カーボンキャニスターのn-ブタン吸脱着現象シミュレーション

概要

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自動車の燃料タンクから排出される蒸散燃料ガスには人体に有害な物質が含まれており，法規制により排出が厳しく制限されている。大気中への蒸散ガス放出（破過）を防止する装置であるカーボンキャニスターは，内部の活性炭充填層でガスを吸着することでタンクからの排出を抑制する。本研究では，自動車から排出される蒸発燃料ガスの主成分であるn-ブタンと活性炭の吸脱着・拡散現象を実験と数値計算から明確にして，活性炭層内での物質収支と熱収支の計算式を確立した。この計算式を用いてキャニスターの性能シミュレーションを行い実測した破過特性と比較した結果，良い相関を得ることができ，シミュレーションの妥当性を確認した。また，長時間にわたる過渡的な現象の計算には膨大な時間が必要となるため，収支式を高次の解法により解くことで計算の収束性を格段に高め，計算時間を短縮した。これらの結果，いくつかの収支式を組み込んだ流体解析ツールを用いてカーボンキャニスター内のn-ブタンの挙動と破過特性を実用的に予測することが可能となった。