布団を干すと、なぜふかふかになるの？
― ダニは、日なたでは死んでいません
よく晴れた日に布団を干すと、取りこんだときには見ちがえるほどふくらんでいます。「日光でダニが死ぬから」「太陽の力で繊維がよみがえるから」とよく言われますが、どちらも主役ではありません。布団から出ていっているのは、前の晩に自分がしみこませた水です。
朝、布団をめくると、体が乗っていたところだけが平たくつぶれています。手でたたいても、なかなか元に戻りません。
それをベランダに出して、数時間おいてから取りこみます。持ち上げた瞬間、軽くなったように感じます。厚みも戻っています。
同じ布団なのに、出す前と後でこれほど違う。太陽は、布団に何をしたのでしょうか。
ふくらみを決めているのは、この2つです
人はひと晩でコップ1杯ほどの汗をかくとされています。その多くは布団に移り、綿や羽毛のすき間に居座ります。水は重く、繊維どうしをくっつけて、ふくらみをじゃまします。
布団の厚みの正体は、繊維そのものではなく、繊維がかかえている空気です。水が抜けると繊維は自由に曲がれるようになり、自分の弾みでもとの形へ戻ります。
つまり「ふかふか」は、日光が新しく与えたものではありません。水という重しが取れて、布団がもともと持っていた形に戻っただけです。では、よく聞く「日光でダニ退治」はどうなのでしょうか。こちらは、あとでくわしく見ていきます。
ふくらみの正体は、繊維ではなく空気
掛け布団も敷き布団も、体積のほとんどは空気です。綿や羽毛は、細い繊維が絡み合ってすき間を作り、そこに空気を閉じこめています。この空気が動かないおかげで、熱が逃げにくく、あたたかく感じます。
ところが水がしみこむと、様子が変わります。水は細いすき間に入りこみ、表面張力で繊維どうしを引き寄せます。濡れた髪の毛が束になって寝るのと同じことが、布団の中で起きています。図1の左を見てください。繊維はつぶれ、空気の部屋が小さくなっています。
日なたに出すと、布団の温度が上がります。あたたまった水は気体になって出ていきます。すると繊維を引き寄せていた力が消え、図1の右のように繊維は起き上がります。厚みが戻るのは、この瞬間です。
「日光でダニが死ぬ」は、どこまで本当？
布団にすむダニは、ヒョウヒダニと呼ばれる仲間が中心です。人のフケやあかを食べ、かゆみやくしゃみの原因になる物質を残します。このダニは、おおむね50℃を超える環境に一定時間おかれると死ぬとされています。
問題は、その温度が布団のどこまで届くかです。よく晴れた日でも、高い温度になるのは太陽に向いた表面だけです。中や裏側は、外の気温に少し上乗せした程度までしか上がらないことが多いとされています。
しかもダニは動けます。暑くなった面から、涼しい裏側やもっと奥へ移るだけです。図2のように、布団の中には必ず「逃げ場」が残ります。だから天日干しは、ダニの数そのものを大きく減らす方法にはなりません。
ただし効果がないわけではありません。ダニは湿ったところでよく増えるとされています。干して水を抜くことは、増えにくい環境を作る手です。直接たおすのではなく、住みごこちを悪くする、と考えると実態に近くなります。
布団に黒い大きな袋をかぶせて干すやり方があります。黒い面は日ざしをよく吸って高い温度になり、袋の中の空気も閉じこめられます。表面だけでなく内部まで温度が上がりやすくなるため、ただ干すよりも水が抜けやすくなります。
強くたたくと繊維が切れ、細かい粉になって布団の中に残ります。ダニのふんや死がいも、細かく砕けて舞い上がります。表面を軽くはらい、掃除機で吸うほうが理にかなっているとされています。
まとめ
布団のふかふかは、太陽が新しく作ったものではありません。ひと晩でしみこんだ水が抜け、繊維がもとの弾みを取り戻しただけです。日光はその水を追い出す役をしています。ダニについては、たおすというより、増えにくい乾いた場所に変えている、というのが実際に近い説明になります。
干して抜けていくのは、コップ1杯の水。
ふくらんだのは繊維ではなく、戻ってきた空気です。
水が気体に変わるときに大量の熱を運び去るしくみは、犬は、なぜ舌を出してハアハアするの？でもくわしく扱っています。乾くと繊維が形を変える話は、松ぼっくりは、なぜ濡れると閉じて、乾くと開くの？と同じ仲間の現象です。
- 枕やクッションなど、持ち運べる寝具を1つ選び、朝いちばんに重さをはかります。台所のはかりでかまいません。
- 晴れた日に2〜3時間干し、取りこんだ直後にもう一度はかります。数十グラム軽くなっていれば、それが抜けた水です。
- 同じものを日かげの風通しのよい場所に干して、重さの減り方をくらべます。日なたより時間はかかりますが、減ること自体は起こります。
日かげでも減るなら、効いているのは「日光そのもの」ではなく「水が出ていける条件」だと分かります。雨の日や湿度の高い日は、ほとんど減りません。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「物理基礎・化学基礎」で習う範囲
- 高校＋高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目（伝熱工学・移動現象論）の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：この現象には名前があります
- 蒸発：液体が、沸点に達していなくても表面から気体に変わること。布団の水が抜けるのはこの働きです。
- 蒸発潜熱（気化熱）：液体を同じ温度のまま気体に変えるために要る熱。温度計の値を上げずに消えていく熱です。
- 熱伝導率：熱の伝わりやすさを表す量。動かない空気はこの値が小さく、布団のあたたかさのもとになります。
- 毛細管力：細いすき間に水が入りこみ、まわりの物を引き寄せる力。濡れた繊維が束になる原因です。
中学高校式で確かめる：ひと晩ぶんの水を飛ばすのに、日ざしは何分ぶん要るのか
主役は水です。そこで「布団にしみこんだ水を全部気体にするのに、日ざしが何分ぶん要るか」を出してみます。求めたいのは時間そのものです。
| 記号で書くと | t ＝ (m × L) ÷ (S × A) |
| 言葉で書くと | かかる時間 ＝ (水の重さ × 蒸発に要る熱) ÷ (日ざしの強さ × 受ける面積) |
| どこから来る式か | エネルギーの保存。上から受け取った熱の合計が、水を気体に変える熱とつり合う、と置いたものです |
| t | かかる時間。単位は秒 |
| m | 布団にしみこんだ水の重さ。単位はキログラム |
| L | 水1キログラムを気体に変えるのに要る熱。単位はキロジュール毎キログラム |
| S | 日ざしの強さ。1平方メートルが1秒に受け取る熱で、単位はワット |
| A | 太陽に向いている布団の面積。単位は平方メートル |
| ひと晩で布団に移る水（m） | 約 0.2 キログラム（コップ1杯ほどとされています） |
| 水の蒸発潜熱（L） | 約 2400 キロジュール毎キログラム（30℃付近） |
| よく晴れた昼の日ざし（S） | 約 700 ワット毎平方メートル |
| 太陽に向く布団の面積（A） | 約 2 平方メートル |
| 水を気体に変えるのに要る熱 | 0.2 × 2400 ＝ 480（キロジュール） |
| 単位をジュールに直す | 480 × 1000 ＝ 480000（ジュール） |
| 布団が1秒に受け取る熱 | 700 × 2 ＝ 1400（ワット） |
| かかる時間 | 480000 ÷ 1400 ≒ 343（秒） |
| 分に直すと | 343 ÷ 60 ≒ 5.7（分） |
熱の量だけで考えると、6分ほどで足ります。ところが実際の天日干しは2〜3時間かかります。足りないのは熱ではありません。水蒸気が布団の奥から表面まで出てくるのに時間がかかるのです。受け取った日ざしの多くは、布団や空気をあたためたり、そのまま外へ逃げたりしています。ふかふかを決めているのは、日ざしの強さより「風通し」と「空気の乾き具合」だと分かります。
高校高校＋温度が上がらないのに、熱はどこへ消えたのか
高校物体をあたためる熱を顕熱、状態を変えるだけで温度を動かさない熱を潜熱と呼びます。布団の水が受け取っているのは主に潜熱です。だから干している間、布団の温度は思ったほど上がりません。上の計算で使った1キログラムあたり2400キロジュールという値も、この潜熱です。
高校＋水がどれだけ出ていけるかは、空気側の状態で決まります。ある温度の空気が持てる水蒸気の量には上限があり、これを飽和水蒸気圧と呼びます。温度と飽和水蒸気圧の関係を表す式はクラウジウス・クラペイロンの式として知られています。布団のそばの水蒸気の量と、まわりの空気の水蒸気の量の差が、蒸発の速さを決めます。湿度の高い日に干しても乾かないのは、この差が小さいからです。
大学乾燥は、2つの期間に分かれる
粉や食品や繊維を乾かす過程は、化学工学の移動現象論で扱われます。表面がじゅうぶん濡れている間は、単位時間に抜ける水の量がほぼ一定に保たれます。これを恒率乾燥期間と呼びます。やがて表面まで水が届かなくなると速さが落ち、減率乾燥期間に入ります。布団を長く干しても最後のほうで手ごたえが減るのは、この後半に入っているためです。ここでは熱の移動と物質の移動が同時に進み、両者の比を表すルイス数という無次元量が使われます。
📖 式の導出や、さらに先の内容：蒸発熱（蒸発潜熱）
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- 家庭の布団で、実際に何割の水が抜けるのか。 素材・厚み・干す時間の組み合わせが多すぎて、共通の目安として示せる測定はまだ多くありません。
- ダニが暑さを避ける行動の詳細。 どのくらいの温度差で、どれだけの速さで移動するのかは、種や湿り具合によって報告に幅があるとされています。
- アレルギーの原因物質をどれだけ減らせるか。 ダニの数を減らすことと、症状のもとになる物質を減らすことは別の問題で、家庭で実行できる対策の効果は検討が続いています。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。布団の中身は素材ごとに性質が違うため、数値は目安として読んでください。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科・状態変化と熱 | 水が気体に変わるときに熱を奪う話 |
| 高校 | 物理基礎・熱量と潜熱 | 「式で確かめる」の計算全体 |
| 高校＋ | 地学基礎・飽和水蒸気圧 | 湿度が高いと乾かない理由 |
| 大学 | 化学工学・移動現象論 | 恒率乾燥期間と減率乾燥期間 |
| 研究 | 住環境学・アレルギー学 | ダニ対策の効果の検証 |
| ― | 生活とのつながり | 干す時間帯の選び方、たたかない扱い方 |
- 蒸発熱（ウィキペディア日本語版） ― 蒸発潜熱の定義と水の値
- 日本家政学会誌ほか、寝具の吸湿・放湿に関する報告
- 厚生労働省「アレルギー疾患の生活環境対策」に関する解説資料
- 化学工学会 編『化学工学便覧』乾燥の章（恒率乾燥・減率乾燥の区分）
※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。アレルギーなど健康に関わる対策は、症状に応じて医師や専門機関の助言に従ってください。