CN108618888B - 一种分布式温度控制的冷热敷片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式温度控制的冷热敷片，包括柔性基板和温度控制线路板；柔性基板上划分有多个温度域，每个温度域内均布置有一个温度传感器和多个串联的半导体制冷片；温度控制线路板层叠在所述柔性基板上，温度控制线路板上设有多路输入端和多路输出端；温度控制线路板上的多路输入端分别与多个温度域内的温度传感器相连，温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个温度域内的半导体制冷片相连。本发明通过若干个可以同时实现不同温度的温度域，并通过温度控制线路板控制每个温度域的温度，实现温度区域化和即时调节功能；根据需要可以选择冷敷或热敷，同时还可控制冷敷或热敷的面积、时间、时间间隔以及区域温度。

Description

一种分布式温度控制的冷热敷片

技术领域

本发明涉及一种冷热敷片，具体涉及一种分布式温度控制的冷热敷片。

背景技术

冷敷贴和热敷贴是冷敷和热敷人体患处的护理器具；在户外受伤而不能及时找到冰块或药物时用来处理伤处，使伤患及时的得到治疗减少疼痛，多用于跌打扭伤和风湿关节处。

生活中跌打损伤最常见的处理方法为冰敷患处和喷洒药物在患处，原理为使用低温来收缩毛细血管，减少血液的流出，减少肿胀，而且冰敷对表皮的神经末梢有一个冷麻痹的作用，可以缓解疼痛。但是这种传统的方法无法准确掌握冷疗温度和冷疗时间，而且要在24小时后对患处进行热敷这一程序往往容易被忽略，加上还需要注意的一点是冷疗或是热疗的作用的最佳部位为损伤部位及外围2-3cm左右的皮肤。另外，在生活中用物理降温的地方有很多，而每种情景所要用到的处理面积、时间、时间间隔以及温度都不相同，采用现有的冷热敷贴是无法达到这种效果的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种分布式温度控制的冷热敷片，既可实现冷敷，也可实现热敷，同时还可控制冷敷或热敷的面积、时间、时间间隔以及区域温度。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种分布式温度控制的冷热敷片，包括柔性基板和温度控制线路板；所述柔性基板上划分有多个温度域，每个所述温度域内均布置有一个温度传感器和多个串联的半导体制冷片；所述温度控制线路板层叠在所述柔性基板上，所述温度控制线路板上设有多路输入端和多路输出端；所述温度控制线路板上的多路输入端分别与多个所述温度域内的温度传感器相连，所述温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个所述温度域内的半导体制冷片相连。

本发明的有益效果是：本发明一种分布式温度控制的冷热敷片通过若干个可以同时实现不同温度的温度域，并通过温度控制线路板控制每个温度域的温度，实现温度区域化和即时调节功能；根据需要可以选择冷敷或热敷，同时还可控制冷敷或热敷的面积、时间、时间间隔以及区域温度。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述半导体制冷片包括制冷晶粒、金属基板、绝缘隔离板和金属散热板；所述制冷晶粒设有多个，且多个所述制冷晶粒串联；所述金属基板设有两块，多个串联的所述制冷晶粒夹在两块平行设置的所述金属基板之间，并通过两块所述金属基板固定；两块所述金属基板背对所述制冷晶粒的一侧上均分别依次层叠设置有所述绝缘隔离板和金属散热板。

采用上述进一步方案的有益效果是：根据半导体制冷片导电散热和吸热原理，同一个冷热敷片既可以制热又可以制冷，制冷和制热两种情况下电流方向相反，所以切换电流方向，冷面和热面也随之切换，方便使用。

进一步，所述半导体制冷片内的多个制冷晶粒之间通过多段金属导流条串联，且相邻两个所述制冷晶粒之间的金属导流条交替的分布在多个所述制冷晶粒的两侧；且多段所述金属导流条分别对应固定在两块所述金属基板上。

进一步，所述温度控制线路板上集成有中央处理器和功率驱动电路；多个所述温度域内的温度传感器分别通过所述温度控制线路板上的多路输入端与所述中央处理器的输入端相连；所述中央处理器的输出端通过所述功率驱动电路与所述温度控制线路板上的多路输出端相连，并通过所述温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个所述温度域内的半导体制冷片相连。

进一步，还包括绝热板，所述绝热板平行设置在所述柔性基板的上方。

进一步，所述绝热板上设置有显示屏、按键和充电口，所述显示屏、按键和充电口均分别与所述温度控制线路板上的中央处理器相连。

进一步，每个所述温度域内的多个串联的半导体制冷片以阵列的结构排列。

进一步，所述柔性基板的内部为空心结构，所述柔性基板的内部设有多块隔热板，多块所述隔热板将所述柔性基板的内部隔离成多个空腔，每个所述空腔的相对两端开口并设有一对风扇，每个所述空腔内均分别设有一个或多个所述温度域。

采用上述进一步方案的有益效果是：在每个空腔的相对两端均设置风扇，实现双向送风，通过空气流动，以强制对流方式提升半导体制冷片的热端的散热能力，便于在环境恶劣情况下(如酷热的户外情况)，半导体制冷片仍然能在合理的功耗下使其冷端达到所需的适宜温度4－7℃。

进一步，每对所述风扇还与所述温度控制线路板上的中央处理器相连，并受所述中央处理器独立控制。

采用上述进一步方案的有益效果是：因为每个温度域的温度不同，半导体制冷片的热端的散热负荷是不同的，所以通过每对风扇与控制系统相连，每对风扇独立工作，根据该对风扇所在空腔的散热情况自动调节风量，并且适时转换风向，使得该空腔内的所有半导体制冷片的热端能快速散热，达到更好的制冷效果。

附图说明

图1为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片的整体示意图；

图2为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片中半导体制冷片的立体结构示意图；

图3为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片中半导体制冷片的侧视图；

图4为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片中温度控制线路板的控制原理图；

图5为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片中功率驱动电路的结构示意图；

图6为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片中柔性基板的平面结构示意图；

图7为本发明一种分布式温度控制的冷热敷片中柔性基板的立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、温度域，2、半导体制冷片，21、制冷晶粒，22、金属基板，23、绝缘隔离板，24、金属散热板，25、金属导流条，3、柔性基板，31、隔热板，32、风扇。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2和图3所示，一种分布式温度控制的冷热敷片，包括柔性基板3和温度控制线路板；所述柔性基板3上划分有多个温度域1(温度域的实质是区域)，每个所述温度域1内均布置有一个温度传感器和多个串联的半导体制冷片2(半导体制冷片2的尺寸为毫米级)，每个所述温度域1内的多个串联的半导体制冷片2以阵列的结构排列；所述温度控制线路板层叠在所述柔性基板3上，所述温度控制线路板上设有多路输入端和多路输出端；所述温度控制线路板上的多路输入端分别与多个所述温度域1内的温度传感器相连，所述温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个所述温度域内的半导体制冷片2相连。

在本具体实施例中：

所述半导体制冷片2包括制冷晶粒21、金属基板22、绝缘隔离板23和金属散热板24；所述制冷晶粒21设有多个，且多个所述制冷晶粒21串联；所述金属基板22设有两块，多个串联的所述制冷晶粒21夹在两块平行设置的所述金属基板22之间，并通过两块所述金属基板22固定；两块所述金属基板22背对所述制冷晶粒21的一侧上均分别依次层叠设置有所述绝缘隔离板23和金属散热板24，良好的散热环境可以有效地增加半导体制冷片的制冷功率。具体的，所述半导体制冷片2内的多个制冷晶粒21之间通过多段金属导流条25串联，且相邻两个所述制冷晶粒21之间的金属导流条25交替的分布在多个所述制冷晶粒21的两侧；且多段所述金属导流条25分别对应固定在两块所述金属基板22上，具体的，假设制冷晶粒21的两侧分别为第一侧和第二侧，位于制冷晶粒21第一侧的金属导流条固定在位于制冷晶粒21第一侧的金属基板22上，位于制冷晶粒21第二侧的金属导流条固定在位于制冷晶粒21第二侧的金属基板22上。

如图4所示，所述温度控制线路板上集成有中央处理器和功率驱动电路；多个所述温度域1内的温度传感器分别通过所述温度控制线路板上的多路输入端与所述中央处理器的输入端相连；所述中央处理器的输出端通过所述功率驱动电路与所述温度控制线路板上的多路输出端相连，并通过所述温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个所述温度域内的半导体制冷片2相连(具体连接至半导体制冷片2中的制冷晶粒21)。另外，本发明还包括绝热板(绝热板具体由绝热泡沫塑料材料制成)，所述绝热板平行设置在所述柔性基板3的上方。所述绝热板上设置有显示屏、按键和充电口，所述显示屏、按键和充电口均分别与所述温度控制线路板上的中央处理器相连。根据实际需求，通过按键输入温度或者模式等参数，再经过中央处理器的处理，通过功率驱动电路驱动半导体制冷片工作，加热或者冷却目标，同时温度传感器反馈对应温度域内的实时温度给中央处理器处理，温度输出，显示在屏幕上，而且中央处理器可以对比初始设定温度，驱动电路驱动半导体制冷片升温或者降温，作用于目标，让目标感受到的温度始终相同。

在本具体实施例中，中央处理器的型号为51-89C52。功率驱动电路的结构如图5所示。每个温度域都对应一个功率驱动电路；功率驱动电路与一个温度域内的每一个半导体制冷片均分别相连。

在本具体实施例中：

如图6和图7所示，所述柔性基板3的内部为空心结构，所述柔性基板3的内部设有多块隔热板31(在本具体实施例中，多块隔热板31相互平行)，多块所述隔热板31将所述柔性基板3的内部隔离成多个空腔，每个所述空腔的相对两端开口并设有一对风扇32，每个所述空腔内均分别设有一个或多个所述温度域1。在每个空腔的相对两端均设置风扇32，实现双向送风，通过空气流动，以强制对流方式提升半导体制冷片21热端的散热能力，便于在环境恶劣情况下(如酷热的户外情况)，半导体制冷片21仍然能在合理的功耗下使其冷端达到所需的适宜温度4－7℃。

每对所述风扇32还与所述温度控制线路板上的中央处理器相连，并受所述中央处理器独立控制。因为每个温度域的温度不同，半导体制冷片21的热端的散热负荷是不同的，所以通过每对风扇32与控制系统相连，每对风扇32独立工作，根据该对风扇32所在空腔的散热情况自动调节风量，并且适时转换风向，使得该空腔内的所有半导体制冷片的热端能快速散热，达到更好的制冷效果。

在本发明中：

每个温度域内都设置有一个温度传感器，用于采集本温度域内的温度，温度传感器与中央处理器相连接，温度传感器将检测到对应温度域内的温度反馈给中央处理器，经过中央处理器处理，并通过功率驱动电路驱动对应温度域内的半导体制冷片在相应方向及大小的电流的作用下制出相应温度的冷量或热量，使得温度域内的温度始终稳定在预设的温度，不受外界温度干扰，省略了手动控制。在冷热敷片的绝热板上设置按键组和显示屏，有多种模式可供选择，例如：发烧降温；扭伤；风湿等等，使得产品简便易操作。本发明所使用的制冷元件为半导体制冷片，根据半导体制冷片导电散热和吸热原理，同一个冷热敷片既可以制热又可以制冷，制冷和制热两种情况下电流方向相反，所以切换电流方向，冷面和热面也随之切换。为了方便使用，将冷热敷片的其中一面设置为工作面，另一面为非工作面，而且在非工作面表面贴上泡沫塑料的绝热板，并将按键设置于非工作表面上。在非工作面也可以铺设光伏太阳能板，为冷热敷片进行储能供电。

本发明的产品轻巧便携，便于操作，且运用半导体制冷片阵列来制冷和制热，很好地解决了温度可分布和均匀调节的问题。

本通过半导体制冷片阵列以及分布式温度控制方法，使得一件冷热敷贴可以满足不同的需要，例如：发烧需要的降温温度、时长、面积；风湿需要的此类条件；热敷需要的功能等皆可以对应不同的功能键简易实现。既方便随身携带，又可以一物多用，而且老年人操作这个设备也很容易。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分布式温度控制的冷热敷片，其特征在于：包括柔性基板和温度控制线路板；所述柔性基板上划分有多个温度域，每个所述温度域内均布置有一个温度传感器和多个串联的半导体制冷片；所述温度控制线路板层叠在所述柔性基板上，所述温度控制线路板上设有多路输入端和多路输出端；所述温度控制线路板上的多路输入端分别与多个所述温度域内的温度传感器相连，所述温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个所述温度域内的半导体制冷片相连；

所述温度控制线路板上集成有中央处理器和功率驱动电路；多个所述温度域内的温度传感器分别通过所述温度控制线路板上的多路输入端与所述中央处理器的输入端相连；所述中央处理器的输出端通过所述功率驱动电路与所述温度控制线路板上的多路输出端相连，并通过所述温度控制线路板上的多路输出端分别与对应的多个所述温度域内的半导体制冷片相连；

所述柔性基板的内部为空心结构，所述柔性基板的内部设有多块隔热板，多块所述隔热板将所述柔性基板的内部隔离成多个空腔，每个所述空腔的相对两端开口并设有一对风扇，每个所述空腔内均分别设有一个或多个所述温度域；

每对所述风扇还与所述温度控制线路板上的中央处理器相连，并受所述中央处理器独立控制；

还包括绝热板，所述绝热板平行设置在所述柔性基板的上方。

2.根据权利要求1所述的一种分布式温度控制的冷热敷片，其特征在于：所述半导体制冷片包括制冷晶粒、金属基板、绝缘隔离板和金属散热板；所述制冷晶粒设有多个，且多个所述制冷晶粒串联；所述金属基板设有两块，多个串联的所述制冷晶粒夹在两块平行设置的所述金属基板之间，并通过两块所述金属基板固定；两块所述金属基板背对所述制冷晶粒的一侧上均分别依次层叠设置有所述绝缘隔离板和金属散热板。

3.根据权利要求2所述的一种分布式温度控制的冷热敷片，其特征在于：所述半导体制冷片内的多个制冷晶粒之间通过多段金属导流条串联，且相邻两个所述制冷晶粒之间的金属导流条交替的分布在多个所述制冷晶粒的两侧，且多段所述金属导流条分别对应固定在两块所述金属基板上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种分布式温度控制的冷热敷片，其特征在于：所述绝热板上设置有显示屏、按键和充电口，所述显示屏、按键和充电口均分别与所述温度控制线路板上的中央处理器相连。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种分布式温度控制的冷热敷片，其特征在于：每个所述温度域内的多个串联的半导体制冷片以阵列的结构排列。