KR101451719B1 - 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창에 관한 것으로, 신발 깔창에 착용자의 보행에 따라 냉각 또는 발열 기능이 자동으로 수행되게 하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 블로워 유닛이 내장될 수 있도록 일정 높이를 갖는 뒷굽을 구비하고 뒷굽의 내부에 블로워 유닛의 수납이 가능하도록 저부가 개방된 블로워 유닛 형상의 요홈을 형성한 깔창 부재와 깔창 부재에 대응하는 형상으로 재단되어 깔창 부재의 저면 개방부에 접착되는 접착 시트로 구성되는 깔창 본체, 깔창 본체의 뒷굽에 내장되며 동작 전원을 공급하기 위한 전원부와 보행을 감지하여 전원부의 출력을 개폐하는 보행감지부와 냉기 발생을 위한 냉각부 및 발열을 위한 발열부를 구비하여 착용자의 보행감지결과에 따라 자동으로 냉각부 또는 발열부를 구동시키는 블로워 유닛을 포함하는, 자동 냉각 및 가열 기능이 구비된 신발 깔창을 제공하여, 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 선택적으로 편리하게 사용할 수 있게 한다.

Description

자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창{A shoe insole in which the automatic cooling and heating function is prepared}

본 발명은 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신발 내부에 삽입되는 깔창 본체의 뒷굽 내부에 착용자의 보행에 따라 자동으로 냉각 또는 발열되어 신발 내부에 냉기공급 또는 온기공급을 제어할 수 있는 블로워 유닛을 내장하고 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 블로워를 편리하게 구동시켜 선택적으로 자유롭게 사용할 수 있게 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창에 관한 것이다.

일반적으로 신발 깔창은 구두 또는 운동화 등과 같은 신발의 내부에 끼워 넣어 사용할 수 있도록 완충 또는 쿠션 부재 등으로 구성되며, 착용자가 보행하거나 운동을 할 때, 발바닥에 가해지는 충격을 흡수하거나 발바닥 중간의 둥근 아치부를 받쳐주어 관절에 가해지는 통증과 피로를 덜어주는 역할을 한다.

그런데, 신발 내부에 깔창이 삽입되면 신발의 외피에 의해 외부와 내부의 공기가 서로 원활하게 통풍되지 못하도록 차단하게 되므로, 신발을 장시간 착용하는 경우 신발 속의 온도상승과 더불어 나쁜 공기가 적체되거나 땀 분비 등으로 인해 신발 내부가 청결하지 못하고 악취가 발생할 우려가 있으며, 이러한 온도 상승과 더불어 나쁜 공기의 적체 또는 땀 분비 등은 곰팡이균 등의 번식 원인으로 작용하여 무좀과 같은 질병을 유발시켜 발 건강을 해치는 등의 문제점을 초래하게 된다.

한편, 근래에는 착용자의 키가 커보이도록 하기 위해 신발 깔창의 두께를 크게 한 신발 깔창, 발냄새의 제거나 완화 또는 세균 번식 방지 기능을 가진 다양한 종류의 기능성 신발 깔창 등이 널리 보급되고 있다.

이와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-0532363호(2005.11.24 등록; 이하 '특허문헌1'이라 약칭함)에는, 신발의 소정 영역 또는 전체 영역을 효과적으로 냉각 및 가열할 수 있도록 한 신발에 관한 기술이 공지되어 있다.

또한 대한민국 등록특허 제10-0766049호(2007.10.04 등록; 이하 '특허문헌2'이라 약칭함)에는, 신발의 밑창 내부에 공기의 유출입 작용과 펌프 작용이 가능한 구조를 형성시켜 걷는 동작에 의해 자연스럽게 신발 내외부 공기의 펌프작용이 일어나도록 하는 통풍 밑창에 관한 기술이 공지되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래기술에서는, 특허문헌 1의 경우 온도 제어된 공기가 신발 속으로 들어오고 정지 시에 작동되는 장점은 있으나 기존의 신발에는 탈부착이 불가능하여 특정 신발에 한정되며 따라서 비용 면에서 부담이 있는 단점이 있고, 특허문헌 2의 경우 정지 시에 작동하지 않으며 겨울에는 찬바람이 신발 속으로 들어오게 되는 단점이 있다.

한편, 한국신발피혁연구원의 연구 결과에 의하면, 성인남성의 발에서 하루평균 227ml의 땀이 발생되는데, 이중 50%는 갑피 사이를 통해 대기중으로 방산되며 25%는 갑피를 통해 방산되고, 나머지 25%는 신발 내부-밑창과 깔창 등에 축적이 되어 부패가 되며 발냄새와 발 관련 질병의 원인이 된다고 보고되어 있다.

방투습 멤브레인의 투습량이 이에 미치지 못하기에 사실상 효과를 볼 수가 없는 것이다.

이러한 이유로 현재 기능성 전투화가 보급화되기 시작하였으나 장병들에게 더 큰 불편만을 안겨주는 것이다.　

두번째 신발 내부에 공기순환 펌프가 장치되어 있는 신발의 경우 그 펌프가 100% 다 작동된다면 효과가 있으나 실질적으로 신발 내부에 삽입을 하게 되면 보행으로 인해 발로 눌려지는 깊이가 전체의 10%도 되지않아 한 보당 2ml이상의 공기양을 배출하는 크기임에도 불구하고 보행당 평균 0.2~0.5ml밖에 나오지가 않아 효과가 없다.

원천적으로 발냄새를 막기 위해서는 충분한 공기 습기 배출량을 가지는 공기순환신발을 착용하거나 충분한 공기순환 및 발열, 햇볕 등으로 건조시키는 것이다.

KR 10-0532363 B1 2005.11.24 등록 KR 10-0766049 B1 2007.10.04 등록

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 신발 깔창의 뒷굽 내부에 착용자의 보행에 따라 자동으로 냉각 또는 발열 기능을 수행하는 블로워유닛을 내장하고 블로워유닛의 통기로에 대응되는 통기구를 신발 깔창의 상부면과 측면, 또는 필요에 따라 하부면에 형성하여 통기로 및 통기구를 통해 신발외부 공기가 인입되거나 신발내부 공기가 인출될 수 있도록 하며, 블로워 유닛의 냉각/발열과 그 세기 또는 그 자동 구동 여부를 사용자가 임의로 선택 조절할 수 있도록 하여 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 블로워유닛을 편리하게 구동시켜 선택적으로 자유롭게 사용할 수 있게 하는 자동 냉각 및 발열 기능과 필요에 따라 부가적인 살균 및 건조기능 또는 더 진보된 스마트 헬스 기능 등이 구비된 신발 깔창을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 블로워 유닛이 내장될 수 있도록 일정 높이를 갖는 뒷굽을 구비하고 뒷굽의 내부에 블로워 유닛의 수납이 가능하도록 저부가 개방된 블로워 유닛 형상의 수납요홈과 상부면의 통기공을 형성한 깔창 부재와 깔창 부재에 대응하는 형상으로 재단되어 깔창 부재의 저면에 접착되는 접착 시트로 구성되는 깔창 본체, 냉각 및 발열을 위해 블로워 유닛 내부에 위치하여 동작 전원을 공급하기 위한 전원부와 보행을 감지하여 전원부의 출력을 개폐하는 보행감지부와 냉기 발생을 위한 냉각부 및 발열을 위한 발열부를 구비하여 착용자의 보행감지결과에 따라 자동으로 냉각부 또는 발열부를 구동시키는 블로워 유닛을 포함하는, 자동 냉각 및 가열 기능이 구비된 신발 깔창이다.

상기 본 발명의 일 실시 형태에 의한 신발 깔창은, 냉각부 또는 발열부로 공급되는 제어신호를 조절하여 냉각부의 냉기온도 또는 발열부의 발열온도를 조절하는 구동 제어부를 블로워 유닛에 더 구비하여 다른 실시 형태로 구현될 수 있다.

상기 본 발명의 각 실시 형태에 의한 신발 깔창은, 냉각부 또는 발열부 또는 모두 오프 상태 중의 어느 하나를 사용자가 임의로 선택할 수 있는 기능 선택 스위치를 블로워 유닛에 더 구비하여 또 다른 실시 형태로 구현될 수 있다.

상기 본 발명의 각 실시 형태에 의한 신발 깔창은, 전원부에 사용되는 배터리 또는 2차 전지의 수명 단축 및 영구 손상을 방지하기 위해 전원부의 출력전압을 검출하여 출력전압이 기 설정된 종지전압에 도달하는 경우 트랜지스터를 오프시켜 냉각부 또는 발열부로 공급되는 전류 흐름을 차단하는 과방전 방지부를 블로워 유닛에 더 포함하여 또 다른 실시 형태로 구현될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 신발 깔창의 뒷굽 내부에 착용자의 보행에 따라 자동으로 냉각 또는 발열 기능을 수행하는 블로워유닛을 내장하고 블로워유닛의 통기로에 대응되는 통기구를 신발 깔창의 상부면과 측면, 또는 필요에 따라 하부면에 형성하여 통기로 및 통기구를 통해 신발 외부 공기가 내부로 인입되거나 신발내부 공기가 외부로 인출될 수 있게 하므로 냉각 또는 발열된 내부 공기와 외부 공기를 신속하게 통풍시켜 냉각, 건조 또는 발열에 따른 체감 효과를 높일 수 있는 이점이 있다.

또한 깔창내부에 컨트롤러를 직접 내장함으로서 신발 중창 및 밑창(굽)에 설치할 때 신발 종류에 따른 금형 등의 투자비가 거의 없어 매우 경제적이며 기존신발에 직접 착용하거나 기존신발에 손쉽게 통기로 또는 통기공을 내어 공기순환 효과를 더욱 상승시킬수 있어 시장성이 크고 다양한 종류에 적용가능하다.

또한 본 발명에 따르면, 블로워 유닛의 냉각/발열과 그 세기 또는 그 자동 구동 여부를 사용자가 임의로 선택 조절할 수 있도록 하여 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 블로워 유닛을 편리하게 구동시켜 선택적으로 사용할 수 있게 하므로, 깔창에 구비된 냉각/발열 기능을 통해 효율적이면서도 편리하게 사용 가능하게 하는 이점을 제공하게 된다.

또한 본 발명의 블로워유닛은 냉각/발열 등의 선택을 위한 기능스위치 외에 신발을 벗으면 스위치가 자동으로 꺼져 수동으로 스위치를 끄는 불편함을 해소하고 간혹 스위치를 끄지 않고 실내에 들어갔을 때 배터리 에너지가 모두 방전되는 현상을 미연에 방지할 수 있으며 수동으로 스위치를 동작시킬때 주변사람들의 시선을 의식하지 않아도 된다. 또한 필요에 따라 냉각/발열 외 살균, 건조, 스마트 헬스 기능 등을 적용할 수 있어 발명효과는 더욱 배가될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창의 전체적인 구성을 예시한 조립 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 면상 발열체의 위치를 설명하기 위하여 예시한 도 1의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 각각 도 1의 블로워 유닛의 상,하부면을 각각 예시한 상세도와, 내부 구성을 예시한 투시도, 및 블로워 유닛에 탑재되는 내부 제어회로의 상세도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 깔창을 직접 끼워 사용하도록 제작된 밑창의 형태를 설명하기 위하여 예시한 신발의 참고도로서, 보다 효율적으로 외부공기와의 순환을 가능하게 하는 형태의 신발 참고도이다.

이하, 본 발명에 의한 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창의 전체적인 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 의한 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창을 예시한 조립 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 면상 발열체의 위치를 설명하기 위하여 예시한 도 1의 평면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 각각 도 1의 블로워 유닛을 상부와 하부에서 각각 바라본 상태의 예시도와, 내부 구성을 예시한 투시도, 및 블로워 유닛에 탑재되는 내부 제어회로의 상세도이다.

도면에 예시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창은, 깔창 본체(10), 블로워 유닛(20)을 포함하는 형태로 구현되며, 일 실시 형태에서 블로워 유닛(20)은 전원부(21)와 보행감지부(22)와 냉각부(23) 및 발열부(24)를 포함하여 구성되고, 이러한 블로워 유닛(20)은 구동제어부(25), 기능선택 스위치(26), 및 과방전 방지부(27)를 각각 더 포함하는 형태로 각각 다른 실시 형태가 구현될 수 있다.

깔창 본체(10)는 신발 바닥면 형상으로 서로 대응되게 재단되어 형성되는 깔창 부재(11)와 접착 시트(12)로 구성된다.

깔창 부재(11)는 완충 또는 쿠션 기능을 지닐 수 있도록 우레탄 재질로 구성되며, 블로워 유닛(20)이 내장될 수 있도록 일정 높이를 갖는 뒷굽(11a)을 구비하고, 뒷굽(11a)의 내부에 블로워 유닛(20)의 수납이 가능하도록 저부가 개방된 블로워 유닛 형상의 수납요홈(11b)을 형성한다.

또한 이러한 깔창 부재(11)의 수납요홈(11b) 양측에는 하나 이상의 통기구(11c)를 각각 형성하여 블로워 유닛(20)의 양 측면 통기공(20b) 및 기능선택 스위치(26)의 위치에 대응되게 함으로써, 블로워 유닛(20)의 측면 통기공(20b)에 인입 또는 인출될 공기의 흐름이 용이하게 하면서 아울러 기능선택 스위치(26)의 노출을 통해 그 조작을 용이하게 한다.

또한 발의 앞부분과 발가락에 접촉하게 될 깔창 부재(11)의 앞쪽 전면에는 수납요홈(11b)과 연통되는 하나 이상의 줄무늬 요홈(11d)을 형성하여 블로워 유닛(20)의 전면 통기공(20a)와 연통될 수 있게 한다. 이때 상기 줄무늬 요홈은 도트무늬 요홈으로 형성될 수도 있다. 줄무늬 요홈(11d)의 홈부에는 깔창 부재(11)의 상부로 관통하는 하나 이상의 관통공(11e)을 형성하여 블로워 유닛(20)의 전면 통기공(20a)에서 나온 공기가 발의 앞부분과 발가락 쪽까지 흐를 수 있도록(신발 내부공기 유출) 하거나 그 반대(신발 외부공기 유입)로 흐를 수 있도록 한다. 이로써 깔창 부재(11)는 블로워 유닛(20)의 측면 통기공(20b)과 기능선택 스위치(26)에 대응되는 반대쪽 측면 통기공을 통해 외부 공기가 인입 또는 인출될 수 있게 한다. 또 다른 착용 형태에 따라 하고 블로워 유닛(20)에서 냉각 또는 발열된 내부 공기가 전면 통기공(20a)과 하면 통기공(20c)에서 외부로 인출될 수 있게 한다.

또 다른 착용 형태에 따라 외부 공기를 원활하게 순환하기 위한 방법으로 도 5의 (a) 내지 (c)에서 도시된 바와 같이 밑창이 제작된 또 다른 형태의 신발 적용 예시를 설명한다.

실시 예로써 도 5의 (a)와 (b)는 깔창 내부에 삽입된 블로워유닛(20)의 하면통기공(20c)와 접착 시트(12)의 방사형 통기공(12b)과 연결되어 신발 밑창(28)의 밑창 통기홈(28a)와 연결된 신발 뒷굽 측면의 통기용 홀(도면에서는 홀 커버(28b)로 커버링 된 상태가 예시되어 있음)로 공기가 유통되도록 한 실시 예이며, 또 다른 실시 예로써 도 5의 (c)는 신발 밑창(28)의 밑창 통기홈(28a)의 구성없이 깔창 내부에 삽입된 블로워유닛(20)의 기능선택스위치(26)와 대응하는 반대편 측면 통기구(11c)와 연동하여 신발 내부와 외부 공기가 연통되도록 하기 위한 측면 통기용 홀(도면에서는 홀 커버(28c)로 커버링된 상태가 예시되어 있음)이 구성된 실시 예를 예시하고 있다.

위에서 언급한 깔창 착용방법에 대한 실시 예는 보다 신선한 외부 공기를 순환하고자하는 실시 예를 설명한 것으로 일반적인 착용방법으로는 일반 깔창처럼 사용하는 방법이 가장 일반적이라 할 것이다.

접착 시트(12)는 깔창 부재(11)에 대응하는 형상으로 재단되며, 접착 시트(12)의 중앙부에는 블로워 유닛(20)의 하면 통기공(20c)에 대응되게 방사형으로 다수의 관통공이 배열되는 방사형 통기공(12b)을 형성하여 블로워 유닛(20)의 하면 통기공(20c)에 인입 또는 인출될 공기의 흐름이 용이하게 하고, 깔창 부재의 수납요홈(11b)에 블로워 유닛(20)을 수납시킨 상태로 깔창 부재(11)의 저면에 부착되고, 별도의 접착제를 사용하여 접착 가능한 시트 부재로 구성된다. 또한 이러한 접착 시트(12)는 깔창 부재(11)의 수납요홈(11b)에 삽입된 블로워 유닛(20)의 기능 선택 스위치(26)를 사용하기 편리하도록 외부로 노출 가능하게 접착되는 것이 바람직하며, 해당 노출 부분을 표시하거나 사용상 편리하게 파지하여 기능 선택 스위치(26)를 개방할 수 있도록 파지부(12a)를 구비할 수 있다.

블로워 유닛(20)은 부품 전체가 수용되는 하우징으로 구성되어 깔창 본체(10)의 깔창부재(11) 뒷굽(11a)에 형성된 수납요홈(11b)에 내장되며, 동작 전원을 공급하기 위한 전원부(21), 보행을 감지하여 전원부(21)의 출력을 개폐하는 보행감지부(22), 냉기의 발생을 위한 냉각부(23), 냉각 및 발열을 제어하기 위한 제어부(25)를 하우징 내부에 구비하고, 발열을 위한 발열부(24)는 깔창부재(11)와 접착 시트(12) 사이에 삽입된다. 이러한 구성의 블로워 유닛(20)은 보행감지부(22)에 의한 착용자의 보행감지결과에 따라 전원부(21)의 전원 출력을 자동으로 개폐하여 냉각부(23) 또는 발열부(24)를 구동시킨다.

이러한 블로워 유닛(20)은 냉각부(23)에 외부 공기를 인입시키거나 내부 공기를 인출시키기 위한 전면 통기공(20a)과 측면 통기공(20b) 및 하면 통기공(20c)을 하우징의 전면과 측면과 하면에 각각 형성하고, 기능스위치(26)과 대응되는 반대편 측면 통기공(11c)을 구성한다. 착용방법 및 깔창의 필요에 따라 공기의 순환구조를 원활히 하기 위해 블로워유닛에 형성된 하나 이상의 통기공은 선택적으로 밀폐가 가능하도록 설계된다. 이로써 깔창 부재(11)에 형성된 하나 이상의 통기구(11c)와 줄무늬 요홈(11d)과 관통공(11e) 및 접착 시트(12)에 형성된 방사형 통기공(12b)을 통해 블로워 유닛(20)의 출입 공기가 내부에서 외부로 인출되거나 외부에서 내부로 인입되거나 발바닥의 앞부분으로 분산될 수 있도록 구성한다.

또한 이러한 블로워 유닛(20)은, 냉각부(23) 또는 발열부(24)를 구동하는 구동 제어부(25), 냉각부(23) 또는 발열부(24) 또는 모두 오프 상태 중의 어느 하나를 선택할 수 있는 기능 선택 스위치(26), 및 전원부(21)의 과방전을 방지하는 과방전 방지부(27) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하여 구성할 수도 있다.

또한 이러한 블로워 유닛은 발열, 건조, 살균, 냉각, 공기순환, 헬스기능, 위치추적 외 하나 이상의 기능을 수행하는데 필요한 전자제어 회로를 더 포함할 수 있으며, 하나의 팩키지 형태로 구성될 수 있다.

전원부(21)는 블로워 유닛 전체에 동작 전원을 공급하기 위한 전원소스로서, 1차 전지, 2차 전지 중의 어느 하나가 사용될 수 있으며, 1차 전지는 망간전지, 알카라인전지 중에서 선택되고, 2차 전지의 경우는 니켈수소전지, 니켈카드뮴전지, 리튬이온전지, 리튬폴리머전지, 인산철전지 등이 사용될 수 있다. 특히 2차 전지 사용시 배터리 보호를 위한 과충전, 과방전, 셀 밸런스 회로 등이 더 포함되어 구성될 수 있다. 또한 이러한 전원부(21)는 배터리 또는 2차 전지의 수납 및 탈착을 위한 전지 수납홈과 그 커버를 하우징의 후면에 구비할 수 있으며, 필요에 따라 커버를 개방하여 배터리 또는 2차 전지를 수납하거나 교체할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

보행감지부(22)는 깔창 부재의 뒷굽 내부에 수납되어 외부에서 보이지 않도록 설치되며, 신발 착용자의 하중에 의해 위쪽에서 압력이 가해지면 스위치 접점이 온/오프(신발을 착용한 상태에서 착용자의 발이 지면에 닿았을 때 발에 의한 압력으로 스위치 접점이 온되고 착용자가 신발을 벗으면 스위치 접점이 오프)는 택트 스위치로 구성되고, 착용자의 보행 감지하여 전원부(21)의 출력을 개폐한다. 이러한 보행감지부(22)는 착용자의 발이 지면에 닿았을 때 압력에 의해 스위치 접점이 온되어 냉각부 또는 발열부가 동작되고, 착용자의 발이 지면에서 떨어졌을 때 스위치 접점이 오프되어 냉각부 또는 발열부가 동작을 멈추며, 보행을 멈추고 서 있으면 스위치 접점이 온 상태를 유지하여 냉각부 또는 발열부가 지속적으로 동작하도록 설정된다.

이러한 보행감지부(22)의 스위치는 5천만번 이상의 신뢰성을 갖는 스위치를 택함이 바람직하다. 이는 하루에 1만보를 걷는다고 가정할 때 깔창 한쪽의 스위치가 동작되는 수는 5천번이므로 1만일에 해당되는 숫자이므로 약 27년에 해당된다.

또한 신체의 하중과 충격흡수를 위해 실리콘 깔창부재(11)의 내부에 설치되어 깔창의 윗면 또는 외부로 노출되지 않도록 하며 깔창부재의 수납요홈(11b)의 보행감지부(22)의 스위치 부분은 스위치가 오동작하는 것을 방지하기 위해 내부에 공간을 두는 것이 바람직하다.

냉각부(23)는 쿨링 기능을 수행하는 DC 블로워 팬으로 구현되며, 보행 감지부(22)에 연결(또는 기능선택 스위치의 냉각부 연결단자를 통해 연결)되어 보행 감지부(22)에 의한 전원부(21) 개폐동작에 따라 동작 전원이 공급되거나 차단되도록 구성된다. 이러한 냉각부(23)는 예를 들면 깔창 부재(11)의 뒷굽(11a)에 블로워 유닛(20)이 내장되어야 하기 때문에 5 mm이하의 두께를 갖는 팬으로 형성되는 것이 바람직하며, 인입과 인출되는 바람의 방향을 직각으로 변환(예를 들면 전면에서 측면으로, 또는 측면에서 전면으로)하도록 설계된 쿨링 팬으로 구성된다.

발열부(24)는 깔창 부재(11)의 건조 또는 발의 보온 기능을 수행하는 DC 히터로 구현되며, 뒷굽 부분을 제외한 깔창 부재(11)의 앞부분 상면에 부착되되 깔창 부재(11)와 접착 시트(12) 사이에 삽입되는 면상 발열체로 구성되고, 보행 감지부(22)에 연결(또는 기능선택 스위치의 발열부 연결단자를 통해 연결)되어 보행 감지부(22)에 의한 전원부(21) 개폐동작에 따라 동작 전원이 공급되거나 차단되도록 구성된다. 아울러 이러한 면상 발열체에는 깔창 부재(11)의 관통공(11e)에 대응되도록 그에 대응하는 위치에 통기공이 형성되는 것이 바람직하다.

구동 제어부(25)는 트랜지스터(Q2,Q3)를 통해 냉각부(23) 또는 발열부(24)로 공급되는 제어신호를 조절하여, 냉각부(23)의 냉기온도 또는 발열부(24)의 발열온도를 조절한다. 이러한 구동 제어부(25)는 두 개의 제어단자를 통해 각각의 펄스폭변조신호(PWM1,PWM2)를 출력하며, 각각의 펄스폭변조신호(PWM1,PWM2)로 각 트랜지스터(Q2,Q3)를 구동시켜 냉각부(23) 또는 발열부(24)에 흐르는 전류의 세기로 냉각부(23)의 냉기 온도(팬의 회전수 또는 속도) 또는 발열부(24)의 발열 온도를 조절한다. 또한 이러한 구동 제어부(25)는, 무선 수신기(25a)를 내장하여, 외부의 리모트 콘트롤러(30) 또는 스마트폰 단말기(40)(프로그램)로부터 무선 수신되는 원격 제어신호에 의해 스위치 제어신호(sc), 또는 펄스폭변조 신호(PWM1,PWM2)를 조절하도록 구성될 수도 있다. 물론 이 경우에는 스위치 제어신호(sc)가 구동 제어부(25)에서 기능선택 스위치(26)의 스위칭 단자로 직접 인가될 수 있게 사전에 구성되어 있어야 할 것이다.

기능 선택 스위치(26)는 모두 오프 상태, 냉각부(23), 발열부(24) 선택을 위한 세 개의 스위치 접점(S1-S3)과, 하나의 스위칭 단자를 구비하여, 모두 오프 상태 또는 냉각부(23) 또는 발열부(24) 중의 어느 하나를 사용자가 임의로 선택할 수 있도록 구성되며, 수동 조작에 의해 스위칭 단자의 스위치 접점 선택이 이루어지는 슬라이드 스위치, 또는 구동 제어부(25)에서 공급되는 스위칭 제어신호(sc)에 따라 순차적으로 스위칭 단자의 스위치 접점 선택이 이루어지는 자동 스위치 중의 어느 하나로 구성된다.

이러한 기능 선택 스위치(26)의 조작으로 사용자는 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 냉각부(23) 또는 발열부(24) 또는 모두 오프 상태를 선택적으로 사용할 수 있게 된다.

과방전 방지부(27)는 전원부(21)의 출력단에 트랜지스터(Q1)를 통해 연결되며, 전원부(21)에 사용되는 배터리 또는 2차전지의 수명 단축 및 영구 손상을 방지하기 위해 전원부(21)의 출력전압을 검출하여 출력전압이 기 설정된 종지전압에 도달하는 경우 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 냉각부(23) 또는 발열부(24)로 공급되는 전류 흐름을 차단한다. 이때 과방전 방지부(27)에 연결되는 트랜지스터(Q1)는 전원부(21)의 출력전압이 기 설정된 종지전압 이상인 경우 온 상태를 유지하도록 설계되어, 전원부(21)의 출력전압이 정상적일 때에는 냉각부(23)의 쿨링 팬 또는 발열부(24)의 DC 히터로 전류가 공급되도록 설계됨은 당연하다. 또한 상기 트랜지스터(Q1)는 전계효과 트랜지스터(FET)로도 대체 사용 가능하다.

한편, 도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 의한 신발 깔창을 그대로 직접 끼워 사용할 수 있도록 제작된 신발 밑창을 예시한 사시도와 측면도로서, 신발 밑창(28)에는 도 5의 (a)에 예시된 바와 같이 신발 밑창(28)의 소정 위치, 즉 본 발명에 의한 신발 깔창이 삽입될 경우 접착 시트(12)의 방사형 통기공(12b)이 대응될 위치에 외부 공기를 유입 또는 유출시키기 위한 밑창 통기홈(28a)을 형성할 수 있으며, 도 5의 (b)에 예시된 바와 같이 신발의 뒤축 부분에 하나 이상의 측면 통기용 홀을 형성하고 홀 커버(28b)를 끼워 조립하거나, 또는 도 5의 (c)에 예시된 바와 같이 신발 밑창(28)의 통기홈(28a)를 형성하지 않고 신발의 갑피 부분의 몸체에 하나 이상의 측면 통기용 홀을 형성하고 홀 커버(28c)를 끼워 조립함으로써 깔창 내부에 삽입된 블로워유닛(20)의 스위치(26)와 대응하는 반대편 측면 통기구(11c)과 연동하여 신발 내부와 외부 공기가 인입 또는 인출될 공기의 흐름이 더욱 용이하게 이루어지도록 보조할 수 있게 한다. 이와 같이 신발 밑창이 구성되는 경우 본 발명에 의한 신발 깔창을 직접 끼워 편리하게 사용할 수 있게 될 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창의 동작 및 그에 의한 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 블로워 유닛(20)의 전원부(21)에 배터리 또는 2차 전지를 끼운 상태에서, 블로워 유닛(20)을 깔창 부재(11)의 수납요홈(11b)에 끼워 넣고, 접착 시트(12)를 깔창 부재(11)의 저면에 대응되게 부착하여 블로워 유닛(20)이 수납요홈(11b)으로부터 이탈되지 않도록 한다.

이후 접착 시트(12)의 파지부(12a)를 열고 사용하고자 하는 용도에 따라 기능선택 스위치(26)를 조작(직접 조작하거나 리모트 콘트롤러 또는 스마트 단말기를 통해 원격 조작)하여 스위칭 단자를 원하는 스위치 접점 중의 어느 하나에 연결시켜 냉각부(23) 또는 발열부(24) 또는 모두 오프상태를 선택한다. 이러한 선택 동작은 예를 들어 여름의 경우 냉각부(23)가 선택을 위해 제2스위치 접점(S2)으로 연결될 것이며, 겨울의 경우 발열부(24)가 선택을 위해 제3스위치 접점(S3)으로 연결될 것이고, 신발을 착용하지 않거나 냉각 및 발열기능 모두를 사용하지 않을 경우 제1스위치 접점(S1)으로 연결되어 모두 오프 상태가 선택될 것이다.

상기와 같은 스위치 접점의 선택이 이루어진 깔창을 신발 내부에 삽입하고 착용하여, 보행을 시작하게 되면, 발이 지면에 닿았을 때 보행 감지부(22)의 택트(tact) 스위치가 발의 압력으로 온되어 전원부(21)의 동작 전원이 기능 선택 스위치(26)를 통해 냉각부(23) 또는 발열부(24)로 전달되면서, 냉각부(23)의 쿨링 팬 또는 발열부(24)의 DC 히터가 구동될 수 있게 된다. 이때 블로워 유닛(20)의 전면과 측면 및 하면에 형성된 통기공(20a-20c)에는 깔창 부재(11)의 전면과 측면에 형성된 하나 이상의 통기구(11c)와 줄무늬 요홈(11d)과 관통공(11e) 및 접착 시트(12)에 형성된 방사형 통기공(12b)이 각각 대응되어 위치되므로 블로워 유닛(20)의 통기공(20a-20c) 및 깔창 부재(11)의 통기구(11c)와 줄무늬 요홈(11d)과 관통공(11e) 및 접착 시트(12)에 형성된 방사형 통기공(12b)을 통해 외부 공기가 내부로 용이하게 인입되거나 내부 공기가 외부로 용이하게 인출될 수 있으며, 착용방법 및 사용자가 원하는 방식의 필요에 따라 공기의 순환구조를 원활히 하기위해 블로워 유닛(20)에 형성된 하나이상의 통기공은 선택적으로 밀폐가 가능하도록 설계된다. 이로써 깔창 부재(11)에 형성된 하나 이상의 통기구 따라서 신발내부의 덥고 오염된공기를 외부 공기와 신속하게 통풍시켜 착용자로 하여금 냉각체감 효과를 향상시킬 수 있게 된다.

아울러 착용자가 걸음을 멈추고 서 있을 때에도 상기와 같은 동작 원리에 의해 지속적으로 냉각부(23)의 쿨링 팬 또는 발열부(24)의 DC 히터가 온 상태를 유지하게 된다. 반대로 지면에서 발이 떨어지게 되면 보행 감지부(22)의 택트 스위치가 오프되어 전원부(21)의 동작 전원이 차단되면서 냉각부(23)의 쿨링 팬 또는 발열부(24)의 DC 히터가 구동을 멈추게 된다.

이후 착용자가 신발을 벗게 되면 보행 감지부(22)의 택트 스위치가 오프되면서 자동으로 냉각부(23)의 쿨링 팬 또는 발열부(24)의 DC 히터가 동작을 멈출 수 있게 되며, 따라서 착용자가 일부러 스위치(택트 스위치 또는 기능선택 스위치)를 수동으로 온/오프하지 않아도 되는 편리함을 제공할 수 있게 되며, 배터리 또는 2차 전지의 전원이 지속적으로 소비되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기와 동작 중에 만약 전원부(21)의 출력전압이 기설정된 종지 전압에 도달하게 되는 경우, 과방전 방지부(27)에 연결되는 트랜지스터(Q1)가 오프되어 전원부(21)의 출력전압을 차단하게 되므로, 냉각부(23)의 쿨링 팬 또는 발열부(24)의 DC 히터로 공급되는 전류흐름이 차단되면서 동작을 멈추게 된다. 따라서 전원부(21)의 배터리 또는 2차전지 사용시 과방전을 방지할 수 있게 되어, 과방전으로 인한 배터리의 수명 단축 및 영구적인 손상을 방지할 수 있게 된다.

이상의 본 발명에 의하면, 착용자의 보행에 따라 자동으로 냉각 또는 발열 기능을 수행하는 블로워를 이용하여 외부 공기가 내부로 인입 및 인출될 수 있게 하므로 냉각 또는 발열된 내부 공기와 외부 공기를 신속하게 통풍시켜 냉각 또는 발열에 따른 체감 효과를 높일 수 있는 이점이 있으며, 블로워의 냉각/발열과 그 세기 또는 그 자동 구동 여부를 사용자가 임의로 선택 조절할 수 있도록 하여 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 블로워 유닛을 편리하게 제어하여 기능을 선택적으로 사용할 수 있게 하므로, 깔창에 구비된 냉각/발열 기능을 통해 효율적이면서도 편리하게 사용 가능하게 하는 이점을 제공하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 깔창 본체 11 : 깔창 부재
11a : 뒷굽 11b : 수납요홈
11c : 통기구 11d : 줄무늬 요홈
11e : 관통공 12 : 접착 시트
12a : 파지부 12b : 방사형 통기공
20 : 블로워 유닛 20a : 전면 통기공
20b : 측면 통기공 20c : 하면 통기공
21 : 전원부 22 : 보행 감지부
23 : 냉각부 24 : 발열부
25 : 구동 제어부 25a : 무선 수신기
26 : 기능선택 스위치 27 : 과방전 방지부
28 : 신발 밑창 28a : 밑창 통기홈
28b,28c : 홀 커버 30 : 리모트 콘트롤러
40 : 스마트 단말기

Claims (14)

1. 블로워 유닛이 내장될 수 있도록 일정 높이를 갖는 뒷굽을 구비하고 상기 뒷굽의 내부에 블로워 유닛의 수납이 가능하도록 저부가 개방된 블로워 유닛 형상의 수납요홈을 형성한 깔창 부재와, 상기 깔창 부재에 대응하는 형상으로 재단되어 상기 깔창 부재의 저면에 접착되는 접착 시트로 구성되는 깔창 본체;
   깔창 본체의 깔창 부재 뒷굽에 내장되며, 동작 전원을 공급하기 위한 전원부와 보행을 감지하여 전원부의 출력을 개폐하는 보행감지부와 냉기 발생을 위한 냉각부 및 발열을 위한 발열부를 구비하여 착용자의 보행감지결과에 따라 자동으로 냉각부 또는 발열부를 구동시키는 블로워 유닛;을 포함하여 구성되며,
   상기 블로워 유닛은, 냉각부 또는 발열부에 외부 공기를 인입시키거나 내부 공기를 인출시키기 위한 전면 통기공, 양 측면 통기공, 및 하면 통기공을 하우징의 전면과 양 측면과 하면에 각각 형성하고,
   상기 깔창 본체는, 블로워 유닛의 전면 통기공과 양 측면 통기공에 각각 대응하는 줄무늬 또는 도트무늬 요홈과 관통공, 및 하나 이상의 통기구를 깔창 부재의 전면과 양 측면에 각각 형성하고 블로워 유닛의 하면 통기공에 대응하는 방사형 통기공을 접착 시트에 형성하여, 블로워 유닛의 냉각부 및 발열부 출입 공기가 내부에서 외부로 인출되거나 외부에서 내부로 인입되거나 발바닥의 앞부분으로 분산될 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 신발 깔창.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블로워 유닛은, 냉각부 또는 발열부로 공급되는 제어신호를 조절하여 냉각부의 냉각온도 또는 발열부의 발열온도를 조절하는 구동 제어부;를 더 구비한 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블로워 유닛은, 상기 냉각부 또는 발열부 또는 모두 오프 상태 중의 어느 하나를 사용자가 임의로 선택할 수 있는 기능 선택 스위치;를 더 구비하여, 기능 선택 스위치의 조작으로 계절에 따라 또는 사용자의 필요에 따라 냉각부 또는 발열부 또는 모두 오프 상태를 선택적으로 사용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
4. 제3항에 있어서,
   상기 블로워 유닛은, 전원부에 사용되는 배터리 또는 2차전지의 수명 단축 및 영구 손상을 방지하기 위해 상기 전원부의 출력전압을 검출하여 출력전압이 기 설정된 종지전압에 도달하는 경우 트랜지스터를 오프시켜 냉각부 또는 발열부로 공급되는 전류 흐름을 차단하는 과방전 방지부;를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보행감지부는,
   깔창 본체의 뒷굽 내부에 설치되어 신발을 착용한 상태에서 착용자의 발이 지면에 닿았을 때 발에 의한 압력으로 스위치 접점이 온되고 착용자가 신발을 벗으면 스위치 접점이 오프되는 택트 스위치로 구성되며, 착용자의 발이 지면에 닿았을 때 압력에 의해 스위치 접점이 온되어 냉각부 또는 발열부가 동작되고, 착용자의 발이 지면에서 떨어졌을 때 스위치 접점이 오프되어 냉각부 또는 발열부가 동작을 멈추며, 보행을 멈추고 서 있으면 스위치 접점이 온 상태를 유지하여 냉각부 또는 발열부가 지속적으로 동작하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
7. 제2항에 있어서, 상기 구동 제어부는,
   각각의 펄스폭변조신호(PWM1,PWM2)로 각 트랜지스터(Q2,Q3)를 구동시켜 상기 냉각부 또는 발열부에 흐르는 전류의 세기로 냉각부의 냉각온도 또는 발열부의 발열 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
8. 제3항에 있어서, 상기 기능선택 스위치는,
   수동 조작에 의해 스위칭 단자의 접점 선택이 이루어지는 슬라이드 스위치, 또는 상기 구동 제어부에서 공급되는 스위칭 제어신호(sc)에 따라 순차적으로 스위칭 단자의 접점 선택이 이루어지는 자동 스위치 중의 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
9. 제8항에 있어서, 상기 구동 제어부는,
   무선 수신기를 내장하여, 외부의 리모트 콘트롤러 또는 스마트폰 단말기로부터 무선 수신되는 원격 제어신호에 의해 스위치 제어신호(sc), 또는 펄스폭변조 신호(PWM1,PWM2)를 조절하는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
10. 제1항에 있어서, 상기 냉각부는,
    쿨링 기능을 수행하는 DC 블로워 팬으로 구현되며 5 mm이하의 두께로 형성되고 인입과 인출되는 바람의 방향을 직각으로 변환하도록 설계된 쿨링 팬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
11. 제1항에 있어서, 상기 발열부는,
    깔창 부재의 건조 또는 발의 보온 기능을 수행하는 DC 히터로 구현되며, 뒷굽 부분을 제외한 깔창 부재의 앞부분에 설치되는 면상 발열체로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
12. 제1항에 있어서, 상기 깔창 부재는,
    수납요홈의 양측에 블로워 유닛의 측면 통기공에 대응되는 하나 이상의 통기구를 각각 형성하고, 발의 앞부분과 발가락에 접촉하게 될 깔창 부재의 앞쪽 전면에 수납요홈과 연통되는 하나 이상의 줄무늬 요홈 또는 도트무늬 요홈을 형성하고, 상기 줄무늬 요홈 또는 도트무늬 요홈의 홈부에 깔창 부재의 상부로 관통하는 하나 이상의 관통공을 형성한 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
13. 제1항에 있어서, 상기 접착시트는,
    블로워 유닛의 하면 통기공에 대응되는 방사형 통기공을 몸체의 중앙부에 형성한 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
14. 제1항에 있어서, 상기 전원부는,
    망간전지, 알카라인전지 중에서 선택되는 1차전지;
    니켈수소전지, 니켈카드뮴전지, 리튬이온전지, 리튬폴리머전지, 인산철전지 중에서 선택되는 2차전지; 중의 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 냉각 및 발열 기능이 구비된 신발 깔창.
    

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