一番暖かくなる布団掛けの順番は「羽毛布団の上に毛布」である科学的理由と考察

一番暖かくなる布団掛けの順番は「羽毛布団の上に毛布」である科学的理由と考察

どうも、パラシフターKです!

先日、布団の掛け方に関する「とある情報」を知り、ちょっとした衝撃が走りました。

それは、当ブログの共同運営者パラシフターSが何気なく放った以下のツイート内容です。

(おい、ちょっとまて、ウソ・・・だろ、、)

30年ちょっと生きてきて何の疑問も持たなかった、「毛布の上に掛布団、これ絶対」という私の中の常識がゲシュタルト崩壊しました。ええ、シュタインズゲートしました。

そこで、布団の掛ける順番問題について科学的・熱工学的に考察してみたところエウレカしたため、本記事にて紹介します。

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毛布が上の理由①暖かいと羽毛布団がふくらむ長時間的効果

本記事では、掛布団は羽毛布団として検討を行います。

羽毛の特性として、温度が上がると空気を含んで膨らむというものがあるそうです。

掛け布団に含まれた大量の羽毛が膨らむことにより、断熱効果の高い空気層がより厚くなるため保温効果が高まります。

しかし、羽毛布団を一番上(毛布の上)にかけると、上側の表面は冷たい空気にさらされておりますので、羽毛布団内の平均温度はあまり高くはなりません。

従って、羽毛が膨らむ効果も小さいため、断熱性能はそこまで向上しないのです。

ところが、羽毛布団の上に毛布をかけた場合はどうなるでしょう?

毛布が部屋の冷たい空気を遮ってくれるため、羽毛布団の上側表面温度は先ほどの外側に敷いた場合よりも高くなります。

従って、羽毛布団内の平均温度はより高くなります。

その結果、羽毛はさらに膨らみ、羽毛布団自体の断熱性能が向上するため、布団内が温かく保てるのです。

ただし、この説明だけでは毛布・羽毛布団のかける順番問題の解答としては不十分です。

なぜなら、この効果はふとんに入ってから十分な時間が経ったあとの定常状態での到達温度を向上させるという長時間的効果であり、ふとんに入ってから眠りにつくまでの比較的短時間での温かさに関しては言及していないからです。

毛布が上の理由②羽毛布団の熱伝導率が小さいことによる短時間的効果

熱伝導率というものをご存知でしょうか?

以前、100度のサウナでやけどをしない理由にも書きましたが、温度差が大きくても熱伝導率が小さいとあまり熱が流れ込めないのに対し、温度差が小さくても熱伝導率が大きいと熱が多く流れ込むため熱く感じるのです。

つまり、熱伝導率は熱の流れやすさの指標です。

お鍋を火にかけているとき、お鍋自体はものすごく熱くなるため触ったらやけどしますが、木やゴムでできた持ち手の部分はそこまで熱くならないため触っても大丈夫ですよね。

木やゴムは熱伝導率が小さいためお鍋本体から熱が流れ込みにくいため温度が中々上がりにくく、かつ手で触っても皮膚に熱が流れ込みにくいためやけどせずに済むのです。

この効果について、布団のかける順番問題に当てはめてみましょう。

ざっと調べたところ、毛布と羽毛布団の熱伝導率は以下です。

・毛布の熱伝導率:0.06 W/mK

・羽毛布団の熱伝導率:0.025W/mK

羽毛布団は毛布の熱伝導率の半分以下なので、布団に入りたての状態では、体から布団への熱の伝わりやすさは、羽毛布団の場合が毛布の場合の半分以下になります。

従って、羽毛布団を体の上にかけたとき、布団への入熱量は小さいため、体と布団の間の空間はあっという間に体温付近にまで温まります。

布団に入ってからすぐに布団内があたたまるため、入眠しやすくなります。

これが、短期的な温かさを感じる理由です。

ちゃんと考察するには熱容量や熱拡散率を持ち出す必要がありますが、一般的説明は熱伝導率のみで十分でしょう。

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まとめ

科学的・熱工学的な考察を行うことにより、「毛布と羽毛布団のかける順番問題」に終止符を打ちました。

結論は、羽毛布団の上に毛布です。

その理由には、長時間的な理由と短時間的な理由があります。

長時間的(定常)な理由

・羽毛布団は温度が高いと空気を含んで膨らむ性質がある

⇒空気の断熱層が大きくなるため断熱性能が増加する

⇒体に近い方が平均温度が高まるためこの効果が多く得られる
(布団内の最高到達温度が上がる)

⇒最も寒くなる早朝も温かさを維持できるため快眠しやすくなる

短時間的(過渡的)な理由

・羽毛布団は毛布に比べて熱伝導率が半分以下

⇒体から布団内部への入熱量が毛布に比べて半分

⇒布団の外側に熱が逃げていきにくいためあっという間に布団内の温度が上がる

⇒入眠後すぐに快眠できる

上記の考察は、温度が高いと膨らみ、かつ化学繊維よりも熱伝導率が低いという羽毛布団の特性から検討したものであるため、掛布団が羽毛布団ではない場合や毛布が羊毛などの動物性繊維でできている場合はこの限りではありません。

ご自身が使用している掛布団と毛布の素材を確認し、上記に示したような検討を行うことで、掛ける最適な順番を確認してみましょう!

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