[发明专利]一种便携式冷疗装置

说明书

本发明涉及一种便携式冷疗装置，包括制冷模块、散热模块、供能与控制模块以及外壳模块，所述制冷模块基于热电材料或半导体帕尔贴器件实现降温制冷，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，并调控所述冷疗装置的降温范围，所述外壳模块用于支撑及固定所述冷疗装置的内部结构，并利用风孔结构辅助提升散热性能。本冷疗装置无冰袋及循环水制冷等冷疗方式中的水汽影响，且体积小巧、具有离线式和在线式两种供能使用模式，可应用于居家理疗或室外救援等对便携性要求较高的冷疗场景。本冷疗装置可离线连续工作超过60min，且稳定工作时可实现比环境温度低40℃以上的冷疗效果。

技术领域

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

背景技术

与基于红外线辐射等加热理疗技术相对应，低温冷疗或冷敷也是一种常用的理疗手段。冷疗主要有如下两个功效：促进毛细血管收缩、起到消肿止痛的效果，可用于牙疼、软组织损伤等症状；降低局部温度，可用于缓解中暑、高热等症状。

最简单的冷疗或冷敷手段是利用冷水或冰水浸泡手巾、拧干后再置于患处；更进一步，也可以采用冰袋或其他冰点低的化学介质接触患处实现低于零摄氏度的冷疗效果。然而，上述方法会在病患处增加水分或产生水汽、可能会导致伤口感染、进而使病情恶化；同时，上述方法的持续时间较短，需要经常更换低温介质。因此，出现了采用液氮或液氦等低温介质循环制冷的冷疗装置，这可以有效解决上述局限，但是，采用液氮或液氦的冷疗装置又引入了成本高以及不便携的应用局限。

热电材料可以基于帕尔贴效应利用电流来控制热流，进而可以用来降温以实现冷疗的效果。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具有不增加水分或产生水汽、可利用电能长时间持续冷疗的特点。因此，基于半导体帕尔贴器件的冷疗装置具有潜在的应用优势。

为了提升冷疗装置的降温或制冷性能，关键问题是对半导体帕尔贴器件的热面或热端实现有效散热。目前，已经有采用水冷或风冷散热形式的冷疗或冷敷装置。其中，水冷散热可以实现更强劲的冷疗效果，但是水循环系统制约了冷疗装置的便携性；而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。因此，基于热电材料或半导体帕尔贴器件的冷疗装置目前主要的技术难点是有效兼顾便携性及冷疗性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种便携式冷疗装置，通过采用半导体帕尔帖器件以及风冷式散热，兼顾其便携性和冷疗性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种便携式冷疗装置，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；所述制冷模块基于热电材料器件实现降温制冷，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，制冷模块包括热电材料器件和传冷介质，传冷介质位于热电材料器件上方，将制冷模块冷端包覆起来，用于增大冷疗面积并防止冷疗装置内部的气流直接与人体接触；散热模块采用风冷形式散热；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调节加载在热电材料器件上的电压来控制降温范围；外壳模块用于支撑及固定所述冷疗装置的内部结构，并辅助提升散热性能。

进一步地，热电材料器件为半导体帕尔贴器件。

进一步地，制冷模块包括至少一个半导体帕尔贴器件，当包含多个半导体帕尔贴器件时，各半导体帕尔贴器件之间组成1×2至6×6的阵列，例如1×2、2×2、1×3、2×3、5×5、5×6等，各半导体帕尔贴器件和供能与控制模块之间呈并列式电连接，即各半导体帕尔贴片为并联结构。

进一步地，传冷介质可直接与人体接触，为柔性或质软的热导率高于1W·m^-1·K^-1材料，如导热硅橡胶。