CN214903944U - 一种具有降温功能的穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有降温功能的穿戴设备，其包括：穿戴本体、半导体制冷器、泵、散热机构以及管道，所述半导体制冷器、所述泵、所述散热机构以及所述管道安装在穿戴本体上，所述散热机构安装在所述半导体制冷器上，所述管道的两端与所述半导体制冷器连接，所述泵串联在所述管道的中部。通过设计安装有半导体制冷器、泵、散热机构以及管道的穿戴设备，便于对用户进行快速降温，不需要受冷冻条件限制，制冷效果好，满足在炎热情况下人体降温需求，通过半导体制冷器的水冷降温结构，降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰，体积小，轻便易携，成本低廉，适用于各种高温或封闭式场所，也可用于医用物理降温。

Description

一种具有降温功能的穿戴设备

技术领域

本实用新型涉及穿戴设备技术领域，尤其涉及一种具有降温功能的穿戴设备。

背景技术

可穿戴半导体冷片式人体降温配件用途广泛，可应用于高温下作业人群、训练或比赛的运动员，也可作为医疗用品用于发烧病人进行物理降温。

在高温环境下进行工作的人群(如消防员、士兵、建筑工人等)常常伴随着罹患热疾病(热痉挛、热晕厥、热衰竭、热射病等)的风险，严重时可致人猝死。而高温也是一些运动中不可避免的环境因素，许多重要的体育赛事例如夏季奥运会、足球世界杯等都在高温环境下进行。在高温环境下，热和运动的双重刺激加剧了机体生理压力，对运动员运动能力以及比赛成绩产生不利影响并增加了其罹患热疾病的风险。

降温是指在运动前或运动过程中通过人为干预对机体进行局部或全身采取降温措施，主要分为三类：一是外部降温，通过冷水浴、敷用冰袋、身穿冰夹克等措施降低机体体表温度；二是内部降温，通过服用冰浆、饮用冷水等措施降低机体核心温度；第三类为前两类的结合或是一类中多种措施相互叠加。大量研究表明降温是提高运动员在高温环境下比赛成绩的有效方式且被广泛应用于体育赛事中。降温策略的潜在机制与机体储热能力有关，运动前或运动过程中进行降温措施导致的热缓冲效应会通过降低机体体温从而促进机体的储热能力，最终延长达到损害运动表现的临界温度所需时间。

目前，在市面上广泛出售的冷凝胶或者相变材料作为冷源用于高温或封闭环境的降温穿戴品，或是用于发烧退热和冷敷理疗的医用物理降温冰帽，尽管价格低廉，但在使用前需要将其冷冻才可保持20-40分钟冷量，在某些不具备冷冻条件的场合下并不适用。而一些其他类型的人体降温装置，或采用喷雾降温风扇，其制冷效果不能满足在炎热情况下人体降温需求；或使用空调制冷系统，虽制冷效果得到保障，但却成本过高且体积过大不便携带，并不能够被广泛推行运用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有降温功能的穿戴设备。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有降温功能的穿戴设备，其包括：穿戴本体、半导体制冷器、泵、散热机构以及管道，所述半导体制冷器、所述泵、所述散热机构以及所述管道安装在穿戴本体上，所述散热机构安装在所述半导体制冷器上，所述管道的两端与所述半导体制冷器连接，所述泵串联在所述管道的中部。

本实用新型的有益效果是：通过设计安装有半导体制冷器、泵、散热机构以及管道的穿戴设备，便于对用户进行快速降温，不需要受冷冻条件限制，制冷效果好，满足在炎热情况下人体降温需求，在没有空调或者其它制冷设备的高温环境下，通过半导体制冷器的水冷降温结构，降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰，体积小，轻便易携，成本低廉，适用于各种高温或封闭式场所，也可用于医用物理降温。

进一步地，所述半导体制冷器包括：半导体制冷片以及水冷头，所述水冷头的侧壁与所述半导体制冷片的冷端的侧壁抵接，所述管道的两端对应与所述水冷头的出水口以及入水口连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：半导体制冷片用于制冷，水冷头用于对半导体制冷片的低温进行冷传导，实现半导体制冷片与人体高温的热交换，在没有空调或者其它制冷设备的高温环境下，通过半导体冷片式水冷降温结构，降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰，满足半导体制冷片制冷结构对电量要求以及散热等要求。

进一步地，所述散热机构为散热片或者散热风扇，所述散热片或者所述散热风扇的侧壁与所述半导体制冷器的热端的侧壁抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：散热片的设置，便于半导体制冷片快速散热，提高半导体制冷片的稳定性以及可靠性，在半导体热端与散热铜散热片相贴合，而在散热片上端又与散热风扇粘连以进行散热。

进一步地，所述穿戴本体为帽子、围脖、手套、鞋或者衣服。

采用上述进一步方案的有益效果是：穿戴本体为帽子、围脖、手套、鞋或者衣服，可以安装在身体各部位穿戴设备上，满足各种场合不同需求，提高适用性。

进一步地，所述穿戴本体为帽子，所述管道螺旋盘绕在所述帽子上，或，所述穿戴本体为围脖，所述管道呈字母“S”形盘绕在所述围脖上，或，所述穿戴本体为手套，位于手套的手掌区的管道螺旋盘绕，位于手套手指区的管道环绕手指轮廓设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：半导体冷端与水冷头相连接，通过水管循环覆盖穿戴品之中，穿戴后可与人体肌肤贴合，起到降温效果。

进一步地，所述管道中设置有防冻液。

采用上述进一步方案的有益效果是：防冻液的设置用于冷热交互以及热传递，便于半导体制冷器对人体进行降温。

进一步地，还包括：壳体、开关以及电源，所述开关、电源、半导体制冷器、泵以及散热机构均安装在所述壳体中，所述管道位于所述壳体的外部，所述管道的中部盘绕设置在穿戴本体上，所述管道的两端对应与壳体中的半导体制冷器连接，所述壳体安装在所述穿戴本体上，所述半导体制冷器以及所述泵均通过开关与所述电源连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：壳体的设置，便于电器元件的安装以及维护，防止电器元件损坏。

进一步地，还包括：温控仪，所述半导体制冷器通过所述温控仪与所述开关连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：温控仪用于控制半导体制冷器的温度，便于用户对半导体制冷器进行调节，提高用户体验，温控仪中应包含开关，且包含温度探头与半导体冷片冷端相粘连，从而在所设定温度范围内进行合理的电路通断控制，例如未达到设定温度，开关闭合，半导体制冷器和无刷直流水泵共同工作；温度低于设定温度，开关断开，半导体制冷器也随着停止工作，不影响无刷直流水泵工作。

进一步地，所述泵为无刷直流水泵。

采用上述进一步方案的有益效果是：无刷直流水泵用于带动防冻液在管道中循环流动，提高换热效率。

本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的半导体制冷器的原理示意图。

图2为本实用新型实施例提供的穿戴设备的电路结构示意图之一。

图3为本实用新型实施例提供的穿戴设备的电路结构示意图之二。

图4为本实用新型实施例提供的水冷头的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的穿戴设备的结构示意图之一。

图6为本实用新型实施例提供的穿戴设备的结构示意图之二。

图7为本实用新型实施例提供的穿戴设备的结构示意图之三。

附图标号说明：1-穿戴本体；2-半导体制冷器；3-泵；4-散热机构；5-管道；6-半导体制冷片；7-水冷头；8-帽子；9-围脖；10-手套；11-壳体；12-开关；13-电源；14-温控仪；15-出水口；16-入水口；17-N型半导体；18-P型半导体；19-绝缘陶瓷片；20-金属导体。

具体实施方式

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

如图1至图7所示，本实用新型实施例提供了一种具有降温功能的穿戴设备，其包括：穿戴本体1、半导体制冷器2、泵3、散热机构4以及管道5，所述半导体制冷器2、所述泵3、所述散热机构4以及所述管道5安装在穿戴本体1上，所述散热机构4安装在所述半导体制冷器2上，所述管道5的两端与所述半导体制冷器2连接，所述泵3串联在所述管道5的中部。

本实用新型的有益效果是：通过设计安装有半导体制冷器、泵、散热机构以及管道的穿戴设备，便于对用户进行快速降温，不需要受冷冻条件限制，制冷效果好，满足在炎热情况下人体降温需求，在没有空调或者其它制冷设备的高温环境下，通过半导体制冷器的水冷降温结构，降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰，体积小，轻便易携，成本低廉，适用于各种高温或封闭式场所，也可用于医用物理降温。

管道之间的连接可以通过水冷水管专用紧箍连接，水冷水管专用紧箍的型号可以为：X146。管道的型号可以为内径7-9mm、长度1m的管体。

本实用新型实施例提供的具有降温功能的穿戴设备，用于为人体表降温，适用于高温环境下工作人群或户外运动者，可降低其罹患热疾病的风险、提高其在高温环境下的作业效率或运动能力。

在没有空调或者其它制冷设备的高温环境下，通过所研究的半导体冷片式具有降温功能的穿戴装置，降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰；为半导体制冷片制冷装备对电量要求以及散热等要求较高的问题提出合理解决方案；包含身体各部位降温装备，满足各种场合不同需求，方便易携，操作简单。

可穿戴半导体冷片式人体降温配件，轻便易携，成本低廉，适用于各种高温或封闭式场所，也可用于医用物理降温。

可穿戴半导体冷片式人体降温配件，包括降温帽子、降温围脖以及降温手套，其内部构造均为半导体冷片式水冷降温装置，图1展示了半导体制冷器典型结构，顶部为冷端，底部为热端，其制冷工作原理利用了半导体材料的Peltier(珀耳帖热电效应)效应，由直流电源提供电子流所需的能量，接通电源后，电子负极(-)出发，首先经过P型半导体，在此处吸收热量，到了N型半导体，又将热量放出，每经过一个NP模块，就有热量由一边被送到另外一边造成温差而形成冷热端。冷热端分别由两片陶瓷片所构成，冷端与水冷头相连接，继而通过水管循环覆盖穿戴品之中，穿戴后可与人体肌肤贴合，起到降温效果。在半导体热端与散热铜散热片相贴合，而在散热片上端又与散热风扇粘连以进行散热，半导体制冷片通过导线串联在整体电路中，其简单线路图如图2所示、基本构造连接图如图3所示。

组成部分：锂电池移动电源(即电源)；开关；微型数显温控仪(即温控仪)；微型无刷直流水泵直流气泵(即泵)；半导体制冷片；40*40mm的水冷头；内径8mm的管道；防冻液；散热铜散热片(即散热机构)；散热风扇；机壳(即壳体)；绝缘面料制作而成的帽子、围脖以及手套。

连接关系：从电路连接来看，直流电源(即电源)与总开关(即开关)相连接，总开关控制整个电路的通断，制冷器(包括半导体制冷片、水冷头)与温度控制器(即温控仪)串联后再与无刷直流水泵(即泵)相并联于整体电路之中，温度控制器中应包含开关，且包含温度探头与半导体冷片冷端相粘连，从而在所设定温度范围内进行合理的电路通断控制，例如未达到设定温度，开关闭合，制冷器和无刷直流水泵共同工作；温度低于设定温度，开关断开，制冷器也随着停止工作，不影响无刷直流水泵工作。从整体组成部分连接来看，除之前所述电路连接各个部分连接的连接关系，还应包含以下连接关系：半导体冷片热端与散热机构(包含散热铜散热片以及散热风扇)粘连，从制冷器中的水冷头延伸，水冷头的出水口15与管道一端连接，该段管道另一端与无刷直流水泵一侧端口相连接，无刷直流水泵另一侧与另一段管道连接而该段管道组成循环水管线路后末端与水冷头的入水口16相接形成闭合回路，其中水冷头与管道内贮存着防冻液(图4为水冷头结构)。除循环管道外，其余部分均由机壳包裹，其放置位置可参照循环管道线路图。

循环管道线路：帽子：如图5所示，管道线路从水冷头出水口与无刷直流水泵连接后延伸至机壳开口从帽口一侧出发沿帽子形状螺旋上升至帽子顶部后回到原点从机壳开口进入与水冷头入水口相连。

围脖：如图6所示，管道线路从水冷头出水口与无刷直流水泵连接后延伸至机壳开口从围脖下端一侧出发沿上下方向蛇形缠绕后回到原点从机壳开口进入与水冷头入水口相连。

手套：如图7所示，管道线路从水冷头出水口与无刷直流水泵连接后延伸至机壳开口从手套一侧外缘出发，在手套手指区与手指轮廓大致相同，非手指区螺旋缠绕覆盖手心和手背区域，最后从机壳开口进入与水冷头入水口相连。

使用方法：(1)打开开关，水泵开始工作，防冻液在管道内循环；(2)调节温控仪，将其调至合适温度，在未达到设定温度时制冷器工作；(3)当穿戴品降低至合适温度时，佩戴于相应位置进行降温。

如图1至图7所示，进一步地，所述半导体制冷器2包括：半导体制冷片6以及水冷头7，所述水冷头7的侧壁与所述半导体制冷片6的冷端的侧壁抵接，所述管道5的两端对应与所述水冷头7的出水口15以及入水口16连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：半导体制冷片用于制冷，水冷头用于对半导体制冷片的低温进行冷传导，实现半导体制冷片与人体高温的热交换，在没有空调或者其它制冷设备的高温环境下，通过半导体冷片式水冷降温结构，降低人体温度而对抗因炎热带来的困扰，满足半导体制冷片制冷结构对电量要求以及散热等要求。

其中，水冷头与半导体制冷片的冷淡侧壁抵接或者粘接。半导体制冷片的型号可以为：XH-C1206，水冷头的型号可以为40*40*12mm，水冷头卡扣套件的型号可以为X127。半导体冷片隔热垫圈的型号为40*40。散热机构与半导体制冷片之间以及水冷头与半导体制冷片之间可以设置导热膏实现热量高效率传递，散热机构与半导体制冷片之间以及水冷头与半导体制冷片之间以及管道与穿戴本体之间可以通过硅橡胶实现粘接，导热膏的型号可以为XH-X118，硅橡胶的型号可以为704。

如图1所示，半导体制冷片包括：多个N型半导体17、多个P型半导体18、一对绝缘陶瓷片19以及多个金属导体20，多个N型半导体和多个P型半导体相互对应间隔设置，相邻N型半导体和P型半导体之间通过金属导体连接，多个N型半导体和多个P型半导体通过多个金属导体串联，多个金属导体位于一对绝缘陶瓷片19之间，多个N型半导体和多个P型半导体位于多个金属导体之间。半导体制冷片的最左侧为N型半导体，最右侧为P型半导体，半导体制冷片的顶部为冷端，底部为热端。

使用半导体制冷片作为冷源，在技术应用上具有不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易等优点，并且半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。在原理上，半导体制冷片是一个热传递的工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，因此还需采取散热等方式降低热端的温度来实现。

如图1至图7所示，进一步地，所述散热机构4为散热片或者散热风扇，所述散热片或者所述散热风扇的侧壁与所述半导体制冷器2的热端的侧壁抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是：散热片的设置，便于半导体制冷片快速散热，提高半导体制冷片的稳定性以及可靠性，在半导体热端与散热铜散热片相贴合，而在散热片上端又与散热风扇粘连以进行散热。

其中，散热机构的型号可以为：XH-X166。

如图1至图7所示，进一步地，所述穿戴本体1为帽子8、围脖9、手套10、鞋或者衣服。

采用上述进一步方案的有益效果是：穿戴本体为帽子、围脖、手套、鞋或者衣服，可以安装在身体各部位穿戴设备上，满足各种场合不同需求，提高适用性。

其中，手套的型号可以为经典防水拉链灰色L码的滑雪手套。

如图1至图7所示，进一步地，所述穿戴本体1为帽子8，所述管道螺旋盘绕在所述帽子8上，或，所述穿戴本体1为围脖9，所述管道呈字母“S”形盘绕在所述围脖9上，或，所述穿戴本体1为手套10，位于手套10的手掌区的管道螺旋盘绕，位于手套10的手指区的管道环绕手指轮廓设置。

采用上述进一步方案的有益效果是：半导体冷端与水冷头相连接，通过水管循环覆盖穿戴品之中，穿戴后可与人体肌肤贴合，起到降温效果。

图5为本实用新型实施例提供的帽子，将电器元件安装在壳体中，壳体安装在帽子的侧壁上，管道两端与壳体中的半导体制冷器连接，管道的中部螺旋盘绕在帽子的侧壁上。

图6为本实用新型实施例提供的围脖，将电器元件安装在壳体中，壳体安装在围脖中，管道两端与壳体中的半导体制冷器连接，管道的中部弯曲盘绕设置在围脖中。

图7为本实用新型实施例提供的手套，将电器元件安装在壳体中，壳体安装在手套的侧壁上，管道两端与壳体中的半导体制冷器连接，管道的中部在手套的手掌区螺旋盘绕，在手套的手指区沿手套的手指边界环绕设置。

如图1至图7所示，进一步地，所述管道5中设置有防冻液。

采用上述进一步方案的有益效果是：防冻液的设置用于冷热交互以及热传递，便于半导体制冷器对人体进行降温。

如图1至图7所示，进一步地，还包括：壳体11、开关12以及电源13，所述开关12、电源13、半导体制冷器2、泵3以及散热机构4均安装在所述壳体11中，所述管道5位于所述壳体11的外部，所述管道的中部盘绕设置在穿戴本体上，所述管道的两端对应与壳体中的半导体制冷器连接，所述壳体11安装在所述穿戴本体1上，所述半导体制冷器2以及所述泵3均通过开关12与所述电源13连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：壳体的设置，便于电器元件的安装以及维护，防止电器元件损坏。

其中，电源可以为18800mAH的锂电池电源。连接线插头一分二可以为0.4平方5.5*2.1mmDC电源线公头，导线可以为15CM 22AWG黑色(100条)。

如图1至图7所示，进一步地，还包括：温控仪14，所述半导体制冷器2通过所述温控仪14与所述开关12连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：温控仪用于控制半导体制冷器的温度，便于用户对半导体制冷器进行调节，提高用户体验，温控仪中应包含开关，且包含温度探头与半导体冷片冷端相粘连，从而在所设定温度范围内进行合理的电路通断控制，例如未达到设定温度，开关闭合，半导体制冷器和无刷直流水泵共同工作；温度低于设定温度，开关断开，半导体制冷器也随着停止工作，不影响无刷直流水泵工作。

其中，温控仪可以为型号为XH-W1510的温控器。

如图1至图7所示，进一步地，所述泵3为无刷直流水泵。

采用上述进一步方案的有益效果是：无刷直流水泵用于带动防冻液在管道中循环流动，提高换热效率。

其中，泵可以为扬程2米的水泵。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，包括：穿戴本体(1)、半导体制冷器(2)、泵(3)、散热机构(4)以及管道(5)，所述半导体制冷器(2)、所述泵(3)、所述散热机构(4)以及所述管道(5)安装在穿戴本体(1)上，所述散热机构(4)安装在所述半导体制冷器(2)上，所述管道(5)的两端与所述半导体制冷器(2)连接，所述泵(3)串联在所述管道(5)的中部。

2.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，所述半导体制冷器(2)包括：半导体制冷片(6)以及水冷头(7)，所述水冷头(7)的侧壁与所述半导体制冷片(6)的冷端的侧壁抵接，所述管道(5)的两端对应与所述水冷头(7)的出水口(15)以及入水口(16)连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，所述散热机构(4)为散热片或者散热风扇，所述散热片或者所述散热风扇的侧壁与所述半导体制冷器(2)的热端的侧壁抵接。

4.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，所述穿戴本体(1)为帽子、围脖、手套、鞋或者衣服。

5.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，所述穿戴本体(1)为帽子，所述管道螺旋盘绕在所述帽子上，或，所述穿戴本体(1)为围脖，所述管道呈字母“S”形盘绕在所述围脖上，或，所述穿戴本体(1)为手套，位于手套的手掌区的管道螺旋盘绕，位于手套手指区的管道环绕手指轮廓设置。

6.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，所述管道(5)中设置有防冻液。

7.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，还包括：壳体(11)、开关(12)以及电源(13)，所述开关(12)、电源(13)、半导体制冷器(2)、泵(3)以及散热机构(4)均安装在所述壳体(11)中，所述管道(5)位于所述壳体(11)的外部，所述管道的中部盘绕设置在穿戴本体上，所述管道的两端对应与壳体中的半导体制冷器连接，所述壳体(11)安装在所述穿戴本体(1)上，所述半导体制冷器(2)以及所述泵(3)均通过开关(12)与所述电源(13)连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，还包括：温控仪(14)，所述半导体制冷器(2)通过所述温控仪(14)与所述开关(12)连接。

9.根据权利要求1所述的一种具有降温功能的穿戴设备，其特征在于，所述泵(3)为无刷直流水泵。

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