D 液-001-2022

日団協 技術資料 D 液－００１-2022

地上設置式バルク貯槽の発生能力
１．制定目的
バルク貯槽を設置し、自然気化によってＬＰガスを消費しようとする場合、需要家の消費量に対して十分な量のＬＰガスを供給することのできるバルク貯槽の大きさを必要とするが、バルク貯槽の設置状況（外気温等）、需要家の消費パターン（連続消費時間等）及びＬＰガス供給側のバルク運用状況（残液量等）などの設計条件が個々の設置ケースで異なるので、一律の基準を設けても運用上に不都合が生じることが予想される。従って、本資料では連続消費時間の大小又は残液量の多少によってバルク貯槽の発生能力がどのように変化するかを計算で示し、バルク貯槽の設置基準の一部とすることを目的とする。

２．適用範囲地上設置式のバルク貯槽で、次の条件に該当するものの発生能力について規定する。
（１）バルク貯槽（横型）１５０ｋｇ型、３００ｋｇ型、５００ｋｇ型及び９８５ｋｇ型（竪型）９８５ｋｇ型（２）ＬＰガス組成

充填時液相プロパン分 ９５ｍｏｌ％及び９０ｍｏｌ％（３）外気温-２０℃、-１５℃、-１０℃、-５℃、０℃、５℃、１０℃及び１５℃（４）連続消費時間

１時間、１.５時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間及び８時間（５）残液量

１５ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗｔ％及び５０ｗｔ％（６）その他

バルク貯槽の周囲の風速は０.３ｍ/ｓとする。

３．用語の意味
本資料で用いる主な用語の意味は、次の通りである。
（１）バルク貯槽

液化石油ガス法で規定される開放検査周期の長い貯槽をいう。

（２）横型

バルク貯槽の胴部を地盤面に対して平行に設置するものをいう。

（３）竪型

バルク貯槽の胴部を地盤面に対して垂直に設置するものをいう。

（４）充填時組成

バルク貯槽に最大貯蔵量のＬＰガスを充填した時の液相組成をいう。
従って、バルク貯槽に残液がある場合の充填後液相組成は、残液と充填液の混合組成となるので、充填時組成はこの点を考慮しなければならない。（解説３参照）（５）圧力の単位

本資料で用いる圧力の単位（MPa）は絶対圧力とする。

1

D 液-001-2022（６）発生能力

消費開始時の液温が外気温と等しい状態で自然気化消費し、消費終了時のバルク貯槽の圧力が０.２MPa に低下する場合の「消費時間中一定な 1 時間当たりのＬＰガス発生量」をいう。

（７）連続消費時間

需要家におけるＬＰガスの消費量（kg／h）は消費時間中必ずしも一定ではないが、発生能力の計算上、これを一定と仮定した場合の継続時間をいう。
バルク貯槽の発生能力は、一般的に、ピーク月あるいは供給条件の厳しい冬季の消費量、連続消費時間等をベースに検討されるが、実際の消費においては消費量が変動するケースの方が多いので、消費量又は連続消費時間を消費状況に応じて柔軟に調整することが重要である。
具体例として、図１及び図２（ピーク消費量：１０kg／h、消費時間：５時間）を想定した場合、図１では消費量及び連続消費時間を１０kg／h×５時間とすることができるが、図２では、例えば連続消費時間を調整して１０kg／h×３時間、あるいは消費量を調整して６kg／h×５時間という具合に読み替えが必要となるだろう。
消費量の多い場合

連続消費時間中一定の消 費
量消費量の少ない場合

図１ 消費例１

図２ 消費例２

４．バルク貯槽の発生能力を計算するための基礎式
バルク貯槽のシミュレーションモデルとしては、５０ｋｇ容器等の発生能力推算法１）の改良モデルによるものとする。
改良モデルから誘導される発生能力計算式及びその関連項目については以下の通りである。

４．１ バルク貯槽の発生能力推算式･･････････････････(1)

ここで、･･････････････････････････････････････････････････(2)･･･････････････････････････････････････(3)･･････････････････････････････････････････････････(4)：

発生能力（kg／h）：

総括伝熱係数（ｋJ／m2・h・℃）

１）大井 ； 「ＬＰガス容器の発生能力推算法」， 高圧ガス Ｖｏｌ.16， Ｎｏ.9（1979）

2

D 液-001-2022
（m2）

：

伝熱面積

：

消費終了時における外気温と液温の温度差：

外気温及び消費終了時の液温

：

蒸発潜熱

（kJ／kg）：

消費時間（h）：

残液量（kg）：

液比熱（kJ／kg・℃）：

顕熱に寄与するバルク貯槽本体重量 （kg）：

バルク貯槽の比熱 ≒ ０.４６０５：

バルク貯槽の内容積（m3）：

液密度（kg／m3）：

ベーパー密度（kg／m3）：

消費開始時及び消費終了時の圧力

（℃）

（℃）

（kJ／kg・℃）（MPa）

４．２ 自然気化消費に伴う液相及び気相組成変化推算式
ＬＰガスの組成をプロパン、ノルマルブタン及びイソブタンの三成分とし、自然気化消費に伴う液相組成変化を以下の式で推算する。
･････(5)

ここで、･･････････････････････････････････････････････････(6)･･････････････････････････････････････････････････(7)･･････････････････････････････････････････････････(8)ただし、：残液量比ｗｒにおける i 成分の液相組成モル分率 （－）：

充填時における i 成分の液相組成モル分率：

残液量比（ｗｔ比）：

充填時の残液量比 ＝ １.０（ｗｔ比）：

全圧（MPa）：

ｉ成分の蒸気圧（MPa）：

ｉ成分以外の蒸気圧

（MPa）

：

定数（表１に示す）

（－）

：

液温（℃）

3（－）

D 液-001-2022
また、気相組成は、理想気体を仮定すると次式で計算される。
･･････････････････････････････････････････････････(9)

ここで、

：

成分の液相モル分率（－）：

成分の気相モル分率（－）

なお、消費開始時の液相組成は、充填時から消費開始時の残液量に至るまでの液相組成変化を（５）式による繰り返し計算で求めるものとする。（残液量の減量する刻み値は０.５ｗｔ％とする）

４．３ 総括伝熱係数･･････････････････････････････････････････････････(10)

ここで、

：

総括伝熱係数：kcaｌからｋJ への単位換算係数 2）：

風速補正係数（ｋJ／ｍ２・ｈ・℃）（－）
･･･････････････････(11)：

風速（ｍ／ｓ）

：

温度差

（℃）

：

平均液深さ

（ｍ）

ただし、横型バルク貯槽の平均液深さは次式による。
････････････････････(12)竪型バルク貯槽の平均液深さは次式による。
････････････････････(13)

：

内径（m）

：

液深さ

（ｍ）

：

胴部の長さ（ｍ）

なお、本資料では、総括伝熱係数の単位を（ｋJ／ｍ２・ｈ・℃）としているが、本来、ＳＩ単位系では（W／m2・K）を用いるべきである。このように敢えて総括伝熱係数の単位を（ｋJ／ｍ２・ｈ・℃）としたのは、（W／m2・K）を用いると、(2)式の計算で［W］から［ｋJ］への換算のために「３.６」という係数を分子に乗じなければならないが、本来、このような換算係数を式に組み込むべきではないので、そのために講じた措置である。

2） (11)式は工学単位系（kcal／m2・ｈ・℃）で誘導された計算式なので、係数 ξ を乗じてＳＩ単位系（ｋJ/ｍ２・ｈ・℃）に変換する。

4

D 液-001-2022

４．４ 横型バルク貯槽の液深さ・伝熱面積
４．４．１ 横型バルク貯槽の任意の液深さにおける胴部の容積
横型バルク貯槽鏡部を「短軸を回転軸とする回転楕円体」として胴部の断面を図示すると図３のとおりとなる。
ここで、： 回転楕円体の短軸（m）： 図３で示される平面角（rad）（π ≧≧ ０）

図３ 横型バルク貯槽の胴部の断面図
図３より、平面角について次式を得る。
･･･････････････････････････････････････(14)液深さにおける胴部の容積は、この平面角を用いて次式で求められる。
･････････････(15)

ここで、いま、液深さ：と内径液深さ（m3）における胴部の容積の比率を次式で定義する。
･････････････････････････････(16)

ここで、：液深さを内径の比率で表した値（－）（14）式と（16）式から次式を得る。
･･･････････････････････(17)（15）式を液深さと内径の比率を用いて変形すると次式を得る。
･･･････････････････････(18)４．４．２ 横型バルク貯槽の任意の液深さにおける鏡部の容積
鏡部の容積は、バルク貯槽全体の容積から胴部の容積を差し引いたものとして求められる。
･･････････････････････････････(19)

ここで、いま、液深さ

：鏡部の容積（m3）における鏡部の容積を次式で近似するものとする。
･･････････････････(20)

)

ここで、

：

液深さ

における鏡部の容積5（m3）D 液-001-2022

４．４．３ 横型バルク貯槽の液深さ
任意の残液量におけるＬＰガスの占めるバルク貯槽内の容積は、(18)式で計算されると(20)式で計算されるの合計で与えられるが、残液量と液密度からも求めることができる

ので、次式が成り立つ。
･････････････････････････････(21)(18)式、(20)式 及び (21)式より次式を得る。
････････････(22)以上より、(22)式からを求めることで、であるから、任意の残液量における液深さを求めることができる。

４．４．４ 横型バルク貯槽の胴部の濡れ面積
胴部の断面の全円周長さは、胴部の長さは、図３の濡れ部分の平面角はとなるので、胴部の濡れ面積として次式を得る。
････････････････････････････(23)

ここで、

：

液深さ

における胴部の濡れ面積（m2）(23)式を(16)式で定義した で表すと、胴部の濡れ面積として次式を得る。
････････････････････････････(24)

４．４．５ 横型バルク貯槽の鏡部の濡れ面積
鏡部の濡れ面積は、短軸を回転軸とする回転楕円体の表面積の液深さにおける濡れ部分として、次式で与えるものとする。
なお、(25)式は、実際のデータに一致するよう調整した実用上の近似式である。
･･･････(25)････････････････････････････(26)････････････････････････････(27)

ここで、

：

液深さ

における鏡部の濡れ面積：

回転楕円体の長軸（m2）（m）

４．４．６ 横型バルク貯槽の伝熱面積
任意の残液量における伝熱面積は、液深さにおける濡れ面積として与えるものとする。
････････････････････････････(28)(24)式及び(25)式より(28)式を変形すると、任意の残液量における伝熱面積として次式を得る。
････(29)6D 液-001-2022

４．５ 竪型バルク貯槽の液深さ・伝熱面積
４．５．１ 竪型バルク貯槽の液深さ
任意の残液量における液深さを、次式で与えるものとする。のとき･･････････････(30)のときの解

ただし、鏡部は短軸を回転軸とする回転楕円体とし、ｆ ＝
ここで、･･････････････(31)/：

鏡部の液深さ（ｍ）：鏡部の容積（ｍ3）とする。

４．５．２ 竪型バルク貯槽の伝熱面積
任意の残液量における伝熱面積は、横型と同様に濡れ面積とし、次式で与えるものとする。のとき･･････････････(32)のとき･･････････････(33)

ここで、

：

鏡部の表面積（ｍ２）

４．６ 発生能力に寄与するバルク貯槽の顕熱発生能力に寄与するバルク貯槽の顕熱は濡れ部分の顕熱とし、濡れ部分の重量は次式で与えるものとする。
･････････････････････････････････････････････････(34)

ここで、

：

濡れ部分の重量（kg）：

本体重量（kg）

：

全表面積

（m2）

４．７ ＬＰガスの物性値（１）液密度････････････････････････････(35)（２）ベーパー密度････････････････････････････(36)（３）蒸発潜熱････････････････････････････(37)（４）液比熱････････････････････････････(38)ただし、････････････････････････････(39)7D 液-001-2022
ここで、：i 成分の液相組成重量分率（－）：

i 成分の分子量（－）：

定数（表１に示す）（－）

表１ ＬＰガス物性値計算式の定数の値
成分MiK1K2K3K4K5K6K7K8K944.097.653

2301528

1.323

1.968372.51661.27256

2.34800.00393

58.12

8.198

2864

600

1.081

2.595

383.9864

0.87488

2.11350.00322

58.12

7.838

2648

581.3

1.173

2.595

354.9770

1.06744

2.16290.00327

５．バルク貯槽の寸法等及び重量
横型及び竪型バルク貯槽の寸法等及び重量を表２に示す。
表２ 地上設置式横型及び竪型バルク貯槽の寸法等及び重量
種類

充填量
（kg）

内容積（m3）

胴部長さ（m）

内径（m）

鏡部
短軸長さ（m）

鏡部
長軸長さ（m）

全表面積
（m2）

本体
重量（kg）

１５０kg 横型

１５０

０.３７０

０.８９９

０.６５

０.３２５

０.３９０

２.７４

１８０

３００kg 横型

３００

０.７４５

１.２１６０.８００.４０００.４８０

４.４３

３００５００kg 横型

５００

１.２４０

１.２４６

１.００

０.５００

０.６００

６.０６４２０

９８５kg 横型

９８５２.４５０

１.４１０

１.３０

０.６５０

０.７８０

９.４１

９００

９８５kg 竪型

９８５２.４５０

１.４１０

１.３０

０.６５０

０.７８０

９.４３

９００

（注） ９８５kg 竪型バルク貯槽の下鏡部の寸法等は以下のとおり。
下鏡高さ： ０.３２５ （ｍ）、

下鏡容積： ０.２８７２ （ｍ３）、

下鏡表面積： １.８３ （ｍ２）６．バルク貯槽の発生能力
地上設置式バルク貯槽（横型及び竪型）の発生能力を表３～表７に示す。

8D 液-001-2022
表３ 地上設置式１５０kg 横型バルク貯槽の発生能力9D 液-001-2022
表４ 地上設置式３００kg 横型バルク貯槽の発生能力10D 液-001-2022
表５ 地上設置式５００kg 横型バルク貯槽の発生能力11D 液-001-2022
表６ 地上設置式９８５kg 横型バルク貯槽の発生能力12D 液-001-2022
表７ 地上設置式９８５kg 竪型バルク貯槽の発生能力13D 液-001-2022

制定日
本資料の制定日は、１９９９年５月６日とする。

附則
本資料は、制定日より適用とする。

改訂履歴
版数

発行日

第１版
第１版
第１版
第２版

1999 年 5 月 6 日
2008 年 10 月 1 日
2016 年 3 月 11 日
2020 年 9 月 16 日

改訂内容

改訂者

初版発行
1.及び 2.のタイトルから「基準」を削除
技術基準の呼称を「Ｅ－001」から「Ｄ液－001」に変更
本資料のタイトル「横型バルク貯槽等」を「バルク貯 大井 登槽」に変更。（今回の改訂の適用範囲に「竪型」を含み、「バルク容器」を含まないことにした） なお、本文中の「バルク貯槽等」を「バルク貯槽」に変更。
２. ①、②･･･という表記を（１）、（２）･･･に変更
２. 「（１）バルク貯槽」（横型）から 200kg 型及びバルク容器を削除し、１ｔ型を 985kg 型に変更。
また、竪型として 985kg 型を追加。
２. 「（２）LP ガス組成」から８０mol％を削除
３. ①、②･･･という表記を（１）、（２）･･･に変更
３. 「竪型」の定義を（３）として追加
３. 「（４）充填時組成」の定義を変更
３. 「（６）発生能力」の誤字を訂正（「容器圧力」を「バルク貯槽の圧力」に訂正）し、消費終了時の下限圧力を「0.16997MPa」から「0.20MPa」に変更。
また、発生能力の定義を「消費時間中一定な 1 時間当たりのＬＰガス発生量」と明確に定義し直した。
３. 用語の意味の図１及び図２を変更
４.１ (1)式を Wp を用いた記述に変更し、Wp の定義式を(3)式として追加
４.１ ΔＰＥの用語及び式（ΔPE＝Ｐａ－ＰＥ）を削除
４.１ 総括伝熱係数の単位を［W/m2・K］から［kJ/m2・ｈ・℃］に変更
４.１ 上記の総括伝熱係数の単位変更により(2)式を変更（単位換算係数 3.6 を削除）
４.１ 各記号の温度の単位を［K］から［℃］に変更
４.１ 記号ｗｍの誤字訂正（容器 en を削除）
４.２ (5)式を変更（残液量ｗを残液量比ｗｒに変更）
４.２ 液相組成モル分率を大文字から小文字に変更
４.２ 定数 K1,K2 の i 成分の説明を追加
４.２ 記号「Ｔ」の説明「温度」を「液温」に変更
４.２ 温度の単位を［K］から［℃］に変更（次頁に続く）14D 液-001-2022
４.２ 気相組成計算式の説明で、「(5)式から」を削除
４.３ 総括伝熱係数の単位を［W/m2・K］から［kJ/m2・ｈ・℃］に変更し、工学単位系（kcal）から SI 単位系（kJ）への単位換算係数ξを追加
４.３ 総括伝熱係数の単位変更に伴い（10）式を変更
４.３ (11)式を変更（総括伝熱係数の工学単位系からＳＩ単位系への単位換算係数 1.16279 を削除）
４.３ 各記号の温度の単位を［K］から［℃］に変更
４.３ （12）式（横型の平均液深さ）を変更し、（13）式（竪型の平均液深さ）を追加
４.３ 「胴部（スレート部）の長さ」を「胴部長さ」に変更
し、胴部長さの記号を「H’」から「Lshell」に変更（本変更内容を以降においても同様とする）
４.３ 総括伝熱係数の単位変更理由を追記
４.３ 液深さの記号を小文字から大文字に変更
初版「４.４液深さ」及び「４.５伝熱面積」を第２版では「４.４横型バルク貯槽の液深さ・伝熱面積」及び「４.５竪型バルク貯槽の液深さ・伝熱面積」という構成とし、それぞれの内容を大幅に変更。（以降の式番号も変更）
４.５ 竪型の伝熱面積（33）式について、初版では「容積による近似」としていたが、第２版では「液深さによる近似」に変更
４.６を「発生能力に寄与するバルク貯槽の顕熱」に変更

第３版

2022 年 11 月 15日

４.６ （34）式の記号「Sｚ」を「A」に変更
４.７ ①、②･･･という表記を（１）、（２）･･･に変更
４.７ 各記号の温度単位を［K］から［℃］に変更
４.７ 定数 K3,K4,K5,K6,K7,K8,K9 の i 成分の説明を追加
４.７ 温度単位変更に伴う表１の各定数の値を変更
４.７ 記号説明に ｘｉ及び yi を追加
５. 表２から 200ｋｇ型、5000 ﾘｯﾄﾙ型及び 6000 ﾘｯﾄﾙ型を削除。また、表中の「種類」に横型／竪型の区分を付し、横型バルク貯槽の寸法等及び重量を見直すとともに、竪型の寸法等及び重量を追加
６. 発生能力計算結果を「別添付表による表示」から「本文中の表（表３～表７）による一覧表示」に変更
６. 付図による発生能力計算結果の表示は、計算結果の妥当性を検討するには有益であるが、実用上の必要性があまり認められないので削除
６. パラメータを「外気温」ではなく「残液量」とした場
合の発生能力に関する付表２及び付図２も実用上の必要性があまり認められないので削除
発生能力推算式(1)式の第二項を Wp/τE に変更
F（τE）の式を削除。以降の式番号を１つ繰上げる。
４.２ 消費開始時の液相組成計算に関する記述追加
総括伝熱係数の風速補正係数（11）式を変更
竪型バルク貯槽の液深さ（31）式を変更
上記変更に伴う発生能力を再計算（表３～表７）

15大井 登