CN105615019A - 人体自适应冷热环境的双向调温系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人体自适应冷热环境的双向调温系统及方法，该双向调温系统包括双向调温装置、温度传感器、微控制器和可变极电源。双向调温装置包括正极线、负极线和致冷片。温度传感器用于感测人体环境温度。当人体环境温度高于预设温度范围，微控制器控制可变极电源的正极调变至正极线的输入端，控制可变极电源的负极调变至负极线的输入端，并控制所述制冷片产生冷能对人体进行降温；当人体环境温度低于预设温度范围，微控制器控制可变极电源的负极调变至正极线的输入端，控制可变极电源的正极调变至负极线的输入端，并控制所述制冷片产生热能对人体进行制热。本发明能够在冷热环境下双向调控人体温度，使人体自动适应冷环境和热环境。

Description

人体自适应冷热环境的双向调温系统及方法

技术领域

本发明涉及生命健康保健领域，尤其涉及一种人体自适应冷热环境的双向调温系统及方法。

背景技术

近年来，在人们对健康意识的提高和市场需求的刺激下，各种保健产品应运而生。温度控制服装属于特种服装，也为保健衣服，旨在特殊环境下的工作者提供辅助。现有的温度控制服一般是在现有服装中内置一种具有同时制冷制热功能的温控装置来实现人体温控效果，但是现有的温控装置存在如下缺点：温度控制效果不是很好，对于冷环境和热环境不能很好的适应，不能针对特殊的冷热环境温度下满足使用者正常的体温需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种人体自适应冷热环境的双向调温系统及方法，旨在解决现有人体温度调节装置调温效果不佳而导致人体对冷热环境不能更好适应的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种人体自适应冷热环境的双向调温系统，包括双向调温装置、温度传感器、微控制器以及可变极电源，所述双向调温装置包括正极线、负极线以及致冷片，所述双向调温装置通过所述正极线与负极线连接至所述可变极电源上，所述正极线的输出端和负极线的输出端连接至所述致冷片上，其中：

所述温度传感器用于感测人体环境温度并将感测的人体环境温度发送至微控制器；

所述微控制器用于判断所述人体环境温度是否介于预设温度范围；

当所述人体环境温度高于预设温度范围，所述微控制器还用于计算人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差，控制所述可变极电源的正极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的负极调变至负极线的输入端，以及控制所述双向调温装置的制冷片产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温；

当所述人体环境温度低于预设温度范围，所述微控制器还用于计算人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差，控制所述可变极电源的负极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的正极调变至负极线的输入端，以及控制所述双向调温单元的制冷片产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热。

优选地，所述双向调温装置还包括上外壳、下外壳、右散热板、右导热板、右隔热板、下隔热棉、上隔热棉、左散热板、左导热板以及左隔热板，所述致冷片包括左侧致冷面及右侧发热面，其中：

所述上隔热棉设置在所述上外壳的拐角处，所述下隔热棉设置在所述下外壳的拐角处；

所述上隔热棉和所述左散热板接触，所述下隔热棉和所述右散热板接触；

所述左散热板和右散热板均是空腔结构，所述左导热板设置在所述左散热板的空腔内，所述右导热板设置在所述右散热板的空腔内；

所述左导热板被所述左隔热板包隔，所述右导热板被所述右隔热板包隔；

所述致冷片的左侧致冷面产生冷能对人体部位进行制冷，所述致冷片的右侧发热面产生热能对人体部位进行制热。

优选地，所述致冷片的左侧致冷面与所述左散热板相接触，所述致冷片的右侧发热面与所述右散热板相接触。

优选地，所述上隔热棉和下隔热棉均是隔热橡胶层。

优选地，所述左导热板是导热铝材板，用于将所述致冷片产生的冷能通过所述左导热板传导至所述左散热板，再由该左散热板向外扩散冷能给人体需要降温的部位。

优选地，所述右导热板是导热铝材板，用于将所述致冷片产生的热能通过所述右导热板传导至所述右散热板，再由该右散热板传热给人体需要加热的部位。

优选地，所述左散热板是隔热橡胶层，用于阻隔所述致冷片的左侧致冷面产生的冷能传导给所述右隔热板。

优选地，所述右隔热板是隔热橡胶层，用于阻隔所述致冷片的右侧发热面产生的热能传导给所述左隔热板。

优选地，所述人体自适应冷热环境的双向调温系统应用于衣服、裤子、鞋子、袜子、帽子、手套以及围脖中。

为实现上述目的，本发明提供了一种人体自适应冷热环境的双向调温方法，应用于双向调温系统中，该双向调温系统包括双向调温装置、温度传感器以及可变极电源，所述双向调温装置包括正极线、负极线以及致冷片，所述双向调温装置通过所述正极线与负极线连接至所述可变极电源上，所述正极线的输出端和负极线的输出端连接至所述致冷片上，其中，所述人体自适应冷热环境的双向调温方法包括如下步骤：

通过所述温度传感器感测人体环境温度；

判断所述人体环境温度是否介于预设温度范围；

当所述人体环境温度高于预设温度范围，计算人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差，控制所述可变极电源的正极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的负极调变至负极线的输入端，并控制所述双向调温装置的制冷片产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温；

当所述人体环境温度低于预设温度范围，计算人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差，控制所述可变极电源的负极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的正极调变至负极线的输入端，并控制所述双向调温单元的制冷片产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热。

相较于现有技术，本发明所述人体自适应冷热环境的双向调温系统及方法采用上述技术方案，达到了如下技术效果：提高了现有温度调节装置的致热及致冷的效果，可广泛应用于人们穿戴的衣服、裤子、鞋子、袜子、帽子、手套、围脖以及其它可穿戴装备中，具有双向调温效果好的特点，能够使人体自动适应冷环境和热环境。

附图说明

图1是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统较佳实施例的系统结构示意图；

图2是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统中的双向调温装置较佳实施例的主视结构图；

图3是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统中的双向调温装置较佳实施例的右视结构图；

图4是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统中的双向调温装置较佳实施例的左视结构图；

图5是本发明人体自适应冷热环境的双向调温方法优选实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现本发明目的，本发明提供了一种人体自适应冷热环境的双向调温系统，该双向调温系统可以制作成模块化集成系统，应用于使用者穿戴的衣服、裤子、鞋子、袜子、帽子、手套、围脖以及其它可穿戴装备中，具有双向调温效果好的特点，能够使人体自动适应冷环境和热环境。

参考图1所示，图1是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统较佳实施例的系统结构示意图。在本实施例中，所述双向调温系统100包括，但不仅限于，双向调温装置20、温度传感器21、微控制器22、可变极电源23以及充电端口24。所述双向调温装置20通过正极线1与负极线2连接至所述可变极电源23上，该双向调温装置20还通过控制线连接至微控制器22上。所述温度传感器21通过信号线连接至微控制器22上，所述可变极电源23通过控制线连接至微控制器22上。所述充电端口24通过电线连接至所述可变极电源23上。

在本实施例中，所述双向调温装置20用于产生冷能对人体需制冷的部位进行制冷或者产生热能对人体需制热的部位进行制热。所述温度传感器21用于感测人体环境温度，并将感测的人体环境温度发送至微控制器22。所述微控制器22用于判断人体环境温度是否介于预设温度范围(例如25℃～30℃)，以及控制可变极电源23的正负电极性进行调变(即对调正负极)。

当所述人体环境温度高于预设温度范围，微控制器22还用于计算所述人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差，控制可变极电源23的正极调变至正极线1的输入端，控制可变极电源23的负极调变至负极线2的输入端，以及控制双向调温装置20的制冷片8产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温。

当所述人体环境温度低于预设温度范围，微控制器22还用于计算所述人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差，控制可变极电源23的负极调变至正极线1的输入端，控制可变极电源23的正极调变至负极线2的输入端，以及控制双向调温单元20的制冷片8产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热。

所述可变极电源23用于提供双向调温装置20产生冷能与热能所需的工作电源。所述可变极电源23的正负电极性可以进行调变(即对调正负极性)。即：当所述双向调温装置20需要制冷时，所述正极线1的输入端接入可变极电源23的正极，而负极线2的输入端接入可变极电源23的负极；当所述双向调温装置20需要制热时，所述正极线1的输入端接入可变极电源23的负极，而负极线2的输入端接入可变极电源23的正极。在本实施例中，所述可变极电源23为一种输出低电压(例如5V)的可充电电源，具有低辐射、低功耗的特点，不会对人体健康带来影响。

所述可变极电源23还连接至充电端口24，该充电端口24可以为一种USB接口或其它标准的电池充电端口，该充电端口24可以直接插入外部电源(例如电脑USB接口或者低压稳压器等)上对所述可变极电源23进行充电。当所述可变极电源23的电量用完时，使用者可通过充电端口24对所述可变极电源23进行充电。

参考图2、图3和图4所示，图2是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统中的双向调温装置20较佳实施例的主视结构图。图3是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统中的双向调温装置20较佳实施例的右视结构图。图4是本发明人体自适应冷热环境的双向调温系统中的双向调温装置20较佳实施例的左视结构图。

在本实施例中，所述双向调温装置20包括，但不仅限于，正极线1、负极线2、下外壳3、上外壳4、右散热板5、右导热板6、右隔热板7、致冷片8、下隔热棉9、上隔热棉10、左散热板11、左导热板12以及左隔热板13。

所述正极线1的输入端和负极线2的输入端连接至所述可变极电源23，所述正极线1的输出端和负极线2的输出端连接至所述致冷片8。所述致冷片8在可变极电源23提供的电源下，致冷片8的左侧制冷面(也可称谓正面制冷面)产生冷能对人体需制冷的部位进行制冷，致冷片8的右侧制热面(也可称谓反面制热面)产生热能对人体需制热的部位进行制热。

当所述致冷片8的左侧制冷面需要制冷而右侧制热面不需要制热时，所述正极线1的输入端接入可变极电源23的正极，而负极线2的输入端接入可变极电源23的负极；当所述致冷片8的右侧制热面需要制热而左侧制冷面不需要制冷时，所述正极线1的输入端接入可变极电源23的负极，而负极线2的输入端接入可变极电源23的正极。

所述下外壳3的拐角处设置有下隔热棉9，所述上外壳4的拐角处设置有上隔热棉10。所述下隔热棉9和右散热板5接触，所述上隔热棉10和左散热板11接触。所述右散热板5和左散热板11均是空腔结构，所述右散热板5的空腔内设置有右导热板6，所述左散热板11的空腔内设置有左导热板12。所述右导热板6被右隔热板7包隔，所述左导热板12被左隔热板13包隔。

如图3所示，所述致冷片8的右侧发热面(也即反面发热面)与右散热板5相接触。如图4所示，所述致冷片8的左侧致冷面(也即正面致冷面)与左散热板11相接触。

在本实施例中，所述下隔热棉9和上隔热棉10都是隔热橡胶层，因此使所述下外壳3、上外壳4对所述右散热板5和左散热板11之间的热能和冷能传导互不产生影响。

在所述双向调温装置20需要对人体部位供热时，所述可变极电源23通过所述正极线1和负极线2对所述致冷片8进行通电，使该致冷片8的右侧发热面产生用于发热的热能并传递至右导热板6。所述右导热板6是高导热性的导热铝材板，可将致冷片8产生的热能通过右导热板6传导至右散热板5，再由该右散热板5传热给人体要加热的部位(例如腹部、胸部等)。所述右隔热板7是隔热橡胶层，用于阻隔致冷片8的右侧致热面产生的热能传导给左侧的左隔热板13，因而致冷片8的右侧致热面的制热工作环境不会影响到致冷片8的左侧致冷面的制冷工作环境。

在所述双向调温装置20需要对人体部位降温时，所述可变极电源23对调所述正极线1和负极线2的正负电极性并对所述致冷片8进行通电，使该致冷片8的左侧致冷面产生用于降温的冷能并传递至左导热板12。所述左导热板12是高导热性的导热铝材板，可将致冷片8产生的冷能通过左导热板12传导至左散热板11，再由该左散热板11向外环境扩散冷能给人体要降温的部位(例如腹部、胸部等)。所述左散热板11是隔热橡胶层，用于阻隔致冷片8的左侧致冷面产生的冷能传导给右侧的右隔热板7，因而致冷片8的左侧致冷面的制冷工作环境不会影响到致冷片8的右侧致热面的制热工作环境。

为实现本发明目的，本发明还提供了一种人体自适应冷热环境的双向调温方法，应用于双向调温系统中，该双向调温系统可内置于使用者穿戴的衣服、裤子、鞋子、袜子、帽子、手套、围脖以及其它可穿戴装备中，具有双向调温效果好的特点，能够使人体自动适应冷环境和热环境。

如图5所示，图5是本发明人体自适应冷热环境的双向调温方法优选实施例的流程图。在本实施例中，所述的人体自适应冷热环境的双向调温方法应用于如图1所示的双向调温系统100中，该方法包括步骤S51至步骤S58。

步骤S51，通过温度传感器感测人体环境温度；

在本实施例中，温度传感器21感测人体环境温度感测人体环境温度，并将感测的人体环境温度发送至微控制器22。

步骤S52，判断人体环境温度是否介于预设体温范围；

在本实施例中，微控制器22判断所述人体环境温度是否介于预设温度范围(例如25℃～30℃)。当所述人体环境温度介于预设温度范围时，流程返回步骤51；当所述人体环境温度高于预设温度范围时，流程执行步骤53；当所述人体环境温度低于预设温度范围时，流程执行步骤56。

步骤S53，计算所述人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差；

在本实施例中，微控制器22计算所述人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差。

步骤S54，控制可变极电源的正极调变至正极线的输入端，并控制可变极电源的负极调变至负极线的输入端；

在本实施例中，微控制器22控制可变极电源23的正极调变至正极线1的输入端，并控制可变极电源23的负极调变至负极线2的输入端；

步骤S55，控制双向调温装置的制冷片产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温。

在本实施例中，微控制器22控制双向调温装置20的制冷片8产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温。

步骤S56，计算所述人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差；

在本实施例中，微控制器22计算所述人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差。

步骤S57，控制可变极电源的负极调变至正极线的输入端，并控制可变极电源的正极调变至负极线的输入端；

在本实施例中，微控制器22控制可变极电源23的负极调变至正极线1的输入端，并控制可变极电源23的正极调变至负极线2的输入端。

步骤S58，控制双向调温单元20的制冷片8产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热；

在本实施例中，微控制器22控制双向调温单元20的制冷片8产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述双向调温系统包括双向调温装置、温度传感器、微控制器以及可变极电源，所述双向调温装置包括正极线、负极线以及致冷片，所述双向调温装置通过所述正极线与负极线连接至所述可变极电源上，所述正极线的输出端和负极线的输出端连接至所述致冷片上，其中：

所述温度传感器用于感测人体环境温度并将感测的人体环境温度发送至微控制器；

所述微控制器用于判断所述人体环境温度是否介于预设温度范围；

当所述人体环境温度高于预设温度范围，所述微控制器还用于计算人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差，控制所述可变极电源的正极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的负极调变至负极线的输入端，以及控制所述双向调温装置的制冷片产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温；

当所述人体环境温度低于预设温度范围，所述微控制器还用于计算人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差，控制所述可变极电源的负极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的正极调变至负极线的输入端，以及控制所述双向调温单元的制冷片产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热。

2.如权利要求1所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述双向调温装置还包括上外壳、下外壳、右散热板、右导热板、右隔热板、下隔热棉、上隔热棉、左散热板、左导热板以及左隔热板，所述致冷片包括左侧致冷面及右侧发热面，其中：

所述上隔热棉设置在所述上外壳的拐角处，所述下隔热棉设置在所述下外壳的拐角处；

所述上隔热棉和所述左散热板接触，所述下隔热棉和所述右散热板接触；

所述左散热板和右散热板均是空腔结构，所述左导热板设置在所述左散热板的空腔内，所述右导热板设置在所述右散热板的空腔内；

所述左导热板被所述左隔热板包隔，所述右导热板被所述右隔热板包隔；

所述致冷片的左侧致冷面产生冷能对人体部位进行制冷，所述致冷片的右侧发热面产生热能对人体部位进行制热。

3.如权利要求2所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述致冷片的左侧致冷面与所述左散热板相接触，所述致冷片的右侧发热面与所述右散热板相接触。

4.如权利要求2所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述上隔热棉和下隔热棉均是隔热橡胶层。

5.如权利要求2所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述左导热板是导热铝材板，用于将所述致冷片产生的冷能通过所述左导热板传导至所述左散热板，再由该左散热板向外扩散冷能给人体需要降温的部位。

6.如权利要求2所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述右导热板是导热铝材板，用于将所述致冷片产生的热能通过所述右导热板传导至所述右散热板，再由该右散热板传热给人体需要加热的部位。

7.如权利要求2所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述左散热板是隔热橡胶层，用于阻隔所述致冷片的左侧致冷面产生的冷能传导给所述右隔热板。

8.如权利要求2所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述右隔热板是隔热橡胶层，用于阻隔所述致冷片的右侧发热面产生的热能传导给所述左隔热板。

9.如权利要求1至8任一项所述的人体自适应冷热环境的双向调温系统，其特征在于，所述人体自适应冷热环境的双向调温系统应用于衣服、裤子、鞋子、袜子、帽子、手套以及围脖中。

10.一种人体自适应冷热环境的双向调温方法，应用于双向调温系统中，其特征在于，所述双向调温系统包括双向调温装置、温度传感器以及可变极电源，所述双向调温装置包括正极线、负极线以及致冷片，所述双向调温装置通过所述正极线与负极线连接至所述可变极电源上，所述正极线的输出端和负极线的输出端连接至所述致冷片上，其中，所述人体自适应冷热环境的双向调温方法包括如下步骤：

通过所述温度传感器感测人体环境温度；

判断所述人体环境温度是否介于预设温度范围；

当所述人体环境温度高于预设温度范围，计算人体环境温度与预设温度范围之间的第一人体温差，控制所述可变极电源的正极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的负极调变至负极线的输入端，并控制所述双向调温装置的制冷片产生相当于第一人体温差的冷能对人体进行降温；

当所述人体环境温度低于预设温度范围，计算人体环境温度与预设温度范围之间的第二人体温差，控制所述可变极电源的负极调变至正极线的输入端，控制所述可变极电源的正极调变至负极线的输入端，并控制所述双向调温单元的制冷片产生相当于第二人体温差的热能对人体进行制热。