WO2024005198A1 - 接合体、腐食性ガス処理装置およびトラクタ - Google Patents

接合体、腐食性ガス処理装置およびトラクタ Download PDF

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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D49/00—Tractors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/16—Fastening of connecting parts to base or case; Insulating connecting parts from base or case

Definitions

  • the present disclosure relates to a joined body, a corrosive gas treatment device, and a tractor that are applied to airtight terminals and the like.
  • Patent Document 1 proposes a purification device in which a heater is provided in the exhaust system upstream of the filter, and the heater is energized to raise the exhaust temperature during filter regeneration in order to efficiently regenerate the filter. .
  • an airtight terminal as proposed in Patent Document 2 When energizing a terminal portion of a heater or the like, for example, an airtight terminal as proposed in Patent Document 2 is considered.
  • This airtight terminal consists of a metal cylinder joined to a through hole of an airtight container, a cylindrical ceramic insulator inserted into the through hole of the metal cylinder, and a terminal part inserted into the through hole of the ceramic insulator at both ends.
  • the airtight terminal is supported by an insulator fixed to the inner surface of the airtight container or a metal cylinder inside the airtight container of the current-carrying conductor.
  • Patent Document 2 discloses that a thermosetting insulator is injected into the gap between the current-carrying conductor and the ceramic insulator and the gap between the ceramic insulator and the metal tube to create a gap between the current-carrying conductor and the ceramic insulator. Further, an airtight terminal in which a ceramic insulator and a metal cylinder are fixed has also been proposed.
  • JP2013-11256A Japanese Patent Application Publication No. 07-153512
  • the joined body of the present disclosure includes an insulating member containing ceramics, and a holding member that surrounds the insulating member and has an enlarged diameter portion whose inner diameter increases, and the outer surface of the insulating member and the inner surface of the holding member are in contact with each other. It has a contact portion and a first brazing portion that joins the outer surface of the insulating member and the inner surface of the holding member. The contact portion and the first brazing portion are located with the enlarged diameter portion interposed therebetween.
  • another joined body of the present disclosure includes an insulating member containing ceramics, a holding member surrounding the insulating member and having an enlarged diameter portion whose inner diameter increases, and a sleeve disposed between the insulating member and the holding member. It has a first brazed part that joins the insulating member and the sleeve, and a second brazed part that joins the holding member and the sleeve.
  • the corrosive gas treatment device of the present disclosure includes the above-mentioned joined body.
  • a tractor of the present disclosure is equipped with the above corrosive gas treatment device.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a joined body according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a joined body according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the joined body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the joined body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the joined body according to the embodiment of the present disclosure.
  • the airtight terminal proposed in Patent Document 2 requires a large space inside the airtight container to accommodate the insulator that supports the airtight terminal, and if a large space cannot be secured, such a Airtight terminals cannot be used. Furthermore, if the airtight insulated terminal proposed as a modified example is used in a space exposed to corrosive gas, the thermosetting insulator is likely to be eroded by the corrosive gas.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a joined body 1 according to this embodiment.
  • the joined body 1 shown in FIG. 1 is used as an airtight terminal, and includes an insulating member 2 including a cylindrical ceramic having a through hole 21 in the axial direction, and a holding member 3 that holds the insulating member 2. has. Inside the through hole 21 of the insulating member 2, at least a portion of the conductive member through which the current passes is located.
  • the conductive member is used, for example, to introduce current into a thermal control element such as a heater.
  • This thermal control element is installed in an exhaust system upstream of a filter included in an engine mounted on a vehicle such as an agricultural machine such as a tractor, a construction machine, a ship, or an automobile.
  • the thermal control element increases the temperature by supplying electricity through the conductive member, thereby efficiently regenerating the filter.
  • the exhaust gas is under high pressure and contains corrosive gases such as nitrogen oxides and sulfur oxides. Therefore, airtight terminals used in corrosive gas treatment equipment (purification equipment) used in such corrosive gases are required to have high airtightness.
  • arrow P indicates pressure due to corrosive gas, etc.
  • a high-pressure side A1 on which a heat control element such as a heater is installed, and a low-pressure side A2, located on the opposite side, with the joined body 1 interposed therebetween.
  • the space on the low pressure side A2 has a lower pressure than the space on the high pressure side A1, and has a pressure equal to or close to atmospheric pressure.
  • the insulating member 2 is an insulating material containing, for example, alumina (Al 2 O 3 ) ceramics, etc., and has the function of maintaining electrical insulation and holding the conductive member located within the through hole 21 .
  • alumina Al 2 O 3
  • the insulating member 2 includes Al 2 O tertiary ceramics, raw material powder and solvent containing alumina, silicon oxide (SiO 2 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), etc.
  • a slurry is obtained by mixing and pulverizing some water, for example, in a mill. Examples of the mill include a vibration mill, bead mill, sand mill, agitator mill, and ball mill.
  • the insulating member 2 is obtained by filling this into a press mold of a predetermined shape, pressurizing it with a predetermined pressure to obtain a molded body, and then firing it at a temperature of 1550° C. or higher and 1750° C. or lower.
  • the holding member 3 that holds the insulating member 2 has an enlarged diameter portion 31 that surrounds the insulating member 2 and has an enlarged inner diameter.
  • a contact portion 32 and a first brazing portion 33 are located with the enlarged diameter portion 31 in between.
  • the first brazing portion 33 joins the outer surface of the low voltage side A2 of the insulating member 2 and the inner surface of the holding member 3.
  • the first brazed portion 33 may be the entire inner surface of the holding member 3 that is in contact with the outer surface of the low voltage side A2 of the insulating member 2, or may be only a part thereof.
  • the holding member 3 is made of Ti, Ti alloy, Mo, Cu-Ni, Cu, Fe-Co alloy, Fe-Co-C alloy, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy, SUS430, SUS434, It may contain ferritic stainless steel such as SUS405, martensitic stainless steel such as SUS403, US410, SUS431, austenitic stainless steel such as SUS201, SUS301, SUS305, or nickel-based superalloy.
  • the holding member 3 is obtained by forming these metals into a predetermined shape by pressure molding or the like, and subjecting them to grinding if necessary.
  • the surface of the holding member 3 to which the first brazing portion 33 is brazed may be previously plated with Ni to a thickness of approximately 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less in order to improve wettability with the brazing material.
  • the inner surface of the holding member 3 in the contact portion 32 may have an average value of arithmetic mean roughness (Ra) in the roughness curve of 1 ⁇ m or more, 2 ⁇ m or more, and 6.5 ⁇ m or less.
  • the thickness may be 6.3 ⁇ m or less.
  • the inner surface has a cutting level difference (R ⁇ c) representing the difference between the cutting level at a load length ratio of 25% and the cutting level at a load length ratio of 75% in the roughness curve (hereinafter simply called the cutting level).
  • the average value of the difference (referred to as R ⁇ c) may be 11 ⁇ m or less, or 10 ⁇ m or less.
  • the outer surface of the insulating member 2 at the contact portion 32 may have an average value of arithmetic mean roughness (Ra) in the roughness curve of 0.6 ⁇ m or more, or 0.8 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the thickness may be 1.6 ⁇ m or less.
  • the average value of the cutting level difference (R ⁇ c) of the outer surface may be 3.1 ⁇ m or less, or 2.4 ⁇ m or less.
  • the difference between the average value of the arithmetic mean roughness (Ra) of the inner surface and the average value of the arithmetic mean roughness (Ra) of the outer surface is preferably 4.7 ⁇ m or less.
  • the difference between the average value of the cutting level difference (R ⁇ c) on the inner surface and the average value of the cutting level difference (R ⁇ c) on the outer surface is preferably 7.6 ⁇ m or less.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) and cutting level difference (R ⁇ c) were measured in accordance with JIS B 0601:2001 using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, ultra-deep color 3D shape measuring microscope (VK-X1000 or its successor). (model)).
  • the illumination method is coaxial illumination
  • the measurement magnification is 120 times
  • the cutoff value ⁇ c is 0.08 mm
  • there is no cutoff value ⁇ f and there is correction of the end effect.
  • the measurement range per location from the inner surface of the holding member 3 to be measured is, for example, 2792 ⁇ m ⁇ 2093 ⁇ m, and two locations may be set at both ends along the axial direction.
  • four lines to be measured are drawn at approximately equal intervals along the axial direction (longitudinal direction in each measurement range), and the line roughness is measured.
  • the length of each line to be measured is 2640 ⁇ m.
  • the average values of the arithmetic mean roughness (Ra) and the cutting level difference (R ⁇ c) may be calculated using the respective measured values obtained for each line.
  • the average values of the arithmetic mean roughness (Ra) and the cutting level difference (R ⁇ c) of the outer surface of the insulating member 2 can also be determined by the same method as described above.
  • the gap G between the inner surface forming the expanded diameter portion 31 of the holding member 3 and the outer surface of the insulating member 2 facing the inner surface is preferably 2 mm or less. Since the gap G is narrow in this way, the flow rate of corrosive gas leaking from the gap G can be reduced. Both sides of the enlarged diameter portion 31 in the axial direction are inclined surfaces with respect to the axial direction. Therefore, stress concentration occurring on both sides of the enlarged diameter portion 31 can be reduced more than when both sides are orthogonal surfaces perpendicular to the axial direction.
  • the first brazed portion 33 is located in a space on the opposite side (i.e., low-pressure side A2) from the space on the side where the thermal control element is installed (i.e., high-pressure side A1). Therefore, corrosive gas moving from the high-pressure side A1 toward the low-pressure side A2 becomes difficult to touch, and high bonding strength and high airtightness can be maintained for a long period of time.
  • the insulating member 2 has a metallized layer 4 facing the first brazing part 33 on the outer surface.
  • the metallized layer 4 may have extending portions 41, 41 extending beyond both ends of the first brazing portion 33 in the axial direction in a cross-sectional view parallel to the axial direction of the insulating member 2. Since the metallized layer 4 has the extensions 41, 41, the reliability of the bonding is improved compared to the case where the extensions 41, 41 are not provided.
  • the metallized layer 4 is formed, for example, by the following procedure. First, a metal paste containing at least one metal powder selected from the group consisting of tungsten (W), molybdenum (Mo), and manganese (Mn) as a main component is applied onto the outer surface of the insulating member 2. Thereafter, the metallized layer 4 is formed by firing at a temperature of about 1300° C. in a hydrogen atmosphere (for example, a mixed gas of 75% hydrogen gas and 25% nitrogen gas). In addition, in order to improve the wettability with the brazing material and to reduce oxidation of the metal contained in the metal paste, Ni plating may be applied to the surface of the metallized layer 4 to a thickness of approximately 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less. . The thickness of the metallized layer 4 is, for example, 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the brazing material for example, Ag-Cu brazing material (BAg-8, BAg-8A, BAg-8B), etc. can be used.
  • a brazing material such as Ag-Cu brazing material
  • the joined body 1 of this embodiment is used, for example, as an airtight terminal in a corrosive gas treatment device (purification device) that requires high airtightness.
  • the corrosive gas treatment device can be mounted on a vehicle or the like and can greatly contribute to the purification of exhaust gas.
  • FIG. 2 Note that the same constituent members as in FIG. 1 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted.
  • the joined body 10 shown in FIG. 2 is used as an airtight terminal like the above embodiment.
  • the joined body 10 includes a cylindrical insulating member 2 containing ceramic, a holding member 5 that surrounds the insulating member 2 and holds the insulating member 2, and an insulating member 2 and the holding member 5. and a sleeve 6 disposed between them.
  • the holding member 5 has an enlarged diameter portion 51 whose inner diameter is enlarged.
  • the insulating member 2 and the sleeve 6 are joined at a first brazed portion 7.
  • the holding member 5 and the sleeve 6 are joined at a second brazed portion 8.
  • the insulating member 2 has a through hole 21 that penetrates in the axial direction, and a conductive member that introduces current to a heat control element such as a heater is located within this through hole 21.
  • the first brazing portion 7 and the second brazing portion 8 are located in a space on the low pressure side A2 opposite to a space on the high pressure side A1 where the thermal control element is installed. Since the first brazed portion 7 and the second brazed portion 8 are formed at a position away from the thermal control element, the influence of corrosive gas leaking from the gap between the holding member 5 and the insulating member 2 can be reduced. The airtightness is maintained for a long period of time.
  • the gap G between the inner surface of the holding member 5 forming the enlarged diameter portion 51 and the outer surface of the insulating member 2 facing the inner surface may be 2 mm or less.
  • the sleeve 6 has a bent portion 61 whose diameter decreases from the second brazed portion 8 toward the first brazed portion 7. As a result, a space is created by the holding member 5, the insulating member 2, and the sleeve 6 (that is, an internal space formed by the enlarged diameter portion 51), so that stress concentration is alleviated.
  • the bent portion 61 is preferably inclined with respect to the axial direction of the insulating member 2. Thereby, stress concentration occurring at both ends of the bent portion 61 is reduced more than when the bent portion 61 is perpendicular to the axial direction.
  • the thickness of the sleeve 6 is preferably 0.3 mm or more and 0.7 mm or less.
  • the insulating member 2 may include ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ) ceramics.
  • the holding member 5 is made of, for example, Ti, Ti alloy, Mo, Cu-Ni, Cu, Fe-Co alloy, Fe-Co-C alloy, Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co alloy, SUS430, SUS434. , ferritic stainless steel such as SUS405, martensitic stainless steel such as SUS403, US410, SUS431, austenitic stainless steel such as SUS201, SUS301, SUS305, or nickel-based superalloy.
  • the sleeve 6 may include an elastically deformable material.
  • the sleeve 6 may contain, for example, Ti, Ti alloy, Mo, Cu-Ni, Cu, Fe-Co alloy, Fe-Co-C alloy, Fe-Ni alloy, or Fe-Ni-Co alloy. good.
  • each of the holding member 5, the sleeve 6, and the insulating member 2 can be selected in this order so that they decrease with an appropriate difference. Further, the difference in coefficient of linear expansion between the holding member 5 and the sleeve 6 and the difference in coefficient of linear expansion between the sleeve 6 and the insulating member 2 can be selected so as to decrease in this order. Thereby, an appropriate compressive force acts on the insulating member 2, and airtightness becomes high. Further, when the sleeve 6 is made of an elastically deformable material, both the insulating member 2 and the holding member 5 are pressurized. As a result, the reliability of bonding is improved.
  • the insulating member 2 has a metallized layer 11 facing the first brazed portion 7 on the outer surface.
  • the metallized layer 11 extends beyond both ends of the first brazed portion 7 in the axial direction in a cross-sectional view parallel to the axial direction of the insulating member 2 . This improves the reliability of the bonding compared to the case where the metallized layer 11 does not extend beyond both ends of the first brazed portion 7 in the axial direction.
  • the first brazed portion 7 may be formed on the entire surface of the contact area between the insulating member 2 and the sleeve 6, or may be formed on a part thereof.
  • the second brazed portion 8 may be formed on the entire surface of the contact area between the holding member 5 and the sleeve 6, or may be formed on a part thereof.
  • the brazing material for forming the first brazing part 7 and the second brazing part 8 the above-mentioned Ag-Cu brazing material (BAg-8, BAg-8A, BAg-8B), etc. can be used. The rest is the same as the previous embodiment.
  • the joined bodies 1 and 10 of the present embodiment when corrosive gas moves from one side (for example, high pressure side A1) to the other side (for example, low pressure side A2), the first brazed parts 7, 33 are located in locations that are difficult to come into contact with corrosive gases. As a result, the joined bodies 1 and 10 can maintain high joint strength and high airtightness over a long period of time. Therefore, the joined bodies 1 and 10 do not require a large space unlike conventional airtight terminals.
  • the insulating member in the present disclosure is not limited to a cylindrical shape as shown in FIGS. 1 and 2, but can be made of columnar, conical, or frustum-shaped ceramics as shown in FIGS. 3A to 3C, for example.
  • the insulating members 12, 13, and 14 may be included.
  • 3A to 3C show a joined body including insulating members 12, 13, and 14, and holding members 15, 16, and 17 having enlarged diameter portions that surround the insulating members 12, 13, and 14, and have enlarged inner diameters. ing.
  • Such a bonded body can be used as a window member for transmitting electromagnetic waves for introducing electromagnetic waves into semiconductor manufacturing equipment or outputting high frequency waves from an accelerator. The rest is the same as the previous embodiment, so detailed explanation will be omitted.
  • the joined body of the present disclosure is not limited to application to airtight terminals, but can also be used, for example, for discharge tubes with holding parts, insulators, vacuum switches, vacuum containers, etc.
  • this discharge tube with a holding part is, for example, a component that constitutes a reactor for purifying exhaust gas generated in an internal combustion engine.
  • the discharge tube with a holding portion includes a discharge tube having a cylindrical insulating tube, and an annular holding member that holds the discharge tube on the outer peripheral side.
  • the insulator When the bonded body is an insulator, this insulator is used, for example, in physical and chemical equipment such as vacuum equipment and accelerators.
  • the insulator includes a holding member having a pair of annular bases disposed opposite to each other, an annular wall having an enlarged diameter portion on each main surface on the side where the bases face each other, and both ends of the insulator. and a cylindrical insulating member whose outer surface is joined to the inner surface of each of the wall sections.
  • the conjugate When the conjugate is a vacuum switch, it is used in physical and chemical equipment. Its structure is the same as that of the above-mentioned insulator.
  • this vacuum container is, for example, a container for accommodating a lens for an electron microscope inside.
  • the vacuum container includes a disc-shaped insulating member (window part) containing ceramic, and a bottomed cylindrical holding member (main body part) having an enlarged diameter part whose inner diameter increases.
  • the vacuum container has a contact portion where the outer surface of the insulating member and the inner surface of the holding member abut on one side, and the outer surface of the insulating member and the inner surface of the holding member on the other side, with the enlarged diameter portion in between. It has a first brazed portion to be joined.
  • the joined body is a discharge tube with a holding part, an insulator, a vacuum switch, or a vacuum container
  • the outer surface of the insulating member and the inner surface of the holding member should be placed on one side with the enlarged diameter part provided on the holding member in between. and a first brazing portion that joins the outer surface of the insulating member and the inner surface of the holding member.
  • the first brazing portion includes a holding member that surrounds the insulating member and has an expanded diameter portion whose inner diameter increases, and a sleeve disposed between the insulating member and the holding member, and joins the insulating member and the sleeve. and a second brazing portion that joins the holding member and the sleeve.

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Abstract

本開示の接合体は、セラミックスを含む絶縁部材と、該絶縁部材を囲繞し、内径が広がる拡径部を有する保持部材とを備え、絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とが当接する当接部と、絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とを接合する第１ろう付け部とを有する。当接部と第１ろう付け部とは、拡径部を挟んで位置している。

Description

接合体、腐食性ガス処理装置およびトラクタ
　本開示は、気密端子等に適用される接合体、腐食性ガス処理装置およびトラクタに関する。
　従来、トラクタ等の農機具、建機および船舶には、排気ガス中の粒状化物質（ＰＭ）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ディーゼルパティキュレートフィルタを単にフィルタという。）を備えたディーゼルエンジンが搭載されている。特許文献１では、フィルタを効率よく再生するために、フィルタの上流側の排気系にヒータを設け、フィルタの再生時にヒータに通電して排気温度を上昇させるようにした浄化装置が提案されている。
　ヒータ等の端子部に通電する場合、例えば、特許文献２で提案されるような気密端子が検討される。この気密端子は、気密容器の貫通孔に接合された金属筒と、この金属筒の有する貫通孔に挿入された筒状のセラミック絶縁体と、セラミック絶縁体の貫通孔に挿入され両端に端子部が設けられた通電用導体と、気密容器の外気と接する側で金属筒とセラミック絶縁体とを気密に接合するキャップと、セラミック絶縁体と通電用導体とを気密に接合するキャップとからなる。気密端子は、通電用導体の気密容器内側で気密容器内面または金属筒に固定した絶縁体で支持されている。
　また、変形例として、特許文献２には、通電用導体とセラミック絶縁体の隙間およびセラミック絶縁体と金属筒との隙間に熱硬化性の絶縁物を注入して通電用導体とセラミック絶縁体間、さらにはセラミック絶縁体と金属筒の間を固定した気密端子も提案されている。
特開２０１３-１１２５６号公報 特開平０７-１５３５１２号公報
　本開示の接合体は、セラミックスを含む絶縁部材と、該絶縁部材を囲繞し、内径が広がる拡径部を有する保持部材とを備え、絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とが当接する当接部と、絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とを接合する第１ろう付け部とを有する。当接部と第１ろう付け部とは、拡径部を挟んで位置している。
　また、本開示の他の接合体は、セラミックスを含む絶縁部材と、該絶縁部材を囲繞し、内径が広がる拡径部を有する保持部材と、絶縁部材と保持部材との間に配置されるスリーブとを備え、絶縁部材とスリーブとを接合する第１ろう付け部と、保持部材とスリーブとを接合する第２ろう付け部とを有する。
　本開示の腐食性ガス処理装置は、上記接合体を備える。本開示のトラクタは、上記腐食性ガス処理装置を搭載する。
本開示の一実施形態に係る接合体を示す概略断面図である。 本開示の他の実施形態に係る接合体を示す概略断面図である。 本開示の実施形態に係る接合体のさらに他の例を示す略断面図である。 本開示の実施形態に係る接合体のさらに他の例を示す略断面図である。 本開示の実施形態に係る接合体のさらに他の例を示す略断面図である。
　特許文献２で提案された気密端子は、気密容器内側に気密端子を支持する絶縁体を収容するための大きな空間を必要とするものであり、大きな空間を確保することができない場合、このような気密端子を用いることはできない。また、変形例として提案された気密絶縁端子を腐食性ガスに曝される空間で用いると、熱硬化性の絶縁物が腐食性ガスによって侵食されやすい。
　したがって、腐食性ガスが流れる環境下で用いられるとともに、内部空間が小さくても高い接合強度と高い気密性を維持することができる気密端子として使用可能な接合体が求められている。
　以下、本開示の一実施形態に係る接合体を図１に基づいて説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本開示の実施形態を簡略化して示したものである。従って、以下に開示する接合体は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
　図１は本実施形態に係る接合体１を示す概略断面図である。
　図１に示す接合体１は、気密端子として使用されるものであって、軸方向に貫通孔２１を有する筒状のセラミックスを含む絶縁部材２と、該絶縁部材２を保持する保持部材３とを有する。絶縁部材２の貫通孔２１の中には、電流を通す導通部材の少なくとも一部が位置する。導通部材は、例えば、ヒータ等の熱制御素子に電流を導入するために使用される。
　この熱制御素子は、トラクタ等の農機具、建機、船舶、自動車等の乗物に搭載されたエンジン等が備えるフィルタの上流側の排気系に設けられる。熱制御素子は、導通部材を介して通電することにより、温度を上昇させ、フィルタを効率よく再生する。排気ガスは、高圧で、窒素酸化物、硫黄酸化物等の腐食性ガスを含んでいる。そのため、このような腐食性ガス中で使用する腐食性ガス処理装置（浄化装置）に使用する気密端子には、高い気密性が要求される。
　図１において、矢印Ｐは、腐食性ガス等による圧力を示している。接合体１を介して、ヒータ等の熱制御素子が設置される高圧側Ａ１と、その反対側にある低圧側Ａ２とがある。低圧側Ａ２の空間は高圧側Ａ１の空間より低圧で、大気圧に等しいか、それに近い圧力である。
　絶縁部材２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックス等を含む絶縁性のものであり、電気絶縁性を保って、貫通孔２１内に位置する導通部材を保持する機能を有する。絶縁部材２がＡｌ２Ｏ３質セラミックスを含む場合、アルミナと、酸化珪素（ＳｉＯ２）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）または炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）等とを含む原料粉末および溶媒である水を、例えばミルに入れて混合粉砕してスラリーが得られる。ミルとしては、例えば、振動ミル、ビーズミル、サンドミル、アジテーターミルおよびボールミル等が挙げられる。このスラリーにポリビニルアルコール等のバインダを添加混合した後、噴霧乾燥装置によって乾燥させて顆粒が得られる。これを所定形状のプレス型内に充填し、所定の圧力で加圧して成形体を得、ついで１５５０℃以上１７５０℃以下の温度で焼成することによって絶縁部材２が得られる。
　絶縁部材２を保持する保持部材３は、絶縁部材２を囲繞し、内径が広がる拡径部３１を有する。拡径部３１を挟んで、当接部３２と、第１ろう付け部３３とが位置している。当接部３２は、絶縁部材２の高圧側Ａ１の外側面と保持部材３の内側面とが当接する。第１ろう付け部３３は、絶縁部材２の低圧側Ａ２の外側面と保持部材３の内側面とを接合する。第１ろう付け部３３は、絶縁部材２の低圧側Ａ２の外側面と接面する保持部材３の内側面全体であってもよく、その一部のみであってもよい。
　保持部材３は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｍｏ、Ｃｕ-Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４０５等のフェライト系ステンレス、ＳＵＳ４０３，ＵＳ４１０，ＳＵＳ４３１等のマルテンサイト系ステンレス、ＳＵＳ２０１，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０５等のオーステナイト系ステンレスまたはニッケル基超合金を含んでいてもよい。これらの金属を加圧成形などで所定形状に形成し、必要に応じて研削加工を施すことによって、保持部材３が得られる。第１ろう付け部３３がろう付けされる保持部材３の表面は、ろう材との濡れ性を良好とするために、予め、Ｎｉめっきを約１μｍ以上３μｍ以下の厚みで施してもよい。
　当接部３２では、保持部材３の内側面と絶縁部材２の外側面との間に生じる隙間がそれぞれの表面性状に起因するものだけになる。そのため、この隙間から漏洩する腐食性ガスの流量が低減される。具体的には、当接部３２における保持部材３の内側面は、粗さ曲線における算術平均粗さ（Ｒａ）の平均値が１μｍ以上であってもよく、２μｍ以上で、かつ６．５μｍ以下であってもよく、６．３μｍ以下であるのがよい。
　上記内側面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差（Ｒδｃ）（以下、単に切断レベル差（Ｒδｃ）という。）の平均値が１１μｍ以下であってもよく、１０μｍ以下であってもよい。
　また、当接部３２における絶縁部材２の外側面は、粗さ曲線における算術平均粗さ（Ｒａ）の平均値が０．６μｍ以上であってもよく、０．８μｍ以上で、かつ２μｍ以下であってもよく、１．６μｍ以下であるのがよい。上記外側面は、切断レベル差（Ｒδｃ）の平均値が３．１μｍ以下であってもよく、２．４μｍ以下であってもよい。
　特に、上記内側面の算術平均粗さ（Ｒａ）の平均値と、上記外側面の算術平均粗さ（Ｒａ）の平均値との差は、４．７μｍ以下であるとよい。上記内側面の切断レベル差（Ｒδｃ）の平均値と、上記外側面の切断レベル差（Ｒδｃ）の平均値との差は、７．６μｍ以下であるとよい。
　算術平均粗さ（Ｒａ）および切断レベル差（Ｒδｃ）の測定は、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１に準拠し、レーザー顕微鏡（（株）キーエンス製、超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡（ＶＫ－Ｘ１０００またはその後継機種））を用いて測定することができる。
　測定条件は、照明方式を同軸照明、測定倍率を１２０倍、カットオフ値λｓを無し、カットオフ値λｃを０．０８ｍｍ、カットオフ値λｆを無し、終端効果の補正を有りとすればよい。測定対象とする保持部材３の内側面から１箇所当たりの測定範囲は、例えば、２７９２μｍ×２０９３μｍとし、軸方向に沿って両端部２箇所設定すればよい。測定範囲毎に、測定対象とする線を軸方向（各測定範囲では長手方向）に沿って略等間隔に４本引いて、線粗さが計測される。計測の対象とする線１本当たりの長さは、２６４０μｍである。算術平均粗さ（Ｒａ）および切断レベル差（Ｒδｃ）の各平均値は、各線毎に得られるそれぞれの測定値を対象に算出すればよい。
　絶縁部材２の外側面の算術平均粗さ（Ｒａ）および切断レベル差（Ｒδｃ）の各平均値も上述した方法と同じ方法で求めることができる。
　保持部材３の拡径部３１を形成する内側面と、該内側面に対向する絶縁部材２の外側面との間隙Ｇは２ｍｍ以下であるのがよい。このように間隙Ｇが狭くなっているので、この間隙Ｇから漏洩する腐食性ガスの流量を低減することができる。拡径部３１は、軸方向の両側が軸方向に対して傾斜する傾斜面となっている。そのため、両側が軸方向に直交する直交面である場合よりも、拡径部３１の両側で生じる応力集中を低減することができる。
　第１ろう付け部３３は、熱制御素子が設置される側（すなわち高圧側Ａ１）の空間と反対側（すなわち低圧側Ａ２）の空間に位置する。そのため、高圧側Ａ１から低圧側Ａ２に向かって移動する腐食性ガスが触れにくくなり、長期間に亘って、高い接合強度と高い気密性を維持することができる。
　第１ろう付け部３３において、絶縁部材２は、第１ろう付け部３３と対向するメタライズ層４を外側面に有する。メタライズ層４は、絶縁部材２の軸方向に平行な断面視において、第１ろう付け部３３の軸方向の両端部よりも延出している延出部４１、４１を有していてもよい。メタライズ層４が延出部４１、４１を有することにより、延出部４１、４１を有しない場合よりも、接合の信頼性が向上する。
　メタライズ層４は、例えば、次の手順で形成される。まず、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびマンガン（Ｍｎ）からなる群より選択される少なくとも１種の金属粉末を主成分とする金属ペーストが、絶縁部材２の外側面上に塗布される。その後、水素雰囲気下（例えば、水素ガス７５％、窒素ガス２５％の混合ガス）、約１３００℃の温度で焼成することによって、メタライズ層４が形成される。なお、ろう材との濡れ性を良好としたり、金属ペーストに含まれる金属の酸化を低減したりするために、メタライズ層４の表面に約１μｍ以上３μｍ以下の厚みでＮｉめっきを施してもよい。メタライズ層４の厚みは、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下である。
　ろう材としては、例えばＡｇ－Ｃｕろう（ＢＡｇ－８、ＢＡｇ－８Ａ、ＢＡｇ－８Ｂ）等が使用可能である。絶縁部材２と保持部材３とをＡｇ－Ｃｕろう等のろう材によって、約８００℃でろう付けすることにより、本実施形態の気密端子である接合体１が得られる。
　本実施形態の接合体１は、例えば気密端子として、高い気密性が要求される腐食性ガス処理装置（浄化装置）に使用される。該腐食性ガス処理装置は、乗物等に搭載されて、排ガスの浄化等に大きく貢献することができる。
　次に、本開示の他の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、図１と同じ構成部材には同一符号を付して説明を省略する。図２に示す接合体１０は、上述の実施形態と同じく気密端子として使用されるものである。
　接合体１０は、図２に示すように、セラミックスを含む筒状の絶縁部材２と、該絶縁部材２を囲繞し絶縁部材２を保持する保持部材５と、絶縁部材２と前記保持部材５との間に配置されるスリーブ６とを備える。保持部材５は、内径が広がる拡径部５１を有する。絶縁部材２とスリーブ６とは第１ろう付け部７で接合されている。保持部材５とスリーブ６とは第２ろう付け部８で接合されている。
　絶縁部材２は軸方向に貫通する貫通孔２１を有し、この貫通孔２１内に、電流をヒータ等の熱制御素子に導入する導通部材が位置する。第１ろう付け部７および前記第２ろう付け部８は、熱制御素子が設置される高圧側Ａ１の空間と反対側にある低圧側Ａ２の空間に位置する。このように第１ろう付け部７および第２ろう付け部８が熱制御素子から離れた位置に形成されているので、保持部材５と絶縁部材２との隙間から漏洩する腐食性ガスの影響を受けにくくなり、長期間に亘って気密性が維持される。
　拡径部５１を挟んで、第１ろう付け部７の軸方向反対側に、保持部材５の内側面が絶縁部材２の外側面に当接する当接部９を有している。拡径部５１を形成する保持部材５の内側面と、該内側面に対向する前記絶縁部材２の外側面との間隙Ｇは２ｍｍ以下であってもよい。この間隙Ｇが２ｍｍ以下の場合、間隙Ｇから漏洩する腐食性ガスの流量が低減される。
　スリーブ６は、第２ろう付け部８から第１ろう付け部７に向かって縮径する屈曲部６１を有する。これにより、保持部材５と、絶縁部材２と、スリーブ６とによって空間部（すなわち拡径部５１によって形成される内部空間）が生じるので、応力集中が緩和される。
　屈曲部６１は、絶縁部材２の軸方向に対して傾斜しているのがよい。これにより、屈曲部６１が軸方向に直交する場合よりも、屈曲部６１の両端部で生じる応力集中が低減される。なお、スリーブ６の厚みは、０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であるのがよい。
　絶縁部材２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質セラミックス等のセラミックスを含んでいてもよい。保持部材５は、例えばＴｉ、Ｔｉ合金、Ｍｏ、Ｃｕ-Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３４，ＳＵＳ４０５等のフェライト系ステンレス、ＳＵＳ４０３，ＵＳ４１０，ＳＵＳ４３１等のマルテンサイト系ステンレス、ＳＵＳ２０１，ＳＵＳ３０１，ＳＵＳ３０５等のオーステナイト系ステンレスまたはニッケル基超合金等を含んでいてもよい。スリーブ６は、弾性変形する材料を含んでいてもよい。スリーブ６は、例えばＴｉ、Ｔｉ合金、Ｍｏ、Ｃｕ-Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金またはＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金を含んでいてもよい。
　保持部材５、スリーブ６および絶縁部材２の各線膨張率が、この順で適切な差を備えながら小さくなるように選ぶことができる。また、保持部材５とスリーブ６との線膨張率の差、およびスリーブ６と絶縁部材２との線膨張率の差が、この順で小さくなるように選ぶことができる。これにより、絶縁部材２に適度な圧縮力が働き、気密性が高くなる。また、スリーブ６が弾性変形する材料から構成されると、絶縁部材２および保持部材５双方に加圧した状態になる。その結果、接合の信頼性が向上する。
　絶縁部材２は、第１ろう付け部７と対向するメタライズ層１１を外側面に有する。メタライズ層１１は絶縁部材２の軸方向に平行な断面視において、第１ろう付け部７の軸方向の両端部よりも延出している。これにより、メタライズ層１１が第１ろう付け部７の軸方向の両端部よりも延出していない場合よりも、接合の信頼性が向上する。
　第１ろう付け部７は、絶縁部材２とスリーブ６との接面領域の全面に形成されていてもよく、一部であってもよい。同様に、第２ろう付け部８は、保持部材５とスリーブ６との接面領域の全面に形成されていてもよく、一部であってもよい。第１ろう付け部７および第２ろう付け部８を形成するろう材は、前記したようなＡｇ－Ｃｕろう（ＢＡｇ－８、ＢＡｇ－８Ａ、ＢＡｇ－８Ｂ）等が使用可能である。その他は、前述の実施形態と同様である。
　以上のように、本実施形態の接合体１、１０は、一方（例えば高圧側Ａ１）から他方（例えば低圧側Ａ２）に向かって腐食性ガスが移動するとき、第１ろう付け部７、３３は、腐食性ガスが触れにくい位置に設けられている。その結果、接合体１、１０は、長期間に亘って、高い接合強度と高い気密性を維持することができる。そのため、接合体１、１０は、従来の気密端子のような大きな空間を必要とすることがない。
　本開示における絶縁部材は、図１および図２に示すような筒状形態に限定されるものではなく、例えば、図３Ａ～図３Ｃに示すような、柱状、錐状または錐台状のセラミックスを含む絶縁部材１２、１３、１４であってもよい。図３Ａ～図３Ｃは、絶縁部材１２、１３、１４と、該絶縁部材１２、１３、１４を囲繞し内径が広がる拡径部を有する保持部材１５、１６，１７とを備えた接合体を示している。このような接合体は、半導体製造装置内に電磁波を導入する、または加速器の高周波を出力するなどの電磁波透過用窓部材として用いることができる。その他は、前述の実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　また、本開示の接合体は、気密端子への適用に限定されるものではなく、例えば、保持部付き放電管、絶縁碍子、真空スイッチ、真空容器等にも利用可能である。
　接合体が保持部付き放電管である場合、この保持部付き放電管は、例えば、内燃機関で発生する排気ガスを浄化するためのリアクタを構成する部品である。この場合、保持部付き放電管は、円筒状の絶縁管を有する放電管と、この放電管を外周側で保持する環状の保持部材とを備えている。
　接合体が絶縁碍子である場合、この絶縁碍子は、例えば、真空装置、加速器等の理化学機器に用いられる。この場合、絶縁碍子は、互いに対向配置された１対の環状の基部と基部が対向する側の主面のそれぞれに内径が広がる拡径部を有する環状の壁部とを有する保持部材と、両端部の外側面が壁部のそれぞれの内側面に接合された円筒状の絶縁部材とを備えている。
　接合体が真空スイッチである場合、理化学機器に用いられる。その構成は上述した絶縁碍子と同じである。
　接合体が真空容器である場合、この真空容器は、例えば、電子顕微鏡用のレンズを内部に収容するための容器である。この場合、真空容器は、セラミックスを含む円板状の絶縁部材（窓部）と、内径が広がる拡径部を有する有底円筒状の保持部材（本体部）とを備える。真空容器は、拡径部を挟んで、一方に絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とが当接する当接部を有し、他方に絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とを接合する第１ろう付け部を有する。
　接合体が保持部付き放電管、絶縁碍子、真空スイッチおよび真空容器のいずれであっても、保持部材に設けられた拡径部を挟んで、一方に絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とが当接する当接部を有し、他方に絶縁部材の外側面と保持部材の内側面とを接合する第１ろう付け部を有する。
　あるいは、絶縁部材を囲繞し、内径が広がる拡径部を有する保持部材と、絶縁部材と保持部材との間に配置されるスリーブとを備え、絶縁部材とスリーブとを接合する第１ろう付け部と、保持部材とスリーブとを接合する第２ろう付け部とを有するようにしてもよい。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記の実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々の変更や改善が可能である。
　１、１０　　接合体
　２　　絶縁部材
　　２１　貫通孔
　３　　保持部材
　　３１　拡径部
　　３２　当接部
　　３３　第１ろう付け部
　４　　メタライズ層
　　４１　延出部
　５　　保持部材
　　５１　拡径部
　６　　スリーブ
　　６１　屈曲部
　７　　第１ろう付け部
　８　　第２ろう付け部
　９　　当接部
１１　　メタライズ層
１２、１３、１４　絶縁部材
１５、１６、１７　保持部材
Ａ１　　高圧側
Ａ２　　低圧側

Claims (16)

  1. 　セラミックスを含む絶縁部材と、
    　該絶縁部材を囲繞し、内径が広がる拡径部を有する保持部材と、
    を備え、
    　前記絶縁部材の外側面と前記保持部材の内側面とが当接する当接部と、前記絶縁部材の外側面と前記保持部材の内側面とを接合する第１ろう付け部とを有し、
    　前記当接部と前記第１ろう付け部とが、前記拡径部を挟んで位置している、接合体。
  2. 　セラミックスを含む絶縁部材と、
    　該絶縁部材を囲繞し、内径が広がる拡径部を有する保持部材と、
    　前記絶縁部材と前記保持部材との間に配置されるスリーブと、
    を備え、
    　前記絶縁部材と前記スリーブとを接合する第１ろう付け部と、
    　前記保持部材と前記スリーブとを接合する第２ろう付け部と、
    を有する、接合体。
  3. 　前記拡径部を挟んで前記第１ろう付け部の反対側に、前記保持部材の内側面が前記絶縁部材の外側面に当接する当接部を有する、請求項２に記載の接合体。
  4. 　前記スリーブは、前記第２ろう付け部から前記第１ろう付け部に向かって縮径する屈曲部を有する、請求項２または３に記載の接合体。
  5. 　前記屈曲部は、前記絶縁部材の軸方向に対して傾斜している、請求項４に記載の接合体。
  6. 　前記スリーブは、弾性変形する材料を含む、請求項２～５のいずれかに記載の接合体。
  7. 　前記保持部材は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｍｏ、Ｃｕ-Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金、フェライト系ステンレス、マルテンサイト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスまたはニッケル基超合金を含む、請求項１～６のいずれかに記載の接合体。
  8. 　前記スリーブは、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｍｏ、Ｃｕ-Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ｃｏ－Ｃ系合金、Ｆｅ－Ｎｉ系合金またはＦｅ－Ｎｉ－Ｃｏ系合金を含む、請求項２～６のいずれかに記載の接合体。
  9. 　前記保持部材の拡径部を形成する内側面と、該内側面に対向する前記絶縁部材の外側面との間隙は２ｍｍ以下である、請求項１～８のいずれかに記載の接合体。
  10. 　前記絶縁部材は、前記第１ろう付け部と対向するメタライズ層を有し、該メタライズ層は前記絶縁部材の軸方向に平行な断面視において、前記第１ろう付け部の軸方向の両端部よりも延出している、請求項１～９のいずれかに記載の接合体。
  11. 　前記絶縁部材が、筒状、柱状、錐状または錐台状のセラミックスを含む、請求項１～１０のいずれかに記載の接合体。
  12. 　前記絶縁部材が、軸方向に貫通孔を有する筒状のセラミックスを含み、電流を熱制御素子に導入する導通部材の少なくとも一部が前記貫通孔の中に位置する、請求項１～１１のいずれかに記載の接合体。
  13. 　前記第１ろう付け部は、前記熱制御素子が設置される側の空間と反対側の空間に位置する、請求項１２に記載の接合体。
  14. 　前記絶縁部材が、軸方向に貫通孔を有する筒状のセラミックスを含み、電流を熱制御素子に導入する導通部材の少なくとも一部が前記貫通孔の中に位置し、
    　前記第１ろう付け部および第２ろう付け部は、前記熱制御素子が設置される側の空間と反対側の空間に位置する、請求項２～６および８のいずれかに記載の接合体。
  15. 　請求項１～１４のいずれかに記載の接合体を備える、腐食性ガス処理装置。
  16. 　請求項１５に記載の腐食性ガス処理装置を搭載するトラクタ。
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