特開 2024-53601 エンジンシステム、船舶

(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】P2024053601

(43)【公開日】2024-04-16

(54)【発明の名称】エンジンシステム、船舶

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20240409BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20240409BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20240409BHJP

   F02D 19/06 20060101ALI20240409BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20240409BHJP

   B01J 23/44 20060101ALI20240409BHJP

   B63H 21/14 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F01N3/24 T

F01N3/24 C ZAB

F01N3/20 F

F02M21/02 N

F02D19/06 B

B01D53/94 280

B01J23/44 A

B63H21/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022159920

(22)【出願日】2022-10-04

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】▲柳▼澤 弘友希

(72)【発明者】

【氏名】小野 芳幸

(72)【発明者】

【氏名】上田 章生

(72)【発明者】

【氏名】安武 聡信

【テーマコード（参考）】

3G091

3G092

4D148

4G169

【Ｆターム（参考）】

3G091AA04

3G091AA19

3G091AA21

3G091AB02

3G091BA01

3G091EA01

3G091GB07W

3G091HB03

3G091HB06

3G092AA18

3G092AB04

3G092AB06

3G092AC10

3G092DB03

3G092FA01

3G092HA17Z

3G092HE01Z

4D148AA18

4D148AB01

4D148BA31Y

4D148DA01

4D148DA20

4G169AA03

4G169BC72A

4G169CA02

4G169CA03

4G169CA07

4G169CA15

4G169DA06

4G169EA02X

4G169EC29

4G169EE08

(57)【要約】

【課題】排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機の駆動効率の低下を抑える。
【解決手段】エンジンシステムは、メタンを燃料として駆動されるエンジンと、エンジンの排気部から排出される排出ガスによって駆動されることで、エンジンに空気を供給する過給機と、過給機から排出される排出ガスが流通する排出管と、排出管を介して排出ガスが導入されるとともに、第一メタン酸化触媒が収容された第一酸化処理部と、排気部から排出される排出ガスの一部を、過給機を迂回して排出管に合流させる過給機バイパス管と、過給機バイパス管の中途に設けられ、第二メタン酸化触媒が収容された第二酸化処理部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

メタンを燃料として駆動されるエンジンと、
前記エンジンの排気部から排出される排出ガスによって駆動されることで、前記エンジンに空気を供給する過給機と、
前記過給機から排出される排出ガスが流通する排出管と、
前記排出管を介して前記排出ガスが導入されるとともに、第一メタン酸化触媒が収容された第一酸化処理部と、
前記排気部から排出される前記排出ガスの一部を、前記過給機を迂回して前記排出管に合流させる過給機バイパス管と、
前記過給機バイパス管の中途に設けられ、第二メタン酸化触媒が収容された第二酸化処理部と、
を備えるエンジンシステム。

【請求項2】

前記排気部から前記過給機バイパス管への前記排出ガスの流路を開閉する弁を更に備える
請求項１に記載のエンジンシステム。

【請求項3】

前記エンジンは、燃料として、メタンと重油とを切り換えて利用する
請求項２に記載のエンジンシステム。

【請求項4】

前記過給機から排出される前記排出ガスを、前記第一酸化処理部を迂回させる第一酸化処理部バイパス管と、
前記過給機から排出される前記排出ガスの導入先を、前記排出管と前記第一酸化処理部バイパス管との間で切り替える切替部と、を更に備える
請求項３に記載のエンジンシステム。

【請求項5】

前記過給機バイパス管の配管径は、前記排出管の配管径よりも小さい
請求項１又は２に記載のエンジンシステム。

【請求項6】

前記第二メタン酸化触媒は、前記第一メタン酸化触媒よりも触媒成分の濃度が高い
請求項１又は２に記載のエンジンシステム。

【請求項7】

前記第一メタン酸化触媒と、前記第二メタン酸化触媒とは、同一の活性成分を含む
請求項１又は２に記載のエンジンシステム。

【請求項8】

請求項１又は２に記載のエンジンシステムを備える
船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エンジンシステム、船舶に関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンの排出ガスに含まれるメタンを酸化処理する触媒コンバータが知られている。このような触媒コンバータは、過給機を備えるエンジンシステムの場合、過給機よりも、排出ガスの排出方向の下流側に配置されることが多い。

【0003】

特許文献１には、エンジンと、過給機（排ガスターボチャージャ）と、触媒コンバータと、を備えるエンジンシステム（往復動ピストン内燃機関）が開示されている。過給機は、エンジンの排出ガスにより駆動され、エンジンに空気を供給する。エンジンと過給機との間には、触媒コンバータを備えるラインが設けられている。エンジンの排出ガスは、触媒コンバータを備えるラインに通されている。触媒コンバータは、メタン酸化触媒コンバータであり、排気ガスに含まれるメタンを酸化させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－２１４９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、エンジンの燃料としてメタンを用いる場合、排出ガスにメタンの未燃分が含まれることがある。このため、排出ガスを大気中に排出するに先立ち、排出ガスに含まれるメタンの未燃分をメタン酸化触媒によって酸化処理する必要がある。一方で、過給機を備えるエンジンシステムにおいては、エンジンから排出される排出ガスによって、過給機を効率良く駆動することが望まれる。

【0006】

これに対し、特許文献１に記載の構成では、燃料としてガスを用いる場合、エンジンから排出される排出ガスは、触媒コンバータを経て、過給機に供給される。排出ガスが触媒コンバータを通過する際には、排出ガスが触媒コンバータ内のメタン酸化触媒に接触することで、排出ガスに含まれるメタンの酸化処理が行われる。触媒コンバータは、排出ガスの流れに対する流路抵抗となるため、触媒コンバータを経て過給機に到達する排出ガスに圧力損失が生じ、過給機の駆動効率の低下に繋がってしまう。

【0007】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機の駆動効率の低下を抑えることができるエンジンシステム、船舶を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本開示に係るエンジンシステムは、エンジンと、過給機と、排出管と、第一酸化処理部と、過給機バイパス管と、第二酸化処理部と、を備える。前記エンジンは、メタンを燃料として駆動される。前記過給機は、前記エンジンの排気部から排出される排出ガスによって駆動されることで、前記エンジンに空気を供給する。前記排出管は、前記過給機から排出される排出ガスが流通する。前記第一酸化処理部は、前記排出管を介して前記排出ガスが導入される。前記第一酸化処理部は、第一メタン酸化触媒が収容されている。前記過給機バイパス管は、前記排気部から排出される前記排出ガスの一部を、前記過給機を迂回して前記排出管に合流させる。前記第二酸化処理部は、前記過給機バイパス管の中途に設けられている。前記第二酸化処理部は、第二メタン酸化触媒が収容されている。

【0009】

本開示に係る船舶は、上記したようなエンジンシステムを備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示のエンジンシステム、船舶によれば、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機の駆動効率の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムを備えた船舶の側面図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムに備えられた第一メタン酸化触媒、第二メタン酸化触媒における、排出ガスの温度とメタン酸化率との関係の一例を示す図である。

【図4】本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムにおいて、燃料としてメタンを用いる場合の排出ガスの流れを示す図である。

【図5】本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムにおいて、燃料として重油を用いる場合の排出ガスの流れを示す図である。

【図6】本開示の第二実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の実施形態に係るエンジンシステム、船舶について、図１～図６を参照して説明する。
（船舶の構成）
図１に示すように、この第一実施形態の船舶１は、船体２と、エンジンシステム１０Ａと、を少なくとも備えている。船舶１の船種は、例えば、ばら積み貨物船、液化天然ガス（ＬＮＧ）、二酸化炭素、アンモニア等の液化ガスの運搬船、フェリー、ＲＯ－ＲＯ船（Ｒｏｌｌ－ｏｎ／Ｒｏｌｌ－ｏｆｆ船）、ＰＣＴＣ（Ｐｕｒｅ Ｃａｒ ＆ Ｔｒｕｃｋ Ｃａｒｒｉｅｒ）、客船等を例示できる。

【0013】

（船体の構成）
船体２は、その外殻をなす、一対の舷側３Ａ，３Ｂと、船底４と、上甲板５と、底部甲板６と、を有している。舷側３Ａ，３Ｂは、左右舷側をそれぞれ形成する一対の舷側外板を有する。船底４は、これら舷側３Ａ，３Ｂを接続する船底外板を有する。これら一対の舷側３Ａ，３Ｂ及び船底４により、船体２の外殻は、船首尾方向Ｄａに直交する断面において、Ｕ字状を成している。この第一実施形態で例示する上甲板５は、外部に露出する全通甲板である。底部甲板６は、船体２内に設けられ、船底外板と共に二重底を構成している。船体２には、例えば船尾２ｂ側の上甲板５上に、居住区を有する上部構造７が形成されている。なお、上部構造７の位置や大きさは、適宜変更可能である。

【0014】

（エンジンシステムの構成）
図２は、本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。
エンジンシステム１０Ａは、船体２内に設けられている。
図２に示すように、エンジンシステム１０Ａは、エンジン２０Ａと、過給機３０と、第一酸化処理部４０と、第二酸化処理部５０と、を主に備えている。

【0015】

エンジン２０Ａは、船体２内に設けられている。エンジン２０Ａは、船体２を推進させるため駆動力を発生する主機や、船体２内に電力を供給する発電機を駆動するもの等を例示できる。エンジン２０Ａは、燃料を燃焼させることで駆動される。エンジン２０Ａは、燃料を燃焼させることで生成される排出ガスを排出する。この第一実施形態で用いられるエンジン２０Ａは、燃料として、メタンと、重油とを切り換えて利用することが可能となっている。重油としては、Ａ重油、Ｃ重油等が例示できる。

【0016】

エンジン２０Ａは、エンジン本体２１と、排気部２２と、を備えている。エンジン本体２１は、例えば、複数の気筒（図示せず）を有している。エンジン本体２１の各気筒内には、吸気部（図示せず）を介して外部から燃料と空気との混合気が導入される。混合気は、各気筒内で燃焼される。各気筒内で混合気が燃焼されることで、エンジン本体２１が駆動される。また、エンジン本体２１は、各気筒内で混合気を燃焼させることによって生じた排出ガスを、排気部２２を介して外部に排出する。

【0017】

排気部２２は、エンジン本体２１の各気筒からの排出ガスを、過給機３０、第一酸化処理部４０に排出する。排気部２２は、接続管２３と、マニホールド２４と、を備えている。接続管２３は、複数の気筒のそれぞれに対応して設けられている。各接続管２３は、各気筒の排気ポート（図示せず）とマニホールド２４とを接続している。マニホールド２４には、複数の接続管２３から排出ガスが流入する。マニホールド２４は、複数の接続管２３から排出された排出ガスを集合させ、過給機３０、及び第一酸化処理部４０に送り込む。

【0018】

過給機３０は、マニホールド２４における排出ガスの流通方向下流側の端部に接続されている。過給機３０には、マニホールド２４を流通する排出ガスのうちの一部の排出ガスが導入される。過給機３０は、エンジン２０Ａに空気を供給するコンプレッサ（図示せず）と、排気タービン（図示せず）とを有している。過給機３０の排気タービン（図示せず）は、排気部２２から排出される排出ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換する。コンプレッサ（図示せず）は、この回転エネルギーによって駆動される。過給機３０を経た排出ガスは、排出管１０２に吐出される。

【0019】

排出管１０２は、過給機３０から排出された排出ガスを導く流路を形成している。つまり、排出管１０２には、過給機３０から排出される排出ガスが流通する。排出管１０２の一端は、過給機３０の吐出口（図示せず）に接続されている。この第一実施形態で例示する排出管１０２は、過給機３０から上下方向Ｄｖの上方に向かって延びている。排出管１０２の他端は、第一酸化処理部４０に接続されている。

【0020】

第一酸化処理部４０は、排出ガスに含まれるメタンを酸化させる処理を行う。この第一酸化処理部４０には、排出管１０２を介して排出ガスが導入される。第一酸化処理部４０に導入される排出ガスは、少なくとも過給機３０から排出される排出ガスを含む。第一酸化処理部４０は、ハウジング４１と、第一メタン酸化触媒４２と、を有している。

【0021】

ハウジング４１は、第一酸化処理部４０の外殻を形成している。この第一実施形態では、ハウジング４１が上下方向Ｄｖに延びている場合を例示している。ハウジング４１の下端には、排出管１０２の他端が接続されている。一方で、ハウジング４１の上端には、排気ダクト４３が接続されている。排気ダクト４３は、図１に示すファンネル９に至る。この第一実施形態のファンネル９は、船体２の船尾２ｂ側の上甲板５上に設けられ、上下方向Ｄｖに延びる筒状をなし、上甲板５から上方に突出するように延びている。

【0022】

図２に示すように、第一メタン酸化触媒４２は、ハウジング４１内に収容されている。この第一メタン酸化触媒４２は、排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理を行う。第一メタン酸化触媒４２は、例えば、触媒担体と触媒担体に固定されたパラジウムの粒子等からなる活性成分とを備えている。

【0023】

第二酸化処理部５０は、過給機バイパス管１０３の途中に設けられている。第二酸化処理部５０は、過給機バイパス管１０３に流通する排出ガスに含まれたメタンを酸化させる処理を行う。

【0024】

過給機バイパス管１０３は、排気部２２から排出される排出ガスの一部を、過給機３０を迂回して排出管１０２に合流させる。過給機バイパス管１０３の第一端１０３ａは、排気部２２に接続されている。第一端１０３ａは、排気部２２のマニホールド２４に対して複数の接続管２３が接続されている位置よりも、マニホールド２４内における排出ガスの流れ方向下流側に接続されている。過給機バイパス管１０３の第二端１０３ｂは、排出管１０２に接続されている。

【0025】

過給機バイパス管１０３の配管径（内径）Ｄ２は、エンジン２０Ａに空気を送り込むために過給機３０を駆動するのに必要な排出ガスの流量に基づいて設定される。過給機３０を駆動するのに必要な排出ガスの流量は、エンジン２０Ａに送り込むべき空気の流量の設定値（設計値）に基づいて定められる。過給機バイパス管１０３には、エンジン２０Ａから排出される排出ガスの流量と、過給機３０を駆動するのに必要な排出ガスの流量との、差分の流量の排出ガスが導入される。つまり、過給機バイパス管１０３には、エンジン２０Ａから排出される排出ガスのうち、過給機３０で必要とされる排出ガスの余剰分が導入される。このため、過給機バイパス管１０３の配管径（内径）Ｄ２は、排出管１０２の配管径Ｄ１よりも小さい。

【0026】

第二酸化処理部５０には、過給機バイパス管１０３を介して、エンジン２０Ａの排気部２２から排出される排出ガスが導入される。第二酸化処理部５０は、ハウジング５１と、第二メタン酸化触媒５２と、を有している。

【0027】

ハウジング５１は、第二酸化処理部５０の外殻を形成している。この第一実施形態では、ハウジング５１が上下方向Ｄｖに延びている場合を例示している。ハウジング５１の下端には、過給機バイパス管１０３の上流部１０３ｐが接続されている。ハウジング５１の上端には、過給機バイパス管１０３の下流部１０３ｑが接続されている。

【0028】

第二メタン酸化触媒５２は、ハウジング５１内に収容されている。第二メタン酸化触媒５２は、排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理を行う。第二メタン酸化触媒５２は、例えば、触媒担体と触媒担体に固定されたパラジウムの粒子等からなる活性成分とを備えている。この第一実施形態において、第一メタン酸化触媒４２と、第二メタン酸化触媒５２とは、同一の活性成分を含んでいる。

【0029】

図３は、本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムに備えられた第一メタン酸化触媒、第二メタン酸化触媒における、排出ガスの温度とメタン酸化率との関係の一例を示す図である。
図３に示すように、第一メタン酸化触媒４２、及び第二メタン酸化触媒５２においては、排出ガスの温度が高いほど、メタンの酸化率が高くなる。このため、排出ガスの温度がなるべく高い領域で、メタンの未燃分の酸化処理を行うのが好ましい。この第一実施形態では、第二メタン酸化触媒５２の触媒成分の濃度を、第一メタン酸化触媒４２の触媒成分の濃度よりも高くすることで、メタンの酸化処理効率を、より高めることができ、且つ第一メタン酸化触媒４２と第二メタン酸化触媒５２とを合計した全体の活性成分の量を低減させることができる。

【0030】

また、図２に示すように、過給機バイパス管１０３のうち、第二酸化処理部５０よりも排出ガスの流れ方向上流側に位置する上流部１０３ｐには、弁６０Ａが設けられている。弁６０Ａは、排気部２２から過給機バイパス管１０３への排出ガスの流路を開閉する。弁６０Ａは、過給機３０への排ガス必要量にあわせて、開度調整される。

【0031】

また、この第一実施形態におけるエンジンシステム１０Ａは、第一酸化処理部バイパス管１０５と、切替部１１０と、を更に備えている。第一酸化処理部バイパス管１０５は、第一酸化処理部４０を迂回する排出ガスの流路を形成している。第一酸化処理部バイパス管１０５の一端は、排出管１０２から分岐している。第一酸化処理部バイパス管１０５の他端は、排気ダクト４３に合流している。

【0032】

切替部１１０は、過給機３０から排出される排出ガスの導入先を、排出管１０２と第一酸化処理部バイパス管１０５との間で切り替える。切替部１１０は、第一切換弁１１１と、第二切換弁１１２と、を有している。第一切換弁１１１は、排出管１０２において、第一酸化処理部バイパス管１０５の一端が接続された部分と、第一酸化処理部４０との間に配置されている。第二切換弁１１２は、第一酸化処理部バイパス管１０５に設けられている。第一切換弁１１１、第二切換弁１１２は、遠隔操作等により開閉可能としてもよい。
この第一実施形態におけるエンジンシステム１０Ａは、上記のような第一酸化処理部バイパス管１０５及び切替部１１０を備えることで、排出ガスの導入先を第一酸化処理部４０では無く第一酸化処理部バイパス管１０５に切り替えることが可能となり、その結果、過給機３０から排出管１０２に排出された排出ガスを、第一酸化処理部４０を迂回して、排気ダクト４３に至るようにすることができる。

【0033】

図１、図２に示すように、上記エンジンシステム１０Ａのうち、エンジン２０Ａ、過給機３０、及び第二酸化処理部５０は、例えば、船体２内に設けられた機関室２ｋ内に収容されている。排出管１０２、及び第二酸化処理部５０から上方に延びる過給機バイパス管１０３の下流部１０３ｑは、機関室２ｋの上方に設けられた甲板８を貫通して、船体２内の上層に延びている。本実施形態で例示する第一酸化処理部４０は、甲板８の上側に形成された上部機関室２ｊ内に配置されている。しかし、第一酸化処理部４０の配置は、上部機関室２ｊ内に配置される場合に限られない。

【0034】

図４は、本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムにおいて、燃料としてメタンを用いる場合の排出ガスの流れを示す図である。
図４に示すように、上記エンジンシステム１０Ａでは、エンジン２０Ａの燃料としてメタンを用いる場合、弁６０Ａ、及び第一切換弁１１１を開き、第二切換弁１１２を閉じる。エンジン２０Ａの排気部２２から排出される排出ガスの一部は、排気部２２のマニホールド２４から過給機３０に導入される。過給機３０に導入された排出ガスにより、過給機３０が駆動され、エンジン２０Ａに空気が供給される。過給機３０から排出管１０２に排出される排出ガスは、エンジン２０Ａに空気を供給するための仕事をすることで、温度低下する。

【0035】

また、エンジン２０Ａの排気部２２から排出される排出ガスの残部（余剰分）は、マニホールド２４から過給機バイパス管１０３に流入する。過給機バイパス管１０３に流入した排出ガスは、第二酸化処理部５０に導入される。第二酸化処理部５０では、第二メタン酸化触媒５２により、導入された排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理がなされる。第二酸化処理部５０におけるメタンの未燃分の酸化処理により、第二酸化処理部５０を経た排出ガスの温度は上昇する。

【0036】

過給機３０を経た排出ガスと、第二酸化処理部５０を経た排出ガスとは、排出管１０２内で合流する。第二酸化処理部５０を経た排出ガスは、酸化処理によって温度上昇しているため、過給機３０を経た排出ガスと、第二酸化処理部５０を経た排出ガスとが混合された混合ガス（排出ガス）の温度は、過給機３０から排出された排出ガス単体の温度よりも高まる。

【0037】

このように温度が高められた排出ガスは、排出管１０２から第一酸化処理部４０に導入される。第一酸化処理部４０では、第一メタン酸化触媒４２により、導入された排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理がなされる。第一酸化処理部４０を経た排出ガスは、排気ダクト４３を通じてファンネル９から大気中に放出される。

【0038】

図５は、本開示の第一実施形態に係るエンジンシステムにおいて、燃料として重油を用いる場合の排出ガスの流れを示す図である。
図５に示すように、エンジンシステム１０Ａでは、エンジン２０Ａの燃料として重油を用いる場合、弁６０Ａ、及び第一切換弁１１１を閉じ、第二切換弁１１２を開く。エンジン２０Ａの排気部２２から排出される排出ガスの全てが、排気部２２のマニホールド２４から過給機３０に導入される。過給機３０に導入された排出ガスにより、過給機３０が駆動され、エンジン２０Ａに空気が供給される。過給機３０から排出された排出ガスは、排出管１０２から第一酸化処理部バイパス管１０５に流入し、第一酸化処理部４０を迂回して、排気ダクト４３を通じてファンネル９から大気中に放出される。

【0039】

（作用効果）
上記第一実施形態のエンジンシステム１０Ａ、船舶１では、エンジン２０Ａの排気部２２から排出される排出ガスが、過給機３０と、過給機バイパス管１０３とに送り出される。過給機３０は、排出ガスによって駆動され、エンジン２０Ａに空気を供給する。過給機３０から排出される排出ガスは、排出管１０２を流通する。過給機３０から排出管１０２に排出される排出ガスは、エンジン２０Ａに空気を供給するための仕事をすることで、温度低下する。

【0040】

一方で、過給機バイパス管１０３に送り出された排出ガスは、第二酸化処理部５０に導入される。第二酸化処理部５０は、導入された排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、第二メタン酸化触媒５２により酸化処理する。メタンの未燃分が酸化処理されることで、第二酸化処理部５０から送り出される排出ガスは、第二酸化処理部５０に導入される排出ガスよりも温度上昇する。第二酸化処理部５０から排出された排出ガスは、過給機バイパス管１０３を通して、排出管１０２に合流する。

【0041】

第一酸化処理部４０には、排出管１０２を通して排出ガスが導入される。この第一酸化処理部４０に導入される排出ガスは、過給機３０から排出された排出ガスと、第二酸化処理部５０から排出された排出ガスとが排出管１０２内で合流して混合された排出ガスとなる。そして、第二酸化処理部５０から排出された排出ガスは、過給機３０から排出された排出ガスよりも高温であるため、過給機３０から排出された排出ガスと、第二酸化処理部５０から排出された排出ガスとが混合された排出ガスは、過給機３０から排出された排出ガスよりも高温となる。これにより、過給機バイパス管１０３、及び第二酸化処理部５０を備えていない場合と比較して、第一酸化処理部４０に導入される排出ガスの温度を高くすることができる。

【0042】

そして、第一メタン酸化触媒４２は、導入される排出ガスの温度が高いほど、メタンの酸化率が高まるため、第一酸化処理部４０で、メタンを効率良く酸化処理することが可能となる。

【0043】

また、第二酸化処理部５０は、過給機バイパス管１０３の途中に設けられており、排気部２２と過給機３０との間には設けられていない。このため、過給機３０には、排気部２２から排出される排出ガスがダイレクトに送り込まれる。したがって、過給機３０の駆動効率の低下が抑えられている。
その結果、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機３０の駆動効率の低下を抑えることが可能となる。

【0044】

また、上記第一実施形態では、排気部２２から過給機バイパス管１０３への排出ガスの流路を開閉する弁６０Ａを更に備えている。
これにより、弁６０Ａを開閉することで、排気部２２から第二酸化処理部５０への排出ガスの供給を断続することができる。したがって、エンジン２０Ａの燃料として重油を用い、第二酸化処理部５０においてメタンの未燃分の酸化処理が不必要な場合、第二酸化処理部５０への排出ガスの供給を停止することができる。

【0045】

また、上記第一実施形態では、エンジン２０Ａの燃料として、メタンと重油とを切り換えて利用することが可能となっている。
これにより、燃料としてメタンを利用する場合、弁６０Ａを開くことによって、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、第二酸化処理部５０と、第一酸化処理部４０とによって、順次酸化処理することができる。

【0046】

また、燃料として、排出ガスにメタンの未燃分が含まれない重油を用いる場合、弁６０Ａを閉じ、排出ガスを第二酸化処理部５０に送らず、過給機３０のみに送り込むことができる。これにより、過給機３０を効率良く駆動することができる。また、重油を燃料として利用した場合に排出ガスに含まれる硫黄分が、第二酸化処理部５０に及ぶのを抑えることができ、第二メタン酸化触媒５２への影響を抑えることができる。

【0047】

また、上記第一実施形態では、切替部１１０により、過給機３０から排出される排出ガスの導入先を、排出管１０２と第一酸化処理部バイパス管１０５との間で切り替えることができる。
これにより、例えば、燃料としてメタンを利用する場合には、切替部１１０により、過給機３０から排出される排出ガスを、排出管１０２を介して第一酸化処理部４０に導入させることによって、上記したように、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、第一酸化処理部４０で酸化処理することができる。
その一方で、燃料として、排出ガスにメタンの未燃分が含まれていない重油を用いる場合には、切替部１１０により、過給機３０から排出される排出ガスを、第一酸化処理部バイパス管１０５に導入させることで、排出ガスを第一酸化処理部４０に導入させず、第一酸化処理部バイパス管１０５を通して効率良く排出することができる。

【0048】

さらに、上記第一実施形態では、過給機３０の能力は、エンジン２０Ａに供給すべき空気の流量に応じて設定されている。メタンを燃料とする場合、過給機バイパス管１０３には、排気部２２から排出される排出ガスのうち、過給機３０に供給されない余剰分が導入される。また、過給機バイパス管１０３の配管径（内径）Ｄ２を、排出管１０２の配管径（内径）Ｄ１よりも小さくすることで、過給機バイパス管１０３に導入される排出ガスの流量に応じたものとすることができる。これにより、過給機３０の能力を確保しつつ、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、効率良く酸化処理することができる。

【0049】

また、上記第一実施形態では、第一酸化処理部４０に導入される排出ガスの温度は、第二酸化処理部５０に導入される排出ガスの温度よりも低くなり、排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理の効率は、第一酸化処理部４０よりも第二酸化処理部５０の方が高い。しかし、上記第一実施形態では、第二メタン酸化触媒５２の触媒成分の濃度を、第一メタン酸化触媒４２の触媒成分の濃度よりも高くすることで、メタン酸化処理効率を、より高めることができ、且つ第一メタン酸化触媒４２と第二メタン酸化触媒５２とを合計した全体の活性成分の量を低減させることができる。

【0050】

さらに、上記第一実施形態では、第一メタン酸化触媒４２と、第二メタン酸化触媒５２とは、同一の活性成分を含んでいる。これにより、第一酸化処理部４０、及び第二酸化処理部５０を、効率良く製作することができる。

【0051】

（第一実施形態の変形例）
なお、上記第一実施形態では、エンジンシステム１０Ａが、船舶１に設けられている場合を一例にして説明したが、エンジンシステム１０Ａは、船舶１に設けられる構成に限られない。エンジンシステム１０Ａは、例えば、陸上における各種設備で用いられるエンジンシステムにも適用可能である。

【0052】

＜第二実施形態＞
次に、本開示に係るエンジンシステムの第二実施形態について説明する。この第二実施形態は、第一実施形態とエンジンシステムの一部の構成のみが異なるため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
（エンジンシステムの構成）
図６は、本開示の第二実施形態に係るエンジンシステムの構成を示す図である。
図６に示すように、この第二実施形態に例示するエンジンシステム１０Ｂは、エンジン２０Ｂと、過給機３０と、第一酸化処理部４０と、第二酸化処理部５０と、を備えている。

【0053】

エンジン２０Ｂは、燃料を燃焼させることで生成される排出ガスを排出する。この実施形態で例示するエンジン２０Ｂは、燃料としてメタンのみを用いる。

【0054】

過給機３０は、マニホールド２４における排出ガスの流通方向下流側の端部に接続されている。過給機３０には、マニホールド２４を流通する排出ガスのうちの一部の排出ガスが導入される。この第二実施形態の過給機３０は、メタンのみを燃料とする一般的なエンジンシステムで用いられる過給機よりも高効率な高効率過給機が用いられており、これにより、エンジン２０Ｂからの排出ガスの流量が過給機３０で必要とされる排出ガスの流量を上回り、第一実施形態と同様に、排出ガスの余剰分が生じ得るものとなっている。
排出管１０２は、過給機３０から排出される排出ガスが流通する。

【0055】

第一酸化処理部４０には、排出管１０２を介して、排出ガスが導入される。第一酸化処理部４０に導入される排出ガスは、過給機３０から排出される排出ガスと、第二酸化処理部５０から排出される排出ガスとの混合されたものとなる。

【0056】

第二酸化処理部５０は、過給機バイパス管１０３の途中に設けられている。過給機バイパス管１０３は、排気部２２から排出された排出ガスの一部を、過給機３０を迂回して排出管１０２に合流させる。

【0057】

第二酸化処理部５０には、過給機バイパス管１０３を介して、排出ガスが導入される。
過給機バイパス管１０３のうち、第二酸化処理部５０よりも排出ガスの流れ方向上流側に位置する上流部１０３ｐには、弁６０Ｂが設けられている。

【0058】

なお、この第二実施形態におけるエンジンシステム１０Ｂは、上記第一実施形態で例示したエンジンシステム１０Ａの第一酸化処理部バイパス管１０５と、切替部１１０と、を備えていない。

【0059】

このようなエンジンシステム１０Ｂでは、エンジン２０Ｂの排気部２２から排出される排出ガスの一部は、排気部２２のマニホールド２４から過給機３０に導入される。過給機３０に導入された排出ガスにより、過給機３０が駆動され、エンジン２０Ｂに空気が供給される。

【0060】

弁６０Ｂは、エンジン２０Ｂの回転数、過給機３０の回転数等に応じて開度調整される。具体的には、エンジン２０Ｂからの排出ガスの流量が、過給機３０で必要とされる排出ガスの流量を上回り、排出ガスの余剰分が生じる場合には、余剰分に応じた開度で弁６０Ｂが開かれる。弁６０Ｂは、エンジン２０Ｂの作動中に常時開いていてもよいし、排出ガスの余剰分が生じない場合、弁６０Ｂを全閉状態としてもよい。弁６０Ｂが開いている場合、エンジン２０Ｂの排気部２２から排出される排出ガスの残部（余剰分）は、マニホールド２４から過給機バイパス管１０３に流入する。過給機バイパス管１０３に流入した排出ガスは、第二酸化処理部５０に導入される。第二酸化処理部５０では、第二メタン酸化触媒５２により、導入された排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理がなされる。

【0061】

過給機３０を経た排出ガスと、第二酸化処理部５０を経た排出ガスとは、排出管１０２内で合流する。第二酸化処理部５０を経た排出ガスは、酸化処理によって、第二酸化処理部５０に導入される排出ガスよりも温度上昇している。このため、過給機３０を経た排出ガスと、第二酸化処理部５０を経た排出ガスとが混合された混合ガス（排出ガス）の温度は、過給機３０を経た排出ガスの温度よりも高まる。温度が高められた排出ガスは、排出管１０２から第一酸化処理部４０に導入される。第一酸化処理部４０では、第一メタン酸化触媒４２により、導入された排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理がなされる。第一酸化処理部４０を経た排出ガスは、排気ダクト４３を通じてファンネル９から大気中に放出される。

【0062】

（作用効果）
上記第二実施形態のエンジンシステム１０Ｂにおいても、上記第一実施形態と同様、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機３０の駆動効率の低下を抑えることが可能となる。

【0063】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
上記各実施形態で示したエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂの構成は一例であって、各部の構成は適宜変更可能である。
また、エンジンシステム１０Ａ，１０Ｂの用途については、何ら限定するものではなく、様々な用途に利用可能である。

【0064】

＜付記＞
各実施形態に記載のエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂ、船舶１は、例えば以下のように把握される。

【0065】

（１）第１の態様に係るエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂは、メタンを燃料として駆動されるエンジン２０Ａ，２０Ｂと、前記エンジン２０Ａ，２０Ｂの排気部２２から排出される排出ガスによって駆動されることで、前記エンジン２０Ａ，２０Ｂに空気を供給する過給機３０と、前記過給機３０から排出される排出ガスが流通する排出管１０２と、前記排出管１０２を介して前記排出ガスが導入されるとともに、第一メタン酸化触媒４２が収容された第一酸化処理部４０と、前記排気部２２から排出される前記排出ガスの一部を、前記過給機３０を迂回して前記排出管１０２に合流させる過給機バイパス管１０３と、前記過給機バイパス管１０３の中途に設けられ、第二メタン酸化触媒５２が収容された第二酸化処理部５０と、を備える。

【0066】

このエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂでは、エンジン２０Ａ，２０Ｂの排気部２２から排出される排出ガスは、過給機３０と、過給機バイパス管１０３とに送り出される。過給機３０は、排出ガスによって駆動され、エンジン２０Ａ，２０Ｂに空気を供給する。過給機３０から排出される排出ガスは、排出管１０２を流通する。過給機３０から排出管１０２に排出される排出ガスは、エンジン２０Ａ，２０Ｂに空気を供給するための仕事をすることで、温度低下している。
過給機バイパス管１０３に送り出された排出ガスは、第二酸化処理部５０に導入される。第二酸化処理部５０は、導入された排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、第二メタン酸化触媒５２により酸化処理する。メタンの未燃分が酸化処理されることで、第二酸化処理部５０から送り出される排出ガスは、温度上昇している。第二酸化処理部５０から排出された排出ガスは、過給機バイパス管１０３を通して、排出管１０２に合流させる。
第一酸化処理部４０には、排出管１０２を通して、排出管１０２内で合流した、過給機３０から排出された排出ガスと、第二酸化処理部５０から排出された排出ガスとが混合された排出ガスが導入される。第二酸化処理部５０から排出された排出ガスは、過給機３０から排出された排出ガスよりも高温であるため、第一酸化処理部４０に導入される排出ガスの温度が高くなる。第一メタン酸化触媒４２は、導入される排出ガスの温度が高いほど、メタンの酸化率が高まる。このため、第一酸化処理部４０で、メタンを効率良く酸化処理することができる。
また、第二酸化処理部５０は、過給機バイパス管１０３の中途に設けられており、排気部２２と過給機３０との間には設けられていない。このため、過給機３０には、排気部２２から排出される排出ガスがダイレクトに送り込まれる。したがって、過給機３０の駆動効率の低下が抑えられている。
その結果、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機３０の駆動効率の低下を抑えることが可能となる。

【0067】

（２）第２の態様に係るエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂは、（１）のエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂであって、前記排気部２２から前記過給機バイパス管１０３への前記排出ガスの流路を開閉する弁６０Ａ，６０Ｂを更に備える。

【0068】

これにより、弁６０Ａ，６０Ｂを開閉することで、排気部２２から過給機バイパス管１０３への排出ガスの流路が開閉され、排気部２２から第二酸化処理部５０への排出ガスの供給を断続することができる。したがって、第二酸化処理部５０における、排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理が不必要な場合、第二酸化処理部５０への排出ガスの供給を停止することができる。

【0069】

（３）第３の態様に係るエンジンシステム１０Ａは、（２）のエンジンシステム１０Ａであって、前記エンジン２０Ａは、燃料として、メタンと重油とを切り換えて利用する。

【0070】

これにより、燃料としてメタンを利用する場合、弁６０Ａを開くことによって、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、第二酸化処理部５０と、第一酸化処理部４０とで、順次酸化処理することができる。
また、燃料として重油を用いる場合、排出ガスにメタンの未燃分が含まれていない。このため、弁６０Ａを閉じることで、排出ガスを第二酸化処理部５０に送らず、過給機３０のみに送り込むことができる。これにより、過給機３０を効率良く駆動できる。また、重油を燃料として利用した場合に排出ガスに含まれる硫黄分が、第二酸化処理部５０に及ぶのを抑え、第二メタン酸化触媒５２に悪影響が及ぶのを抑えることができる。

【0071】

（４）第４の態様に係るエンジンシステム１０Ａは、（３）のエンジンシステム１０Ａであって、前記過給機３０から排出される前記排出ガスを、前記第一酸化処理部４０を迂回させる第一酸化処理部バイパス管１０５と、前記過給機３０から排出される前記排出ガスの導入先を、前記排出管１０２と前記第一酸化処理部バイパス管１０５との間で切り替える切替部１１０と、を更に備える。

【0072】

これにより、切替部１１０により、過給機３０から排出される排出ガスの導入先を、排出管１０２と第一酸化処理部バイパス管１０５との間で切り替えることができる。
燃料としてメタンを利用する場合、切替部１１０により、過給機３０から排出される排出ガスを、排出管１０２に導入させることによって、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、第二酸化処理部５０と、第一酸化処理部４０とで、順次酸化処理することができる。
また、燃料として重油を用いる場合、排出ガスにメタンの未燃分が含まれていない。このため、切替部１１０により、過給機３０から排出される排出ガスを、第一酸化処理部バイパス管１０５に導入させることで、排出ガスを第一酸化処理部４０に送らず、第一酸化処理部バイパス管１０５を通して効率良く排出することができる。

【0073】

（５）第５の態様に係るエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂは、（１）から（４）の何れか一つのエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂであって、前記過給機バイパス管１０３の配管径Ｄ２は、前記排出管１０２の配管径Ｄ１よりも小さい。

【0074】

このような構成において、過給機３０の能力は、エンジン２０Ａ，２０Ｂに供給すべき空気の流量に応じて設定される。この場合、過給機バイパス管１０３には、排気部２２から排出される排出ガスのうち、過給機３０に供給されない余剰分が導入される。過給機バイパス管１０３の配管径Ｄ２を、排出管１０２の配管径Ｄ１よりも小さくすることで、過給機バイパス管１０３に導入される排出ガスの流量に応じたものとすることができる。これにより、過給機３０の能力を確保しつつ、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を、効率良く酸化処理することができる。

【0075】

（６）第６の態様に係るエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂは、（１）から（５）の何れか一つのエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂであって、前記第二メタン酸化触媒５２は、前記第一メタン酸化触媒４２よりも触媒成分の濃度が高い。

【0076】

このような構成において、第一酸化処理部４０に導入される排出ガスの温度は、第二酸化処理部５０に導入される排出ガスの温度よりも低い。これにより、排出ガスに含まれるメタンの未燃分の酸化処理の効率は、第二酸化処理部５０の方が、第一酸化処理部４０よりも高い。第二メタン酸化触媒５２の触媒成分の濃度を、第一メタン酸化触媒４２の触媒成分の濃度よりも高くすることで、メタンの酸化処理効率を、より高めることができ、且つ第一メタン酸化触媒４２と第二メタン酸化触媒５２とを合計した全体の活性成分の量を低減させることができる。

【0077】

（７）第７の態様に係るエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂは、（１）から（６）の何れか一つのエンジンシステム１０Ａ，１０Ｂであって、前記第一メタン酸化触媒４２と、前記第二メタン酸化触媒５２とは、同一の活性成分を含む。

【0078】

これにより、第一酸化処理部４０、及び第二酸化処理部５０を、効率良く製作することができる。

【0079】

（８）第８の態様に係る船舶１は、（１）から（７）の何れか一つのエンジンシステム１０Ａを備える。

【0080】

これにより、排出ガスに含まれるメタンの未燃分を良好に酸化処理するとともに、過給機３０の駆動効率の低下を抑えることができるエンジンシステム１０Ａを備えた船舶１を提供することができる。

【符号の説明】

【0081】

１…船舶 ２…船体 ２ｂ…船尾 ２ｊ…上部機関室 ２ｋ…機関室 ３Ａ，３Ｂ…舷側 ４…船底 ５…上甲板 ６…底部甲板 ７…上部構造 ８…甲板 ９…ファンネル １０Ａ，１０Ｂ…エンジンシステム ２０Ａ，２０Ｂ…エンジン ２１…エンジン本体 ２２…排気部 ２３…接続管 ２４…マニホールド ３０…過給機 ４０…第一酸化処理部 ４１…ハウジング ４２…第一メタン酸化触媒 ４３…排気ダクト ５０…第二酸化処理部 ５１…ハウジング ５２…第二メタン酸化触媒 ６０Ａ，６０Ｂ…弁 １０２…排出管 １０３…過給機バイパス管 １０３ａ…第一端 １０３ｂ…第二端 １０３ｃ…中間位置 １０３ｐ…上流部 １０３ｑ…下流部 １０５…第一酸化処理部バイパス管
１１０…切替部 １１１…第一切換弁 １１２…第二切換弁 Ｄ１，Ｄ２…配管径 Ｄａ…船首尾方向 Ｄｖ…上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】