ラドン含有水製造方法及びラドン含有水製造装置
【課題】得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めることのできるラドン含有水製造方法を提供する。
【解決手段】ラドンを含有するラドン含有ガスＧ１を原料水Ｗ０に接触させ、前記ラドンを原料水Ｗ０中へ溶解させることにより、原料水Ｗ０をラドン含有水Ｗ１とするラドン含有水製造方法において、原料水Ｗ１を冷却してその温度を凝固点付近に保つとともに、ラドン含有ガスＧ１からなる気泡Ｇ２を原料水Ｗ０中に発生させるようにした。気泡Ｇ２を微細化して、ラドン含有ガスＧ１と原料水Ｗ０の接触面積を増大させるとより好ましい。
【解決手段】ラドンを含有するラドン含有ガスＧ１を原料水Ｗ０に接触させ、前記ラドンを原料水Ｗ０中へ溶解させることにより、原料水Ｗ０をラドン含有水Ｗ１とするラドン含有水製造方法において、原料水Ｗ１を冷却してその温度を凝固点付近に保つとともに、ラドン含有ガスＧ１からなる気泡Ｇ２を原料水Ｗ０中に発生させるようにした。気泡Ｇ２を微細化して、ラドン含有ガスＧ１と原料水Ｗ０の接触面積を増大させるとより好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラドンを含有するラドン含有水を製造するためのラドン含有水製造方法と、このラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に用いることができるラドン含有水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質であるラドンを微量（人体に悪影響を及ぼさない程度）に含有する温泉には、各種疾病の治癒を促進する効能があると考えられている。放射性物質を含有する温泉は、放射能泉と呼ばれており、我が国では、三朝温泉（鳥取県）や玉川温泉（秋田県）などが、海外では、ガシュタインヒーリング坑道（オーストリア・ザルツブルグ州）などが知られている。近年には、ラドンを人為的に原料水中に溶解させることにより、天然の放射能泉と同様の効能を奏するラドン含有水を人工的に製造する試みがなされるようになり、種々のラドン含有水製造方法やラドン含有水製造装置が提案されるようになってきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、抽出槽内に貯えられた温水中に、放射性物質を含有する鉱石を顆粒状にして浸漬することにより、放射性壊変生成物が溶解した温水を人工的に製造する方法が記載されている（第１図などを参照）。特許文献１には、抽出槽の上部に存在するガスを抽出槽の下部に圧送することにより、温水中に気泡を発生させることについても記載されている（請求項１などを参照）。この気泡により、顆粒状の放射性物質を微振動させることができるので、該放射性物質から温水中へ放射性壊変生成物が溶解しやすくなる。また、この気泡から温水中へ放射性壊変生成物を溶解させることも可能になる。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された方法では、放射性物質を含有する鉱石をより寸法の小さな顆粒状として、放射性物質と温水の接触面積を増大させ、得られる温水における放射性壊変生成物の溶解度を高めようとすると、顆粒状の鉱石を支持させるフィルターの網目も小さくしなければならず、該網目を気泡が通過しにくくなるため、所望の溶解度の温水を得ることができなくなるおそれがあった。また、特許文献１に記載された方法は、放射性物質を含有する鉱石が温水に直接的に接触するようになっていたため、それにより得られた温水を飲用水などとして使用するには難があった。さらに、特許文献１に記載された方法は、ヒーターで温水を５０〜１００℃に加熱するものであり（明細書第３頁左欄上から２２〜２３行目を参照）、必ずしも、得られる温水における放射性壊変生成物の溶解度を高くできるものとはなっていなかった。
【０００５】
ところで、特許文献２には、ラドンを含有するラドン含有ガスを溶媒に通し、該ラドン含有ガス中のラドンを溶媒中に溶解させて捕集するラドン捕集方法であって、前記溶媒を冷却するものが記載されている（段落０００４を参照）。特許文献２には、前記溶媒を冷却することで溶媒へのラドンの溶解度が高まることについても記載されている（段落０００５を参照）。しかし、特許文献２に記載されたラドン捕集方法は、前記溶媒として、シリコーンオイルを用いるものとなっており（段落０００９などを参照）、飲用水や浴用水として使用することのできるラドン含有水を製造できるものとはなっていない。前記溶媒の冷却も、−７７℃と非常に低い範囲で行うようになっている（段落００２６などを参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−０３２３００号公報（請求項１、明細書第３頁左欄上から２２〜２３行目、第１図）
【特許文献２】特開２００２−２６５２０６号公報（段落０００４、段落０００５、段落０００９、段落００２６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めることのできるラドン含有水製造方法と、このラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に用いることのできるラドン含有水製造装置を提供するものである。また、飲用水や浴用水として好適に使用することのできるラドン含有水を得ることも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造方法であって、原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つとともに、ラドン含有ガスからなる気泡を原料水中に発生させることにより、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度を高めることができるようにしたことを特徴とするラドン含有水製造方法を提供することによって解決される。
【０００９】
ところで、ラドン（Ｒｎ）は、狭義には、ラドン２２２のみを指し、その同位体であるラドン２２０やラドン２１９は、「トロン（Ｔｎ）」や「アクチノン（Ａｎ）」など、別名で称される場合もある。しかし、本明細書における「ラドン」の概念には、特に断りのない限り、ラドン２２２だけでなく、ラドン２２０やラドン２１９などの同位体も含まれるものとする。ただし、それぞれの半減期は、ラドン２２２で約３．８日、ラドン２２０で約１分、ラドン２１９で約４秒と、ラドン２２２が他の同位体に比べて圧倒的に長い。このため、ラドン含有水によって奏される所望の効果を長時間維持するということを重視するならば、本発明のラドン含有水製造方法やラドン含有水製造装置において、原料水に溶解させるラドンとしては、ラドン２２２が最適ということになる。
【００１０】
また、本発明のラドン含有水製造方法やラドン含有水製造装置において、「ラドン含有ガス」という語の概念には、乾燥状態のガスだけでなく、液体の微粒子が分散した湿潤状態（ミスト状）のガスをも含まれるものとする。さらに、「原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つ」とは、具体的に、原料水の凝固点をＴ０［℃］（原料水が純水である場合には１気圧でＴ０＝０［℃］）とすると、ラドン含有ガスを接触させているときの原料水の温度をＴ０［℃］以上かつＴ０＋１０［℃］以下となる範囲に保つことをいう。
【００１１】
気相にあるラドンは、既に述べた通り、原料水（溶媒）の温度が低ければ低いほど、原料水に対する溶解度が高まる。したがって、上記のように、原料水の温度を、それが凝固しない範囲でできるだけ低く保つことにより、得られるラドン含有水に含まれる放射能の量［Ｂｑ］を増大させることができるのである。ラドン含有ガスを接触させているときの原料水の温度は、Ｔ０＋５［℃］以下に保つと好ましく、Ｔ０＋３［℃］以下に保つとより好ましい。
【００１２】
本発明のラドン含有水製造方法では、原料水を冷却するという上記の工夫以外にも、ラドン含有ガスを気泡状態で原料水と接触させるという工夫を施しているため、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をさらに高めることも容易なものとなっている。例えば、原料水中に発生したラドン含有ガスからなる気泡を微細化することにより、ラドン含有ガスと原料水の接触面積を増大させ、ラドンの溶解度を高めることができる。
【００１３】
この際、ラドン含有ガスからなる気泡をどの程度まで微細化するかは、得られるラドン含有水に要求されるラドンの溶解度などによっても異なり、特に限定されない。しかし、気泡が小さくなればなるほど、ラドン含有ガスと原料水との接触面積が大きくなり、ラドン含有ガスに含まれるラドンが原料水中に溶解しやすくなることを考慮すると、気泡は、その直径が５ｍｍ以下となるまで微細化すると好ましい。気泡の直径は、１ｍｍ以下であるとより好ましく、０．５ｍｍ以下であるとさらに好ましい。
【００１４】
さらに気泡を微細化して、直径が数十μｍ以下の「マイクロバブル」と呼ばれる領域まで小さくすると、原料水中を漂う気泡の上昇速度（浮揚速度）が著しく低下して原料水中に気泡が長く滞留するようになり、ラドン含有水から放射される放射線の量がより長時間維持されるという効果が奏されるようになる。加えて、気泡の大きさに反比例してそれに加えられる圧力が高まっていき（この現象は、「微細気泡の自己加圧効果」として知られている。）、その圧力上昇に伴って気泡内のラドンが原料水中に溶解しやすくなるという効果も奏されるようになる。したがって、これらの効果を考慮するならば、気泡は、その直径が０．１ｍｍ（１００μｍ）以下となるまで微細化すると好ましい。気泡の直径は、５０μｍ以下であるとより好ましく、２０μｍ以下であるとさらに好ましい。気泡の直径の下限は、特に限定されないが、通常、１μｍ以上とされる。
【００１５】
気泡を微細化する方法は、特に限定されない。例えば、ラドン含有ガスからなる気泡に超音波を照射することにより、前記気泡を微細化する方法が挙げられる。このとき照射する超音波の周波数は、得られるラドン含有水の用途などによっても異なり、特に限定されない。しかし、気泡をより微細化してラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めるためには、超音波の周波数は高く設定した方が有利である。超音波の周波数は、通常、２０ｋＨｚ以上である。超音波の周波数は、５００ｋＨｚ以上であると好ましく、１ＭＨｚ以上であるとより好ましく、２ＭＨｚ以上であるとさらに好ましい。超音波は、連続的に照射してもよいが、同じ周波数であれば断続的に照射した方が、ラドンの溶解度が高くなることが確認できた。
【００１６】
このほか、気泡を微細化する方法としては、ラドン含有ガスを原料水中に放出して気泡を発生させるためのラドン含有ガス放出ノズルを、微細気泡を発生させるのに適したもの（いわゆる「マイクロバブル発生ノズル」）とすることも好ましい。マイクロバブル発生ノズルとしては、その内部に原料水の渦流を発生させて該渦流にラドン含有ガスを巻き込ませることにより、微細化された気泡を得るせん断方式のものや、その内部で原料水の圧力を高めてラドン含有ガスを原料水中に一旦溶解させた後、原料水の圧力を再度低くすることにより、微細化された気泡を得る加圧溶解方式（加圧減圧方式）のものなどが例示される。
【００１７】
ここまでは、本発明のラドン含有水製造方法について説明してきたが、上記課題は、本発明のラドン含有水製造装置を提供することによっても解決される。すなわち、ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造装置であって、（ａ）ラドン含有ガスを生成するためのラドン含有ガス生成源と、（ｂ）原料水を貯留するための原料水貯留槽と、（ｃ）ラドン含有ガス生成源で生成されたラドン含有ガスを原料水貯留槽へ移送するためのラドン含有ガス移送ポンプと、（ｄ）原料水貯留槽へ移送されてきたラドン含有ガスを原料水中に放出して気泡を発生させるラドン含有ガス放出ノズルと、（ｅ）原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つ原料水冷却手段と、を備えたことを特徴とするラドン含有水製造装置である。このラドン含有水製造装置は、上述した本発明のラドン含有水製造方法を実施するのに好適に用いることができるものとなっている。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によって、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めることのできるラドン含有水製造方法と、このラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に用いることのできるラドン含有水製造装置を提供することが可能になる。また、飲用水や浴用水として好適に使用することのできるラドン含有水を得ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に使用することのできる本発明のラドン含有水製造装置の好適な実施態様を示した図である。
【図２】実験条件１〜３のそれぞれにおいて、実験開始からの経過時間と、各時点のラドン濃度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のラドン含有水製造方法及びラドン含有水製造装置について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明のラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に使用することのできる本発明のラドン含有水製造装置１０の好適な実施態様を示した図である。
【００２１】
１．ラドン含有水製造装置の概要
本実施態様のラドン含有水製造装置１０は、図１に示すように、ラドン含有ガスＧ１を生成するためのラドン含有ガス生成源１１と、原料水Ｗ０を貯留するための原料水貯留槽１２と、ラドン含有ガス生成源１１で生成されたラドン含有ガスＧ１を原料水貯留槽１２へ移送するためのラドン含有ガス移送ポンプ１３と、原料水貯留槽１２へ移送されてきたラドン含有ガスＧ１を原料水Ｗ０中に放出して気泡Ｇ２を発生させるラドン含有ガス放出ノズル１４と、原料水Ｗ０をラドン含有ガス放出ノズル１４に導入するための原料水導入ポンプ１５と、原料水Ｗ０を冷却してその温度を凝固点付近に保つ原料水冷却手段１６と、気泡Ｇ２に超音波を照射することにより気泡Ｇ２を微細化する超音波発生手段１７と、を備えたものとなっている。このラドン含有水製造装置１０は、ラドン含有ガス生成源１１で生成されたラドン含有ガスＧ１を原料水Ｗ０に接触させ、ラドン含有ガスＧ１に含有されるラドンを原料水Ｗ０中へ溶解させることにより、原料水Ｗ０をラドン含有水Ｗ１とするものとなっている。
【００２２】
２．ラドン含有ガス生成源
ラドン含有ガス生成源１１は、ラドン含有ガスＧ１を生成できるのであれば特に限定されず、従来から用いられている各種のものを用いることができる。しかし、本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、ラドン含有ガスＧ１におけるラドンの溶解度を安定して持続的に高めることができるように、以下の構成のものを採用している。ラドン含有ガスＧ１におけるラドンの溶解度を安定して持続的に高めることができるようになれば、ラドン含有水Ｗ１におけるラドンの溶解度も安定して持続的に高めることが容易になるためである。
【００２３】
本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、ラドン含有ガス生成源１１は、図１に示すように、ラドン線源１１ａと、ラドン線源１１ａを収容するための密閉容器１１ｂとを備えたものとなっている。密閉容器１１ｂには、ラドン含有ガスＧ１の原料ガスＧ０となる湿潤ガスをその内部へ導入するための原料ガス導入口ＩＮと、ラドン線源１１ａから放出されたラドンを含む原料ガスＧ０からなるラドン含有ガスＧ１をその外部へ導出するためのラドン含有ガス導出口ＯＵＴとが設けられている。
【００２４】
ラドン含有ガス生成源１１におけるラドン線源１１ａには、アルミナなどを主成分とする担体に放射性ラジウムを定着させたものを使用してもよいが、コーディライトを主成分とする多孔質セラミックスで形成された担体に放射性ラジウムを定着させたものを使用すると好ましい。コーディライトは、安価で加工性に優れ、耐熱部品に汎用されているが、本発明者の研究によって、コーディライトは、ラジウム（Ｒａ）との親和性に優れており、それを担体として使用した場合に高濃度のラドンを放出することができることが分かったからである。
【００２５】
ラドン線源１１ａの担体に用いる多孔質セラミックスとしては、空孔率が８０％以上の軽量セラミックス多孔体が好適に用いられる。このような条件を満たす多孔質セラミックスは、各種の方法によって得ることができる。例えば、濾紙などの多孔質有機物基体に対してセラミックス前躯体である無機高分子を含浸させてこれを焼成する方法や、セラミックス粉末と粉末バインダとを適当な割合で均一に混合したものを型枠内で所定形状に加圧成形して乾燥後に焼成する方法や、溶剤で溶解した有機バインダにセラミックス粉末を均一に混合・分散させてセラミックススラリーとして押出成形などによって所定形状に成形して乾燥後に焼成する方法などが例示される。
【００２６】
ラドン線源１１ａは、その担体に放射性ラジウムを定着させる前に、担体表面を塩酸や硫酸などの酸でエッチングしておくと好ましい。これにより、担体表面に付着している微粉末や被膜などを除去するとともに、その表面に多数の微細孔を露出又は形成することが可能になり、ラジウムの定着性を向上させることが可能になる。担体への放射性ラジウムの定着方法も、特に限定されないが、放射性ラジウム溶液に担体を浸漬又は塗布し、その後、担体を乾燥させて焼結すると好ましい。放射性ラジウム溶液としては、シリカ微粉末や低融点ガラス微粉末などをポリビニルアルコールに分散させたものに天然ラジウム鉱石の粉末を混合してスラリー状としたもののほか、市販されているラジウム標準液などを好適に使用することができる。
【００２７】
３．ラドン貯留槽
ラドン貯留槽１２は、ラドン含有水Ｗ１を貯留できるのであれば、その形態や素材は、特に限定されない。本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、原料水貯留槽１２として、図１に示すように、上面が開放された箱状の樹脂製容器を使用している。ラドン含有水貯留槽１２の容量も、ラドン含有水Ｗ１の必要量などによっても異なり、特に限定されない。原料水貯留槽１２の容量は、ラドン含有水Ｗ１の必要量及びラドン含有水Ｗ１に要求されるラドンの溶解度と、ラドン含有水生成源１１及び他の構成の処理能力とを考慮して適宜決定される。大量のラドン含有水Ｗ１が要求されるような場合には、複数の原料水貯留槽１２を併用してもよい。
【００２８】
４．ラドン含有ガス移送ポンプ
ラドン含有ガス移送ポンプ１３は、ラドン含有ガス生成源１１と原料水貯留槽１２とを接続するガス流路に設けてもよいが、本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、図１に示すように、ラドン含有ガス生成源１１の一次側（上流側）に接続しており、ラドン含有ガス生成源１１へ原料ガスＧ０を導入する原料ガス導入ポンプとしての機能をも有するものとなっている。このラドン含有ガス移送ポンプ１３により、ラドン含有ガス生成源１１における密閉容器１１ｂ内の圧力が高まり、ラドン含有ガス生成源１１で生成されたラドン含有ガスＧ１が原料水貯留槽１２へと圧送される。
【００２９】
５．ラドン含有ガス放出ノズル
ラドン含有ガス放出ノズル１４は、ラドン含有ガスＧ１を放出するだけのものであってもよいが、マイクロバブル発生ノズルであると好ましい。本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、ラドン含有ガス放出ノズル１４は、後述する原料水導入ポンプ１５からラドン含有ガス放出ノズル１４へ圧送されてきた原料水Ｗ０の渦流をその内部で発生させ、ラドン含有ガス生成源１１から同じくラドン含有ガス放出ノズル１４へ圧送されてきたラドン含有ガスＧ１を前記渦流に巻き込ませることにより、微細化された気泡Ｇ３を得ることのできる、マイクロバブル発生ノズルを使用している。
【００３０】
ラドン含有ガス放出ノズル１４から放出するラドン含有ガスＧ１の流量は、ラドン含有ガス生成源１１の能力やラドン含有水Ｗ１における要求されるラドンの溶解度などによっても異なり、特に限定されない。本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、ラドン含有ガス放出ノズル１４から放出するラドン含有ガスＧ１の流量は、０．５Ｌ／分となっている。この流量は、ラドン含有ガス生成源１１におけるラドン含有ガス導出口ＯＵＴよりも下流側に接続したバルブ（図示省略）の弁開度を調節することにより、変化させることができるようになっている。
【００３１】
６．原料水導入ポンプ
原料水導入ポンプ１５は、図１に示すように、減量水貯留槽１２に貯留された原料水Ｗ０に浸漬され、その周囲にある減量水Ｗ０を取り込んでラドン含有ガス放出ノズル１４に移送する。原料水導入ポンプ１５の能力（吐出圧力）は、特に限定されないが、ラドン含有ガス放出ノズル１４から放出される気泡Ｇ３を微細気泡とするためには、その吐出圧力がある程度高いものを選択すると好ましい。原料水導入ポンプ１５の吐出圧力は、０．１ＭＰａ以上であると好ましく、０．２ＭＰａ以上であると好ましい。本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、原料水導入ポンプ１５は、その吐出圧力が約０．３ＭＰａのものを使用している。
【００３２】
７．原料水冷却手段
原料水冷却手段１６は、原料水Ｗ０を凝固点付近まで冷却でき、その後、その温度を維持できるものであれば特に限定されないが、通常、ヒートポンプを利用したものが使用される。本実施態様においても、原料水冷却手段１６は、図１に示すように、原料水貯留槽１２の内面にその冷却部（蒸発器）を配した電気式ヒートポンプを用いている。
【００３３】
８．超音波発生手段
超音波発生手段１７は、所望の周波数の超音波を発生できるものであれば特に限定されない。本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、超音波発生手段１７として、本多電子工業株式会社製の超音波発生装置（型式：ＨＭ−３０３Ｎ）を使用している。この超音波発生装置は、図１に示すように、超音波を発生するための超音波ホーン１７ａと、超音波ホーン１７ａから発せられる超音波の周波数や時間間隔などを制御するための超音波制御手段１７ｂとで構成されている。超音波ホーン１７ａは、原料水貯留槽１２の容量などに応じて複数個設置してもよい。本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、３個の超音波ホーン１７ａを設置しており、それぞれの超音波ホーン１７ａから２．５ＭＨｚの超音波が２秒間隔で１秒間発生されるようになっている。
【００３４】
９．実験
実際に、図１に示したラドン含有水製造装置１０を用いて３つの実験条件（実験条件１〜３）でラドン含有水Ｗ１を製造し、それぞれのラドン含有水Ｗ１単位体積から放射される放射線量（ラドン濃度［Ｂｑ／ｍ３］）を測定する実験を行った。ラドン濃度は、実験条件１〜３において、実験開始（超音波発生手段１７で超音波を発生している状態でラドン含有ガス放出ノズル１４からのラドン含有ガスＧ１の放出を開始して）から１０分後、２０分後、３０分後の計３回にわたって測定した。ラドン濃度の測定は、ＧＥＮＩＴＲＯＮ社製の「ＡｌｐｈａＧＵＡＲＤ ＰＱ２０００ ＰＲＯ」を使用した。
【００３５】
また、実験条件１〜３において、ラドン含有ガス生成源１１のラドン線源１１ａは、コーディライトを主成分とする多孔質セラミックス（株式会社成田製陶所製セラミックスフォーム（品番：Ｍ−１２、セル数：１３ケ／２５ｍｍ、空孔率：８０％（連通孔含む））を担体とするものを用いた。ラドン線源１１ａから発せられるラドン濃度は約１００ｋＢｑ／ｍ３であった。密閉容器１１ｂは、容量が１０Ｌでその内部圧力は約１０ＭＰａに維持した。超音波発生手段１７は、３個の超音波ホーン１７ａを併置し、それぞれの超音波ホーン１７ａからは、約２．４ＭＨｚの超音波を２秒間隔で１秒間発生（１秒間発生して２秒間停止を周期的に繰り返して発生）させた。
【００３６】
ただし、実験条件１においては、原料水Ｗ０として０．３度（実験開始時の水温が１．５℃で１０分経過後に０．３℃となり、その後も０．３度で安定。）に冷却した水道水（硬度３３．９ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．３）を用いた。また、実験条件２においては、原料水Ｗ０として０．３度（実験開始時の水温が１．５℃で１０分経過後に０．３℃となり、その後も０．３度で安定。）に冷却したミネラルウォーター（硬度１６０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．７）を用いた。さらに、実験条件３においては、原料水Ｗ０として１６．４〜１７．２℃（実験開始時の水温が１６．４℃でその後徐々に上昇していき、３０分経過後に１７．２℃となった。）に冷却したミネラルウォーター（硬度４０、ｐＨ８．１）を用いた。
【００３７】
図２は、実験条件１〜３のそれぞれにおいて、実験開始からの経過時間と、各時点のラドン濃度との関係を示したグラフである。図１に示すように、原料水Ｗ０の温度が１６．４〜１７．２℃と高かった実験条件３におけるラドン濃度は、１０分経過後で１２１０Ｂｑ／ｍ３、２０分経過後で１６２４Ｂｑ／ｍ３、３０分経過後で２１６０Ｂｑ／ｍ３であったのに対し、原料水Ｗ０の温度が０．３℃と低かった実験条件１，２におけるラドン濃度は、１０分経過後でそれぞれ１９２０Ｂｑ／ｍ３、１５００Ｂｑ／ｍ３、２０分経過後で３０４０Ｂｑ／ｍ３、２５１０Ｂｑ／ｍ３、３０分経過後で３５００Ｂｑ／ｍ３、２８４０Ｂｑ／ｍ３と、いずれも実験条件３によるものを上回っていた。以上のことから、原料水Ｗ０を凝固点付近にまで冷却する本発明の構成が、原料水Ｗ０に対するラドンの溶解度の向上について、非常に優れたものであることが分かった。
【００３８】
また、実験条件１，２はいずれも原料水Ｗ０の温度が０．３℃で同一であったが、原料水Ｗ０として水道水を用いた実験条件１の方が、原料水Ｗ０としてミネラルウォーターを用いた実験条件２よりも、全ての時点において優れた結果を示した。
【００３９】
１０．用途
本発明のラドン含有水製造方法及びラドン含有水製造装置で得られたラドン含有水は、ラドンの溶解度（ラドン濃度）が高く、そのラドン濃度が長時間持続されるものであるため、各種の用途に好適に使用することができる。例えば、浴用水（ミストを含む）や飲料水としての用途が考えられる。ラドンを適量に含むラドン含有水には、人体に対して良い効果（ホルミシス効果）を及ぼすと考えられており、既に実用化されている。また、一般家庭などで使用されている加湿器などに注入する加湿用水としての用途も考えられる。これにより、高価な装置を新たに導入しなくても、一般家庭において放射能泉のホルミシス効果を手軽に得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ ラドン含有水製造装置
１１ ラドン含有ガス生成源
１１ａ ラドン線源
１１ｂ 密閉容器
１２ 原料水貯留槽
１３ ラドン含有ガス移送ポンプ（原料ガス導入ポンプ）
１４ ラドン含有ガス放出ノズル
１５ 原料水導入ポンプ
１６ 原料水冷却手段
１７ 超音波発生手段（超音波発生装置）
１７ａ 超音波ホーン
１７ｂ 超音波制御手段
Ｇ０ 原料ガス（湿潤ガス）
Ｇ１ ラドン含有ガス
Ｇ２ 気泡（ラドン含有ガス）
Ｗ０ 原料水
Ｗ１ ラドン含有水
ＩＮ 原料ガス導入口
ＯＵＴ ラドン含有ガス導出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラドンを含有するラドン含有水を製造するためのラドン含有水製造方法と、このラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に用いることができるラドン含有水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質であるラドンを微量（人体に悪影響を及ぼさない程度）に含有する温泉には、各種疾病の治癒を促進する効能があると考えられている。放射性物質を含有する温泉は、放射能泉と呼ばれており、我が国では、三朝温泉（鳥取県）や玉川温泉（秋田県）などが、海外では、ガシュタインヒーリング坑道（オーストリア・ザルツブルグ州）などが知られている。近年には、ラドンを人為的に原料水中に溶解させることにより、天然の放射能泉と同様の効能を奏するラドン含有水を人工的に製造する試みがなされるようになり、種々のラドン含有水製造方法やラドン含有水製造装置が提案されるようになってきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、抽出槽内に貯えられた温水中に、放射性物質を含有する鉱石を顆粒状にして浸漬することにより、放射性壊変生成物が溶解した温水を人工的に製造する方法が記載されている（第１図などを参照）。特許文献１には、抽出槽の上部に存在するガスを抽出槽の下部に圧送することにより、温水中に気泡を発生させることについても記載されている（請求項１などを参照）。この気泡により、顆粒状の放射性物質を微振動させることができるので、該放射性物質から温水中へ放射性壊変生成物が溶解しやすくなる。また、この気泡から温水中へ放射性壊変生成物を溶解させることも可能になる。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された方法では、放射性物質を含有する鉱石をより寸法の小さな顆粒状として、放射性物質と温水の接触面積を増大させ、得られる温水における放射性壊変生成物の溶解度を高めようとすると、顆粒状の鉱石を支持させるフィルターの網目も小さくしなければならず、該網目を気泡が通過しにくくなるため、所望の溶解度の温水を得ることができなくなるおそれがあった。また、特許文献１に記載された方法は、放射性物質を含有する鉱石が温水に直接的に接触するようになっていたため、それにより得られた温水を飲用水などとして使用するには難があった。さらに、特許文献１に記載された方法は、ヒーターで温水を５０〜１００℃に加熱するものであり（明細書第３頁左欄上から２２〜２３行目を参照）、必ずしも、得られる温水における放射性壊変生成物の溶解度を高くできるものとはなっていなかった。
【０００５】
ところで、特許文献２には、ラドンを含有するラドン含有ガスを溶媒に通し、該ラドン含有ガス中のラドンを溶媒中に溶解させて捕集するラドン捕集方法であって、前記溶媒を冷却するものが記載されている（段落０００４を参照）。特許文献２には、前記溶媒を冷却することで溶媒へのラドンの溶解度が高まることについても記載されている（段落０００５を参照）。しかし、特許文献２に記載されたラドン捕集方法は、前記溶媒として、シリコーンオイルを用いるものとなっており（段落０００９などを参照）、飲用水や浴用水として使用することのできるラドン含有水を製造できるものとはなっていない。前記溶媒の冷却も、−７７℃と非常に低い範囲で行うようになっている（段落００２６などを参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０２−０３２３００号公報（請求項１、明細書第３頁左欄上から２２〜２３行目、第１図）
【特許文献２】特開２００２−２６５２０６号公報（段落０００４、段落０００５、段落０００９、段落００２６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めることのできるラドン含有水製造方法と、このラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に用いることのできるラドン含有水製造装置を提供するものである。また、飲用水や浴用水として好適に使用することのできるラドン含有水を得ることも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造方法であって、原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つとともに、ラドン含有ガスからなる気泡を原料水中に発生させることにより、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度を高めることができるようにしたことを特徴とするラドン含有水製造方法を提供することによって解決される。
【０００９】
ところで、ラドン（Ｒｎ）は、狭義には、ラドン２２２のみを指し、その同位体であるラドン２２０やラドン２１９は、「トロン（Ｔｎ）」や「アクチノン（Ａｎ）」など、別名で称される場合もある。しかし、本明細書における「ラドン」の概念には、特に断りのない限り、ラドン２２２だけでなく、ラドン２２０やラドン２１９などの同位体も含まれるものとする。ただし、それぞれの半減期は、ラドン２２２で約３．８日、ラドン２２０で約１分、ラドン２１９で約４秒と、ラドン２２２が他の同位体に比べて圧倒的に長い。このため、ラドン含有水によって奏される所望の効果を長時間維持するということを重視するならば、本発明のラドン含有水製造方法やラドン含有水製造装置において、原料水に溶解させるラドンとしては、ラドン２２２が最適ということになる。
【００１０】
また、本発明のラドン含有水製造方法やラドン含有水製造装置において、「ラドン含有ガス」という語の概念には、乾燥状態のガスだけでなく、液体の微粒子が分散した湿潤状態（ミスト状）のガスをも含まれるものとする。さらに、「原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つ」とは、具体的に、原料水の凝固点をＴ０［℃］（原料水が純水である場合には１気圧でＴ０＝０［℃］）とすると、ラドン含有ガスを接触させているときの原料水の温度をＴ０［℃］以上かつＴ０＋１０［℃］以下となる範囲に保つことをいう。
【００１１】
気相にあるラドンは、既に述べた通り、原料水（溶媒）の温度が低ければ低いほど、原料水に対する溶解度が高まる。したがって、上記のように、原料水の温度を、それが凝固しない範囲でできるだけ低く保つことにより、得られるラドン含有水に含まれる放射能の量［Ｂｑ］を増大させることができるのである。ラドン含有ガスを接触させているときの原料水の温度は、Ｔ０＋５［℃］以下に保つと好ましく、Ｔ０＋３［℃］以下に保つとより好ましい。
【００１２】
本発明のラドン含有水製造方法では、原料水を冷却するという上記の工夫以外にも、ラドン含有ガスを気泡状態で原料水と接触させるという工夫を施しているため、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をさらに高めることも容易なものとなっている。例えば、原料水中に発生したラドン含有ガスからなる気泡を微細化することにより、ラドン含有ガスと原料水の接触面積を増大させ、ラドンの溶解度を高めることができる。
【００１３】
この際、ラドン含有ガスからなる気泡をどの程度まで微細化するかは、得られるラドン含有水に要求されるラドンの溶解度などによっても異なり、特に限定されない。しかし、気泡が小さくなればなるほど、ラドン含有ガスと原料水との接触面積が大きくなり、ラドン含有ガスに含まれるラドンが原料水中に溶解しやすくなることを考慮すると、気泡は、その直径が５ｍｍ以下となるまで微細化すると好ましい。気泡の直径は、１ｍｍ以下であるとより好ましく、０．５ｍｍ以下であるとさらに好ましい。
【００１４】
さらに気泡を微細化して、直径が数十μｍ以下の「マイクロバブル」と呼ばれる領域まで小さくすると、原料水中を漂う気泡の上昇速度（浮揚速度）が著しく低下して原料水中に気泡が長く滞留するようになり、ラドン含有水から放射される放射線の量がより長時間維持されるという効果が奏されるようになる。加えて、気泡の大きさに反比例してそれに加えられる圧力が高まっていき（この現象は、「微細気泡の自己加圧効果」として知られている。）、その圧力上昇に伴って気泡内のラドンが原料水中に溶解しやすくなるという効果も奏されるようになる。したがって、これらの効果を考慮するならば、気泡は、その直径が０．１ｍｍ（１００μｍ）以下となるまで微細化すると好ましい。気泡の直径は、５０μｍ以下であるとより好ましく、２０μｍ以下であるとさらに好ましい。気泡の直径の下限は、特に限定されないが、通常、１μｍ以上とされる。
【００１５】
気泡を微細化する方法は、特に限定されない。例えば、ラドン含有ガスからなる気泡に超音波を照射することにより、前記気泡を微細化する方法が挙げられる。このとき照射する超音波の周波数は、得られるラドン含有水の用途などによっても異なり、特に限定されない。しかし、気泡をより微細化してラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めるためには、超音波の周波数は高く設定した方が有利である。超音波の周波数は、通常、２０ｋＨｚ以上である。超音波の周波数は、５００ｋＨｚ以上であると好ましく、１ＭＨｚ以上であるとより好ましく、２ＭＨｚ以上であるとさらに好ましい。超音波は、連続的に照射してもよいが、同じ周波数であれば断続的に照射した方が、ラドンの溶解度が高くなることが確認できた。
【００１６】
このほか、気泡を微細化する方法としては、ラドン含有ガスを原料水中に放出して気泡を発生させるためのラドン含有ガス放出ノズルを、微細気泡を発生させるのに適したもの（いわゆる「マイクロバブル発生ノズル」）とすることも好ましい。マイクロバブル発生ノズルとしては、その内部に原料水の渦流を発生させて該渦流にラドン含有ガスを巻き込ませることにより、微細化された気泡を得るせん断方式のものや、その内部で原料水の圧力を高めてラドン含有ガスを原料水中に一旦溶解させた後、原料水の圧力を再度低くすることにより、微細化された気泡を得る加圧溶解方式（加圧減圧方式）のものなどが例示される。
【００１７】
ここまでは、本発明のラドン含有水製造方法について説明してきたが、上記課題は、本発明のラドン含有水製造装置を提供することによっても解決される。すなわち、ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造装置であって、（ａ）ラドン含有ガスを生成するためのラドン含有ガス生成源と、（ｂ）原料水を貯留するための原料水貯留槽と、（ｃ）ラドン含有ガス生成源で生成されたラドン含有ガスを原料水貯留槽へ移送するためのラドン含有ガス移送ポンプと、（ｄ）原料水貯留槽へ移送されてきたラドン含有ガスを原料水中に放出して気泡を発生させるラドン含有ガス放出ノズルと、（ｅ）原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つ原料水冷却手段と、を備えたことを特徴とするラドン含有水製造装置である。このラドン含有水製造装置は、上述した本発明のラドン含有水製造方法を実施するのに好適に用いることができるものとなっている。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によって、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度をより高めることのできるラドン含有水製造方法と、このラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に用いることのできるラドン含有水製造装置を提供することが可能になる。また、飲用水や浴用水として好適に使用することのできるラドン含有水を得ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に使用することのできる本発明のラドン含有水製造装置の好適な実施態様を示した図である。
【図２】実験条件１〜３のそれぞれにおいて、実験開始からの経過時間と、各時点のラドン濃度との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のラドン含有水製造方法及びラドン含有水製造装置について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明のラドン含有水製造方法でラドン含有水を製造する際に好適に使用することのできる本発明のラドン含有水製造装置１０の好適な実施態様を示した図である。
【００２１】
１．ラドン含有水製造装置の概要
本実施態様のラドン含有水製造装置１０は、図１に示すように、ラドン含有ガスＧ１を生成するためのラドン含有ガス生成源１１と、原料水Ｗ０を貯留するための原料水貯留槽１２と、ラドン含有ガス生成源１１で生成されたラドン含有ガスＧ１を原料水貯留槽１２へ移送するためのラドン含有ガス移送ポンプ１３と、原料水貯留槽１２へ移送されてきたラドン含有ガスＧ１を原料水Ｗ０中に放出して気泡Ｇ２を発生させるラドン含有ガス放出ノズル１４と、原料水Ｗ０をラドン含有ガス放出ノズル１４に導入するための原料水導入ポンプ１５と、原料水Ｗ０を冷却してその温度を凝固点付近に保つ原料水冷却手段１６と、気泡Ｇ２に超音波を照射することにより気泡Ｇ２を微細化する超音波発生手段１７と、を備えたものとなっている。このラドン含有水製造装置１０は、ラドン含有ガス生成源１１で生成されたラドン含有ガスＧ１を原料水Ｗ０に接触させ、ラドン含有ガスＧ１に含有されるラドンを原料水Ｗ０中へ溶解させることにより、原料水Ｗ０をラドン含有水Ｗ１とするものとなっている。
【００２２】
２．ラドン含有ガス生成源
ラドン含有ガス生成源１１は、ラドン含有ガスＧ１を生成できるのであれば特に限定されず、従来から用いられている各種のものを用いることができる。しかし、本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、ラドン含有ガスＧ１におけるラドンの溶解度を安定して持続的に高めることができるように、以下の構成のものを採用している。ラドン含有ガスＧ１におけるラドンの溶解度を安定して持続的に高めることができるようになれば、ラドン含有水Ｗ１におけるラドンの溶解度も安定して持続的に高めることが容易になるためである。
【００２３】
本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、ラドン含有ガス生成源１１は、図１に示すように、ラドン線源１１ａと、ラドン線源１１ａを収容するための密閉容器１１ｂとを備えたものとなっている。密閉容器１１ｂには、ラドン含有ガスＧ１の原料ガスＧ０となる湿潤ガスをその内部へ導入するための原料ガス導入口ＩＮと、ラドン線源１１ａから放出されたラドンを含む原料ガスＧ０からなるラドン含有ガスＧ１をその外部へ導出するためのラドン含有ガス導出口ＯＵＴとが設けられている。
【００２４】
ラドン含有ガス生成源１１におけるラドン線源１１ａには、アルミナなどを主成分とする担体に放射性ラジウムを定着させたものを使用してもよいが、コーディライトを主成分とする多孔質セラミックスで形成された担体に放射性ラジウムを定着させたものを使用すると好ましい。コーディライトは、安価で加工性に優れ、耐熱部品に汎用されているが、本発明者の研究によって、コーディライトは、ラジウム（Ｒａ）との親和性に優れており、それを担体として使用した場合に高濃度のラドンを放出することができることが分かったからである。
【００２５】
ラドン線源１１ａの担体に用いる多孔質セラミックスとしては、空孔率が８０％以上の軽量セラミックス多孔体が好適に用いられる。このような条件を満たす多孔質セラミックスは、各種の方法によって得ることができる。例えば、濾紙などの多孔質有機物基体に対してセラミックス前躯体である無機高分子を含浸させてこれを焼成する方法や、セラミックス粉末と粉末バインダとを適当な割合で均一に混合したものを型枠内で所定形状に加圧成形して乾燥後に焼成する方法や、溶剤で溶解した有機バインダにセラミックス粉末を均一に混合・分散させてセラミックススラリーとして押出成形などによって所定形状に成形して乾燥後に焼成する方法などが例示される。
【００２６】
ラドン線源１１ａは、その担体に放射性ラジウムを定着させる前に、担体表面を塩酸や硫酸などの酸でエッチングしておくと好ましい。これにより、担体表面に付着している微粉末や被膜などを除去するとともに、その表面に多数の微細孔を露出又は形成することが可能になり、ラジウムの定着性を向上させることが可能になる。担体への放射性ラジウムの定着方法も、特に限定されないが、放射性ラジウム溶液に担体を浸漬又は塗布し、その後、担体を乾燥させて焼結すると好ましい。放射性ラジウム溶液としては、シリカ微粉末や低融点ガラス微粉末などをポリビニルアルコールに分散させたものに天然ラジウム鉱石の粉末を混合してスラリー状としたもののほか、市販されているラジウム標準液などを好適に使用することができる。
【００２７】
３．ラドン貯留槽
ラドン貯留槽１２は、ラドン含有水Ｗ１を貯留できるのであれば、その形態や素材は、特に限定されない。本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、原料水貯留槽１２として、図１に示すように、上面が開放された箱状の樹脂製容器を使用している。ラドン含有水貯留槽１２の容量も、ラドン含有水Ｗ１の必要量などによっても異なり、特に限定されない。原料水貯留槽１２の容量は、ラドン含有水Ｗ１の必要量及びラドン含有水Ｗ１に要求されるラドンの溶解度と、ラドン含有水生成源１１及び他の構成の処理能力とを考慮して適宜決定される。大量のラドン含有水Ｗ１が要求されるような場合には、複数の原料水貯留槽１２を併用してもよい。
【００２８】
４．ラドン含有ガス移送ポンプ
ラドン含有ガス移送ポンプ１３は、ラドン含有ガス生成源１１と原料水貯留槽１２とを接続するガス流路に設けてもよいが、本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、図１に示すように、ラドン含有ガス生成源１１の一次側（上流側）に接続しており、ラドン含有ガス生成源１１へ原料ガスＧ０を導入する原料ガス導入ポンプとしての機能をも有するものとなっている。このラドン含有ガス移送ポンプ１３により、ラドン含有ガス生成源１１における密閉容器１１ｂ内の圧力が高まり、ラドン含有ガス生成源１１で生成されたラドン含有ガスＧ１が原料水貯留槽１２へと圧送される。
【００２９】
５．ラドン含有ガス放出ノズル
ラドン含有ガス放出ノズル１４は、ラドン含有ガスＧ１を放出するだけのものであってもよいが、マイクロバブル発生ノズルであると好ましい。本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、ラドン含有ガス放出ノズル１４は、後述する原料水導入ポンプ１５からラドン含有ガス放出ノズル１４へ圧送されてきた原料水Ｗ０の渦流をその内部で発生させ、ラドン含有ガス生成源１１から同じくラドン含有ガス放出ノズル１４へ圧送されてきたラドン含有ガスＧ１を前記渦流に巻き込ませることにより、微細化された気泡Ｇ３を得ることのできる、マイクロバブル発生ノズルを使用している。
【００３０】
ラドン含有ガス放出ノズル１４から放出するラドン含有ガスＧ１の流量は、ラドン含有ガス生成源１１の能力やラドン含有水Ｗ１における要求されるラドンの溶解度などによっても異なり、特に限定されない。本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、ラドン含有ガス放出ノズル１４から放出するラドン含有ガスＧ１の流量は、０．５Ｌ／分となっている。この流量は、ラドン含有ガス生成源１１におけるラドン含有ガス導出口ＯＵＴよりも下流側に接続したバルブ（図示省略）の弁開度を調節することにより、変化させることができるようになっている。
【００３１】
６．原料水導入ポンプ
原料水導入ポンプ１５は、図１に示すように、減量水貯留槽１２に貯留された原料水Ｗ０に浸漬され、その周囲にある減量水Ｗ０を取り込んでラドン含有ガス放出ノズル１４に移送する。原料水導入ポンプ１５の能力（吐出圧力）は、特に限定されないが、ラドン含有ガス放出ノズル１４から放出される気泡Ｇ３を微細気泡とするためには、その吐出圧力がある程度高いものを選択すると好ましい。原料水導入ポンプ１５の吐出圧力は、０．１ＭＰａ以上であると好ましく、０．２ＭＰａ以上であると好ましい。本実施態様のラドン含有水製造装置１０において、原料水導入ポンプ１５は、その吐出圧力が約０．３ＭＰａのものを使用している。
【００３２】
７．原料水冷却手段
原料水冷却手段１６は、原料水Ｗ０を凝固点付近まで冷却でき、その後、その温度を維持できるものであれば特に限定されないが、通常、ヒートポンプを利用したものが使用される。本実施態様においても、原料水冷却手段１６は、図１に示すように、原料水貯留槽１２の内面にその冷却部（蒸発器）を配した電気式ヒートポンプを用いている。
【００３３】
８．超音波発生手段
超音波発生手段１７は、所望の周波数の超音波を発生できるものであれば特に限定されない。本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、超音波発生手段１７として、本多電子工業株式会社製の超音波発生装置（型式：ＨＭ−３０３Ｎ）を使用している。この超音波発生装置は、図１に示すように、超音波を発生するための超音波ホーン１７ａと、超音波ホーン１７ａから発せられる超音波の周波数や時間間隔などを制御するための超音波制御手段１７ｂとで構成されている。超音波ホーン１７ａは、原料水貯留槽１２の容量などに応じて複数個設置してもよい。本実施態様のラドン含有水製造装置１０においては、３個の超音波ホーン１７ａを設置しており、それぞれの超音波ホーン１７ａから２．５ＭＨｚの超音波が２秒間隔で１秒間発生されるようになっている。
【００３４】
９．実験
実際に、図１に示したラドン含有水製造装置１０を用いて３つの実験条件（実験条件１〜３）でラドン含有水Ｗ１を製造し、それぞれのラドン含有水Ｗ１単位体積から放射される放射線量（ラドン濃度［Ｂｑ／ｍ３］）を測定する実験を行った。ラドン濃度は、実験条件１〜３において、実験開始（超音波発生手段１７で超音波を発生している状態でラドン含有ガス放出ノズル１４からのラドン含有ガスＧ１の放出を開始して）から１０分後、２０分後、３０分後の計３回にわたって測定した。ラドン濃度の測定は、ＧＥＮＩＴＲＯＮ社製の「ＡｌｐｈａＧＵＡＲＤ ＰＱ２０００ ＰＲＯ」を使用した。
【００３５】
また、実験条件１〜３において、ラドン含有ガス生成源１１のラドン線源１１ａは、コーディライトを主成分とする多孔質セラミックス（株式会社成田製陶所製セラミックスフォーム（品番：Ｍ−１２、セル数：１３ケ／２５ｍｍ、空孔率：８０％（連通孔含む））を担体とするものを用いた。ラドン線源１１ａから発せられるラドン濃度は約１００ｋＢｑ／ｍ３であった。密閉容器１１ｂは、容量が１０Ｌでその内部圧力は約１０ＭＰａに維持した。超音波発生手段１７は、３個の超音波ホーン１７ａを併置し、それぞれの超音波ホーン１７ａからは、約２．４ＭＨｚの超音波を２秒間隔で１秒間発生（１秒間発生して２秒間停止を周期的に繰り返して発生）させた。
【００３６】
ただし、実験条件１においては、原料水Ｗ０として０．３度（実験開始時の水温が１．５℃で１０分経過後に０．３℃となり、その後も０．３度で安定。）に冷却した水道水（硬度３３．９ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．３）を用いた。また、実験条件２においては、原料水Ｗ０として０．３度（実験開始時の水温が１．５℃で１０分経過後に０．３℃となり、その後も０．３度で安定。）に冷却したミネラルウォーター（硬度１６０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６．７）を用いた。さらに、実験条件３においては、原料水Ｗ０として１６．４〜１７．２℃（実験開始時の水温が１６．４℃でその後徐々に上昇していき、３０分経過後に１７．２℃となった。）に冷却したミネラルウォーター（硬度４０、ｐＨ８．１）を用いた。
【００３７】
図２は、実験条件１〜３のそれぞれにおいて、実験開始からの経過時間と、各時点のラドン濃度との関係を示したグラフである。図１に示すように、原料水Ｗ０の温度が１６．４〜１７．２℃と高かった実験条件３におけるラドン濃度は、１０分経過後で１２１０Ｂｑ／ｍ３、２０分経過後で１６２４Ｂｑ／ｍ３、３０分経過後で２１６０Ｂｑ／ｍ３であったのに対し、原料水Ｗ０の温度が０．３℃と低かった実験条件１，２におけるラドン濃度は、１０分経過後でそれぞれ１９２０Ｂｑ／ｍ３、１５００Ｂｑ／ｍ３、２０分経過後で３０４０Ｂｑ／ｍ３、２５１０Ｂｑ／ｍ３、３０分経過後で３５００Ｂｑ／ｍ３、２８４０Ｂｑ／ｍ３と、いずれも実験条件３によるものを上回っていた。以上のことから、原料水Ｗ０を凝固点付近にまで冷却する本発明の構成が、原料水Ｗ０に対するラドンの溶解度の向上について、非常に優れたものであることが分かった。
【００３８】
また、実験条件１，２はいずれも原料水Ｗ０の温度が０．３℃で同一であったが、原料水Ｗ０として水道水を用いた実験条件１の方が、原料水Ｗ０としてミネラルウォーターを用いた実験条件２よりも、全ての時点において優れた結果を示した。
【００３９】
１０．用途
本発明のラドン含有水製造方法及びラドン含有水製造装置で得られたラドン含有水は、ラドンの溶解度（ラドン濃度）が高く、そのラドン濃度が長時間持続されるものであるため、各種の用途に好適に使用することができる。例えば、浴用水（ミストを含む）や飲料水としての用途が考えられる。ラドンを適量に含むラドン含有水には、人体に対して良い効果（ホルミシス効果）を及ぼすと考えられており、既に実用化されている。また、一般家庭などで使用されている加湿器などに注入する加湿用水としての用途も考えられる。これにより、高価な装置を新たに導入しなくても、一般家庭において放射能泉のホルミシス効果を手軽に得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ ラドン含有水製造装置
１１ ラドン含有ガス生成源
１１ａ ラドン線源
１１ｂ 密閉容器
１２ 原料水貯留槽
１３ ラドン含有ガス移送ポンプ（原料ガス導入ポンプ）
１４ ラドン含有ガス放出ノズル
１５ 原料水導入ポンプ
１６ 原料水冷却手段
１７ 超音波発生手段（超音波発生装置）
１７ａ 超音波ホーン
１７ｂ 超音波制御手段
Ｇ０ 原料ガス（湿潤ガス）
Ｇ１ ラドン含有ガス
Ｇ２ 気泡（ラドン含有ガス）
Ｗ０ 原料水
Ｗ１ ラドン含有水
ＩＮ 原料ガス導入口
ＯＵＴ ラドン含有ガス導出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造方法であって、
原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つとともに、ラドン含有ガスからなる気泡を原料水中に発生させることにより、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度を高めることができるようにしたことを特徴とするラドン含有水製造方法。
【請求項２】
原料水中に発生した前記気泡を微細化して、ラドン含有ガスと原料水の接触面積を増大させる請求項１記載のラドン含有水製造方法。
【請求項３】
前記気泡の微細化は、前記気泡に超音波を照射することにより行われる請求項２記載のラドン含有水製造方法。
【請求項４】
前記気泡の微細化は、前記気泡に超音波を断続的に照射することにより行われる請求項３記載のラドン含有水製造方法。
【請求項５】
ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造装置であって、
（ａ）ラドン含有ガスを生成するためのラドン含有ガス生成源と、
（ｂ）原料水を貯留するための原料水貯留槽と、
（ｃ）ラドン含有ガス生成源で生成されたラドン含有ガスを原料水貯留槽へ移送するためのラドン含有ガス移送ポンプと、
（ｄ）原料水貯留槽へ移送されてきたラドン含有ガスを原料水中に放出して気泡を発生させるラドン含有ガス放出ノズルと、
（ｅ）原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つ原料水冷却手段と、
を備えたことを特徴とするラドン含有水製造装置。
【請求項６】
ラドン含有ガス放出ノズルが、直径０．１ｍｍ以下の微細気泡を発生できるものである請求項５記載のラドン含有水製造装置。
【請求項１】
ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造方法であって、
原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つとともに、ラドン含有ガスからなる気泡を原料水中に発生させることにより、得られるラドン含有水におけるラドンの溶解度を高めることができるようにしたことを特徴とするラドン含有水製造方法。
【請求項２】
原料水中に発生した前記気泡を微細化して、ラドン含有ガスと原料水の接触面積を増大させる請求項１記載のラドン含有水製造方法。
【請求項３】
前記気泡の微細化は、前記気泡に超音波を照射することにより行われる請求項２記載のラドン含有水製造方法。
【請求項４】
前記気泡の微細化は、前記気泡に超音波を断続的に照射することにより行われる請求項３記載のラドン含有水製造方法。
【請求項５】
ラドンを含有するラドン含有ガスを原料水に接触させ、前記ラドンを原料水中へ溶解させることにより、原料水をラドン含有水とするラドン含有水製造装置であって、
（ａ）ラドン含有ガスを生成するためのラドン含有ガス生成源と、
（ｂ）原料水を貯留するための原料水貯留槽と、
（ｃ）ラドン含有ガス生成源で生成されたラドン含有ガスを原料水貯留槽へ移送するためのラドン含有ガス移送ポンプと、
（ｄ）原料水貯留槽へ移送されてきたラドン含有ガスを原料水中に放出して気泡を発生させるラドン含有ガス放出ノズルと、
（ｅ）原料水を冷却してその温度を凝固点付近に保つ原料水冷却手段と、
を備えたことを特徴とするラドン含有水製造装置。
【請求項６】
ラドン含有ガス放出ノズルが、直径０．１ｍｍ以下の微細気泡を発生できるものである請求項５記載のラドン含有水製造装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１４３３４３（Ｐ２０１１−１４３３４３Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６９４（Ｐ２０１０−５６９４）
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（５０８００１４５３）株式会社ラドン医療研究開発機構 (3)
【出願人】（５１００１３９１０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（５０８００１４５３）株式会社ラドン医療研究開発機構 (3)
【出願人】（５１００１３９１０）
【Ｆターム（参考）】
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