ОБУВЬ С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ АКТИВНОГО ВОЗДУШНОГО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК A43B7/02 A43B7/06 A43B7/24 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение относится к обуви с устройством для активного воздушного кондиционирования.

В последующем описании термины "обувь", "ботинок" использованы для обозначения ботинок, сапог, туристской обуви, военных сапог и любых других типов обуви, имеющих широкий ряд назначений.

Предпосылки к созданию изобретения

Как известно, в настоящее время на рынке имеется ряд типов обуви, оснащенной встроенным вентиляционным устройством для циркуляции потока воздуха внутри обуви для проветривания обуви.

Вентиляционные устройства, используемые в настоящее время, обычно встраивают в подошву обуви, и они обычно содержат насосный узел, приводимый в действие потребителем в процессе ходьбы, и две соединительные трубки для соединения насоса с внутренностью обуви и с внешней окружающей средой соответственно. Насосный узел обычно выполнен в виде варьируемой по объему насосной камеры, сформированной внутри каблука подошвы, которая, как правило, изготовлена из резины, и двух одноходовых клапанов, расположенных на входе двух соединительных трубок. Одноходовые клапана могут быть ориентированы таким образом, чтобы направлять поток воздуха внутрь ботинка или наружу из ботинка в ходе циклических изменений объема камеры насоса при воздействии переменного веса на подошву.

Основным недостатком вентиляционных устройств описанного выше типа является то, что они просто обеспечивают циркуляцию воздуха в обуви для поддержания приемлемого уровня влажности, но без существенного изменения температуры воздуха внутри обуви.

Технической задачей настоящего изобретения явилось создание устройства для воздушного кондиционирования, предназначенного для исключения упомянутых выше недостатков.

Техническим результатом настоящего изобретения стало создание обуви с устройством для воздушного кондиционирования для поддержания температуры внутри обуви по выбору на уровне выше или ниже температуры внешней окружающей среды.

Данный технический результат достигается за счет того, что в ботинке, содержащем устройство для активного воздушного кондиционирования для выборочного отбора или сообщения тепла от или к ноге в ботинке, причем устройство для активного воздушного кондиционирования содержит, по меньшей мере, один главный теплообменник для теплообмена с внутренностью ботинка, по меньшей мере, один компрессор для создания потока сжатого воздуха и, по меньшей мере, одну питающую трубку, соединяющую упомянутый главный теплообменник с выпуском компрессора ботинка, согласно изобретению устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит впускную трубку, соединяющую упомянутый компрессор с окружающей средой, и выхлопную трубку, соединяющую упомянутый главный теплообменник с окружающей средой.

Предпочтительно устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит вдоль питающей трубки вспомогательный теплообменник для охлаждения потока сжатого воздуха, циркулирующего внутри него, и расширительный клапан для быстрого расширения и, следовательно, для резкого снижения давления потока воздуха, поступающего из вспомогательного теплообменника.

Предпочтительно устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит обводную трубку, соединяющую напрямую компрессор с главным теплообменником так, чтобы обходить вспомогательный теплообменник и расширительный клапан, и двухпозиционный клапан, расположенный на обводной трубке, для регулирования прохождения потока сжатого воздуха по обводной трубке.

Предпочтительно устройство для активного воздушного кондиционирования содержит обратный клапан, расположенный на выхлопной трубке, для предотвращения возврата воздуха в главный теплообменник.

Предпочтительно главный теплообменник, компрессор и питающая трубка вмонтированы в подошву ботинка.

Предпочтительно главный теплообменник образован слоем материала, обладающего хорошей теплопроводностью, внутри которого сформирован змеевик, по которому протекает поток сжатого воздуха от компрессора, причем упомянутый слой встроен в подошву ботинка так, что упомянутый змеевик расположен ближе к верхней поверхности подошвы.

Далее изобретение будет раскрыто более подробно на неограничивающем примере его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

Фиг.1 - вид сбоку, с сечениями и частичными вырывами для большей ясности чертежа ботинка согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - вид в плане, с сечениями и частичными вырывами для большей ясности чертежа подошвы ботинка на Фиг.1.

Позицией 1 на Фиг.1 обозначен в целом ботинок, содержащий устройство 2 для активного воздушного кондиционирования для такого регулирования температуры внутри ботинка 1, чтобы обеспечивать повышенный комфорт для ноги внутри ботинка 1. Более конкретно, в зависимости от требований потребителя устройство 2 для воздушного кондиционирования предназначено для отвода или подвода тепла к ноге в ботинке 1, чтобы поддерживать температуру внутри ботинка 1 на комфортном значении выше или ниже температуры внешней окружающей среды, если это требуется.

Устройство 2 для воздушного кондиционирования предпочтительно, но не обязательно, встроено в подошву 3 ботинка 1 и содержит теплообменник 4, размещенный внутри подошвы 3 ботинка 1 вблизи верхней поверхности 3а, на которую опирается стопа ноги; компрессор 5 для создания потока сжатого воздуха (под давлением в несколько десятых бара); и питающую трубку 6, соединяющую выход компрессора 5 с теплообменником 4.

Устройство 2 для воздушного кондиционирования также содержит впускную трубку 7, которая соединяет компрессор 5 с внешней окружающей средой; выхлопную трубку 8, которая соединяет теплообменник 4 с внешней окружающей средой; и, возможно, известный сам по себе обратный клапан 9, расположенный на выхлопной трубке 8, для предотвращения возврата воздуха в теплообменник 4.

В примере, изображенном на Фиг.1 и 2, теплообменник 4 образован слоем 4, а из материала, обладающего хорошей теплопроводностью, внутри которого сформирован змеевик 4b, по которому проходит сжатый воздух от компрессора 5. Слой 4 а предпочтительно, но не обязательно, изготавливают из эластичного деформируемого материала и он, как правило, встроен в подошву 3 ботинка 1 так, чтобы змеевик 4b располагался как можно ближе к верхней поверхности 3а подошвы 3, чтобы обеспечивать максимальный теплообмен с ногой, находящийся в ботинке 1.

Остальная часть подошвы 3, с другой стороны, изготовлена из материала, обладающего низкой теплопроводностью (т.е. из теплоизолирующего материала), чтобы снизить до минимума теплообмен с внешней окружающей средой.

Компрессор 5 (см. Фиг.1) предпочтительно, но не обязательно, располагают в каблуке подошвы 3 и его приводят в действие механическим воздействием, которому подвержена подошва 3 при ходьбе потребителя. Более конкретно, компрессор 5 приводят силой веса, создаваемой циклически и воздействующей на подошву 3 ботинка 1 во время ходьбы потребителя.

Следует подчеркнуть, что компрессор 5 производит в существенной степени адиабатическое сжатие воздуха, засасываемого из окружающей среды, и выдает поток сжатого воздуха с более высокой температурой, чем температура окружающего воздуха.

В показанном примере компрессор 5 содержит: двояковыпуклую варьируемую по объему камеру 5а, выполненную в каблуке, как правило, изготавливаемую из эластично деформируемого материала - подошвы 3; впускной клапан 5b, расположенный в месте соединения камеры 5а и впускной трубкой 7; нагнетательный клапан 5с, расположенный в месте соединения камеры 5а и питающей трубки 6. Впускной клапан 5b, известного типа, позволяет только вход потока воздуха по впускной трубке 7 в камеру 5а, когда давление в камере 5а меньше внешнего давления, а нагнетательный клапан 5с, также известного типа, позволяет только проход потока воздуха из камеры 5а в питающую трубку 6, когда давление в камере 5а достигает заданного значения Р (несколько десятых бара).

Компрессор 5 может, конечно, иметь другое исполнение.

Устройство 2 для воздушного кондиционирования также содержит, вдоль питающей трубки 6, теплообменник 10 для отвода тепла во внешнюю среду и пластинчатый клапан 11 для быстрого расширения воздуха и, следовательно, резкого сброса давления воздушного потока, поступающего из теплообменника 10.

И наконец, устройство 2 для воздушного кондиционирования также содержит обводную трубку 12, которой компрессор 5 напрямую соединен с теплообменником 4, чтобы обходить теплообменник 10 и пластинчатый клапан 11, и двухпозиционный клапан 13, расположенный на обводной трубке 12. Двухпозиционный клапан 13 можно переключать из положения "Открыто", при котором обеспечивается проход сжатого воздуха из компрессора 5 в теплообменник 4, в положение "Закрыто", при котором закрывают обводную трубку 12 непроницаемым для воздуха образом, чтобы для достижения теплообменника 4, поток сжатого воздуха проходил по питающей трубке 6, соединенной с теплообменником 10 и пластинчатым клапаном 11.

В показанном примере (см. Фиг.1 и 2) теплообменник 10 выполнен в виде элемента 10а, изготовленного из материала, обладающего хорошей теплопроводностью, в котором сформирована трубка 10b, по которой проходит поток сжатого воздуха от компрессора 5. Элемент 10а соединен с каблуком подошвы 3 так, что часть поверхности элемента обращена наружу, чтобы воздух окружающей среды, омывающий упомянутую поверхность, мог отбирать тепло от потока сжатого воздуха, проходящего по трубке 10b.

Действие устройства 2 для воздушного кондиционирования описано в предположении, что сначала двухпозиционный клапан 13 находится в положении "Открыто", а затем - в положении "Закрыто".

Если потребитель ходит при положении двухпозиционного клапана 13 "Открыто", то поток сжатого воздуха от компрессора 5 подается по обводной трубке 12 прямо в теплообменник 4, где перед тем как он будет выброшен в окружающую атмосферу через выхлопную трубку 8, тепло перейдет от него к ноге и таким образом нагреет ногу внутри ботинка 1, принимая во внимание то, что поток сжатого воздуха, поступающий от компрессора 5, как утверждалось, имеет значительно более высокую температуру, чем атмосферный воздух.

При положении "Открыто" двухпозиционного клапана 13 устройство 2 для воздушного кондиционирования, таким образом, предназначено для поддержания температуры ноги в ботинке 1 на значительно более высоком значении, чем температура окружающей среды.

Если потребитель ходит при положении двухпозиционного клапана 13 "Закрыто", то поток сжатого воздуха от компрессора 5 направляется по питающей трубке 6 и далее по теплообменнику 10, где температура потока воздуха снижается благодаря отдаче тепла в атмосферу, и по пластинчатому клапану 11, где быстрое расширение приводит к резкому падению температуры.

Падение температуры, вызванное быстрым расширением (в существенной степени адиабатическом), приводит к снижению температуры потока сжатого воздуха до значения ниже температуры внутри ботинка 1, так что когда поток проходит по теплообменнику 4, он выбрасывает тепло из ботинка и таким образом охлаждает ногу внутри ботинка 1.

При положении двухпозиционного клапана 13 "Закрыто" устройство 2 для воздушного кондиционирования предназначено для поддержания температуры ноги в ботинке 1 на более низком значении, чем температура окружающей среды.

Действием устройства 2 для воздушного кондиционирования можно, очевидно, управлять достаточно точно путем регулирования отверстия двухпозиционного клапана 13 так, чтобы поток сжатого воздуха мог проходить как по питающей трубке 6, так и по обводной трубке 12.

В отличие от продаваемой в настоящее время обуви, ботинки 1, как это описано и изображено на рисунках в настоящей заявке, обладают основным преимуществом, обеспечиваемым устройством 2 для воздушного кондиционирования и заключающимся в возможности контролирования температуры в ботинке 1 и, таким образом, в обеспечении значительно большей комфортности для ног потребителя. Кроме того, возможности регулирования, обеспечиваемые с помощью двухпозиционного клапана 13, позволяют регулировать температуру внутри ботинка 1 согласно индивидуальным требованиям потребителя.

Другим преимуществом изобретения является то, что устройство 2 для воздушного кондиционирования можно встраивать в подошву 3 ботинка при обеспечении относительной дешевизны такой обуви.

Еще одно преимущество изобретения заключается в том, что благодаря тому, что компрессор 5 поглощает часть механической нагрузки, возникающей при ходьбе, значительно снижается механическая нагрузка, передаваемая от земли к ногам потребителя.

Очевидно, что можно внести различные изменения в конструкцию ботинка 1, описанного и изображенного в настоящей заявке, но без отступлений от объема настоящего изобретения.

В частности, согласно первому варианту исполнения (не показано) устройство 2 для воздушного кондиционирования может быть выполнено только для нагрева или только охлаждения ноги в ботинке 1.

В сравнении с изображенным примером в первом случае устройство 2 для воздушного кондиционирования не содержит теплообменник 10, пластинчатый клапан 11, обводную трубку 12 и двухпозиционный клапан 13, так что поток сжатого воздуха от компрессора 5 направляется прямо в теплообменник 4. Во втором случае устройство 2 для воздушного кондиционирования не содержит обводную трубку 12 и двухпозиционный клапан 13, так что поток сжатого воздуха от компрессора 5 может попадать в теплообменник 4, только проходя через теплообменник 10 и пластинчатый клапан 11.

В соответствии со вторым вариантом исполнения (не показан) теплообменник 4 может также быть вмонтирован в верхнюю часть ботинка 1.

В соответствии с третьим вариантом исполнения (не показан) впускная трубка 7 и выхлопная трубка 8 соединены между собой с образованием замкнутого контура. В этом случае в устройстве 2 для воздушного кондиционирования может циркулировать газ, отличный от воздуха.

Ботинок, содержащий устройство для активного воздушного кондиционирования для выборочного отбора или сообщения тепла от или к ноге в ботинке. Устройство для активного воздушного кондиционирования содержит, по меньшей мере, один главный теплообменник для теплообмена с внутренностью ботинка, по меньшей мере, один компрессор для создания потока сжатого воздуха и, по меньшей мере, одну питающую трубку, соединяющую упомянутый главный теплообменник с выпуском компрессора ботинка. При этом устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит впускную трубку, соединяющую упомянутый компрессор с окружающей средой, и выхлопную трубку, соединяющую упомянутый главный теплообменник с окружающей средой. Предложенное устройство обеспечивает циркуляцию воздуха в обуви для поддержания приемлемого уровня влажности, а также поддержание температуры внутри обуви по выбору на уровне выше или ниже температуры внешней окружающей среды. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Ботинок, содержащий устройство для активного воздушного кондиционирования для выборочного отбора или сообщения тепла от или к ноге в ботинке, причем устройство для активного воздушного кондиционирования содержит, по меньшей мере, один главный теплообменник для теплообмена с внутренностью ботинка, по меньшей мере, один компрессор для создания потока сжатого воздуха и, по меньшей мере, одну питающую трубку, соединяющую упомянутый главный теплообменник с выпуском компрессора ботинка, отличающийся тем, что устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит впускную трубку, соединяющую упомянутый компрессор с окружающей средой, и выхлопную трубку, соединяющую упомянутый главный теплообменник с окружающей средой.2. Ботинок по п.1, отличающийся тем, что устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит вдоль питающей трубки вспомогательный теплообменник для охлаждения потока сжатого воздуха, циркулирующего внутри него, и расширительный клапан для быстрого расширения и, следовательно, для резкого снижения давления потока воздуха, поступающего из вспомогательного теплообменника.3. Ботинок по п.2, отличающийся тем, что устройство для активного воздушного кондиционирования дополнительно содержит обводную трубку, соединяющую напрямую компрессор с главным теплообменником так, чтобы обходить вспомогательный теплообменник и расширительный клапан, и двухпозиционный клапан, расположенный на обводной трубке, для регулирования прохождения потока сжатого воздуха по обводной трубке.4. Ботинок по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что устройство для активного воздушного кондиционирования содержит обратный клапан, расположенный на выхлопной трубке, для предотвращения возврата воздуха в главный теплообменник.5. Ботинок по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что главный теплообменник, компрессор и питающая трубка вмонтированы в подошву ботинка.6. Ботинок по п.5, отличающийся тем, что главный теплообменник образован слоем материала, обладающего хорошей теплопроводностью, внутри которого сформирован змеевик, по которому протекает поток сжатого воздуха от компрессора, причем упомянутый слой встроен в подошву ботинка так, что упомянутый змеевик расположен ближе к верхней поверхности подошвы.