DE112015000618B4

DE112015000618B4 - Verbindungsstruktur für ein Keramikelement und ein Metallelement

Info

Publication number: DE112015000618B4
Application number: DE112015000618.4T
Authority: DE
Inventors: Rentaro Mori; Sumio Kamiya; Hitoshi Ishii
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2035-01-31
Also published as: WO2015115593A1; US20160273846A1; JP5751357B1; JP2015145321A; CN105899474A; DE112015000618T5; CN105899474B; US10641560B2

Abstract

Verbindungsstruktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement verbindet, welche in einer Vorrichtung angeordnet sind, die an einem Abschnitt angeordnet ist, durch welchen Gas strömt, wobei die Verbindungsstruktur dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist:einen Verbindungsabschnitt, der das Keramikelement und das Metallelement verbindet,wobei der Verbindungsabschnitt einen Glasabschnitt, der aus einem Glas hergestellt ist, und einen Metalllotabschnitt, der bezüglich des Gases eine höhere Korrosionsbeständigkeit hat als das Glas, aufweist,wobei ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt mit dem Gas in Kontakt kommt, größer ist als ein Bereich ist, in dem der Glasabschnitt mit dem Gas in Kontakt kommt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Keramikelement und eine Verbindungsstruktur von Metallelementen.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, welche ein Keramikelement und ein Metallelement aufweisen. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1, als eines der verschiedenen Vorrichtungen, einen Wärmetauscher, der an einem Abschnitt angeordnet ist, durch welchen Gas, wie beispielsweise Abgas einer Verbrennungsmaschine, strömt, und der einen Wärmeaustausch zwischen dem Gas und einem Kühlmittel ausführt. Konkret weist der Wärmetauscher des Patentdokuments 1 ein Metallgehäuse auf (in dem Patentdokument 1 Gehäuse genannt) und einen Wärme austauschenden Körper (in dem Patentdokument 1 Honigwabenstruktur genannt), welcher in dem Gehäuse platziert ist und aus Keramik hergestellt ist. Gas strömt durch das Innere des Wärme austauschenden Körpers. Ein Kühlmitteldurchgang ist an einem Außenumfang des Wärme austauschenden Körpers angebracht. In dem Wärmetauscher aus Patentdokument 1 entspricht der Wärme austauschende Körper dem Keramikelement und das Gehäuse entspricht dem Metallelement.
Stand der Technik Dokumente
Patentdokument
Patentdokument 1: WO 2011/ 071 161 A1
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Wenn der Wärmetauscher aus Patentdokument 1 hergestellt wird, ist es notwendig das Keramikelement und das Metallelement zu verbinden. Es wird angenommen, dass eine Verbindung mit einem Metalllot, welches häufig für ein Verbindung eines Metallelements mit einem Metallelement verwendet wird, auf die Verbindungsstruktur übertragen wird, welche das Keramikelement und das Metallelement verbindet, und das Keramikelement mit dem Metallelement mit einem bzw. durch einen Verbindungsabschnitt verbunden wird, welcher nur aus Metalllot gebildet ist. In diesem Fall ist jedoch die Benetzbarkeit des Metalllots bezüglich des Keramikelements nicht ausreichend groß. Es ist möglich, dass der Verbindungsabschnitt nicht mit dem Keramikelement verbunden werden kann. Und wie in dem Fall einer Vorrichtung, welche an einem Abschnitt angebracht ist, durch welchen Gas strömt, wie beispielsweise dem Wärmetauscher aus Patentdokument 1, ist es notwendig, dass die Verbindungsstruktur, welche das Keramikelement und das Metallelement verbindet, eine hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Gases aufweist.
Die vorliegende Erfindung hat als Aufgabe eine Verbindungsstruktur zu schaffen, welche ein Keramikelement und ein Metallelement verbindet, und welche die Verbindungseigenschaften eines Verbindungsabschnitts sicherstellt und eine hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich Gas aufweist.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine ein Keramikelement und ein Metallelement verbindende Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindungsstruktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement einer Vorrichtung verbindet, die an einem Abschnitt angebracht ist, durch welchen ein Gas strömt. Die Verbindungsstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Verbindungsabschnitt enthält, welcher das Keramikelement und das Metallelement verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt einen Glasabschnitt, der aus Glas hergestellt ist, und einen Metalllotabschnitt, der bezüglich des Gases eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Glas aufweist, enthält, wobei ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt mit dem Gas in Berührung kommt, größer ist als ein Bereich ist, in dem der Glasabschnitt mit dem Gas in Berührung kommt.
Das Glas weist bezüglich des Metallelements eine ausreichende Benetzbarkeit auf und bezüglich des Keramikelements eine höhere Benetzbarkeit als das Metalllot. Daher weist in der Verbindungsstruktur des Keramikelements und des Metallelements der vorliegenden Erfindung der Verbindungsabschnitt den Glasabschnitt auf. Daher ist es möglich, die Verbindungseigenschaften des Verbindungsabschnitts im Vergleich zu einem Fall sicherzustellen, in dem der Verbindungsabschnitt nur aus einem Metalllot hergestellt ist. Und in der Verbindungsstruktur des Keramikelements und des Metallelements ist der Bereich, in dem das Metalllot mit dem Gas in Berührung kommt, größer als der Bereich, in dem der Glasabschnitt mit dem Gas in Berührung kommt. Daher hat die Verbindungsstruktur eine hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Gases.
In der oben genannten Struktur kann das Gas ein Abgas aus einer Verbrennungsmaschine sein, das Abgas kann durch das Innere des Keramikelements strömen, das Metallelement kann mit einem ersten Randabschnitt des Keramikelements an einer stromaufwärts gelegenen Seite in einer Strömungsrichtung des Abgases und mit einem zweiten Randabschnitt des Keramikelements an einer stromabwärts gelegenen Seite in der Strömungsrichtung mit dem bzw. durch den Verbindungsabschnitt verbunden sein, wobei der Metalllotabschnitt an der stromaufwärts gelegenen Seite bezüglich des Glasabschnitts in der Strömungsrichtung des Abgases in dem Verbindungsabschnitt, der den ersten Randabschnitt und das Metallelement verbindet, angeordnet sein kann, und der Metalllotabschnitt kann an der stromabwärts gelegenen Seite bezüglich des Glasabschnitts in der Strömungsrichtung des Abgases in dem Verbindungselement, das den zweiten Randabschnitt und das Metallelement verbindet, angeordnet sein.
Mit der Struktur ist es möglich die Verbindungseigenschaften des Verbindungsabschnitts sicherzustellen, wobei der Verbindungsabschnitt bezüglich des Abgases eine hohe Korrosionsbeständigkeit hat. Und es ist möglich, den ersten Randabschnitt und den zweiten Randabschnitt des Keramikelements durch welches das Abgas strömt, mit dem Metallelement zu verbinden. Zusätzlich ist es mit der Struktur möglich, das Keramikelement, durch welches das Abgas strömt, fest mit dem Metallelement zu verbinden, im Vergleich zu einem Fall, bei welchem der Verbindungsabschnitt nur an einem von dem ersten Randabschnitt dem zweiten Randabschnitt des Keramikelements angeordnet ist, durch welches das Abgas strömt.
In der oben genannten Struktur kann das Metalllot ein Edelmetall enthalten. Mit der Struktur ist es möglich, die Korrosionsbeständigkeit des Metalllotabschnitts bezüglich des Gases zu verbessern. Daher ist es möglich die Korrosionsbeständigkeit der Verbindungsstruktur bezüglich des Gases zu verbessern.
In der oben genannten Struktur kann das Edelmetall Silber sein. Das Silber ist aus einer Gruppe von Edelmetallen besonders günstig. Daher ist es mit der Struktur möglich, steigende Kosten zu verhindern und eine Korrosionsbeständigkeit des Metalllotabschnitts bezüglich des Gases zu verbessern. Daher ist es möglich steigende Kosten zu verhindern und die Korrosionsbeständigkeit der Verbindungsstruktur bezüglich des Gases zu verbessern. Zusätzlich ist der Schmelzpunkt von Silber aus der Gruppe der Edelmetalle besonders niedrig. Daher ist es möglich eine Spannung (Restspannung bzw. Eigenspannung) zu reduzieren, welche in dem Metalllotabschnitt übrig ist, nachdem das geschmolzene Metalllot gekühlt und ausgehärtet ist.
Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich die Verbindungseigenschaft eines Verbindungsabschnitts sicherzustellen und eine Verbindungsstruktur eines Keramikelements und eines Metallelements zu schaffen, welche eine hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich Gas aufweist.
Figurenliste

1 stellt schematisch eine Verbrennungsmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform dar;
2A stellt schematisch einen Querschnitt eines EGR-Kühlers bzw. AGR-Kühlers (Abgasrückführungskühler) dar;
2B stellt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers des EGR-Kühlers, eines Ringelements und einer Verbindungsstruktur dar;
2C stellt schematisch einen Querschnitt des Wärmetauschers dar;
3A stellt schematisch einen Querschnitt einer vergrößerten Ansicht eines ersten Randabschnitt des Wärmetauschers des EGR-Kühlers dar; und
3B stellt schematisch einen Querschnitt einer vergrößerten Ansicht eines zweiten Randabschnitts des Wärmetauschers des EGR-Kühlers dar.

AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen gegeben.
[Erste Ausführungsform]
Es wird eine Beschreibung für eine Verbindungsstruktur 20 eines Keramikelements und eines Metallelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben (nachfolgend als die Verbindungsstruktur 20 bezeichnet). Die Verbindungsstruktur 20 ist eine Struktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement einer Vorrichtung verbindet, die an einem Abschnitt angebracht ist, durch welchen Gas strömt. In der Ausführungsform wird Abgas einer Verbrennungsmaschine 1 als ein Beispiel für das Gas verwendet. Ein AGR bzw. EGR (Abgasrückführung) Kühler 10 wird als ein Beispiel für eine Vorrichtung verwendet, die an einem Abschnitt vorgesehen ist, durch welchen das Abgas der Verbrennungsmaschine 1 strömt. Damit wird eine Beschreibung einer Gesamtstruktur der Verbrennungsmaschine 1 mit dem EGR-Kühler 10 gegeben. Anschließend wird eine Beschreibung der Verbindungsstruktur 20 gegeben.
1 stellt schematisch die Verbrennungsmaschine 1 dar. Die Verbrennungsmaschine 1 ist an einem Fahrzeug angebracht. Die Art der Verbrennungsmaschine 1 ist nicht beschränkt. Verschiedene Arten von Verbrennungsmaschinen, wie beispielsweise ein Dieselmotor oder ein Benzinmotor, können verwendet werden. In der Ausführungsform wird ein Benzinmotor als ein Beispiel der Verbrennungsmaschine 1 verwendet. Die Verbrennungsmaschine 1 hat einen Maschinenhauptkörper 2 mit einem Zylinder 3, einen Gas-Aufnahmedurchlass 4 bzw. Gas-Ansaugdurchlass 4, der aufgenommenes Gas bzw. Ansaugluft in den Zylinder 3 aufnimmt, und einen Gas-Austragungsdurchlass 5, durch welchen von dem Zylinder 3 ausgetragenes Gas strömt. Der Maschinenhauptkörper 2 weist einen Zylinderblock, in dem der Zylinder 3 angeordnet ist, einen Zylinderkopf, der an einem oberen Teil des Zylinderblocks angebracht ist und einen Kolben auf, der in dem Zylinder 3 angebracht ist. In der Ausführungsform ist die Anzahl der Zylinder 3 oder mehr (konkret 4). Jedoch ist die Anzahl der Zylinder 3 nicht beschränkt.
Die Verbrennungsmaschine 1 weist den EGR-Kühler 10, einen EGR-Durchlass 60, ein EGR-Ventil 70, das in dem EGR-Durchlass 60 angeordnet ist, einen Kühlmittelzufuhrdurchlass 80 und einen Kühlmittelaustragungsdurchlass 81 auf. Der EGR-Durchlass 60 ist ein Durchlass um einen Teil des Abgases zu einer zwischenliegenden Position des Gas-Aufnahmedurchlasses 4 rezuzirkulieren. Konkret verbindet der EGR-Durchlass 60 gemäß der Ausführungsform eine zwischenliegende Position des Gas-Aufnahmedurchlasses 4 und eine zwischenliegende Position des Gas-Austragungsdurchlasses 5. Nachfolgend wird das über den EGR-Durchlass 60 strömende Gas als EGR-Gas bezeichnet. Das EGR-Ventil 70 erhält einen Befehl von einer ECU (elektronische Steuereinheit), die als Kontroller fungiert, und öffnet und schließt den EGR-Durchlass 60. Das EGR-Ventil 70 kann eine Strömungsmenge des EGR-Gases durch Öffnen und Schließen des EGR-Durchlasses 60 anpassen.
Der EGR-Kühler 10 ist in dem EGR-Durchlass 60 angeordnet. D.h., der EGR-Kühler 10 ist eine Vorrichtung, die an dem Abschnitt (dem EGR-Durchlass 60) angeordnet ist, über den das EGR-Gas (Abgas) strömt. Der EGR-Kühler 10 kühlt das EGR-Gas durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem EGR-Gas. Der Kühlmittelzufuhrdurchlass 80 ist ein Kühlmitteldurchlass, der das Kühlmittel des Kühlmitteldurchlasses, der in dem Maschinenhauptkörper 2 gebildet ist (nachfolgend als ein Maschinenhauptkörperkühlmitteldurchlass bezeichnet) dem EGR-Kühler 10 zuführt. Der Kühlmittelaustragungsdurchlass 81 ist ein Kühlmitteldurchlass, um das Kühlmittel, welches das Innere des EGR-Kühlers 10 durchströmt hat, zu dem Maschinenhauptkörperkühlmitteldurchlass zurückzuführen. Die oben genannte Verbindungsstruktur 20 wird in dem EGR-Kühler 10 verwendet.
2A stellt schematisch einen Querschnitt des EGR-Kühlers 10 dar. Der EGR-Kühler 10 hat die oben beschriebene Verbindungsstruktur 20, ein Gehäuse 30, das aus Metall hergestellt ist, einen Kühlmitteldurchlass 40, durch den das Kühlmittel strömt, und einen Wärmetauscher 50, der aus Keramiken hergestellt ist. Die Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform verbindet den Wärmetauscher 50, der als ein Keramikelement fungiert, und das Gehäuse 30, das als ein Metallelement fungiert (konkret in der Ausführungsform Ringelemente 32a und 32b, welche später beschrieben werden). Die Verbindungsstruktur 20 weist einen Verbindungsabschnitt 21a und einen Verbindungsabschnitt 21b auf. Details des Verbindungsabschnitts 21a und 21b werden später beschrieben.
Eine in 2A dargestellte Achsenlinie 100 ist eine Linie, die eine Zentrumslinie des Gehäuses 30 und des Wärmetauschers 50 darstellt. Nachfolgend wird eine Richtung entlang der Achsenlinie 100 als eine Achsenlinienrichtung bezeichnet. In 2A strömt das EGR-Gas von links nach rechts entlang der Achsenlinienrichtung. Das EGR-Gas strömt durch das Innere des Wärmetauschers 50. D.h., der Wärmetauscher 50 gemäß der Ausführungsform ist ein Keramikelement, durch welches das EGR-Gas (d.h., das Abgas) strömt. Ein erster Randabschnitt an einer stromaufwärts gelegenen Seite der Strömungsrichtung des EGR-Gases der zwei Randabschnitts in der Achsenlinienrichtung des Wärmetauschers 50 (eine Region von einer Randfläche an der stromaufwärts gelegenen Seite zu einer stromabwärts gelegenen Seite mit einem vordefiniertem Abstand) wird als ein erster Randabschnitt 51 bezeichnet. Ein zweiter Randabschnitt an der stromabwärts gelegenen Seite der Strömungsrichtung des EGR-Gases (eine Region von einer Randfläche an der stromabwärts gelegenen Seite zu der stromaufwärts gelegenen Seite mit einem vordefinierten Abstand) wird als ein zweiter Randabschnitt 52 bezeichnet. In der nachfolgenden Beschreibung bedeutet stromaufwärts ein stromaufwärts in der Strömungsrichtung des EGR-Gases, sofern nicht anders definiert. Stromabwärts bedeutet stromabwärts in der Strömungsrichtung des EGR-Gases, sofern nicht anders definiert.
Das Gehäuse 30 weist eine äußere Leitung 31, die aus Metall hergestellt ist, und die Ringelemente 32a und 32b auf, die aus Metall hergestellt sind, welche im Inneren der äußeren Leitung 31 angebracht sind. 2B stellt schematisch eine perspektivische Ansicht des Wärmetauschers 50 des EGR-Kühlers 10, der Ringelemente 32a und 32b und der Verbindungsstruktur 20 dar. In 2B ist eine Umgebung des Ringelements 32b durchzusehen. Wie in FIG. 2A und 2B dargestellt ist, sind die Ringelemente 32a und 32b Metallelemente mit einer Ringform. Das Ringelement 32a ist mit dem ersten Randabschnitt 51 des Wärmetauschers 50 mit dem bzw. durch den Verbindungsabschnitt 21a verbunden. Das Ringelement 32b ist mit dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 durch den Verbindungsabschnitt 21b verbunden.
Wie in 2A dargestellt ist, hat die äußere Leitung 31 bzw. das äußere Rohr 31 eine im Wesentlichen zylindrische Form. Ein erster Randabschnitt der äußeren Leitung 31 an der stromaufwärts gelegenen Seite und ein zweiter Randabschnitt der äußeren Leitung 31 an der stromabwärts gelegenen Seite sind nach innen derselben gebogen. Der erste Randabschnitt der äußeren Leitung 31 an der stromaufwärts gelegenen Seite ist mit einem Außenumfang des Ringelements 32a verbunden. Der zweite Randabschnitt der äußeren Leitung 31 an der stromabwärts gelegenen Seite ist mit einem Außenumfang des Ringelements 32b verbunden. In der Ausführungsform sind die äußere Leitung 31 und die Ringelemente 32a und 32b durch Schweißen verbunden. Jedoch ist ein Verbindungsverfahren der äußeren Leitung 31 und der Ringelemente 32a und 32b nicht auf das Schweißen beschränkt. Verschiedene Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Löten durch Metalllot, können verwendet werden.
Spezielle Arten des Metalls des Gehäuses 30 (konkret der äußeren Leitung 31 und der Ringelemente 32a und 32b) sind nicht beschränkt. Es wird bevorzugt, dass die Korrosionsbeständigkeit des Metalls bezüglich des Kühlmittels hoch ist und das Metall günstig ist. Edelstahl (SUS) kann als ein Beispiel des Metalls verwendet werden. Damit wird in der Ausführungsform der Edelstahl als ein Beispiel für ein Material des Gehäuses 30 verwendet. Es ist nicht notwendig, dass die Metalle der äußeren Leitung 31 und der Ringelemente 32a und 32b identisch sind. Die Metalle können voneinander verschieden sein.
Der Kühlmitteldurchlass 40 ist in dem EGR-Kühler 10 derart angebracht, dass das Kühlmittel des Kühlmitteldurchlasses 40 direkt den Außenumfang des Wärmetauschers 50 kühlt (d.h., das Kühlmittel ist direkt mit dem Außenumfang des Wärmetauschers 50 in Kontakt). Konkret ist der Kühlmitteldurchlass 40 der Ausführungsform in einem Raum gebildet, der von der äußeren Leitung 31, dem Wärmetauscher 50, den Ringelementen 32a und 32b sowie den Verbindungsabschnitten 21a und 21b umgeben ist. Ein Teil der äußeren Leitung 31, der als ein Teil des Kühlmitteldurchlasses 40 fungiert, hat einen Kühlmittelzufuhreinlass 41 und einen Kühlmittelaustragungsauslass 42. Der Kühlmittelzufuhreinlass 41 ist mit dem Kühlmittelzufuhrdurchlass 80 verbunden, der in 1 beschrieben ist. Der Kühlmittelaustragungsauslass 42 ist mit dem Kühlmittelaustragungsdurchlass 81 verbunden, der in 1 beschrieben ist. Das Kühlmittel, welches den Kühlmittelzufuhrdurchlass 80 durchströmt hat, strömt in den Kühlmitteldurchlass 40 von dem Kühlmittelzufuhreinlass 41. Das Kühlmittel, welches den Kühlmitteldurchlass 40 durchströmt hat, strömt in den Kühlmittelaustragungsdurchlass 81 von dem Kühlmittelaustragungsauslass 42.
Der Wärmetauscher 50 ist ein Medium um die Wärme von dem EGR-Gas zu dem Kühlmittel zu leiten bzw. auf das Kühlmittel zu übertragen. 2C stellt schematisch einen schematischen Querschnitt des Wärmetauschers 50 dar. Konkret stellt 2C schematische einen Querschnitt des Wärmetauscher 50 in einer senkrechten Richtung der Achsenlinie des Wärmetauschers 50 dar. Der Wärmetauscher 50 der Ausführungsform hat eine Mehrzahl von inneren Gasdurchlässen 53 durch welche das EGR-Gas strömt. Die innen Gasdurchlässe 53 sind durch Schneiden eines Inneren eines Außenumfangelements 54, welcher den Außenumfang des Wärmetauschers 50 mit einer Mehrzahl von Separatorwandelementen 55 strukturiert, gebildet. In der Ausführungsform hat das Außenumfangselement 54 eine zylindrische Form. Die Form des Außenumfangselements 54 ist jedoch nicht auf die zylindrische Form beschränkt. In der Ausführungsform ist das Separatorwandelement 55 in einem netzartigen Muster angeordnet. Die Anordnung des Separatorwandelements 55 ist jedoch nicht auf die netzartigen Muster beschränkt.
Die konkrete Art der Keramik, welche das Material des Wärmetauschers 50 ist (konkret, das Material des Außenumfangselements 54 und des Separatorwandelements 55) ist nicht speziell beschränkt. Jedoch ist es zu bevorzugen, dass das Material SiC (Siliziumcarbid) ist. Das folgt daraus, da SiC besonders passend für das Material des Wärmetauschers 50 für den EGR-Kühler 10 ist, da SiC eine hohe Leitfähigkeit unter den Keramiken hat und eine hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Abgas hat, das SiC eine hohe Benetzbarkeit hat und die Kosten von SiC nicht hoch sind. Deshalb wird in der Ausführungsform Keramik, welches SiC enthält, als ein Beispiel für das Material des Wärmetauschers 50 verwendet. SiC (d.h., SiC, in dem kein weiterer Dotierstoff zugefügt ist), Si-imprägniertes SiC, (Si + Al) imprägniertes SiC, ein metallisches Verbindungs-SiC und so weiter können als konkrete Beispiele für die Keramik mit dem SiC verwendet werden. In der Ausführungsform wird Si-imprägniertes SiC als ein Beispiel für das Material des Wärmetauschers 50 verwendet.
Der EGR-Kühler 10 wird wie folgt betrieben. Wenn das EGR-Gas in den inneren Gasdurchlass 53 des Wärmetauschers 50 strömt, wird die Wärme des EGR-Gases durch das Separatorwandelement 55 geleitet und durch das Außenumfangselement 54. Die durch das Außenumfangselement 54 geleitete Wärme wird von dem Kühlmittel des Kühlmitteldurchlasses 40 abgeleitet. Auf diese Weise kühlt der EGR-Kühler 10 die Wärme des EGR-Gases mit dem Kühlmittel. Wie oben beschrieben ist der Kühlmitteldurchlass 40 gemäß der Ausführungsform derart angeordnet, dass das Kühlmittel direkt den Umfang des Wärmetauschers 50 kühlt. Daher ist die Kühlleitung des EGR-Gases des EGR-Kühlers 10 höher als in dem Fall, in dem ein Element zwischen dem Kühlmitteldurchlass 40 und dem Wärmetauscher 50 angeordnet ist (d.h., das Kühlmittel den Außenumfang des Wärmetauschers 50 indirekt kühlt).
Nachfolgend wird eine Beschreibung von Details der Verbindungsstruktur gegeben, d.h., von Details der Verbindungsabschnitte 21a und 21b. Wie in der FIG. 2A und 2B dargestellt ist, verbindet der Verbindungsabschnitt 21a den ersten Randabschnitt 51 des Wärmetauschers 50 (das Keramikelement) und das Ringelement 32a (d.h., das Metallelement). Der Verbindungsabschnitt 21b verbindet den zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 und das Ringelement 32b.
3A stellt schematisch einen Querschnitt einer vergrößerten Ansicht des ersten Randabschnitts 51 des Wärmetauschers 50 des EGR-Kühlers 10 dar. 3B stellt schematisch einen Querschnitt einer vergrößerten Ansicht des zweiten Randabschnitts 52 des Wärmetauschers 50 des EGR-Kühlers 10 dar. Der Verbindungabschnitt 21a weist einen Glasabschnitt 22a und einen Metalllotabschnitt 23b auf. Der Verbindungsabschnitt 21b weist einen Glasabschnitt 22b und eine Metalllotabschnitt 23b auf. Der Glasabschnitt 22a und 22b sind aus Glas hergestellt. Die Metalllotabschnitte 23a und 23b sind aus Metalllot hergestellt, welches eine bezüglich des Gases (in der Ausführungsform das Abgas) höhere Korrosionsbeständigkeit als das Glas aufweist. Beispiele für das Material des Glases und des Metalllots werden später beschrieben.
Wie in 3A dargestellt ist, sind der Metalllotabschnitt 23a und der Glasabschnitt 22a derart angeordnet, dass ein Bereich des Metalllotabschnitts 23a, welcher mit dem Abgas in Kontakt kommt, größer als ein Bereich des Glasabschnitts 22a ist, welcher mit dem Abgas in Kontakt kommt. Wie in 3B dargestellt ist, sind der Metalllotabschnitt 23b und der Glasabschnitt 22b derart angeordnet, dass ein Bereich des Metalllotabschnitts 23b, welcher mit dem Abgas in Kontakt kommt, größer als ein Bereich des Glasabschnitts 22b ist, welcher mit dem Abgas in Kontakt kommt. Konkret bzw. im Detail werden die Verbindungsabschnitt 21a und 21b der Ausführungsform später beschrieben.
Wie in 3A dargestellt ist, ist der Metalllotabschnitt 23a gemäß der Ausführungsform an der stromaufwärts gelegenen Seite im Vergleich zu dem Glasabschnitt 22a angeordnet. Der Metalllotabschnitt 23a ist zwischen einem Innenumfang 33a des Ringelements 32a und einen Außenumfang 56a des ersten Randabschnitts 51 des Wärmetauschers 50 angeordnet. Der Metalllotabschnitt 23a gemäß der Ausführungsform bedeckt die gesamte Fläche des Glasabschnitts 22a an der stromaufwärts gelegenen Seite. Daher kommt bei der Ausführungsform der Glasabschnitt 22a nicht in Kontakt mit dem Abgas. D.h., ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23a mit dem Abgas in Kontakt kommt, ist größer als ein Bereich, in dem der Glasabschnitt 22a mit dem Abgas in Kontakt kommt (in der Ausführungsform Null). Wenn der Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23a mit dem Abgas in Kontakt kommt, größer als der Bereich ist, in dem der Glasabschnitt 22a mit dem Abgas in Kontakt kommt, kann jedoch der Glasabschnitt 22a mit dem Abgas in Kontakt kommen. Ein Beispiel kann eine Struktur sein, bei der ein Teil der stromaufwärts gelegenen Seite des Glasabschnitts 22a nicht durch den Metalllotabschnitt 23a bedeckt ist.
Der Glasabschnitt 22a ist an der stromabwärts gelegenen Seite im Vergleich zu dem Metalllotabschnitt 23a angeordnet und ist zwischen dem Innenumfang 33a des Ringelements 32a und dem Außenumfang 56a des ersten Randabschnitts 51 des Wärmetauschers 50 angeordnet. Der Glasabschnitt 22a gemäß der Ausführungsform fungiert daher als ein Verbindungselement zum Verbinden des Wärmetauschers 50 und des Ringelements 32a und fungiert als ein Dichtelement, um ein Austreten bzw. Leckage des Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchlass 40 von zwischen dem Wärmetauscher 50 und dem Ringelement 32a zu verhindern. Ein Bereich, in dem der Glasabschnitt 22a gemäß der Ausführungsform mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommt, ist größer als ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23a mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommt bzw. den Wärmetauscher 50 berührt. Und ein Bereich, in dem der Glasabschnitt 22a mit dem Ringelement 32a in Kontakt kommt ist größer als ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23a mit dem Ringelement 32a in Kontakt kommt.
Der Glasabschnitt 22a gemäß der Ausführungsform ist an einem Teil einer Randfläche 34a des Ringelements 32a an der stromabwärts gelegenen Seite angeordnet. Die Struktur des Glasabschnitts 22a ist jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise kann der Glasabschnitt 22a nicht an der Randfläche 34a des Ringelements 32a angebracht sein. Wenn jedoch der Glasabschnitt 22a an der Randfläche 34a des Ringelements 32a angebracht ist, wie es in dem Fall der Ausführungsform ist, kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Ringelement 32a und dem Wärmetauscher 50 verbessert werden. Zusätzlich kann der Austritt des Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchlass 40 nach außen verhindert werden.
Wie in 3B dargestellt ist, ist die Struktur 21b gemäß der Ausführungsform zweiseitig bzw. beidseitig symmetrisch zu der oben beschriebenen Struktur des Verbindungsabschnitts 21a. Konkret ist der Metalllotabschnitt 23b an der stromabwärts gelegenen Seite im Vergleich zu dem Glasabschnitt 22b angeordnet. Der Metalllotabschnitt 23b ist zwischen einem Innenumfang 33b des Ringelements 32b und einem Außenumfang 56b des zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 angeordnet. Der Metalllotabschnitt 23b gemäß der Ausführungsform bedeckt die gesamte Fläche des Glasabschnitts 22b an der stromabwärts gelegenen Seite. Daher kommt in der Ausführungsform der Glasabschnitt 22b nicht mit dem Abgas in Kontakt. D.h., ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23b mit dem Abgas in Kontakt kommt ist größer als ein Bereich, in dem der Glasabschnitt 22b mit dem Abgas in Kontakt kommt (in der Ausführungsform Null). Wenn jedoch der Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23b mit dem Abgas in Kontakt kommt größer als der Bereich ist, in dem der Glasabschnitt 22b mit dem Abgas in Kontakt kommt, kann der Glasabschnitt 22b mit dem Abgas in Kontakt kommen. Ein Beispiel kann eine Struktur sein, bei der ein Teil der stromabwärts gelegenen Seitenfläche des Glasabschnitts 22b nicht durch den Metalllotabschnitt 23b bedeckt ist.
Der Glasabschnitt 22b ist im Vergleich zu bzw. relativ zu dem Metalllotabschnitt 23b an der stromaufwärts gelegenen Seite angeordnet und ist zwischen dem Innenumfang 33b des Ringelements 32b und dem Außenumfang 56b des zweiten Randabschnitts 52 des Wärmetauschers 50 angeordnet. Daher fungiert der Glasabschnitt 22b gemäß der Ausführungsform als ein Verbindungselement zum Verbinden des Wärmetauschers 50 und des Ringelements 32b und fungiert als ein Dichtelement zum Verhindern eines Austretens bzw. Leckage des Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchlass 40 von zwischen dem Wärmetauscher 50 und dem Ringelement 32b. Ein Bereich, in dem der Glasabschnitt 22b gemäß der Ausführungsform mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommt, ist größer als ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23b mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommt. Zusätzlich ist ein Bereich, in dem der Glasabschnitt 22b mit dem Ringelement 23b in Kontakt kommt, größer als ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt 23b mit dem Ringelement 32b in Kontakt kommt. Der Glasabschnitt 22b gemäß der Ausführungsform ist auch an einem Teil einer Randfläche 34b des Ringelements 32b an der stromaufwärtsgelegenen Seite angeordnet. Jedoch ist die Struktur des Glasabschnitts 22b nicht beschränkt. Der Glasabschnitt 22b kann beispielsweise nicht an der Randfläche 34b des Ringelements 32b angeordnet sein. Wenn der Glasabschnitt 22b jedoch an der Randfläche 34b des Ringelements 32b wie in dem Fall der Ausführungsform angeordnet ist, kann die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Ringelement 32b und dem Wärmetauscher 50 verbessert werden. Zusätzlich kann der Austritt bzw. die Leckage des Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchlass 40 nach außen verhindert werden.
Die Verbindungsabschnitte 21a und 21b gemäß der Ausführungsform werden durch Brennen bzw. Kalzinieren gebildet. Details des Brennens sind wie folgt. Zuerst wird ein Metalllot, d.h. ein Rohstoff bzw. Grundstoff des Metalllotabschnitts 23a und 23b zwischen dem Wärmetauscher 50 und den Ringelementen 32a und 32b, wie es in den FIG. 3A und 3B dargestellt ist, angeordnet. Danach wird ein erstes Brennen durchgeführt. Dadurch werden die Metalllotabschnitts 32a und 23b gebildet. Anschließend wird ein Glas, d.h. ein Grundstoff bzw. Rohstoffs des Glasabschnitts 22a und 22b zwischen dem Wärmetauscher 50 und den Ringelementen 32a und 32b, wie in FIG. 3A und 3B dargestellt ist, angeordnet. Danach wird ein zweites Brennen durchgeführt. Dadurch werden die Glasabschnitts 22a und 22b gebildet. Durch das oben beschriebene Brennen werden die Verbindungsabschnitte 21a und 21b gebildet. Jedoch ist ein konkretes Bildungsverfahren bzw. Herstellungsverfahren der Verbindungsabschnitte 21a und 21b nicht auf das Brennen beschränkt.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines konkreten Beispiels für Materialien der Glasabschnitts 22a und 22b und der Metalllotabschnitte 23a und 23b gegeben. Das Glas, welches ein Material der Glasabschnitte 22a und 22b ist, kann verschiedene Gläser, wie beispielsweise SiO₂, ein Glas, in dem ein Dotierstoff, wie beispielsweise Al₂O₃, CaO, B₂O₃, K₂O, ZnO, ZrO₂, La₂O₃, MgO in SiO₂ dotiert ist, oder ein teilweise kristallisiertes Glas sein. Das teilweise kristallisierte Glas ist ein Glas, in dem ein Microkristall aus Quarz durch Durchführen einer besonderen thermischen Behandlung eines Glases, das Lithium, Aluminium oder ähnliches enthält, herbeigeführt wird, und kann separat als Glaskeramik bezeichnet werden.
Wenn das konkrete Material der Glasabschnitte 22a und 22b ausgewählt wird, ist es zu bevorzugen, das nachfolgende zu bedenken. Es ist zu bevorzugen, dass das Material der Glasabschnitte 22a und 22b ein Glas ist, das eine möglichst hohe Benetzbarkeit bezüglich der Keramik des verbundenen Keramikelements und des Metalls des Metallelements aufweist. Es ist noch mehr zu bevorzugen, dass das Material ein Glas ist, welches eine Wärmeausdehnung zwischen Keramik und Metall hat.
Der EGR-Kühler 10 gemäß der Ausführungsform kann durch die Wärme des Abgases erwärmt werden. Es ist daher zu bevorzugen, dass das Material der Glasabschnitte 22a und 22b ein Glas ist, welches eine hohe Wärmebeständigkeit (beispielsweise eine Wärmebeständigkeit von 800 Grad C) hat. Wie oben beschrieben werden die Glasabschnitte 22a und 22b gemäß der Ausführungsform durch das Brennen gebildet. Daher ist zu bevorzugen, dass das Glas bei einer Temperatur gebrannt werden kann, die niedriger als die Wärmebeständigkeitstemperatur des Wärmetauschers 50 und der Ringelemente 32a und 32b ist. Vielmehr kann das Glas bei einer Temperatur gebrannt werden, die niedriger als das Brennen der Metalllotabschnitte 23a und 23b ist, weil die Glasabschnitte 22a und 22b nach den Metalllotabschnitten 23a und 23b gebrannt werden. Die Glasabschnitte 22a und 22b der Ausführungsform kommen nicht in Kontakt mit dem Abgas. Daher ist die Korrosionsbeständigkeit der Glasabschnitte 22a und 22b bezüglich des Abgases kein Problem. Wenn jedoch die Glasabschnitte 22a und 22b mit dem Abgas in Kontakt kommen, ist es zu bevorzugen, dass die Glasabschnitte 22a und 22b eine möglichst hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Abgases haben.
Das Glas, in dem ein Dotierstoff, wie beispielsweise Al₂O₃, CaO, B₂O₃, K₂O, ZnO, ZrO₂, La₂O₃, MgO in SiO₂ dotiert ist, und ein teilweise kristallisiertes Glas des oben beschriebenen Materials des Glases erfüllen die oben genannten wünschenswerten bzw. zu bevorzugenden Bedingungen. Daher ist es speziell zu bevorzugen, dass ein Glas, welches aus dem Glas und dem teilweise kristallisiertem Glas ausgewählt wird, für die Glasabschnitte 22a und 22b verwendet wird. Und somit wird in der Ausführungsform das Glas, in dem Al₂O₃ in SiO₂ dotiert ist, als Beispiel für das Material der Glasabschnitte 22a und 22b verwendet. Das Material der Glasabschnitte 22a ist nicht immer das gleiche wie das Material des Glasabschnitts 22b. Das Material der Glasabschnitte 22a kann von dem Material der Glasabschnitte 22b verschieden sein.
Das Material der Metalllotabschnitte 23a und 23b ist ein Lot, von dem ein Hauptbestandteil ein Metall ist, welches bezüglich des Gases eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Glas der Glasabschnitte 22a und 22b hat. Ein geeignetes Material kann in Abhängigkeit mit einer Art des Gases gewählt werden, welches durch eine Vorrichtung strömt, an welche die Verbindungsstruktur 20 angepasst ist. Wie in dem Fall der Ausführungsform beispielsweise, wenn das Gas, welches durch die Vorrichtung strömt, an welche die Verbindungsstruktur 20 angepasst ist, das Abgas der Verbrennungsmaschine 1 ist, wird das Metalllot, bei welchem der Hauptbestandteil ein Metall mit bezüglich dem Sauergas höheren Korrosionsbeständigkeit als das Glas ist, als das Material der Metalllotabschnitt 23a und 23b verwendet, weil das Abgas sauer ist. Wenn das Gas, welches durch die Vorrichtung strömt, an welche die Verbindungsstruktur 20 angepasst ist, alkalische Eigenschaften hat, wird alternativ das Metalllot, bei welchem ein Hauptbestandteil ein Metall mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Gases mit den alkalischen Eigenschaften als das Glas hat, als das Material für die Metalllotabschnitte 23a und 23b verwendet.
Dabei hat unter den Metallloten, welche eine höhere Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Gases als das Glas haben, speziell ein Metalllot, welches ein Edelmetall enthält, eine höhere Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Sauergases und dem alkalischem Gas als das Glas. Damit wird in der Ausführungsform das Metalllot, welches das Edelmetall enthält, als ein Beispiel des Materials der Metalllotabschnitte 23a und 23b verwendet. Beispielsweise können Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Silber (Ag) oder ähnliches als das Edelmetall des Metalllots verwendet werden. In der Ausführungsform wird Silber als ein Beispiel des Edelmetalls verwendet. D.h. das Metalllot der Metalllotabschnitte 23a und 23b der Ausführungsform enthalten Silber. Ein Metalllot, das Silber als einen Hauptbestandteil enthält, in dem Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zinn (Sn), Titan (Ti) oder ähnliches dotiert ist, kann als ein konkretes Beispiel des Metalllots, das Silber enthält, verwendet werden. Das Material des Metalllotabschnitts 23a ist nicht immer das gleiche wie das Material des Metalllotabschnitts 23b. Das Material des Metalllotabschnitts 23a kann von dem des Metalllotabschnitts 23b verschieden sein.
Es ist zu bevorzugen, dass das Material des Metalllotabschnitts 23a und 23b ein Metalllot ist, welches eine möglichst hohe Benetzbarkeit bezüglich der Keramik des verbundenen Keramikelements (SiC in der Ausführungsform) und des Metall des Metalllotelements (SUS in der Ausführungsform) hat. Es ist noch mehr zu bevorzugen, dass das Material ein Glas mit einer Wärmeausdehnungsrate zwischen einer Keramik und einem Metall ist. Der EGR-Kühler 10, an welchen die Metalllotabschnitte 23a und 23b angepasst sind, kann gemäß der Ausführungsform wie oben beschrieben erwärmt werden. Daher ist es zu bevorzugen, dass das Material der Metalllotabschnitte 23a und 23b ein Metalllot mit einer hohen Wärmebeständigkeit (beispielsweise eine Wärmebeständigkeit von 800 Grad C) aufweist. Darüber hinaus werden die Metalllotabschnitte 23a und 23b gemäß der Ausführungsform durch das oben beschriebene Brennen gebildet. Daher ist es zu bevorzugen, dass das Metalllot der Metalllotabschnitte 23a und 23b bei einer Brenntemperatur gebrannt werden kann, die niedriger als die Wärmebeständigkeitstemperatur des Wärmetauschers 50 und der Ringelemente 32a und 32b ist. Das Metalllot mit dem oben genannten Edelmetall erfüllt diese zu bevorzugenden Bedingungen.
Anschließend wird eine Beschreibung eines Funktionseffektes der Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform gegeben. Zuerst weist Glas bezüglich eines Metallelements eine ausreichende Benetzbarkeit auf und hat bezüglich eines Keramikelements eine höhere Benetzbarkeit als Metalllot. Es ist daher möglich, die Verbindungseigenschaften der Verbindungsabschnitte 21a und 21b im Vergleich zu einem Fall sicherzustellen, bei welchem die Verbindungsabschnitte 21a und 21b nur aus Metalllot hergestellt sind, weil die Verbindungsabschnitte 21a und 21b jeweils die Glasabschnitte 22a und 22b in der Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform haben. Im Ergebnis ist es mit der Verbindungsstruktur 20 möglich ein Abblättern der Verbindungsabschnitte 21a und 21b von dem Wärmetauscher 50 und den Ringelementen 32a und 32b zu verhindern, welches durch den Unterschied der Wärmeexpansionsrate zwischen dem Wärmetauscher 50 und den Ringelementen 32a und 32b verursacht wird, auch wenn der Wärmetauscher als ein Keramikelement wirkt und die Ringelemente 32a und 32b als Metallelemente wirken. Daher kann die Verbindungsstruktur 20 der Ausführungsform die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsabschnitte 21a und 21b verbessern. In der Ausführungsform hat das Metalllot der Metalllotabschnitt 23a und 23b eine höhere Korrosionsbeständigkeit bezüglich dem Gas (konkret dem Abgas in der Ausführungsform) als das Glas. Der Bereich, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23, die aus dem Metalllot hergestellt sind, mit dem Gas in Kontakt kommen, ist größer als der Bereich, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit dem Gas in Kontakt kommen. Daher hat die Verbindungsstruktur 20 der Ausführungsform auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich dem Gas.
In der Verbindungsstruktur 20 der Ausführungsform, wie es in FIG. 3A und 3B beschrieben ist, ist das Ringelement 32a mit dem ersten Randabschnitt 51 des Wärmetauschers 50 mit dem bzw. durch den Verbindungsabschnitt 21a verbunden und das Ringelement 32b ist mit dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 mit dem bzw. durch den Verbindungsabschnitt 21b verbunden. Zusätzlich ist der Metalllotabschnitt 23a an der stromaufwärts gelegenen Seite bezüglich des Glasabschnitts 22a in der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet (konkret das EGR-Gas in der Ausführungsform). Der Metalllotabschnitt 23b ist an der stromabwärts gelegenen Seite bezüglich des Glasabschnitts 22b in der Strömungsrichtung des Abgases angeordnet. Bei der Struktur der Verbindungsstruktur 20 ist es möglich die Verbindungseigenschaft der Verbindungselemente 21a und 21b sicherzustellen. Zusätzlich ist es möglich, die Ringelemente 32a und 32b (d.h., die Metallelemente) mit dem ersten Randabschnitt 51 und dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 (d.h. ein Keramikelement) mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Abgases zu verbinden, durch welches das Abgas strömt.
In der Ausführungsform wird sowohl bei dem ersten Randabschnitt 51 und dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 die Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform verwendet. Jedoch ist die Struktur nicht beschränkt. Jedoch kann die Verbindungsstruktur 20 nur an einem von dem ersten Randabschnitt 51 und dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 angebracht sein. Jedoch ist der Fall, in dem die Verbindungsstruktur 20 sowohl in dem ersten Randabschnitt 51 als auch dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 vorgesehen ist, in einem Punkt dem Fall mehr zu bevorzugen, bei dem die Verbindungsstruktur 20 nur in einem von dem ersten Randabschnitt 51 und dem zweiten Randabschnitt 52 des Wärmetauschers 50 angebracht ist, in dem der Wärmetauscher 50 und die Ringelemente 32a und 32b fest verbunden werden können.
Bei der Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform ist es möglich, die Verbindungseigenschaften der Verbindungsabschnitte 21a und 21b wie oben beschrieben sicherzustellen. Daher ist es möglich das Austreten bzw. die Leckage des Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchlass 40 von zwischen dem Wärmetauscher 50 und den Ringelementen 32a und 32b zu verhindern.
In der Ausführungsform wird Metalllot, das ein Edelmetall enthält, als das Material des Metalllotabschnitts 23a und 23b verwendet. Daher wird die Korrosionsbeständigkeit der Metalllotabschnitte 23a und 23b bezüglich des Abgases im Vergleich zu dem Fall verbessert, in dem Metalllot, das kein Edelmetall enthält, als das Material der Metalllotabschnitte 23a und 23b verwendet wird. Daher wird die Korrosionsbeständigkeit der Verbindungsstruktur 20 bezüglich des Abgases weiter verbessert.
In der Ausführungsform wird Silber als ein Beispiel des Edelmetalls verwendet. Dabei ist Silber aus der Gruppe der Edelmetalle besonders günstig. Daher kann die Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform einen Kostenanstieg verhindern und die Korrosionsbeständigkeit der Metalllotabschnitte 23a und 23b bezüglich des Abgases verbessern. Im Ergebnis ist es möglich den Kostenanstieg zu verhindern und die Korrosionsbeständigkeit der Verbindungsstruktur 20 bezüglich des Abgases zu verbessern. Ein Schmelzpunkt von Silber ist unter der Gruppe der Edelmetalle besonders niedrig. Daher ist es möglich, eine Spannung (Restspannung bzw. Eigenspannung), welche in den Metalllotabschnitten 23a und 23b zurückgeblieben ist, nachdem das geschmolzene Metalllot gekühlt und ausgehärtet wurde, zu reduzieren. Im Ergebnis ist es möglich, eine Verformung der Metalllotabschnitte 23a und 23b, die durch die Eigenspannung der Metalllotabschnitte 23a und 23b verursacht wird, und ein Brechen bzw. Reißen des Wärmetauschers 50, das durch die Verformung des Metalllotabschnitte 23a und 23b verursacht wird, zu verhindern.
Das Glas, welches das Material der Glasabschnitte 22a und 22b ist, ist günstiger als das Metalllot, welches das Edelmetall enthält. Daher ist es mit der Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform möglich, die Verbindungseigenschaften der Verbindungsabschnitte 21a und 21b sicherzustellen und Kosten zu reduzieren, im Vergleich zu dem Fall, in dem die gesamten Verbindungsabschnitte 21a und 21b aus dem Metalllot hergestellt sind, das das Edelmetall enthält.
Wie in FIG. 3A und 3B beschrieben ist, ist in der Ausführungsform der Bereich, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommen, größer als der Bereich, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23b mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommen, und der Bereich, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit den Ringelementen 32a und 32b in Kontakt kommen, ist größer als der Bereich, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23b mit den Ringelemente 32a und 32b in Kontakt kommen. Die Struktur der Glasabschnitte 22a und 22b und die Metalllotabschnitte 23a und 23b ist jedoch nicht beschränkt. Der Bereich beispielsweise, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommen, kann gleich oder kleiner als der Bereich sein, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23b in Kontakt mit dem Wärmetauscher 50 kommen. Der Bereich, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit den Ringelementen 32a und 32b in Kontakt kommen, kann gleich oder kleiner als der Bereich sein, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23b mit den Ringelementen 32a und 32b in Kontakt kommen. Jedoch ist es in einem Punkt zu bevorzugen, in dem die Verbindungsfestigkeit der Verbindungsabschnitte 21a und 21b verbessert werden kann, dass der Bereich, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommen, größer als der Bereich ist, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23b mit dem Wärmetauscher 50 in Kontakt kommen und der Bereich, in dem die Glasabschnitte 22a und 22b mit den Ringelementen 32a und 32b in Kontakt kommen, ist größer als der Bereich, in dem die Metalllotabschnitte 23a und 23b mit den Ringelementen 32a und 32b in Kontakt kommen.
In der Ausführungsform wird der EGR-Kühler 10, der an einem Abschnitt angeordnet ist, durch welchen das Abgas der Verbrennungsmaschine 1 strömt, als ein Beispiel der Vorrichtung verwendet, an welche die Verbindungsstruktur 20 angepasst ist (konkret, eine Vorrichtung, die an einem Abschnitt angebracht ist, durch welchen Gas strömt). Die Vorrichtung, an welche die Verbindungsstruktur 20 angepasst ist, ist jedoch nicht auf den EGR-Kühler 10 beschränkt. Beispielsweise ist die Verbindungsstruktur 20 nicht nur an eine Vorrichtung angepasst, welche an einem Abschnitt angeordnet ist, durch welchen Sauergas, wie beispielsweise das Abgas der Verbrennungsmaschine 1 strömt, sondern auch an eine Vorrichtung, welche an einem Abschnitt angeordnet ist, durch welchen alkalisches Gas strömt. In dem Fall ist es mit der Verbindungsstruktur 20 gemäß der Ausführungsform möglich die Verbindungseigenschaften der Verbindungsabschnitte 21a und 21b sicherzustellen und eine hohe Korrosionsbeständigkeit bezüglich des Gases zu erreichen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf speziell offenbarten Ausführungsformen und Variationen beschränkt, sondern kann andere Ausführungsformen und Variationen enthalten ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmaschine
10: EGR-Kühler
20: Verbindungsstruktur
21a, 21b: Verbindungsabschnitt
22a, 22b: Glasabschnitt
23a, 23b: Metalllotabschnitt
32a, 32b: Ringelement
50: Wärmetauscher
51: erster Randabschnitt
52: zweiter Randabschnitt

Claims

Verbindungsstruktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement verbindet, welche in einer Vorrichtung angeordnet sind, die an einem Abschnitt angeordnet ist, durch welchen Gas strömt, wobei die Verbindungsstruktur dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist: einen Verbindungsabschnitt, der das Keramikelement und das Metallelement verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt einen Glasabschnitt, der aus einem Glas hergestellt ist, und einen Metalllotabschnitt, der bezüglich des Gases eine höhere Korrosionsbeständigkeit hat als das Glas, aufweist, wobei ein Bereich, in dem der Metalllotabschnitt mit dem Gas in Kontakt kommt, größer ist als ein Bereich ist, in dem der Glasabschnitt mit dem Gas in Kontakt kommt.
Verbindungsstruktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement verbindet, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: das Gas ein Abgas aus einer Verbrennungsmaschine ist; das Abgas durch das Innere des Keramikelements strömt; das Metallelement mit einem ersten Randabschnitt des Keramikelements an einer stromaufwärts gelegenen Seite in einer Strömungsrichtung des Abgases und mit einem zweiten Randabschnitt des Keramikelements an einer stromabwärts gelegenen Seite in der Strömungsrichtung mit dem Verbindungsabschnitt verbunden ist; der Metalllotabschnitt an der stromaufwärts gelegenen Seite bezüglich des Glasabschnitts in der Strömungsrichtung des Abgases in dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist, der den ersten Randabschnitt und das Metallelement verbindet; und der Metalllotabschnitt an der stromabwärts gelegenen Seite bezüglich des Glasabschnitts in der Strömungsrichtung des Abgases in dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist, der den zweiten Randabschnitt und das Metallelement verbindet.
Verbindungsstruktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement verbindet, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalllot ein Edelmetall enthält.
Verbindungsstruktur, welche ein Keramikelement und ein Metallelement verbindet, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetall Silber ist.