(57)【要約】著しいクリープが支配的となり得る場合、および従来と異なる構築材料を使用するとき、従来と異なる作製方法または接合方法を用いるとき、あるいは見せかけのアーチファクトが生じるときに、基材しきい値温度以上の温度で動作するマイクロチャネルデバイス、特に拡散接合されたシムを利用するマイクロチャネルデバイスの最大許容作動圧力を判定するための方法。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロチャネルデバイスの最大許容作動圧力（ＭＡＷＰ）を判定する方法であって、前記マイクロチャネルデバイスは複数のシムを含み、前記シムは基材を含み、前記シムは少なくとも１つのマイクロチャネル作製技法によって接合され、
（ａ）接合された材料の試料についての低温における少なくとも第１の材料特性に関する試験を行なうステップ、
（ｂ）接合された材料の前記試料についての低温における前記少なくとも第１の材料特性が基材の前記試料についての前記低温における前記少なくとも第１の材料特性より劣っているときに、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、前記破裂試験は、前記少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、前記第２の状態は、基材しきい値温度以上の温度を含むステップ、
（ｃ）接合された材料の前記試料についての前記低温における前記少なくとも第１の材料特性が基材の前記試料の前記低温における前記少なくとも第１の材料特性以上であるときに、接合された材料の試料についての設計温度における少なくとも第１の材料特性に関する試験を行うステップ、
（ｄ）接合された材料の前記試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性より劣っているときに、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、前記破裂試験は、前記少なくとも１つの破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、前記第２の状態は前記基材しきい値温度以上の温度を含むステップ、
（ｅ）接合された材料の前記試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性以上であるときに、少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの有無について代表マイクロチャネルデバイスを調べるステップ、および
（ｆ）前記代表マイクロチャネルデバイスにおいて少なくとも１つの見せかけのアーチファクトが存在するとき、および前記少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの効果が計算可能でないときに、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、前記破裂試験は、前記少なくとも１つの破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、前記第２の状態は、前記基材しきい値温度以上の温度を含むステップ
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記マイクロチャネルデバイスはマイクロチャネル反応器であり、前記少なくとも１つの代表破裂試験デバイスは、高さ、幅、長さ、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されないチャネル寸法；方法、時間、温度、圧力、またはそれらの組み合わせを考慮するがそれらに限定されない、スタンピング、拡散接合を含むがそれに限定されない接合、を含むがそれらに限定されない作製方法；仕上げ、不動態化、エッチング、清浄化、被覆、平坦さ、表面形状、波形、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない表面調製；壁の厚さ；６１７合金を含むがそれに限定されない基材；リブの寸法；熱処理サイクル；製造時の加熱サイクル；シムの厚さ；対称性；サイズの尺度；またはそれらの組み合わせの点で前記マイクロチャネルデバイスを代表する方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、ステップ（ｂ）の前記破裂試験、ステップ（ｄ）の前記破裂試験、およびステップ（ｆ）の前記破裂試験は、下記の順序のステップ：
（Ａ）前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップ、
（Ｂ）前記代表破裂試験デバイスを前記第２の状態の温度に保持したまま、前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ、および
（Ｃ）前記代表破裂試験デバイスを実質的に第２の状態の温度および実質的に第２の状態の圧力に一定時間保持するステップ
をさらに含む方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の方法であって、ステップ（ｂ）の前記破裂試験、ステップ（ｄ）の前記破裂試験、およびステップ（ｆ)の前記破裂試験は、下記の順序のステップ：
（Ａ）前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップ、および
（Ｂ）前記代表破裂試験デバイスを前記第２の状態の温度に保持したまま、前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の圧力から過剰の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ
をさらに含む方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の方法であって、ステップ（ｂ）の前記破裂試験、ステップ（ｄ）の前記破裂試験、およびステップ（ｆ）の前記破裂試験は、下記の順序のステップ：
（Ａ）前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ、および
（Ｂ）前記代表破裂試験デバイスを第２の状態の圧力に保持したまま、前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の温度から破壊されるまで実質的に一定の速度で加熱するステップ
をさらに含む方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法であって、ステップ（ｂ）の前記破裂試験、ステップ（ｄ）の前記破裂試験、およびステップ（ｆ）の前記破裂試験は、前記圧力を毎分約１バールから毎分約１０バールの実質的に一定の速度で上昇させることをさらに含む方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の方法であって、ステップ（ｂ）の前記破裂試験、ステップ（ｄ）の前記破裂試験、およびステップ（ｆ）の前記破裂試験は、前記温度を毎分約１℃から毎分約１０℃の実質的に一定の速度で上昇させることをさらに含む方法。
【請求項８】
請求項１、２または４のいずれか１項に記載の方法であって、ステップ（ｂ）の前記破裂試験、ステップ（ｄ）の前記破裂試験、およびステップ（ｆ）の前記破裂試験は、前記代表破裂試験デバイスを破壊されるまで加圧することをさらに含む方法。
【請求項９】
請求項１または２に記載の方法であって、ステップ（ｅ）は、スタンプロールオーバー、炭化物沈殿、シムリブの位置決め不良またはオフセット、チャネル壁のたわみ、粒子サイズ成長、またはそれらの組み合わせの存在を判定することをさらに含む方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、ステップ（ｅ）は、スタンプロールオーバーのサイズ、炭化物沈殿、シムリブの位置決め不良またはオフセット、シムの厚さ、チャネル壁のたわみ、または粒子サイズ成長をシムサイズと比較することをさらに含む方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、ステップ（ｅ）は、シムの厚さに対する粒子サイズ成長の存在を判定することをさらに含む方法。
【請求項１２】
代表破裂試験デバイスを破裂試験するための方法であって、下記の順序のステップ：
（ａ）前記デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップであって、前記第２の状態の温度は、基材しきい値温度以上であるステップ、
（ｂ）前記デバイスを前記第２の状態の温度に保持したまま、前記デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ、および
（ｃ）前記デバイスを実質的に前記第２の状態の温度および実質的に前記第２の状態の圧力に一定時間保持するステップ
を含む方法。
【請求項１３】
代表破裂試験デバイスを破裂試験するための方法であって、下記の順序のステップ：
（ａ）前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ、および
（ｂ）前記代表破裂試験デバイスを実質的に第２の状態の圧力に保持したまま、前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の温度から破壊されるまで実質的に一定の速度で加熱するステップ
を含む方法。
【請求項１４】
請求項５または１３に記載の方法であって、前記代表破裂試験デバイスを前記第２の状態の圧力に加圧するステップの後に、前記代表破裂試験デバイスを実質的に前記第２の状態の圧力に一定時間保持するステップをさらに含む方法。
【請求項１５】
代表破裂試験デバイスを破裂試験するための方法であって、下記の順序のステップ：
（ａ）前記代表破裂試験デバイスを第１の状態温度から第２の状態温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップ、および
（ｃ）前記代表破裂試験デバイスを前記第２の状態の温度に保持したまま、前記代表破裂試験デバイスを第１の状態の圧力から過剰の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１２または１５に記載の方法であって、前記第２の状態の温度は、設計温度付近より高い方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記設計温度は、しきい値温度付近より高い方法。
【請求項１８】
請求項３、４、１２または１５のいずれか１項に記載の方法であって、前記代表破裂試験デバイスを前記第１の状態の温度から前記第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップの後に、前記破裂試験デバイスを熱平衡に到達させるステップをさらに含む方法。
【請求項１９】
請求項１２、１３または１５のいずれか１項に記載の方法であって、前記一定の加熱速度は、毎分約１℃から毎分約１０℃の間である方法。
【請求項２０】
請求項１２、１３または１５のいずれか１項に記載の方法であって、前記一定の加圧速度は、毎分約１バールから毎分約１０バールの間である方法。
【請求項２１】
基材しきい値温度（Ｔしきい値）以上の温度で動作するマイクロチャネルデバイスの前記最大許容作動圧力（ＭＡＷＰ）を判定する方法であって、前記マイクロチャネルデバイスは複数のシムを含み、前記シムは基材を含み、前記シムは少なくとも１つのマイクロチャネル作製技法によって接合され、
（ａ）接合された材料の試料についての低温における少なくとも第１の材料特性に関する試験を行うステップ、
（ｂ）接合された材料の前記試料についての低温における前記少なくとも第１の材料特性が基材の前記試料についての前記低温における前記少なくとも第１の材料特性より劣っているとき、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、前記破裂試験は、前記少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、前記第２の状態は、前記基材しきい値温度以上の温度を含むステップ、
（ｃ）接合された材料の前記試料についての前記低温における前記少なくとも第１の材料特性が基材の前記試料についての前記低温における前記少なくとも第１の材料特性以上であるとき、接合された材料の試料についての設計温度における少なくとも第１の材料特性に関する試験を行うステップ
（ｄ）接合された材料の前記試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性より劣っているときに、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、前記破裂試験は、前記少なくとも１つの破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、前記第２の状態は、前記基材しきい値温度以上の温度を含むステップ、
（ｅ）接合された材料の前記試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての前記設計温度における前記少なくとも第１の材料特性以上であるときに、少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの有無について代表マイクロチャネルデバイスを調べるステップ、および
（ｆ）前記代表マイクロチャネルデバイスにおいて少なくとも１つの見せかけのアーチファクトが存在するとき、および前記少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの効果が計算可能でないときに、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、前記破裂試験は、前記少なくとも１つの破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、前記第２の状態は、前記基材しきい値温度以上の温度を含むステップ
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００７年９月１４日出願の米国特許出願第１１／８５５，９９９号からの優先権を主張する。該出願は、本記載により参照によってあらゆる意味で本明細書に組み込まれる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、全体として、マイクロチャネル圧力容器に関する。詳しくは、本発明は、高温で動作する拡散接合されたマイクロチャネル熱交換器および複合形マイクロチャネル熱交換器／反応器の最大許容作動圧力判定および圧力容器認証に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国機械学会（ＡＳＭＥ）などの圧力容器認証機関がボイラーおよび圧力容器の設計、作製および検査を規制する安全規則を制定する。他の圧力容器認証機関は、圧力装置指令（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ（ＰＥＤ））に則る欧州委員会（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）、成立後日本規格協会によって刊行される日本工業規格（ＪＩＳ）を作り出すプロセスを調整する日本工業標準調査会、およびＩＳＯ１６５２８を整備している国際標準化機構（ＩＳＯ）を含む。例えば、ＡＳＭＥによって刊行されている国際ボイラーおよび圧力容器規約（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｂｏｉｌｅｒ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ｃｏｄｅ）は、製品がこの規約に適合することを認証するための適格性を得るために従うべき手順を提示している。適格性の道具立ては、例えば、圧力容器用のいわゆる「Ｕ」スタンプなどのＡＳＭＥ規約記号スタンプ（ＡＳＭＥ  Ｃｏｄｅ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｓｔａｍｐ）の使用を含む。この規約の要件を満たすために、最大許容作動圧力（ＭＡＷＰ）を判定する制定された式または静水圧試験にもとづいて容器の強度を計算してよい。
【０００４】
ＭＡＷＰ判定に際しては、構築基材（例えば１０ｘｘ炭素鋼、３１６Ｌ型ステンレスならびに他の鋼、ニッケル合金６１７ならびに他のニッケル合金、アルミニウム、チタン、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、これらの材料の合金、熱硬化性樹脂などの重合体、セラミックス、ガラス、重合体／ガラス繊維複合材料、石英、シリコン、またはそれらの組み合わせ）、構築部品を調製する方法（例えばスタンピング、光化学エッチングまたは機械加工、放電機械加工、レーザー切削、穿孔および磨砕）、接合する方法（例えば溶接、ロウ付け、拡散接合、はんだ付けおよび接着剤）、容器の設計およびさまざまな断面、通常の動作条件時だけでなく起動時および停止時にも容器に加わる圧力および温度の範囲、および見せかけのアーチファクトの有無など、多くの因子を考慮しなければならない。
【０００５】
しかし、制定された方法を用いてＭＡＷＰを十分に判定することができないとき、特に、従来と異なる構築材料を使用するとき、高温が予測されるとき、特にそれらの高温が著しいクリープを生じさせ得るとき、従来と異なる作製方法または接合方法を用いるとき、および、とりわけ、見せかけのアーチファクトが生じるとき、他の方法を使用しなければならない。従って、高温を使用するとき、特にクリープが著しくなり得るとき、従来と異なる構築材料、従来と異なる部品作製方法および接合方法を用いるとき、作製法に関わるアーチファクトが生じるとき、またはそれらの組み合わせのとき、ＭＡＷＰを判定し、認証基準を満たす方法への求めが存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
圧力デバイスの最大許容作動圧力（ＭＡＷＰ）を判定する方法を提供することが例示実施態様の目的である。
【０００７】
圧力容器についての認証要件を満たす方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【０００８】
従来と異なる作製方法によって作製された圧力容器についての認証要件を満たすための方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【０００９】
スタンピングによって形成された複数のシムを含むマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１０】
従来と異なる接合方法によって接合された圧力容器についての認証要件を満たすための方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１１】
拡散接合によって接合されたマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１２】
マイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１３】
複数のシムを含むマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１４】
クリープしきい値温度以上の温度で動作するマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１５】
接合された材料についての室温における特性が該基材についてのその室温におけるその特性以上でない場合にマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１６】
接合された材料についての設計温度における特性が該基材についてのその設計温度におけるその特性以上でない場合にマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１７】
ＭＡＷＰに対する影響が計算可能でない見せかけのアーチファクトを含むマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１８】
デバイスを破裂試験する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。
【００１９】
温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることによってデバイスを破裂試験する方法を提供することが例示実施態様のさらに別の目的である。第２の状態は、基材クリープしきい値温度以上の温度を含む。
【００２０】
以下の発明を実施するための形態および添付の請求項において、例示実施態様のさらに別の目的を明らかにする。
【００２１】
マイクロチャネル圧力容器について、特に、制定された計算手順または認証手順が適用可能でないことがある、スタンピングによるＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）（ニューヨーク州ニューハートフォード（Ｎｅｗ  Ｈａｒｔｆｏｒｄ，ＮＹ）のスペシャルメタルズコーポレーション（Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））６１７合金のシムから拡散接合によって作製されたマイクロチャネル圧力容器について、最大許容作動圧力（ＭＡＷＰ）を判定するための方法を開示する。さらに、動作温度が高いとき、例えば、材料の絶対温度融点の約２分の１以上の温度など、クリープが著しくなる場合、または作製方法に関わるアーチファクトが完成容器中に存在し得るとき、特別な考慮が必要なことがある。
【００２２】
構築基材自体についての特性および計算法が知られていなければ、最初に、起動、正常動作、ならびに正常停止および非常停止を含むさまざまな動作条件を考慮して基材だけを試験してよい。構築基材を試験してよいが、実際には、容器自体はさまざまな方法を用いて構築されるかまたは接合される。これを考慮に入れるために、刊行されている規約類では選ばれた接合方法が言及されている。従って、基材の特性が知られているかまたは確実であり、接合方法が規定され、承認されていれば、公表されている計算機方法を用いて認証のための適用可能な要件を満たすことが可能なことがある。
【００２３】
実際には、ほとんどの場合、基材の特性は既知である。しかし、それでも、接合された材料の特性が既知のとき、規定され、承認された認証手順が適用可能でないことがある。そのような場合、従来の試験方法を用いて引張り強さ、靭性、クリープ、疲労寿命、および疲労強度など、接合された材料の特性を取得し得ることがある。一般に、そのような試験は、調製されたら適切な試験に付される試料を調製することを含む。例えば拡散接合などの従来と異なる接合方法によって、例えば６１７合金から作製されたマイクロチャネルデバイスなどの複雑な圧力容器の場合、得られた接合済み材料の特性でさえも、少なくとも部分的にクリープしきい値温度より高い動作温度および作製プロセス全体における固有のアーチファクトによって、最終的な完成デバイスを代表していないことがある。このような場合、複雑ではあるが代表性を有する破裂試験を設計し、実行しなければならない。この事例では、そのような試験は、温度、圧力、上昇速度、および時間の変化を含む。
【００２４】
しかし、問題の温度がクリープしきい値温度より高く、低温（著しいクリープ範囲未満）または高温（著しいクリープ範囲を超える）のどちらかにおける接合された材料の特性が、通常の基材についてのそれらの特性より劣るなら、規定された認証計算も規定された破裂試験手順も十分でないことがある。認証承認を受けるために専用の破裂試験手順が必要となることがある。
【００２５】
容器の要素、例えばマイクロチャネルデバイス用のシムまたはプレートの作製に由来する、または容器の要素の接合、例えばシムを拡散接合してマイクロチャネルデバイスを作り出すことに由来するアーチファクトの有無もＭＡＷＰおよび認証手順に影響を及ぼすことがある。例えば、そのようなアーチファクトが存在すると、規定された認証計算法を利用する代わりに破裂試験認証手順が必須となることがある。
【００２６】
作製後の材料特性がその基材の特性と同等でない場合、および刊行されている諸認証方法の範囲内に接合方法が含まれていないか、または試験された接合済み材料の特性が代表的でないと思われる場合、例えば代表デバイスの実際の破裂試験を含むさらに別の試験が必要なことがある。
【００２７】
１つの例示実施態様では、基材を含み、少なくとも１つのマイクロチャネル作製技法によって接合された複数のシムを含むマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定するための方法を提供する。例示実施態様では、デバイス動作温度が基材しきい値温度（Ｔしきい値）以上であるという条件が真であるかまたは偽であるかの判定を行う。デバイス動作温度がＴしきい値以上であるという条件が真なら、接合された材料の試料についての低温における少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該低温における該少なくとも第１の材料特性以上であるという条件が真であるかまたは偽であるかの判定を行う。接合された材料の試料についての低温における該少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該低温における該少なくとも第１の材料特性以上であるという条件が偽なら、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行う。接合された材料の試料についての低温における該少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該低温における該少なくとも第１の材料特性以上であるという条件が真なら、接合された材料の試料についての設計温度における少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該設計温度における該少なくとも第１の材料特性以上であるという条件が真であるかまたは偽であるかの判定を行う。接合された材料の試料についての設計温度における少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該設計温度における該少なくとも第１の材料特性以上であるという条件が偽なら、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行う。接合された材料の試料についての設計温度における少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該設計温度における該少なくとも第１の材料特性以上であるという条件が真なら、少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの存在という条件が真であるかまたは偽であるかの判定を行う。少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの存在という条件が真なら、該設計温度における少なくとも１つの見せかけのアーチファクトのＭＡＷＰに対する少なくとも１つの効果が計算可能であるという条件が真であるかまたは偽であるかの判定を行う。該設計温度における少なくとも１つの見せかけのアーチファクトのＭＡＷＰに対する少なくとも１つの効果が計算可能であるという条件が偽なら、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行なう。
【００２８】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、デバイス動作温度を判定することをさらに含む。
【００２９】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、デバイス動作温度を正常な動作温度、ランダムな動作の撹乱によってもたらされる最大温度、動作の変化によってもたらされる最大温度、最大起動温度、および最大停止温度の１つとして選ぶことをさらに含む。
【００３０】
デバイスが水蒸気メタン改質装置を含むさらに別の例示実施態様では、本方法は、デバイス動作温度を約８００℃から約１２００℃の間で選ぶことをさらに含む。
【００３１】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、デバイス動作温度を約８００℃から約９５０℃の間で選ぶことをさらに含む。
【００３２】
さらに別の例示実施態様では、基材は、少なくとも３５パーセントのニッケルを含むニッケル合金である。
【００３３】
さらに別の例示実施態様では、ニッケル合金は、少なくとも６０パーセントのニッケルを含む。
【００３４】
さらに別の例示実施態様では、基材は、６１７合金である。
【００３５】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を判定することをさらに含む。
【００３６】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を０．５×ＴＭＰとして選ぶことをさらに含む。ここで、ＴＭＰ＝基材の絶対温度融点である。
【００３７】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を約５３０℃から約５５２℃の間として計算することをさらに含む。
【００３８】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を０．３×ＴＭＰとして選ぶことをさらに含む。ここで、ＴＭＰ＝基材の絶対温度融点である。
【００３９】
基材が６１７合金であるさらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を約２０９℃から約２２０℃の間として計算することをさらに含む。
【００４０】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を基材クリープが支配的となる温度として選ぶことをさらに含む。
【００４１】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を基材クリープ応力限界が基材引張り限界より小さくなる温度として選ぶことをさらに含む。
【００４２】
さらに別の例示実施態様では、基材クリープ応力限界は、約１００，０００時間後に破断を生じさせる最小応力の８０パーセントである。
【００４３】
さらに別の例示実施態様では、基材クリープ速度応力限界は、１，０００時間あたり約０．０１パーセントのクリープ速度を生じさせる平均応力の１００パーセントである。
【００４４】
さらに別の例示実施態様では、基材引張り限界は、引張り強さを３．５で除した商付近である。
【００４５】
基材が６１７合金であるさらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を約６２５℃から約７１０℃の間として選ぶことをさらに含む。
【００４６】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、Ｔしきい値を基材クリープ応力限界が基材降伏限界より小さくなる温度として選ぶことをさらに含む。
【００４７】
さらに別の例示実施態様では、基材降伏限界は、降伏応力の約３分の２である。
【００４８】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、最大引張り強さ、降伏強さ、降伏引張り強さ、破断時パーセント伸張率、またはそれらの組み合わせからなる群から少なくとも第１の材料特性を選ぶことをさらに含む。
【００４９】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、低温をＴしきい値より低く、室温付近であるとして選ぶことをさらに含む。
【００５０】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、設計温度をデバイス動作温度以上として選ぶことをさらに含む。
【００５１】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、℃で表した動作温度プラス約５０℃未満として設計温度を選ぶことをさらに含む。
【００５２】
さらに別の例示実施態様では、デバイスはマイクロチャネル反応器であり、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスは、高さ、幅、長さ、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されないチャネル寸法；方法、時間、温度、圧力、またはそれらの組み合わせを考慮するがそれらに限定されない、スタンピング、拡散接合を含むがそれに限定されない接合を含むがそれらに限定されない作製方法；仕上げ、不動態化、エッチング、清浄化、被覆、平坦さ、表面形状、波形、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない表面調製；壁の厚さ；６１７合金を含むがそれに限定されない基材；リブの寸法；加熱処理サイクル；製造時の加熱サイクル；シムの厚さ；対称性；サイズの規模：またはそれらの組み合わせの点でデバイスを代表している。
【００５３】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、スタンプロールオーバー、炭化物沈殿、シムリブの位置決め誤りまたはオフセット、チャネル壁のたわみ、粒子サイズ成長、またはそれらの組み合わせの存在を判定することをさらに含む。
【００５４】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、スタンプロールオーバーのサイズ、炭化物沈殿、シムリブの位置決め誤りまたはオフセット、シムの厚さ、チャネル壁のたわみ、または粒子サイズ成長をチャネルサイズと比較することをさらに含む。
【００５５】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、シムの厚さと比較した粒子サイズ成長の存在を判定することをさらに含む。
【００５６】
さらに別の例示実施態様では、代表デバイスを破裂試験するための方法を提供する。例示実施態様では、デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱し、熱平衡状態に到達させる。第２の状態の温度は基材しきい値温度以上である。次に、デバイスを第２の状態の温度に保持したまま、第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧する。最後に、デバイスを実質的に第２の状態の温度および実質的に第２の状態の圧力に一定時間保持する。
【００５７】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、デバイスを予熱した気体で加圧することをさらに含む。
【００５８】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、設計温度付近より高い第２の状態の温度を含む。
【００５９】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、しきい値温度付近より高い第２の状態の圧力を含む。
【００６０】
さらに別の例示実施態様では、第２の状態の温度は、約３０バールより高い。
【００６１】
さらに別の例示実施態様では、一定の加熱速度は、著しいクリープを避けるように選ぶ。
【００６２】
さらに別の例示実施態様では、一定の加熱速度は、毎分約１℃から毎分約１０℃の間である。
【００６３】
さらに別の例示実施態様では、第２の状態の温度は、約９００℃より高い。
【００６４】
さらに別の例示実施態様では、一定の加圧速度は、毎分約１バールから毎分約１０バールの間である。
【００６５】
さらに別の例示実施態様では、代表デバイスを破裂試験するための方法を提供する。例示実施態様では、デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧し、一定時間保持する。次に、デバイスを第２の状態の圧力に保持したまま、第１の状態の温度から破壊されるまで実質的に一定の速度で加熱する。
【００６６】
さらに別の例示実施態様では、第２の状態の圧力は、約３０バールより高い。
【００６７】
さらに別の例示実施態様では、一定の加圧速度は、毎分約１バールから約１０バールの間である。
【００６８】
さらに別の例示実施態様では、一定の加熱速度は、毎分約１℃から約１０℃の間である。
【００６９】
さらに別の例示実施態様では、代表デバイスを破裂試験するための方法を提供する。例示実施態様では、デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱し、熱平衡状態に到達させる。次に、デバイスを第２の状態の温度に保持したまま、第１の状態の圧力から過剰の圧力へ実質的に一定の速度で加圧する。
【００７０】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、設計温度付近の第２の状態の温度を含む。
【００７１】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、しきい値温度付近より高い設計温度を含む。
【００７２】
さらに別の例示実施態様では、一定の加熱速度は、毎分約１℃から毎分約１０℃の間である。
【００７３】
さらに別の例示実施態様では、第２の状態の温度は、約９００℃より高い。
【００７４】
さらに別の例示実施態様では、一定の加圧速度は、毎分約１バールから毎分約１０バールの間である。
【００７５】
さらに別の例示実施態様では、本方法は、代表破裂試験デバイスを破壊されるまで加圧することをさらに含む。
【００７６】
さらに別の例示実施態様では、基材しきい値温度（Ｔしきい値）以上の温度で動作するマイクロチャネルデバイスのＭＡＷＰを判定するための方法を提供する。この例示実施態様では、マイクロチャネルデバイスは複数のシムを含み、シムは基材を含み、シムは少なくとも１つのマイクロチャネル作製技法によって接合される。本方法は、接合された材料の試料についての低温における少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該低温における該少なくとも第１の材料特性以上であるという第１の条件が真であるかまたは偽であるかを判定するステップ；第１の条件が偽のとき、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、破裂試験は、該少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態は、基材しきい値温度以上の温度を含むステップ；第１の条件が真のとき、接合された材料の試料についての設計温度における少なくとも第１の材料特性が基材の試料についての該設計温度における該少なくとも第１の材料特性以上であるという第２の条件が真であるかまたは偽であるかを判定するステップ；第２の条件が偽のとき、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、該破裂試験は、該少なくとも１つの破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態は、該基材しきい値温度以上の温度を含むステップ；第２の条件が真のとき、少なくとも１つの見せかけのアーチファクトの存在という第３の条件が真であるかまたは偽であるかを判定するステップ；第３の条件が真のとき、該設計温度における少なくとも１つの見せかけのアーチファクトのＭＡＷＰに対する少なくとも１つの効果が計算可能であるという第４の条件が真であるかまたは偽であるかを判定するステップ；および第４の条件が偽のとき、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を行うステップであって、該破裂試験は、該少なくとも１つの破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態は、該基材しきい値温度以上の温度を含むステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】例示マイクロチャネルデバイスの分解軸測投影図である。
【図２】図１に例示した例示マイクロチャネルデバイスの軸測投影図である。
【図３ａ】図２の線３−３に沿った例示マイクロチャネルデバイスの断面の軸測投影図である。
【図３ｂ】図３ａの断面の正面図である。
【図４ａ】図２の線４−４に沿った例示マイクロチャネルデバイスの断面の軸測投影図である。
【図４ｂ】図４ａの切断面の正面図である。
【図５ａ】図２の線５−５に沿った例示マイクロチャネルデバイスの断面の軸測投影図である。
【図５ｂ】図５ａの切断面の正面図である。
【図６】基材試験試料の例示である。
【図７】作製済み材料の試験試料の例示である。
【図８】図７の８に示した作製済み材料の試験試料の一部分の断面の拡大図であり、粒子アーチファクトを例示している。
【図９】例示マイクロチャネルデバイスの一部分の断面の拡大図であり、リブオフセットアーチファクトを例示している。
【図１０】例示マイクロチャネルデバイスの一部分の断面の拡大図であり、「ロールオーバー」アーチファクトを例示している。
【図１１】クリープの考慮を含む本発明の例示実施態様を例示するフローチャートである。
【図１２】一定の温度および圧力における破裂試験を含む本発明の例示実施態様を例示するフローチャートである。
【図１３】一定の圧力において温度を上昇させる破裂試験を含む本発明の例示実施態様を例示するフローチャートである。
【図１４】一定の温度において圧力を上昇させる破裂試験を含む本発明の例示実施態様を例示するフローチャートである。
【図１５】例示基材である６１７合金について、温度に対する応力のさまざまな指標を例示するグラフである。
【図１６】温度および圧力を一定に保持する例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図１７】温度および圧力を一定に保持するさらに別の例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図１８】温度および圧力を一定に保持するさらに別の例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図１９】一定の圧力および上昇する温度を用いる例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図２０】一定の圧力および上昇する温度を用いるさらに別の例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図２１】一定の圧力および上昇する温度を用いるさらに別の例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図２２】一定の温度および上昇する圧力を用いる例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図２３】一定の温度および上昇する圧力を用いるさらに別の例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【図２４】一定の温度および上昇する圧力を用いるさらに別の例示破裂試験の結果を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
図面に例示する本発明の好ましい実施態様を説明するに際して、分りやすさのために特定の専門用語の助けを借りる。しかし、本発明は、そのように選ばれた特定の用語に限定されるものではなく、それぞれの特定の用語は、同様な目的を達成するために同様に機能するすべての技法的均等物を含むと理解するべきである。
【００７９】
図1〜５ｂに例示マイクロチャネルデバイス１０を示す。最初に図１を見ると、分解軸測投影図の例示マイクロチャネルデバイス１０を示している。マイクロチャネルデバイス１０は、協同してマイクロチャネルデバイス１０の複数のさまざまな構造要素を形成する複数のシム（例えば１２、１４、１６）を含む。一般に、シムは、任意の幅および高さを有してよく、好ましくは１０ミリメートル（ｍｍ）以下、いくつかの好ましい実施態様では５０から１，０００ミクロン（１ｍｍ）の間の厚さを有してよい実質的に平面のプレートまたはシートを指す。マイクロチャネルデバイス１０は、マイクロチャネルデバイス１０の周りを部分的に囲み、形を定める固体板である第１の末端シム１２を含む。次は、第１のマニホールドスロット３０を含む第１のマニホールドシム１４である。次は、複数の第１のリブ３３を含む１つ以上の第１のチャネルシム１６である。第１のリブ３３は、少なくとも部分的に複数の第１のチャネルスロット３２の形を定める。当業者には自明となるように、複数の第１のチャネルシム１６を設けて少なくとも部分的に複数の第１のチャネル１３２（例えば図３ａ〜５ｂ）の寸法を定めてよい。第１のマニホールドスロット３０の寸法が少なくとも部分的に第１のマニホールド１３０（例えば図２〜３ｂ、５ａおよび５ｂ）の寸法を定めてよい。同じく当業者には自明となるように、複数の第１のマニホールドシム１４を設けて少なくとも部分的に第１のマニホールド１３０の寸法を定めてよい。同じく当業者には自明となるように、例えば、第１のマニホールド１３０がマイクロチャネルデバイス１０から第１のチャネル１３２に入る流体の分配を可能にしてよい。次は、第２のマニホールドスロット３４を含む第２のマニホールドシム１８であり、第２のマニホールドスロット３４の寸法が少なくとも部分的に第２のマニホールド１３４（例えば図２〜３ｂ、５ａおよび５ｂ）の寸法を定める。当業者には自明となるように、複数の第２のマニホールドシム１８を設けて少なくとも部分的に第２のマニホールド１３４の寸法を定めてよい。同じく当業者には自明となるように、例えば、第２のマニホールド１３４が第１のチャネル１３２からマイクロチャネルデバイス１０を出る流体の回収を可能にしてよい。次は、第３のマニホールドスロット３６を含む第３のマニホールドシム２２であり、第３のマニホールドスロット３６の寸法が少なくとも部分的に第３のマニホールド１３６（例えば図２〜３ｂ、５ａおよび５ｂ）の寸法を定める。当業者には自明となるように、複数の第３のマニホールドシム２２を設けて少なくとも部分的に第３のマニホールド１３６の寸法を定めてよい。次は、複数の第２のリブ３９を含む１つ以上の第２のチャネルシム２４であり、第２のリブ３９が少なくとも部分的に複数の第２のチャネルスロット３８の形を定める。当業者には自明となるように、複数の第２のチャネルシム２４を設けて少なくとも部分的に複数の第２のチャネル１３８（例えば図３ａ〜５ｂ）の寸法を定めてよい。同じく当業者には自明となるように、例えば、第３のマニホールド１３６が第２のチャネル１３８からの流体の放出を可能にしてよい。次は、第４のマニホールドスロット４０を含��第４のマニホールドシム２６であり、第４のマニホールドスロット４０の寸法が少なくとも部分的に第４のマニホールド１４０（例えば図５ａおよび５ｂ）の寸法を定める。当業者には自明となるように、複数の第４のマニホールドシム２６を設けて少なくとも部分的に第４のマニホールド１４０の寸法を定めてよい。当業者には自明となるように、例えば、第４のマニホールド１４０が第２のチャネル１３８への流体の分配を可能にしてよい。最後に、第２の末端シム２８を設けてマイクロチャネルデバイス１０の周りを部分的に囲み、さらに形を定める。
【００８０】
マイクロチャネルデバイス１０は、複合形の反応器−熱交換器であってよい。マイクロチャネルデバイス１０は、混合、化学反応、加熱、冷却、熱交換、蒸発、凝縮、蒸留、吸収、吸着、または溶媒交換を含む１つ以上の化学的な単位操作を行うように設計するかまたは動作させてよい。シム（例えば１２、１４、１６）は基材を含み、基材は動作を可能にするのに十分な強度、寸法安定性および伝熱特性を提供する任意の材料を含んでよい。これらの材料は、鋼、ステンレス鋼（例えば３０４、３１６）アルミニウム、チタン、ニッケル、白金、ロジウム、銅、クロム、真鍮、任意の以上の金属の合金（例えばＩｎｃｏｎｅｌ６１７（登録商標）（スペシャルメタルズ）、Ｈａｙｎｅｓ  ＨＲ−１２０（登録商標）（ヘインズインターナショナルインコーポレイテッド（Ｈａｙｎｅｓ，Ｉｎｔ‘ｌ．，Ｉｎｃ．）、インディアナ州ココモ（Ｋｏｋｏｍｏ，ＩＮ））、Ｈａｙｎｅｓ  ＨＲ−２３０（登録商標）（ヘインズインターナショナル）、ハステロイ（登録商標）（ヘインズインターナショナル）、Ｍｏｎｅｌ（登録商標）（スペシャルメタルズ）、または酸化的分散強化合金）、重合体（例えば熱硬化性樹脂）、セラミックス、ガラス、１つ以上の重合体（例えば熱硬化性樹脂）およびガラス繊維を含む複合材料、石英、ケイ素、またはこれらのものの２つ以上の組み合わせを含む。これらの材料は、ロール状で供給されるか、キャストされるか、鍛造されるか、または押し出しされてよい。マイクロチャネルデバイス１０の部品は、ワイヤー放電機械加工、通常の機械加工、レーザー切削、光化学機械加工、電気化学機械加工、成形、ウォータージェット、スタンピング、エッチング（例えば化学エッチング、光化学エッチング、またはプラズマエッチング）、およびこれらの組み合わせを含む既知の技法を用いて作製してよい。拡散接合、レーザー溶接、拡散ロウ付け、および類似の方法によってシムの積層体（例えば１２、１４、１６）を接合させて集積デバイスを形成させてよい。
【００８１】
当業者には自明となるように、実際上無限の多様なマイクロチャネルデバイスが可能であり、その大多数はきわめて複雑であるが、本明細書に記載されている基本的な構成要素の実施態様である。
【００８２】
次に、図１１を見ると、特にマイクロチャネルデバイスの場合に圧力容器のＭＡＷＰを判定するための方法が示されている。ノード２００から始めると、動作温度（Ｔ動作）がしきい値温度（Ｔしきい値）以上であるかの判定を行う。Ｔ動作は、問題となる動作時にデバイスが動作し、ＭＡＷＰを判定しなければならない条件を定める温度である。例えば、通常は、Ｔ動作を正常な持続動作下のデバイスの正常な動作温度に選ぶ可能性がある。他の考慮事項は、例えば、正常な起動または停止時に予測される最大温度を含むであろう。さらに、ランダムな動作上の撹乱または正常な動作の変化から予測される最大温度を考慮することがある。選択として、Ｔ動作を上記温度のうちの１つの最大値として選んでよい。例えば、圧力容器がマイクロチャネルデバイスであり、マイクロチャネルデバイスが水蒸気メタン改質装置を含むなら、約８００℃から約１２００℃の間のＴ動作を選んでよい。さらに、約８００℃から約９５０℃の間のＴ動作を選んでよい。当業者には自明となるように、Ｔ動作は変化するが、考慮しているプロセスから容易に、端的に決定可能である。Ｔしきい値は、一般に基材クリープ特性が引張り応力または降伏応力のような基材特性にかかる許容応力を制約する最低温度として選んでよい。Ｔしきい値は、工学的な安全係数を考慮して設定した許容応力に関するさまざまな限界値を比較することによって選んでよい。１つの限界値は、例えば、基材の絶対温度融点の２分の１の温度であってよい。例えば、基材が６１７合金のとき、基材融点はある程度変動（約１，３３３℃から約１，３７７℃）してよい。この基準を用いるとＴしきい値は約５３０℃から約５５２℃の間となってよい。あるいは、例えば、Ｔしきい値は基材の絶対温度融点の約０．３倍として選んでよい。従って、６１７合金の基材の場合、Ｔしきい値は約２０９℃から約２２２℃の間となってよい。例えば、Ｔしきい値は、基材クリープ応力限界が基材引張り応力限界または基材降伏応力限界より小さくなる温度として選んでよい。例えば、限界は、以下の基準、すなわち（ａ）約１００，０００時間後に破断を生じさせる最小応力の８０パーセントの基材クリープ応力限界、（ｂ）１，０００時間あたり約０．０１パーセントのクリープ速度を生じさせる平均応力の約１００パーセントの基材クリープ速度応力限界、または（ｃ）引張り強さを３．５で除した商付近の基材引張り強度限界、の１つと関連した最低温度によるものであってよい。例えば、図１５を見ると、６１７合金の基材は、約６２５℃から約７１０℃の間のＴしきい値を示すであろう。例えば、Ｔしきい値は、基材クリープ応力限界が基材降伏限界より小さくなる温度に選んでよい。例えば、基材降伏限界が降伏応力限界の約３分の２であるとき。例えば、図１５を見ると、６１７合金の基材は、約６２５℃のＴしきい値を示すであろう。当業者には自明となるように、例えば、基材は、少なくとも３５パーセントのニッケルまたは少なくとも６０パーセントのニッケルを含むニッケル合金を含んでよい。
【００８３】
次に、図１１のノード２０２を再び見ると、Ｔ動作がＴしきい値以上でない（ノード２００は偽）なら、接合された材料についての設計温度における少なくとも１つの材料特性（ＪＭＰ設計）を基材についての設計温度における少なくとも１つの材料特性（ＢＭＰ設計）と比較する。図６に一般的な基材の試験試料５０を示し、一方、図７に一般的な接合された材料の試験試料５２を示す。図７に、拡散接合５８を用いて共接合された代表シム５６も例として示す。実施するときは、基材を含む複数の代表シム５６を一緒に接合し、試験試料５２を調製する。材料特性は、極限引張り強さ、降伏強さ、降伏引張り強さ、降伏時パーセント伸長率、クリープ速度、クリープ破断、割れ伝搬速度、またはそれらの組み合わせを含んでよいがそれらに限定されない。設計温度（Ｔ設計）は、安全係数ならびにデバイスおよびその動作における未知数を考慮するように選ぶ。例えば、Ｔ設計は常にＴ動作以上となり、Ｔ動作プラス例えば５０℃として選んでよい。ノード２０２によって表される評価がＢＭＰ設計以上のＪＭＰ設計を示さない（ノード２０２が偽である）なら、ＡＳＭＥなどの圧力容器認証機関によって規定された通常の破裂試験（ノード２０８）がＭＡＷＰを判定するのに十分となる。
【００８４】
図１１のノード２０２が真の判定（ＪＭＰ設計はＢＭＰ設計以上である）を示すなら、見せかけのアーチファクトの有無を判定する（ノード２０４）。そのような見せかけのアーチファクトは、デバイスの製造時および作製時に起こり得る通常避けることができない要素である。図８を見ると、それらは、拡散接合によって接合されたシム利用マイクロチャネルデバイスにおいては、例えば金属炭化物沈殿６０を含む。例えば、粒子サイズがシムの厚さと同程度に成長したとき、粒子成長（示していない）も存在することがある。
【００８５】
次に、図９を見ると、４つの代表シム７０、７２、７４、７６が一緒に接合されている。７２、７４の２つのシムからなる代表リブ７３、７５は位置決め不良であり、リブ７３、７５のオフセット７８、８０を生じている。そのようなオフセット７８、８０は、余分な応力集中点ならびに接合面積減少およびチャネル８２、８４の寸法変化を生じ得る。
【００８６】
次に、図１０を見ると、代表として、上部シム１８６、中間シム１９０、および下部シム１９４が第１のシム部分またはリブ１８８および第２のシム部分１９２をはさんでいる。それらの内部に２つのチャネル９２、２９２が形成される。図１０に例示するように、ノッチまたはロールオーバーのアーチファクト９４、９６と、たわみ部分２９６とが存在する。例えば、スタンピングプロセスの間にスタンプロールオーバーのアーチファクトが生じ、応力集中点９４、９６の一因となることがある。製造時の応力がたわみのアーチファクト２９６の一因となることもあり、たわみのアーチファクト２９６はロールオーバーのアーチファクトによってひどくなることがある。
【００８７】
実際にアーチファクトが見せかけであるかどうかの判定は、例えば、スタンプロールオーバー９４、９６のサイズ、金属炭化物沈殿６０、シムリブの位置決め不良またはオフセット（図９）、シムの厚さ（示していない）、チャネル壁のたわみ（図１０）、チャネル間または層間の相対的な圧力降下、または粒子サイズ（示していない）と、チャネルサイズまたはシム厚さとの比較による。
【００８８】
図１１を再び見ると、ノード２０４によって表される評価が真なら、ＡＳＭＥなどの圧力容器認証機関によって規定されている通常の破裂試験がＭＡＷＰを判定する（ノード２０８）のに十分である。ノード２０４によって表される評価が偽なら、ＡＳＭＥなどの圧力認証機関によって推奨されている計算がＭＡＷＰを判定する（ノード２０６）のに十分である。
【００８９】
ノード２００における判定が真の結果（Ｔ動作はＴしきい値以上である）を示すなら、ノード２１０に進み、接合された材料の試料についての低温における少なくとも第１の材料特性（ＪＭＰ低）が基材の試料についての低温における少なくとも第１の材料特性（ＢＭＰ低）以上であるという条件が真であるかまたは偽であるかの判定を行う。材料特性は、極限引張り強さ、降伏強さ、降伏引張り強さ、降伏時パーセント伸長率、クリープ速度、クリープ破断、割れ伝搬速度、またはそれらの組み合わせを含んでよいがそれらに限定されない。低温は、Ｔしきい値未満として選んでよく、多くの場合、室温付近、または約２０℃から約２３℃の間として選ぶ。
【００９０】
ノード２１０における判定が偽（ＪＭＰ低はＢＭＰ低以上でない）なら、代表破裂試験デバイスについて少なくとも１つの破裂試験を行う（ノード２１４）。そのような試験は、代表破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態はＴしきい値以上の温度を含む。
【００９１】
ノード２１０における判定が真（ＪＭＰ低はＢＭＰ低以上である）なら、ノード２１２に進み、ＪＭＰ設計がＢＭＰ設計以上であるかどうかの判定を行う。当業者には自明となるように、ノード２１２はノード２０２と同じ判定を含み、上記の説明があてはまる。ノード２１２における判定が偽（ＪＭＰ設計はＢＭＰ設計以上でない）なら、代表破裂試験デバイスについて少なくとも１つの破裂試験を行う。そのような試験は、代表破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態はＴしきい値以上の温度を含む。
【００９２】
ノード２１２における判定が真（ＪＭＰ設計はＢＭＰ設計以上である）なら、ノード２１６に進み、見せかけのアーチファクトの有無についての判定を行う。当業者には自明となるように、ノード２１６はノード２０４と同じ判定を含み、上記の説明があてはまる。
【００９３】
ノード２１６における判定が偽（見せかけのアーチファクトはない）なら、ＡＳＭＥなどの圧力認証機関によって推奨されている計算がＭＡＷＰを判定する（ノード２０６）のに十分である。
【００９４】
ノード２１６における判定が真（見せかけのアーチファクトは存在する）なら、ノード２１８に進み、Ｔ設計における見せかけのアーチファクトの効果が計算可能であるかという判定を行う。真ならノード２０８に進み、既に説明した破裂試験を行う。例えば、アーチファクトの効果は、スタンプロールオーバーのサイズ、炭化物沈殿、シムリブの位置決め不良またはオフセット、シムの厚さ、チャネル壁のたわみ、またはシム厚さと比較した粒子サイズ成長によっては、計算可能でないことがある。
【００９５】
ノード２１８における判定が偽（見せかけのアーチファクトのＴ設計効果は計算可能でない）なら、ノード２１４に進み、代表破裂試験デバイスについて少なくとも１つの破裂試験を行う。そのような試験は、代表破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態はＴしきい値以上の温度を含む。
【００９６】
上記のように、マイクロチャネルデバイスは極めて複雑なことがある。しかし、代表破裂試験デバイスは、高さ、幅、長さ、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されないチャネル寸法；方法、時間、温度、圧力、またはそれらの組み合わせを考慮するがそれらに限定されない、スタンピング、拡散接合を含むがそれに限定されない接合を含むがそれらに限定されない作製方法；仕上げ、不動態化、エッチング、清浄化、被覆物、平坦さ、層形状、波形、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない表面調製；壁厚さ；６１７合金を含むがそれに限定されない基材；リブ寸法；熱処理サイクル；製造時の加熱サイクル；シムの厚さ；対称性；サイズの尺度；またはそれらの組み合わせの点でデバイスを代表するものでなければならない。
【００９７】
次に、図１１を再び見ると、ノード２１４は、少なくとも１つの代表破裂試験デバイスの少なくとも１つの破裂試験を含み、破裂試験は、破裂試験デバイスの温度および圧力を第１の状態から第２の状態へ独立に上昇させることを含み、第２の状態はＴしきい値以上の温度を含む。
【００９８】
次に、図１２および１６〜１８を見ると、図１１に示した諸条件が上記のようにあてはまるときに代表破裂試験デバイスを破裂試験するための方法が示されている。この方法は、最初に代表破裂試験デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップであって、第２の状態の温度はＴしきい値以上であるステップ、およびデバイスを実質的に第２の状態の温度に一定時間保持することによってデバイスを熱平衡状態に到達させるステップを含む。続いて、デバイスを第２の状態の温度に保持したまま、第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧し、一定時間保持する。図１６〜１７に例示として示すように、最終的にはクリープによってデバイスは破壊される。デバイスを加圧するステップは、代表破裂試験デバイスの中に加圧用気体を導入することを含んでよい。あるいは、デバイスの中に導入する前に加圧用気体を予熱してよい。第２の状態の圧力は、約３０バールをより高くてよい。一定の加圧速度は、毎分約１バールから毎分約１０バールの間となるように選んでよい。一定の加圧速度は圧力ショック限界未満であってよい。すなわち、圧力の上昇は、試験される材料に対する衝撃負荷に影響を及ぼさない。第２の状態の温度は約９００℃より高くてよい。一定の加熱速度は、著しいクリープを避けるように選んでよい。一定の加熱速度は、毎分約１℃から毎分約１０℃の間となるように選んでよい。
【００９９】
次に、図１３および１９〜２１を見ると、図１１に示した諸条件が上記のようにあてはまるときに代表破裂試験デバイスを破裂試験するためのさらに別の方法が示されている。この方法は、最初に代表破裂試験デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧するステップ、およびデバイスを実質的に第２の状態の圧力に一定時間保持するステップを含む。続いて、デバイスを実質的に第２の状態の圧力に保持したまま、デバイスを第１の状態の温度から破壊されるまで実質的に一定の速度で加熱する。第２の状態の圧力は、約３０バールより大きくてよい。一定の加圧速度は、毎分約１バールから毎分約１０バールの間であってよい。一定の加圧速度は、圧力ショック限界未満であってよい。一定の温度上昇速度は、著しいクリープを避けるように選んでよい。一定の温度上昇速度は、毎分約１℃から毎分約１０℃の間であってよい。
【０１００】
次に、図１４および２２〜２４を見ると、図１１に示した諸条件が上記のようにあてはまるときに代表破裂試験デバイスを破裂試験するためのさらに別の方法が示されている。この方法は、最初に代表破裂試験デバイスを第１の状態の温度から第２の状態の温度へ実質的に一定の速度で加熱するステップ、およびデバイスを熱平衡状態に到達させるステップを含む。続いて、デバイスを第２の状態の温度に保持したまま、デバイスを第１の状態の圧力から第２の状態の圧力へ実質的に一定の速度で加圧する。第２の状態の温度は、Ｔ設計付近として選んでよく、Ｔしきい値付近より高くてよい。一定の加熱速度は、著しいクリープを避けるように選んでよい。一定の加熱速度は、毎分約１℃から毎分約１０℃の間となるように選んでよい。第２の状態の温度は、約９００℃より高くてよい。一定の加圧速度は、圧力ショック限界を避けるように選んでよい。一定の加圧速度は、毎分約１バールから毎分約１０バールの間となるように選んでよい。デバイスを加圧するステップは、デバイスを破壊されるまで加圧することをさらに含んでよい。
【０１０１】
この、発明を実施するための形態は、図面とともに主として本発明の現在好ましい実施態様の説明となるものであり、本発明を構成するかまたは利用し得る唯一の形を代表するものではない。本説明は、例示した実施態様とともに、設計、機能、手段、および本発明を実体化する方法を示す。しかし、同じく本発明の技術思想および範囲内に含まれるものとされるさまざまな実施態様によって同じまたは均等な機能および特徴が実現されることがあり、本発明または添付の請求項の範囲から逸脱することなくさまざまな変更形を採用し得ると理解するべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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