专利名称：自发热鞋的制作方法
技术领域：
本实用新型关于ー种自发热鞋，并且特别是关于ー种利用电磁感应(electromagnetic induction)或压电兀件(piezoelectricity unit)产生电能据以发热、保温的自发热鞋。
背景技术：
为了符合当前全世界提倡环保节能的趋势，市场上出现许多兼具实用与节能的产品。其中，利用人们简单动作就可以产生电能的商品，不仅可以达到节能环保的效果，在使用上也往往饶富趣味。举例来说，经手按压产生电能的手电筒以及从机械能转换成电能的 脚踏车，皆是实用且可以产生电能的商品。另ー方面，当行人长时间在低温环境行走时，若温度到达ー程度后，则行人的肢体将有冻伤的可能。而其中，由于脚指的血管分布密度较低，故又以脚指的冻伤为最常见。据此，电热鞋则为解决上述问题的其中的ー种手段。可自发热的配件因为需要随身携帯，配件内部通常装设薄型的电池，然而，所述薄型的电池内含水银，容易对环境造成污染。另外，若所述配件没有良好的防水设备，则所述电池容易漏电、受潮或者损坏。再者，由于电池储存于鞋体内，电池的更换亦将造成鞋具设计上的困难。综上所述，若发热配件可以搭配人们简单动作就可以产生电能，并且其内部结构简单不需要高规格的防水设备的同时其将不需对电池进行更换。除了不需于配件之内装置具有高污染性的水银电池之外，更利于行人于全天候配带，提高行人长时间在低温环境活动时的安全性。因此，所述配件具有高度实用性，成为各家厂商积极研究的问题。
发明内容本实用新型的一目的在于，提供ー种自发热鞋，可以利用人们行进时所产生的动能来产生电能据以转化成热能，除了不需于配件之内装置具有高污染性的水银电池，可产生热能以減少使用者肢体长时间于低温环境中以致冻伤的可能。根据本实用新型的ー个方面，本实用新型的ー种自发热鞋，包含ー鞋体，具有一内侧表面以及ー底部；ー发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有一第一壳体，具有至少ー第一卡合部；一第二壳体，具有至少ー第二卡合部，其中该第二卡合部活动地套接于该第一卡合部，使得该第一壳体与该第二壳体间形成一空间；一磁性元件，固设于该第一壳体并位于该空间中；ー感应线圈，固设于该第二壳体并位于该空间中，且该感应线圈置于该磁性元件的周围；以及一第一压电模组，设置于该磁性元件以及该第二壳体间；其中，当该发电装置受ー外力时，该第一壳体与该第二壳体产生相对运动，使得该感应线圈感应ー磁通量变化而产生ー感应电流，同时该第一压电模组吸收该磁性元件及该第二壳体间的压カ以产生一第一电荷；以及ー发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。[0008]其中，进一步包含有一控制装置，耦接该发热装置，该控制装置控制该发热装置；以及一储电装置，耦接该感应线圈以及该第一压电模组，接收该感应电流或该第一电荷以供该发热装置使用。其中，进一步包含有一显示装置，耦接该储电装置，该显示装置具有至少一发光二极管单元，该显示装置表达该储电装置的剩余电量，其中该显示装置利用不同的颜色来表达该储电装置中剩余电量的多寡。其中，该发电装置包含有一第一弹性元件，设置于该第一壳体与该第二壳体之间。其中，该第一压电模组包含有一弹性胶体，具有一第一弹性系数；以及一压电元 件组，产生该第一电荷，设置于该弹性胶体内，该压电元件组由多个压电元件相互重叠且串接而成，每一压电元件均分别具有一第二弹性系数并各自包含有一压电材料以及一金属薄板；其中，该第二弹性系数大于该第一弹性系数。其中，进一步包含有一整流装置，耦接于该发电装置以接收该感应电流或该第一电荷并产生一直流电能；以及一接口装置，耦接于该整流装置，用以将该直流电能供应予一外部电子装置。根据本实用新型的另一个方面，本实用新型的一种自发热鞋，包含一鞋体，具有一内侧表面以及一底部；一发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有一第一壳体，具有至少一第一卡合部；一第二壳体，具有至少一第二卡合部，其中该第二卡合部活动地套接于该第一卡合部，使得该第一壳体与该第二壳体间形成一空间；一磁性元件，固设于该第一壳体并容置于该空间中；一感应线圈，固设于该第二壳体并位于该空间中，且该感应线圈置于该磁性元件周围；一第三壳体，该第三壳体具有一第三卡合部，该第三卡合部用于卡持该第一卡合部；以及一第二压电模组，设置于该第二壳体及该第三壳体间；其中，当该发电装置受一外力时，该第一壳体与该第二壳体产生相对运动，使得该感应线圈感应一磁通量变化而产生一感应电流，同时该第二压电模组吸收该第二壳体及该第三壳体间的压力以产生一第二电荷；以及一发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。其中，进一步包含有一控制装置，耦接该发热装置，该控制装置控制该发热装置；以及一储电装置，耦接该感应线圈及该第二压电模组，接收该感应电流或该第二电荷以供该发热装置使用。其中，进一步包含有一显示装置，耦接该储电装置，该显示装置具有至少一发光二极管单元，该显示装置表达该储电装置的剩余电量，其中该显示装置利用不同的颜色来表达该储电装置中剩余电量的多寡。其中，该发电装置包含有一第一弹性元件，设置于该第一壳体与该第二壳体之间。其中，该发电装置包含有一第二弹性元件，设置于该第二壳体与该第三壳体之间。其中，该第二压电模组包含有一弹性胶体，具有一第一弹性系数；以及一压电元件组，产生该第二电荷，设置于该弹性胶体内，该压电元件组由多个压电元件相互重叠且串接而成，每一压电元件均分别具有一第二弹性系数并各自包含有一压电材料以及一金属薄板；其中，该第二弹性系数大于该第一弹性系数。其中，进一步包含有一整流装置，耦接于该发电装置以接收该感应电流或第二电荷并产生一直流电能；以及一接口装置，耦接于该整流装置，用以将该直流电能供应予一外部电子装置。根据本实用新型的再一个方面，本实用新型的一种自发热鞋，包含一鞋体，具有一内侧表面以及一底部；一发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有一第一壳体，具有至少一第一卡合部；一第二壳体，具有至少一第二卡合部，其中该第二卡合部活动地套接于该第一卡合部，使得该第一壳体与该第二壳体间形成一空间；一磁性元件，固设于该第一壳体并容置于该空间中；以及一感应线圈，固设于该第二壳体并位于该空间中，且该感应线 圈置于该磁性元件周围；其中，当该发电装置受一外力时，该第一壳体与该第二壳体产生相对运动，使得该感应线圈感应一磁通量变化而产生一感应电流；以及一发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。根据本实用新型的又一个方面，本实用新型的一种自发热鞋，包含一鞋体，具有一内侧表面以及一底部；一发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有一弹性胶体，具有一第一弹性系数；以及一压电兀件组，产生一第一电荷，设置于该弹性胶体内，该压电兀件组由多个压电元件相互重叠且串接而成，每一压电元件均分别具有一第二弹性系数并各自包含有一压电材料以及一金属薄板；其中该第二弹性系数大于该第一弹性系数；以及一发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。综上所述，本实用新型的有益效果在于，透过各种不同的发电装置，本实用新型的自发热鞋的设计者可针对自发热鞋的厚度、电量需求以及成本等因素自行选择适用的发电装置，并可利用人行走时所施加于鞋体的外力来让设置于其中的发热装置运作。另外，本实用新型不需外接电能或电池的自发热鞋，于使用者行走的过程自动产生电能。更特别的是，本实用新型的发电装置的发热装置可增加鞋体内部的温度，以减少使用者肢体长时间于低温环境中以致冻伤可能的同时，亦可将其产生的电能输出予其他外部的电子装置以为他用。除此之外，本实用新型更可藉由发出不同颜色的光线来表示储电装置剩余电量的多寡，改善了使用者应用时的方便性。关于本实用新型的优点与精神可以藉由以下的创作详述及所附图式可到进一步的了解。
图IA :绘述了本实用新型的一具体实施例的自发热鞋的示意图。图IB :述了本实用新型的一具体实施例的发热装置的俯视图。图IC :述了本实用新型的一具体实施例的发热装置的部分剖面图。图2A :分别绘述了本实用新型的一具体实施例中的发电装置的元件分解视图。图2B :分别绘述了本实用新型的一具体实施例中的发电装置的部分剖面图。图3A :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置未受外力作动时的部分剖面图图3B :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置已受外力作动时的部分剖面图。[0031]图4A :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置的元件分解视图。图4B :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置的部分剖面图。图5A :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置的立体示意图。图5B :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置的未受外力作动时的部分剖面图。图5C:绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置的已受外力作动时的部分剖面图。图:绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置未受外力作动时的部分剖面图。图5E :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置已受外力作动时的部分剖面图。图6A :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置未受外力作动时的部分剖面图。图6B :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置已受外力作动时的部分剖面图。图6C :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置未受外力作动时的部分剖面图。图6D :绘述了本实用新型的另一具体实施例中的发电装置已受外力作动时的部分剖面图。图7A :绘述了根据本实用新型的另一具体实施例中的发电装置的示意图。图7B :绘述了根据本实用新型的另一具体实施例中的发电装置中的压电元件组的示意图。
具体实施方式
在对本实用新型进行进一步的说明前，本说明书目前所述者仅属本实用新型的众多实例方法的其中之一，在本实用新型的实际使用时，可使用与本说明书所述方法及装置相类似或等效的任何方法或手段为之。再者，本说明书中所提及的一数目以上或以下，包含数目本身。另外，本说明书若提及某甲与某こ为电性连接或耦接时，其实指某甲与某こ具有能量、数据或信号的传输行为，其不以实际连接为限，据此，举凡藉有线、无线的方式以电、光、电磁波等手段进行的传输行为均属其义。再者，本说明书掲示执行所掲示功能的某些方法、流程，并不以说明书中所记载的顺序为限，除说明书有明确排除，否则各步骤、流程先后顺序的安排端看使用者的要求而自由调整。再者，本说明书中的各图式间的各元件间的比例已经过调整以維持各图面的简洁，故此，除了说明书有明确说明外，图面中的各个元件的相对应大小、位置以及形状均仅供參考，在不脱离本实用新型的创作观念下，各个元件的大小、位置以及形状等特征的安排端看使用者的要求而自由变更。另外，考量本实用新型的各元件的性质为相互类似，故各元件间的说明、标号为相互适用。另外，本说明书中所提及的装置、装置、器、元件等组成部分并不以实际上相互独立的硬体为限，其亦可以个别或整合后的软体或韧体的方式呈现。再者，图说中的实心线条表达了机械式连接，而虚线则表达了电性连接或稱接，合先述明。[0046]本实用新型揭露了一种自发热鞋，用以受一外力并据以产生热能以调整鞋体内的内部温度。请参见图IA至图1C，图IA绘述了本实用新型的一具体实施例的自发热鞋的示意图。图IB绘述了本实用新型的一具体实施例的发热装置的俯视图，而图IC则绘述了本实用新型的一具体实施例的发热装置的部分剖面图。如图IA所示，自发热鞋I大致上的包含有一发电装置10、一鞋体20、一发热装置30、一控制装置40、一储电装置50、一整流装置51、一感温装置60、一显示装置70以及一接口装置80。由图可见，鞋体20大致上的包含有一底部21、一内侧表面22以及一外侧表面23。鞋体20于使用者行进时将承受有一外力F。而发电装置10则埋设于底部21以用以受一外力F以发电。于本具体实施例中，外力F指使用者因行进而产生的重力或作用力。其中，地板与使用者脚部之间的鞋体20被定义为一底部21。然而，于本具体实施例中，发电装置10设置于底部21后方相对于使用者脚跟处。然而，其不以此为限，发电装置10亦可设置于底部21相对中央的位置或其他可有效受力的位置。另外，内侧表面22—词被定义为鞋体20内部与使用者脚部接触或鞋体20面向使用者脚部的方向的表面。需注意的是内侧表面22 —词并不以鞋体20供使用者踏持的表面为限，举凡处于鞋体20内侧的表面均可被视为本实用新型的内侧表面22。另外，内部温度一词则被大致的定义为鞋体20内的空气温度。再者，外侧表面23 —词被定义为处于鞋体20的外部的表面,或一相反于该内侧表面22的表面。需注意的是外侧表面23 —词并不以鞋体20的上方表面为限，其亦可指鞋体20的头、尾及侧端方向的外表面，如图IA所绘述。发热装置30与发电装置10耦接，用于自发电装置10取得电能并供给予其中的发热单元31以产生热能。发热装置30可设置于本实用新型的鞋体20的任意位置，而于本具体实施例中，发热装置30被埋设于鞋体20的内侧表面22处，然而其位置不以内侧表面22为限，按使用者的需求，其亦可设置于鞋体20的外侧表面23以用于溶雪或达成其他目的。请参阅图IB及图1C，于本具体实施例中，发热装置30为一电热转换装置，更明确的说，其为一膜状电阻片。该发热装置30的膜状电阻片包含有一发热单元31以及一封装单元32。发热单元31为一连串的电阻线，当电流通过时，其可因其电阻值的大小据以产生热能。另外，封装单元32利用一防水材料制成并完全包覆发热单元31。使得发热单元31能避免水分进入，进而避免发热单元31因水分的渗入造成损坏，达到防水的功效。除此之夕卜，封装单元32亦为一电性绝缘体，用于隔绝发热单元31以及使用者的皮肤以防止漏电或因过热所造成的烫伤。另外，考量于本具体实施例中，发热装置30设置于鞋体20内侧表面22相对于其端头处，故其形状呈现一相对应的叶状。然而其形状及所处位置将不以此为限，使用者可按发热装置30装置的设置方式及其位置来对发热装置30的形状作出一相对应的调整。 再请参阅图1A，由图可见，感温装置60耦接该控制装置40，用于感测该鞋体20内的内部温度并对该控制装置40传送一相对应的感温信号以作为该控制装置40调整内部温度的根据。更明确的说，于本具体实施例中，感温装置60可为一电子式感温装置，且其感温信号为一数字信号。然而，本实用新型的感温装置60将不以之为限，凡可被用于感测鞋体20的内部温度据以产生一感测信号的装置，则可被视为本实用新型的感温装置60。另外，感测信号并不以数字信号为限，感测信号本身亦可为一模拟信号的方式存在，更甚者，其更可为一利用机械的作动模式来予以代表亦可。另外，控制装置40可同时或个别地耦接本实用新型的各个装置。该控制装置40的主要功能在于控制该发热装置30的开关或其功率以控制该发热装置30的输出进而调整鞋体20内的一内部温度。除此之外，控制装置40更可根据感温装置60所输出的感温信号进行发热装置30的开、关或其接受功率的调整。于本具体实施例中，控制装置40为ー主要由印刷电路板以及设置于其中的运算电路所组成 。控制装置40可从发电装置10或储电装置50获得电源。值得ー提的是，本实用新型的自发热鞋不以具有上述的控制装置40为限。除此之外，本实用新型的储电装置50耦接发电装置10以及发热装置30，用以接收发电装置10产生的电カ并于调整后储存为一储蓄电能供该发热装置30使用。更明确的说，储电装置50除储电以外，其亦可被用于汇整或调节发电装置产生的各种，如电荷或感应电流等形式，的电能据以输出一相对稳定的电能。于本具体实施例中，储电装置50指一可充式电池，然而其不以可充式电池为限，按使用者的需要，该储电装置50亦可为ー电容或其他具有储电及整流效果的元件。值得ー提的是，本实用新型的自发热鞋不以具有上述的储电装置50为限。然而，当本实用新型的自发热鞋具有上述的储电装置50时，设计者可按其需求于鞋体20的外侧表面23处增设有ー显示装置70。显示装置70与储电装置50耦接，用于表达储电装置50中所剩余的电量。更明确的说，显示装置70可藉由储电装置50的输出电压或输出电流来评估储电装置50尚存的电量多寡进而将藉一光信号通知使用者。更明确的说，显示装置70大致上的包含有至少ー发光二极管单兀，如内嵌有ー控制电路的表面粘着型LED模组，即为一例。于本具体实施例中，显示装置70利用不同的顔色来表达储电装置50中剩余电量的多寡。例如，当储电装置50存量仅为其最大存量的61%至100%时，显示装置70将发出绿光，当存量仅为其最大存量的21%至60%吋，显示装置70将发出蓝光。而当存量仅为其最大存量的20%以下吋，显示装置70将发出红光，藉此通知使用者储电装置50中剩余电量的多寡。然而，其不以颜色的转变为限，显示装置70亦可利用光点数量、光強度或光闪烁的频率等其他以发光为手段通知使用者其储电装置50中剩余电量的多寡的手段为之。再者，本实用新型更可包含有一整流装置51，整流装置51可与发电装置10连接，整流装置51的其中一功能在于其可应用以汇整或调节发电装置10产生的各种如电荷、感应电流或其他形式的电能(例如交流电)以输出一相对稳定的另ー电能(例如直流电)。另外，整流装置51不以自发电装置10取得电能为限，整流装置51的电能亦可自储电装置50取得。需注意的是，整流装置51不以独立设置为限，其亦可按使用者的需求整合至储电装置50或发电装置10中。更明确的说，整流装置51可以按使用者的需求而作出省略。另外，于本具体实施例中，本实用新型的自发热鞋I更可包含有一接口装置80。接口装置80指一供电接ロ。供电接ロ可为ー USB 2. O或USB 3. O格式，然而其不以此为限，使用者可按其需求自由选用适当的连接端头，本实用新型不对此进行限制。于本具体实施例中，接口装置80耦接于整流装置51以将其输出的直流电能传输并供应予一外部电子装置2。然其，接口装置80不以耦接于整流装置51为限，接口装置80亦可直接地自发电装置10或储电装置50取得电能以作供电。另外，于本具体实施例中，接口装置80设置于鞋体20的外侧表面23处，用以供一外部电子装置2的连接端头插持以对其供电。[0060]另外，于本具体实施例中，接口装置80设置于鞋体20的外侧表面23处,用以供一外部电子装置2的连接端头插持以对其供电。然而其不以此为限，接口装置80亦可被埋设于鞋体20的底部21并只露出一相对应的插接接ロ以供电子元件的连接端头插持。除此之夕卜，接口装置80外更可包含有ー盖体(未绘示于图)，用以于接口装置80未使用时予以盖持，进而隔绝外部环境以及接口装置80。值得ー提的是，外部的电子装置2可指一手提电话、一移动电源、一可充式电池等。当外部电子装置2为ー小型移动电源时，使用者可将小型移动电源藉由其连接端直接地固设于接口装置80中以进行充电。在需要使用吋，使用者可随时自接口装置80移除小型移动电源即可自由应用。换句话说，本实用新型的发电装置10可应用于脚踩发电的发热元件，利用人行走时所施加于鞋体20的外力F，使得发热元件发热，成为一种不需外接电能或电池的绿色产品。需要注意的是，本实用新型于实际应用时，设计者可按其成本或设计考量选择性的同时或择一地对控制装置40、储电装置50或感温装置60进行省略，以使发热装置30与相对应用于发电的部件直接进行连接即可。例如，若本实用新型的自发热鞋I不具备控制装置40吋，则发电装置10可与发热装置30耦接以对其供给电能。除此之外，当本实用新型的自发热鞋I具有储电装置50吋，自发热鞋I更可选择性的装置有ー显示装置70，用于显示储电装置50尚存电量的多寡。除此之外，本实用新型的自发热鞋I亦可藉由一整流装置51及接口装置80对外部电子装置2进行供电或充电，在有限的空间中提供了多种不同的功能。需要注意的是，本实用新型于实际应用时，设计者可按其成本或设计考量选择性的同时或择一地对整流装置51及接口装置80进行省略。需注意的是，为了能使设计者可针对自发热鞋I的厚度、电量需求以及成本等因素自行选择适用的发电装置，本实用新型揭露了多种本质相同且结构类似的发电装置，以使其可配合各种形态的鞋具。更明确的说，本实用新型的发电装置10可具有多种不同的形态，以下将针对本实用新型的发电装置10的各种具体实施例作一分别说明。请參阅图2A及图2B，图2A及图2B分别绘述了本实用新型的一具体实施例的发电装置的元件分解视图以及其部分剖面图。于本具体实施例中，本实用新型的发电装置10大致上包含有一第一壳体11、一第二壳体12、一磁性元件13、ー感应线圈14以及ー第一弾性元件161。第一壳体11具有至少ー第一卡合部111。于实务中，第一卡合部111除了可以是固设于第一壳体11的构件之外，其更可与第一壳体11 一体成型。此外，于本具体实施例中，第—合部Iii为ー扇形的构件，然其不以此为限。同时，第二壳体12则具有至少ー第二卡合部121，第二卡合部121的形状与第一卡合部111相互对应且活动地套接于该第一卡合部111，使得该第一壳体11与该第二壳体12间形成一空间S以供磁性元件13以及感应线圈14设置于其中。更明确的说，于本具体实施例中，第一壳体11可为ー种上盖且第二壳体12可为ー种碗状结构，第合部111与第二卡合部121用以引导第一壳体11与第二壳体12之间的相对运动方向。因此，第一卡合部111以及第二卡合部121更可为对应的沟槽、滑轨或者其他适于使第一壳体11与第二壳体12进行相对运动的结构。另外，磁性元件13固设于第ー壳体11。于实务中，磁性元件13固设于第一壳体11的表面且置放于上述的空间S中。此外，磁性元件13的材料并不加以限制，举例来说，磁性元件13可以是铷铁硼或是其他适当的材料所制成的高磁性磁铁，只要是能够提供磁力的元件应皆属于本实用新型的范畴。而感应线圈14则固设于第二壳体12并位于所述空间S中，且感应线圈14置于磁性元件13周围。其中，当发电装置10中的第一壳体11或第二壳体12受一外力F时，第一卡合部111与第二卡合部121产生相对运动，使得感应线圈14感应磁性元件13的一磁通量变化而产生一感应电流。需注意的是，外力F并不以施加于第一壳体11为限，按其设计，外力亦可被施加于第二壳体12以使第二壳体12对固定的第一壳体11进行相对于外力方向的作动。于实务中，感应线圈14环绕于磁性元件13外侧，当磁性元件13因外力F而对感应线圈14产生相对运动时，感应线圈14可感应因磁性元件13的相对位移引发的磁通量变化进而产生感应电流。值得一提的是，于本具体实施例中，感应线圈14与储电装置50耦接以将感应电流传送予储电装置50中以转换成一储蓄电能以供发热装置30所用。然而，若本实用新型的自发热鞋I不具储电装置50时，发电装置10中的各个发电元件，如感应线圈 14，可直接地与发热装置30耦接以对其供给电能或藉由整流装置51来对发热装置30或其他装置供给电能。除此之外，本具体实施例中，本实用新型的发电装置10进一步的包含有一第一弹性元件161，其设置于第一壳体11与第二壳体12之间，当发电装置10受外力F时，第一壳体11与第二壳体12产生相对运动且第一弹性元件161对其二者提供一恢复力以使二者回复至其初始位置。更明确的说，于本具体实施例中，第一弹性元件161设置于第一壳体11与第二壳体12所闭合形成的空间S之中，相对于磁性元件13与第二壳体12之间的位置。举例来说，当发电装置10承受如图2A所示的外力F时，第一壳体11与第二壳体12产生相对运动以及相对位移，且其运动与位移方向依据第一卡合部111以及第二卡合部121所引导的方向。在此，本具体实施例中，第一壳体11与第二壳体12的相对运动与位移方向，与外力F方向平行。另外，只要是所施加的外力F可以让第一壳体11与第二壳体12产生相对运动，即属于本实用新型的范畴，本实用新型将不对此进行限制。换句话说，当发电装置10未受到外力F时，磁性元件13与感应线圈14所构成的磁回路为非闭合状态，此时磁通量较小；相对地，发电装置10受到外力F时，磁性元件13与感应线圈14所构成的磁回路为闭合状态,此时磁通量较大,而磁通量变化可在感应线圈14产生感应电流或电压。实际上，为了提供较大的磁通量变化，第一弹性元件161可如图2B所示地嵌入第二壳体12表面的一凹陷中，使得磁性元件13与第二壳体12在磁回路闭合时密接。然而，本实用新型不以此为限，第一弹性元件161尽管未嵌入第二壳体12的凹陷中仍能达成相当的效果。值得说明的是，第一弹性元件161只要是位于第一壳体11与第二壳体12间且能够提供一恢复力以抵抗外力F，即符合本实用新型的创作精神，于所属技术领域具有通常知识者应能自由变换第一弹性元件161于所述空间S中的位置，本实用新型在此并不加以限制。于实务中，第一弹性元件161可以是弹簧、弹片或者其他具有弹性的物体。需注意的是，于实际应用时，本实用新型的发电装置10按其设计的不同，可对第一弹性元件161进行省略亦可具有相当的复位效果。以本具体实施例来说明，当发电装置10受到外力F将磁性元件13抽离或进入感应线圈14时，磁性元件13可以藉助磁吸引力而自行复归未受外力F前的位置，也就是说，第一弾性元件161仅为辅助元件，非为必要的元件。另外，请參阅图3A及图3B，图3A绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置未受外力作动时的部分剖面图。图3B绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置已受外力作动时的部分剖面图。由图可见，于本具体实施例中，发电装置10大致上与图2A及图2B所绘述的设计相类似，其相异之处在 于其第一弾性元件161设置于第一壳体11的第一卡合部111以及第ニ壳体12的第二卡合部121之间以对第一壳体11提供ー恢复カ以抵抗相对应的外力F。藉由套设或嵌设于第二壳体12外侧壁或内侧壁的一固定结构163，第一弹性元件161可抵持于第二壳体12的表面以对第一壳体11以持续地施加一相对应于外力F方向的力。另外，固定结构163的形状与第二壳体12的外侧壁或内侧壁相互对应。需注意的是，图3A及图3B的具体实施例实仅为图2A的具体实施例的延伸设计，除第一弹性元件161及其相对应结构的设置方式外，图3A及图3B的具体实施例实与图2A及图2B所绘述的具体实施例相类似，故其二者的说明均相互适用。另外，为更进一步的提高发电装置10的效能，本实用新型更提供了另ー设计。请參阅图4A及图4B，图4A及图4B绘述了本实用新型的一具体实施例的发电装置的元件分解视图以及其部分剖面图。图4A及图4B的设计大致上的与图2A及图2B相类似，本具体实施例的特征在于其具有一第一压电模组15。另外，于本具体实施例中，第一压电模组15设置于磁性兀件13以及第ニ壳体12间。更明确的说，第一压电模组15设置于磁性元件13以及第ニ壳体12相对应于磁性元件13的表面之间，当磁性元件13作动并藉由其端面抵持于第二壳体12吋，磁性元件13对第ニ壳体12施加有一压カ以使第一压电模组15变形并吸收磁性元件13及第ニ壳体12间的压カ以产生ー第一电荷。更明确的说，当第一压电模组15受ー外力F时,第一压电模组15将产生一定程度的变型而使其两相对面产生ー电位差以产生一相对应于其压カ大小的第ー电荷。于本具体实例中，第一压电模组15与储电装置50耦接以将第一电荷传送予储电装置50中以转换成ー储蓄电能以供发热装置30所用。然而，若本实用新型的自发热鞋I不具储电装置50吋，感应线圈14亦可直接的或藉由整流装置51来与发热装置30连接并对其供给电能。需注意的是，除第一弾性元件161及第ー压电模组15的设置方式外，图4A及图4B的具体实施例大致上与图2A及图3A所绘述的具体实施例相类似，其标号及说明均相互通用。除此之外，本实用新型的发电装置10亦可具有另ー种形态。请參阅图5A至图5C。图5A、图5B及图5C分别绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置的立体示意图、未受力作动以及已受外力作动时的部分剖面图。于本具体实施例中，发电装置10包含有第一壳体11、第二壳体12、第三壳体17、一磁性兀件13、一感应线圈14以及一第二弹性兀件162。第一壳体11、第二壳体12、磁性元件13以及感应线圈14的形状以及运作原理与图2A及图2B的具体实施例同，故将不予以赘述。相对于图2A至图4B的具体实施例，本实用新型的特征其相异之处在于其发电装置10包含有一第三壳体17。第三壳体17与第一壳体11接触，同时第三壳体17具有第三卡合部171用以卡持或挡止第一卡合部111。当外力F施加于发电装置10或其中的第二壳体12或第三壳体17吋，由于第三卡合部171用以挡止或者卡持第一卡合部111，即第三壳体17与第一壳体11之间无相对运动，使得外力F用使第二壳体12与第三壳体17具有一相对应的运动。此外，于本具体实施例中，第三卡合部171为一凸环，固设于第三壳体17内部周围，用以挡止第一卡合部111。与先前所述的具体实施例相异，此具体实施例中，第二弹性兀件162设置于第二壳体12与第三壳体17之间，当第二壳体12与第三壳体17产生相对运动时，第二弹性元件162提供恢复力以抵抗外力F。需注意的是，虽本实用新型的第一壳体11与第二壳体12之间不具有第一弹性元件，但使用者可按其需要自由的参考图2A至图4B来于其二者之间增设。值得一提的是，于此实施例中，外力F施加在第二壳体12的开口端面上，推动第二壳体12向第三壳体17进行相对运动。因此，第二弹性元件162只要是位于第二壳体12与第三壳体17之间，且能够提供一恢复力以抵抗外力F，即符合本实用新型的创作精神，于所属技术领域具有通常知识者应能自由变换第二弹性元件162于第二壳体12与第三壳体17之间的位置，本实用新型在此并不加以限制。再次的，于实际应用时，本具体实施例并不以具有第二弹性元件162为限，有鉴第二弹性元件162的本质与第一弹性元件161相同，故将 不于此赘述。值得一提的是，图5A及图5B的具体实施例大致上的与图2A至图4B所记载的具体实施例相同，故图2A至图4B的延伸设计，均可被施行于本具体实施例中如图及图5E所绘述。更明确的说，图绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置受外力作动前的部分剖面图。图5E绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置受外力作动后的部分剖面图。由图可见，第一弹性元件161亦可被设置于第一卡合部111以及第二卡合部121之间以对第一壳体11提供一恢复力以抵抗相对应的外力F。另外，考量此第一弹性元件161设置于第二壳体12与第三壳体17之间，故其亦可被视为本实用新型的第二弹性元件 162。与先前的设计相异，在本具体实施例中，当第二壳体12受外力F时，第一弹性元件161将受力延伸，并于外力F消失时对第二壳体12施加一反方向的力以将其回复原位。值得一提的是，本具体实施例与图5A至图5B的具体实施例的差异仅在于其弹性元件的设置位置而已。故其说明及延伸设计均可被施行于本具体实施例中。除此之外，于另一具体实施例中，发电装置10可就图5B及图5C的具体实施例上，另增设一第二压电模组18。请参阅图6A及图6B，图6A绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置未受外力作动时的部分剖面图。图6B绘述了本实用新型的另一具体实施例的发电装置已受外力作动时的部分剖面图。由图可见，第二压电模组18设置于第二壳体12及第三壳体17间，用于吸收第二壳体12及第三壳体17间的压力以使第二压电模组18变形并据以产生一第二电荷。更明确的说，当第二壳体12受力而被压持于第三壳体17时，设置于二者之间的第二压电模组18将受力变形而产生一相对于其压力大小的第二电荷。于此时，储电装置50可进一步的耦接至第二压电模组18用以接收并储存感应线圈14以及第二压电模组18所产生的感应电流以及第二压电模组18所产生的第二电荷。此外，储电装置50所储存的储蓄电能更可进一步提供给发热装置30与控制装置40使用。而当储电装置50被省略时，发电装置10可以直接或藉由整流装置51来与发热装置30连接以对其供给电能。需注意的是，图6A及图6B所绘述的具体实施例中的第二弹性元件162亦可改以设置于第一壳体11及第ニ壳体12之间如图6C及图6D所绘述者，然而，虽图式未绘述，但第一壳体11及第ニ壳体12之间以及第二壳体12及第三壳体17之间均可分别设置有一第二弾性元件162。除此之外，设计者更可按其需要于图6A至图6D的设计基础上，将图4B中所绘述的第一压电模组15分别整合于其中，以取得更多的电能。 以下将对提及的第一压电模组15以及第ニ压电模组18进行说明。第一压电模组15或第二压电模组18于受外力F时,其将分别产生一定程度的变型而使其两相对面产生ー电位差以产生一相对应于其压カ大小的第一电荷以及第ニ电荷。本实用新型的第一压电模组15或第二压电模组18可分别为一片压电材料或数片压电材料组合，也可以是较复杂的结构如图7A及图7B所绘述。图7A绘述了根据本实用新型的另一具体实施例的发电装置中的压电模组的示意图。图7B则绘述了根据本实用新型的另一具体实施例的发电装置中的压电模组示意图。如图7A所示。需注意的是，为维持说明书的简洁，图中将以第二压电模组18为示范。然而，图中压电模组的结构可同时适用于第一压电模组15中。于本具体实施例中，第一压电模组15或第二压电模组18大致的包含有一弹性胶体191以及ー压电元件组192。压电元件组192设置于该弹性胶体191内，而压电兀件组192则用于产生ー相对应的第一电荷或第二电荷。更明确的说，当弹性胶体191受外力吋，弹性胶体191受压迫进而压迫压电元件组192，藉以产生ー相对应的第一电荷或第二电荷。于此时，储电装置50可进ー步的耦接至压电元件组192用以接收并储存压电元件组192所产生的第一电荷或第二电荷。此外，储电装置50所储存的储蓄电能更可进一歩提供给发热装置30或控制装置40使用。而当储电装置50被省略时，发电装置10可以直接或藉由整流装置51来与发热装置30连接以对其供给电能。其中，压电元件组192由多个压电元件193相互重叠且串接而成，每ー压电元件193均分别具有一第二弾性系数并各自包含有ー压电材料194以及ー金属薄板195。需注意的是，本实用新型的压电元件组192并不以具有多层压电材料194以及ー金属薄板195为限，按其电量高低的需求，该压电元件组192更可仅包含単一层压电材料194。更明确的说，压电元件组192设置于弹性胶体191内，而弹性胶体191则用以保护并固定压电元件组192，避免压电元件组192因受カ过大而破坏或是脱落。请參阅图7B，图7B绘述根据本实用新型的ー较佳具体实施例的压电元件组192示意图。如图7B所示，压电元件组192由多个压电元件193串接而成，每ー压电元件193各自包含有ー压电材料194以及ー金属薄板195。压电材料194的晶格内原子间具有特殊的排列，使得材料具有应カ场与电场耦合的效应。当对压电材料194施以物理压カ时，材料体内的电偶极距会因材料的压缩而变短，此时压电材料194为抵抗电偶极距的变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，以维持电偶极距的原状，进而使得压电材料194产生电场，亦即电压。于实际应用中，压电材料194可以为铌酸锂、铌酸钽、磷酸ニ氢钾、磷酸ニ氢铵、磷酸氢铅等铁电晶体或是其他具有压电效应的材料所制成。于本具体实施例中，压电材料194为ー输出正极，金属薄板195为ー输出负极。压电材料194与金属薄板195相迭而形成压电元件，并透过压电材料194以及金属薄板195重复交互迭置，使得多个压电元件能彼此串接而成压电元件组192。由于压电元件组192由多个压电元件串接而成，因此，相较于单一压电元件，本实用新型中压电元件组192的设计能输出相较更高的电压。此外，弹性胶体191具有一第一弹性系数，压电元件组192具有一第二弹性系数。于本实施例中，由于第二弹性系数大于该第一弹性系数，因此当弹性胶体191与压电元件组192受到相同的外力F而发生形变时，弹性胶体191产生的形变将不会比压电元件组192产生的形变更小，使得弹性胶体191在保护并固定压电元件组192的同时，不会限制住压电元件组192产生的形变大小，进而影响到压电元件组192产生的电压大小。另外，于本具体实施例中，由于压电元件组192设置于弹性胶体191内，为了避免压电元件组192产生的电能透过弹性胶体191传导出去，进而发生漏电或是短路等现象，弹性胶体191为一绝缘材料所制成。于实际应用中，弹性胶体191可以为硅胶、丁基橡胶、硅氧树脂等高分子聚合物或是其他具有弹性及电性绝缘的材料所制成。请再次参阅图7A，于本具体实施例当中，第一压电模组15或第二压电模组18可进一步包含有一电路196，电路196设置于弹性胶体191内并电性连接压电元件组192。于本具体实施例中，电路196可整合有一整流装置51，用以汇整由压电元件组192所产生的第一电荷或第二电荷以输出一相对稳定的电能。除此之外，电路196不以上述的整流装置51为限，按设计者的需要，电路196亦可将储电装置50整合于其中。此外，于本具体实施例中，由于电路196设置于弹性胶体191内，使得当外力F发生时，弹性胶体191能在保护并固定压电元件组192的同时，亦能避免电路196因受力过大而破坏或是脱落。此外，于本具体实施例中，弹性胶体191为一防水材料并完全包覆压电元件组192以及电路196。使得弹性胶体191能避免水分进入压电元件组192以及电路196内，进而避免压电元件组192以及电路196因水分的渗入造成损坏，达到防水的功效。请再次参阅图7A，如图7A所示，当有外力F产生并作用在压电元件组192上时，压电元件组192受力而产生形变，进而透过压电效应而产生电能，电能透过电路196整流并将电能传输至储电装置50或直接的传送予发热装置30及显示装置70进而驱动发热装置30及显示装置70。如此，与其相连接的发热装置30及显示装置70即可在没有外接电源的情况下发挥其具备的功能，进而达到节能的目的。值得一提的是，若其用电需求相对较低时，使用者可直接的将图7A及图7B所绘述的第一压电模组15或第二压电模组18直接作为本实用新型的发电装置10，进而省略第一壳体11、第二壳体12或第三壳体17等元件以达减低成本之效。综上所述，透过各种不同的发电装置，本实用新型的自发热鞋的设计者可针对自发热鞋的厚度、电量需求以及成本等因素自行选择适用的发电装置，并可利用人行走时所施加于鞋体的外力来让设置于其中的发热装置运作。另外，本实用新型不需外接电能或电池的自发热鞋，于使用者行走的过程自动产生电能。更特别的是，本实用新型的发电装置的发热装置可增加鞋体内部的温度，以减少使用者肢体长时间于低温环境中以致冻伤的可倉泛。藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。
权利要求1.一种自发热鞋，其特征在于，包含 一鞋体，具有一内侧表面以及一底部； 一发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有 一第一壳体，具有至少一第一卡合部； 一第二壳体，具有至少一第二卡合部，其中该第二卡合部活动地套接于该第一卡合部，使得该第一壳体与该第二壳体间形成一空间； 一磁性兀件，固设于该第一壳体并位于该空间中； 一感应线圈，固设于该第二壳体并位于该空间中，且该感应线圈置于该磁性元件的周围；以及 一第一压电模组，设置于该磁性兀件以及该第二壳体间； 其中，当该发电装置受一外力时，该第一壳体与该第二壳体产生相对运动，使得该感应线圈感应一磁通量变化而产生一感应电流，同时该第一压电模组吸收该磁性元件及该第二壳体间的压力以产生一第一电荷；以及 一发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。
2.如权利要求I所述的自发热鞋，其特征在于，进一步包含有 一控制装置，耦接该发热装置，该控制装置控制该发热装置；以及 一储电装置，耦接该感应线圈以及该第一压电模组，接收该感应电流或该第一电荷以供该发热装置使用。
3.如权利要求2所述的自发热鞋，其特征在于，进一步包含有 一显示装置，耦接该储电装置，该显示装置具有至少一发光二极管单元，该显示装置表达该储电装置的剩余电量，其中该显示装置利用不同的颜色来表达该储电装置中剩余电量的多寡。
4.如权利要求I所述的自发热鞋，其特征在于，该发电装置包含有 一第一弹性元件，设置于该第一壳体与该第二壳体之间。
5.如权利要求I所述的自发热鞋，其特征在于，该第一压电模组包含有 一弹性胶体，具有一第一弹性系数；以及 一压电元件组，产生该第一电荷，设置于该弹性胶体内，该压电元件组由多个压电元件相互重叠且串接而成，每一压电元件均分别具有一第二弹性系数并各自包含有一压电材料以及一金属薄板； 其中，该第二弹性系数大于该第一弹性系数。
6.如权利要求I所述的自发热鞋，其特征在于，进一步包含有 一整流装置，耦接于该发电装置以接收该感应电流或该第一电荷并产生一直流电能；以及 一接口装置，耦接于该整流装置，用以将该直流电能供应予一外部电子装置。
7.一种自发热鞋，其特征在于，包含 一鞋体，具有一内侧表面以及一底部； 一发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有 一第一壳体，具有至少一第一卡合部； 一第二壳体，具有至少一第二卡合部，其中该第二卡合部活动地套接于该第一卡合部，使得该第一壳体与该第二壳体间形成一空间； 一磁性元件，固设于该第一壳体并容置于该空间中； ー感应线圈，固设于该第二壳体并位于该空间中，且该感应线圈置于该磁性元件周围； 一第三壳体，该第三壳体具有一第三卡合部，该第三卡合部用于卡持该第合部；以及 一第二压电模组，设置于该第二壳体及该第三壳体间； 其中，当该发电装置受ー外力时，该第一壳体与该第二壳体产生相对运动，使得该感应线圈感应ー磁通量变化而产生ー感应电流，同时该第二压电模组吸收该第二壳体及该第三壳体间的压カ以产生ー第二电荷；以及 ー发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。
8.如权利要求7所述的自发热鞋，其特征在干，进ー步包含有 ー控制装置，耦接该发热装置，该控制装置控制该发热装置；以及 ー储电装置，耦接该感应线圈及该第二压电模组，接收该感应电流或该第二电荷以供该发热装置使用。
9.如权利要求8所述的自发热鞋，其特征在于，进ー步包含有 ー显示装置，耦接该储电装置，该显示装置具有至少ー发光二极管单元，该显示装置表达该储电装置的剩余电量，其中该显示装置利用不同的顔色来表达该储电装置中剩余电量的多寡。
10.如权利要求7所述的自发热鞋，其特征在于，该发电装置包含有 一第一弾性元件，设置于该第一壳体与该第二壳体之间。
11.如权利要求7所述的自发热鞋，其特征在干，该发电装置包含有 一第二弾性元件，设置于该第二壳体与该第三壳体之间。
12.如权利要求7所述的自发热鞋，其特征在于，该第二压电模组包含有 一弹性胶体，具有一第一弾性系数；以及 一压电元件组，产生该第二电荷，设置于该弹性胶体内，该压电元件组由多个压电元件相互重叠且串接而成，每ー压电元件均分别具有一第二弾性系数并各自包含有ー压电材料以及ー金属薄板； 其中，该第二弾性系数大于该第一弾性系数。
13.如权利要求7所述的自发热鞋，其特征在干，进ー步包含有 一整流装置，耦接于该发电装置以接收该感应电流或第二电荷并产生一直流电能；以及 一接口装置，耦接于该整流装置，用以将该直流电能供应予一外部电子装置。
14.ー种自发热鞋，其特征在于，包含 ー鞋体，具有ー内侧表面以及ー底部； ー发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有 一第一壳体，具有至少ー第一卡合部； 一第二壳体，具有至少ー第二卡合部，其中该第二卡合部活动地套接于该第一卡合部，使得该第一壳体与该第二壳体间形成一空间；一磁性元件，固设于该第一壳体并容置于该空间中；以及 一感应线圈，固设于该第二壳体并位于该空间中，且该感应线圈置于该磁性元件周围； 其中，当该发电装置受一外力时，该第一壳体与该第二壳体产生相对运动，使得该感应线圈感应一磁通量变化而产生一感应电流；以及 一发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。
15. 一种自发热鞋，其特征在于，包含 一鞋体，具有一内侧表面以及一底部； 一发电装置，设置于该底部，该发电装置包含有 一弹性胶体，具有一第一弹性系数；以及 一压电兀件组，产生一第一电荷，设置于该弹性胶体内，该压电兀件组由多个压电兀件相互重叠且串接而成，每一压电元件均分别具有一第二弹性系数并各自包含有一压电材料以及一金属薄板； 其中该第二弹性系数大于该第一弹性系数；以及 一发热装置，该发热装置与该发电装置耦接，该发热装置埋设于该内侧表面。
专利摘要本实用新型揭露了一种自发热鞋，其包含有一发电装置。当使用者踩踏或挤压自发热鞋时，发电装置会受外力并利用电磁感应或压电材料的物理特性来产生感应电流或电荷，进而供应予发热元件以使其进行加温并增加鞋体内部的内部温度。为了能使设计者可针对自发热鞋的厚度、电量需求以及成本等因素自行选择适用的发电装置，本实用新型揭露了多种本质相同且结构类似的发电装置，以让使用者可按各种需求来自行替换。本实用新型的自发热鞋的主要功能在于增加鞋体内部的温度，以减少使用者于长时间处于低温环境时肢体冻伤的可能。
文档编号A43B7/04GK202635755SQ20122010681
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者曾胜克 申请人:曾胜克