JP3179131U - パズル遊具 - Google Patents

Abstract

【課題】同型の要素片を隣接位置に移動させるパズルであって、ランダムに開始形を設定しても常に解が存在し、かつ、解を求めるために十分な思考を必要とし、併せて、実装の形態によって、十分な美観を持ったパズル遊具を提供する。
【解決手段】２以上の種類に分けられ視覚的に種類の識別が可能である（ｎ×ｍ＋１）個の要素片（ｎは２以上、ｍは３以上の整数）と、ｎ個の要素片が直列に収容されその両端が開いたｍ本のパイプ２と、パイプ２の各端において１個の要素片１ｆを移送していずれかのパイプ２に挿入する移送挿入機構とを有するパズル遊具を提供する。要素片を有色の球体とし、透明のパイプ２を透明で円筒形の外筒体４の周縁に配する。
【選択図】図５

Description

本考案は、移動パズルに係るパズル遊具に関するものである。

パズルとしては、各種のものが知られている。その１種として、要素片を所定の規則に従って予め定められた完成形の位置に移動させる「移動パズル」の類型がある。例えば、「ハノイの塔」、「箱入り娘」、「１５パズル」（４×４の１６の桝目において１から１５までの数字を付した要素片を隣接する空枡に移動させるもの）が有名である。
これらのうち、「ハノイの塔」及び「箱入り娘」は開始形の要素片の配置が定まっており、開始形から完成形に向けて１つの固定された解が存在する。解をマスターしてしまうと、パズルとしての思考による楽しみはなくなってしまう。
これに対し、「１５パズル」は、開始形が定められておらず、開始形を変えて、その都度の思考を楽しむことができる。これは、同型の要素片を隣接位置に移動させるパズルの特長である。しかし、「１５パズル」には、以下の問題があった。開始形と完成形との関係が偶置換であれば解が存在するが、奇置換の場合には解が存在しない。（非特許文献１を参照のこと。）このため、要素片を任意の位置に配置して開始形をランダムに設定すると、５０％の確率で解が存在しないものとなってしまい、パズルを解いたことによる爽快感を味わうことができなくなってしまう。これは、同型の要素片を隣接位置に移動させるパズルでは既知の問題である。

特許文献１には、チューブと球を用いたパズル玩具が開示されている。このパズルでは、チューブに設けられたポケットによって奇置換が可能となっており、球をランダムに配置して開始形としても、解が常に存在する。しかし、仕組みが単純であり、パズルとして必要となる解を求めるための思考を必要としないものであった。

また、移動パズルに係るパズル遊具は、移動を実装するためにその形状が制約され、必ずしも十分な美観を呈するものではなかった。このため、電車の車内などの他人の目に触れる場所でパズルを楽しむことに抵抗を感じるユーザも存在した。

実開平０６−０５７３９０号公報

David Joyner（川辺 治之 訳）：群論の味わい−置換群で解き明かすルービックキューブと１５パズル（共立出版）

解決しようとする問題点は、同型の要素片を隣接位置に移動させるパズルであって、ランダムに開始形を設定しても常に解が存在し、かつ、解を求めるために十分な思考を必要とするものを提供することである。
合わせて、考案に実装の形態によって、十分な美観を持ったパズル遊具を提供できるようにすることである。

本考案のパズル遊具は、
２以上の種類に分けられ、視覚的に種類の識別が可能である（ｎ×ｍ＋１）個の要素片（ｎは２以上、ｍは３以上の整数）と、
ｎ個の要素片が直列に収容され、その両端が開いたｍ本のパイプと、
前記パイプの各端において１個の前記要素片を移送して前記ｍ本のパイプのうち選択された１本に挿入する移送挿入機構とを有することを特徴とする。

図１は、パズル遊具の基本構造を示す図である。ｍ本のパイプ２のそれぞれに、ｎ個の要素片１が入っており、これに加えてどのパイプにも入っていない要素片１ｆ（以下「自由要素片」と言う。）が１個ある。パイプ２の両端に移送挿入機構３がそれぞれ設けられている。移送挿入機構３は、自由要素片１ｆをそれを挿入したいパイプの端部近傍に移送する移送機構３１、及び、自由要素片１ｆをパイプに挿入する挿入機構３２を有する。
１本のパイプを選択して自由要素片１ｆを挿入することのみができる。要素片の移動が制約されて完成形に到達させるための難度が高く、解を求めるために十分な思考を必要とする。
自由要素片をパイプに挿入すると、そのパイプの反対側の端にあった要素片が押し出され、新たに自由要素片となる。この移動は理解しやすく、２回、３回の移動の後の状態を考えて計画することがパズルの楽しみとなる。
なお、図において要素片を球形で示しているが、必ずしも球形でなくてよい。例えば、円筒状のパイプの内部に充填されるようなパイプの内径よりもやや小さい径の円柱状であってもよい。その他、各種の形状が可能である。

本考案のパズル遊具は、
ｎ個の前記要素片からなるｍ種の前期種類と、１個の前記要素片からなる１種の前記種類の、（ｍ＋１）の前記種類を有することを特徴とする。

図２は、パズルの完成形を示す図である。各パイプには同一種類の要素片が入り、１個の要素片からなる種類に属する要素片が自由要素片となっている。
パイプ内の要素片の順序は任意であるので、いかなる開始形に対しても、偶置換となるような完成形が存在する。パイプ内の要素片のうちの２個を相互に入れ替える置換を加えて、奇置換と偶置換を反転させられるからである。

本考案のパズル遊具は、
前記要素片が有色の球体であり、
前記種類の識別が要素片の色によって行われるものであり、
前記パイプは透明であることを特徴とする。

要素片を有色の球体とし、パイプを透明としてその中の要素片が視認できるようにすることにより、パズル遊具に美観を与える。例えば、以下のものは完成形において強い美観を持つ。ｎ＝５、ｍ＝７とし、種類の数を８とする。３６個の要素片を、虹の７色（赤、橙、黄、緑、青、藍、紫）の要素片各５個、及び、黒色の要素片１個とする。完成形は、各パイプには同色の要素片のみが入り黒色の要素片がパイプに入っていないもので、各パイプに入る要素片の色はパイプの左から虹の７色の順であるものとする。

本考案のパズル遊具は、
透明で略円筒形の外筒体を有し、
前記外筒体の中心部に内軸体を配し、
前記外筒体の周縁部に前記パイプを配し、
前記移送挿入機構は、前記要素片を保持し前記内軸体を中心に回転する移送機構と、前記内軸体及び前記移送機構を前記外筒体の中心軸に沿って移動させて前記移送機構に保持された前記要素片を前記パイプの１つに挿入する挿入機構とから構成されることを特徴とする。

図３は、円筒形のパズル遊具の部材配置を示す図である。円筒形の外筒体４の中心部に内筒体５が配され、内筒体の中を挿入機構３２の一部である内軸体３２１が貫通している。外筒体４の周縁部に多数のパイプ２が配されている。図は、外筒体４、内筒体５、内軸体３２１及びパイプ２をその長手方向に垂直な面で切断した断面図である。
円筒形とすることにより、パイプをコンパクトに配置した小型のパズル遊具とすることができる。
図４は、円筒形のパズル遊具の構成を示す図である。移送機構３１は、自由要素片１ｆを保持し、内軸体３２１を中心に回転して移送する。内軸体３２１と移送機構３１を図の右側に押し込むことで自由要素片１ｆがパイプに挿入される。内軸体３２１と移送機構３１が全体として挿入機構を構成する。

本考案のパズル遊具は、
前記移送機構は前記外筒体の端に接する透明な端部体を有し、
前記内軸体は前記端部体を超えて延長されて前記端部体に支持され、
前記挿入機構は、前記軸部を前記端部体の外側から操作して移動させるものであることを特徴とする。

図５は、円筒形のパズル遊具を示す図である。図４に示したものに端部体６を追加したものである。端部体６は、外筒体４に接し、外筒体４の両端に設けられている。（図においては端部体６と外筒体４の境界を示すために若干離して描いているが、接しているものである。）内軸体３２１は、端部体６を越えて延伸されており、挿入の際には操作棒として機能する。
外筒体と端部体とを合わせて、コンパクトで強い美観を持ったパズル遊具となる。
移送機構３１は、端部体６の中に収まっている。移送によってパズル遊具の外形が変化することはない。挿入機構に係るパズル遊具の外形の変化は円筒形の両端の操作棒が円筒の軸方向に移動するのみである。コンパクトな小型の形状が保たれる。
片手で操作することができ、通勤電車の中等においても気楽にパズルを楽しむことができる。移送の操作は、外筒体４を把持して操作棒３２１を回転させればよい。挿入の操作は、外筒体４を把持して操作棒３２１を押し込めばよい。

本考案のパズル遊具は、
前記のパイプが収容されたｎ個の要素片のうち少なくとも１個のサイズに対応した部分が分割され、
前記外筒体が前記パイプの分割に対応して分割され、
前記パイプ及び前記外筒体の対応する部分が一括されて前記内軸体を中心に回転するものであることを特徴とする。

図６は、外筒体、パイプ及び内筒体の分割を示す図である。外筒体４、パイプ２及び内筒体５が要素片の長さで分割され、分割された各部において外筒体４とパイプ２、及びパイプ２と内筒体５が接続されている。外筒体４、パイプ２及び内筒体５は、分割された部分毎に一体として内軸体３２１を中心に回転する。なお、内筒体については、分割せずパイプと接続しないこととしてもよい。
分割された部分が回転することにより、移動の自由度が増してより複雑なパズルとなる。移動の自由度が増すので完成形に到達することは容易になる。しかし、完成形に到達するまでの手順にバリエーションが増えて複雑になり、最小手数での完成等の楽しみが増す。
なお、図においては、パイプ中央の１個分を単位として１箇所のみを分割しているが、２箇所以上の分割を行ってもよく、２個分以上を単位として分割してもよい。図７は、分割のバリエーションを示す図である。（ａ）は図６に示した分割である。（ｂ）のように要素片１個毎に全てを分割してもよく、（ｃ）のように要素片２個毎に分割してもよい。その他、任意の分割が可能である。
分割された部分の回転についても、外筒体全体を把持して外筒体の当該部分を回転させればよく、片手で操作することができる。

以上、今考案のパズル遊具の基本的な構造について述べた。しかし、要素片の形状に依存して、パイプ及び挿入機構を必要としないようなバリエーションが可能である、以下、かかるバリエーションについて述べる。

本考案のパズル遊具は、
３以上の種類に分けられ、視覚的に種類の識別が可能であり、（ｎ×ｍ）個又は（ｎ×ｍ＋１）個の同一形状の要素片（ｎは２以上、ｍは３以上の整数）を有し、
前記要素片の形状は、平面図形を垂直方向に延伸して上面と下面の２つの平面を有する柱体であり、前記平面図形は前記要素片が溝に挿入された時に溝から離脱しないようにする凹部を持つものであり、
ｎ個の要素片が前記平面を接して直列に挿入され、その両端が開いたｍ本の溝を有し、
前記溝の各端において１個の前記要素片を前記ｍ本の溝のうち選択された１本に挿入された要素片に接する位置に移送する移送機構を有することを特徴とする。

要素片が同一形状の柱体であれば、要素片を積層することができ、パイプがなくとも積層された要素片を他の要素片と分離して順次（要素片１個分ずつに逐次に）移動させることができ、パイプがある場合と同様のパズル遊具とすることができる。このためには、要素片の凹部によって溝からの離脱を防止し、積層された要素片が溝に沿って順次移動するようにすればよい。
また、パイプがないので、要素片が露出しており、挿入機構がなくとも要素片を手で押して挿入することが可能である。更に、これに伴って、自由要素片が必ずしも必要ではなくなる。要素片の数は、（ｎ×ｍ）個又は（ｎ×ｍ＋１）個のいずれであってもよい。

本考案のパズル遊具は、
（ｎ×ｍ）個の要素片を有し、ｎ個の前記要素片からなるｍ種の前期種類を有することを特徴とする。

自由要素片が必ずしも存在しないパズル遊具である。パズルの解答の中間段階において、いずれか１本の溝においてｎ個でなく（ｎ−１）個の要素片が保持されて１個の自由要素片を有する状態と、全ての溝にｎ個の要素片が保持されて自由要素片が存在しない状態とがあり得る。自由要素片が存在しない状態においては、手によっていずれか１つの溝から要素片を押し出してパズルを続けることができる。

本考案のパズル遊具は、
（ｎ×ｍ＋１）個の要素片を有し、ｎ個の前記要素片からなるｍ種の前期種類と、１個の前記要素片からなる１種の前記種類の、（ｍ＋１）の前記種類とを有することを特徴とする。

自由要素片が必ず存在するパズル遊具である。上述のパイプ及び挿入機構を有するものと同様のパズルとなる。

本考案のパズル遊具は、
前記平面図形は、中心角が（３６０／ｍ）度である扇形の中心部分を除去し、中心と周縁とを結ぶ直線部分に凹部を設けたものであり、
前記溝は前記扇形の中心部分に（３６０／ｍ）度間隔で設けられていることを特徴とする。

図８は、パズル遊具の断面を示す図である。柱体形状の要素片１をその上面と下面の間の面で切断した図である。パズル遊具全体は図９に示すように略円柱形である。図８は、図９におけるＢ−Ｂ線の断面図である。
図は、ｍ＝６の場合のものである。要素片１は中心角が６０度の扇形の中心部が除去され図において１１の符号を示した部分に凹部（要素片の外周が凸型でなくてへこんでいる部分）が形成されている。中心の要素片１が除去された部分には内軸体７が設けられている。内軸体７には溝形成用凸部７１が付されており、溝形成用凸部７１と内軸体７とに囲まれた凹部が溝として要素片１をその凹部で係留している。要素片１は、図に示した平面内では溝を外れて移動することがない。

本考案のパズル遊具は、ランダムに開始形を設定しても常に解が存在し、解を求めるために十分な思考を必要とする。また、十分な美観を持ったものとして実装することができる。

図１は、パズル遊具の基本構造を示す図である。 図２は、パズルの完成形を示す図である。 図３は、円筒形のパズル遊具の部材配置を示す図である。 図４は、円筒形のパズル遊具の構成を示す図である。 図５は、円筒形のパズル遊具を示す図である。 図６は、外筒体、パイプ及び内筒体の分割を示す図である。 図７は、分割のバリエーションを示す図である。 図８は、パズル遊具の断面を示す図である。 図９は、パズル遊具を示す斜視図である。

以上、パズル遊具の構成を十分に説明した。具体的な実装について実施例によって説明する。

図５に示したパズル遊具を実施する。
外筒体４、パイプ２、内筒体５、端部体６及び移動機構３１は、透明のプラスチック製である。内軸体３２１は白色のプラスチック製である。パイプ２は、図３のように６本が設けられている。
要素片１は、球形であり、プラスチック製である。３１個の要素片が、１種類につき５個ずつの要素片からなる６種類と、１個の要素片からなる１つの種類に分けられている。５個ずつの要素片からなる６種類は、その要素片が赤色、橙色、黄色、緑色、青色及び紫色に着色されている。１個の要素片からなる種類の要素片は、黒色に着色されている。
完成形は、図２に示すようにそれぞれのパイプに１つの種類の要素片のみを入れ、黒色の要素片が自由要素片となったものである。ただし、隣接するパイプにはそれぞれ赤色、橙色、黄色、緑色、青色及び紫色の要素片をこの順に入れて、図３に示された方向から見て色相環の如くに色が順次に変わるようにするものとする。完成形は、非常に強い美観を持ったものとなる。

移送機構は、回転するものであり、自由要素片がパイプの延長線上に配された時、すなわち挿入機構によって自由要素片をパイプに挿入できるような角度となった時に、固定感があることが好ましい。このため、内軸体３２１の周縁に６０度毎に６つの凹部を設け、内筒体５からピンを内軸体３２１に向けて突出させ、凹部がピンの位置にある時に挿入機構によって自由要素片をパイプに挿入できるような角度となるようにする。プラスチック製の内軸体３２１及びピンの少なくとも一方を軟性のものとし、凹部がピンの位置にない時に抵抗なく回転できるようにする。回転を停止するべき位置がわかりやすく、使いやすい。

以上、本実施例のパズル遊具は、強い美観を持ち、取扱が容易なものである。

図６に示したように分割されたパズル遊具を実施する。外筒体、パイプ及び内筒体が分割されている点を除き、実施例１と同様である。
図６に示したように、５個の要素片を入れるパイプの中央の要素片に係る部分を分割する。
分割された部分を内軸体を中心に回転させる時、実施例１に示した凹部及びピンによって、分割されたパイプが直線状に配列される位置、すなわちパイプ内の要素片が順次に押し出されるような正しい位置において回転を停止させることが容易になる。この際、全ての分割された内筒体にピンを設け、内軸体の対応する位置に凹部を設ける。全ての分割された部分について正しい位置において回転を停止させることを容易にするためである。

本実施例は、球状の要素片をパズル遊具の外に出して要素片の配置を変更するものである。以下に述べる点を除き、実施例１及び２と同様である。
内軸体３２１を十分に長くし、端部体６を内軸体３２１に沿って外筒体４から離すように移動させることで外筒体４と端部体６の間に形成される空隙が要素片１を取り出せる大きさとなるようにする。
完成形に到達した後、空隙から全ての要素片を取り出し、再び挿入する。要素片の配置がランダムに変更されて新たな開始形となり、パズルを再び楽しむことができる。
この際、ランダムに開始形を設定しても常に解が存在するので、特別な配慮を必要とするものではない。

図９は、パズル遊具を示す斜視図である。要素片１は、図８に示した溝に係留されて図に示すとおり整然と配置され、全体として円柱形の外観を示す。
要素片１は溝に沿って図の左右方向に移動し得るが、移送機構８によってかかる移動が可能なものは１つの溝に限定される。移送機構８は、内軸体７を中心として回転する部材であり、１つの溝に係る部分にのみ要素片１を受け入れる孔が設けられている、右側のＡ−Ａ線断面図に、要素片１、内軸体７、移送機構８の関係を示す。このように、１つの溝の要素片１ｆのみが移送機構８に嵌入される。移送機構８を回転させて、要素片１ｆを嵌入したい溝に移送する。
移送機構８は、図の右方（図示しない）にも設けられている。図示した左側の移送機構と図示しない右側の移送機構とは、内軸体７を貫通するシャフト（図示しない）によって連接され、同一の溝に係る要素片１を受け入れるようになっている。一方の移送機構に受け入れられた自由要素片１ｆを押し込むと、その溝の反対側の要素片１が他方の移送機構に受け入れられる。
以上の機構により、実施例１に示したものと、パズルの問題としては同一の、パズル遊具が実現される。

本実施例においては、実施例１〜３と異なり、挿入機構がなくとも手によって押し込むことが可能である。したがって、自由要素片１ｆのない状態を含む（要素片の数が１だけ少ない）パズルとすることもできる。この場合、要素片を押し込んでも溝の反対側の要素片が押し出されずに全部の要素片が溝に嵌入されてしまう場合があるが、その場合は、任意の溝の一方の要素片を押して他方の要素片を押し出せばよい。

ランダムに開始形を設定しても常に解が存在し、解を求めるために十分な思考を必要とし、十分な美観を持ったパズル遊具であり、多くの個人及びパズル遊具生産者による活用が考えられる。

１ 要素片
１１ 凹部
２ パイプ
３ 移送挿入機構
３１ 移送機構
３２ 挿入機構
３２１ 内軸体、操作棒
４ 外筒体
５ 内筒体
６ 端部体
７ 内軸体
７１ 溝形成用凸部
８ 移送機構

Claims (10)

1. ２以上の種類に分けられ、視覚的に種類の識別が可能である（ｎ×ｍ＋１）個の要素片（ｎは２以上、ｍは３以上の整数）と、
   ｎ個の要素片が直列に収容され、その両端が開いたｍ本のパイプと、
   前記パイプの各端において１個の前記要素片を移送して前記ｍ本のパイプのうち選択された１本に挿入する移送挿入機構とを有することを特徴とする、パズル遊具。
2. ｎ個の前記要素片からなるｍ種の前期種類と、１個の前記要素片からなる１種の前記種類の、（ｍ＋１）の前記種類を有することを特徴とする、請求項１に記載のパズル遊具。
3. 前記要素片が有色の球体であり、
   前記種類の識別が要素片の色によって行われるものであり、
   前記パイプは透明であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のパズル遊具。
4. 透明で略円筒形の外筒体を有し、
   前記外筒体の中心部に内軸体を配し、
   前記外筒体の周縁部に前記パイプを配し、
   前記移送挿入機構は、前記要素片を保持し前記内軸体を中心に回転する移送機構と、前記内軸体及び前記移送機構を前記外筒体の中心軸に沿って移送して前記移送機構に保持された前記要素片を前記パイプの１つに挿入する挿入機構とから構成されることを特徴とする、請求項３に記載のパズル遊具。
5. 前記移送機構は前記外筒体の端に接する透明な端部体を有し、
   前記内軸体は前記端部体を超えて延長されて前記端部体に支持され、
   前記挿入機構は、前記軸部を前記端部体の外側から操作して移動させるものであることを特徴とする、請求項４に記載のパズル遊具。
6. 前記のパイプが収容されたｎ個の要素片のうち少なくとも１個のサイズに対応した部分が分割され、
   前記外筒体が前記パイプの分割に対応して分割され、
   前記パイプ及び前記外筒体の対応する部分が一括されて前記内軸体を中心に回転するものであることを特徴とする、請求項４又は５に記載のパズル遊具。
7. ３以上の種類に分けられ、視覚的に種類の識別が可能であり、（ｎ×ｍ）個又は（ｎ×ｍ＋１）個の同一形状の要素片（ｎは２以上、ｍは３以上の整数）を有し、
   前記要素片の形状は、平面図形を垂直方向に延伸して上面と下面の２つの平面を有する柱体であり、前記平面図形は前記要素片が溝に挿入された時に溝から離脱しないようにする凹部を持つものであり、
   ｎ個の要素片が前記平面を接して直列に挿入され、その両端が開いたｍ本の溝を有し、
   前記溝の各端において１個の前記要素片を前記ｍ本の溝のうち選択された１本に挿入された要素片に接する位置に移送する移送機構を有することを特徴とする、パズル遊具。
8. （ｎ×ｍ）個の要素片を有し、ｎ個の前記要素片からなるｍ種の前期種類を有することを特徴とする、請求項７に記載のパズル遊具。
9. （ｎ×ｍ＋１）個の要素片を有し、ｎ個の前記要素片からなるｍ種の前期種類と、１個の前記要素片からなる１種の前記種類の、（ｍ＋１）の前記種類とを有することを特徴とする、請求項７に記載のパズル遊具。
10. 前記平面図形は、中心角が（３６０／ｍ）度である扇形の中心部分を除去し、中心と周縁とを結ぶ直線部分に凹部を設けたものであり、
    前記溝は前記扇形の中心部分に（３６０／ｍ）度間隔で設けられていることを特徴とする、請求項８又は９に記載のパズル遊具。

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