DE60223036T2

DE60223036T2 - Verfahren zum beschichten eines brennstoffzellentrenngliedes mit dichtmaterial

Info

Publication number: DE60223036T2
Application number: DE60223036T
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Sayama-shi MACHIDA
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: KR100900945B1; WO2003007408A1; DE60227581D1; EP1416555A1; EP1804321B1; CN1528026A; CN1276534C; EP1804321A1; US7501147B2; US20040170756A1; CA2451111A1; CA2451111C; EP1416555B1; EP1416555A4; KR20040013141A; DE60223036D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung einer Brennstoffzelle und insbesondere ein Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels auf einen Separator für eine Brennstoffzelle, wobei die Dichtigkeit verbessert wird, indem die Dichtmittelbeschichtungsqualität auf dem Separator verbessert wird, und eine Verschlechterung der Qualität der Brennstoffzelle verhindert wird.
HINTERGRUNDFACHGEBIET
Eine Brennstoffzelle ist eine Zelle, welche Elektrizität in einem Prozess erzeugen kann, in welchem Wasser durch Ausführung einer Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff erhalten wird, indem ein Prinzip ausgenutzt wird, welches das Gegenteil einer Elektrolyse von Wasser ist. Im Allgemeinen wird Brennstoffgas gegen Wasserstoff ausgetauscht und Luft oder ein Oxidationsmittel wird gegen Sauerstoff ausgetauscht.
Als solche Brennstoffzelle ist z.B. die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung ( JP-A) Nr. 2000-123848 "Fuel Cell" bekannt. Diese Brennstoffzelle ist durch eine perspektivische Explosionsdarstellung in 22 gezeigt und weist eine Zelle auf.
Wie in 22 gezeigt ist, sind eine anodenseitige Elektrode 202 und eine kathodenseitige Elektrode 203 entlang eines elektrolytischen Films 201 angeordnet und eine Einheitsbrennstoffzelle (Zellmodul) 200 ist durch Aufnahme dieser durch einen ersten Separator 206 und einen zweiten Separator 207 über Dich tungen 204, 205 aufgebaut.
Im Detail ist dies eine Struktur, in welcher ein erster Strömungsweg 208, welcher ein Strömungsweg für Brennstoffgas ist, an einer Fläche 206a des ersten Separator 206 ausgebildet, und ein zweiter Strömungsweg 209, welcher ein Strömungsweg für ein Oxidationsmittelgas ist, an einer Fläche 207a des zweiten Separators 207 ausgebildet ist, und das Brennstoffgas und das Oxidationsmittelgas jeweils dem mittleren elektrolytischen Film 201 zugewandt sind.
Da die elektrische Ausgabe, welche durch ein in 22 gezeigtes Zellmodul erhalten wird, extrem klein ist, wird durch Übereinanderlegen einer großen Anzahl solcher Zellmodule 200 die gewünschte elektrische Ausgabe erhalten. Demnach werden der erste und der zweite Separator 206, 207 als "Separatoren" bezeichnet, da das Brennstoffgas und das Oxidationsmittelgas getrennt sind, sodass sie nicht zu benachbarten Zellen hin entweichen.
Der erste Separator 206 weist den Strömungsweg 208 für das Brennstoffgas an der Fläche 206a auf und der zweite Separator 207 weist den Strömungsweg 209 für Oxidationsmittelgas an der Fläche 207a auf. Es ist jedoch notwendig, dass das Gas die anodenseitige Elektrode 202 und die kathodenseitige Elektrode 203 effizient kontaktiert. Daher ist es notwendig, dass die Strömungswege 208, 209 eine große Anzahl von extrem flachen Nuten bereitstellen.
Der erste und der zweite Separator 206, 207 weisen jeweils einen Brennstoffgas-Zuführungslochabschnitt 210a und einen Oxidationsmittelgas-Zuführungslochabschnitt 211a an den einen Endabschnitten derselben auf und weisen jeweils einen Brennstoffgas-Abführungslochabschnitt 210b und einen Oxidationsmittelgas-Abführungslochabschnitt 211b an den anderen Endabschnitten derselben auf. Ferner weisen der erste und der zweite Separator 206, 207 einen Kühlwasser-Zuführungslochabschnitt 212a auf, um Kühlwasser an den einen Endabschnitten derselben hindurchzuführen, und weisen einen Kühlwasser-Abführungslochabschnitt 212b an den anderen Endabschnitten derselben auf.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in verschiedener Weise versucht, ein Zellmodul durch Einschließen einer aus elektrolytischen Filmen und Elektroden gebildeten Membran-/Elektrodenanordnung durch zwei Separatoren herzustellen, indem auf dem Separator ein flüssiges Dichtmittel anstelle der Dichtungen 204, 205, deren Herstellung viel Zeit und hohe Kosten erfordert, aufgetragen wird. Bei diesem Prozess trat ein Problem auf. Dieses Problem wird auf Grundlage von 23A und 23B beschrieben, welche schematische Darstellungen des Beschichtungsstartabschnitts des Dichtmittels sind.
Wenn begonnen wird, ein Dichtmittel 222 auf einen Separator 223 aufzutragen, indem eine Düse 221 in der Richtung des umrissenen Pfeils bewegt wird, während das Dichtmittel 222 von der Düse 221 ausgegeben wird, so treten aufgrund der Tatsache, dass die Haftung zwischen dem Separator 223 und dem Beschichtungsstartabschnitt 224 des Dichtmittels 222 nicht ausreichend ist, Situationen auf, in welchen das distale Ende des Beschichtungsstartabschnitts 224 sich aufrichtet, wie in 23A gezeigt.
Da die Düsenbewegungsgeschwindigkeit in der Richtung des umrissenen Pfeils zum Zeitpunkt des Starts der Beschichtung des Dichtmittels 222 ungeeignet ist, treten ferner, wie in 23B gezeigt, Fälle auf, in welchen ein fehlender Abschnitt 225 auftritt, da der Beschichtungsstartabschnitt 224 des Dichtmittels 222 abreißt.
Wenn auf diese Weise die Dichtmittelbeschichtungsqualität des Beschichtungsstartabschnitts 224 des Dichtmittels 222 reduziert wird, so wird die Dichtigkeit beeinträchtigt und die Dichtmittelbeschichtungsqualität am beschichteten Abschnitt nach dem Beschichtungsstartabschnitt 224 des Dichtmittels 222 wird beeinflusst.
Es trat noch ein weiteres Problem auf. Dieses andere Problem wird auf Grundlage der 24A bis 24C beschrieben, in welchen das Dichtmittel im Querschnitt gezeigt ist.
Wie in (a) der 24A gezeigt ist, wurde das Dichtmittel 222 auf dem Separator 223 aufgetragen. Das Dichtmittel 222 weist eine Höhe h1 auf.
Als Nächstes wurden, wie in (b) der 24A gezeigt, eine nicht dargestellte Membran-/Elektrodenanordnung sowie ein weiterer Separator 233 auf den Separator 223 gelegt und das Dichtmittel 222 wurde gequetscht, bis die Höhe desselben gleich einer Höhe h2 wurde. Die Höhe h2 des gequetschten Dichtmittels 222 ist durch die Dicke des elektrolytischen Films und der Elektrode bestimmt, welche zwischen den Separatoren 223, 223 aufgenommen sind. Mit anderen Worten, da sich der elektrolytische Film und die Elektrode zwischen den Separatoren 223, 223 befinden, kann das Dichtmittel 222 nicht weiter gequetscht und ausgebreitet werden. In der Zeichnung zeigt d1 den Quetschbereich des Dichtmittels 222.
Andererseits wird, wie in (a) der 24B gezeigt, ein Dichtmittel 235, dessen Höhe im Querschnitt verschieden ist von der des Dichtmittels 222 in (a) von 24A, auf dem Separator 223 aufgetragen. Eine Höhe h3 des Dichtmittels 235 ist größer als die Höhe h1 des Dichtmittels 222.
Als Nächstes wurden, wie in (b) von 24B gezeigt, die nicht dargestellte Membran-/Elektrodenanordnung und der andere Separator 233 auf den Separator 223 gelegt und das Dichtmittel 235 wurde gequetscht, bis die Höhe desselben gleich der Höhe h2 des Dichtmittels 222 in (b) von 24A wurde. In diesem Fall ist der Quetschbereich des Dichtmittels 235 gleich d2.
Vorausgesetzt, dass de Quetschbereich des Dichtmittels 235 gleich d2 ist, ist auf diese Weise die Höhe h1 des Dichtmittels 222 in (a) von 24A kleiner als die Höhe h3 des Dichtmittels 235 in (a) von 24B und der Quetschbereich d1 ist kleiner als der Quetschbereich d2. Im Ergebnis ist an dem Dichtmittel 222 der Quetschdruck unzureichend und es ist schwierig, eine gute Dichtigkeit zu erreichen.
Um hier zum Zeitpunkt der Beschichtung eine große Höhe des Dichtmittels zu erreichen, wird ein Dichtmittel 237 verwendet, wie es in (a) von 24C gezeigt ist, in welchem das Streckungsverhältnis/Formfaktor (das Verhältnis zwischen der Höhe und der Breite) dem Querschnitt des Dichtmittels 222 in (a) von 24 angeglichen wird und die Höhe der Höhe h3 des Dichtmittels 235 in (a) von 24B angeglichen wird, und das Dichtmittel 237 wird, wie in (b) von 24C gezeigt, bis zu einer Höhe h2 gequetscht, welche gleich der Höhe des Dichtmittels 235 in (b) von 24B ist.
Wie aus 24B und 24C verständlich wird, weist das Dichtmittel 235 eine Breite w1 auf und, nachdem das Dichtmittel 235 gequetscht wurde, weist es eine Breite w2 auf. Andererseits ist eine Breite w3 des Dichtmittels 237 größer als die Breite w1 des Dichtmittels 235 und eine Breite w4 des Dichtmittels 237 nach dem Quetschen ist größer als die Breite w2 des Dichtmittels 235 nach dem Quetschen. Wenn die Breite w4 des Dichtmittels 237 nach dem Quetschen auf diese Weise zu groß wird, so gibt es Fälle, in welchen die Dichtungsqualität reduziert wird, da das Dichtmittel 237 aus einem vorbestimmten Bereich zwischen dem Separator 223 und dem Separator 233, welche übereinandergelegt sind, herausgedrückt wird, oder die Ausgabe der Brennstoffzelle beeinflusst wird, da das Dichtmittel 237 an der Membran-/Elektrodenanordnung anhaftet, und es dadurch zu einer Verschlechterung der Qualität der Brennstoffzelle kommt.
Die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende US 5 985 069 offenbart ein Verfahren zum Auftragen einer Paste eines Dichtungsmaterials aus einer Düse auf einem Glassubstrat. Das Dichtungsmaterial wird als kontinuierlicher Streifen entlang eines eine geschlossene Struktur bildenden Wegs aufgetragen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Dichtigkeit durch eine Verbesserung der Dichtmittelbeschichtungsqualität an einem Beschichtungsstartabschnitt eines Dichtmittels eines Separators für eine Brennstoffzelle zu ver bessern, und ist es daher, eine Verschlechterung der Qualität der Brennstoffzelle zu verhindern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator für eine Brennstoffzelle bereitgestellt, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Vorbereitens eines Separators, welcher einen Gasströmungsweg und einen Wasserströmungsweg aufweist, und einer Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung zum Auftragen eines flüssigen Dichtmittels an einem Randbereich des Gasströmungswegs und des Wasserströmungswegs des Separators; einen Schritt, in welchem in einem Beschichtungsstartabschnitt des Dichtmittels ein an der Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung vorgesehener Düsenabschnitt dem Separator dichter angenähert wird als an anderen Abschnitten als dem Beschichtungsstartabschnitt, sowie einen Schritt, in welchem an dem Beschichtungsstartabschnitt des Dichtmittels der Düsenabschnitt mit einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit bewegt wird, welche kleiner ist als an den anderen Abschnitten als dem Beschichtungsstartabschnitt.
Durch das Annähern des Düsenabschnitts näher an den Separator kann die Druckkraft, welche das ausgegebene Dichtmittel gegen den Separator drückt, vergrößert werden und das Dichtmittel kann an dem Separator anhaften gelassen werden. Dementsprechend kann beispielsweise ein Aufrichten eines distalen Endabschnitts des Beschichtungsstartabschnitts verhindert werden. Durch Reduzierung der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit des Düsenabschnitts kann ferner das Dichtmittel mit einer gleichmäßigeren Dicke aufgetragen werden und fehlende Abschnitte des Dichtmittels können beispielsweise verhindert werden. Durch Annähern des Düsenabschnitts in die Nähe des Separators und Reduzieren der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit des Düsenabschnitts wird auf diese Weise die Dichtmittelbeschichtungsqualität an dem Beschichtungsstartabschnitt des Dichtmittels verbessert und die Dichtigkeit kann verbessert werden.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Annäherns des Düsenabschnitts dichter an den Separator einen Schritt des Anhaltens des Düsenabschnitts für eine vorbestimmte Zeitdauer von einem Start der Abgabe des Dichtmittels an. Durch Anhalten des Düsenabschnitts für eine vorbestimmte Zeitdauer von dem Start der Abgabe des Dichtmittels an kann das abgegebene Dichtmittel einige Zeit lang gegen den Separator gedrückt und an diesem anhaften gelassen werden, die Beschichtungsqualität des Dichtmittels kann weiter verbessert werden und die Dichtigkeit kann weiter verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht einer Dichtmittelbeschichtungslaminiervorrichtung für einen Separator einer Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Vorderansicht von Hauptabschnitten der Dichtmittelbeschichtungsstation gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Ansicht von Pfeil 3 der 2;
4 ist eine Schnittansicht entlang Linie 4-4 in 3;
5 ist eine Draufsicht des Separators gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Betriebsansicht, welche einen Abgabevorgang eines Dichtmittels durch eine Dichtmittelbeschichtungsspritze gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
7A bis 7G sind Betriebsansichten zur Erläuterung einer Bewegung eines Düsenabschnitts der Dichtmittelbeschichtungsspritze sowie eines Beschichtungsbetriebs des Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Betriebsansicht, welche einen Ansaugbetrieb eines Dichtmittels durch die Dichtmittelbeschichtungsspritze gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Vorderansicht einer anderen Dichtmittelbeschichtungslaminiervorrichtung eines Separators für eine Brennstoffzelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
11 ist eine vergrößerte Vorderansicht von Hauptabschnitten einer anderen Dichtmittelbeschichtungsstation gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Ansicht von Pfeil 12 in 11;
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Separatoranordnungstisches gemäß der vorliegenden Erfindung;
14A und 14B sind Betriebsansichten zur Erläuterung der Dichtmittelbeschichtungsprozeduren durch die Dichtmittelbeschichtungsspritze gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 14A eine vergrößerte Ansicht von Hauptabschnitten der Dichtmittelbeschichtungsspritze und einer Überwachungskamera ist, und 14B eine Schnittansicht entlang Linie B-B in 14A ist;
15A bis 15C sind Betriebsansichten, welche nacheinander die Anfangsprozesse eines anderen Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
16A bis 16C sind Betriebsansichten, welche nacheinander Zwischenprozesse des anderen Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
17A bis 17C sind Betriebsansichten, welche nacheinander die letzteren Prozesse des anderen Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
18 ist eine erläuternde Ansicht zur Erläuterung des Sichtfeldes der Überwachungskamera gemäß der vorliegenden Erfindung;
19 ist ein Flussdiagramm inmitten einer Überwachung eines Zustands des Auftragens eines Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung;
20 ist ein Graph, welcher Standards für Höhen und Breiten des Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
21 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen einem Neigungswinkel und einem Streckungsverhältnis der Dichtmittelbeschichtungsspritze gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 ist eine perspektivische Ansicht in Explosionsdarstellung für eine herkömmliche Zelle für eine Brennstoffzelle;
23 ist eine erläuternde Ansicht einer herkömmlichen Dichtmittelbeschichtungsprozedur und
24A und 24C sind Schnittansichten eines Dichtmittels zur Erläuterung von Problemen in einem herkömmlichen Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels.
BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Dichtmittelbeschichtungslaminiervorrichtung 10 eine Dichtmittelbeschichtungsstation 11 auf, welche ein Dichtmittel auf einem Separator aufträgt, sowie eine Laminierstation 12, welche eine Membranelektrodenanordnung auf den Separator schichtet, auf welchem das Dichtmittel aufgetragen wurde. Anzumerken ist, dass Bezugszeichen 13 eine Zuführungsstation bezeichnet, welche den Separator in die Dichtmittelbe schichtungsstation 11 einführt, und Bezugszeichen 14 eine Zuschneidungsstation ist, welche die Membranelektrodenanordnung zuschneidet.
Die Membranelektrodenanordnung ist so aufgebaut, dass eine anodenseitige Elektrode und eine kathodenseitige Elektrode, welche aus Kohlepapieren aufgebaut sind, jeweils an den beiden Seiten eines Hochpolymer-Elektrolytfilms haften, welcher aus einer hochmolekularen Verbindung aufgebaut ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Dichtmittelbeschichtungsstation 11 aufgebaut aus einer an einem Basisabschnitt 21 angebrachten Separatoranordnungsplattform 22, einem an dem Basisabschnitt 21 angebrachten Armabschnitt 23, einer an dem Armabschnitt 23 angebrachten Dichtmittelbeschichtungsspritze 24, die als eine Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung dient, und einem kontaktlosen Sensor 25, der so angeordnet ist, dass er sich in der Nähe des distalen Endes der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 befindet.
Die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 ist aufgebaut aus einer Dichtmittelkartusche 27, in welcher ein Dichtmittel untergebracht ist und welche austauschbar ist, einem Dichtmittelzuführungsschlauch 28, der an der Dichtmittelkartusche 27 angebracht ist, einem Dichtmittelextrudierabschnitt 31, mit welchem das distale Ende des Dichtmittelzuführungsschlauchs 28 verbunden ist, einem den Dichtmittelextrudierabschnitt 31 antreibenden Elektromotor 32 sowie einem an dem distalen Ende des Dichtmittelextrudierabschnitts 31 angebrachten Düsenabschnitt 33 zum Ausgeben von Dichtmittel. Anzumerken ist, dass Bezugszeichen 34 eine Links-Rechts-Bewegungseinrichtung bezeichnet, welche die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 in der Links-Rechts-Richtung (der x-x-Richtung) bewegt, und Bezugszeichen 35 eine Vertikalbewegungseinrichtung bezeichnet, welche die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 in der vertikalen Richtung (der z-z-Richtung) bewegt.
Der kontaktlose Sensor 25 ist ein Sensor, welcher in einem kontaktlosen Zustand das Dichtmittel erfasst, welches zuvor mitten in der Beschichtung des Dichtmittels auf dem Separator aufgetragen wurde, indem er beispielsweise einen Laser auf eine Separatorfläche einstrahlt, die sich im Wesentlichen unterhalb des Düsenabschnitts 33 befindet. Auf Grundlage eines Signals von dem kontaktlosen Sensor 25 steuert eine später zu beschreibende Steuer/Regelvorrichtung die Links- Rechts-Bewegungseinrichtung 34, die Vertikalbewegungseinrichtung 35 und eine Vor-Zurück-Bewegungseinrichtung, welche später beschrieben wird, und steuert/regelt die horizontale Bewegung und das Anheben und Absenken der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24.
Wie später beschrieben wird, ist der Dichtmittelextrudierabschnitt 31 der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 so aufgebaut, dass eine Schraube, an welcher eine Spiralnut vorgesehen ist, in einen Zylinder eingesetzt ist, saugt das Dichtmittel über den Dichtmittelzuführungsschlauch 28 durch Drehen der Schraube durch den Elektromotor 32 in die Dichtmittelkartusche 27, extrudiert das Dichtmittel zwischen der Innenwand des Zylinders und der Nut der Schraube und gibt das Dichtmittel von dem Düsenabschnitt 33 aus. Wie ferner später beschrieben wird, drückt der Dichtmittelextrudierabschnitt 31 das Dichtmittel zwischen der Innenwand des Zylinders und der Nut der Schraube nach oben und saugt das Dichtmittel von dem Düsenabschnitt 33, indem die Schraube in einer zur obigen Richtung entgegengesetzten Richtung gedreht wird.
3 zeigt, dass eine Rückplatte 36 an dem hinteren Abschnitt der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 angebracht ist und Streben 37, 37 (die Strebe an der Innenseite ist nicht dargestellt) sich in einer schrägen Richtung von dem unteren Ende der Rückplatte 36 aus erstrecken und der kontaktlose Sensor 25 an den distalen Enden dieser Streben 37, 37 angebracht ist. Anzumerken ist, dass Bezugszeichen 38 eine Vor-Zurück-Bewegungseinrichtung bezeichnet, welche zur Bewegung der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 in einer Vor-Zurück-Richtung (der y-y-Richtung) vorgesehen ist, und Bezugszeichen 39 eine Steuer/Regeleinrichtung bezeichnet, welche die Ansteuerung des Elektromotors 32, der Links-Rechts-Bewegungseinrichtung 34 und der Vertikalbewegungseinrichtung 35 steuert/regelt.
Das distale Ende des kontaktlosen Sensors 25 ist in eine Richtung unter den Düsenabschnitt 31 gerichtet.
In 4 sind ein erster Zylinderabschnitt 41 und ein zweiter Zylinderabschnitt 42 an dem Dichtmittelextrudierabschnitt 31 der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 vorgesehen. Eine Dichtmittelextrudierwelle 45, in welche eine erste Schraube 43 und eine zweite Schraube 44 jeweils in diesen ersten Zylinderabschnitt 41 und zweiten Zylinderabschnitt 42 eingesetzt sind, ist mit einer Ausgangswelle des Elektromotors 32 (siehe 3) verbunden.
Bezugszeichen 47 bezeichnet hier einen Gehäuseabschnitt, welcher integral mit dem zweiten Zylinderabschnitt 42 ausgebildet ist, und Bezugszeichen 48 bezeichnet einen Lagerabschnitt, welcher an dem Gehäuseabschnitt 47 vorgesehen ist, um die Dichtmittelextrudierwelle 45 zu lagern, und Bezugszeichen 51 bezeichnet eine Dichtmitteleinführungskammer, welche an dem Gehäuseabschnitt 47 ausgebildet ist, um eine Verbindung mit dem Dichtmittelzuführungsschlauch 28 herzustellen, und Bezugszeichen 52 bezeichnet ein Verbindungsglied und Bezugszeichen 53, 53 bezeichnen Schlauchbänder.
5 zeigt einen Zustand, in welchem ein Gasströmungsweg und ein Wasserströmungsweg (welche nicht gezeigt sind) an dem Separator 57 ausgebildet sind und eine Dichtmittelbeschichtungsnut 58 an dem Randbereich dieses Gasströmungswegs und Wasserströmungswegs bereitgestellt ist und das Dichtmittel 61 in der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 aufgetragen ist.
Die Dichtmittelbeschichtungsnut 58 ist in Draufsicht eine kreisförmige Nut, welche einen Erweiterungsabschnitt 62 aufweist, dessen Breite größer ist als an anderen Abschnitten. Unter der Annahme, dass eine Nutbreite des Erweiterungsabschnitts 62 w5 ist und eine Nutbreite der anderen Abschnitte als dem Erweiterungsabschnitt 62 gleich w6 ist, erhält man w5 > w6.
Das Dichtmittel 61 wird als ein geradlinig geformter Beschichtungsstartabschnitt 63 am Erweiterungsabschnitt 62 der Dichtungsnut 58 aufgetragen und wird in der Reihenfolge aufgetragen von dem Beschichtungsstartabschnitt 63, einem ersten gekrümmten Abschnitt 64, einem ersten geradlinigen Abschnitt 65, einem zweiten gekrümmten Abschnitt 66, einem zweiten geradlinigen Abschnitt 67 und einem dritten gekrümmten Abschnitt 68 und wird als ein geradlinig geformter Beschichtungsendabschnitt 71 nach dem dritten gekrümmten Abschnitt 68 an dem Erweiterungsabschnitt 62 aufgetragen.
Bezugszeichen 72 bezeichnet hier einen Bewegungspfad, entlang welchem sich die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 horizontal bewegt, ohne das Dichtmittel 61 aufzutragen, und Bezugszeichen 80 bis 88 bezeichnen gedachte Punkte, welche an der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 in 5 vorgesehen sind, um einen Startpunkt oder einen Endpunkt einer Bewegung der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 zur Zeit des Auftragens der jeweiligen Abschnitte des Dichtmittels 61 zu bilden. Bezugszeichen 91 bezeichnet einen Punkt auf dem ersten gekrümmten Abschnitt 64, Bezugszeichen 92 bezeichnet einen Punkt des ersten geradlinigen Abschnitts 65, Bezugszeichen 93 bezeichnet einen Punkt auf dem zweiten gekrümmten Abschnitt 66, Bezugszeichen 94 bezeichnet einen Punkt auf dem zweiten geradlinigen Abschnitt 67 und Bezugszeichen 95 bezeichnet einen Punkt auf dem dritten gekrümmten Abschnitt 68.
Als Nächstes wird das Verfahren zum Auftragen des Dichtmittels beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, wird zum Starten des Auftragens des Dichtmittels 61 die Dichtmittelextrudierwelle 45 in der Richtung des umrissenen Pfeils durch Betrieb des Elektromotors gedreht. Die Drehrichtung des Elektromotors und der Dichtmittelextrudierwelle 45 hier ist die Vorwärtsrichtung (Vorwärtsdrehung).
Dementsprechend wird das Dichtmittel 61, welches über den Dichtmittelzuführungsschlauch 28 von der Dichtmittelkartusche in den Dichtmitteleinführungsraum 51 gesaugt wird, wie hier durch die Pfeile gezeigt, von einem Bereich zwischen dem ersten Zylinder 41 und der Nut der ersten Schraube 43 sowie zwischen dem zweiten Zylinder 42 und der Nut der zweiten Schraube 44 aus nach unten extrudiert und wird aus dem Düsenabschnitt 33 nach außen abgegeben, um auf dem Separator 57 aufgetragen zu werden.
Wie in 7A gezeigt ist, ist das distale Ende des Düsenabschnitts 33 so angeordnet, dass es um einen vorbestimmten Abstand L1 vom Separator 57 getrennt ist.
In 7B ist der Düsenabschnitt 33 um eine vorbestimmte Distanz L2 von der Position der 7A aus abgesenkt worden, und das Auftragen des Dichtmittels wird gestartet.
In 7C wird der Düsenabschnitt 33 einmal angehalten, bis eine vorbestimmte Zeitdauer t1 vom Beginn des Auftragens des Dichtmittels 61 an verstrichen ist, und das Dichtmittel 61 wird ausreichend an dem Separator 57 anhaften gelassen.
Nachdem die erwähnte vorbestimmte Zeitdauer t1 verstrichen ist, wird der Düsenabschnitt 33 ferner auf die Höhe der 7A angehoben, während er mit einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v1 bewegt wird.
Wenn der Düsenabschnitt 33 bis zu der in 7A gezeigten Höhe angehoben wurde, so wird in 7D das Dichtmittel 61 auf dem Separator 57 aufgetragen, während der Düsenabschnitt 33 horizontal bewegt wird, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit auf eine horizontale Bewegungsgeschwindigkeit v2 vergrößert wurde (v2 > v1). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Laser 74 von dem kontaktlosen Sensor auf den Separator 57 eingestrahlt.
Wenn in 7E der Laser 74 den Beschichtungsstartabschnitt 63 des Dichtmittels 61 erreicht und der kontaktlose Sensor den Beschichtungsstartabschnitt 63 erfasst, so bewegt sich in 7F die Dichtmittelbeschichtungsspritze horizontal mit einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v3 (v3 < v2), wobei ein Dichtmittelansaugbetrieb ausgeführt wird (Details desselben werden später beschrieben). Daher wird die Abgabemenge des Dichtmittels 61 aus dem Düsenabschnitt 33 reduziert und, wie in 7G gezeigt, wird die Abgabe des Dichtmittels 61 aus dem Düsenabschnitt 33 in einer kurzen Zeit angehalten. Wenn sich der Düsenabschnitt 33 bis zu dem in 5 gezeigten Punkt 87 bewegt, so wird der Elektromotor angehalten, der Dichtmittelansaugbetrieb der Dichtmittelbeschichtungsspritze wird beendet und das Auftragen des Dichtmittels wird beendet. Der Düsenabschnitt 33 wird dann von dem Punkt 87 zu dem Punkt 88 mit der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v3 bewegt und der Beschichtungsprozess des Dichtmittels 61 auf dem Separator 57 wird beendet.
Wenn in 7E der kontaktlose Sensor den Beschichtungsstartabschnitt 63 des Dichtmittels 61 erfasst, so dreht die Steuer/Regeleinrichtung auf Grundlage des erfassten Signals den Elektromotor in einer Richtung entgegengesetzt zur in 6 gezeigten Drehrichtung und die Dichtmittelextrudierwelle 45 wird in der Richtung des umrissenen Pfeils gedreht, wie in 8 gezeigt. D.h. dass die Drehrichtung des Elektromotors und der Dichtmittelextrudierwelle 45 die umgekehrte Richtung ist (umgekehrte Rotation).
Dementsprechend werden das Dichtmittel 61 zwischen dem ersten Zylinderabschnitt 41 und der Nut der ersten Schraube 43 sowie das Dichtmittel 61 zwischen dem zweiten Zylinderabschnitt 42 und der Nut der zweiten Schraube 44 nach oben bewegt, wie durch die Pfeile gezeigt, und das Dichtmittel 61 in dem Düsenabschnitt 33 wird angesaugt.
Dementsprechend wird die abgegebene Menge an Dichtmittel 61 aus dem Düsenabschnitt 33 reduziert und die Abgabe von Dichtmittel 61 aus dem Düsenabschnitt 33 wird in kurzer Zeit anhalten.
In 9 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und das in 7 beschriebene Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels wird erneut beschrieben. Anzumerken ist, dass STxx Schrittnummern bezeichnet.
ST01 ... Der Düsenabschnitt der Dichtmittelbeschichtungsspritze wird so angeordnet, dass er von dem Separator um eine vorbestimmte Distanz L1 getrennt ist.
ST02 ... Der Düsenabschnitt wird um eine vorbestimmte Distanz L2 abgesenkt.
ST03 ... Die Abgabe des Dichtmittels aus dem Düsenabschnitt wird in einem Zustand gestartet, in welchem der Düsenabschnitt gestoppt ist, und das Auftragen des Dichtmittels auf dem Separator wird begonnen.
ST04 ... Nach dem Starten des Auftragens des Dichtmittels wird beurteilt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer t1 verstrichen ist oder nicht. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer t1 nicht verstrichen ist (NEIN), so wird ST04 erneut ausgeführt. Wenn die vorbestimmte Zeitdauer t1 verstrichen ist (JA), so schreitet die Routine zu ST05.
ST05 ... Der Düsenabschnitt wird auf die ursprüngliche Höhe angehoben, während er mit der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v1 bewegt wird.
ST06 ... Das Dichtmittel wird aufgetragen, während der Düsenabschnitt mit der auf die horizontale Bewegungsgeschwindigkeit v2 erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit bewegt wird.
ST07 ... Der Elektromotor wird an einer Kreuzungsposition zwischen dem Beschichtungsstartabschnitt und dem Beschichtungsendabschnitt des Dichtmittels in umgekehrter Richtung gedreht und das Ansaugen des Dichtmittels wird gestartet. Zur selben Zeit wird die horizontale Bewegungsgeschwindigkeit v2 des Düsenabschnitts auf die horizontale Bewegungsgeschwindigkeit v3 reduziert.
ST08 ... Das Ansaugen des Dichtmittels wird beendet und das Auftragen des Dichtmittels ist beendet.
ST09 .... Der Düsenabschnitt wird zu einer Rückzugsposition bewegt.
An dieser Stelle ist das Auftragen des Dichtmittels auf dem Separator abge schlossen.
Wie in 10 gezeigt ist, weist die Dichtmittelbeschichtungslaminiervorrichtung 120 eine Dichtmittelbeschichtungsstation 121 auf, welche ein Dichtmittel auf einem Separator aufträgt, und weist die zuvor erwähnte Schichtstation 12 auf. Die Dichtmittelbeschichtungsstation 121 ist so eingerichtet, dass dann, wenn ein Dichtmittel auf den Separator aufgetragen wird, die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf eine vertikale Linie geneigt ist, und der Separator bewegt wird, ohne dass die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 bewegt wird.
Wie in 11 gezeigt ist, ist die Dichtmittelbeschichtungsstation 121 aufgebaut aus einem Separatoranordnungstisch 122, der als eine an dem Basisabschnitt 21 angebrachte Bewegungseinrichtung dient, dem Armabschnitt 23, der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 und einer Überwachungskamera 125, welche so angeordnet ist, dass sie sich in der Nähe des distalen Endes der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 befindet.
Die Überwachungskamera 125 ist so eingerichtet, dass sie die nähere Umgebung unterhalb des Düsenabschnitts 33 in ihr Sichtfeld rückt, und sie dient der Überwachung der Beschichtungssituation des Dichtmittels, welches bereits aufgetragen wurde, und insbesondere der Außenabmessungen des Dichtmittels mitten während des Auftragens des Dichtmittels auf dem Separator. Als ein Ergebnis der Überwachung stoppt die nicht dargestellte Steuer/Regelvorrichtung das Auftragen des Dichtmittels und die Ansteuerung des Separatoranordnungstisches 122 auf Grundlage des Signals von der Überwachungskamera 125, wenn die Außenabmessungen des Dichtmittels von einem vorbestimmten Bereich abweichen.
Die Richtung der Überwachungskamera 125 ist so festgelegt, dass sie stets eine gegebene Richtung aufweist, und ist so vorgesehen, dass sie je nach Bedarf genau justiert werden kann. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt und eine Halterung 136, welche später beschrieben wird, und die Überwachungska mera 125 können durch ein Universalgelenk, wie etwa ein Kugelgelenk oder dgl., verbunden sein und die Richtung der Überwachungskamera 125 kann durch einen an der Halterung 136 angebrachten Antriebsmotor verändert werden.
In diesem Fall steuert/regelt die nicht dargestellte Steuer/Regeleinrichtung den Betrieb des oben beschriebenen Antriebsmotors auf Grundlage des Signals von der Überwachungskamera 125 derart, dass das Dichtmittel sich innerhalb des Sichtfeldes der Überwachungskamera 125 befindet.
12 zeigt, dass die Rückplatte 36 an dem hinteren Abschnitt der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 angebracht ist, die Halterung 136 von dem unteren Ende der Rückplatte 36 aus erstreckt, die Überwachungskamera 125 an dem distalen Ende der Halterung 36 angebracht ist und die Überwachungskamera 125 vor dem Düsenabschnitt 33 der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 angeordnet ist (in 11 ist die Überwachungskamera 125 bei Betrachtung zum Düsenabschnitt 33 hin auf der linken Seite angeordnet).
Dabei bezeichnet Bezugszeichen 137 einen Spritzenhalteabschnitt, bei welchem ein Ende desselben an dem Armabschnitt 23 angebracht ist und die Rückplatte 36 an dem anderen Ende so angebracht ist, dass sie frei um eine Schwenkwelle 138 verschwenkt, und 139 bezeichnet eine Neigungseinrichtung zum Neigen der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 um die Schwenkwelle 138.
Wie in 13 gezeigt ist, ist der Separatoranordnungstisch 122 aufgebaut aus einem Drehteller 141, der an dem Basisabschnitt 21 so angebracht ist, dass er drehbar ist, einer ersten Verschiebungsplatte 143, welche an dem Drehteller 141 über Schienen 142, 142 angebracht ist, sodass sie verschiebbar ist, einer zweiten Verschiebungsplatte 145, welche an der ersten Verschiebungsplatte 143 über Schienen 144, 144 so angebracht ist, dass sie verschiebbar ist, einem Elektromotor 146, der den Drehteller 141 dreht, einem ersten Zylinder 147, der an dem Drehteller 141 angebracht ist, um die erste Verschiebungsplatte 143 zu bewegen, einem zweiten Zylinder 148, der an der ersten Verschiebungsplatte 143 angebracht ist, um die zweite Verschiebungsplatte 145 zu bewegen, einer Elektromotor-Ansteuerungseinrichtung 151, welche den Elektromotor 146 ansteuert, einer Ansteuerungseinrichtung 152 für den ersten Zylinder, welche den ersten Zylinder 147 ansteuert, einer Ansteuerungseinrichtung 153 für den zweiten Zylinder, welche den zweiten Zylinder 148 ansteuert, einer Steuer/Regeleinrichtung 154, welche die Ansteuerung der Elektromotor-Ansteuerungseinrichtung 151 sowie der Ansteuerungseinrichtungen 152, 153 des ersten und zweiten Zylinders steuert/regelt, und einer Eingabeeinrichtung 155 zum Eingeben von Daten des Bewegungsbetrags und der Bewegungsgeschwindigkeiten der ersten und der zweiten Verschiebungsplatte 143, 145 und des Drehwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Drehtellers 141 in die Steuer/Regeleinrichtung 154.
Der Separatoranordnungstisch 122 ist nämlich so aufgebaut, dass die zweite Verschiebungsplatte 145 in der x-x-Richtung und in der y-y-Richtung bewegt werden kann, wie durch die Pfeile gezeigt, und in der r-r-Richtung gedreht werden kann.
Das Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator durch die oben beschriebene Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 wird nachfolgend beschrieben.
Wie in 14A gezeigt ist, wird zuerst die oben erwähnte Neigungseinrichtung 139 (siehe 11) betätigt und die Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 wird um einen vorbestimmten Winkel θ bezüglich einer vertikalen Linie 156 geneigt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Überwachungskamera 125 einhergehend mit der Neigung der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 integral geneigt.
Die vertikale Linie 156 ist hier eine durch eine Ausgangswelle 146a des in 13 gezeigten Elektromotors 146 hindurch verlaufende Linie.
In diesem Zustand wird das Dichtmittel 61, während die zweite Verschiebungsplatte 145 des in 13 gezeigten Separatoranordnungstisches 122 so be wegt wird, dass sie eine Bewegung in x-Richtung, eine Bewegung in y-Richtung und eine Drehung in r-Richtung bedarfsgemäß ausführt, aus dem Düsenabschnitt 33 der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 abgegeben und das Dichtmittel 61 wird in dem Separator 57 und der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 aufgetragen (siehe 5), was später im Detail beschrieben wird.
In der oben beschriebenen Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 ist die Seite des oberen Abschnitts der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 in einer zur Bewegungsrichtung (der linken Seite der Zeichnung) des Separators 57 entgegengesetzten Richtung (der rechten Seite der Zeichnung) geneigt.
14B zeigt die Außenabmessung des Dichtmittels 61, welches auf den Separator 57 aufgetragen ist.
H ist die Höhe des Dichtmittels 61 und W ist die Breite des Dichtmittels 61, und unter der Voraussetzung, dass die Querschnittsform des Dichtmittels 61 die Querschnittsform eines Flügels ist, so entspricht die Höhe H des Dichtmittels 61 der Flügelhöhe und die Breite des Dichtmittels 61 entspricht der Sehnenlänge.
Das Verhältnis H/W zwischen Flügelhöhe und Sehnenlänge wird hier als Streckungsverhältnis bezeichnet.
Wie später beschrieben wird, ist in der vorliegenden Erfindung der Neigungswinkel θ der in 14A gezeigten Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 so eingestellt, dass das oben beschriebene Streckungsverhältnis H/W innerhalb eines vorbestimmten Wertbereichs liegt.
Ein weiteres Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels auf dem oben beschriebenen Separator wird als Nächstes beschrieben.
In 15A bis 15C wird der anfängliche Prozess des anderen Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator unter erneuter Verwen dung von 5 nacheinander beschrieben. Bezugszeichen 72 bezeichnet jedoch eine Ortskurve des Düsenabschnitts 33 (siehe 11) der Dichtmittelbeschichtungsspritze, wenn der Separator 57, welcher sich in einem Zustand befindet, in dem das Dichtmittel 61 nicht aufgetragen wird, bewegt wird, und Bezugszeichen 80 bis 88 bezeichnen gedachte Punkte, welche an der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 in 5 vorgesehen sind, um einen Startpunkt oder einen Endpunkt einer Bewegung in x-Richtung und einer Bewegung in y-Richtung sowie einer Drehung an der zweiten Verschiebungsplatte 145 des in 13 gezeigten Separatoranordnungstisches 122 beim Auftragen des Dichtmittels 61 darzustellen (diese Punkte werden als x- und y-Koordinaten in einem Speicher der in 13 gezeigten Steuer/Regeleinrichtung 154 gespeichert, wenn ein rechtwinkliges Koordinatensystem verwendet wird, das aus der x-Achse und der y-Achse gebildet ist, die in der Zeichnung gezeigt sind). Anzumerken ist, dass hierbei der Ursprung des durch die x-Achse und die y-Achse gebildeten rechtwinkligen Koordinatensystems direkt unterhalb des distalen Endes des Düsenabschnitts der Dichtmittelbeschichtungsspritze vorgesehen ist. Der Ursprung fällt mit dem Ursprung des in 5 gezeigten rechtwinkligen Koordinatensystems zusammen.
Ausgehend von dem Zustand, in welchem der Separator 57 (siehe 5) auf der zweiten Verschiebungsplatte 145 des in 13 gezeigten Separatoranordnungstisches 122 positioniert ist, zeigt 15A, dass die zweite Verschiebungsplatte in der x-Richtung und der y-Richtung bewegt und gedreht wird, der Punkt 80 auf der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 direkt unterhalb des distalen Endes des Düsenabschnitts der Dichtmittelbeschichtungsspritze angeordnet ist und ein Sichtfeld 197 der Überwachungskamera auf einer Erweiterungslinie des Beschichtungsstartabschnitts 63 angeordnet ist, welcher von dieser Zeit an aufgetragen wird. D.h. dass sich der Punkt 80 und das Sichtfeld 197 in Draufsicht auf der x-Achse befinden.
Von diesem Zustand aus beginnt das Auftragen des Dichtmittels in der Dichtmittelbeschichtungsnut 58, wobei die zweite Verschiebungsplatte in der x-Richtung bewegt wird. Anzumerken ist, dass im Folgenden das Auftragen des Dichtmittels ausgeführt wird, während eine Bewegung in der x-Richtung, eine Bewegung in der y-Richtung und eine Drehung der zweiten Verschiebungsplatte auf geeignete Weise so ausgeführt werden, dass das bereits aufgetragene Dichtmittel sich innerhalb des Sichtfelds 197 der Überwachungskamera befindet.
15B zeigt einen Zustand, in welchem der Punkt 81 an der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 sich bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts bewegt hat, und der Beschichtungsstartabschnitt 63 des Dichtmittels 61 geradlinig beschichtet wird.
15C zeigt einen Zustand mitten während des Auftragens eines ersten gekrümmten Abschnitts 64 des Dichtmittels 61 durch Bewegen eines Punkts 91 an der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts.
In 16A bis 16C werden die Zwischenprozesse des anderen Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator nacheinander beschrieben.
16A zeigt den Zustand mitten während des Auftragens des ersten geradlinigen Abschnitts 65 des Dichtmittels 61 durch Bewegen des Punkts 92 an der Dichtmittelbeschichtungsnut 58 bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts, nachdem das Auftragen des ersten geradlinigen Abschnitts 64 des Dichtmittels 61 fertiggestellt ist.
16B zeigt einen Zustand mitten während des Auftragens des zweiten gekrümmten Abschnitts 66 des Dichtmittels 61 durch Bewegen des Punkts 63 am Dichtmittel 61 bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts, nachdem das Auftragen des ersten geradlinigen Abschnitts 65 des Dichtmittels 61 fertiggestellt ist.
16C zeigt einen Zustand mitten während des Auftragens des zweiten geradlinigen Abschnitts 67 des Dichtmittels 61 durch Bewegen des Punkts 94 am Dichtmittel 61 bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts, nachdem das Auftragen des zweiten gekrümmten Abschnitts 66 des Dichtmittels 61 fertiggestellt ist.
In 17A bis 17C werden die letzteren Prozesse des anderen Verfahrens zum Auftragen eines Dichtmittels auf einem Separator nacheinander beschrieben.
17A zeigt einen Zustand mitten während des Auftragens des dritten gekrümmten Abschnitts 68 des Dichtmittels 61 durch Bewegen des Punkts 95 an dem Dichtmittel 61 bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts, nachdem das Auftragen des zweiten geradlinigen Abschnitts 67 des Dichtmittels 61 fertiggestellt ist.
17B zeigt einen Zustand, in welchem der Beschichtungsendabschnitt 71 des Dichtmittels 61 durch Bewegen des Punkts 87 an dem Dichtmittel 61 bis direkt unterhalb des Düsenabschnitts aufgetragen wird, nachdem das Auftragen des dritten gekrümmten Abschnitts 68 des Dichtmittels 61 fertiggestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist das Auftragen des Dichtmittels 61 fertiggestellt.
17C zeigt einen Zustand, in welchem der Punkt 88 direkt unterhalb des Düsenabschnitts bewegt ist, indem die zweite Verschiebungsplatte ausgehend von dem Zustand in 17B so bewegt wird, dass der Abschnitt, der die Ortskurve 72 bildet, direkt unterhalb des Düsenabschnitts verläuft.
18 zeigt einen Zustand, in welchem das Dichtmittel 61 in das Sichtfeld 197 der Überwachungskamera gerückt ist und überprüft wird, ob die Breite W des bereits aufgetragenen Dichtmittels 61 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Anzumerken ist, dass die in der Zeichnung gezeigte gedachte Linie eine Querschnittsansicht ist, welche einen Querschnitt zeigt, der senkrecht zur Längsrichtung des Dichtmittels 61 verläuft.
Die Außenabmessungen des Dichtmittels 61 sind die Breite W und die Höhe H, welche in der Zeichnung gezeigt sind. Wenn jedoch die Abgabemenge aus dem Düsenabschnitt, die Bewegungsgeschwindigkeit des Separators, der Zwischenraum zwischen der Separatorfläche und dem Düsenabschnitt sowie die Viskosität des Dichtmittels konstant sind, so ändert sich dann, wenn die Breite W des Dichtmittels verändert wird, die Höhe H nach Maßgabe der Breite W. Somit kann dann, wenn lediglich die Breite W überprüft wird, überprüft werden, ob die Beschichtungssituation des Dichtmittels 61 unregelmäßig ist oder nicht.
19 zeigt ein Flussdiagramm mitten während der Überwachung der Beschichtungssituation des Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung. Anzumerken ist, dass STxx Schrittnummern bezeichnet.
ST11 ... Überprüfung der Beschichtungssituation des Dichtmittels wird gestartet.
ST12 ... Es wird beurteilt, ob eine Unregelmäßigkeit in dem Dichtmittel aufgetreten ist oder nicht.
Wenn keine Unregelmäßigkeit in dem Dichtmittel aufgetreten ist (NEIN), so wird ST12 erneut ausgeführt.
Wenn eine Unregelmäßigkeit in dem Dichtmittel aufgetreten ist (JA), so schreitet die Routine weiter zu ST13.
Das Auftreten einer Unregelmäßigkeit ist ein Fall, in welchem beispielsweise mitten während des Auftragens des Dichtmittels sich die Beschichtungsmenge beispielsweise verringert und ein fehlender Abschnitt auftritt und die Breite W (siehe 18) kleiner ist als ein vorbestimmter Bereich, oder ist ein Fall, in welchem die Beschichtungsmenge groß wird und die Breite W größer ist als der vorbestimmte Bereich.
ST13 ... Der Betrieb der Dichtmittelbeschichtungsspritze wird gestoppt, wodurch die Abgabe von Dichtmittel gestoppt wird, und die Ansteuerung des Se paratoranordnungstisches wird gestoppt, sodass die unregelmäßige Situation bearbeitet werden kann.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Bestimmen des Neigungswinkels der Dichtmittelbeschichtungsspritze 24 erläutert.
Zuerst werden die Standards für die Höhe und die Breite des aufgetragenen Dichtmittels beschrieben.
In einem Graph der 20 bezeichnet die Ordinate die Dichtmittelhöhe H (die Einheit lautet mm, siehe 14B) und die Abszisse bezeichnet die Dichtmittelbreite W (die Einheit ist mm, siehe 14B).
Der Standard für die Höhe H des Dichtmittels ist 1,0 bis 1,2 mm und der Standard der Breite W ist 1,15 bis 1,3 mm und das Innere des in dem Graph durch die dicke durchgezogene Linie gezeigten Vierecks ist ein Bereich, welcher die Standards sowohl für die Höhe H als auch für die Breite W erfüllt.
Nach Maßgabe der Höhen H in dem Bereich des oben beschriebenen Vierecks und der Breiten W entsprechend der Höhen H kann eine unendliche Anzahl von Streckungsverhältnissen A aus der Gleichung A = H/W erhalten werden.
Das Streckungsverhältnis A ist der Anstieg der geraden Linie, welche den Ursprung des Graphen und den Punkt innerhalb des Bereichs des Vierecks miteinander verbindet, wenn H = A·W. Wenn daher zum Beispiel eine gerade Linie C so gezeichnet wird, dass sie einen Punkt B innerhalb des Bereichs des Vierecks mit dem Ursprung verbindet, so ist das Streckungsverhältnis A auf der geraden Linie C konstant.
Betrachtet man die Beziehung zwischen der geraden Linie C und dem Bereich des Vierecks, so wird dann, wenn die Breite W sich vom Punkt B aus auf W = 1,3 auf der geraden Linie C ändert, die Höhe H innerhalb des Standards (1,0 bis 1,2) auf der geraden Linie C geändert.
Wenn ferner die Breite W vom Punkt B aus auf W = 1,15 auf der geraden Linie C geändert wird, so ist die Höhe H kleiner als der Standard (kleiner als 1,0) auf der geraden Linie C.
Wenn ferner beispielsweise angenommen wird, dass eine gerade Linie E so gezeichnet ist, dass sie einen Punkt D innerhalb des Bereichs des Vierecks und den Ursprung miteinander verbindet, so ist das Streckungsverhältnis A auf der geraden Linie E eine Konstante.
Betrachtet man die Beziehung zwischen der geraden Linie E und dem Bereich des Vierecks, so wird dann, wenn die Breite W von dem Punkt D aus auf W = 1,15 auf der geraden Linie E geändert wird, die Höhe H innerhalb des Standards (1,0 bis 1,2) auf der geraden Linie E geändert.
Außerdem ist dann, wenn die Breite W vom Punkt D aus auf W = 1,3 auf der geraden Linie E geändert wird, die Höhe H größer als der Standard (überschreitet 1,2) auf der geraden Linie E.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist verständlich, dass dann, wenn eine gerade Linie G, die einen Punkt F an der unteren linken Ecke des Vierecks (die Koordinate des Punkts F ist (1,15, 1,0)) und den Ursprung miteinander verbindet, und eine gerade Linie K, die einen Punkt J an der oberen rechten Ecke des Vierecks (die Koordinate des Punkts J ist (1,3, 1,2)) und den Ursprung miteinander verbindet, gezeichnet werden, beide Standards für die Höhe H und für die Breite W auf der geraden Linie G und der geraden Linie K erfüllt sind, sowie ferner auf einer geraden Linie, welche zwischen den beiden geraden Linien G und K gezeichnet werden kann.
Da die gerade Linie G als H = (1,0/1,15)·W ausgedrückt werden kann, beträgt das Streckungsverhältnis A: A = 1,0/1,15 = 0,87.
Da ferner die gerade Linie K als H = (1,2/1,3)·W ausgedrückt werden kann, be trägt das Streckungsverhältnis A: A = 1,2/1,3 = 0,92.
Wenn dementsprechend das Streckungsverhältnis A die Bedingung 0,87 ≤ A ≤ 0,92 erfüllt, so können beide Standards für die Dichtmittelhöhe und die Dichtmittelbreite W erfüllt werden.
Um die Außenabmessung des Dichtmittels innerhalb des Bereichs des oben bestimmten Streckungsverhältnisses zu erreichen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Dichtmittel unter den jeweiligen, in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen aufgetragen, insbesondere unter Änderung des Neigungswinkels θ auf die vertikale Linie des Düsenabschnitts an der Dichtmittelbeschichtungsspritze, und haben die Streckungsverhältnisse der jeweiligen Dichtmittel bestimmt.
In Tabelle 1 sind die jeweiligen Bedingungen für die Bestimmung des Streckungsverhältnisses, die Ergebnisse und die Beurteilungen nacheinander beschrieben.
Vergleichsbeispiel 1:
Wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit V, d.h. die Bewegungsgeschwindigkeit der zweiten Verschiebungsplatte, 20 m/s beträgt, die Drehzahl N des Elektromotors der Dichtmittelbeschichtungsspritze 39 Umdrehungen pro Minute beträgt und der Neigungswinkel θ des Düsenabschnitts der Dichtmittelbeschichtungsspritze 0° beträgt (d.h. dass diese in Bezug auf die vertikale Linie nicht geneigt ist), so beträgt die Dichtmittelhöhe H 1,03 mm, die Dichtmittelbreite W beträgt 1,27 mm und das Streckungsverhältnis A beträgt 0,81. Da 0,87 ≤ A ≤ 0,92, was den zuvor erwähnten Bereich des Streckungsverhältnisses A darstellt, nicht erfüllt ist, lautet die Ermittlung x (Fehler).
Beispiel 1:
Wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit V 20 m/s beträgt, die Drehzahl N des Elektromotors 39 Umdrehungen pro Minute beträgt und der Neigungswinkel θ des Düsenabschnitts 10° beträgt, so beträgt die Dichtmittelhöhe H 1,07 mm, die Dichtmittelbreite W beträgt 1,22 mm und das Streckungsverhältnis A beträgt 0,88. Da 0,87 ≤ A ≤ 0,92, was den oben erwähnten Bereich des Streckungsverhältnisses A darstellt, erfüllt ist, lautet die Ermittlung o (korrekt).
Beispiel 2:
Wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit V 20 m/s beträgt, die Drehzahl N des Elektromotors 39 Umdrehungen pro Minute beträgt und der Neigungswinkel θ des Düsenabschnitts 20° beträgt, so beträgt die Dichtmittelhöhe H 1,08 mm, die Dichtmittelbreite W beträgt 1,18 mm und das Streckungsverhältnis A beträgt 0,92. Da 0,87 ≤ A ≤ 0,92, was den oben erwähnten Bereich des Streckungsverhältnisses A darstellt, erfüllt ist, lautet die Ermittlung o (korrekt).
Vergleichsbeispiel 2:
Wenn die Beschichtungsgeschwindigkeit V 20 m/s beträgt, die Drehzahl N des Elektromotors 39 Umdrehungen pro Minute beträgt und der Neigungswinkel θ des Düsenabschnitts 30° beträgt, so beträgt die Dichtmittelhöhe H 1,14 mm, die Dichtmittelbreite W beträgt 1,17 mm und das Streckungsverhältnis A beträgt 0,97. Da 0,87 ≤ A ≤ 0,92, was den oben erwähnten Bereich des Streckungsverhältnisses A darstellt, nicht erfüllt ist, lautet die Bestimmung x (Fehler).
Gemäß der vorstehenden Beschreibung liegen die Neigungswinkel θ des Düsenabschnitts der Dichtmittelbeschichtungsspritze, für welche das Streckungsverhältnis A 0,87 ≤ A ≤ 0,92, beträgt, bei 10° ≤ θ ≤ 20°.
In dem Graph der 21 bezeichnet die Ordinate das Streckungsverhältnis A und die Abszisse bezeichnet den Neigungswinkel θ der Dichtmittelbeschichtungsspritze (die Einheit ist °, siehe 14A).
Wenn das Streckungsverhältnis A in Bezug auf die jeweiligen Neigungswinkel θ der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2, welche in Tabelle 1 gezeigt sind, als Punkte eingetragen werden, so zeigt sich der Trend, dass das Streckungsverhältnis A im Wesentlichen geradlinig ansteigt, wenn die Neigungswinkel θ der Dichtmittelbeschichtungsspritze größer werden.
Aus einem solchen ansteigenden Trend und den in 20 bestimmten Streckungsverhältnissen wird der Neigungswinkel θ der Dichtmittelbeschichtungsspritze vergrößert, während die Standards für die Höhe H und die Breite W des Dichtmittels erfüllt sind. Indem beispielsweise das Streckungsverhältnis des Beispiels 2 mehr verwendet wird als das Streckungsverhältnis des Beispiels 1, kann das Streckungsverhältnis A vergrößert werden.
Anzumerken ist, dass in 7B und 7C der Düsenabschnitt 33 von einem Zustand aus, in welchem er sich um die vorbestimmte Distanz L2 näher an dem Separator befindet, angehoben wird bis zur ursprünglichen Höhe L1, wobei er bei der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v1 bewegt wird. Dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Der Düsenabschnitt 33 kann zunächst bei der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v1 horizontal bewegt werden und kann als Nächstes auf die ursprüngliche Position angehoben werden, oder der Düsenabschnitt 33 kann auf die ursprüngliche Position angehoben werden und als Nächstes kann der Düsenabschnitt 33 bei der horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit v1 horizontal bewegt werden.
Ferner werden in 13 die Bewegung der ersten Verschiebungsplatte 143 und die Bewegung der zweiten Verschiebungsplatte 145 des Separatoranordnungstisches 122 durch den ersten Zylinder 147 und den zweiten Zylinder 148 ausgeführt. Dies stellt jedoch keine Beschränkung dar. Es können lange Schrauben jeweils in die erste Verschiebungsplatte und die zweite Verschiebungsplatte eingeschraubt sein und die Schrauben können durch einen Elektromotor oder dgl. gedreht werden, oder es können Muttern, welche mit an der ersten Verschiebungsplatte und der zweiten Verschiebungsplatte befestigten Bolzen im Gewindeeingriff stehen, durch einen Elektromotor oder dgl. gedreht werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben, wird in einem Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Beschichtungsstartabschnitt ein an einer Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung vorgesehener Düsenabschnitt dem Separator dichter angenähert als an anderen Abschnitten als dem Beschichtungsstartabschnitt, und der Düsenabschnitt wird mit einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit bewegt, welche kleiner ist als an den anderen Abschnitten als dem Beschichtungsstartabschnitt. Da dementsprechend das abgegebene Dichtmittel an dem Separator anhaften kann, kann das Dichtmittel mit einer gleichmäßigeren Dicke aufgetragen werden und die Dichtmittelbeschichtungsqualität am Beschichtungsstartabschnitt des Dichtmittels, d.h. die Dichtigkeit, kann verbessert werden. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung für die Herstellung einer Brennstoffzelle nützlich.

Claims

Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels (61) auf ein Substrat, umfassend die Schritte: Vorbereiten des Substrats und einer Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung (11) zum Auftragen eines flüssigen Dichtmittels (61) auf das Substrat, gekennzeichnet durch Vorbereiten des Substrats als Separator (57) für eine Brennstoffzelle mit einem Gasströmungsweg und einem Wasserströmungsweg und Auftragen des Dichtmittels (61) an einem Randbereich des Gasströmungswegs und des Wasserströmungswegs des Separators (57), wobei in einem Beschichtungsstartabschnitt (63) des Dichtmittels (61) ein an der Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung (11) vorgesehener Düsenabschnitt (33) dem Separator (61) dichter angenähert ist als an anderen Abschnitten als dem Beschichtungsstartabschnitt (80), und wobei an dem Beschichtungsstartabschnitt (63) des Dichtmittels (61) der Düsenabschnitt (33) mit einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit (v₁) bewegt wird, welche kleiner ist als an anderen Abschnitten als dem Beschichtungsstartabschnitt (63).
Verfahren zum Auftragen eines Dichtmittels gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Annäherns des Düsenabschnitts (33) dichter an den Separator (61) einen Schritt des Anhaltens des Düsenabschnitts (33) für eine vorbestimmte Zeitdauer (t₁) von einem Start der Abgabe des Dichtmittels (61) an umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dichtmittel (61) als zusammenhängende Dichtmittellinie um den Randbereich des Gasströmungswegs und des Wasserströmungswegs aufgetragen wird, wobei die zusammenhängende Dichtmittellinie gerade und gekrümmte Abschnitte (63, 64, 65, 66, 67, 68, 71) umfasst, welche entlang der Dichtmittellinie aufeinander folgen, und wobei der Düsenabschnitt (33) nacheinander zwischen einem jeweiligen Startpunkt und einem jeweiligen Endpunkt (80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88) eines jeden der geraden und gekrümmten Abschnitte (63, 64, 65, 66, 67, 68, 71) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung (11) mit einem kontaktlosen Sensor (25) ausgestattet ist, der so eingerichtet ist, dass er eine Separatoroberfläche im Wesentlichen unterhalb des Düsenabschnitts (33) bestrahlt, und wobei die Bewegung des Düsenabschnitts (33) in horizontaler Richung und in vertikaler Richtung auf Grundlage eines Signals von dem kontaktlosen Sensor (25) gesteuert/geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Dichtmittel als kontinuierliche Dichtmittellinie aufgetragen wird, welche sich zwischen einem Startabschnitt (63) und einem Endabschnitt (71) erstreckt, wobei sich der Startabschnitt (63) und der Endabschnitt (71) einander überlappen, wobei in dem Fall, dass der kontaktlose Sensor (25) den Startabschnitt (63) erfasst, die Geschwindigkeit der Bewegung (v₃) des Düsenabschnitts (33) in horizontaler Richtung reduziert wird und die Dichtmittelbeschichtungsvorrichtung (11) in umgekehrter Richtung betrieben wird, um das Dichtmittel (61) anzusaugen.