JP2014213113A - 知恵の輪パズル - Google Patents

Abstract

【課題】創造性、携帯性及び収納性に優れるとともに、興味や意欲を長期間もたせることのできる知恵の輪パズルを提供する。【解決手段】剛性材料製の閉じたリングと一端がこのリングに連なる剛性材料製の棒とで一本の支柱とするとき、支柱のリング内側に他のいずれかの支柱の棒が通され、各支柱の棒の他端が互いに連結された複数本の支柱と、軟質材料からなる閉じた輪状の紐とを備え、紐がいずれかの支柱の棒に掛けられた状態から外されることにより解く知恵の輪パズルにおいて、前記リング及び棒が、外周面に１又は２以上の連結部を有するリング部品１と、両端面に連結部を有する直線部品２と、曲線状をなして前記棒の一部として機能し、両端面に直線部品２の連結部と着脱自在に結合可能な連結部を有する曲線部品３と、直線部品２又は曲線部品３の連結部と着脱自在に結合可能な連結部を有する分岐部品４、５、６とで構成されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、知恵の輪パズルに関し、特に「ザ チャイニーズ リングズ」として知られるパズルの改良に関する。

古来より「ザ チャイニーズ リングズ」と称されるパズルが知られている（非特許文献１）。このパズルは、一端に閉じた輪が付けられた棒からなる複数の支柱と、閉じた輪状の紐とで構成されている。そして、一つの支柱の輪に他のいずれかの支柱の棒が通され、各支柱の棒の他端が互いに固定され、紐がいずれかの支柱の棒に掛けられた状態から外されることにより、解くことを楽しむものである。
また、近年では、逆に前記棒を鎖に、紐を剛性材料に代えたり（特許文献１）、棒も紐も柔軟性材料からなるものとしたり（特許文献２）する構成が提案されている。

特許第３００７６２４号公報 特開２０００−３００８３１号公報

Proc. Amer. Math. Soc. 130 (2002), 893-902

しかし、古来の「ザ チャイニーズ リングズ」では、難易度に変化がなくて飽きが生じやすいし、与えられた形のものを解くため創造性がなく、携帯性や収納性にも劣る。一方、特許文献１や２で提案されたパズルは、携帯性や収納性を向上させてはいるものの、絡んでしまってパズル自体の解を考える前に絡み合いを解かなければならないし、また、全体の外観が不定形なので、紐を外す手順を考えにくいうえ、途中で絡んでしまったときに、元の状態に戻すことができない。従って、興味や意欲を早期に失ってしまう。
それ故、この発明の課題は、創造性、携帯性及び収納性に優れるとともに、興味や意欲を長期間もたせることのできる知恵の輪パズルを提供することにある。

その課題を解決するために、この発明の知恵の輪パズルは、
剛性材料製の閉じたリングと一端がこのリングに連なる剛性材料製の棒とで一本の支柱とするとき、支柱のリング内側に他のいずれかの支柱の棒が通され、各支柱の棒の他端が互いに連結された複数本の支柱と、軟質材料からなる閉じた輪状の紐とを備え、紐がいずれかの支柱の棒に掛けられた状態から外されることにより解くものである。
この発明によれば、紐の移動経路を規制する支柱が剛性材料製であるので、全体の外観が定形をなしており、支柱同士で絡むことがなく、分解しても元の形を再現しやすい。リングと棒とは、同じ剛性材料からなっていてもよいし、異なる剛性材料からなっていてもよい。

更に、この発明の知恵の輪パズルは、前記リング及び棒が、
前記リングとして機能し、外周面に１又は２以上の連結部を有するリング部品と、
直線状をなして前記棒の一部として機能し、両端面に連結部を有する直線部品と、
曲線状をなして前記棒の一部として機能し、両端面に前記直線部品の連結部と着脱自在に結合可能な連結部を有する曲線部品と、
複数の方向に分岐して前記棒のうち前記他端同士を連結する分岐点として機能し、分岐方向端面に前記直線部品又は曲線部品の連結部と着脱自在に結合可能な連結部を有する分岐部品とで構成される。

このように前記リング及び棒を部品に分解できるので、効率よく収納することができ携帯も容易である。また、部品の組み合わせ方によって難易度や全体の外観を異ならせることができるので、飽きが生じにくい。
例えば、前記支柱の本数がｎであって（ｎは２以上の正の整数）、ｍ番目の支柱のリング内側に（ｍ−１）番目の支柱の棒が通されている（ｍは２以上ｎ以下の正の整数）ときは、「ザ チャイニーズ リングズ」の再現となる。

前記各連結部は、例えば凹部と凸部との対からなり、一つの部品の凹部と他の部品の凸部とを嵌合させることにより、当該部品同士を結合させるものである。凹凸嵌合による結合であるから、着脱が容易である。
前記曲線部品は、平面視で１／４円弧の曲線状をなすものであってよい。これにより直線部品と結合されて形成される棒の角部が丸みを帯びることとなり、パズル全体がおもちゃとしても安全になるからである。
前記分岐部品は、平面視でＴ字状又は十字状をなすものであってよい。Ｔ字状のときは三方向、十字状のときは四方向に分岐する分岐点として機能する。
前記軟質材料は、好ましくはゴムである。ゴム製であれば紐が長くても絡みにくいし、短くても必要に応じて伸ばせるからである。

以上のように、この発明の知恵の輪パズルは、携帯性や収納性に優れるので、どこでも楽しむことができる。また、支柱同士で絡むことがないので、知恵の輪の仕組みを理解し、難易度や全体の外観を異ならせて、使用者が自ら新たな知恵の輪を創造し楽しむことができる。このため、興味や意欲を長期間もたせることができるうえ、教育基本法第二条の教育の目標にも挙げられる創造性を培うことも可能である。

実施形態の知恵の輪パズルに用いられる各部品を示す斜視図である。 各部品を組み合わせから得られる知恵の輪パズルを示す斜視図である。 実施形態の知恵の輪パズルのうち、知恵の輪０の解法を示す図である。 実施形態の知恵の輪パズルのうち、知恵の輪１の解法を示す図である。 実施形態の知恵の輪パズルのうち、知恵の輪２の解法を示す図である。 知恵の輪３のパズルを示す斜視図である。 知恵の輪３の解法を示す斜視図である。 知恵の輪パズルが解ける理由を説明する図である。 複雑な知恵の輪パズルを示す斜視図である。 図９の知恵の輪パズルが解ける理由を説明する図である。 実施形態の知恵の輪パズルを空間グラフに置き換えた図である。 他の分岐部品を示す斜視図である。 知恵の輪パズルが解ける理由を説明する別の図である。

以下、この発明の実施形態を図面とともに具体的に説明する。
図１に示すように、実施形態の知恵の輪パズルに用いられる各部品は、いずれもプラスチック、木、金属等の剛性材料からなり、断面が同形同大の正方形をなしているが、長方形、楕円形、円形などでもよい。リング部品１は、直線部品２が通過できる程度の空間を内側に有する平面視正方形の枠状をなし、一方の外周面とそれに隣接するもう一つの外周面の各中央部に凹部８ａ及び凸部８ｂからなる連結部８を有する。直線部品２は、一方向に長い直方体形状をなし、両端面に連結部を有する。曲線部品３は、平面視１／４円弧状をなし、円周方向の両端面に連結部を有する。分岐部品は３種類あって、第一の分岐部品４は、平面視Ｔ字状をなし、３方向の各端面に連結部を有する。第二の分岐部品５は、平面視十字状をなし、４方向の各端面に連結部を有する。第三の分岐部品６は、立方体形状をなし、各面に連結部を有する。

図２に示すように、２個のリング部品１と、５個の直線部品２と、３個の曲線部品３とを結合し、途中でゴム製の紐７を掛けておくと、知恵の輪０となる。また、３個のリング部品１と、７個の直線部品２と、４個の曲線部品３と、１個の分岐部品４とを結合し、途中で紐７を掛けておくと、知恵の輪１となる。更にまた、４個のリング部品１と、１２個の直線部品２と、５個の曲線部品３と、２個の分岐部品４とを結合し、途中で紐７を掛けておくと、知恵の輪２となる。

これらの知恵の輪パズルは、いずれも「ザ チャイニーズ リングズ」を原型とするもので、互いに結合された直線部品２及び曲線部品３を一つの棒とみなし、リング部品１からなるリングと一端がこのリングに連なる棒とで一本の支柱とするとき、ｎ本の支柱があって（ｎは２以上の正の整数）、ｍ番目の支柱のリング内側に（ｍ−１）番目の支柱の棒が通されている（ｍは２以上ｎ以下の正の整数）構造を有する。従って、知恵の輪０、知恵の輪１、知恵の輪２の順に難易度が上がっていくが、それぞれ図３〜５に示すように必ず解くことができる。

次に、知恵の輪２を分解し、直線部品２を７個、曲線部品３を３個減らして組み立て直すと、図６に示すように知恵の輪３となる。これも図７に示すように解くことができ、「ザ チャイニーズ リングズ」とは異なる趣を楽しむことができる。

これらの知恵の輪パズルが解ける理由は、各部品が肉厚を有しない塑性変形可能な線材からなるものと考えると判る。即ち、知恵の輪１の場合、図８（ａ）に示すように２番目の支柱のリングから１番目の支柱を引き抜き、次いで３番目の支柱のリングから２番目の支柱を引き抜くことで、全ての支柱の拘束が解かれて紐を容易に外すことができる。
これに対して、図８（ｂ）に示すようなものは、肉厚を有しない塑性変形可能な線材からなるものと考えても、決して紐を容易に外すことができるような形に変形されないので、紐を外すことができない。

従って、図９に示すように、７個のリング部品１と、２３個の直線部品２と、６個の曲線部品３と、５個の分岐部品４とからなる複雑な知恵の輪パズルであっても、図１０に示すように必ず紐を外すことが可能である。

以上の知恵の輪パズルは、数学としては位相幾何学分野の空間グラフと呼ばれ、図１１に示すグラフに置き換えることができる。位置を変えるために辺を伸ばしたり、辺で構成された輪を辺にくぐらせたりする。そのような変形のために、直線部品２や曲線部品３が必要である。グラフは頂点と辺でできているため、図１のような部品があれば、グラフを構成することができる。分岐部品４、５、６は各々高々３本、４本、６本の辺しか出せないが、もっと多くの連結部を有する分岐部品を使えば、どんな空間グラフもこのような部品の組み合わせで構成される。例えば、図１２の分岐部品９を使えば、１４本の辺を出すこともできる。
そして、この発明の知恵の輪パズルでは、図１３（ａ）に示すように異なる頂点と辺を辿ってもとに戻ってくるもの（サイクル）がない木構造のグラフにおいて、紐７をひっかけることで、ほどけないのではないかという思いにさせるため、リング部品１の存在が必要である。図１３（ｂ）に示すようにサイクルがあると、そのサイクルにひっかかった紐７は取れないため、知恵の輪としては成り立たないと考えられる。

１ リング部品
２ 直線部品
３ 曲線部品
４、５、６ 分岐部品
７ 紐
８ 連結部

Claims (6)

1. 剛性材料製の閉じたリングと一端がこのリングに連なる剛性材料製の棒とで一本の支柱とするとき、支柱のリング内側に他のいずれかの支柱の棒が通され、各支柱の棒の他端が互いに連結された複数本の支柱と、軟質材料からなる閉じた輪状の紐とを備え、紐がいずれかの支柱の棒に掛けられた状態から外されることにより解く知恵の輪パズルにおいて、前記リング及び棒が、
   前記リングとして機能し、外周面に１又は２以上の連結部を有するリング部品と、
   直線状をなして前記棒の一部として機能し、両端面に連結部を有する直線部品と、
   曲線状をなして前記棒の一部として機能し、両端面に前記直線部品の連結部と着脱自在に結合可能な連結部を有する曲線部品と、
   複数の方向に分岐して前記棒のうち前記他端同士を連結する分岐点として機能し、分岐方向端面に前記直線部品又は曲線部品の連結部と着脱自在に結合可能な連結部を有する分岐部品と
   で構成されることを特徴とする知恵の輪パズル。
2. 前記支柱の本数がｎであって（ｎは２以上の正の整数）、ｍ番目の支柱のリング内側に（ｍ−１）番目の支柱の棒が通されている（ｍは２以上ｎ以下の正の整数）請求項１に記載の知恵の輪パズル。
3. 前記各連結部は、凹部と凸部との対からなり、一つの部品の凹部と他の部品の凸部とを嵌合させることにより、当該部品同士を結合させる請求項１に記載の知恵の輪パズル。
4. 前記曲線部品は、平面視で１／４円弧の曲線状をなす請求項１に記載の知恵の輪パズル。
5. 前記分岐部品は、平面視でＴ字状又は十字状をなす請求項１に記載の知恵の輪パズル。
6. 前記軟質材料がゴムである請求項１に記載の知恵の輪パズル。

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