IEC 60730 Class B規格で家電安全性を強化

IEC 60730 Class B規格が機械・電気設計の両面で家電の機能安全をどう確保するかを解説し、メーカーの要件適合を支援するコントローラを紹介

現代の家電は日常業務を効率化し、ユーザーが安心して家事を行えるようにします。正常動作時には価値を提供しますが、故障時には火災リスクなど、生命と財産を脅かす重大なリスクをもたらす可能性があります。

国際電気標準会議（IEC）は、安全性を家電設計の根幹に組み込むためIEC 60730 Class B規格を導入しました。Underwriters Laboratories（UL）もこの規格を承認し、その信頼性を強化。レンジ、クックトップ、洗濯機、乾燥機、食洗機、冷蔵庫、冷凍庫が厳格な安全基準を満たすことを保証しています。

深刻な家電問題の防止

全米防火協会（NFPA）によると、レンジとクックトップは報告された家庭内調理火災の62%を占め、放置調理がその主因と特定されています。NFPAデータでは、2013〜2017年にかけてこれらの機器が調理機器関連死の46%を占めたことも示されています。

米国消防庁（USFA）は、調理が住宅火災のトップ原因であることを確認しており、図1に示す通りです。

図1. 2018年米国における負傷を伴う住宅建物火災の主因は調理。出典：米国消防庁。

多くの分野で技術的進歩があるにもかかわらず、報告される家庭内調理火災は、全国火災事象報告システム（NFIRS）が1999年に開始されて以来、着実に増加傾向にあります。この傾向は、メーカーがレンジとクックトップの安全機能を優先する緊急の必要性を強調しています。

家電における機能安全のための安全規制

IEC 60730-1は1986年に発表され、2020年4月までに更新され、家庭用および類似機器に使用される自動電気制御に適用されます。ULの承認は規格の権威をさらに裏付けています。

機能安全は、故障は避けられないことを認めつつ、故障がフェイルセーフな結果に導かれることを目指します。IEC/UL 60730は3つの安全クラスを定義：クラスA（非クリティカル）、クラスC（特殊危険の防止）、クラスB—クッカー、洗濯機、乾燥機、食洗機、冷蔵庫、冷凍庫などの主要家電を包含。クラスBは、故障発生時に危険を防止するソフトウェアと制御機能を統括し、温度カットオフ、自動ドアロック、自動洗浄モード制御をカバー。米国と欧州ではセルフクリーニングオーブンの認証が義務化され、自動ロック機構付きランドリー機器にも同様です。

既存の家電安全アプローチ

従来のソリューションは、ボタン、スライダー、ホイール（メカニカルまたは静電容量式）とインターフェースするマイクロコントローラ（MCU）が安全ライブラリを実行し、ボタン健全性を監視する形でした。現代の家電は静電容量式タッチスクリーンと、安全機能専用の別MCUを組み合わせて使用します。

高温オーブンのセルフクリーニングトリガーなど、重要なUIボタンは厳格な要件を満たす必要があります。2タッチ起動と1タッチ停止により、ユーザーがオーブンが900°F（500°C）に達する前に意図を確認し、火災リスクを軽減。安全ライブラリは、あらゆる条件下で停止ボタンが応答し続けることを保証します。

家電安全への新たなアプローチ

タッチスクリーン技術の進歩により、メーカーはClass B要件をディスプレイインターフェースを通じて直接満たせるようになりました。ATMXT336UD-MAUHA1 maXTouchコントローラファミリは安全関連機能を組み込み、別途物理ボタンを不要にします。ユーザーはタッチスクリーン上のどこかをソフトタップするだけでシャットダウン機能をトリガーでき、コスト、煩雑さ、設計複雑性を削減しながらユーザビリティを向上させます。

図2. 非常停止機能をタッチスクリーンに配置することで、メーカーはユーザーが停止機能に最も慣れ親しんだ言語を選択できるようにできる

Class Bタッチスクリーンは故障を自律的に検出・対処できます。例えば、重い鍋が薄い酸化インジウムスズ（ITO）タッチセンサーを破損させた場合、コントローラのリアルタイム診断が故障を特定し、人手を介さず自動的にバーナーを停止—潜在的な火災を未然に防ぎます。

コントローラはバックグラウンドでセンサーの完全性を監視し、専用割り込みラインまたはI²CメッセージでホストCPUにアラートを送信。このプロアクティブなアプローチは、ホストがタッチスクリーンをポーリングしてステータスを取得する必要があったレガシーシステムと対照的です。

図3. 典型的な家電アプリケーションでは、Class BタッチスクリーンコントローラがホストCPUに容易にインターフェース可能

Class B認証には厳格な機能安全テストが義務付けられ、メモリ完全性チェックが含まれます。コントローラはバックグラウンドで「ウォーキング1」テストを実行し、限られたRAMの各ビットを順次検証します（図4参照）。

図4. 8ビットメモリのウォーキング1テストで各ビットを順次検証

テストプロセスはアプリケーションコードをシャッフルしてメモリ領域を解放し、RAM、フラッシュ、CPUレジスタ、内部クロックがすべて正しく動作することを検証—タッチイベントを60Hz超で報告し続けながら実施されます。

通信信頼性は、シーケンス番号と巡回冗長検査（CRC）を採用したアップグレード版I²Cバスで向上。電気的にノイジーな家電環境において、これらのメカニズムは座標データの破損防止とホストによる欠落パケット検出を保証。接続が許せば、ユーザーが不在時でも故障発生時にモバイルデバイスやスマートウォッチへアラート通知可能です。

定期的な自己診断により、汎用I/Oピン経由で設定可能なハートビート信号を出力し、ホストがタッチスクリーンの健全性を継続的に監視可能。これらの安全機能をコントローラに直接統合することで、メーカーはホスト側追加ソフトウェアの負担を軽減し、全体的な認定プロセスを簡素化します。

ランドリールームの安全性

NFPAによると、米国消防署は年間平均15,970件の衣類乾燥機または洗濯機関連の住宅構造火災に対応しています。安全志向の設計はこれらの事象を大幅に削減できます。

ドラム式洗濯機は高速モーターを使用し、動作中の誤開放を防ぐドアロック機構を備えます。Class Bタッチスクリーン制御により、ロックを別ボタンやマイクロコントローラなしで管理可能にし、設計を合理化し信頼性を向上。オプションの手動ロック解除オーバーライドも安全準拠のまま、ユーザーがサイクル中にアイテムを追加/取り出し可能にします。

ランドリー家電のClass B認証取得は、地域規制への準拠だけでなく、グローバルに準拠した製品ラインの展開を可能にし、地域別バリエーションの必要性を排除します。

より安全な家電へ

継続的なサプライヤーフィードバックを得ながら数人年かけて開発されたClass Bタッチスクリーンコントローラは、ハイエンド家電に競争優位性を提供しつつ、エントリーモデルでも手頃な価格を実現。メーカーがこの機能を習得し認証を取得すれば、オーブン、レンジ、洗濯機、乾燥機、食洗機、冷蔵庫、電子レンジコンベクションコンボ、さらにはレンジフードまで、あらゆる家電にアプローチを拡張可能—世界中の安全意識の高い消費者に対応できます。

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