トヨタ、「FLAD」基材を用いた新型排出ガス浄化触媒を商品化、新型車両に順次搭載

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トヨタ自動車(以下、トヨタ)は、排出ガス浄化触媒の基材において、触媒の中心部と周辺部で断面積が異なるセルを一体成形した「FLAD」基材を用いた新型の触媒を商品化すると発表した。触媒貴金属使用量の低減と触媒容量の小型化を実現するもので、2017年春頃発売予定のレクサス「LC500h」から順次新型車両に搭載していく。

一般的なガソリンエンジン用の排出ガス浄化触媒では、基材内部のセル壁面に、白金(Pt)やロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)など、触媒機能を付与するための貴金属を含む触媒材料が塗布されている。しかし貴金属の使用量を増やすことはコスト増や資源枯渇の問題など課題が多い。トヨタはこれまで、触媒貴金属の浄化性能を効率化するため、最適な基材について様々な研究・開発を行ってきた。

同社では今回、デンソーと共同で、触媒用基材として新たにFLAD(Flow Adjustable Designed Cell)基材を開発。同基材は、従来型触媒のセルの断面積が均一であるのに対し、中心部と周辺部でセルの断面積が異なる構造をしており、中心部はセルの断面積が小さく(排出ガスの流路が狭く)、周辺部はセルの断面積が大きい(排出ガスの流路が広い)。

触媒内部の排出ガスの流れが均一であれば、貴金属などの触媒材料を有効に排出ガス浄化に利用できるが、排出ガスの流れは中心部の方が周辺部よりも速く、排出ガス通過量が多い。このため中心部では、浄化性能確保のために多量の触媒材料が必要となる。しかし現在の触媒材料の塗布技術では、一律に塗布する工程とならざるを得ず、排出ガス通過量の少ない周辺部にも中心部と同量の触媒材料を塗布している。

FLAD基材は、中心部と周辺部のセル断面積を変えることで触媒内部の排出ガスの流れの均一化を目指したもので、シミュレーションや試作基材による検討を繰り返して中心部と周辺部の断面積の最適値を検証。従来型と同等の排出ガス浄化性能を維持しながら、貴金属使用量を約20%低減させ、触媒容量を約20%小型化した。また、設計・製造技術の革新によりこの基材の一体成形を実現し、量産を可能にしている。

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