TWI670035B - 乾燒判斷方法及乾燒預警系統 - Google Patents

Abstract

一種乾燒判斷方法及應用該方法的乾燒預警系統，主要係利用位於烹煮容器上方的非接觸型態熱陣列感測器，持續感測烹煮容器受熱時的溫度狀況，依據所識別之研判區域的溫度變化狀況進行判斷，當溫度從無明顯升溫狀況轉變為急遽升溫狀況時，能精確判斷為乾燒狀態而對使用者警示。

Description

乾燒判斷方法及乾燒預警系統

本發明係涉及熱陣列感測器的應用，特別是指一種應用熱陣列感測器來分析判斷乾燒的方法及預警系統。

爐火器具是現代化家庭中常規的設備，使用爐火進行烹煮或烹飪亦為生活中常見的料理手段，然而，對於習慣快節奏生活的使用者來說，使用時往往無法全程在現場看顧整個過程，因此當烹煮的時間估算錯誤或是疏忽時，容易造成乾燒糊鍋，導致鍋具的溫度過高，輕者會造成周遭環境電路、管路的損壞，或是塑膠件熔化等狀況，而重者則可能會引發周遭可燃物起火，造成火災傷人等意外事件。

因此，防乾燒是本領域業者首重的課題，市場上的產品多會配置各種的溫度感測器、控制器或熱保護氣，用以在加熱溫度達設定值後能斷開電路、停止加熱，但判斷的標準容易在使用上形成限制，難免因其他烹飪方式而誤判熄火，而難以適用於各種不同的使用需求。

有鑑於此，研發出能精準感測判斷且能廣泛適用於各種使用狀態的預防機制，係當下亟待改善的課題之一。

本發明之主要目的在於提供一種乾燒判斷方法及乾燒預警系統，藉由非接觸式的熱陣列感測器，能廣泛適用於各式爐具或炊具，無須再改良或設計爐具結構的感測機制。

進者，本發明係透過持續受熱時的溫度變化過程進行物理現象判斷，能精確地根據變化過程來判斷是否為乾燒狀態，有別於習知的單一溫度判斷標準機制，而不會在一般使用時造成熄火，有效改善使用限制的問題。

為達上述之目的，本發明所提供之乾燒判斷方法，係能判斷一烹煮容器的受熱狀態是否為乾燒，其所採行之技術手段至少包括有步驟(a)、步驟(b)、步驟(c)及步驟(d)；其中，步驟(a)係提供一位於該烹煮容器上方的熱感測器，且該熱感測器係為非接觸型態的熱陣列感測器；步驟(b)係由該熱感測器持續感測該烹煮容器的溫度狀況；步驟(c)係從該熱感測器的感測範圍中，自動識別出一研判區域；步驟(d)係分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從無明顯升溫狀況轉變為急遽升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為乾燒狀態。

於本發明較佳實施例中，熱感測器的感測時機，係於步驟(b)中，當該烹煮容器受熱時，由該熱感測器持續感測該烹煮容器的溫度狀況。

於本發明較佳實施例中，該步驟(c)係根據感測範圍中該烹煮容器與周圍環境的溫度差異，自動識別出該烹煮容器之區域為該研判區域。

於本發明較佳實施例中，係於該步驟(d)前進行有一步驟(d0)，該步驟(d0)係分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從平穩升溫狀況轉變為無明顯升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為沸騰狀態。

此外，根據上述之乾燒判斷方法，本發明另提供了一乾燒預警系統，係用以判斷一烹煮容器的受熱狀態，並於乾燒時提供預警，該乾燒預警系統所採行的技術手段主要包括有一熱感測器、一處理單元及一警示單元；其中，該熱感測器係設置於該烹煮容器上方之位置，包含一熱陣列感測元、一微處理器及一無線收發介面，其中，該熱陣列感測元具相當的感測範圍與距離，用以持續感測該烹煮容器的溫度狀況，該微處理器用以擷取該熱陣列感測元測得的陣列數據，並從中識別出一研判區域，該無線收發介面用以輸出該研判區域的溫度資訊；該處理單元係資訊連結該熱感測器，用以接收該熱感測器輸出的溫度資訊，並從溫度資訊分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從無明顯升溫狀況轉變為急遽升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為乾燒狀態，並輸出警示訊號；該警示單元係與該處理單元訊號連接，用以即時接收該警示訊號，並朝使用者作出提示。

依上述之系統架構，其中該熱陣列感測元較佳之感測距離為10-90cm。

依上述之系統架構，其中該熱陣列感測元之感測範圍係至少35度的錐狀範圍。

依上述之系統架構，其中該處理單元及該警示單元係設置於一警示裝置中。

依上述之系統架構，其中該熱感測器及該警示裝置間係經由 一閘道裝置資訊連結，其中，該閘道裝置設有一無線收發模組、一網路連接模組以及一連接兩者且用以進行訊號轉換之轉換處理模組，該無線收發模組係與該熱感測器之該無線收發介面資訊連接，該網路連接模組係通網際網路與該處理單元之一網路連接介面資訊連接。

依上述之系統架構，其中該處理單元能進一步從溫度資訊分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從平穩升溫狀況轉變為無明顯升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為沸騰狀態，並輸出警示訊號。

為使本發明上述之目的、識別判斷原理、特徵及功效可獲致更具體的瞭解，茲舉本發明較佳之實施例並配合附圖詳細說明如後：

10‧‧‧熱感測器

11‧‧‧熱陣列感測元

12‧‧‧微處理器

13‧‧‧無線收發介面

20‧‧‧警示裝置

21‧‧‧處理單元

211‧‧‧網路連接介面

212‧‧‧處理模組

22‧‧‧警示單元

30‧‧‧閘道裝置

31‧‧‧無線收發模組

32‧‧‧轉換處理模組

33‧‧‧網路連接模組

40‧‧‧烹煮容器

41‧‧‧控制開關

D‧‧‧感測距離

R‧‧‧感測範圍

θ‧‧‧夾角

A‧‧‧研判區域

S1‧‧‧平穩升溫狀況

S2‧‧‧無明顯升溫狀況

S3‧‧‧急遽升溫狀況

(a)、(b)、(c)、(d0)、(d1)、(d)、(e)‧‧‧步驟

第1圖係本發明較佳實施例之系統架構示意圖；第2圖係該實施例熱感測器與烹煮容器之關係示意圖；第3圖係該實施例判斷乾燒狀態之一流程示意圖；第4a至4c圖分別係識別研判區域之可能態樣示意圖；第5圖係該實施例時間與溫度變化之關係示意圖；第6圖係該實施例另一流程示意圖第7圖係該實施例進一步搭配控制開關應用之示意圖。

請參閱第1圖，可知本發明實施例的主要架構包括有一熱感 測器10、一警示裝置20及一閘道裝置30等部分，該熱感測器10用以感測一烹煮容器的受熱狀態，將所測得的溫度資訊經閘道裝置30傳送至該警示裝置20，由該警示裝置20之一處理單元21判斷該烹煮容器是否有乾燒的情形，並於乾燒時由一警示單元22對使用者發出預警。

其中，該熱感測器10，可一併參第2圖所示，其係設置於烹煮容器40上方之位置，主要包含有一熱陣列感測元11、一微處理器12及一無線收發介面13，該熱陣列感測元11具相當的感測範圍R與感測距離D，能持續感測預定範圍中包含該烹煮容器40的溫度狀況，而該微處理器12則係擷取該熱陣列感測元11測得的陣列數據，並根據歷史數據進行比對，從中識別出該烹煮容器40的範圍當作一研判區域，決定該研判區域的溫度資訊為有效值，並透過該無線收發介面13對外輸出。

該閘道裝置30，包含一無線收發模組31、一網路連接模組33及一轉換處理模組32，該轉換處理模組32係介於前述兩者間並分別與其連接，該無線收發模組31係連結至該無線收發介面13，用以接收該無線收發介面13輸出之資訊(於本實施例此處為RF訊號傳輸)，經該轉換處理模組32進行轉換後(將RF訊號轉為數位訊號)，由網路連接模組33將該熱感測元10測得的溫度資訊經由網際網路作輸出。

該警示裝置20，包含相連接的一處理單元21及一警示單元22，該處理單元21中設有一網路連接介面211用以接收該網路連接模組33經由網際網路輸出之資訊，並提供至一處理模組212進行分析判斷；該處理模組212係能從持續感測的溫度資訊分析該研判區域的溫度狀況，根據溫度變化的狀況判斷出該烹煮容器40內係為沸騰狀態或乾燒狀態，並生成 一警示訊號傳送至該警示單元22，由該警示單元22對使用者做出提示或警示。

於可行的實施例中，該熱感測器10係可依需求配設於該烹煮容器40上方的適當位置，諸如安裝於爐具側上方的壁面，並讓感測距離D、感測範圍R能涵蓋預設烹煮容器40的位置；而該熱感測器10中的熱陣列感測元11，其所具之感測範圍R係為一錐狀的範圍，該錐狀的夾角θ以35度以上者為佳，而其所具之感測距離D則係以10-90cm者為佳。

在烹煮的過程中，烹煮容器40係受爐火加熱，並以其材質的良好導熱性將熱能傳遞至其中的液體，而液體在吸收熱能後溫度能隨之提升，根據熱傳導與平衡的原則，液體的溫度概同於烹煮容器40的溫度，二者於受熱時溫度概呈同步提升的狀態；另外，眾所周知的是，在正常穩定的壓力下，當烹煮容器40與液體持續受熱、溫度提升至沸點時，液體再吸收的熱能不會造成溫度提升，而會使液體逐漸汽化轉變為氣態，因此烹煮容器40的溫度能維持在該沸點溫度浮動，多餘的熱能皆傳遞至液體以供汽化轉變，但當烹煮容器40中的液體全部轉化為氣態後，便無液體供烹煮容器40作熱能的導出，因此爐火提供的熱能將造成該烹煮容器40溫度急遽提升，本發明即係藉由溫度變化之狀況，來判斷出是否為乾燒狀態，相較於以溫度為判斷標準的機制，能更精準地識別出符合乾燒的型態，而不會造成平常使用上的限制。

再請一併參閱第3圖及第5圖，以燒開水為例，本發明實施例對於感測及判斷乾燒的過程，主要步驟如下：

步驟(a)，係先提供有一熱感測器10，讓熱感測器10設置於 烹煮容器40上方的適當位置，該熱感測器10為非接觸型態的熱陣列感測器，且具有適當的感測範圍R與感測距離D而能涵蓋該烹煮容器40預定置放的位置。

步驟(b)，將烹煮容器40裝水後至於爐具上，於該烹煮容器40在爐具上受熱時，由該熱感測器10同時開始進行感測(假設初始時的溫度為常溫25℃)，且持續地感測該烹煮容器40的溫度狀況。

步驟(c)，在該烹煮容器40受熱的過程中，係利用材質(通常為金屬)良好的導熱特性，吸收爐火的熱能並供應給其中裝盛的水，讓該烹煮容器40及其中的水呈現一種平穩升溫狀況S1；而在該烹煮容器40受熱的過程中，溫度會與周圍環境產生差異變化，此時，該熱感測器10中的微處理器12能根據測得之陣列數據的歷程進行分析判斷，如第4a圖所示，其係能自動根據感測範圍R中該烹煮容器40的溫度變化，而與周圍環境的溫度差異，識別出該烹煮容器40所在之區域為一研判區域A，並將該研判區域A持續測得的溫度資訊輸出至處理單元21；又如第4b及4c圖所示，根據實務上的配置，或是烹煮容器40的種類不同，難免有烹煮容器40未能居於感測範圍R中央的位置，此時微處理器12仍能根據陣列數據的歷程進行分析判斷，自動根據感測範圍R中局部的烹煮容器40的溫度變化，識別出該烹煮容器40局部的區域為研判區域A。

步驟(d)，處理單元21在接收該研判區域A的溫度資訊後，能根據該研判區域A的溫度狀況進行判斷，當該烹煮容器40及其中的水持續受熱，升溫達水的沸點時(100℃)，其中的水開始逐步汽化為水蒸氣，而整體溫度約保持在沸點溫度，呈現一種無明顯升溫狀況S2，此時處理單 元21判斷的溫度狀態係從平穩升溫狀況S1轉變為無明顯升溫狀況S2；而後，當其中的水全部汽化為水蒸氣(即將發生乾燒)，便無水來吸收烹煮容器40的熱能，而該烹煮容器40的溫度將快速提升，呈現一種急遽升溫狀況S3，此時處理單元21能判斷到烹煮容器40的溫度從無明顯升溫狀況S2轉變為急遽升溫狀況S3，故判斷該烹煮容器40內為乾燒狀態，而輸出乾燒的警示訊號給警示單元22。

步驟(e)，於警示單元22接收警示訊號後，能藉由訊息、聲音、震動等方式朝使用者作出提示，讓使用者能得知此時的烹煮容器40為乾燒狀態，而能迅速應對處理。

請再配合參第6圖所示，於本發明實施例中，步驟(d)中可進一步劃分出一步驟(d0)位於該步驟(d)前，其係用以判斷出沸騰狀態，主要係根據該研判區域A的溫度狀況，在處理單元21判斷到烹煮容器40的溫度狀況從平穩升溫狀況S1轉變為無明顯升溫狀況S2時，判斷該烹煮容器內為沸騰狀態，並輸出沸騰的警示訊號給警示單元22；隨後，能再進行有一步驟(d1)，係於警示單元22接收警示訊號後，能藉由訊息、聲音、震動等方式朝使用者作出提示，讓使用者能得知此時為沸騰狀態，若使用者未能及時進行處置，將再續行步驟(d)及步驟(e)。

於實務上，警示裝置20可以是便於使用者攜行的行動裝置，藉由網路連線來接收熱感測器10測得的溫度資訊，搭配app(處理單元21的處理模組212)來進行識別判斷，當判斷出沸騰狀態或乾燒狀態時，能直接透過警示單元22(鈴聲、震動等)來朝使用者作出提示。

再者，於本發明可行的實施例中，於判斷出乾燒後，能進一 步結合爐火的控制開關41作應用，可配合參第7圖所示，當步驟(d)判斷出乾燒狀態後，處理單元21除了輸出警示訊號給警示單元22，能同時輸出有控制訊號，經網際網路與閘道裝置30的訊號轉換，由閘道裝置30的無限收發模組31送出控制訊號至爐火的控制開關41；因此在步驟(e)警示單元22接收警示訊號並朝使用者做出提示的同時，控制開關41也能接受控制訊號以控制爐火的關閉，加強安全防護的效果。於實務上，該控制開關41係根據爐火的形式，可以為閥門控制元件或中繼元件，用以使瓦斯閥門關閉或電源關閉。

綜上所述，僅為本發明之較佳實施例說明，而非用以限制本發明之專利保護範圍，具體之保護範圍應以申請專利範圍為準，舉凡依本發明技術手段所作之簡單延伸變化或等效置換者，皆應落入本發明之專利範圍內。

Claims (9)

1. 一種乾燒判斷方法，係用以判斷一烹煮容器的受熱狀態，至少包括下列步驟：(a)提供一位於該烹煮容器上方的熱感測器，且該熱感測器係為非接觸型態的熱陣列感測器；(b)由該熱感測器持續感測該烹煮容器的溫度狀況；(c)從該熱感測器的感測範圍中，根據該烹煮容器與周圍環境的溫度差異，識別出該烹煮容器之區域為一研判區域；(d)分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從無明顯升溫狀況轉變為急遽升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為乾燒狀態。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之乾燒判斷方法，其中該步驟(b)係於該烹煮容器受熱時，由該熱感測器持續感測該烹煮容器的溫度狀況。
3. 根據申請專利範圍第1或2項所述之乾燒判斷方法，其中該步驟(d)前包含有一步驟(d0)，其係分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從平穩升溫狀況轉變為無明顯升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為沸騰狀態。
4. 一種乾燒預警系統，其用以判斷一烹煮容器的受熱狀態，並於乾燒時提供預警，係包括：一熱感測器，其係設置於該烹煮容器上方之位置，包含一熱陣列感測元、一微處理器及一無線收發介面，其中，該熱陣列感測元具相當的感測範圍與距離，用以持續感測該烹煮容器的溫度狀況，該微處理器用以擷取該熱陣列感測元測得的陣列數據，並根據該烹煮容器與周圍環境的溫度差異，識別出該烹煮容器之區域為一研判區域，該無線收發介面用以輸出該研判區域的溫度資訊；一處理單元，其資訊連結該熱感測器，用以接收該熱感測器輸出的 溫度資訊，並從溫度資訊分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從無明顯升溫狀況轉變為急遽升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為乾燒狀態，並輸出警示訊號；以及，一警示單元，其與該處理單元訊號連接，用以即時接收該警示訊號，並朝使用者作出提示。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之乾燒預警系統，其中該熱陣列感測元之感測距離為10-90cm。
6. 根據申請專利範圍第4項所述之乾燒預警系統，其中該熱陣列感測元之感測範圍係至少35度的錐狀範圍。
7. 根據申請專利範圍第4至6任一項所述之乾燒預警系統，其中該處理單元及該警示單元係設置於一警示裝置中。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之乾燒預警系統，其中該熱感測器及該警示裝置間係經由一閘道裝置資訊連結，其中，該閘道裝置設有一無線收發模組、一網路連接模組以及一連接兩者且用以進行訊號轉換之轉換處理模組，該無線收發模組係與該熱感測器之該無線收發介面資訊連接，該網路連接模組係通網際網路與該處理單元之一網路連接介面資訊連接。
9. 根據申請專利範圍第7項所述之乾燒預警系統，其中該處理單元能進一步從溫度資訊分析該研判區域的溫度狀況，當溫度從平穩升溫狀況轉變為無明顯升溫狀況時，判斷該烹煮容器內為沸騰狀態，並輸出警示訊號。