水抜き剤を入れる理由の結露は嘘!ガソリンタンクに水は溜まらない

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ガソリンの水抜き剤に関する、ブログや動画があふれています。
そして、空気中の水分が結露してガソリンタンクに水がたまるという誤解があります。
そこで科学的に考察し、解説しました。


【注意】以下の内容については、私KenUの見解であり誹謗中傷、議論はお控えください。

ガソリンタンク内の空気量

ガソリンタンクの燃料のない空間には、「空気」ではなく、空気よりも重い「揮発したガソリンの蒸気(ベーパー)」が充満しています。
なので、結露して水が溜まることはありません。

モーターサイクルの燃料タンク内のガソリンとガソリン蒸気

ガソリンが消費されていくと、タンク内に余裕空間ができますが、ガソリンは引火点がマイナス40℃でたいへん気化しやすく、ベーパーの比重は空気1に対して約3~4であるため、タンクの空間には空気ではなくベーパーで満たされます。

ガソリンベーパーが空気中で下降して低いところに滞留する様子

(出典:総務省消防庁、ガソリンの危険性について、参考3-2、※消防庁”当ホームページのコンテンツの利用について”に基づき、資料より画像を切り抜き加工して作成)

※ 蒸気圧については、コメント欄の補足を参照ください。

結露水発生量シミュレーション

環境規制によって、ガソリンタンクやキャップからベーパーが漏出しない構造になっており、タンク内圧力はセンサーによって制御されています。

通常、ガソリンタンク内はベーパーによって陽圧になります。
一方、タンク内が負圧になった場合、ガソリンをエンジンに供給する燃料ポンプの破損を防ぐために、エバポレーティブエミッションコントロールシステム(EVAP)のベントからキャニスターを通じてエアーが導入されます。

EVAPの概要は、次とおり。

EVAP(Evaporative Emission Control System)は、ガソリンの蒸発による大気への有害物質の放出を削減し、環境への影響を軽減するシステムです。
ガソリンは、燃料タンク内や燃料供給系統で蒸発します。
EVAPシステムはこのガソリン蒸気(ベーパー)を捕集し、大気中への放出を防ぐ役割を果たします。

EVAPシステムは、ガソリンタンク内の圧力やベーパーの移動を制御するバルブやソレノイド、キャニスター内の活性炭フィルターなどからなります。
これにより、過剰なベーパーはキャニスターに導かれ、エンジンが必要とするときに取り込まれて燃焼されます。

なお、ガソリンタンク内に流入した空気成分はキャニスターでは吸着されず、大気中へ排出されます。

タンク内が負圧になるようなことがあれば、燃料タンクに多少の空気が導入されることはあります。

以下、仕様上の満タン給油量が60Lの乗用車の場合、湿り空気が結露した場合の水分量をシミュレーションしてみます。
極端な仮定として、60Lの湿り空気が燃料タンクに導入された場合を想定します(実際にはあり得ませんが)。

60Lの空気中に含むことができる最大の水分量(飽和水蒸気量)はどれくらいでしょうか?
Wikipediaの飽和水蒸気量(←参照リンク)から、” August他の式 ” で求めたのが次の表です。

気温(℃)飽和水蒸気量(g/m360L当たりの飽和水蒸気量換算値
(g/60L)
5082.834.97
4051.103.07
3030.371.82
2017.311.04
109.410.56
04.850.29
-102.360.14
-201.070.06
-300.450.03
-400.170.01
-500.060.00

飽和水蒸気量の数値から、夏(気温30℃、湿度80%)の空気60Lが10℃まで冷えた場合に生じる結露水と冬(気温10℃、湿度60%)の空気60Lが-10℃まで冷えた場合に生じる凝縮水量を求めたのが次の表です。
※ppmは、parts per millionの頭文字をとったもので、100万分の1の意。1ppm = 0.0001%

凝縮水量(g/60L)単位容積当たり(ppm)
(気温30℃、湿度80%の水蒸気量)-(10℃の飽和水蒸気量)0.915.0
(気温10℃、湿度60%の水蒸気量)-(-10℃の飽和水蒸気量)0.23.3

上記は、あくまでも極端な仮定の場合です。
そして、ガソリンは疎水性ですが、50ppm~200ppmの水分を含むことができます1)
なので、通常使用において、タンク内で結露して水が溜まることはありません。

さらに、燃料タンクは鉄製ではなく、軽量化するために樹脂製が採用されています(出典: 八千代工業株式会社ホームページ、燃料タンクより )。
樹脂製燃料タンクは熱伝導率が低く鉄製タンクよりも熱しにくく冷めにくいので、結露しにくいです。

熱伝導率 W/(m・K)出典
80.4Wikipedia
樹脂(HDPE)0.46~0.50サンプラテック
樹脂物性一覧表

アルコール添加の影響

ガソリンタンクに水抜き剤(成分:イソプロピルアルコール)を入れるとどうなるのでしょうか?

国土交通省 ” 高濃度アルコール含有燃料に関する安全性等調査委員会 ” において、アルコールの影響について検討されています。
その最終評価において、「高濃度アルコール含有燃料に含有される各アルコール成分は、アルミニウムを腐食させる性質を示し、膨潤等のゴム・樹脂の物性低下や燃料ホース抜け圧力低下等のゴム部品の機能低下を引き起こし、ガソリン使用時と比較して燃料耐性等が低下する可能性が示された。」としています。

200mL程度の水抜き剤添加(60Lに対して0.33%)の影響はかなり小さいと思いますが、良い影響はありません。

結論

以上、ガソリンタンクに水はたまらないこと、水抜き剤のアルコールが燃料系の部品を劣化させることから、自動車燃料タンクへの水抜き剤の添加は不要です
とくにアルミ製のガソリンタンクが使用されているオートバイでは、水抜き剤がタンクの腐食を加速するので注意が必要です。

参考文献
1)金子 タカシ(JXTG エネルギー株式会社(現ENEOS))、『知っておきたい自動車用ガソリン』、SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS OF JAPAN、ENGINE REVIEW Vol. 8 No. 1(2018)

補足(バイクの場合)

バイクの燃料タンクに水がたまったという人がいます。
おそらく、その原因は結露ではなく、雨水や洗車時の水の浸入です。

  • バイクの給油口は、車と異なり、真上から直接雨水があたる構造になっている。
  • パッキンの劣化により、雨天走行中や豪雨の水圧により燃料タンクに水が浸入しやすい。
  • 給油口の周りにある水抜口が詰まると排水できない。
  • 給油口周りに水がたまった状態で給油口を開くと水が浸入する。
  • 高圧洗浄機でのバイク洗車では、給油口パッキンが水圧に負けて燃料タンクに水が入る。(※高圧洗車機の使用はさけるように、バイクの取扱説明書に記載あり)

バイクの給油口は、構造からみてそれほど防水性は高くなく、腕時計でいう日常生活用防水程度の防水性。
そのため、パッキンの汚れと劣化には注意が必要です。
給油口の開閉時に、パッキンに砂や塵などの汚れがたまると、水が浸入しやすい隙間ができることになります。
燃料キャップのパッキンは定期的に交換したほうがよいでしょう。

KenUのMT-09はガレージ保管で雨ざらしではなく、大雨のときに乗ることもなく、洗車時も給油口に水圧がかからないように気を付け、給油のときにパッキンの汚れなどないことを確認していました。

補足(バイク鉄タンクの錆)

バイクの鉄製ガソリンタンクが錆びている画像を見かけることがあります。
しかもその多くは、給油口付近やタンク上部から全体へ錆が広がっています。
このような錆び方を見る限り、雰囲気中成分への長期暴露と経過年数の影響が原因と想像できます。

たとえば、温泉地や海沿いへ頻繁にツーリングに出かける人ほど、この影響を繰り返し受けることになり、結果として錆の進行が著しく早まる可能性があります。
温泉街や沿岸地域の空気には、次に示す鉄の腐食を促進する要因が含まれ、内圧調整のためにブリーザーからガソリンタンクに吸い込まれる可能性があります。

  • 硫化水素(硫黄泉)
  • 温泉ミスト
  • 火山性ガス
  • 海塩ミスト

その他、長期保管によりガソリンが劣化して生じる有機過酸化物も錆を促進する原因の一つです。

結論は、どう保管しても、条件が悪ければ錆びるので、「ガソリンを満タンにする」は都市伝説レベルで 、あまり意味がありません。

もっと分かりやすい例を挙げるならば、
自動車の新車は、製造から納車までの期間、ガソリンは十数リットル程度の状態で保管されます。
バイクも同様に、工場出荷時に入れられた最低限の燃料量のまま保管されます。
また中古車も、買取時の給油量のまま数か月保管されるのが一般的で、わざわざ満タン保管して販売することはありません。
これらの実態を見る限り、満タン保管が必須ではないことが分かります。

補足(ディーゼル車、灯油給湯器の場合)

ディーゼルエンジン車の場合、軽油蒸気は空気よりも重い(比重4.5)ですが、軽油は気化しにくい(引火点45℃以上)ので、燃料タンクの空間には、軽油ベーパーではなく空気で満たされます。
なので、燃料タンク内の湿り空気が結露して水がたまる可能性があります。

しかし、ディーゼル車には水分を除去する燃料フィルターがあります。
また、水抜き剤の添加は、故障の原因になるので禁止されています。
燃料フィルターに水がたまった場合には警告灯が点灯するので、そのときにドレン弁からの排水や、車種によっては燃料フィルターの交換を行うことになります。

灯油の場合も同様に、引火点が40℃以上であり気化しにくいことから、タンク内の空間は空気で満たされます。
家庭用の灯油ポリタンクは結露しにくいですが、給湯器の屋外用灯油タンクは金属製で結露しやすく、水分は灯油に混ざらないため溜まります。
そのため屋外用灯油タンクの下部にはドレンコックがあり、簡単に水を抜くことができる構造になっています。


以下、余談です。

” 日本産業規格 JIS K 2395:1994 自動車用燃料の水溶解剤 ” という規格があります。
でも、これは市販の水抜き剤の規格ではなく、製油所のブレンディング工程などで使用される品質規格と考えられます。

また、ガソリンの規格として、” 日本産業規格 JIS K2202:2012 自動車ガソリン ” が定められています。
夏季用と冬季用とでガソリン蒸気圧の規格値が異なりますが、ハイオク、レギュラーともにエタノール体積分率は3%以下(※)に規定されています。
 ※アルコール含有燃料使用対策済み車両用の「(E)規格」については、10%以下。
つまり、ガソリン60L給油で、上限で1.8Lのエタノールが入ってくる可能性があります。

商品名は書きませんが、完全水抜き剤というものが販売されていました(※1)。
その特許第5933071号(P5933071)によると、成分は、脂肪酸+グリコール+アルコール+アンモニア水の混合液です。
燃料及び排ガスの通過経路の部品・材質への長期的な影響は不明です。
 ※1:既に販売終了、会社は消滅しています。

*

水抜き剤とは別の話で、燃料添加剤というのもあります。
それで、豊田中央研究所R&Dレビューのデポジット生成に関する論文や、ポリエーテルアミン(PEA)の作用に関する論文などを読みました。
いまのところ、デポジットクリーナーについては、懐疑的です。
というのは、PEAがエンジン内のデポジットに浸潤して溶解しながらも、結局PEAもエンジン内で燃焼分解してデポジットになるっぽいので。


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1件のコメント 追加

  1. KenU より:

    【補足】
    耕運機で検索してきたという人からのコメント後、本人による依頼がありコメントを削除しましたが、当該コメントに対して補足します。

    蒸気圧の話しは難しくなるので、本文では単純化して書きました。
    とりあえず、補足として次のとおり計算しました。

    60Lの燃料タンクに30Lのガソリンが入っているとします。 耕運機の場合、キャニスターなしのキャブレター仕様です。 温度25℃のときに、空気の相対湿度が50%とした場合、気相30Lの組成は・・・

    ******

    【夏ガソリン蒸気圧下限の場合(25℃換算)】
    ガソリン蒸気:分圧25kPa、質量30g
    水蒸気:分圧1.6kPa、質量0.35g
    空気:分圧73.4kPa、質量26g

    【冬ガソリン蒸気圧上限の場合(25℃換算)】
    ガソリン蒸気:分圧52kPa、質量45g
    水蒸気:分圧1.6kPa、質量0.35g
    空気:分圧47.7kPa、質量17g

    ******

    この量の水蒸気が全て凝縮してタンク内面に均一に付着した場合、分子レベル〜サブミクロンの水膜であり、水滴(結露)にはなりません。
    しかも、この量の水蒸気が全て凝結して水になったとしても、30Lのガソリンに対して約12ppmに過ぎず、容易にガソリンに溶解するレベルです。

    なお、耕運機や発電機の取扱説明書には次の記載があります。
    「30日以上使用しないときは、燃料タンクとキャブレター内の燃料を抜いてください。 燃料を抜かないと、ガソリンが劣化して次回使用時に始動困難となり、故障の原因となります。」
    ※ご自身が保有する耕運機や発電機の取扱説明書をご確認ください。

    ちなみに、インジェクションのバイク(YAMAHA MT-09, HONDA CB1300 SUPER FOUR)の取扱説明書には、長期保管時の注意点にガリソンに関する事項はありません。

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