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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024011313
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】運動変換機構及び運動変換機構を用いた清掃装置
(51)【国際特許分類】
B08B 9/049 20060101AFI20240118BHJP
B08B 1/32 20240101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
B08B9/049
B08B1/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022113216
(22)【出願日】2022-07-14
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （刊行物１） 「遊星歯車機構を用いた角ダクトの油塵を清掃可能な機構の検討」 システムインテグレーション部門講演会講演論文集（令和３年１２月１５日発行）２０２１（ＳＩ２０２１），２Ｇ１－０５，ｐｐ．２０７１－２０７４．（２０２１．１２）にて公開 （刊行物２） 「遊星歯車機構を用いたダクト清掃ロボットの清掃性能評価」ロボティクス・メカトロニクス講演会講演予稿集（令和４年６月１日発行）２０２２，２Ｐ１－Ｄ０３にて公開
(71)【出願人】
【識別番号】599011687
【氏名又は名称】学校法人 中央大学
(74)【代理人】
【識別番号】100141243
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】中村 太郎
(72)【発明者】
【氏名】山中 雄太
(72)【発明者】
【氏名】人見 峻広
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 文臣
【テーマコード（参考）】
3B116
【Ｆターム（参考）】
3B116AA13
3B116AA46
3B116BA02
3B116BA08
3B116BA15
3B116BA35
(57)【要約】
【課題】角型の換気ダクト等の内壁に付着した付着物の清掃に好適な運動変換機構及び運動変換機構を用いた清掃装置を提供する。
【解決手段】
円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構であって、矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、遊星歯車群のうち半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた変位体とを備え、矩形形状が正方形状の場合と、長方形状の場合とに応じて変位体の輪郭形状を設定するようにした。
【選択図】図４
【解決手段】
円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構であって、矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、遊星歯車群のうち半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた変位体とを備え、矩形形状が正方形状の場合と、長方形状の場合とに応じて変位体の輪郭形状を設定するようにした。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構であって、
前記矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、
太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、
太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、
遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた前記変位体と、を備え、
前記矩形形状が正方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
正方形の一辺の長さをＤ、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、
最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］に基づいて設定され、
前記矩形形状が長方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、
最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、
該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、
該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定されたことを特徴とする運動変換機構。
前記矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、
太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、
太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、
遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた前記変位体と、を備え、
前記矩形形状が正方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
正方形の一辺の長さをＤ、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、
最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］に基づいて設定され、
前記矩形形状が長方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、
最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、
該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、
該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定されたことを特徴とする運動変換機構。
【請求項2】
前記遊星歯車群は、太陽歯車の周方向に均等な間隔で複数設けられ、前記半径方向最も外側に位置する各遊星歯車が前記変位体を備え、
複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、
各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転することを特徴とする請求項１に記載の運動変換機構。
複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、
各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転することを特徴とする請求項１に記載の運動変換機構。
【請求項3】
円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構を備えた清掃装置であって、
前記運動変換機構は、
前記矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、
太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、
太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、
遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた前記変位体と、を備え、
前記矩形形状が正方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
正方形の一辺の長さをＤ、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、
最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］に基づいて設定され、
前記矩形形状が長方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、
最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、
該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、
該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定され、
前記変位体は、前記輪郭形状を形成する周面を備え、
前記周面に、付着物を分離させる清掃体を備えたことを特徴とする運動変換機構を用いた清掃装置。
前記運動変換機構は、
前記矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、
太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、
太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、
遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた前記変位体と、を備え、
前記矩形形状が正方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
正方形の一辺の長さをＤ、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、
最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］に基づいて設定され、
前記矩形形状が長方形状である場合には、
太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、
最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、
長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、
太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、
最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、
該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、
該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定され、
前記変位体は、前記輪郭形状を形成する周面を備え、
前記周面に、付着物を分離させる清掃体を備えたことを特徴とする運動変換機構を用いた清掃装置。
【請求項4】
前記遊星歯車群は、太陽歯車の周方向に均等な間隔で複数設けられ、前記半径方向最も外側に位置する各遊星歯車が前記変位体を備え、
複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、
各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転することを特徴とする請求項３に記載の運動変換機構を用いた清掃装置。
複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、
各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転することを特徴とする請求項３に記載の運動変換機構を用いた清掃装置。
【請求項5】
前記変位体は、前記輪郭形状に囲まれた端面に清掃体を備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の運動変換機構を用いた清掃装置。
【請求項6】
清掃対象を断面矩形状のダクトとし、
前記太陽歯車の中心線をダクトの中心線と一致させて前記運動変更機構を配置し、ダクトの中心線に沿って移動可能としたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の運動変換機構を用いた清掃装置。
前記太陽歯車の中心線をダクトの中心線と一致させて前記運動変更機構を配置し、ダクトの中心線に沿って移動可能としたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の運動変換機構を用いた清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、運動変換機構及び運動変換機構を用いた清掃装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ダクト内を清掃する清掃装置の一つとして、例えば、特許文献１に示すように空気を噴射してダクト内に付着した埃を除去するもの等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５－１５２８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、飲食店などに設置された換気ダクト内に付着する粘性の高い油塵等の除去に適したものではない。飲食店では、調理時に発生する油煙を換気するために換気ダクトが設置され、換気扇から吸気された油煙がダクトを通り屋外へ排出される。この油煙は、ダクトを通過する際に油分が埃や塵と混合し冷えて固まることで油塵と呼ばれる物質に変化しながらダクト壁面に付着し、換気設備の長期利用に伴いダクト内壁全体に堆積する。この油塵に何らかの要因で引火した場合，火はダクト内の油塵により伝播し，建物全体に延焼することが問題となる。このようなダクトは、建物の構造上，天井裏や床下に設置されることが多く、ダクト火災における初期消火に困難性を生じさせ、甚大な被害に発展する可能性が高い。ダクト火災を未然に防ぐには、定期的に油塵を除去する必要があるものの、現状では、作業員がダクト内に入り、スクレーパなどを用いて人力で油塵を削ぎ落とす清掃に依存している。また、ダクトによっては、人の侵入不可能な大きさにより清掃が困難なもの、天井裏などの暗く狭い場所での作業となり作業者に危険を生じさせるものがある。また、人による清掃が可能であっても、飲食店が換気ダクトを使用しない営業時間外に清掃作業を行う必要があり，実質的に人によるダクト全体の清掃が困難な場合もある。
そこで、本発明では、角型の換気ダクト等の内壁に付着した付着物の清掃に好適な運動変換機構及び運動変換機構を用いた清掃装置を提供することを目的とする。
そこで、本発明では、角型の換気ダクト等の内壁に付着した付着物の清掃に好適な運動変換機構及び運動変換機構を用いた清掃装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決するための運動変換機構の構成として、円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構であって、矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた前記変位体とを備え、矩形形状が正方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、正方形の一辺の長さをＤ、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］に基づいて設定され、矩形形状が長方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定されたことにより、変位体を正方形や長方形の軌跡を描くように移動させることができる。
また、遊星歯車群は、太陽歯車の周方向に均等な間隔で複数設けられ、前記半径方向最も外側に位置する各遊星歯車が前記変位体を備え、複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転する構成としても良い。
また、円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構を備えた清掃装置であって、運動変換機構は、矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた変位体とを備え、矩形形状が正方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、正方形の一辺の長さをＤ、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
に基づいて設定され、矩形形状が長方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定され、変位体は、前記輪郭形状を形成する周面を備え、周面に付着物を分離させる清掃体を備えた構成とすることにより、例えば、正方形や長方形等のように２つの平面が直交する壁などのカドに清掃体を接触させて付着物を分離させることができる。
また、遊星歯車群は、太陽歯車の周方向に均等な間隔で複数設けられ、前記半径方向最も外側に位置する各遊星歯車が前記変位体を備え、複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転するように構成しても良い。
また、変位体は、輪郭形状に囲まれた端面に付着物を分離させる清掃体を備える構成とすることにより、２つの直交する平面にさらに直交する面、例えば、部屋を形成する直交する２つの壁とともに床等に、清掃体を接触させて付着物を分離させることができる。
また、清掃対象を断面矩形状のダクトとし、太陽歯車の中心線をダクトの中心線と一致させて前記運動変更機構を配置し、ダクトの中心線に沿って移動可能としても良い。
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］に基づいて設定され、矩形形状が長方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定されたことにより、変位体を正方形や長方形の軌跡を描くように移動させることができる。
また、遊星歯車群は、太陽歯車の周方向に均等な間隔で複数設けられ、前記半径方向最も外側に位置する各遊星歯車が前記変位体を備え、複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転する構成としても良い。
また、円運動に基づいて変位体を矩形形状の輪郭に沿って移動させる運動変換機構を備えた清掃装置であって、運動変換機構は、矩形形状の中心に、中心が実質的に一致するように配置される太陽歯車と、太陽歯車の半径方向に設けられ、相互に噛み合う複数の遊星歯車を有する遊星歯車群と、太陽歯車の中心を回転中心として回転可能に設けられ、遊星歯車群の各遊星歯車を回転自在に支持する遊星キャリアと、遊星歯車群のうち前記半径方向の最も外側に位置する最外遊星歯車と共に回転可能に設けられた変位体とを備え、矩形形状が正方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、正方形の一辺の長さをＤ、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲとし、最外遊星歯車が前記正方形の辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から９０°公転する間について、
｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
に基づいて設定され、矩形形状が長方形状である場合には、太陽歯車を中心線方向視したときの変位体の輪郭形状は、最外遊星歯車が太陽歯車の周りを公転するときの角度をθ、長方形状の短辺の長さをＤ１、長辺の長さをＤ２、太陽歯車の中心から変位体の回転中心までの長さをＲ、最外遊星歯車が前記長方形状の短辺に最も近づいた位置を０°とし、該最外遊星歯車が０°から公転し、最外遊星歯車の回転中心が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（０°≦θ≦η）については、Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］
により算出される長さの変化に基づいて、該最外遊星歯車がηから公転し、最外遊星歯車の公転角度が９０°が長方形状の対角線上に位置する角度η公転する間（η≦θ≦９０°）については、
｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（（π/２）－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（（π/２）－θ）｝］］
に基づいて設定され、変位体は、前記輪郭形状を形成する周面を備え、周面に付着物を分離させる清掃体を備えた構成とすることにより、例えば、正方形や長方形等のように２つの平面が直交する壁などのカドに清掃体を接触させて付着物を分離させることができる。
また、遊星歯車群は、太陽歯車の周方向に均等な間隔で複数設けられ、前記半径方向最も外側に位置する各遊星歯車が前記変位体を備え、複数の前記遊星歯車群が前記太陽歯車の周りを公転したときに、各変位体が太陽歯車の中心を点対称の状態を維持しつつ自転するように構成しても良い。
また、変位体は、輪郭形状に囲まれた端面に付着物を分離させる清掃体を備える構成とすることにより、２つの直交する平面にさらに直交する面、例えば、部屋を形成する直交する２つの壁とともに床等に、清掃体を接触させて付着物を分離させることができる。
また、清掃対象を断面矩形状のダクトとし、太陽歯車の中心線をダクトの中心線と一致させて前記運動変更機構を配置し、ダクトの中心線に沿って移動可能としても良い。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】清掃装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】清掃部の外観斜視図である。
【図3】アタッチメントの斜視図、変位体の外観斜視図及びブラシ構造部材の外観斜視図である。
【図4】断面正方形のダクトを清掃するための変位体の形状を設定するときの説明図である
【図5】清掃装置の動作を示す図である。
【図6】断面長方形のダクトを清掃するための変位体の形状を設定するときの説明図である。
【0007】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
［実施形態１］
図１は、運動変換機構を利用した清掃装置１の一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態に係る清掃装置１は、断面形状が矩形形状の所謂角ダクトを清掃対象とされる。以下の説明では、清掃対象とされる角ダクトは断面形状が正方形のものとして説明する。
図１は、運動変換機構を利用した清掃装置１の一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態に係る清掃装置１は、断面形状が矩形形状の所謂角ダクトを清掃対象とされる。以下の説明では、清掃対象とされる角ダクトは断面形状が正方形のものとして説明する。
【0009】
図１に示すように、清掃装置１は、概略、運動変換機構２０と、駆動装置５とを備え、ダクト８の内壁８ａから付着物を分離させる清掃手段が運動変換機構２０に設けられる。なお、以下の説明では運動変換機構２０を単に機構部２０という。
【0010】
図２は、清掃手段を有する機構部２０の外観斜視図である。
本実施形態に係る機構部２０は、太陽歯車２２、太陽歯車２２の周りを自転しつつ公転する第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５を保持する遊星キャリア２６及び補助キャリア２８を備える。
本実施形態に係る機構部２０は、太陽歯車２２、太陽歯車２２の周りを自転しつつ公転する第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５を保持する遊星キャリア２６及び補助キャリア２８を備える。
【0011】
太陽歯車２２は、例えば、後述の駆動装置５の不動の部位に固定される。太陽歯車２２は、中央に貫通孔を備え、駆動装置５から延長する出力軸５３が貫通可能とされる。太陽歯車２２に対する出力軸５３の貫通の状態は、出力軸５３と供回りしないようにされる。
【0012】
遊星キャリア２６は、太陽歯車２２を貫通した出力軸５３に取り付けられ、出力軸５３と共に回転可能とされる。遊星キャリア２６は、出力軸５３の半径方向に延長する延長片２６Ａを備える。延長片２６Ａは、例えば、互いに直交する十字状をなすように４箇所に設けられる。
【0013】
第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５は、延長片２６Ａ毎に設けられる。第１遊星歯車２４は、太陽歯車２２と噛み合うように出力軸５３側に、第２遊星歯車２５は、第１遊星歯車２４と噛み合うように第１遊星歯車２４の外側に配置される。第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５は、主軸３０と平行に延長し、延長片２６Ａを貫通する軸３４；３５により、延長片２６Ａに対して回転自在に支持される。
【0014】
例えば、第１遊星歯車２４が軸３４と共に、第２遊星歯車２５が軸３５と共にそれぞれ回転するように構成し、ベアリング等の軸受けを介して軸３４及び３５を延長片２６Ａに対して回転するように構成すれば良い。
【0015】
各延長片２６Ａに設けられた第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５は、それぞれ出力軸５３の回転中心軸を中心とする同心円上に配置される。
また、各第２遊星歯車２５が取り付けられる軸３５は、遊星キャリア２６を貫通し、遊星キャリア２６を貫通した端部側には変位体１２及び補助キャリア２８が設けられる。
また、各第２遊星歯車２５が取り付けられる軸３５は、遊星キャリア２６を貫通し、遊星キャリア２６を貫通した端部側には変位体１２及び補助キャリア２８が設けられる。
【0016】
上記構成によれば、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５は、遊星キャリア２６を回転させることで、太陽歯車２２の外周を公転しつつ太陽歯車２２との噛み合いによってそれぞれ自転する。
【0017】
図３（ａ）は、本実施形態に係る変位体１２の斜視図、図３（ｂ）は、変位体１２の外観斜視図、図３（ｃ）は、ブラシ構造部材の外観斜視図である。
変位体１２は、第２遊星歯車２５が固定された軸３５に固定され、第２遊星歯車２５とともに回転可能とされる。
変位体１２は、第２遊星歯車２５が固定された軸３５に固定され、第２遊星歯車２５とともに回転可能とされる。
【0018】
変位体１２は、図中矢印で示す厚み方向に平面視したときに、卵形状を有する卵型端面１２ａ（１２ｂ）と、卵型端面１２ａ（１２ｂ）の輪郭線（外形線）を形成し、卵型端面１２ａ（１２ｂ）に直交する周面１２ｃと、軸３５が貫通する貫通孔１２ｚとを備える。
【0019】
本実施形態の周面１２ｃは、変位体１２を清掃手段の一部として機能させるための取付手段１３を備える。取付手段１３には、ダクト８の内壁８ａに付着した付着物を、内壁８ａから分離させる清掃体１５が取り付けられる。
【0020】
取付手段１３は、周面１２ｃにおいて、一方の卵型端面１２ａから他方の卵型端面１２ｂまで厚み方向に延長する一対の突起１３Ａ；１３Ｂとして設けられる。突起１３Ａ；１３Ｂは、互いに対向し、一方の卵型端面１２ａから他方の卵型端面１２ｂまで厚み方向に沿って延長する溝１３ｍ；１３ｍを備える。取付手段１３は、例えば、図３（ａ）に示すように、周面１２ｃの延長方向に沿って隙間なく複数設けられる。
取付手段１３は、周面１２ｃに複数箇所設けられる。
取付手段１３は、周面１２ｃに複数箇所設けられる。
【0021】
清掃体１５は、例えば、複数の繊維を繊維群１４を構成するように基材１６に植設したブラシ体として構成することができる。
基材１６は、例えば、溝１３ｍ；１３ｍに装着可能な幅や厚みを有するシート状のものを利用することができる。基材１６は、例えば、樹脂等を素材として構成すると良い。そして、この基材１６の一方の面１６ａに対して繊維が立ち上がるように接着等の固定手段によって固定することによって繊維群１４と基材１６とが一体化された清掃体１５を構成すれば良い。
基材１６は、例えば、溝１３ｍ；１３ｍに装着可能な幅や厚みを有するシート状のものを利用することができる。基材１６は、例えば、樹脂等を素材として構成すると良い。そして、この基材１６の一方の面１６ａに対して繊維が立ち上がるように接着等の固定手段によって固定することによって繊維群１４と基材１６とが一体化された清掃体１５を構成すれば良い。
【0022】
このように清掃体１５を構成し、変位体１２の取付手段１３に着脱が容易となるように取り付けることにより、ダクト８の清掃により繊維群１４が汚れたときに、清掃体１５を簡単に交換することができる。
【0023】
なお、清掃体１５は、繊維群１４で構成されるようなブラシ体に限定されず、スポンジやゴム等の弾性体であっても良い。
【0024】
貫通孔１２ｚは、一方の卵型端面１２ａから他方の卵型端面１２ｂまで貫通する。貫通孔１２ｚは、変位体１２において所定の位置に設けられる。変位体１２における貫通孔１２ｚの位置については後述する。
貫通孔１２ｚは、第２遊星歯車２５を回転自在に支持する軸３５を貫通可能に構成されるとともに、変位体１２が第２遊星歯車２５と一体に回転するように軸３５に固定される。
貫通孔１２ｚは、第２遊星歯車２５を回転自在に支持する軸３５を貫通可能に構成されるとともに、変位体１２が第２遊星歯車２５と一体に回転するように軸３５に固定される。
【0025】
補助キャリア２８は、遊星キャリア２６と一体的に回転するように出力軸５３に固定され、変位体１２を遊星キャリア２６とで挟み込むように軸３５に設けられる。補助キャリア２８は、例えば、遊星キャリア２６と同様な十字状の形状とされ、遊星キャリア２６の各延長片２６Ａに対応する延長片２８Ａを備える。補助キャリア２８は、変位体１２を貫通した軸３５をベアリング等の軸受け等を介して回転自在に支持する。
【0026】
駆動装置５は、例えば、太陽歯車２２側に設けられる。駆動装置５は、例えば、モーター５０と、モーター５０の回転を減速する減速機構５２とを備える。モーター５０には、例えば、回転状態を制御しやすいステッピングモーター等を用いることができる。また、減速機構５２には、例えば、入力軸と出力軸とを同軸上に配置することができる遊星歯車機構を利用することができる。
【0027】
駆動装置５は、モーター５０の図外の回転出力軸を減速機構５２の入力側と連結し、減速機構５２から突出する出力軸５３を、図外の連結手段を介して遊星キャリア２６及び補助キャリア２８と連結される。
【0028】
上記構成によれば、モーター５０を駆動することにより、減速機構５２を介して遊星キャリア２６及び補助キャリア２８が回転する。遊星キャリア２６及び補助キャリア２８を回転させることにより、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の外周を公転（回転）させる。第１遊星歯車２４は、太陽歯車２２との噛み合いによって第１遊星歯車２４を自転させる。また、第１遊星歯車２４の自転は、第１遊星歯車２４に噛み合う第２遊星歯車２５を自転させる。その結果、変位体１２が第２遊星歯車２５と共に回転することになる。
【0029】
以下、変位体１２の形状について説明する。なお、ここでいう変位体１２の形状とは、前述の変位体１２の卵型端面１２ａの輪郭形状に倣うように清掃体１５が設けられた変位体１２全体の外形形状をいい、変位体１２の卵型端面１２ａの輪郭形状と相似の関係にある。
【0030】
本実施形態に係る変位体１２は、上記機構部２０の動作により、周面に設けられた繊維群１４の毛先１４Ａがダクト８の内壁８ａを全周にわたり接触するように構成される。本実施形態では、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の外周を１/８回転公転したときに、１/２回転自転するようにギア比を設定した。
【0031】
図４は、断面長方形のダクトを清掃するための変位体１２の形状を設定するときの説明図である
なお、同図において、
Ｃｐは、変位体１２がダクト８の内壁８ａに接触する接触点の位置、
Ｄは、ダクトの内壁８ａの一辺の長さ、
Ｏは、太陽歯車２２の中心（第２遊星歯車２５の公転中心）、
Ｒは、第２遊星歯車２５の自転中心が太陽歯車２２の周りを公転するときの公転半径（第２遊星歯車２５の公転中心から第２遊星歯車２５の自転中心までの距離）、
Ｐは、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点までの距離、
Ｑは、太陽歯車２２の中心から接触点までの距離、
ｖ１は、接触点Ｃｐにおける第２遊星歯車２５の公転による速度ベクトル、
ｖ２は、接触点Ｃｐにおける第２遊星歯車２５の自転による速度ベクトル、
をそれぞれ示している。
また、同図において、太陽歯車２２の中心がダクト８の中心に一致しているものとして説明する。
なお、同図において、
Ｃｐは、変位体１２がダクト８の内壁８ａに接触する接触点の位置、
Ｄは、ダクトの内壁８ａの一辺の長さ、
Ｏは、太陽歯車２２の中心（第２遊星歯車２５の公転中心）、
Ｒは、第２遊星歯車２５の自転中心が太陽歯車２２の周りを公転するときの公転半径（第２遊星歯車２５の公転中心から第２遊星歯車２５の自転中心までの距離）、
Ｐは、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点までの距離、
Ｑは、太陽歯車２２の中心から接触点までの距離、
ｖ１は、接触点Ｃｐにおける第２遊星歯車２５の公転による速度ベクトル、
ｖ２は、接触点Ｃｐにおける第２遊星歯車２５の自転による速度ベクトル、
をそれぞれ示している。
また、同図において、太陽歯車２２の中心がダクト８の中心に一致しているものとして説明する。
【0032】
本実施形態では、変位体１２の外形形状は、変位体１２がダクト８の内壁８ａに接触する接触点における速度ベクトルに基づいて設定される。
内壁８ａと変位体１２の接触する点（接触点）Ｃｐの速度をＶｃｐとする。変位体１２は、太陽歯車２２の外周を公転しつつ第２遊星歯車２５とともに自転するため、接触点Ｃｐにおける運動は、変位体１２が太陽歯車２２の外周を公転するときの速度ｖ１と、遊星歯車２５とともに自転するときの速度ｖ２の合ベクトルにより得られる。即ち、Ｖｃｐ＝ｖ１＋ｖ２……式（１）と表すことができる。ここで、Ｖｃｐは、接触点Ｃｐの速度である。
内壁８ａと変位体１２の接触する点（接触点）Ｃｐの速度をＶｃｐとする。変位体１２は、太陽歯車２２の外周を公転しつつ第２遊星歯車２５とともに自転するため、接触点Ｃｐにおける運動は、変位体１２が太陽歯車２２の外周を公転するときの速度ｖ１と、遊星歯車２５とともに自転するときの速度ｖ２の合ベクトルにより得られる。即ち、Ｖｃｐ＝ｖ１＋ｖ２……式（１）と表すことができる。ここで、Ｖｃｐは、接触点Ｃｐの速度である。
【0033】
また、変位体１２は、太陽歯車２２の外周を公転しつつ遊星歯車２５とともに自転するときに、少なくとも変位体１２の周面１２ｃが内壁８ａを超えないことが必要とされる。変位体１２を構成する繊維群１４は撓み変形が許容されるものの、繊維群１４を保持する変位体１２は、撓み変形が許容されないため、ダクト８の内壁８ａに衝突すると、機構部２０が不動となり清掃することができなくなってしまう。
このため、式（１）によって表される接触点Ｃｐの運動において、接触点Ｃｐの速度Ｖｃｐのｘ方向の成分が０以下、Ｖｃｐ（ｘ方向の成分）≦０……式（２）であれば良い。なお、ｘ方向の正，負については図４に示すとおりである。
このため、式（１）によって表される接触点Ｃｐの運動において、接触点Ｃｐの速度Ｖｃｐのｘ方向の成分が０以下、Ｖｃｐ（ｘ方向の成分）≦０……式（２）であれば良い。なお、ｘ方向の正，負については図４に示すとおりである。
【0034】
Ｖｃｐ（ｘ方向の成分）は、式（１），式（２）から
－ｖ１ｓｉｎα＋ｖ２ｓｉｎβ≦０……式（３）と表すことができ、これを満たすように接触点Ｃｐの運動がなされれば良い。
－ｖ１ｓｉｎα＋ｖ２ｓｉｎβ≦０……式（３）と表すことができ、これを満たすように接触点Ｃｐの運動がなされれば良い。
【0035】
ｖ１＝Ｑ・ｄθ/ｄｔ……式（４）
ｖ２＝Ｐ・４（ｄθ/ｄｔ）……式（５）
Ｐ＝｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝/ｃｏｓβ……式（６）
Ｑ＝（Ｄ/２）/ｃｏｓα……式（７）
α＝ｔａｎ－１｛（Ｒｓｉｎθ＋Ｐｓｉｎβ）/（Ｄ/２）｝……式（８）
とすると、
式（３）は、式（４）～式（８）を代入することにより、
３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝ｔａｎβ≧Ｒｓｉｎθ
β≧ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］
と表せる。
βの最小値を式（６）に代入することにより、
Ｐ＝｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］ 式（９）
が得られる。式（９）は、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の周りを公転したときに、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点Ｃｐまでの距離の変化を示している。
ｖ２＝Ｐ・４（ｄθ/ｄｔ）……式（５）
Ｐ＝｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝/ｃｏｓβ……式（６）
Ｑ＝（Ｄ/２）/ｃｏｓα……式（７）
α＝ｔａｎ－１｛（Ｒｓｉｎθ＋Ｐｓｉｎβ）/（Ｄ/２）｝……式（８）
とすると、
式（３）は、式（４）～式（８）を代入することにより、
３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝ｔａｎβ≧Ｒｓｉｎθ
β≧ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］
と表せる。
βの最小値を式（６）に代入することにより、
Ｐ＝｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］ 式（９）
が得られる。式（９）は、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の周りを公転したときに、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点Ｃｐまでの距離の変化を示している。
【0036】
見方をかえれば、式（９）は、第２遊星歯車２５の自転中心から半径方向に延長した直線を、第２遊星歯車２５の円周方向に回転させたときに、変位体１２の外形形状の輪郭線と交差するまでの長さの変化を示しているということもできる。
【0037】
したがって、変位体１２の外形形状は、式（９）を利用することで設定することができる。ここで、式（９）においてＤは、清掃対象のダクト８の一辺の長さのため既知である。一方、第２遊星歯車２５の公転半径Ｒは、太陽歯車２２及び第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５によるため、変位体１２の外形形状を決める実質的な要素と言える。
【0038】
本実施形態では、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の外周を１/８回転公転したときに、１/２回転自転するようにギア比を設定し、ダクト８の内壁８ａに対して最も接近した位置をθ＝０°として、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の周りを０°→４５°（１/８回転）公転しつつ０°→１８０°自転したときに、接触点Ｃｐが内壁８ａを形成する１つの辺の中点から角９ｃまで移動するように変位体１２の外形形状を式（９）に基づいて設定した。
ここでは、変位体１２の外形形状を決める実質的な要素である第２遊星歯車２５の公転半径Ｒは、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の外周を１/８回転公転したときに、１/２回転自転するように設定したギア比によって一義的に定められる。
ここでは、変位体１２の外形形状を決める実質的な要素である第２遊星歯車２５の公転半径Ｒは、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の外周を１/８回転公転したときに、１/２回転自転するように設定したギア比によって一義的に定められる。
【0039】
さらに、第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の周りを４５°→９０°（１/８回転）公転することによって１８０°→３６０°自転したときの変位体１２の残りの外形形状は、ダクト８が正方形であることの対称性から第２遊星歯車２５が太陽歯車２２の周りを０°→４５°（１/８回転）公転しつつ０°→１８０°自転したときの変位体１２の外形形状を反転させた形状となる。
【0040】
図５は、清掃装置１の動作を示す図である。同図では、清掃装置１を構成する１つの変位体１２の動作を抽出し、モデル化して示したものである。また、図中の矢印Ａは、遊星キャリア２６（出力軸５３）の回転方向を示し、矢印Ｂは、第１遊星歯車２４の回転方向、矢印Ｃは、第２遊星歯車２５の回転方向を示している。
【0041】
例えば、図５（ａ）に示すように、内壁８ａに対して第２遊星歯車２５が最接近した位置、即ち、変位体１２が内壁ａを構成する一つの辺（面）の中間点に接触した状態を初期状態とする。
初期状態から遊星キャリア２６が矢印Ａに示すように左回りに回転することにより、図５（ｂ）に示すように、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５を太陽歯車２２の周りを左回りに公転させる。
この公転にともなって第１遊星歯車２４は左回りに自転し、第２遊星歯車２５は第１遊星歯車２４の自転によって右回りに自転する。この第２遊星歯車２５の公転及び自転により、変位体１２は、繊維群１４を内壁８ａに摺接させた状態を維持しつつ内壁ａを構成する一つの辺（面）に沿うように移動する。
そして、図５（ｃ）に示すように、遊星キャリア２６が４５°公転（１/８回転公転）することにより、変位体１２が一つの辺（面）の中間点から角９Ｃまで内壁８ａに接触を継続した状態で移動し、ダクト８の内壁８ａの一部を清掃することができる。
初期状態から遊星キャリア２６が矢印Ａに示すように左回りに回転することにより、図５（ｂ）に示すように、第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５を太陽歯車２２の周りを左回りに公転させる。
この公転にともなって第１遊星歯車２４は左回りに自転し、第２遊星歯車２５は第１遊星歯車２４の自転によって右回りに自転する。この第２遊星歯車２５の公転及び自転により、変位体１２は、繊維群１４を内壁８ａに摺接させた状態を維持しつつ内壁ａを構成する一つの辺（面）に沿うように移動する。
そして、図５（ｃ）に示すように、遊星キャリア２６が４５°公転（１/８回転公転）することにより、変位体１２が一つの辺（面）の中間点から角９Ｃまで内壁８ａに接触を継続した状態で移動し、ダクト８の内壁８ａの一部を清掃することができる。
【0042】
したがって、遊星キャリア２６を同一方向に繰り返し回転させながら、ダクト８の延長方向に沿って清掃装置１を所定の速度で移動させることで、ダクト８の内壁８ａを周面全体にわたり変位体１２により清掃することができる。
【0043】
なお、遊星キャリア２６の回転方向は、同一方向に限定されず、一方向に所定角度回転した後に逆方向に回転させるなど交互に回転方向を代えながら清掃するようにしても良い。
【0044】
また、式（９）により変位体１２の外形形状を設定するときに、式（９）におけるダクト８の一つの辺の長さＤを、清掃対象とするダクト８の実際の寸法に対して前後させた寸法を設定することにより、繊維群１４を内壁８ａに押し付ける力を調整することができる。
【0045】
なお、上記式（９）により設定される変位体１２の外形形状は、前述の正方形断面のダクト８に限定されず、長方形断面のダクト８であっても良い。
【0046】
［実施形態２］
図６は、断面長方形のダクト８を清掃するための変位体１２の形状を設定するときの説明図である。なお、同図において、Ｄ１は、長方形のダクト８における短辺の長さ、Ｄ２は、長方形のダクト８における長辺の長さである。
図６に示すように、断面長方形のダクト８を清掃するための変位体１２を設定する場合には、式（９）を長方形の短辺と長辺とに分けて適用することで変位体１２の外形形状を設定することができる。
図６は、断面長方形のダクト８を清掃するための変位体１２の形状を設定するときの説明図である。なお、同図において、Ｄ１は、長方形のダクト８における短辺の長さ、Ｄ２は、長方形のダクト８における長辺の長さである。
図６に示すように、断面長方形のダクト８を清掃するための変位体１２を設定する場合には、式（９）を長方形の短辺と長辺とに分けて適用することで変位体１２の外形形状を設定することができる。
【0047】
まず、変位体１２の外形形状において、ダクト８の短辺に対応する部分の設定について説明する。
例えば、図６（ａ）に示すように、内壁８ａの短辺に対して第２遊星歯車２５が最接近した位置、即ち、変位体１２が内壁８ａを構成する短辺（面）の中間点に接触した状態を基準とする。即ち、式（９）において、第２遊星歯車２５の自転中心から短辺に下した垂線と、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点まで延長する直線とのなす角度θが０°の位置に相当する。
例えば、図６（ａ）に示すように、内壁８ａの短辺に対して第２遊星歯車２５が最接近した位置、即ち、変位体１２が内壁８ａを構成する短辺（面）の中間点に接触した状態を基準とする。即ち、式（９）において、第２遊星歯車２５の自転中心から短辺に下した垂線と、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点まで延長する直線とのなす角度θが０°の位置に相当する。
【0048】
この場合、短辺の長さＤ１を用いて式（９）を書き直すと、
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］ 式（１０）
となる。ここで、第２遊星歯車２５の自転中心から短辺に下した垂線と、対角線とのなす角度をηとすると、この式（１０）は、θが０≦θ≦ηの範囲に対応する。
Ｐ＝｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ/３｛（Ｄ１/２）－Ｒｃｏｓθ｝］］ 式（１０）
となる。ここで、第２遊星歯車２５の自転中心から短辺に下した垂線と、対角線とのなす角度をηとすると、この式（１０）は、θが０≦θ≦ηの範囲に対応する。
【0049】
次に、変位体１２の外形形状において、ダクト８の長辺に対応する部分の設定について説明する。
例えば、図６（ｃ）に示すように、内壁８ａの長辺に対して第２遊星歯車２５が最接近した位置である、変位体１２が内壁８ａを構成する長辺（面）の中間点に接触した状態を基準とする。即ち、式（９）において、第２遊星歯車２５の自転中心から長辺９Ａに下した垂線と、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点まで延長する直線とのなす角度γが０°の位置に相当する。
例えば、図６（ｃ）に示すように、内壁８ａの長辺に対して第２遊星歯車２５が最接近した位置である、変位体１２が内壁８ａを構成する長辺（面）の中間点に接触した状態を基準とする。即ち、式（９）において、第２遊星歯車２５の自転中心から長辺９Ａに下した垂線と、第２遊星歯車２５の自転中心から接触点まで延長する直線とのなす角度γが０°の位置に相当する。
【0050】
この場合、図６（ｄ）に示すように、式（９）におけるＤを長辺の長さＤ２、θをθ２と表すと、
Ｐ＝｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓθ２｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ２/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓθ２｝］］
θ２は、π/２－θであるから、
Ｐ＝｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（π/２－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（π/２－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（π/２－θ）｝］］ 式（１１）
として長辺に対応させることができる。
この式（１１）は、θがη≦θ≦π/２の範囲に対応する。
Ｐ＝｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓθ２｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎθ２/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓθ２｝］］
θ２は、π/２－θであるから、
Ｐ＝｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（π/２－θ）｝
/ｃｏｓ［ｔａｎ－１［Ｒｓｉｎ（π/２－θ）/３｛（Ｄ２/２）－Ｒｃｏｓ（π/２－θ）｝］］ 式（１１）
として長辺に対応させることができる。
この式（１１）は、θがη≦θ≦π/２の範囲に対応する。
【0051】
したがって、変位体１２の外形形状は、式（１０），式（１１）によって得られた変位体１２の形状を長方形状の対称性に基づいて組み合わせることで容易に得られる。
【0052】
以上説明したように、ダクト８の断面形状に応じて変位体１２の外形形状を設定することにより、ダクト８の周方向、１周にわたり変位体１２に取り付けられた清掃体１５を接触させながら内壁８ａを清掃することができる。
また、本実施形態によれば、変位体１２がダクト８の周方向に移動しながら自転することにより、公転によってダクト８の内壁８ａに対して変位体１２の繊維群１４を押し付ける力と、自転によって内壁８ａに付着した汚れを繊維群１４で擦り取る力とが同時になされることから汚れが油塵であっても清掃することができる。
また、本実施形態によれば、変位体１２がダクト８の周方向に移動しながら自転することにより、公転によってダクト８の内壁８ａに対して変位体１２の繊維群１４を押し付ける力と、自転によって内壁８ａに付着した汚れを繊維群１４で擦り取る力とが同時になされることから汚れが油塵であっても清掃することができる。
【0053】
したがって、上記構成の清掃装置１がダクト８の延長方向に沿う直線部分や曲管部分を含む移動を可能とする移動手段（駆動源）を備えた構成とすることにより、ダクト８の清掃を容易とすることができる。
【0054】
なお、図９に示すように太陽歯車２２の外周を公転する遊星歯車２４；２５及び変位体１２は一組に限定されず、対向する位置にも設けるようにしても良いことは言うまでもない。
【0055】
また、機構部２０は、複数の遊星歯車（群）２４；２５を有する場合、すべての最外の遊星歯車２５に正方形状や長方形状の軌跡に沿って移動する前述のような変位体１２を設ける必要はなく、例えば、一部に正方形状及び長方形状の辺部分のみ、特に中央部分を含む範囲が接触するような変位体の形状としても良い。
【0056】
また、変位体１２は、遊星キャリア２６及び補助キャリア２８により挟み込むように設けるものとしたが、補助キャリア２８を省略しても良い。
【0057】
例えば、補助キャリア２８を省略することにより、補助キャリア２８が取り付けられていた側の変位体１２の端面にも清掃体１５を設けることもできる。
変位体１２の端面にも清掃体１５を設けることにより、直交する２つの平面に直交するもう一つの平面で囲まれた角、例えば、部屋などの床面や、床面と壁面との境目、直交する２つの壁面の角を想定することができ、これらに清掃体１５を接触させることができる。即ち、清掃対象は、角型のダクトに限定されず、室内の床周りの清掃に利用することができる。
変位体１２の端面にも清掃体１５を設けることにより、直交する２つの平面に直交するもう一つの平面で囲まれた角、例えば、部屋などの床面や、床面と壁面との境目、直交する２つの壁面の角を想定することができ、これらに清掃体１５を接触させることができる。即ち、清掃対象は、角型のダクトに限定されず、室内の床周りの清掃に利用することができる。
【0058】
なお、上記実施形態では、太陽歯車２２の外周を第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５の２つとして説明したが、１つでも良く、また２以上としても良い。
また、遊星歯車機構を２重にしても良い。
また、遊星歯車機構を２重にしても良い。
【符号の説明】
【0059】
１ 清掃装置、１２ アタッチメント、１４ 繊維群、１５ 清掃体、
２０ 運動変換機構（運動部）、２２ 太陽歯車、２６ 遊星キャリア、
２８ 補助キャリア。
２０ 運動変換機構（運動部）、２２ 太陽歯車、２６ 遊星キャリア、
２８ 補助キャリア。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】