[发明专利]一种便携式低温冷疗装置

说明书

本发明涉及一种便携式低温冷疗装置，包括制冷模块、散热模块、供能与控制模块以及外壳模块，所述制冷模块采用半导体帕尔贴器件的级联结构实现低温制冷，所述散热模块采用主动式风冷换热给所述制冷模块散热，所述供能与控制模块用于在线式或离线式直流供电，并可调整冷疗温度范围，所述外壳模块用于支撑内部结构，并通过风孔结构辅助散热。本便携式低温冷疗装置在稳定工作时可实现比环境温度低约80℃的低温冷疗效果，且无冰袋及循环水制冷等冷疗方式中的水汽影响；同时，体积小巧、成本低廉，又具有离线式和在线式两种供能使用模式。因此，本便携式低温冷疗装置适合应用于缓解疲劳或运动损伤处理等对便携性及低温要求较高的冷疗场景。

技术领域

本发明涉及一种低温冷疗装置，具体涉及一种基于热电材料及热电器件的便携式低温冷疗装置。

背景技术

低温冷疗或冷敷是一种常用的缓解疲劳与治疗软组织损伤的理疗手段。冷疗既可以促进毛细血管收缩、起到消肿止痛的效果，可用于治疗牙疼、跌打损伤等症状；又可以降低局部温度，可用于缓解中暑、高热等症状。

冰袋、冰水浴及冬泳等传统冷疗方法已经逐渐难以满足日常生活对冷疗的需求，主要存在如下三个局限：冷疗温度偏高，一般在零摄氏度附近；含水冷疗机制会增加水分或产生水汽，有可能会恶化伤口等病患处；冷疗时间及冷疗地点受限。根据液体的Leidenfrost效应，基于液氮制冷的冷疗方法可以有效规避前两个应用局限，因而逐渐受到运动员们的青睐。然而，上述冷疗方法需要采用液氮来循环制冷，除了冷疗地点受限外，还提高了冷疗的成本。

热电材料可以基于帕尔贴效应利用电流来控制热流，进而可以用来实现局部冷疗的效果。基于热电材料可以制作半导体帕尔贴器件，采用半导体帕尔贴器件的冷疗装置在应用时不会主动产生水汽，且可利用电能实现长时间持续冷疗。因此，采用半导体帕尔贴器件的冷疗装置，尤其在便携式低温冷疗装置领域具有独特的应用优势。

为了进一步降低基于半导体帕尔贴器件的便携式冷疗装置的冷疗温度，核心是需要同时解决半导体帕尔贴器件热端的有效散热以及半导体帕尔贴器件最大温差的性能优化这两个关键技术难题。目前，已经有采用水冷散热形式的冷疗或冷敷装置，但是水循环系统制约了冷疗装置的便携性；风冷散热可以实现小巧的冷敷设备，但是其很难实现低于零摄氏度的冷疗效果。同时，已经存在异形级联式的半导体帕尔贴器件来提升最大温差，其中邻近的两级半导体帕尔贴器件共用一个陶瓷基片，但是这种一体式的异形级联结构加工流程多，显著提升了成本，且应用形式不灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式低温冷疗装置，通过采用风冷式主动散热以及将分离的半导体帕尔帖器件组成级联结构，兼顾其便携性和最低冷疗温度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种便携式低温冷疗装置，包括制冷模块、散热模块、供能与控制模块以及外壳模块，所述制冷模块、散热模块、供能与控制模块设于外壳模块内部，所述制冷模块基于级联形式的半导体帕尔贴器件组实现低温制冷，所述制冷模块分为热端和冷端，所述热端与散热模块连接，所述冷端露出外壳模块，所述散热模块采用主动式风冷形式散热；所述供能与控制模块与制冷模块、散热模块电连接，用于在线式或离线式直流供电；供能与控制模块通过分别控制级联形式的半导体帕尔贴器件的各级电压来控制降温范围；外壳模块用于支撑及固定所述便携式低温冷疗装置的内部结构，并辅助提升散热性能。

分别控制指的是分别控制每一级半导体帕尔贴器件上的电压。经过实验摸索，发现降温性能最优时，级联结构中的各个半导体帕尔贴器件两端的电压并不相同，所以需要分别控制每一个半导体帕尔贴器件上的电压。总结起来就是，级联结构中各个半导体帕尔贴器件相互间直接机械接触，但是在电路结构上，并没有串联或并联等形式，而是每一个半导体帕尔贴器件都是被单独电控制的。