特開 2024-101798 ガスエンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024101798

(43)【公開日】2024-07-30

(54)【発明の名称】ガスエンジン

(51)【国際特許分類】

   F02M 21/02 20060101AFI20240723BHJP

   F02D 19/02 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

F02M21/02 G

F02D19/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005939

(22)【出願日】2023-01-18

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２１年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンイノベーション基金事業／次世代船舶の開発／水素燃料船の開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】303047034

【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上田 哲司

【テーマコード（参考）】

3G092

【Ｆターム（参考）】

3G092AB09

3G092EA11

3G092FA36

(57)【要約】

【課題】水素ガスを燃焼可能なガスエンジンにおいて、その構成材料内に吸収された水素ガスを十分に排出させる。
【解決手段】エンジン１は、シリンダ１６に水素ガスを供給する第１供給管５１と、第１供給管５１に不燃性ガスを供給する第２供給管５２と、第２供給管５２における不燃性ガスを加熱する加熱手段（熱交換器１９ａ，第２熱交換器９５）と、第１供給管５１を介したシリンダ１６への水素ガスの供給と、第２供給管５２を介した第１供給管５１への不燃性ガスの供給と、をそれぞれ制御するコントローラ１００と、を備え、コントローラ１００は、シリンダ１６への水素ガスの非供給時に、第１供給管５１から水素ガスを排出させるパージ制御を実行し、コントローラ１００は、パージ制御の実行に際し、不燃性ガスを、加熱手段によって加熱された状態で、第２供給管５２を介して第１供給管５１へ供給する。
【選択図】図４Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダ内で水素ガスを燃焼可能なガスエンジンであって、
前記シリンダに前記水素ガスを供給する第１供給管と、
前記第１供給管に不燃性ガスを供給する第２供給管と、
前記第２供給管における前記不燃性ガスを加熱する加熱手段と、
前記第１供給管を介した前記シリンダへの前記水素ガスの供給と、前記第２供給管を介した前記第１供給管への前記不燃性ガスの供給と、をそれぞれ制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記シリンダへの前記水素ガスの非供給時に、前記第１供給管から前記水素ガスを排出させるパージ制御を実行し、
前記コントローラは、前記パージ制御の実行に際し、前記不燃性ガスを、前記加熱手段によって加熱された状態で、前記第２供給管を介して前記第１供給管へ供給する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項2】

請求項１に記載されたガスエンジンにおいて、
前記ガスエンジンは、船舶の機関室に配置され、
前記加熱手段は、前記機関室の室温以上となるように、前記不燃性ガスを加熱する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項3】

請求項１に記載されたガスエンジンにおいて、
前記加熱手段は、摂氏３５度以上となるように、前記不燃性ガスを加熱する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項4】

請求項１に記載されたガスエンジンにおいて、
前記加熱手段は、前記ガスエンジンのシリンダジャケットに熱媒体を流通させる熱交換系統によって構成され、
前記加熱手段は、前記シリンダジャケットから受熱した熱媒体によって前記不燃性ガスを加熱する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項5】

請求項１に記載されたガスエンジンにおいて、
前記加熱手段は、前記シリンダに接続された排気管によって構成され、
前記加熱手段は、前記シリンダから排出される排ガスによって前記不燃性ガスを加熱する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項6】

請求項１に記載されたガスエンジンにおいて、
前記第１供給管に前記不燃性ガスを供給する第１モードと、該第１供給管に空気を供給する第２モードとの間で切替可能に構成された切替手段を備え、
前記コントローラは、前記パージ制御において前記切替手段を制御することで、
前記第１モードによって前記不燃性ガスを供給する工程と、
前記第１モードによって供給された前記不燃性ガスと入れ替えるように、前記第２モードによって前記空気を供給する工程と、をそれぞれ実行する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載されたガスエンジンにおいて、
前記コントローラは、前記パージ制御の実行に際し、前記加熱手段により加熱された状態にある略大気圧の前記不燃性ガスを前記第１供給管へ供給する
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項8】

請求項７に記載されたガスエンジンにおいて、
前記コントローラは、前記パージ制御の実行に際し、
大気圧よりも高圧の前記不燃性ガスを、前記第１供給管へ供給する工程を行った後に、
前記加熱手段により加熱された状態にある略大気圧の前記不燃性ガスを、前記第１供給管へ供給する工程を行う
ことを特徴とするガスエンジン。

【請求項9】

請求項１に記載されたガスエンジンにおいて、
前記コントローラは、前記シリンダへの前記水素ガスの非供給時に前記第１供給管を大気開放することで、該第１供給管から前記水素ガスを排出させるブロー制御を実行し、
前記コントローラは、前記パージ制御を開始する前に前記ブロー制御を実行する
ことを特徴とするガスエンジン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水素ガスを燃焼可能なガスエンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、水素ガス等の可燃性ガスを燃焼可能なガスエンジンの一例として、油燃料とガス燃料を併用する二元燃料エンジンが開示されている。具体的に、この特許文献１に開示されている二元燃料エンジンは、燃焼シリンダにガス燃料を供給するガス燃料供給ライン（元管）と、ガス燃料供給ラインから分岐する大気圧開放ラインと、ガス燃料供給ラインに接続された気体供給ラインと、を備えている。

【0003】

ここで、前記特許文献１に係る気体供給ラインは、乾燥した不活性ガス（窒素ガス、二酸化炭素等）又は空気を、ガス燃料供給ライン内に供給することができる。

【0004】

そして、前記特許文献１によると、ガス燃料の供給を停止する場合、大気圧開放ラインに介設された大気開放弁が開かれる。これにより、ガス燃料供給ライン内に溜まっているガス燃料が排出される。その後、気体供給ラインの開閉弁を開くことで、ガス燃料供給ラインに不活性ガス又は空気が供給される。その際、不活性ガス又は空気は、所定の給気圧力よりも若干高圧に調整された状態で、ガス燃料供給ラインに供給されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－２０３９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、前記特許文献１に開示されているようなガスエンジンでは、水素ガスの供給管から水素ガスを排出させるために、該供給管に対して窒素ガス等の不活性ガスを送り込む場合がある。

【0007】

しかしながら、例えば前記特許文献１に開示されている手法のように、単に高圧に調整された不活性ガスを送りこむだけでは、供給管の内壁等、ガスエンジンの構成材料内に吸収された水素ガスを十分に抜き出すことができなかった。鋼材等への水素ガスの吸収は、いわゆる水素脆化を引き起こすため不都合である。

【0008】

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水素ガスを燃焼可能なガスエンジンにおいて、その構成材料内に吸収された水素ガスを十分に排出させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の第１の態様は、シリンダ内で水素ガスを燃焼可能なガスエンジンに係る。このガスエンジンは、前記シリンダに前記水素ガスを供給する第１供給管と、前記第１供給管に不燃性ガスを供給する第２供給管と、前記第２供給管における前記不燃性ガスを加熱する加熱手段と、前記第１供給管を介した前記シリンダへの前記水素ガスの供給と、前記第２供給管を介した前記第１供給管への前記不燃性ガスの供給と、をそれぞれ制御するコントローラと、を備える。

【0010】

そして、前記第１の態様によれば、前記コントローラは、前記シリンダへの前記水素ガスの非供給時に、前記第１供給管から前記水素ガスを排出させるパージ制御を実行し、前記コントローラは、前記パージ制御の実行に際し、前記不燃性ガスを、前記加熱手段によって加熱された状態で、前記第２供給管を介して前記第１供給管へ供給する。

【0011】

ここで、「不燃性ガス」とは、水素ガスと比べて可燃性に劣るガスを示す。

【0012】

本願発明者らは、ガスエンジンの構成材料における水素脆化のし易さと、その周辺温度との関係に着目した。すなわち、ステンレス鋼材などの一般的な構成材料の場合、例えば３５℃以上の試験温度の下では、その試験温度が高くなるにしたがって、構成材料は単調に水素脆化し難くなっていく。

【0013】

その際、本願発明者らは、水素脆化し難いということは、構成材料の内部に留まる水素分子の数と比較して、当該構成材料から出て行く水素分子の数が多いということに着目した。

【0014】

すなわち、本願発明者らの知見によれば、パージ制御に際してガスエンジンの構成材料を加熱することで、その構成材料からの水素ガスの放出を促進することができる。前記第１の態様に係るコントローラは、そうした知見に基づいたパージ制御を行うように構成されている。

【0015】

具体的に、前記第１の態様によると、コントローラは、パージ制御の実行に際し、不燃性ガスを、加熱手段によって加熱された状態で、第２供給管を介して第１供給管へ供給する。加熱された不燃性ガスを供給することによって、第１供給管の構成材料を加熱することができる。その加熱によって、該構成材料からの水素ガスの放出を促進し、その内部に吸収された水素ガスを、より多く排出させることができる。

【0016】

また、本開示の第２の態様によれば、前記ガスエンジンは、船舶の機関室に配置され、前記加熱手段は、前記機関室の室温以上となるように、前記不燃性ガスを加熱する、としてもよい。

【0017】

前記第２の態様によると、ガスエンジンの構成材料を適切に加熱することができ、そのことで、該構成材料からの水素ガスの放出を促進する上で有利になる。

【0018】

また、本開示の第３の態様によれば、前記加熱手段は、摂氏３５度以上となるように、前記不燃性ガスを加熱する、としてもよい。

【0019】

前記第３の態様によると、ガスエンジンの構成材料を適切に加熱することができ、そのことで、該構成材料からの水素ガスの放出を促進する上で有利になる。

【0020】

また、本開示の第４の態様によれば、前記加熱手段は、前記ガスエンジンのシリンダジャケットに熱媒体を流通させる熱交換系統によって構成され、前記加熱手段は、前記シリンダジャケットから受熱した熱媒体によって前記不燃性ガスを加熱する、としてもよい。

【0021】

前記第４の態様によると、ヒータ等を新設することなく、不燃性ガスを加熱することができるようになる。これにより、ガスエンジンのコンパクト化を図る上で有利になる。また、熱媒体によって不燃性ガスを加熱した分、その熱媒体から熱を奪うことができるため、熱交換系統において熱媒体を冷却するための負荷を軽減することもできる。

【0022】

また、本開示の第５の態様によれば、前記加熱手段は、前記シリンダに接続された排気管によって構成され、前記加熱手段は、前記シリンダから排出される排ガスによって前記不燃性ガスを加熱する、としてもよい。

【0023】

前記第５の態様によると、ヒータ等を新設することなく、不燃性ガスを加熱することができるようになる。これにより、ガスエンジンのコンパクト化を図る上で有利になる。

【0024】

また、本開示の第６の態様によれば、前記ガスエンジンは、前記第１供給管に前記不燃性ガスを供給する第１モードと、該第１供給管に空気を供給する第２モードとの間で切替可能に構成された切替手段を備え、前記コントローラは、前記パージ制御において前記切替手段を制御することで、前記第１モードによって前記不燃性ガスを供給する工程と、前記第１モードによって供給された前記不燃性ガスと入れ替えるように、前記第２モードによって前記空気を供給する工程と、をそれぞれ実行する、としてもよい。

【0025】

前記第６の態様によると、コントローラは、不燃性ガスを供給した後に、空気の供給を実行する。空気中の酸素によって、構成材料に生じた亀裂の新生面を酸化させることができる。そのことで、構成材料への水素ガスの入り込みを抑制し、亀裂の進展を抑制することが可能になる。

【0026】

また、本開示の第７の態様によれば、前記コントローラは、前記パージ制御の実行に際し、前記加熱手段により加熱されかつ略大気圧になるように設定された状態で前記第１供給管へ前記不燃性ガスを供給する、としてもよい。

【0027】

なお、ここでいう「略大気圧」は、大気圧の国際基準となる標準気圧をＰ_０とすると、Ｐ_０±２０％範囲内に収まる気圧を指す。

【0028】

前記第７の態様によると、コントローラは、従来知られたような高圧のガスではなく、略大気圧の不燃性ガスによってパージ制御を実行する。略大気圧の不燃性ガスを用いることで、水素の分圧を低下させることができる。これにより、構成材料内からの水素ガスの放出を促進することができる。

【0029】

また、本開示の第８の態様によれば、前記コントローラは、前記パージ制御の実行に際し、大気圧よりも高圧の前記不燃性ガスを、前記第１供給管へ供給する工程を行った後に、前記加熱手段により加熱された状態にある略大気圧の前記不燃性ガスを、前記第１供給管へ供給する工程を行う、としてもよい。

【0030】

加熱された略大気圧の不燃性ガスを供給することは、構成材料内に吸収されている水素ガスの放出には有利となるものの、構成材料に吸収されていない状態で留まっている水素ガス等、比較的高圧のガスを押し出すには不都合である。

【0031】

そこで、前記第８の態様のように、略大気圧の不燃性ガスを供給する前に、相対的に高圧の不燃性ガスを事前に供給しておくことで、構成材料に吸収されていない状態で留まっている水素ガスを事前に押し出すことができる。これにより、構成材料に吸収されていない水素ガスによって阻害されることなく、構成材料に吸収された水素ガスを放出させることができる。その結果、可能な限り多くの水素ガスを除去することが可能になる。

【0032】

また、本開示の第９の態様によれば前記コントローラは、前記シリンダへの前記水素ガスの非供給時に前記第１供給管を大気開放することで、該第１供給管から前記水素ガスを排出させるブロー制御を実行し、前記コントローラは、前記パージ制御を開始する前に前記ブロー制御を実行する、としてもよい。

【0033】

前記第９の態様によると、コントローラは、パージ制御を実行する前にブロー制御を実行する。これにより、第１供給管内の圧力を事前に低下させた上でパージ制御を開始することが可能になる。これにより、パージ制御時に、不燃性ガスが第１供給管に入り易くなる。

【発明の効果】

【0034】

以上説明したように、本開示によれば、水素ガスを燃焼可能なガスエンジンにおいて、その構成材料内に吸収された水素ガスを十分に排出させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、ガスエンジンの構成を例示する模式図である。

【図2】図２は、ガスエンジンを含んだシステム全体の概略図である。

【図3】図３は、コントローラの構成を例示するブロック図である。

【図4A】図４Ａは、ブロー制御及びパージ制御のフローチャートである。

【図4B】図４Ｂは、パージ制御における窒素の供給に係るフローチャートである。

【図5】図５は、試験温度に対する水素脆化の傾向を示すプロットである。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。図１は、ガスエンジン（以下、単に「エンジン」ともいう）１の構成を例示する模式図である。また、図２は、エンジン１を含んだシステム全体の概略図である。図３は、エンジン１のコントローラ１００の構成を例示するブロック図である。

【0037】

＜全体構成＞
エンジン１は、水素ガスを燃焼可能な直列多気筒式のガスエンジンである。このエンジン１は、ユニフロー掃気方式の２ストローク１サイクル機関として構成されており、タンカー、コンテナ船、自動車運搬船等、大型の船舶に搭載される。

【0038】

エンジン１は、ガス燃料として水素ガスを用いるように構成されており、この水素ガスをシリンダ１６内で燃焼させることができる。エンジン１は、水素ガスの単独燃焼と、水素ガスと油燃料を併用した混焼と、の少なくとも一方を実行可能とすればよい。例えば、以下に詳述するエンジン１は、水素ガスを単独で燃焼させるように構成されている。

【0039】

船舶に搭載されたエンジン１は、その船舶を推進させるための主機関として用いられる。エンジン１の出力軸は、プロペラ軸（不図示）を介して船舶のプロペラ（不図示）に連結されている。エンジン１が運転することで、その出力がプロペラに伝達されて、船舶が推進するようになっている。

【0040】

＜エンジンの主要構成＞
図１～図３に示されるように、エンジン１は、前述のシリンダ１６を有する機関本体１０と、アキュムレータモジュール４と、ガスバルブモジュール５と、ガス貯留系統７と、熱交換系統９と、コントローラ１００と、を備えている。コントローラ１００については、図３にのみ示す。ここで、アキュムレータモジュール４は、機関本体１０及びガスバルブモジュール５を接続する。ガスバルブモジュール５は、アキュムレータモジュール４を介して機関本体１０及びガス貯留系統７を接続する。熱交換系統９は、機関本体１０と熱的に接続されており、該機関本体１０を冷却する。コントローラ１００は、機関本体１０、アキュムレータモジュール４、ガスバルブモジュール５、ガス貯留系統７及び熱交換系統９を制御する。

【0041】

以下、エンジン１の各部について順番に説明する。

【0042】

（１）機関本体１０
機関本体１０は、複数（図１では１つのみ例示）のシリンダ１６を有している。機関本体１０は、２ストローク式の機関であり、船舶の機関室Ｒに設置されている。

【0043】

本実施形態に係る機関本体１０は、そのロングストローク化を実現するべく、いわゆるクロスヘッド式の内燃機関として構成されている。すなわち、この機関本体１０においては、下方からピストン２１を支持するピストン棒２２と、クランクシャフト２３に連接される連接棒２４と、がクロスヘッド２５により連結されている。

【0044】

具体的に、機関本体１０は、下方に位置する台板１１と、台板１１上に設けられる架構１２と、架構１２上に設けられるシリンダジャケット１３と、を備えている。各シリンダ１６は、シリンダジャケット１３内に設けられている。機関本体１０はまた、シリンダ１６内に配置されるピストン２１と、ピストン２１の往復運動に連動して回転する出力軸（例えばクランクシャフト２３）と、を備えている。

【0045】

ここで、台板１１は、エンジン１のクランクケースを構成するものであり、クランクシャフト２３と、クランクシャフト２３を回転自在に支持する軸受２６と、を収容している。クランクシャフト２３には、クランク２７を介して連接棒２４の下端部が連結されている。

【0046】

架構１２は、一対のガイド板２８と、連接棒２４と、クロスヘッド２５とを収容している。一対のガイド板２８は、エンジン１の幅方向（図１の紙面左右方向）に間隔を空けて配置されている。連接棒２４は、その下端部がクランクシャフト２３に連結された状態で、一対のガイド板２８の間に配置されている。連接棒２４の上端部は、クロスヘッド２５を介してピストン棒２２の下端部に連結されている。

【0047】

クロスヘッド２５は、一対のガイド板２８の間に配置されており、各ガイド板２８に沿って上下方向に摺動する。すなわち、一対のガイド板２８は、クロスヘッド２５の摺動を案内する。クロスヘッド２５は、クロスヘッドピン２９を介してピストン棒２２及び連接棒２４と接続されている。クロスヘッドピン２９は、ピストン棒２２に対しては一体的に上下動するよう接続されている一方、連接棒２４に対しては、連接棒２４の上端部を支点として、連接棒２４を回動させるように接続されている。

【0048】

シリンダジャケット１３は、内筒としてのシリンダライナ１４を支持している。シリンダライナ１４の内部には、前述のピストン２１が配置されている。このピストン２１は、シリンダライナ１４の内壁に沿って上下方向に往復運動する。また、シリンダライナ１４の上部にはシリンダカバー１５が固定されている。シリンダカバー１５は、シリンダライナ１４とともにシリンダ１６を構成している。

【0049】

また、シリンダカバー１５には、不図示の動弁装置によって作動される排気弁１８が設けられている。排気弁１８は、シリンダライナ１４及びシリンダカバー１５から構成されるシリンダ１６、並びに、ピストン２１の頂面とともに燃焼室１７を区画している。排気弁１８は、その燃焼室１７と排気管１９との間を開閉するものである。排気管１９は、燃焼室１７に通じる排気口を有しており、排気弁１８は、その排気口を開閉するように構成されている。

【0050】

ここで、排気管１９は、前記排気口を介してシリンダ１６に接続されている。この排気管１９は、シリンダ１６から排出される排気ガスを流通させるものである。排気管１９、特に排気管１９の途中に設けた熱交換器１９ａによって、本実施形態における加熱手段が構成されている（図２参照）。以下、この加熱手段を「第１の加熱手段」ともいう。

【0051】

また、シリンダカバー１５には、燃焼室１７に水素ガスを供給するためのガス噴射弁３０が設けられている。ガス噴射弁３０は、燃焼室１７の室内に臨むような姿勢で設けられており、水素ガスを噴射するための噴射口を有している。

【0052】

図２に示すように、ガス噴射弁３０は、シリンダ１６毎に例えば２本ずつ設けられており、それぞれ、アキュムレータモジュール４に接続されている。このアキュムレータモジュール４と、ガスバルブモジュール５と、を介して、ガス貯留系統７から各ガス噴射弁３０に水素ガスが供給されるようになっている。

【0053】

各ガス噴射弁３０は、燃焼室１７に水素ガスを供給し、燃焼室１７内で燃焼を生じさせる。この燃焼によって、ピストン２１が上下方向に往復運動をする。このとき、排気弁１８が作動して燃焼室１７が開放されると、燃焼によって生じた排ガスが排気管１９に押し出されるとともに、不図示の掃気ポートから燃焼室１７にガスが導入される。

【0054】

また、燃焼によってピストン２１が往復運動をすると、ピストン２１とともにピストン棒２２が上下方向に往復運動をする。これにより、ピストン棒２２に連結されたクロスヘッド２５が、上下方向に往復運動をする。このクロスヘッド２５は、連接棒２４の回動を許容するようになっており、クロスヘッド２５との接続部位を支点として、連接棒２４を回動させる。そして、連接棒２４の下端部に接続されるクランク２７がクランク運動し、そのクランク運動に応じてクランクシャフト２３が回転する。こうして、クランクシャフト２３は、ピストン２１の往復運動を回転運動に変換し、プロペラ軸とともに船舶のプロペラを回転させる。これにより、船舶が推進する。

【0055】

（２）ガス貯留系統７
図２に示すように、ガス貯留系統７は、タンクモジュール７１と、高圧ポンプ７２と、熱交換器モジュール７３と、バッファモジュール７４と、焼却炉モジュール７５と、を備えている。

【0056】

このうち、タンクモジュール７１は、水素ガスと、ボイルオフガス（Boil Off Gas：ＢＯＧ）と、を貯留するガスタンクによって構成されている。タンクモジュール７１は、高圧ポンプ７２に水素ガスを供給するとともに、高圧ポンプ７２において生じたＢＯＧを貯留するように構成されている。

【0057】

高圧ポンプ７２は、タンクモジュール７１から供給された水素ガスの圧力を調整し、調整後の水素ガスを熱交換器モジュール７３に供給する。高圧ポンプ７２において生じたＢＯＧは、前述のようにタンクモジュール７１へ送り戻されるようになっている。なお、高圧ポンプ７２の作動は、ガス圧センサＳｗ２の検出信号に基づいて制御される。このガス圧センサＳｗ２は、ガスバルブモジュール５に設けられている。

【0058】

熱交換器モジュール７３は、蒸気等を熱源とした熱交換器によって構成されている。熱交換器モジュール７３は、熱源との熱交換によって、高圧ポンプ７２から供給された水素ガスを加熱する。熱交換器モジュール７３はまた、加熱後の水素ガスをバッファモジュール７４へ供給する。なお、バッファモジュール７４への水素ガスの供給量は、ガス流量センサＳｗ１の検出信号に基づいて制御される。このガス流量センサＳｗ１は、バッファモジュール７４及び熱交換器モジュール７３を接続する配管に設けられている。

【0059】

バッファモジュール７４は、いわゆるバッファタンクと、該バッファタンクからのガスの供給を制御する制御弁とによって構成されている。バッファモジュール７４は、高圧ポンプ７２によって加圧されかつ熱交換器モジュール７３によって加熱された水素ガスを一時的に貯えるとともに、これをガスバルブモジュール５又は焼却炉モジュール７５へと送り出すように構成されている。

【0060】

焼却炉モジュール７５は、焼却炉と、煙道と、ガスバルブモジュール５又はバッファモジュール７４からのオフガスの供給を制御する制御弁とによって構成されている。焼却炉モジュール７５は、機関本体１０等から排出される水素ガスを焼却処理したり、水素ガスの排出に用いられる不燃性ガスを船外に排出したりするために用いられるようになっている。本実施形態に係る焼却炉モジュール７５は、少なくとも一部が大気開放されている。なお、焼却炉モジュール７５は必須ではない。焼却炉モジュール７５を省略した場合、水素ガスは、焼却されることなく大気へ放出されることになる。

【0061】

タンクモジュール７１に貯留されている水素ガスは、高圧ポンプ７２及び熱交換器モジュール７３を経てバッファモジュール７４に供給され、該バッファモジュール７４において一時的に貯留される。一時的に貯留された水素ガスは、エンジン１の運転に際してガスバルブモジュール５へと供給されることになる。

【0062】

（３）ガスバルブモジュール５
ガスバルブモジュール５は、図２に示すように、第１供給管５１と、第２供給管５２と、排出管５３と、を備えている。

【0063】

このうち、第１供給管５１は、バッファモジュール７４とアキュムレータモジュール４とを接続している。水素ガスによるエンジン１の運転時に、第１供給管５１は、アキュムレータモジュール４を介してシリンダ１６に水素ガスを供給する。

【0064】

図２に示すように、第１供給管５１には、水素ガスの流れ方向（特に、シリンダ１６への水素ガス供給時における流れ方向）に沿って上流側から順に、ガス圧センサＳｗ２と、第１遮断弁５５ａと、第２遮断弁５５ｂと、が設けられている。

【0065】

ガス圧センサＳｗ２は、コントローラ１００と電気的に接続されている（図３参照）。ガス圧センサＳｗ２は、第１供給管５１における水素ガスの圧力を検出し、その検出信号をコントローラ１００に入力する。

【0066】

第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂは、それぞれ、第１供給管５１を開閉するように構成されており、その開放時には水素ガスの流通を許容する一方、その閉塞時には水素ガスの流通を遮断することができる。第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂは、それぞれ、コントローラ１００からの制御信号を受けて開閉する。

【0067】

第２供給管５２は、不燃性ガスを貯留する不燃性ガスタンク（不図示）と、アキュムレータモジュール４及び第１供給管５１と、を接続している。水素ガスによるエンジン１の非運転時（言い換えると、水素ガスの非供給時）に行われるパージ制御時に、第２供給管５２は、アキュムレータモジュール４を介して第１供給管５１に不燃性ガスを供給したり、第１供給管５１に直に不燃性ガスを供給したりする。

【0068】

特に、本実施形態に係る第２供給管５２は、不燃性ガスとしての窒素ガスを第１供給管５１に供給することができる。不燃性ガスとしては、アルゴンガス、窒素ガス等、水素ガスと比べて可燃性に劣る不活性ガスを用いることができる。

【0069】

図２に示すように、第２供給管５２は、不燃性ガスの流れ方向の中途の部位である分岐部５２ｄにおいて、アキュムレータモジュール４に接続される第１枝管５２ａと、第１供給管５１に接続される第２枝管５２ｂ及び第３枝管５２ｃと、に分岐している。

【0070】

第１枝管５２ａは、逆止弁５６を介して分岐部５２ｄとアキュムレータ４１とを接続している。第２枝管５２ｂは、分岐部５２ｄと、第１供給管５１におけるガス圧センサＳｗ２及び第１遮断弁５５ａの間の部位と、を接続している。第３枝管５２ｃは、分岐部５２ｄと、第１供給管５１における第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂの間の部位と、を接続している。なお、逆止弁５６は、第２供給管５２からアキュムレータ４１へと向かうガス流を許容し、アキュムレータ４１から第２供給管５２へと向かうガス流を規制するように構成されている。

【0071】

第２供給管５２における分岐部５２ｄよりも上流側の部位には、第１パージ弁５７ａが設けられている。同様に、第１枝管５２ａには第２パージ弁５７ｂが設けられており、第２枝管５２ｂには第３パージ弁５７ｃが設けられており、第３枝管５２ｃには第４パージ弁５７ｄが設けられている。

【0072】

第１パージ弁５７ａ、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄは、それぞれ、第２供給管５２における分岐部５２ｄよりも上流側の部位、第１枝管５２ａ、第２枝管５２ｂ及び第３枝管５２ｃを開閉するように構成されている。各弁５７ａ～５７ｄの開放時には、対応する配管における不燃性ガスの流通が許容される一方、各弁５７ａ～５７ｄの閉塞時には、対応する配管における不燃性ガスの流通を遮断することができる。第１パージ弁５７ａ、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄは、それぞれ、コントローラ１００からの制御信号を受けて開閉する。

【0073】

排出管５３は、第１供給管５１と焼却炉モジュール７５とを接続している。前記パージ制御時、及び、該パージ制御と同様に水素ガスの非供給時に行われるブロー制御時に、排出管５３は、第１供給管５１を介して焼却炉モジュール７５に水素ガス及び不燃性ガスを送り込む。

【0074】

図２に示すように、排出管５３の上流側部分は、第１上流管５３ａと第２上流管５３ｂとの２つの配管に別れている。第１上流管５３ａと第２上流管５３ｂは、合流部５３ｃにおいて合流し、１つの配管となって焼却炉モジュール７５に至る。

【0075】

第１上流管５３ａの上流端は、第１供給管５１及びアキュムレータ４１の接続部と、第２遮断弁５５ｂと、の間の部位に接続されている。第２上流管５３ｂの上流端は、第１供給管５１における、第１遮断弁５５ａと第２遮断弁５５ｂとの間の部位に接続されている。

【0076】

第１上流管５３ａには第１排出弁５８ａが設けられており、第２上流管５３ｂには第２排出弁５８ｂが設けられている。

【0077】

第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂは、それぞれ、第１上流管５３ａ及び第２上流管５３ｂを開閉するように構成されており、その開放時には水素ガス及び不燃性ガスの流通を許容する一方、その閉塞時には水素ガス及び不燃性ガスの流通を遮断することができる。第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂは、それぞれ、コントローラ１００からの制御信号を受けて開閉する。

【0078】

例えば水素ガスによるエンジン１の運転時には、第１供給管５１における第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂを開放するとともに、第２供給管５２における第１パージ弁５７ａ、第２パージ弁５７ｂ及び第３パージ弁５７ｃと、排出管５３における第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂとを閉塞する。これにより、バッファモジュール７４から第１供給管５１へと水素ガスを供給するとともに、その第１供給管５１からアキュムレータ４１へと水素ガスを供給することが可能になる。

【0079】

一方、不燃性ガスによるパージ制御時には、第１パージ弁５７ａと、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄの少なくとも１つと、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂの少なくとも１つと、をそれぞれ開放し、必要に応じて第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂの少なくとも１つを閉塞する。これにより、第２供給管５２から第１供給管５１又はアキュムレータ４１へと不燃性ガスを供給することが可能となる。

【0080】

また、前記パージ制御を開始する前に行われるブロー制御時には、第１パージ弁５７ａ、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄを全て閉塞し、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂの少なくとも１つを開放する。これにより、アキュムレータ４１及び第１供給管５１から、排出管５３を介して焼却炉モジュール７５へと不燃性ガスを排出することが可能になる。ここで、焼却炉モジュール７５を介して第１供給管５１を開放してもよいし、焼却炉モジュール７５以外の配管を介して大気開放してもよい。

【0081】

（４）アキュムレータモジュール４
アキュムレータモジュール４は、図２に示すように、アキュムレータボックス４０と、アキュムレータ４１と、ガスゲート弁４２と、を備えている。

【0082】

アキュムレータボックス４０は、いわゆる筐体であり、アキュムレータ４１と、ガスゲート弁４２と、第１供給管５１及びアキュムレータ４１の接続部と、第２供給管５２及びアキュムレータ４１の接続部と、前述の逆止弁５６と、を収容するように構成されている。アキュムレータボックス４０がこれらの部材を収容することで、仮にガス漏れが生じたとしても、漏れ出したガスをアキュムレータボックス４０内に封じ込めることができる。

【0083】

アキュムレータ４１は、圧力容器によって構成されており、各シリンダ１６に供給される直前の水素ガスを貯えることができる。アキュムレータ４１から各シリンダ１６への水素ガスの供給は、ガスゲート弁４２の開閉によって制御される。ガスゲート弁４２は、２又に分岐したガス供給管３２を介して各ガス噴射弁３０と接続されている。

【0084】

例えば水素ガスによるエンジン１の運転時には、ガスゲート弁４２が開放される。これにより、アキュムレータ４１に貯えられた水素ガスは、ガス供給管３２を介して各ガス噴射弁３０へと至り、各ガス噴射弁３０から対応するシリンダ１６へと噴射されることになる。噴射された水素ガスが燃焼すると、その燃焼によって生じた排ガスは、前述の排気管１９を介して排出される。

【0085】

ここで、図２に示すように、排気管１９の途中には、第１の加熱手段としての熱交換器１９ａが設けられている。この熱交換器１９ａは、第２供給管５２との間で熱交換を行うように構成されている。熱交換器１９ａは、シリンダ１６から排出された排ガスによって、第２供給管５２中の不燃性ガスを加熱することができる。

【0086】

（５）熱交換系統９
熱交換系統９は、機関本体１０、特に機関本体１０のシリンダジャケット１３に熱媒体を流通させるように構成されている。具体的に、本実施形態に係る熱交換系統９は、熱媒体配管９１と、エンジン１のシリンダジャケット１３に設けられた熱媒体通路部（不図示）と、を備えている。熱媒体配管９１及び熱媒体通路部（不図示）は、熱媒体としての清水を循環させる熱媒体経路Ｌを構成している。

【0087】

熱媒体経路Ｌ上には、海水によって熱媒体を冷却する第１熱交換器９２と、熱媒体を循環させるためのポンプ９３と、第１熱交換器９２を迂回するバイパス経路９４と、が設けられている。

【0088】

また、熱媒体経路Ｌにおける機関本体１０と第１熱交換器９２との間の部位（つまり、機関本体１０から排出された熱媒体が、第１熱交換器９２に至る前に通過する部位）には、第２の加熱手段としての第２熱交換器９５が設けられている。この第２熱交換器９５は、機関本体１０のシリンダジャケット１３から受熱した熱媒体によって、第２供給管５２中の不燃性ガスを加熱することができる。熱媒体経路Ｌ、特に熱媒体経路Ｌ上に設けた第２熱交換器９５によって、本実施形態におけるもう１つの加熱手段が構成されている。以下、これを「第２の加熱手段」ともいう。第１及び第２の加熱手段を「加熱手段」と総称する場合もある。

【0089】

なお、熱交換器１９ａ及び第２熱交換器９５は、不燃性ガスを貯留する不燃性ガスタンクから、第２供給管５２における分岐部５２ｄに至る途中に設けられている。

【0090】

そして、第２供給管５２における第１パージ弁５７ａよりも上流側の部位は、不燃性ガスの流れ方向に逆らって見て、二又に分岐している。二又に分岐した各管には、第１切替弁５９ａと、第２切替弁５９ｂとが設けられている。切替手段としての第１切替弁５９ａ及び第２切替弁５９ｂは、それぞれ、コントローラ１００からの制御信号を受けて開閉する。

【0091】

例えば、第１切替弁５９ａを開いて第２切替弁５９ｂを閉じると、不燃性ガスタンクと第２供給管５２を接続する第１経路Ｌ１が形成される。第１経路Ｌ１上には、熱交換器１９ａ及び第２熱交換器９５が配置されている。

【0092】

一方、第１切替弁５９ａを閉じて第２切替弁５９ｂを開くと、機関本体１０を始動するための始動用空気が貯留されたエアタンク７６と第２供給管５２を接続する第２経路Ｌ２が形成される。

【0093】

切替手段としての第１切替弁５９ａ及び第２切替弁５９ｂは、第１経路Ｌ１を形成することで第１供給管５１に不燃性ガスを供給する第１モードと、第２経路Ｌ２を形成することで第１供給管５１に空気を供給する第２モードとの間で切替可能に構成されている。

【0094】

（６）コントローラ１００
コントローラ１００は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、入出力デバイスを有している。コントローラ１００には、前述のガス圧センサＳｗ２及びガス流量センサＳｗ１に加え、第１供給管５１に設けられた水素濃度センサＳｗ３等が接続されている。なお、水素濃度センサＳｗ３は、図３のみに示す。この水素濃度センサＳｗ３は、第１供給管５１における水素ガスの濃度を検出し、その検出信号をコントローラ１００に入力する。

【0095】

コントローラ１００は、それらのセンサから入力された検出信号に基づいて制御信号を生成し、その制御信号を、例えば、ガス貯留系統７の各部と、ガスバルブモジュール５の第１遮断弁５５ａ、第２遮断弁５５ｂ、第１パージ弁５７ａ、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄ、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂと、アキュムレータモジュール４のガスゲート弁４２と、機関本体１０の各ガス噴射弁３０と、第１切替弁５９ａ及び第２切替弁５９ｂと、に入力する。

【0096】

コントローラ１００がエンジン１の各部に制御信号を入力することで、水素ガスによる機関本体１０の運転を制御したり、水素ガスをブローするためのブロー制御を実行したり、水素ガスをパージするためのパージ制御を実行したりすることができる。

【0097】

具体的に、コントローラ１００は、ガスバルブモジュール５を構成する各弁を開閉することで、第１供給管５１を介したシリンダ１６への水素ガスの供給を制御する。例えば、コントローラ１００は、ガス貯留系統７から各シリンダ１６へ至る水素ガスの経路を構築することで、各シリンダ１６へと水素を送り込むことができる。その際、コントローラ１００は、例えばガス圧センサＳｗ２及びガス流量センサＳｗ１の検出信号に基づいて、高圧ポンプ７２の作動を制御するようになっている。

【0098】

また、コントローラ１００はガスバルブモジュール５を構成する各弁を開閉することで、第２供給管５２を介した第１供給管５１への不燃性ガスの供給を制御する。例えば、コントローラ１００は、第２供給管５２と第１供給管５１とを直に結ぶ経路を構築したり、アキュムレータ４１を介して第２供給管５２と第１供給管５１とを結ぶ経路を構築したりすることで、第１供給管５１へと不燃性ガスを送り込むことができる。

【0099】

そして、コントローラは、シリンダ１６への水素ガスの非供給時（言い換えると、水素ガスによる機関本体１０の非運転時／水素ガスの非燃焼時）に、第１供給管５１及びアキュムレータ４１のうち、少なくとも第１供給管５１から水素ガスを排出させるパージ制御を実行する。

【0100】

ここで、本実施形態に係るパージ制御は、コントローラ１００がガスバルブモジュール５を制御することで、第２供給管５２を介して第１供給管５１へと不燃性ガスを供給することで行われるようになっている。

【0101】

ところで、従来知られた手法のように、単に高圧に調整された不燃性ガスを供給するだけでは、第１供給管５１の内壁等、エンジン１の構成材料内に吸収された水素ガスを十分に抜き出すことができなかった。鋼材等への水素ガスの吸収は、いわゆる水素脆化を引き起こすため不都合である。

【0102】

これに対して、本願発明者らは、エンジン１の構成材料における水素脆化のし易さと、その周辺温度との関係に着目し、本開示を想到するに至った。

【0103】

ここで、図５は、試験温度に対する水素脆化の傾向を示すプロットである。図５の横軸は、構成材料の周辺温度（試験温度）であり、縦軸は、その試験温度における水素脆化の起こり易さを示している。詳しくは、図５の縦軸は、大気又は不活性ガス中における構成材料の塑性伸び率に対する、水素ガス中における構成材料の塑性伸び率の比を示している。塑性伸び率の比が１に近くなるほど（言い換えると、図５の縦方向に沿って上方に向かうほど）、大気中の塑性伸び率に近くなりし、構成材料が水素脆化し難くなると解釈することができる。図５に示すプロットの詳細は、該プロットの引用元であるJonathan A. LEE, "Hydrogen Embrittlement", NASA/TM-2016-218602, (2016)、及び当該文献の引用元であるCaskey, G R., "Hydrogen Effects in Stainless Steel", In: Hydrogen Degradation of Ferrous Alloys, R.A. Oriani, J. P. Hirth, M. Smialowski (eds.), Noyes Publications, New Jersey, pp. 822-862, (1985)に記載の通りである。

【0104】

また、図５の各プロットは、構成材料の種類に対応している。例えば、「３０４Ｌ」、「３１６」、「３１０」及び「３０４Ｎ」とは、それぞれ、ＡＩＳＩで規定されたステンレス鋼３０４Ｌ、ステンレス鋼３１６、ステンレス鋼３１０及びステンレス鋼３０４Ｎを示している。例えば、本実施形態に係るエンジン１の構成材料には、ステンレス鋼３１６とステンレス鋼３０４Ｎとが含まれている。

【0105】

図５に示すように、塑性伸び率の大きさは、－７０℃から２０℃付近で減少から増加に転じている。例えば３５℃以上では、温度が高くなるにしたがって、単調に水素脆化し難くなっていくとみなすことができる。３５℃という温度は、機関本体１０の設置環境における環境温度（例えば、機関室Ｒの室温）と比べて高い。

【0106】

本願発明者らは、そうした環境温度においては、温度が高くなるにしたがって、構成材料が単調に水素脆化し難くなっていくことに着目した。その際、本願発明者らは、水素脆化し難いということは、ステンレス鋼３１６等の内部に留まる水素分子の数と比較して、当該構成材料から出て行く水素分子の数が多いと解釈できることに気付いた。

【0107】

すなわち、本願発明者らの知見によれば、パージ制御に際してエンジン１の構成材料を加熱することで、その構成材料に吸収された水素ガスの放出を促進することができる。本実施形態に係るコントローラ１００は、そうした知見に基づいたパージ制御を行うように構成されている。

【0108】

以下、本実施形態におけるパージ制御について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0109】

＜パージ制御の詳細＞
図４Ａは、ブロー制御及びパージ制御のフローチャートである。この図４Ａは、ブロー制御及びパージ制御のうち、後者のパージ制御について詳細に示している。図４Ｂは、パージ制御における窒素の供給に係るフローチャートである。

【0110】

まず、図４Ａにおけるスタート後のステップＳ１において、コントローラ１００は、エンジン１の水素運転を停止する。具体的に、ステップＳ１において、コントローラ１００は、第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂのうちの少なくとも一方を閉じる。第１遮断弁５５ａと第２遮断弁５５ｂの両方を閉じるか、或いは、どちらか一方を閉じるかの選択は、第１供給管５１においてパージ対象とする部位に応じて決定することができる。

【0111】

その後、ステップＳ２において、コントローラ１００は、シリンダ１６への水素ガスの非供給時に第１供給管５１を大気開放することで、該第１供給管５１から水素ガスを排出させるブロー制御を実行する。ステップＳ２と、ステップＳ３以降の処理との前後関係に示すように、本実施形態に係るコントローラ１００は、パージ制御を開始する前にブロー制御を実行する。

【0112】

具体的に、ステップＳ２において、コントローラ１００は、第１パージ弁５７ａ、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄを全て閉塞し、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂの少なくとも１つを開放する。これにより、アキュムレータ４１及び第１供給管５１と焼却炉モジュール７５とが流体的に接続される。焼却炉モジュール７５を大気に連通させることで、第１供給管５１が大気開放される。これにより、第１供給管５１内に残存している高圧の水素ガスを事前に排出し、第１供給管５１内の圧力が低下する。

【0113】

続くステップＳ３において、コントローラ１００は、第１パージ弁５７ａと、第２パージ弁５７ｂ、第３パージ弁５７ｃ及び第４パージ弁５７ｄのうちの少なくとも１つと、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂの少なくとも１つとを開放する。これにより、第２供給管５２と第１供給管５１とが流体的に接続されることになる。

【0114】

続くステップＳ４で、コントローラ１００は、切替手段としての第１切替弁５９ａ及び第２切替弁５９ｂを制御して前述の第１経路Ｌ１を形成することで、エンジン１を、第１供給管５１に不燃性ガスを供給する第１モードに設定する。

【0115】

続くステップＳ５で、コントローラ１００は、パージ制御の実行に際し、第１及び第２の加熱手段のうちの少なくとも一方によって加熱された不燃性ガスを、第２供給管５２を介して第１供給管５１へ供給する。

【0116】

図４Ｂは、図４ＡのステップＳ５で行われる処理を示している。

【0117】

まず、図４ＢのステップＳ５０１において、コントローラ１００は、大気圧よりも高圧の不燃性ガスを、第２供給管５２を介して第１供給管５１に供給する。その際、不燃性ガスの圧力は、第１経路Ｌ１上に設けたポンプ（不図示）等によって調整することができ、例えば、第１供給管５１内に残存している水素ガス（第１供給管５１の管路内に充填されている水素ガス）の圧力よりも高圧になるように設定すればよい。その際、コントローラ１００は、第１パージ弁５７ａと、第２パージ弁５７ｂ～第４パージ弁５７ｄのうちの少なくとも１つと、に加えて、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂのうちの少なくとも１つを開く。

【0118】

高圧の不燃性ガスを供給することで、第１供給管５１等に残存しつつも、その構成材料内に吸収されていな水素ガスを押し出して、これをパージすることができる。パージされた水素ガスは、排出管５３を介して焼却炉モジュール７５に送り込まれ、そこで焼却される。なお、パージに用いられる不燃性ガスは、後述のステップＳ５０２のように、加熱手段によって加熱された状態で、第１供給管５１に供給してもよい。

【0119】

続くステップＳ５０２において、コントローラ１００は、パージ制御の実行に際し、加熱手段によって加熱され高温の状態にある不燃性ガスを、第２供給管５２を介して第１供給管５１に供給する。

【0120】

高温の不燃性ガスを供給することで、第１供給管５１の内壁等が加熱されて、その内部からの水素ガスの放出を促進することができる。その際、加熱手段としての熱交換器１９ａ及び第２熱交換器９５は、摂氏３５度以上（図５の境界線Ｂｌを参照）、好ましくは摂氏４０度以上、さらに好ましくは摂氏５０度以上となるように、不燃性ガスを加熱する。

【0121】

図５に示したように、摂氏３５度のときと比べて、摂氏４０度のとき、構成材料は相対的に水素脆化し難い。そのため、構成材料に吸収された水素ガスを放出させる上で有利になる。同様に、摂氏４０度のときと比べて、摂氏５０度のときは相対的に水素脆化し難い。そのため、水素ガスを放出させる上でさらに有利になる。

【0122】

その他、熱交換器１９ａ及び第２熱交換器９５は、機関室Ｒの室温以上となるように不燃性ガスを加熱してもよい。この場合、実際の室温の代わりに、日本産業規格（Japanese Industrial Standards：ＪＩＳ）で規定された機関室温度を目安として不燃性ガスを加熱してもよい。その場合、不燃性ガスは、「JIS F 0408:1999 船舶－機関制御室の空調及び通風基準」で規定された機関室温度（摂氏+４５度）以上となるように加熱されることが好ましい。

【0123】

第１供給管５１の内壁等から放出された水素ガスは、排出管５３を介して焼却炉モジュール７５に送り込まれ、該焼却炉モジュール７５で焼却される。

【0124】

また、コントローラ１００は、単に加熱されただけでなく、略大気圧の不燃性ガスを第１供給管５１に供給する。

【0125】

すなわち、このステップＳ５０２では、コントローラ１００は、加熱手段によって加熱された状態にある略大気圧の不燃性ガスを、第１供給管５１へ供給する。略大気圧の不燃性ガスを供給することで、水素の分圧を低下させることができる。これにより、水素ガスの拡散性を向上させることで、構成材料に吸収された水素を効果的に除去することができる。

【0126】

ステップＳ５０２に係る処理が終了すると、制御プロセスは、図４Ｂに示すフローからリターンし、図４ＡのステップＳ６へ進む。なお、図４Ｂに示す処理は、水素ガスと不燃性ガスとを置き換える一定量の不燃性ガスを供給し終わるまで行ってもよいが、本実施形態では、以下に説明するステップＳ７へ移行するまで持続的に行われる（つまり、不燃性ガスは、ステップＳ７に至るまで供給され続ける）。不燃性ガスの供給を持続的に行うことで、不燃性ガス中のH2濃度を下げ、結果的に水素の分圧を低下させる上で有利になる。

【0127】

図４でステップＳ５から続くステップＳ６において、コントローラ１００は、水素ガスの濃度（水素濃度）が静定したか否かを判定する。この判定は、水素濃度センサＳｗ３の検出信号に基づいて行ってもよい。ステップＳ６の判定がＹＥＳの場合、制御プロセスはステップＳ７に進む。ステップＳ６の判定がＮＯの場合、制御プロセスはステップＳ６に戻る。

【0128】

また、ステップＳ６からステップＳ７へ進む前に、水素濃度が所定の爆発限界以下であることを判定するステップを行ってもよい。そうしたステップを設けた場合、水素濃度が所定の爆発限界以下となるまで、コントローラ１００は、ステップＳ７に係る処理の実行を規制することになる。

【0129】

ステップＳ７において、コントローラ１００は、不燃性ガスの供給を停止する。その後、ステップＳ８において、コントローラ１００は、切替手段としての第１切替弁５９ａ及び第２切替弁５９ｂを制御して前述の第２経路Ｌ２を形成することで、エンジン１を、第１供給管５１に空気を供給する第２モードに設定する。

【0130】

続くステップＳ９において、コントローラ１００は、第１モードによって供給された不燃性ガスと入れ替えるように、第２モードによって空気を供給する。

【0131】

空気と置き換えられた不燃性ガスは、不図示のアキュムレータに一時的に貯えられ、後述のステップＳ１３において再利用されるようになっている。これにより、パージ制御に使用される不燃性ガスの消費量を抑制することができる。こうした構成に代えて、水素ガスと同様に、不燃性ガスを焼却炉モジュール７５に送り込んでもよい。

【0132】

窒素に代えて空気を供給することで、エンジン１の構成材料に生じた亀裂の新生面に酸素を供給し、その新生面を酸化させることができる。これにより、構成材料への水素ガスの入り込みを抑制し、亀裂の進展を抑制することができる。

【0133】

なお、ステップＳ９の処理は、不燃性ガスと空気とを置き換える一定量の空気を供給し終わるまで行ってもよいが、本実施形態では、以下に説明するステップＳ１１へ移行するまで持続的に行われる（つまり、空気は、ステップＳ１１に至るまで供給され続ける）。空気の供給を持続的に行うことで、前記新生面を酸化によって保護することができる。

【0134】

また、エアタンク７６に貯えられたエンジン１の始動用空気を、ステップＳ９において供給される空気として用いることで、他の空気を用いる場合と比較して、動力軽減に有利になる。

【0135】

続くステップＳ１０において、コントローラ１００は、水素運転を再開するか否かを判定する。この判定は、コントローラ１００に対する船員の操作入力等に基づいて行ってもよい。この判定がＹＥＳの場合、制御プロセスは、ステップＳ１０からステップＳ１１に進む。ステップＳ１０の判定がＮＯの場合、制御プロセスはステップＳ１０に戻る。

【0136】

続くステップＳ１１において、コントローラ１００は、パージ制御を終了する。コントローラ１００は、空気の供給を停止させる。

【0137】

続くステップＳ１２において、コントローラ１００は、前述したステップＳ３と同様に、エンジン１を第２モードから第１モードに再度設定する。その後、ステップＳ１３において、コントローラ１００は、第１供給管５１、第２供給管５２及びアキュムレータ４１から空気を排出させるように、不燃性ガス（図中の窒素ガス）の供給を再開する。不燃性ガスの供給時に、アキュムレータモジュール４、ガスバルブモジュール５等における気密性を判定する工程を行ってもよい。

【0138】

続くステップＳ１４において、コントローラ１００は、水素ガスによるエンジン１の運転を再開する。その際、第１パージ弁５７ａ～第４パージ弁５７ｄ、並びに、第１排出弁５８ａ及び第２排出弁５８ｂが全て閉塞されるとともに、第１遮断弁５５ａ及び第２遮断弁５５ｂが双方とも開放される。

【0139】

＜不燃性ガスを加熱することの意義＞
図４ＡのステップＳ５に例示したように、コントローラ１００は、パージ制御の実行に際し、不燃性ガスを、第１及び第２の加熱手段のうちの少なくとも一方によって加熱した状態で、第２供給管５２を介して第１供給管５１へ供給する。加熱された不燃性ガスを供給することによって、第１供給管５１の構成材料を加熱することができる。その加熱によって、該構成材料からの水素ガスの放出を促進し、その内部に吸収された水素ガスを、より多く排出させることができる。

【0140】

また、図２を用いて説明したように、第１の加熱手段として排気管１９に設けられた熱交換器１９ａを用いることで、ヒータ等を新設することなく、不燃性ガスを加熱することができるようになる。これにより、エンジン１のコンパクト化を図る上で有利になる。

【0141】

また、図２を用いて説明したように、第２の加熱手段として熱交換系統９の第２熱交換器９５を用いることで、ヒータ等を新設することなく、不燃性ガスを加熱することができるようになる。これにより、エンジン１のコンパクト化を図る上で有利になる。また、熱媒体によって不燃性ガスを加熱した分、その熱媒体から熱を奪うことができるため、熱交換系統９において熱媒体を冷却するための負荷を軽減することもできる。これにより、第１熱交換器９２の小型化を図ることができる。

【0142】

また、図４ＡのステップＳ５及びステップ９に例示したように、コントローラ１００は、不燃性ガスを供給した後に、空気の供給を実行する。空気中の酸素によって、構成材料に生じた亀裂の新生面を酸化させることができる。そのことで、構成材料への水素ガスの入り込みを抑制し、亀裂の進展を抑制することが可能になる。

【0143】

また、図４ＢのステップＳ５０２に例示したように、コントローラ１００は、従来知られたような高圧のガスではなく、略大気圧の不燃性ガスによってパージ制御を実行する。略大気圧の不燃性ガスを用いることで、水素の分圧を低下させることができる。これにより、構成材料内からの水素ガスの放出を促進することができる。

【0144】

また、加熱された略大気圧の不燃性ガスを供給することは、構成材料内に吸収されている水素ガスの放出には有利となるものの、構成材料に吸収されていない状態で留まっている水素ガス等、比較的高圧のガスを押し出すには不都合である。

【0145】

そこで、図４ＢのステップＳ５０１に例示したように、略大気圧の不燃性ガスを供給する前に、高圧の不燃性ガスを事前に供給しておくことで、構成材料に吸収されていない状態で留まっている水素ガスを事前に押し出すことができる。これにより、構成材料に吸収されていない水素ガスに阻害されることなく、構成材料に吸収された水素ガスを放出させることができる。これにより、可能な限り多くの水素ガスを除去することが可能になる。

【0146】

また、図４ＡのステップＳ２に例示したように、コントローラ１００は、パージ制御を実行する前にブロー制御を実行する。これにより、第１供給管５１内の圧力を事前に低下させた上でパージ制御を開始することが可能になる。これにより、パージ制御時に、不燃性ガスが第１供給管５１に入り易くなる。

【0147】

＜他の実施形態＞
前記実施形態では、加熱手段として、第１の加熱手段としての熱交換器１９ａと、第２の加熱手段としての第２熱交換器９５とを双方とも備えた構成を例示したが、本開示は、そうした構成には限定されない。エンジン１は、熱交換器１９ａ及び第２熱交換器９５のうちの少なくとも一方を備えていればよい。

【0148】

また、図４Ａ及び図４Ｂに示すフローチャートは、例示に過ぎない。例えば、図４ＡのステップＳ８及びＳ９は、省略してもよい。図４ＢのステップＳ５０１も、省略可能である。

【符号の説明】

【0149】

１ エンジン（ガスエンジン）
１０ 機関本体
１３ シリンダジャケット
１６ シリンダ
５１ 第１供給管
５２ 第２供給管
１９ 排気管（第１の加熱手段、加熱手段）
１９ａ 熱交換器（第１の加熱手段、加熱手段）
９ 熱交換系統（第２の加熱手段、加熱手段）
９５ 第２熱交換器（第２の加熱手段、加熱手段）
５９ａ 第１切替弁（切替手段）
５９ｂ 第２切替弁（切替手段）
Ｒ 機関室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】