通过压缩/膨胀困在柔性多孔材料的单元内的气体控制柔性多孔材料的温度的方法及相关装置

技术领域

本发明涉及一种通过压缩和膨胀困在柔性多孔材料的单元内的气体来热调节柔性多孔材料的方法及其相关装置。

优选应用于鞋底，即使在炎热的道路上行走，也能使脚保持凉爽温度。

背景技术

目前很少有能使鞋底清爽的装置。许多填充凝胶的鞋底装置被放在冰箱里以储存寒冷，但这种类型的装置是不切实际的，因为开始时的低温太强烈，有造成烧伤的风险，然后该装置很快就会变得不那么有效。其次，冷却效果的持续时间很短(几分钟到几十分钟)，并且例如，不适合长时间慢跑。

有许多装置声称使用珀耳帖(Peltier)效应部件，如KR20160066190、US2012018418或WO2005087031。然而，这些装置需要大量的电源，因为珀耳帖效应部件的产量不是很好。因此，在一个小时或更长时间内不可能产生足够的制冷量。此外，这些珀耳帖效应部件通常由陶瓷制成，因此非常易碎。最后，在部件重量和电池重量之间，而通常必须很轻的运动鞋很快就会变得太重。

也有一些装置，如US2018220739所述，使用透气材料以排水，或如CN107788617中使用多孔材料以改善通风，但这些系统都不能进行真正的热调节或使温度显著地下降或升高。

发明内容

新方法涉及在柔性多孔材料上施加循环压力时，例如，当人或动物走路时(脚放在地上然后抬离地面等)，通过压缩并随后膨胀困在柔性多孔材料的密封单元中的气体来热调节柔性多孔材料。

所述柔性材料优选由硅树脂(silicone)或其他弹性体制成，并且由不同的肖氏(shore)硬度(H)和热导率(λ)的两层组成，并配备有大量特定的填充有空气或气体的单元。每个单元有两个相互连接的区域：C区域，用于在压缩过程中存储空气或气体，该区域位于具有较高硬度和热导率的层(C层)中；D区域，用于在解压过程中膨胀在具有较低硬度和热导率的层(D层)中的相同空气或气体。

因此，所述柔性材料可以用作鞋的鞋底，以当人例如在热表面上跑步时保持凉爽。每走一步，脚都会压缩柔性材料，而C层中的单元将充当绝热室，其气体将通过压缩而升温。由于C层的热导率比D层大，因此与外部(在这种情况下是指鞋的底部)的热交换更好。

当脚离开地面，于是不再有压缩时，所述柔性材料将通过材料的弹性作用而恢复其体积，位于D层中的单元将起到反应器喷嘴的作用，使空气膨胀，从而冷却空气。由于D层的热导率较低，交换作用会减弱，因此并且可以更好地保持凉爽。

根据另一种优选的布置，所述材料可以适合如猫和狗等家养动物的形态，它们在阳光直射的道路上行进时经常烧伤它们的脚掌。救援犬尤其如此。

根据另一项提供，所述柔性多孔材料可在人流量大的公共建筑或企业中用作地毯，以为大量的足部压力提供热调节。

附图说明

图1至图3示出了各部分的装置，所述装置用于例如，作为鞋的鞋底放置，其中D层与脚接触。

具体实施方式

在图1中，多孔柔性材料处于静止状态，在温度T

在图2中，对柔性材料施加压力，由于D层的硬度低于C层，所以C层的压缩程度较低。然而，位于单元的D区域的气体将被推入单元的C区域中。然后，气体在压力P

因此，气体的温度T

T

其中，γ是气体的绝热常数(对于293°K的空气约为1.4)，并且如果T

图3显示了压力一旦释放(当脚离开地面时)后的材料。在温度T

在另一种布置中，柔性材料可用作加热方法。这足以使鞋底倒置，因此与脚接触的是C层。于是，在压缩过程中产生的热量将与脚接触，而冷却区域将与鞋的底端接触。

单元中所含的气体可以简单地只是空气，但为了获得更好的效果，使用具有较高绝热常数γ的气体例如单原子气体(例如Ar)是有利的。