陶瓷部件以及金屬部件的接合結構的制作方法
【專利摘要】陶瓷部件以及金屬部件的接合結構(20)將在氣體通過的部位設置的裝置(10)的陶瓷部件(50)和金屬部件(32a、32b)接合，其特征在于，具有將陶瓷部件和金屬部件接合的接合部(21a、21b)，接合部具有由玻璃構成的玻璃部(22a、22b)、以及由與玻璃相比相對于氣體具有更高的耐腐蝕性的金屬釬料構成的金屬釬料部(23a、23b)，金屬釬料部與氣體接觸的面積比玻璃部與氣體接觸的面積大。
【專利說明】
陶瓷部件以及金屬部件的接合結構
技術領域
[0001]本發明涉及陶瓷部件以及金屬部件的接合結構。
【背景技術】
[0002]以往，具有陶瓷部件以及金屬部件的各種裝置是已知的。作為如上所述的裝置，例如在專利文獻I中公開有如下的熱交換裝置，該熱交換裝置被設置在內燃機的排氣等氣體通過的部位，在該氣體與制冷劑之間進行熱交換。具體而言，專利文獻I的熱交換裝置具有如下結構:具有金屬制的殼體(在專利文獻I中稱為外殼)和配置在該殼體的內部的陶瓷制的熱交換體(在專利文獻I中稱為蜂窩結構體)，氣體在熱交換體的內部通過，在熱交換體的外周設置有制冷劑通路。在專利文獻I的熱交換裝置中，熱交換體與上述陶瓷部件相當，殼體與上述金屬部件相當。
[0003]在先技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:國際公開第2011/071161號公報
【發明內容】
[0006]發明要解決的課題
[0007]在實際制造專利文獻I的熱交換裝置的情況下，需要將陶瓷部件與金屬部件接合。作為將該陶瓷部件與金屬部件接合的接合結構，例如可考慮應用金屬部件和金屬部件的接合所廣泛使用的基于金屬釬料的釬焊接合而利用僅由金屬釬料構成的接合部將陶瓷部件和金屬部件接合。但是，在該情況下，金屬釬料相對于陶瓷部件的潤濕性不能說足夠高，因此，接合部和陶瓷部件有可能不能接合。另外，在像專利文獻I的熱交換裝置那樣被設置在氣體通過的部位的裝置的情況下，也希望將陶瓷部件和金屬部件接合的接合結構相對于氣體具有高耐腐蝕性。
[0008]本發明的目的在于提供一種陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，在確保接合部的接合性的同時相對于氣體具有高耐腐蝕性。
[0009]用于解決課題的方案
[0010]本發明的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構將在氣體通過的部位設置的裝置的陶瓷部件和金屬部件接合，其特征在于，具有將所述陶瓷部件和所述金屬部件接合的接合部，所述接合部具有:由玻璃構成的玻璃部、以及由與所述玻璃相比相對于所述氣體具有更高的耐腐蝕性的金屬釬料構成的金屬釬料部，所述金屬釬料部與所述氣體接觸的面積比所述玻璃部與所述氣體接觸的面積大。
[0011]玻璃相對于金屬部件具有足夠的潤濕性，并且與金屬釬料相比相對于陶瓷部件具有高潤濕性。因此，根據本發明的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，由于接合部具有玻璃部，因此，與接合部僅由金屬釬料構成的情況相比，可以確保接合部的接合性。另外，根據本發明的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，由于金屬釬料部與氣體接觸的面積比玻璃部與氣體接觸的面積大，因此，也相對于氣體具有高耐腐蝕性。
[0012]在上述結構中，也可以構成為，所述氣體是內燃機的排氣，所述排氣在所述陶瓷部件的內部通過，所述金屬部件利用所述接合部，與所述陶瓷部件的在所述排氣的流動方向上處于上游側的第一端部、以及所述陶瓷部件的在所述排氣的流動方向上處于下游側的第二端部接合，在將所述第一端部和所述金屬部件接合的所述接合部，所述金屬釬料部相比所述玻璃部在所述排氣的流動方向上配置在上游側，在將所述第二端部和所述金屬部件接合的所述接合部，所述金屬釬料部相比所述玻璃部在所述排氣的流動方向上配置在下游側。
[0013]根據該結構，可以在確保接合部的接合性且相對于排氣具有高耐腐蝕性的同時，將排氣在內部通過的陶瓷部件的第一端部以及第二端部與金屬部件接合。另外，根據該結構，與僅在排氣在內部通過的陶瓷部件的第一端部以及第二端部中的任一方設置有接合部的情況相比，可以將排氣在內部通過的陶瓷部件與金屬部件牢固地接合。
[0014]在上述結構中，所述金屬釬料也可以包含貴金屬。根據該結構，可以提高金屬釬料部相對于氣體的耐腐蝕性。由此，可以提高接合結構相對于氣體的耐腐蝕性。
[0015]在上述結構中，所述貴金屬也可以是銀。銀在貴金屬中特別廉價。由此，根據該結構，可以在抑制成本上升的同時提高金屬釬料部相對于氣體的耐腐蝕性。由此，可以在抑制成本上升的同時提高接合結構相對于氣體的耐腐蝕性。另外，銀在貴金屬中熔點特別低。由此，可以減少熔融狀態的金屬釬料被冷卻而固化后殘留于金屬釬料部的應力(殘留應力)。
[0016]發明的效果
[0017]本發明可以提供在確保接合部的接合性的同時相對于氣體具有高耐腐蝕性的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構。
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例的內燃機的示意圖。
[0019]圖2(a)是EGR冷卻器的示意性的剖視圖。圖2(b)是EGR冷卻器的熱交換體、環形部件以及接合結構的示意性的立體圖。圖2(c)是熱交換體的示意性的剖視圖。
[0020]圖3(a)是將EGR冷卻器的熱交換體的第一端部附近放大后的示意性的剖視圖。圖3(b)是將EGR冷卻器的熱交換體的第二端部附近放大后的示意性的剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，說明用于實施本發明的方式。
[0022]實施例
[0023]對本發明的實施例的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構20(以下簡稱為接合結構20)進行說明。該接合結構20是將在氣體通過的部位設置的裝置的陶瓷部件和金屬部件接合的結構。在本實施例中，作為該氣體的一例，使用內燃機I的排氣。另外，作為在內燃機I的排氣通過的部位設置的裝置的一例，使用EGR(Exhaust Gas Recirculat1n:廢氣再循環)冷卻器10。于是，首先對具有EGR冷卻器10的內燃機I的整體結構進行說明，接著對接合結構20的詳細情況進行說明。
[0024]圖1是內燃機I的示意圖。內燃機I搭載于車輛。內燃機I的種類并未特別限定，可以使用柴油發動機、汽油發動機等各種內燃機。在本實施例中，作為內燃機I的一例而使用汽油發動機。內燃機I具有:具有氣缸3的發動機主體2、向氣缸3引導進氣的進氣通路4、以及從氣缸3排出的排氣通過的排氣通路5。另外，發動機主體2具有:形成有氣缸3的缸體、配置在缸體的上部的缸蓋、以及配置于氣缸3的活塞。在本實施例中，氣缸3的數量為多個(具體而言為四個)。但是，氣缸3的數量并不限于此。
[0025]另外，內燃機I具有上述EGR冷卻器10，并且，具有EGR通路60、配置在EGR通路60中的EGR閥70、制冷劑供給通路80、以及制冷劑排出通路81JGR通路60是使一部分排氣再循環到進氣通路4的通路中途的通路。具體而言，本實施例的EGR通路60將進氣通路4的通路中途與排氣通路5的通路中途連接。此后，將通過EGR通路60的排氣稱為EGR氣體。EGR閥70接收具有作為控制裝置的功能的ECU(Electronic Control Unit:電子控制單元)的指示，對EGR通路60進行開閉^GR閥70對EGR通路60進行開閉，從而可以調節EGR氣體的流量。
[0026]EGR冷卻器10配置在EGR通路60中。即，EGR冷卻器10是在EGR氣體(排氣)通過的部位(EGR通路60)設置的裝置。EGR冷卻器10通過在制冷劑與EGR氣體之間進行熱交換，對EGR氣體進行冷卻。制冷劑供給通路80是將在發動機主體2的內部形成的制冷劑通路(以下稱為發動機主體制冷劑通路)的制冷劑向EGR冷卻器10引導的制冷劑通路。制冷劑排出通路81是使通過了 EGR冷卻器10的內部的制冷劑返回到發動機主體制冷劑通路的制冷劑通路。另外，上述接合結構20在該EGR7令卻器1中被使用。
[0027]圖2(a)是EGR冷卻器10的示意性的剖視圖。EGR冷卻器10除具有上述接合結構20之外，還具有金屬制的殼體30、制冷劑通過的制冷劑通路40、以及陶瓷制的熱交換體50 ο本實施例的接合結構20具體而言將作為陶瓷部件的熱交換體50和作為金屬部件的殼體30(具體而言在本實施例中為后述的環形部件32a、32b)接合。另外，接合結構20具有接合部21a以及接合部21b，其詳細情況在后面論述。
[0028]圖2(a)中圖示的軸線100是表示殼體30以及熱交換體50的中心軸的線。以下，將沿著軸線100的方向稱為軸線方向。在圖2(a)中，EGR氣體沿著軸線方向在從左到右的方向上流動。另外，EGR氣體在熱交換體50的內部通過。即，本實施例的熱交換體50是EGR氣體(即排氣)在其內部通過的陶瓷部件。將熱交換體50的處于軸線方向的兩端部中的、在EGR氣體的流動方向上處于上游側的端部(從上游側的端面起到達相距規定距離的下游側的區域)稱為第一端部51，將在EGR氣體的流動方向上處于下游側的端部(從下游側的端面起到達相距規定距離的上游側的區域)稱為第二端部52。另外，在此后的說明中，在稱為上游的情況下，只要沒有特別說明，都是指EGR氣體的流動方向上的上游，在稱為下游的情況下，只要沒有特別說明，都是指EGR氣體的流動方向上的下游。
[0029]殼體30具有:金屬制的外管31、以及配置在外管31的內側的金屬制的環形部件32a、32b。圖2(b)是EGR冷卻器10的熱交換體50、環形部件32a、32b以及接合結構20的示意性的立體圖。另外，在圖2(b)中，環形部件32b附近透視地圖示出。參照圖2(a)以及圖2(b)，環形部件32a、32b是具有環形的金屬部件。環形部件32a利用接合部21a與熱交換體50的第一端部51接合。環形部件32b利用接合部21b與熱交換體50的第二端部52接合。
[0030]參照圖2(a)，外管31具有大致圓筒形狀。外管31的上游側的端部以及下游側的端部向內側彎曲。外管31的上游側的端部與環形部件32a的外周接合，外管31的下游側的端部與環形部件32b的外周接合。在本實施例中，外管31和環形部件32a、32b通過焊接接合起來。但是，外管31和環形部件32a、32b的接合方法并不限于上述那樣的焊接，可以使用利用金屬釬料進行的釬焊接合等各種接合方法。
[0031]作為殼體30(具體而言為外管31以及環形部件32a、32b)的材質的金屬的具體種類并未特別限定，但優選為相對于制冷劑的耐腐蝕性高且廉價。作為如上所述的金屬的一例，列舉不銹鋼(SUS)。于是，在本實施例中，作為殼體30的材質的一例而使用不銹鋼。另外，夕卜管31、環形部件32a以及32b的材質不需要都是相同種類的金屬，也可以是種類相互不同的金屬。
[0032]制冷劑通路40設置在EGR冷卻器10的內部，以使制冷劑通路40的制冷劑對熱交換體50的外周直接冷卻(即，制冷劑與熱交換體50的外周直接接觸)。具體而言，本實施例的制冷劑通路40設置在由外管31、熱交換體50、環形部件32a、32b以及接合部21a、21b包圍的空間。另外，在外管31中的構成制冷劑通路40的一部分的部分，設置有制冷劑供給口 41以及制冷劑排出口 42。在圖1中已說明的制冷劑供給通路80與制冷劑供給口 41連接，在圖1中已說明的制冷劑排出通路81與制冷劑排出口 42連接。通過了制冷劑供給通路80的制冷劑從制冷劑供給口 41流入到制冷劑通路40 ο通過了制冷劑通路40的制冷劑從制冷劑排出口 42流入到制冷劑排出通路81。
[0033]熱交換體50是將EGR氣體的熱傳遞到制冷劑的介質。圖2(c)是熱交換體50的示意性的剖視圖。具體而言，圖2(c)示意性地圖示出利用以熱交換體50的軸線方向為法線方向的面剖開圖2(a)的熱交換體50后的截面。本實施例的熱交換體50具有EGR氣體通過的多個內部氣體通路53。該內部氣體通路53通過利用多個隔壁部件55將構成熱交換體50的外周的外周部件54的內部分隔而形成。另外，在本實施例中，外周部件54具有圓筒形狀，但外周部件54的形狀并不限于此。另外，在本實施例中，隔壁部件55呈格子狀配置，但隔壁部件55的配置形態并不限于此。
[0034]作為熱交換體50的材質(具體而言為外周部件54以及隔壁部件55的材質)的陶瓷的具體種類并未特別限定，但優選為SiC13SiC在陶瓷中具有高導熱系數，而且，相對于排氣具有高耐腐蝕性，并且，加工性高且價格也不貴，因此，作為EGR冷卻器10用的熱交換體50的材質，特別適合。于是，在本實施例中，作為熱交換體50的材質的一例，使用包含SiC的陶瓷。作為包含SiC的該陶瓷的具體例，可以使用SiC(即除SiC之外未添加添加物)、浸漬Si的SiC、浸漬(Si+Al)的SiC、金屬復合SiC等。在本實施例中，作為熱交換體50的材質的一例，使用浸漬Si的SiC。
[0035]EGR冷卻器10如下所述進行作用。首先，在EGR氣體流入到了熱交換體50的內部氣體通路53的情況下，EGR氣體的熱在隔壁部件55傳遞而傳遞到外周部件54。傳遞到了外周部件54的熱被制冷劑通路40的制冷劑奪取。這樣一來，EGR冷卻器10利用制冷劑將EGR氣體的熱量冷卻。如上所述，本實施例的制冷劑通路40設置成，制冷劑對熱交換體50的外周直接冷卻，因此，與在制冷劑通路40與熱交換體50之間配置有某些部件的情況(即，制冷劑間接地對熱交換體50的外周進行冷卻的結構的情況)相比，EGR冷卻器10的EGR氣體的冷卻性能高。
[0036]接著，對接合結構20的詳細情況、具體而言是接合部21a、21b的詳細情況進行說明。參照圖2(a)以及圖2(b)，接合部21a將熱交換體50(即陶瓷部件)的第一端部51和環形部件32a(即金屬部件)接合。接合部21b將熱交換體50的第二端部52和環形部件32b接合。
[0037]圖3(a)是將EGR冷卻器10的熱交換體50的第一端部51附近放大后的示意性的剖視圖。圖3(b)是將EGR冷卻器10的熱交換體50的第二端部52附近放大后的示意性的剖視圖。接合部21a具有玻璃部22a和金屬釬料部23b。接合部21b具有玻璃部22b和金屬釬料部23b。玻璃部22a、22b是由玻璃構成的部位。金屬釬料部23a、23b是由與玻璃相比相對于氣體(在本實施例中為排氣)具有更高的耐腐蝕性的金屬釬料(金屬制的釬料)構成的部位。另外，這些玻璃以及金屬釬料的材質的具體例在后面論述。
[0038]參照圖3(a)，金屬釬料部23a以及玻璃部22a配置成，金屬釬料部23a與排氣接觸的面積比玻璃部22a與排氣接觸的面積大。參照圖3(b)，金屬釬料部23b以及玻璃部22b配置成，金屬釬料部23b與排氣接觸的面積比玻璃部22b與排氣接觸的面積大。具體而言，本實施例的接合部21a、21b分別成為接下來說明的結構。
[0039]首先，參照圖3(a)，本實施例的金屬釬料部23a相比玻璃部22a配置在上游側。另夕卜，金屬釬料部23a配置在環形部件32a的內周33a與熱交換體50的第一端部51的外周56a之間。另外，本實施例的金屬釬料部23a覆蓋玻璃部22a的上游側的整個面。因此，在本實施例中，玻璃部22a成為不與排氣接觸的結構。即，金屬釬料部23a與排氣接觸的面積比玻璃部22a與排氣接觸的面積(在本實施例中為零)大。但是，只要金屬釬料部23a與排氣接觸的面積比玻璃部22a與排氣接觸的面積大即可，玻璃部22a也可以與排氣接觸。若列舉其一例，貝Ij也可以是玻璃部22a的上游側的面的一部分未被金屬釬料部23a覆蓋的結構。
[0040]另外，玻璃部22a相比金屬釬料部23a配置在下游側，并且配置在環形部件32a的內周33a與熱交換體50的第一端部51的外周56a之間。由此，本實施例的玻璃部22a具有作為將熱交換體50和環形部件32a接合的接合材料的功能，并且，也具有作為抑制制冷劑通路40的制冷劑從熱交換體50和環形部件32a之間向外部泄漏的密封材料的功能。另外，本實施例的玻璃部22a與熱交換體50接觸的面積比金屬釬料部23a與熱交換體50接觸的面積大，并且玻璃部22a與環形部件32a接觸的面積也比金屬釬料部23a與環形部件32a接觸的面積大。
[0041]另外，本實施例的玻璃部22a也配置在環形部件32a的下游側的端面34a的一部分，但玻璃部22a的結構并不限于此。例如玻璃部22a也可以不配置在環形部件32a的端面34a。但是，通過像本實施例那樣玻璃部22a也配置在環形部件32a的端面34a，可以進一步提高環形部件32a與熱交換體50的接合強度，并且，也可以進一步抑制制冷劑通路40的制冷劑向外部泄漏。
[0042]參照圖3(b)，本實施例的接合部21b的結構成為與上述接合部21a的結構左右對稱的結構。具體而言，金屬釬料部23b相比玻璃部22b配置在下游側。另外，金屬釬料部23b配置在環形部件32b的內周33b與熱交換體50的第二端部52的外周56b之間。另外，本實施例的金屬釬料部23b覆蓋玻璃部22b的下游側的整個面。因此，在本實施例中，玻璃部22b成為不與排氣接觸的結構。即，金屬釬料部23b與排氣接觸的面積比玻璃部22b與排氣接觸的面積(在本實施例中為零)大。但是，只要金屬釬料部23b與排氣接觸的面積比玻璃部22b與排氣接觸的面積大即可，玻璃部22b也可以與排氣接觸。若列舉其一例，則也可以是玻璃部22b的下游側的面的一部分未被金屬釬料部23b覆蓋的結構。
[0043]另外，玻璃部22b配置在比金屬釬料部23b靠上游側的部分，并且配置在環形部件32b的內周33b與熱交換體50的第二端部52的外周56b之間。由此，本實施例的玻璃部22b具有作為將熱交換體50和環形部件32b接合的接合材料的功能，并且，也具有作為抑制制冷劑通路40的制冷劑從熱交換體50和環形部件32b之間向外部泄漏的密封材料的功能。另外，本實施例的玻璃部22b與熱交換體50接觸的面積比金屬釬料部23b與熱交換體50接觸的面積大，并且玻璃部22b與環形部件32b接觸的面積也比金屬釬料部23b與環形部件32b接觸的面積大。另外，本實施例的玻璃部22b也配置在環形部件32b的上游側的端面34b的一部分，但玻璃部22b的結構并不限于此，例如玻璃部22b也可以不配置在環形部件32b的端面34b。但是，通過像本實施例那樣玻璃部22b也配置在環形部件32b的端面34b，可以進一步提高環形部件32b與熱交換體50的接合強度，并且，也可以進一步抑制制冷劑通路40的制冷劑向外部泄漏。
[0044]本實施例的接合部21a、21b通過煅燒處理而形成。該煅燒處理的詳細情況如下所述。首先，在將作為金屬釬料部23a、23b的原材料(煅燒前的材料)的金屬釬料如圖3 (a)以及圖3(b)那樣配置在熱交換體50與環形部件32a、32b之間后，實施第一煅燒處理。由此，形成金屬釬料部23a、23b。接著，在將作為玻璃部22a、22b的原材料的玻璃如圖3(a)以及圖3(b)那樣配置在熱交換體50與環形部件32a、32b之間后，實施第二煅燒處理。由此，形成玻璃部22a、22b。通過以上那樣的煅燒處理而形成本實施例的接合部21a、21b。但是，接合部21a、21 b的具體的形成方法并不限于此。
[0045]接著，對玻璃部22a、22b以及金屬釬料部23a、23b的材質的具體例進行說明。作為玻璃部22a、22b的材質的玻璃，可以使用Si02、向S12中添加了各種添加材料(例如A1203、CaO、B2O3、K2O、ZnO、ZrO2、La2O3、MgO等)的玻璃、部分結晶玻璃等各種玻璃。另外，部分結晶玻璃指的是對包含鋰、鋁等的玻璃實施特殊的熱處理而使微細的水晶晶體在內部析出的玻璃，也有時另稱為玻璃陶瓷。
[0046]在選定玻璃部22a、22b的具體的材質時，優選考慮下述情況。首先，玻璃部22a、22b的材質優選相對于進行接合的陶瓷部件的陶瓷以及金屬部件的金屬的潤濕性盡可能高的玻璃。另外，更優選具有陶瓷和金屬中間的熱膨脹率的玻璃。
[0047]另外，本實施例的EGR冷卻器10有可能因排氣的熱而成為高溫，因此，在本實施例中，玻璃部22a、22b的材質優選具有高耐熱性(例如禁得住800°C左右的耐熱性)的玻璃。另夕卜，如前所述，本實施例的玻璃部22a、22b通過煅燒處理而形成，因此，優選能夠以不超過熱交換體50以及環形部件32a、32b的耐熱溫度的溫度進行煅燒處理的玻璃。并且，如前所述，本實施例的玻璃部22a、22b相比金屬釬料部23a、23b在后進行煅燒處理，因此，優選能夠以比金屬釬料部23a、23b的煅燒溫度低的煅燒溫度進行煅燒。另外，本實施例的玻璃部22a、22b未與排氣接觸，因此，玻璃部22a、22b相對于排氣的耐腐蝕性不會特別出問題。但是，在假設玻璃部22a、22b與排氣接觸的結構的情況下，優選為玻璃部22a、22b相對于排氣的耐腐蝕性盡可能高。
[0048]另外，上述玻璃的材質中的、向S12中添加了各種添加材料(例如Al203、Ca0、B203、K20、Zn0、Zr02、La203、Mg0等)的玻璃以及部分結晶玻璃全部滿足上述優選的條件。因此，作為玻璃部22a、22b的玻璃，特別優選使用從這些材質中選擇的玻璃。于是，在本實施例中，作為玻璃部22a、22b的材質的一例，使用向S12中添加了Al2O3的材質。另外，玻璃部22a以及玻璃部22b的材質不需要分別相同，也可以使用相互不同的材質。
[0049]金屬釬料部23a、23b的材質只要是以與玻璃部22a、22b的玻璃相比相對于氣體具有更高的耐腐蝕性的金屬為主成分的釬料即可，根據在應用接合結構20的裝置中通過的氣體的種類選擇適當的材質即可。例如，像本實施例那樣，當在應用接合結構20的裝置中通過的氣體為內燃機I的排氣時，由于該排氣為酸性氣體，因此，作為金屬釬料部23a、23b的材質，使用以至少相對于酸性氣體的耐腐蝕性比玻璃相對于酸性氣體的耐腐蝕性高的金屬為主成分的金屬釬料即可。或者，當假設在應用接合結構20的裝置中通過的氣體為堿性氣體時，作為金屬釬料部23a、23b的材質，使用以至少相對于堿性氣體的耐腐蝕性比玻璃相對于堿性氣體的耐腐蝕性高的金屬為主成分的金屬釬料即可。
[0050]在此，在與玻璃相比相對于氣體具有更高的耐腐蝕性的金屬釬料組中，包含貴金屬的金屬釬料與玻璃相比，相對于酸性氣體以及堿性氣體雙方尤其具有更高的耐腐蝕性。于是，在本實施例中，作為金屬釬料部23a、23b的材質的一例，使用包含貴金屬的金屬釬料。作為該金屬釬料的貴金屬，例如可以使用白金(Pt)、銠(Rh)、金(Au)、銀(Ag)等。在本實施例中，作為貴金屬的一例而使用銀。即，本實施例的金屬釬料部23a、23b的金屬釬料包含銀。另夕卜，作為包含銀的該金屬釬料的具體例，例如可以使用以銀為主成分并在其中添加了銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鈦(Ti)等的金屬釬料等。另外，金屬釬料部23a以及金屬釬料部23b的材質不需要分別相同，也可以使用相互不同的材質。
[0051 ]另外，金屬釬料部23a、23b的材質優選進行接合的陶瓷部件的陶瓷(在本實施例中為SiC)和金屬部件的金屬(在本實施例中為SUS)的潤濕性盡可能高的材質。另外，金屬釬料部23a、23b的材質更優選具有陶瓷和金屬中間的熱膨脹率的金屬釬料。另外，應用本實施例的金屬釬料部23a、23b的EGR冷卻器10如上所述有可能成為高溫，因此，在本實施例中，優選使用具有耐熱性(例如禁得住800°C左右的耐熱性)的材質。并且，如上所述，本實施例的金屬釬料部23a、23b通過煅燒處理而形成，因此，金屬釬料部23a、23b的金屬釬料優選能夠以不超過熱交換體50以及環形部件32a、32b的耐熱溫度的煅燒溫度進行煅燒處理。另外，上述包含貴金屬的金屬釬料全部滿足這些優選條件。
[0052]接著，對本實施例的接合結構20的作用效果進行說明。首先，玻璃相對于金屬部件具有足夠的潤濕性，并且，與金屬釬料相比，相對于陶瓷部件的潤濕性高。因此，根據本實施例的接合結構20，接合部21a、21b分別具有玻璃部22a、22b，因此，例如與接合部21a、21b僅由金屬釬料構成的情況相比，可以確保接合部2Ia、2Ib的接合性。其結果是，根據接合結構20，即便在作為陶瓷部件的熱交換體50以及作為金屬部件的環形部件32a、32b熱膨脹了的情況下，也可以抑制因兩者的熱膨脹差而導致接合部21a、21b從熱交換體50以及環形部件32a、32b剝離。由此，根據本實施例的接合結構20，可以提高接合部21a、21b的接合強度。另夕卜，在本實施例中，金屬釬料部23a、23b的金屬釬料與玻璃相比相對于氣體(具體而言在本實施例中為排氣)具有更高的耐腐蝕性。而且，由上述那樣的金屬釬料構成的金屬釬料部23a、23b與氣體接觸的面積，比玻璃部22a、22b與氣體接觸的面積大。由此，本實施例的接合結構20也相對于氣體具有高耐腐蝕性。
[0053]另外，根據本實施例的接合結構20，如在圖3(a)以及圖3(b)中已說明的那樣，環形部件32a利用接合部21a與熱交換體50的第一端部51接合，環形部件32b利用接合部21b與熱交換體50的第二端部52接合。而且，金屬釬料部23a相比玻璃部22a在排氣(具體而言在本實施例中為EGR氣體)的流動方向上配置在上游側，金屬釬料部23b相比玻璃部22b在排氣的流動方向上配置在下游側。根據該結構，根據接合結構20，可以在確保接合部21a、21b的接合性且相對于排氣具有高耐腐蝕性的同時，將排氣在內部通過的熱交換體50 (即陶瓷部件)的第一端部51以及第二端部52與環形部件32a、32b(即金屬部件)接合。
[0054]另外，在本實施例中，在熱交換體50的第一端部51以及第二端部52雙方，使用本實施例的接合結構20，但并不限于此。例如，接合結構20也可以僅在熱交換體50的第一端部51以及第二端部52中的任一方使用。但是，在像本實施例那樣在熱交換體50的第一端部51以及第二端部52雙方使用接合結構20的情況下，與僅在熱交換體50的第一端部51以及第二端部52中的任一方使用接合結構20的情況相比，可以將熱交換體50與環形部件32a、32b牢固地接合，在這方面是優選的。
[0055]另外，根據本實施例的接合結構20，如上所述可以確保接合部21a以及接合部21b的接合性，從而也可以抑制制冷劑通路40的制冷劑從熱交換體50和環形部件32a、32b之間泄漏。
[0056]另外，在本實施例中，作為金屬釬料部23a、23b的材質而使用包含貴金屬的金屬釬料，因此，與作為金屬釬料部23a、23b的材質而使用不包含貴金屬的金屬釬料的情況相比，金屬釬料部23a、23b相對于排氣的耐腐蝕性進一步提高。由此，接合結構20相對于排氣的耐腐蝕性進一步提尚。
[0057]另外，在本實施例中，作為該貴金屬的一例而使用銀。在此，銀在貴金屬中特別廉價。由此，根據本實施例的接合結構2 O，可以在抑制成本上升的同時提高金屬釬料部2 3 a、23b相對于排氣的耐腐蝕性。其結果是，可以在抑制成本上升的同時提高接合結構20相對于排氣的耐腐蝕性。另外，銀在貴金屬中熔點特別低。由此，可以減少熔融狀態的金屬釬料被冷卻而固化后殘留于金屬釬料部23a、23b的應力(殘留應力)。其結果是，可以抑制金屬釬料部23a、23b因金屬釬料部23a、23b的殘留應力而變形，可以抑制因該金屬釬料部23a、23b的變形而在熱交換體50產生裂紋。
[0058]另外，作為玻璃部22a、22b的材質的玻璃比包含貴金屬的金屬釬料廉價。因此，根據本實施例的接合結構20，與接合部21a、21b全部由包含貴金屬的金屬釬料構成的情況相比，除可以確保接合部21a、21b的接合性這種效果之外，也可以起到也能夠降低成本這種效果O
[0059]另外，如在圖3(a)以及圖3(b)中已說明的那樣，在本實施例中，玻璃部22a、22b與熱交換體50接觸的面積比金屬釬料部23a、23b與熱交換體50接觸的面積大，并且，玻璃部22a、22b與環形部件32a、32b接觸的面積也比金屬釬料部23a、23b與環形部件32a、32b接觸的面積大。但是，玻璃部2 2a、2 2b以及金屬釬料部2 3a、2 3b的結構并不限于此。例如，玻璃部22a、22b與熱交換體50接觸的面積也可以是金屬釬料部23a、23b與熱交換體50接觸的面積以下，玻璃部22a、22b與環形部件32a、32b接觸的面積也可以是金屬釬料部23a、23b與環形部件32a、32b接觸的面積以下。但是，像本實施例那樣，玻璃部22a、22b與熱交換體50接觸的面積比金屬釬料部23a、23b與熱交換體50接觸的面積大且玻璃部22a、22b與環形部件32a、32b接觸的面積也比金屬釬料部23a、23b與環形部件32a、32b接觸的面積大時，可以進一步提高接合部21a、21b的接合強度，在這方面是優選的。
[0060]另外，在本實施例中，作為應用接合結構20的裝置(具體而言為在氣體通過的部位設置的裝置)的一例，使用在內燃機I的排氣通過的部位設置的EGR冷卻器10，但應用接合結構20的裝置并不限于EGR冷卻器10。例如接合結構20不僅可以應用于在內燃機I的排氣那樣的酸性氣體通過的部位配置的裝置，而且也可以應用于在堿性氣體通過的部位配置的裝置。在該情況下，根據本實施例的接合結構20，也可以在確保接合部21a、21b的接合性的同時相對于氣體具有高耐腐蝕性。
[0061]以上，對本發明的優選實施方式進行了詳述，但本發明并不限于該特定的實施方式，在權利要求保護的范圍所記載的本發明的要點范圍內，可以進行各種變形、變更。
[0062]附圖標記說明
[0063]I內燃機
[0064]10EGR 冷卻器
[0065]20接合結構
[0066]21a、21b 接合部
[0067]22a、22b 玻璃部
[0068]23a、23b金屬釬料部
[0069]32a,32b 環形部件
[0070]50熱交換體
[0071]51第一端部
[0072]52第二端部
【主權項】
1.一種陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，將在氣體通過的部位設置的裝置的陶瓷部件和金屬部件接合，其特征在于， 具有將所述陶瓷部件和所述金屬部件接合的接合部， 所述接合部具有由玻璃構成的玻璃部、以及由與所述玻璃相比相對于所述氣體具有更高的耐腐蝕性的金屬釬料構成的金屬釬料部， 所述金屬釬料部與所述氣體接觸的面積比所述玻璃部與所述氣體接觸的面積大。2.如權利要求1所述的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，其特征在于， 所述氣體是內燃機的排氣， 所述排氣在所述陶瓷部件的內部通過， 所述金屬部件利用所述接合部，與所述陶瓷部件的在所述排氣的流動方向上處于上游側的第一端部、以及所述陶瓷部件的在所述排氣的流動方向上處于下游側的第二端部接入η ? 在將所述第一端部和所述金屬部件接合的所述接合部，所述金屬釬料部相比所述玻璃部在所述排氣的流動方向上配置在上游側， 在將所述第二端部和所述金屬部件接合的所述接合部，所述金屬釬料部相比所述玻璃部在所述排氣的流動方向上配置在下游側。3.如權利要求1或2所述的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，其特征在于， 所述金屬釬料包含貴金屬。4.如權利要求3所述的陶瓷部件以及金屬部件的接合結構，其特征在于， 所述貴金屬是銀。
【文檔編號】F01N13/18GK105899474SQ201580003738
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月30日
【發明人】森連太郎, 神谷純生, 石井仁士
【申請人】豐田自動車株式會社