(57)【要約】  ペースト状塗装材料の送出を制御するための塗装プラント（１０）のための切替可能なスロット弁（３０）であって、スロット弁（３０）が、弁内腔（３２）、供給ダクト（１８）、ノズルダクト（２０）、及び弁制御棒（４０）を有し、弁制御棒（４０）が処理位置と閉鎖位置の間で回転可能であり、処理位置において供給ダクト（１８）及びノズルダクト（２０）が弁ダクト（４２）を介して連通するように相互接続され、閉鎖位置においてノズルダクト（２０）が弁制御棒（４０）によって供給ダクト（１８）から分離され、弁制御棒（４０）が、ダクト入口（４２ａ）とダクト出口（４２ｂ）の間の弁制御棒（４０）の部分円周の領域に装着する目的のために弁内腔（３２）の内部円周面（３４）を圧迫する外部圧迫面（４４）を含み、塗装材料を受けるために少なくとも一つの受容空間（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）が、供給ダクト（１８）とノズルダクト（２０）の間の弁内腔（３２）の内部円周面（３４）に含められている。【選択図】  図２ａ−２ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト状塗装材料の送出を制御するための塗装プラント（１０）のための切替可能なスロット弁（３０）であって、スロット弁（３０）が、
‐  弁主本体（２４）に含まれ、かつ弁範囲方向（４）に整列される弁内腔（３２）、
‐  弁内腔（３２）の内部円周面（３４）の領域に配置され、かつ弁内腔（３２）内に開く供給ダクト（１８）、
‐  弁内腔（３２）の内部円周面（３４）の領域に配置され、かつ弁内腔（３２）から引き出されるノズルダクト（２０）、及び
‐  弁内腔（３２）に配置され、かつ回転可能な回転軸（４）のまわりに回転可能であるように弁内腔（３２）において装着される弁制御棒（４０）、但し回転軸（４）は、弁範囲方向（４）に延び、スロット形状ダクト入口（４２ａ）及びスロット形状ダクト出口（４２ｂ）を有する弁ダクト（４２）によって貫かれる、
を有し、
‐  弁内腔（３２）における弁制御棒（４０）が処理位置と閉鎖位置の間で回転可能であり、処理位置において供給ダクト（１８）及びノズルダクト（２０）が弁ダクト（４２）を介して連通するように相互接続され、閉鎖位置においてノズルダクト（２０）が弁制御棒（４０）によって供給ダクト（１８）から分離され、
−  弁制御棒（４０）が、ダクト入口（４２ａ）とダクト出口（４２ｂ）の間の弁制御棒（４０）の部分円周の領域に装着する目的のために弁内腔（３２）の内部円周面（３４）を圧迫する外部圧迫面（４４）を含む、切替可能なスロット弁（３０）において、
−  塗装材料を受けるために少なくとも一つの受容空間（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）が、供給ダクト（１８）とノズルダクト（２０）の間の弁内腔（３２）の内部円周面（３４）に含められていることを特徴とする切替可能なスロット弁（３０）。
【請求項２】
少なくとも一つの受容空間（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）が、弁範囲方向（４）に延びる受容溝（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の切替可能なスロット弁（３０）。
【請求項３】
単数の受容空間又は複数の受容空間（６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）が、弁範囲方向（４）において圧迫面（４４）の長さの少なくとも８０％の長さにわたって延びることを特徴とする請求項１又は２に記載の切替可能なスロット弁（３０）。
【請求項４】
少なくとも一つの受容空間（６０ｂ）の配置及び弁ダクト（４２）のダクト入口（４２ａ）の設計が、弁制御棒（４０）の閉鎖位置においてこの受容空間（６０ｂ）と供給ダクト（１８）の間に連通接続が存在するように構成されかつ相互に適応されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切替可能なスロット弁（３０）。
【請求項５】
円周方向の弁制御棒（４０）上のスロット形状ダクト入口（４２ａ）の高さが、弁制御棒（４０）上のスロット形状ダクト出口（４２ｂ）の高さより大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の切替可能なスロット弁（３０）。
【請求項６】
連続法でペースト状塗装材料を表面（１４）に塗装するための塗装プラント（１０）であって、
−  供給ダクト（１８）によって塗装材料を供給するための供給ユニット（１２，１８）、
−  供給ダクト（１８）の下流にある切替可能なスロット弁（３０）、
−  スロット弁（３０）の下流にあるノズルダクト（２０）、
−  塗装される表面（１４）の上に塗料材料を分散するための、ノズルダクト（２０）の下流にあるスロットノズル（１６）
を含み、
−  スロット弁（３０）が請求項１〜５のいずれかに記載のように構成されることを特徴とする塗装プラント。
【請求項７】
供給ユニットが、電池の製造のための塗装材料が使用準備状態で保持されるペーストリザーバー（１２）を含むことを特徴とする請求項６に記載の塗装プラント。
【請求項８】
塗装材料が、請求項６又は７に記載の塗装プラント（１０）によって分散されることを特徴とする塗装材料を表面に分散するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペースト状塗装材料の送出を制御するための塗装プラントのための切替可能な出口弁に関する。さらに、本発明はまた、切替可能なスロット弁を有する塗装プラント、及び表面を塗装するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗装プラントのための一般的な切替可能なスロット弁は、従来技術から知られている。このタイプの弁は、弁範囲方向に整列される弁内腔を有し、それは弁主本体にあり、それの中に供給ダクトが開き、それからノズルダクトが引き出され、塗装プラントのスロットノズルに接続する。既知のスロット弁の弁内腔に配置されているのは、弁内腔において回転軸のまわりに回転可能であるように装着される弁制御棒であり、回転軸は弁範囲方向に延び、弁制御棒の外側に沿って軸方向に延びるダクト入口及びこのような反対のダクト出口を有する弁ダクトによって貫かれ、ダクト入口及びダクト出口は、弁制御棒を貫く弁ダクトによって相互接続される。
【０００３】
これらの既知のスロット弁の場合において、弁制御棒は、モーターによって処理位置と閉鎖位置の間で回転されることができる。処理位置では、弁制御棒は、供給ダクトを通って供給される塗装材料がダクト入口を通って弁ダクト内に入り、そこからダクト出口を通ってノズルダクト内に行き、そこからそれが意図された用途に従って塗装プラントのスロットノズルに供給される経路を持つことができるように配置される。逆に、閉鎖位置では、ノズルダクトは、塗装材料の分散が中断されるように弁制御棒によって供給ダクトから分離されている。
【０００４】
弁内腔に弁制御棒を装着するため、弁制御棒はその外側に圧迫面を持つ。圧迫面は、ダクト入口とダクト出口の間で弁制御棒の二つの部分円周の領域に装着するため、弁内腔の円周面を圧迫する。弁制御棒は回転可能であるので、これらの圧迫面と弁内腔の内部円周面の間の最大１００μｍの圧迫間隙が圧迫領域に残ったままである。
【０００５】
一般的なスロット弁は、スロットノズルを通しての塗装材料の送出を目的の方法で制御するために役立つ。この目的のために、それらはスロットノズルの上流にあり、弁制御棒の回転によってスロットノズルへの塗装材料の供給の一時的な中断を可能にする。これは、特にスロットノズルを通して塗装材料を送出するため及び送出を交互態様で中断するために使用される。
【０００６】
一般的なスロット弁を有する一般的な塗装プラントは、特に電池の製造に使用される。この文脈において、それらは、例えば薄層の形で特に黒鉛粒子のような電気化学的に活性な粒子を含有するペースト状塗装材料を分散するために役立つ。特に、この層は、電池の好適なコレクターのすぐ上に電極層として付与されることができる。しかしながら、本発明の文脈における塗装はまた、ローラー又は平坦なキャリア基板のようなキャリア基板上への一時的な付与であると理解され、例えばそれらから、意図した使用によれば塗装材料によって形成された層は、例えば次いで考えられるコレクターストリップ上への付与のために後の製造工程で再び除去される。
【０００７】
電池の製造のために電気化学的に効果的な粒子を有する塗装材料の分散を別として、このタイプの塗装プラントはまた、燃料電池の電気触媒層をこのように製造するために使用されることができる。この場合において、特に電気化学的に活性な粒子として触媒粒子（貴金属、ラネーニッケル、炭化タングステン、硫化モリブデン、硫化タングステン、又は同様の好適な材料）を含有し、かつ水素又はメタノールのような燃料の低温燃焼を触媒することができる塗装材料が、処理されることができる。
【０００８】
一般的な塗装プラントの場合において、ペーストリザーバーがあり、そこから塗装材料がスロット弁に供給され、下流のスロットノズルが通常スロットノズルの上流に位置される。塗装材料をスロット弁の方向に押圧するためにペーストリザーバー自体が圧力で押される設計、及び例えばポンプのような別個のモーター駆動運搬手段がペーストリザーバーとスロット弁の間で設けられる設計の両方が、ここで考えられる。
【０００９】
本発明の文脈におけるスロット弁は、供給ダクト、ノズルダクト、及び弁制御棒を貫く弁ダクトが、運搬方向に対して横切る寸法において、それに対して直交する態様で延びかつ同様に運搬方向に対して横切る寸法においてよりかなり大きな範囲を示す弁として理解される。本発明によるスロット弁の規定による弁範囲方向におけるそれぞれのダクトの範囲は、弁範囲方向に対して横切る範囲より少なくとも４倍大きい。弁制御棒に関して、それは弁範囲方向の長さを示し、それに沿って前記弁制御棒は弁ダクトによって貫かれ、それは弁制御棒の平均半径の少なくとも４倍である。好ましくは、最も一般的には、弁ダクトによって貫かれる弁制御棒の長さは、弁制御棒の半径より多数倍、好ましくは少なくとも１０倍大きい。
【００１０】
弁制御棒の半径及び直径とその長さの間の上述の関係は実際には問題を生じる。例えば、弁内腔の内部円周と弁制御棒の圧迫面の間の狭い間隙への経路を持つ塗装材料が、操作期間が増大するとスロット弁を再調整するために要求される時間を急増させることが明らかになった。
【００１１】
これは、多くの塗装材料、特に電池の製造の文脈で使用される塗装材料が高い剪断荷重で剪断（レオペクチック挙動）の程度及び期間に依存してそれらの粘度を有意に増加させる傾向によって生じる。塗装材料の残余物が弁内腔の内部円周面と圧迫面の間に長く残るほど、それらの粘度が大きくなる。実際には、スロット弁を切替えるための一般的なスロット弁上に与えられるアクチュエーターは、ある操作期間後には信頼性のある弁切替操作をもはや実施することができず、従って塗装プラントの使用は中断されなければならず、弁内腔は浄化されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、一般的なタイプの切替可能なスロット弁を改良し、前記スロット弁が比較的長時間にわたってメンテナンスフリーで機能するようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これは、本発明によれば、弁内腔の内部円周面と圧迫面の間の圧迫間隙から塗装材料を受ける目的のために少なくとも一つの受容空間が供給ダクトとノズルダクトの間の弁内腔の内部円周面に含められることで達成される。
【００１４】
本発明によるスロット弁は、一般的なスロット弁の上記特徴を持つ。弁主本体自体は、好ましくは金属製の主本体であり、その中に弁内腔が特に金属切断機械加工を使用して組み込まれる。弁内腔自体は、回転対称であり、好ましくは円筒隙間であり、その長さは平均半径の少なくとも４倍である。弁内腔は、必ずしも円筒形形状を持つ必要はなく、例えば円錐形であることもできる。供給ダクトは弁内腔内に開き、ノズルダクトは弁内腔から離れて持ち上がり、両ダクトは、主に弁範囲方向に延びるスロット型開口によって弁内腔に接続される。弁内腔の絶対長さ、及び弁内腔及び弁ダクトの円周面の領域における供給ダクト及びノズルダクトの実質的に同一の幅は、少なくとも３０ｍｍ、好ましくは少なくとも１００ｍｍである。用途の目的に依存して、内腔の長さ、又は各ダクトの幅は、それぞれ２０００ｍｍまで、そしてそれ以上にすることができる。弁内腔の平均直径、特に円筒弁内腔の直径は、好ましくは＜３０ｍｍである。供給ダクトの口及びノズルダクト内への出口の幅は、それぞれ口又は出口の高さより大きいことが好ましく、それぞれの少なくとも４倍であることがより好ましい。
【００１５】
本発明に従って与えられる少なくとも一つの受容空間は、弁内腔の円周面の領域においてくぼみとして与えられ、従って圧迫間隙及び弁制御棒の外部圧迫面から外側に延びる。圧迫間隙は好ましくは１００μｍ未満、特に好ましくは５０μｍ未満の平均幅を有しながら、それは少なくとも一つの受容空間の領域において受容空間の深さによって拡大される。受容空間は、少なくとも１ｍｍ、好ましくは少なくとも３ｍｍの半径方向の深さを有することが好ましい。
【００１６】
少なくとも一つの受容空間のため、少なくとも一つのさらなる場所が、弁内腔の円周面上に、供給ダクトの開口とノズルダクトの開口の間に与えられ、そこで弁内腔の内部円周面は中断される。受容空間は、ここでは、弁範囲方向に延びかつ前述の深さを持つ受容溝によって形成されることが好ましい。代わりに、円周方向に相互にオフセットされるように配置されているか又は相互に整列されている複数の受容空間はまた、弁内腔の内部円周面上に与えられることができる。一つの受容空間又は複数の受容空間が弁範囲方向に圧迫面の長さにわたって又はその長さの少なくとも８０％にわたって延びることが好ましく、圧迫面は、この意味においては、弁範囲方向で見たとき、弁ダクトの相互に反対の端の間で与えられる面のみとして考えられる。
【００１７】
実際には、少なくとも一つの受容空間又は複数の受容空間は、塗装材料が剪断のために硬くなり、そこから弁制御棒の硬直した動きが生じるという冒頭で述べた問題が起こらないか又は従来技術と同程度には起こらないという効果を持つ。受容空間（単数又は複数）は、予め強く剪断応力を受けた塗装材料を受け、従ってそれを圧迫間隙から除去することを可能にする。
【００１８】
受容空間の存在によって前述の問題を防止又は緩和することができる理由は、現時点で明確に述べることはできない。以下に述べられる効果に関する考察によって制限されないが、本発明の作用の方式は、部分的には、予め特に強い剪断応力を受けた塗装材料が受容空間中に方向転換することができることで暫定的に説明されることができる。効果はまた、部分的には、特に受容空間に蓄積した弾性塗装材料がスロット弁の処理位置及び閉鎖位置で異なるように圧縮及び／又は加圧され、固定された時間サイクルで起こる受容空間での塗装材料の緩和のために圧迫間隙における塗装材料の動きが起こされ、そのために予め強く剪断応力を受けた塗装材料が塗装材料の流路中に押し戻されることでも説明されることができる。
【００１９】
連続的な受容溝として設計されることが好ましい受容空間が弁内腔の内部円周上に配置される場所からほとんど独立して有利な効果が達成されることができることが示された。このように、本発明は、弁位置から独立して圧迫間隙にのみ常に連通接続される受容空間を有する設計の実施形態を含む。しかしながら、特に閉鎖位置又は処理位置における少なくとも一つの受容空間が弁制御棒のダクト入口及びダクト出口に連通接続される設計の実施形態もまた考えられる。これらの設計の実施形態の場合には、前述のプラスの効果は、スロット弁のそれぞれの他の位置において両側で圧迫間隙のみに連通接続される受容空間が、閉鎖位置又は処理位置においてダクト入口及びダクト出口に直接接続され、従って処理位置において流れる塗装材料によって洗い流されることができるということで少なくとも説明されることができる。これは、おそらく塗装材料の予め強く剪断応力を受けた部分が塗装材料の流れに再び加えられ、従って運び去られるということに導く。
【００２０】
少なくとも一つの受容空間が配置され、弁ダクトのダクト入口が、弁制御棒の閉鎖位置において前述の受容空間と供給ダクトの間の連通接続が存在するような態様で構成されかつ相互に適応される設計の実施形態が、特に効果的であるものとして考えられる。実験では、まさにかかる構成により、弁を切替えるために必要な時間が、操作期間の増加につれてわずかにだけ増加し、従って塗装プラントの長期間の中断のない操作が実現されることを導いた。
【００２１】
特に供給ダクトと受容空間の間のこの連通接続が実現されるためには、円周方向の弁制御棒上のスロット形状ダクト入口の高さは、弁制御棒上のスロット形状ダクト出口の高さより大きいことが好ましい。従って、弁ダクトは、次第に減少する断面積を有することが好ましい。
【００２２】
本発明はさらにまた、連続法でペースト状塗装材料を表面に塗装するための塗装プラントに関する。この塗装プラントは、供給ダクトによって塗装材料を供給するための供給ユニットを含み、この供給ダクトは、好ましくは、加圧ペーストリザーバー又は無加圧ペーストリザーバー及びポンプ装置を含む。かかる塗装プラントはまた、切替可能なスロット弁、スロット弁の下流にあるノズルダクト、及び塗装される表面又は塗装される基板の上に塗装材料を複数回分散するためにノズルダクトの下流にあるスロットノズルを含む。スロット弁は、ここでは上記の方法で構成される。
【００２３】
供給ユニットは、電池の製造のために好適である塗装材料（即ち、特に電極の製造に役立ちうる電気化学的に活性な粒子を有する塗装材料）が使用準備状態で保持されるペーストリザーバーを含むことが好ましい。
【００２４】
本発明はさらにまた、記載された塗装プラントが使用される、表面を塗装するための方法に関する。これは、電池電極を形成する塗装材料を送出するための方法であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明のさらなる態様及び利点は、請求項を別として、図面によって説明される、本発明の好ましい例示的実施形態の以下の記述からも導かれる。
【００２６】
【図１】図１は、本発明による塗装プラントを断面図で示す。
【００２７】
【図２ａ−２ｂ】図２ａ−２ｂは、図１の塗装プラントのスロット弁を横方向の断面図で、処理状態及び閉鎖状態で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明による塗装プラント１０を概略的な断面図で示す。
【００２９】
この塗装プラント１０は、分散される前のペーストリザーバー１２に貯蔵される塗装材料を分散するために作用する。意図される使用によれば、塗装材料は、基板１４に付与され、それは、塗装プラント１０を過ぎて矢印２の方向に連続的に移動される。塗装プラント１０は、塗装材料を分散するためのスロット形状分散ノズル１６を有し、それは本ケースでは３００ｍｍの幅を有する。適用目的に依存して、３０ｍｍ〜２０００ｍｍの幅及びそれ以上がここでは可能である。
【００３０】
切替可能なスロット弁３０は、ペーストリザーバー１２とスロットノズル１６の間に与えられる。前記切替可能なスロット弁３０は、主本体２４における実質的に円筒形の弁内腔３２によって、並びにこの弁内腔３２に挿入される弁制御棒４０によって主に形成される。
【００３１】
弁制御棒４０は、電気モーター、油圧アクチュエーター、又は空気圧アクチュエーターのようなアクチュエーター（図示せず）によって、弁範囲方向に整列されている弁軸４のまわりで回転されることができる。そのため、スロット弁３０は、処理位置（図２ａに示される）又は閉鎖位置（図２ｂに示される）を選択的にとることができる。この目的のため、弁制御棒４０を貫く弁ダクト４２が弁制御棒４０と一緒に回転される。従って、前記弁ダクト４２は、供給ダクト１８に対する連通接続にもたらされることができ、それはペーストリザーバー１８から弁内腔３２に導き、さらにノズルダクト２０に導き、ノズルダクト２０は弁内腔３２からスロットノズル１６に導く。
【００３２】
図２ａは、ダクト入口４２ａが供給ダクト１８と整列されながら、ダクト出口４２ｂがノズルダクト２０と整列されている処理状態を示す。従って、ペースト状塗装材料は、ペーストリザーバー１２からスロットノズル１６への邪魔を取り除いた方法でその経路を作ることができる。
【００３３】
それとは対照的に、図２ｂの閉鎖位置では、ダクト出口４２ｂはノズルダクト２０ともはや整列されておらず、従ってノズルダクト２０及びノズル１６への塗装材料の供給は中断される。
【００３４】
図２ａ及び２ｂからわかるように、狭い圧迫間隙３６は、弁制御棒４０の円筒形外部圧迫面４４と弁内腔３２の内部円周面３４の間に残っている。明確化の目的のため、前記圧迫間隙３６は、現実的に示されるものより大きくなるように示されている。圧迫間隙３６は、通常２０μｍ〜３０μｍの幅を越えないが、塗装材料がこの圧迫間隙３６への経路を作ることを防止することができない。
【００３５】
例えば電池の製造における電極材料として使用され、かつ意図される使用に従って塗装プラント１０を使用して基板１４上に分散される塗装材料は、前記塗装材料の設計に依存して、剪断下の粘度のかなりの増加を受ける傾向を持つ。ここでの剪断は特に圧迫間隙３６において極めて強い。なぜならば圧迫面４４と弁内腔３２の内部円周面３４の間の間隔はここでは極めて小さいからである。従って、圧迫間隙３６に配置された塗装材料は、弁制御棒４０の故障を起こすおそれがあり、それは、まず弁内腔３２を浄化することによって除去されるにすぎない。
【００３６】
このことが起こらないようにするため又はこのことを緩和するため、好ましくは、弁制御棒４０のほとんど全長さ（＞８０％）にわたって弁範囲方向４に延びる、全部で三つの溝型受容空間６０ａ，６０ｂ，６０ｃが、弁内腔の内部円周面３４上に与えられる。これらの受容空間６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、弁内腔３２を介してのみ、それぞれ供給ダクト１８又はノズルダクト２０に接続される。弁制御棒４０によって、それらは、少なくとも段階的な方法で供給ダクト１８及びノズルダクト２０に対して分離される。図２ａ及び図２ｂを比較することによって明確にされるように、受容空間６０ａは、スロット弁３０の処理位置では、弁入口に接続され、これは、弁ダクト４２の入口でダクト入口４２ａのじょうご型の広がりによって達成される。同時に、図２ａの処理位置では、受容空間６０ｂ，６０ｃは、供給ダクト１８、弁ダクト４２、及びノズルダクト２０に対して分離されている。
【００３７】
図２ｂの閉鎖位置では、受容空間６０ｂだけが弁ダクト４２及び供給ダクト１８に連通接続されるが、受容空間６０ａ，６０ｃは供給ダクト１８に対して分離されている。
【００３８】
受容空間６０ａ，６０ｂ，６０ｃの存在は、長い中断なしの操作で硬直した動きの増加のかなりの緩和に導く。三つの受容空間６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、ここでは視覚化の目的のために一般的な例示的実施形態で実施されているにすぎない。これらの受容空間の各々はまた、単一の受容空間として与えられることができ、前述の硬直した動きの減少に導くだろう。
【００３９】
受容空間６０ａ，６０ｂ，６０ｃは全て、圧迫間隙３６を通して供給される塗装材料を受けるために役立つ。受容空間６０ｃは、弁制御棒の位置から独立して、圧迫間隙３６を介してのみ供給ダクト１８に常に連通接続されているが、受容空間６０ａ及び６０ｂは、ケースバイケースで弁ダクト４２に接続される。これは、洗い流し工程を起こし、それによって予めそれぞれの受容空間に経路を持つ特に高い剪断応力を受けた塗装材料は、それぞれの受容空間６０ａ，６０ｂから押し出され、かつ／又は再び洗い流され、ノズルダクト２０に供給される。
【００４０】
受容空間６０ｂの配置に対応する受容空間の配置は特に有利であると考えられる。即ち、スロット弁３０の閉鎖位置において受容空間６０ｂが弁ダクト４２に連通接続されるような受容空間６０ｂの配置が特に有利であると考えられる。
【図１】
2015533101.tif 000003
【図２ａ−２ｂ】
2015533101.tif 000004
【国際調査報告】
2015533101.tif 000005
2015533101.tif 000006
2015533101.tif 000007
2015533101.tif 000008
2015533101.tif 000009
2015533101.tif 000010