TWI523630B - The heating control method of the pot - Google Patents

Description

鍋具的加熱控制方法

本發明係與瓦斯器具控制有關；特別是指一種鍋具的加熱控制方法及加熱狀態檢知方法。

按，目前用於烹煮大量食材的器具通常是以瓦斯鍋為主，以瓦斯飯鍋為例，瓦斯飯鍋相較於電子飯鍋的優點在於瓦斯費較電費便宜，而且燃燒瓦斯所產生的熱能大於使用電力產生的熱能，使得鍋具內的米和水可充分混合，煮好的飯口感較佳，且烹煮的時間短。

習用的瓦斯飯鍋之加熱裝置利用一熱膨脹開關感應鍋具的溫度，在該鍋具的溫度上升到預設的溫度時(目前的瓦斯飯鍋多設定在135℃)，熱膨脹開關作動阻斷瓦斯的供應，而停止加熱。在整個烹煮的過程中，是以大火持續加熱，因此在鍋底的米飯很容易燒焦，為此，必須在鍋底舖上飯巾使米不會直接接觸鍋底以避免燒焦；再者，無論鍋具內的食材份量多寡，在相同的加熱條件下，即使是有經驗的使用者，亦無法確保每次煮出來的米飯品質穩定。此外，機械式的膨脹開關使用得愈久，其故障機率愈高；輕者鍋具內的食物不熟，重者食物燒焦，更甚者恐有造成火災之疑慮。

又，習用的瓦斯鍋用於煮湯時，持續的大火加熱只會破壞食材的外觀，無法將食材的精華熬煮到湯裡，且亦無法控制烹煮的時間，使用上頗有不便。是以，習用的瓦斯鍋之設計仍未臻完善，尚有待改進之處。

本發明之主要目的在於提供一種鍋具的加熱控制方法，可精確地對鍋具進行加熱。

本發明之另一目的在於提供一種鍋具的狀態檢知方法，可依據鍋具升溫的斜率判斷鍋具的加熱狀態。

為達成前述之發明目的，本發明所提供之鍋具的加熱控制方法，係應用於一加熱裝置，該加熱裝置燃燒瓦斯以對該鍋具進行加熱用，該加熱控制方法包含下列步驟：a、控制供輸至該加熱裝置的瓦斯流量為一第一瓦斯流量；b、監測該鍋具受熱時的一升溫斜率，其中，在該升溫斜率的絕對值在一第一時段內維持小於一第一斜率值時，改變供輸至該加熱裝置的瓦斯流量為一第二瓦斯流量，且該第二瓦斯流量小於該第一瓦斯流量。

本發明所提供之鍋具的加熱狀態檢知方法，係於加熱過程中執行，包含有下列步驟：監測該鍋具受熱時的一升溫斜率；以及利用該升溫斜率之絕對值判斷當前該鍋具內部加熱的狀態。

藉此，透過該鍋具的加熱控制方法，可依據升溫的斜率精確地對鍋具加熱並判斷鍋具內部的加熱狀態。

100‧‧‧瓦斯器具

10‧‧‧瓦斯閥

12‧‧‧瓦斯管路

20‧‧‧加熱裝置

30‧‧‧溫度感測器

40‧‧‧控制單元

42‧‧‧類比/數位轉換電路

44‧‧‧運算電路

46‧‧‧控制電路

48‧‧‧計時器

50‧‧‧顯示單元

200‧‧‧鍋具

A‧‧‧區段

B‧‧‧區段

C‧‧‧區段

圖1為本發明第一較佳實施例瓦斯器具之架構圖。

圖2為本發明第一較佳實施例之加熱控制方法流程圖。

圖3A為本發明第一較佳實施例加熱過程中溫度感測器之電位數值曲線圖。

圖3B為本發明第一較佳實施例加熱過程中升溫斜率絕對值曲線圖。

圖4為本發明第二較佳實施例之加熱控制方法流程圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如后。請參閱圖1，為應用本發明第一較佳實施例加熱控制方法之瓦斯器具100，用以加熱一以鍋具200，該瓦斯器具100包含有一瓦斯閥10、一加熱裝置20、一溫度感測器30、一控制單元40與一顯示單元50。其中：該瓦斯閥10設置於連通至該加熱裝置20的一瓦斯管路12上，該瓦斯閥10係受控制地調節供輸至該加熱裝置20的瓦斯流量。實務上，該瓦斯閥10可採用瓦斯比例閥、步進閥等受控制訊號驅動而改變通過的瓦斯流量之方式設計。該加熱裝置20接收來自該瓦斯閥10的瓦斯並燃燒，以加熱置於其上方的鍋具200。

該溫度感測器30為一負溫度係數熱敏電阻感測器(NTC Thermistor)，該溫度感測器30接觸該鍋具200的底部，用於監測該鍋具200的溫度，並依據該鍋具200的溫度輸出一對應之類比的電訊號。

該控制單元40電性連接該溫度感測器30、該瓦斯閥10與該顯示單元50。該控制單元40包含有一類比/數位轉換電路42、一運算電路44、一控制電路46與一計時器48。該類比/數位轉換電路42將該溫度感測器30所輸出的電訊號轉換成數位的電位數值並輸出到該運算電路44，由於該溫度感測器30為負溫度係數，因此，對應其輸出的電訊號的電位數值係隨著溫度上升而下降。該運算電路44以所接收的電位數值為基礎計算該鍋具200受熱時的一升溫斜率，並依據所計算的升溫斜率之絕對值判斷當前該鍋具200加熱的狀態，並透過該控制電路46輸出對應的控制訊號至該瓦斯閥10。該計時器48則用於計時加熱時間。

藉此，利用上述結構設計，透過圖2所示之加熱控制方法，即可進行烹煮米飯。圖3A與圖3B所示分別為實際上鍋具200烹煮米飯過程中該溫度感測器30輸出的電訊號所對應的電位數值以及升溫斜率絕對值的曲線圖。

在該加熱裝置20的瓦斯引燃後，該計時器48開始計時加熱時間；該控制單元40控制該瓦斯閥10使供輸至該加熱裝置20的瓦斯流量為一第一瓦斯流量，以開始對該鍋具200加熱，使該鍋具200的溫度上升，而所對應的電位數值隨著該鍋具200溫度上升而下降，如圖3A與圖3B所示之區段A所示。

在加熱過程中，該類比/數位轉換電路42將該溫度感測器30輸出的電訊號轉換為電位數值，該運算電路44係每隔2秒擷取一次電位數值，並利用前一次擷取的電位數值與當次擷取的電位數值計算升溫斜率，以監測該鍋具200的升溫斜率，獲得現階段的溫度變化狀態。為便於比較，係將所計算的升溫斜率取絕對值，所計算的升溫斜率之絕對值愈高代表升溫速率愈快，而升溫斜率趨近於0時，代表鍋具的溫度呈穩定狀態。

在該運算電路44所計算的升溫斜率之絕對值介於一第一斜率值與一第二斜率值之間時，代表水尚未沸騰，維持供給第一瓦斯流量的瓦斯予該加熱裝置20，以繼續加熱該鍋具200，本實施例中，該第一斜率值為0.2，該第二斜率值為1。

繼續加熱的過程中，由於該鍋具200內的水接近100℃時，升溫斜率之絕對值會愈趨減小，在升溫斜率之絕對值在一第一時段內維持小於該第一斜率值時，判斷該鍋具內的水為沸騰狀態(如圖3A與圖3B所示之區段B)，其中該第一時段在本實施例中為10秒的時間，在10秒的時段內升溫斜率之絕對值維持在小於0.2時即判斷為沸騰狀態。同時，該運算電路44記錄當下的擷取的電位數值並設定為一比較 值，該比較值係作為判斷煮飯完成關火之判斷依據，此部分容後再述。此外，判斷該鍋具200內的水為沸騰後，該控制單元40控制該瓦斯閥10使供輸至該加熱裝置20的瓦斯流量為一第二瓦斯流量，其中，該第二瓦斯流量小於該第一瓦斯流量，藉以減小火力避免該鍋具200底部的食材燒焦。前述判斷該鍋具內部為沸騰狀態及減少瓦斯流量之步驟即為本發明之加熱狀態檢知方法。

此外，在加熱的過程中(區段A)，若在該第一時段內升溫斜率之絕對值維持大於該第二斜率值，代表鍋具內的水量太少使得加熱速率太快，呈現空燒狀態，此時，該控制單元40控制該瓦斯閥10阻斷瓦斯，中止供輸瓦斯至該加熱裝置20，同時，發送該警示訊息至該顯示單元50，以提醒使用者。

在沸騰狀態中(區段B)，在每次計算的升溫斜率絕對值為該第一斜率值(0.2)以下且電位數值維持一第一預定時間均固定不變時，則該運算電路44將當前擷取的電位數值與該比較值做比較，在當前擷取的電位數值小於該比較值時，則將當前的電位數值設為新的比較值，本實施例中該第一預定時間為10秒。如此，即可取得該鍋具200內部溫度維持在最接近100℃時的電位數值。再利用該比較值對應一第一基準值，本實施例中，該第一基準值為該比較值與一補償值之平均，其中該補償值為依據經驗而得的值，係於區段A中升溫斜率絕對值降低至0.5~0.6間所對應的電位數值，利用該比較值與該補償值進行平均可減少該溫度感測器30造成的誤差。實務上，亦可直接以該比較值作為該第一基準值。

隨著該加熱裝置20持續加熱，鍋具200內部的水將逐漸收乾，使得溫度逐漸上升，而在瓦斯正常供應下，升溫斜率的絕對值也逐漸增大，(如圖3A與圖3B所示之區段C)。而在升溫斜率絕對值在一第二時段內維持大於一第三斜率值且小於一第四斜率值時，當該運算電路44擷取的電位 數值下降達到一預定值以下時，控制單元40控制該瓦斯閥10阻斷供輸至該加熱裝置20的瓦斯，其中該預定值係該第一基準值的一第一預定倍率。此外，若在升溫斜率絕對值在該第二時段內維持大於該第四斜率值時，則該控制單元40發送該警示訊息至該顯示單元50，以提醒使用者。

本實施例中，該三斜率值為1，該第四斜率值為3，該第二時段為15秒，該第一預定倍率為0.89。換言之，在該運算電路44計算的升溫斜率之絕對值在15秒的時段內大於1且小於3後，若該運算電路44擷取的電位數值下降至該第一基準值的0.89倍以下時即停止加熱。如此，即完成烹煮米飯的程序。實務上，亦可直接以升溫斜率絕對值在該第二時段內維持大於該第三斜率值後，停止加熱；若在該第二時段內維持大於該第四斜率值時，則發送該警示訊息至該顯示單元50，以提醒使用者。

除了以該第一基準值乘上該第一預定倍率作為停止加熱的判斷依據外，實務上，亦可於所計算的升溫斜率之絕對值在第二時段內維持大於該第三斜率值且在第二時段結束前，取當下的電位數值並設定為一第二基準值，而該預定值則設定為該第二基準值的一第二預定倍率。本實施例中，係將該第二時段開始後的前5秒的電位數值設為該第二基準值，該第二倍率為0.95倍，亦即，將升溫斜率之絕對值大於該第三斜率值且維持經過5秒時的電位數值記錄為該第二基準值，而第二時段結束後，在取得的電位數值降低到該預定值以下時停止加熱。由於本實施例的溫度感測器30採用負溫度係數熱敏電阻感測器，其本身存在著具有感測誤差的缺點，即使在鍋具200的溫度穩定時，該運算電路44取得的電位數值及升溫斜率可能仍會有變動，而設定該第一、第二時段設定之目的在於取得穩定的升溫斜率絕對值，避免感測誤差影響判斷結果。

為了避免烹煮的時間過久，在火焰點燃後該計時 器48所計時的總加熱時間超過一臨界時間時，該控制單元40將控制該瓦斯閥10阻斷瓦斯，並發送該警示訊息至該顯示單元50，以提醒使用者烹煮時間過長。

在上述中，利用升溫斜率之絕對值的大小作為瓦斯流量切換之依據，可精確地檢知該鍋具200內的加熱狀態，在沸騰狀態時將火力調小；在空燒狀態阻斷瓦斯以停止加熱。相較於傳統的機械式膨脹開關，更具有精確偵測鍋具200溫度之效，且穩定性高不易故障。

此外，若直接以溫度感測器對應之電位數值作為切換瓦斯流量的判斷點，容易因溫度感測器製程上的誤差或元件本質上的感測誤差，使得相同溫度下，得到的電位數值有所差異，致使較無法準確地在同一溫度點切換瓦斯流量。利用升溫斜率之絕對值可有效避免前述缺點。即使原有之溫度感測器30損壞而需更換另一溫度感測器30，亦不會因為兩個溫度感測器30間的誤差而需再重新校正。又，溫度感測器30直接接觸鍋具200外部的底面，鍋具200內外實際上會有溫度差，而利用升溫斜率之絕對值可準確地反應出鍋具200內部達到沸騰狀態。

另外，在停止加熱的判斷上，利用該第一、第二基準值乘上預定倍率作為停止加熱時的預定值可精確地控制停止加熱的溫度點，藉以在相同的溫度點停止加熱。當然，若採用的在溫度感測器30精確度較高，則可直接設定一數值作為做為該停止加熱的預定值。

在第二實施例中，透過圖4所示之加熱控制方法，即可進行煮湯之程序。與上述實施例不同的是，用於煮湯時，在供輸至該加熱裝置20的瓦斯流量切換為第二瓦斯流量後，該計時器48計時一第二預定時間，在該第二預定時間到達後控制該瓦斯閥10阻斷供輸至該加熱裝置20的瓦斯。藉此，透過前述之步驟即可以二階段的火力煮湯，達到熬煮食材的目的，且具有自動控制烹煮時間之效果。

在第三實施例中，該瓦斯器具100亦可在開始加熱該鍋具200前進行另一加熱狀態檢知方法，以判斷是否空燒。在瓦斯點燃後開始加熱起算的一第一預定時間內，升溫斜率之絕對值在一第一時段內維持大於一第二斜率值時，則判斷為空燒狀態，同時控制該瓦斯閥10阻斷供輸至該加熱裝置20的瓦斯。同時，發送一警示訊息至該顯示單元50，以提醒使用者。

本實施例中，該第一預定時間為180秒，該第一時段為10秒，該第二斜率值為1.5，在運算電路44所計算的升溫斜率在10秒維持1.5以上，則判斷為空燒狀態。藉此，可避免在火焰點燃後因鍋具200內水量不足而發生空燒。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構或等效方法之變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

Claims (5)

1. 一種鍋具的加熱控制方法，係應用於一加熱裝置，該加熱裝置燃燒瓦斯以對該鍋具進行加熱用，該加熱控制方法包含下列步驟：a、控制供輸至該加熱裝置的瓦斯流量為一第一瓦斯流量；b、監測該鍋具受熱時的一升溫斜率，該升溫斜率是以偵測該鍋具溫度所產生的電訊號經轉換成電位數值為基礎計算而得者，其中，在該升溫斜率的絕對值在一第一時段內維持小於一第一斜率值時，改變供輸至該加熱裝置的瓦斯流量為一第二瓦斯流量，且該第二瓦斯流量小於該第一瓦斯流量；c、依據該鍋具的升溫斜率之絕對值小於該第一斜率值時的電位數值設定一基準值；d、於監測該鍋具的升溫斜率之絕對值在一第二時段內維持大於一第三斜率值後，且所取得的電位數值達到一預定值後，中止供輸瓦斯至該加熱裝置；其中，該第三斜率值大於該第一斜率值；該預定值為該基準值乘以一預定倍率。
2. 如請求項1所述之鍋具的加熱控制方法，其中在步驟d中，係於瓦斯流量維持在第二瓦斯流量之狀態下，監測該鍋具的升溫斜率之絕對值在該第二時段內維持大於該第三斜率值且小於一第四斜率值，且所取得的電位數值達到該預定值後，中止供輸瓦斯至該加熱裝置；若在該第二時段內於 監測該鍋具的升溫斜率之絕對值大於該第四斜率值時，發出一警示訊息。
3. 如請求項1所述之鍋具的加熱控制方法，其中係透過一負溫度係數熱敏電阻感測器(NTC Thermistor)監測該鍋具的溫度。
4. 一種鍋具的加熱控制方法，係應用於一加熱裝置，該加熱裝置燃燒瓦斯以對該鍋具進行加熱用，該加熱控制方法包含下列步驟：a、控制供輸至該加熱裝置的瓦斯流量為一第一瓦斯流量；b、監測該鍋具受熱時的一升溫斜率，該升溫斜率是以偵測該鍋具溫度所產生的電訊號經轉換成電位數值為基礎計算而得者，其中，在該升溫斜率的絕對值在一第一時段內維持小於一第一斜率值時，改變供輸至該加熱裝置的瓦斯流量為一第二瓦斯流量，且該第二瓦斯流量小於該第一瓦斯流量；c、於監測該鍋具的升溫斜率之絕對值在一第二時段內維持大於一第三斜率值且在該第二時段結束前擷取當下的電位數值並設定為一基準值；其中，該第三斜率值大於該第一斜率值；d、於該第二時段結束後，在取得的電位數值達到該基準值乘以一預定倍率後，中止供輸瓦斯至該加熱裝置。
5. 如請求項4所述之鍋具的加熱控制方法，其中係透過一負溫度係數熱敏電阻感測器(NTC Thermistor)監測該鍋具的溫度。