JP4827724B2 - 折り畳み式中空多面体 - Google Patents

Description

本発明は、容器、ケースやパッケージ、造形品（造形玩具、造形展示品など）、仮設建造物などとして利用できる中空の多面体を容易に形成できる折り畳み式中空多面体に関する。

中空多面体状の造形玩具や容器は、例えば、多面体の面を形成するシート状単位と、この単位の各辺から折り曲げ可能に延出する延出片とを備えたシート状の多面形成体を利用して組み立てられている。例えば、特開昭５０−７７１７１号公報（特許文献１）には、中空体構成要素主体を、正三角形の外側面体と、この外側面体に連なる外側面体側に屈曲せしめた複数の衝合片部とから構成した中空体構成要素が開示されている。この文献には、このような構成要素を組み合わせて少なくとも四面体以上の偶数面体を構成することも記載されている。しかし、前記構成要素では、衝合片部の内側面を他の衝合片部の内側面と衝合する必要があるため、中空体の組み立て作業が煩雑である。

特開平７−２９１２６１号公報（特許文献２）には、多面体を構成する各面の形状を有する基本面とその各辺の各左又は各右半分に舌状突出部を設けた単位シート片に、順次に別の同様のシート片の各突出部を基本面の表側に重ねてすくみあいの状態に組み合わせて固定する多面体の形成方法が開示されている。しかし、この方法でも、舌状突出部を重ねながら組み合わせるため、組み立て作業を簡便に行うことができない。

実開昭５２−１２３０３４号公報（特許文献３）には、折り線を介して設けた両片の先端に２個の半円状の係止部を設け、これらの２個の係止部の凹部の中間点が、前記折れ線の長さが一辺を構成する正多角形、又は前記折れ線の長さが任意の一辺を構成する二等辺三角形、長方形あるいは菱形の中心点に相当する組立箱用素片が開示されている。この素片でも、互いに隣接する素片において、係止部の一方の半円部を上にし、他方の半円部を下にして絡ませることにより、中空箱を形成できるが、中空箱の組み立て作業が煩雑である。特に、中空箱の面の数が増えるにつれて、半円部の折り重ね可能な空間域が小さくなるため、係止部の係止作業が難しくなる。
特開昭５０−７７１７１号公報（特許請求の範囲、図１） 特開平７−２９１２６１号公報（特許請求の範囲） 実開昭５２−１２３０３４号公報（実用新案登録請求の範囲、図１）

従って、本発明の目的は、簡単な開閉又は折り畳み操作で立体形状の中空多面体を形成できる折り畳み式中空多面体を提供することにある。

本発明の他の目的は、外観に優れる対称形状の中空多面体を容易に形成できる折り畳み式中空多面体を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、収容又は収納スペースが小さく、しかも容易に立体化できる折り畳み式中空多面体を提供することにある。

本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、中空多面体の各面を構成する複数の基本要素部材を互いにヒンジ式に連結し、前記基本要素部材のうち多面体の開口部を形成する開閉要素部材を、前記開口部を隔てて互いに対向し、かつ互いに隣接する二対の要素部材で構成すると、開口部の開閉操作により立体形状の中空多面体を形成できることを見いだし、本発明を完成した。

すなわち、本発明の折り畳み式中空多面体は、偶数面を有する中空多面体の各面を構成する複数の基本要素部材と、これらの基本要素部材のうち、閉じ状態で前記中空多面体の１又は連なる複数の稜線を形成し、かつ開閉可能な少なくとも１つの開口部を形成する開閉要素部材と、これらの開閉要素部材の開口縁を除き、互いに隣接する前記基本要素部材を折り曲げ可能に接続する連結部材（又はヒンジ部材）とを備えている。このような中空多面体において、前記開閉要素部材が、前記開口部を隔てて互いに対向し、かつ互いに隣接する二対の要素部材（又は４つの要素部材）で構成されている。

このような中空多面体では、互いに対向する二対の前記開閉要素部材の開閉操作により開口部が開放又は閉じた多面中空体を形成できる。すなわち、互いに対向する二対の前記開閉要素部材を近づけると、各開閉要素部材は多面体の面を形成しつつ、前記開閉要素部材に隣接する複数の要素部材が拡がり、さらに二対の開閉要素部材を近づけて閉じると、内部空間を有する中空多面体を形成する。逆に、互いに対向する二対の前記開閉要素部材を離反させると、前記開閉要素部材に隣接する複数の要素部材が収縮する。

前記基本要素部材は、通常、三角形及び四角形から選択された少なくとも一種の形状を有する支持要素部材と、正三角形及び直角三角形から選択された少なくとも一種の形状を有する開閉要素部材とで構成してもよい。より具体的には、前記基本要素部材は、正三角形、直角二等辺三角形及び四角形から選択された少なくとも一種の形状を有し、かつ互いに隣接して対称形状の面を形成する複数の支持要素部材を備えていてもよい。また、基本要素部材は、互いに隣接して周方向に連なる偶数面又は断面Ｖ字状に連なる偶数面を形成する支持要素部材を備えていてもよい。例えば、支持要素部材は、辺が隣接し（又は辺を共有又は同じくして）互いに隣接する二等辺三角形状（正三角形を含む）の要素部材で構成してもよい。

さらに、前記開閉要素部材は、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が隣接し、かつ互いに対向する二対の直角三角形状（直角二等辺三角形を含む）の要素部材、（ｂ）長辺が隣接するとともに直角部が両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形の要素部材、又は（ｃ）辺が隣接し、かつ互いに対向する二対の正三角形の要素部材で構成してもよい。これらの態様（ａ）〜（ｃ）において、二対の三角形状の開閉要素部材は、要素部材の対向する辺が中空多面体の開口縁を形成する。態様（ｂ）において、開閉要素部材の直角部は開口部の両側部の頂部（又は折り畳み状態の平面形状において、三角形状の支持要素部材の頂部、四角形状の支持要素部材の開口部側の両側部）に位置している場合が多い。

さらに、閉じ状態において多面体の開口部の頂点は、（ａ）互いに隣接する４つの三角形状要素部材、又は（ｂ）隣接する２つの四角形状要素部材と、これらの四角形状部材に隣接する２つの三角形状要素部材とで構成してもよい。

前記基本要素部材の数や多面体の面数は、通常、偶数であり、例えば、６乃至１２個の基本要素部材で構成された４乃至１０面体であってもよい。さらには、収容容積を小さくするため、本発明の折り畳み式中空多面体は、通常、開口部の閉じ状態で中心線を基準として対称の平面形状を形成し、開口部の開き状態で立体形状（中空多面体）を形成する。前記基本要素部材（支持要素部材及び開閉要素部材）は、面を構成すればよく、平面状のプレートで形成してもよく、梁又は骨組み部材で構成してもよい。例えば、連結部材によりヒンジ式に連結された基本要素部材はトラス構造を有していてもよい。

なお、本明細書において用語「折り畳み式」は「開閉式」と同義に用いる。

本発明では、基本要素部材が折り曲げ可能な中空多面体において、開口部を互いに対向し、かつ互いに隣接する二対の要素部材で構成するため、前記二対の要素部材を折り畳み（起倒操作）又は開閉操作することにより、立体形状の中空多面体を簡便に形成できる。また、偶数面を有する多面体とすることにより、外観に優れる対称形状の中空多面体を容易に形成できる。さらには、折り畳みにより平面形状とすることができるため、収容又は収納スペースが小さく、しかも立体形状の中空多面体を形成できる。

以下に、添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。図１は折り畳み式中空多面体の一例を示す概略斜視図であり、図２は図１の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。この例では、６つの基本要素部材で形成された中空正四面体が示されている。なお、図２において、二重太線は折り曲げ線、一重細線は開口部の開口縁を示す（以下、折り畳み状態を示す平面図において同じ）。

この中空多面体１の基本要素部材は、１つの辺（図中、底辺）を共有又は同じくして互いに隣接する２つの正三角形状の支持要素部材２ａ，２ｂと、各正三角形状の要素部材の辺（図中、傾斜辺）に長辺（斜辺）を隣接させた４つの直角三角形状の開閉要素部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとで構成されている。前記基本要素部材のうち、４つの開閉要素部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、閉じ状態で前記中空多面体１の１つの稜線（又は開口縁）を形成し、かつ開閉可能な１つの開口部４を形成する。すなわち、前記開閉要素部材は、垂直辺を隣接させる（又は垂直辺を共有又は同じくする）とともに直角部を開口縁で隣接させ、かつ互いに対向する二対の直角三角形の要素部材３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで構成されている。換言すれば、開閉要素部材は、正三角形状の要素部材を頂点から底辺に向けて延びる垂線で区画することにより形成され、かつ互いに隣接する二対の直角三角形の要素部材で構成されており、各一対の開閉要素部材は前記開口部を隔てて互いに対向している。なお、開閉要素部材３ａ〜３ｄの開口縁を除き、隣接する各要素部材２ａ，２ｂ，３ａ〜３ｄは薄肉部（図示せず）で接続され、ヒンジ式に折り曲げ可能である。

このような中空多面体１では、折り畳まれた状態から開閉要素部材３ａ〜３ｄを正三角形状の支持要素部材２ａ，２ｂの頂点方向に進退動させることにより開口部４を開閉でき、閉じ操作により各一対の開閉要素部材３ａ及び３ｂ，３ｃ及び３ｄは前記支持要素部材２ａ，２ｂと同様の正三角形状の面を形成しつつ、一対の開閉要素部材３ａ〜３ｄに隣接する支持要素部材２ａ，２ｂは共通する辺（図中、底辺）を基点として外方向に拡がり、縦方向の中心線を中心として対称構造の中空四面体を形成できる。

図３は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図であり、図４は図３の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、８つの基本要素部材で形成された中空六面体が示されている。すなわち、中空多面体１１の基本要素部材は、長辺を共有又は同じくして隣接する一対の直角二等辺三角形状の支持要素部材１２ａ，１２ｂと、この一対の要素部材の下部外側辺（下部傾斜側辺）を共有又は同じくし、前記支持要素部材１２ａ，１２ｂと同様な直角二等辺三角形状の形態の一対の支持要素部材１２ｃ，１２ｄと、各一対の支持要素部材１２ａ〜１２ｄの上部外側辺（上部傾斜側辺）を共有又は同じくして隣接する４つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとで構成され、前記支持要素部材１２ａ〜１２ｄに比べて開閉要素部材１３ａ〜１３ｄは小さなサイズに形成されている。

前記基本要素部材のうち、４つの開閉要素部材１３ａ〜１３ｄは、前記図１に示す中空多面体と同じく、閉じ状態で前記中空多面体１１の１つの稜線（又は開口縁）を形成し、かつ開閉可能な１つの開口部１４を形成する。すなわち、前記開閉要素部材１３ａ〜１３ｄは、垂直辺を隣接（又は垂直辺を共有又は同じくして）直角部を開口縁で隣接させ、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形の要素部材で構成されている。換言すれば、開閉要素部材は、前記支持要素部材１２ａ〜１２ｄと同様のサイズの直角二等辺三角形を頂点から底辺に向けて延びる垂線で区画することにより形成され、かつ互いに隣接する二対の直角二等辺三角形の要素部材で構成されており、各一対の要素部材は前記開口部１４を隔てて互いに対向している。

なお、開閉要素部材１３ａ〜１３ｄの開口縁を除き、隣接する各要素部材１２ａ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄはそれぞれ薄肉部で接続され、ヒンジ式に折り曲げ可能である。また、折り畳んだ平面形状において、前記一対の直角二等辺三角形状の支持要素部材（１２ａ及び１２ｂ）（１２ｃ及び１２ｄ）はそれぞれが正方形状であり、中空多面体１１の折り畳んだ平面形状は五角形状である。

このような中空多面体１１であっても、前記と同様に、折り畳まれた状態から開閉要素部材１３ａ〜１３ｄを支持要素部材１２ａ〜１２ｄの頂点方向に進退動させることにより開口部１４を開閉できる。すなわち、開閉要素部材１３ａ〜１３ｄの閉じ操作により、各一対の開閉要素部材１３ａ及び１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄは前記支持要素部材１２ａ〜１２ｄと同様の直角二等辺三角形状の傾斜面を上部に形成するとともに、支持要素部材１２ａ〜１２ｄが支持要素部材１２ａ〜１２ｄの頂点（図中、下部の頂点）を基点として外方向に拡がり、下方向に向かって先細の四角錐状であり、かつ縦方向の中心線を中心として対称構造の中空四面体を形成できる。

図５は本発明の折り畳み式中空多面体のさらに他の例を示す概略斜視図であり、図６は図５の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、前記図３に示す例では支持要素部材１２ａ〜１２ｄが直角二等辺三角形状であるのに対して、支持要素部材２２ａ〜２２ｄの形状が正三角形状である点、前記図３に示す例では開閉要素部材１３ａ〜１３ｄが直角二等辺三角形状であるのに対して、開閉要素部材２３ａ〜２３ｄの形状が、各辺の長さが異なる直角三角形状（長辺が斜辺である直角三角形状）である点を除き、前記図３に示す例の中空多面体と同様に、８つの基本要素部材で中空六面体が構成されている。すなわち、支持要素部材２２ａ〜２２ｄは、それぞれ正三角形状であり、互いに隣接する辺を共有又は同じくして周方向に連なって四角錐状の空間を形成し、開閉要素部材２３ａ〜２３ｄは、垂直辺を共有又は同じくして直角部を開口縁で隣接させ、かつ支持要素部材２２ａ〜２２ｄの上端辺と長辺を共有又は同じくして連なった直角三角形状であり、開口部２４において、互いに対向する二対の直角三角形の要素部材を構成している。

このような中空多面体２１であっても、前記と同様に、開閉要素部材２３ａ〜２３ｄを支持要素部材２２ａ〜２２ｄの頂点方向に進退動させることにより開口部２４を開閉でき、閉じ操作により開口部２４を介して互いに対向する各一対の開閉要素部材２３ａ及び２３ｃ，２３ｂ及び２３ｄは前記支持要素部材２２ａ，２２ｂと同様の正三角形状の緩やかな傾斜面を上部に形成し、下方向に向かって先細の四角錐状であり、かつ縦方向の中心線を中心として対称構造の中空四面体を形成できる。

前記の例では、開閉要素部材が、（ａ）垂直辺を隣接させ（又は垂直辺を共有又は同じくして）直角部を隣接させ、かつ互いに対向する二対の直角三角形状の要素部材で構成されているが、（ｂ）長辺を隣接させるとともに（長辺を共有又は同じくするとともに）直角部を両側部の頂部に位置させ、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形状の要素部材で構成してもよい。

図７は本発明の折り畳み式中空多面体の例を示す概略斜視図であり、図８は図７の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、６つの直角二等辺三角形状の基本要素部材で中空六面体が形成されている。すなわち、中空六面体３１の基本要素部材は、１つの長辺（図中、底辺）を隣接させ（又は長辺を共有又は同じくし）、直角部を頂部に位置させて互いに隣接する２つの直角二等辺三角形状の支持要素部材３２ａ，３２ｂと、これらの支持要素の辺（図中、傾斜辺）に斜辺を隣接させるとともに支持要素３２ａ，３２ｂの直角部に対して直角部を隣接させた４つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄとで構成されている。なお、開閉要素部材３３ａ〜３３ｄの開口縁を除き、隣接する各要素部材３２ａ，３２ｂ，３３ａ〜３３ｄは薄肉部（図示せず）で接続され、ヒンジ式に折り曲げ可能である。この例でも、折り畳まれた状態から、二対の開閉要素部材３３ａ〜３３ｄの頂点を互いに近づけることにより、開閉要素部材３３ａ〜３３ｄに隣接する支持要素部材３２ａ，３２ｂが共通する辺（図中、底辺）を基点として拡がり、開閉要素部材３３ａ〜３３ｄの進退動により開口部３４を形成できる。

図９は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図であり、図１０は図９の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、８つの直角二等辺三角形状の基本要素部材で中空八面体が形成されている。すなわち、中空八面体４１の基本要素部材は、図７に示す中空多面体の支持要素部材３２ａ，３２ｂに代えて、長辺が隣接し、かつ斜辺が直角二等辺三角形状の開閉要素部材４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄの斜辺と隣接する四つの直角二等辺三角形状の支持要素部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄで構成されている点を除いて、図７に示す中空多面体と同様に構成されている。すなわち、開閉要素部材４３ａ〜４３ｄは、長辺を隣接させて直角部が両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形状の要素部材で構成されている。この例でも、折り畳まれた状態から、二対の開閉要素部材４３ａ〜４３ｄの頂点を互いに近づけることにより、開閉要素部材４３ａ〜４３ｄに隣接する支持要素部材４２ａ〜４２ｄが支持要素部材４２ａ〜４２ｄの頂点（図中、下部の頂点）を基点として外方向に拡がり、開閉要素部材４３ａ〜４３ｄの進退動により開口部４４を形成できる。

図１１は本発明の折り畳み式中空多面体のさらに他の例を示す概略斜視図であり、図１２は図１１の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、四つの正四角形状の基本要素部材と四つの直角二等辺三角形とで構成され、２つの連なる稜線に開口部を有する中空六面体が形成されている。すなわち、中空六面体５１の基本要素部材は、１つの辺を互いに隣接させて環状（四角筒状）に連なった四つの正四角形状の支持要素部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄと、これらの支持要素部材のうち互いに隣接する一方の一対の支持要素部材５２ａ，５２ｄの両側辺に斜辺を隣接させた４つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄとで中空六面体５１の要素部材を構成している。すなわち、開閉要素部材５３ａ〜５３ｄは、直角部を両側部の頂部に位置させて、長辺を隣接させ、両側部の２つの開口部５４ａ，５４ｂにおいては、二対の直角二等辺三角形状の開閉要素部材５３ａ〜５３ｄを形成している。各一対の開閉要素部材５３ａ〜５３ｄは、それぞれ他方の一対の支持要素部材５２ｂ，５２ｃの両側辺に対向可能である。なお、開閉要素部材５３ａ〜５３ｄの開口縁を除き、隣接する各要素部材５２ａ〜５２ｄ，５３ａ〜５３ｄは薄肉部（図示せず）で接続され、ヒンジ式に折り曲げ可能である。

このような中空六面体５１では、折り畳み状態から開閉要素部材５３ａ〜５３ｄを他方の一対の支持要素部材５２ｂ，５２ｃの両側辺に近づけると、支持要素部材５２ａ〜５２ｄが、支持要素部材５２ａ〜５２ｄと開閉要素部材５３ａ〜５３ｄとの共通する頂点（図中、下部両側部の頂点）及びこれらの頂点を結ぶ辺（図中、底辺）を基点として拡がり、開口部５４ａ，５４ｂが形成され、開閉要素部材５３ａ〜５３ｄを他方の一対の支持要素部材５２ｂ，５２ｃの両側辺に閉じることにより中空部を形成できる。

さらに、開閉要素部材は、前記直角三角形状の要素部材に限らず、（ｃ）辺が隣接し（又は辺を共有又は同じくし）、かつ互いに対向する二対の正三角形状の要素部材で構成してもよい。

図１３は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図であり、図１４は図１３の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、６つの正三角形状の基本要素部材で中空六面体が形成されている。すなわち、中空六面体６１の基本要素部材は、図１に示す中空多面体の直角三角形状の開閉要素部材３ａ〜３ｄに代えて、正三角形状の開閉要素部材６３ａ〜６３ｄを用いている点を除いて、図１に示す中空多面体と同様に構成されている。より詳細には、中空多面体６１の基本要素部材は、一辺を隣接させた２つの正三角形状の支持要素部材６２ａ，６２ｂと、これらの支持要素部材の各斜辺にそれぞれ斜辺を隣接させた４つの正三角形状の開閉要素部材６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄとを備えており、開閉要素部材６３ａ〜６３ｄの開口縁を除き、隣接する各要素部材６２ａ，６２ｄ，６３ａ〜６３ｄは薄肉部（図示せず）で周方向に接続され、ヒンジ式に折り曲げ可能である。

このような中空多面体６１では、折り畳まれた状態から開閉要素部材６３ａ〜６３ｄを正三角形状の支持要素部材６２ａ，６２ｂの頂点方向に進退動させることにより開口部６４を開閉でき、閉じ操作により、一対の開閉要素部材６３ａ〜６３ｄに隣接する支持要素部材６２ａ，６２ｂは共通する辺（図中、底辺）を基点として外方向に拡がり、縦方向の中心線を中心として対称構造の中空四面体を形成できる。

図１５は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図であり、図１６は図１５の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。

この例では、図９に示す中空多面体において、直角二等辺三角形状の開閉要素部材４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ及び直角二等辺三角形状の支持要素部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄがそれぞれ正三角形状の要素部材７２ａ〜７２ｄ，７３ａ〜７３ｄとした点を除いて、図９に示す中空多面体と同様に構成されている。すなわち、基本要素部材は、互いに一辺を隣接させ、四角錐状に周方向に接続した（又は頂点を介して隣り合う２つの辺を互いに周方向に連ねた）４つの正三角形状の支持要素部材７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄと、頂点を介して隣り合う２つの辺のうち一方の辺が支持要素部材７２ａ〜７２ｄの辺に接続し、他方の一辺が互いに隣接し、かつ互いに対向する二対の正三角形状の開閉要素部材７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄとで構成されている。このような中空多面体７１では、折り畳まれた状態から、二対の開閉要素部材７３ａ〜７３ｄの頂点を互いに近づけると、支持要素部材７２ａ〜７２ｄの頂点（図中、下部の頂点）を基点として支持要素部材７２ａ〜７２ｄが外方向に拡がり、開口部７４を形成するとともに、さらに開閉要素部材７３ａ〜７３ｄを近づけると、支持要素部材７２ａ〜７２ｄと開閉要素部材７３ａ〜７３ｄとの頂点を基点として開閉要素部材７３ａ〜７３ｄが収縮し、開口部７４が閉じ、中空八面体７１が形成される。

本発明では、支持要素部材と開閉要素部材とを種々の形態で組み合わせて中空多面体を構成してもよい。図１７は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。

この例では、平面形状において垂直辺を隣接させ、四角錐状の空間を形成可能な４つの直角二等辺三角形状の支持要素部材８２ａ，８２ｃと、これらの支持要素部材の自由辺に隣接し、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が隣接し、かつ互いに対向する二対の直角三角形状の開閉要素部材８３ａ，８３ｃとで構成されている。

図１８は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において斜辺を隣接させ、六角錐台状の空間を形成可能な６つの正三角形状の支持要素部材９２ａ，９２ｂ，９２ｅと、これらの支持要素部材の自由辺に隣接し、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が隣接し、かつ互いに対向する二対の直角不等辺三角形状の開閉要素部材９３ａ，９３ｃとで構成されている。

図１９は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において垂直辺を隣接させ、四角錐状の空間を形成可能な４つの直角二等辺三角形状の支持要素部材１０２ａ，１０２ｃと、これらの支持要素部材の自由辺に、（ｃ）辺が隣接し、かつ互いに対向する二対の正三角形状の開閉要素部材１０３ａ，１０３ｃとで構成されている。

図２０は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において斜辺を隣接させ、四角錐状の空間を形成可能な４つの直角二等辺三角形状の支持要素部材１１２ａ，１１２ｃと、これらの支持要素部材の自由辺に隣接し、（ｂ）長辺が隣接するとともに直角部が開口部の両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形状の開閉要素部材１１３ａ，１１３ｃとで構成されている。

図２１は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において六角面状の空間を形成可能な６つの直角二等辺三角形状の支持要素部材１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｅと、これらの支持要素部材の自由辺に隣接し、（ａ）垂直辺を共有して直角部を隣接させ、かつ互いに対向する二対の直角不等辺三角形状の開閉要素部材１２３ａ，１２３ｃとで構成されている。なお、支持要素部材は、長辺を隣接させた要素部材１２２ａ，１２２ｅと、この要素部材に対して斜辺を隣接させた要素部材１２２ｂとで構成されている。

図２２は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において周方向に辺を隣接させ、六角錐台状の空間を形成可能な６つの正三角形状の支持要素部材１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｅと、これらの支持要素部材の自由辺に（ｃ）辺が隣接し、かつ互いに対向する二対の正三角形状の開閉要素部材１３３ａ，１３３ｃとで構成されている。

図２３は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において周方向に辺を隣接させ、八角面状の空間を形成可能な８つの正三角形状の支持要素部材１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｅ，１４２ｆと、これらの支持要素部材の自由辺に隣接し、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が隣接し、かつ互いに対向する二対の直角不等辺三角形状の開閉要素部材１４３ａ，１４３ｃとで構成されている。

図２４は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において辺を周方向に隣接させ、四角枠状の空間を形成可能な４つの正四角形状の支持要素部材１５２ａ，１５２ｂと、これらの支持要素部材の自由辺に斜辺又は短辺を隣接させ、（ｂ）長辺が隣接するとともに、直角部が２つの開口部の両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形状の開閉要素部材１５３ａ，１５３ｃとで構成されている。

図２５は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において２つの正四角形状の支持要素部材１６２ａと、この支持要素部材に斜辺又は短辺を隣接させた２つの直角二等辺三角形状の支持要素部材１６２ｃと、前記正四角形状の支持要素部材１６２ａの辺に斜辺又は短辺を隣接させた２つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材１６３ａと、前記直角二等辺三角形状の支持要素部材１６２ｃの斜辺に一辺を隣接させた２つの正四角形状の開閉要素部材１６３ｃとで構成されている。前記三角形状の開閉要素部材１６３ａは、（ｂ）長辺が隣接するとともに直角部が開口部の両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の開閉要素部材を形成している。

図２６は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、平面形状において、２つの直角二等辺三角形状の支持要素部材１７２ａと、各支持要素部材１７２ａの各斜辺にそれぞれ一辺が隣接した４つの正四角形状の支持要素部材１７２ｂ，１７２ｅと、これらの正四角形状の支持要素部材１７２ｂ，１７２ｅの前記隣接辺に対向する対向辺に長辺を隣接させた４つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材１７３ａ，１７３ｃとで構成されている。開閉要素部材１７３ａ，１７３ｃは、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が頂部で隣接し、かつ互いに対向する二対の要素部材を形成している。

図２７は本発明の他の中空多面体を示す概略斜視図であり、図２８は図２７の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。この例では、中空多面体１８１は、平面形状において辺を周方向に隣接させ、四角枠状の空間を形成可能な４つの正四角形状の支持要素部材１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ、１８２ｄと、これらの各支持要素部材の両側辺に長辺を隣接させ４つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材１８３ａ，１８３ｂ，１８３ｅ，１８３ｆとで構成されている。この例でも、開閉要素部材１８３ａ，１８３ｂ，１８３ｅ，１８３ｆは、支持要素部材１８２ａ〜１８２ｄの両側の開口部１８４ａ，１８４ｂで、それぞれ、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が頂部で隣接し、かつ互いに対向する二対の要素部材を形成している。

各要素部材は、前記の例のような平面状部材に限らず、面を構成する骨組み又は梁部材で構成してもよい。図２９は本発明のさらに他の中空多面体の例を示す概略斜視図である。この例の中空多面体は、各要素部材がトラス構造（又は橋桁構造）を有している点を除き、図１に示す中空多面体に対応する形状を有している。すなわち、中空多面体１９１の基本要素部材は、１つの辺が互いに隣接する２つの正三角形状の支持要素部材１９２ａ，１９２ｂと、各正三角形状の要素部材の辺に長辺（斜辺）を隣接させた４つの直角三角形状の開閉要素部材１９３ａ，１９３ｂ，１９３ｃ，１９３ｄとで構成されており、前記開閉要素部材１９３ａ〜１９３ｄは、垂直辺を隣接させるとともに直角部を開口縁で隣接させ、かつ互いに対向する二対の直角三角形の要素部材で構成され、開閉可能な１つの開口部１９４を形成する。なお、支持要素部材１９２ａ，１９２ｂ及び開閉要素部材１９３ａ〜１９３ｄはそれぞれ所定の高さ（又は厚み）を有する。

そして、各要素部材１９２ａ，１９２ｂ，１９３ａ〜１９３ｄは、前記各要素部材の辺に対応する三角枠状の区画フレーム１９５と、これらの区画フレーム間に架設された架設フレーム１９６とで構成されたトラス構造（橋桁構造）を有しており、互いに隣接する区画フレーム１９５はヒンジ式に連結されている。なお、各要素部材１９２ａ，１９２ｂ，１９３ａ〜１９３ｄの高さ（又は厚み）の側面も前記トラス構造で構成されている。

このような中空多面体１９１では、前記と同様に、開閉操作により平面形状と立体形状の多面体を形成できる。また、各要素部材がフレーム１９５，１９６で構成されているため、外観特性を向上でき、美観を高めることができる。特に、対称構造の中空四面体を前記フレームで構成すると、美観を大きく高めることができる。

図３０は本発明のさらに他の中空多面体の例を示す概略斜視図である。この例の中空多面体は、各要素部材がトラス構造を有している点を除き、図７に示す中空多面体に対応する形状を有している。すなわち、中空六面体２０１の基本要素部材は、１つの長辺を隣接させ直角部を頂部に位置させて互いに隣接する２つの直角二等辺三角形状の支持要素部材２０２ａ，２０２ｂと、これらの支持要素の辺に斜辺を隣接させるとともに支持要素２０２ａ，２０２ｂの直角部に対して直角部を隣接させた４つの直角二等辺三角形状の開閉要素部材２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄとで構成されている。なお、隣接する各要素部材２０２ａ，２０２ｂ，２０３ａ〜２０３ｄは、各要素部材に対応する三角枠状の区画フレーム２０５と、この区画フレーム間を架設する架設フレーム２０６とで構成され、互いに隣接する前記区画フレーム２０５は、ヒンジ式に連結されている。また、各要素部材２０２ａ，２０２ｂ，２０３ａ〜２０３ｄは、それぞれ所定の高さ（又は厚み）に形成されており、各高さ（又は厚み）に対応する側面もトラス構造で構成されている。

本発明の中空多面体は、偶数面を有しており、通常、４面以上の多面体、例えば、４〜１０面体（好ましくは４〜８面体）である場合が多い。このような多面体は、例えば、６〜１２個の偶数の基本要素部材（好ましくは６〜１０個の基本要素部材、さらに好ましくは６〜８個の基本要素部材）で構成できる。より詳細には、支持要素部材及び開閉要素部材は、通常、それぞれ偶数の要素部材で構成され、支持要素部材は、２〜８（好ましくは２〜６、特に２〜４）個程度の要素部材で構成でき、開閉要素部材は、４〜６（特に４）個程度の要素部材で構成できる。

中空多面体は、折り畳み状態（開口部の閉じ状態）において平面形状である必要はないが、通常、収容又は収納スペースを低減するため、折り畳み状態において平面形状である。中空多面体の平面形状（折り畳み状態又は開口部の閉じ状態の形状）は特に制限されず、中心線を基準として非対称であってもよいが、通常、収納又は収容スペースを低減するため、対称の平面形状である場合が多い。このような中空多面体は、平面形状に折り畳むことかできるとともに、折り畳み（又は開口部の開き）操作により開口部の開き状態で立体形状を形成できる。

中空多面体の各面を構成する複数の基本要素部材（開閉要素部材も含む）の形状は、特に制限されないが、通常、三角形（正三角形、直角二等辺三角形、直角不等辺三角形）及び四角形（正方形、長方形）から選択された少なくとも一種の形状を有している。基本要素部材のうち支持要素部材は、三角形及び四角形から選択された少なくとも一種の形状を有する要素部材で構成でき、三角形状の要素部材と四角形状の要素部材とを組み合わせて構成してもよい。支持要素部材は、正三角形、直角二等辺三角形及び四角形（又は正四角形）から選択された少なくとも一種の形状を有する場合が多い。例えば、支持要素部材は、辺を隣接させ（辺を共有又は同じくして）互いに隣接する二等辺三角形状（正三角形を含む）の要素部材で構成してもよい。

さらに、基本要素部材は、通常、互いに隣接して対称形状の面を形成する複数の支持要素部材を備えている。すなわち、基本要素部材（特に支持要素部材）は、通常、互いに隣接して周方向に連なる偶数面又は断面Ｖ字状に連なる偶数面を形成する場合が多い。例えば、複数の三角形状の基本要素部材（支持要素部材）は、頂点を集合させて周方向に連ねて角錐状の偶数面を形成したり、一辺を連ねて断面Ｖ字状の折り曲げ状又は折り重ね状の二面を形成してもよい。また、四角形状の基本要素部材（支持要素部材）は、環状に連なって偶数面を形成する場合が多い。四角形状の基本要素部材（支持要素部材）は正方形であってもよく長方形であってもよい。長方形状の基本要素部材（支持要素部材）では短辺又は長辺を周方向に隣接させ、両側部に開口部を有する環状の支持要素部材を形成してもよい。

複数の基本要素部材のうち開閉要素部材は、閉じ状態で前記中空多面体の１つ又は連なる複数の稜線（例えば、１又は２〜４の偶数の稜線、特に１又は２つの稜線）を形成し、かつ開閉可能な少なくとも１つの開口部（又は切り込み部）を形成する。前記開閉要素部材は、通常、前記開口部を隔てて互いに対向し、かつ互いに隣接する４つの（特に二対の）開閉要素部材で構成されている。このような開閉要素部材は、正三角形及び直角三角形（直角二等辺三角形、直角不等辺三角形）から選択された少なくとも一種の要素部材で構成でき、正三角形状の要素部材と直角三角形状の要素部材とを組み合わせて構成してもよい。一対の直角三角形状の開閉要素部材を利用すると、斜辺の長さの割合を調整することにより、前記図３及び図５に示す例のように、多面体において傾斜角度の異なる面を形成できる。

開閉要素部材の配置状態は特に制限されないが、（ａ）垂直辺が隣接するとともに（又は垂直辺を共有又は同じくして）直角部を隣接させ、かつ互いに対向する二対の直角三角形状（直角二等辺三角形又は直角三角形）の要素部材、（ｂ）長辺が隣接するとともに（又は垂直辺を共有又は同じくして）直角部が両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形状の要素部材、（ｃ）辺が隣接し、かつ互いに対向する二対の正三角形状の要素部材で構成する場合が多い。

さらに、閉じ状態での多面体の開口部の頂点は、通常、（ａ）互いに隣接する４つの三角形状要素部材、又は（ｂ）図１１に示されるように、隣接する２つの四角形状要素部材と、これらの四角形状要素部材に隣接する２つの三角形状要素部材とで構成できる。さらに、中空多面体において、開口部を開閉するための支持要素部材の基点は、中空多面体の中心軸線と交差し、かつ支持要素部材の接続辺及び／又は頂部に位置する場合が多い。複数の支持要素部材は、通常、この基点を中心として対向して配置されるか又は周方向に隣接して配置される。また、複数の開口部を有する中空多面体では、支持要素部材と開閉要素部材とが接続された共通の頂点及びこれらの頂点を結ぶ辺を基点として、開口部を開閉してもよい。

前記基本要素部材（支持要素部材及び開閉要素部材）は、面を構成すればよく、平面状部材（シート、プレート若しくはボードなど）で構成してもよく、梁又は骨組み部材で構成してもよく、平面状部材と梁又は骨組み部材とを組み合わせて構成してもよい。また、平面状部材の材質は、紙、木材、プラスチック、金属、セラミックスなどであってもよい。さらに、各要素部材には、補強性を付与するため、リブ（直線状、格子状などのリブ）を形成してもよい。

梁又は骨組み部材は、縦方向、横方向、斜め方向などに規則的又は不規則的に配して基本要素部材を構成でき、交差方向（縦横方向など）に配設して基本要素部材を構成してもよい。基本要素部材は、通常、フレームで構成でき、例えば、各要素部材の少なくとも１つの辺に対応する区画フレーム（特に、全ての辺に対応する区画フレーム、又は隣接する要素部材の隣接辺に対応する区画フレーム）と、これらの区画フレームのうち対向する部材間を連結する架設フレームとで構成できる。区画フレームは各要素部材に対応する枠体（又は枠状フレーム）を構成する場合が多く、架設フレームは、区画フレームのうち少なくとも１つの対向方向（縦方向及び／又は横方向、格子状）に配設する場合が多い。さらに、全ての基本要素部材が前記フレーム構造を有している必要はなく、基本要素部材のうち少なくとも１つの要素部材はトラス構造又は橋桁構造を有していてもよく、このような基本要素部材は、例えば、連結部材によりヒンジ式に連結してもよい。なお、連結部材は、互いに隣接する基本要素部材において、一方の要素部材の区画フレームと他方の要素部材の区画フレームとを連結してもよく、一方の要素部材の区画フレームと他方の要素部材の架設フレームの端部とを連結してもよく、一方の要素部材の架設フレームの端部と他方の要素部材の架設フレームの端部とを連結してもよい。フレームが構成された要素部材には、和紙などの紙を貼り合わせてもよく、パネルやボードなどを取り付けてもよい。

さらに、各要素部材は厚板状又は側面を介して梁又は骨組み部材で形成されたフレーム構造（特に、トラス構造）などであってもよく、側面もフレーム構造（特に、トラス構造）であってもよい。

なお、中空多面体において、開閉要素部材の開口縁を除き、互いに隣接する前記基本要素部材は連結部材（ヒンジ部材）により折り曲げ可能に接続できる。連結部材（ヒンジ部材）は要素部材の隣接辺の少なくとも一部（１又は複数箇所で）を接続すればよく、隣接辺を全体に亘り接続してもよい。さらに、開閉要素部材には、閉じ状態を維持するため、対向する開閉要素部材同士や開閉要素部材と支持要素部材とを係止（又は掛止）可能な係止（又は掛止）部を形成してもよく、粘着テープや紐などの固定手段（仮止め手段を含む）で対向する開閉要素部材同士や開閉要素部材と支持要素部材とを固定してもよい。係止（又は掛止）部は、開閉要素部材の開放端（又は開口縁）から延びる延出部などで構成してもよく、相手方の要素部材にはこの延出部が挿入可能な切り込み部などを形成してもよい。

本発明では、支持要素部材と開閉要素部材とを種々の態様で組み合わせることにより、多様な中空多面体を形成できる。そのため、本発明は、容器、ケースやハウジング、造形、建造物（仮設建造物など）などの中空多面体を形成するのに有効である。

図１は折り畳み式中空多面体の一例を示す概略斜視図である。 図２は図１の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図３は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図である。 図４は図３の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図５は本発明の折り畳み式中空多面体のさらに他の例を示す概略斜視図である。 図６は図５の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図７は本発明の折り畳み式中空多面体の例を示す概略斜視図である。 図８は図７の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図９は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図である。 図１０は図９の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図１１は本発明の折り畳み式中空多面体のさらに他の例を示す概略斜視図である。 図１２は図１１の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図１３は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図である。 図１４は図１３の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図１５は本発明の折り畳み式中空多面体の他の例を示す概略斜視図である。 図１６は図１５の中空多面体の折り畳み状態を示す平面図である。 図１７は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図１８は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図１９は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２０は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２１は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２２は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２３は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２４は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２５は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２６は本発明の他の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２７は本発明の他の中空多面体を示す概略斜視図である。 図２８は図２７の中空多面体の折り畳み状態を示す概略平面図である。 図２９は本発明のさらに他の中空多面体を示す概略斜視図である。 図３０は本発明のさらに他の中空多面体を示す概略斜視図である。

符号の説明

１，１１，２１…中空多面体
２ａ〜２ｂ，１２ａ〜１２ｄ，２２ａ〜２２ｄ…支持要素部材
３ａ〜３ｄ，１３ａ〜１３ｄ，２３ａ〜２３ｄ…開閉要素部材
４，１４，２４…開口部
１９５，１９６，２０５，２０６…フレーム

Claims (7)

1. 互いに隣接して折り曲げ可能に接続された支持要素部材と開閉要素部材とで構成され、かつ偶数面を有する中空多面体の各面を構成する複数の基本要素部材であって、これらの基本要素部材のうち、前記開閉要素部材が、閉じ状態で前記中空多面体の１又は連なる複数の稜線を形成し、かつ開閉可能な少なくとも１つの開口部を形成する、前記基本要素部材と、
   これらの開閉要素部材の開口縁を除き、互いに隣接する前記基本要素部材を折り曲げ可能に接続する連結部材とを備えており、
   前記支持要素部材が三角形及び四角形から選択された少なくとも一種の形状を有し、
   前記開閉要素部材が、正三角形及び直角三角形から選択された少なくとも一種の形状を有するとともに、前記開口部を隔てて互いに対向し、かつ互いに隣接して折り曲げ可能に接続された二対の要素部材で構成されている折り畳み式中空多面体であって、
   閉じ状態で多面体の開口部の頂点が、（ａ）互いに隣接する４つの三角形状要素部材、又は（ｂ）隣接する２つの四角形状要素部材と、これらの四角形状要素部材に隣接する２つの三角形状要素部材とで形成され、
   互いに対向する二対の前記要素部材を近づけて閉じる操作により、内部空間を有する中空多面体を形成し、互いに対向する二対の前記要素部材を離反させる操作により、平面形状の折り畳み状態となる折り畳み式中空多面体。
2. 基本要素部材が、正三角形、直角二等辺三角形及び四角形から選択された少なくとも一種の形状を有し、かつ互いに隣接して対称形状の面を形成する複数の支持要素部材を備えている請求項１記載の折り畳み式中空多面体。
3. 基本要素部材が、互いに隣接して周方向に連なる偶数面又は断面Ｖ字状に連なる偶数面を形成する支持要素部材を備えている請求項１又は２記載の折り畳み式中空多面体。
4. 開閉要素部材が、（ａ）垂直辺が隣接するとともに直角部が隣接し、かつ互いに対向する二対の直角三角形状の要素部材、（ｂ）長辺が隣接するとともに直角部が両側部の頂部に位置し、かつ互いに対向する二対の直角二等辺三角形状の要素部材、又は（ｃ）辺が隣接し、かつ互いに対向する二対の正三角形状の要素部材で構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の折り畳み式中空多面体。
5. ６乃至１２個の基本要素部材で構成された４乃至１０面体である請求項１〜４のいずれかに記載の折り畳み式中空多面体。
6. 開口部の閉じ状態で中心線を基準として対称の平面形状を形成し、開口部の開き状態で立体形状を形成する請求項１〜５のいずれかに記載の折り畳み式中空多面体。
7. 連結部材によりヒンジ式に連結された基本要素部材が、トラス構造を有している請求項１〜６のいずれかに記載の折り畳み式中空多面体。

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