【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消防鞋降温，具体涉及一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置及方法。
技术介绍
1、火灾现场通常具有高温、高热的特点，所以消防战士在灭火救援时须穿着消防鞋进入火场，而消防鞋具有耐火隔热性，而且鞋筒较长，长时间的穿着很容易造成腿、脚部的湿热，严重时可能会引发皮肤脓肿等问题。
2、针对这一问题，现有的技术方案中，专利cn112956777a公开了一种具有防护功能的消防鞋，包括鞋底胶板、鞋身、挂耳、水袋气囊和水门阀，其鞋身的内表面设置有水袋气囊，水袋气囊的上方安装有水门阀，表面开设有开槽，利用水袋气囊实现对鞋身内部进行降温。专利cn114145539a公开了一种可调节温度的鞋底及其系统，包括括鞋底本体，通过半导体制冷件对鞋底本体进行降温，同时通过单片机处理器进行调控，达到对鞋底控温的目的。本专利技术人的在先专利cn212014682u公开了一种基于热电器件的降温除湿消防鞋，半导体制冷片设置在鞋垫底部，对鞋体内部进行制冷。
3、现有的技术方案虽然能实现一定程度的鞋内降温，但仍存在以下不足之处：水袋气囊本身容积很小，在鞋筒有限的内部空间里也不适宜做很大，因此无法持续进行降温；利用半导体热电制冷的鞋，半导体制冷片大多数为传统平板式热电结构，非柔性的平板结构，一般设置于宽大的鞋底，能对消防鞋脚部降温，但不适用于鞋筒，而且工作时仅鞋内部一侧制冷，鞋外侧散热，对鞋身无法进行降温保护。
4、为此我们提出一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置及方法，以便解决上述中所存在的问题。
1、本专利技术的目的是提供一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置及方法，通过简化降温装置配置，优化热电结构，实现消防鞋鞋筒内部和外侧鞋面的双降温；此外，通过合理地布置热电元件，改善半导体制冷片的散热方式，进一步提升对消防鞋的降温性能。
2、为了解决上述技术问题，本申请具体通过如下技术手段实现：
3、根据本专利技术实施例，提供一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置，包括消防鞋、第一半导体制冷片、温度传感器、存储器、控制器、电源、换热器和第二半导体制冷片；
4、第一半导体制冷片安装在所述消防鞋的鞋筒夹层内，用于给所述消防鞋的鞋筒内部和外侧鞋面降温；换热器设置于鞋筒夹层内，第一半导体制冷片的热端与换热器连接；
5、第二半导体制冷片安装在所述消防鞋的鞋底夹层内，用于给脚部降温；
6、温度传感器安装在消防鞋脚踝部位处内部，用于测量消防鞋内部的温度，并将测量值传输至存储器；
7、第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、控制器和存储器均与电源电性连接，第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、存储器和温度传感器分别与控制器电性连接。
8、另外，根据本专利技术的一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置，还可以具有如下附加的技术特征：
9、在其中的一些实施方式中，第一半导体制冷片为链环式半导体制冷片。
10、在其中的一些实施方式中，第二半导体制冷片为平板式半导体制冷片。
11、在其中的一些实施方式中，所述链环式半导体制冷片由多个热电单元电并联构成，一个热电单元包括第一金属片、第一n型半导体、第一螺纹金属柱、第二n型半导体、第二金属片、第一p型半导体、第二螺纹金属柱、第二p型半导体、第三金属片、第一吸热片、第二吸热片、第三吸热片和第四吸热片，第一金属片与电源正极连接，第三金属片与电源负极连接；
12、所述第一金属片、第一n型半导体、第一螺纹金属柱、第二n型半导体、第二金属片、第一p型半导体、第二螺纹金属柱、第二p型半导体和第三金属片依次夹设于所述第一吸热片和所述第二吸热片之间，所述第一吸热片仅通过第二金属片与所述第二吸热片连接；
13、所述第一金属片两侧分别与所述第一n型半导体和第四吸热片相连，所述第一n型半导体与所述第二n型半导体之间通过所述第一螺纹金属柱相连，所述第二n型半导体与所述第一p型半导体之间通过所述第二金属片相连，所述第一p型半导体与所述第二p型半导体之间通过所述第二螺纹金属柱相连，所述第三金属片分别与所述第二p型半导体和第三吸热片相连。
14、在其中的一些实施方式中，第一吸热片和第二吸热片呈圆弧状。
15、在其中的一些实施方式中，多个热电单元首尾相接形成链环。
16、在其中的一些实施方式中，第一n型半导体、第二n型半导体、第一p型半导体、第二p型半导体和第二半导体制冷片材质均为碲化铋材料，第一金属片、第二金属片、第三金属片、第一螺纹金属柱和第二螺纹金属柱的材质为纯铜，所述第一吸热片、第二吸热片、第三吸热片和第四吸热片材质为氧化铝。
17、在其中的一些实施方式中，每个热电单元中，第三吸热片和第四吸热片端面为热端散热，第一吸热片和第二吸热片为冷端吸热。
18、在其中的一些实施方式中，每个热电单元中的所述第三吸热片和所述第四吸热片接触所述换热器蒸发段。
19、在其中的一些实施方式中，换热器采用脉动热管，脉动热管插销式安装于所述第三吸热片和所述第四吸热片上。
20、在其中的一些实施方式中，鞋筒上对应脉动热管的冷凝段开设有透气孔。
21、在其中的一些实施方式中，所述存储器将所述温度传感器测量的温度值与预设阈值对比，并反馈至所述控制器，继而所述控制器控制电源，达到不同程度的制冷效果。
22、另外，根据本专利技术实施例，还提供基于新型热电结构的消防鞋降温方法，使用上述基于新型热电结构的消防鞋降温装置，包括以下步骤：
23、s1：消防员进入火灾现场前，将消防鞋穿于脚上后，打开所述控制器形成闭合电路，启动所述第一半导体制冷片和所述第二半导体制冷片工作；
24、s2：消防员进入火灾现场后，所述温度传感器感测所述消防鞋的内部温度变化，并将温度测量值反馈给所述存储器，所述存储器将温度测量值与预先设置的温度阈值进行对比，若是温度测量值低于设定的温度阈值，则通过所述控制器暂时关闭电源，当所述温度传感器感测所述消防鞋的温度测量值达到或超过预先设置的温度阈值，所述控制器则开启电源，加大输出功率，所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片加强制冷效率，同时，所述换热器在感测到其热端的温度变化后，也相应开始工作，降低热端温度，实现消防鞋的鞋筒内部、外侧以及脚部降温。
25、实施本申请的技术方案，至少具有以下有益效果：
26、通过对第一半导体制冷片的热电单元进行合理的结构优化设计，与同等材料体积大小的p型半导体相比，第一p型半导体和第二p型半导体仅是原有体积平分后，在两者之间增设了螺纹金属柱连接，这种设计的中间螺纹金属柱将热电单元的冷端和热端在不影响导电的情况下分离开一端距离，减少傅里叶热从热电单元热端直接向冷端热传递，可以减少傅里叶效应引起的内部能量损失，同时螺纹金属柱本身作为散热器，螺纹类似于翅片，将热端传递到冷端的热量散发出去，也减少了热端到冷端传递的热量，减少了傅里叶效应的负面影响，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，包括消防鞋(1)、第一半导体制冷片(2)、温度传感器(3)、存储器(4)、控制器(5)、电源(6)、换热器(7)和第二半导体制冷片(9)；
2.根据权利要求1所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，第一半导体制冷片(2)为链环式半导体制冷片；
3.根据权利要求2所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，多个热电单元首尾相接形成链环。
4.根据权利要求2或3所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，第二半导体制冷片(9)为平板式半导体制冷片。
5.根据权利要求2-4任一所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，所述第一N型半导体(202)、第二N型半导体(204)、第一P型半导体(206)、第二P型半导体(208)和第二半导体制冷片(9)材质均为碲化铋材料，所述第一金属片(201)、第二金属片(205)、第三金属片(209)、第一螺纹金属柱(203)和第二螺纹金属柱(207)的材质为纯铜，所述第一吸热片(210)、第二吸热片(211)、第三
6.根据权利要求2-4任一所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，每个热电单元中，所述第三吸热片(212)和所述第四吸热片(213)端面为热端散热，所述第一吸热片(210)和所述第二吸热片(211)为冷端吸热。
7.根据权利要求6所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，每个热电单元中的所述第三吸热片(212)和所述第四吸热片(213)接触所述换热器(7)蒸发段。
8.根据权利要求7所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，所述换热器(7)采用脉动热管，脉动热管插销式安装于所述第三吸热片(212)和所述第四吸热片(213)上。
9.根据权利要求8所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，鞋筒上对应脉动热管的冷凝段开设有透气孔。
10.根据权利要求1-9任一所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，所述存储器(4)将所述温度传感器(3)测量的温度值与预设阈值对比，并反馈至所述控制器(5)，继而所述控制器(5)控制电源(6)，达到不同程度的制冷效果。
11.一种基于新型热电结构的消防鞋降温方法，其特征在于，使用权利要求1-10任一项所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，包括消防鞋(1)、第一半导体制冷片(2)、温度传感器(3)、存储器(4)、控制器(5)、电源(6)、换热器(7)和第二半导体制冷片(9)；
2.根据权利要求1所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，第一半导体制冷片(2)为链环式半导体制冷片；
3.根据权利要求2所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，多个热电单元首尾相接形成链环。
4.根据权利要求2或3所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，第二半导体制冷片(9)为平板式半导体制冷片。
5.根据权利要求2-4任一所述的基于新型热电结构的消防鞋降温装置，其特征在于，所述第一n型半导体(202)、第二n型半导体(204)、第一p型半导体(206)、第二p型半导体(208)和第二半导体制冷片(9)材质均为碲化铋材料，所述第一金属片(201)、第二金属片(205)、第三金属片(209)、第一螺纹金属柱(203)和第二螺纹金属柱(207)的材质为纯铜，所述第一吸热片(210)、第二吸热片(211)、第三吸热片(212)和第四吸热片(213)材质为氧化铝。
6.根据权利要求2-4任...
【专利技术属性】
技术研发人员：高燕维，侯亚楠，史聪灵，任飞，车洪磊，李俊毅，王丹，李建，钱小东，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。