ITBO980656A1 - Calzatura con dispositivo di climatizzazione attivo. - Google Patents

Calzatura con dispositivo di climatizzazione attivo. Download PDF

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ITBO980656A1 IT1998BO000656A ITBO980656A ITBO980656A1 IT BO980656 A1 ITBO980656 A1 IT BO980656A1 IT 1998BO000656 A IT1998BO000656 A IT 1998BO000656A IT BO980656 A ITBO980656 A IT BO980656A IT BO980656 A1 ITBO980656 A1 IT BO980656A1
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Domenico Valori
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Description

DE SCR IZ ION E
La presente invenzione è relativa ad una calzatura con dispositivo di climatizzazione attivo.
Nella trattazione che segue con il termine "calzatura" vengono indicati indifferentemente scarpe, stivali, scarponi da montagna, scarponi da sci, scarpe per uso militare, e qualsiasi altro tipo di vestimenti del piede da utilizzare nelle occasioni più varie.
Come è noto, sono attualmente in commercio numerosi tipi di calzature che integrano al loro interno un dispositivo di ventilazione atto a far circolare all'interno della calzatura un flusso d'aria in grado di aumentare l'aerazione del piede.
I dispositivi di ventilazione attualmente in uso sono solitamente integrati nella suola della calzatura e generalmente comprendono: una unità di pompaggio azionata dalla persona mentre cammina, e due condotti di collegamento atti a mettere in comunicazione l'unità di pompaggio rispettivamente con l'interno della calzatura e con l'ambiente esterno. L'unità di pompaggio è normalmente costituita da una camera di pompaggio a volume variabile ricavata all'interno del tacco della suola, ovviamente realizzata in gomma, e da due valvole unidirezionali disposte in corrispondenza degli ingressi ai due condotti di collegamento. Le valvole unidirezionali possono essere orientate in modo tale da produrre, durante le cicliche variazione di volume della camera di pompaggio indotte dall'alternanza del peso gravante sulla suola, un flusso d'aria diretto dall'esterno verso l'interno della calzatura, oppure in modo tale da produrre un flusso d'aria dall'interno della calzatura verso l'esterno.
L'inconveniente dei dispositivi di ventilazione sopra descritti è quello di limitarsi a far circolare all'interno della calzatura un flusso d'aria in modo tale da mantenere l'umidità ad un livello accettabile, senza sostanzialmente modificare la temperatura dell'aria all'interno della calzatura.
Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un dispositivo di climatizzazione esente dagli inconvenienti sopra descritti.
Secondo la presente invenzione viene realizzato una calzatura caratterizzata dal fatto di essere provvista di dispositivo di climatizzazione atto a mantenere la temperatura all'interno della calzatura ad un valore a scelta maggiore o minore della temperatura dell'ambiente esterno.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
la figura 1 è una vista laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una calzatura realizzata secondo i dettami della presente invenzione;
la figura 2 è una vista in pianta, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, della suola della calzatura illustrata in figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicata nel suo complesso una calzatura provvista di un dispositivo di climatizzazione 2 attivo atto a regolare la temperatura all'interno della calzatura 1 in modo tale da rendere più confortevole la permanenza del piede all'interno della calzatura 1 stessa. In particolare, a seconda delle necessità dell'utilizzatore, il dispositivo di climatizzazione 2 è atto a sottrarre o cedere calore al piede all'interno della calzatura 1, in modo tale da mantenere la temperatura all'interno della calzatura 1 stessa ad un valore confortevole, a seconda delle esigenze notevolmente superiore od inferiore a quello dell'ambiente esterno.
Il dispositivo di climatizzazione 2 è preferibilmente, ma non necessariamente, integrato nella suola 3 della calzatura 1 e comprende: uno scambiatore di calore 4 alloggiato nella suola 3 della calzatura 1 in prossimità della superficie superiore 3a sui cui si dispone in appoggio la pianta del piede; un dispositivo di compressione dell'aria 5 atto a produrre in uscita un flusso di aria in pressione (alcune decine di bar); ed un condotto di alimentazione 6 atto a collegare l'uscita del dispositivo di compressione dell'aria 5 con lo scambiatore di calore 4.
Il dispositivo di climatizzazione 2 comprende inoltre un condotto di aspirazione 7 collegante il dispositivo di compressione dell'aria 5 con l'ambiente esterno; un condotto di scarico 8 collegante lo scambiatore di calore 4 con l'ambiente esterno; ed eventualmente una valvola di non-ritorno 9 di tipo noto, disposta lungo il condotto di scarico 8 per impedire il ritorno dell'aria verso lo scambiatore di calore 4.
Con riferimento alle figure 1 e 2, nell'esempio illustrato lo scambiatore di calore 4 è costituito da uno strato 4a di materiale ad elevata conducibilità termica, all'interno del quale è ricavata una serpentina 4b attraverso cui fluisce il flusso di aria in pressione proveniente dal dispositivo di compressione dell'aria 5. Tale strato 4a è realizzato preferibilmente, ma non necessariamente, in materiale elasticamente deformabile, ed è ovviamente integrato nella suola 3 della calzatura 1 in modo tale che la serpentina 4b si estenda il più vicino possibile alla superficie superiore 3a della suola 3, così da massimizzare lo scambio termico con il piede inserito nella calzatura 1.
La restante parte della suola 3 è invece realizzata in materiale a bassa conducibilità termica (ovvero termicamente isolante) in modo tale da minimizzare lo scambio termico con l'ambiente esterno.
Con riferimento alla figura 1, il dispositivo di compressione dell'aria 5 è posizionato preferibilmente, ma non necessariamente, in corrispondenza del tallone della suola 3 e sfrutta come forza motrice le sollecitazioni meccaniche a cui è sottoposta la suola 3 durante la camminata. In particolare, il dispositivo di compressione 5 sfrutta come forza motrice la forza peso che grava ciclicamente sulla suola 3 della calzatura 1 mentre la persona cammina.
É opportuno sottolineare che il dispositivo di compressione dell'aria 5 effettua una compressione sostanzialmente adiabatica dell'aria proveniente dall'ambiente esterno, producendo in uscita un flusso di aria in pressione avente una temperatura superiore a quella dell'aria esterna.
Nell'esempio illustrato, il dispositivo di compressione dell'aria 5 è costituito da una camera 5a a volume variabile di forma lenticolare ricavata all'interno del tacco della suola 3, ovviamente realizzato in materiale elasticamente deformabile; da una valvola di aspirazione 5b disposta in corrispondenza del collegamento tra la camera 5a ed il condotto di aspirazione 7; e da una valvola di mandata 5c disposta in corrispondenza del collegamento tra la camera 5a ed il condotto di alimentazione 6. La valvola di aspirazione 5b, di tipo noto, permette il passaggio dell'aria dal condotto di aspirazione 7 alla camera 5a solamente quando la pressione all'interno della camera 5a è inferiore alla pressione esterna; la valvola di mandata 5c, anch'essa di tipo noto, permette invece il passaggio dell'aria dalla camera 5a al condotto di alimentazione 6 solamente quando la pressione dell'aria all'interno della camera 5a raggiunge un valore P determinato (alcune decine di bar).
É ovvio che il dispositivo di compressione dell'aria 5 può essere realizzato anche in modo diverso. Con riferimento alla figura 1, lungo il condotto di alimentazione 6, il dispositivo di climatizzazione 2 comprende inoltre uno scambiatore di calore 10 atto a dissipare calore verso l'ambiente esterno, ed una valvola di laminazione 11 atta a produrre sul flusso d'aria che fuoriesce dallo scambiatore di calore 10 una rapida espansione con conseguente repentino abbassamento di pressione.
Il dispositivo di climatizzazione 2 è provvisto infine di un condotto di "by-pass" 12, collegante direttamente il dispositivo di compressione dell'aria 5 con lo scambiatore di calore 4 in modo tale da scavalcare lo scambiatore di calore 10 e la valvola di laminazione 11, e di una valvola di intercettazione 13 disposta lungo il condotto di "by-pass" 12. La valvola di intercettazione 13 è mobile tra una posizione di apertura, in cui permette il passaggio del flusso di aria in pressione direttamente dal dispositivo di compressione dell'aria 5 allo scambiatore di calore 4, ed una posizione di chiusura, in cui ostruisce a tenuta di fluido il condotto di "by-pass" 12 costringendo il flusso di aria in pressione a raggiungere lo scambiatore di calore 4 attraverso il condotto di alimentazione 6, lungo il quale sono disposti lo scambiatore di calore 10 e la valvola di laminazione 11.
Con riferimento alle figure 1 e 2, nell'esempio illustrato lo scambiatore di calore 10 è invece costituito da un elemento 10a in materiale ad elevata conducibilità termica, all'interno del quale è ricavato un condotto 10b attraverso cui fluisce il flusso di aria in pressione proveniente dal dispositivo di compressione dell'aria 5. Tale elemento è fissato alla suola 3 in corrispondenza del tacco con una parte della sua superficie affacciata all'ambiente esterno in modo tale che l'aria esterna, lambendo tale superficie, sottragga calore al flusso di aria in pressione che fluisce nel condotto 10b.
Il funzionamento del dispositivo di climatizzazione 2 verrà ora descritto supponendo prima che la valvola di intercettazione 13 sia in posizione di chiusura, e poi che la valvola di intercettazione 13 sia in posizione di apertura .
A valvola di intercettazione 13 aperta, mentre la persona cammina, il flusso di aria in pressione in uscita dal dispositivo di compressione dell'aria 5 fluisce attraverso il condotto di "by-pass" 12 raggiungendo direttamente lo scambiatore di calore 4 dove, prima di essere scaricato all'esterno attraverso il condotto di scarico 8, cede calore al piede all'interno della calzatura 1 riscaldandolo. Come già detto, infatti, il flusso di aria in pressione in uscita dal dispositivo di compressione dell'aria 5 ha una temperatura sensibilmente superiore a quella dell'aria esterna.
É chiaro che, con la valvola di intercettazione 13 in posizione di apertura, il dispositivo di climatizzazione 2 è atto a mantenere il piede all'interno della calzatura 1 ad una temperatura superiore a quella dell'ambiente esterno.
A valvola di intercettazione 13 chiusa, mentre la persona cammina, il flusso di aria in pressione in uscita dal dispositivo di compressione dell'aria 5 fluisce attraverso il condotto di alimentazione 6, attraversando in successione lo scambiatore di calore 10, dove riduce la propria temperatura cedendo calore all'ambiente esterno, e la valvola di laminazione 11, dove la rapida espansione produce un sensibile abbassamento della temperatura.
L'abbassamento di temperatura derivante dalla rapida espansione (sostanzialmente di tipo adiabatico) porta il flusso di aria in pressione ad una temperatura inferiore a quella presente all'interno della calzatura 1 per cui, attraversando lo scambiatore di calore 4, il flusso d'aria in pressione sottrae calore al piede all'interno della calzatura 1 raffreddandolo.
É chiaro che, con la valvola di intercettazione 13 in posizione di chiusura, il dispositivo di climatizzazione 2 è atto a mantenere il piede all'interno della calzatura 1 ad una temperatura inferiore a quella dell'ambiente esterno.
Ovviamente, una regolazione accurata degli effetti del dispositivo di climatizzazione 2 può essere realizzata parzializzando l'apertura della valvola di intercettazione 13, in modo tale che il flusso di aria in pressione possa fluire sia attraverso il condotto di alimentazione 6 che attraverso il condotto di "by-pass" 12.
Rispetto alle calzature attualmente in commercio, la calzatura 1 sopra descritta ed illustrata ha il notevole vantaggio che il dispositivo di condizionamento 2 è in grado di controllare la temperatura all'interno della calzatura 1 aumentando sensibilmente il confort del piede. Le possibilità di regolazione offerte dalla valvola di intercettazione 13 rendono inoltre possibile regolare il microclima all'interno della calzatura 1 in funzione delle esigenze dei singoli utilizzatori.
Un ulteriore vantaggio deriva dal fatto che il dispositivo di climatizzazione 2 è integrabile nella suola 3 con costi relativamente contenuti.
Un ulteriore vantaggio deriva dal fatto che il dispositivo di compressione dell'aria 5, assorbendo una parte delle sollecitazioni meccaniche prodotte durante la camminata, riduce sensibilmente le sollecitazioni meccaniche trasmesse dal terreno al piede.
Risulta infine chiaro che alla calzatura 1 qui descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.
In particolare, secondo una prima variante non illustrata, il dispositivo di climatizzazione 2 può essere predisposto solamente per riscaldare o raffreddare il piede all'interno della calzatura 1.
Nella fattispecie, in un primo caso il dispositivo di climatizzazione 2 è privo dello scambiatore di calore 10, della valvola di laminazione 11, del condotto di "by-pass" 12 e della valvola di intercettazione 13, in modo tale che il flusso di aria in pressione in uscita dal dispositivo di compressione dell'aria 5 raggiunga direttamente lo scambiatore di calore 4. Nel secondo caso il dispositivo di climatizzazione 2 è privo del condotto di "by-pass" 12 e della valvola di intercettazione 13, in modo tale che il flusso di aria in pressione in uscita dal dispositivo di compressione dell'aria 5 possa raggiungere lo scambiatore di calore 4 solamente dopo aver attraversato lo scambiatore di calore 10 e la valvola di laminazione 11.
Secondo una ulteriore variante non illustrata, lo scambiatore di calore 4 può essere integrato anche nella tomaia della calzatura 1.
Secondo una terza variante non illustrata, il condotto di aspirazione 7 ed il condotto di scarico 8 sono colleganti uno all'atro in modo tale da realizzare un circuito chiuso. In questo caso, all'interno del dispositivo di climatizzazione 2 può circolare un gas diverso dall'aria.

Claims (13)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Calzatura (1) caratterizzata dal fatto di essere provvista di dispositivo di climatizzazione (2) attivo atto a mantenere la temperatura all'interno della calzatura (1) ad un valore a scelta maggiore o minore della temperatura dell'ambiente esterno.
  2. 2. Calzatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende almeno uno scambiatore di calore principale (4) atto a scambiare calore con l'interno della calzatura, almeno un dispositivo di compressione dell'aria (5) atto a produrre in uscita un flusso di aria in pressione, ed almeno un condotto di alimentazione (6) collegante il detto scambiatore di calore principale (4) con l'uscita del detto dispositivo di compressione dell'aria (5).
  3. 3. Calzatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il detto scambiatore di calore principale (4), il detto dispositivo di compressione dell'aria (5) ed il detto condotto di alimentazione (6) sono integrati nella suola (3) della calzatura (1).
  4. 4. Calzatura secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende, lungo il detto condotto di alimentazione (6), uno scambiatore di calore ausiliario (10) atto a raffreddare il flusso di aria in pressione circolante al proprio interno, ed una valvola di espansione (11) atta a produrre sul flusso d'aria in uscita dallo scambiatore di calore ausiliario (10) una rapida espansione con conseguente repentino abbassamento di pressione.
  5. 5. Calzatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende un condotto di "bypass" (12) collegante direttamente il dispositivo di compressione dell'aria (5) con lo scambiatore di calore principale (4), in modo tale da scavalcare lo scambiatore di calore ausiliario (10) e la valvola di espansione (11), ed una valvola di intercettazione (13) disposta lungo il condotto di "by-pass" (12) per regolare il passaggio del flusso d'aria in pressione attraverso condotto di "by-pass" (12) stesso.
  6. 6. Calzatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto scambiatore di calore principale (4) è costituito da uno strato (4a) di materiale ad elevata conducibilità termica, all'interno del quale è ricavata una serpentina (4b) attraverso cui fluisce il flusso di aria in pressione proveniente dal detto dispositivo di compressione dell'aria (5); il detto strato (4a) essendo integrato nella suola (3) della calzatura (1) in modo tale che la detta serpentina (4b) si estenda in prossimità della superficie superiore (3a) della suola (3) stessa.
  7. 7. Calzatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende un condotto di aspirazione (7) collegante il detto dispositivo di compressione dell'aria (5) con l'ambiente esterno, ed un condotto di scarico (8) collegante il detto scambiatore di calore principale (4) con l'ambiente esterno.
  8. 8. Calzatura (1) con dispositivo di climatizzazione (2) attivo caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) comprende almeno uno scambiatore di calore principale (4) atto a scambiare calore con l'interno della calzatura (1), ed almeno un dispositivo di compressione dell'aria (5) atto ad inviare un flusso di aria in pressione al detto scambiatore di calore principale (4); il detto flusso di aria in pressione presentando una temperatura superiore a quella dell'ambiente esterno.
  9. 9. Calzatura secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che il detto scambiatore di calore principale (4) è costituito da uno strato (4a) di materiale ad elevata conducibilità termica, all'interno del quale è ricavata una serpentina (4b) attraverso cui fluisce il flusso di aria in pressione proveniente dal detto dispositivo di compressione dell'aria (5); il detto strato (4a) essendo integrato nella suola (3) della calzatura (1) in modo tale che la detta serpentina (4b) si estenda in prossimità della superficie superiore (3a) della suola (3) stessa.
  10. 10. Calzatura secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende un condotto di aspirazione (7) collegante il detto dispositivo di compressione dell'aria (5) con l'ambiente esterno, ed un condotto di scarico (8) collegante il detto scambiatore di calore principale (4) con l'ambiente esterno.
  11. 11. Calzatura (1) con dispositivo di climatizzazione (2) attivo caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende almeno uno scambiatore di calore principale (4) atto a scambiare calore con l'interno della calzatura (1); almeno un dispositivo di compressione dell'aria (5) atto ad inviare un flusso di aria in pressione al detto scambiatore di calore principale (4); almeno uno scambiatore di calore ausiliario (10) interposto tra il detto dispositivo di compressione dell'aria (5) ed il detto scambiatore di calore principale (4) per raffreddare il flusso di aria in pressione in uscita dal dispositivo di compressione dell'aria (5) stesso; ed almeno una valvola di espansione (11) atta a produrre sul flusso d'aria in uscita dal detto scambiatore di calore ausiliario (10) una rapida espansione con conseguente repentino abbassamento di pressione; il flusso di aria in pressione in ingresso al detto scambiatore di calore principale (4) presentando una temperatura inferiore a quella presente all'interno della detta calzatura (1).
  12. 12. Calzatura secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che il detto scambiatore di calore principale (4) è costituito da uno strato (4a) di materiale ad elevata conducibilità termica, all'interno del quale è ricavata una serpentina (4b) attraverso cui fluisce il flusso di aria in pressione proveniente dalla detta valvola di espansione (11); il detto strato (4a) essendo integrato nella suola (3) della calzatura (1) in modo tale che la detta serpentina (4b) si estenda in prossimità della superficie superiore (3a) della suola (3) stessa.
  13. 13. Calzatura secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzata dal fatto che il detto dispositivo di climatizzazione (2) attivo comprende un condotto di aspirazione (7) collegante il detto dispositivo di compressione dell'aria (5) con l'ambiente esterno, ed un condotto di scarico (8) collegante il detto scambiatore di calore principale (4) con l'ambiente esterno.
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