JP3017139B2 - 冷却塔及びその建設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷却塔、特に、風、
地震その他の横力に耐えるよう設計された土地定着型冷
却塔（field erected cooling towers）に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷却塔は、空気と接触する液体の冷却に
使用される。多くの冷却塔は、高温の液体が冷却塔を通
って下方へ流動すると共に、対向する空気流が落下する
液体を通って種々の手段により上方へ吸引されて液体を
冷却する対向流型（counter-flow type）である。他の
構造では、空気の交差流及び強制空気システムを利用す
る。液体冷却塔の一般的な用途は、発電及び処理プラン
ト並びに産業上及び業務用の空気調和システムに使用す
る冷却水に含まれる廃熱の放散である。

【０００３】大部分の冷却塔は塔構造アセンブリを有す
る。この塔構造アセンブリは静荷重（自重）及び動荷重
を支持し、ファン等の空気移動装置、モータ、ギアボッ
クス、駆動軸又はカップリング、分配ヘッダ及びスプレ
ーノズル等の液体分配装置及び充填アセンブリ等の熱伝
達表面媒体を備える。充填アセンブリ材料は、一般に液
体が下方へ流動しかつ空気が上方へ流動する空間を形成
し、液体と空気との間の熱移動及び物質移動を発生させ
る。テキサス州フォートワースのセラミック冷却塔に使
用された有名な充填材は開放セルの積層粘土タイルから
成るタイプである。従来のサイズの空気調和冷却塔の充
填材の重量は２７,２１６〜３１,７５２ｋｇ（６０,０
００〜７０,０００ポンド）である。冷却塔の構造部品
は、充填材の重量を支持しかつ風力又は風による荷重に
抵抗しかつ地震荷重に耐えられるように設計する必要が
ある。

【０００４】冷却塔を通る大量の空気及び水は腐食性を
有するため、過去の慣例では、ステンレス鋼又は亜鉛め
っきした金属及び被覆金属から成る冷却塔を組み立てる
か、大規模の現場組立型冷却塔（larger field assembl
ed towers）では加圧下で化学的に処理した木材又は少
なくとも冷却塔の構造部品をコンクリートで形成した冷
却塔を建設していた。

【０００５】実際に用いる金属及び金属保護用被覆材で
は、冷却塔の金属部品が部分的な雰囲気又は冷却された
液体によって腐食するおそれがある種類もある。また、
前記金属製の冷却塔は、特に発電所復水器からの水を冷
却する場合等の非常に大規模の用途の場合、一般に大き
さが制限されかつある程度高価である。

【０００６】コンクリートは非常に耐久性に優れるが、
コンクリート製の冷却塔は高価で重い。多くの冷却塔は
建物の屋上に配置され、コンクリート製の冷却塔の重さ
は建物の設計上問題を生じる。

【０００７】樹脂部品は腐食に耐えるが、一般に充填材
及び塔自体の重量を支持する十分な強度を有しない。

【０００８】木材は冷却塔の構造部品に用いられるが、
やはり欠点がある。木製の冷却塔は高価な防火システム
を必要とする。木材は、周囲環境だけでなく冷却塔で冷
却される温水に対し一定時間曝露されると腐敗する。有
効寿命を増加するため化学的に処理された木材は環境上
の欠点を有する。即ち、化学処理剤は木材から冷却水に
浸出するおそれがある。そこで、繊維強化樹脂が木材及
び金属に代わる成功した構造として用いられる。

【０００９】横風及び地震による予想荷重に耐えるた
め、支持体塔は一般に２つのタイプ、即ちせん断壁フレ
ーム構造（shear wall frame structures）及び横方向
筋違固定フレーム構造（laterally braced frame struc
tures）を有する。せん断壁フレーム構造は、一般に繊
維強化樹脂又は繊維強化コンクリート構造から成り、接
合されたコラム及びビームの網目構造を有する。横風及
び地震荷重に対する抵抗力を与えるため、せん断壁が使
用される。横方向に筋違固定されたフレーム構造では、
通常の静荷重を支持するため、冷却塔は一般に木製又は
繊維強化樹脂製のビーム及びコラムにより形成される。
筋違は横荷重に抗するため使用される。ビームとコラム
とを接合する接続部は、構造部品間の回転を許容するよ
うに設計される。接続部は、構造上荷重又は損傷（rack
ing）に対する横方向の抵抗力を与えない。

【００１０】繊維強化樹脂を使用する従来の解決方法の
例は、バルド（Bardo）他所有の米国特許第５,２３６,
６２５号（１９９３年）及びバルド（Bardo）所有の米
国特許第５,０２８,３５７号（１９９１年）に記載され
ている。両米国特許は冷却塔に適する構造を開示する
が、冷却塔の使用に適する中程度の価格の冷却塔への根
強い要望がある。

【００１１】このように、従来の繊維強化樹脂から成る
冷却塔構造は木材及び金属から成る冷却塔の構造に関連
する問題の多くを解決する一方で、横方向荷重に対する
抵抗の問題の解決方法の多くはこれらのユニットのコス
トを増大させた。多数の部品と多数の形成すべき接合箇
所を有するため、せん断壁及び横方向に筋違固定された
フレームはいずれも建設に多大な労力を要する。多数の
複雑な部品の製造・開発を要する多数の主構造部品が存
在し、建設の複雑さ及びこれに伴うコストの増大を招来
する。また、増大したコストは多くの事例で正当化され
るが、従来の冷却塔に対する要求を超える程厳格でない
設計基準に合致する安価な構造の冷却塔に対する要望が
残っている。

【００１２】コラムとビームとの間の接続部を有する繊
維強化樹脂のフレーム構造を従来のボルト又はねじで固
定すると、ビームとコラムとが互いに回転し得る１つの
難点がある。筋違を付加せずに回転を制限しかつ横方向
の安定性を与えるために、従来のボルト又はねじで密着
した接合を形成すれば、繊維強化樹脂材料は損傷し、接
合部品が繊維強化樹脂の質を低下させかつ受け孔を拡大
して問題を悪化させる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷却塔フレーム
構造の例を図２８及び図２９に示す。図示のように、冷
却塔フレーム１０は複数の垂直コラム１２及び水平ビー
ム１４を備える。一般的な従来の冷却塔フレーム１０の
垂直コラム１２及び水平ビーム１４は木材又は繊維強化
樹脂により形成され、風及び地震に対する横方向の安定
性及び抵抗力を与える複数の筋違（ブレース）１６を備
える。図２８は、従来の一般的な構造の全体を明瞭に図
示するため部分的に部品を除去した不完全な冷却塔構造
を示す。図２９に示す筋違１６を使用する一般的な骨組
では、筋違１６は、端部と端部とが垂直コラム１２及び
水平ビーム１４に接合されかつ支持フレームを構成する
複数の構造部品に種々の位置で接合される。

【００１４】一般的な従来の前記構造では、隣接する複
数の垂直コラム１２は約１.８３ｍ（約６フィート）の
距離で互いに離間する。図２８の従来の冷却塔フレーム
１０では、隣接する垂直コラム１２は互いに約１.８３
ｍ（約６フィート）の幅で離間して張り間（bay）１８
を形成する。冷却塔フレーム１０は、第一の基礎段階の
空気取入口レベル２０と、空気取入口レベル２０の上方
に垂直方向に整列する上部レベル２２とを含む数個の構
造段階（レベル）を有する。上部レベル２２は、充填
材、水分配システム及び空気取入装置を支持する。一般
に、前記対向流構造では、屋根２４上に取り付けられた
大径のファン及びモータ（図示せず）によって、空気取
入口レベル２０から導入した空気を上方に吸引しかつ上
部レベル２２を通ってファンから放出する。

【００１５】図２８及び図２９に示すように、一般に前
記従来の冷却塔フレーム１０では、各構造段階に筋違１
６を設ける必要がある。図２８に示す筋違１６とは異な
る形態の筋違も存在しかつ使用されるが、冷却塔フレー
ム１０が風及び地震に起因する横力を受けると、或る筋
違１６は引張されるが、他の筋違１６は圧縮されるた
め、通常筋違１６は対で設けられる。また、筋違１６は
冷却塔フレーム１０の反対側及び内部に設けられ、他の
方向から加えられる横力に対して冷却塔フレーム１０を
保護する。横力に対する何らかの保護形態を設けない限
り、一般に第一の基礎段階から頂部ビームまで各構造段
階間に筋違１６が設けられる。

【００１６】しかしながら、従来の冷却塔フレームは、
設計、製造及び建設が複雑でかつ比較的容易でなく安価
に製造できない欠点があった。

【００１７】本発明は、設計、製造及び建設が容易な土
地定着型の冷却塔（field erectedcooling towers）及
びその建設方法を提供することを目的とする。また、本
発明は、従来の冷却塔より安価に製造できかつ簡易に建
設できる土地定着型の冷却塔及びその建設方法を提供す
ることを目的とする。本発明は、ユニットのコスト低減
を達成できる厳格でない設計基準に合致する中間水準の
冷却塔及びその建設方法を提供することを目的とする。
本発明は、従来の筋違の必要性を低減又は排除しかつせ
ん断壁を除去すると共に、風及び地震に起因する予想荷
重に耐え得る横方向外力に対する構造安定性を備えた冷
却塔及びその建設方法を提供することを目的とする。ま
た、本発明は、筋違を増加せずにビームのスパンの増大
を許容しかつクリープ限度及び使用寿命に関する設計基
準に合致すると共に、設計に柔軟性を与えて冷却塔の使
用寿命を延長しかつビームのクリープ速度を低減する冷
却塔及びその建設方法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、いずれも強化
繊維を含む材料から成る一対の垂直コラム（66）と、垂
直コラム（66）間に延伸する水平ビーム（71、68）とを
含む剛性フレーム構造を冷却塔に付与して前記目的を達
成することができる。垂直コラム（66）及び水平ビーム
（71、68）は接合部（61）において実質的に同一平面と
なる表面（67、69）を有する。取付部材としての取付板
（100）は水平ビーム（71、68）及び垂直コラム（66）
の接合部（61）に配置される。取付板（100）は接合部
（61）における水平ビーム（71、68）及び垂直コラム
（66）の実質的に同一平面となる表面（67、69）に接合
される側を有し、水平ビーム（71、68）と垂直コラム
（66）との間にモーメント伝達接続部（59）を形成す
る。

【００１９】また、本発明は、強化繊維を含む材料から
成る複数の垂直コラム（66）を備える冷却塔（30）を提
供する。強化繊維を含む材料から成る複数の第一の水平
ビーム（71）が設けられる。各第一の水平ビーム（71）
は第一垂直レベルで一対の垂直コラム（66）間に延伸す
る。また、強化繊維を含む材料から成る複数の第二の水
平ビーム（68）が設けられる。各第二の水平ビーム（6
8）は第二垂直レベルで一対の垂直コラム間（66）に延
伸する。垂直コラム（66）及び第一の水平ビーム（71）
は、第一の水平ビーム（71）と垂直コラム（66）との接
合部（61）において実質的に同一平面となる表面（67、
69）を有する。垂直コラム（66）及び第二の水平ビーム
（68）も、第二の水平ビーム（68）と垂直コラム（66）
との接合部（61）において実質的に同一平面となる表面
（67、69）を有する。冷却塔（30）内には冷却すべき流
体としての水を散布する水分配システム（流体分配シス
テム）（49）が設けられる。水分配システム（49）は第
二垂直レベルに設けられる。空気及び水分配システム
（49）から散布される水が通過できる熱交換材料として
の充填材（54）が設けられる。充填材（54）は第一垂直
レベルに設けられる。充填材（54）を通って空気移動を
発生させ充填材（54）に沿って流れる水を冷却するファ
ン（34）が設けられる。取付板（100）は垂直コラム（6
6）と第一の水平ビーム（71）との複数の接合部（61）
及び垂直コラム（66）と第二の水平ビーム（68）との複
数の接合部（61）に設けられる。各取付板（100）は少
なくとも一の接合部（61）に配置されかつ第一の水平ビ
ーム（71）及び垂直コラム（66）の実質的に同一平面と
なる表面（67、69）並びに第二の水平ビーム（68）及び
垂直コラム（66）の実質的に同一平面となる表面（67、
69）に接合される取付面（101）を有し、接合部（61）
においてモーメント伝達接続部（59）を形成する。

【００２０】更に、本発明は強化繊維を含む材料から成
る骨組を有する構造を提供する。この構造は、ベース
（91）と、強化繊維を含む材料から成る複数の垂直コラ
ム（66）とを備える。垂直コラム（66）は互いに離間し
かつ底端（94）を有する。強化繊維を含む材料から成る
複数の水平ビーム（71、68）を備え、各水平ビーム（7
1、68）は一対の隣接する垂直コラム（66）間に延伸し
かつ接合される。垂直コラム（66）をベース（91）に取
り付けるために基礎部（86）が設けられる。本発明の実
施の形態では、各基礎部（86）はベース（91）に固定さ
れかつ垂直コラム（66）の底端（94）に接合される。

【００２１】また、本発明は容積を定める骨組支持フレ
ーム（64）を有する冷却塔（30）を提供する。骨組支持
フレーム（64）は、強化繊維を含む材料から成る複数の
垂直コラム（66）及び強化繊維を含む材料から成る複数
の水平ビーム（71、68）を備える。各水平ビーム（71、
68）の端部は一対の垂直コラム（66）に接合される。ま
た、冷却塔（30）は、骨組支持フレーム（64）により定
められた容積内で水を分配する水分配システム（49）
と、骨組支持フレーム（64）によって定められた容積内
に設けられ、水分配システム（49）からの水を受けかつ
水が移動できる充填材（熱交換材料）（54）とを備えて
いる。更に、冷却塔（30）は、充填材（54）を通って空
気を移動させかつ水分配システム（49）から充填材（5
4）に受けた水を冷却する空気移動手段（ファン）（3
4）と、充填材（54）からの冷却された水を集める集水
手段（46）とを備える。冷却塔（30）は、冷却塔（30）
の頂部のデッキ（38）、デッキ（38）の下に設けられた
リンテル（78）、冷却塔（30）の外部のはしご（41）及
び冷却塔（30）の頂部のガードレール（40）から成る群
から選択される木製の分離可能な部品を備える。

【００２２】また、本発明は強化繊維を含む材料から成
りかつ底端（94）及び平坦面（67）を有する複数の垂直
コラム（66）を用意する過程を含む冷却塔の建設方法を
開示する。この建設方法ではベース（91）が用意され
る。垂直コラム（66）はベース（91）上で垂直に整列さ
れ、底端（94）はベース（91）に固定される。また、強
化繊維を含む材料から成りかつ２つの端部に平坦面（6
9）を有する複数の水平ビーム（71、68）が用意され
る。更に、取付面を有する取付板（取付部材）（100）
が用意される。この建設方法は、取付板（100）の取付
面を少なくとも一の水平ビーム（71、68）の一端の平坦
面（69）及び少なくとも一の垂直コラム（66）の平坦面
（67）に接合し、水平ビーム（71、68）と垂直コラム
（66）との間にモーメント伝達接続部（59）を形成する
過程を含む。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明による冷却塔及びその建設
方法の実施の形態を図１〜図２７に示す。図１及び図２
に示す冷却塔及び他の図面に示し本明細書で説明する構
造は本発明の例示にすぎないことを理解されたい。本発
明は、図示されかつ明細書に記載される構造に限定され
ない。図１及び図２に示す実施の形態では、冷却塔３０
は２つの接合されたセル３２を備える。図示の実施の形
態では、セル３２はそれぞれ各辺が約１０.９７ｍ（約
３６フィート）の正方形であり、従って冷却塔３０の全
体は約１０.９７ｍ×２１.９４ｍ（約３６フィート×７
２フィート）である。各セル３２は、一般に繊維強化樹
脂構造を有するファン包囲板３６内に保持されかつ冷却
塔３０の頂部で組み立てられるファン３４を有する。フ
ァン３４は、ファンモータから延伸する駆動軸を受ける
ギヤ付ファン減速機を頂部に備える。ファン３４、ファ
ン減速機及びモータは公知の手法により取り付けること
ができ、例えば、曲げ及びせん断強度並びにねじり抵抗
等の適切に選択された構造特性を有する鋼管（パイプ）
等のビームに取り付けられる。モータ及びビームは、冷
却塔３０の屋根又は頂部の外側又はその内側でもよい。
図示の実施形態では、ファン包囲板３６は、冷却塔３０
の頂部の平坦なデッキ３８の頂部に周囲のガードレール
４０と共に取り付けられる。また、デッキ３８に接近す
るために、はしご４１又は階段４３を設けてもよく、デ
ッキ３８上に歩道を設けてもよい。

【００２４】デッキ３８の下は冷却塔３０の上部レベル
４２であり、上部レベル４２の下は空気取入口レベル
（底部レベル）４４である。空気取入口レベル４４の下
には充填システムからの冷却された水を集める集水手段
が設けられる。図示の実施の形態では、集水手段は、充
填材５４に沿って下降しかつ冷却された水が滴下しかつ
集められる水溜め４６である。上部レベル４２の外部を
ケーシング（クラッディング）４８でカバーしてもよ
く、例えば強風時に空気が冷却塔３０を通過できるよう
設計してもよく、また、設計荷重を超過する風圧のと
き、犠牲的にケーシング４８が吹き飛ぶ（blow off）よ
うに設計してもよい。ケーシング４８は繊維強化樹脂又
は他の材料から成り、ルーバを含んでもよい。

【００２５】図３に示すように、上部レベル４２は充填
レベル５０及び水分配レベル５２を含む。充填レベル５
０は水分配レベル５２の下方に配置され、水は分配され
充填レベル５０を通って下の水溜め４６へ滴下する。空
気は、充填レベル５０を通って水を通過して移動され水
を冷却する。図示のファン３４は充填システム（充填
材）を通って空気を移動させる手段であるが、例えば、
交差流配列で送風機（blower）を使用できるように、冷
却塔の構造に応じて他の手段も使用可能である。

【００２６】従来から使用される充填レベル５０は、熱
伝達媒体である充填材５４で充填される。一般に、図示
の充填材５４は、水が下方へ通過できかつ空気が上方へ
通過でき、通過する間に水と空気との間で熱移動が生じ
る開放セル材料（open-celled material）である。開放
セル粘土タイルの他、開放セルポリ塩化ビニル材料及び
他のあらゆる開放セル熱伝達媒体を使用できる。図示の
実施の形態では、ポリ塩化ビニル製の通常波形の垂直シ
ートの多重ブロックを充填材として使用する。また、市
販の充填材が使用可能である。例えば、フロリダ州エフ
ティー・マイヤーズ（Ft. Myers）、マンターズ・コー
ポレイション（Munters Corp.）社が以前販売した型番
１２０６０、２５０６０、１９０６０の充填材、ペンシ
ルバニア州レディング（Reading）、ブレントウッド・
インダストリーズ（Brentwood Industries）社が販売す
る型番１２００、１９００、３８００及び５０００の充
填材、ニュージャージー州ブリッジウォーター（Bridge
water）、ハモン・クーリング・タワーズ（Hamon Cooli
ng Towers）社が販売する名称「クール・ドロップ（Coo
l Drop）」及び「クリーン・フロー（Clean Flow）」の
充填材及び格子型（grid-type）充填材があるが、本発
明は例示的に列挙した前記充填材及び特定の種類の充填
材の使用に限定されない。また、本発明は交差流構造に
も適用でき、当業者によれば交差流構造に適した充填配
列が可能である。

【００２７】充填レベル５０の上のレベル（水分配レベ
ル）５２に位置する水分配システム４９は、冷却塔３０
の外部入口５８に接続される供給管（図示せず）から温
水を受ける分配ヘッダ５６を備える。１つの分配ヘッダ
５６は各セル３２の幅方向に延伸し、各セル３２の一端
から他端まで分配ヘッダ５６に対して垂直に配置された
複数の横分配管６０は各分配ヘッダ５６に接続される。
横分配管６０は各張り間６２を均等に横切って離間し、
更に、図示の実施形態の１.８３ｍ（６フィート）の各
張り間６２に８つの横分配管６０が設けられる。更に大
きな張り間に適当な数と間隔で横分配管を設けてもよ
い。

【００２８】各横分配管６０は、温水を受けかつ水滴と
して下方の充填材５４に噴霧するため接続された複数の
下向きの噴霧ノズル６３を有し、噴霧された水滴は充填
材５４に沿って重力により下方の水溜め４６まで下降さ
せ、ファン３４の駆動により空気取入口レベル４４から
冷却塔３０を通って上方へ移動する空気と水滴との熱交
換により水滴が冷却される。各横分配管６０は例えば１
０個のノズルを備え、その場合各張り間６２には８０個
のノズルが配置される。前記構造のほか、他の構造の水
分配システム４９も使用できる。

【００２９】本発明の冷却塔３０は、ファン・システ
ム、水分配システム４９及び充填材５４を支持する骨組
支持フレーム６４を有する。骨組支持フレーム６４は、
充填材５４及び大部分の水分配システム４９を収容する
容積６５を形成する。本発明の骨組支持フレーム６４
は、図１２〜図１５に示すように、正方形断面又は長方
形断面で及び平坦面６７、６９を有し単純な形状の細長
い管で形成される複数の垂直コラム６６及び水平ビーム
６８、７１を備える。垂直コラム６６及び水平ビーム６
８の面６７、６９は、接合部（交差部）６１では実質的
に同一平面上に配置される。上部レベル４２を実質的に
対角筋違で拘束せずに強固に骨組支持フレーム６４を固
着して単純構造の冷却塔３０を現場で組み立てる建設コ
ストを低減するため、水平ビーム６８、７１は新規な方
法で垂直コラム６６に取り付けられる。

【００３０】図示の骨組支持フレーム６４の垂直コラム
６６及び水平ビーム６８は、全てガラス繊維又は他の強
化繊維を含む材料から成る。図示の繊維強化材料は引抜
き成形された繊維強化樹脂であるが、耐火材料又は非耐
火材料のいずれでもよく、この点当業者は理解できよ
う。引抜き成形された繊維強化樹脂のストランド又はフ
ィラメントは、一般に、接合材の入ったダイスを通して
細長いガラス繊維又は他の強化繊維を引いて細長い繊維
と接合材とを一体化させることにより生産される。ガラ
ス繊維以外の強化繊維も使用可能であり、強化繊維を含
む材料は従来のプラスチック若しくはレジン又は他の従
来の材料若しくはマトリクスのいずれもが使用可能であ
る点を当業者は理解されたい。

【００３１】図４に示すように、冷却塔３０の４つ角の
各コーナーコラム７０は充填レベル（第一垂直レベル）
５０において２つの第一の水平ビーム７１に接合され
る。端面垂直コラム７２はそれぞれ３つの第一の水平ビ
ーム７１に接合され、内部垂直コラム７４はそれぞれ４
つの第一の水平ビーム７１に接合される。第一の水平ビ
ーム７１は、水溜め４６の上方に離間した充填レベル５
０に充填材５４を支持する。垂直コラム６６は、次に高
い水分配レベル５２において同数の第二の水平ビーム７
３に接合され、次に高いデッキ支持レベル７６において
同数の第三の水平ビーム７５に接合される。第一の水平
ビーム７１、第二の水平ビーム７３及び第三の水平ビー
ム７５は隣接する下方の水平ビームから垂直に離間す
る。

【００３２】充填レベル５０に充填材５４を支持するた
め、本発明では、平行な第一の水平ビーム７１間に延伸
しかつ支持される複数の水平な充填支持リンテル７８を
備える。充填支持リンテル７８は全て同一平面上に配置
され、充填材５４のブロックは隣接するリンテル７８
間、互いに平行な第一の水平ビーム７１間及び隣接する
リンテル７８と第一の水平ビーム７１との間に支持され
る。図３及び図４に示すように、分配ヘッダ５６と平行
なリンテル７８を支持する第一の水平ビーム７１は、リ
ンテル７８を支持する第一の水平ビーム７１及び分配ヘ
ッダ５６に垂直な第１の水平ビーム７１よりわずかに下
方に配置されるため、リンテル７８の頂部はリンテル７
８に平行でかつ分配ヘッダ５６と直角な第一の水平ビー
ム７１の頂部と同一平面上に配置されるように第一の水
平ビーム７１の高さが設定される。下方の第一の水平ビ
ーム７１に挿入されかつリンテル７８を貫通する取り外
し可能なテックねじ（tech screws）と指称されるねじ
でリンテル７８を固定してもよい。

【００３３】次のレベルでは、別システムの水分配支持
リンテル８０が第二の垂直レベルとしての第二レベル
（水分配支持レベル）５２に設けられる。水分配支持リ
ンテル８０は横分配管６０に垂直であり、第二の水平ビ
ーム７３間に延伸しかつ支持される。図示の実施形態で
は、水分配支持リンテル８０は充填支持リンテル７８に
直角であり、横分配管６０及び充填材５４の上の噴霧ノ
ズル６３を支持する。水分配支持リンテル８０の頂部が
水分配支持リンテル８０に平行な第二の水平ビーム７３
と同一平面上に配置されるように、互いに垂直な複数の
第二の水平ビーム７３を２つのレベルで配置してもよ
い。

【００３４】別システムのデッキ支持リンテル８２は、
デッキ支持レベル７６の水分配支持リンテル８０上に離
間して設けられる。デッキ板を構成するデッキプランク
８４、ファン３４及び包囲板３６を支持するデッキ支持
リンテル８２を第三の水平ビーム７５によって支持す
る。デッキ支持リンテル８２と平行な第三の水平ビーム
７５の頂部と同一平面上にデッキ支持リンテル８２の頂
部が配置されるように、互いに垂直な複数の第三の水平
ビーム７５を異なる高さに設けてもよい。

【００３５】１つの第二の水平ビーム７３の底部に水分
配ヘッダ５６を支持してもよい。別法として、水分配ヘ
ッダ５６が配置される２つの垂直コラム６６間に追加の
厚い水平サスペンションビーム８５を設けてもよい。こ
の構造では、水分配ヘッダ５６の下方の第二の水平ビー
ム７３の中央の１点で水分配ヘッダ５６の全重量を支持
する代わりに、中心から離間した２点で水分配ヘッダ５
６の重量を懸架すると、下側の第二の水平ビーム７３の
撓みを減少することができる。この懸架構造では、第二
の水平ビーム７３及び水分配ヘッダ５６を包囲する帯環
（図示せず）を通って延伸する２つのボルト又はピンを
使用してもよい。第二の水平ビーム７３により水分配シ
ステム４９の残部を支持してもよい。

【００３６】図示の実施形態では、コンクリート製の水
溜め４６は、基礎部８６により垂直コラム６６を取り付
けるベース９１により形成される。図５に示すように、
各基礎部８６は、水溜め４６の水平床９１と同一平面で
取り付けられる平坦なベース板９０と、垂直コラム６６
の底端９４を保持する垂直ケーシング９２とを有する。
図６の断面図に示すように、垂直ケーシング９２は、垂
直コラム６６と係合しかつ垂直コラム６６に対して十分
に密着して嵌合するよう形成される。水溜め４６上で冷
却塔３０を所定の位置に維持するため、各基礎部８６の
ベース板９０を水溜め４６の水平床９１にボルトで固定
してもよい。

【００３７】基礎部８６の変更例を図７〜図１１に示
す。図示のように、一対のアングル材２０２を有するＵ
字形のブラケット２００を基礎部８６として使用でき
る。図８に示すように、Ｕ字形のブラケット２００は、
中心部２０８に対して端部２０６を直角に折り目２０４
に沿って平坦な金属板を曲げて形成できる。折り目２０
４間の中心部２０８の幅は、端部２０６により定まる直
立した側部の間に垂直コラム６６の底端９４を強固に保
持するのに十分な大きさである。ブラケット２００は、
垂直コラム６６及びブラケット２００の両側（端部）２
０６を通って延伸する１又は２以上のボルト２１０によ
り垂直コラム６６の底端９４に取り付けてもよい。

【００３８】図９に示すように、ブラケット２００を取
り付けた垂直コラム６６の端部（底端）９４を床に固定
するため、一対のアングル材２０２をボルトで垂直コラ
ム６６の端部（底端）９４に固定してもよく、アングル
材２０２及びアングル材２０２の下方に配置されたブラ
ケット２００の端部中心部２０８を通って延伸するボル
トによってブラケット２００と垂直コラム６６の組立体
全体を水溜め４６の床９１に固定できる。代わりに、下
記のように、垂直コラム６６の端部（底端）９４にアン
グル材２０２の垂直面２１２を接合すると共に、一群の
アングル材２０２によって各垂直コラム６６を水溜め４
６の床９１に接続できる。

【００３９】別法として、垂直コラム６６をケース内に
収容せず垂直コラム６６内に嵌合される直立部品を設け
てもよい。いずれの実施形態でも、平坦ベース９０及び
垂直ケーシング９２等の２つの垂直な平面、中心部２０
８、ブラケットの側部２０６及びアングル材２０２の２
つの面２１２、２１４は、垂直コラム６６及びベース４
６に基礎部を固定するため設けられる。例えば、水溜め
４６のコンクリート製の床９１に基礎部８６を固定する
ボルトを使用できる。

【００４０】基礎部８６の垂直ケーシング９２又はＵ字
形のブラケット２００の垂直端部２０６及びアングル材
２０２に垂直コラム６６の底端９４を接合してもよい。
他の例では、追加又は変更として、平坦ベース板９０の
基礎部８６をベース、床９１又は水溜め４６に接合して
もよい。従って、図６に示すように、基礎部８６の垂直
ケーシング９２の内壁２１３の間に接合材（接着剤）２
１１の層を設けてもよい。接合材（接着剤）２１１の層
は、Ｕ字形のブラケット２００の垂直端部２０６と垂直
コラム６６の底端９４の面との間又はアングル材２０２
の垂直面２１２と垂直コラム６６の底端９４の面との間
に配置してもよい。図９に示すように、接合材（接着
剤）２１５の層をブラケット２００の中心部２０８と床
９１との間に配置してもよい。代わりに、アングル材２
０２の底面２１４と床９１との間に接合材２１５の層を
配置してもよい。接合材（接着剤）２１５の層を平坦ベ
ース９０と床９１との間に配置してもよい。しかしなが
ら、多くの場合、接合材（接着剤）２１５の層を使用せ
ずに垂直コラム６６を基礎部８６に固定し、基礎部８６
を床９１に固定してもよい。

【００４１】本発明は、各垂直コラム６６と水平ビーム
６８、７１、７３、７５との間の画期的な接続部を提供
する。従来のボルト式接続部がこのような垂直コラムと
水平ビームとの間の相対的な回転移動を許容するが、本
発明は設計荷重で相対移動を生じない極めて強固な接続
部を提供する。従来の接続部では水平ビームと垂直コラ
ムとの間でのモーメント移動が発生しないが、本発明で
はモーメント移動が発生する。モーメント伝達接続部５
９はモーメント伝達性とみなすことができる。モーメン
ト伝達性とは、設計静荷重及び横荷重で接合された部品
間に殆ど相対移動がないことを意味する。垂直コラム６
６の底端９４とベース４６との間の接続も同様にモーメ
ント伝達性でもよい。従って、本発明では、横力に対す
る構造限界は垂直コラム６６の剛性である。冷却塔３０
は、筋違又はせん断壁を使用せずに又は使用する部品数
の低減から予想されるせん断荷重に耐えるよう建設でき
る。

【００４２】垂直コラム６６及び水平ビーム６８、７
１、７３、７５の間のモーメント伝達接続部５９を得る
ため、本発明では強固な取付板（取付部材）１００及び
接合材１０２を組み合わせて使用する。各接合部（交差
部）６１では、取付板１００の取付面（取付表面）１０
１は、接合する垂直コラム６６及び水平ビーム６８、７
１の実質的に同一平面となる表面６７、６９の一部を覆
いかつ接合するよう配置される。図示の実施形態では、
取付板１００は接合する各垂直コラム部材６６及び水平
ビーム６８の平坦な実質的に同一平面となる表面６７、
６９の幅全体を覆い、横方向に延伸して隣接する接合す
る各部品の平坦面の一部の幅全体を覆う。コラム面６７
及びビーム面６９と並置された取付部材１００の内側の
取付面１０１との間には、接合材（接着剤）１０２の薄
層が存在する。接着剤１０２は取付板１００を垂直コラ
ム６６及び水平ビーム６８、７１に接合してモーメント
伝達接続部５９を形成し、取付板１００と接合された部
品との間に殆ど相対移動がなく、従って接合した垂直コ
ラム６６と水平ビーム６８、７１、７３、７５との間で
殆ど相対移動がなく、モーメントは水平ビーム６８、７
１、７３、７５から垂直コラム６６へ伝達される。

【００４３】本発明の構造では、横方向荷重及びせん断
荷重に対して対角筋違により冷却塔３０の上部レベル４
２を拘束しなくてもよい。筋違による拘束に対する自由
度は構造の内部体積６５において特に有利であり、水分
配レベル５２のように、充填レベル５０をブレース（筋
違）によって固定しないので、充填システム（充填材）
５４及び水分配システム４９を一緒に容易にかつ迅速に
設置することができる。

【００４４】図１２〜図２１に本発明に使用する取付板
１００の例を示す。図示のように、冷却塔３０の現場で
の組立のニーズに合致するために、取付板１００の若干
の基本的形状だけ必要である。図１３及び図１６に示す
第一の基本的形状では、垂直コラム６６と垂直コラム６
６に接合する水平ビーム６８、７１との間のコーナーを
普通に接合する。図示のように、取付板１００は、垂直
コラム６６に取り付ける細長区域１０３と、ビーム一体
取付区域１０４とを有する。幅約１２.７ｃｍ（約５イ
ンチ）の垂直コラム６６に使用するため、細長区域１０
３、ビーム一体取付区域１０４はいずれも少なくとも幅
約１２.７ｃｍ（約５インチ）である。一般に、ビーム
一体取付区域１０４は、少なくとも水平ビーム６８、７
１の幅をカバーする長さを有することが好ましい。図示
の実施形態では、水平ビーム６８、７１の幅は例えば１
２.７ｃｍ（５インチ）、１７.７８ｃｍ（７インチ）又
は２５.４ｃｍ（１０インチ）でもよく、従って汎用の
取付板１００は２５.４ｃｍ（１０インチ）の水平ビー
ム６８、７１をカバーするよう形成される。このよう
に、１つのサイズ取付板１００は部品一式として提供で
き、冷却塔３０の骨組支持フレーム６４に使用可能なあ
らゆるサイズのビームに適用できる。

【００４５】他の基本的形状を図１２及び図１７に示
す。この形状は、１個以上の水平ビーム６８を１個の垂
直コラム６６に接合する交差部で使用される。この形状
は第一の形状と同様であるが、２つの同一平面上のビー
ム一体取付区域１０４は、垂直コラム６６に取り付ける
ため同一平面上の細長区域１０３の両側に設けられる。

【００４６】取付板１００の変形例を図１４、図１５、
図１８及び図１９に示す。取付板１００は、図１４に示
すＴ字状１０６、図１４に示すＬ字状１０８及び図１
２、図１３、図１８及び図１９に示す長方形１１０を含
む。図１２〜図１５及び図２２に示すように、使用する
ビームのサイズにより、骨組フレーム構造はこれらの取
付板の種々の形状の全部又は一部を含むことができる。

【００４７】好ましくは、取付板１００は、タッピンね
じ１３及びテック（tech）ねじ１１４を垂直コラム６６
及び水平ビーム６８にねじ込む予め穿孔された孔１１２
を有する。タッピンねじ１１３及びテックねじ１１４
は、建設中に接着剤（接合材）１０２をセットする前に
配置され、建設中に冷却塔３０の骨組支持フレーム６４
の構造を一緒に保持する役割を果たす。一般に、図示の
実施形態では、タッピンねじ１１３は、取付板１００の
孔１１２を通りかつ垂直コラム６８及び水平ビーム６
６、６８の面６７、６９の孔を通って挿入される。テッ
クねじ１１４は、取付板１００の孔１１２を通りかつ垂
直コラム６６及び水平ビーム６８の面６７、６９に挿入
され、垂直コラム６６及び水平ビーム６８にテックねじ
１１４自体の開口部を形成する。これらの接続により建
設中の構造の静荷重が支持される。また、これらの接続
により、取付板１００の内側の取付面１０１及び隣接す
る垂直コラム及び水平ビームの面６７、６９を接着剤
（接合材）１０２と密着した状態で接触し保持して部品
間が有効に接合される。図１５及び図１９に示すよう
に、例えば、タッピンねじ１１３は取付板１００の内側
の孔１１５に、テックねじ１１４は取付板１００の周囲
の外側の孔１１７にそれぞれ使用できる。追加又は変更
として、取付板１００を通って水平ビーム６８及び垂直
コラム６６に延伸し建設中に水平ビーム６８及び垂直コ
ラム６６を配置しかつ離間するために、０.６３５ｃｍ
（０.２５インチ）の通しボルト１１８用の孔１１６を
設けることが好ましい。

【００４８】取付板１００は、例えばステンレス鋼又は
亜鉛めっきされた金属により形成され、また、繊維強化
樹脂板でもよい。必要な強度が得られるいかなる材料も
使用可能であり、予想される環境、特に冷却塔３０の内
部の湿潤な環境に耐える。図示の実施形態では、取付板
１００はＡＳＴＭ（アメリカ材料試験協会）１２ゲージ
３０４又は３１６ステンレス鋼でもよい。用途により、
例えば、冷却塔３０の内部では何らかの材料との混合物
を使用し、冷却塔３０の周囲では他の材料を使用するこ
とが望ましい。

【００４９】図示の実施形態では、接着剤（接合材）１
０２は、各取付板１００の内側の取付面１０１と取付板
１００が固定される各垂直コラム６６及び水平ビーム６
８の実質的に同一平面となる表面６７、６９との間に配
置される薄層である。接着強度（接合強度）は接合材１
０２の厚さにより変化しうる。接着剤（接合材）１０２
は、一般に厚さ０.０５０８〜０.３８１ｍｍ（２〜１５
ミル）程度である。適当量の接着剤（接合材）１０２が
確実に存在するために、図２０及び図２１の実施形態に
示すように、取付板１００の内側の取付面１０１は、ね
じ用の予め穿孔された孔１１２を包囲する環状の隆起区
域１０５を有する窪みを設けてもよい。内側の取付面１
０１の隆起区域１０５は、内側の取付面１０１の残りと
実質的に同一平面となる表面６７、６９との間に延伸す
る接合材１０２と共に、垂直コラム６６及び水平ビーム
６８の実質的に同一平面となる表面６７、６９に対して
隣接してもよいので、隆起区域１０５の高さは、接着剤
（接合材）１０２に必要な厚さを定めるのに使用可能で
ある。前記窪みは金属取付板１００で使用できる。

【００５０】このように、図示の実施形態では、取付板
１００の取付表面（取付面）１０１は平坦でもよく、隆
起区域１０５を有してもよい。取付表面（取付面）１０
１は取付板１００の一方の側にある。取付表面（取付
面）１０１は、取付板１００の一方の側のほぼ全体の内
部表面を含んでもよく、取付板１００の一方の側の内部
表面上の１又は２以上の区域を含んでもよい。

【００５１】また、過剰の接着剤（接合材）が外へ流れ
出るように、取付板１００に浮彫り孔を設けてもよい。
浮彫り孔は、接着剤（接合材）１０２が垂直コラム６６
及び水平ビーム６８の面から取付板１００の厚さを通っ
て取付板１００の面に延伸する点でも有利である。

【００５２】接着剤（結合材）１０２は硬化時に耐水性
でありかつ水平ビーム６８及び垂直コラム６６に使用す
る材料及び取付板１００に使用する材料の両方に接着す
ることを要する。接着剤（接合材）１０２は、例えば、
ジョージア州シャンブリー、マグノリア・プラスチック
ス（Magnolia Plastics）社の「マグノボンド（Magnobo
nd）５６ Ａ＆Ｂ」等のエポキシ樹脂を使用できる。こ
の例の接合材は高強度エポキシ樹脂であり、幅広い種類
の基板に対する繊維強化樹脂パネルを接合するため企画
された変成ポリアミド硬化剤接着剤である。他に、メタ
クリル樹脂接着剤（接合材）を使用できる。適当なメタ
クリル樹脂接着剤は、マサチューセッツ州ダンバーズ、
アイティーダブリュー・アドヒーシブ・システムズ（IT
W Adhesive Systems）社の「プレクサス（PLEXUS）ＡＯ
４２０」自動車用接着剤及び「プレクサス（PLEXUS）Ａ
Ｏ４２５」構造材用接着剤である。また、他の構造の接
着剤（接合材）も本発明に適用可能であろう。例えば、
シート又はフィルムの両面にエポキシ樹脂を付着させた
もの等のシート状で提供される接着剤の使用が望まし
い。ミネソタ州セントポール、スリーエム社のモデルＶ
ＨＢとして知られるスリーエム接着テープ又は自動車用
接着剤等の同様の製品が使用可能である。これら及び同
様の製品は、用語「接着剤」、「接合剤」及び「接合
材」に包含されうる。これらの接着剤（接合材）は説明
のために記載したにすぎない。他の接着剤（接合材）が
使用可能でありかつ本発明の範囲内である。

【００５３】接合されたモーメント伝達接続部５９が接
合材１０２と水平ビーム６８及び垂直コラム６６の成分
との相互作用により脆弱化しないために、表面に移動す
る可能性のある繊維強化材料中の離型剤等で、水平ビー
ム６８及び垂直コラム６６の成分と好適に相互作用しか
つ適合する接着剤（接合材）１０２を選択することが望
ましい。引抜き成形に使用するある種の材料は、エポキ
シ樹脂、メタクリル樹脂その他の接合材の接合で障害を
発生しうる。所定の離型剤は、接合強度に影響せずかつ
製造工程に使用できなければならない。前記の接着剤
（接合材）と適合する離型剤の例は、ニュージャージー
州ニューアーク、ブレンデックス（Blendex）社の「テ
ック−ルーブ（TECH-LUBE）２５０−ＣＰ」である。こ
の製品は、変成脂肪酸及びリン酸エステルに混合された
樹脂、脂肪質グリセリド及び有機酸誘導体の有標縮合製
品である。

【００５４】また、湿潤環境でも施工及び硬化できかつ
湿潤環境でも強度を失わない利用可能な接着剤を使用す
ることが望ましい。硬化したモーメント伝達接続部５９
は、予想荷重での垂直コラム６６と水平ビーム６８との
間の相対移動を許容する程柔軟であってはならない。接
合強度は、構造の予想荷重に対する接続部剛性を維持す
るのに十分大でなければならない。モーメント伝達接続
部５９は使用中に受ける全ての荷重に対し強固でなくて
も、選択された範囲の横力に対する剛性を維持しなけれ
ばならない。

【００５５】接着剤（接合材）１０２は、施工されかつ
硬化する際、構造の静荷重に耐えるのみならず、横力、
即ち水平ビーム６８から垂直コラム６６への移動モーメ
ントに対して骨組支持フレーム６４及び冷却塔３０をブ
レースで固定する強固な接続部を形成する。このよう
に、垂直コラム６６の剛性及び垂直からの曲げに対する
抵抗は、風及び地震による予想荷重に対する設計基準の
制限となる。

【００５６】本発明の強固なモーメント伝達接続部５９
の使用による１つの結果は、冷却塔３０の骨組支持フレ
ーム６４が、特に上部レベル４２において殆ど又は全く
ブレースを必要としない点である。図３及び図４に示す
ように、底部の空気取入口レベル４４にブレース１４０
を設けることは好ましいが、モーメント伝達接続部５９
が横力から垂直コラム６６にせん断荷重を移動するの
で、上部レベル４２にブレースを設けることは一般に不
要である。ブレースの数を低減することにより、冷却塔
３０の材料コストを低減し、建設時間及び建設コストを
低減し、水分配システムのノズル等の部品を配置し、交
換し、洗浄し又は修理するため冷却塔３０の内部体積へ
接近し易くなる点で有利となる。建設場所で必要な部品
の数及び種類を大幅に低減でき、更に大きな建設効率が
得られる。加えて、更に迅速な現場での組立のため、モ
ジュール式フレームユニットを生産することが可能とな
る。

【００５７】また、モーメント伝達接続部５９の使用は
他の構造上の利点を有する。即ち、必要な荷重容量（lo
ad capacity）、たわみ比（deflection ratio）に対す
る水平ビームの長さ及び荷重補正係数（service facto
r）を維持又は達成しながら、代表的なスパンの水平ビ
ームの強度を増大し又は水平ビームのスパンを大幅に増
大できる。例えば、理論上の１２.７ｃｍ×１２.７ｃｍ
（５インチ×５インチ）の繊維強化樹脂を使用する水平
ビームで４５７.２ｃｍ（１８０インチ）に対する２.５
４ｃｍ（１インチ）のたわみ比に対する長さについて、
従来の単純支持構造と本発明によるモーメント伝達接続
部構造とを比較すると、従来の単純支持された水平ビー
ムの最大容量は約２８４ｋｇ／ｍ（約１９１ポンド／フ
ィート）と予想されるのに対し、本発明による固定支持
水平ビームの容量（荷重容量）は約１０７１ｋｇ／ｍ
（約７２０ポンド／フィート）であると予想される。ま
た、９１４.４ｃｍ（３６０インチ）に対する２.５４ｃ
ｍ（１インチ）のたわみ比に対する長さでは、従来の単
純支持水平ビームは容量約１４８ｋｇ／ｍ（約９９.５
ポンド／フィート）と予想されるのに対し、本発明によ
る固定支持水平ビームは容量約５３６ｋｇ／ｍ（約３６
０ポンド／フィート）と予想される。これらの水平ビー
ムの容量増加により、水平ビームのクリープ限度又は弛
緩の経時変化が許容限度内にあると予想される。許容荷
重補正係数、即ち作用応力に対する故障応力の比は、本
発明による増大したスパンによって達成されると予想さ
れ、荷重補正係数の増大は従来のスパンと増加したスパ
ンによって達成されると予想される。従って、本発明は
水平ビーム間のスパンの増大が可能となり、これにより
機械的荷重の支持に必要な垂直コラムの数を低減するこ
とができる。また、本発明は大きな構造に柔軟性を付与
することができる。低い荷重補正係数が許容される用途
では、本発明は、部品の数を最小化しかつ建設作業を単
純化すると共に、低い設計基準に合致する冷却塔３０の
設計が可能となる。また、高い荷重補正係数が要求され
る場合、僅かな部品のみ必要としかつ筋違が不要である
ため、スパンは短い長さ、例えば従来の１.８３ｍ（６
フィート）で設定でき、クリープ破断を低減しかつ更に
建設を単純化する。これらの利点の全ては構造破損を与
えずに達成できると予想される。即ち、横方向変位を発
生せずに横方向荷重が加えられても、冷却塔３０は垂直
を維持する。

【００５８】図２２に示す可能な増加スパンの例では、
複合スパンを冷却塔３０の骨組支持フレーム６４に使用
する。図示のように、全ての垂直コラム６６が距離１.
８３ｍ（６フィート）で離間する標準の張り間の代わり
に、垂直コラム間１.８３ｍ（６フィート）の張り間１
３２の間に垂直コラム６６の間に３.６６ｍ（１２フィ
ート）の張り間１３０を設けてもよい。垂直コラム６６
のレイアウトは説明のため記載したにすぎない点を当業
者は理解されたい。例えば単一の３.６６ｍ×３.６６ｍ
（１２フィート×１２フィート）の張り間と共に又は種
々の形態に接続された多数の３.６６ｍ×３.６６ｍ（１
２フィート×１２フィート）の張り間と共に、他のサイ
ズの張り間の有無に関わらず、無数の構造をとる可能性
がある。また、現場及び設計基準に従い他の寸法を使用
してもよい。本発明により、特別な設備に適合する経済
的な構造を許容する設計の柔軟性が非常に増大する。

【００５９】また、従来の繊維強化材料では、留め具と
繊維強化樹脂水平ビーム又は垂直コラムとの間の微小相
対移動は接合部において繊維強化材料の摩耗を生じ、絶
えず遊びの量が増大しかつフレーム構造を弱体化する。
本発明では、この微小移動が実質的に停止する。また、
各垂直コラム６６の底端９４と基礎部８６との間の接合
部６１で形成するモーメント伝達接続部９５は、大荷重
が予想される設備に望ましい。垂直コラム６６と基礎部
８６との間の強固な接合を接着剤（接合材）２１１の使
用により達成できる。殆どの設備ではアンカーボルト及
び適切な厚さの基礎部の使用により基礎部をベースに堅
固に固定できると予想されるが、基礎部８６とベース４
６との間で接着剤（接合材）２１５を使用してそれらの
間にモーメント伝達接続部を形成し、垂直コラムの剛性
を増大しかつ横方向荷重に耐えるため冷却塔３０の骨組
支持フレーム６４の荷重容量を高めることは、ある種の
設備に望ましい。基礎部８６及び垂直コラム６６の底端
９４並びにベース４６及び床９１の垂直な接合面９０、
９２又は２０８、２０６又は２１２、２１４の間に接合
材２１１、２１５を配置してもよい。

【００６０】図３及び図４に示すように、ブレース（筋
違）１４０を空気取入口レベル４４に設けてもよい。ま
た、図２３〜図２５の実施形態に示すように、複数のＣ
チャンネルブレース３５０を使用することが望ましい。
図２６及び図２７の実施形態に示す小さい冷却塔３０で
は、代わりに金属棒ブレースが使用可能である。

【００６１】図２３〜図２５に示す実施形態では、隣接
する垂直コラム６６の間で斜めに延伸する一対の平行な
Ｃチャンネルブレース３５０によって固定される一対の
隣接する垂直コラム６６は、２つのブレース３５０の平
坦面３５１の間に配置される。ブレース３５０を離間し
かつブレース３５０を強化するため、垂直コラム６６と
同じ幅の複数の管状スペーサ３５２をブレース３５０の
面３５１の間に間欠的に設けてもよい。管状スペーサ３
５２は垂直コラム６６と同じ幅でもよい。ブレース３５
０と垂直コラム６６との交差部では、ブレース３５０及
び垂直コラム６６の係合する平坦面の間で配置された接
合材３５６により、垂直コラム６６にブレース３５０を
取り付けてモーメント伝達接続部３５４を形成してもよ
い。また、Ｃチャンネルブレース３５０及びスペーサ３
５２の係合する平坦面３５１の間に接合材３５６を配置
してもよい。このように、ブレース３５０と垂直コラム
６６との間及びブレース３５０とスペーサ３５２との間
にモーメント伝達接続部３５４を形成してもよい。

【００６２】図２３〜図２５に示す実施形態での接合材
３５６は、前記のエポキシ樹脂、メタクリル樹脂接着剤
等その他の接着剤（接合材）等、構造中の他のモーメン
ト伝達接続部に使用するものと同様である。Ｃチャンネ
ルブレース３５０及びスペーサ３５２は、全て繊維強化
樹脂材料で形成してもよい。冷却塔３０の現場組立の間
の建設荷重を受けるため、Ｃチャンネルブレース３５０
及び垂直コラム６６を通ってスペーサ３５２にテックね
じ３５８を取り付けてもよい変更例として、特に小さい
冷却塔３０の構造では、図２６及び図２７に示すよう
に、ブレース１４０は金属棒４００を備えてもよい。金
属棒４００は、例えばＡＳＴＭステンレス３０４又は３
１６等のステンレス鋼の棒又は亜鉛めっきした金属から
形成される。金属棒４００は有孔クレビス４０４のねじ
孔に装着されるねじ端部４０２を備える。１つの垂直コ
ラム６６の所定の垂直位置に開口ブラケット４０６が取
付部材又は他のブラケットによって固定され、開口ブラ
ケット４０６に取り付けたピボットピン４０７に有孔ク
レビス４０４が軸着される。図示のように、Ｕ字形の取
付ブラケット２００を基礎部に用いる場合、２つの垂直
側部２０６は、取付ブラケット２００の同一直線上の開
口部と整列させかつ取付ブラケット２００に軸着するボ
ルト４０９を挿入する開口部を設けてもよい。引張及び
圧縮の両方に対し金属棒４００により垂直コラム６６を
ブレース１４０で固定するため、金属棒４００のねじ端
部４０２に２個の固定ナットを取り付けてもよい。

【００６３】筋違の使用は、構造に対する予想荷重に従
って想定される。例えば、標準の予想荷重が決定でき
る。接続部への荷重が標準の予想荷重を超えると予想さ
れる場合、接続部は前記のように筋違で固定してもよ
い。更に、冷却塔３０のフレーム建設時に何らかの理由
で接続部が誤ったモーメント強度を有すると推測され又
は決定された場合、垂直コラム及び水平ビームに筋違を
付加して接続部を強化できる。いずれの場合も、接続部
に代わり又は接続部に付加するブレースを通ってモーメ
ントが伝達されるので、影響を受ける垂直コラム及び水
平ビームに筋違を加えて接続部を強化してもよい。金属
棒によってブレースで固定してもよく、水平ビームの垂
直コラムへの接合と同様に、繊維強化材料の筋違により
隣接する垂直コラムを接合してもよい。このような追加
のブレースは数個の隣接する位置に必要とは考えにくい
ため、冷却塔３０の内部への接近を阻害したり、冷却塔
３０のコストを増大することは殆どない。更に、より厳
格であると予想される或る構造環境では補助の筋違を冷
却塔３０の上部レベルに設けることが要求されるが、本
発明のモーメント伝達接続部を必要としない程ではな
い。

【００６４】冷却塔３０が複合的である場合、ある部分
にはある材料を、他の部分には他の材料を使用すること
により、材料の節約に付随して他の潜在的なコストを節
約できる。例えば、ベイマツ（Douglas fir）、アメリ
カスギ（redwood）、合板（plywood）等から成る木製の
部品は、一般に繊維強化材料の部品ほど高価でないが、
腐敗及び水分配システムに化学的処理成分が浸出する欠
点がある。本発明では、一定の部品を木材から形成し、
他の部品を繊維強化材料から形成することが有利であ
る。一般に冷却塔３０の所定の部品は他の部品よりも容
易に取り替えられ、これらの容易に取り替えられる部品
は一般に水平ビーム６８と垂直コラム６６との間及び垂
直コラム６６とベース４６との間の接続部を阻害せず骨
組支持フレーム６４から分離できる。これらの分離可能
な部品は、使用場所で接近用はしご４１又は階段４３、
ガードレール４０、デッキ支持リンテル８２及びデッキ
板（デッキプランク）８４を含んでもよい。デッキ８４
が木製の場合、好ましくは木製の屋根リンテル８２が使
用される。前記分離可能な部品の１又は２以上に木材を
使用することにより、デッキ建設コストを低減できる。
分離可能な各部品の交換では、骨組支持フレームの分解
又は破壊を要しない。

【００６５】分離可能な部品に木材を使用するか否かに
関係なく、充填支持リンテル７８及び水分配支持リンテ
ル８０を繊維強化材料で形成することが好ましい。ま
た、繊維強化材料をデッキ８４に使用する場合、基礎部
分のデッキ支持リンテル８２又は屋根リンテル（joist
s）８２を繊維強化材料で形成することが好ましい。

【００６６】図１〜図３及び図２２に示す骨組支持フレ
ーム６４を有する冷却塔３０を建設する場合、異なる部
品の数を最小にする必要がある。例えば、垂直コラム６
６は全て１２.７ｃｍ×１２.７ｃｍ（５インチ×５イン
チ）の正方形の管状垂直コラムにより統一してもよい。
例えば、３.６６ｍ（１２フィート）の空気取入口レベ
ル４４と４.２７ｍ（１４フィート）の上部レベル４２
とから、長さ７.９２ｍ（２６フィート）の冷却塔３０
が作られる。場合により、空気取入口レベル４４は３.
６６ｍ（１２フィート）より高く又は低く、内部の空間
（プレナム）は高さ４.２７ｍ（１４フィート）より大
又は小で、垂直コラム６６は７.９２ｍ（２６フィー
ト）より長くても短くてもよい。空気取入口レベル４４
が３.６６ｍ（１２フィート）よりも高い所では、追加
の水平部品が使用可能である。各垂直コラム６６に基礎
部又は受台を設けてもよい。標準水平ビーム、例えば、
全て２５.４ｃｍ（１０インチ）の水平ビームを設けて
もよく、デッキ、充填材及び水分配システムの軽量リン
テル７６、７８、８０に加えて、図１３〜図１６に示す
ような種々の型の取付ブラケットで異なる厚さの水平ビ
ーム群を設けてもよい。空気取入口レベル４４をブレー
スで固定する十分な筋違を設けてもよい。標準セルサイ
ズの生産を仮定すると、規格化されたファン３４及びフ
ァン包囲板３６は道具一式で提供できる。セルサイズの
規格化では、例えば、木材又は繊維強化材料から成るか
否かに関係なく、デッキ（deck planking）３８は厚さ
約２.５４ｃｍ（約１インチ）の標準サイズで提供でき
る。標準部品を使用することにより、建設時間を短縮す
るのみならず、誤差の低減もできる。更に、前記標準部
品により、また標準部品の種類が減少し、部品の予備建
設レイアウトを単純化できる。部品の継ぎ合わせ（spli
cing）は不要である。充填レベル５０及び水分配レベル
５２のリンテルにはブラケットは不要である。

【００６７】本発明による冷却塔３０の建設方法では、
複数の垂直コラム６６、ベース９１及び複数の水平ビー
ム６８、７１、７３、７５を準備する。また、取付面１
０１を有する取付板１００を準備する。一対の垂直コラ
ム６６はベース９１上で垂直に整列され、底端はベース
９１に固定される。取付板１００の取付面１０１は水平
ビーム６８、７１、７３、７５の１つの端部の平坦面６
９及び垂直コラム６６の平坦面６７に接合され、水平ビ
ーム６８、７１、７３、７５と垂直コラム６６との間に
モーメント伝達接続部５９を形成する。設置の順序は調
整できる。一対の垂直コラム６６へ１又は２以上の水平
ビーム６８、７１、７３、７５を接合し、続いてベース
９１に垂直コラム６６を固定することが望ましい。接合
過程は、接合すべき一方又は両方の面に接合材２１１を
当接させ、面を一緒に押圧し接合材２１１を硬化させる
ことにより完了する。面を一緒に押圧する際、取付板１
００の孔１１２を通って水平ビーム６８、７１、７３、
７５及び垂直コラム６６にねじを挿入して、部品を接合
するように配置してもよい。また、部品の配置にボルト
を使用できる。垂直コラム６６、水平ビーム６８、７
１、７３、７５及び取付板１００に接合材２１１を配置
する前に、表面処理を施すことが望ましい。表面処理は
必ずしも必要ではないが、接合性を向上するために、表
面を大まかに紙やすりで研磨しかつ脱脂してもよい。適
当な硬化時間の経過後、モーメント伝達接続部５９が確
実に当接しかつ硬化していることを確認してもよい。モ
ーメント伝達接続部５９に対する標準荷重よりも予想荷
重が大きい場合又はモーメント伝達接続部５９のモーメ
ント強度が不適切と推測される場合、モーメント伝達接
続部５９を前記筋違により強化してもよい。冷却塔３０
の残りの部分は従来技術に基づいて建設できる。

【００６８】本発明によれば、冷却塔３０を迅速かつ安
価に建設でき、調整が少なくて済むと期待される。建物
を連続せずに施工しても、建設作業は余り影響を受けな
い。構造は、進捗に影響することなく小さなデリバリー
の問題に適応できる。従来の木製の構造と比較して、接
続部、部分、部分の種類、部品及び部品の種類が少なく
済むと同時に、接続部の種類が実質的に少なく済む。

【００６９】本発明の特定の実施形態のみを説明した
が、本発明は種々の追加及び修正が可能であり、種々の
変更を選択できる。従って、特許請求の範囲は、全ての
追加、修正及び変更をカバーし、真に発明の範囲内に包
含されることを意図する。

【００７０】

【発明の効果】本発明では、強固なモーメント伝達接続
部の使用により、冷却塔の骨組支持フレームが、特に上
部レベルにおいて殆ど又は全くブレースを必要としな
い。ブレースの数を低減することにより、冷却塔の材料
コストを低減し、建設時間及び建設コストを低減し、水
分配システムのノズル等の部品を配置し、交換し、洗浄
し又は修理するため冷却塔の内部体積へ接近し易くなる
点で有利となる。建設場所で必要な部品の数及び種類を
大幅に低減でき、更に大きな建設効率が得られる。加え
て、更に迅速な現場での組立のため、モジュール式フレ
ームユニットを生産することが可能となる。また、モー
メント伝達接続部の使用により、必要な荷重容量、たわ
み比に対する水平ビームの長さ及び荷重補正係数を維持
又は達成しながら、代表的なスパンの水平ビームの強度
を増大し又は水平ビームのスパンを大幅に増大できる。

【００７１】このため、従来の冷却塔より安価に製造で
きかつ設計、製造及び建設が容易な土地定着型の冷却塔
を製造することができる。冷却塔の設計に柔軟性を与え
て冷却塔の使用寿命を延長しかつビームのクリープ速度
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による２セル型冷却塔の側面図

【図２】 図１の２セル型冷却塔の平面図

【図３】 一部の部品を除去して内部を明示した他の２
セル型冷却塔の斜視図

【図４】 一部の部品を除去して内部を明示した図３の
２セル型冷却塔の斜視図

【図５】 本発明に使用できる基礎部の一実施形態を有
する垂直コラムの底端の部分拡大斜視図

【図６】 図５の６−６線に沿う断面図

【図７】 本発明に使用できる基礎部の他の実施形態の
部分拡大斜視図

【図８】 図７の基礎部ブラケットに使用する薄板の平
坦な図７に示す形状に曲げる前を示す平面図

【図９】 垂直コラムの底端に取り付けられる２つのア
ングル材を有する図８の基礎部ブラケットを備えた垂直
コラムの底部の側面図

【図１０】 図７の基礎部ブラケット又は他のアングル
材と共に本発明の基礎部として使用できるブラケットの
側面図

【図１１】 図１０の１１−１１線に沿う断面図

【図１２】 垂直コラム及び一方の水平ビームが他方の
水平ビームより大きい３つの水平ビームの間のモーメン
ト伝達接続部の部分拡大斜視図

【図１３】 垂直コラム及び一方の水平ビームが他方の
水平ビームより大きい３つの水平ビームの間の他のモー
メント伝達接続部の部分拡大斜視図

【図１４】 垂直コラム及び同サイズの３つの水平ビー
ムの間の別のモーメント伝達接続部の部分拡大斜視図

【図１５】 図１２の１５−１５線に沿う断面図

【図１６】 本発明の取付板の実施形態を示す平面図

【図１７】 本発明の取付板の他の実施形態を示す平面
図

【図１８】 本発明の取付板の別の実施形態を示す平面
図

【図１９】 本発明の取付板の更に他の実施形態を示す
平面図

【図２０】 図１９の実施形態と同様のレイアウトを有
しかつ窪んだ面（ディンプル面）を有する本発明の取付
板の実施形態を示す斜視図

【図２１】 図２０の２１−２１線に沿う断面図

【図２２】 本発明による骨組支持構造物の変更例を示
す斜視図

【図２３】 Ｃチャンネル筋違部品で固定した一対の垂
直コラムの部分側面図

【図２４】 図２３の２４−２４線に沿う断面図

【図２５】 図２３の２４−２４線に沿う断面図

【図２６】 別のブレースで固定した隣接する垂直コラ
ムを示す冷却塔の底部空気取入口レベルの部分側面図

【図２７】 図２６の２７−２７線に沿う断面図

【図２８】 一部の部品を除去して内部を明示した従来
の冷却塔の骨組フレームの部分斜視図

【図２９】 水平ビーム及び筋違と垂直コラムの交差部
を示す図２８と同様の従来の骨組構造の一部の部分拡大
斜視図

【符号の説明】

３０・・冷却塔、 ４２・・上部レベル、 ４４・・空
気取入口レベル、 ４９・・流体分配システム（水分配
システム）、 ５４・・熱交換材料（充填材）、 ５９
・・モーメント伝達接続部、 ６１・・接合部、 ６６
・・垂直コラム、 ６７、６９・・実質的に同一平面と
なる表面（平坦面）、 ６８・・第二の水平ビーム、
７１・・第一の水平ビーム、 ８６・・基礎部、 ９
０、９２、２０６、２０８、２１２、２１４・・接合
面、 ９１・・ベース、 ９４・・底端、 １００・・
取付部材（取付板）、 １０１・・取付面、 １０２・
・接合材（接着剤）、 １１３、１１４・・留め具、
１１２・・孔、 １０５・・隆起区域、 １４０・・ブ
レース、 ２００・・選択された接続部、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・ジェイ・バルド アメリカ合衆国76240テキサス州レイ ク・カイオワ、カイオワ・ドライブ・イ ースト 1129 (72)発明者 ジェイムズ・エイ・ブランド アメリカ合衆国76078テキサス州ローム、 ボックス140、アールティー１ (72)発明者 グレゴリー・エス・メイレン アメリカ合衆国75165テキサス州ウォク サハチ、ラザフォード・ロード 1100 (56)参考文献 特開 平４−111869（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−82307（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−147397（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5028357（ＵＳ，Ａ) 米国特許5236625（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 5/12

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の垂直コラムと、垂直コラムに接合
   される複数の第一の水平ビーム及び第二の水平ビーム
   と、垂直コラムに支持されかつ冷却塔内で流体を分配す
   る流体分配システムと、流体分配システムからの流体が
   通過できる熱交換材料とを備える冷却塔において、 垂直コラム、第一の水平ビーム及び第二の水平ビームは
   いずれも強化繊維を含有する材料から成り、 各第一の水平ビームは第一垂直レベルで一対の垂直コラ
   ム間に延伸し、 各第二の水平ビームは第一垂直レベルから垂直方向に離
   間した第二垂直レベルで一対の垂直コラム間に延伸し、 垂直コラム及び第一の水平ビームは、第一の水平ビーム
   と垂直コラムとの接合部において実質的に同一平面とな
   る表面を有し、 垂直コラム及び第二の水平ビームは、第二の水平ビーム
   と垂直コラムとの接合部において実質的に同一平面とな
   る表面を有し、 流体分配システムは第一レベル及び第二レベルのいずれ
   か一方に配置され、 熱交換材料は第一レベル及び第二レベルの他方に配置さ
   れ、 取付部材は、垂直コラムと第一の水平ビームとの複数の
   接合部及び垂直コラムと第二の水平ビームとの複数の接
   合部に設けられ、少なくとも一の接合部に配置される各
   取付部材は、第一の水平ビームと垂直コラムとの実質的
   に同一平面となる表面及び第二の水平ビームと垂直コラ
   ムとの実質的に同一平面となる表面に接合される取付面
   を有し、接合部においてモーメント伝達接続部を形成す
   ることを特徴とする冷却塔。
2. 【請求項２】 取付部材は金属材料及び繊維強化材料か
   ら成る群より選択された材料により構成される請求項１
   に記載の冷却塔。
3. 【請求項３】 取付部材の取付面は、取付面と実質的に
   同一平面となる表面との間に配置される接合材により実
   質的に同一平面となる表面に固定される請求項１に記載
   の冷却塔。
4. 【請求項４】 取付部材は、垂直コラム及び第一の水平
   ビーム又は第二の水平ビームへ延伸する留め具を挿通す
   る孔を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却
   塔。
5. 【請求項５】 取付部材の取付面に隆起区域を形成した
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却塔。
6. 【請求項６】 取付部材の取付面はほぼ平坦である請求
   項１〜４のいずれか１項に記載の冷却塔。
7. 【請求項７】 基礎部により垂直コラムの底端を固定す
   るベースを備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   冷却塔。
8. 【請求項８】 各基礎部は互いに直角な少なくとも２つ
   の接合面を有し、接合材は少なくとも一の接合面とベー
   スとの間及び垂直な接合面と垂直コラムとの間に配置さ
   れる請求項７に記載の冷却塔。
9. 【請求項９】 冷却塔は、垂直コラムの底端が固定され
   るベースと第一の水平ビームとの間の空気取入口レベル
   と、第一の水平ビームと第二の水平ビームとの間の上部
   レベルとを有し、空気取入口レベルは隣接する垂直コラ
   ム間で延伸する複数のブレースを備え、上部レベルは隣
   接する垂直コラム間のブレースにより実質的に拘束され
   ない請求項１に記載の冷却塔。
10. 【請求項１０】 ２つの隣接する垂直コラムは水平方向
    に第一の距離で離間し、少なくとも一の垂直コラムは次
    の隣接する垂直コラムと第一の距離よりも大きい第二の
    距離で離間する請求項１に記載の冷却塔。
11. 【請求項１１】 第一の水平ビーム及び第二の水平ビー
    ム並びに垂直コラムの実質的に同一平面となる表面と取
    付部材の取付面との間に配置される接合材を備え、接合
    材はエポキシ樹脂及びメタクリル樹脂から成る群から選
    択された有機材料を含む請求項１に記載の冷却塔。
12. 【請求項１２】 取付部材と、第一の水平ビーム又は第
    二の水平ビームと、垂直コラムとを通って延伸する複数
    の機械的留め具は、現場での冷却塔の建設中に発生する
    建設荷重を受ける請求項４に記載の冷却塔。
13. 【請求項１３】 ベースと、繊維強化材料から成りかつ
    底端及び平坦面を有する複数の垂直コラムと、繊維強化
    材料から成りかつ２つの端部に平坦面を有する複数の水
    平ビームを準備する過程と、 ベース上で垂直コラムを垂直に整列させ、底端をベース
    に固定する過程と、 取付部材の取付面を少なくとも一の水平ビームの一端の
    平坦面及び少なくとも一の垂直コラムの平坦面に接合
    し、水平ビームと垂直コラムとの間にモーメント伝達接
    続部を形成する過程とを含むことを特徴とする冷却塔の
    建設方法。
14. 【請求項１４】 取付部材の取付面を接合する過程は、
    接合すべき面に接合材を当接させる過程と、取付面を接
    合材と共に水平ビームに対して押圧する過程と、接合材
    を硬化させる過程とを含む請求項１３に記載の冷却塔の
    建設方法。
15. 【請求項１５】 機械的留め具を取付部材の孔、垂直コ
    ラム及び水平ビームに挿入し、垂直コラム及び水平ビー
    ムを所定に位置に位置決めする過程を含む請求項１３又
    は１４に記載の冷却塔の建設方法。
16. 【請求項１６】 選択された接続部に筋違を入れて、接
    続部の垂直コラム及び隣接する垂直コラムをブレースで
    固定する過程を含む請求項１３に記載の冷却塔の建設方
    法。