專利名稱：帶有成型吸附劑的過濾裝置、設備和使用方法
本申請是1998年10月8日提出的No.09/168,698系列申請的連續(xù)部分申請，前一申請引述在此以供參考。
本發(fā)明涉及成型吸附劑、利用這種吸附劑的過濾器、使用方法和使用裝置。尤其是，本發(fā)明涉及帶有從其主體伸展的凸起的成型吸附劑、利用這種吸附劑的過濾器和使用方法。
吸附過濾器具有多種用途，包括可使用在電子配件、化工產(chǎn)品及存儲器中。例如在計算機工業(yè)中，吸附過濾器使用在電子設備的殼體和箱盒中以保護電子組件免受例如水蒸氣、酸性氣體和揮發(fā)性有機化合物的污染。例如磁盤驅(qū)動器常常在其內(nèi)和/或其殼體中開口的上面帶有吸附過濾器以保護驅(qū)動器部件和磁盤免受例如水蒸氣、碳水化合物和/或酸性氣體的污染。沒有這樣的保護，這些污染物會導致靜摩擦(stiction)、腐蝕和在某些情況下的驅(qū)動故障。
典型情況是，吸附過濾器在過濾器中帶有諸如活性炭或干燥劑等吸附材料。在許多傳統(tǒng)的過濾器中，吸附材料典型地為疏松的顆粒狀過濾材料或是設置在聚合物支承件上的過濾材料。顆粒狀的吸附材料會導致顆粒污染，特別是如果環(huán)繞過濾材料的外膜斷開或裂開時。因為具有支承件和/或吸附材料中的空氣囊，額外的聚合物支承件會減小吸附材料的密度。此外，聚合物支承件/吸附材料通常需沖壓或者切割以形成預想的形狀，這常常會使顆粒從支承件上松開脫落，于是這些顆粒變成了污染物。壓模的吸附劑已在例如美國專利申請系列No.08/819,851中有所描述。但是，壓模的吸附劑至少在某些情況下會阻礙流體的流動，因此明顯增加了過濾器上的壓降。于是就需要對吸附過濾器采用新型材料和新的設計，以提高過濾效率和/或防止或者減少吸附材料本身所造成的污染。
總體而言，本發(fā)明涉及用于吸附過濾器中的成型吸附劑。具體地講，本發(fā)明包括吸附劑、帶有或使用成型吸附劑的裝置和使用方法，該成型吸附劑帶有至少一個從其表面伸展的凸起以允許諸如空氣等流體在過濾器殼體和成型吸附劑之間流動。在某些例子中，成型吸附劑是模制或壓模的吸附劑。
例如，過濾裝置包括一殼體和設置在該殼體中的一成型吸附劑。殼體界定了一內(nèi)部空間且具有第一和第二開口以使諸如空氣等流體進入和離開內(nèi)部空間。成型吸附劑具有在其至少一個表面上伸展的多個凸起，這些凸起伸向殼體以使流體在成型吸附劑和殼體之間流動。過濾裝置可以使用在諸如計算機磁盤驅(qū)動器等設備中以過濾其內(nèi)和/或進入或者離開該設備的空氣。
另一個例子中的吸附過濾裝置具有一殼體、界定在殼體中的一擴散通道和一模制的吸附劑。殼體界定了一內(nèi)部空間且包括帶有擴散通道的一個第一開口和一個第二開口，擴散通道從第一開口伸展進入殼體的內(nèi)部空間。模制的吸附劑設置在殼體的內(nèi)部并且具有帶有多個凸起的至少一個表面，這些凸起從表面伸向殼體以使流體在吸附劑和殼體之間流動。在某些例子中，該裝置還包括一設置在第二開口上的多孔的薄膜和/或設置在殼體上的粘合劑，以將殼體粘合在諸如計算機磁驅(qū)動器等設備上。
另一個例子也是如上述的吸附過濾裝置，只是模制的吸附劑具有從表面伸向殼體的單個凸起，以使流體在吸附劑和殼體之間流動。該單個凸起可以定位在模制的吸附劑表面的中心，并可伸展或占據(jù)整個表面。模制吸附劑的兩相對表面上可各設置一單個凸起。
而另一個例子是過濾流體的方法。一諸如空氣之類的流體流過過濾裝置殼體的一入口。該流體然后流過設置在殼體中的成型吸附劑。成型吸附劑具有從其至少一個表面上伸展的至少一個凸起，以引導流體在凸起之間和成型吸附劑與殼體之間流動。這種方法可以用來保護計算機磁盤驅(qū)動器免受污染。
上述本發(fā)明的簡要說明并非意在描述本發(fā)明的每個公開實施例或多種實施情況。以下的圖表和詳細描述會更具體地實例說明這些實施例。
結(jié)合附圖通過以下各個實施例的詳細描述可以更完全地理解本發(fā)明，在這些附圖中

圖1A中按照本發(fā)明的成型吸附劑的一例子的頂視示意圖；圖1B是圖1A中成型吸附劑的側(cè)剖示意圖；圖2A是按照本發(fā)明成型吸附劑的另一個例子的頂視示意圖；圖2B是圖2A中成型吸附劑的側(cè)剖示意圖；圖3是按照本發(fā)明帶有成型吸附劑的過濾裝置的一個例子的側(cè)剖示意圖；圖4是按照本發(fā)明帶有成型吸附劑的過濾裝置的另一個例子的側(cè)剖示意圖；圖5A是按照本發(fā)明與成型吸附劑一起使用的過濾器殼體的一例子的頂視立體示意圖；圖5B是圖5A中過濾器殼體底部的立體示意圖；圖6A是按照本發(fā)明與成型吸附劑一起使用的過濾器殼體的一例子的頂視立體示意圖6B是圖6A中過濾器殼體底部的立體示意圖；并且圖7是按照本發(fā)明另一個成型吸附劑的側(cè)視示意圖。
本發(fā)明可應用于吸附劑、吸附裝置及吸附劑的使用方法。尤其是，本發(fā)明針對諸如吸附劑過濾器之類的具有成型吸附劑以移去污染物的吸附裝置和使用這些裝置的方法。諸如“吸附”、“正在吸附”、“吸附劑”等術(shù)語應理解為既包括吸附作用和吸附現(xiàn)象，也包括吸附材料。盡管其他液體也可以通過過濾裝置來過濾，但是將空氣中污染物的過濾作為一個例子來說明。同時本發(fā)明并沒有局限到這樣的范圍，通過以下例子的探討本發(fā)明的各個方面將可得以理解。
圖1A和圖1B分別是一成型吸附劑100的第一實施例的頂視示意圖和側(cè)剖示意圖，圖2A和圖2B分別是一成型吸附劑100的第二實施例的頂視示意圖和側(cè)剖示意圖。吸附劑100、100′具有一個主體110、110′，主體110、110′帶有從其表面伸展的至少一個凸起120、120′。典型地，凸起120、120′是與吸附劑100、100′同步形成的(例如模制或壓模)。
主體110、110′(即不帶凸起的成型吸附劑的主體)可有各種各樣的形狀。例如，主體110、110′可以是圓盤狀(例如圖1A和圖1B)、扁片狀、圓片狀、柱形體、平行六面體(例如圖2A′和圖2B)或立方體。成型吸附劑100、100′的尺寸特別地取決于以下因素，例如使用成型吸附劑的裝置的尺寸、過濾的液體流量、過濾器裝置的期望壽命和成型吸附劑的密度。
成型吸附劑100、100′的主體110、110′具有至少一個凸起120、120′，該凸起120、120′從主體的至少一個表面上伸展。典型地，在主體110、110′的至少一個表面上成型吸附劑100、100′具有至少四個且常為六個或更多的凸起120、120′。在某些例子中，凸起120、120′設置在主體的兩個表面上，例如，在相對的兩個表面上，例如如圖1B和圖2B所示。凸起120、120′可以按照一模式統(tǒng)一地設置或者隨機地設置在主體110、110′的一個表面上。在某些例子中，所有的凸起120、120′圍繞主體110、110′的邊緣部分設置，例如，如圖2B所示。
在圖7所示的實施例中，成型吸附劑100″的主體110″只有從其至少一個表面伸展的一個凸起120″。在某些例子中，凸起120″可以設置在主體兩個表面的每個表面上，例如，如圖7所示的兩相對表面上。凸起120″的尺寸可設為能從主體的整個表面處伸展，即凸起120″可以占據(jù)整個表面。在某些實施例中，位于一個或兩個表面上的單個凸起120″使這些表面成為圓頂狀(例如半球狀)。
凸起120、120′、120″可以具有各種各樣的形狀。例如，凸起可以是半球體、柱形體、圓錐體、截頭圓錐體、立方體、平行六面體或者其他規(guī)則或不規(guī)則的幾何形狀。位于成型吸附劑100、100′、100″上的所有凸起120、120′、120″可以具有相同的形狀或兩三個不同的形狀。凸起120、120′、120″的截面尺寸(例如長、寬和/或直徑)取決于以下因素，例如，成型吸附劑的尺寸、有凸起伸展的表面的尺寸、凸起的數(shù)量和所要過濾的量。凸起間分開的距離取決于位于表面上的凸起的密度、表面的尺寸、凸起的形狀和尺寸以及凸起的布置情況。如果表面上只設有單個凸起120″，凸起120″可以占據(jù)整個表面。
凸起120、120′、120″從主體110、110′、110″伸展的距離可在很大范圍內(nèi)變化。該距離通常為足夠大，以使諸如空氣等流體從凸起120、120′、120″間流過，且凸起120、120′、120″仍然與主體110、110′、110″保持充分的接觸，由此產(chǎn)生預想的過濾量。
凸起120、120′、120″至少界定了過濾裝置殼體(未圖示)和成型吸附劑100、100′、100″的主體110、110′、110″之間的空氣(或其他流體)的部分流通通道。由凸起120、120′、120″界定的至少部分通道通常是圍繞在且/或位于凸起120、120′、120″之間。與不帶凸起的吸附劑相比，這樣的結(jié)構(gòu)可使空氣更自由地流過過濾裝置。
空氣和空氣所攜帶的污染物都與成型吸附劑100、100′、100″的表面相接觸。這使成型吸附劑100、100′、100″通過吸附污染物來過濾空氣。盡管對本發(fā)明不是必需的，已考慮到大多數(shù)的空氣不穿過成型吸附劑，只是圍繞吸附劑流動。還考慮到污染物吸附在成型吸附劑的表面，然后擴散進入吸附劑的內(nèi)部。
除了圍繞吸附劑100、100′、100″提供流體流通的通道外，凸起120、120′、120″還提供了一增加的表面區(qū)域以與流體相互作用。增加的表面區(qū)域通常與以下因素相關(guān)，例如，凸起的數(shù)量、它們的截面面積、凸起從主體伸展的距離和凸起的形狀。凸起120、120′、120″還對空氣直接流過成型吸附劑表面提供了阻礙，并可改變空氣流向該表面的方向(例如通過產(chǎn)生渦流)，因此增加了過濾效率。
與無凸起時可與流體相互作用的表面積相比，位于成型吸附劑100″上的單個凸起120″增加了可與流體相互作用的表面積。相同地，位于成型吸附劑100″的兩相對表面上的單個凸起120″更增加了可相互作用的表面積。
在另一個實施例中，一個凸起或多個凸起可以設置在吸附劑的第一凸起上。例如，圖1A和圖1B所示的凸起120可以設置在圖7所示的吸附劑100″的凸起120″上。多層的凸起可具有增加空氣流過成型吸附劑的優(yōu)點。
成型吸附劑100、100′、100″通常由易成形的材料形成一個能長久保持的形狀，隨之常常是固化處理(例如加熱)或其他過程使材料成形。“成形”一詞意味著吸附劑形成一形狀，該形狀在過濾裝置的正?；蚱谕麎勖锌傻靡曰颈３帧０芽闪鲃拥念w粒材料制成不可流動的物質(zhì)以形成成型吸附劑。成型吸附劑可以通過模制、較佳地為壓模過程來形成。這些特定的過程可用來形成帶有可重新制作的凸起的各種形狀的成型吸附劑。
成型吸附劑不是通過外膜或外罩支承在一起的顆粒材料的集成物，而通常是沒有外部支承但能保持形狀的結(jié)構(gòu)。不過，應意識到外力的作可能會打碎或者擊碎部分顆粒。成型吸附劑具有超過普通過濾器的優(yōu)點，包括通過把吸附材料放置在一支承薄膜或把顆粒吸附材料放置在一多孔的容器或外罩內(nèi)而形成的吸附劑過濾器在內(nèi)。形成成型吸附劑的吸附材料的密度比普通的過濾物質(zhì)密度大的多，通常要大至少1.5至兩倍。當例如磁盤驅(qū)動器這樣的設備變得更小而更需要過濾時這會特別有用。而且，與使用一成型吸附劑相比，當使用普通的顆粒狀或吸附劑/支承結(jié)構(gòu)時，過濾物質(zhì)本身造成顆粒污染的可能性會更大。還有，與使用無凸起的成型吸附劑相比，附加的凸起使得空氣更容易(即較低的壓降)流過過濾裝置。
使用在成型吸附劑中的材料至少一部分具有吸附特性。成型吸附劑通常由吸附材料和粘合劑形成。吸附材料可包括物理吸附劑和/或化學吸附劑，例如干燥劑(即吸收水或水蒸氣的材料)和/或吸收揮發(fā)性有機化合物和/或酸性氣體的材料。合適的吸附材料包括例如活性炭、活性氧化鋁、分子篩、硅膠、高錳酸鉀、碳酸鈣、碳酸鉀、碳酸鈉、硫酸鈣或它們的混合物。吸附材料可以吸收一種或多種類型的污染物，例如包括水、水蒸氣、酸性氣體和揮發(fā)性有機化合物。盡管吸附材料可以是一種單純材料，但也可使用材料的混合物。
在典型操作中，吸附材料是穩(wěn)定的，并能在-40℃至100℃之間較佳地起到吸附作用。較佳地，在形成成型吸附劑之前吸附材料是粉狀物(通過100目，美國工業(yè)標準)或顆粒材料(28至200目)。
典型的粘合劑是干燥的、呈粉狀和/或顆粒狀且能夠與吸附劑混合在一起。在某些實施例中，粘合劑和吸附材料用暫時的液體粘合劑混合在一起，然后使其干燥。通常，所用的粘合劑沒有完全包住吸附材料。合適的粘合劑包括例如微晶纖維素、聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纖維素、吡咯烷酮、二水合磷酸二鈣和硅酸鈉。
成型吸附劑的組份從重量而言較佳地包括至少70％、通常又不超過98％的吸附材料。在某些例子中，從重量而言成型吸附劑包括85％至95％、較佳地大約為90％的吸附材料。從重量而言成型吸附劑包括不少于2％、不多于30％的粘合劑。在某些例子中，從重量而言成型吸附劑包括5％至15％、較佳地大約為10％的粘合劑。
在某些例子中，在組份中包括少量諸如PTFE(Teflon粉末)之類的潤滑劑，以便于脫模。可在組份中較佳地不超過10％且更佳地小于3％加入這樣的潤滑劑。如果采用了一種潤滑劑，則較佳地應使用能達到所要求的可重復生產(chǎn)脫模用的最小用量。
成型吸附劑可用各種壓?；驂浩尚渭夹g(shù)來形成。通常所需的是充分的壓力和/或加熱，以在普通的操作和制造條件下保證塊狀體的一體性。與占有整個同樣容積且處在顆粒狀、可自由流動狀態(tài)的吸附材料相比，一壓力將其壓縮至原重量的0.8至1.75倍(較佳地為1至1.75倍，最好大于1倍)，該壓力一般是充分的和所期望的壓力。為達到這個壓力，普通的壓片技術(shù)就可適用。通常12,7000至25,500磅每平方英寸(psi)的壓片壓力就足夠了。為了可選擇的應用和幾何外形，通過優(yōu)化配方或改進粘合劑就有可能采用較低的壓力。除了使用壓力以外，還可用加熱來固化粘合劑。加熱的程度取決于粘合劑和/或吸附材料。
較佳地，為了特別使用在電子組件中，壓模操作的一總體容積大約在0.008至262cm3是較佳的，更確切一點是0.26至18cm3。在本文中，“容積”一詞是指根據(jù)壓模模子或壓模制品的外部尺寸計算得到的容積。
圖3所示的是把一個成型吸附劑300置入過濾裝置350的一個例子。盡管只圖示了一個成型吸附劑，應當理解為在某些例子中可以使用不止一個成型吸附劑(例如一個成型吸附劑含有活性炭，而另一個吸附劑含有干燥劑)。過濾裝置具有一個殼體360，殼體360帶有一個入口370和一個出口375。如圖所示，位于成型吸附劑300表面上的凸起320從吸附劑300的主體310的表面向殼體360伸展。盡管這個例子描述的是關(guān)于空氣從入口370流入殼體360的內(nèi)部且然后通過出口375，應當理解為空氣也可以以相反的方向流動。
殼體360可以是例如一外罩、一箱盒或者一個外殼。殼體360通常用塑料材料制造，例如聚碳酸酯、氯化聚乙烯、尼龍、聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯對苯二酸酯(PETG)。殼體360可以是單層的，或者另一方案是殼體由接合在一起的兩層或多層形成，例如用粘合劑、機械連接器、加熱密封和/或超聲焊接連接在一起來形成一周邊密封。在其他實施例中，殼體360可以是一多孔的聚合物薄膜或者是圍繞成型吸附劑的袋狀物，形成殼體360的材料有例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或者擴展的聚四氟乙烯。在這些實施例中，當薄膜或袋狀物具有多孔時，入口和/或出口就不是必需的。
另一種可選方案是，一多孔的過濾層(未圖示)可以設置在入口和/或出口上。多孔的過濾層可以包括一多孔的聚合物薄膜，例如，一多孔的聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或者擴展的聚四氟乙烯薄膜。多孔的過濾層還包括一織造布或無紡布或支承層以支承多孔的聚合物薄膜。多孔的過濾層特別能夠防止顆粒物進入和/或離開殼體的內(nèi)部空間。
殼體的一表面涂有粘合劑(未圖示)，以把過濾裝置連接到諸如計算機磁盤驅(qū)動器等設備的一個壁上。尤其是，該粘合劑可以涂在或應用在帶有入口和出口的殼體上，所以過濾裝置可以放置在該設備殼體的入口和出口上。此外，殼體的內(nèi)表面可以涂有粘合劑，以把成型吸附劑粘附在殼體上。殼體外表面和/或內(nèi)表面上的粘合劑可以是例如一單層的粘合材料或者兩相對表面帶有粘合劑的支承薄膜(例如雙面粘合帶)。
圖4所示的是過濾裝置450的另一個例子，過濾裝置450包括帶有凸起420的一成型吸附劑400。成型吸附劑400設置在一殼體460內(nèi)，殼體460具有一入口470和一出口475。過濾層455設置在出口475上。入口470是用殼體460上一可選用的伸展部分472形成，殼體460可以定位在一設備殼體的端口中、例如入口或出口處以過濾進入和離開殼體的空氣。此外，一粘合層485設置在容納入口470的殼體的表面上。一可選擇的釋放套管495設置在粘合層485上，當過濾裝置將要連接在設備(例如計算機磁盤驅(qū)動器)的殼體的一預設位置時，可拆除該釋放套管495。
殼體460通常用來容納合適尺寸和形狀的吸附劑。圖5A和圖5B所示的是一殼體460’的實施例，它是用來和圓盤狀的吸附劑、例如圖1A和圖1B所示的吸附劑100一起使用的。圖6A和圖6B所示的是一殼體460”的實施例，它是用來和平行六面體形的吸附劑、例如圖2A和圖2B所示的吸附劑100’一起使用的。
殼體460通常是用塑料材料制造的，例如，聚碳酸酯、氯化聚乙烯、尼龍、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯或者聚乙烯對苯二酸酯(PETG)，盡管在某些實施例中，也可以使用多孔的聚合物薄膜或袋狀物。殼體460通常是通過把殼體材料壓制成期望的形狀而形成的，盡管其他形成殼體460的方法也可以使用。殼體360可以是單層的，如圖4、5A、5B、6A和6B所示，或者，另一方案是殼體由接合在一起的兩層或多層形成，例如用粘合劑、機械連接器、加熱密封和/或超聲焊接連接在一起來形成一周邊密封。
沿著殼體的至少一個側(cè)壁殼體可選擇地包括一個或多個肋狀物445’、475”，如圖5B和圖6B所示。這些肋狀物用來分隔成型吸附劑與殼體側(cè)壁的接觸，特別是那些不帶凸起的成型吸附劑的表面。
一可供選擇的擴散通道435也可以形成在殼體460中，如圖4、5A和5B(擴散通道435’)、6A和6B(擴散通道435”)所示。擴散通道435可以從殼體460的外部入口470伸展到殼體460內(nèi)部的一小孔474中。如圖所示擴散通道可以有各種各樣的形狀，例如在圖5A和6A中。通道435可以與殼體一起制作(例如模制或壓模)，或者此后通過切割或從殼體中移出材料形成在殼體中。另一方案是，其內(nèi)帶有擴散通道的單獨的擴散通道層形成一單件并插入殼體的內(nèi)部或者連接、例如粘合在殼體的外部。這個單件可以是一模制件或者其中具有一通道的聚合物薄膜。
過濾層455通常具有一多孔的聚合物薄膜，該薄膜是用以下材料制造的，例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯或者擴展的聚四氟乙烯。過濾層455可選擇地包括一織造布或無紡布或支承層，以支承多孔的聚合物薄膜。出口475可以從殼體460中的一相當小的孔(見圖3)到包括殼體460的一個整邊(如圖4所示)之間變化。過濾層455通常罩住整個出口475，但也可以在出口475上伸展。過濾層455例如可以防止顆粒材料進入或離開過濾裝置450的內(nèi)部。過濾裝置外部的顆粒材料會阻塞成型吸附劑400上的小孔，這會使吸附劑的效用降低。此外，吸附裝置的顆粒材料例如脫離的或破碎的成型吸附劑顆粒材料可以進一步的污染設備。過濾層455可以防止或減少這樣情況的發(fā)生。過濾層455可以從流體中可選擇地除去一些污染物。
粘合層485可以是例如殼體460上的粘合材料的涂層或者是一雙面粘合帶(例如兩相對表面涂有粘合劑的諸如聚合物薄膜之類的粘合支承件)。特別是如果粘合層是雙面粘合帶時，一開口形成在粘合層485中以允許流體流入開口470中和/或順繞伸展部分472。釋放套管495通常是一薄膜，例如一聚合物薄膜，它可以從粘合層485移開，使粘合層485大部分、較佳地使粘合層485全部設置在殼體460上。釋放套管495在粘合層485上伸展以使容易拆卸。
空氣可以通過設備的進入端口流入伸展部分472和入口470中，沿著擴散通道435且通過小孔474進入過濾殼體460中?？諝庠诔尚臀絼?00和凸起420之間流動，所以空氣中的污染物被成型吸附劑400所吸附?？諝馔ㄟ^出口420和過濾層455進入設備。此外，或者另一方案是，設備中的空氣可以流過過濾層455和出口420并且與成型吸附劑400相接觸，以除去設備中的污染物。
在另一實施例中，殼體的內(nèi)表面包括分隔式(stand-off)的凸起，該凸起把成型吸附劑與無凸起的內(nèi)表面部分分隔開。這些分隔式凸起可以形成在內(nèi)表面邊側(cè)、頂部或者底部。成型吸附劑可以具有或者不具有從一側(cè)伸展的凸起，該側(cè)與帶有分隔式凸起的內(nèi)表面相對。作為一個例子，圖4所示的設備可以改進為具有從殼體內(nèi)表面(即空氣離開擴散通道或入口的內(nèi)表面)頂部伸展的分隔式的凸起，成型吸附劑還可以改進為不具有向帶有分隔式凸起的內(nèi)表面頂部伸展的凸起。
相應地，使用成型吸附劑的過濾裝置使流體在吸附劑的主體和殼體之間流動，該成型吸附劑帶有至少一個從其上伸展的凸起。這樣的結(jié)構(gòu)通過使用密度大的過濾材料(例如以減小過濾器的容積)和/或較小的壓降，可以用于過濾流體。
一個成型吸附劑的合適的例子是一圓盤狀物，例如圖1A和圖1B所示的實施例，該圓盤狀物具有一個主體，主體的直徑至少為2mm，且不超過20mm。成型吸附劑的直徑典型地為3至12mm。成型吸附劑的厚度至少為0.5mm，且不超過8mm。此厚度典型地為0.7至5mm。
吸附劑的另一個例子是一個平行六面體，例如圖2A和圖2B所示的實施例，該平行六面體具有一個主體，主體的長度和寬度尺寸(不需要相一致)至少為3mm且不超過30mm。長度和寬度尺寸典型地為8至20mm。該成型吸附劑的厚度不少于1mm，且不超過20mm。該厚度典型地為4至15mm。
吸附劑的又一個例子是一個圓頂物，例如圖7所示的實施例。單個凸起120”定位在主體110”的兩相對側(cè)以構(gòu)成圓頂形的吸附劑100”。如果吸附劑的總體形狀是圓形的，即一圓盤狀，那么吸附劑100”可以類似一個圓形的片狀物。另一方案是，吸附劑的總體形狀不是圓形的，例如是矩形的。一圓頂狀的矩形的吸附劑100”可以類似一頂小帽子。
不管成型吸附劑的總體形狀是什么樣的，成型吸附劑100”典型地具有至少5mm、且不超過8mm的總體厚度。如圖7所示，主體110”的厚度“H”通常至少為0.35mm厚、且典型地不超過4mm。主體110”的厚度H的合適范圍是大約1至4mm。如圖7所示，凸起120”的高度或者厚度“h”通常至少為0.1mm、且典型地不超過3mm。凸起120”的高度h的合適范圍通常為大約0.5至2mm。
當使用了多個凸起時，凸起的尺寸(長、寬和/或直徑)至少為0.2mm、且不超過5mm，凸起的長、寬和/或直徑典型地為0.3至2mm。如果多個凸起定位在一個表面上，同一表面上的任兩個凸起之間的最近距離至少為0.2mm、且不超過5mm。最近距離通常為0.5至3mm。凸起從成型吸附劑的表面伸展出的距離至少為0.05mm、且不超過1mm。凸起伸展出的距離典型地為0.1至0.5mm。如果多個凸起定位在一個表面上，凸起通常大約至少占據(jù)成型吸附劑單個表面的2％、且不超過50％。通常情況下，凸起覆蓋大約5％至25％、且較佳地占據(jù)大約單個表面的7％至20％。如果單個凸起位于一個表面上，如圖7所示，該凸起大約覆蓋表面的10％至100％、且通常大約覆蓋表面的50％至100％。凸起至少增加了大約1％的裸露于流體的成型吸附劑的表面面積。通常一表面的表面面積增加了大約1％至5％或者更多，較佳地增加了5％至20％。
從重量而言，用吸附材料制造的合適成型吸附劑的一個例子包括至少70％的活性炭，以過濾揮發(fā)性有機化合物。該成型吸附劑較佳地包括85％至100％的活性炭。該成型吸附劑可包括最多30％的干燥劑或者酸性氣體吸附劑，例如碳酸鉀或者碳酸鈣。較佳地，成型吸附劑包括1％至15％的干燥劑或酸性氣體吸附劑。
從重量而言一合適成型吸附劑的另一個例子具有包括至少75％的硅膠和最多為25％的活性炭。該成型吸附劑可包括75％至100％較佳為85％至95％的硅膠和0至25％較佳為5％至15％的活性炭。此外，從重量而言成型吸附劑包括最多10％較佳為1％至7％的干燥劑或酸性氣體吸附劑。成型吸附劑可使用的材料標明在在表I中。
表I成型吸附劑中可使用的材料
<p>成型吸附劑可以通過把吸附材料和粘合劑結(jié)合在一起而形成。典型地，從重量而言，成型吸附劑包括70％至98％的吸附材料和2％至30％的粘合劑。一個合適的成型吸附劑包括大約87％的活性炭、3％的碳酸鉀、10％的吡咯烷酮。通過使用加熱和12,700至25,500磅每平方英寸的壓力，吸附材料和粘合劑可壓模形成帶有凸起的成型吸附劑。在美國專利No.5,876,487中對成型吸附劑其他材料和形成成型吸附劑的方法作了進一步的說明，引述在此以供參考。
在一些實施例中，成型吸附劑中的材料(例如炭)的密度的范圍是0.35至0.7g/cm3。殼體內(nèi)部材料的密度的范圍是0.2至0.7g/cm3。在一些例子中，在水30cm3/min的流速下測量通過過濾器的壓降的范圍是0.25至5cm。
本發(fā)明不應視為局限于以上所述的具體例子，卻應當理解為包含了清楚地公開在所附權(quán)利要求書中的本發(fā)明的所有方面。對于本發(fā)明所直接涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以應用的各種變形、等同的方法以及多種結(jié)構(gòu)都是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種吸附過濾裝置，其特征在于，它包括(a)具有一個第一開口和一個第二開口且界定一內(nèi)部空間的一個殼體；以及(b)設置在所述殼體內(nèi)部空間的一個成型吸附劑，所述成型吸附劑具有(i)一個第一表面和一個第二表面；以及(ii)從所述第一表面伸向所述殼體的至少一個第一凸起以使流體在所述成型吸附劑和所述殼體之間流動。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二表面與所述第一表面相對且具有從所述第二表面上伸展的至少一個第二凸起。
3.如以上任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述成型吸附劑具有從所述第一表面伸展的多個第一凸起和可選擇地具有從所述第二表面上伸展的多個第二凸起。
4.如以上任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述成型吸附劑包括一壓模的吸附劑。
5.如以上任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括至少設置在所述第一開口和所述第二開口其中之一上的一多孔的過濾層。
6.如以上任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，它還包括界定在所述殼體內(nèi)的一擴散通道，所述擴散通道從所述第一開口伸展至所述殼體的內(nèi)部空間。
7.如以上任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述殼體還包括設置在所述殼體內(nèi)表面上的肋狀物，以把所述成型吸附劑與所述殼體分隔開。
8.如以上任何權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述凸起是半球狀或圓頂狀。
9.一種磁盤驅(qū)動器裝置，其特征在于，它包括(a)其內(nèi)部具有所要保護的磁盤驅(qū)動器的一設備殼體；以及(b)按照以上任何權(quán)利要求的吸附過濾裝置。
10.一種保護磁盤驅(qū)動器免受污染的方法，其特征在于，它包括把按照權(quán)利要求1-8中任何權(quán)利要求的過濾裝置定位在磁盤驅(qū)動器中；使空氣流過所述過濾裝置的所述殼體上的入口；以及使空氣流過所述成型吸附劑且在所述成型吸附劑和所述殼體之間流動。
全文摘要
具有成型吸附劑的一過濾裝置設置在殼體中。該成型吸附劑具有從其表面伸向殼體的一個或多個凸起以使流體在成型吸附劑和殼體之間流動。過濾裝置可以選擇地包括一個起額外過濾作用的擴散通道和/或一個或多個多孔的聚合物薄膜,該薄膜設置在殼體中的入口或出口上,以減小或防止顆粒物的污染。該過濾裝置可以使用在諸如計算機磁盤驅(qū)動器等設備中,以過濾該設備中和/或進入或離開設備的諸如空氣之類的流體。
文檔編號G11B33/14GK1252321SQ9912136
公開日2000年5月10日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月8日
發(fā)明者D·L·圖馬, A·C·達爾格倫, V·加瑞吉普蒂, R·J·洛根 申請人:唐納森公司