(57)【要約】  本発明は、性能を改良し、必要であれば一体型フィルタに複数の濾過機能を組み込むことによって、粒子状物質及び気相汚染物質のような汚染物質を、汚染されやすい電子又は光学機器のような閉じた環境から濾過するためのデバイスに関する。濾過機能には、受動吸着フィルタが含まれる。その上、筐体内部に所望される機能に応じて、再循環フィルタ、拡散チューブ、及び外部実装機能をフィルタに付与できる。
2008509808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内部の汚染物質を除去するための吸着アセンブリであって、
ａ）接着剤；
ｂ）底面、上面及び少なくとも１つの側面を有する吸着媒体；並びに
ｃ）該吸着媒体を被覆するフィルタ媒体
を含んでなり、該フィルタ媒体が該吸着媒体の該上面及び少なくとも１つの側面に隣接し、該吸着媒体が少なくとも１つの溝を含むことを特徴とする、吸着アセンブリ。
【請求項２】
前記底面が接着剤の層と隣接する、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項３】
前記フィルタ媒体が多孔質ポリマー膜を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項４】
前記フィルタ媒体が疎水性である、請求項３に記載の吸着アセンブリ。
【請求項５】
前記フィルタ媒体がＰＴＦＥを含む、請求項３に記載の吸着アセンブリ。
【請求項６】
前記多孔質ポリマー膜に配置されたエレクトレット粒子フィルタ層をさらに含む、請求項３に記載の吸着アセンブリ。
【請求項７】
前記フィルタ媒体がエレクトレットフィルタ媒体を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項８】
前記吸着媒体がＰＴＦＥ及び吸着材を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項９】
前記吸着媒体が吸着材で充填されたＰＴＦＥ膜を含む、請求項８に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１０】
前記吸着媒体が成形されている、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１１】
前記吸着媒体が吸着材を含浸した不織布である、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１２】
前記吸着媒体がファイバースクリムの少なくとも１つの面に配置された粒状材料である、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１３】
前記吸着媒体が物理吸着材を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１４】
前記物理吸着材が、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、シリカゲル及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１５】
前記吸着媒体が化学吸着材を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１６】
前記化学吸着材が、過マンガン酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び硫酸カルシウム、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの物質で含浸した材料である、請求項１５に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの溝が前記フィルタ媒体に隣接する、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの溝が前記吸着媒体の側面にある、請求項１７に記載の吸着アセンブリ。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの溝が前記吸着媒体の前記上面にある、請求項１７に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２０】
前記吸着媒体が前記底面に少なくとも１つの溝をさらに含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２１】
前記吸着アセンブリが表面のいずれかに２つ以上の溝を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２２】
前記溝が平行である、請求項２１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２３】
前記溝が放射状パターンを形成する、請求項２１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２４】
前記溝が交差している、請求項２１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２５】
前記吸着媒体が２つ以上の層を含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２６】
前記吸着媒体が、少なくとも１つの溝を有する第１層と、該第１層に隣接する第２層とを含み、該第１層の該少なくとも１つの溝が該第２層と隣接するように、該第１層及び該第２層が配置されている、請求項２５に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２７】
前記第２層が少なくとも１つの溝を含み、前記第１層の前記少なくとも１つの溝が前記第２層の該少なくとも１つの溝と面するように、前記第１層及び前記第２層が配置されている、請求項２６に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２８】
前記第１層及び前記第２層が溝を含み、前記第１層の該溝が前記第２層と隣接しかつ前記第２層の該溝が前記第１層と反対側の表面にあるように、前記第１層及び前記第２層が配置されている、請求項２２に記載の吸着アセンブリ。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの溝の深さが少なくとも約１ミル（０．０２５ｍｍ）である、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの溝の深さが少なくとも約５ミル（０．１２７ｍｍ）である、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの溝の深さが少なくとも約１０ミル（０．２５４ｍｍ）である、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項３２】
前記吸着媒体の前記上面の周縁部を取り囲む溝をさらに含む、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項３３】
前記フィルタ媒体と実質的に積層関係にある不透過性層をさらに含み、前記吸着アセンブリが前記筐体の外側に実装される、請求項１に記載の吸着アセンブリ。
【請求項３４】
流体注入口／排出口を備えた筐体内部の汚染物質を除去するための吸着ブリーザアセンブリであって、
ａ）接着剤；
ｂ）底面、上面、及び少なくとも１つの側面を有して、該流体注入口／排出口と流体が連通する状態である吸着媒体；並びに
ｃ）該吸着媒体を被覆するフィルタ媒体
を含んでなり、該フィルタ媒体が該吸着媒体の該上面及び少なくとも１つの側面に隣接し、該吸着媒体が該フィルタ媒体と隣接する少なくとも１つの溝を含むことを特徴とする、吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項３５】
前記底面が接着剤の層と隣接する、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項３６】
前記フィルタ媒体が多孔質ポリマー膜を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項３７】
前記フィルタ媒体が疎水性である、請求項３６に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項３８】
前記フィルタ媒体がＰＴＦＥを含む、請求項３６に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項３９】
前記多孔質ポリマー膜に配置されたエレクトレット粒子フィルタ層をさらに含む、請求項３６に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４０】
前記フィルタ媒体がエレクトレットフィルタ媒体を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４１】
前記吸着媒体がＰＴＦＥ及び吸着材を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４２】
前記吸着媒体が吸着材で充填されたＰＴＦＥ膜を含む、請求項４１に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４３】
前記吸着媒体が成形されている、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４４】
前記吸着媒体が吸着材を含浸した不織布である、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４５】
前記吸着媒体がファイバースクリムの少なくとも１つの面に配置された粒状吸着材である、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４６】
前記吸着媒体が物理吸着材を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４７】
前記物理吸着材が、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、シリカゲル及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４８】
前記吸着媒体が化学吸着材を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項４９】
前記化学吸着材が、過マンガン酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び硫酸カルシウム、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの物質で含浸した材料を含む、請求項４８に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの溝が前記吸着媒体の側面にある、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５１】
前記少なくとも１つの溝が前記吸着媒体の前記上面にある、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５２】
前記吸着媒体が前記底面に少なくとも１つの溝をさらに含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５３】
前記吸着媒体が表面のいずれかに２つ以上の溝を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５４】
前記溝が平行である、請求項５３に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５５】
前記溝が放射状パターンを形成する、請求項５３に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５６】
前記溝が交差している、請求項５３に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５７】
前記吸着媒体が２つ以上の層を含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５８】
前記吸着媒体が、少なくとも１つの溝を有する第１層と、その溝付の第１吸着層に隣接する第２層とを含み、該第１層の該少なくとも１つの溝が該第２層と隣接するように、該第１吸着層及び該第２吸着層が配置されている、請求項５７に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項５９】
前記第２層が少なくとも１つの溝を含み、前記第１層の前記少なくとも１つの溝が前記第２層の該少なくとも１つの溝と面するように、前記第１層及び前記第２層が配置されている、請求項５７に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６０】
前記第１層及び前記第２層が溝を含み、前記第１層の該溝が前記第２層と隣接しかつ前記第２層の該溝が前記第１層と反対側の表面にあるように、前記第１層及び前記第２層が配置されている、請求項５９に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６１】
前記アセンブリ内部に画定された拡散流路をさらに含み、前記口と前記吸着媒体との間を流体が連通するための経路を画定するように該拡散流路が適合している、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６２】
前記口及び前記吸着媒体と流体が連通する状態である拡散流路をさらに含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの溝の深さが少なくとも約１ミル（０．０２５ｍｍ）である、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの溝の深さが少なくとも約５ミル（０．１２７ｍｍ）である、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの溝の深さが少なくとも約１０ミル（０．２５４ｍｍ）である、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６６】
前記吸着媒体の前記上面の周縁部を取り囲む溝をさらに含む、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６７】
前記接着剤が、少なくとも感圧接着剤、ＵＶ硬化接着剤、ホットメルト接着剤、超音波活性化ポリマー、低温接着剤及びエポキシからなる群から選択される、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６８】
不透過性層をさらに含み、前記筐体の内側の代わりに前記筐体の外側に実装される、請求項３４に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項６９】
前記口と前記吸着媒体との間を流体が連通するための経路を画定するように適合させた拡散流路をさらに含む、請求項６８に記載の吸着ブリーザアセンブリ。
【請求項７０】
ａ）流体注入口を備えており、かつ密閉体積を画定する筐体を用意し；
ｂ）該筐体に隣接する底面、該底面と反対側の上面、及び少なくとも１つの側面を有しており、該流体注入口及び該密閉体積と流体が連通する状態である吸着媒体を用意し；並びに
ｃ）該吸着媒体の少なくとも該上面及び１つの側面をフィルタ媒体で被覆する
工程を含んでなり、該吸着媒体が、該フィルタ媒体に隣接する少なくとも１つの溝を含むことを特徴とする、筐体から汚染物質を除去する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染の影響を受けやすい電子機器又は光学機器（例えばコンピュータディスクドライブ）のような制限された環境から、粒子状物質又は気相汚染物質のような汚染物質を濾過するための器具に関する。詳しくは、このフィルタアセンブリは、機器内部から発生した汚染物質、及び必要に応じて機器に進入する注入空気からの汚染物質を濾過する。
【背景技術】
【０００２】
敏感な装置を内含する多くの筐体は、装置が適切に動作するよう非常に清浄な環境を維持しなければならない。例として以下の筐体が挙げられる：機械的、光学的、又は電気的動作と干渉しうる粒子状物質及び気体汚染物質に対して敏感な光学表面又は電気接続；粒子、有機気体、水分及び腐食性気体に対して敏感な、コンピュータハードディスクドライブのようなデータ記録デバイス；薄膜及び半導体ウェーハの加工；並びに粒子、水分の蓄積及び腐食に加えて、流体及び気体からの汚染に対して敏感でありうる、自動車及び工業用途に使用されるもののような電子制御機器。そのような筐体における汚染は、筐体の内側及び外側の両方に由来する。例えばコンピュータハードドライブでは、損傷は外部汚染物質に加えて内部源から発生する粒子及び気体からも起こりうる。ここでは、「ハードドライブ」、「ハードディスクドライブ」、「ディスクドライブ」、「ドライブ」を便宜上使用することとし、これらは汚染に敏感な装置又は材料のための任意の筐体を含むものと理解する。
【０００３】
ディスクドライブは、周囲環境に見出されかつドライブに侵入しうる、多数の汚染物質から保護しなければならない。このことは、取り外し可能でかつ任意の環境に持ち運び可能なドライブ、例えばラップトップコンピュータ又はパーソナルコンピュータメモリーカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）スロットで使用されるディスクドライブ、あるいは通常のデータ処理環境で使用されないであろう他のドライブに特に当てはまる。ゲームシステム、家庭用ビデオレコーダ、自動車のマッピングシステム及び他の用途で使用されるドライブは、標準的なデスクトップコンピュータ用途よりも苛酷な環境を乗り切らなければならない。
【０００４】
汚染は様々な形態で起こりうる。例えば、ディスクドライブは塩素及び二酸化硫黄のような腐食性イオンに影響を受けやすく、湿度変化にも敏感な場合がある。従って様々な故障機構が存在する。コンピュータディスクドライブにおける、汚染に関係する重大な故障機構の１つは、静止摩擦又は「吸着」である。ヘッド−ディスク界面に平行な粘性抵抗が増大しつつディスクが定常状態にあると、ドライブヘッドのディスクへの付着が増大して吸着が生じる。新しい高密度ディスクはより滑らかであり、かつ潤滑剤の比較的薄い層を含むために、汚染物質起因の吸着により敏感である。ディスク上の汚染物質は表面エネルギーを変化させ、ヘッド及びディスク間の付着力を増大させて吸着を引き起こす。また吸着は、ヘッドとディスクのすき間に凝縮する気体によっても引き起こされる。持ち運び可能なコンピュータ用のより小さいディスクドライブ、及び家庭用ビデオレコーダのような他の用途に使用される低騒音ドライブについて使用される、低エネルギー・低トルクモーターは、吸着に関連する故障に対してさらに敏感である。
【０００５】
汚染に関係する他の重大な故障機構はヘッドクラッシュである。ヘッドクラッシュは粒子がヘッド−ディスク界面に入り込んだときに起こりうる。現代の高密度ドライブの動作中にヘッド及びディスク間の間隔又は浮遊高さは３０ナノメートル以下である。回転速度がドライブの可能な最大データ転送速度に影響するため、現代のディスクドライブの回転速度は増加している。いくつかの最近のドライブは１５，０００回転／分で動作し、将来のドライブはより高速度を使用することになると思われる。このような高速度及び低浮遊高さの場合、サブミクロン大の粒子であっても問題となる場合があって、粒子の上を浮遊した後に粒子又はディスクへのヘッドの衝突を引き起こし、ドライブを突然故障状態に至らしめる。また粒子はデータの完全性及びドライブの機械的信頼性に悪影響を及ぼす場合もあり、これをサーマルアスペリティ（thermal asperity）ということが多い。
【０００６】
またディスクドライブは湿度変化にも影響を受けやすい。静電気が増加する、あるいは潤滑剤の厚さ又は機能が低下する場合があるため、低湿度は問題となる。しかしながら高湿度では、腐食が促進され潤滑剤が膨潤しうる。有機又は酸性気体の汚染物質から保護するのと比べて、湿度からドライブを保護するためには非常により多くの吸着材を必要とする。従って、湿度変動からの緩衝が必要なドライブは大量の吸着材を必要とする。
【０００７】
汚染に関連する故障を防ぐために、様々なフィルタデバイスが使用されている。例えば、粒子がディスクドライブに入らないようにするフィルタデバイスが周知である。そのいくつかは、ポリカーボネート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、又は他のいくつかの材料のハウジングによって所定位置に保持されたフィルタ媒体からなる。他のものは、１層又は複数層の感圧接着剤を利用した自己接着性ディスク形状のフィルタ媒体からなる。いくつかのフィルタは筐体内の通気口を覆って実装及び封止され、ドライブに進入する空気から粒子状物質を濾過する。フィルタ媒体が高い濾過効率を有することだけではなく、空気流又は圧力損失に対して低抵抗であることにも濾過性能は左右される。圧力損失が高すぎると、フィルタを通って進入する代わりにガスケット、ねじ穴又は他の継ぎ目を通って濾過されない空気が筐体内に漏入する。そのようなフィルタは、外部由来の粒子状物質にはよく機能する場合があるが、気相汚染物質から生じる問題には対処しない。
【０００８】
内部粒子フィルタ、すなわち再循環フィルタもまた周知である。これらフィルタは通常、ポリエステル不織裏地材に積層された延伸ＰＴＦＥ膜のようなフィルタ媒体の小片である。他の再循環フィルタは、エレクトレット（すなわち静電性）フィルタ媒体を含む「枕型（pillow-shaped）」フィルタである。これらのフィルタは、スロット又は「Ｃ」溝に圧入でき、コンピュータハードディスクドライブの回転するディスクの近く、又は電子制御キャビネットのファンの前などのような、能動的な空気流の中に配置される。代わりに、再循環フィルタ媒体をプラスチックフレームに入れてもよい。再循環フィルタは内部的に発生した粒子の粒子状物質除去によく機能するが、気相汚染物質の問題には対処せず、またドライブに進入する外部粒子からの保護も提供しない。
【０００９】
内部吸着フィルタも周知であり、Sassaらの米国特許第４８３０６４３号に一例が記載されている。この特許は、粉末、粒子状又はビーズ状の吸着材又は吸着材混合物が外部の延伸ＰＴＦＥチューブ内に封入されている、吸着フィルタを教示している。このフィルタは、W.L. Gore & Associates, Inc., Elkton, Marylandが製造し、ＧＯＲＥ−ＳＯＲＢＥＲ（登録商標）モジュールの商品名で市販されている。第２の周知の内部吸着アセンブリは、Dauberらの米国特許第５５９３４８２号に記載されている。第３の内部吸着アセンブリは、２層のフィルタ媒体間に活性炭／ＰＴＦＥ複合体のような吸着材層を組み込んである、あるいは代わりにフィルタ媒体層に包まれており、再循環フィルタを取り付ける多くの方法でスロット又は「Ｃ」溝の間に取り付けることができるが、フィルタを通る大量の空気流を伴わない。そのようなフィルタはDauberらの米国特許第５５０００３８号に記載されている。
【００１０】
既知の内部吸着フィルタは気相汚染物質の吸着にはよく機能するが、粒子状物質を非常に良好に濾過するわけではない。粒子のフィルタへの何らかの衝突によって（すなわち粒子を含んだ空気をフィルタの周りにある速度で移動させつつ、大きい粒子を吸着フィルタに衝突、又はぶつけることによって）、又は粒子をフィルタ上に拡散することによって、これらのフィルタは粒子を収集できる。しかしながら、これらのフィルタは標準的な再循環フィルタと同等に近い性能を発揮しない。標準的な再循環フィルタは、ふるい（大きすぎてフィルタの空孔構造を通過できない粒子の機械的捕捉）、衝突（大きすぎてフィルタ又はフィルタ繊維の周りの曲がった空気流に追従できない粒子の捕捉）、遮断（空気流に追従する傾向があるが、依然としてフィルタ繊維を遮断するのに十分に大きい粒子、言い換えると直径が繊維と空気流線との間の距離以下である粒子の捕捉）、及び拡散（不規則なパターンで空気分子に叩かれて、フィルタ繊維と接触して収集されるより小さい粒子の捕捉）の組み合わせにより機能する。
【００１１】
気相汚染物質に加えて内外部源の両方からの粒子を除去する必要があるため、コンビネーション吸着ブリーザフィルタが開発された。これらは、ポリカーボネート、ＡＢＳ又は同様の材料のカートリッジに吸着材を充填し、フィルタ媒体をカートリッジの一端又は両端に固定し、カートリッジを容器壁の穴の上に配置することによって作ることができる。これらのフィルタは、粒子及び気体汚染物質を含んで進入する空気、並びに内部的に発生した気体汚染物質を含む内部空気を効果的に清浄にする。フィルタは内側にあるため、ドライブの汚染物質はフィルタの吸着材区域内に拡散する。このようなフィルタの例が、Osendorfの米国特許第４８６３４９９号（活性チャコール顆粒で含浸した層を有するフィルタ媒体を用いた、ディスクドライブ用の非拡散化学ブリーザ）、Beckらの第５０３０２６０号（延在する拡散経路を備えたアセンブリを含む、ディスクドライブブリーザフィルタ）、Brownらの第５１２４８５６号（有機及び腐食性汚染物質に対して保護するための、含浸活性炭素フィルタを用いた一体型フィルタ媒体）、及びBrownらの第５４４７６９５号（化学ブリーザフィルタアセンブリ）に記載されている。残念なことに、これら設計の多くは大きすぎて、今日の小型化したドライブの空間の多くを占めてしまう。
【００１２】
第２のコンビネーション吸着ブリーザフィルタもまた周知であり、このフィルタは、２層のフィルタ媒体の間に含浸活性炭ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）複合体層のような吸着材が封入されており、１層又は複数層の感圧接着剤を用いて筐体の穴の上に適用される。これらのフィルタはある程度良好に機能し、現在の小さいドライブに使用できる大きさであって、ドライブに進入する空気を濾過するように通常設計されている。従って、この吸着材は通常外部環境からの有機及び腐食性気体の両方を吸着するように主に設計され、またドライブに進入する又はドライブから離れる空気からの粒子状物質のみを濾過する。内部的に発生した気体及び水分もこれらのフィルタが吸着しうるが、吸着ブリーザフィルタの大きさをより小さくできるように、他のより大きな内部吸着フィルタと一緒に使用されることが多かった。従ってそのようなフィルタは、内部的に発生した全ての汚染物質を十分に吸着するだけの吸着材を含まない場合があり、上述したように、ドライブ内部の湿度を良好に制御するのに十分な吸着材を含まないのが通常である。この場合も粒子がドライブ内部でも発生するが、これらフィルタで通常は捕捉されない。
【００１３】
他の周知のコンビネーションフィルタは、上述の再循環フィルタの内側に吸着層を追加した吸着再循環フィルタである。これらはドライブ内部に置くと粒子及び気体を濾過できるが、粒子及び気体がドライブに進入することを制限しない。そのためこのフィルタは、進入する汚染物質がフィルタに収集される前にドライブヘッド又はディスクと接触することを可能にしてしまう。
【００１４】
さらに、塩素及び二酸化硫黄のような腐食性化合物を吸着するためには、通常塩で処理した吸着材で汚染物質を化学吸着する。しかしながら、既知のフィルタを脱イオン水で洗浄するとこれらの塩が大量に放出される場合があり、そのためこれらのフィルタは敏感なディスクドライブ環境に許容されない。
【００１５】
洗浄可能な吸着再循環フィルタが、Dauberらの米国特許第５５３８５４５号に記載されており、ここでは延伸ＰＴＦＥ膜又は他の疎水性材料が吸着材を封入するために使用される。しかしながら、空気がドライブに進入する時点でこれらフィルタはその空気を濾過しないため、その空気は粒子を堆積してドライブにダメージを与える機会を有している。
【００１６】
単一のドライブに、様々な機能を備えたいくつかのフィルタを組み合わせることが教示されている。例えば、Beecroftの米国特許第５４０６４３１号には、ドライブ内部の特定位置に吸着ブリーザ及び再循環フィルタを含んでいる、ディスクドライブ用フィルタシステムが記載されている。また、Beckらの米国特許第４６３３３４９号には、ブリーザフィルタを取り囲む再循環フィルタアセンブリにデュアル媒体ドラム型フィルタエレメントを含んでいる、ディスクドライブフィルタアセンブリが教示されている。さらに、Boltonらの米国特許第４８５７０８７号には、ブリーザフィルタを再循環フィルタハウジングに組み込むことが教示されているが、この特許は非常により多くの部品を有し、ハウジング、開口部及びガスケットを備えた第３のフィルタエレメントを組み合わせてこの内包物を実現している。これら特許に記載された組み合わせでは、ディスクドライブの別々の領域にフィルタ部品が位置するか、あるいはドライブ内部に構成部品を配置するための嵩張る固定具が組み込まれる。
【００１７】
さらに多機能の嵩張らない組み合わせもまた教示されている。これらには、再循環フィルタ、ブリーザフィルタ及び吸着フィルタを一体化して単一の一体型フィルタにした、Voightsの米国特許第６２６６２０８号、ブリーザフィルタ、吸着フィルタ及び再循環フィルタを剛直なアセンブリフィルタに組み込んだ、Azarianらの米国特許第６２３８４６７号、ブリーザフィルタ、吸着フィルタ及び再循環フィルタを成形したフィルタに組み込んだ、Gidumalの米国特許第６２９６６９１号、並びに再循環フィルタ及びブリーザフィルタを任意選択の吸着フィルタと一緒に薄型接着構造体に組み込んだ、Dauberの米国特許第６３９５０７３号が含まれる。Dauberによる最後のフィルタ設計を除いた全てはかなりの大きさのフィルタであって、２．５インチラップトップデバイスのような小さいドライブや、現在市販されている及び／又は設計中のより小さい１．８インチドライブ、１．０インチドライブ及び０．８５インチドライブには適していない。
【００１８】
ディスクドライブがより小さくてより安価になるにつれ、コストを低減し性能を向上するためには、ドライブにおける簡素化及び部品数の削減が必要である。しかしながら、ドライブの記憶データ密度及び容量が増大すると、湿気に対してより敏感になることを含め、粒子状物質及び気体汚染物質により敏感になる。
【００１９】
現存する濾過手段はこれらの厳しい濾過要求に合致しないことが多い。これら小さいドライブに取り付けるために大きさが最も適している薄型吸着ブリーザフィルタ及び薄型多機能フィルタは、フィルタを通る空気流を必要とするために吸着材含量を犠牲にしなければならない。このように吸着材含量を犠牲にすると、非常に高密度の吸着媒体を用いて空気流が制限されるか、あるいは空気流を維持するため低密度の吸着媒体を用いるがそのために吸着容量が制限されていた。２つの最近の発明はこの欠点を克服することを試みている。Kurokiらの米国特許第６６８３７４６号では、吸着媒体の空気バイパスを可能にして空気流が増大するが、吸着媒体をバイパスする空気が多すぎると吸着性能が低下しうる。Uekiらの米国特許第６７１２８８７号は、吸着媒体に溝を用いて空気流を増大するが、対応していないフィルタ層を通る空気流がさらに制限されるとその機能性が限られる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
ある態様では、本発明は、筐体内部の汚染物質を除去するための吸着アセンブリであって、接着剤；底面、上面、及び少なくとも１つの側面を有する吸着媒体；及び該吸着媒体を被覆するフィルタ媒体を含んでなり、該フィルタ媒体が該吸着媒体の該上面及び少なくとも１つの側面に隣接し、該吸着媒体が少なくとも１つの溝を含む。この態様では、前記少なくとも１つの溝の深さが、好ましくは少なくとも約１ミル（０．０２５ｍｍ）、より好ましくは少なくとも約５ミル（０．１２７ｍｍ）、最も好ましくは少なくとも約１０ミル（０．２５４ｍｍ）である。
【００２１】
他の態様では、本発明は、流体注入口／排出口を備えた筐体内部の汚染物質を除去するための吸着ブリーザフィルタであって、接着剤；底面、上面、及び少なくとも１つの側面を有して、該口と流体が連通する状態である吸着媒体；並びに該吸着媒体を被覆するフィルタ媒体を含んでなり、該フィルタ媒体が該吸着媒体の該上面及び少なくとも１つの側面に隣接し、該吸着媒体が該フィルタ媒体と隣接する少なくとも１つの溝を含む。この態様では、前記少なくとも１つの溝の深さが、好ましくは少なくとも約１ミル（０．０２５ｍｍ）、より好ましくは少なくとも約５ミル（０．１２７ｍｍ）、最も好ましくは少なくとも約１０ミル（０．２５４ｍｍ）である。
【００２２】
さらに別の態様では、本発明は接着剤の層に隣接する底面を有する吸着媒体を提供する。
【００２３】
さらに別の態様では、本発明は多孔質ポリマー膜を含むフィルタ媒体を提供する。この態様では、多孔質ポリマー膜は好ましくは疎水性であり、より好ましくは、多孔質ポリマー膜にはＰＴＦＥ膜が含まれる。
【００２４】
他の態様では、本発明は多孔質ポリマー膜に配置されたエレクトレット粒子フィルタ層を含むフィルタを提供する。
【００２５】
他の態様では、本発明はエレクトレットフィルタ層を含むフィルタ媒体を提供する。
【００２６】
さらに別の態様では、本発明はＰＴＦＥ及び吸着材を含む吸着媒体を提供する。この態様では、吸着材で充填されたＰＴＦＥ膜を吸着媒体が含むのが好ましい。
【００２７】
さらに別の態様では、本発明は成形された吸着媒体を提供する。
【００２８】
さらなる態様では、本発明は吸着材を含浸した不織布を含む吸着媒体を提供する。
【００２９】
他の態様では、本発明は、ファイバースクリムの少なくとも１つの面に配置された粒状材料を含む吸着媒体を提供する。
【００３０】
さらに別の態様では、本発明は物理吸着材を含む吸着媒体を提供する。この態様では、物理吸着材が、活性炭；活性アルミナ；モレキュラーシーブ；シリカゲル及びこれらの組み合わせからなる群から好ましくは選択される。
【００３１】
さらに別の態様では、本発明は化学吸着材を含む吸着媒体を提供する。この態様では、好ましくは化学吸着材が、過マンガン酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム及び硫酸カルシウム、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの物質で含浸した材料である。
【００３２】
さらなる態様では、本発明は、底面、上面及び少なくとも１つの側面を有する吸着媒体を提供し、該吸着媒体は、該吸着媒体の側面、該上面又は該底面に少なくとも１つの溝を含む。
【００３３】
他の態様では、本発明は２つ以上の溝を含む吸着アセンブリ又はブリーザフィルタを提供する。この態様では、溝が平行であってもよく、放射状パターンを形成又は交差していてもよい。
【００３４】
さらに別の態様では、本発明は、吸着媒体が２つ以上の層を含んでいる、吸着アセンブリ又はブリーザフィルタを提供する。
【００３５】
さらに別の態様では、本発明は、吸着アセンブリ又はブリーザフィルタを提供し、ここで、吸着媒体は少なくとも１つの溝を有する第１層及び該第１層に隣接する第２層を含み、該第１層の該少なくとも１つの溝が該第２層と隣接するように、該第１及び該第２層が配置される。この態様では、該第２層が少なくとも１つの溝を含んでもよく、該第１層の該少なくとも１つの溝が該第２層の該少なくとも１つの溝と面するように、該第１層及び該第２層が配置されてもよい。
【００３６】
さらなる態様では、本発明は第１及び第２層を含む吸着媒体を有する、吸着アセンブリ又はブリーザフィルタを提供し、該第１層及び該第２層は頂部及び谷部を形成する溝を含み、該第１層の該谷部が該第２層の該頂部と重なるように、該第１層及び該第２層が配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の吸着アセンブリフィルタ及び吸着ブリーザフィルタは、溝付の吸着媒体層、接着剤及び吸着媒体を被覆するフィルタ層を含む。ここで使用する吸着アセンブリフィルタとは、筐体から汚染物質を除去するように適合しているフィルタである。ここで使用する吸着ブリーザフィルタとは、フィルタに進入する空気から少なくとも何らかの汚染物質をそのフィルタが除去するように、開口部又は口を有する筐体での使用に適合している吸着フィルタである。吸着媒体表面の溝により濾過性能が向上する。フィルタ層は、溝付の吸着媒体の上面及び少なくとも１つの側面に隣接する。好ましくは、接着剤には、フィルタをドライブに取り付けるための接着層が含まれる。
【００３８】
本発明は、２、３又はそれ以上のフィルタによって発揮されることの多かった濾過機能を、良好に機能し、取り付けが容易で、清浄で、かつ洗浄が可能な単一のフィルタに集約する。その上、当業者が容易に理解するように、１つ又は複数のガスケット、又は振動緩和材料のような追加の構成部品を含んで、最終アセンブリに必要な構成部品数をさらに低減することもできる。本発明の全実施態様に共通であるものは、最大の吸着容量及び良好な吸着性能を維持しながら良好な空気のアクセス及び空気流を可能にする、少なくとも１つの表面、及び多くの場合複数の表面に溝が形成された、非常に高密度の吸着媒体である。
【００３９】
フィルタは、ドライブ筐体壁の内部又は外部の適当な位置にフィルタを取り付けるために、１層又は複数層の接着剤を含んでもよい。必要に応じてフィルタがドライブハウジング内の注入口拡散チューブ又は流路を覆ってもよく、あるいはフィルタが完全に拡散チューブを包含してもよい。進入する空気の粒子を濾過するためのフィルタ媒体層は、接着剤に対して実質的に積層した関係にされる。１層又は複数層の、任意選択のフィルタ媒体を再循環空気の濾過のために備えていてもよい。複数の表面に溝を有する１層又は複数層の吸着媒体を、接着剤及びフィルタ層の間又はフィルタ媒体層間に配置して、気体汚染物質を含んだ進入する空気流及び再循環する空気流のうち、一方又は両方を濾過する。未濾過の注入口空気がそのフィルタを通る可能性がなければ、フィルタを適当に分割して注入口空気用及び再循環空気用の流路としうる。
【００４０】
吸着媒体は粒状活性炭のような１層以上の１００％吸着材を含んでもよく、あるいは空隙を充填する吸着材と複合させた多孔質ポリマー材料の骨格のような、充填された製品マトリクスであってもよい。他に可能なものには、吸着材含浸不織物又はスクリム上の吸着ビーズが含まれ、この場合、不織物又はスクリムはセルロース又はポリマーであってよく、かつラテックス又は他のバインダーに加えて、多孔質鋳造物又は吸着材タブレット、及びポリマーもしくはセラミックであるフィラーを含んでもよい。吸着媒体は様々な種類の吸着材、フィラー及びバインダーの混合物であってもよい。
【００４１】
適した吸着材には、物理吸着材（例えばシリカゲル、活性炭、活性アルミナ、モレキュラーシーブなど）、化学吸着材（例えば過マンガン酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、ヨウ化カリウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、粉末金属又は気相汚染物質を捕集するための他の反応性物質）に加えて、これらの物質の混合物が含まれる。いくつかの用途では、多層の吸着材を使用することが望ましい場合があり、この場合、異種の汚染物質がフィルタを通過するとき又は筐体内部から放出されうるときに、その異種の汚染物質を選択的に除去するために、各層が異種の吸着材を含有している。
【００４２】
吸着媒体は、Mortimer, Jr.の米国特許第４９８５２９６号（参照することにより本明細書の一部とする）が教示する、網状ＰＴＦＥ構造体内部に吸着材が取り込まれた吸着材充填ＰＴＦＥシートを使用することが好ましい。最も好ましくは、コアに含有される活性物質量を最大にするために、互いの周囲に散在する、異なる大きさの粒子を用いて、複相性（例えば二相性又は三相性）であるように粒子を詰め込んで、粒子間の有効な空隙を可能な限り多く充填する。また、この技術は大量の吸着材を単一層に充填することも可能にする。その後、吸着材担持量及び密度を最大にするために、コアを圧縮してもよく、又は層状にして圧縮してもよい。従来は、空気流が吸着媒体を通らねばならず、空気流を可能にするためにその材料の延伸を必要としたが、本発明を用いると、材料を圧縮して複数表面に溝を形成でき、良好な空気流、良好な吸着性能、並びに最大の吸着材担持量及び密度が可能となる。
【００４３】
本発明で使用可能な吸着層の他の好ましい実施態様は、特開平４−３２３００７号で詳細が説明されている。
【００４４】
ある態様の吸着媒体は、吸着媒体表面に窪み又は谷部を形成する溝を含む。谷部は、吸着媒体表面から突出した頂部と対照をなす。ここで使用する頂部又は谷部は、吸着媒体の溝形成から生じる任意形状であってもよい。例えば、溝は正方形、楕円形、三角形又は本発明から逸脱しない他の任意形状であってよい。溝の大きさ及びパターンも用途に応じて様々であってよい。溝のパターンには、平行、放射状、及び十字又は交差パターンが含まれてもよいが、これらに限られない。
【００４５】
ある態様の吸着媒体は多数の層を含んでもよい。これらの層は、溝を含む１以上の層を含んでもよい。ある層の溝付表面が他の層の溝付表面と隣接するように、あるいは反対となるように、これら溝付の層を配置してもよい。隣接する層の溝の位置合せは、不規則であってもよく、整列していてもよく、あるいは整列していなくても（unaligned）よい。溝の大きさは吸着層間で様々であってよい。例えば、吸着媒体が２つの層を含んでおり、各層が四角形の溝を含んでもよい。この四角形の溝を、第１の吸着層の頂部が第２の吸着層の谷部と揃うように整列してもよい。
【００４６】
ここに記載して説明する実施態様では、接着剤はフィルタを筐体壁に実装する実装接着層であるのが通常である。しかしながら接着層は異なる構造を有していてもよい。接着層は、単層の転写可能な接着剤であって、ポリエステル又はポリエチレンのような担持体又は基材上にコートされる片面接着剤、あるいはこの説明で記載するように担持体又は基材上にコートされる両面接着剤のいずれかであってよい。好ましい接着剤として、ＰＳＴＣ＃１（Pressure Sensitive Tape Council）に従って測定したときに３０オンス／インチより大きい強剥離力であり、ＡＳＴＭ−Ｅ５９５−８４に従って測定したときに再凝集物質量比（ＣＶＣＭ）０．１％未満の低アウトガスであって、無溶剤・非発塵のアクリル系永久感圧接着剤を利用する。取り扱いがより容易なため、両面接着テープも特定の構造体に好ましい場合があり、基材はフィルタ構造体に支持及び剛直さを追加する。これら要求を満たす市販の接着剤は、Minnesota Mining & Manufacturing, Minneapolis, MNから入手できる３Ｍ  ４４４接着剤である。他の接着剤、例えばホットメルト接着剤、ＵＶ硬化性接着剤、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、又は他の硬化性もしくは活性化可能な接着剤なども適している。さらに、拡散チューブを必要とする場合、米国特許第５４１７７４３号に記載される接着剤を使用できる。拡散チューブを組み込んだここに記載する多くの用途では、第２の接着層を第１の接着層の上に重ね合わせる。この第２層もまた単に接着性であればよいが、片面接着剤（すなわち担持体又は基材の片面に接着剤を有する接着剤）又は両面接着剤が、取り扱い及び加工の容易さから好ましい。
【００４７】
接着剤を保護してフィルタの取り扱いを容易にするために、ディスクドライブハウジングに取り付ける前に、露出した接着層に１つ以上の剥離ライナーを付着してもよい。剥離ライナーはディスクドライブ筐体にフィルタを組み立てる前に通常は除去される。
【００４８】
吸着材を被覆するためにＰＴＦＥ膜フィルタ材料を使用でき、これは濾過膜として機能する。吸着層を封止するためのそのような好ましいフィルタ媒体の１つは、Bacinoらの米国特許第４９０２４２３号（参照することにより本明細書の一部とする）に従って作られた、延伸ＰＴＦＥ膜の層である。このフィルタ媒体は、織物、不織物、又は延伸した多孔質材料、例えばポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミドなどの層によって構造的に支持されていてもよい。このフィルタ媒体にはいくつかの利点がある。このフィルタ媒体は、空気流の抵抗が１０．５フィート／分（３．２メートル／分）で０．５ｍｍＨ2Ｏ未満と透過性を非常に高くすることができ、それでもなおフィルタ内部に吸着粒子を含有している。
【００４９】
TSI Inc., Minnesotaから入手できるＴＳＩ  ８１６０  効率試験装置で測定した、この高延伸膜の粒子濾過効率もまた非常に良好（例えば０．３μｍで５５％を超える）であり、吸着材を包含しつつ良好な粒子濾過を提供する。好ましい支持層は、Reemay, Inc., Old Hickory, Tennesseeから入手できる、１．０オンス／平方ヤードのＲｅｅｍａｙ  ２０１４  ポリエステル不織物である。
【００５０】
好ましくは吸着層を被覆又は封止するための、及びより好ましくは再循環フィルタを用いた実施態様で使用するための、第２のフィルタ媒体は、ＧＯＲＥ−ＴＲＥＴ（登録商標）再循環フィルタの商品名で、W.L. Gore and Associates, Inc.から完成したフィルタ形状で入手できる、静電摩擦エレクトレット材料の層である。この図示例は図１４の層６７である。この媒体の利点は、効率が非常に高くて（例えば０．３μｍで９０％を超える）、同時に非常に透過性（例えば１０．５フィート／分、すなわち３．２ｍ／分で１ｍｍＨ2Ｏ未満）であることである。この媒体は脱イオン水で洗浄されている間は電荷を失うが、異種繊維の混合物の摩擦電気効果に起因して乾燥すると速やかに元の効率に回復する。
【００５１】
他のフィルタ材料も使用できる。これらは、空気流に対する高効率及び低抵抗を生み出す、他のエレクトレット又は他の摩擦エレクトレット材料であってよい。またこれらは、他のフィルタ紙又はフィルタ膜、例えばポリプロピレン膜もしくはキャストポリマー膜又はフィルタ材料のいくつかの組み合わせであってもよい。必要とされる要求性能に応じてフィルタ層を使用する、及び／又は必要に応じて使用する場合はいつでも、異種の特性を備えた異種のフィルタ材料を本発明の別の実施態様で使用できる。
【００５２】
フィルタに耐久性を付加するため、及び摩擦エレクトレット型フィルタ媒体又は膜フィルタ媒体用のフィルタ支持媒体のいずれかから飛び出している繊維を封じ込めるために、外部保護層を使用することもできる。典型的には、この外部保護層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステルなどのような押出又は延伸プラスチック材料である。好ましい材料は、DelStar Technology, Inc., Middletown, DEから入手できる、Ｄｅｌｎｅｔ  ０７０７  延伸ポリプロピレン材料である。
【００５３】
吸着層を覆うフィルタ材料としてＰＴＦＥ膜を使用すると、多くの追加の利点がこの改良されたフィルタ構造体に付与される。第１にＰＴＦＥは疎水性である。この業界で使用されるいくつかの吸着材は、活性炭のような物理吸着材を含浸するために水溶性の塩を使用した、活性表面積の大きい化学吸着材である。しかしながら、水溶性の化学吸着塩はフィルタを洗浄すると除去されてしまう。ＰＴＦＥ膜で炭素層を被覆することにより、最終部品は防水性で洗浄可能となり、水はその部品と接触することができるが、吸着材に浸透できない。
【００５４】
コンピュータディスクドライブのような腐食されやすい装置についての主な懸念事項がイオン汚染であるために、洗浄可能であることは重要である。塩素及び二酸化硫黄のような問題のイオンは容易に水中に溶解するため、脱イオン水を用いて洗浄することはドライブ内部に使用される多くの構成部品について日常的に行われている。また、一次検査に合格しなかったドライブを再生することはこの業界で一般的であり、ドライブハウジングの洗浄が再生に含まれることが多い。従って、吸着剤を封止するためにＰＴＦＥフィルタ層を利用する実施態様では、水溶性の塩処理した吸着剤を使用でき、吸着の有効性を失わずに洗浄に耐えることができる。また、吸着フィルタをハウジングから取り外すことを必要とせずに、再生を行うことができる。このように洗浄可能とするには、吸着層を取り囲むために（接着剤などのような不透過性層と一緒に）疎水性フィルタ材料を用いる。この出願で使用する「疎水性」とは、フィルタ材料が、従来の洗浄工程、例えば加熱、撹拌、超音波などの条件に耐えるのに十分な、水（又は界面活性剤を使用する場合はそれを含む水）についての進入圧力を有していることを意味する。
【００５５】
上述のＰＴＦＥ膜は疎水性であって洗浄できる一方で、同時にその気体透過率は高く、そのため空気中の汚染物質が膜を通って吸着媒体内に速やかかつ容易に拡散される。またＰＴＦＥ膜は非常に良好な濾過効率を有するようにでき、このことはブリーザフィルタ及び吸着ブリーザフィルタ用途に特に有利である。典型的な膜は米国特許第３９５３５６６号に従って作ることができる。そのような膜の濾過効率を０．３ミクロン大の粒子で９９．９７％、透過性又は面速度を水圧０．５インチ（１．２７ｃｍ）で７フィート／分（３．５６ｃｍ／秒）とすることができる。この膜は、W.L. Gore and Associates, Inc.から完成したフィルタ形状で市販されている。
【００５６】
さらにＰＴＦＥは、ＰＴＦＥ材料内部に吸着粒子を機械的に捕捉する吸着バインダーとして使用できる、非発塵性・非アウトガス性の不活性バインダーである。このように捕捉するため、製造中及びフィルタ寿命中の吸着材の発塵が効果的に低減する。この材料は、米国特許第４９８５２９６号に記載するような、比較的薄くて高担持量の材料にすることもできる。ＰＴＦＥ／吸着複合体は、溝形成前の厚さを０．００１インチ未満〜０．４００インチ又はそれ以上とすることもできる。このことによって、完成したフィルタ厚さ及び吸着材担持量を非常に自由にできる。さらに、完全密度の８０〜９５％に近い吸着材密度は、マルチモデルパッキング（multi-model packing）及び物理的圧縮を用いて可能であり、吸着材を最大量単位体積に詰め込める。アクリル、溶融プラスチック樹脂などのようなバインダーと違って、ＰＴＦＥは吸着材の空孔を塞がない。
【００５７】
本発明は、２、３又はそれ以上のフィルタによって発揮されることの多かった濾過機能を、良好に機能し、取り付けが容易で、清浄で、かつ洗浄が可能な単一のフィルタに集約する。その上、１つ又は複数のガスケット、又は振動緩和材料のような追加の構成部品を含んで、最終アセンブリに必要な構成部品数をさらに低減することもできる。本発明の実施態様に共通であるものは、最大の吸着容量及び良好な吸着性能を維持しながら良好な空気流及び／又は吸着材の汚染物質へのアクセスを可能にする、１つ又は複数の表面に溝が形成された、非常に高密度の吸着媒体である。
【００５８】
本発明は、小型、清浄、低アウトガス（すなわち、８５℃、４時間で通常２０，０００ｎｇ／ｇ未満）、低発塵（すなわち、液体パーティクルカウンターを用いて試験したときに、１００ミクロン大の粒子が通常５０個／平方センチメートル未満）の一体型吸着アセンブリ又はブリーザフィルタを提供し、また特にフィルタが疎水性ＰＴＦＥ膜を含む場合は、必要に応じて洗浄可能である。本発明は、任意の適当な種類の吸着材が利用可能であり、粒子及び危険気体汚染物質について内外部源の両方から空気を濾過する場合の選択的性能に合わせて調整できる。必要な濾過及び吸着を実現するために複数の従来部品を用いることと比較して、単一ユニットとしたため、その多機能フィルタは取り付け時間を最小限にする。ブリーザ部品の性能を改良するために、フィルタをさらに任意選択の拡散チューブと組み合わせてもよい。ディスクドライブを密閉する手段を提供するために、フィルタをさらにガスケットと組み合わせてもよい。本発明の多機能フィルタは、通常の対流、拡散手段、付属ファン又はこれらの組み合わせにより空気が動く場合のフィルタに使用できる。
【００５９】
Dauberの米国特許第５４１７７４３号及びTumaらの米国特許第５９９７６１４号に記載されているように、吸着ブリーザフィルタと一緒に拡散チューブが含まれてもよい。ドライブ筐体に進入する前に空気が進行する曲がりくねった又はより長い経路を作り出す、拡散チューブの形状の拡散バリアを提供することによって、拡散チューブは、ブリーザ開口部を通ってドライブに進入する気体汚染物質（湿気を含む）に対する追加の保護を提供する。拡散チューブは、筐体内部（及び／又はフィルタの位置によっては吸着媒体）に到達する汚染物質数を低減し、湿度時間定数、すなわち環境との湿度平衡に到達するのに必要な時間を長くする。便宜上ここで使用する「拡散チューブ」とは、従来の曲がりくねった経路を指す場合があり、あるいは進入する空気がフィルタに進入する前に通過する、曲がりくねっていない空洞を指す場合がある。
【００６０】
本発明の別の実施態様では、通常行われるフィルタの内側実装又は内部実装とは反対に、フィルタを外部表面に又は外側から実装することもできる。これは、吸着アセンブリ又は吸着ブリーザ濾過機能のいずれについても可能である。
【００６１】
図１を参照すると、ドライブ筐体ハウジング４１の内壁に実装したフィルタを見下ろした状態で示される、本発明の多機能フィルタアセンブリ４０のある実施態様の上面透視図が示されている。図２に、ディスクドライブ筐体ハウジング４１に実装された状態で示される、本発明のフィルタアセンブリ４０の他の実施態様の側方横断面図を示す。空気流の経路は２１に示される。接着層４２はフィルタ４０をハウジング４１に実装し、空気流が接着層を通過するための穴又は開口部４５を備えている。層４４はフィルタ媒体である。層４３は吸着媒体である。この実施態様では、吸着媒体４３は上面４７及び底面４６に溝を有する単層吸着媒体である。ここで使用する吸着媒体の底面とは開口部に近接する又は面している側である。上面は底面の反対である。第２の任意選択のフィルタ媒体層２６は、フィルタ媒体が吸着媒体４３を封止するように配置されている。このフィルタ媒体は取り付け中に粒子がドライブに進入することを防ぐため、そのような粒子が発生しうる吸着媒体にこの構造体は望ましい。その上フィルタ媒体が疎水性であれば、このフィルタは洗浄可能である。
【００６２】
図３に、図１のフィルタアセンブリが組み込まれたコンピュータハードディスクドライブの追加の特徴部を示す。通常ドライブ内部に存在する追加の構成部品が示されており、例えば回転する磁気記憶ディスク１１、読み書きヘッド１２及びそのヘッドを移動するためのアーム（armatures）１３である。回転するディスク１１はディスクドライブ内部の空気を循環又は再循環する原動力である。
【００６３】
図４Ａ及び４Ｂに、複数の表面に溝を有するある実施態様の側方横断面図及び上面図をそれぞれ示し、ここでは上面及び底面に溝を有するように示されている。図４Ａに示すように、フィルタ４０は接着層４２を含み、接着層４２はその層を通って切り抜かれた穴４５を備えている。上面４７及び底面４６に溝を有する吸着層４３が接着層４２に重ね合わさっている。フィルタ層４４は吸着層を被覆し、かつ接着層４２に接着している。
【００６４】
当業者にとって当然のことながら、所望するフィルタ構造に応じて、接着剤には感圧接着剤層、１つの基材上の両面接着テープ、又は複数の基材上の多面接着剤が含まれてもよい。また接着剤には、感熱性もしくはＵＶ硬化性、又は他の硬化性接着層が含まれてもよい。空気が筐体の穴及び接着層４２の穴４５を通ってドライブハウジングに進入するように、穴４５は筐体の穴と位置合せされている。こうして空気は、吸着層の底面溝に沿って通過し、フィルタ層４４を通り抜けるか、あるいは吸着媒体の側面に沿ってその後フィルタ媒体４４を通り抜ける前にさらに吸着媒体の上面溝に沿って通過することになる。
【００６５】
図５Ａ及び５Ｂに、底面４６及び側面４８に溝があるフィルタアセンブリ４０の他の実施態様の側方横断面図及び上面図をそれぞれ示す。これらの層は、図４Ａ及び４Ｂに示したものと同様である。
【００６６】
図６Ａ及び６Ｂに、上面４７、底面４６及び側面４８に溝を有する他の実施態様の側方横断面図及び上面図をそれぞれ示す。同様にこれらの層も、図４Ａ及び４Ｂについてそれぞれ定義したものと同様に定義される。
【００６７】
図７、８、９及び１０に、上面及び底面に溝が使用されている吸着層について、いくつかの可能な溝パターンを示す。これらは可能性を網羅したものでは決してなく、説明する目的で示すものである。各図で吸着媒体にある溝は頂部及び谷部を形成している。図７は溝が先端で整列しているパターンを示す。図８は溝が正方形で整列しているパターンを示す。図９は溝が先端で整列していないパターンを示し、図１０は溝が波形部で整列していないパターンを示す。追加のパターンも容易に想像され、上面の先端及び底面の正方形で整列したパターンのような混合パターンも使用できる。
【００６８】
図１１Ａ及び１１Ｂに、拡散チューブが吸着ブリーザフィルタ４０に含まれる本発明の別の実施態様の、側方横断面図及び上面図をそれぞれ示す。層３０、３１及び３２は両面接着剤であって、層３０及び３２は担持層３１上にコートされた接着剤である。接着剤及び担持層３０、３１及び３２は、これらを通って切り抜かれた穴又はスロット３５を備えており、一端でディスクドライブ筐体壁４１の穴３６と位置合せされる。層３３及び３４は片面接着層を形成し、このとき層３４は担持層３３の接着剤となる。層３２の上に、切り抜かれた穴３７を備えた層３３及び３４を重ね合わせ、かつ、穴３６の上に位置合せされた端部とは反対の穴３５の端部に重ね合わせる。吸着層４３はこの場合上面４７、底面４６及び側面４８に溝を有する吸着層であって、穴３７の上に重ね合わされかつ層３４の部分の上にさらに延在する。層４４は良好なブリーザ濾過効率のための高効率膜のようなフィルタ層であって、吸着層４３を被覆し、かつ接着層３４と接着する。
【００６９】
図１２は、本発明物を外側に実装した、本発明の別の実施態様の側方横断面図である。ここでフィルタ４０は、上に示したような内側の代わりに、筐体壁４１の外側に実装されている。層５１は切り抜かれた穴５６を有する接着層であり、単に接着剤であってもよく、あるいは上述の両面接着層であってもよい。また層５１は筐体壁４１の通気穴４５の上に配置されている。フィルタ層５３は、接着層５１と接触し、吸着層４３に積層又は接着されていてもよく、進入する空気の粒子状物質を濾過し、かつ炭素粒子がドライブに進入することを防ぐ。吸着層４３は上面４６及び底面４７に溝を有して示されている。層５２は、炭素を環境から保護しかつ炭素を保持する空気不透過性層である。フィルタ４０は、開口部５６及び４５を通るアクセスによってドライブ内部の空気から汚染物質を除去し、また不透過性層５２の穴５５を通り、さらにフィルタを通ってドライブ内部へ通り抜ける空気から汚染物質を除去する。穴５５を穴４５及び５６からオフセットしてもよいが、オフセットが必要な訳ではない。ここでは外部実装フィルタを平坦な筐体壁４１に実装した状態で示しているが、フィルタを取り付けた際にフィルタの外側表面が外壁表面と同一平面となるように、筐体壁４１を窪ませてフィルタを実装してもよい。そのような場合、必要に応じて、不透過性層５２をフィルタ自身の代わりに外壁表面に実装することが可能な場合もある。必要であれば、層を積層して使用することによって、あるいは追加の接着剤又は接着層を用いることによって、吸着層４３及び不透過性層５２の間などに、さらに任意選択のフィルタ層を挿入してもよい。
【００７０】
図１３Ａ及び図１３Ｂに、本発明の追加の実施態様の側方横断面図及び上面図をそれぞれ示す。ここでは、フィルタが図１２の実施態様と同様に筐体壁の外側に実装されているが、図１１Ａ及び１１Ｂの実施態様と同様に拡散チューブ特徴部の中にフィルタが構築されている。フィルタ７０は外側の筐体表面４１に適用される。接着層４２は同様に接着剤の層であってよく、あるいは穴５６が筐体壁４１の穴４５と揃うように、穴５６が切り抜かれて適用された両面接着層であってもよい。フィルタ層５３は、接着層４２と面して進入する空気の粒子状物質を濾過し、及び吸着層４３の炭素粒子を保持する。この図では吸着層は上面、底面及び側面に溝を有している。層５８は吸着層４３を覆う不透過性層である。必要に応じてフィルタの組立を補助するために層５８の各面に接着剤があってもよい。例えば接着剤が接着層５１と面する側にあるならば、接着層５１は必要に応じて片面接着剤であったとしてもよい。穴６４は層５８を通って切り抜かれ、外部から炭素へ、そして最終的に筐体内へと空気流が通過することを可能にする。層５９、６０及び６１は両面接着剤であり、層５９及び６１は担持体６０の両面にある接着剤である。穴又はスロット穴６２は層５９、６０及び６１を通って切り抜かれ、不透過性層５８を通る穴６４と一端が揃っている。次に不透過性層５７が層６１に配置される。必要に応じて層６１は不透過性層５７の接着層であってよく、また層５９及び６０は片面接着剤であってよく、こちらも同様に構造体の設計可能性が柔軟であることを示す。穴６３は不透過性層５７に切り抜かれ、穴又はスロット６２と揃えられ、穴６４が揃っているのと反対端の穴又はスロットと揃えられている。
【００７１】
図１４は、構造体の一部として再循環フィルタが含まれている、本発明の別の実施態様の側方横断面図である。この図の構造体は、別のフィルタ層６７がフィルタ層４４を覆って配置されていることを除き、図２に使用したものと同じである。フィルタ層６７は通常、より多くの空気流がその層を通ることが可能なより開放した層であり、粒子を含んだこの層を通過する空気を清浄にする性能は向上している。ドライブ内部のディスクが回転すると、空気がドライブ内部を回って再循環し、そのような開放フィルタ層は通常再循環フィルタとして使用されて、粒子を含んだ筐体内部を清浄にする。必要に応じて層４４及び６７を単一層に組み合わせてもよい。その単一層は、再循環空気がその層を通って流れることが可能なほど十分に開放していて粒子を含んだその空気を清浄にし、かつ十分に粒子を含んだ進入する空気を清浄するのに十分効果的である。層６７の構造体に可能な媒体の１つはエレクトレット材料である。
【００７２】
図１５は、図２に示したものと同様の、本発明の他の実施態様の側方横断面図である。ここではフィルタ及びガスケット８１が結果的に同一平面で筐体内に実装されるように、筐体壁内の皿穴に埋め込まれたフィルタを覆ってフィラー及びガスケットが配置されている。これは、フィルタが空気流を攪乱することを最小限にし、かつ筐体内部でフィルタが占める空間を最小限にするのに有用な場合がある。これらの両方は、高回転ディスクドライブ及び非常に小さいディスクドライブにとって特に重要な場合がある。
【００７３】
図１６Ａ及び１６Ｂはそれぞれ、吸着層４３が上面周縁部に溝７７を有することを除いて図４Ａ及び４Ｂと同様である、本発明の別の実施態様の横断面図及び上面図である。
【００７４】
図１７Ａ及び１７Ｂはそれぞれ、図４Ａ及び４Ｂと同様の本発明のさらなる実施態様の横断面図及び上面図であり、ここでは吸着層４３が複数の吸着層、この場合は層８２及び８３で置き換えられている。
【００７５】
当業者にとって当然明白なことながら、このようなフィルタをどのように組み立てることができ、濾過機能を強化する様々な組み合わせをそのフィルタ構造体にどのように組み合わせることができるかといった点を、これらの図面は網羅したものでは決してない。
【００７６】
様々な材料を図１２及び１３に示す不透過性層として使用することもできる。ポリエステル、ポリプロピレン又は同様のもののようなポリマー層に加えて、金属化ポリエステルのような金属化ポリマー層も使用できる。好ましい不透過性層はアルミニウム薄層である。不透過性であり、成形性であり、かつ良好な電磁シールドを提供するため、不透過性層が極軟アルミニウムであることがより好ましい。例えば、ALL FOILS Brooklyn Heights, Ohioが販売する０．００３インチ厚極軟アルミニウム層が、本発明に使用するのに適当である。
【実施例】
【００７７】
空気流試験：空気流の試験は固定具を作製して行い、本発明のフィルタはその固定具の穴を覆って接着可能であった。固定具の穴の大きさは直径０．０８インチ（０．２０３ｃｍ）であった。（実装接着剤の穴及びフィルタを通して空気を流すことのできる）口を通して、空気をフィルタの背面に供給した。背圧又はフィルタを通して所定体積の空気を流すのに必要な圧力を測定するために、固定具に他の口を配置した。フィルタは全て空気流速度を３０ｍＬ／分として試験した。その後様々なフィルタ構造体を試験し、空気流を比較することができた。
【００７８】
吸着速度試験：吸着速度は、同量の有機化合物の上に吊されている同数の比較部分のサンプルを同一の容器内に置いて測定した。試験のため、１つのサンプルを５００ｍＬ容器内でＴＭＰ（トリメチルペンタン）５０ｍＬの上に吊して、２時間にわたって１５分ごとに秤量した。質量増加量を記録し、単位時間当たりの質量増加量をグラフにして計算した。
【００７９】
本発明の範囲の限定を意図せずに、以下の例でどのように本発明物を作製及び使用したかを説明する。
【００８０】
例１：空気流抵抗を試験するためサンプルを作製した。各サンプルは、Adhesive's Research, Glenn Rock, PAから市販されている両面アクリル接着剤を用いて作製した。吸着媒体は全て活性炭２４０ｍｇが充填されたＰＴＦＥであり、米国特許第４９８５２９６号に従って作製した。吸着層をさらに圧縮して、本特許出願の詳細な説明部分に記載したような１５ミル（０．３８１ｍｍ）の溝を形成した。フィルタ層は、W.L. Gore and Associates, Newark, DEによって製造され、完成したフィルタで供給される、０．２ミクロン等級のＰＴＦＥ膜であった。上述した空気流試験固定具にフィルタを配置して試験した。以下の構成を試験した。本発明例１は図４Ａと同様であって吸着媒体の上面及び底面の両方に溝を有していた。比較例１は吸着媒体の底面のみに溝を有していた。本発明例２は図５Ａ及び５Ｂと同様であって吸着媒体の底面及び側面のみに溝を有していた。最後に本発明例３は図６Ａ及び６Ｂと同様であって、上面、底面及び側面に溝を有していた。これらフィルタは全て、上記概要を示した空気流試験手順に従って試験した。結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2008509808.tif 000003
【００８２】
この結果は、第２面又は複数の追加面に溝を追加すると、フィルタを通る空気流抵抗を非常に改善、すなわち低減できることを示す。このことは、圧力平衡となるためより多くの空気がフィルタを容易に通過することを意味する。従って、フィルタを迂回してより低圧の漏えい経路を介して進入する代わりに、筐体に進入する空気の粒子状物質及び気体汚染物質の両方が濾過される。
【００８３】
例２：吸着速度性能を試験するためにサンプルを作製した。各サンプルは、Adhesives Research, Glenn Rock, PAから市販されている両面アクリル接着剤を用いて作製した。吸着媒体は全て活性炭２４０ｍｇが充填されたＰＴＦＥであり、米国特許第４９８５２９６号に従って作製した。吸着層をさらに圧縮して、本特許出願の詳細な説明部分に記載したような深さ１５ミル（０．３８ｍｍ）の溝を形成した。フィルタ層は、W.L. Gore and Associates, Newark, DEによって製造され、完成したフィルタ形状で供給される、０．２ミクロン等級のＰＴＦＥ膜であった。以下の構成を試験した。比較例１は吸着層が平坦で溝がないことを除き、図１８と同様であった。本発明例１は図１８と同様で、底面に溝を有していた。フィルタを上述したように吸着速度について試験した。結果を表２に示し、グラフ１にグラフとして報告する。
【００８４】
【表２】
2008509808.tif 000004
【００８５】
【表３】
2008509808.tif 000005
【００８６】
この結果は、吸着アセンブリの底面に溝を追加すると、吸着アセンブリの単位時間当たりの吸着質量、すなわち吸着速度を改善できることを示す。
【００８７】
本発明の特定実施態様をここに説明し記載したが、本発明はそのような説明及び記載に限定されない。当然のことながら、以下の特許請求の範囲内で、変化及び変形を組み入れて本発明の一部として具現化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】ドライブハウジングに配置された状態の、本発明のフィルタユニットの実施態様の上面図である。
【図２】筐体ハウジングに見られる、本発明のフィルタユニットの実施態様の側方横断面図である。
【図３】コンピュータハードディスクドライブ内に取り付けられた本発明のフィルタユニットの実施態様を示す、コンピュータハードディスクドライブの側方横断面図である。
【図４Ａ】吸着層の上面及び底面に溝を有する、本発明のフィルタユニットの実施態様の側方横断面図である。
【図４Ｂ】吸着層の上面及び底面に溝を有する、本発明のフィルタユニットの実施態様の上面図である。
【図５Ａ】吸着層の側面及び底面に溝を有する、本発明のフィルタユニットの他の実施態様の側方横断面図である。
【図５Ｂ】吸着層の側面及び底面に溝を有する、本発明のフィルタユニットの他の実施態様の上面図である。
【図６Ａ】吸着層の上面、底面及び側面に溝を有する、本発明のフィルタユニットの他の実施態様の側方横断面図である。
【図６Ｂ】吸着層の上面、底面及び側面に溝を有する、本発明のフィルタユニットの他の実施態様の上面図である。
【図７】本発明の吸着層の、上面及び底面の先端で整列した溝パターンの実施態様の側方横断面図である。
【図８】本発明の吸着層の、上面及び底面の正方形で整列した溝パターンの実施態様の側方横断面図である。
【図９】本発明の吸着層の、上面及び底面の先端で整列していない溝パターンの実施態様の側方横断面図である。
【図１０】本発明の吸着層の、上面及び底面の波形部で整列していない溝パターンの実施態様の側方横断面図である。
【図１１Ａ】フィルタエレメント構造体内部に拡散チューブを含む、本発明の他の実施態様の側方横断面図である。
【図１１Ｂ】フィルタエレメント構造体内部に拡散チューブを含む、本発明の他の実施態様の上面図である。
【図１２】外部実装構成のフィルタエレメントを示す、本発明の他の実施態様の側方横断面図である。
【図１３Ａ】フィルタエレメント構造体内部に拡散チューブを有する外部実装構成のフィルタを示す、本発明の他の実施態様の側方横断面図である。
【図１３Ｂ】フィルタエレメント構造体内部に拡散チューブを有する外部実装構成のフィルタを示す、本発明の他の実施態様の上面図である。
【図１４】フィルタ構造体に内含される再循環フィルタを含む、他の実施態様の側方横断面図である。
【図１５】組み立てたフィルタ及びガスケットがドライブのベースプレートと同じ高さになるように、ドライブベースプレート内に皿穴が設けられたフィルタ周りにフィラー又はガスケットを有する、他の実施態様の側方横断面図である。
【図１６Ａ】底面の溝と一緒に上面周縁部の溝を使用している、他の実施態様の側方横断面図である。
【図１６Ｂ】底面の溝と一緒に上面周縁部の溝を使用している、他の実施態様の上面図である。
【図１７Ａ】２つの層の溝が互いに面している多層の吸着材を吸着媒体が含んでいる、他の実施態様の側方横断面図である。
【図１７Ｂ】２つの層の溝が互いに面している多層の吸着材を吸着媒体が含んでいる、他の実施態様の上面図である。
【図１８】フィルタを通る空気流がない溝付きの底面を吸着アセンブリが有する、他の実施態様の横断面図である。
【図１９】溝付の底面を有する外部実装吸着アセンブリの横断面図である。
【図１】
2008509808.tif 000006
【図２】
2008509808.tif 000007
【図３】
2008509808.tif 000008
【図４Ａ】
2008509808.tif 000009
【図４Ｂ】
2008509808.tif 000010
【図５Ａ】
2008509808.tif 000011
【図５Ｂ】
2008509808.tif 000012
【図６Ａ】
2008509808.tif 000013
【図６Ｂ】
2008509808.tif 000014
【図７】
2008509808.tif 000015
【図８】
2008509808.tif 000016
【図９】
2008509808.tif 000017
【図１０】
2008509808.tif 000018
【図１１Ａ】
2008509808.tif 000019
【図１１Ｂ】
2008509808.tif 000020
【図１２】
2008509808.tif 000021
【図１３Ａ】
2008509808.tif 000022
【図１３Ｂ】
2008509808.tif 000023
【図１４】
2008509808.tif 000024
【図１５】
2008509808.tif 000025
【図１６Ａ】
2008509808.tif 000026
【図１６Ｂ】
2008509808.tif 000027
【図１７Ａ】
2008509808.tif 000028
【図１７Ｂ】
2008509808.tif 000029
【図１８】
2008509808.tif 000030
【図１９】
2008509808.tif 000031
【国際調査報告】
2008509808.tif 000032
2008509808.tif 000033
2008509808.tif 000034