ВОДОГРЕЙНЫЙ ЧАЙНИК, СОДЕРЖАЩИЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА
WATER-HEATING KETTLE COMPRISING ACOUSTIC ELEMENT FOR ACOUSTIC SIGNAL GENERATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для выполнения процесса и для индикации достижения определенного этапа процесса, такому как устройство для нагрева жидкости и для индикации этапа процесса нагрева жидкости, на котором жидкость кипит, содержащее акустический элемент для генерации акустического сигнала.
Уровень техники
Устройство, упомянутое во вводной части, широко известно на практике. Например, упомянутое устройство может представлять собой электрический водогрейный чайник, который содержит емкость для воды, нагревательный элемент для нагрева воды, находящейся внутри емкости, и электрическую схему, причем нагревательный элемент снабжается мощностью посредством упомянутой электрической схемы. Сверх того, водогрейный чайник содержит выключатель, который установлен в электрической схеме и который служит для замыкания электрической схемы, когда требуется активировать нагревательный элемент, и для размыкания электрической схемы, когда нагрев не требуется. Упомянутый выключатель управляется вручную посредством кнопочного элемента, и он приспособлен для функционирования в качестве предохранительного выключателя, то есть выключатель автоматически переходит в отключенное положение для размыкания электрической схемы, когда температура в точке измерения достигает определенного порогового значения.
Когда пользователь решает применить водогрейный чайник в целях кипячения воды, выполняются следующие действия:
- пользователь проверяет уровень воды в емкости и при необходимости добавляет воду;
- пользователь переводит выключатель во включенное положение для замыкания электрической цепи, в результате чего активируется нагревательный элемент и находящаяся в емкости вода нагревается до точки кипения; и
- выключатель автоматически переключается в отключенное положение для размыкания электрической цепи, когда вода кипит в течение определенного периода времени, в результате чего нагревательный элемент деактивируется и процесс нагрева завершается.
В целях предупреждения пользователя о том, что вода готова и что водогрейный чайник снова в отключенном состоянии, чайник содержит акустический элемент, который активируется, когда выключатель переходит обратно в выключенное положение. Согласно известному варианту акустический элемент содержит тарелку, то есть металлическую тарелку для генерации звона, и элемент для выполнения удара по тарелке.
В области бытовых приборов существует необходимость в относительно маленьких чайниках. Эти чайники могут быть настолько малы, что будет крайне сложно встроить в них тарелку и элемент для выполнения удара по тарелке или любой другой вариант акустического элемента для генерации акустического сигнала. Согласно существующему уровню техники предложено решение, согласно которому изготавливается ручка чайника, которая приспособлена для того, чтобы за нее держался пользователь чайника, и которая достаточно широкая для вмещения акустического элемента.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление решения, согласно которому обеспечивается возможность вмещения акустического элемента для генерации акустического сигнала в относительно маленький чайник, причем для этого не требуется увеличивать размер ручки или какого-либо другого компонента чайника, чтобы создать достаточно пространства для вмещения акустического элемента. Эта цель достигнута путем предоставления устройства с акустическим элементом, который содержит резонансный ящик и вибрационный элемент, который способен генерировать акустическую вибрацию и таким образом вызывать резонанс резонансного ящика, причем резонансный ящик может быть сформирован посредством компонента устройства, который присутствует в составе устройства в любом случае. Например, резонансный ящик может состоять из кнопочного элемента, который в первую очередь служит для управления выключателем устройства, или резонансный ящик может быть частью ручки устройства.
Обычно резонансный ящик представляет собой полую камеру, которая использует эффект, известный как резонанс, чтобы усиливать акустическую вибрацию. Следует отметить, что на акустическую вибрацию также ссылаются, как на звук. Камера имеет внутренние поверхности для отражения акустической волны. Когда подобная волна входит в камеру, она отражается взад и вперед внутри камеры с малыми потерями, в результате чего получается стоячая волна. Когда в камеру вводится больше энергии, она сочетается и усиливает стоячую волну, усиливая ее интенсивность (громкость). Следовательно, резонанс может быть описан как интенсификация и увеличение длительности звука, производимого ответной вибрацией. Следует отметить, что комбинации вибрационного элемента и резонансного ящика сами по себе известны и, следовательно, порядок функционирования такой комбинации здесь дополнительно не описан.
Настоящее изобретение предоставляет возможность интегрировать акустический элемент для генерации акустического сигнала в водогрейный чайник и т.п., для чего требуется минимальное пространство. Если сравнивать настоящее изобретение с известным чайником, содержащим тарелку и элемент для удара по тарелке, то можно исключить тарелку, и существующий компонент чайника может быть применен в качестве резонансного ящика. Этот компонент может быть подобран таким образом, чтобы даже не было необходимости в модификации конструкции этого компонента. Например, пространство ручки чайника, которое в иных случаях растрачивается впустую, может служить в качестве пространства для резонанса.
Вышеупомянутое преимущество экономии пространства достигается, когда резонансный ящик формируется из компонента чайника, который имеет, по меньшей мере, одну другую функцию, кроме выполнения роли части акустического элемента. Общее преимущество применения комбинации резонансного ящика и вибрационного элемента по сравнению с применением тарелки и элемента для выполнения удара по тарелке заключается в том, что предоставляется возможность получить более громкий и более длительный акустический сигнал.
Предпочтительно, вибрационный элемент устроен внутри резонансной коробки. На практике вибрационный элемент содержит гибкий стержень, который может быть изготовлен из металла.
В предпочтительном варианте осуществления устройство согласно настоящему изобретению содержит привод, который приспособлен для того, чтобы удерживать вибрационный элемент, когда он находится в первом положении относительно вибрационного элемента, и чтобы отпускать вибрационный элемент, когда он переходит из первого положения во второе положение относительно вибрационного элемента, посредством чего вызывается вибрация вибрационного элемента. Сцепление между приводом и вибрационным элементом с легкостью устанавливается или разрывается, если привод содержит крючкообразную часть для зацепления части вибрационного элемента, когда привод находится в первом положении относительно вибрационного элемента.
Привод необязательно является отдельным элементом. Привод также может состоять из кнопочного элемента, основная функция которого заключается в управлении выключателем устройства. В таком случае, когда положение выключателя меняется, также обязательно меняется статус сцепления между приводом и вибрационным элементом. Таким образом предоставляется возможность получить конструкцию, в которой сцепление между приводом и вибрационным элементом устанавливается, когда выключатель переводится во включенное положение, и в которой сцепление размыкается, когда выключатель переключается в отключенное положение, причем в этом случае получается вибрация вибрационного элемента и резонанс резонансного ящика.
В еще одном варианте осуществления устройства согласно настоящему изобретению вибрационный элемент соединен с кнопочным элементом, основная функция которого заключается в управлении выключателем устройства. В этом случае также предоставляется возможность реализовать вибрацию вибрационного элемента и резонанс резонансного ящика каждый раз, когда выключатель переключается из включенного положения в выключенное положение.
Согласно еще одному варианту, входящему в объем настоящего изобретения, привод для удерживания и отпускания вибрационного элемента может содержать электромагнит. Важным преимуществом применения подобного привода является то, что для такого привода требуется очень мало пространства.
В случае, когда вибрационный элемент содержит гибкий стержень, например, полезно, если вибрационный элемент неподвижно зафиксирован с одного конца, причем его другой конец может быть использован для сцепления с компонентом, таким как привод, и для расцепления от этого компонента.
Устройство согласно настоящему изобретению может представлять собой водогрейный чайник, но оно также может представлять собой любое другое устройство для выполнения процесса и для индикации того, что был достигнут определенный этап процесса, включая кухонные приборы, такие как кофейные аппараты, плиты и т.п., которые служат для нагрева жидкости или пищевых продуктов, а также ледогенераторы.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из следующего описания водогрейного чайника и двух вариантов осуществления компонентов чайника, участвующих в процессе генерации акустического сигнала для индикации статуса готовности воды, которая кипятится посредством этого чайника.
Следует отметить, что в документе Gebrauchsmunster DE 94 11 561 U1 раскрыт электрический чайник для воды, который индицирует завершение процесса нагрева посредством акустического сигнала. Этот акустический сигнал генерируется, когда в результате переключения из включенного положения в выключенное положение часть выключателя ударяет по звукогенерирующему элементу, такому как колокольчик.
Также следует отметить, что в патентной заявке Великобритании GB 2 313 482 A раскрыт электрический чайник для воды, который генерирует звон колокольчика, когда вода кипит. Удар по колокольчику выполняется посредством штанги, которая приводится в первое положение путем нажатия выключателя, когда чайник включается, и отпускается, когда вода кипит. При отпускании штанга начинает двигаться и ударяет по колокольчику, вызывая звон колокольчика.
Также следует отметить, что в документе Offenlegungsschrift DE 29 11 230 A1 раскрыто отключающее устройство для кофейных и чайных аппаратов, которое акустически индицирует о том, что оно выключено. Отключающее устройство включает в себя штангу, которая ударяет по колокольчику или акустической чаше, когда выключающее устройство выключается.
Также следует отметить, что в патентной заявке Великобритании GB 2 325 395 A раскрыт сигнализатор для бытового чайника. Этот сигнализатор для чайника активируется электронным образом при отключении чайника, когда достигается точка кипения. Раскрытый сигнализатор для чайника содержит электрическую схему.
Краткое описание чертежей
Ниже настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на фигуры, на которых одинаковые или схожие детали обозначены одинаковыми ссылочными знаками и на которых:
Фиг.1 - схематический вид водогрейного чайника;
Фиг.2 - схематический перспективный вид кнопочного элемента для управления выключателем водогрейного чайника;
Фиг.3 и 4 - схематические виды поперечного сечения первого предпочтительного варианта осуществления компонентов чайника, участвующих в процессе генерации акустического сигнала для индикации статуса готовности воды, которая кипятится посредством чайника, в первом взаимном положении и во втором взаимном положении соответственно; и
Фиг.5 и 6 - схематические виды поперечного сечения второго предпочтительного варианта осуществления компонентов чайника, участвующих в процессе генерации акустического сигнала для индикации статуса готовности воды, которая кипятится посредством чайника, в первом взаимном положении и во втором взаимном положении соответственно.
Подробное описание вариантов осуществления
Фиг.1 представляет собой схематический вид электрического водогрейного чайника 1, который подходит для использования в целях кипячения воды. Водогрейный чайник 1 содержит емкость 2 для воды, которая может закрываться посредством крышки 3 на петле, ручку 4, которая приспособлена для того, чтобы пользователь чайника 1 за нее держал, и часть 5 выпуска воды. Сверх того, водогрейный чайник 1 содержит кнопочный элемент 6 для предоставления возможности пользователю управлять выключателем (не показан) чайника 1 и электрический нагревательный элемент 7 для передачи тепла воде, которая находится внутри емкости 2. В показанном примере нагревательный элемент 7 устроен в донной части 8 емкости 2. Следует отметить, что выключатель приспособлен для функционирования в качестве предохранительного выключателя согласно известному способу, так что в течение работы водогрейного чайника 1 выключатель переключается в выключенное положение, когда температура в точке измерения превышает определенное пороговое значение. Кнопочный элемент 6 может менять положение, причем положение кнопочного элемента 6 и положение выключателя напрямую связаны.
Как показано, водогрейный чайник 1 может содержать электрический шнур и штепсельную вилку для соединения электрической схемы (не показана) чайника 1 к сетевой розетке. Тем не менее, также представляется возможным, что водогрейный чайник 1 представляет собой так называемый беспроводной чайник 1, где для поддержания чайника 1 представлен элемент основания (не показан), причем элемент основания содержит электрический шнур и штепсельную розетку. В таком случае как чайник 1, так и элемент основания содержит средство соединения, предназначенное для установления электрического соединения, когда чайник 1 устанавливается в положение на элементе основания. Важным преимуществом применения отдельного элемента основания является то, что пользователь чайника 1 имеет свободу перемещения чайника 1 без каких-либо помех со стороны электрического шнура.
Ниже описан порядок применения водогрейного чайника 1. Во-первых, пользователь чайника 1 проверяет уровень воды внутри емкости 2 и при необходимости добавляет воду путем открытия крышки 2, наполнения емкости 3 водой и закрытия крышки 2. Далее пользователь переводит кнопочный элемент 6 в положение для замыкания выключателя чайника 1. В результате электрическая схема чайника 1 замыкается и нагревательный элемент 7 приводится в действие таким образом, чтобы передавать тепло воде, находящейся внутри емкости 2. В определенный момент вода начинает кипеть и через короткий период времени выключатель переключается в выключенное положение, в результате чего электрическая схема чайника 1 размыкается и нагревательный элемент 7 деактивируется. В данном процессе также меняется положение кнопочного элемента 6, поскольку кнопочный элемент 6 напрямую связан с выключателем.
В водогрейном чайнике 1 предприняты меры, чтобы обеспечить излучение акустического сигнала, когда выключатель переключается обратно в отключенное положение, так чтобы пользователь мог быть уведомлен о том, что процесс кипения завершился и вода готова для дальнейшего использования. Ниже описаны два варианты этих мер со ссылкой на Фиг.2-6, где Фиг.2-4 иллюстрируют первый вариант осуществления, а Фиг.5 и 6 иллюстрируют второй вариант осуществления.
На Фиг.2 схематически показан перспективный вид кнопочного элемента 6. Следует заметить, что с одной стороны кнопочный элемент 6 открыт и что кнопочный элемент 6 полый и содержит пространство 61, как можно увидеть на Фиг.3 и 4.
На Фиг.3 и 4 неподвижно устроенные компоненты водогрейного чайника 1 схематически показаны посредством относительно толстых линий. Одним из этих компонентов является привод 10, имеющий крючкообразную концевую часть 11, функция которой описана ниже.
Внутри кнопочного элемента 6 устроен вибрационный элемент 20, который содержит гибкий стержень 21, причем один конец стержня 21 неподвижно прикреплен к внешней стенке 62 кнопочного элемента 6 посредством соединительных элементов 23 и 24, а другой конец 25 стержня 21 свободен. Стержень 21 устроен таким образом, что он протягивается, по существу, параллельно внешней стенке 62 кнопочного элемента 6.
Ниже описано, как генерируется акустический сигнал, когда выключатель водогрейного чайника 1 переключается из включенного положения в выключенное положение, то есть когда вода внутри емкости 2 прокипела в течение короткого периода времени, как упоминалось выше.
На Фиг.3 проиллюстрирован кнопочный элемент 6 в положении, соответствующем включенному положению выключателя, а на Фиг.4 проиллюстрирован кнопочный элемент 6 в положении, соответствующем выключенному положению выключателя. На Фиг.4 показано, что в выключенном положении выключателя, то есть в выключенном состоянии чайника 1, между приводом 10 и вибрационным элементом 20 нет какого-либо контакта. Тем не менее, когда пользователь водогрейного чайника 1 переводит кнопочный элемент 6 в положение для включения выключателя и активации нагревательного элемента 7 чайника, свободный конец 25 гибкого стержня 21 вибрационного элемента 20 проходит за крючкообразную конечную часть 11 привода 10 и имеет место ситуация, когда конец 25 стержня 21 удерживается приводом 10. Это состояние проиллюстрировано на Фиг.3.
Когда выключатель переключается обратно в выключенное положение, также меняется положение кнопочного элемента 6. В этом процессе свободный конец 25 стержня 21 в течение некоторого времени остается зацепленным, так что свободная часть стержня 21, протягивающаяся от соединительных элементов 23 и 24, немного сгибается до тех пор, пока конец 25 в итоге не освобождается. В этот момент свободная часть стержня 21 устремляется в направлении внешней стенки 62 кнопочного элемента 60 и инициируется вибрация стержня 21 на частоте свободных колебаний стержня 21. Вибрация стержня 21 вызывает резонанс кнопочного элемента 6, причем пространство 61 кнопочного элемента 6 выполняет роль резонансного пространства. Таким образом, получается акустический сигнал, который может иметь более чем достаточную громкость, чтобы его услышал пользователь водогрейного чайника 1, поскольку кнопочный элемент 6 устроен на внешней части чайника 1, и который имеет достаточную длительность, поскольку он был сгенерирован на основе эффекта резонанса. Поскольку момент, когда чайник 1 издает этот звук, совпадает с моментом, когда выключатель переключается из включенного положения в выключенное положение, звук подходит для использования в качестве предупреждения о том, что вода закипела и чайник 1 снова в отключенном состоянии.
Далее альтернативный вариант осуществления вышеописанной конструкции описан на основе Фиг.5 и 6, которые схематически иллюстрируют часть ручки 4 водогрейного чайника 1, в которой устроены кнопочный элемент 6 и вибрационный элемент 20. В этом случае вибрационный элемент 20 не устроен внутри кнопочного элемента 6, а он соединен с внешней стенкой 41 ручки. Сверх того, в этом случае нет отдельного привода 10. Вместо этого в качестве привода используется кнопочный элемент 6, что будет ясно из следующего описания процесса генерации акустического сигнала, когда выключатель переключается из включенного положения в отключенное положение и положение кнопочного элемента 6 меняется соответствующим образом.
На Фиг.5 проиллюстрирован кнопочный элемент 6 в положении, соответствующем включенному положению выключателя, а на Фиг.4 проиллюстрирован кнопочный элемент 6 в положении, соответствующем выключенному положению выключателя. На Фиг.6 показано, что в выключенном положении выключателя, то есть в выключенном состоянии водогрейного чайника 1, между кнопочным элементом 6 и вибрационным элементом 20 нет какого-либо контакта. Тем не менее, когда пользователь водогрейного чайника 1 переводит кнопочный элемент 1 в положение для включения выключателя и активации нагревательного элемента 7 чайника 1, кромка 63 кнопочного элемента 6 проходит за свободный конец 25 гибкого стержня 21 вибрационного элемента 20, так что кромка 63 размещается между внешней стенкой 41 ручки и свободным концом 25 стержня. Это состояние проиллюстрировано на Фиг.5.
Когда выключатель обратно переключается в выключенное положение, положение кнопочного элемента 6 также меняется, свободный конец 25 стержня отжимается на некоторое расстояние от внешней стенки 41 ручки, так что свободная часть стержня 21, протягивающаяся от соединительных элементов 23, 24, немного сгибается до тех пор, пока кромка 63 кнопочного элемента 6 в итоге не проходит за свободный конец стержня 21. В этот момент свободная часть стержня 21 устремляется в направлении внешней стенки 41 ручки 4 и инициируется вибрация стержня 21 на частоте свободных колебаний стержня 21. Вибрация стержня 21 вызывает вибрацию ручки 4 или, по меньшей мере, ее части, показанной на Фиг.5 и 6, причем ручка 4 выполняет роль резонансной коробки. Таким образом формируется акустический сигнал.
Из вышеописанного следует, что согласно настоящему изобретению компоненты водогрейного чайника 1, имеющие определенную функцию, также могут использоваться как резонансная коробка. Следовательно, нет необходимости в дополнительном резонаторе для генерации акустического сигнала, так что можно сэкономить пространство. Это является важным преимуществом настоящего изобретения, в особенности, когда настоящее изобретение применяется в области относительно маленьких чайников. Еще одно преимущество настоящего изобретения следует из того, что акустический сигнал генерируется на основе эффекта резонанса, в результате чего сигнал может быть относительно громким и может иметь большую длительность. Это в особенности выражается, когда компонент чайника, который используется в качестве резонансной коробки, расположен на внешней стороне чайника 1.
Чтобы сгенерировать акустический сигнал для предупреждения пользователя о готовности воды, требуется только предоставить вибрационный элемент 20 и установить этот вибрационный элемент 20 таким образом, чтобы генерировалась вибрация этого элемента 20, когда выключатель чайника 1 переключается из включенного положения в выключенное положение. Например, как описано выше, вибрационный элемент 20 может приводиться в действие посредством кнопочного элемента 6, который напрямую связан с выключателем, или посредством подходящего привода 10, когда вибрационный элемент 20 соединен с кнопочным элементом 6. В любом случае используется тот факт, что положение кнопочного элемента 56 меняется, когда меняется положение выключателя.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что объем настоящего изобретения не ограничивается вышеописанными примерами и возможны его некоторые изменения и модификации в рамках объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение было проиллюстрировано на фигурах и подробно описано в описании, подобная иллюстрация и описание должны рассматриваться исключительно как иллюстративные, а не ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления.
Например, возможны различные варианты осуществления вибрационного элемента 20, причем вибрационный элемент 20 даже может иметь форму камертона.
Следует отметить, что настоящее изобретение применимо в любом типе устройств для нагрева жидкости или пищевых продуктов, в которых требуется приспособление для генерации акустического сигнала, чтобы указывать статус готовности жидкости или пищевых продуктов, выключенное состояние устройства или любое другое обстоятельство. В случае, когда подобное устройство не содержит выключателя и кнопочного элемента 6, которые были описаны в раскрытых вариантах осуществления настоящего изобретения, схожее переключающее устройство может быть интегрировано в устройство, чтобы приводить в действие вибрационный элемент 20.
Путем изучения фигур, описания и прилагаемой формулы изобретения специалисты в данной области техники могут реализовать различные вариации раскрытых вариантов осуществления. В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает наличия других этапов или элементов, и использование терминов в единственном числе не исключает использования множества. Факт, что определенные меры процитированы в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что не может быть использована комбинация этих мер. Любые ссылочные знаки в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем формулы изобретения.
Выше был раскрыт электрический водогрейный чайник 1 с выключателем. Выключатель приспособлен для того, чтобы автоматически переключаться из положения для замыкания электрической цепи чайника 1 в положение для размыкания электрической цепи, когда вода, находящаяся внутри емкости 2 чайника 1, кипит в течение некоторого времени. Выключателем можно управлять вручную посредством подвижно установленного кнопочного элемента 6, положение которого определяется положением выключателя.
В первом варианте осуществления водогрейного чайника 1 внутри пространства 61 кнопочного элемента 6 устроен вибрационный элемент 20, содержащий гибкий стержень 21. Когда выключатель находится во включенном положении, свободный конец 25 стержня удерживается крючкообразной концевой частью 11 неподвижного привода 10. Когда выключатель переключается в выключенное положение, свободный конец 25 стержня в итоге освобождается и свободная часть стержня 21 устремляется в направлении наружной стенки 62 кнопочного элемента 6, в результате чего вибрационный элемент 20 начинает вибрировать, кнопочный элемент 6 начинает резонировать, и таким образом генерируется звук.
Во втором варианте осуществления водогрейного чайника 1 вибрационный элемент 20 соединен с внешней стенкой 41 ручки 4 чайника 1, причем кромка 63 кнопочного элемента 6 используется для активации вибрационного элемента 20, чтобы вызвать вибрацию этого элемента 20, причем пространство ручки 4, которое, по меньшей мере, частично пустое, выполняет роль резонансного пространства.
В объеме настоящего изобретения также возможно использовать магнитные силы, которые прилагаются для удержания и отпускания вибрационного элемента 20. Например, может быть предоставлен привод с электромагнитом, который приспособлен для того, чтобы удерживать вибрационный элемент 20 в положении, которое отклонено от нормального, свободного положения вибрационного элемента 20, когда на привод подается питание, и чтобы отпускать вибрационный элемент 20, когда привод обесточивается. Сверх того, в объеме настоящего изобретения может быть применен любой привод, который приспособлен для того, чтобы возбуждать вибрационный элемент 20 и чтобы отходить назад, так чтобы не препятствовать вибрации вибрационного элемента 20, вызванной упомянутым действием возбуждения. В общем, в случае, когда привод 11 применяется в устройстве 1 согласно настоящему изобретению, привод 11 может быть приспособлен так, чтобы воздействовать на вибрационный элемент 20 механическим, магнитным или другим образом. Сверх того, преимущественно привод 11 может содержать компонент устройства 1, который изначально служит другой цели, так что не будет необходимости в дополнительном компоненте. Примером подобного компонента является кнопочный элемент 6 для управления выключателем устройства 1.