一種發電暖腳鞋的製作方法
2023-10-11 03:13:14 1
本實用新型涉及暖腳鞋技術領域，具體涉及一種發電暖腳鞋。
背景技術：
在冬季，多數人會面臨著腳冷的問題，尤其是在北方，室外溫度經常低至零下20度左右，極易造成腳部凍傷的問題，影響人們的身體健康，因此，在冬季腳部的保暖工作尤為重要，人們經常選擇雪地靴等保暖性能較好的鞋子，但是雪地靴的保暖效果隨著穿著次數的增加而下降，不能滿足人們的取暖需要。
隨著科技的進步，人們致力於研究一款自帶發電取暖功能的鞋子，這種鞋子可以將人們走路時產生的機械能轉化為電能，以供鞋子發熱使用，如授權公告號為CN103580535B，授權公告日為2016.04.20的中國實用新型專利《鞋墊式壓電發電機》，其公開了一種具有上保護層和下保護層，且在上、下保護層中間設置有壓電發電單元，該壓電發電單元包括上齒層和下齒層，且在上、下齒層之間設置壓電薄膜，以將人走路時對鞋墊的壓力轉化為電能，以實現鞋子暖腳或其它功能的需要，但是其無法控制鞋內的溫度，容易造成鞋內溫度過高，造成腳部的不適，而且會造成電能的浪費，
申請公布號為CN10579557A，申請公布日為2016.07.27的中國實用新型專利申請《一種智能控制的發電調溫鞋及其控制方法》中公開了一種採用齒輪發電機組發電的鞋子，並在鞋底安裝風扇以對鞋子進行降溫，但是風扇的運行需要消耗電能，而人們走路產生的機械能有限，無法同時滿足發熱和降溫兩個功能的需求。
因此，如何在減少電能損耗的同時實現鞋內溫度可調是亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供一種發電暖腳鞋，以實現鞋內的溫度可調，且可以降低電能的損耗。
第一方面，本實用新型提供的一種發電暖腳鞋，包括鞋底和鞋面；所述鞋底的頂部設置有發熱體，該發熱體呈鞋墊形狀，且在該發熱體上設置有多個溫度檢測裝置；所述鞋底內部設有容置腔，所述容置腔內與前腳掌和後腳跟對應的位置處均設置有壓電發電裝置，所述容置腔內與各個溫度檢測裝置對應的位置處均設置有溫差發電裝置；所述容置腔還設置有蓄電池，該蓄電池分別與所述發熱體、溫度檢測裝置、壓電發電裝置和溫差發電裝置連接；所述鞋底頂部與各個溫差發電裝置對應的位置處設有開口，所述溫差發電裝置包括熱端面和冷端面，所述熱端面的頂部穿過所述開口與發熱體的底部貼合，所述冷端面的底部與所述容置腔的底面貼合；在所述熱端面和冷端面之間矩陣分布有多個半導體熱電偶；各個溫差發電裝置的外周均設置有一個上下開口的盒體，該盒體的上表面與所述容置腔的頂部固定連接，盒體下表面與所述容置腔的底部固定連接；還包括控制器，該控制器分別與所述溫度檢測裝置、溫差發電裝置和蓄電池連接。
本實用新型中，當人在走路時，壓電發電裝置在腳部壓力的作用下受力發電，並由蓄電池將電能儲存，當溫度檢測裝置檢測到鞋內的溫度較低時，控制器即控制蓄電池對發熱體供電，以提高鞋內的溫度；當溫度檢測裝置檢測到鞋內的溫度較高時，控制器即控制溫差發電裝置工作，將鞋內的熱能轉化為電能，為蓄電池充電；本實用新型中的溫差發電裝置的安裝位置與溫度檢測裝置相對應，可以在更好地降低溫度較高位置的溫度；而且，由於容置腔的頂部設有開口，本實用新型中在開口處增設盒體，增強了鞋底的整體結構強度和剛度，防止鞋底塌陷，同時可以對置於盒體中的溫差發電裝置起到一定的保護作用，防止其受壓損壞。由此可見，本實用新型提供的發電暖腳鞋，可以通過對鞋內溫度的監測，控制發熱體或溫差發電裝置工作，實現鞋內溫度的可調，同時可以在降溫的同時產生電能，避免了能源的浪費，同時盒體結構的設計可以延長發電暖腳鞋的使用壽命，可以保障用戶長時間的使用需求。
優選地，所述發熱體的長度方向上均布有三個溫度檢測裝置，且在所述容置腔內與各個溫度檢測裝置對應的位置處均設置有兩個溫差發電裝置。設置三個溫度檢測裝置，可以更好地檢測鞋內各位置的溫度，防止鞋內出現局部過冷或過熱的現象。
優選地，所述壓電發電裝置包括支撐塊和上壓板，所述支撐塊固定在容置腔的底面，所述上壓板固定在容置腔的頂面，且在所述支撐塊的頂面設置有多層並聯設置的壓電薄膜，該壓電薄膜通過整流模塊與所述蓄電池連接。設置多層壓電薄膜可以提高壓電發電裝置產生的電量，而由於壓電薄膜產生的電流為交流電，因此本實用新型中，在蓄電池與壓電發電裝置之間設置整流模塊，以將交流電處理為直流電，以為蓄電池充電。
優選地，所述支撐塊與上壓板均為長方體，且二者的中心線重合，其中上壓板的底面積大於支撐塊的底面積。採用這種設計結構，可以防止上壓板與支撐塊錯位，使得壓電薄膜受力均勻。
優選地，所述發熱體與所述蓄電池之間設置有第一開關，各個溫差發電裝置與所述蓄電池之間均設置有第二開關；所述第一開關和第二開關分別與所述控制器連接。在每個溫差發電裝置與蓄電池之間均設置有第二開關，可以在其中一個溫度檢測裝置檢測的溫度過高，而其它兩個檢測結果正常時，控制溫度過高位置處的溫差發電裝置工作，實現定點降溫。
優選地，所述鞋底上設置有與所述蓄電池連接的USB接口，以用於為手機等小電器充電。
優選地，所述鞋底和鞋面可拆卸連接，在鞋面需要清洗時，可將鞋底拆卸下來，以免鞋底的電器元件被損壞。
優選地，所述發熱體的面料採用碳纖維。發熱體的溫度較高，採用碳纖維材料可以有效防止鞋內發臭。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分並不一定按照實際的比例繪製。
圖1為本實用新型所述發電暖腳鞋的結構示意圖；
圖2為本實用新型所述發熱體的結構示意圖；
圖3為本實用新型所述壓電發電裝置的結構示意圖；
圖4為本實用新型所述溫差發電裝置的結構示意圖；
圖5為本實用新型所述發電暖腳鞋的結構框圖。
附圖標記：
1-鞋底；2-鞋面；3-發熱體；4-壓電發電裝置；5-溫差發電裝置；6-整流模塊；7-蓄電池；8-控制器；
11-容置腔；31-溫度檢測裝置；32-第一開關；41-支撐塊；42-上壓板；43-壓電薄膜；51-熱端面；52-冷端面；53-半導體熱電偶；54-盒體；55-第二開關。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。
第一方面，如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實用新型一實施例提供的發電暖腳鞋，包括鞋底1和鞋面2，在所述鞋底1的頂部設有呈鞋墊形狀的發熱體3，該發熱體3的長度方向上均布有三個溫度檢測裝置31，且上述發熱體3的面料採用碳纖維，以防止發熱體3因高溫而產生臭味；上述鞋底1的內部設有容置腔11，在該容置腔11內與前腳掌和後腳跟對應的位置處均設有壓電發電裝置4，該壓電發電裝置4通過整流模塊6與蓄電池7連接，該蓄電池7用於為發熱體3和溫度檢測裝置31供電；在所述容置腔11內與各個溫度檢測裝置31對應的位置處均設置有兩個溫差發電裝置5，該溫差發電裝置5與所述蓄電池7連接；此外，上述蓄電池7和發熱體3之間設置有第一開關32，蓄電池7與溫差發電裝置5之間設有第二開關55；本實施例提供的發電暖腳鞋還包括控制器8，該控制器8分別與所述溫度檢測裝置31、第一開關32和第二開關55連接。
當人在走路時，壓電發電裝置4在腳部壓力的作用下受力發電，並由蓄電池7將電能儲存，當溫度檢測裝置31檢測到鞋內的溫度較低時，控制器8即控制第一開關32開啟，此時蓄電池7對發熱體3供電，以提高鞋內的溫度；當溫度檢測裝置31檢測到鞋內的溫度較高時，控制器8即控制第一開關32關閉，同時控制溫度高於40度處的溫差發電裝置5的第二開關55開啟，以使得相應的溫差發電裝置5工作，將鞋內的熱能轉化為電能，為蓄電池7充電，避免了鞋內熱能的浪費，同時提高了發電暖腳鞋的發電能力；此外，本實施例中鞋底1和鞋面2之間採用可拆卸的連接方式，以便於在清洗鞋面2時，將鞋底1拆卸下來。
上述壓電發電裝置4包括支撐塊41和上壓板42，所述支撐塊41和上壓板42均為長方體，且二者的中心線重合，所述支撐塊41固定在容置腔11的底面，所述上壓板42固定在容置腔11的頂面，且在所述支撐塊41的頂面設置有多層並聯設置的壓電薄膜43，該壓電薄膜43通過整流模塊6與所述蓄電池7連接；此外，所述上壓板42的底面積大於支撐塊41的底面積，以防止上壓板42與支撐塊41錯位，保證壓電薄膜43受力均勻；其中，整流模塊6採用市場上成熟的技術，如前述專利CN103580535B中公開的電源管理模塊中的整流模塊，可將交流電整流為直流電。
本實施例中，所述鞋底1頂部與各個溫差發電裝置5對應的位置處均設有開口；上述溫差發電裝置5包括熱端面51和冷端面52，所述熱端面51的頂部穿過所述開口與發熱體3的底部貼合，所述冷端面52的底部與所述容置腔11的底面貼合；在所述熱端面51和冷端面52之間矩陣分布有多個半導體熱電偶53，由於發熱體3的溫度較高，而容置腔11的底面與外界空氣接觸，其溫度較低，因此在熱端面51和冷端面52之間會產生較大的溫度差，可以滿足溫差發電的需求。
各個溫差發電裝置5的外周均設置有一個上下開口的盒體54，該盒體54的上表面與所述容置腔11的頂部固定連接，盒體54下表面與所述容置腔11的底部固定連接，提高鞋底1的整體結構強度和剛度，防止鞋底1塌陷，保護各內置元件。
此外，所述鞋底1上設置有與所述蓄電池7連接的USB接口，以用於為手機等小電器充電。
最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求和說明書的範圍當中。