CN116172402A - 自清洁发泡设备 - Google Patents

Abstract

一种自动自清洁发泡设备，包括：壳体，该壳体具有基部、从基部向上延伸的塔部以及从塔部的上部分在基部上方延伸的顶盖；安装在顶盖下方的容器，该容器具有位于下端部处的出口；从顶盖延伸到容器中的发泡工具；壳体中的第一流体路径，其从水源接收水并将水输送到容器中；定位成选择性地打开和关闭容器的出口的阀；附接到壳体的阀打开机构，其选择性地打开和关闭阀；排放口，其位于出口下方以接收从出口排放的水；第二流体路径，其从所述排放口引出以将水输送至外部接收器；以及控制器，其可操作地与驱动单元、第一流体路径和阀打开机构连接。

Description

自清洁发泡设备

相关申请的交叉引用

本发明本申请要求2021年10月4日提交的美国临时专利申请No.63/251,781；2021年10月25日提交的No.63/271,394；2022年3月10日提交的No.63/318,688；和2022年3月29日提交的No.63/325,000的优先权和权益，它们的公开内容在此全部引入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及设备，并且更具体地涉及发泡设备。

背景技术

咖啡饮料，如卡布奇诺，在家中和零售商处都很受欢迎。制作这种咖啡饮料的一个挑战是使牛奶发泡，因此通常需要专门的装置来适当地使牛奶发泡。发泡的牛奶可以作为泡沫形式的“顶部”添加到咖啡基料中。

对于零售商来说，可能希望牛奶和/或其它配料的发泡过程和其分配过程经由一种新颖的设备来完成，从而减少制备多份发泡饮料的时间和劳动。

发明内容

作为第一方面，本公开的实施例涉及一种自动化自清洁发泡设备。该设备包括：壳体，该壳体具有基部、从基部向上延伸的塔部以及从塔部的上部分起并在基部上方大致水平延伸的顶盖；安装在顶盖下方的容器，该容器具有开放的上端部和位于下端部处的出口；从顶盖延伸到容器中的发泡工具，该发泡工具与安装在壳体中的驱动单元在操作上连接；壳体中的第一流体路径，其被构造成从水源接收水并被引导为将水输送到容器中；定位成选择性地打开和关闭通往容器的出口的阀；附接到壳体的阀打开机构，其被构造成选择性地打开和关闭阀；排放口，其定位在出口下方以接收从出口排放的水；第二流体路径，其从所述排放口引出，并被构造成将水输送至外部废水接收器；以及控制器，其与驱动单元、第一流体路径和阀打开机构在操作上连接。

作为第二方面，本公开的实施例涉及一种自动自清洁发泡设备，包括：壳体，其具有基部、从基部向上延伸的塔部以及从塔部的上部分起并在基部上方大致水平延伸的顶盖；可拆卸地安装在顶盖下方的容器，该容器具有开放的上端部和在其下端部处的出口；从顶盖延伸到容器中的发泡工具，该发泡工具与安装在壳体中的驱动单元在操作上连接；壳体中的第一流体路径，其被改造成从水源接收水并被引导为将水输送到容器中；定位成选择性地打开和关闭通往容器的出口的阀；附接到壳体的阀打开机构，其被构造成选择性地打开和关闭阀；杯子保持器，其被定位在出口下方并被构造成在泡沫分配期间保持杯子，该杯子保持器包括排放部段并被构造成从所述容器接收水；第二流体路径，其从杯子保持器的排放部段引出并被构造成将水输送到外部废水接收器；杯子保持器升降机构，其安装到壳体并附接到杯子保持器，该杯子保持器升降机构被改造成为相对于基部升高和降低杯子保持器；以及控制器，其与驱动单元、第一流体路径、阀打开机构和杯子保持器升降机构在操作上连接。

作为第三方面，本公开的实施例涉及一种操作发泡设备的方法。该方法包括：

(a)用待发泡的液体充注容器；

(b)将容器安装在自动发泡设备的壳体上；

(c)驱动安装至壳体的发泡工具，该发泡工具在容器内延伸，以使容器内的液体发泡；

(d)用安装至壳体的第一机构打开容器中的阀，其中，阀的打开允许发泡的液体排放到容器下方的杯子中；

(e)使来自外部水源的水通过壳体并进入到容器中；

(f)经由所述机构关闭容器的阀；

(g)用发泡工具搅动容器中的水；以及

(h)用第二机构打开阀，以允许水通过容器中的出口排放到安装在壳体上的排放口中，该排放口通向外部废水接收器。

附图说明

图1是根据本发明实施例的发泡设备的正面透视图。

图2是图1的发泡设备的前透视图，其中壳体以透明的形式示出，以允许内部部件的图示。

图3是图1的发泡设备的局部底部透视图，示出了容器和顶盖的下侧。

图4A是图1的发泡设备的容器的前透视图，其中门处于其关闭位置。

图4B是图4A的容器的局部顶部后透视图。

图5是图4A的容器的管的后透视图。

图6是图4A的容器的门的后透视图。

图7是图1的发泡设备的局部前透视图，其中容器安装在该发泡设备上。

图8是图1的设备的顶盖、发泡工具和喷淋头的局部底部透视图，其中容器被移除。

图9是图1的发泡设备在发泡器件的前透视图。

图10A和10B是图1的发泡设备的螺线管和容器的侧视图，其中容器的门处于其关闭位置(图10A)和打开位置(图10B)。

图11是在将发泡的液体分配到杯子中期间图1的发泡设备的前透视图，其中容器的门处于其打开位置以允许泡沫排放到杯子中。

图12是在第一冲洗步骤期间图1的发泡设备的前透视图，其中容器的门处于其打开位置，以允许上升的水排放到杯子保持器中的出口中。

图13是在第二冲洗步骤期间图1的发泡设备的前透视图，其中容器的门处于其关闭位置。

图14是在第二冲洗步骤之后的冲洗水的排放期间图1的发泡设备的前透视图，其中容器的门处于其打开位置。

图15是在第二冲洗步骤之后图1的发泡设备的前透视图，其中容器的门处于其关闭位置，使得发泡设备准备好进行另一次发泡操作。

图16是根据本发明的替代实施例的发泡设备的前透视图，发泡设备的头部显示在降低位置。

图17是图16的发泡设备的前透视图，其中头部显示在升高位置。

图18是根据本发明进一步实施例的发泡设备的前透视图。

图19是根据本发明附加实施例的发泡设备的透视图。

图20是图19的发泡设备的发泡容器的顶部透视图。

图21是图20的发泡容器的俯视图。

图22是图20的发泡容器的侧剖视图，提升阀处于关闭位置。

图23是图20的发泡容器的侧剖视图，提升阀处于打开位置。

图24是根据本发明进一步实施例的发泡设备的透视图。

图25A-C是图24的发泡设备的透视图，其中杯子保持器处于降低、中间和升高位置。

图26是根据本发明实施例的用于发泡设备的驱动单元的局部顶部后透视图，其中该驱动单元升高和降低杯子保持器。

图27A-27C是图26的驱动单元和杯子保持器在降低、中间和升高位置的后透视图。

图28A-28D是图27A-27C的驱动单元和杯子保持器的侧视图，示出了降低(图28A和28B)、中间(图28C)和升高(图28D)位置。

图29A-H是根据本发明实施例的提升阀及其升降机构的侧视图。

图30A是图26的发泡设备的杯子保持器的放大局部透视图。

图30B是图30A的杯子保持器的侧剖视图。

图31A是在释放提升阀之前，图26的发泡设备的容器下方的图30A的杯子保持器的侧剖视图。

图31B是图31A的提升阀和容器的侧剖视图，示出了提升阀被杯子保持器提升至其冲洗位置。

图32A是根据本发明的附加实施例的发泡设备的局部后部分解透视图，其中排水池形成塔部的后壁的一部分，并且可以从塔部上拆卸。

图32B是图32A的发泡设备的侧剖视图，其中排水池插入到接收来自排放口的水的位置。

图33A是根据本发明进一步实施例的发泡设备的后透视图。

图33B是图33A的发泡设备的侧剖视图，其中杯子保持器和排水装置显示为处于降低位置。

图33C是图33A的发泡设备的侧剖视图，其中杯子保持器和排放部段显示为处于升高位置。

图34是根据本发明进一步实施例的发泡设备的局部侧视图。

图35是图34的发泡设备的阀和致动机构的放大的局部底部透视图。

图36A是图34的发泡设备的侧剖视图，其中阀处于关闭位置。

图36B是图34的发泡设备的侧剖视图，其中阀处于用于分配到杯子中的打开位置。

图36C是图34的发泡设备的侧剖视图，其中阀处于用于冲洗的打开位置，其中杯子保持器被升高以收集冲洗水。

具体实施方式

下文将参照附图更全面地描述本设备公开内容，附图中示出了各种实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。

相同的数字始终指代相同的元件。在附图中，为了清楚起见，某些线、层、部件、元件或特征的厚度可能被放大。

本文使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不是为了限制本发明。除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应该理解的是，术语，例如在常用词典中定义的那些术语，应该被解释为具有与它们在说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应该以理想化或过于正式的意义来解释，除非在本文中明确定义。为了简洁和/或清楚起见，可能不详细描述众所周知的功能或结构。

如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文所用，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项的任何和所有组合。如本文所用，短语比如“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应该被解释为包括X和Y。如本文所用，短语，比如“在大约X和Y之间”意味着“在大约X和大约Y之间”。如本文所用，短语，比如“从大约X到Y”意味着“从大约X到大约Y”。

应当理解，当元件被称为“在另一个元件上”、“附接到另一个元件”、“连接到另一个元件”、“与另一个元件联接”、“接触另一个元件”等时，它可以直接位于其上、附接、连接、联接或接触另一个元件，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为例如“直接在另一个元件上”、“直接附接到另一个元件”、“直接连接到另一个元件”、“直接与另一个元件联接”或“直接接触另一个元件”时，不存在中间元件。本领域的技术人员还应该理解，当提到与另一个特征“相邻”设置的结构或特征时，该结构或特征可以具有与相邻特征重叠或位于相邻特征之下的部分。

为了便于描述，本文可以使用空间上的相对术语，例如“下方”、“下方”、“较低”、“上方”、“上面”、“侧向”、“左”、“右”等，来描述一个元件或特征与图中所示的另一个元件或特征的关系。应当理解，除了附图中描述的方向之外，空间上的相对术语旨在涵盖使用或操作中设备的不同方向。例如，如果图中的装置被倒置，那么被描述为在其它元件或特征“下方”或“下方”的元件将被定向在其它元件或特征“上方”。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或其他方向),并且本文使用的相对空间关系的描述被相应地解释。

还将理解，如本文所使用的，术语“示例”、“示例性”及其派生词旨在指代本文所讨论的非限制性示例和/或变型实施例，而不旨在指示与一个或更多个其他实施例相比，本文所讨论的一个或更多个实施例的偏好。

现在参考附图，在图1-12中示出了自动自清洁发泡设备，概括地用10表示。设备10包括大致C形的壳体12，该壳体具有基部14、从基部14的后端部向上延伸的塔部16、以及从塔部16的上端部向前延伸的悬伸的顶盖18。基部12包括杯子托(或杯子保持器)20，该杯子托具有用于接收杯子的大致圆形的凹槽或排放口22。凹槽22在其中心附近具有出口24，该出口通向排放管线26(在图2中示意性示出)；该排放管线26可以与外部废水接收器流体连接，例如从房屋输送废水的管道，并因此在排放口24和外部废水接收器之间限定流体路径27。

如图2所示，塔部16容纳水进入管线28，该水进入管线流体连接到外部水源(在图2中以30示意性示出)，例如将水输送到房屋中并通过房屋的管道或附接到壳体12的专用的蓄水池。水进入管线28在塔部16内被向上引导，然后向前进入顶盖18到达环形喷淋头32(也参见图3和图8)，这样，在水源30和下方讨论的发泡容器60之间限定了流体路径29。螺线管34安装在塔部16的前壁16a上；螺线管34包括延伸穿过前壁16a的杆36(也参见图8)。螺线管34和杆36是打开门64的阀打开机构37的部件，这将在下方讨论。此外，杯子传感器38(通常为电子眼等)被安装至前壁16a，并被定位成检测定位在杯子保持器20上的杯子的存在。

再次参照图2以及图3和图8，马达40或其他驱动单元安装在顶盖18中，处于喷淋头32内的开口42上方。具有轴46和搅拌器48的发泡工具44被安装至马达40，轴46向下延伸穿过喷淋头32，并且搅拌器48安装在轴46的下端部上。搅拌器48可以具有适于发泡的许多不同的构造，但是在一些实施例中可以是圆锥形的，例如在Leppert的美国专利公开No.2019/0328171中所描述的，其公开内容通过引用整体结合于此。

从图4A-6中可以看出，发泡容器60通常是柱形的，其具有管61，该管具有在其上端部打开的侧壁62。容器60的下端部覆盖有枢转门64，其用作容器60的阀。门64(图4A、4B和图6)具有底板66、边沿68和从边缘68向后延伸的突起70。突起70具有支承表面73。在其前端，边缘68具有向下延伸到底板66的间隙69。两个凸缘72从管61的侧壁62的后部向后延伸，并包夹突起70。销74在凸缘72之间延伸并穿过突起70，以限定枢转轴线A。如图4B所示，扭矩弹簧76环绕销74并接合突起70和凸缘72，以将门64向关闭位置偏压，在关闭位置，门64覆盖容器60的下端部。门64的底板66还具有在其上表面的外周上的垫圈78，该垫圈被定位成与侧壁62的下边缘接合并提供密封(在一些实施例中，垫圈78可以在制造期间包覆成型到门64中)。

通过将从侧壁62向后延伸的小钩80定位在从前壁16a向前突出的壁架82中的凹穴84内，发泡容器60可以可拆卸地安装在壳体12上(见图3、图7和图8)。此外，如图8所示，从顶盖18的下表面悬垂的两个指状物86形成通道88，管61的上边缘可以装配到该通道中。当如此定位时，管61的侧壁62的上边缘接合顶盖18的下表面。在一些实施例中，管61的上边缘或顶盖18的下表面包括垫圈、O形环或其他密封装置，以在管61和顶盖18之间提供密封。此外，如图8所示，在一些实施例中，弹簧加载的柱塞90定位在通道88内，以向下推动容器60并将其“锁定”在适当位置。

当如上所述安装时，容器60被定位在壳体12上用于发泡。值得注意的是，门64的突起70的支承表面73直接定位在螺线管34的杆36的前方(例如，参见图2、图10A和图10B)。

如图2中示意性示出的，设备10包括电源电路100，该电源电路与外部电源102(例如墙壁电源插座等)在操作上连接。电源电路100还与控制器或处理器104在操作上连接，控制器或处理器又与杯子传感器38、螺线管34、马达40连接，并且在一些情况下与用于在水进入管线28中输送水的泵(未示出)连接。

在操作中，用户(例如在咖啡店工作的咖啡师)将发泡容器60从设备10上拆下，并用要发泡的配料(通常是牛奶，可能还有一些调味配料)充注容器60。以上述方式将容器60放回设备10上，容器60的钩80被接收在壁架82的凹穴84中，并且管61的侧壁62的上边缘被接收在通道88中并与顶盖18的下表面接合(见图7)。在该位置，发泡工具44的轴46和搅拌器48延伸到容器60中，搅拌器48至少部分地浸没在容器60中的液体中。

用户将杯子C放置在杯子保持器20的凹槽22中，在此处杯子C可以被杯子传感器38检测到(图9)。用户然后激活设备10(通常通过操纵按钮、转盘等)。如果杯子传感器38检测到杯子的存在，马达40以足以使液体发泡的速度(例如，0至6000rpm)和/或持续时间(例如，0至20秒)旋转容器60内的发泡工具44。例如，1/4杯牛奶通常在4000-6000rpm的转速下发泡8-12秒。

一旦发泡完成(再次，典型地基于预选的持续时间)，控制器104向螺线管34发送信号以启动，这使得杆36向前延伸到门64的突起70的支承表面73中。这种延伸导致突起70的上端部向前移动，这进而使门64绕轴线A枢转(从图10A和10B的有利位置看，这种枢转运动是顺时针方向的)。门64的枢转向下拉动门64的前端部并将其拉离侧壁62，使得门64的底板66从后向前向下倾斜(图10B和图11)。在这个方向上，容器60中的发泡的液体自由地从底板向下滑动，通过边沿68中的间隙69(其可以用作喷洒口或出口)，并进入下方的杯子C中。

典型地，底板66的角度在大约15度和60度之间(例如，25-40度)，这可以足以促使发泡的液体经由重力作用从底板66向下滑动并进入到杯子中。发泡的液体包含大量空气，使得液体的密度在发泡后降低。将液体发泡成泡沫也增加了液体的粘度。密度的降低和粘度的增加起到阻止发泡的液体流出门64并流入杯子C的趋势的作用。如上所述的门64的倾斜可促使发泡的液体流入杯子C。这种流动也可能受到门64的边沿68中的间隙69的宽度的影响；在一些实施例中，间隙69可以在大约0.75英寸和2英寸之间(例如，1-1.5英寸)。

一旦发泡的液体已经流动到杯子C中，用户可以从杯子保持器20上取下杯子C(现在杯子C中的饮料上面有发泡的头部)。杯子C的移除被杯子传感器38检测到，杯子传感器向水源发出信号以通过流体路径29向容器60提供水；水通过水进入管线28流动到喷淋头32，被喷洒到容器60(其仍具有打开的门64)进行冲洗，并排放到凹槽22和排水出口24中，以沿着流体路径27排出(图12)。这个动作可以提供容器60的自动清洗。

在预选的持续时间(例如，2至5秒)之后，控制器104向螺线管34发送信号以缩回杆36。这一动作导致门64关闭，如上所述，门被扭矩弹簧76朝向关闭位置偏压以关闭。水继续流动到关闭的容器60中，直到容器被部分充注。控制器104然后向马达40发送信号，以旋转发泡工具44来搅动容器60中的水，从而进行更彻底的清洁(图13)。该第二冲洗步骤持续设定的持续时间(例如，2至5秒)，之后控制器104停用马达40。控制器104还再次启动螺线管34，使得门64打开，以允许来自第二次冲洗的水排放到凹槽22和出口24(图14)中。在预选的持续时间(例如，2至5秒)之后，控制器104向螺线管34发送信号，以再次缩回杆36，从而允许门64关闭(图15)。此时，设备10准备好执行另一次发泡。

前述内容表明，发泡设备10能够高度自动化地发泡和冲洗，仅需要用户用发泡液体充注容器60，将杯子C放置在杯子保持器22上，激活设备10，并且一旦发泡的液体已经被分配到杯子C中就移除杯子C。设备10可以完成发泡和清洁的剩余任务，而不需要用户的干预。

本领域的技术人员将会理解，发泡设备可以采取与所描述的不同的形式。作为一个示例，发泡设备可以在容器60和顶盖18中采用磁体等来安装容器60，而不是依靠(a)钩80和壁架82之间的以及(b)通道88中的管61的上边缘之间的相互作用来将容器60安装在壳体12上。作为另一个示例，扭转弹簧76可以被省略，并且磁体可以被包括在突起70中，该磁体吸引螺线管34的杆36以朝向关闭位置偏压门64。作为另一个示例，杯子传感器38可以位于发泡设备10上的其他地方(例如，它可以位于凹槽22中)，或者它可以被省略。作为又一个示例，发泡工具44可以具有不同的构造，特别是搅拌器48可以形成为一系列叶片、翅片等。另一种变型可以利用伺服装置或其他线性致动器代替螺线管34来驱动阀打开机构。作为另外的变型，在一些实施例中，门64可以在一些或全部的发泡步骤期间打开，使得排放可以立即开始。

作为进一步的变型，发泡设备可以包括安装在塔部上的传感器，在杯子传感器38的上方，该杯子传感器可以检测添加到杯子C的泡沫的高度。在该实施例中，一旦达到期望的高度，发泡的排放将终止，在第一次冲洗操作中，残留在容器中的任何发泡被用水冲洗掉。

作为又一个变型，图16和图17示出了发泡设备110，其采用了类似于容器60的容器160。然而，发泡设备160具有相对于壳体112的塔部116可倾斜的头部119。如图16和图17所示，头部119可以相对于塔部116绕枢转轴线B枢转。马达(未示出)、喷淋头128和发泡工具144都安装在头部119上并与其一起枢转。容器160安装在顶盖118的开口中。因此，容器160的装载和卸载不同于上述步骤，但是在容器160安装在顶盖118上并且头部119下降到图16所示的位置之后，发泡操作可以以与上述相同的方式进行。

图18中示出了发泡设备110的变型，并以210表示。在发泡设备210中，与头部枢转以允许安装和移除发泡容器260不同的是，头部219相对于壳体212竖直滑动。

在图19-23中示出了自动自清洁发泡设备的另一个实施例，概括地表示为310。发泡设备310大体上类似于发泡设备10，但是利用不同的发泡容器360，并且依靠不同种类的阀(即提升阀380)来控制泡沫和液体来自发泡容器360的排放。这些部件描述如下。

参考图20-23，发泡容器360的横截面是长形的，侧壁361限定了长形形状。偏心漏斗362从侧壁361悬垂，使得其下端部363朝向发泡容器360的前端部偏移。出口364从下端部363延伸，并位于杯子保持器322上方。

如图22所示，漏斗362的前壁362a限定了相对于竖直方向的角度F1，其中F1通常在大约40度和60度之间。漏斗362的后壁362b限定了相对于竖直方向的角度F2，其中F2通常在大约20度和40度之间。出口364通常具有大约1.25至1.75英寸之间的直径。角度F1、F2和出口364的直径被选择成促进泡沫液体从发泡容器360中排放。

如图20-23所示，提升阀380包括上杆381、止动件382和下杆383。上杆381和下杆383可滑动地接收在发泡容器360的上对准框架366和下对准框架368中，以确保提升阀380的基本竖直运动。止动件382是圆形的(见图21)，具有凸形的上表面385和圆锥形的下表面387。止动件382被定尺寸以充注和密封发泡容器360的出口364。

在其上端部，提升阀380包括磁体388(图20和图21)。螺线管390(在图22和图23中示意性地示出)位于发泡设备310的壳体312的顶盖318中的磁体388上方，并用作阀打开机构。螺线管390连接到控制器392。从图22和图23中可以设想，当螺线管390未被激励时，重力导致提升阀380采取降低位置(图22)，其中止动件382密封出口364并防止液体从发泡容器360排放。经由控制器392给螺线管390激励吸引提升阀380的磁体388并向上拉动提升阀(图23)，这打开发泡容器360的出口364并允许泡沫和/或液体从其中排放。

图21和图22示意性地示出了发泡工具344，其在结构和功能上可以类似于上述发泡工具44；然而，发泡工具344被定位成置于发泡容器360的后部分，以避免与提升阀380干涉。

发泡设备310的操作遵循类似于上述其它发泡设备10、110、210的顺序。在操作中，用户(例如在咖啡店工作的咖啡师)将发泡容器360和提升阀380从设备310上拆下，以用待发泡的配料充注容器360。提升阀380处于其降低位置。容器360被放回设备310上。用户将杯子C放置在杯子保持器322中(在此处杯子C可以被杯子传感器338检测到(图19))。用户然后激活设备310，并且因为杯子传感器338检测到杯子的存在，所以发泡容器360中的配料被发泡。

一旦发泡完成，控制器392向螺线管390发送信号以启动，螺线管吸引提升阀380的磁体388并将提升阀380拉到升高位置(图23)以打开出口364。容器360中的发泡的液体通过漏斗362和出口364从发泡容器360自由排放到下方的杯子C中。

一旦发泡的液体已经流动到杯子C中，用户可以从杯子保持器322上取下杯子C(现在杯子C中的饮料上面有发泡的顶部)。杯子C的移除被杯子传感器338检测到，杯子传感器向控制器392发送信号以激活水源，从而以上述方式沿着流体路径向容器360提供水。提升阀380处于升高位置时，喷洒到容器360中的水冲洗容器360，并通过出口364排放到杯子保持器322中，然后通过流体路径排放到外部废水接收器。这个动作可以提供容器360的自动清洗。在预选的持续时间(例如，2至5秒)之后，控制器392停用螺线管390，这使得提升阀380下降(经由重力作用)至其降低位置。水继续流动到关闭的容器360中，直到容器被部分充注。控制器392然后旋转发泡工具344以搅动容器360中的水，用于更彻底的清洁，之后控制器392停用发泡工具344并再次启动螺线管390，导致提升阀380上升以允许来自第二次冲洗的水排放到杯子保持器322中并排出设备310。在预选的持续时间(例如，2至5秒)之后，控制器392停用螺线管390，以允许提升阀380下降至降低位置。此时，设备310准备好执行另一个发泡操作。

本领域技术人员将会理解，发泡设备310可以采取其他形式。例如，提升阀380可以用不同形式的阀代替，例如枢转闸阀。阀380可以由不同的阀打开机构驱动(例如，可以使用连杆机构来升高和降低阀)。阀380可以被构造成朝向关闭位置弹簧加载(而不是仅依靠重力将阀朝向降低位置偏压)。其他变型也适用于本发明的实施例。

现在参考图24和25A-C，其中示出了另一种发泡设备，概括地用410表示。发泡设备410类似于上述设备310，除了杯子保持器420具有定位在三个不同高度的能力：用于将泡沫分配到大杯子中的降低位置(图24和图25A)；用于将泡沫分配到较小杯子中的中间位置(图25B)；以及用于在分配之后冲洗发泡容器460的升高位置(图25C)。

如图24和图25A-C所示，设备410的壳体的塔部414包括竖直狭槽417。杯子保持器420的排放部段424延伸穿过竖直狭槽417。排水池425位于塔部416内。排水池425包括向排放管线428倾斜的倾斜底板427。排水池425还包括高后壁429，挡板431从后壁429的侧边向前延伸。因此，可以设想，当杯子保持器420和排放部段424上升和下降时，后壁429和挡板431被定位成使得从排放部段424排出的水将被排水池425收集并被引导至倾斜底板427，水将从倾斜底板通过排放管线428排出设备420。这样，产生了流体路径432，其可以包括杯子保持器420、排放部段424、排水池425和排放管线428。

在一些实施例中，杯子保持器420可以在降低、中间和升高位置之间手动移动。可手动移动的杯子保持器420可以具有排放部段424，该排放部段包括与塔部414的壁上的配合特征(未示出)相互作用的特征(闩锁、指状物等)，以使杯子保持器420能够安装在各种高度。这样，在狭槽417内竖直滑动杯子保持器420和排放部段424可以使用户能够将杯子保持器420移动到期望的高度以进行分配，然后在分配完成时再次移动杯子保持器以进行冲洗。在一些实施例中，设备410可以包括“故障安全”开关等，其阻止冲洗操作发生，除非杯子保持器420处于升高位置。

可选地，发泡设备410可以包括连接到控制器的机构(未示出)，该机构自动地升高和降低杯子保持器420到期望的位置。这种机构可以包括例如线性致动器，该线性致动器具有固定到塔部414的轨道和可在轨道上滑动的托架。托架可以固定到排放部段424上。控制器可以在操作上与线性致动器连接，以在降低、中间和升高位置之间自动地驱动排放部段424和杯子保持器420，以执行如上所述的分配和冲洗功能。

在图26-31B中示出了包括如图19-23所示的提升阀和如图24-25C所示的可提升杯子保持器的发泡设备，并且概括地以510表示。杯子保持器(本文称为杯子保持器)520可经由杯子保持器升降机构540移动到降低位置(图27A、图28A和图28B)和升高位置(图27C和图28D)之间的任何提升度/高度。升降机构540将在下方详细描述。

参考图26和图27A，杯子保持器升降机构540包括安装在固定平台544上的马达542。平台544安装在两个直立支撑件546的上端部附近。支撑件546被两个支架548横跨。具有两个轨道552的滑动构件550固定到支架548上。托架554可滑动地安装在轨道552上。杯子保持器520经由其排放部段524安装到托架554上。固定有螺母558的支承座556从托架554向后延伸。螺纹轴543从马达542延伸穿过螺母558和支承座556。因此，当马达542旋转轴543时，这种旋转驱动托架554和杯子保持器520上下运动，托架554沿着滑动构件550的轨道552滑动。

参考图27A-27C和28A-28D，杯子保持器520可以由马达542(由图26中示意性示出的控制器538控制)在降低位置(例如图28A(杯子保持器520中没有杯子)和图27A以及图28B(杯子保持器520中有杯子C)所示的位置)和无限数量的升高位置之间驱动。示例性的升高位置包括图27B和图28C中所示的那些位置(其示出了杯子保持器520和用于分配泡沫的小杯子的可能的升高位置)，以及图27C和凸28D中所示的那些位置(其示出了用于冲洗发泡容器560、提升阀580和杯子保持器520的高度升高的位置，这将在下方更详细地描述)。

现在参照图26和图29A-29H，其中示出了提升阀580及其操作方式。类似于上述提升阀380，提升阀580具有上杆581、止动件582和下杆583。上杆581和下杆583可滑动地接收在发泡容器560的上对准框架566和下对准框架568中，以确保提升阀580的基本竖直运动。止动件582是圆形的，具有凸形的上表面585和下表面587。止动件582被定尺寸以充注和密封发泡容器560的出口562。在其上端部，提升阀580包括由肩部586环绕的磁体588。

参考图26，阀打开机构599包括带有轴590的马达589，该轴具有齿590a，马达安装在顶盖518的底板518a上。具有齿591a的齿杆591与轴590的齿590a啮合并且大致竖直延伸穿过底板518a中的凸起的中空凸台592中的孔594(也见图29A)。引导件593被定位成支撑和引导与轴590相对的齿杆591的侧边缘；引导件593允许杆591相对于马达589和底板518a竖直地滑动。

参照图29A-29H可以理解在发泡和冲洗操作期间提升阀580的操作。图29A示出了提升阀580在容器560内处于降低位置，使得止动件582位于容器560的出口562中。在这个位置时发生用配料充注容器560和发泡。马达589(由控制器538控制)将齿杆591保持在升高位置。当发泡完成时，马达589转动轴590，以驱动齿杆591向下穿过凸起的凸台592中的孔594(图29B)。当齿杆591的下端部接近提升阀380上端部处的磁体588时，磁体588被齿杆591吸引，导致提升阀380上升并粘到齿杆591的下端部(图29C)。马达589然后向上驱动齿杆591和附接的提升阀580，从而从出口562拉动止动件582，并允许泡沫通过出口562排放到位于出口562下方的杯子保持器520上的杯子中(图29D)。止动件582和出口562之间的间隙相对较大(例如，1/2到3/4英寸)，以允许泡沫从出口562排放。

当泡沫已经被分配时，马达589继续向上驱动齿杆591。包含磁体588的提升阀580的肩部586接触凸起的凸台592的下侧(图29E)。因为孔594小于提升阀580的肩部586，齿杆591的继续上升将齿杆591的下端部与磁体588分离(图29F)。一旦分离，重力促使提升阀580下降到其降低位置(图29G),使得止动件582填充出口562，并且没有进一步的泡沫流动通过出口562。马达589然后驱动齿杆591稍微向下回到其初始位置(图29H),以等待另一次发泡操作。

容器560的冲洗然后以以下方式进行。水被释放到容器560中，提升阀580被定位成防止通过容器560的出口562排水。当容器560要排放冲洗水时，杯子保持器520被马达542升高到容器560下方的位置(见图31A和31B)。如图30A和30B所示，杯子保持器520在凹形碗522的中心具有中心柱521，该凹形碗供给至排放部段524。角撑板523延伸至支柱521的上端之上，以支撑用于被充注的杯子的表面，并且还在碗522的壁的内部径向延伸，但是在远未到达柱521处终止。因此，当杯子保持器520上升到容器下方的升高位置时，柱521接触提升阀580的下杆583的下端部，并驱动提升阀580略微向上(图31B)。提升阀580的向上运动在止动件582和容器560的出口562之间产生小间隙G。冲洗水穿过该间隙G，流出出口562，并进入到杯子保持器520的碗522中。从碗中，水排放到排放部段524，然后前进到类似于图24的排水池325的排水结构，并流出设备510。

在一些实施例中，间隙G可以在大约1/16英寸和1/4英寸之间(例如，大约1/8英寸)。这种间隙可以为流动通过间隙G的水产生类似喷嘴的效果，这有助于冲洗。此外，在一些实施例中，止动件582的凸形下表面587促使至少一些冲洗水沿着下表面585流动，而不是直接通过出口562下降。这种流动有助于在冲洗期间清洁提升阀580的下表面587和下杆583。

当冲洗完成时，控制器538向马达542发送信号，以将杯子保持器520降低到其降低位置，在该降低位置准备开始下一次发泡操作。

在图28A-D中还可以看到四个位置传感器600、602、604、606。这些与控制器538在操作上连接的传感器可以检测物体(例如，杯子)的存在，并且可以用来告知发泡设备510：(a)杯子保持器520中杯子的存在，以及(b)杯子的尺寸/高度。例如，特别大的杯子可以由所有四个传感器600、602、604、606检测，大杯子可以仅由三个最低的传感器600、602、604检测，中杯子可以仅由两个最低的传感器600、602检测，小杯子可以仅由最低的传感器600检测。控制器528接收来自传感器600、602、604、606的信息，然后可以确定将杯子保持器520升高多少(如果有的话),以在发泡后从容器560接收泡沫。

作为替代，发泡设备510可以包括更少的传感器，并且依赖于定时或其他参数来选择杯子保持器520的高度。例如，可以使用两个传感器；其中一个可以布置在较低的位置，以便检测任何尺寸的杯子，第二个可以布置在杯子保持器520将要停止处的最高的杯子的的高度上方的位置。一旦杯子保持器开始上升，它将继续上升，直到第二个传感器检测到它的存在，此时它停止上升，并处于从容器接收泡沫的位置。也可以采用其他变型/序列/控制逻辑路径。

还可以注意到，在上述任何实施例中，该杯子保持器/杯架可以是可拆卸的，以便于清洁。

图32A和32B示出了发泡设备的另一个可选实施例，并且概括地以610表示。发泡设备610类似于发泡设备510，但是包括排水池625，该排水池可从塔部616的后壁616b上拆卸，并且装配在后壁616b中的孔630内。排水池625包括手柄625a，以帮助移除和插入。排水池625还包括后壁629、挡板631和底板627，其类似于排水池425。龙头637从后壁629延伸并通向排放管线628。杯子保持器620和排放部段624排放到排水池625中，并且可以相对于排水池升高或降低。

排水池625可以经由任何方便的方式固定到后壁616b，例如闩锁、摩擦配合、螺钉等。可以设想，可拆卸的排水池可能有利于发泡设备610的定期清洁。

本领域技术人员将会理解，排水池可以位于其他地方，或可以由其他部件形成。例如，单独的、可拆卸的壁或盖可以安装到塔部的前部分，并且水可以从杯子保持器通过排放部段排放到盖后面的空间并进入排水管线。这种布置允许盖能够根据需要被移除和清洗。在这种布置中，杯子保持器升降机构可以偏离中心，以允许杯子保持器的排放部段排放到盖后面的前述空间。

现在参考图33A-33C，其中示出了另一个发泡设备，概括地用710表示。发泡设备710类似于发泡设备610，但是其排水池725主要位于塔部716的后壁716b的后方。如图33A所示，排水池725包括围绕侧壁731、顶板733和底板727的边沿725r。边沿725r与塔部716的后壁716b邻接并重叠。排水池725的后壁729横跨侧壁731，并以凸形轮廓向后突出。喷口735位于底板727的后方，并通向排水管线728。

如同排水池625一样，排水池725是可拆卸的，以便于清洁。此外，因为从杯子保持器720和排放部段724到排水池中的排水发生在塔部716的后壁716b的后方，所以当废水被排放时，可以有较少的废水飞溅到塔部716的内部。

现在参考图34-36C，其中示出了另一个发泡设备，概括地用810表示。发泡设备810类似于发泡设备710，因为它包括发泡工具844、容器860和用于升高杯子C和收集冲洗水的杯子保持器820(见图36C)。然而，发泡设备810包括与上述不同的阀880和致动机构890。

参考图35，阀880包括止动件882和臂883，所述臂具有指状物884和在指状物884和止动件882之间延伸的两个支架885。从图36A中可以看出，指状物884与支架885以微小角度设置。两个柱886容纳在夹具865中，夹具从容器860的底部表面延伸并限定枢转轴线。弹簧(未示出)与阀880相关联，以将阀偏压向图35和图36A的关闭位置。

仍然参照图35，致动机构890包括带有齿轮轴892的马达891。马达891安装在壳体12的塔部16内。具有主体895的致动构件894在枢轴897处安装到壳体12的塔部16上。主体895的表面的一部分是齿状的并与马达891的轴892的齿啮合。指状物896从主体895延伸。

现在参考图36A，其中阀880显示为处于其关闭位置。在该位置，止动件882从下方密封容器860中的出口864。弹簧将止动件882偏压向该位置，使得阀880保持关闭，除非被致动机构890移动。在静止位置，致动构件894围绕枢轴897旋转，使得指状物896从主体895向下延伸。对于发泡设备810要求容器860关闭的所有操作，阀880和致动机构890保持在该位置。

图36B示出了处于打开位置的阀880和致动机构890。为了打开阀880，发泡设备810的控制器向马达891发送信号以旋转轴892。轴892的旋转导致致动构件894围绕枢轴897旋转(这种旋转在图36A-C中是顺时针的)，以朝向阀880的指状物884升高指状物896。注意，容器860在其下边沿包括狭槽861，以适应指状物896的运动。致动构件894的指状物896接合阀880的指状物884的下表面，并迫使阀的指状物向上。这种运动使阀880围绕由柱886限定的枢转轴线旋转，这进而将止动件882降低远离容器860的出口864。阀880的打开允许发泡设备810执行需要容器860从其下端部排放的操作。这种操作可以包括将发泡的液体从容器860分配到杯子C中(图36B)，冲洗容器860并将冲洗水收集在升高的杯子保持器820中(图36C)。

领域技术人员将认识到发泡设备810可以采取其他形式。例如，致动机构890可以被构造成使得致动构件894直接连接到马达891的轴并且相对于马达的轴固定。作为另一个示例，阀880可以被构造成使得它相对于容器860滑动以打开和关闭，而不是依赖于枢转动作。本领域技术人员也可以设想其他可能性。

上面结合附图示例性地描述了本发明的一些实施例。本发明所属领域的普通技术人员应该理解，上述实施例中所示的具体结构仅仅是示例性的，而不是限制性的。此外，本发明所属领域的普通技术人员可以将上述各种技术特征按照各种可能的方式进行组合，构成新的技术方案或者进行其他修改，这些新的技术方案都包含在本发明的范围内。

Claims (31)

1.一种自动自清洁发泡设备，包括：

壳体，该壳体具有基部、从基部向上延伸的塔部以及从该塔部的上部分并在基部上方大致水平地延伸的顶盖；

安装在所述顶盖下方的容器，所述容器具有开放的上端部和在该容器的下端部处的出口；

发泡工具，该发泡工具从所述顶盖延伸到所述容器中，所述发泡工具与安装在所述壳体中的驱动单元在操作上连接；

所述壳体中的第一流体路径，该第一流体路径被构造成从水源接收水并被引导以将水输送到所述容器中；

阀，该阀被定位成选择性地打开和关闭通往所述容器的出口；

阀打开机构，该阀打开机构被附接至壳体并被构造成选择性地打开和关闭所述阀；

排放口，所述排放口定位在所述出口下方以接收从所述出口排放的水；

第二流体路径，所述第二流体路径被从所述排放口引导出来并被构造成将水输送至外部废水接收器；以及

控制器，该控制器与所述驱动单元、所述第一流体路径和所述阀打开机构在操作上连接。

2.根据权利要求1所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述驱动单元包括安装在所述壳体中的马达。

3.根据权利要求1所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述容器被可移除地附接至所述壳体。

4.根据权利要求3所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述阀附接至所述容器并且能够与所述容器一起从所述壳体移除。

5.根据权利要求4所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述容器具有长形横截面。

6.根据权利要求5所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述出口从所述发泡工具处横向地偏移。

7.根据权利要求3所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述阀包括止动件，当所述阀关闭时，所述止动件定位在所述出口中，当所述阀打开时，所述止动件升高到所述出口上方。

8.根据权利要求7所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述阀包括上端部，所述上端部包括磁体，并且其中，所述阀打开机构被构造成吸引所述磁体以从所述出口升高所述阀。

9.根据权利要求8所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述阀打开机构包括可激活的螺线管。

10.根据权利要求7所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述阀打开机构包括被降低以吸引所述阀的磁体的构件。

11.根据权利要求1所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述排放口位于所述基部中。

12.根据权利要求1所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述基部包括用于杯子的杯子保持器，以从所述容器接收发泡的液体。

13.根据权利要求12所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述排放口位于所述杯子保持器中。

14.根据权利要求13所述的自动自清洁发泡设备，进一步包括安装至所述壳体并附接至所述杯子保持器的杯子保持器升降机构，所述杯子保持器升降机构被构造成相对于所述基部升高和降低所述杯子保持器。

15.根据权利要求1所述的自动自清洁发泡设备，进一步包括至少一个传感器，所述至少一个传感器安装至所述壳体以检测所述杯子保持器上的杯子的存在，所述至少一个传感器与所述控制器在操作上连接。

16.根据权利要求15所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述至少一个传感器为安装至所述壳体的多个传感器，其中，所述传感器的位置使所述控制器能够确定杯子的尺寸。

17.根据权利要求14所述的自动自清洁发泡设备，进一步包括安装到所述壳体的多个传感器，用以检测所述杯子保持器上的杯子的存在，所述传感器与所述控制器在操作上连接。

18.根据权利要求12所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述杯子保持器升降机构、所述杯子保持器和所述阀被构造成使得当水从所述出口排放到所述排放口中时，所述杯子保持器接合所述阀以打开所述出口。

19.根据权利要求1所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述容器经由一个或更多个磁体安装在所述顶盖下方。

20.一种自动自清洁发泡设备，包括：

壳体，所述壳体具有基部、从所述基部向上延伸的塔部以及从所述塔部的上部分起并在所述基部上方大致水平地延伸的顶盖；

被可移除地安装在所述顶盖下方的容器，该容器具有开放的上端部和在该容器的下端部处的出口；

发泡工具，该发泡工具从所述顶盖延伸到所述容器中，所述发泡工具与安装在所述壳体中的驱动单元在操作上连接；

所述壳体中的第一流体路径，该第一流体路径被构造成从水源接收水并被引导成以将水输送到所述容器中；

阀，该阀被定位成选择性地打开和关闭通往所述容器的出口；

阀打开机构，该阀打开机构附接至所述壳体并被构造成选择性地打开和关闭所述阀；

杯子保持器，该杯子保持器定位在所述出口下方并被构造成在发泡分配期间保持杯子，所述杯子保持器包括排水部段并被构造成从所述容器接收水；

第二流体路径，该第二流体路径被从所述杯子保持器的排放部段引出并被构造成将水输送到外部废水接收器；

杯子保持器升降机构，该杯子保持器升降机构安装至所述壳体并附接至所述杯子保持器，所述杯子保持器升降机构被构造成相对于所述基部升高和降低所述杯子保持器；以及

控制器，该控制器与所述驱动单元、所述第一流体路径、所述阀打开机构和所述杯子保持器升降机构在操作上连接。

21.根据权利要求20所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述杯子保持器升降机构、所述杯子保持器和所述阀被构造成使得当水从所述出口排放到所述排放口中时，所述杯子保持器接合阀以打开所述容器中的出口。

22.根据权利要求20所述的自动自清洁发泡设备，进一步包括被安装至所述壳体的多个传感器，所述传感器与所述控制器在操作上连接，其中，所述传感器的位置使所述控制器能够确定杯子的尺寸。

23.根据权利要求22所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述控制器被配置成响应于由所述多个传感器接收的数据，引导所述杯子保持器升降机构将所述杯子保持器移动到多个位置中的一个。

24.根据权利要求20所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述杯子保持器升降机构包括在所述壳体的塔部内的载体构件，所述载体构件被构造成用于在所述塔部内竖直移动，并且其中，所述排放部段被安装至所述载体构件。

25.根据权利要求20所述的自动自清洁发泡设备，其中，所述外部废水接收器是能够从所述壳体拆卸的排放池。

26.一种操作发泡设备的方法，包括：

(a)用待发泡的液体充注容器；

(b)将所述容器安装在自动发泡设备的壳体上；

(c)驱动安装在所述壳体上的发泡工具，以使所述容器内的液体发泡，所述发泡工具在所述容器内延伸；

(d)用安装至所述壳体的第一机构打开所述容器中的阀，其中，所述阀的打开允许发泡的液体排放到所述容器下方的杯子中；

(e)使来自外部水源的水通过所述壳体并进入到所述容器中；

(f)经由所述机构关闭通往所述容器的阀；

(g)用所述发泡工具搅动所述容器中的水；以及

(h)用第二机构打开阀，以允许水通过所述容器中的出口排放到安装在所述壳体上的排放口中，该排放口通向外部废水接收器。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述步骤(f)发生在步骤(e)之前。

28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述步骤(f)发生在步骤(e)期间。

29.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第一机构和第二机构是一致的。

30.根据权利要求26所述的方法，其中，所述设备包括杯子保持器，并且其中，所述第二机构是杯子保持器升降机构，使得所述步骤(h)包括将所述阀与杯子保持器接合。

31.根据权利要求26所述的方法，其中，所述设备包括杯子保持器和杯子保持器升降机构，并且其中，所述方法进一步包括在所述步骤(d)之前，基于所述杯子保持器中的杯子的尺寸，用所述杯子保持器升降机构将所述杯子保持器升降至所述容器下方的位置。

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