(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体媒体（１１６）に使用するための超音波変換器（１１０）において、
少なくとも一つの音響電気変換素子（１１２）を備えている、少なくとも一つの変換器コア（１１８）を有しており、
更に、少なくとも一つのケーシング（１２０）を有しており、
少なくとも一つのケーシング開口部（１２２）が前記流体媒体（１１６）に対して、前記変換器コア（１１８）と結合されているシーリングフィルム（１３０）によって少なくとも部分的にシーリングされており、
前記シーリングフィルム（１３０）は少なくとも一つの伸縮変形部（１３４）を有しており、
前記伸縮変形部（１３４）は、前記変換器コア（１１８）と前記ケーシング（１２０）との間の相対運動を実現するために構成されていることを特徴とする、超音波変換器（１１０）。
【請求項２】
前記伸縮変形部（１３４）は以下の変形部、即ち、前記流体媒体（１１６）に向かって突出している伸張ひだ、前記ケーシング（１２０）のケーシング内部空間に向かって突出している伸張ひだ、ベローズ、段状の変形部の内の少なくとも一つを有しており、
前記段状の変形部においては前記シーリングフィルム（１３０）の第１の平面が前記シーリングフィルム（１３０）の第２の平面へと移行される、請求項１記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項３】
前記ケーシング（１２０）と前記変換器コア（１１８）との間には少なくとも一つの中間空間（１２６）が構成されており、
前記伸縮変形部（１３４）は少なくとも部分的に前記中間空間（１２６）の領域内に構成されている、請求項１又は２に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項４】
前記シーリングフィルム（１３０）は前記ケーシング開口部（１２２）の領域における前記ケーシング（１２０）の縁部（１２４）、及び、前記変換器コア（１１８）の放射面（１３２）と結合されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項５】
前記ケーシング（１２０）と前記変換器コア（１１８）との間には少なくとも一つの中間空間（１２６）が設けられており、
前記中間空間（１２６）は少なくとも部分的に少なくとも一つの分離素子（１２８）によって充填されており、
前記分離素子（１２８）は、前記ケーシング（１２０）と前記変換器コア（１１８）との間の固体伝播音の伝播を減衰するために構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項６】
前記分離素子（１２８）は、前記伸縮変形部（１３４）の領域において、前記シーリングフィルム（１３０）と結合されている、請求項５に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項７】
前記中間空間はリング状である、請求項５又は６に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項８】
前記シーリングフィルム（１３０）はプラスチック材料を含んでおり、ポリイミド、Kapton(登録商標)、ポリエーテルエーテルケトン、フッ化炭素、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン、及び／又は、ペルフルオロエチレンプロピレンコポリマー、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリマー、ポリフェニレンスルファイドの内の一つ又は複数を含んでいる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項９】
前記シーリングフィルム（１３０）は５０μｍ以下の厚さを有している、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項１０】
前記音響電気変換素子（１１２）は圧電変換素子である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の超音波変換器（１１０）。
【請求項１１】
流体媒体（１１６）に使用するための超音波変換器（１１０）の製造方法において、
少なくとも一つの音響電気変換素子（１１２）を備えている少なくとも一つの変換器コア（１１８）を少なくとも一つのケーシング（１２０）に挿入し、
少なくとも一つのケーシング開口部（１２２）を前記流体媒体（１１６）に対して、前記変換器コア（１１８）と結合されているシーリングフィルム（１３０）によって少なくとも部分的にシーリングし、
前記シーリングフィルム（１３０）が、前記変換器コア（１１８）と前記ケーシング（１２０）との間の相対運動を実現するために構成されている少なくとも一つの伸縮変形部（１３４）を有するように前記シーリングフィルム（１３０）を構成する、
ことを特徴とする、超音波変換器（１１０）の製造方法。
【請求項１２】
前記変換器コア（１１８）と前記ケーシング（１２０）との間に少なくとも一つの中間空間（１２６）を構成し、
前記中間空間（１２６）を、前記ケーシング（１２０）と前記変換器コア（１１８）との間の固体伝播音の伝播を減衰するために構成されている少なくとも一つの分離素子（１２８）によって少なくとも部分的に充填し、
前記伸縮変形部（１３４）を少なくとも部分的に、前記分離素子（１２８）の前記中間空間（１２６）への挿入時に構成する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記分離素子（１２８）を挿入するために、少なくとも一つの変形可能な材料（１６２）を前記中間空間（１２６）に流し込む、及び／又は、押し込む、及び／又は、射出する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記変形可能な材料（１６２）は液体の材料である、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプロセス工学及び／又は自動車分野における、特に内燃機関の吸気管及び／又は排気管における超音波流量測定に使用することができる公知の超音波変換器を基礎とする。特に、この種の超音波変換器は空気の流れ測定のために設けられているが、基本的には他の流体媒体、即ち気体及び／又は液体の流れ測定のためにも使用することができる。超音波変換器の例はDE 10 2007 010 500 A1に記載されており、またこの文献において挙げられている従来技術にも記載されている。それらの刊行物に記載されている超音波変換器を、基本的には本発明の範囲においても、本発明により修正及び／又は製造することができる。上記のような超音波変換器は、例えば内燃機関のシステム制御内で空気量信号を導出するため、特に空気の流れ測定のために設けられている。
【０００２】
例えばDE 10 2007 010 500 A1から公知であるように、多くの超音波変換器においては、流体媒体への音波の送信を改善するため、及び／又は、流体媒体から超音波を受信するために整合層又は整合体が使用されている。つまり、例えば、音波を送信する共振体又は整合体、例えば金属ダイヤフラム及び／又はλ／４インピーダンス整合層を備えている超音波変換器が公知である。
【０００３】
特別な圧力要求を満たさなければならない超音波変換器又は超音波流量測定器においては、音波を送信する面が、変換器ケーシング又は流管の少なくとも一つの組み込み構成要素であるか、又は、その構成要素に固く接続されているので、通常の場合、個体伝播音の伝播は十分に分離されない。従って、分離が改善される場合には、むしろ軟らかい固定材料が必要になる。しかしながら、圧力についての要求に基づき、この固定材料及び／又は分離材料をケーシングに支持させなければならないので、熱膨張もまた音波送信面の可動領域において最も強く作用しなければならない。この補償運動は、媒体に対して密な変換器の設計を困難にする。
【０００４】
本明細書の出願人の会社から出願された後に公開される特許明細書DE 10 2008 055 126.0及びDE 10 2008 055 116.3からは、ケーシングと圧電変換素子を備えている変換器コアとの間に減衰素子、例えば減衰注型材料が挿入される超音波変換器が公知である。一般的に、個体伝播音を分離するためにエラストマ、例えばＯリング又はシリコーン成形部材が頻繁に使用されている。しかしながら、この解決手段のアプローチだけでは通常の場合、取付状況、特に自動車内の取付状況に対して十分な媒体耐性を提供できない。つまり、シリコーンは例えば湿気及び／又は炭化水素の影響によって膨張及び／又は浸出する可能性があり、また、シリコーンと周囲との間に隙間が生じる可能性がある。従って、超音波変換器をシーリングするためにシーリング素子、例えば蒸着されたコーティング、例えばパリレン、又は、シーリングフィルムが頻繁に使用されている。シーリングフィルムの使用は例えば、DE 10 2008 055 116.3にも記載されている。しかしながら単純なコーティングの欠点は、特に、異なる下地材料の移行領域において生じるようなせん断負荷が掛かった際のコーティングの機械的な結合が弱い点にある。例えば、機械的又は熱的に酷使されると、分離材料はインピーダンス整合層又は変換器ケーシングに対してずれる可能性があるので、それによってその面ではコーティングが破れる可能性がある。フィルムを使用する場合には、熱的な負荷及び機械的な負荷が多くの場合に少なくとも、フィルムの伸縮負荷を生じさせるので、フィルム自体又はフィルムの接着部が非常に酷使される。
【０００５】
発明の概要
従って、流体媒体に使用するための超音波変換器並びに超音波変換器の製造方法が提案される。本発明により提案される超音波変換器を本発明により提案される製造方法に従い製造することができ、また、本発明による超音波変換器を製造するために本発明による製造方法を使用することができる。従って、本発明による方法の考えられる実施の形態に関しては、本発明により提案される超音波変換器の種々の実施の形態の説明を参照することができ、またその逆も当てはまる。しかしながら、別の実施の形態も基本的には可能である。
【０００６】
本発明により提案される超音波変換器は、少なくとも一つの音響電気変換素子を備えている少なくとも一つの変換器コアを含んでいる。音響電気変換素子とは、基本的に、音響信号、例えば超音波信号を電気信号に変換するため、又は、電気信号を音響信号、例えば超音波信号を電気信号に変換するために構成されている変換素子であると解される。特に、音響電気変換素子は少なくとも一つの圧電変換素子、例えば圧電セラミックスを備えている圧電変換素子を含むことができる。更には、変換器コアは、音響電気変換素子と流体媒体との間の少なくとも部分的なインピーダンス整合を目的として、別の素子、例えば少なくとも一つの整合層及び／又は整合体を含むことができる。その種の整合素子の考えられる構成に関しては、上述の従来技術、例えばDE 10 2007 010 500 A1，DE 10 2008 055 116.3又はDE 10 2008 055 126.0を参照されたい。それらの文献に記載されている整合体及び／又は整合層及び／又は整合素子（以下ではその種の素子に関しては、一般的に、整合体という語句を使用する）を本発明により提案される超音波変換器における変換器コアにも使用することができる。変換器コアは特に円筒状の構造を有することができ、例えば、円形シリンダ及び／又は多角形の断面を備えている円筒の構造を有することができる。しかしながら別の構成も考えられる。
【０００７】
更には、本発明により提案される超音波変換器は少なくとも一つのケーシングを含んでいる。例えば、ケーシングとしてプラスチックケーシング及び／又は金属ケーシングが考えられる。このケーシングは変換器コアを完全に又は部分的に包囲することができる。例えば、ケーシングは、変換器コアが収容されているケーシング内部空間を備えている円筒状の形状を有することができる。ケーシングは、流体媒体に向けられている少なくとも一つのケーシング開口部を含んでいる。例えば、変換器コアの放射面、即ち、音響信号を変換器コアから流体媒体に送信することができるか、又は、流体媒体から音響信号を受信することができる面を有することができ、この面が開口部に割り当てられている、及び／又は、この開口部内に配置されている。
【０００８】
少なくとも一つのケーシング開口部は、超音波変換器のケーシング内部空間を流体媒体の不所望な影響、例えば温度の影響及び／又は圧力の影響及び／又は媒体の影響から遮蔽するために、変換器コアと結合されている少なくとも一つのシーリングフィルムによって少なくとも部分的にシーリングされる。有利には、開口部は完全に少なくとも一つのシーリングフィルムによって閉鎖される。シーリングフィルムを例えば、変換器コアの放射面が大面積でシーリングフィルム上に載置されるように、変換器コアと結合させることができる。例えば、放射面を平坦に構成することができ、シーリングフィルムと接触させることができ、例えばシーリングフィルムと結合させることができ、特に素材結合による結合部、特に接着結合部によって結合させることができる。更には、ケーシング開口部を包囲するケーシングの縁部ともシーリングフィルムを結合させることができ、例えば同様に、形状結合により縁部と結合させることができ、特に接着させることができる。シーリングフィルムとは基本的に、流体媒体に対して少なくとも部分的に密である任意のフィルムであると解される。フィルムとは一般的に、その横方向の伸張が少なくとも係数１０、有利には少なくとも係数１００、それどころか少なくとも係数１０００その厚さを遥かに上回る可撓性又は変形可能な素子であると解される。例えば、その種のフィルムをダイヤフラム状に構成することができる。従って、シーリングフィルムは例えば、DE 10 2008 055 116.3に記載されているものと同様に構成することができる。シーリングフィルムの別の構成及び別の考えられる材料を以下において詳細に説明する。シーリングフィルムは特にプラスチック材料を含むことができる。特に、ここでは以下の材料の内の一つ又は複数を使用することができる：ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（特にKapton(R)）、液晶ポリマー（ＬＣＰ；Liquid Crystal Polymer）、例えばテフロンもしくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ化炭素、又は、例えばペルフルオロエチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）。しかしながら別の材料も基本的には使用することができ、例えば高温耐性のある熱可塑性プラスチック材料を使用することができる。しかしながら基本的に、択一的又は基本的に、シーリングフィルムのために別の材料、例えば金属性の材料、特に金属フィルムも使用することができる。シーリングフィルムは更に接着層を含むことができる。シーリングフィルムは特に５０μｍ以下の厚さ、有利には２５μｍ以下の厚さを有することができる。
【０００９】
上述したように、シーリングのためにフィルムを使用する場合の問題は、熱的な負荷及び機械的な負荷が伸縮負荷を生じさせ、この伸縮負荷がフィルム自体又はフィルムの固定部、例えば変換器コア及び／又はケーシングとのフィルムの接着部に負荷を掛ける可能性があるということである。この問題を解決するために、シーリングフィルムが少なくとも一つの伸縮変形部を有することが提案され、この伸縮変形部は変換器コアとケーシングとの間の相対運動を実現するために構成されている。従って、伸縮変形部は基本的にベローズと同様に作用するか、又は、それどころか伸縮変形部を少なくとも部分的にその種のベローズとして構成することができる。伸縮変形部は例えば、シーリングフィルムの湾曲部、例えば、それ以外の部分は実質的に平坦であるシーリングフィルムの構造からの湾曲部を有することができる。即ち基本的に、伸縮変形部とは、変換器コアとケーシングとの間の相対運動を実現することができる、特に横方向、即ちシーリングフィルムの平面に並行な相対運動を実現することができる、シーリングフィルムの任意の変形部であると解される。特に、伸縮変形部は、シーリングフィルムに平行な圧力負荷も引張負荷もせん断負荷も受容し、それらの負荷をある程度の限界内で、シーリングフィルムの全体的な延在平面からのシーリングフィルムの変形に基づき補償調整することができるように構成することができる。例えば、伸縮変形部は伸張ひだ及び／又は圧縮ひだを含むことができ、従って、圧力負荷も引張負荷もせん断負荷も受容することができる、任意のひだ及び／又は反りを含むことができる。伸縮変形部は特に、以下の変形部の内の少なくとも一つを有することができる：流体媒体に向かって突出している伸張ひだ；ケーシングのケーシング内部空間に向かって突出している伸張ひだ；ベローズ；段状の変形部。段状の変形部ではシーリングフィルムの第１の平面がシーリングフィルムの第２の平面へと移行するものである。以下では種々の構成を例示的に説明する。少なくとも一つの伸縮変形部を有利には、この伸縮変形部が変換器コアの外部及びケーシングの外部に配置されているように構成することができる。つまり例えば、ケーシングと変換器コアとの間に、少なくとも一つの中間空間、例えばリング状の中間空間を構成することができる。伸縮変形部を特に少なくとも部分的に、有利には完全にこの中間空間の領域内に構成することができる。例えば、ケーシングは縁部を有することができ、この縁部はケーシング開口部を包囲する。放射面、例えば平坦な放射面はこの縁部内に配置されており、この縁部によって有利には完全に包囲される。この場合には、縁部と放射面との間に中間空間を構成することができる。シーリングフィルムはこの場合、ケーシング開口部を完全に、即ち縁部、中間空間及び放射面を少なくとも部分的に覆うことができる。この場合には、伸縮変形部を例えば伸張ひだ又はベローズの形態で中間空間の領域内に形成することができる。
【００１０】
シーリングフィルムは特に、ケーシング、例えばケーシング開口部の領域におけるケーシングの縁部、及び、変換器コア、特に変換器コアの放射面と素材結合により結合させることができる。特に、シーリングフィルムを素子と接着させることができる。しかしながら、基本的に、別のやり方での素子との結合も考えられ、例えば、択一的又は付加的に、形状結合及び／又は力結合による結合によって結合させることも考えられる。上述のように、ケーシングと変換器コアとの間に、特に少なくとも一つの中間空間、特にリング状の中間空間を構成することができる。この中間空間を有利には少なくとも部分的に、少なくとも一つの分離素子によって充填することができ、分離素子はケーシングと変換器コアとの間の個体伝播音の伝播を減衰するために構成されている。このために、分離素子は例えば一つの材料、特に変形可能な材料及び／又は適切に充填されている材料、例えば中空部及び／又は気泡および／または変形可能な封入体によって充填されている材料を有することができる。例えば、選択的に別の充填材が付加的に充填されている、中空部及び／又は気泡から成る充填物の材料を使用することができる。例えば、エラストマ材料又は軟性の熱可塑性材料を分離素子のために選択することができる。分離素子の種々の構成及び例を以下において説明する。分離素子を同様にシーリングフィルムと結合させることができ、特に伸縮変形部の領域において結合させることができる。以下において説明するように、伸縮変形部を特に、中間空間に分離素子を挿入する際に、例えば過圧及び／又は負圧及び／又は分離素子の高まった温度によって、少なくとも挿入中に構成することができる。
【００１１】
上述の実施の形態の内の一つ又は複数における超音波変換器の他に、更には、流体媒体に使用するための超音波変換器を製造するための方法が提案され、特に上述の実施の形態の内の一つ又は複数の実施の形態による超音波変換器を製造するための方法が提案される。本発明により提案される方法では、少なくとも一つの音響電気変換素子を備えている少なくとも一つの変換器コアが少なくとも一つのケーシングに挿入される。少なくとも一つのケーシング開口部が流体媒体に対して、変換器コアと結合されているシーリングフィルムによって少なくとも部分的にシーリングされる。シーリングフィルムは少なくとも一つの伸縮変形部を有するように構成され、伸縮変形部は変換器コアとケーシングとの間の相対運動を実現するために構成されている。
【００１２】
変換器コアとケーシングとの間に少なくとも一つの中間空間を構成することができる。この中間空間を少なくとも部分的に、少なくとも一つの分離素子で充填することができる。分離素子は、ケーシングと変換器コアとの間の個体伝播音の伝播を減衰するために構成されている。伸縮変形部を少なくとも部分的に、分離素子を中間空間に挿入する際に構成することができる。このことは例えば、高い射出圧によって行うことができ、例えば液体シリコーンにおいて多くの場合に使用されるような高い射出圧によって行うことができる。択一的又は付加的に、伸縮変形部を完全に又は部分的に別の時点に形成することもできる。例えば、分離素子の挿入後、例えば流し込み及び／又は射出の後の、挿入された分離素子の収縮によって伸縮変形部を生じさせることができる。特に、収縮は分離素子及び／又は分離素子の出発材料の硬化時及び／又は架橋時及び／又は冷却時において生じることが考えられる。この収縮を例えば、分離素子としてシリコーンが使用される場合に行うことができる。ここでもまた択一的又は付加的に、伸張変形を完全に又は部分的に、分離素子を挿入する際に使用される成形型、例えば射出成形型又は他の種類の注型型によって生じさせることができるか、又は促進することができるか、又は少なくとも支援することができる。これを、分離素子の過圧及び／又は収縮による伸縮変形部の形成の上述のオプションと組み合わせることもできる。例えば、収縮による伸縮変形部の形成を成形型下面によって支援することができ、この下面においては凹部ではなく、リング状の凸部が取り付けられ、この凸部は、流し込み、硬化又は冷却の前及び／又は間及び／又は後に、整合体と変換器ケーシングとの間の中間空間に押し込まれる。他の異なる構成も考えられ、また当業者であればそれらの構成を本明細書の記載に基づき実現することができる。
【００１３】
分離素子を挿入するために、例えば変形可能な材料、例えば分離素子を形成するための出発材料（例えば分離素子の原料）、特に少なくとも一つの流動性の材料を中間空間に流し込むことができる、及び／又は、押し込むことができる、及び／又は、射出することができる。例えば、このために、従来の射出成形プロセス及び／又は射出プレスプロセスおよび／または従来の注型プロセスを使用することができる。このプロセスを高められた圧力及び／又は高められた温度も使用して実施することができる。
【００１４】
分離素子がシリコーン、特に液体シリコーンを含む場合には特に有利である。この種の液体シリコーン（ＬＳＲ；Liquide Silicone Rubber）は、付加架橋する少なくとも二成分を有している、低粘度の熱加硫するシリコーンである。液体シリコーンを例えば、成形付与プロセスにおいて中間空間に挿入することができ、これを以下ではＬＳＲプロセス又はＬＳＲ法とも称する。それらの成分を例えば、多成分装置、混合装置及び調量装置において、例えば高められた圧力を用いて混合ブロックに供給することができる。例えば、混合を１：１の比率で行うことができる。別の添加物も一緒に混合することができる。最後に、例えばＬＳＲスクリューコンベヤーユニットを用いて、混合された材料を暖められた成形型に噴射することができる。供給ユニット、例えばＬＳＲスクリューコンベヤーユニットを例えば２０℃から２５℃の低温に温度調整することができる。成形型の変わりに、本発明により提案される方法では、ケーシングと変換素子との間の中間空間が使用され、この中間空間又はその壁を同様に加熱することができる。中間空間を基本的に、反応性の材料混合物の噴射前に真空状態にすることができる。ＬＳＲプロセスは当業者には基本的に公知であり、本発明の範囲においては有利には、分離素子を製造し、その製造時に有利には同時に伸縮変形部を形成するために使用される。
【００１５】
本発明により提案される超音波変換器及び本発明により提案される方法は、公知の超音波変換器及び公知の方法に比べて多数の利点を有している。特に、効果的なやり方で、シーリングフィルムにおける上述の応力を回避することができる。確かに、音波変換器の分野における変形されたフィルム又はダイヤフラムは基本的に、スピーカ技術の分野から公知である。しかしながらその分野では大抵の場合は、ダイヤフラムは能動的な放射面の周囲を丸く囲む突起状の形態で形成される。この領域はそれ自体で分離された懸架部として使用される。これに対して本発明によれば、充填される分離素子が変換器コアを懸架する機能も変換器コアの超音波分離の機能も引き受け、これに対してフィルムは単に媒体に対する保護部としてしか使用されず、圧力が作用した際の変形及び歪みに起因して負荷が掛けられることもない。従って本発明は、固体伝播音の分離部も同時に含んでおり、且つ、例えば自動車の吸気管における過酷な条件下において使用できるようにするために十分に圧力耐性及び温度耐性がある、媒体に対する耐性のある超音波変換器を実現することができる。取付位置として、低圧側も、ターボ過給器又はインタークーラの後方の過給側も考えられる。機関制御の範囲においては、本発明により提案される超音波変換器は、個人用車両並びに商業用車両のためのガソリンエンジンの領域並びにディーゼルエンジンの領域における空気量の検出にも適している。特に商業用車両においては、インタークーラの後方の取付位置が有利であるが、この取付位置は比較的高い圧力要求及び／又は媒体要求、例えば６ｂａｒまでの圧力要求を含み、また、オイル及び排気ガス成分等に対する気密性等の要求を含むものである。しかしながら、それらの要求を本発明による超音波変換器によって良好に満たすことができる。
【００１６】
伸縮変形部を、上述のように、圧力及び／又は媒体に対するシーリングフィルムの気密性によって影響が及ぼされることなく、種々のやり方で構成することができる。つまり、シーリングフィルムは例えば変形された形状に構成することができる。即ち、例えば上述の形状の内の一つ又は複数に従い、非平坦に構成することができる。従って、シーリングフィルムの変形によって、例えば一種の簡略化された「ベローズ」を生じさせることができ、これによって、シーリングフィルム及び／又はその接着部に負荷が生じることなく、ケーシングに対する変換器コアの相対運動が実現される。従って、超音波変換器は、軟性の分離部、即ち可動性の分離部が設けられているにも拘らず、大きい媒体負荷及び／又は温度負荷及び／又は圧力負荷を掛けることができる。このように負荷を掛けられることと、最適な分離を行なうこととの間での目標の衝突をこのようにして解消することができる。
【００１７】
特に、上述のＬＳＲプロセスによって、しかしながらまた別の製造方法によって、特に分離素子を製造するための方法によって、変形されたシーリングフィルムに密着している分離素子を実現することができる。これに対して、境界部としての中間空間に挿入される分離成形部材を使用する場合には、例えば従来技術から公知であるように、空気が充填されている、分離材料とシーリングフィルムとの間の移行部が形成されることになり、この移行部は圧縮可能なものであって、従って圧力が掛けられるとフィルムに負荷が掛けられる。この場合には、例えば上述の圧力要求を満たすことは困難である。しかしながら本発明によれば、特に分離素子がシーリングフィルムに密着するか、又は、それどころかシーリングフィルムと例えば形状結合により結合されていることによって、この欠点を回避することができる。同様に、このようにして、空気が充填されている中空体又は領域がシーリングフィルムと分離部との間で付着することなく媒体により充填されること、又は、相互的な負荷を介してその種の媒体が例えば完全にポンピングされて供給されることを回避することができる。例えばＬＳＲプロセスによる、分離素子の成形プロセスによって、変形部自体を既に形成することができる。何故ならば、このプロセスは高い温度及び圧力が一緒に生じるからである。このことは例えば、従来の流し込みプロセスでは容易に実現することができない。更に流し込みプロセスは、大規模な大量生産においては非経済的である過度に長い硬化時間を生じさせる虞がある。しかしながら、択一的又は付加的に、変形部を上述のように完全に又は部分的に別の時点において、例えば分離素子の冷却及び／又は凝固及び／又は架橋時に形成することもできる。
【００１８】
超音波変換器を種々のやり方で構成することができる。有利には、超音波変換器を１００ｋＨｚから６００ｋＨｚ、また特に２００ｋＨｚから４００ｋＨｚの周波数領域のために構成することができる。後者の周波数領域は自動車における流れ測定のためのものである。超音波変換器を、周囲媒体としての空気又は気体及び／又は別の種類の流体媒体のために設計することができる。シーリングフィルムの背面側では、上述のように、分離材料を密着させることができる、及び／又は、それどころか例えば形状結合による結合によって付着させることができる。この形状結合による結合部を例えば、分離素子の挿入時に形成することができ、例えばＬＳＲプロセスのための出発材料の挿入時に既に形成することができ、この際に、別個の方法ステップは必要とされない。分離素子を、変換器コア、即ち例えば圧電変換器及び少なくとも一つのインピーダンス整合層の固定部の一部として使用することができ、また、フィルムに作用する圧力を受容して軽減するために構成することができる。従って、シーリングフィルムは有利にはそれ自体がスピーカのようなダイヤフラム懸架部ではなく、単にケーシング内部空間をシーリングするためにしか使用されない。補償調整すべき相対運動は、超音波変換器乃至変換器コア自体が送信又は受信する音響的な振動ではなく（何故ならば、この振動運動は約１μｍのオーダの振幅しか有していないからである）、圧力変動によって惹起される運動又は、実質的により大きい振幅、例えば１００μｍのオーダにある振幅を有している、使用される減衰材料及び分離材料の熱的な伸張である。
【００１９】
提案される超音波変換器を技術的に比較的簡単に実現することができ、例えば本発明による方法を使用して実現することができる。伸縮変形部を既に事前にシーリングフィルム内に形成することができるか、又は、製造プロセスの間に初めて形成することができる。つまり、フィルムの変形を例えば分離素子の挿入前、例えば分離素子の分離材料の挿入前に、及び／又は、分離素子ないしその材料の挿入によって行なうことができる。後者は例えば、上述のように、ＬＳＲプロセスによって行なうことができ、このＬＳＲプロセスは同時に、シーリングフィルムを直接的に成形型の輪郭に押し付け、それによってシーリングフィルムを変形させるために使用することができる。成形部の輪郭が上記においても述べたように収縮をサポートする逆のプロセスも考えられる。従って一般的に、分離素子の挿入、例えば分離素子の材料の挿入をシーリングフィルムの成形付与と組み合わせることができ、例えば、ケーシング、変換器コア及びシーリングフィルムが収容され、且つ、伸縮変形部を形成するための相応の輪郭を有している外部の成形型を用いて組み合わせることができる。異なる構成も考えられる。
【００２０】
本発明の実施例は図面に示されており、以下ではそれらの実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による超音波変換器の実施例の断面図を示す。
【図２】図１の実施例の伸縮変形部の変形状態を示す。
【図３】図１の実施例の伸縮変形部の変形状態を示す。
【図４】本発明による製造方法のステップを示す。
【図５】本発明による製造方法のステップを示す。
【図６】本発明による製造方法のステップを示す。
【図７】本発明による製造方法のステップを示す。
【図８】本発明による製造方法のステップを示す。
【図９】本発明による製造方法のステップを示す。
【図１０】本発明による製造方法のステップを示す。
【図１１】本発明による製造方法のステップを示す。
【図１２】本発明による製造方法のステップを示す。
【図１３】本発明による伸縮変形部の幾何学的な構造の実施例を示す。
【図１４】本発明による伸縮変形部の幾何学的な構造の実施例を示す。
【図１５】本発明による伸縮変形部の幾何学的な構造の実施例を示す。
【図１６】本発明による伸縮変形部の幾何学的な構造の実施例を示す。
【図１７】本発明による伸縮変形部の幾何学的な構造の実施例を示す。
【図１８】本発明による伸縮変形部の幾何学的な構造の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、本発明による超音波変換器１１０の実施例が横から見た断面図で示されている。この実施例において、超音波変換器は、例えば圧電セラミックスの形態の音響電気変換素子１１２と、音響電気変換素子１１２の放射側に配置されている整合体１１４とを含んでいる。整合体１１４は、音響電気変換素子１１２と流体媒体との間の音響的な結合の改善に使用される。流体媒体は図１においてシンボリックに参照番号１１６で表されている。従って、整合体１１４は例えば少なくとも部分的にインピーダンス整合を行なうことができる。例えば整合層として構成することができ、また、入力結合素子として機能し、更には多層に構成することもできる、整合体１１４の構成に関しては、上記において挙げたDE 10 2007 010 500 A1並びにDE 10 2008 055 116.3及びDE 10 2008 055 126.0を参照されたい。整合体１１４及び音響電気変換素子１１２は一緒に一つの変換器コア１１８を形成している。
【００２３】
更に、超音波変換器１１０は図示されている実施例において、例えばスリーブの形態のケーシング１２０を含んでいる。ケーシング１２０を例えば、完全に又は部分的に、金属性の材料又はプラスチック材料から製造することができる。ケーシング１２０は、流体媒体１１６に割り当てられている側にケーシング開口部１２２を有している。ケーシング１２０の縁部１２４は例えば円形リング及び／又は多角形リングの形態でケーシング開口部１２２をリング状に包囲している。ケーシング１２０と変換器コア１１８との間には中間空間１２６が形成されている。図示されている実施例において、この中間空間１２６は部分的に分離素子１２８によって充填されている。この分離素子１２８は、ケーシング１２０から変換器コア１１８への固体伝播音の伝播又は変換器コア１１８からケーシング１２０への固体伝播音の伝播を少なくとも減衰するために使用される。
【００２４】
ケーシング開口部１２２はシーリングフィルム１３０によって流体１１６に対して閉鎖されている。図示されている実施例において、このシーリングフィルム１３０は、ここでは変換器１１８の例えば平坦に構成されている放射面１３２の面全体にわたり載置されており、また、この放射面１３２と例えば緩く結合されているか、又は、素材結合による結合部を介して、例えば接着により結合されている。更には、シーリングフィルム１３０は縁部１２４と結合されており、この縁部１２４に例えば同様に接着されている。放射面１３２を介して、例えば音波送信及び／又は音波受信のために、変換器コア１１８と流体媒体１１６との間の結合が行なわれる。
【００２５】
中間空間１２６の領域において、シーリングフィルム１３０は伸縮変形部１３４を有している。この伸縮変形部１３４を例えば、変換器コア１１８の周囲に沿ってリング状に構成することができ、従って伸縮変形部１３４は変形領域を形成することができる。伸縮変形部１３４の考えられる構成については下記において更に詳細に説明する。伸縮変形部１３４は、変換器コアとケーシングとの間の相対運動を実現することができる。図示されている実施例においては、下記において更に詳細に説明するように、分離素子１２８が伸縮変形部１３４の領域において放射面１３２上に直接的に載置されており、且つ、この放射面１３２と有利には結合されており、例えば素材結合による結合部によって、例えば接着によって結合されているように分離素子１２８は構成されている。しかしながらこの種の結合部を、分離素子１２８を挿入する際に直接的に形成することもでき、例えば下記において説明するＬＳＲ法に従い形成することができる。分離素子１２８は図１に示されている実施例においては単純にリング状に構成されているので、変換器コア１１８の上方には自由空間が残されている。図示されている実施例において、この自由空間は別の減衰材料１３６、例えば減衰注型材料でもって充填されている。材料組成及び細部設計に応じて、減衰材料１３６は分離素子１２８と同一であっても良く、またそれらを時間的にずらして設けることができるが、同一の処理ステップで分離素子１２８と同時に設けることも可能である。
【００２６】
更に、超音波変換器１１０は図示されている例においてコンタクトピン１３８を有しており、このコンタクトピン１３８はカバー１４０によって支持されており、また、給電線１４２を介してコンタクトピン１３８を音響電気変換素子１１２と接続させることができる。しかしながら、択一的又は付加的に、この実施例及び別の実施例において、音響電気変換素子１１２の別の種類の電気的な接触接続も考えられる。例えば、クランプ、接触口金、はんだ付けされたワイヤ又は溶接されたワイヤもしくは類似する接触接続素子を介する接触接続も考えられる。カバー１４０は例えばケーシング１２０における段部１４４に載置されている。カバー１４０を例えば、下記において更に詳細に説明するように、ケーシング１２０の縁曲げ部１４６によって固定することができる。
【００２７】
音響電気変換素子１１２は電気信号を音響的な振動に変換するか（送信モード）、又は、音響的な振動を電気信号に変換する（受信モード）。音響電気変換素子１１２は、入力結合素子として機能する整合体１１４と接続されており、この整合体１１４は実質的に、流体媒体１１６、例えば空気と音響電気変換素子１１２との間の音響的なインピーダンス整合を行なうための少なくとも一つの材料を含むことができる。入力結合素子として機能する整合体１１４又はこの素子の部分領域は、それと同時に特別な材料特性によって、整合体１１４と音響電気変換素子１１２、例えば圧電素子との間において熱的に誘導される応力を低減するために使用することができる。そのように形成されている変換器コア１１８は分離素子１２８を介してケーシング１２０内に固定されている。このケーシング１２０を例えばスリーブとして構成することができ、また、ケーシング１２０は材料として例えば深絞りされた鋼を有することができる。択一的に、別の金属又はプラスチックも使用することができる。変換器コア１１８は背面側において、上述したように分離素子１２８と完全に又は部分的に同一のものであっても良い減衰材料１３６によって減衰されている。
【００２８】
超音波変換器１１０は背面側において、例えばカバーリングとして構成することができるカバー１４０によって閉鎖される。カバー１４０はそれと同時にコンタクトピン１３８、例えば二つのコンタクトピンも、例えばクランプ止め又は射出成形により固定することができる。カバー１４０を例えばクランプ、ネジ止め、差込ピン、接着、又は、図１に示したように縁曲げ部１４６によってケーシング１２０と結合させることができる。一般的に、力結合、形状結合及び／又は素材結合による任意の結合方法が可能である。ケーシング１２０の内部、即ち、ケーシング内部空間１４８においては、給電線１４２が音響電気変換素子１１２との接触接続を仲介している。
【００２９】
超音波変換器１１０の前部領域はシーリングフィルム１３０によって覆われ、このシーリングフィルム１３０は整合体１１４及びケーシング１２０に有利には接着されている。シーリングフィルム１３０のためのフィルム材料として、例えばポリイミド、特にKapton(R)、ＰＥＥＫ、テフロン又は上述のポリマー材料とは異なる材料又は別のポリマー材料もしくは上述のポリマー材料及び／又は他のポリマー材料の組み合わせを使用することができる。択一的又は付加的に、薄い金属フィルムも論理的には可能である。フィルムの厚さは有利には最大で約５０μｍであることが望ましく、特に２５μｍのオーダ、又は２５μｍよりも遙かに小さいオーダであることが望ましい。放射面１３２の垂線方向への可能な限り良好な音響的な放射と、放射面１３０に沿った固体伝播音の可能な限り小さい更なる伝播と、可能な限り小さい媒体浸透との間での妥協案が採用される。
【００３０】
図１に示されている実施例においては、シーリングフィルム１３０が例えば実質的に平坦な主領域１５０を、特に放射面１３２の領域において有している。この主領域１５０を介して超音波が送信又は受信される。この主領域１５０を、観念的には、算術的な平面の形態で外方に向かって延ばすことができる。平坦な主領域１５０の外側には、シーリングフィルム１３０の一部が、この算術的な平面から著しく遠ざけられているようにシーリングフィルム１３０が変形されている領域が存在する。この領域が伸縮変形部１３４の実施例である。この種の顕著な変形部の基準を、例えば、主領域１５０の平面からの距離が１００μｍのオーダ又はそれ以上のオーダとすることができる。即ち有利には、一般的にこの実施例において、又は、他の実施例においても、伸縮変形部１３４は少なくとも１００μｍのオーダを有している。
【００３１】
図１８には、シーリングフィルム１３０の伸縮変形部１３４の領域の種々の経過が示されている。これらの経過は改めて、顕著な変形が生じていること、またそれらの変形がどのように生じる可能性があるかを示している。つまり、伸縮変形部１３４がその寸法から出発して、温度変動及び／又は圧力変動に基づき期待される移動のオーダにある少なくとも一つの変形部を含むように伸縮変形部１３４を構成することができる。図１８では、フィルムの領域において、参照符号Ａで表されている表面が変形プロセスによって、この表面が実質的に等しく止まることができるように、即ち、変換器コア１１８（図１８においては図示されていない）が例えば変換器コア１１８内の材料の熱膨張及び／又は圧力負荷によって相応に軸方向に移動する場合に伸張部を有していないか、又は極僅かな伸張部しか有していないように、平坦なフィルムに比べて拡大される。軸方向の移動は図１８において参照符号Ｂで表されている。
【００３２】
変換器コア１１８の放射面１３２は図１における実施例において例示的に平坦に示されている。別の構成も基本的には可能である。つまり、例えば、整合体１１４の表面、例えばインピーダンス整合層もしくは入力結合素子の表面自体が非平坦に構成されている場合には別の構成が可能である。例えば、この表面に一つ又は複数の層を設けることができるか、この表面を円錐台の形状で構成することができる。これによって、空気室への入力結合特性は、例えば帯域幅、放射特性又は他の判定基準に関して好適な影響を及ぼすことができる。この場合には、シーリングフィルム１３０は平坦な主領域を有していない。それにも関わらず、伸縮変形部１３４としての付加的な変形領域を分離部の領域内に取り付け、ケーシング１２０に対してケーシングコア１１８が移動する際にシーリングフィルム１３０に掛かる負荷を低減することができる。
【００３３】
図２及び図３には、図１による実施例の伸縮変形部１３４の異なる負荷状態が断面図で示されている。所定の温度において例えば図２に示されているようなシーリングフィルム１３０の変形が生じると、所定の比較的高い背圧又は所定の比較的低い温度では、図３に示されているような幾何学形状が生じる。しかしながら図２による状況は、（下記において更に詳細に説明するが）ケーシング１２０が減衰材料又は分離材料でもって充填されているか、又は、それらの材料が温度影響下で硬化される場合にも存在する。
【００３４】
図４から図１２には、超音波変換器１１０を製造するための製造方法の実施例の種々のステップが示されている。例示的ではあるが、図１に示した実施例による超音波変換器１１０が製造される。従って、個々の素子に関しては、図１の上記の説明を参照することができる。本発明により提案される方法を用いて別の超音波変換器１１０を製造することも基本的に可能である。
【００３５】
図４には、一連のプロセスにおいて考えられる出発点として、ケーシング１２０、シーリングフィルム１３０及び入力結合素子として機能する整合体１１４を含む構造群が示されている。この構造群は図２に示されているように成形型１５２にはめ込まれる。例示的ではあるが、以下では、この成形型１５２はＬＳＲプロセスのための成形型であることを前提とする。しかしながら基本的には別の種類の成形付与プロセス、例えば、分離素子１２８を製造するために少なくとも一つの出発材料の成形付与が行なわれる、注型プロセス及び／又は射出成形プロセス及び／又は射出プレスプロセスも使用することができる。成形型１５２は図４において単にシンボリックに示唆されている。この成形型１５２は更に別の素子を含むことができる。図示されている実施例において、成形型１５２は第１の成形部材１５４を含んでおり、この第１の成形部材１５４においては製造すべき伸縮変形部１３４の領域に凹状輪郭部１５６が設けられており、この凹状輪郭部１５６が後の伸縮変形部１３４の形状を規定することができる。例えば、この凹状輪郭部１５６は上述の領域において凹部、例えば溝の形状、例えば丸みを有する断面を備えた溝の形状、例えば放物線の形状、又は、丸い断面の形状の凹部を有することができる。別の形状も考えられる。更に成形型１５２は図示していない別の成形部材を含むことができる。
【００３６】
更に、図５に示されている方法ステップでは、パンチ１５８がケーシング１２０のケーシング内部空間１４８に挿入される。このステップでは、それと同時にオプションとして、ケーシング１２０を第１の成形部材１５４に対して押し付けることができる。図６に示されているように、パンチ１５８が整合体１１４に押し付けられ、その周囲においてケーシング１２０の段部１４４及び／又はケーシング１２０の他の種類の湾曲部に対してシーリングされ、その一方では、それと同時にケーシング１２０がシーリングフィルム１３０と共に第１の成形部材１５４に押し付けられるように、パンチ１５８を下降させることができる。従って、パンチ１５８は成形型１５２の構成部材であって良く、また、この成形型１５２の別の成形部材として機能する。しかしながら別の構成も基本的に可能である。通路１６０を介して、変形可能な材料１６２が、整合体１１４もしくはパンチ１５８とケーシング１２０との間の中間空間１２６に射出される。変形可能な材料１６２は、例えば化学的な反応及び／又は物理的な相転移によって分離素子１２８を形成することができる原料で良い。例えば、この変形可能な材料として液体シリコーン（ＬＳＲ；Liquide Silicone Rubber）が考えられる。変形可能な材料は成形型１５２内で加熱され、これによって高い圧力が生じる。例えば、２００℃では１００ｂａｒから２００ｂａｒの圧力が生じる。この圧力はそれと同時にシーリングフィルム１３０を、凹状輪郭部１５６の領域にある第１の成形部材１５４の輪郭部へと押し付ける。この際にシーリングフィルム１３０が変形され、伸縮変形部１３４が生じる。
【００３７】
変形可能な材料に添加物、例えば充填材料を加えることができるか、又は、変形可能な材料に中空部を設けることができる。このようにして、例えば、最適な固体伝播音分離及び／又は最適な固体伝播音減衰を行うことができる。このようにして、分離素子１２８の特性を調整することができる。発泡シリコーン、又は、ガラス及び／又はプラスチック球及び／又は中空球の混合物が特に適している特に後者、即ちプラスチック球又はプラスチック中空球を熱によって容易に変形させることができ、また、特に有利な分離特性を生じさせることができる。それらの球の非常に簡単なやり方での混合は、硬質分が混合される前のシリコーンの樹脂成分への混入である。シリコーンを泡状にするための他の可能性、しかしながら通常は実現が難しい可能性は物理的又は化学的な方法である。後者の場合には、泡形成をそれどころか中間空間１２６内の目的の位置において行うことができる。
【００３８】
図７に示されている射出プロセスの後に、パンチ１５８は図８に示されているステップにおいて再びケーシング内部空間１４８から取り外される。続いて、図９及び図１０に示されているステップにおいて、音響電気変換素子１１２が挿入される。この音響電気変換素子１１２を例えば、図９に示されているように、構造群として設けることもできる。この構造群は例えば、音響電気変換素子１１２の他にコンタクトピン１３８及び給電線１４２並びにカバー１４０を含むことができる。音響電気変換素子１１２、例えば圧電変換素子を特に真空つかみ装置１６４を用いて挿入することができる。音響電気変換素子１１２を例えば整合体１１４と素材結合により、例えば接着法により結合させることができる。別の方式の実装も基本的には可能である。例えば、音響電気変換素子１１２がケーシング内部空間１４８内に挿入された後に、電気音響変換素子１１２の接触接続を行なうことも可能である。しかしながら、既に接触接続されている音響電気変換素子１１２を用いる図示されている実装方式が有利である。音響電気変換素子１１２を挿入及び固定した後に、カバー１４０を、図１１に示されているように、例えば上述の縁曲げ部１４６又は別の種類の固定方式を用いて固定することができる。続いて、残存するケーシング内部空間１４８を、図１２に示されているように、減衰材料１３６でもって充填することができる。この時点又は別の時点において、完成した超音波変換器１１０を第１の成形部材１５４から取り外すことができる。
【００３９】
上述したように、例えば、凹状輪郭部１５６はその輪郭部によって伸縮変形部１３４の形状を設定することができる。変形部の輪郭の考えられるヴァリエーションは図１３から図１７に例示的に示されている。成形型１５２の第１の成形部材１５４も例示的にそれぞれ一緒に示されている。これらの実施の形態において、図１３は、図１に示した実施例に類似して、または図１に示した実施例と同様に、伸縮変形部１３４が流体媒体１１６に向かって突出している伸張ひだを有している例を示している。これに対して図１４には、伸張ひだが中間空間１２６に向かって突出している実施例が示されている。
【００４０】
図１３及び図１４における実施例では、放射面１３２がケーシング１２０の縁部１２４を有する平面内に配置されているが、図１５から図１７に示されている実施例においては、縁部１２４に対して放射面１３２がずらされている。これによって段状の変形部が生じ、シーリングフィルム１３０はこの段状の変形部の領域において、放射面１３２の平面から縁部１２４の平面へと移行する。図１５に示されている実施例においては、放射面１３２の平面がケーシング内部空間１４８の方向に向かって縁部１２４に対してずらされている。付加的に、図１５に同様に示されているように、中間空間１２６の領域においては更に伸張ひだを設けることができ、この場合にこの伸張ひだは同様にケーシング内部空間１４８に向かって突出している。
【００４１】
これに対して図１６は、放射面１３２の平面が流体媒体１１６の方向に向かって縁部１２４に対してずらされている実施例を示す。付加的に、図１６に示されているように、中間空間１２６の領域においては、更に伸張ひだを設けることができ、この伸張ひだはこの実施例において例示的に流体媒体１１６に向かって突出している。最後に、図１７は、例えば図１６と同様にずれが生じているが、この段状の変形部に付加的に別の伸張ひだは設けられていない実施例を示す。この場合には、段状のずれのみで伸縮変形部１３４が形成されている。段状の変形部は例えば、上述のように、少なくとも１００μｍのオーダ、有利にはそれ以上のオーダにある平面のずれを含むことができる。しかしながら、特に図１７による実施例における輪郭は通常の場合、シーリングフィルム１３０が実質的に伸縮されることなく、二つの方向への変換器コア１１８の軸方向の移動を実現する図３又は図１３による実施例とほぼ同じ幾何学が室温において生じる程に大きく冷却中に変化する。
【００４２】
上述の実施例、特に図４から図１２に示した本発明による方法の実施例を、本発明の基本的な着想から逸脱すること無く、種々のやり方で変更することができる。つまり、例えば、シーリングフィルム１３０の変形部を別の時点又は別のやり方で伸縮変形部１３４が生じるように形成することができる。つまり、例えば、フィルム１３０をケーシング１２０に接着する前に変形部を形成することが考えられる。更には、伸縮変形部１３４を形成するために、真空深彫り法及び／又はオートクレーブ法を使用することができる。深彫りを真空又は気圧を用いずに行なうことができ、例えばテンター及び／又は成形型を用いて、例えばホットスタンピング法の形で行なうことができる。更には、択一的又は付加的に、接着中又は接着前に変形部を形成することができる。また接着後にも、例えばＬＳＲプロセスによって、変形を行なうことができる。更には、ＬＳＲプロセス又は充填プロセスの前又はその間にも変形を行なうことができる。この場合には、例えば、シーリングフィルム１３０を成形型１５２にはめ込む前に事前に伸張させることが好適であり、最終的な成形付与を例えば、充填プロセスの間、例えばＬＳＲプロセスの間の２回目の変形によって行なうことができる。更には、シーリングフィルム１３０を一般的に位置決め補助部としても利用することができる。これは例えば、図４に示されているように、ケーシング１２０、シーリングフィルム１３０及び整合体１１４を含んでおり、センタリングされた構造を有しているプレ構造群が使用される場合には殊に簡単に実現することができる。従って、少なくともこのプレ構造群の構成部分がいずれにせよ複雑な挿入プロセス、例えばＬＳＲプロセスにおいて相互に位置決めする必要がないことを保証することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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