專利名稱：一種生熱保溫鞋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保溫鞋，特別涉及一種通過轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)能為電能以及電加熱法的生熱保溫鞋。
背景技術(shù)：
對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)特殊工作者(如解放軍站崗放哨)來說，一雙具有理想功能的保溫鞋是非常必要的。而目前的保溫鞋大部分主要采用了性能良好的保溫材料以盡量避免鞋內(nèi)熱量盡量少散失的方法達(dá)到保溫的目的，并取得了一定的成功。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有人還根據(jù)穿鞋者在寒冷環(huán)境下雙腳不斷運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，把身體重量通過腳面(主要是腳后跟)所產(chǎn)生的垂直運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)能通過機(jī)械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而作為普通發(fā)電機(jī)的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)小電磁發(fā)電機(jī)發(fā)電后，再通過電熱絲把電能轉(zhuǎn)換成熱能量，這種在良好保溫功能基礎(chǔ)上再能夠把運(yùn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，進(jìn)而再產(chǎn)生熱量的方法，當(dāng)然其效果更理想。但是由于在正常的鞋底部增加安裝相關(guān)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及發(fā)電機(jī)等裝置，并且利用電熱絲實(shí)現(xiàn)電能與熱能之間轉(zhuǎn)換，毫無疑問給鞋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一定困難，而且使得穿上保溫鞋在行走時(shí)舒適性等功能受到一定影響。如鞋底部變厚引起穩(wěn)定性變差，特別是在寒冷的冰天雪地環(huán)境下更顯得重要。而復(fù)位彈簧的存在導(dǎo)致走路更吃力，因?yàn)樾枰_相對(duì)抬的更高才能把鞋帶離開地面等，從而使其應(yīng)用受到很大限制。所以如上所述，如果在良好保溫的基礎(chǔ)上，既能把穿鞋者在寒冷環(huán)境下不斷上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能后再用來產(chǎn)生熱量，又能夠盡量避免或者減少由于安裝機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)而引起對(duì)保溫鞋其他性能的不良影響，當(dāng)然是最佳選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)生熱保溫鞋實(shí)際使用過程中所存在的上述問題以及對(duì)產(chǎn)生的電能無需存蓄的特點(diǎn)，提供一種能夠獲得理想效果加熱和保溫效果的生熱保溫鞋。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括鞋底以及與鞋底連為一體的鞋幫，所述的鞋底包括鞋底膠層以及設(shè)置在鞋底膠層上端的鞋底保溫層，所述鞋幫包括鞋面和鞋里，在鞋底膠層和鞋底保溫層上開設(shè)有安裝壓電發(fā)電器的中間槽，在鞋面與鞋里之間設(shè)置有鞋幫保溫層，在鞋幫保溫層內(nèi)附著有碳纖維材料制成的生熱層，所述的壓電發(fā)電器二端引出電源線分別直接與生熱層中碳纖維二個(gè)電極相連接。本發(fā)明的壓電發(fā)電器包括受力塊、傳力塊、壓電器件和槽形盒，在槽形盒內(nèi)的二端分別對(duì)稱設(shè)置有二個(gè)壓電器件，且二個(gè)壓電器件與槽形盒內(nèi)側(cè)端面緊貼；所述的二個(gè)壓電器件的電源線分別與生熱層中碳纖維二個(gè)電極相連接，二個(gè)帶有滾輪的直角梯形滑塊傳力塊對(duì)稱處于二個(gè)壓電器件的內(nèi)側(cè)并且在槽形盒中形成V形槽；受力塊左右二個(gè)側(cè)面分別與傳力塊的斜面相平行，且其底部和上平面下部高度高于槽形盒高度。本發(fā)明利用壓電器件的壓電效應(yīng)(如煤氣灶的高電壓點(diǎn)火裝置)實(shí)現(xiàn)把人垂直方向雙腳交替運(yùn)動(dòng)時(shí)的腳面對(duì)鞋底部壓力能量轉(zhuǎn)換成電能，以代替機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及其普通的電磁式發(fā)電機(jī)的功能，不但使其厚度和體積大幅度降低，即是安裝到鞋底部中也基本上不影響保溫鞋本身的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；而且由于不需要機(jī)械復(fù)位的彈簧，從而徹底解決了由于復(fù)位彈簧的存在帶來的走路吃力的不良影響。另外，利用結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能類似于布類材料的碳纖維作為電-熱轉(zhuǎn)換材料代替電熱絲，既方便了保溫鞋的整體設(shè)計(jì)，保證了保溫鞋任何需要熱量的部位(包括鞋底部)都能夠?qū)崿F(xiàn)電加熱，又不影響鞋的舒適度，同時(shí)也提高了電一熱轉(zhuǎn)換和傳輸效率均勻性以及壽命。還有，這種保溫鞋一般情況下比較厚重，鞋底材料基本沒有塑性形變，從而保證壓電器件(通常為鋯鈦酸鉛陶瓷材料，簡(jiǎn)稱PZT)工作條件而不易損壞。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明壓電發(fā)電器6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1，本發(fā)明包括鞋底A以及與鞋底A連為一體的鞋幫B，所述的鞋底A包括鞋底膠層1以及設(shè)置在鞋底膠層1上端的鞋底保溫層2，所述鞋幫B包括鞋面4和鞋里5， 在鞋底膠層1和鞋底保溫層2上開設(shè)有安裝壓電發(fā)電器6的中間槽，在鞋面4與鞋里5之間設(shè)置有鞋幫保溫層13，在鞋幫保溫層13內(nèi)附著有碳纖維材料制成的生熱層3，所述的壓電發(fā)電器6 二端引出電源線分別直接與生熱層3中碳纖維二個(gè)電極相連接。生熱層3的碳纖維二個(gè)電極在鞋幫與鞋底相膠合時(shí)連接在一起，其中附在保溫層2里面的生熱層3因?yàn)椴捎煤筒家粯拥奶祭w維材料實(shí)現(xiàn)電-熱轉(zhuǎn)換，所以能夠比電熱絲更好的與保溫層2以及鞋面4與鞋里5—起構(gòu)成鞋幫，而且在鞋底和鞋幫相膠合工序時(shí)才完成碳纖維(負(fù)載)與壓電器件(電源)的電線連接，完全與制鞋工藝中鞋底與鞋幫各種加工好后再合成的工序一致，為工業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。參見圖2，本發(fā)明的壓電發(fā)電器6包括受力塊7、傳力塊8、壓電器件9和槽形盒10， 在槽形盒10內(nèi)的二端分別對(duì)稱設(shè)置有二個(gè)壓電器件9，且二個(gè)壓電器件9與槽形盒10內(nèi)側(cè)端面緊貼；所述的二個(gè)壓電器件9的電源線12分別與生熱層3中碳纖維二個(gè)電極相連接， 二個(gè)帶有滾輪11的直角梯形滑塊傳力塊8對(duì)稱處于二個(gè)壓電器件9的內(nèi)側(cè)并且在槽形盒 10中形成V形槽；受力塊7左右二個(gè)側(cè)面分別與傳力塊8的斜面相平行，且其底部和上平面下部高度都高于槽形盒10高度。當(dāng)受力塊7在受到向下力的情況下，通過傳力塊8將其放大后，水平方向施加給壓電器件9，從而對(duì)稱的二個(gè)壓電器件9同時(shí)產(chǎn)生電能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載碳纖維產(chǎn)生熱量。在該系統(tǒng)中，因?yàn)橹皇切枰讶诉\(yùn)動(dòng)情況下的能量有效的利用后通過壓電器件9轉(zhuǎn)換成電能輸出，并隨即再利用碳纖維負(fù)載轉(zhuǎn)換成熱能量，所以從以上工作過程分析知道，該系統(tǒng)對(duì)其電量大小及穩(wěn)定性沒有要求，也不需要貯存，從而保證了其實(shí)用性。參見圖3，針對(duì)壓電器件工作期間形變非常小(千分之一左右)的特點(diǎn)，為了在人的體重壓力條件下獲得更大的發(fā)電能量輸出，本發(fā)明采用了圖2所示機(jī)械壓力傳遞結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。工作原理如圖3所示，因?yàn)閷?duì)于每一個(gè)壓電器件來說，其有效壓力P = l/2Fctg α，且當(dāng)α角度很小時(shí)余切值遠(yuǎn)大于1 (α =45°其余切值為1)，所以很容易獲得10倍于人體重量的有效壓力P。如當(dāng)α =13°時(shí)P = 1/2FX20 = IOF0工作原理因?yàn)閷?duì)于嚴(yán)寒地區(qū)特殊工作者(如解放軍站崗放哨)來說，在執(zhí)勤時(shí)一般都是處于行走的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即使站崗放哨者通常也是以原地踏步的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來增強(qiáng)雙腳部位的血液循環(huán)來抵抗寒冷，而這些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的共同特征就是在任何時(shí)刻都有身體的一半重量交替著通過腳面直接施加到受力塊7上，由于其上表面高出鞋底的上表面，所以傳力塊8把這個(gè)壓力通過斜面?zhèn)鬟f放大后施加到對(duì)稱的壓電器件9上。根據(jù)壓電器件的的壓電效應(yīng)，將在上下面產(chǎn)生相應(yīng)的電壓并由二根電源線12引出后直接與鞋幫里生熱層中碳纖維負(fù)載中的二根電極線相連接，從而實(shí)現(xiàn)了再把人運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成的電能進(jìn)而隨即變成需要的熱能量°
權(quán)利要求
1.一種生熱保溫鞋，包括鞋底(A)以及與鞋底(A)連為一體的鞋幫(B)，所述的鞋底A 包括鞋底膠層(1)以及設(shè)置在鞋底膠層(1)上端的鞋底保溫層O)，所述鞋幫B包括鞋面 (4)和鞋里(5)，其特征在于在鞋底膠層(1)和鞋底保溫層(2)上開設(shè)有安裝壓電發(fā)電器 (6)的中間槽，在鞋面⑷與鞋里(5)之間設(shè)置有鞋幫保溫層(13)，在鞋幫保溫層(13)內(nèi)附著有碳纖維材料制成的生熱層(3)，所述的壓電發(fā)電器(6) 二端引出電源線分別直接與生熱層(3)中碳纖維二個(gè)電極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生熱保溫鞋，其特征在于所述的壓電發(fā)電器(6)包括受力塊(7)、傳力塊(8)、壓電器件(9)和槽形盒(10)，在槽形盒(10)內(nèi)的二端分別對(duì)稱設(shè)置有二個(gè)壓電器件(9)，且二個(gè)壓電器件(9)與槽形盒(10)內(nèi)側(cè)端面緊貼；所述的二個(gè)壓電器件(9)的電源線(1 分別與生熱層( 中碳纖維二個(gè)電極相連接，二個(gè)帶有滾輪(11)的直角梯形滑塊傳力塊(8)對(duì)稱處于二個(gè)壓電器件(9)的內(nèi)側(cè)并且在槽形盒(10)中形成V 形槽；受力塊(7)左右二個(gè)側(cè)面分別與傳力塊(8)的斜面相平行，且其底部和上平面下部高度高于槽形盒(10)的高度。
全文摘要
一種生熱保溫鞋，在鞋底上安裝壓電發(fā)電器，在鞋幫內(nèi)設(shè)置有鞋幫保溫層，在鞋幫保溫層內(nèi)附著有碳纖維材料制成的生熱層，壓電發(fā)電器二端引出電源線分別直接與生熱層中碳纖維二個(gè)電極相連接。本發(fā)明利用壓電發(fā)電器的壓電效應(yīng)把人垂直方向雙腳交替運(yùn)動(dòng)時(shí)的腳面對(duì)鞋底部壓力能量轉(zhuǎn)換成電能，以代替機(jī)械旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及其普通的電磁式發(fā)電機(jī)的功能，不但使其厚度和體積大幅度降低，而且不需要機(jī)械復(fù)位的彈簧，從而徹底解決了由于復(fù)位彈簧的存在帶來的走路吃力等不良影響。另外，利用似于布類材料的碳纖維作為電—熱轉(zhuǎn)換材料代替電熱絲，保證了保溫鞋任何需要熱量的部位都能夠?qū)崿F(xiàn)電加熱，又不影響鞋的舒適度。
文檔編號(hào)A43B7/34GK102150971SQ20111009137
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者劉亞花, 寧鐸, 張婷, 王盼盼, 黃建兵 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)