JP5433597B2 - 壁掛け家具の係止具及び係止装置 - Google Patents

Description

この発明は、壁掛け家具その他の壁に係止する収納具を壁に係止するための係止具及び係止装置に関するものであり、地震時に係止が解除されることによる収納具の落下を可及的に防止することを目的としたものである。

壁掛け家具の固定装置としては、特開２０００−１５７３６２号公報に記載された発明、特開２００５−３２３６３５号公報に記載された発明がある。
前者は壁面及び家具背面の上下２カ所に係止具を設け、家具を上下２カ所で固定するようにしたものである。しかしながら、上下の係止具は別部材であり、壁面の係止具と家具背面の係止具との上下方向の位置合わせに精度が要求され、一般生活者のさぎょうには適さない。
後者の発明は係止面を傾斜させることにより、家具が壁面に自重で押しつけられるようにしたものであるが下端部は別部材で固定するものである。
特開２０００−１５７３６２号公報 特開２００５−３２３６３５号公報

特許文献１、特許文献２共に、家具の上下２カ所を一つの係止部材で係止できるようにしたものではない。また、揺れに対する耐性を高めるための収納具の上下寸法と係止具の位置との関係についての呈示はない。

この発明は、地震時にも係止解除に起因する収納具の落下を可及的に回避し、好ましくは震度６強の揺れにも耐えることのできる壁掛け家具の係止具及び係止装置を得ることを課題とするものである。

出願人は、１本の帯状体の上下２カ所にフックを設けたフック体を開発し、上下のフックの間隔を９cmとして試作品を製造した。これを上下101.5cmの壁掛け家具（縦三段棚）と上下68.3cmの壁掛け家具（縦二段棚）に、それぞれ上段フックの位置を壁掛け家具の上端部に位置させて固着し、耐震実験を行った。その結果、震度５強から震度６弱に地震波を上げたとき、家具下端の固定具が、ことごとく外れ、家具が落下した。
そこで、地震テストの震度を下げて、地震テスト中の家具の動きを見てみると、落下しない家具（縦二段）は、壁にピッタリ貼り付いた状態で壁の上下左右や前後の動きにも家具全体が壁から離れていなかった。他方落下した家具（縦三段）は振り子運動をして、壁から離れていることがわかった。
この結果から、壁から離れない条件があるはずと考え、条件の違いを探した。
縦二段と縦三段の違いは、フックの位置であった。家具の高さから考えると、縦三段の家具では下部フックの位置が家具の下端から離れすぎている（高すぎる）のでは、と考え、縦三段の家具のフックの位置を縦二段の同じような位置関係（家具高さに対して）にするために１０ｃｍ下げて実験を行った。
すると、縦三段の家具も、壁にピタリと貼り付いて、落下しなくなった。
本願発明はこのような実験、知見に基づくものである。

この発明の係止具は、壁面に固着されるフック体と、壁掛け物（壁掛け家具、その他の背面が壁と上下に亘って面接触し得るもの。以下「壁掛け家具」という。）の背面に固着される受け具とを組み合わせて構成する。前記フック体は、壁に固着されるフック基盤の表面に上向きに突出したフックを上下に複数配設して構成し、前記受け具は、壁掛け家具の背面に固着される受け具基盤に、前記フックが係止される複数の受け穴を設けて構成する。
前記フックの数は上下に２つ以上設けるものとして、壁掛け家具の上下寸法に対応して数個設けてもよい。

請求項２の発明は、前記フックの上面を、基盤から直角に伸びる受け面と、その先端から上向きに傾斜して伸びる押さえ面とを有するものとしたものである。前記受け面の長さは受け具の受け穴の厚みと同等寸法とする。
前記において、壁掛け物の背面に凹部を設け、受け具基盤を前記凹部の底面に固着し、受け盤は前記凹部の中に位置させ、壁掛け家具の背面と壁面とを密接させた状態で係止させるようにすることが好ましい（請求項３）。

請求項４の発明は、請求項３に記載の係止装置を用いて、震度６強に耐えることのできる係止装置に関するものである。
すなわち、受け具の壁掛け物への固着位置は、最下段受け穴の上縁から壁掛け物の下端までの距離を壁掛け物の上下の距離の８０％以下好ましくは６５％以下とした壁掛け物の係止装置である。
請求項５の発明は、請求項４の条件に加えて、受け具の壁掛け物への固着位置を、最下段受け穴の上縁から壁掛け物の下端までの距離を壁掛け物の上下の距離の１０％以上、好ましくは２５％以上としたものである。

この発明によれば、上下に複数のフックを設けた係止具とこれに対応する複数の受け穴を設けた受け具とを組み合わせたので、フックと受け穴との位置の調整に苦労することなく複数位置で壁掛け家具を壁面に係止固定することができる。
請求項２の発明によればフックの上面を基盤から直角に伸びる受け面と傾斜した押さえ面とで構成し、受け面の寸法と受け穴の厚さ寸法とを同等としたので、フックを受け穴に挿通して壁掛け物を下方へ落とし込むことにより、受け具の壁面側の面と壁面との距離が自動的に固定され、安定した係止状態が得られる。
加えて、請求項３の発明によれば、壁掛け家具の背面に凹部を設け、受け具基盤を前記凹部の底面に固着して、壁掛け家具の背面と壁面とを密接させた状態で係止させることにより、耐震性を一層増加させることができる。

請求項４の寸法条件とすることにより、震度６強の揺れにおいても落下することのない係止状態を得ることができる。この点は以下に詳述する。

この発明の最良の実施形態によって得ることを目標とするものは、壁掛け家具が震度６強の地震で落下しないことである。そこで、設計に用いる地震加速度として９００gal（Ks=0.9)を用いる。
係止装置によって壁掛け家具を吊り下げる場合、家具の最上端を壁から吊すのが、家具として一番安定する状態である。しかし、家具の最下端がフリーな状態（固定されていない）なので、地震などの揺れに対して家具の下部が揺動して壁から離れる。
地震に強い家具の取り付け構造とするためには。家具が地震時の構造体（壁面）の変形に追随することが必要である。すなわち壁掛け家具の下端と壁との間に隙間が無く、壁の変形に追随していることが必要である。
本願発明は、フックを上下複数とすることにより壁掛け家具の下端が地震時にも壁から可及的に離れないようにするものである。
尤も、フックを壁掛け家具の上端部と下端部に対応させることによりこの目的は達成することができる。
しかしながら、個別のフックを上下に生活者が取り付けることは位置合わせが難しく好ましくない。また、家具の上下長に対応する長さの帯状板にフックを設けることも考えられるが、部材が長大となり運搬に適さず、取り扱いも難しい。
そこで、可及的に短い間隔でフックを設けたフック体によって、壁掛け家具の下部の揺れを防止しようところ、請求項４記載の数値を得たものである。

実験に用いた壁掛け家具は、外寸において高さ101.5cm、幅35.5cm、奥行19cmの木製、棚板３段、自重６Kgであり、各棚板に10Kg合計30Kgの重りをのせた（図１参照）。
（図２は）上下のフックの間隔が９cmのフック体を壁掛け家具の背面に左右２カ所で係止させた実験結果である。縦軸は測定値の縦方向の位置を、家具の下端からの距離を家具の上下寸法で割った数を％で示す。家具の下端が０％であり、数値が増えるにつれて家具の上方に行き、８０％近辺で下方のフックに至る。グラフの横軸は壁と家具背面との隙間の量であり、単位は便宜的にmmで示してある。
上段は重り無しの場合であり、当初の設定値（上段フックの位置が家具上端から７１mm、自由長さ８５３mm（８４％)）の場合、震度６弱の地震時（加速度540gal)に家具の下端（０％）の隙間は０mmである。途中家具が歪み壁と離れるところがあるが、フック部（８０％近辺）に大きな力は加わっていない。
前記「自由長さ」とは、図１に符号Ｌで示すものであり、下段のフックから家具の下端までの長さをいう。
同じ条件で震度６強の８０％レベル（720gal)に進めると、家具下端は壁から離れ、隙間が大きくなり、下段のフックを中心に振り子運動をするようになる。フック部には大きな力が加わり、家具が落下する原因となる。
これを改善するためには、家具の下端部を壁に押さえつけるようにすればよいが、大きな力が作用しているため、粘着テープで固定する程度の補強では耐えることができない。
そこで、フック体の位置を下げ下段フックの位置を７５％程度まで下げたところ、震度６強８０％でも家具の下端が壁から離れることはなかった。
下段は３０Ｋｇの重りをのせた場合である。重りはずれないように棚板に固定した。当初の設定では、震度６弱においても家具の下端は壁から大きく離れてしまった。そこで、下段フックの位置を６５％程度に移したところ、家具の下端は壁から離れなくなり、震度６強でも同様であった（図には震度６強の場合を示す）。

以下の計算式により実験対象の壁掛け家具及び外寸において高さ68.3cm、幅35.5cm、奥行19cmの木製、棚板２段、自重４．５Kgであり、各棚板に10Kg合計20Kgの重りをのせたものにおける、落下しない条件（家具の下端が壁から離れない条件）を求めたところ、以下の表１の通りとなった。

この結果から、震度６強における落下防止のためには、３段の家具では自由長さ５７％以下、２段の家具では６０％以下がよいことがわかる。
尤も、従来の壁掛け装置においては震度５弱までは耐えることができても震度５強では落下事故が発生していることを考えると、震度５強に耐えることのできる８０％以下という数値は、本願発明の顕著な効果として捉えることができる。

以下計算式を、図３に示すモデル図の記号に従って説明する。
図に示す力の大きさで判っている力は、F_HとＭ_０だけである。
F_H=Z＊ Kｓ＊W
Ｚ＝1，震度6強の場合Ks=0.9、Ｗ＝30kg(錘）+6kg(家具の重さ)であるから（Ｗは、錘が無い場合は、家具だけの重さになる。）
F_H=1.0＊0.9＊36=32.4 kgf
となる。
Mo=(W+0.5＊F_H)＊L_3G=(36+16.2)＊9.5=495.9 kgf-cm (L_3Gは棚奥行きの半分）
これと、力の釣り合いの式とモーメントの釣り合いの式

より、Ra 、Rｂ、Rc を求める。
この時Rc が正（プラス）の場合は、点Ｃ（家具下端）は壁に接触しており、接触力(=Rc）が有る。つまり、Rcが、「正」ということは、家具が壁を押している（接触しないと押せない）ことになる。
反対に、Rc が負（マイナス）の場合は、点Ｃ（家具下端）は壁に接触していない。
家具下端と壁を、ひも等で繋がっておれば、家具下端が壁を引っ張る状態になるが、そのようなものは設けていないので、この場合は、解は無い。
この場合は、Rcが作用していない状態を考え、再度、計算することになる。
力の釣り合いの式とモーメントの釣り合いの式は
となりこれより、Ra 、Rｂを求めることになる。
未知数（Ra 、Rｂ）を式(１‘) 、(２‘)より求める。
Ra＝（F_H* l₂ - Mo）/（2 * l）
Rｂ＝（Mo - F_H * ( l+ l₂ )）/（2 * l）
各場所の変位（隙間）は、位置ｘにおいて

y （隙間） = y₁ + y₂

ｘ= l₂の場所に、荷重Ｆ_HやモーメントＭ_Ｏが作用している。したがって、ｘ= l₂の場所を境に、式が変わる。
ｘ< l₂の場合の式が今回示した式(３)、（４）、（５）であり、ｘ>= l₂の場合の式が式（6）、（7）、（8）である。
ｘ < l₂ の場合、

l₂< ｘ <l₁+ l₂ の場合、

から求まる。
数値は1/（6*Ｅ*Ｉ）で全て無次元化しているが、今回は、1/（6*Ｅ*Ｉ）=0.00001を使用して計算した。
この時Rc が正（プラス）の場合は、式（１）と式（２）は、未知数（Ra 、Rｂ、Rc）が３個、方程式が２個なので解けない、三つ目の方程式として、家具下端が壁に接しているとうい条件を入れる。（当然、この仮定が外れる時は、Rcがマイナスの時）
つまり、式（５）を導入。
家具下端（x= l₁ + l₂）で、
y （隙間） = y₁ + y₂ + y₃ ＝0
この三つの連立方程式から、未知数（Ra 、Rｂ、Rc）が求まる。ついで、Ｒｃが０となるＸの値を導くことにより、適切な自由長さを計算により求めることができる。
ここで、ｙ_３は、接触力Rc による変位成分であり、次式で計算される。

３段の家具、２段の家具について、NTTの耐震試験方法を参考に、建材試験センター指導の元で耐震テストを行った。振動する台の上に、壁になる石膏ボード（厚さ9.5mm）を組み上げ、石膏ボードに本願発明の係止装置によって壁掛け家具を取り付け、計１１回のテストを行った。

実験結果を図５に示す。
計算結果（表１）によれば、三段の家具が落下しない金具位置（下段フック、下段受け穴の上縁の位置）は震度５強で８９％、震度６弱７４％、震度６強（８０％）で６５％、震度６強（１００％）で６０％とされており、その結果を図に当てはめると階段状の線となる。そして実験結果を表示すると、概ね計算で求めた線の下側で落下しない結果が得られている。２段の家具においても計算値と実験結果は概ね一致している。

この実験結果によれば、家具の下端から下段フックまでの長さ（自由長さ）の比率を概ね６０％以下とすることにより、震度６強（８０％）の地震においても落下しないものということができる。
そして、家具の上下寸法が長いものほど自由長さの比率は小さくすることが要求されるところ、壁掛け家具として用いられる家具の上下寸法は最大でも１２０cm程度と考えられる。そして実験結果において、上下長101.5cmの三段の壁掛け家具においても６５％で震度６（８０％）をクリアしている。
したがって、壁掛け家具において、自由長さの比率を６０％以下とすることにより、通常使用される壁掛け家具において、震度６（８０％）での落下のおそれが解消されるものと言うことができる。
更に、８０％以下好ましくは６５％以下という条件に加えて、自由長さの比率は１０％以上好ましくは２５％以上が好ましいものと考えられる。

この実験は、家具の下部における力のバランスのみを検証しているが、家具の上部における力の状態も同様に考えることができる。したがって、家具の上端と金具位置（上段フック、上段受け穴の上縁）間での長さも、家具の上下長の８０％以下、好ましくは６０％以下とすることが好ましいこととなる。

図において、フック体Ａは金属製であって、壁に固着される帯状の基盤１の上下にフック１とフック１ａとが設けてある。上下のフックの距離は９cmとしてある。各フックの上面は、基盤１から直角に伸びる受け面３と、この受け面３の先端から斜め上方に伸びる押さえ面４とを有し、前記受け面３の長さは後述する受け具の受け穴の厚みと同じとしてある。
前記基盤１には上下に亘り複数の小穴５が設けてあり、この小穴にネジや釘を挿通してフック体Ａを壁面に固着する。

図中符号Ｂは受け具であり、金属製で帯状をなし、家具に当接固着される受け具基盤６と、この受け具基盤の上下に基盤よりも突出して受け盤７、７ａが連設してあり、各受け盤に受け穴８、８ａが設けてある。
この受け穴は上縁が前記フック２の受け面３で支持されるものであり、上下の受け穴８，８ａの上縁間の距離は上下のフック間の距離よりも僅かに（１ミリ以下）長くしてあり、壁掛け家具は上段のフック２によって吊り下げられるようにしてある。また、受け具Ｂの上下寸法は前記フック体Ａの上下寸法と同等又はこれよりも長くしてある。
前記受け具基盤６には上下に亘り複数の小穴９が設けてあり、この小穴にネジや釘を挿通して受け具Ｂを壁掛け家具に固着する。

図８は使用状態を示す断面図であり、符号Ｃは壁、Ｄは壁掛け家具である、
フック体Ａは壁面に密着させた状態で、上下のフック２，２ａを結ぶ直線が鉛直をなすようにして、左右２本、壁掛け家具に固着された２本の受け具の間隔にそろえて、固着してある。

受け具Ｂは以下のように壁掛け家具Ｄに固着してある。
壁掛け家具Ｄの背面には、左右二カ所、同じ高さ位置に受け具Ｂを取り付けるための凹部１１が設けてある。この凹部１１は底面を壁掛け家具Ｄの背面と平行な面とし、上下寸法は受け具Ｂの上下寸法と同等として、受け具Ｂの壁掛け家具への上下方向の取り付け位置が自動的に決定されるようにしてある。そして、凹部１１深さは受け盤７，７ａの突出高さよりも僅かに深くし、受け穴８、８ａをフック体Ａのフック２、２ａに係止させたときに、壁掛け家具Ｄの背面がフックの押さえ面４によって壁側に引きつけられ、壁面に上下に亘り当接するようにしてある。
なお、受け具Ｂの上下寸法は前記フック体Ａの上下寸法と同等かこれよりも長くしてあるので、受け穴をフックに係止させたとき、フック体Ａは凹部１１の中に収まり、フック体Ａに妨げられることなく壁掛け家具Ｄの背面は壁面に当接する。

上記において、壁掛け家具Ｄに設ける凹部１１の位置は、凹部１１に固着された受け具Ｂの下段の受け穴８ｂの上縁から壁掛け家具Ｄの下縁までの長さ（自由長さ）が、壁掛け家具Ｄの上下寸法の６０％となるようにしてある。

以上の構成とすることにより、家具Ｄの背面は壁Ｃの壁面との間に隙間は生じない。両者は面接触した状態で家具は吊り下げられる。
下段の受け穴８ｂの上縁から家具Ｄの下縁までの長さが家具の上下寸法の６０％としてあるので、地震発生時における大きな力にも対抗することができ、震度６強の揺れにおいても家具の背面は壁面に追随し、落下することがない。
加えて、フックに垂直押さえ面４ａを設けてあるので、上下方向の力を受けたときに受け具がフック面をせり上がることを回避でき、上下方向の力にも強い係止装置とすることができる

この発明は、壁掛け家具の耐震性を高めるものであり、産業上の利用可能性を有するものである。

フック体及び受け具の位置を示す側面図であり、（Ａ）は家具当家具のみを示し、（Ｂ）は壁面に取り付けた状態を示す。 壁掛け金具と壁の隙間を測定したグラフである。 家具背面へお力のかかり方を示す模式図である。 耐震テストの説明図である。 耐震テストの結果を示す図である。 フック体の実施例の斜視図である。 受け具とフック体の関係を示す斜視図である。フック体は上段フック部のみを表してある。 係止状態を示す一部拡大断面図である。

Ａ フック体
Ｂ 受け具
Ｃ 壁
Ｄ 壁掛け家具
１ 基盤
２、２ａ フック
３ 受け面
４ａ 垂直押さえ面
４ｂ 傾斜押さえ面
６ 基盤
７、７ａ 受け盤
８、８ａ 受け穴
１１ 凹部

Claims (5)

1. 壁面に固着されるフック体と、壁掛け物の背面に固着される受け具とを組み合わせてなり、
   前記フック体は、壁に固着されるフック基盤の表面に上向きに突出したフックを上下に複数配設して構成し、
   前記受け具は、壁掛け物の背面に固着される受け具基盤と、これよりも突出した位置の受け盤とを有し、この受け盤に前記フックが係止される複数の受け穴を設けて構成した、
   壁掛け物の係止具
2. フックの上面は、基盤から直角に伸びる受け面と、受け面の先端から傾斜して上方に伸びる押さえ面とを有するものとし、受け面の寸法と受け穴の厚さ寸法とを同等とした請求項１記載の係止具
3. 請求項２の係止具を使用し、壁掛け物の背面に凹部を設け、受け具基盤を前記凹部の底面に固着し、受け盤は前記凹部の中に位置させ、壁掛け物の背面と壁面とが面接触した状態で係止させるようにした、壁掛け物の係止装置
4. 受け具の壁掛け物への固着位置は、最下段受け穴の上縁から壁掛け物の下端までの距離を壁掛け物の上下の距離の８０％以下・１０％以上とした、請求項３記載の壁掛け物の係止装置
5. 受け具の壁掛け物への固着位置は、最下段受け穴の上縁から壁掛け物の下端までの距離を壁掛け物の上下の距離の１０％以上とした、請求項４記載の壁掛け物の係止装置