KR20010074137A - 발의 스트레스 분산 기능 및 냉온기능성 신발 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판스프링을 이용하여 보행자의 보행 시 중량 스트레스 경로를 분산시켜 발의 피로도를 줄여줌과 동시에 스피링의 상하 변위차를 전기에너지로 변환하여 겨울에는 발을 따뜻하게 하고 여름에는 발을 시원하게 해주는 기능성 신발에 관한 것이다.

[도 1]의 (a)는 정상족을 가진 보행자의 보행 시의 중량 스트레스의 경로 및 체중 분포에 관한 그림이다. 본 고안에 따르면 [도 6]의 ⑩의 위치에 설치될 강판스프링 ([도 2] 참조)의 기능에 의하여 [도 1]의 (b)에서처럼 중량 스트레스 경로 및 체중을 분산 시키고자 한다.

뿐만 아니라, [도 2]에서 보는 바와 같이 강판스프링을 이용하여 보행시에 생기는 발의 내측 종아치의 상하 변위차를 [도 3]에서와 같이 증폭시키고 이를 이용하여 [도 4]에서와 같은 방법으로 유도기전력을 얻는다. 이렇게 얻어진 유도기전력은 직류로 변환하여 축전기에 충전시키고 필요할 때, 열전소자에 전원을 공급하여 냉 ·온기능을 갖게 한다.

Description

발의 스트레스 분산 기능 및 냉온기능성 신발{Shoes having functions of distributing foot-stress and controlling temperature.}

본 발명은 강판스프링을 신발의 밑창에 장착하여 보행시 발의 일정부위에 집중되는 체중과 중량 스트레스 경로를 분산시켜 발의 피로도를 경감시키고 강판 스프링의 상하 운동에 의하여 생기는 에너지를 전기에너지로 변환하여 필요에 따라 열전소자에 의한 냉온의 온도 조절기능을 갖는 기능성 신발에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 보행자의 발의 피로를 줄이고 여름과 겨울에 필요에 따라 신발 내부의 온도를 조절할 수 있는 기능성 신발을 개발하고자 한다.

발의 피로도를 경감하는 장치로는 공기 주머니가 있다. 그러나 공기주머니는 신발의 뒷굽에 장착하며 충격 흡수 효과는 있지만 중량 스트레스 경로 및 체중의 분산효과를 이용한 방법은 아니라, 신발 내부에 공기를 주입하여 신발의 내부를 시원하게 하는 아이디어 제품은 있지만 온도조절기능은 아니며 오히려 겨울에는 부적절하다.

보행 시에 발의 특정 부위에 집중되는 체중은 발의 피로도와 직접 관련되어 진다. 본 발명에서는 인체공학적으로 체중을 적절히 분산시키고 발뒤꿉치에서 시작하여 발바닥 외측을 지나 엄지발가락으로 흐르는 중량 스트레스 경로를 분산시키고자 한다. 이를 위하여 강판스프링을 장착하며 이 스프링의 상하 운동을 이용하여 유도기전력을 생성하고 이를 직류로 변환하여 축전기에 충전해 둔다. 충전된 전기는 필요할 때 열전소자에 보내져 신발 내부의 온도를 조절하는데 사용되어진다. 이러한 이러한 기능성 신발 개발의 핵심 기술은 발의 인체공학적 특성에 맞는 강판스프링의 설계와 발전기의 설계 및 최적의 신발 내부 온도인 섭씨 5-10를 유지하는열전소자 개발이다. 또한 특정 부위에는 열전도성이 좋은 신발 소제도 개발되어져야 한다.

도 1의 a)는 일반 신발을 신었을 경우의 체중 스트레스 경로 및 체중 분산

b)는 본 발명을 설치한 경우의 체중 스트레스 경로 및 체중 분산

도 2는 강판 스프링 및 보행 시의 수직 변위

도 3은 수직 변위차를 증폭시키기 위한 지렛대

도 4는 코일과 영구자석의 운동에 의한 발전기

도 5는 냉온 시스템의 기본 회로

도 6은 각 장치가 설치될 위치

＜도면의 주요 부분에 대한 부호＞

② 강판스프링 ③ 지렛대

④ 코일 ⑤ 영구자석

⑥ 정류기 ⑦ 정류기

⑧ 열전소자

발의 구조를 보면 내측 종아치는 외측 종아치 보다 곡률이 크며 보행 시 발바닥의 내측 부분은 지면에 닿지 않는다. 만약 체중의 일부 약 10% 정도를 발바닥의 내측으로 분산시킬 수 있다면, 보행 시 발의 피로도를 크게 줄일 수 있을 것이다. 이것에 착안하여, 그림 2에서 볼 수 있는 강판 스프링을 [도 6]의 ⑩의 위치에 장착한다.

또한 그림 2에서처럼 스프링 상판에 달린 돌출부 ①은 보행 시 상하운동을 하게 된다. 이렇게 생성된 수직 변위차는 [도 3]의 지렛대에 의하여 증폭되고 [도 4]의 영구자석 ⑤를 코일 ④ 내부로 상하 운동시키게 된다.

이렇게 생성된 유도기전력을 정류기 ⑥으로 직류로 변환되고 축전기 ⑦에 충전된다. 보행 시 충전된 전기를 필요에 따라 스위치 ⑧로 연결하면 열전소자 ⑨로 냉온 기능을 갖게한다.

[도 6]은 각 장치를 설치할 위치를 나타내고 있다. ⑩에는 스프링, ⑪에는 지렛대, ⑫에는 코일, ⑬에는 스위치, ⑭에는 열전소자를 장치한다.

이러한 장치는 등산화와 같은 밑창과 굽이 비교적 높은 신발에 장착 가능하며, 장시간 보행 시 발의 스트레스를 줄여주고, 겨울엔 발 시림을 막고, 여름엔 발을 시원하게 해주는 기능을 제공해 준다.

겨울 외출 시나 여름 외출 시에, 발 시림 현상이나 땀 차는 현상이 곧장 일어나지는 안는다. 보통의 경우 약 1-2 시간 정도는 냉온 기능을 사용할 필요가 없다. 따라서, 축전지에 충전된 전기는 겨울이나 여름에 냉온기능을 더욱 높여주리라 생각한다.

참고로, 체중이 약 75kg인 사람이 8000보를 보행할 때 약 1000톤의 하중을 발과 신발에 주게 되며, 평상시 발가락 끝의 온도는 약 섭씨 5도로서 발의 모든 부위 중에서 가장 낮다. 본 발명에서 제공하게 될 기능은 보행자에게 쾌적한 보행을 제공하리라 생각한다.

Claims (4)

1. 간판 스프링을 이용하여 체중을 분산시키는 장치를 신발에 장착하는 사항.
2. 보행자의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 신발에 장착하여 냉온 기능을 갖는 사항.
3. 강판스프링으로 신발 내부에 공기를 주입하는 사항
4. 강판스프링이 신발에 장착되는 위치