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全自動多功能智能煮飯飲水機/WDIRC

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目錄

結合飲用水機功能之自動煮食裝置

(Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water)

結合飲用水機功能之自動煮食裝置(Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water, ACA)或稱智能米飯煮食功能飲水機(A Water Dispenser with Intelligent Rice Cooking, WDIRC)或稱全自動智能米飯電鍋(Fully automatic intelligent rice cooker, Fully AIRC)。此發明係由台灣發明人張炳華(PingHua, Chang)與曾庭儀(TingYi, Tseng)兩人于2008年所創造岀的全新物聯網智能家電(IOT smart appliance)。

1. 發明簡介(Introduction of invention)

所謂自動煮食裝置(Named as “automatic cooking apparatus, ACA”; “automatic cooking device, ACD”)是一種結合供水單元(Water supply unit)、待煮物供應單元(Food supply unit)與加熱單元(heating unit)等三種基本元件於一體的自動化煮食裝置(ACA)。而此三個基本元件的組合，是所有煮食裝置所不可或缺的，將此三者透過電路的設計與自動化程序的規劃，使之達成自動煮食裝置(ACA)的目的。將自動煮食裝置(ACA)結合飲水機功能，提供一般性之飲用水供應與豆穀類食物之煮食，此為自動煮食裝置(ACA)的另一種新發明，稱為結合飲用水機功能之自動煮食裝置(Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water)或稱為具智能米飯煮食功能飲水機(A Water Dispenser with Intelligent Rice Cooking, WDIRC)。此一發明可同時結合無線網路傳輸(Wireless transfer)與物聯網技術(Internet of things, IOT)將控制指令(或使用資料)透過雲端服務傳遞於終端裝置與伺服器之間(如手機、平板、電腦、自動煮食裝置、物流系統、倉儲系統等)，使得遠端遙控居家自動米飯(或穀物)煮食成為一件容易完成的工作。另可依據雲端伺服器(Cloud server)之食材或水量的消耗紀錄，當食材或水量庫存不足時可透過物聯網電商(IOT-Ecommerce)的進行網路採購，即時補足煮食所需之材料。

圖1 結合飲用水機功能之自動煮食裝置

2. 基本結構(Main structure)

結合飲用水機功能之自動煮食裝置(Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water) 主要包含有兩大部分(示意如圖1 所示)，第一部分為飲水機(Water dispenser)，結構有儲水槽(Water tank)、加熱器(Heater)、控制器(Controller)、飲水出口(Outlet)、分接頭(T-tube)、管路與管路閥(Pipe and valve)等；第二部分為煮飯機(Cooker)，結構有儲米槽(Food storage)、加熱器(Heater)、控制器(Controller)、管路與管路閥(Pipe and valve)等。在此，儲水槽內的飲水可分別提供飲水機之外部飲水與內部煮食裝置之煮食用水，達到飲水共用之目的。儲水槽所分接之煮食用水，可依據煮食之需要選擇使用冷水或熱水，且由於一般冷熱兩用型之飲水機，多儲有熱水備用，所以如欲加速煮食的時間，可直接選擇使用熱水以減少冷水加熱的時間。本結構之特點在於飲用水機端之分接頭，透過此一分接頭(T-tube)設計，可使得現有煮食裝置具有煮食用水，再透過機械結構、電路設計與程式控制之方式達到自動煮食之功能。在儲米槽的設計上，可以採用單一儲存槽設計，也可以採用多儲存槽的方式設計，多儲存槽可儲存不同之米種、豆種或穀物，方便使用者煮食混合米飯(Mixed rices)、混合米豆(Mixed rices with beans)或混合穀物(Mixed grains)的料理食物。

3. 功能介紹(Introduction of function)

結合飲用水機功能之自動煮食裝置功能很多，除了提供基本冷熱飲用水與煮飯功能外，還可透過煮食程序的設定進行豆類或穀物浸泡(Bean or grain immersed cooking)、豆類或穀物燜煮(Bean or grain stew cooking) 與多豆類或穀物混合煮食(Beans or grains mixed cooking)；透過水與豆類（或穀物）比例的設定，進行少量豆類(或穀物)煮食(Little bean or grain cooking)、高含水量豆類(或穀物)煮食(High water content cooking with beans or grains)與低含水量豆類(或穀物)煮食(Low water content cooking with beans or grains)；透過研磨裝置(grinding device)的加入，進行豆類(或穀物)研磨製做豆漿(Soybean milk)或米漿(Rice and peanut milk)；透過攪拌器(Stirrer)的加入，可以進行糕點類食品之製做如米糕(Rice cakes)、蛋糕(Cakes)或麵包(Breads)等。

現行自動化煮食問題:

舊有之自動化煮食裝置之缺點

  1. 大多缺少內部供水單元(Inner unit of water supply)，使得煮食程序中須人工添加水量，煮食變為半自動化或人工化，不利於自動化家電之發展。

  2. 部分大型自動化煮食裝置採用外部供水(outside water supplying)，提供煮食與洗滌用水，然此類裝置大多屬大型且複雜之煮食裝置，不利於居家使用，且須設置於入水(Source)及排水口(Drain)附近，需簡易安裝施工。

  3. 米、豆類或穀物需經清洗後方能進行煮食，導致煮食裝置與程序過於複雜。

  4. 現有自動煮食裝置(如電鍋、電子鍋)，多屬半自動化之米飯煮食裝置，缺少自動進水設計，難以全程自動化。

  5. 無法設定自動排程(Automatic scheduling)，進行較複雜之煮食程序。

  6. 無雲端服務平台提供遠端指令控制(Remote control)與食材使用紀錄(Food consumed recording)，裝置不易於使用者操作與使用行為分析(如食材使用量、使用時間與火力狀態)。

4. 發明特色(Featuring of invention )

結合飲用水機功能之自動煮食裝置有6點

  1. 採用免洗(或無洗)食材(Wash-free foods)如免洗(或無洗)米(Wash-free rice)、免洗綠豆(Wash-free mung bean)、免洗紅豆(Wash-free red bean)….等，可減少煮食裝置的結構複雜度(如清洗及排水結構)、煮食程序與煮食時間等。

  2. 高效省能，供水單元(冷熱水提供)可同時提供外部飲用水源與煮食程序所需之水源，免除煮食時之人工加水過程，便於煮食程序之簡易與自動化。另提供飲水機之冷熱水功能，飲水與煮食雙機一體方便居家使用與空間節省。

  3. 結構簡單與設置方便，二合一的結合飲用水機功能之自動煮食裝置，可透過與飲水機供用之內部供水單元，免除外部供水與排水問題，使其機械結構相較於一般之自動化煮食裝置簡化，尺寸適中且無須臨近於供水源與排水出口，適合辦公室與居家擺放。

  4. 針對於小家庭或個人份量之少量米飯煮食問題，一直是現今社會所不容逃避的問題，此發明透過自動化結構的設計，經由程式控制可精準的定量米食(豆穀食材)、水量、火力與加熱時間等參數，很容易製作出少量且熟度適中之豆穀類食材製作。

  5. 煮食程序多樣化，可根據不同食材之特性設定煮食排程(Cook scheduling)，例如有些食材須先經過浸泡(Soaking)、加熱(Heating)、燜煮(Stewing)、冷卻(Cooling)與再加熱(Reheating)之程序，透過APP軟體排程功能的設定，將可輕易達成，方便各類豆穀食材煮食。

  6. 透過移動裝置(Mobil device)、APP與雲端網路可控制自動煮食裝置或記錄煮食狀態，並以大數劇分析(Big data analysis)使用者之煮食數量與煮食行為，形成物聯網電商(IOT-Ecommerce)之商機，市場潛力無窮。

圖2 結合飲用水機功能之自動煮食裝置

5. 產品示意(Illustration of product)

結合飲用水機功能之自動煮食裝置(Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water)其產品示意如圖2 所示。在此實施例上透過機械結構設計、電路控制與APP程式，整合飲用水機與煮飯機於一體，使之同時具有飲水機與煮食功能。裝置設有面板操作(Panel operation)與無線操作(Remote operation)兩種模式，於面板操作時，使用者可輕易於裝置前進行取水或煮食設定。另於無線操作模式下，裝置內建有無線通訊模組(提供遠端控制)，使用者可透過移動裝置下達指令，或可經由無線通訊將自動煮食裝置的煮食過程或煮食參數，紀錄於雲端伺服器中，以提供數據分析或物聯網電商服務的參考。此一單機操作模式可方便使用者煮食各類米飯、豆類或穀類食物，參數上則可以設定煮食種類(Food types)、煮食數量(Food amount)、煮食火力(Cooking power)、煮食時間(Cooking time)、預約排程(Scheduling)甚或設定煮食週期(Cooking cycles)等，方便使用者依據自己的需求料理各類米飯或豆穀類的食物。

圖3 智能自動煮食裝置於物聯網電商系統服務示意圖

6. 物聯網電商的應用

(Application on IOT-Ecomomerce)

在智能居家(Smart house)的發展上，企業或科技界一直偏重於家庭影視娛樂(Entertainment)、保全系統(Security)、溫溼度環境控制(T/H environment control)與燈具(或插座)的網路化(Networked)或智能化(Intellectualized)，對於廚房烹飪電器(或器具)的自動化或智能化發展甚少，其原因多在於廚房烹飪電器使用環境的複雜性。在自動化或智能化的發展，需提供烹飪電器的供排水設計(Water supply and drainage design)、需進行食材的處理或保存(Processing or preservation of foods)、需標準化烹飪作業流程 (Standardization on cooking operation)或需設計有無線通訊功能 (Embedded wireless communication)，這些因素都是廚房烹飪電器在自動化或智能化的阻礙，也是目前智慧廚房(Smart kitchen)或智慧家電(Smart appliance)難以發展的原因。本發明結合飲用水機功能之自動煮食裝置(Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water)，能透過共用飲水機供水單元與免洗食材的使用，達到全自動化的功能。再加上雲端服務(Cloud terminal services)、行動裝置(Mobil devices)、電子商務(E-commerce)、物流系統(Logistics)與大數據分析(Big data analysis)，使本發明達到智能自動煮食裝置，其於物聯網電商的發展模式如圖3 所示。在物聯網電商(IOT Ecommerce)的示意圖中，使用者可透過手持或行動裝置，經由雲端系統下達控制指令於智能自動煮食裝置上進行自動煮食，所有煮食紀錄與指令被儲存於雲端伺服器與終端裝置上，系統可進行數據分析，當儲存槽內的飲水或食材存量不足時，系統可傳訊給已設定好的食材(或飲水)供應商，經物流業者派送適量之食材(或飲水)至使用家庭中，形成物聯網(IOT)的電商經濟。在雲端伺服器上將擁有具智能自動煮食裝置的所有家庭米食、豆類或榖物消費紀錄與使用行為，經大數據分析可開發出許多線上網路交易，市場商機無限。

7. 全自動煮飯飲水機市場分析

(market analysis)

煮食設備銷售預估

飲水(Drinking)及煮食(Cooking)幾乎是每個人、每個家庭或機構，每日所須面對的問題。而現有的飲水或煮食裝置彼此各自獨立互不相關，造成煮食這項日常的工作難以自動化(Automatic)、遠距化(Distance)或智慧化(Intellectualized)。因此，本發明”結合飲用水機功能之自動煮食裝置”的主要市場，即為提供廚房或居家飲水與煮食的自動化、遠距化與智慧化。此裝置透過雲端服務提供居家飲水與廚房米穀豆類食物煮食的自動化，其對於個人或家庭而言，是一個十分重要且有用的家電，幾乎所有的個人、家庭或機構在日常生活中都會使用到，所以其市場相當的龐大。基本而言，對一項新產品販售收入的年度預估，可以利用公式(1-3)的方式來計算，其年度營收為”目標客戶數*購買率*售價*市佔率”。在此依據已申請發明國家之人口數、家戶數與人均所得資料(如表1 所示)計算年度營收，其年度營收如表2 所示。由表2中國之數據為例，中國的人口數有13億8千2百多萬人，若依年度購買率萬分之一來計算，市占率初估以100%計，售價以150美元為基準，則其一年在中國大陸產品的營收額約有2千萬美元左右，以20%的獲利率換算其獲利金額一年約有4百萬美元的收益，獲利可觀。若依表2所列國家全數加以計算，則其一年之營收將可達6千7百萬美元以上，是為非常可觀之數字。以上之估算尚屬低度評估，產品之市場價值將可樂觀看待。

  1. 年度營收=市場大小*市佔率 (1)

  2. 市場大小=目標客戶數*購買率*售價 (2)

  3. 年度營收=目標客戶數*購買率*售價*市佔率 (3)

表1 市場大小與人均所得

表2 年度營收預估

8. 米食銷售預估

米(豆類或穀物)類及飲水的消耗可藉由雲端服務的紀錄，預估使用者何時須採購米(豆類或穀物)類及飲水。此類採購可透過線上電商交易的機制(資訊流、金流、物流)，將米(豆類或穀物)類或飲水，透過物流系統送至使用者家庭補充其米(豆類或穀物)類或飲水的消耗。其年營收入的預估可藉由公式(4)計算，其所參考之變數有目標客戶數、米食消耗量、線上銷售市佔率與米食線上售價等。依此公式預估各發明申請國之年度米食銷售收入如表3 所示。以中國為例其人口數約為13億8千萬人，依據世界農糧組織2015年之統計資料，中國每年每人之米食消耗量為82.1公斤，若預估其採用免洗米之比例為萬分之一，米食線上購物的比例為百分之十，透過本系統合約物聯網電商之米穀供應商(其市佔以30%計算)，與每公斤1美元的米價估算，其年度在中國米的銷售營收預估將有34萬美元左右，表列的7個國家合計將有74萬6千美元的年度營收，

  1. 年營收=目標客戶數x米食消耗量x線上銷售市佔率x米食線上售價 (4)

表3 物聯網電商銷售米食之年營收預估

9. 專利發想與申請歷史

(Profile of ACA on patent application)

本發明之原始發想，係發明人不善於利用傳統之電鍋或電子鍋煮飯，或因米水添加之比例不當導致米飯軟硬品質不佳，致使兩位發明人共同討論，如何解決傳統米飯煮食裝置難以自動化之困難，經討論後發現其關鍵因素在於洗米煮飯。因洗米煮飯需要許多的水量來進行且需要有排水出口，洗米帶給傳統自動煮食裝置複雜的機械結構與作業時間，是以如何在煮食過程中剔除洗米工作是這項發明的關鍵因素之一。其次為煮食水源之提供，如何充分利用煮食之供水單元是本發明商品化成功之關鍵，經發明人多方思考與觀察後發現，現有家庭或公共區域之飲水機，是為本發明結合之最佳標的。所以發明人間經2年多的反覆討論與構圖，於2011年3月送出第一代的結合飲用水機功能之自動煮食裝置發明專利申請(台灣)，8月做專利請求項的修正，10月送美國、日本與韓國發明專利申請。2014年發明人構思結合研磨裝置於自動煮食裝置中，是為其第二代的發明結合飲用水供應之自動硏磨煮食設備，並於2014至2015年期間分別申請台灣、中國、美國、馬來西亞、澳大利亞、加拿大、印度、泰國與香港等地的發明專利。專利申請的歷程說明如下:

  1. 2008年8月: 初步構想第一代”結合飲用水機功能之自動煮食裝置”

  2. 2011年3月: 構思第一代自動煮食裝置並申請台灣發明專利

  3. 2011年8月: 修正第一代自動煮食裝置並申請台灣發明專利；申請大陸發明專利

  4. 2011年10月:申請美國發明專利；申請日本發明專利；申請韓國發明專利

  5. 2014年5月: 構思第二代結合飲用水供應之自動硏磨煮食設備並申請台灣發明與新型專利；

  6. 2014年6月: 申請中國發明專利；

  7. 2015年2月: 構思第三代高效智能自動煮食裝置(尚未提出專利申請)

  8. 2015年4月: 第二代申請美國發明專利(CIP)；申請馬來西亞發明專利；申請澳大利亞發明專利；申請加拿大發明專利；

  9. 2015年5月: 第二代申請印度發明專利；申請泰國發明專利；申請香港發明專利。

  10. 2019年6月: 香港發明專利核准領證

  11. 2020年2月:澳大利亞發明專利核准領證

  12. 2020年12月:美國發明專利(CIP)核准領證

  13. 2021年1月: 加拿大國發明專利(CIP)核准領證

  14. 2021年2月: 泰國發明專利(CIP)核准領證

10. 專利獲得清單

(List of patent issued)

本發明目前已獲證或申請之專利清單如表4 所示。第一代之二合一自動煮食裝置共申請5國發明專利(台灣、中國、日本、韓國、美國)，已獲台灣、中國、日本與韓國等四國之5件發明專利。第二代之三合一自動煮食裝置共申請9國發明專利(台灣、中國、美國、馬來西亞、澳洲、加拿大、印度、泰國與香港)，已獲台灣、中國與香港等三國之4件發明專利。

表4 發明專利獲取清單

11. 專利參考連結

1. 二合一 智能煮飯飲水機WDIRC (第一代產品)

  1. “結合飲水機功能之自動煮食裝置”, Application Num: 100110329, Issued: I 437971, AppDate: 2011/03/25, 2011/03/25-2031/03/24, Taiwan

  2. “供應飲用水之自動煮食裝置”, Application Num:100128561, Issued: I 437970,AppDate: 2011/08/10, 2011/08/10-2031/08/09, Taiwan

  3. “供应饮用水的自动煮食设备”, Application Num: 2011102616033, Issued: ZL 2011 1 0261603.3”, AppDate: 2011/08/29, 2011/03/25-2031/03/24, China

  4. “Automatic Cooking Apparatus Capable Of Supplying Drinking Water”, AppNum: 13/274,361, AppDate: 2011/10/17, Issued:10,258,188, 2011/03/25-2034/03/30, USA

  5. “自動調理装置”, 出願番号: 2011-240136, Issued: 5284441, 特開2012-200594(P2012-200594A)”, AppDate:2011/11/01, 2011/03/25-2031/03/24, Japan

  6. “Automatic cooking apparatus capable of supplying drinking water(음료수를공급할수있는자동요리장치)”, Application Num: 1020110120672, Issued: 10-1327978”, AppDate: 2011/11/18, 2011/03/25-2031/03/24, Korea

2. 3x1 WDIRC+G (第二代產品)

  1. “結合飲用水供應之自動硏磨煮食設備”, Application Num: 103209191, Issued: M489603, AppDate:2014/05/26, 2014/05/26-2034/05/25, Taiwan

  2. “結合飲用水供應之自動硏磨煮食設備”, Application Num: 103118249, Issued: I 526184, AppDate:2014/05/26, 2014/05/26-2034/05/25, Taiwan

  3. “结合饮用水供应的自动研磨煮食设备”, Application Num: 2014102607555, Issued: ZL 2014 1 0260755.5, AppDate:2014/06/12, 2014/05/26-2034/05/25, China

  4. “Automatic Cooking Apparatus”, AppNum: 14/677,871, AppDate: 2015/04/02, Issued: 10,076,207, 2011/03/25-2033/07/10, USA

  5. “Automatic Cooking Apparatus”, Pending, AppNum: 16/102,974, AppDate: 2018/08/14, Issued: 10,986,954, 2011/03/25-2031/03/24, USA

  6. “Automatic Cooking Apparatus”, Pending, AppNum: PI 2015000835, AppDate: 2015/04/02, 2014/05/26-2034/05/25, Malaysia, (to view this by its search function with AppNum: PI 2015000835, online registration to MyIPO is necessary)

  7. “Automatic Cooking Apparatus”, AppNum: 2015202129, AppDate: 2015/04/24, Granted, 2014/05/26-2034/05/25, Australia

  8. “Automatic Cooking Apparatus”, AppNum: CA 2891779, AppDate: 2015/05/19, Granted, 2014/05/26-2034/05/25, Canada

  9. “Automatic Cooking Apparatus”, Pending, AppNum:2540/CHE/2015, AppDate: 2015/05/22, 2014/05/26-2034/05/25, India, (to view this by its search function with Application Number: 2540/CHE/2015)

  10. “เครื่องสำเร็จสำหรับปรุงอาหารอัตโนมัติ”, AppNum: 1501002883, AppDate: 2015/05/26, Issued: 80403 2014/05/26-2034/05/25, Thailand

  11. “结合饮用水供应的自动研磨煮食设备”, AppNum:16104876.3, Issued:1216831, AppDate:2016/05/05, 2014/05/26-2034/05/25, HongKong

3. Other Patents

  1. Total bacterial count device by a multiple oscillator circuit, Application Num: 087216024, Issued: M165358, AppDate:1998/09/24, 1998/09/24-2008/09/23, Taiwan

  2. Towel structure with health management and multiple section clean function, Application Num: 099214362, Issued: M397231, AppDate: 2010/07/28, 2010/07/28-2020/07/27, Taiwan

  3. Plug cover structure with AC/DC power supply, Application Num: 100202630, Issued: M409621, AppDate: 2011/02/11, 2011/02/11-2021/02/10, Taiwan

  4. "Embedded universal pressure pot lid ” , Application Num: 100121856, Issued: I441608, AppDate: 2011/06/22, 2011/06/22-2031/06/21, Taiwan