JPH057316U - 自立性のマイクロフイルトレーシヨン・エアフイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 〔目的〕エアフイルタの周囲部分である枠を、接着剤に
より、フイルタ支持基板である取付基板に取付けること
により、１個所だけの機械的密封だけを行なうために、
密封性を向上させることができる。さらにガラス繊維の
フイルタ媒体からの脱落を有効に防止する。 〔構成〕ガラス繊維から成る中央層１６の両側面を透過
性ポリエステルのスクリム織の層１７、１８により覆っ
て、ガラス繊維のフイルタ媒体からの脱落を防止し、高
効率粒空気（ＨＥＰＡ）媒体フイルタ材料の周囲部分４
５を、不浸透性樹脂充てん材料の一体的導入によって、
厚さ全体にわたって凝固させ、強固で耐久性のある、フ
イルタ支持基板はこの取付用の枠を形成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本考案は、ろ過材（ｆｉｌｔｅｒ ｍｅｄｉａ）［以下フィルタ媒体と呼ぶ］ で連続的に形成した自立性の一体構造の枠を持つ顕微鏡的粒子用フィルタに関す る。

【０００２】

【背景】

コンピュータ技術の進歩により、コンピュータの種種の部品に関して使うフィ ルタの技術的進歩が必要になつている。このことは、実際上ディスク駆動装置に 汚染物を入らせないことがコンピュータの操作に臨界的である場合に、ディスク 駆動装置用に使うマイクロフィルタについても最も明らかである。一般に呼吸型 マイクロフィルタの機能は、このフィルタの互いに対向する側の差動圧力を互い に等しくする際にこのフィルタを通過する空気をろ過することである。このよう なマイクロフィルタの重要性は、ヘッドの破壊とこれに伴いコンピュータのメモ リに記憶された情報に生ずる損耗とを防ぐ臨界的必要性を伴うことにある。

【０００３】 工業的に利用できる従来の呼吸型マイクロフィルタは一般に２つの形式のもの がある。これ等の２形式は、図１及び図２に例示してありなお詳しく後述する。 従来の各マイクロフィルタはその目的を果してはいるが、これ等の両フィルタに は絶えず問題がある。すなわち取付面に対するフィルタの有効でない接着と共に 、媒体及び媒体保持体の境界面の接合部で媒体の表面に沿い又その下側でフィル タの清浄空気側に汚染物が泳動することによつて、ろ過されない空気流がフィル タから漏れるおそれがある。本考案は漏れのおそれを実質的になくした著しく進 歩したものである。

【０００４】 又一層簡潔なコンピュータに対する要求によつて、マイクロフィルタを含む各 コンピュータ部品の寸法が関心事になつている。初期には従来のマイクロフィル タは最少寸法用には作られていなかつた。現在でもそうなつている。本考案は、 この要求に応じ従来は利用できない解決策を提供するものである。

【０００５】

【考案の要約】

本考案は、透過性ポリエステルスクリム織の層によつて平らな両側面を覆われ たガラス繊維から成る中央層を持つ、高効率粒子空気（ＨＥＰＡ）媒体フィルタ 材料の実質的に平らな積層したシートを備え、 不浸透性樹脂充てん材料の一体的導入により凝固させられ、活性フィルタ部分 に対する構造上の支持体を形成し、フィルタ支持基板に接着できる実質的に固体 の不浸透性表面を形成する周囲部分を、前記高効率粒子空気媒体フィルタ材料に 設け、 前記活性フィルタ部分を、前記周囲部分により囲み、前記活性フィルタ部分が 、前記樹脂充てん材料を欠いており、 前記高効率粒子空気媒体フィルタ材料の繊維組織と厚さとが、前記周囲部分と 前記活性フィルタ部分との間の境界面において、前記樹脂充てん材料によつて実 質的に変えられることなくかつ損傷を受けることのないように、前記境界面に配 置した境界面部分を、さらに前記高効率粒子空気媒体フィルタ材料に設けて成る 、自立性のマイクロフィルトレーション・エアフィルタにある。

【０００６】 このようにして得られるフィルタは次いで、フィルタの一体の枠と、必要とす る不浸透性の取付面との間の１個所の機械的密封だけで、取付面たとえばディス ク駆動装置カバー板に固定する。すなわち従来のフィルタは２個所の各別の機械 的密封を必要としたが、本考案では１個所だけでよく、その一体の枠が媒体密封 体として作用する。さらに本考案ではエアフィルタの厚さを著しく減らすことが でき、又本考案エアフィルタは厚さが実質的に一様である。これに反して従来の マイクロフィルタは、公知の従来の各フィルタがフィルタ媒体の外部にある構造 的付加物又は枠を必要とするが本考案エアフィルタの枠はフィルタ媒体の内部部 分であるから本考案の場合ほどには薄くない。

【０００７】 本考案のこれ等の又その他の態様及び利点は以下の詳細な説明でさらに詳しく 述べる。

【０００８】 従来に比べて本考案の進歩した点を分かりやすくするように先ず従来の公知の フィルタの２つの例を本考案の説明に先だって述べる。同じ又は同様な要素を指 示するのに添付各図面を通じて同様な参照数字を使ってある。

【０００９】 図１には複数個の穴１２を形成した中実の取付基板１１を示してある。各穴１ ２により、取付基板１１の外側面１３から反対の内側面１４に空気流を通過させ ることができる。マイクロフィルタ１５は、各穴１２を覆って基板内側面１４に 固着され、装置たとえばコンピュータデイスク駆動装置の呼吸部片として作用し 、又通常空気流から保護されるディスク駆動区域に粒状物が入らないように制御 する。図１及び図２に示した従来のフィルタは共に、普通の積層した高効率粒子 空気フィルタ媒体（以下ＨＥＰＡ媒体と称する）を使う。積層した又は層成のフ ィルタ媒体は、軽量の透過性ポリエステルスクリム織の層１７，１８により両側 を覆ったガラス繊維から成る中央層１６を持つ。スクリム織から成る各層１７， １８により、中央層１６のガラス繊維に不当な損傷を生じないでこの媒体を取扱 い処理することができる。フィルタ媒体の３層１６，１７，１８はこれ等の層の 表面の種種の点で相互に接着してある。

【００１０】 図１に示した従来のマイクロフィルタでは、フィルタ媒体は比較的剛性を持つ 保持体２０に密封され又は接着してある。保持体２０は、プラスチック製であり 、一般に円形の形状と媒体を受入れるための中央部のくぼみ部分２７とを備えて いる。媒体は保持体２０のくぼみ部分２７に接着してある。保持体２０は媒体と 共に２部品フィルタ構造１５を形成する。この場合フィルタ構造１５は、保持体 ２０及び基板面１４間に位置させた薄い接着環２１により基板１１に密封してあ る。すなわちこのフィルタがその所期の用途で機能するにはその前に２回の密封 が必要である。図１に示した矢印Ａ、ＡＡは、このフィルタの密封された区域の どちらか又は両方が有効でない場合にフィルタ媒体を過ぎてろ過されない空気の 逃げると考えられる流れ経路を示す。

【００１１】 図２に示した従来のマイクロフィルタの場合にも同様な漏れのおそれがある。 このフィルタヘの応用ではフィルタ媒体は、介在する媒体保持体を使ってないか ら、基板１４の表面に直接接触する。このようなフィルタ１５´を基板１１に固 着するには媒体周辺の内方でＨＥＰＡ媒体に接着テープ片２５をはり、各基板穴 １２を覆うときにフィルタ媒体を固着するのに十分な距離だけテープ片２５がこ の媒体を越えて外方に延びるようにする。従って媒体に接触しないテープ片２５ の部分２６は、基板１１の表面１４に接触させてフィルタを各穴１２に対し定位 置に固着するようにする。又図１に示した従来のフィルタの場合と同様に、この フィルタを働かせる前に、互いに異なる２つの区域すなわち、フィルタ媒体及び テープ片２５間の境界区域と、基板面１４及びテープ片２５間の境界区域とを密 封しなければならない。しかしこれ等の２つの密封区域はろ過されない空気流の 漏れのおそれの源になる。図２の矢印Ｂ、ＢＢは、従来のフィルタで密封区域の どちらか又は両方の有効でない接着によつて生ずるろ過されない空気流に対し考 えられる流れ経路を示す。

【００１２】 前記の１例がコンピュータディスク駆動装置のような応用例に関してマイクロ ろ過に工業的に利用できる最良の呼吸型フイルタの例ではあるが、ろ過されない 空気流の漏れのおそれが著しく少ない一層薄いフィルタに対する要求の増大が高 くなつている。マイクロフィルタの保護性を必要とする装置の費用の高いことを 考えると、このような要求は決して無意味なことではなく又無視されない。従っ て本考案の開発は工業上のこれ等の特定の必要性に応答するものである。

【００１３】 次に図３、図４、図５、図６、図７、図８及び図９について本考案の好適とす る実施例を述べる。この実施例を例示するように選定した媒体は前記したように スクリム織の積層したＨＥＰＡ媒体である。しかし本考案は、スクリム織でない ＨＥＰＡ媒体と合成並びに天然の繊維媒体と呼吸型フィルタ用以外の用途に使う 種種の有効度の媒体とを含む他の種類の媒体に応用できるのは明らかである。

【００１４】 本考案の目的は、（１）ろ過されない空気流がフィルタ媒体を過ぎて漏れるお それを著しく減少し、（２）フィルタ厚さを著しく減らすことにある。

【００１５】 本考案エアフィルタを作る製法を実施する好適とする機構は、シルクースクリ ーンプリント法及びレーザ切断法の組合わせである。図３には多重フィルタのシ ルクースクリーンプリントしたシート３０を図４に示すような別のフィルタ３５ に切断するのにレーザを使う前の状態でシート３０の一部を例示してある。この フィルタ最終製品を得るにはシルクースクリーン−レーザ機構に関して以下の工 程を行う。

【００１６】 （１）スクリム織ＨＥＰＡ媒体のシートを固定の大体不透過性取付面に当てがう 。このシートはたとえばテープで適当に固着されこのシートが処理中に移動しな いようにする。

【００１７】 （２）次いで微細メッシュの織りスクリーンを媒体の一方の表面に接触させてこ のシートに当てがう。このスクリーンは、その各部分を流体及び空気に対し不透 過にするように前もって作る。これ等の不透過性部分は、最終フィルタ製品の活 性フィルタ媒体になるように選定した媒体シート部分を覆う。スクリーンの不透 過性部分は、処理中に媒体の下側部分を覆う。

【００１８】 （３）スクリーンを媒体の上部に位置させた後、液相中の乳濁液又は懸濁液状の 充てん剤なるべくはラテックス樹脂をこのスクリーンの上部に施す。

【００１９】 （４）次いで普通のスキージー（ｓｑｕｅｅｇｅｅ）装置を使うことにより樹脂 に機械的の力を加える。スキージー装置がスクリーン上を通る際にこのスキージ ー装置のブレードによりスクリーンの各穴を経てその下側の媒体内に樹脂を下向 きに押込む。

【００２０】 （５）媒体内に押込む樹脂の量は、スキージー装置をスクリーン上に選定した回 数だけ通すことにより計量する。１回通すごとに付加的な量の樹脂がスクリーン に施される。

【００２１】 （５）媒体内に押込まれる樹脂量は、媒体をその厚さの少くとも半分以上までな るべくは媒体の全厚さにわたり完全に飽和させるのに必要な所定量に相当する。

【００２２】 （７）好適とする実施例では媒体のシートの各側又は各表面は、覆われてない媒 体部分にわたり樹脂を十分に浸透させるように液相樹脂を強制浸透させる。

【００２３】 （８）媒体の一方の側又は表面に樹脂を適当に浸透させたときに、スクリーンを はずし媒体の飽和したシートを乾燥させる。次いでシートの反対側にこの処理を 繰返す。覆った部分の対称配置の選定により媒体シートの両側の各被覆部分を整 合させる。このようにして図３に示した硬化した媒体シートはその反対側も同じ になる。

【００２４】 （９）工程（８）で樹脂を硬化させた後、硬化樹脂は包囲された媒体繊維と共に フィルタ製品用の構造上の支持体である枠４５を形成する。

【００２５】 （１０）媒体シートの第２の側に施す樹脂の量は、媒体の第１の側に樹脂を施す ことにより届かなかつた媒体深さ部分に十分に浸透し飽和されるのに必要な量で ある。媒体の覆われてない部分を１００％の飽和状態にするのに必要な回数を定 めるには試行錯誤法を使う。十分な浸透状態に達したことを確認するには、各媒 体層の層はがれが生じているかどうかを決めるように媒体を検査する。層はがれ が生じていない場合には、十分な浸透完全な飽和の状態に達している。多重フィ ルタのこのようにして得られるシートの樹脂飽和部分の空気不浸透性はさらに、 工業基準の空気不透過性試験機を使って確認する。

【００２６】 （１１）選定する樹脂の種類に従って本製法の硬化工程では、樹脂をこれが再分 散しない程度まで確実に硬化するのに媒体を或る時限にわたり熱源に露出する必 要がある。

【００２７】 （１２）媒体中の樹脂をこれが不動になり凝固するように硬化させるときは、シ ートは若干の各別のフィルタに切断できる状態になる。

【００２８】 （１３）本考案エアフィルタを作る場合にはコンビュータ制御のレーザビームを 使い媒体シートから各フィルタを切断しその切断縁を溶融する。好適な実施例に 使うレーザ法は工業的に利用できる技術状態にある。たとえば好適とする実施例 では、データ・カード・コーポレイション（Ｄａｔａ Ｃａｒｄ Ｃｏｒｐｏｒ ａｔｉｏｎ）の一部門であるレーザダイン・インコーポレイテッド（Ｌａｓｅｒ ｄｙｎｅ，Ｉｎｃ．）によるレーザ法を選定した。

【００２８】 （１４）図７に示すように硬化媒体シートを固定のテーブル上に置く。レーザ加 工機のコンピュータは、レーザビームを選定したパターンを通って動かすように 前もつてプログラムする。好適とする実施例では媒体の覆った部分は、形状が円 形で、各側の隣接列に対して互いに食い違った各列内で相互に間隔を隔てている 。このようにして次いで円形の各フィルタを切断する。この実施例のパターンは 図７の矢印Ｐにより示すように正弦波パターンによるほぼ蛇行線である。レーザ ビームは、このシートの一方の縁部３１から反対側縁部３２までこのパターンに 沿って通し、シート全体を切断し終るまで列から列に移動する。この最終結果と して図４に例示したような量産の互いに同じ若干個の円形フィルタが得られる。

【００２９】 （１５）この製法の最終工程では、フィルタの一方の側にたわみ性の接着環５０ を当てがう。選定する接着剤は、このフィルタの寿命にわたり適当に接着するよ うにフィルタ製品に使う樹脂に適合しなければならない。環５０は両側に接着剤 を持つ。輸送及び取扱いのために環５０の一方の側にシリコーン処理した釈放紙 ５１を当てがう。フィルタをその所期の用途で取付けるときは、接着環５０から 釈放紙５１をはがし、基板表面たとえばコンピュータディスク駆動装置のカバー 板に接触するように接着剤を露出する。

【００３０】 当業者には明らかなように本考案エアフィルタを作るのに他の機構を使っても よいのはもちろんである。たとえば媒体の選定した区域を覆いフィルタ材料を間 に含むように作用する各固定部片と、これ等の各固定部片に対してフィルタ材料 を媒体の繊維組織内に押込むように配置した可動なラムとの組合わせの間に媒体 を入れる場合に、ジグ（図示してない）を構成してもよい。このような機構に対 し若干の変型が考えられるから、本考案は何等特定の構造に限定されるものでは ない。本考案の重要な特長は、この製法を実施するように選定した特定の機構に 関係なく、本考案に必要な工程は同じままであることである。すなわちこの工程 は（ａ）フィルタ媒体から成るシートを使い、（ｂ）フィルタ最終製品に対し活 性フィルタ媒体区域を形成するように媒体シートの選定した部分を覆い、（ｃ） 液相の充てん材料を残りの露出した媒体区域に接触させ、（ｄ）充てん材料を媒 体中にこの媒体を十分に飽和させるのに必要な程度に押込むように十分な圧力を この充てん材料に加え、（ｅ）覆われてない部分が完全な飽和状態に達した後、 圧力源を除き充てん材料を凝固させる。次いで各別のフィルタを相互に切離す。 最終製品は本考案によるエアフィルタであり、すなわち活性フィルタ媒体区域に 連続するだけでなく又媒体に構造的に一体で、充てん材料を含む媒体部分を密封 し空気流及び汚染物に対し不透過性になるようにした自立性の枠を持つフィルタ である。

【００３１】 図８及び図９により従来よりすぐれた本考案の新規な特長が明らかである。図 ８により本考案エアフィルタの横断面図を図１及び図２に示した２種の従来のフ ィルタの展開横断面図と比較することができる。

【００３２】 本考案の単一構造は従来の両フィルタの２部品構造に対し独得のものである。 繊維に損傷を及ぼさないで又媒体の厚さの材料変化を伴わないで、媒体の繊維組 織にわたつて得られる充てん材料の拡散により、不透過性の充てん材料を含む媒 体部分を持ち厚さが実質的に一様なフィルタが得られる。このようにして得られ るフィルタ厚さは媒体自体の厚さと実質的に同等である。したがつて枠４５と活 性フィルタ媒体区域４０との境界面においてガラス繊維の破損を防止できること により、コンピュータのディスク駆動装置のキャビネット内へのガラス繊維の流 入を防止できる。これに反して図１の従来のフィルタの厚さは、媒体の厚さだけ でなく又保持体２０の厚さを含む。同様に図２に示した従来のフィルタの厚さは 、その２部分構造により本考案では認められない、ろ過されない空気の漏れる付 加的な区域を生ずるので倍加する。

【００３３】 本考案及び従来のフィルタ間の主な違いは密封漏れのおそれのある２個所の区 域の一方がないことである。このことは、媒体の構造的一体性が得られるように フィルタ媒体を保持体２０又は接着テープ片２５に機械的に接着する必要をなく すことにより得られる。本考案エアフィルタは、その構造的に一体の周囲部分す なわち枠４５と基板取付面１４との間の１個所の機械的密封を必要とするだけで ある。図９の拡大横断面図にはフィルタの活性フィルタ媒体区域４０及び空気不 透過性の枠４５の両方の各一部を示してある。図９に明らかなように接着環５０ の接着剤は枠４５から延びる繊維を包囲し、接着環５０と環５０を接着した枠４ ５の表面との間の境界面に通常存在する空げきを満たす。この境界面区域は接着 環５０の反対向きの斜線領域により示してある。ろ過されない空気がフィルタを 過ぎて漏れるには、樹脂充てんした枠４５自体が空気に対し全く不透過性である から、枠４５及び基板１１間の密封が有効でない場合でなければならない。この ようにして漏れのおそれを著しく減らすことは、空気不透過性媒体に対し接着剤 又は外部保持体を境界とする必要がないときに漏れの著しいおそれがなくなるの で、従来よりすぐれた本考案エアフィルタにより達成することができる。

【００３４】 従来よりすぐれた本考案の他の利点は、フィルタを各基板穴上に適正に位置決 めするのに必要な取扱いを本考案では必要としないことである。本考案の独得な 構造により、フィルタを基板穴１２上に位置決めする間にこのフィルタを固定す るときに媒体の層はがれのおそれがなくなる。その理由は、たわみ性の樹脂−線 維製の枠４５が媒体自体と一体であるからである。このことは、各基板穴上に単 にフィルタを正確に位置決めするのに必要な取扱いのような最少の取扱いでもフ ィルタの各構成層の層はがれと損傷粒子片の分散とを生ずる従来のフィルタには 当てはまらない。本考案による枠４５では、フィルタを取付けるときに従来のフ ィルタで期待されるよりも著しく多い取扱いを可能にできるたわみ性及び耐久性 が得られる。

【００３５】 さらに本考案は前記したように量産することができる。このようにして、間欠 的な機械的処理で個別に作られる従来のフィルタよりもすぐれた著しい工業的利 点が得られる。量産のフィルタを相互に分離し又は切離すのにレーザ法を使うと 別の主要な利点が得られる。又フィルタ媒体の自由な又は切断した周縁部はたわ み性の樹脂枠に包囲され、取付け工程で繊維が釈放され又損傷を生ずることのあ る従来のフィルタに比べて切断縁部からのガラス繊維の分散を最少にする。

【００３６】 以上述べた所から明らかなように熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂を含む種種の の樹脂をフィルタ材料として使うことができる。このような樹脂には、高温溶融 プラスチック材、ウレタン、プラスチゾル、エポキシ樹脂類、フェノール系の紫 外線（Ｕ．Ｖ．）硬化樹脂、ろう、ゴムラテックス樹脂等がある。このような材 料は又２成分樹脂から選定してもよい。従って本考案エアフィルタを作る方法は 、特定の材料に対し所要の液相の硬化相が得られるように選定する樹脂の種類に より前記したように変化変型を行えばよい。使用充てん材料の種類により、一体 の枠は種種の程度のたわみ性又は剛性を持つことができる。又樹脂従って飽和媒 体は種種の色及び組織を持たせて品質管理手段に役立て、たとえば媒体の両面の 飽和パターンの相対的な整合を確認し、又十分な樹脂浸透の確認に役立つように することができる。さらに本フィルタは、充てん樹脂材料の固有の特性としての 表面粘着性を持たないように又は持つように、或はフイルタシートの樹脂枠部分 の表面に接着性被膜又は接着剤を施すことができる。これ等の手段は、前記した ようにフィルタに別個の接着環５０を当てがう代りに使えばよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のマイクロフィルタの１例を展開して示す
横断面図である。

【図２】従来の別のマイクロフィルタを展開して示す横
断面図である。

【図３】本考案エアフィルタのシートの部分斜視図であ
る。

【図４】本考案エアフィルタの１実施例の斜視図であ
る。

【図５】本考案エアフィルタの一方の側の斜視図であ
る。

【図６】図５に示したのとは反対側のエアフィルタの側
の斜視図である。

【図７】本考案エアフィルタのシートと、各エアフィル
タを相互に切離すように選定し たパターンとの平面である。

【図８】基板に取付けた図５及び図６に示した本考案エ
アフィルタの横断面図である。

【図９】図８の要部の拡大横断面図である。

【符号の説明】

１６ ガラス繊維から成る中央層 １７，１８ 透過性ポリエステルスクリム織の層 ４０ 活性フィルタ部分（活性フィルタ媒体区
域） ４５ 周囲部分（枠）

フロントページの続き (72)考案者 ゲール，ウオーリン アメリカ合衆国ミニソウタ州55417、ミネ アパリス、 ポートランド・アヴイニユ ー・サウス 6044番

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 透過性ポリエステルスクリム織の層によ
   つて、平らな両側面を覆われたガラス繊維から成る中央
   層を持つ、高効率粒子空気（ＨＥＰＡ）媒体フィルタ材
   料の実質的に平らな積層したシートを備え、 不浸透性樹脂充てん材料の一体的導入により凝固させら
   れ、活性フィルタ部分に対する構造上の支持体を形成
   し、フィルタ支持基板に接着できる実質的に固体の不浸
   透性表面を形成する周囲部分を、前記高効率粒子空気媒
   体フィルタ材料に設け、 前記活性フィルタ部分を、前記周囲部分により囲み、前
   記活性フィルタ部分が、前記樹脂充てん材料を欠いてお
   り、 前記高効率粒子空気媒体フィルタ材料の繊維組織と厚さ
   とが、前記周囲部分と前記活性フィルタ部分との間の境
   界面において、前記樹脂充てん材料によつて実質的に変
   えられることなく、かつ損傷を受けることのないよう
   に、前記境界面に配置した境界面部分を、さらに前記高
   効率粒子空気媒体フィルタ材料に設けて成る、自立性の
   マイクロフィルトレーション・エアフィルタ。