光熱費には「窓」が効く、3層ガラスとクリプトン：省エネ機器（1/2 ページ）

LIXILは2015年1月、3層ガラスと樹脂フレームを組み合わせた窓「エルスターX」を発売する。断熱性能（熱貫入率）では国内最高の性能だと主張する。窓は熱の出入り口になりやすいため、光熱費軽減に大きく寄与しそうだ。2015年3月には特別な窓にも対応できるハイブリッドフレームの「サーモスX」も投入する。

[畑陽一郎，スマートジャパン]

　住宅設備大手のLIXILは、住宅用の樹脂フレーム窓「エルスターX」を発表、2015年1月から発売する（図1）。世界トップクラス、国内最高の断熱性能（熱貫入率）をうたう。

　光熱費を節約するため、さらには電力と熱を自給自足する住宅（ネットゼロエネルギーハウス、ZEH、関連記事）を実現するには、冷暖房の熱をなるべく逃がさない仕組みが必要だ。政府は2030年までに新築住宅の平均で、ZEHを実現しようとしており、熱を通しにくい窓が役立つ^＊1）。

＊1） 東京都都市整備局が2009年4月に公表した「住宅の省エネリフォームガイドブック」によれば、冬の暖房時は熱の58％が窓などの開口部から逃げ、夏の冷房時は熱の73％が入ると指摘。省エネを実現するリフォームを進めるなら、まず開口部となる窓ガラスやサッシ、ドアの断熱性、気密性を高めるべきだとした。

図1　エルスターXを用いた施工例。さまざまな寸法の窓を構成できる　出典：LIXIL

ガラスとフレームの両方に改善が必要

　熱を通しにくい窓を開発するには、ガラス面とフレーム（サッシ）の両方の断熱性能を高めなければならない。2007年版環境/循環白書は日本建材・住宅設備産業協会の調査結果を引いて、それぞれの効果を示している（図2）。

　アルミフレームに1枚のガラスをはめ込んだ単純な窓から熱が逃げる量（熱貫流率の相対値）を100とすると、ガラスを複層に変えた場合は71.4となり、熱が逃げにくい。さらにアルミフレームをアルミ樹脂複合フレームに変えると53.5に下がる。最も性能が高い組み合わせの1つは高断熱複層ガラスと樹脂フレームだ。LIXILによれば、関東以西ではアルミフレームが主流だが、北海道では樹脂フレームが90％を超えているという。

図2　ガラスとフレームを変えたときの断熱性能の変化　出典：環境省

Low-Eガラスをさらに改善

　高い断熱性能を持つガラスとして、一般に中空層を挟む2枚のガラスを用いた「Low-E」（低放射）複層ガラスが多く使われている。ガラスの表面に薄膜を形成し、断熱性能や遮熱性能を高める仕組みだ^＊2）。中空層には熱を伝えにくい乾燥空気を封入する。乾燥空気の代わりにアルゴン（Ar）^＊3）を用いるとさらに熱伝導を抑えることができる。

＊2） ガラス製造時に表面へ1万分の1mm程度の厚さの膜を作り上げる。酸化スズの薄膜や、酸化亜鉛と銀の多層薄膜を作ることが多い。
＊3） アルゴンは大気中に約0.9％含まれるガス。エルスターXが採用したクリプトン（Kr）もガスであり、大気中に約0.0001％（1ppm）含まれる。アルゴンやクリプトンは希ガス（不活性ガス）であり、他の物質と極めて反応しにくく、安定で無害だ。

　エルスターXの最上位製品では、3層ガラス構成を採る。2枚のLow-Eガラスの他、その間にもう1枚のガラスを置いた。封入ガスとして性能の高いクリプトンを用いる。大気の主成分である（乾燥）窒素の熱伝導率（0度）は0.024W/（m²・K）。アルゴンは窒素の57％しか熱を伝えない。クリンプトンは窒素の36％とさらに優れる。フレーム部分には熱を伝えにくい樹脂だけを用い、樹脂の構造も工夫した。その結果、製品全体として0.79W/（m²・K）という低い熱貫入率を実現できたという。

　エルスターXの最上位製品の構造を図3に示す。左上には3枚のガラスがあり、ガラスの間にはクリプトンガス（赤の丸）が封入されている。フレーム部分は全て樹脂でできており、中空層（ホロー）を多層に持たせることで断熱性能を高めている。

図3　エルスターX（最上位製品）の断面構造　出典：LIXIL

　エルスターXには構造（素材）が異なる3種類がある。いずれも樹脂フレームを用いており、異なるのはガラスとガスの組み合わせだ。封入するガスをアルゴン（黄色の丸）に変え、コストを抑えた製品を図4の左に示した。フレームの構造はクリプトンのものと変わらない。さらにLow-Eガラスを1枚に抑えた複層ガラス構成の製品もある（図4の右）。

図4　エルスターXのその他の製品の断面構造　出典:LIXIL