(57)【要約】      （修正有）【課題】筒型伸縮構造を提供する。【解決手段】等脚台形とその左右に結合する複数以上の平行四辺形からなる帯状の基本パターンＡの繰り返しと、それと位相のずれた基本パターンＢを組み合わせた、筒型の形状により、第一の平面状態から、筒型の状態、そして筒を縦に縮めた第二の平面状態にまで、面要素の無歪のまま伸縮でき、伸縮の大部分の過程で、筒型の内部空間を維持できる筒型伸縮構造１０。【選択図】図２
2011068328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上で、左右にのびる平行線で規定される帯状の領域内について、その中央部に該平行線を上底下底とする実質的に等脚台形を配し、該等脚台形の両側に対称的に、該等脚台形の斜辺と等しい傾斜角をもちかつ該平行線を二辺とする平行四辺形を複数かつ偶数個を隙間無く配した基本領域により、平面上で、前記基本領域から始めて、該基本領域の下に該平行線についての第一鏡像を形成し、さらに同様の操作で第一鏡像の鏡像である第二の鏡像を形成し、順次これを繰り返すことで形成されたものを形状パターンＡとし、平面上で、前記第一の鏡像から初めて、前記と同様の操作を順次繰り返すことで形成されたものを形状パターンＢとし、該形状パターンＡ，Ｂの形状が刻印された仮想の平面シートをそれぞれシートＡ，シートＢとし、該等脚台形および該平行四辺形のすべての辺を折り筋とし、シートＡとシートＢを、背面で合わせ、相接する前記偶数番目の平行四辺形の部分で互いに接合して形成される空間形状において、その筒壁部分の形状を実体とする構造を特徴とする筒型伸縮構造。
【請求項２】
請求項１において、前記筒壁部分に加えて前記偶数番目の平行四辺形の部分の延長面を含む形状を実体とする構造を特徴とする筒型伸縮構造。
【請求項３】
請求項１及び２の筒型伸縮構造において、その開口部にクロージャーを装着して容器としたことを特徴とする筒型伸縮構造。
【請求項４】
請求項１及び２の筒型伸縮構造において、その伸縮特性を利用して伸縮継ぎ手としたことを特徴とする筒型伸縮構造。
【請求項５】
請求項１の筒型伸縮構造において、その角錐状突出部分を、柔軟な素材に置換したことを特徴とする筒型伸縮構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、伸縮可能な筒型構造に関するものである。さらには、部材に歪を発生することなく伸縮が可能な筒型伸縮構造に関する。
【背景技術】
【０００２】建築、宇宙の分野で、伸縮可能な閉じた筒型伸縮構造の例はいくつかある。しかしそのほとんどは、伸縮の過程において、筒を構成する部材に変形が必要であり、したがって歪を発生し、また伸縮のための加重を必要とする。また、その伸縮の過程で、その内部に好ましい利用空間を保持することができない。【０００３】そこで、第一に伸縮の過程で部材に歪を実質上発生しない、つまり剛体折り紙と呼ばれる変形で、そして第二に伸縮の過程でその内部に好ましい利用空間を保持するという目的を達成できる筒型伸縮構造が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】本発明は、第一に伸縮の過程で部材に歪を実質上発生しない、つまり剛体折り紙と呼ばれる変形で、そして第二に伸縮の過程でその内部に好ましい利用空間を保持するという目的を達成できる、伸縮が可能な筒型伸縮構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明の請求項１に係る筒型伸縮構造は、平面上で、左右にのびる平行線で規定される帯状の領域内について、その中央部に該平行線を上底下底とする実質的に等脚台形を配し、該等脚台形の両側に対称的に、該等脚台形の斜辺と等しい傾斜角をもちかつ該平行線を二辺とする平行四辺形を複数かつ偶数個を隙間無く配した基本領域Ａ１により、平面上で、前記基本領域から始めて、該基本領域の下に該平行線についての第一鏡像Ａ２を形成し、さらに同様の操作で第一鏡像の鏡像である第二の鏡像Ａ３を形成し、順次これを繰り返すことで形成されたものを形状パターンＡとし、さらに別の平面上で、前記第一の鏡像Ａ２をＢ１とし、Ｂ１から始めて、前記と同様の操作を順次繰り返すことで形成されたものを形状パターンＢとし、該形状パターンＡ，Ｂの形状が刻印された仮想の平面シートをそれぞれシートＡ，シートＢとし、これらに含まれる等脚台形および該平行四辺形のすべての辺を折り筋とし、シートＡとシートＢを、背面で合わせ、相接する前記偶数番目でかつ端部の平行四辺形の部分で互いに接合して形成される空間形状において、その筒壁部分を抽出した形状を実体とする構造を特徴とする筒型伸縮構造である。【０００６】本発明の請求項２では、請求項１において、前記筒壁部分に加えて前記偶数番目でかつ端部の平行四辺形の部分の延長面を含む形状を実体とする構造を特徴とする筒型伸縮構造にある。【０００７】本発明の請求項３では、請求項１及び２の筒型伸縮構造において、その開口部にクロージャーを装着して容器としたことを特徴とする筒型伸縮構造にある。【０００８】本発明の請求項４では、請求項１及び２の筒型伸縮構造において、その伸縮特性を利用して伸縮継ぎ手としたことを特徴とする筒型伸縮構造にある。【０００９】本発明の請求項５では、請求項１の筒型伸縮構造において、その角錐状突出部分を、柔軟な素材に置換したことを特徴とする筒型伸縮構造にある。
【発明の効果】
【００１０】本発明に係る筒型伸縮構造は、剛体折り紙と呼ばれる折り畳み構造であって、その第一の特徴は、折り目を除いて、それを構成する面には、伸縮の過程で歪なしで経過することである。「剛体折り紙」とは、折りの部分の回転だけで、平面部材の変形なしに折り畳める構造を言う。平面の場合は、剛体折りは可能であるが、円筒について軸方向に折り畳める構造は、その広い応用が予想されて多くの研究があるが、実際に適用できるような解は存在しない。【００１１】本発明に係る筒型伸縮構造の第二の特徴は、伸縮の過程の大部分でその内部に好ましい利用空間を保持することである。  本発明に係る筒型伸縮構造は、円筒ではなく、また円筒に変換することはできないが、周方向で閉じた巨視的に筒型であることは確かであり、上記の円筒の問題の迂回した回答になっている。これによって、上記の応用面で利用できる可能性をもっている。【００１２】さらに、本発明に係る筒型伸縮構造では、折り目の集中が最小限の４個に抑えられていることに特徴がある。折り目の集中が増えると、部材の厚みの処理、加工、破損のリスクなどの諸問題が発生するからである。
また、本発明の基本的な伸縮構造一般に加えて、伸縮可能な容器、伸縮継ぎ手などへの利用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】図１（イ）において、１は左右にのびる平行線、２は帯状の領域、３は等脚台形、３−１は該等脚台形の上底あるいは下底、３−２は該等脚台形の斜辺、３−３は該等脚台形の小さい内角、４は該等脚台形に隣接する奇数番目の平行四辺形、５は複数番目で且つ端部の平行四辺形である。以下、説明の明瞭を優先して、一番目と二番目の平行四辺形をそれぞれ４と５にする。図では、中央部に等脚台形を配し、その左右に二つの平行四辺形４、５を配して、基本領域Ａ１を構成する。該基本領域Ａ１を、下側の平行線１について鏡映して鏡像Ａ２を形成し、さらに同様の操作を繰り返して、鏡像群Ａ３、Ａ４、、、、を形成したものの結合をパターンＡとする。【００１４】ついで、図１（ロ）において、前記Ａ２を基本領域Ｂ１として、下側の平行線１について鏡映して鏡像Ｂ２を形成し、さらに同様の操作を繰り返して、鏡像群Ｂ３、Ｂ４、、、、を形成したものの結合をパターンＢとする。要するに、パターンＢは、パターンＡを一帯状領域だけずらしたものである。【００１５】上記で定義される幾何学的条件で決定される三次元形状の、直感的な理解のため、仮想的な平面シートを用いる。パターンＡ、Ｂをそれぞれ転写したシートＡ、Ｂについて、すべての辺を折り目とすると、とりうる全体形状は折り目の正負（山折りと谷折り）によって、二つがある。今便宜上、等脚台形３の斜辺をすべて山折りと指定することにより、他のすべての折り目の正負、そして三次元形状は自動的に確定する。【００１６】いま、シートＡとシートＢを、鏡像群Ａ１，Ａ２，Ａ３，．．．と鏡像群Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，．．．．を対応させて、背面であわせ、折り目を形成すると、図２（イ）に示すような、立体的な形状１０が生成される。その中央部は多面体的な筒状６であり、外部にはひれ状の構造７が形成されている。なお、このひれ状の構造は複数番目で端部の平行四辺形５の部分５−１からなり、その外側部分は適宜削除してある。このひれ状の形態を観察すると、シートＡとシートＢがこの部分５−１で背中合わせで接している。【００１７】前記接合部分５−１でシートＡとシートＢを接合し、上下方向に収縮させると、図２（ロ）の平面図に示されるように完全に平らに畳み込まれる。このとき、理想的にシートの厚さゼロ、折りのヒンジが完全と仮定すると、伸縮にたいする抵抗はなく、シート面内の変形もなく、畳み込まれる。最初の状態は平面、最後の状態も異なる平面となる。【００１８】図１、２で示された筒型伸縮構造においては、前記のように、ひれ状の構造７の部分が存在している。そのシートＡとシートＢが接面する部分において、これらの両シートが稜線５−３だけて結合されるように、余分な部分を取り去ると、筒壁部分５−２が残り、これにより単一の筒壁よりなる新規な筒型伸縮構造が定義される。【００１９】図３は、筒壁だけを構成する部分を、図１のパターンＡとＢに対応するパターンＣとＤについて示したものである。容易に観察されるように、図３では、パターンＣおよびＤにおいて、複数番目で且つ端部の平行四辺形５の必要最小限の部分５−２が示されている。そしてその稜線５−３で、平行四辺形４の斜辺４−１と結合され、小角錐状突起８を形成し、その結果シート、Ｃ，Ｄが結合されて、単壁の筒型伸縮構造１１が構成される。（図４（イ））。前記と同様に、生成された構造を縦方向に縮めると、図４（ロ）で示されるように、完全に平らに畳み込まれる。これは請求項１に記載されているものを説明している。
【実施例１】
【００２０】本発明の筒型伸縮構の代表的な実施の第一例は、宇宙空間での展開構造物として、あるいは月面基地での展開構造物としての応用であろう。これらの展開構造物で、閉じた空間に関するものは、主として膜構造に依存するものが多い。しかし、宇宙空間での活動を維持するためには、壁面に多くの機能を付与できる、剛な壁面をもつ展開構造物が必要とされる。【００２１】本発明の筒型伸縮構造は、剛な壁面が可能であり、また、円筒ではないが多角形で巨視的に筒状の空間を、伸縮の過程の実質的な部分で保持できる。また伸展収縮の軸がぶれず、安定した空間を供給する。
【実施例２】
【００２２】第二の実施例としては、民生用のパウチ包装体に類するものである。図２（イ）で示される筒型伸縮構造は、平らな二枚のシートを貼り合わせてできるものである。その開口部に柔軟なクロージャーを装着して容器としての特性を発揮することが出来る。このようなパウチ形状の包装体では、内容充填前の形状がフラットであり、内容物を充填時は筒型になり、使用中しだいに高さを縮め、最後の完全にフラットになるという、魅力ある性質を持つことになる。
【実施例３】
【００２３】第三の実施例としては、伸縮継ぎ手やベローズ管などへの利用である。本発明の筒型伸縮構造は、剛体壁を使っても、伸展は無歪で行われる。従って、のびの少なく加工が困難な素材であっても、これを利用できる。
【実施例４】
【００２４】第四の実施例としては、請求項１において、小角錐状突起を、柔軟な部材にかえて、利用を容易にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  パターンＡの形状の平面図
【図１】  パターンＢの形状の平面図
【図２】  シートＡ，Ｂによる筒型伸縮構造の斜視図
【図２】  シートＡ，Ｂによる筒型伸縮構造の収縮時の平面図
【図３】  パターンＣの形状の平面図
【図３】  パターンＤの形状の平面図
【図４】  シートＣ，Ｄによる筒型伸縮構造の斜視図
【図４】  シートＣ，Ｄによる筒型伸縮構造の収縮時の平面図
【符号の説明】
【００２６】１      平行線
２      帯状領域
３      等脚台形
３−１  等脚台形の底
３−２  等脚台形の斜辺
３−３  等脚台形の小さい内角
４      中心から奇数番目の平行四辺形
４−１  中心から奇数番目の平行四辺形の斜辺
５      中心から偶数番目で且つ端部の平行四辺形
５−１  中心から偶数番目で且つ端部の平行四辺形の接合部分
５−２  中心から偶数番目で且つ端部の平行四辺形の必要最小限の部分
５−３  中心から偶数番目で且つ端部の平行四辺形の必要最小限の部分と平行四辺形４の稜線の結合線
６      筒型多面体
７      ひれ状突起
８      小角錐状突起
１０    筒型伸縮構造
１１    単壁よりなる筒型伸縮構造
Ａ−１、２、３、４、、、        基本領域（図１（イ））
Ｂ−１、２、３、４、、、        基本領域（図１（ロ））
Ｃ−１、２、３、４、、、        基本領域（図３（イ））
Ｄ−１、２、３、４、、、、      基本領域（図３（ロ））
パターンＡ、シートＡ            図１（イ）のパターンとシート
パターンＢ，シートＢ            図１（ロ）のパターンとシート
パターンＣ，シートＣ            図３（イ）のパターンとシート
パターンＤ，シートＤ            図３（ロ）のパターンとシート
【図１】
2011068328.tif 000003
【図２】
2011068328.tif 000004
【図３】
2011068328.tif 000005
【図４】
2011068328.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月18日(2009.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
【図１】（イ）  パターンＡの形状の平面図  （ロ）  パターンＢの形状の平面図
【図２】（イ）  シートＡ，Ｂによる筒型伸縮構造の斜視図  （ロ）  シートＡ，Ｂによる筒型伸縮構造の収縮時の平面図
【図３】（イ）  パターンＣの形状の平面図  （ロ）  パターンＤの形状の平面図
【図４】（イ）  シートＣ，Ｄによる筒型伸縮構造の斜視図  （ロ）  シートＣ，Ｄによる筒型伸縮構造の収縮時の平面図