KR20100040491A

KR20100040491A - Shoes having air conditioner operated by self-generated electric power

Info

Publication number: KR20100040491A
Application number: KR1020080099625A
Authority: KR
Inventors: 김우식; 오 명 권; 정 원 신; 지 행 이; 정 기 강
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-20
Also published as: KR101059091B1

Abstract

PURPOSE: Footwear having a self-generating type ventilation device is provided, which supplies external air to the inner part of the shoe through a ventilation channel formed in the bottom of footwear. CONSTITUTION: Footwear having a self-generating type ventilation device comprises: a push plate installed at the outsole of footwear; a rack gear which is perpendicularly installed under the push plate in order to do linear motion; a ratchet gear converting linear motion of the rack gear into one way rotation; a DC brush motor(40) generating the induced electromotive force; a storage battery(50) storing the generated induced electromotive force; and a micro motor(80).

Description

Shoes having air conditioner operated by self-generated electric power}

본 발명은 통풍장치를 가지는 신발에 관한 것으로서, 특히 자가발전식 통풍장치를 가지는 신발에 관한 것이다. The present invention relates to a shoe having a ventilator, and more particularly to a shoe having a self-powered ventilator.

신발에 통풍이 제대로 이루어지지 않으면, 체온에 의해 신발 내부온도가 상승하고 그로 인해 땀이나 악취, 무좀, 백선 등의 비위생적인 상황이 발생하게 된다. 따라서 신발 내부를 통풍시키기 위한 여러 가지 기술이 제안된 바 있다. If the shoes are not properly ventilated, the internal temperature of the shoe rises due to body temperature, resulting in unsanitary conditions such as sweat, odor, athlete's foot, ringworm, and the like. Therefore, various techniques for ventilating the inside of shoes have been proposed.

등록실용신안공보 제214655호(신발통풍장치)에서는 신발의 상태를 최적화시키기 위해 신선한 공기와 바람을 일으키는 소형모터장치의 동력원으로서 건전지가 사용된다. 공개특허 제2003-91197호(신발통풍장치)에서도 팬을 구동시키기 위한 전원수단으로서 배터리를 사용한다. 이러한 경우에는 자가발전식이 아니므로 건전지가 요구되고 따라서 사용자가 건전지를 교체해 주어야 하는 단점이 있다. In Korean Utility Model Publication No. 214655 (Shoe Ventilator), a battery is used as a power source for a small motor device that produces fresh air and wind to optimize the condition of a shoe. In JP 2003-91197 Shoe Ventilator, a battery is used as a power supply means for driving a fan. In this case, since the battery is not self-powered, there is a disadvantage in that the user needs to replace the battery.

등록특허 제372196호(자가 발전기를 이용한 강제 통풍구조를 갖는 신발)에서 는 건전지가 필요없는 자가발전식 동력원으로서 진동발전기를 사용한다. 여기서의 진동발전기는 걸을 때마다 자석이 진동하여 그 주위를 둘러싸는 금속코일에 유도기전력이 발생토록 함으로써 이를 모터의 동력원으로 사용한다. Patent No. 372196 (shoes having a forced ventilation structure using a self-generator) uses a vibration generator as a self-powered power source that does not require batteries. Here, the vibration generator uses a magnet as the power source of the motor by causing the magnet to vibrate and to generate induced electromotive force in the metal coil surrounding the surrounding.

그러나 이렇게 진동발전기를 사용하는 경우에는 자석이 진동되는 과정에서 최상단이나 최하단까지 이동되어 금속 코일의 어느 하나가 자석의 자기장의 범위 밖으로 벗어나는 경우에 순간적으로 전원이 발생되지 않게 되는 문제가 있을 수 있다. 이 경우 자석의 1회 진동 시마다 모터의 송풍동작이 한 번씩 간헐적으로 이루어지게 된다. 상기 등록특허 제372196호에서는 이러한 경우라 할지라도 자석의 1회 진동간격이 짧기 때문에 공기의 통풍기능에는 큰 영향을 주지 않는다고 언급하고 있다. 그러나 전력이 비효율적으로 생산되는 것은 명백하며 이러한 전력의 비효율적인 생산은 송풍모터의 구동에 바람직하지 않게 작용한다. However, in the case of using the vibration generator, there is a problem that the power is not generated momentarily when any one of the metal coil is moved out of the magnetic field of the magnet is moved to the top or bottom in the process of vibrating the magnet. In this case, the blow operation of the motor is performed intermittently once every vibration of the magnet. Even in such a case, the Patent No. 372196 mentions that the single vibration interval of the magnet does not significantly affect the ventilation function of the air. However, it is clear that power is produced inefficiently, and this inefficient production of power adversely affects the operation of the blower motor.

이 외에도 신발 내부의 통풍을 유도하고자 하는 방법으로 압전기를 이용하는 방식이 있는데 이는 전류의 양이 미미하여 실제 적용에 한계점을 가지고 있다. In addition, there is a method using a piezoelectric method to induce ventilation inside the shoe, which has a limitation in practical application due to the small amount of current.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 걸어다닐 때 신발에 주기적으로 가해지는 중력방향의 힘을 이용하여 효율적으로 자가발전이 이루어지되, 그 수명이 사실상 영구적이며, 자가발전된 전력이 별도의 스위치 동작없이 적절한 시기에 모터에 자동적으로 제공되도록 하여 효과적인 통풍이 이루어지도록 하는 자가발전식 통풍장치를 가지는 신발을 제공하는 데 있다. Therefore, the problem to be solved by the present invention, the self-power is efficiently made by using the force of gravity in the direction of the shoes periodically when walking, the life is virtually permanent, the self-power generated without a separate switch operation It is to provide a shoe having a self-developed ventilator that is automatically provided to the motor at the appropriate time to ensure effective ventilation.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 신발은, 신발 밑창에 설치되는 누름판; 상기 누름판의 눌림에 따라 상하직선운동하게 상기 누름판 밑에 수직하게 설치되는 랙 기어(rack gear); 상기 랙 기어에 연결되도록 설치되며 상기 랙 기어의 상하직선운동을 일방향 회전운동으로 전환하는 래칫 기어(ratchet gear); 상기 래칫 기어의 회전력을 전달받아 회전하여 유도 기전력을 발생시키는 DC 브러쉬 모터; 상기 DC 브러쉬 모터에서 발생되는 유도기전력을 저장하는 축전지; 상기 축전지에 연결되도록 설치되어 상기 축전지에서 방출되는 전력을 통하여 동작하며 회전축에 팬이 장착되는 마이크로 모터; 를 구비하며, 상기 신발의 밑바닥에 형성되는 통풍로를 통하여 상기 팬에 의한 송풍바람을 신발 내부로 공급하는 것을 특징으로 한다. Shoes according to the present invention for achieving the above object, the pressing plate is installed on the shoe sole; A rack gear installed vertically under the pressing plate so as to vertically move as the pressing plate is pressed; A ratchet gear installed to be connected to the rack gear and converting a vertical movement of the rack gear into a one-way rotational movement; A DC brush motor that receives the rotational force of the ratchet gear and rotates to generate induced electromotive force; A storage battery storing the induced electromotive force generated by the DC brush motor; A micro motor installed to be connected to the storage battery and operating through electric power emitted from the storage battery and having a fan mounted on the rotating shaft; It is characterized in that for supplying the blowing wind by the fan into the shoe through the ventilation path formed on the bottom of the shoe.

상기 누름판이 눌렸을 때에는 압축되고 상기 누름판의 눌림이 해제되었을 때에는 복원력에 의해서 펴지도록 상기 누름판의 밑에 상기 랙 기어를 감싸도록 수직하게 완충 스프링이 설치되는 것이 바람직하다. When the pressing plate is pressed, it is preferably compressed and a buffer spring is installed vertically to surround the rack gear under the pressing plate so as to be unfolded by a restoring force when the pressing plate is released.

상기 DC 브러쉬 모터와 축전지 사이에는 다이오드가 설치되는 것이 바람직하다. It is preferable that a diode is installed between the DC brush motor and the storage battery.

본 발명에 따른 신발은, 상기 축전지와 상기 마이크로 모터 사이의 전기적 연결 여부를 결정하는 전자 스위치; 상기 신발 내부의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 온도센서에서 감지되는 온도를 피드백 받아 상기 온도센서에서 감지되는 온도가 일정범위에 위치하도록 상기 전자 스위치의 온/오프를 제어하는 마이크로 컨트롤러; 상기 전자 스위치, 마이크로 컨트롤러, 및 온도센서의 전력공급원으로 사용되는 배터리; 및 상기 배터리를 통한 전원공급여부를 결정하는 배터리 스위치;를 구비할 수 있다. Shoes according to the invention, the electronic switch for determining whether the electrical connection between the battery and the micro motor; A temperature sensor for sensing a temperature inside the shoe; A microcontroller configured to control the on / off of the electronic switch so that the temperature detected by the temperature sensor is located in a predetermined range by receiving the temperature detected by the temperature sensor; A battery used as a power supply source of the electronic switch, the microcontroller, and the temperature sensor; And a battery switch to determine whether to supply power through the battery.

본 발명은 사람이 걷거나 뛸 때에 발생하는 반복적인 누름을 통하여 팬을 회전시키는데 필요한 기전력을 발생시키는 자가발전식이다. 따라서 종래와 같이 배터리가 필요 없다. 본 발명에서 말하는 상기 배터리는 자가발전을 위한 것이 아니라 이를 제어하기 위한 것으로서, 그 전력소모가 매우 미미하다. 본 발명에서의 자가발전은 래크기어와 래칫기어의 조합을 사용하여 발의 누름에 의해 발생하는 수직왕복운동을 일방향 회전운동으로 바꾸어 이를 동력발생원으로 사용하므로 종래와 같이 자석의 진동을 이용하는 경우에 비하여 수명이 오래고 효율이 좋다. The present invention is self-powered to generate the electromotive force required to rotate the fan through repeated presses that occur when a person walks or runs. Therefore, no battery is required as in the prior art. The battery in the present invention is not for self-generation but for controlling it, and its power consumption is very small. Self-power generation in the present invention uses a combination of the rack gear and the ratchet gear to convert the vertical reciprocating motion caused by the pressing of the foot into a one-way rotational movement to use this as a power source, so compared to the case of using the vibration of the magnet as in the prior art This is long and efficient.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to these embodiments.

도 1은 본 발명에 따른 신발의 전체 개략도이고, 도 2 및 도 3은 일방향 회전부를 설명하기 위한 도면들이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 사람의 뒷굼치가 닿는 신발의 뒷굼치 부위에 누름판(12)이 설치되며, 누름판(12)에는 수직하게 랙 기어(rack gear, 10)가 설치된다. 랙 기어(10)는 밑창(13)의 소정깊이까지 관통 삽입되도록 설치되며, 밑창(13)과 누름판(12) 사이에는 완충 스프링(11)이 설치된다. 사람의 걷거나 뛰는 동작에서 체중에 의해 누름판(12)에 중력방향으로 누르는 힘이 발생하면 이에 따라 랙 기어(10)가 상하 운동한다. 이 때 완충 스프링(11)은 누름판(12)의 상하운동을 완충시키는 역할을 한다. 1 is an overall schematic view of a shoe according to the present invention, Figures 2 and 3 are views for explaining a one-way rotation. 1 to 3, the pressing plate 12 is installed at the rear gingival portion of the shoe that the human back squeezing touch, and the pressing plate 12 is installed a rack gear (rack gear 10) vertically. The rack gear 10 is installed to be penetrated to a predetermined depth of the sole 13, and a buffer spring 11 is installed between the sole 13 and the pressing plate 12. When the force of the pressing plate 12 in the gravity direction is generated by the weight in the walking or running of a person, the rack gear 10 moves up and down accordingly. At this time, the shock absorbing spring 11 serves to cushion the vertical movement of the pressing plate 12.

랙 기어(10)가 상하 직선 운동을 하면 여기에 맞물리게 설치되어 있는 폴축(pawl shaft, 21)이 회전운동하며 따라서 폴축(21)에 설치되는 폴(pawl, 22)이 회전한다. When the rack gear 10 moves up and down linearly, the pawl shaft 21, which is installed to be engaged thereto, rotates, and thus the pawl 22 installed on the pawl shaft 21 rotates.

폴(22)은 래칫(20)의 안쪽에 위치하도록 삽입 설치된다. 래칫은 폴(pawl)의 작용에 의해 한쪽 방향으로만 회전을 전하고, 반대 방향으로는 회전하지 않는 바퀴를 말한다. 통상, 폴이 바깥쪽에 위치하는 것을 외치 래칫이라 하고, 폴이 안쪽에 위치하는 것을 내치 래칫이라고 한다. 랙 기어(10)가 하강하여 폴축(21)이 시계방향으로 회전하면 폴(22)이 래칫(20)의 안쪽 이에 걸려서 래칫(20)이 시계방향으로 따라 회전한다. 그러나 랙 기어(10)가 상승하는 경우에는 폴(22)이 래칫(20)의 안쪽 이에 걸리지 않으므로 래칫(20)이 회전하지 않는다. 따라서 랙 기어(11)와 래칫(20)의 상호작용에 의하여 일방향 회전운동이 발생한다. The pawl 22 is inserted and installed to be positioned inside the ratchet 20. Ratchet refers to a wheel that transmits rotation in one direction only by the action of a pawl and does not rotate in the opposite direction. Usually, the pawl is located outside the so called ratchet and the pawl is located inside the called ratchet. When the rack gear 10 descends and the pole shaft 21 rotates clockwise, the pole 22 is caught by the inner tooth of the ratchet 20 so that the ratchet 20 rotates clockwise. However, when the rack gear 10 is raised, the ratchet 20 does not rotate since the pawl 22 is not caught by the inner tooth of the ratchet 20. Therefore, the one-way rotational motion is generated by the interaction between the rack gear 11 and the ratchet 20.

도 4는 유도기전력 발생 저장부(60)와 온도제어부(70)를 설명하기 위한 도면이다. 도 1과 결부하여 도 4를 참조하면, 랙 기어(11)와 래칫(20)의 상호작용에 의하여 발생하는 일방향 회전운동은 유도기전력 발생 저장부(60)의 평기어(30)에 전달되고 이 전달된 회전력은 DC 브러쉬 모터(40)에 전달된다. DC 브러쉬 모터(40)는 전달받은 회전력을 유도 기전력으로 바꿔준다. 이 발생한 유도 기전력(40)은 다이오드(45)를 거쳐 축전지(50)에 저장된다. 축전지(50)에 저장된 전력은 마이크로 모터(80)에 공급되고 이로 인해 마이크로 모터(80)에 장착된 팬(81)이 회전한다. 4 is a view for explaining the induced electromotive force generation storage 60 and the temperature control unit 70. Referring to FIG. 4 in conjunction with FIG. 1, the one-way rotational motion generated by the interaction between the rack gear 11 and the ratchet 20 is transmitted to the spur gear 30 of the induced electromotive force generation storage 60. The transmitted rotational force is transmitted to the DC brush motor 40. The DC brush motor 40 converts the received rotational force into induced electromotive force. The generated induced electromotive force 40 is stored in the storage battery 50 via the diode 45. Power stored in the storage battery 50 is supplied to the micro motor 80, thereby rotating the fan 81 mounted on the micro motor 80.

온도제어부(70)의 동작을 위해서는 배터리(74)가 필요하며, 배터리 스위치(75)가 온(on) 되었을 때 비로서 온도제어부(70)가 동작한다. 배터리 스위치(75)가 오프(off)된 경우에는 온도제어부(70)가 작동하지 않으며, 따라서 축전지(50)에 저장되어 있는 전력은 온도제어부(70)의 제어를 받지 않고 마이크로 모터(80)에 공급된다. The battery 74 is required for the operation of the temperature controller 70, and the temperature controller 70 operates when the battery switch 75 is turned on. When the battery switch 75 is off (off), the temperature controller 70 does not operate. Therefore, the power stored in the battery 50 is not controlled by the temperature controller 70 and is supplied to the micro motor 80. Supplied.

배터리 스위치(75)가 온되면 온도제어부(70)가 동작하며 축전지(50)에 저장되어 있는 전력은 온도제어부(70)의 제어를 받으면서 마이크로 모터(80)에 공급된다. 구체적으로, 신발 내부의 온도를 감지하기 위하여 신발의 밑바닥에 IC 온도센서(71)가 설치되며, IC 온도센서(71)에서 감지되는 온도는 마이크로 컨트롤러(72)로 전달된다. 마이크로 컨트롤러(72)는 IC 온도센서(71)를 통해 측정되는 신발 내부의 온도가 일정범위에 존재하도록 전자 스위치(73)의 온(on)/오프(off)를 제어한다. 전자 스위치(73)의 온/오프에 따라 축전지(50)에서 마이크로 모터(80)로의 전원공급이 결정된다. 신발의 밑바닥에는 통풍로(90)가 마련되며 마이크로 모터(80) 가 작동하여 팬(81)이 회전하면 통풍로(90)를 통하여 신발 내부로 바람이 유입되면서 신발 내부의 통풍이 유도된다. When the battery switch 75 is turned on, the temperature controller 70 operates, and the power stored in the battery 50 is supplied to the micro motor 80 under the control of the temperature controller 70. Specifically, the IC temperature sensor 71 is installed on the bottom of the shoe to detect the temperature inside the shoe, and the temperature detected by the IC temperature sensor 71 is transmitted to the microcontroller 72. The microcontroller 72 controls the on / off of the electronic switch 73 so that the temperature inside the shoe measured by the IC temperature sensor 71 is in a certain range. The power supply from the storage battery 50 to the micromotor 80 is determined according to the on / off of the electronic switch 73. Ventilation path 90 is provided on the bottom of the shoe and the micro motor 80 is operated when the fan 81 rotates while the air flows into the shoe through the ventilation path 90 to induce ventilation inside the shoe.

본 발명은 사람이 걷거나 뛸 때에 발생하는 반복적인 누름을 통하여 팬을 회전시키는데 필요한 기전력을 발생시키는 자가발전식이다. 따라서 종래와 같이 배터리가 필요 없다. 본 발명에서 말하는 배터리(74)는 자가발전을 위한 것이 아니라 이를 제어하기 위한 것으로서, 그 전력소모가 매우 미미하다. The present invention is self-powered to generate the electromotive force required to rotate the fan through repeated presses that occur when a person walks or runs. Therefore, no battery is required as in the prior art. The battery 74 in the present invention is not for self-generation but for controlling it, and its power consumption is very small.

본 발명에서의 자가발전은 래크기어와 래칫기어의 조합을 사용하여 발의 누름에 의해 발생하는 수직왕복운동을 일방향 회전운동으로 바꾸어 이를 동력발생원으로 사용하므로 종래와 같이 자석의 진동을 이용하는 경우에 비하여 수명이 오래고 효율이 좋다. Self-power generation in the present invention uses a combination of the rack gear and the ratchet gear to convert the vertical reciprocating motion caused by the pressing of the foot into a one-way rotational movement to use this as a power source, so compared to the case of using the vibration of the magnet as in the prior art This is long and efficient.

도 1은 본 발명에 따른 신발의 전체 개략도;1 is an overall schematic view of a shoe according to the present invention;

도 2 및 도 3은 일방향 회전부를 설명하기 위한 도면들;2 and 3 are views for explaining the one-way rotation;

도 4는 유도기전력 발생 저장부(60)와 온도제어부(70)를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the induced electromotive force generation storage 60 and the temperature control unit 70.

<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명><Description of reference numbers for the main parts of the drawings>

10: 랙기어 11: 완충스프링10: Rack Gear 11: Shock Absorbing Spring

12: 누름판 13: 밑창12: press plate 13: sole

20: 래칫 21: 폴축20: ratchet 21: pole axis

22: 폴 30: 평기어22: Paul 30: spur gear

40: DC 브러쉬 모터 45: 다이오드40: DC brush motor 45: diode

50: 축전지 60: 유도기전력 발생 저장부50: storage battery 60: induction electromotive force storage unit

70: 온도제어부 71: IC 온도센서70: temperature control unit 71: IC temperature sensor

72: 마이크로 컨트롤러 74: 배터리72: microcontroller 74: battery

75: 배터리 스위치 80: 마이크로 모터75: battery switch 80: micro motor

81: 팬 90: 통풍로81: fan 90: ventilation path

Claims

Pressing plate installed in the sole of the shoe;

A rack gear installed vertically under the pressing plate so as to vertically move as the pressing plate is pressed;

A ratchet gear installed to be connected to the rack gear and converting a vertical movement of the rack gear into a one-way rotational movement;

A DC brush motor that receives the rotational force of the ratchet gear and rotates to generate induced electromotive force;

A storage battery storing the induced electromotive force generated by the DC brush motor;

A micro motor installed to be connected to the storage battery and operating through electric power emitted from the storage battery and having a fan mounted on the rotating shaft; Equipped with

Shoe, characterized in that for supplying the blowing wind by the fan into the shoe through the ventilation path formed on the bottom of the shoe.

The shoe as claimed in claim 1, wherein a cushioning spring is installed vertically to surround the rack gear under the pressing plate such that the pressing plate is compressed when the pressing plate is pressed and opened by a restoring force when the pressing plate is released.

The shoe of claim 1, wherein a diode is installed between the DC brush motor and the battery.

The method of claim 1,

An electronic switch determining whether an electrical connection between the storage battery and the micromotor is performed;

A temperature sensor for sensing a temperature inside the shoe;

A microcontroller configured to control the on / off of the electronic switch so that the temperature detected by the temperature sensor is located in a predetermined range by receiving the temperature detected by the temperature sensor;

A battery used as a power supply source of the electronic switch, the microcontroller, and the temperature sensor; And

And a battery switch for determining whether to supply power through the battery.