TWI452974B - 電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊 - Google Patents

Description

電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊

本發明係有關一種電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊，尤指一種兼具薄片狀之壓電元件可減少裝置體積、直接利用氣囊之氣壓變化而發電與具有擾流件可提高發電效果之電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊。

參閱第九圖，傳統踩踏發電裝置(例如中華民國新型專利第M361249號『具發光警示與求救功能的鞋子踩踏發電結構』，其元件名稱與元件編號概以本說明書為準。)，其踩踏發電之裝置主要包括：一鞋子本體81，係包括一鞋跟部811與一光纖布料層812；一踏壓發電裝置82；係固設於該鞋跟部811內，該踏壓發電裝置82係透過一腳部821踩踏而產生電力；一發光元件83；係透過該踏壓發電裝置82產生的電力而發光，該發光元件83的光源係朝向該光纖布料層812使其發光者。

傳統裝置固然可藉由該踏壓發電裝置82達到發電的效果。但是，因其體積大，且為防止踩踏動作干擾發電機轉動發電的動作，而設有保護外殼，故，該鞋跟部811除無空間設置目前市面上常見的避震構造外(例如設置踩踏舒適之氣墊裝置)。亦因安裝該踏壓發電裝置82之因，以致於踩踏時產生明顯的異物感，影響踩踏時的舒適性，不但實用性不足，也無法滿足使用者在舒適性方面的需求。

故，如何研發出兼顧穿著舒適性、體積小且具發電功能之鞋墊，即是相關業者所需研究的問題。

本發明之目的，在於提供一種電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊，其兼具薄片狀之壓電元件可減少裝置體積、直接利用氣囊之氣壓變化而發電與具有擾流件可提高發電效果之功效。特別是，本發明所欲解決之問題包括目前市面上尚無穿著舒適性、體積小且具發電功能之鞋墊等問題。

解決上述問題之技術手段係提供一種電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊，該電能供應裝置係概呈可充氣結構並用以連結於一鞋墊；且該電能供應裝置係設有：一流道單元，係位於該電能供應裝置內，該流道單元設有一氣閥；當該流道單元內之氣壓分別小於、大於大氣壓力，該氣閥係供該氣壓分別進、出該流道單元，而於該流道單元內形成氣流；複數個壓電元件，係概呈平均分佈於該流道單元上；複數對之擾流件，係概呈平均分佈於該流道單元上；該每一擾流件皆具有至少一擾流面；該每對擾流件之其擾流面概呈傾斜接近該每一壓電元件處；藉此，當一踩踏力反覆施予/消失於該電能供應裝置，造成該流道單元內之氣壓變化而形成氣流，氣流通過該每對擾流面，並接觸而振動該每一相對應之壓電元件，使該複數個壓電元件產生電力以供使用；達到將踩踏力轉換成電力之裝置。

本發明之上述目的與優點，不難從下述所選用實施例之詳細說明與附圖中，獲得深入瞭解。

茲以下列實施例並配合圖式詳細說明本發明於後：

本發明係為一種電能供應裝置及具有電能供應裝置的鞋墊，參閱第一、第二、第三及第四圖，關於該電能供應裝置10，係概呈可充氣結構並用以連結於一鞋墊91；該電能供應裝置10係設有：一流道單元11，係位於該電能供應裝置10內，該流道單元11設有一氣閥111；當該流道單元11內之氣壓P(參閱第六圖)分別小於、大於大氣壓力，該氣閥111係供該氣壓P分別進、出該流道單元11，而於該流道單元11內形成氣流；複數個壓電元件12，係概呈平均分佈於該流道單元11上；複數對之擾流件13，係概呈平均分佈於該流道單元11上；該每一擾流件13皆具有至少一擾流面133；該每對擾流件13之其擾流面133概呈傾斜接近該每一壓電元件12處；藉此，當一踩踏力F(參閱第五圖)反覆施予/消失於該電能供應裝置10，造成該流道單元11內之氣壓P變化而形成氣流，氣流通過該每對擾流面133，並接觸而振動該每一相對應之壓電元件12，使該複數個壓電元件12產生電力121以供使用；達到將踩踏力F轉換成電力121之裝置。

實務上，該氣閥111係具有：一進氣口11A，係連通該氣閥111與該電能供應裝置10外部；當該流道單元11內之氣壓P分別大於與小於大氣壓力，該進氣口11A係供該氣壓P分別流出與流進該電能供應裝置10。

一出氣口11B，係連通該氣閥111及該流道單元11；當該流道單元11內之氣壓P分別大於與小於大氣壓力，該出氣口11B係供該氣壓P分別流出與流進該流道單元11。

該流道單元11又具有複數個流道部112，係概呈平均分佈於該鞋墊91上，該複數個壓電元件12概呈平均分佈於該複數個流道部112內。

該相鄰之壓電元件12彼此間隔一撓折距離D，供該鞋墊91受踩踏而撓折時，不影響該壓電元件12之發電動作。

該每一擾流件13皆具有一外側面131、一內側面132及該至少一擾流面133(本案係設一對)；該對擾流面133係從該外側面131向該內側面132的方向，相對傾斜靠近；且該複數對擾流件13係以其內側面132兩兩相對的設於該流道部112內，並對應該每一壓電元件12。

該電能供應裝置10又包括：至少一發光件14，係受該電力121啟動而發亮。

參閱第一、第二、第三及第四圖，關於該具有電能供應裝置的鞋墊，其包括：一鞋墊91；一電能供應裝置10，係連結於該鞋墊91；該電能供應裝置10係設有：一流道單元11，係位於該電能供應裝置10內，該流道單元11設有一氣閥111；當該流道單元11內之氣壓P分別小於、大於大氣壓力，該氣閥111係供該氣壓P分別進、出該流道單元11，而於該流道單元11內形成氣流；複數個壓電元件12，係概呈平均分佈於該流道單元11上；複數對之擾流件13，係概呈平均分佈於該流道單元11上；該每一擾流件13皆具有至少一擾流面133；該每對擾流件13之其擾流面133概呈傾斜接近該每一壓電元件12處；藉此，當該鞋墊91反覆接觸與消除一踩踏力F(參閱第五圖)，係造成該流道單元11內之氣壓P變化而形成氣流，氣流通過該每對擾流面133，並接觸而振動該每一相對應之壓電元件12，使該複數個壓電元件12產生電力121以供使用；達到將踩踏力F轉換成電力121之裝置。

實務上，該電能供應裝置10概呈可充氣結構。

該氣閥111係具有：一進氣口11A，係連通該氣閥111與該電能供應裝置10外部；當該流道單元11內之氣壓P分別大於與小於大氣壓力，該進氣口11A係供該氣壓P分別流出與流進該電能供應裝置10。

一出氣口11B，係連通該氣閥111及該流道單元11；當該流道單元11內之氣壓P分別大於與小於大氣壓力，該出氣口11B係供該氣壓P分別流出與流進該流道單元11。

該流道單元11又具有複數個流道部112，係概呈平均分佈於該鞋墊91上，該複數個壓電元件12概呈平均分佈於該複數個流道部112內。

該壓電元件12可為壓電材料(Piezoelectric Materials)製成，是一種可將電能與機械能相互轉換的材料，由於壓電材料的晶體排列具有方向性，當沿著一定的方向施加外力(例如施予該踩踏力F)，晶體發生形變的同時，其中之電藕極矩會產生重新排列現象，導致介質表面帶有電荷，即會產生電壓(此為公開技術，恕不贅述。)。

該相鄰之壓電元件12彼此間隔一撓折距離D，供該鞋墊91受踩踏而撓折時，不影響該壓電元件12之發電動作。

該每一擾流件13皆具有一外側面131、一內側面132及該至少一擾流面133(本案係設一對)；該對擾流面133係從該外側面131向該內側面132的方向，相對傾斜靠近；且該複數對擾流件13係以其內側面132兩兩相對的設於該流道部112內，並對應該每一壓電元件12。

該電能供應裝置10又包括：至少一發光件14，係受該電力121啟動而發亮。

本創作之應用過程係如下所述：參閱第五圖，當使用者之腳部92於行進中，透過該鞋墊91對該電能供應裝置10反覆踩踏，則於踩下時(參閱第六圖，施予該踩踏力F)該流道單元11(參閱第二圖)內之氣壓P大於大氣壓力，且於放開時該流道單元11內之氣壓P小於大氣壓力。分別使該流道單元11內之氣壓P經該氣閥111(產生唧吸作用)，進(吸入)、出(抽出)該流道單元11，進而於該流道單元11之該複數個流道部112內形成氣流。

氣流於進、出該複數個流道部112的過程中，皆需由接近該每一壓電元件12的兩個擾流件13間流過(參閱第七圖，該兩個擾流件13以位於該壓電元件12下方最佳位置)，亦即由該兩個外側面131的方向，分別經該至少一對擾流面133(實際是上、下各一對)，朝該兩個內側面132的方向流動，於流動過程中產生大幅度的氣體壓力波動及擾流，使接觸到氣流之該壓電元件12，隨之產生大幅度的振動，進而將振動之動能轉為電能，而可啟動該發光元件14發光(參閱第八圖)。

本發明之優點及功效可歸納如下：

[1]　薄片狀之壓電元件可減少裝置體積。本創作之壓電元件為薄片狀結構，可直接設於各流道部之內表面，只要可與氣流接觸而振動以進行發電即可。故，薄片狀之壓電元件可減少裝置體積。

[2]　直接利用氣囊之氣壓變化而發電。本創作藉由行進踩踏氣囊使氣閥產生唧吸作用，造成各流道部內產生氣流，即可與壓電元件接觸產生振動而發電。故，可直接利用氣囊之氣壓變化而發電。

[3]　具有擾流件可提高發電效果。本創作於每一壓電元件兩側均設有擾流件，擾流件可使踩踏動作產生的氣流再產生大幅度的氣體壓力波動及擾流現象，提高對壓電元件造成的振動現象以提高發電效果。故，具有擾流件可提高發電效果。

以上僅是藉由較佳實施例詳細說明本發明，對於該實施例所做的任何簡單修改與變化，皆不脫離本發明之精神與範圍。

由以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明瞭本發明的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，爰提出發明專利申請。

10．．．電能供應裝置

11．．．流道單元

111．．．氣閥

11A．．．進氣口

11B．．．出氣口

112．．．流道部

12．．．壓電元件

121．．．電力

13．．．擾流件

131．．．外側面

132．．．內側面

133．．．擾流面

14．．．發光件

81．．．鞋子本體

811．．．鞋跟部

812．．．光纖布料層

82．．．踏壓發電裝置

821．．．腳部

83．．．發光元件

91．．．鞋墊

92．．．腳部

P．．．氣壓

F．．．踩踏力

D．．．撓折距離

第一圖係本發明應用於鞋墊之示意圖

第二圖係本發明之平面示意圖

第三圖係第二圖之部份結構之放大示意圖

第四圖係第三圖之部份結構之立體圖

第五圖係本發明之應用於踩踏發電之示意圖

第六圖係第五圖之部份結構之示意圖

第七圖係第五圖之部份結構之立體圖

第八圖係本創作之壓電元件受氣流振動而發電之示意圖

第九圖係傳統鞋體發電裝置之示意圖

10．．．電能供應裝置

11．．．流道單元

111．．．氣閥

112．．．流道部

11A．．．進氣口

11B．．．出氣口

12．．．壓電元件

Claims (7)

1. 一種電能供應裝置，係概呈可充氣結構並用以連結於一鞋墊；該電能供應裝置係設有：一流道單元，係位於該電能供應裝置內，該流道單元設有一氣閥；當該流道單元內之氣壓分別小於、大於大氣壓力，該氣閥係供該氣壓分別進、出該流道單元，而於該流道單元內形成氣流；複數個壓電元件，係概呈平均分佈於該流道單元上；複數對之擾流件，係概呈平均分佈於該流道單元上；該每一擾流件皆具有至少一擾流面；該每對擾流件之其擾流面概呈傾斜接近該每一壓電元件處；藉此，當一踩踏力反覆施予/消失於該電能供應裝置，造成該流道單元內之氣壓變化而形成氣流，氣流通過該每對擾流面，並接觸而振動該每一相對應之壓電元件，使該複數個壓電元件產生電力以供使用；達到將踩踏力轉換成電力之裝置；其中：該流道單元又具有複數個流道部，係概呈平均分佈於該鞋墊上；該每一擾流件皆具有一外側面、一內側面及該至少一擾流面；該擾流面係設一對，該對擾流面係從該外側面向該內側面的方向，相對傾斜靠近；且該複數對擾流件係以其內側面兩兩相對的設於該流道部內，並對應該每一壓電元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電能供應裝置，其中，該氣閥係具有：一進氣口，係連通該氣閥與該電能供應裝置外部；當該流道單元內之氣壓分別大於與小於大氣壓力，該進氣口係供該氣壓分別流出與流進該電能供應裝置；一出氣口，係連通該氣閥及該流道單元；當該流道單元 內之氣壓分別大於與小於大氣壓力，該出氣口係供該氣壓分別流出與流進該流道單元。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電能供應裝置，其中：該流道單元又具有複數個流道部，係概呈平均分佈於該鞋墊上；該複數個壓電元件概呈平均分佈於該複數個流道部內；該相鄰之壓電元件彼此間隔一撓折距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電能供應裝置，其又包括：至少一發光件，係受該電力啟動而發亮。
5. 一種具有電能供應裝置的鞋墊，係包括：一鞋墊；一電能供應裝置，係連結於該鞋墊；該電能供應裝置係設有：一流道單元，係位於該電能供應裝置內，該流道單元設有一氣閥；當該流道單元內之氣壓分別小於、大於大氣壓力，該氣閥係供該氣壓分別進、出該流道單元，而於該流道單元內形成氣流；複數個壓電元件，係概呈平均分佈於該流道單元上；複數對之擾流件，係概呈平均分佈於該流道單元上；該每一擾流件皆具有至少一擾流面；該每對擾流件之其擾流面概呈傾斜接近該每一壓電元件處；藉此，當該鞋墊反覆接觸與消除一踩踏力，係造成該流道單元內之氣壓變化而形成氣流，氣流通過該每對擾流面，並接觸而振動該每一相對應之壓電元件，使該複數個壓電元件產生電力以供使用；達到將踩踏力轉換成電力之裝置；其中：該流道單元又具有複數個流道部，係概呈平均分佈於該鞋墊上；該每一擾流件皆具有一外側面、一內側面及該至少一擾 流面；該擾流面係設一對，該對擾流面係從該外側面向該內側面的方向，相對傾斜靠近；且該複數對擾流件係以其內側面兩兩相對的設於該流道部內，並對應該每一壓電元件；且該電能供應裝置又包括至少一發光件，係受該電力啟動而發亮。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有電能供應裝置的鞋墊，其中：該電能供應裝置概呈可充氣結構；該氣閥係具有：一進氣口，係連通該氣閥與該電能供應裝置外部；當該流道單元內之氣壓分別大於與小於大氣壓力，該進氣口係供該氣壓分別流出與流進該電能供應裝置；一出氣口，係連通該氣閥及該流道單元；當該流道單元內之氣壓分別大於與小於大氣壓力，該出氣口係供該氣壓分別流出與流進該流道單元。
7. 如申請專利範圍第5項所述之具有電能供應裝置的鞋墊，其中：該流道單元又具有複數個流道部，係概呈平均分佈於該鞋墊上；該複數個壓電元件概呈平均分佈於該複數個流道部內；該相鄰之壓電元件彼此間隔一撓折距離。