CN105993047A - 用于外壳的再循环过滤器 - Google Patents

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Abstract

在此披露的技术涉及过滤组件和制造过滤组件的方法。一种过滤组件具有第一过滤介质板和第二过滤介质板，所述第一过滤介质板具有第一周边区域，所述第二过滤介质板具有第二周边区域。所述第一周边区域和所述第二周边区域在缘边区域中结合。多个吸附剂珠粒被布置在所述第一过滤介质板与所述第二过滤介质板之间，并且所述多个吸附剂珠粒中的大部分是未结合的。还描述了其他实施例。

Description

用于外壳的再循环过滤器
本申请作为PCT国际专利申请于2015年2月12日提交，在美国国家公司唐纳森公司(DONALDSON COMPANY,INC.)名下，该公司被指定为所有国家的申请人，而美国公民斯坦利B.米勒III(Stanley B.Miller,III)；美国公民艾伦N.尼克雷(Allen N.Nicklay)；美国公民克里斯多夫J.费舍尔(Christopher J.Fischer)；以及美国公民丹尼尔L.土马(DanielL.Tuma)仅被指定为所有国家的发明人，并且本申请要求2014年2月13日提交的美国临时专利申请号61/939,683的优先权，这些专利的内容通过引用以其全文结合在此。
技术领域
本技术涉及用于电子器件外壳中的过滤器。具体地说，本技术涉及用于去除在电子器件外壳的内部循环的污染物的过滤器。
背景技术
在电子器件外壳(例如硬盘驱动器外壳)内的污染物可能减少在外壳内的部件的效能和寿命。污染物可以包括化学品和微粒，并且可以从外部源进入硬盘驱动器外壳，或者在制造或使用过程中在外壳内产生。这些污染物可能逐渐损害驱动器，从而导致驱动器性能的恶化以及甚至驱动器的完全失效。因此，数据存储系统诸如硬盘驱动器典型地具有一个或多个过滤器，这些过滤器能够去除或防止在磁盘驱动器外壳内的空气中的微粒和/或化学污染物的进入。一种此类的过滤器是再循环过滤器，将该再循环过滤器总体上这样放置，使其可以从在磁盘驱动器内的一个或多个磁盘的旋转造成的空气流路径过滤掉污染物。尽管现有再循环过滤器可以去除许多污染物，但对于去除某些污染物，尤其是化学污染物方面的改进的性能存在着需要。
附图说明
将参照以下附图更充分地解释本技术。
图1是磁盘驱动器组件的简化透视图，该磁盘驱动器组件的顶部示为已去除。
图2是来自第一侧面的过滤组件的横截面示意图。
图3是从第二侧面观察的，与图2中描绘的实施例一致的所述过滤组件的横截面示意图。
图4是从第一侧面观察的，如在此所述的过滤组件的横截面第一侧面示意图。
图5是从第二侧面观察的，与图4中描绘的实施例一致的过滤组件的横截面第二侧面示意图。
图6是含有根据当前披露的技术的一个示例实现方式构造且安排的过滤组件的磁盘驱动器组件的部分顶部平面示意图。
图7是示出过滤器概念的性能的图形。
图8A-8F是示出制造如在此所述的过滤组件的方法的示意性描绘。
虽然本技术的原理可经受不同修改和替代形式，其细节已通过举例在附图中示出并且将进行详细描述。然而，应当理解的是无意将当前描述的技术限于所描述的具体实施例。相反，意图是覆盖落入本披露和权利要求的精神和范围内的所有修改、等效物、以及替代方案。
具体实施方式
已知用于从磁盘驱动器组件、以及其他电子器件外壳中减少或去除污染物的不同过滤系统。具体地，再循环过滤器常常用于减少或去除已经进入磁盘驱动器外壳或在使用磁盘驱动器过程中产生的微粒和/或化学污染物。典型的再循环过滤器具有定位在由磁盘旋转引发的空气流路径中的过滤元件，这样使得存在于空气流中的污染物经受过滤。
在一个示例实施例中，过滤组件具有过滤器结构，该过滤器结构具有在其对应周边区域周围彼此结合的第一过滤介质板和第二过滤介质板，以及布置在这些过滤介质层之间的吸附剂材料。
通常，支撑层诸如可渗透的罩层材料可以形成过滤器结构的至少一部分。过滤介质被布置在过滤组件的内部凹陷内，所述过滤介质至少部分覆盖支撑层。在一个示例实施例中，过滤介质将覆盖支撑层的全部或大部分。在另一个示例实施例中，支撑层被包埋在过滤介质内。在一些实施例中，在生产过滤组件之前将过滤介质和支撑层组合在一起以形成过滤介质层(诸如例如通过层压、热粘合、或光压延)并且随后将其形成为产生过滤组件的至少一部分的介质结构。
在一些实施例中，支撑层是包含织造或非织造材料诸如聚丙烯纤维的可渗透的罩层材料。支撑层在一些实施例中可以具有，例如，在0.5英寸水下约100英尺/分钟与在0.5英寸水下约800英尺/分钟之间的渗透率。在一些实施例中，支撑层具有在0.5英寸水下约250英尺/分钟和在0.5英寸水下约600英尺/分钟的渗透率。在又其他的实现方式中，支撑层具有在0.5英寸水下约300英尺/分钟和在0.5英寸水下约500英尺/分钟的渗透率。将理解的是，适合的支撑层材料可以具有，例如，在0.5英寸水下大于100英尺/分钟；在0.5英寸水下大于250英尺/分钟；或在0.5英寸水下大于300英尺/分钟的渗透率。适合的支撑层材料可以具有例如，在一些实施例中在0.5英寸水下小于约800英尺/分钟；在一些实施例中在0.5英寸水下小于600英尺/分钟；或在一些实施例中在0.5英寸水下小于500英尺/分钟的渗透率。
与在此披露的技术一致的过滤介质本质上可以是静电的。在各种实施例中，过滤介质具有大于约60的品质因数。可以计算品质因数来评估过滤器或过滤介质在不同过滤环境(包括与本披露相关的电子器件壳体)中提供足够流澄清的能力。基于对于具有10.5英尺/分钟速度的空气流中具有0.3μm大小的颗粒所确定的分级效率和在0.5英寸H2O下的弗雷泽渗透率来计算品质因数。
下文更全面讨论的品质因数类似于称为品质因数素数(Figure of Merit Prime)(FOM')的另一种特性。FOM'被定义为介质的分级效率除以其电阻。描述品质因数素数的方程式是：
分级效率是在指定空气流速度下穿过介质从空气中去除的具有指定大小的颗粒的分数或百分数。申请人已发现，基于0.3μm的颗粒大小和10.5英尺/分钟的空气流速度可方便地确定分级效率。应当理解的是，0.3μm的颗粒大小反映在0.3与0.4μm之间的颗粒分布。
电阻是作为空气流速度的函数的过滤器压降的斜率。为了方便起见，所选择的单位是对于压降为水的英寸数并且对于空气流速度为英尺/分钟。然后，对于电阻的单位是英寸H2O/英尺/分钟。
因为对于给定过滤介质的电阻可能难以获得，所以使用弗雷泽渗透率作为合宜的替代。弗雷泽渗透率是在半英寸水压(0.5“H2O)下穿过介质的线性空气流速度。品质因数(FOM)是：
FOM＝分级效率×2×弗雷泽渗透率
从指定空气流速度或体积流速下的以水(“H2O)的英寸数为单位的压降(ΔP)测量值中计算弗雷泽渗透率。通过乘以0.5倍空气流速度并且除以压降来估算弗雷泽渗透率。应当了解的是，体积流速可以通过除以介质面积而被转化成空气流速度，并且空气流速度应当被转化成英尺/分钟(英尺/分钟(ft./min.))。
为了预测尚未被组装成过滤介质的层的组合的FOM，分级效率可以被计算成单独层的总渗透度。层的组合的总弗雷泽渗透率是每个单独层的弗雷泽渗透率的倒数总和的倒数。然后总FOM是总渗透度乘以总弗雷泽渗透率乘以2。
对于再循环过滤器，可能希望提供尽可能高的FOM。高FOM与高渗透率相应，这对于放置在循环空气流中的过滤器是重要的。与在此披露的技术一致的再循环过滤器具有至少约60，并且在一些实施例中至少约150的FOM值。通常，FOM可以在约50与约250之间，或甚至在约150与约200之间。
过滤介质可以含有不同纤维，并且任选地是包含聚丙烯和丙烯酸纤维的混合纤维介质。过滤介质具有，例如，在0.5英寸水下约250英尺/分钟与在0.5英寸水下约750英尺/分钟之间的渗透率。过滤介质在一些实施例中可以具有对于0.1至0.3微米的微粒污染物的约20％至约99.99％的过滤效率。适合的过滤介质可以例如具有对于0.1至0.3微米的微粒污染物的大于20％；对于0.1至0.3微米的微粒污染物的大于40％；或对于0.1至0.3微米的微粒污染物的大于60％的过滤效率。过滤介质在一些示例实现方式中可以具有对于0.1至0.3微米的微粒污染物的小于99.99％；对于0.1至0.3微米的微粒污染物的小于80％；或对于0.1至0.3微米的微粒污染物的小于60％的过滤效率。
在各种实施例中，与在此披露的技术一致的过滤介质具有静电纤维。如在此所使用的术语“静电纤维”是指含有电荷的纤维。在过滤组件200中包含静电纤维的一个优势是过滤器不仅能够机械地捕获污染物，而且能够将静电力施加到含有电荷的污染物上，从而增加从空气流中去除的污染物的量。静电介质可以是摩擦电介质，驻极体介质，或者可以充电的、或依赖于充电作为颗粒去除的主要机制的任何其他介质。在示例实施例中，静电介质具有摩擦电纤维。摩擦电纤维是已知的并且可以例如使用以下各项的混合物来形成：(1)聚烯烃纤维诸如聚乙烯、聚丙烯或乙烯和丙烯共聚物，与(2)另一种聚合物的纤维，例如，含有被卤素原子(诸如氯)取代的烃官能团的纤维，或聚丙烯腈纤维。通常，聚烯烃纤维和其他聚合物纤维以在约60:40或约20:80或约30:70之间的重量比包含在静电介质中。
现在，参考附图，图1是磁盘驱动器100的简化透视图示。磁盘驱动器100包括限定外壳104的壳体主体102。在一个示例实施例中，至少一个磁盘106被可旋转地安装在外壳104内。由箭头示出磁盘的旋转(尽管可替代地可能是相反旋转)，其中磁盘的旋转在外壳104内引发空气流。可以将其他磁盘驱动器组件诸如读写磁头和布线结合到电枢108中。
图2和图3是出于比较目的在此披露的已知过滤组件200的横截面视图。碳元件202(该碳元件可以被称为吸附剂元件)被布置在具有第一支撑层和第一静电过滤材料层的第一板206与具有第二支撑层和第二静电过滤材料层的第二板204之间，并且碳元件202填充由第一板和第二板206、204限定的空腔的一部分。碳元件202通常被构造成帮助过滤穿过过滤组件200的空气并且具有罩层214，该罩层具有粘附到其上的多个碳珠216。
第一板206的周边区域包围碳元件202与第二板204的周边区域焊接，从而形成间隙208。间隙208描述过滤器在焊缝210与碳元件202之间的一部分。在图2和图3中示出的设计中，由于制造工艺所要求的间隙208，碳元件通常确定大小为小于介质面积。间隙208可以确保在焊接过程中，碳元件202的一部分不被焊接在这些层之间。如果碳元件202的一部分被焊接在这些层之间，过滤器可能由于具有缺陷而被丢弃。如果过滤器未被丢弃并且用于电子器件外壳中，碳元件202的一部分可能变成外壳的颗粒污染物。随着过滤器的外尺寸变小，碳元件202面积的减少可以变得甚至更大。随着过滤器变小，可能变得更困难的是使相对平坦的介质在碳上方弯曲并且导致需要使用更薄的碳元件202。
图4和图5是与在此披露的技术一致的过滤组件300的横截面视图，该过滤组件具有至少第一板304、第二板306、以及布置在第一板304与第二板306之间限定的空腔312中的吸附剂302。第一板304通常具有第一周边区域，该第一周边区域可以被结合至第二板306的周边区域上以便形成缘边区域310。在各种实施例中，缘边区域310是例如来自热焊接或超声波焊接的焊接区。
过滤组件300通常被构造成从空气中过滤颗粒和化学污染物。在各种实施例中，过滤组件300被构造成定位在电子器件外壳中以便过滤其中的空气。在一些实施例中，过滤组件300被构造成定位在磁盘驱动器中以便过滤磁盘驱动器内的空气。将了解过滤组件的其他用途。
在各种实施例中，第一板304和第二板306通常是与在此已经描述的过滤介质类型一致的过滤介质的层。第一板304和第二板306可以被构造成从空气中过滤微粒。在各种实施例中，第一板304可以通常由具有耦接到其上的第一支撑层的第一过滤材料层构建。类似地，第二板306可以通常由具有耦接到其上的第二支撑层的第二过滤材料层构建。第一支撑层和第二支撑层可以与在此已经描述的支撑层一致，并且在至少一个实施例中，第一支撑层和第二支撑层由相同材料构建。通常将理解的是，可以耦接任何数量的层以便形成第一板304和第二板306，只要基于过滤器的背景实现所希望的过滤器参数，诸如渗透率、效率、FOM、压降等。
在一些实施例中，第一板304、第二板306或两个板304、306至少部分地由先前讨论的静电纤维构建。在至少一个实施例中，第二板306的材料与第一板304的材料相同。在另一个实施例中，第一板304和第二板306是不同的材料。例如，在一个实施例中，第二板306可以是焊接、融合或以另外的方式结合至第一板304上的筛网层。在一些此类实施例中，第一板304可以具有焊接在一起的静电过滤介质层和支撑层，并且筛网层可以被焊接至缘边区域310中的过滤介质层上。筛网层可以通常允许空气穿过筛网层并且进入过滤组件300的空腔312中。筛网层可以另外地提供支撑，诸如以便帮助过滤组件300保持所希望的构型。
在本实施例中，第一板304至少部分地限定空腔312的形状。在至少一个示例实施例中空腔312可以是基本上自支撑的，但在另一个示例实施例中不是基本上自支撑的。使用术语“基本上自支撑的”来意指第一板304具有对抗大气重力保持空腔312的存在的能力。在本实施例中，第二板306是基本上平面的，从而意味着第二板306的结构本身并不限定空腔；相反，第二板306的结构封闭由第一过滤介质板304限定的空腔。
吸附剂302可以被布置在第一板304与第二板306之间处于空腔312内。吸附剂302通常被构造成从过滤组件300的环境内的空气中吸附化学污染物。吸附剂材料可以是物理吸附剂或化学吸附剂材料，诸如例如干燥剂(即，吸附或吸收水或水蒸气的材料)或吸附或吸收挥发性有机化合物、酸性气体或两者的材料。适合的吸附剂材料包括例如，活性碳、活性氧化铝、分子筛、硅胶、高锰酸钾、碳酸钙、碳酸钾、碳酸钠、硫酸钙、或其混合物。吸附剂302通常是多个吸附剂珠粒。在各种实施例中，吸附剂302是多个活性碳珠粒。这些吸附剂珠粒的大小可以在从约0.2mm至约1.1mm、0.4mm至约1.0mm，以及约0.3mm至约0.9mm的范围内。在一个实施例中，这些吸附剂珠粒将具有约0.3mm至约0.8mm、或约0.6mm的平均大小。
在一些实施例中，多个吸附剂珠粒中的大部分是未结合的，从而意味着这些吸附剂珠粒中的大部分未彼此结合并且未结合至过滤组件中的任何其他元件上。在至少一个实施例中，多个吸附剂珠粒中的每一个都是完全未结合的。“大部分”意指这些吸附剂珠粒中的至少70％、80％、90％、95％或甚至98％是未结合的。未结合的珠粒具有增加吸附的可用表面积、增加过滤器本身的渗透率的相对优势，并且可以例如具有低粉尘。如在图4和图5中所示的由过滤组件300限定的间隙308可以被减小，并且与图2和图3中描绘的过滤元件相比，更多吸附剂302可以被布置在空腔内。在一个实施例中，过滤组件300可以是约8.5mm×20mm并且可以是约4mm厚。在具有碳珠作为吸附剂302的实施例中，这些碳珠的质量可以是至少35mg并且通常不多于约55mg，诸如约45mg。在一个实施例中，过滤组件300可以是约4mm×15.5mm并且包含具有至少20mg且通常不多于约45mg诸如约33mg的质量的碳珠。
与在此披露的技术一致的过滤器构造允许相对增加在过滤器中可包含的吸附剂材料(诸如活性碳)的量，同时保持相对紧凑的大小，并且同时改进过滤器性能。具体地说，在某些实施例中，在此描述的过滤器可以引起活性碳量增加同时基本上保持穿过过滤器的空气流，从而允许外壳内的更低污染物水平并且将那些更低浓度水平维持延长的时间周期。
图6描绘与在此披露的技术一致的过滤组件300的示例实现方式。过滤组件300通常与图4-5中描绘的实施例一致，并且被安装在限定电子器件外壳100的壳体内(仅描绘外壳100的一角)。过滤组件300具有第一板304、第二板306、以及布置在第一板304与第二板306之间的吸附剂302。过滤组件被定向为使得第二板306的表面区域面向由旋转磁盘106产生的空气流(由箭头方向性地描绘)。电子器件外壳100具有被构造成接受过滤组件300的过滤器底座120。在所示实施例中，存在挡板114来帮助引导空气进入过滤组件300的第二板306中，并且挡板114至少部分地限定过滤器底座120。过滤组件300可以被放置在电子器件外壳内，从而使得挡板114将空气引导进入且穿过第二板306。在某些实现方式中，挡板114连同任何安装元件或壳体的其他部分形成将空气引导进入第二板306中的通道。在其他实现方式中，过滤组件300被构造成定位在电子器件外壳内的流动空气流中，该电子器件外壳缺乏将空气流引导穿过过滤组件300的单一限定通道，或可在外壳内形成的部分地将空气引导穿过过滤组件300的侧面开口通道。
测试结果
在与图2-3中所示并且在此描述的对比实例一致的示例过滤器构造中，第一再循环过滤器被构建具有在其对应周边周围结合的第一板和第二板。具有耦接到其上的带碳珠的罩层的碳元件被布置在第一板与第二板之间。第一板和第二板中的每一个由静电过滤介质层和聚丙烯罩层构建。第一再循环过滤器具有15.4mm的宽度、8.9mm的高度以及2.8mm的厚度。这个第一再循环过滤器具有约1mm的焊接外周。这个第一再循环过滤器具有13.4mm×6.9mm或大约92mm2的有效过滤面积，其中有效过滤面积是基于结合外周内可用于过滤的过滤器流动表面积来计算的。再循环过滤器的流动表面是被构造成在过滤过程中直接接受空气流的过滤器表面。碳元件具有8.1mm的宽度、3.6mm的高度，以及大约29mm2的吸附剂表面积，其中吸附剂表面积是从再循环过滤器的流动表面测量的含有吸附剂(例如碳珠)的过滤器面积的测量值。因此，对于第一示例再循环过滤器，吸附剂表面积等于碳元件本身的面积。碳元件的面积是再循环过滤器的有效过滤面积的大约35％。吸附剂元件具有8mg的碳质量。
根据图4-5中描绘的实施例制造第二示例再循环过滤器。第二再循环过滤器具有在其对应周边周围连接的第一板和第二板。第一板和第二板中的每一个由静电过滤介质层和聚丙烯罩层构建。第一板限定从其外周凹陷的空腔，并且空腔被限定在第一板与第二板之间。第二再循环过滤器具有4.8mm的厚度。空腔是约10.9mm宽×4.4mm高×3mm深。空腔具有约120mm3的体积。空腔被填充有45mg的未结合的活性碳珠粒。在第二再循环过滤器中的这些碳珠的吸附剂表面积是约48mm2。
如上所述，在此使用吸附剂表面积作为从再循环过滤器的流动表面测量的含有吸附剂的过滤器面积的测量值。使用来自位于伊塔斯加IL的基恩士公司(KeyenceCorporation)的具有基恩士VH-Z20R透镜的VHX-1000数字显微镜来测量第二示例再循环过滤器的碳表面积。使用60W柔软白色的白炽灯泡作为背光。
具体地说，显微镜透镜被定位成与显微镜基底呈90度，从而面向载台。灯泡被定位成离显微镜透镜4.5英寸远，并且直接指向显微镜透镜。沿着一个外周边缘将过滤器固定至载台上，以便在显微镜透镜与灯泡之间竖直站立，离显微镜有一英寸。过滤器的一面朝向显微镜透镜而定位。显微镜被设定成20x放大倍数。未使用来自显微镜的照明选项。将白炽灯泡照亮并且设定VHX-1000操纵台上的亮度调节刻度盘以便允许适当量的光进入透镜，这样使得过滤器外周与背光难以区别，这相当于大约75％的最大亮度设定。使用VHX-1000软件中的自由形状工具来计算吸附剂表面积。使用自由形状来描画碳区域的外周轮廓，并且从测量菜单中选择软件内的单独测量选项以便自动计算所描画轮廓的外周内的面积。
以下表1比较了以上披露的示例第一再循环过滤器与第二再循环过滤器的方面：
表1
穿过第二再循环过滤器的空气流限制通常是与穿过第一再循环过滤器的空气流限制类似的或更少的。一方面，第二再循环过滤器中所添加的碳质量与第一再循环过滤器相比通常空气流限制略微增加；然而，另一方面，第二再循环过滤器中的过滤面积增加可以有助于空气流限制减少。此外，消除附着至碳珠上的罩层(用于第一再循环过滤器)可以有助于第二再循环过滤器中的空气流限制相对减少。穿过第二再循环过滤器的净空气流限制可以小于或大约等于穿过第一再循环过滤器的空气流限制。穿过再循环过滤器的空气流限制可以与颗粒清除(PCU)密切相关，因此，在一些实现方式中，随着碳量增加，对于第二再循环过滤器的颗粒清除很少乃至没有减少，并且空气流限制没有增加。
这两个示例再循环过滤器受到PCU测试，进行PCU测试以便比较每个过滤器的平均PCU时间T90。可以通过使用连续颗粒引入测试方法运行颗粒清除测试来计算PCU性能。这个方法提供穿过注射端口进入磁盘驱动器并且运行磁盘驱动器的具有控制浓度颗粒的连续空气流。穿过样品端口从驱动器中取样空气，以便得到未过滤空气颗粒含量与过滤空气颗粒含量之间的浓度差异。用来取样过滤空气的样品端口在所测试的过滤器的略微下游处，并且注射端口被大约定位在离样品端口的旋转磁盘轴的相反侧面上。在使用中，典型的磁盘驱动器与外界环境封离，除了允许磁盘驱动器与环境之间压力均衡的通气端口以外。然而，对于当前描述的PCU测试，磁盘驱动器通气端口被封离以使得吸入驱动器中的空气流基本上等于通过颗粒计数器穿过样品端口吸出驱动器的流量。
PCU测试使用由位于明尼阿波利斯MN(Minneapolis,MN)的赛默飞费歇尔科技公司(Thermo Fischer Scientific Inc.)提供的悬浮在水中的0.1μ聚苯乙烯乳胶球(PSL)，并且然后使用来自位于肖尔维伊MN(Shoreview,MN)的TSI公司的TSI 3076气溶胶发生器来进行雾化。然后使用扩散干燥器对气溶胶流进行干燥，并且然后穿过TSI 3012A气溶胶中和器(也来自TSI公司)。因为来自雾化器的输出大于测试的样品流所必要的，所以使用丁字管来排出大部分空气流。然而，以流速Q穿过注射端口将小部分空气流吸入磁盘驱动器中。用于这个测试的颗粒计数器是由位于科罗拉多博尔德(Boulder,Colorado)的液滴测量技术公司(Droplet Measurement Technologies)制造的超高灵敏度气溶胶分光光度计(UHSAS)。
因为磁盘驱动器内部的颗粒也可以通过除过滤器以外的其他表面来捕获，所以在没有过滤器的情况下首先测试驱动器以便得到基线PCU测量值。然后，当测试感兴趣的过滤器时，可以考虑基线以使得过滤器的PCU贡献可以通过以下方程式来计算：
其中τf＝过滤器清除时间常数(min)，
V＝驱动器体积(cm3)，
Q＝样品流速(cm3/min)，
Ca(w_过滤器)＝进入具有过滤器的驱动器中的颗粒浓度(颗粒/cm3)，
Css(w_过滤器)＝来自具有过滤器的驱动器的颗粒浓度平稳态(颗粒/cm3)，
Ca(w/o_过滤器)＝进入不具有过滤器的驱动器中的颗粒浓度(颗粒/cm3)，并且
Css(w/o_过滤器)＝来自不具有过滤器的驱动器的颗粒浓度平稳态(颗粒/cm3)。
以上公式提供过滤器清除时间常数τf，该常数将时间估算成达到从空气中的初始颗粒浓度下降63.2％。然而，将时间报道成达到颗粒浓度下降90％已是通常作法，这等于2.3个时间常数。以秒为单位报道时间也是通常作法，这样T90清除时间通过以下方程式来计算：
T90＝τf×60×2.3
使用具有22cm3体积的2.5”驱动器来测试表1中的T90结果。磁盘驱动器以10,000RPM操作三个堆叠的磁盘。流速Q是30cm3/min并且目标输入浓度(Ca(w_过滤器)和Ca(w/o_过滤器))是83颗粒/cm3。如在表1中所反映，第二示例再循环过滤器与第一示例再循环过滤器相比，将过滤器清除时间T90略微提高约1％。与在此披露的技术一致的过滤器的各种实施例将具有PCU时间T90，该PCU时间T90比具有与第一示例再循环过滤器一致的吸附剂元件的类似大小的过滤元件大不多于15％，其中术语“类似大小”被定义为具有相等大小有效过滤器面积的过滤元件。
这两个示例再循环过滤器还受到化学清除测试(CCU)。在每个CCU测试中，将测试的再循环过滤器定位在与用于以上所述的PCU测试中相同类型的磁盘驱动器中。穿过磁盘驱动器罩盖中的注射端口将具有140ppm三甲基戊烷(TMP)的30立方厘米/分钟氮气流注入驱动器中。穿过驱动器罩盖中的3mm取样端口从驱动器中取出空气样品，该取样端口在再循环过滤器上游约5mm处并且在磁盘的外径上。再循环过滤器的“上游”被认为与磁盘旋转方向相反(因为使磁盘旋转是驱动器内空气流的主要驱动因素)。相对于磁盘驱动器壳体，将注射端口与取样端口相反地定位。
使用在525PPM下的TMP混合标准物，该标准物由高压气罐中的与氮气混合的TMP组成并且通过像普莱克斯公司(Praxair)这样的特种气体供应商获得。通过压力调节器来运行TMP标准物并且然后运行进入由位于蒙特利CA(Monterey,CA)的丝亚测控技术有限公司(Sierra Instruments)提供的质量流量控制器(MFC)中，以便将质量流量调节至相当于在22.1摄氏度和1个大气压标准条件下的8立方厘米/分钟。将第二无TMP氮气流运行穿过调节器和MFC以便提供相当于在标准条件下的22立方厘米/分钟的质量流量，并且与第一流合并以便得到140PPM下的30立方厘米/分钟的稀释流。
首先将TMP/氮气流运行穿过转换阀到达去除柱的气相色谱仪(GC)，该气相色谱仪装备有由位于日本京都(Kyoto,Japan)的导津公司(Shimadzu Corporation)供应的火焰离子化检测器(FID)。在140PPM输入浓度下记录来自FID的电压输出并且将此用于产生TMP浓度与电压的线性相关。然后转换阀将TMP/氮气流引导进入注射端口中并且来自取样端口的输出流被引导至GC/FID。在数据收集之前，在运行磁盘驱动器以允许气流稳定并且净化驱动器和软管管路之前，将TMP/氮气运行穿过驱动器持续10分钟。然后打开磁盘驱动器以便使磁盘旋转起来，并且一旦磁盘以全速旋转，在特定时间间隔下测量TMP浓度。
所测试的两个示例过滤器的CCU结果在图7中示出，其中随时间推移示出了驱动器中的TMP的PPM浓度。图7还描绘驱动器中的TMP的浓度与TMP攻击量(mg)之间的关系，其中“TMP攻击”是指送入磁盘驱动器中的TMP的量。另外地，在每个CCU测试过程中测量最低TMP浓度并且列于表1中。驱动器中的TMP浓度越低通常指示过滤器在去除TMP上更有效。可能希望TMP浓度保持相对低，这可以指示过滤器具有用于吸附污染物的更大容量。在图7中示出的两个示例再循环过滤器的CCU性能结果证实了与第一再循环过滤器相比增加的碳质量和增加的碳横截面积的CCU有效性。
与在此披露的技术一致的一些过滤器与先前技术相比在吸附剂表面积上具有相对增加的吸附剂密度。例如，在一些实施例中，与在此披露的技术一致的再循环过滤器在吸附剂表面积上具有大于600g/m2的吸附剂密度。在一些其他实施例中，与在此披露的技术一致的再循环过滤器在吸附剂表面积上具有大于650g/m2或甚至大于700g/m2的吸附剂密度。另外，与在此披露的技术一致的一些过滤器与先前技术相比在有效过滤器表面积上具有相对增加的吸附剂密度。例如，在一些实施例中，与在此披露的技术一致的再循环过滤器在有效过滤器表面积上具有大于250g/m2的吸附剂密度。在一些其他实施例中，与在此披露的技术一致的再循环过滤器在有效过滤器表面积上具有大于300g/m2、350g/m2、400g/m2或甚至大于450g/m2的吸附剂密度。出于计算碳表面积或有效过滤器面积上的吸附剂密度的目的，从吸附剂质量中除去罩层、粘合剂、粘附剂以及其他物质的质量。如上所述，在各种实施例中，吸附剂是多个活性碳珠粒。
图8A-8F是示出制造过滤组件的方法的示意性描绘。方法可以包括使用第一配合结构1504(在图8A中示出)。第一配合结构1504限定了外周1505和从外周1505凹陷的空腔1506。空腔1506可以被构造成希望的完成的过滤器形状，或可以被构造成仅在制造过程中希望的过滤器形状，这将在此更详细地描述。
第一过滤介质1502板可以被放置在第一配合结构1504与第二配合结构1507(在图8B中示出)之间，其中第二配合结构1507限定了构造用于与空腔1506配合接合的突出部1508。在一些实施例中，另外的支撑层和/或过滤介质层可以被耦接至第一过滤介质板1502上。在本实施例中，第二配合结构限定了第二表面1509，该第二表面被构造用于与第一配合结构1504的外周1505配合接合。本领域技术人员将了解术语“配合接合”可以涵盖其中在相应的配合结构之间存在间隙的构型。
第二配合结构1507可以被平移，这样使得它被至少部分地布置在空腔1506内，并且第一过滤介质板1502被压缩在第一配合结构1504与第二配合结构1507之间。当在第一配合结构1504与第二配合结构1507之间压缩时，过滤介质1502将在大气重力且不存在相反外部力下通常限定并且保持空腔结构1510和类似于第一配合结构和第二配合结构1504、1507的在空腔结构1510外周周围的缘边区域1511(在图8C中示出)。在一些实施例中，第一配合结构1504的外周1505、第二配合结构1507的第二表面1509或两者可以被构造成在第一过滤介质板1502的缘边区域1511中融化材料。然后缘边区域1511可以被冷却以硬化融化的材料以便增加它的刚性。在一个具体实施例中，第二配合结构1507的第二表面1509被耦接至超声波焊接机上，该超声波焊接机被用来融化缘边区域1511。如将了解的是，还想到了其他类型的焊接机。
随着第二配合结构1507从空腔1506去除，吸附剂1512可以被布置在空腔结构1510内(在图8D中示出)。在各种实施例中，吸附剂1512是多个吸附剂珠粒。在一个具体实施例中，吸附剂1512是多个活性碳珠粒。在一个实施例中，吸附剂占据空腔的至少50％。在替代性实施例中，吸附剂可以占据空腔结构1510的至少50％、60％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、或99％。
第二过滤介质板1114的最终周边区域被耦接至第一过滤介质板1502的缘边区域1511上，以便在第一过滤介质板1502与第二过滤介质板1114之间含有吸附剂珠粒1512(图8E)。在一个实施例中，第二过滤介质板1114是在空腔的一侧上布置的筛网层。在一些其他实施例中，第二过滤介质板1114的材料与第一过滤介质板1502的材料相同或是材料的组合。第二过滤介质板1114可以被焊接至第一过滤介质板1502的缘边区域1511上。可以从过滤器中修剪掉多余材料，从而产生过滤器1100(在图8F中示出)。
在一些实施例中，可能希望将第一过滤介质板的周边区域的一部分与第二过滤介质板的周边区域的一部分结合并且在空腔中插入基本上未结合的吸附剂珠粒，该空腔被限定在第一过滤介质板、第二过滤介质板与第一板和第二板的周边区域的结合部分之间。在插入吸附剂珠粒之后，将第一过滤介质板和第二过滤介质板中的每一个的剩余未结合周边区域结合，以便在过滤器周围形成粘聚的缘边区域。
在一个替代实施例中，第一过滤介质板和第二过滤介质板可以通过单个过滤介质板来限定，并且形成过滤元件的方法可以具有以下步骤：相对于第一过滤介质板折叠第二过滤介质板以便沿着所得过滤元件的周边区域的一个边缘限定褶皱。在这样一种方法中，如在此所述可以将第一过滤介质板和第二过滤介质板的周边区域的未结合部分结合，以便形成包围所得过滤元件的外周的至少一部分延伸的缘边区域。在一些其他实施例中，可能希望沿着褶皱将第一过滤介质板和/或第二过滤介质板的材料融化在一起以便增加刚性。在此类实施例中，缘边区域可以在所得过滤元件的整个外周周围延伸。还想到了其他实施例。
以上说明书提供了当前描述的技术的制造和用途的完整描述。由于许多实施例可以在不脱离当前描述的技术的精神和范围的情况下进行，所以此种技术在于以下所附的权利要求书中。

Claims (44)

1.一种过滤组件，包括：
具有第一周边区域的第一过滤介质板；
具有第二周边区域的第二过滤介质板，其中所述第一周边区域和所述第二周边区域在缘边区域中结合；以及
布置在所述第一过滤介质板与所述第二过滤介质板之间的多个吸附剂珠粒，其中所述多个吸附剂珠粒中的大部分是未结合的。
2.如权利要求1和3-14中任一项所述的过滤组件，进一步包括耦接至所述第一过滤介质板上的第一支撑层，其中所述第一支撑层具有在0.5英寸水下约100英尺/分钟与在0.5英寸水下约800英尺/分钟之间的渗透率。
3.如权利要求1-2和4-14中任一项所述的过滤组件，其中所述第一过滤介质板限定基本上自支撑的空腔。
4.如权利要求1-3和5-14中任一项所述的过滤组件，其中所述第二过滤介质板是基本上平面的。
5.如权利要求1-4和6-14中任一项所述的过滤组件，其中所述第二过滤介质板包括筛网。
6.如权利要求1-5和7-14中任一项所述的过滤组件，其中所述多个吸附剂珠粒包括活性碳珠粒。
7.如权利要求1-6和8-14中任一项所述的过滤组件，其中所述第二过滤介质板的材料与所述第一过滤介质板的材料相同。
8.如权利要求1-7和9-14中任一项所述的过滤组件，其中所述缘边区域限定焊接区。
9.如权利要求1-8和10-14中任一项所述的过滤组件，其中所述多个吸附剂珠粒中的全部是完全未结合的。
10.如权利要求1-9和11-14中任一项所述的过滤组件，其中所述第一过滤介质板具有在0.5英寸水下约250英尺/分钟与在0.5英寸水下约750英尺/分钟之间的渗透率。
11.如权利要求1-10和12-14中任一项所述的过滤组件，其中所述第一过滤介质板具有大于约60的品质因数，其中所述品质因数是基于对于具有10.5英尺/分钟速度的空气流中具有0.3μm大小的颗粒所确定的分级效率和在0.5英寸H2O下的弗雷泽渗透率计算的。
12.如权利要求1-11和13-14中任一项所述的过滤组件，其中所述缘边区域在所述第一过滤介质板和所述第二过滤介质板的整个外周周围延伸。
13.如权利要求1-12和14中任一项所述的过滤组件，所述多个吸附剂珠粒限定具有大于600g/m2的吸附剂密度的吸附剂表面积。
14.如权利要求1-13中任一项所述的过滤组件，具有沿着所述过滤组件的外周的一部分限定褶皱的外周。
15.一种磁盘驱动器组件，所述磁盘驱动器组件包括：
(a)限定外壳的磁盘驱动器壳体；
(b)可旋转地安装在所述外壳内的至少一个磁盘，其中所述至少一个磁盘的旋转在所述外壳内引发空气流；以及
(c)布置在所述外壳内的如权利要求1所述的过滤组件。
16.如权利要求15所述的磁盘驱动器组件，其中过滤组件被布置在所述外壳内，这样使得所述第二过滤介质板是所述过滤组件的流动面。
17.一种制备过滤组件的方法，包括：
将第一过滤介质板放置在第一配合结构与第二配合结构之间，其中所述第一配合结构限定外周和从所述外周凹陷的空腔，并且所述第二配合结构限定被构造用于与所述空腔配合接合的突出部；
压缩所述第一配合结构与所述第二配合结构之间的所述第一过滤介质板，这样使得所述第一过滤介质板限定并且保持空腔结构和在所述空腔外周周围的缘边区域；
将吸附剂珠粒布置在所述第一过滤介质板的所述空腔内；并且
将第二过滤介质板的周边区域耦接至所述缘边区域上，以便在所述第一过滤介质板与所述第二过滤介质板之间含有所述吸附剂珠粒。
18.如权利要求17和19-25中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板包括第一过滤材料层和第二罩层材料层。
19.如权利要求17-18和20-25中任一项所述的方法，其中所述吸附剂珠粒包括活性碳珠粒。
20.如权利要求17-19和21-25中任一项所述的方法，其中将所述第二过滤介质板耦接至所述缘边区域上包括将所述第二过滤介质板焊接至所述第一过滤介质板的所述缘边区域上。
21.如权利要求17-20和22-25中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板具有在0.5英寸水下约250英尺/分钟与在0.5英寸水下约750英尺/分钟之间的渗透率。
22.如权利要求17-21和23-25中任一项所述的方法，其中所述吸附剂珠粒具有0.4mm至0.8mm的平均大小。
23.如权利要求17-22和24-25中任一项所述的方法，进一步包括通过融化所述第一过滤介质板的所述缘边区域并且然后冷却所述第一过滤介质板的所述缘边区域来增加所述缘边区域的刚性。
24.如权利要求17-23和25中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板和所述第二过滤介质板是不同的材料。
25.如权利要求17-24中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板和所述第二过滤介质板是相同的材料。
26.一种制备过滤组件的方法，包括：
将第一过滤介质板放置在模具上方，所述模具限定外周和从所述外周凹陷的空腔；
将吸附剂珠粒布置在所述第一过滤介质板上；并且
将第二过滤介质板耦接至所述第一过滤介质板上，以便在所述第一过滤介质板与所述第二过滤介质板之间含有所述吸附剂珠粒。
27.如权利要求26和28-33中任一项所述的方法，其中所述吸附剂珠粒中的大部分是未结合的。
28.如权利要求26-27和29-33中任一项所述的方法，其中将所述第二过滤介质板耦接至所述第一过滤介质板上包括在包围所述吸附剂珠粒的缘边区域中将所述第一过滤介质板和所述第二过滤介质板融化在一起。
29.如权利要求26-28和30-33中任一项所述的方法，其中所述耦接包括在所述缘边区域中将所述第二过滤介质板融化至所述第一过滤介质板上。
30.如权利要求26-29和31-33中任一项所述的方法，其中所述吸附剂珠粒包括活性碳珠粒。
31.如权利要求26-30和32-33中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板具有在0.5英寸水下约250英尺/分钟与在0.5英寸水下约750英尺/分钟之间的渗透率。
32.如权利要求26-31和33中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板和所述第二过滤介质板是不同的材料。
33.如权利要求26-32中任一项所述的方法，其中所述第一过滤介质板和所述第二过滤介质板是相同的材料。
34.一种过滤组件，包括：
具有第一周边区域的第一过滤介质板；
具有第二周边区域的第二过滤介质板，其中所述第一周边区域和所述第二周边区域在缘边区域中结合；以及
布置在所述第一过滤介质板与所述第二过滤介质板之间的多个吸附剂珠粒，所述多个吸附剂珠粒限定具有大于600g/m2的吸附剂密度的吸附剂表面积。
35.如权利要求34和36-44中任一项所述的过滤组件，进一步包括耦接至所述第一过滤介质板上的第一支撑层，其中所述第一支撑层具有在0.5英寸水下约100英尺/分钟与在0.5英寸水下约800英尺/分钟之间的渗透率。
36.如权利要求34-35和37-44中任一项所述的过滤组件，其中所述第一过滤介质板限定基本上自支撑的空腔。
37.如权利要求34-36和38-44中任一项所述的过滤组件，其中所述第二过滤介质板是基本上平面的。
38.如权利要求34-37和39-44中任一项所述的过滤组件，其中所述第二过滤介质板包括筛网。
39.如权利要求34-38和40-44中任一项所述的过滤组件，其中所述多个吸附剂珠粒包括活性碳珠粒。
40.如权利要求34-39和41-44中任一项所述的过滤组件，其中所述第二过滤介质板的材料与所述第一过滤介质板的材料相同。
41.如权利要求34-40和42-44中任一项所述的过滤组件，其中所述缘边区域限定焊接区。
42.如权利要求34-41和43-44中任一项所述的过滤组件，其中所述多个吸附剂珠粒中的大部分是未结合的。
43.如权利要求34-42和44中任一项所述的过滤组件，其中所述第一过滤介质板具有在0.5英寸水下约250英尺/分钟与在0.5英寸水下约750英尺/分钟之间的渗透率。
44.如权利要求34-43中任一项所述的过滤组件，其中所述第一过滤介质板具有大于约60的品质因数，其中所述品质因数是基于对于具有10.5英尺/分钟速度的空气流中具有0.3μm大小的颗粒所确定的分级效率和在0.5英寸H2O下的弗雷泽渗透率计算的。
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