本發(fā)明屬于日用品應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種相變保暖鞋。
背景技術(shù)：
在寒冷環(huán)境，人體腳部生理活動(dòng)產(chǎn)生的熱量不足以彌補(bǔ)流失到外部環(huán)境的熱量，甚至出現(xiàn)凍腳的情況。這種情況主要發(fā)生在如下場(chǎng)合：冬季長時(shí)間室外工作，在冷庫等特殊環(huán)境長時(shí)間工作，冬季南方供暖措施不夠的室內(nèi)場(chǎng)景等?？梢?，對(duì)于有良好保暖性能的鞋子的需求很大。在現(xiàn)有技術(shù)中，與鞋有關(guān)的保暖技術(shù)較少。目前主要采用在鞋體內(nèi)部添加電熱鞋墊或類似裝置實(shí)現(xiàn)鞋的保暖。而電熱鞋墊并不方便，若是持續(xù)插電，則不便于行走；若是采用鋰電池供電，則電路結(jié)構(gòu)經(jīng)歷反復(fù)踩踏后容易出現(xiàn)故障，成本較高。
采用美國nasa技術(shù)的outlast相變調(diào)溫纖維號(hào)稱能蓄能調(diào)溫，但由于有效相變材料的質(zhì)量比例太低，纖維的相變焓值不到10j/g(常規(guī)相變材料的相變焓值在200j/g左右)，導(dǎo)致相關(guān)的產(chǎn)品(包括鞋)有效工作時(shí)間太短，基本沒有實(shí)用性。國內(nèi)也有研究類似outlast纖維的相變調(diào)溫纖維、布料，但在相變焓值上沒有大的突破，也就無法進(jìn)行商業(yè)化。
為了克服在鞋體內(nèi)添加電熱鞋墊來進(jìn)行保暖的技術(shù)方案的缺陷，科技人員又發(fā)明了在鞋體材料里添加相變粉末的方法。例如，專利號(hào)201510438719.8(《一種吸濕透氣智能調(diào)溫鞋材》)的專利提供的技術(shù)方案是將相變材料粉體摻混到普通的多孔鞋材原材料里，隨鞋體材料發(fā)泡成形分散到鞋體里，以達(dá)到保暖的效果。與outlast纖維相比，這種技術(shù)方案中的有效相變材料的質(zhì)量比例得到了有效提高，最高可達(dá)50％。
但是，由于需要將相變材料添加至鞋體材料中，因此對(duì)于添加的相變材料量有嚴(yán)格限制。一旦相變材料的添加量過多，就會(huì)響鞋體材料的力學(xué)特性，進(jìn)而影響鞋的整體性能。受制于相變材料的添加量，這種保暖鞋的保暖性能并不太好。另外，該技術(shù)方案只適合發(fā)泡型的鞋材，對(duì)非發(fā)泡型的(如皮鞋、膠鞋、布鞋)鞋材并不適用。
此外，上述專利文獻(xiàn)中強(qiáng)調(diào)的是智能調(diào)溫，沒有涉及補(bǔ)充熱量的熱源。如果不從其他熱源蓄熱，僅靠從自然環(huán)境蓄熱，就只局限于先熱后冷的使用條件，例如在冬季在有暖氣的室內(nèi)自然蓄熱，室外穿用保暖。這種方案不適用各種長時(shí)間冷的場(chǎng)合，更不適用于先冷后熱。該技術(shù)方案的局限性很大。
綜上所述，現(xiàn)有的幾種與保暖鞋相關(guān)的技術(shù)都有不同的缺陷，為了克服上述缺陷，急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)鞋穩(wěn)定長時(shí)間保暖的技術(shù)方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中保暖鞋存在的各種問題，本發(fā)明提供了一種相變保暖鞋。該相變保暖鞋包括含相變材料的鞋以及配套的加熱裝置。在本發(fā)明提供的相變保暖鞋中，相變材料放置在鞋底，加熱裝置置于鞋的外部。使用前，把鞋放到加熱裝置上，快速蓄熱；蓄能完畢后穿鞋使用，相變材料持續(xù)釋放熱量，確保腳底長時(shí)間保持在適宜溫度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種相變保暖鞋，所述相變保暖鞋包括：鞋體和加熱裝置；
所述鞋體包括相連接的鞋底和鞋面；在所述鞋底上設(shè)置有至少一個(gè)空腔，所述空腔內(nèi)部填充有相變材料；
所述加熱裝置置于所述鞋體的外部，用于對(duì)所述鞋體進(jìn)行加熱。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式，所述相變材料中添加有導(dǎo)磁和/或強(qiáng)極性材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式，在所述相變材料中添加有狀態(tài)調(diào)整劑，所述狀態(tài)調(diào)整劑用于調(diào)整所述相變材料的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，在所述相變材料的下方和/或四周設(shè)置有隔熱材料。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，所述鞋面采用隔熱保暖材料制備而成。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，所述相變材料的相變點(diǎn)在15℃～60℃之間。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，所述相變材料的相變點(diǎn)在25℃～40℃之間。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，所述加熱裝置采用電磁加熱或微波加熱的方式對(duì)所述鞋體進(jìn)行加熱。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，在所述空腔或所述相變材料中設(shè)置有傳感裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)具體實(shí)施方式，所述傳感裝置包括壓力傳感器和溫度傳感器。
本發(fā)明提供的相變保暖鞋利用鞋底空腔，可以大量儲(chǔ)存相變材料，蓄熱能力強(qiáng)，可保證足夠的保暖時(shí)效；加熱裝置與鞋分體，安全可靠；對(duì)鞋體其他部分的材料無特殊要求，工藝影響小，易于大規(guī)模推廣。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明提供的一種相變保暖鞋的鞋底的一個(gè)具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施方式
下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種相變保暖鞋，所述相變保暖鞋包括：鞋體和加熱裝置。所述鞋體包括相連接的鞋底和鞋面。在所述鞋底上設(shè)置有至少一個(gè)空腔(如圖1所示)，所述空腔內(nèi)部填充有相變材料。相變材料能夠快速吸收、儲(chǔ)存熱量。
其中，所述相變材料中添加有導(dǎo)磁和/或強(qiáng)極性材料。例如，在相變材料中添加金屬粉、碳粉、石墨、石墨烯等可吸收微波的組分(只要能與相變材料摻混均勻，各種強(qiáng)極性材料都可以用)，與微波加熱裝置配合使用。所添加組分的極性越大，越易吸收；添加的量在質(zhì)量比1％以上就有明顯的效果。所添加組分的顆粒越細(xì)、分散越均勻時(shí)，越有利于均勻吸熱、避免局部溫度過高。所以優(yōu)選石墨烯、納米尺度顆粒。又例如，在兩層相變材料之間夾導(dǎo)磁的電磁感應(yīng)膜、鐵質(zhì)箔等(各種常見的導(dǎo)磁材料)，優(yōu)選超薄不銹鋼箔，與電磁爐加熱裝置配合使用。所添加的導(dǎo)磁和/或強(qiáng)極性材料吸收加熱裝置的能量，轉(zhuǎn)化為熱能，再傳給相變材料儲(chǔ)存起來。
空腔的數(shù)量、位置、大小可以根據(jù)鞋體的總體要求來設(shè)計(jì)，確保鞋子穿用合適。例如，在溫度不過于寒冷的環(huán)境，可以在鞋底(優(yōu)選在腳掌處)設(shè)置一個(gè)空腔，在空腔內(nèi)放置相變材料。如果溫度過于寒冷，則可以在腳掌和腳跟處各設(shè)置一個(gè)或多個(gè)空腔，在空腔內(nèi)放置相變材料。根據(jù)不同的需求設(shè)置不同的空腔數(shù)量和形狀，不但可以達(dá)到較好的保暖效果，還能夠節(jié)省材料，降低成本。
優(yōu)選的，所述相變材料的相變點(diǎn)在15℃～60℃之間。為了與人體腳部溫度更為匹配，穿著舒適度更高，更為優(yōu)選的，所述相變材料的相變點(diǎn)在25℃～40℃之間，例如：25℃、32℃或40℃。
為了提高相變材料的蓄熱速度，優(yōu)選的，可以在所述相變材料中添加導(dǎo)磁和/或強(qiáng)極性材料。導(dǎo)磁材料能夠通過電磁波快速蓄熱，強(qiáng)極性材料能夠通過微波方式快速制熱。
由于不同用戶對(duì)于鞋底的硬度需求不同，為了適應(yīng)不同用戶的需求，可以在所述相變材料中添加狀態(tài)調(diào)整劑，用于調(diào)整所述相變材料的狀態(tài)。此處所述的相變材料的狀態(tài)包括固態(tài)和液態(tài)兩種不同狀態(tài)。通過調(diào)整相變材料中狀態(tài)調(diào)整劑的材料種類和組分可以調(diào)整相變材料的硬度，用以與鞋子的整體設(shè)計(jì)相匹配。
為了骨架維型，在相變材料中添加某些吸油樹脂、吸油橡膠、無機(jī)吸附材料等，如：poe、分子篩、活性炭等。最為優(yōu)選的，采用hdpe(highdensitypolyethylene，高密度聚乙烯)。維型骨架可以提高材料硬度，尤其是相變材料液化后的表觀硬度。使得儲(chǔ)熱完畢的相變材料不至于太軟，進(jìn)而導(dǎo)致腳底觸感不好，以及避免相變材料受壓后遷移變形。添加量越多，越有利于維型強(qiáng)度，但會(huì)降低表觀相變焓值，質(zhì)量比例5％～50％，優(yōu)選10％～20％。上述材料都可以作為狀態(tài)調(diào)整劑，用于調(diào)整所述相變材料的狀態(tài)。
除此之外，還可以在相變材料中添加一些具有保健功能的材料，例如艾草等。
為了減少相變材料向周圍環(huán)境流失無效熱量，延長保暖時(shí)間，優(yōu)選的，可在所述相變材料的下方和/或四周設(shè)置隔熱材料。同樣，為了進(jìn)一步提升保暖效果，所述鞋面采用隔熱保暖材料制備而成。
只要不會(huì)被踩壞，各種隔熱材料都可以用，如聚氨酯泡沫、玻璃纖維氈、氣凝膠、鋁箔、毛皮、纖維織物等；以及這些材料的組合，如聚氨酯泡沫包裹氣凝膠。此外，各種定型的隔熱材料都可以用，如聚氨酯泡沫、玻璃纖維氈、氣凝膠、鋁箔、棉麻制品、動(dòng)物皮毛等；以及這些材料的組合，如兩層布夾氣凝膠。
為了更好的對(duì)相變保暖鞋的使用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，可在所述空腔或所述相變材料中設(shè)置有傳感裝置。所述傳感裝置包括但不限于溫度傳感器、壓力傳感器等。
所述加熱裝置置于所述鞋體的外部，用于對(duì)所述鞋體進(jìn)行加熱。雖然采用例如：電熱套(袋)、熱水、烘箱、加熱片等其他熱源也可以對(duì)鞋體進(jìn)行加熱，但是雖然上述熱源能夠加熱相變材料，但是有可能對(duì)鞋體的其他部分材料造成損害。因此優(yōu)選的，本發(fā)明提供了與鞋體配套使用的加熱裝置。所述加熱裝置采用電磁加熱或微波加熱的方式對(duì)所述鞋體進(jìn)行加熱，在對(duì)鞋體快速加熱的同時(shí)，可有效保護(hù)鞋體的其他部分。
本發(fā)明提供的相變保暖鞋在鞋底預(yù)留空腔，并在空腔內(nèi)放置相變點(diǎn)合適的相變材料，然后正常制鞋。相變材料中可根據(jù)需要摻混導(dǎo)磁或強(qiáng)極性組分，來進(jìn)一步提升蓄熱速度和效果。與鞋體配套的加熱裝置采用專用的電磁加熱或微波加熱裝置，在對(duì)鞋底的相變材料進(jìn)行加熱的同時(shí)，不損害鞋體的其他部分。
在使用時(shí)，需提前將鞋體放置在加熱裝置上，快速加熱后即可正常穿用。由于鞋體里沒有電路，而相變材料不怕踩踏承壓，因此本發(fā)明提供的相變保暖鞋安全可靠，壽命長。鞋底空腔的形狀、數(shù)量以及深度均可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，以容納適量的相變材料。
雖然關(guān)于示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對(duì)于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)的同時(shí)，工藝步驟的次序可以變化。
此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對(duì)于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對(duì)它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。