CN206324318U - 基于半导体制冷制热的冷暖鞋 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于半导体制冷制热的冷暖鞋，包括鞋面和鞋底，鞋底包括上鞋底和下鞋底；上鞋底包括呢绒绝缘层，在呢绒绝缘层下端设置有第一导热层，在第一导热层的上端安装有温控器的感温探头，在第一导热层的下端间隔设置有第二导热层，在第二导热层之间设置有蓄热层；在第二导热层的下端安装有半导体制冷片，在半导体制冷片下装有散热片，散热片的下端安装有轴流风机；下鞋底上设置有容纳槽，半导体制冷片、散热片和轴流风机位于容纳槽内，且在容纳槽内安装有蓄电池和适配器；在下鞋底上与轴流风机相对应的位置设置有排风口和进风口；在下鞋底的侧端安装有电源开关和转换开关。半导体制冷片既能制冷又能制热，扩展了半导体片的应用范围。

Description

基于半导体制冷制热的冷暖鞋

技术领域

本实用新型属于生活用品技术领域，具体涉及一种基于半导体制冷制热的冷暖鞋。

背景技术

现有的电加热鞋，大多数保温鞋其发热核心部件有电阻丝、PTC热敏陶瓷片，碳纤维等，这些发热元件都有共同的特征，输入的高品位电能1:1转换为低品位热能，发热效率最大为100%，这对于单纯取暖用的电器是极为不节能的，而且，这样的保温鞋只能在一年中天气最冷的几个月里使用，到了炎热的夏季，这些保暖鞋便没有了用武之地，产品利用率很低，这也是一种变相的浪费。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有电加热鞋耗能高使用率低的技术问题，从而提供一种节能，利用率高，既能制冷又能制热的基于半导体制冷制热的冷暖鞋。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于半导体制冷制热的冷暖鞋，包括鞋面和鞋底，所述鞋底包括上鞋底和下鞋底，鞋面包裹在上鞋底上；下鞋底安装在上鞋底下；所述上鞋底包括呢绒绝缘层，在呢绒绝缘层下端设置有第一导热层，在第一导热层的上端安装有温控器的感温探头，在第一导热层的下端间隔设置有第二导热层，在第二导热层之间设置有蓄热层；在第二导热层的下端安装有半导体制冷片，在半导体制冷片的下端安装有散热片，散热片的下端安装有轴流风机；所述下鞋底上设置有容纳槽，半导体制冷片、散热片和轴流风机位于容纳槽内，且在容纳槽内安装有蓄电池和适配器；在下鞋底上与轴流风机相对应的位置设置有排风口和进风口；在下鞋底的侧端安装有电源开关和转换开关，适配器和蓄电池分别经转换开关与温控器连接，温控器的感温探头与第一导热层接触；温控器的控制端经导线与轴流风机连接，并经电源开关和导线与半导体制冷片连接。

所述第一导热层为铜片。铜片导热效率高，可将温度进一步均匀化，确保整个鞋底温度均匀。

所述第二导热层为热管。热管将半导体制冷片产生的热能或冷能传递到鞋底的各个部分，并通过第一导热层进一步均匀化。

所述蓄热层是由蓄热材料填充而成蓄热层。蓄热层能够存储一部分热量，使温度波动浮动减小。

所述半导体制冷片由一个P型半导体和一个N型半导体构成。

所述散热片为板翅式散热片。

所述散热片为铝片。

所述下鞋底由TPR硬底材料制作而成的下鞋底。

所述鞋面为三层，由内而外依次为呢绒层、棉层和长毛绒层。

本实用新型通过转换开关切换制冷状态或制热状态，制热时，半导体制冷片靠近脚面的一面为热端，靠近地面的一面为冷端，冷端通过散热片吸收轴流风机送来空气中的热量，连同半导体制冷片自身产生的热量转移到热端，然后热量沿着紧贴半导体制冷片热端的热管传递至鞋底各个部分，铜片将温度进一步均匀化，蓄热材料储存一部分热量，使温度波动浮动减小，工作一段时间后，温控器的感温探头检测铜片温度及鞋内温度，当温度上升至设定值时，温控器将轴流风机和半导体制冷片断电，制热停止，待温度下落至设定值以下时，轴流风机和半导体制冷片再次得电继续制热提高鞋内温度。制冷时，半导体制冷片靠近脚面的一面为冷端，靠近地面的一面为热端，鞋内聚集的热量穿过铜片，沿着热管传递至半导体制冷片的冷端，这部分热量连同半导体制冷片自身产生的热量被转移至半导体制冷片的热端，通过散热片对轴流风机送来的空气放热，鞋内热量转移至空气中，使鞋内温度下降，蓄热材料储存一部分冷量，使温度波动浮动减小，工作一段时间后，温控器的感温探头检测铜片温度，当温度下降至设定值时，温控器将轴流风机和半导体制冷片断电，制冷停止，待温度上升至设定值以上时，轴流风机和半导体制冷片再次得电继续制冷降低鞋内温度。本实用新型采用的半导体制冷片既能用于制冷又能用于制热，巧妙地满足了足部冬季需要取暖，夏季需要降温的需求，极大地扩展了半导体片的应用范围。而且，目前市场上并未有既能制冷又能制热的冷暖鞋，本实用新型填补了市场空白。而且，半导体制热效率高于传统的电阻制热，节能是其鲜明的优势，相较于传统蒸汽压缩式制冷， 半导体制冷有结构简单，易微型化的优势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型上鞋底的结构示意图。

图3为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

如图1-3所示，一种基于半导体制冷制热的冷暖鞋，包括鞋面1和鞋底2，所述鞋面1为三层，由内而外依次为呢绒层、棉层和长毛绒层。

所述鞋底2包括上鞋底2-1和下鞋底2-2，鞋面1包裹在上鞋底2-1上，下鞋底2-2安装在上鞋底2-1下。且所述下鞋底2-2由TPR硬底材料制作而成的下鞋底。

所述上鞋底2-1包括呢绒绝缘层3，在呢绒绝缘层3下端设置有第一导热层4，所述第一导热层4为铜片。铜片导热效率高，可将温度进一步均匀化，确保整个鞋底温度均匀。

在第一导热层4的上端安装有温控器5的感温探头，在第一导热层4的下端间隔设置有第二导热层6，所述第二导热层6为热管。热管将半导体制冷片产生的热能或冷能传递到鞋底的各个部分，并通过第一导热层进一步均匀化。

在第二导热层6之间设置有蓄热层7；所述蓄热层7是由蓄热材料填充而成蓄热层。蓄热层能够存储一部分热量，使温度波动浮动减小。

在第二导热层6的下端安装有半导体制冷片8，所述半导体制冷片8由一个P型半导体和一个N型半导体构成。

在半导体制冷片8的下端安装有散热片9，所述散热片9为铝片且为板翅式散热片。

散热片9的下端安装有轴流风机10。

所述下鞋底2-2上设置有容纳槽，半导体制冷片8、散热片9和轴流风机10位于容纳槽内，且在容纳槽内安装有蓄电池14和适配器13；在下鞋底2-2上与轴流风机10相对应的位置设置有排风口和进风口；在下鞋底2-2的侧端安装有电源开关11和转换开关12，适配器13和蓄电池14分别经转换开关12与温控器5连接，温控器5的感温探头与第一导热层4接触；温控器5的控制端经导线与轴流风机10连接，并经电源开关11和导线与半导体制冷片8连接。

在本实施例中，将半导体制冷片放置在足弓处，这里大致位于鞋底的中心，传热方面前后左右都能兼顾，同时保证了半导体制冷片的安全。由于鞋底轮廓为复杂曲面，因此为了使热量尽可能均匀的传递到每一片区域，需要将热管弯曲成不同的曲线，尽可能使各个热管之间保持相同间距。热管数量根据所用的半导体制冷片的规格不同和经济性可以适当增减。

散热片材料为铝，主要考虑的是散热片下方有轴流风机增强散热，因此为了控制鞋子的重量，采用了质量较轻的铝。散热片还可以用紫铜、铁为材料，紫铜价格较高，但导热性能最好，铁价格低但重量最大而且导热性能一般。

轴流风机采用微型轴流风机，这里主要考虑结构的紧凑性和风量，轴流风机可以做到微型化。也可采用离心式风机，只需将进风方式有两侧进风改为一侧进风即可。

热管上表面铺装一层紫铜板，为了在均热效果和负重增加之间找到一个平衡点，当对象为体重较轻的儿童时，可更换厚度稍小的铜板，若是体重较重的人，则可以更换稍厚的铜板。

提高鞋体蓄热能力的好处在于，减轻鞋内温度的波动程度，提高舒适度；延长设备的工作周期，由于本鞋采用双位调节控制温度，频繁启停会对半导体和控制器的寿命造成影响。热管和铜片本身即有一定的蓄热能力，为了进一步增加蓄热量，在热管和铜片的间隙处填充一种蓄热能力较强的材料，既起提高了蓄热量，又起到了密实鞋底间隙的作用，一举两得。

为了保证换热，同时外形保持美观，在半导体制冷片的另一面采用板翅式散热片加轴流风机的模式强制对流换热。翅片和风扇都隐藏在鞋底处，轴流风机将环境空气吹向翅片，与翅片充分接触并换热后，从鞋帮两侧的排风孔排出。从外观上看，除了下鞋底两侧的排风孔外，风扇和翅片等部件都不可见，避免了破坏鞋体原本的美观性。

本实用新型的半导体制冷片是基于帕尔帖效应工作的。是由一只P型半导体元件和一只N型半导体元件连接成热电偶，接上直流电源后，在接头处就会产生温差和热量转移。在上端处，电流方向是N→P,温度下降并吸热，这就是冷端；而在下端，电流方向是P→N,温度上升并放热，这就是热端。半导体加热元件从冷端环境中吸收了热量，然后连同输入电能产生的热量一起转移到了热端；切换电流方向，冷热端随之转换，这适用于夏季鞋内制冷降温，从而实现一机多用，大大体高了产品利用率。

工作原理：本实用新型通过电源适配器可将外部220V的交流电转换为12V的直流电并在蓄电池内存储，蓄电池用于供电，电源开关打开，温控器得电，当拨动转换开关至制热模式时，半导体制冷片靠近脚面的一面为热端，靠近地面的一面为冷端，冷端通过散热片吸收轴流风机送来空气中的热量，连同半导体制冷片自身产生的热量转移到热端，然后热量沿着紧贴半导体制冷片热端的热管传递至鞋底各个部分，铜片将温度进一步均匀化，蓄热材料储存一部分热量，使温度波动浮动减小，工作一段时间后，温控器的感温探头检测铜片温度及鞋内温度，当温度上升至设定值时，温控器将轴流风机和半导体制冷片断电，制热停止，待温度下落至设定值以下时，轴流风机和半导体制冷片再次得电继续制热提高鞋内温度。

当拨动转换开关至制冷模式时，半导体制冷片靠近脚面的一面为冷端，靠近地面的一面为热端，鞋内聚集的热量穿过铜片，沿着热管传递至半导体制冷片的冷端，这部分热量连同半导体制冷片自身产生的热量被转移至半导体制冷片的热端，通过散热片对轴流风机送来的空气放热，鞋内热量转移至空气中，使鞋内温度下降，蓄热材料储存一部分冷量，使温度波动浮动减小，工作一段时间后，温控器的感温探头检测铜片温度，当温度下降至设定值时，温控器将轴流风机和半导体制冷片断电，制冷停止，待温度上升至设定值以上时，轴流风机和半导体制冷片再次得电继续制冷降低鞋内温度。

Claims (9)

1.一种基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：包括鞋面（1）和鞋底（2），所述鞋底（2）包括上鞋底（2-1）和下鞋底（2-2），鞋面（1）包裹在上鞋底（2-1）上；下鞋底（2-2）安装在上鞋底（2-1）下；所述上鞋底（2-1）包括呢绒绝缘层（3），在呢绒绝缘层（3）下端设置有第一导热层（4），在第一导热层（4）的上端安装有温控器（5）的感温探头，在第一导热层（4）的下端间隔设置有第二导热层（6），在第二导热层（6）之间设置有蓄热层（7）；在第二导热层（6）的下端安装有半导体制冷片（8），在半导体制冷片（8）的下端安装有散热片（9），散热片（9）的下端安装有轴流风机（10）；所述下鞋底（2-2）上设置有容纳槽，半导体制冷片（8）、散热片（9）和轴流风机（10）位于容纳槽内，且在容纳槽内安装有蓄电池（14）和适配器（13）；在下鞋底（2-2）上与轴流风机（10）相对应的位置设置有排风口（2-2-1）和进风口（2-2-2）；在下鞋底（2-2）的侧端安装有电源开关（11）和转换开关（12），适配器（13）和蓄电池（14）分别经转换开关（12）与温控器（5）连接，温控器（5）的感温探头与第一导热层（4）接触；温控器（5）的控制端经导线与轴流风机（10）连接，并经电源开关（11）和导线与半导体制冷片（8）连接。

2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述第一导热层（4）为铜片。

3.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述第二导热层（6）为热管。

4.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述蓄热层（7）是由蓄热材料填充而成蓄热层。

5.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述半导体制冷片（8）由一个P型半导体和一个N型半导体构成。

6.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述散热片（9）为板翅式散热片。

7.根据权利要求6所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述散热片（9）为铝片。

8.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述下鞋底（2-2）由TPR硬底材料制作而成的下鞋底。

9.根据权利要求1所述的基于半导体制冷制热的冷暖鞋，其特征在于：所述鞋面（1）为三层，由内而外依次为呢绒层、棉层和长毛绒层。