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C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

(1) 

まえがき

この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,通商産業大臣が制定した日

本工業規格である。

JIS C 0118

には,次に示す附属書がある。

附属書 A(参考)  1 日の日射量の世界分布


C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

(1) 

目次

ページ

序文

1.

  適用範囲

1

2.

  目的

2

3.

  一般事項

2

4.

  日射の基本事項

3

5.

  全天日射の値

3

5.1

  最大値

3

5.2

  平均月間及び年間全天日射

3

5.3

  気温並びに日射が同時に最大値となる場合

4

5.4

  1 日の日射量

4

6.

  夜間における大気放射の最低値

4

附属書 A(参考)  1 日の日射量の世界分布

7


日本工業規格

JIS

 C

0118

: 1999

 (IEC 60721-2-4

: 1987

/Amd.1

: 1988

)

環境条件の分類− 
自然環境の条件−

日射及び温度

Classification of environmental conditions

Part 2 : Environmental conditions appearing in nature

Solar radiation and temperature

序文  この規格は,1987 年に発行された IEC 60721-2-4, Classification of environmental conditions−Part 2:

Environmental conditions appearing in nature. Solar radiation and temperature

及び Amendment No. 1 1988 を翻訳

し,技術的内容を変更することなく作成した日本工業規格である。ただし,修正票  (Amendment No. 1)  に

ついては編集し,一体とした。

なお,この規格で点線の下線を施してある事項は,原国際規格にはない事項である。

この規格に記載した IEC 規格番号は,1997 年 1 月 1 日から実施の IEC 規格番号体系によるものである。

これより前に発行された規格については,規格票に記載された規格番号に 60000 を加えた番号に切り替え

る。

これは,番号だけの切替えであり内容は同一である。

1.

適用範囲

この規格は,日射地域を幾つかのタイプに分類する。製品に適用する日射の厳しさを適切な値に選定す

る場合は,基礎的な情報として使用することを意図している。

標高 5 000m 以上の地域を除いて,地理上の地域のすべてのタイプを網羅している。

製品に適用する日射の厳しさを選択する場合,厳しさの値は,JIS C 0110 : 1995 に規定した値を使用す

る。

備考  この規格の対応国際規格を,次に示す。

IEC 60721-2-4 : 1987, Classification of environmental conditions

−Part 2:Environmental conditions

appearing in nature. Solar radiation and temperature

1.a)

引用規格

次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの

引用規格は,記載の年の版だけがこの規格の規定を構成する。

なお,すべての規格は改正されるので,この規格の関係者は,次の規格の最新版を調査し,適用するよ

う推奨する。

JIS C 0110 : 1995

  環境条件の分類−環境パラメータとその厳しさの分類


2

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

備考  IEC 60721-1 : 1990 Classification of environmental conditions − Part 1 : Classification of

environmental parameters and their severities

と一致している。

JIS C 0111-1995

  環境条件の分類−自然環境の条件−温度及び湿度

備考  IEC 60721-2-1 : 1995 Classification of environmental conditions−Part 2 : Environmental conditions

apperring in nature. Temperature and humidity

と一致している。

2.

目的

製品が輸送,保管及び使用中にさらされる日射の厳しさを規定する。

3.

一般事項

日射によって製品は主としてそのものとその周辺が熱せられ,かつ,材料の光化学的な劣化によって影

響を受ける。

日射に含まれる紫外線は大部分の有機的な材料の光化学的な劣化を引き起こす。ある種のゴム化合物及

びプラスチック材料の弾力性や可塑性に影響を及ぼす。光学ガラスは不透明になることもある。

日射は塗装又は織物,紙などの色を退色させる。このことは,例えば,部品のカラーコードに対して重

要であり日射にさらされることによる最も重要な影響は物体が熱せられることである。したがって,日射

の厳しさの表示は表面に降り注ぐパワー密度又は 1 平方メートル当たりの日射強度で表す。

日射を受ける物体の温度は,主として周囲温度,太陽からの放射エネルギーそして物体に対する入射角

によって定まる。他の要因,例えば風又は据付台との熱伝導が重要である。さらに太陽スペクトラムに対

するその表面の吸収率

α

s

が重要である。

物体表面近傍の温度 t

s

を定義する。これは定常状態では実際の空気の温度 t

u

と日射強度 との組合せで

決まる物体の表面温度である。

近似値は,次の式で求める。

y

s

u

s

h

E

t

t

α

ここに,係数 h

y

は物体表面の熱伝導係数で,W/m

2

·

℃で表される。それは周囲への熱放射,熱伝導及び

風による対流の影響を含んだものである。

吸収率

α

s

は,表面の色温度,反射率及び伝導率に依存する。

典型的な澄んだ空の値は

α

s

: 0.7

h

y

: 20W/ (m

2

·

℃)

E

: 900W/m

2

となり,日射によって約 30℃の“温度上昇”となる。日射強度を推定するとき 10%の誤差は温度の影響

として,5℃以内となる。したがって,この分類においては日射の厳しさを極端に精密にする必要はなく,

ここではまた熱放射にあまり影響しない要因は無視している。

熱の影響は主に短時間の強い日差し,すなわち,快晴の日の正午付近の日射によって起こる。この値を

表 に示す。

夜空の下にさらされる製品の最低温度を求めるために,澄んだ夜の放射冷却による最も低い温度を確認

することは重要である。

この値を

図 に示す。


3

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

4.

日射の基本事項

太陽から地球へ注ぐ電磁放射線は紫外線領域から近赤外線までの広い範囲のスペクトルをもっている。

地表に届くエネルギーの大部分は 0.5

µm 程度の可視領域を最大値とし,0.3 から 0.4µm の波長領域にある。

代表的なスペクトルを

図 に示す。

太陽と地球の距離がその平均距離に等しいとき,大気の吸収がないとして太陽光に対して垂直な面の単

位面積に降り注ぐ日射エネルギーの量は,太陽定数と呼ばれている。その値はほぼ 1.37kW/m

2

である。

太陽と地球の距離は年間で変化するから,日射強度は 1 月の約 1.41kW/m

2

から 7 月の約 1.32kW/m

2

まで

変化する。

太陽エネルギーのほぼ 99%は 4

µm 以下の波長で放射される。0.3µm 以下のエネルギーの大部分は大気に

よって吸収され地表に届かない。さらに大気を通過する間に粒子やガスによって日射の吸収や散乱が起こ

る。大気中における直達光の散乱は天空からの散乱光となる。すなわち,地表のある場所において受ける

エネルギーは直達光と散乱光との総和になり,

“全天日射”と呼んでいる。熱効果の観点からいうとこの総

和は重要であり,この規格で示す値は,この全天日射を表している。

5.

全天日射の値

5.1

最大値

全天日射が最大の値になるのは晴天の日の正午である。雲のない正午に太陽の方向に対して垂直な面に

到達するパワーの最大値は,空気中のエーロゾル,オゾン及び水蒸気の含有量に左右される。それは緯度

や気候の現象によって変化する。

太陽の方向に対して垂直な面が受ける全天日射は約 1cm の水蒸気含有量,2mm のオゾンの厚さ及び

β

0.05

のエーロゾルをもった雲のない正午では 1 120W/m

2

に達する。ここで,

β

は混濁係数(オングストロ

ーム)である。1 120W/m

2

という値は,工業地帯又は大都市から離れた土地で太陽が 60°以上の仰角にあ

るときに相当する。

備考  垂直方向の大気中に含まれる水蒸気量はそれを凝縮したときの水の量をセンチメートルで表す。

同様に垂直方向の大気中に含まれるオゾン量は,標準状態の温度及び圧力に換算したオゾンの

厚さで表す。

エーロゾルによる散乱又は吸収は,混濁係数(オングストローム)で表す。これは,

λ=1µm

の単一波長の光が消える光学的な大気の深さである。

直達光は混濁が増すほど減少する。混濁は空気中の粒子の濃度が高い亜熱帯気候並びに砂漠において高

い。大都市では混濁は大きいが,山岳地帯では小さい。

表 の値は正午で,かつ,全天日射の雲のない空で太陽の方向に対して垂直な面で得られる全天日射の

ピーク値として適用することを薦める。この値は,正午付近の 2∼3 時間以内では数パーセント変わるだけ

であり,この時間帯の値を示している。

表 1  全天日射の代表的な最大値(雲のない空)

単位 W/m

2

地域

大都市

平原

山岳地帯

亜熱帯気候及び砂漠

700 750

1

180

他の地域

1 050

1 120

1 180

5.2

平均月間及び年間全天日射


4

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

ある表面が受ける日射の熱的効果の最大値は,正午の短時間の日射強度に依存するが,光化学的な効果

はさらされている間の全照射量,すなわち,累積量に関係する。比較のうえで 1 日の日射量が最も便利で

あり,一般によく使われている値である。

12

月には南極の近傍は 1 日中日に照らされているので 1 日の日射量の月平均値がおよそ 10.8kWh/m

2

達する。

南極圏以外では,

1

日の日射量はおよそ 8.4kWh/m

2

に達する。

1

日の年平均日射量の最も高い値は,

主に砂漠地帯で見られ,最大 6.6kWh/m

2

にまでなる。

5.3

気温並びに日射が同時に最大値となる場合

混濁係数

β

が最低となるのは,冷気中においてである。したがって

表 の値は各地での最高温度では起

こり得ない。

JIS C 0111-1995

で与えられる最大気温では,

表 の値の 80%以下となるであろう。

5.4

1

日の日射量

附属書 に 1 日の日射量の世界分布を示す。

6.

夜間における大気放射の最低値

雲のない夜間で大気放射が非常に低い値のとき,夜空にさらされた物体の表面は周囲の温度以下になる

大気放射と平衡状態にある物体の絶対温度 T

0

は,ボルツマンの法則によって,次のように与えられる。

4

/

1

0

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

σ

A

T

ここに,

σ

:  ステファン−ポルツマン定数  5.67×10

-8

W/ (m

2

·K

4

)

A

: W/m

2

で表した大気放射(

図 参照)

実際の物体温度は熱伝導,対流及び結露によって上昇する。

例を示すと,熱的に地面と絶縁され,かつ,澄みきった夜空の下にさらされた平らな円盤の表面は,気

温が,0℃で相対湿度が 100%に近い場合は,−14℃にも達する。

図 は,澄んだ空気中において夜空からの大気放射を地上 2m の高さでの気温の関数として示している。

相対湿度は,通常澄んだ夜では非常に高い。


5

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

図 1  澄んだ夜空からの大気放射


6

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

図 2  太陽及び地表からの電磁放射スペクトル


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C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

附属書 A(参考)  日の日射量の世界分布

この

附属書 A(参考)は,本体に関連する事項を補足するもので,規定の一部ではない。

1

日の日射量の世界分布 

図 A.1,図 A.2 及び図 A.3 の世界地図に,相対的な全天日射量(6 月,12 月及び年間平均値)を示す(備

考 1.参照)。相対的な全天日射量は,地表で測定した全天日射量を人工衛星で測定した大気圏外の全天日射

量,すなわち,大気の外で太陽の方向に垂直な面が受ける太陽放射に対する比率として定義する。

地表での全天日射量の 1 日当たりの平均値を求めるには,地図上に示されたパーセント値に

表 A.1 で緯

度の関数として与えられる大気圏外の全天日射量を乗じる。

備考1. 

G. Major et al. : World maps of relative global radiation.

World Meteorological Organization, Technical Note No. 172, Annexe. WMO NO. 557, Geneva (1981)

2. 

日平均全天日射量 (kW/m

2

)

を求める方法は,月間及び年間日射量を 6 月の日数(30 日),12

月の日数(31 日)及び年間の日数(365 日)で除して求めた値である。

例  カルフォルニア半島の南端で,6 月に予想される日平均全天日射量を求める。

図 A.1 からその点(緯度で 23°N)は,60%の等日照線で囲まれており,その点に対するパーセ

ント値は,62%と推定する。

表 A.1 の 6 月の欄から,23°N に対する値を補間法で求めると 11.16kWh/m

2

となる。この値に,

上記で述べたパーセント値を乗じると,日平均全天日射量は,ほぼ 6.9kWh/m

2

となる。


8

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

表 A.1  大気圏外の日平均全天日射量

単位 kWh/m

2

緯度

6

月 12 月

年間

90N 12.47  0.0  4.17

85N 12.42  0.0  4.20

80N 12.28  0.0  4.30

75N 12.05  0.0  4.49

70N 11.72  0.0  4.76

65N 11.40

0.11 5.16

60N 11.40

0.65 5.71

55N 11.48

1.36 6.29

50N 11.56

2.16 6.87

45N 11.61

3.00 7.42

40N 11.61

3.85 7.93

35N 11.56

4.72 8.40

30N 11.44

5.57 8.82

25N 11.26

6.40 9.19

20N 11.00

7.20 9.49

15N 10.68

7.96 9.73

10N 10.30

8.68 9.90

 5N

 9.84

 9.34

10.01

0

 9.33

 9.95

10.04

 5S

 8.76

10.50

10.01

10S

 8.13

10.98

 9.90

15S

 7.46

11.39

 9.73

20S

 6.74

11.73

 9.49

25S

 5.99

12.00

 9.19

30S

 5.21

12.19

 8.82

35S

 4.41

12.32

 8.40

40S

 3.60

12.37

 7.93

45S

 2.79

12.37

 7.41

50S

 2.01

12.31

 6.86

55S

 1.27

12.22

 6.29

60S

 0.60

12.13

 5.71

65S

 0.10

12.12

 5.16

70S 0.0 12.45

4.75

75S 0.0 12.80

4.48

80S 0.0 13.05

4.30

85S 0.0 13.20

4.20

90S 0.0 13.25

4.16


 

9

C

 01
18: 1

999 (

IEC
 607

21-2-

4 :
 1987/A

m

d.

1 : 1

988)

図 A.1  月の相対的な全天日射量の平均値


10

C

 01
18: 1

999 (

IEC
 607

21-2-

4 :
 1987/A

m

d.

1 : 1

988)

図 A.2  12 月の相対的な全天日射量の平均値


 

11

C

 01
18: 1

999 (

IEC
 607

21-2-

4 :
 1987/A

m

d.

1 : 1

988)

図 A.3  年間の相対的な全天日射量の平均値


12

C 0118: 1999 (IEC 60721-2-4 : 1987/Amd.1 : 1988)

原案作成本委員会  構成表(順不同)

氏名

所属

(委員長)

池  田  弘  明

静岡大学

(幹事)

高  久      清

工業技術院電子技術総合研究所

(委員)

永  松  荘  一

通商産業省機械情報産業局

中  村  国  臣

工業技術院電子技術総合研究所

橋  爪  邦  隆

工業技術院標準部

寺  岡  憲  吾

防衛庁装備局

吉  田  裕  道

東京都立産業技術研究所

山  村  修  蔵

財団法人日本規格協会

赤  嶺  淳  一

社団法人日本電機工業会

菅  野  久  勝

日本試験機工業会

工  藤  真一郎

社団法人関西電子工業振興センター

栗  原  正  英

社団法人日本プリント回路工業会

酒  井  善  治 IMV 株式会社

佐々木  喜  七

財団法人日本電子部品信頼性センター

芹  川  寛  治

日本電気計器検定所

千  葉  宣  臣

財団法人電気安全環境研究所

塚  田  潤  二

社団法人日本電子機械工業会

坪  田  芳  実

株式会社日立製作所

東  條  喜  義

社団法人日本電子工業振興協会

福  西  寛  隆

日本電気株式会社

堀  越  保  博

財団法人日本品質保証機構

(事務局)

喜多川      忍

財団法人日本電子部品信頼性センター

環境試験及び分類 JIS 原案作成 C 小委員会  構成表(順不同)

氏名

所属

(主査)

高  久      清

工業技術院電子技術総合研究所

(幹事)

渡  辺      博

株式会社東芝重電技術研究所

(委員)

沖  田  真  一

工業技術院標準部

井  下  芳  雄

エミック株式会社

塚  田  潤  二

社団法人日本電子機械工業会

山  田  宣  人

ソニー株式会社横浜テクノロジーセンターCS センター

山  本  敏  男

タバイエスペック株式会社環境試験技術センター

横  井  康  夫

株式会社山崎精機研究所

梁  池  忠  夫

沖エンジニアリング株式会社

(事務局)

喜多川      忍

財団法人日本電子部品信頼性センター