な か っ た。
図 3.2.5. 冬 用燃 料 分析 結 果 （ エタ ノ ー ル濃度 ）
図 3.2.6 は 、冬 用 の E10 燃 料 と 、比 較対 照用 の 冬 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、 冬 期 を 想 定 し た 温 冷 サ イ ク ル 環 境 下 で の 含 水 率 の 推 移 を 示 し た も の で あ る 。 レ ギ ュ ラ ーガ ソ リ ン、E10 燃 料 共 に 含 水率 は初 期 値 か らほ と ん ど変動 し な か った 。 今 回 の 試 験で は 、使用す る 試 験 装置 の 制 約によ り 低 温 高湿 の 環 境を実 現 で き なか っ た が 、エタ ノ ー ル混合 燃 料 は 同一 含 水 率の条 件 下 で は低 温 時 の方が よ り 相 分離 を 生 じ や すい 性 質 を持つ た め 、低温 高 湿 の状態 で も 試 験を 実 施 する事 が 必 要 と考
冬用燃料蒸気圧試験結果
78 83 88 93 98
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
蒸気圧[kPa]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
冬用燃料エタノール濃度試験結果
0 2 4 6 8 10 12
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
エタノール濃度[vol%]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
え る 。 こ れ に つ い て は 、 屋 外 に 貯 蔵 タ ン ク を 設 置 し て の 含 水 率 経 時 変 化 試 験 を 、 平 成 20 年度 に 継 続実施 し て い る。 ま た 、大気 弁 の 有 無に つ い ても評 価 を 行 った が 、 含 水 率に 関 し て大気 弁 の 効 果は 認 め られな か っ た 。
図 3.2.6. 冬 用燃 料 分析 結 果 （ 含水 率 ）
3.2.1.2. 危険 物 貯蔵タ ン ク に よる 試 験 （平成 20 年 度 ）
図 3.2.7 に 、少 量危 険物 屋 外 貯 蔵タ ン ク を使用 し た 、北海 道 帯 広市に お け る E10 燃 料 屋 外 貯蔵 試 験 中の含 水 率 推 移を 示 す 。青色 の プ ロ ット が 6 月 下旬 か ら 冬 期に か け て の 8 か 月 間 の含水 率 推 移 であ る が 、試験 開 始 後 の 4 か 月 間は吸 湿 が 進 行し て お り 、 その 後 吸 湿が鈍 化 し て いる 。 ピ ンク色 の プ ロ ット は 、 8 か月 間 保 存 とほ ぼ 同 時 期 に開 始 し た夏期 3 か 月 間 の 含 水率 推移 で あ る 。 E10 燃 料 の初 期 含 水 率が 若 干 低 い ため に 試 験中の 含 水 率 もそ の 差 の分だ け 低 く なっ て い るが、吸 湿 量 増加 の 傾 き は 8 か 月 保 存の場 合 と 同 様で あ る 。緑色 の プ ロ ット は 、12 月に 開 始 し た冬 期 3 か 月 間 の 含 水 率推移 で あ る 。帯 広 市 の冬期 間 は 大 気中 の 水 蒸気量 が 大 変 少な く 乾 燥 し た 状 態 で あ る た め 、 ほ と ん ど 吸 湿 の 進 行 し な い 事 が 確 認 さ れ た 。 ま た 、 冬 期 試 験 中の 降 雨 や降雪 、生 じ てい た と 思われ る 結 露 の影 響 を ほとん ど 受 け てい な い 事 も 確認 さ れ た。
冬用燃料含水率試験結果
0 100 200 300 400 500
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
含水率[wt%]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
0 50 100 150 200 250 経過日数[day]
含 水 率 [p pm ]
8か月保存 3か月保存（夏）
3か月保存（冬）
図 3.2.7. 北 海道 帯 広市 に お け る E10 燃 料屋外 貯 蔵 試 験
-10 0 10 20 30
0 50 100 150 200 250 300
経過日数[day]
平 均 気 温 [℃ ]
図 3.2.8. 長 期屋 外 貯蔵 試 験 期 間中 の 日 平均気 温 の 推 移
0 20 40 60 80 100 120
0 50 100 150 200 250 300
経過日数[day]
平 均 湿 度 [% ]
図 3.2.9. 長 期屋 外 貯蔵 試 験 期 間中 の 日 平均湿 度 の 推 移
図 3.2.8 に 屋 外 貯 蔵試験 期 間 中 の日 平 均 気温の 推 移 を 、図 3.2.9 に日 平 均 湿 度 の 推 移 を それ ぞ れ 示す。気 温 と 湿度 の 日 平均値 に つ い ては 気 象 庁のア メ ダ ス より 、 帯 広 測 候 所の 測 候 データ を 入 手 して 使 用 した。平 均 気 温の 高 い 時期に 吸 湿 が 進行 し て い る よう に 見 えるが 、こ れ は大 気 中 に存在 す る 水 蒸気 の 量 が多い た め と 考え ら れ る 。そ こで 、平 均気 温 と 平 均湿 度 よ り容積 絶 対 湿 度を 計 算 し 、含 水 率 と 共に プ ロ ッ ト した の が 図 3.2.10 で あ る 。絶対 湿度 の 高 い 期間 に 含 水が進 行 し て おり 、 含 水 率 の 上昇 は 大 気中か ら の 吸 湿に 起 因 するも の で あ る事 が わ かる。
0 5 10 15 20 25 30
0 50 100 150 200 250
経過日数[day]
平均容積絶対湿度[g/m3]
300 450 600 750 900 1050 1200
含水率[ppm]
図 3.2.10. 含 水率 と容 積 絶 対 湿度
貯 蔵 中 の エタ ノ ー ル混合 燃 料 に 相分 離 が 生じた 場 合 、ガ ソリ ン 中のエ タ ノ ー ル が 水 相 に 移動 し 、オ クタ ン 価 低 下等 の 影 響が生 じ る 。ま た 、車両 燃料 タ ン ク 内の 燃 料 に 相 分離 が 生 じた場 合 、水 がシ リ ン ダー内 に 入 る とエ ン ジ ン破損 の 原 因 とな る 。図 3.2.11 に、エタノ ー ル 混 合ガ ソ リ ン中の 水 分 と 総分 離 温 度の関 係 を 示 す。
長 期 屋 外 貯蔵 試 験 実施に よ り 、 含水 率 は 初期値 か ら 約 570ppm 増 加し て 1,070ppm と な っ た が、 E10 燃 料の 相 分 離 温度 は -20℃に お い て も 3,000ppm 以 上 で あ り、 総 分 離 に 対 して 十 分 にマー ジ ン を 持っ て い る事が 確 認 さ れた 。
長 期 保 存 試験 期 間 内の E10 燃 料 中 のエ タノ ー ル 濃 度の 推 移 を図 3.2.12 に 、密 度 と 蒸 気 圧の 推 移 を図 3.2.13 に そ れ ぞれ示 す 。 昨 年度 の 環 境試験 室 に お ける 評 価 結 果 と 同様 、エ タ ノー ル 濃 度 につ い て 顕著な 経 時 変 化は 見 ら れなか っ た 。ま た 、 蒸 気 圧 に つ い て も 昨 年 度 の 環 境 試 験 室 に お け る 評 価 結 果 と 同 様 に 低 下 傾 向 を 示 し た が 、これ は 燃 料中の 軽 質 成 分が 大 気 中に蒸 散 し 減 少し て ゆ くため と 思 わ れる 。 他 の 性 状 の経 時 変 化につ い て は 、 表 3.2.1 を参 照 。
夏 期 と 冬 期の 短 期 貯蔵試 験 に お ける 、 E10 燃料 中 の 各 性状 の 経 時変化 に つ い て は 、 表 3.2.2～ 表 3.2.3 を 参 照 。
図 3.2.11. エ タノ ール 混 合 ガ ソリ ン 中 の水分 と 総 分 離温 度 の 関係
（ 出 典 ： PEC NEWS, 2004.5）
9 9.2 9.4 9.6 9.8 10
0 2 4 6 8
経過月数[月]
エタノール濃度[%]
図 3.2.12. 長 期保 存試 験 中 の E10 燃 料 中のエ タ ノ ー ル濃 度 の 推移
0.748 0.75 0.752 0.754 0.756 0.758
0 2 4 6 8
経過月数[月]
密度[g/cm3]
45 48 51 54 57 60
蒸気圧[kPa]
図 3.2.13. 長 期保 存試 験 中 の E10 燃 料 中の密 度 と 蒸 気圧 の 推 移
3.2.2. 温 冷サ イ クル環 境 下 に おけ る 燃 料蒸散 試 験
供 試 燃 料 とし て 、現在流 通 し て いる レ ギ ュラー ガ ソ リ ンに 近 い 蒸気圧 、蒸 留 性状 の E10 燃 料 と 、比 較参考 用 の エ タノ ー ル を含ま な い レ ギュ ラ ー ガソリ ン 、そ れぞ れ 夏 用 と 冬 用の 計 4 種類 を 使 用 し、 燃 料 蒸散試 験 を 実 施し た 結 果につ い て 説 明す る 。 本 評 価 試 験 で 使 用 し た E10 燃 料 と レ ギ ュ ラ ー ガ ソ リ ン の 試 験 前 後 の 性 状 分 析 結 果 に つ い て は、 表 3.2.4～ 表 3.2.7 を 参 照 。
図 3.2.14 は 、夏 用 の E10 燃 料 と 、比 較 対 照用 の 夏 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つい て 、蒸 散 量の 経 時 変化を 示 し た もの で あ る。蒸 気 圧 が レギ ュ ラ ーガソ リ ン 相 当に 調 整 さ れ た E10 燃 料 の蒸散 量 は 、レギ ュ ラ ーガソ リ ン と 同等 で あ る事が わ か る 。エ タ ノ ー ル 混 合燃 料 を 使用す る と 、燃 料蒸 散 により 大 気 汚 染の 増 加 につな が る と いう 誤 っ た 解 説 も一 部 で 見られ る が 、今 回の 試 験結果 よ り 燃 料蒸 散 量 は燃料 の 性 状 に依 存 す る と い う事 実 が 理解で き る 。ま た 、大 気 弁の 有 無 に つい て も 評価を 行 い 、若 干 で は あ る が 、大 気 弁 に燃料 蒸 散 抑 制効 果 が ある事 を 確 認 した 。
図 3.2.14. 夏 用燃 料蒸 散 試 験 結果
図 3.2.15 は 、冬 用 の E10 燃 料 と 、比 較 対 照用 の 冬 用 レギ ュ ラ ーガソ リ ン に つ い て 、蒸 散量 の 経 時変化 を 示 し たも の で ある。蒸 気 圧 がレ ギ ュ ラーガ ソ リ ン 相当 に 調 整 さ れ た E10 燃料の 蒸 散 量 は 、レ ギ ュラー ガ ソ リ ンと 同 等 である 事 が わ かる 。 ま た 、大 気 弁の 有 無 につ い て も 評価 を 行 い 、若 干 で は ある が 、大 気弁 に 燃 料 蒸散 抑 制 効 果 があ る 事 を確認 し た 。
夏用燃料蒸散試験結果
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
蒸散量[wt%]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
図 3.2.15. 冬 用燃 料蒸 散 試 験 結 冬用燃料蒸散試験結果
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 5 10 15 20 25 30
温湿度サイクル数[回]
蒸散量[wt%]
E00（無弁）
E00（大気弁）
E10（無弁）
E10（大気弁）
![表 2.2.1. 温 冷サ イ クル 試 験 条 件一 覧 No. 温 冷 パター ン 湿 度 [%] 周 期 [h] サイクル数 燃 料 種 別 供 試 量[L] 大 気弁 1 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 レギュラー 100 無 し 2 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 レギュラー 100 有 り 3 中 部 の夏 90 12 30 夏 用 E10 100 無 し 4 中 部 の夏 90 12 30 夏 用](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123deta/7607486.2540507/14.892.103.777.72.1233/冷サイクル試験パターサイクル気弁レギュラーレギュラー.webp)
