СТЕЛЬКА С ПОДОГРЕВОМ
INSOLE WITH HEATING

Заявляемое изобретение относится к теплозащитной одежде и может быть использовано в обуви для предохранения пользователя, находящегося в условиях низких температур, от переохлаждения.
Из уровня техники известна стелька с подогревом, содержащая встроенную нагревательную нить, при этом стелька помещена в защитный чехол, нагревательная нить подключена не менее чем к одному пьезоэлементу, расположенному в зоне пятки и/или носка (см. патент РФ на полезную модель №102465 «Стелька с подогревом», дата подачи 03.11.2010 г., опубликовано 10.11.2010 г.).
Известно устройство для обогрева стопы, содержащее эластичный чехол, корпус, стельку с установленными на ней нагревательными элементами и токопроводами, уложенными в канавках, расположенных на площади стельки, средство выработки электрической энергии в виде генератора, смонтированного в корпусе, отличающееся тем, что в эластичном чехле под корпусом установлена подвижная пластина, несущая на себе рабочие собачки и направляющие, где последние размещены в стойках и контактируют верхними торцами с пружинами, при этом. рабочие собачки взаимосвязаны с храповым колесом, сидящем на валу, который закреплен на перегородке и сочленен другим концом с барабаном, несущем спиральную пружину, взаимосвязанную с валиком (см. патент на изобретение №2122818 «Устройство для обогрева стопы», дата подачи 30.10.1997 г., опубликовано 10.12.1998 г.).
Известен ряд устройств, служащих для подогрева обуви, выполненных в виде стельки и включающих аккумулятор, электрические компоненты: нагревательные элементы, термостаты, устройства включения-выключения, при этом подключение устройств осуществляется механическим способом, а аккумулятор, связанный со стелькой посредством длинного провода, крепится или на голени, или на внешней стороне обуви, или помещается в карман пользователя (см. патент ЕР 1962024 «Auf Basis emeuerbaber Energietager arberitendes Warmwasser-und Heizungssystem», дата подачи 26.02.2007 г., опубликовано 27.08.2008 г.; патент CN №2219606 «Electrothermal sole», дата публикации 1407.07.2003 г.; патент WO 2008006731 «HEATER DEVICE FOR FOOTWEAR GOVES AND THE LIKE», дата приоритета 13.07.2006 г., опубликовано 7.01.2008 г.; патент CN №201199990 «Heating shoes», дата подачи 27.04.2001;г., опубликовано 20.08.2002 г.; патент CN 201234602 «Electrical heating shoes», 24.07.2008 г., дата публикации 13.05.2009 г.; патент CN 201370168 «Middle soles of heating shoes», дата приоритета 05.03.2009 г., дата публикации 30.12.2009 г.; патент CN 2219606 «Electrotermal sole», дата приоритета 27.04.1995 г., дата публикации 14.02.1996 г.; патент CN 201356114 «Health heating shoes», дата приоритета 20.02.1009 г., дата публикации 09.12.2009 г.)
Кроме того, известны стельки с подогревающим элементом Therm-ic Thermic-Sole Perform» (http://www.skimaster.ru) или «Thermosoles Rechargeable yeated insoles» (http://www.verseo.com/thermosoles.html), выполненные из полимерного материала, нагревательные элементы располагаются по всей ступне, при этом каждая стелька имеет свой блок управления, который крепится на голени или на внешней стороне ботинка, механический (ручной) выключатель позволяет регулировать уровень подогрева.
Наиболее близким техническим решением является устройство для подогрева обуви в виде стельки, представляющее собой многослойную конструкцию, включающую верхнюю и нижнюю части, которые изготовлены из полимерного материала и снабженными защитными вставками из текстильного волокна. Между частями, верхней и нижней, размещены аккумулятор, связанный с устройством для подключения к внешнему источнику питания, и электрическая плата с электрическими компонентами, в состав которых входят устройство включения-выключения, термодатчик, транзисторы, нагревательные элементы - резисторы, светодиод (см. патент ЕР 2215918 «Electrical heated insoles for footware and control heating system for electrical insoles for footware», дата приоритета 23.01.2010 г.; дата публикации 11.08.2010 г.).
Недостатки известной конструкции обусловлены, прежде всего, необходимостью механического (ручного) запуска устройства в работу (включения-выключения), выполнением зарядки аккумулятора и сушки стельки с обязательным извлечением стельки из обуви.
Кроме того, запуск в работу данного устройства осуществляется или механическим путем, или с помощью дистанционного управления - пульта.
Данная конструкция не позволяет контролировать и регулировать температурный режим внутри обуви, т.к. функционирование происходит только при механическом включении, при этом нагрев осуществляется при участии всех нагревательных элементов - резисторов в том температурном интервале, который заранее задан.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства за счет автоматического запуска и возможности одновременного осуществления зарядки аккумулятора и сушки стельки.
Указанный технический результат достигается тем, что стелька с подогревом, выполненная многослойной, между верхней и нижней частями которой, изготовленными из полимерного материала и снабженными защитными вставками, размещены встроенный источник питания - аккумулятор, связанный с устройством для подключения к внешнему источнику питания, и электрическая плата с электрическими компонентами, включающими устройство включения-выключения, термодатчик, транзисторы, нагревательные элементы, светодиод, согласно изобретению термодатчик размещен внутри дополнительно установленного блока управления, осуществляющего регулирование температуры и соединенного с устройством включения-выключения, которое выполнено автоматическим, при этом устройство для подключения к внешнему источнику питания представляет собой USB-порт.
Верхняя и нижняя часть стельки выполнены из сополимера этилена и винилацетата.
Вставки выполнены из текстильного материала, в том числе водонепроницаемого.
На внешнюю поверхность стельки нанесены контурные линии с маркерами, соответствующими размеру обуви пользователя.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления стельки с подогревом.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где
Фиг.1 - сборочный чертеж стельки с подогревом;
Фиг.2 - принципиальная схема стельки с подогревом.
Заявляемое устройство содержит основу в виде стельки, состоящую из двух частей: верхней 1.1 и нижней 1.2, изготовленных из экологически чистого полимерного композиционного материала, например, сополимера этилена и винилацетата (ЭВА/EVA) - легкого, упругого, имеющего хорошие амортизирующие свойства, сохраняющего эластичность при низких температурах, обладающего повышенной адгезией к различным материалам (см., например, http://www.msplast.com). Внешняя сторона каждой из частей, 1.1 и 1.2, покрыта защитным слоем 2.1 и 2.2, выполненным, например, из текстильного материала или волокна. Нижняя часть 1.2 основы, примыкающая к подошве, в носочной и пяточной зонах снабжена вставками 3.1 и 3.2 из водонепроницаемого тканевого материала.
Кроме того, на внешнюю поверхность основы нанесены контурные линии с маркерами, по которым вырезают стельку необходимого размера, соответствующего размеру обуви пользователя, что, в свою очередь, способствует стандартизации выпускаемой продукции.
В обеих частях основы выполнены углубления (канавки) для размещения в них элементов гибкой электрической платы 4, расположенной между частями 1.1 и 1.2.
На плате 4 размещены электрические компоненты. В носочной зоне платы 4 смонтирован управляющий работой стельки блок управления - микроконтроллер 5 со встроенным термодатчиком (на чертеже не показан), производящим измерение температуры внутри обуви. Для нагрева носочной зоны стельки служат нагревательные элементы в виде резисторов 6.1-6.n, напряжение на которые подается через транзистор 17, управляемый микроконтроллером 5. Надежное срабатывание (закрытие) транзистора 7 обеспечивает резистор 8.
Плата 4 снабжена встроенным источником питания - аккумулятором 9, размещенным под платой, при этом контакты 10 аккумулятора 9 расположены на плате в пяточной зоне стельки и служат для питания платы 4. Для подзарядки аккумулятора 9 и сушки стельки используют подключаемое к USB-порту 11 внешнее зарядное устройство (на чертеже не показано), в том числе, применяемое в автомобилях, снабженное USB-разъемом.
Одновременно с подзарядкой аккумулятора 9 осуществляется сушка стельки, для чего через контакт 12 USB-порта 11 подается дополнительное напряжение, наличие которого определяется микроконтроллером 5 через резисторы 13 и 14.
В пяточной зоне основы размещен индикатор 15 работы устройства, выполненный в виде светодиода, и датчик 16, связанный с микроконтроллером 5 и служащий для его запуска. Датчик 16 автоматически срабатывает под весом пользователя при использовании обуви. Датчик состоит из выполненной, например, из фольгированного текстолита, гибкой мембраны, расположенного под ней изолирующего элемента со сквозным отверстием, и размещенных на плате 4 контактов, входящих в отверстие изолирующего элемента. Мембрана служит для замыкания контактов датчика, который запускает микроконтроллер 5, который осуществляет с помощью термодатчика проверку температуры стельки. В случае снижения температуры внутри стельки и необходимости ее повышения и поддержания на заданном уровне микроконтроллер передает сигнал через термодатчик на нагревательные элементы 6.1-6.n. Для ограничения тока к светодиоду 15 присоединен резистор 17.
Фильтрацию напряжения на аккумуляторе 9 выполняет конденсатор 18, при этом напряжение с аккумулятора 9 в носочную зону стельки поступает через диод 19.1, а напряжение с внешнего зарядного устройства на плату 4 поступает через диоды 19.1 и 19.2.
Напряжение на микроконтроллере 5 фильтрует конденсатор 20, при этом рабочий режим микроконтроллера 5 обеспечивает цепь из резистора 21 и конденсатора 22.
Заявляемое изобретение осуществляется следующим образом.
Использование обуви с обогревающей стелькой может быть разделено на два этапа: основной и подготовительный.
Примеры конкретного выполнения изобретения.
Пример 1.
Во время основного этапа в обуви размещают стельку для обогрева. Во время ходьбы под действием веса автоматически срабатывает датчик 16, с которого сигнал поступает на микроконтроллер 5, который с помощью встроенного термодатчика производит замер температуры внутри обуви и, если температура окажется ниже минимально заданного значения, например, 28°С, микроконтроллер передает команду на обогрев через транзистор 7 резисторам 6.1-6.n. Нагрев стельки продолжается или до достижения максимальной заданной температуры, например, 40°С, или в течение заданного временного интервала, например, 5 минут. Процесс нагрева контролируется микроконтроллером 5, который с помощью частых световых импульсов, посылаемых светодиодом 15, информирует пользователя о происходящем процессе. По достижении заданной температуры светодиод 15 отключается. Устройство автоматически выключается после того, как пользователь снял обувь.
Пример 2.
Подготовительный этап заключается в подключении к стельке через USB-порт 11 зарядного устройства с USB разъемом, при этом одновременно осуществляются зарядка аккумулятора 9 и сушка стельки. О происходящем процессе зарядки и сушки пользователь получает информацию в виде световых импульсов, посылаемых светодиодом 15. Запуск микроконтроллера 5 на выполнение сушки при подключении внешнего зарядного устройства происходит через резистор 13.
Заявляемое изобретение имеет ряд преимуществ перед известными техническими решениями, а именно, автоматическое включение-выключение устройства; встроенный аккумулятор; одновременная сушка и подзарядка аккумулятора, для проведения которых применяют любое внешнее зарядное устройство, в том числе предназначенное для автомобиля.