基于半導體制冷片的溫控制冷鞋的制作方法

本實用新型涉及生活用品技術領域，特別是涉及一種基于半導體制冷片的溫控制冷鞋。

背景技術：

“千里之行，始于足下”，這句名句沿用至今，不言而喻的是現代人要走路，就要穿鞋。有關鞋的歷史源遠流長，而隨著當今社會的不斷發展，市場上不斷出現各式各樣、功能不同的鞋。鞋可以保護人體的腳部免受磨損，而且又能搭配服飾滿足人們的愛美之心。但是，在炎炎夏日或者高溫工作環境中，鞋就會使人出現不舒適感。雖然人們在夏季有涼鞋可以穿，但是這些涼鞋不能減小夏日地面熱氣對腳的侵擾。另外在高溫工作環境，尤其帶有一定危險性質的高溫工作環境中，工作人員需要穿規定的勞保鞋，在工作過程中，鞋體內部空氣不流通，溫度過高，給工作人員帶來不舒服的感覺。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于半導體制冷片的溫控制冷鞋，解決高溫環境中工作人員穿的勞保鞋內部溫度高的問題，具有自動控制鞋子內部溫度的特點。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：基于半導體制冷片的溫控制冷鞋，其特征在于：包括鞋體和溫控制冷系統；

溫控制冷系統包括發電單元、能量轉換單元、儲能單元、溫度監測單元、制冷單元和控制單元，發電單元和能量轉換單元連接，能量轉換單元和儲能單元連接，儲能單元和控制單元連接，制冷單元和控制單元連接，溫度監測單元和控制單元連接；

發電單元、能量轉換單元、儲能單元和控制單元位于鞋體中鞋底的腳跟處，制冷單元分布于鞋體中鞋底的腳心和前腳掌處，溫度監測單元位于鞋體的鞋面內側。

優選地，發電單元選用壓電式發電機，壓電式發電機包括金屬基板、上層壓電片、下層壓電片、振子和電極；金屬基板位于上層壓電片和下層壓電片中間，上層壓電片和下層壓電片相互平行，振子安裝在金屬基板一端，電極在金屬基板另一端的上層壓電片和下層壓電片的端部引出。

優選地，儲能單元為鋰離子聚合物電池。

優選地，能量轉換單元包括整流濾波電路和穩壓濾波電路。

優選地，溫度監測單元選用數字集成溫度傳感器DS18B20。

優選地，制冷單元選用為半導體制冷片。

優選地，控制單元選用為單片機。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本實用新型通過設計基于半導體制冷片的溫控制冷鞋，溫度監測單元實時監測鞋體內部溫度，當鞋體內部溫度過高，超過預先設定的溫度值時，控制單元會發出指令使制冷單元進行工作，從而降低鞋體內部溫度，當鞋體內部溫度降低至設定值時，控制單元發出指令使制冷單元停止工作，通過此種方式可以保證鞋體內部溫度始終處于一個舒服的溫度范圍內。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結構的俯視圖。

圖2是本實用新型整體結構的側視圖。

圖3是壓電式發電機結構示意圖。

圖4是能量轉換單元的電路原理圖。

圖中：1、發電單元；2、能量轉換單元；3、儲能單元；4、控制單元；5、制冷單元；6、溫度監測單元；7、鞋體；101、上層壓電片；102、金屬基板；103、下層壓電片；104、振子。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

如圖1和圖2所示，分別為本實用新型整體結構的俯視圖和側視圖，包括鞋體7和溫控制冷系統；

溫控制冷系統包括發電單元1、能量轉換單元2、儲能單元3、溫度監測單元6、制冷單元5和控制單元4，發電單元1和能量轉換單元2連接，能量轉換單元2和儲能單元3連接，儲能單元3和控制單元4連接，制冷單元5和控制單元4連接，溫度監測單元6和控制單元4連接。

發電單元1、能量轉換單元2、儲能單元3和控制單元4位于鞋體7中鞋底的腳跟處，制冷單元5分布于鞋體7中鞋底的腳心和前腳掌處，溫度監測單元6位于鞋體7的鞋面內側。

工作時，溫度監測單元6實時監測鞋體7內部的溫度，當鞋體7內部溫度高于預先的設定值時，控制單元4發出指令，制冷單元5開始制冷，當鞋體7內部溫度降低至預先設定的溫度時，控制單元4發出指令，制冷單元5停止制冷動作，通過此種方式可以保證鞋體7內溫度在一個預先設定的溫度范圍內，保證鞋體7內部為舒適溫度。

溫度監測單元6選用數字集成溫度傳感器DS18B20，溫度傳感器DS18B20具有體積小、硬件開銷低、抗干擾能力強、精度高、轉換速率高的特點，可以實現對鞋體7內部溫度進行精準的實時監測。

控制單元4選用為單片機，單片機具有軟硬結合、體積小、控制功能強、功耗低、環境適應力強、使用方便的特點，使用單片機作為控制端既能減小能量消耗，又能保證系統的穩定性。

制冷單元5選用為半導體制冷片，半導體制冷是靠空穴和電子在運動中直接傳遞熱量來實現的，半導體制冷器的尺寸小，可以制成體積不到1cm小的制冷器；重量輕，微型制冷器往往能夠小到只有幾克或幾十克；無機械傳動部分，沒有旋轉部件，不會產生回轉效應，沒有滑動部件，無需制冷劑，無噪聲，無污染，可靠性高，壽命長，重量、尺寸較小，便于安裝；使用直流供電；冷卻速度和冷卻溫度可以通過改變工作電流和工作電壓的大小任意調節，啟動快，控制靈活，可實現高精度的溫度控制；半導體制冷器熱慣性非常小，制冷制熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷器就能達到最大溫差；制冷參數不受空間方向以及重力影響，在大的機械過載條件下，能夠正常地工作；通過調節工作電流的大小，可方便調節制冷速率；作用速度快，使用壽命長。

如圖3所示，為壓電式發電機結構示意圖，包括金屬基板102、上層壓電片101、下層壓電片103、振子104和電極；金屬基板102位于上層壓電片101和下層壓電片103中間，上層壓電片101和下層壓電片103相互平行，振子104安裝在金屬基板102一端，電極在金屬基板102另一端的上層壓電片101和下層壓電片103的端部引出。

壓電式發電機是利用壓電材料的正壓電效應而制成的。正壓電效應就是壓電材料在沿某一方向受到外力作用產生變形時，其材料內部會產生極化現象，在其兩個表面會產生正負電荷，從而在材料內部產生電位差。壓電材料是一種節能型環保材料，綠色安全，不會產生有毒有害的殘留物質，符合可持續發展要求。壓電發電是依靠外界振動使壓電材料發生變形而發電，是一種綠色環保的新能源發電技術，其可利用的振動源無處不在且應用不受場地限制。同時，壓電發電裝置結構簡單，易于實現，成本低。

本設計中發電單元1選用為壓電式發電機并安裝在鞋體7底部的腳跟處，穿著人員在平時走路運動過程中壓電式發電機會時刻工作產生電源，從而為整體系統裝置提供電源。

如圖4所示，為能量轉換單元2的電路原理圖，包括整流濾波電路和穩壓濾波電路。流濾波電路包括橋式整流電路Q1、電解電容C1、電容C2，橋式整流電路Q1對發電機組2產生的電動勢進行整流，且經電解電容C1、電容C2濾波；穩壓濾波電路包括三端穩壓器IC1、電解電容C3、電容C4，三端穩壓器IC1進行穩壓后，由電解電容C3、電容C4兩端進行再次濾波。

能量轉換單元2將發電單元1產生的電量進行濾波整流，最終成為平穩干凈的電源，為整體系統供電或者輸送至儲能單元3進行儲存。

儲能單元3為鋰離子聚合物電池，鋰離子聚合物電池具有漏電率低，無記憶效應，在充電前不必將剩余電量放空，壽命長，單位能量密度高，而且無污染，的特點，應用于本設計中能夠增強整體制冷系統的穩定性和安全性。

采用上述技術方案后，在原有的鞋體7上增加溫控制冷系統，溫度監測單元6實時監測鞋體7內部溫度，當鞋體7內部溫度高于預先設定的溫度值時，控制單元4發出指令，制冷單元5開始工作進行制冷降低鞋體7內部的溫度，當鞋體7內部溫度降低到預先設定的溫度值時，控制單元4發出指令，制冷單元5停止制冷動作，以此方式實現對鞋體7內部溫度的實時監測和控制，保證鞋體7內部溫度始終保持在一個對于人體舒適的溫度范圍之內；除此之外，本設計中的發電單元1使用壓電式發電機，在穿著人員行走運動過程中進行發電，實現自行供電，無需外部電源，增強了系統的耐用性和延續性。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。