JP2018130678A - 空気ダクト清掃用ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 内部空間が狭い細いダクトの清掃を好適に行える清掃用ロボットを提供する。【解決手段】 平面視で同一直線上に延びる第一第二の二個のリンク２１，２２の間に第二車輪１２の組が連結され、後方の第一のリンク２１の後端に第一車輪１１の組が連結され、前方の第二のリンク２２の先端に方向制御用車輪１３の組が連結されている。第一車輪１１及び第二車輪１２は移動用駆動源３１，３２がつながる移動用車輪であり、方向制御用車輪１３は方向制御用駆動源３３につながる方向制御用車軸１３０を介して連結されている。板バネ６である弾性部材が第二車輪１２に内蔵され、各車輪１１，１２，１３を空気ダクト９の内壁面に向けて押圧する。方向制御用車軸１３０には清掃用ブラシ５のロッド部５１が着脱可能に連結され、清掃用ブラシ５の繊毛５２が空気ダクト９の内壁面を擦る。【選択図】 図１

Description

この出願の発明は、空調ダクト、換気ダクト、排気ダクト等の各種空気ダクトの清掃技術に関するものである。

本願発明において、空気ダクトとは、広く空気を流すためのダクトであり、各種空調設備で使われる空調ダクト、２４時間換気等の換気を主目的とする換気ダクトの他、排気を主目的とする排気ダクトを含む概念である。排気ダクトには、家庭や飲食店等における厨房設備としての排気ダクトや、工場等における排ガス用のダクトが含まれる。工場等における排ガス用の空気ダクトは、何らかの処理に使用された廃ガスを排気することもある。

これら空気ダクトは、一定期間使用した後、内部を清掃することが必要になる場合が多い。例えば空調ダクトについては、長期間使用するとダクト内壁面に塵や埃等の汚れが付着することが避けられない。これら汚れを放置すると、屋内環境の悪化（ハウスダスト等）や空調機器の機能低下、故障等を招く問題がある。このため、従来から、定期的にダクト内をクリーニングして汚れを除去するメンテナンスが行われている。この点は、換気ダクトや排気ダクトの場合にも基本的に同様である。尚、厨房設備で使用される排気ダクトの場合、こびりついた油分等の汚れの除去が主たる清掃の目的となる。

現在、オフィスビルや商業ビル、ホテルといった業務用の建物の空調設備については、空調ダクトの清掃サービスが専門業者（清掃業者）によって提供されている。清掃業者は、ダクトの一部に清掃用の孔を開け、そこに吸引ダクトを取り付け、吸引ダクトを集塵機に接続することで清掃を行う。この際、細チューブ状の冶具によりダクト内面に付着した塵や埃等の汚れを予め叩き落とし、より効率良く十分に汚れを取り除くようにしている。

特開２０１３−１５０９６０号公報 実公平６−２７９７号公報

上記のような従来のダクト清掃において、清掃用の孔を開けることができない場合があり、この場合には上記のようなダクト清掃は難しい。この点は、一般住宅における空調ダクトや換気ダクトの場合に特に顕著であり、ダクトが天井や壁内に組み込まれて配設されていて、孔開けは本質的に不可能な場合が多い。
このような場合、孔を開けずにダクト内を清掃できるようにすることが必要であるが、この方法として、ダクト内を走行できるロボットを採用することが考えられる。特許文献２には、この趣旨の技術が開示されている。

特許文献２の技術によれば、細チューブが取り付けられたロボットがダクト内を走行し、この際に細チューブによる塵埃の叩き出しが行われるので、特許文献１のように孔開けをしなくても清掃が可能である。
しかしながら、特許文献２では、自動車を模した車体に四つの駆動輪を設けた機構（四輪駆動機構）がロボットとして採用されているので、構造的に大がかりであり、横幅がかなりある。このため、内部空間が狭いダクト（細いダクト）には向かない。
本願の発明は、この点を考慮して為されたものであり、内部空間が狭い細いダクトの清掃を好適に行える清掃用ロボットを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、空気ダクトの内壁面を清掃する空気ダクト清掃用ロボットであって、
平面視で一列に配列された三組以上又は三個以上の車輪と、
三組以上又は三個以上の車輪のうちの一組又は一個の車輪を間に介在させながら連結された二個以上のリンクと、
少なくとも一組又は一個の車輪を駆動して各リンク及び各車輪を一体に移動させる移動用駆動源とを備えており、
二個以上のリンクは、平面視で同一直線上に延びる長尺な部材であって、先頭に向かって交互に斜め上又は斜め下に延びており、
最も後ろ側に位置するリンクの後端には、三組以上又は三個以上の車輪のうちの一組又は一個の車輪が取り付けられ、最も前側に位置するリンクの先端には、三組以上又は三個以上の車輪のうちの他の一組又は一個の車輪が取り付けられており、
各車輪が空気ダクトの内壁面に当接するように弾性力を作用させる弾性部材がいずれかの車輪の車軸又はリンクに設けられており、
最も前側に位置するリンクの先端に連結された一組又は一個の車輪は、方向制御用車軸を介して当該リンクに連結されており、方向制御用車軸は、リンクの長さ方向に交差する向きに向いており、
方向制御用車軸には、方向制御用車軸の向きを変更して移動用駆動源による移動の方向を制御する方向制御用駆動源が設けられており、
いずれかの車輪又はリンクには清掃用ブラシが連結されており、
清掃用ブラシは、ロッド部と、ロッド部に設けた繊毛とから成っており、ロッド部は繊毛の先端が空気ダクトの内壁面に到達可能な長さであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記清掃用ブラシのロッド部は、前記方向制御用車軸に連結されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記清掃用ブラシは、前記繊毛の交換が可能な状態で取り付けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記清掃用ブラシは、全体に着脱可能に連結されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記清掃用ブラシのロッド部は可撓性であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記弾性部材は、隣り合う二個のリンクの間に位置する車輪の車軸に設けられたものであって、当該二個のリンクが成す側面視の角度が１８０度より小さい角度においてさらに小さな角度になるように弾性力を作用させるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１乃至６いずれかの構成において、前記移動用車輪は、オムニホイールであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至７いずれかの構成において、前記車輪の組の数又は前記車輪の数は三個であり、前記リンクの数は二個であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項１乃至７いずれかの構成において、前記車輪の組の数又は前記車輪の数は四個であり、前記リンクの数は三個であるという構成を有する。

以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、平面視で一列に配列された三組以上又は三個以上の車輪とそれらを繋いだ二個以上の長尺なリンクとから成る車輪連結型の構造となっているので、内部空間の狭い空気ダクトの場合についても内壁面の清掃を良好に行うことができる。この際、移動用車輪が弾性力によって内壁面に押し付けられるので、ロボットの走行が円滑に行える。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、清掃用ブラシが方向制御用車軸に連結されているので、方向制御用車軸の動きを利用して清掃用ブラシの動作範囲を大きくすることができ、構造的に簡略になる。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、清掃用ブラシの繊毛が交換可能であるので、摩耗した際、ロボット全体を交換する必要がない。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、清掃用ブラシ全体を交換することができるので、繊毛の固定強度が低くなる問題がない。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、清掃用ブラシのロッド部が可撓性であるので、汚れの擦り出しがより十分に行えたり、清掃用ブラシの損傷が防止されたり、ロボットの移動がスムーズになったりする効果が得られる。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、弾性部材が車軸に内蔵されているので、より構造が簡略化される。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、螺旋状の移動を行いながら清掃用ブラシで空気ダクトの内壁面を擦ることができるので、周方向の全域について容易に清掃を行うことができる。
また、請求項８記載の発明によれば、上記効果に加え、車輪の組の数又は車輪の数は三個であり、リンクの数は二個であるので、内部空間が狭く屈曲箇所が多い空気ダクトの清掃用により適したものとなる。
また、請求項９記載の発明によれば、上記効果に加え、車輪の組の数又は車輪の数は四個であり、リンクの数は三個であるので、内部空間が狭く屈曲箇所が多い空気ダクトの清掃用により適したものとなる。

実施形態の空気ダクト清掃用ロボットの斜視概略図である。 実施形態の空気ダクト清掃用ロボットの平面概略図である。 実施形態の空気ダクト清掃用ロボットの側面概略図概略図である。 実施形態の空気ダクト清掃用ロボットを部分的に側断面で示した概略図である。 実施形態の空気ダクト清掃用ロボットが備える弾性部材について示した概略図である。 実施形態の空気ダクト清掃用ロボットを使用して空気ダクトを清掃する方法について示した側面概略図である。 実施形態の空気ダクト清掃用ロボットを使用して空気ダクトを清掃する方法について示した側面概略図である。

以下、本願発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
図１〜図３は、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットの概略図であり、図１は斜視概略図図２は平面概略図、図３は側面概略図である。
図１〜図３に示す空気ダクト清掃用ロボットは、狭い空気ダクト内の清掃を考慮し、車輪連結型ロボットの構造を採用している。車輪連結型ロボットは、長尺ロボットの一種であり、三組又は三個以上の車輪を二個以上のリンクで連結した構造を有する。各リンクは平面視では一直線上になるので、ロボット全体として長尺なものとなる。

リンクは長尺な部材であり、リンクの数は車輪の組の数又は車輪の数より一個少ない。この実施形態では、車軸の両側に一個ずつ車輪１１，１２，１３が取り付けられおり、三組の車輪１１，１２，１３が平面視で一列に並んだ構造となっている。従って、リンクの数は二個である。
車軸１１０，１２０，１３０はリンク２１，２２の両側に取り付けられて、各車軸１１０，１２０，１３０の向きは平面視でリンク２１，２２の長さ方向に対して垂直である。各車軸１１０，１２０，１３０は、リンク２１，２２の幅よりも僅かに長い程度である。従って、各車軸１１０，１２０，１３０の両側に取り付けられた車輪１１，１２，１３は、リンク２１，２２の幅に対して少しはみ出している程度である。

三組の車輪１１，１２，１３のうち少なくとも一組が駆動されるものであれば足りるが、この実施形態では、三組のうちの左側の組の車輪（以下、第一車輪ということがある。）１１と、中央の組の車輪（以下、第二車輪ということがある。）１２が駆動される構造となっている。右側に位置する残りの一組の車輪１３は、ロボットの移動方向を制御するための車輪（以下、方向制御用車輪という）である。
この実施形態では、移動用車輪１１，１２としてはオムニホイールが使用されている。このため、移動用車輪１１，１２は、前後方向（平面視でリンク２１，２２の長さ方向）に移動可能なほか、左右方向（平面視でリンク２１，２２の幅方向）にも移動可能である。

方向制御用車輪１３は、断面円弧状の外面を有する形状となっている。より具体的には、方向制御用車輪１３は、球体をその中心から少しずれた位置で切断した際の小さい方の半球体にほぼ相当する形状となっており、半球面状の外面を有する。方向制御用車軸は、半球の中心軸に沿った状態となっている。
このような方向制御用車輪１３の形状は、実施形態のロボットが、断面円形の空気ダクトの清掃用にも使用されることを考慮したものである。従って、方向制御用車輪１３の半球の曲率は、想定される空気ダクトの内面の断面形状における円弧の曲率を考慮して選定される。方向制御用車輪１３は、ウレタンのような樹脂製であり、ダクトの内壁面との間で適度な摩擦力が生じるようになっている。

リンク２１，２２は、図１では円筒状となっているが、角筒状の場合もある。リンク２１，２２には、各車輪１１，１２，１３を駆動する駆動源が内蔵されている。この点について、図４を使用して説明する。図４は、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットを部分的に側断面で示した概略図である。
この実施形態では、車輪１１，１２，１３を駆動する駆動源として二種類のものが設けられている。一つは、ロボット全体を移動させるための駆動源（移動用駆動源）３１，３２である。もう一つは、移動の方向を制御するための駆動源（方向制御用駆動源）３３である。

より具体的に説明すると、図１〜図３において、左側のリンク２１を第一のリンク２１、右側のリンク２２を第二のリンク２２とする。第一第二の二つの移動用駆動源３１，３２が、第一のリンク２１に内蔵されている。
各移動用駆動源３１，３２としては、ＤＣサーボモータ等のモータが使用されている。第一の移動用駆動源３１の出力軸は、第一の傘歯車（符号省略）を介して第一車輪１１の車軸１１０に連結されている。また、第二の移動用駆動源３２の出力軸は、第二の傘歯車（符号省略）を介して第二車輪１２の車軸１２０に連結されている。このため、第一の移動用駆動源３１が動作すると第一の傘歯車を介して第一車輪１１が回転し、第二の移動用駆動源３２が動作すると第二の傘歯車を介して第二車輪１２が回転する。回転の向きに応じ、ロボットが前進又は後退をする。

一方、第二のリンク２２には、方向制御用駆動源３３が内蔵されている。方向制御用駆動源３３もＤＣサーボモータ等のサーボモータであり、出力軸の回転角度を任意に調整できるものとなっている。図５に示すように、第二のリンク２２内の方向制御用駆動源３３の出力軸３３１は方向制御用車輪１３の車軸（方向制御用車軸）１３０にそのまま連結されている。従って、方向制御用駆動源３３は、方向制御用車軸１３０を第二のリンク２２の長さ方向を中心軸として回転可能としている。この際の回転角度が適宜制御されることで、方向制御用車軸１３０の向きが調整され、これによりロボットの移動方向が制御されるようになっている。尚、出力軸３３１は、ベアリング（符号省略）を介して第二のリンク２２１に保持されている。
尚、方向制御用車輪１３は、方向制御用車軸１３０に対して不図示のベアリングを介して装着されている。従って、上記のように移動用駆動源３１，３２が動作してロボットが前進又は後退する際、方向制御用車輪１３は従動して回転する。方向制御用車軸１３０は、第二のリンク２２に直結されているので、回転しない。

尚、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットは、不図示のリモートコントローラとともに使用されるものとなっている。リモートコントローラは、ロボットケーブル４によって実施形態のロボットに繋がれている。
上述した駆動源に対しては、ロボットケーブル４内に含まれる給電線を介して外部から電力が供給されるようになっている。ロボットケーブル４内には、各駆動原の動作速度や回転の向き、回転量等を制御する信号線も含まれている。リモートコントローラは、これら信号線を介して各駆動原を制御する制御ユニットや制御のための操作部を含んでいる。

このような実施形態のロボットは、空気ダクト内の清掃を可能にするため、清掃用ブラシ５を備えている。清掃用ブラシ５は、ロッド部５１と、ロッド部５１に設けた繊毛５２とから成っている。
図４に示すように、ロッド部５１の一端は方向制御用車軸１３０に連結されている。ロッド部５１は、二分割可能となっており、ビス止めによって両者は連結されている。ロッド部５１の一方は、方向制御用車軸に固定されており、他方は先端側に延びて繊毛を固定している。即ち、ロッド部５１は、方向制御用車軸１３０に対してビス止めされていて着脱可能な構造となっている。この他、ロッド部５１の後端部の周面がねじ切りされていて、ねじ込み式で着脱される構造が採用されることもある。

繊毛５２は、ロッド部５１の長さ方向の中央から先端にかけて設けられている。繊毛５２は、ポリエチレンやポリプロピレンといった比較的硬い樹脂で形成されていることが好ましい。ロッド部５１の長さは、繊毛５２が使用時に空気ダクトの内壁面に到達可能な長さであることが必要である。

ロッド部５１は、弾性を有するロッド本体と、蛇腹状の部分を有してロッド本体を取り囲むケースとから成っており、全体として可撓性を有する。ロッド本体は、硬質ゴムのような比較的硬い弾性体で形成されている。ケースは、ロッド本体５１１の保護が目的であるので、ステンレス、アルミ等の金属製である。

また、実施形態のロボットは、車輪が空気ダクトの内壁面に当接するように弾性力を作用させる弾性部材を備えている。この弾性部材は、内部空間の大きさの異なる種々の空気ダクトについて十分に清掃が行えるようにするためのものである。弾性部材について、図４及び図５を使用して説明する。図５は、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットが備える弾性部材について示した概略図である。

上記の通り、実施形態のロボットは、二組の移動用車輪（駆動車輪）１１，１２を備えている。ロボットが安定して移動するためには、二組の移動用車輪１１，１２の全てが空気ダクトの内壁面に接触していることが望ましい。二個のリンク２１，２２が成す角度（以下、図２にθで示す）は、各リンク２１，２２の長さが一定の場合、内部空間の大きな空気ダクトについてはθは小さくなり、内部空間の小さな空気ダクトについてはθは大きくなる（但し、θ＜１８０°）。

この場合、内部空間の異なる種々の空気ダクトに対して１台のロボットで清掃ができるようにするためには、想定される最も内部空間の大きな空気ダクトに合わせてリンク２１，２２の長さを選定し、内部空間の小さな空気ダクトについては、弾性部材の弾性に抗してリンク２１，２２が広がる（θが大きくなる）ようにすれば良い。実施形態における弾性部材は、このような意義を有するものとなっている。即ち、この実施形態では、弾性部材は、二個のリンク２１，２２の成す角度が小さくなるように弾性力を作用させるものとなっている。

より具体的には、弾性部材は、この実施形態では板バネ６となっている。図４に示すように、板バネ６は第二車輪１２に内蔵されており、図５にその外観が示されている。板バネ６は、図５に示すように円弧状に丸められた形状を有する。板バネ６の周方向の一方の端部は、第一のリンク２１に設けられた不図示のストッパに引っ掛かっており、他方の端部は第二のリンク２２に設けられた不図示のストッパに引っ掛かっている。このため、二つのリンク２１，２２が開こうとすると、板バネ６の弾性に抗する状態となる。

次に、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットを使用して空気ダクトを清掃する方法について、図６及び図７を参照して説明する。図６及び図７は、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットを使用して空気ダクトを清掃する方法について示した側面概略図である。
実施形態のロボットを使用して空気ダクト９を清掃する場合、空気ダクト９における既存の開口からロボットを空気ダクト９内に進入させる。「既存の開口」とは、清掃用に新たに開口を設けることなくという意味である。例えば、空調ダクトであれば、空調機器本体と空調ダクトの接続部分を外して空調ダクトの端面開口からロボットを進入させる。換気ダクトであれば、建物の外壁面等に設けられた換気口からロボットを進入させたり、屋内に設けられた換気ファンを取り外し、屋内側からロボットを進入させたりする。排気ダクトであれば、排気ファンの接続部分を外してそこからロボットを進入させたり、屋外の排気ダクトの終端開口からロボットを進入させたりする。

ロボットを進入させる際、自由状態から少し第一第二のリンク２１，２２を作業者が手で広げる。自由状態でのロボットはリンク角θが最小となっており、この状態のロボットの高さｈは、空気ダクトの内部の大きさより少し大きい。内部空間の大きさとは断面円形の空気ダクトであれば内径（直径）であり、断面方形の空気ダクトであれば、内部の高さ又は幅である。

弾性部材としての板バネ６の弾性力に抗してリンク角θを広げながら、ロボットを開口から空気ダクト９内に押し込む。そして、リモートコントローラを操作し、ロボットを空気ダクト９内で前進させる。そして、図６に示すように、前進させながら、先頭に設けた清掃用ブラシ５により空気ダクト９の内壁面の清掃を行わせる。

より具体的に説明すると、ロボットを直線的に前進させる場合、方向制御用車軸１３０を空気ダクト９の長さ方向に対して垂直とし、この状態で移動用駆動源３１，３２を動作させる。これによりロボットは前進する。この際、図６に示すように、清掃用ブラシ５の繊毛５２は、主として空気ダクト９の底面に接触し、底面の塵埃等の汚れを擦り出す。

また、図７に示すように、方向制御用車軸１３０を空気ダクトの長さ方向に対して斜めの状態とし、この状態で移動用駆動源３１，３２を動作させると、移動用車輪１１，１２としてオムニホイールが採用されているので、真っすぐな空気ダクト９内でロボットが螺旋運動をしながら前進をする。この際、先頭の清掃用ブラシ５は、空気ダクト９の内壁面の周方向の全域に亘って塵埃等の汚れを擦り出し、この状態を保ちながらロボットは螺旋状に前進する。

このようにして汚れを清掃用ブラシ５が擦り出している際、空気ダクト９の開口に送風ファンを設置し、空気ダクト９内を送風する。この場合、好ましくは、ロボットが前進している方向に送風することが好ましい。例えば、ロボットを進入させた開口に送気ファンを設けて送気し、ロボットが前進するその先に向けて汚れを吹き飛ばすようにする。吹き飛ばされた汚れは、空気ダクト９の反対側の開口（不図示）から排出される。反対側の開口に吸気ファンを設けて吸気しながら汚れを排出しても良い。但し、この場合、吸気ファンが汚れをかぶることになるので、送気ファンによる汚れの排出の方が好ましい。反対側から吸気する場合には、吸気ファンに適宜フィルタが設けられる。尚、ロボットを進入させた側の開口から吸気ファンによる送風を行っても良い。但し、この方法ではロボットが汚れをかぶることになるので、ロボットに汚れが付着し易くなる問題がある。従って、ロボットの前方に向けて送風する方法の方が好ましい。

このようにして空気ダクト９の全長に亘って汚れの擦り出しと送風による排出が行われる。この際、空気ダクト９は屈曲している場合が多いが、屈曲箇所では、リモートコントローラから信号が送られ、方向制御用車軸１３０が制御される。例えば、空気ダクト９が左に屈曲している場合、方向制御用車軸１３０を少し左に回転させて方向制御用車輪１３を少し左に向け、この状態で移動用駆動源３１，３２を低速で少し動作させ、ロボットが左に曲がりながら前進するようにする。この際、ロボットが螺旋状に前進してきた場合には、屈曲箇所の手前で停止させ、方向制御用車軸１３０が空気ダクトの長さ方向に対して垂直（単純前進の姿勢）に予めする。

このようにして屈曲箇所でロボットを制御して屈曲に沿ってロボットの移動方向を制御しながら、空気ダクト９の全長に亘って塵埃等の汚れの除去が行われる。尚、屈曲箇所でも、清掃用ブラシ５は空気ダクト９の底面を擦るから汚れの除去が行える。また、緩い屈曲箇所では、螺旋運動をしながらカーブすることができる場合もあり、この場合は、屈曲箇所においても周方向の全域に亘って汚れの除去が行える。

尚、実施形態の空気ダクト清掃用ロボットは、移動用駆動源３１，３２を逆向きに動作させることで後退も可能である。方向制御用車軸１３０を適宜の角度にしておくことで、空気ダクト９の屈曲に応じて曲がりながら後退させることも可能である。従って、終端まで汚れの擦り出しを行った後、後退して当初の開口まで戻ってくるよう動作させる場合もある。この例は、何らかの事情で終端の開口からロボットを取り出せない場合にあり得る。
また、一台のロボットを繰り返し空気ダクト清掃用に使用すると、清掃用ブラシ５の繊毛５２が摩耗する。この場合は、清掃用ブラシ５をロッド部５１の連結部分から取り外して新品と交換する。

このような実施形態の空気ダクト清掃用ロボットによれば、平面視で一列に配列された三組の車輪１１，１２，１３と、両側それぞれ一組の車輪１１，１２，１３を繋いだ二個の長尺なリンク２１，２２とから成る車輪連結型の構造となっているので、内部空間の狭い空気ダクトの場合についても内壁面の清掃を良好に行うことができる。この際、移動用車輪１１，１２が弾性力によって内壁面に押し付けられるので、ロボットの走行が円滑に行える。

上記実施形態では、車輪は三組でリンクは二個であったが、四組の車輪と三個のリンクでも良く、五組の車輪と四個のリンクでも良い。さらに車輪の組とリンクとの数を増やしても良い。この場合も、各リンクは平面視で同一直線上に延び、先頭に向かって交互に斜め上又は斜め下に延びた状態で連結される。例えば、リンクの数が三個の場合、最も前側のリンクは下から斜め上に延びる姿勢となり、先頭の車輪は、空気ダクトの内部上面に当接するよう弾性部材が設けられる。リンクの数が四個の場合の最も前側のリンクは、二個の場合と同様に上から斜め下に延びる姿勢となる。
尚、発明者の検討によると、空気ダクト清掃、特に家庭用等の内部空間が狭く屈曲箇所の多い空気ダクトの清掃用としては、車輪及びリンクの数は小さい方が好ましく、三組の車輪と二個のリンク、又は四個の車輪と三個のリンクぐらいが適当である。

また、ある程度幅のある車輪を使用すれば、二個一組の車輪に代えて一個のみの車輪を使用することも可能である。この場合、例えば二個のリンクに対して三個の車輪が組み合わせて車輪連結型ロボットを構成することになる。逆に、三個又はそれ以上の車輪が一組となっていて、それが三組以上用いられていても良い。

この実施形態では、先頭に位置する一組の車輪１３が方向制御用車輪となっているので、屈曲した空気ダクトであっても清掃が行える。この場合、方向制御用車軸１３０に清掃用ブラシ５が取り付けられている点は、大きな相乗効果を有する。即ち、空気ダクトの内壁面のより広い領域を効率良く清掃するためには、清掃用ブラシ５がより広い領域に亘って内壁面に接触するようにする必要がある。この場合、清掃用ブラシ５に対して駆動機構を別途設けて清掃用ブラシ５を動かすようにしても良いが、構造的に複雑になる欠点がある。方向制御用車軸１３０に清掃用ブラシ５が連結されていると、方向制御用車軸１３０の駆動機構を利用して清掃用ブラシ５の動作範囲を広げることができ、構造的にも複雑にならない。

上記相乗効果において、実施形態のロボットは移動用車輪１１，１２にオムニホイールを採用しているので、螺旋状の前進を行うことができ、このことは清掃用ブラシ５が空気ダクトの周面の全域に亘って清掃を行うことを可能にしており、より大きな相乗効果をもたらしている。
また、清掃用ブラシ５のロッド部５１が可撓性であるので、繊毛５２を空気ダクトの内壁面に押し付けることで汚れの擦り出しが効率良く行われる。加えて、可撓性のロッド部５１は、ロボットが空気ダクトの屈曲部を曲がる際の動きを円滑にしたり衝撃を吸収して清掃用ブラシ５の損傷を防いだりする効果がある。

さらに、清掃用ブラシ５が着脱可能に連結されているので、清掃用ブラシ５の繊毛５２が摩耗した場合にもロボット全体を新しくする必要はなく、清掃用ブラシ５のみ交換できる。このため、コストが安価となる。この際、清掃用ブラシ５はロッド部５１の連結部分から取り外すことができるので、繊毛５２はロッド部５１に固定したままとすることができ、繊毛５２の強度が低下する問題はない。繊毛５２をロッド部５１に対して着脱自在としても良いが、繊毛５２の固定強度が低下する問題が生じ得る。

上記実施形態の空気ダクト清掃用ロボットにおいて、カメラが搭載されることがあり得る。カメラは、例えば、いずれかのリンク２１，２２に上面に固定される。カメラ搭載の目的は、空気ダクトの屈曲状態をモニタしながらリモートコントローラを操作することでロボットの移動をスムーズにしたり、空気ダクトの内壁面の汚れの状況を確認したり、清掃後の内壁面を撮影して塵埃が十分に除去されているかを確認したりする等の目的であり、これらのうちのいずれか複数の目的で兼用されることもあり得る。

カメラについては、別のロボットに搭載して空気ダクト内に進入させても良いが、ロボットが二台必要になってコスト高となる。また、一台のロボットに清掃用ブラシ５とカメラが搭載されていれば、清掃用ブラシ５による清掃の状況をカメラで撮影してモニタすることもできる。
ＣＣＤイメージセンサを使用した高性能のカメラが市販されているので、上記目的のカメラとして利用できる。ロボットとリモートコントローラとをつなぐロボットケーブル４内には、カメラへの給電線や制御信号線、カメラから撮影データを送るデータ線等が含められる。

また、上記実施形態の空気ダクト清掃用ロボットにおいて、清掃用の薬液を噴射するため、ノズルが設けられる場合がある。ノズルはいずれかのリンク２１，２２に固定され、給液ホースが接続される。給液ホースは、ロボットケーブル４に束ねられ、給液ホースには送液ポンプや薬液タンクが接続される。
薬液としては、典型的には厨房設備の排気ダクトにおいて油汚れを除去するためのもの（油を空気ダクトの内壁面から浮かせる性質を持ったもの）が採用される。薬液は、ノズルから噴射されて空気ダクトの内面に散布される。このため、こびりついた油汚れが容易に除去できる。この他、例えば消毒用の薬液が使用されることもあり、これは、厨房設備の排気ダクト以外でもあり得る（例えば病院における空調ダクト等）。

上記実施形態の空気ダクト清掃用ロボットでは、移動用車輪を空気ダクトの内壁面に押し付けるための弾性部材は、円弧状に丸められた板バネ６であったが、コイルスプリングを全体に円弧状にしたものや、流体圧を用いる弾性部材等が使用されることもあり得る。
また、弾性部材が各リンク２１，２２に内蔵されることもあり得る。例えば各リンク２１，２２を長さ方向に縦設した二つの部材から成るものとし、両者の間に弾性部材を設ける。弾性部材の弾性力は、両者が離れる向きとし、この弾性力に抗して二つの部材を押し込みながらロボットを空気ダクト内に進入させるようにする。
尚、清掃用ブラシ５については、先頭の方向移動用車軸に設けることは上述した意義があるが、いずれかのリンク２１，２２に設けても良い。ロッド部５１や繊毛５２を適宜の長さとしたり、複数のブラシを設けたりすることで、空気ダクトの内壁面の清掃が適宜行われる構造を採用し得る。

１１ 第一車輪（移動用車輪）
１１０ 移動用車軸
１２ 第二車輪（移動用車輪）
１２０ 移動用車軸
１３ 方向制御用車輪
１３０ 方向制御用車軸
２１ 第一のリンク
２２ 第二のリンク
３１ 移動用駆動源
３２ 移動用駆動源
３３ 方向制御用駆動源
４ ロボットケーブル
５ 清掃用ブラシ
５１ ロッド部
５２ 繊毛
６ 弾性部材としての板バネ

Claims (9)

1. 空気ダクトの内壁面を清掃する空気ダクト清掃用ロボットであって、
   平面視で一列に配列された三組以上又は三個以上の車輪と、
   三組以上又は三個以上の車輪のうちの一組又は一個の車輪を間に介在させながら連結された二個以上のリンクと、
   少なくとも一組又は一個の車輪を駆動して各リンク及び各車輪を一体に移動させる移動用駆動源とを備えており、
   二個以上のリンクは、平面視で同一直線上に延びる長尺な部材であって、先頭に向かって交互に斜め上又は斜め下に延びており、
   最も後ろ側に位置するリンクの後端には、三組以上又は三個以上の車輪のうちの一組又は一個の車輪が取り付けられ、最も前側に位置するリンクの先端には、三組以上又は三個以上の車輪のうちの他の一組又は一個の車輪が取り付けられており、
   各車輪が空気ダクトの内壁面に当接するように弾性力を作用させる弾性部材がいずれかの車輪の車軸又はリンクに設けられており、
   最も前側に位置するリンクの先端に連結された一組又は一個の車輪は、方向制御用車軸を介して当該リンクに連結されており、方向制御用車軸は、リンクの長さ方向に交差する向きに向いており、
   方向制御用車軸には、方向制御用車軸の向きを変更して移動用駆動源による移動の方向を制御する方向制御用駆動源が設けられており、
   いずれかの車輪又はリンクには清掃用ブラシが連結されており、
   清掃用ブラシは、ロッド部と、ロッド部に設けた繊毛とから成っており、ロッド部は繊毛の先端が空気ダクトの内壁面に到達可能な長さであることを特徴とする空気ダクト清掃用ロボット。
2. 前記清掃用ブラシのロッド部は、前記方向制御用車軸に連結されていることを特徴とする請求項１記載の空気ダクト清掃用ロボット。
3. 前記清掃用ブラシは、前記繊毛の交換が可能な状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の空気ダクト清掃用ロボット。
4. 前記清掃用ブラシは、全体に着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項３記載の空気ダクト清掃用ロボット。
5. 前記清掃用ブラシのロッド部は可撓性であることを特徴する請求項１乃至４いずれかに記載の空気ダクト清掃用ロボット。
6. 前記弾性部材は、隣り合う二個のリンクの間に位置する車輪の車軸に設けられたものであって、当該二個のリンクが成す側面視の角度が１８０度より小さい角度においてさらに小さな角度になるように弾性力を作用させるものであることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の空気ダクト清掃用ロボット。
7. 前記移動用車輪は、オムニホイールであることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の空気ダクト清掃用ロボット。
8. 前記車輪の組の数又は前記車輪の数は三個であり、前記リンクの数は二個であることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の空気ダクト清掃用ロボット。
9. 前記車輪の組の数又は前記車輪の数は四個であり、前記リンクの数は三個であることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の空気ダクト清掃用ロボット。

Images