JP2829410B2 - 光電式アナログ煙感知器 - Google Patents
光電式アナログ煙感知器Info
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- JP2829410B2 JP2829410B2 JP61068139A JP6813986A JP2829410B2 JP 2829410 B2 JP2829410 B2 JP 2829410B2 JP 61068139 A JP61068139 A JP 61068139A JP 6813986 A JP6813986 A JP 6813986A JP 2829410 B2 JP2829410 B2 JP 2829410B2
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- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- output
- emitting element
- receiving
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、自動火災報知システム等に用いられる光電
式アナログ煙感知器の改良に関するものである。 ［技術背景］ チャンバー内にLED等の発光素子とホトダイオード等
の受光素子を配し、チャンバー内に流入した煙による散
乱光を受光素子によって受けて煙を検出する光電式煙感
知器は、自動火災報知システム（以下では、「自火報シ
ステム」と略す）等に多用されている。 このような従来の光電式煙感知器は、受光素子の出力
値がある閾値を越えると、例えば自火報システムの受信
機に対して煙感知信号を送出する所謂ON・OFF式のもの
であるが、最近は、火災の早期発見と信頼性の向上の
為、火災の判断を受信機側で行うインテリジェンス自火
報システムの開発が行われており、このようなシステム
に対しては煙濃度に関する情報が必要不可欠とされてい
る。 そして、このような光電式アナログ煙感知器では高速
応答が要求されるが、チャンバー内に周囲の光（以下、
「外乱光」という。）が入ると誤動作してしまうので、
外乱光が入り込まないようにチャンバーの煙出入口は複
雑なラビリンス構造とされている。その為、チャンバー
内への煙の流入速度が制限されてしまい、応答が遅くな
り、インテリジェンス自火報システムに要求される高速
応答に対処することができないといった問題が残されて
いる。 ［発明の目的］ 本発明は、蛍光灯などのように、光レベルを比較的長
い周期で変化させる外乱光に対しては、その影響を受け
ることなく応答性を改善し得た光電式アナログ煙感知器
を提供することを目的としている。 ［発明の開示］ 上記目的を達成するため、本発明に係る光電式アナロ
グ煙感知器は、発光素子から間欠的に出力される発光パ
ルスの煙による散乱光を受光素子で検知し、この受光素
子により電気信号に変換して煙濃度に応じた電気信号を
出力するように構成された光電式アナログ煙感知器にお
いて、チャンバー内に配設された発光素子を所定の周期
で間欠駆動させる発光素子駆動回路部と、チャンバー内
に配設され、上記発光素子による発光を受光素子で受光
して光電変換された電気信号を所定レベルに増幅する受
光信号増幅部と、積分コンデンサと、スイッチング手段
とを有し、このスイッチング手段が駆動されたときに、
上記受光信号増幅部からの出力を直流カットコンデンサ
を介して入力する積分回路部と、この積分回路部からの
出力を増幅する直流増幅部と、上記スイッチング手段
を、上記発光素子の間欠駆動に合わせてオン駆動する信
号を発生するタイミング制御部とを備え、上記積分回路
部は、上記タイミング制御部からのオン駆動信号によっ
て、上記スイッチング手段をオンして、上記受光信号増
幅部からの出力を、上記発光素子の間欠駆動周期よりも
十分に大きく、かつ光レベルを周期的に変化させる外乱
光の整数倍の周期で積分する構成としている。 ［実施例］ 以下に添付図を参照して本発明の一実施例を示す。 第１図は、本発明の光電式アナログ煙感知器の基本構
成をブロック図で示すものである。 図に於いて、３は光電式アナログ煙感知器１のチャン
バー２内に配された発光素子を形成するLEDであり、４
は同じくそのチャンバー２内に配された受光素子を形成
するホトダイオード（以下、「PD」という。）である。
LED3は発光素子駆動回路部５により駆動されて発光パル
スを間欠出力するようにされており、PD4はチャンバー
２内に侵入した煙による散乱光を光電変換して煙を検知
する。この受光素子４により光電変換された信号は受光
信号増幅部６により増幅され、積分回路部７に送られ
る。積分回路部７の出力は直流増幅部８により必要なレ
ベルに増幅され、図外の受信機に伝送される。 発光素子駆動回路部５及び積分回路部７は、タイミン
グ制御部９から出力される制御信号ａ、ｂにより制御さ
れる。なお、第４図は、発光素子駆動回路とタイミング
制御部とを組み合わせた回路部の一例を示している。 第２図（ａ）、（ｂ）に制御信号ａ、ｂを示す。ここ
に、制御信号ａは、タイミング制御部９内の発振回路91
より発せされる矩形状のパルス信号であり、発光素子駆
動回路部５に入力されて、LED3を発光させる。また、T1
は、LED3の発光パルス幅、T2は発光間隔である。信号ａ
はAND回路92にも入力されパルス幅は調整される。 このAND回路92の一方の入力端子には信号ａが直接入
力され、他方の入力端子には信号ａが抵抗93及びコンデ
ンサ94から成る遅延回路を介して入力されているので、
AND回路92は、信号ａに対して、該遅延回路による時間T
dだけ遅れたT3（＝T1−Td）の矩形パルス状の制御信号
ｂが出力され、この制御信号ｂは、積分回路部７のコン
デンサ25を経由してFET71のゲートに入力される（第２
図（ｂ））。 FET71は、この制御信号ｂを受ける毎にONとなり、抵
抗72及びコンデンサ73のCR積分回路の積分タイミングを
制御する。即ち、T3はこの積分回路の積分時間を規定し
ており、該回路をこのT3の時間だけ動作させて受光信号
増幅部６の出力を積分し、それ以外の時は積分値をホー
ルドさせる。尚、FET71に代えて他の適宜のスイッチ手
段、例えばアナログスイッチを使用することができるこ
とはいうまでもない。 受光信号増幅部６では、３個のトランジスタ61〜63が
図示のように接続されている。この増幅部６の周波数特
性は、抵抗64及びコンデンサ65の値が適宜に選定され
て、例えば100Hz以下の帯域の利得が数kHz〜数百kHzの
帯域の利得よりも著しく小さい値、例えば約10分の１と
なるようにされている。なお、66は直流カットコンデン
サである。 このような構成によれば、制御信号ａによりLED3が第
２図（ａ）のように発光されると、受光信号増幅部６の
出力の波形は同図（ｃ）の破線で示すようなものとな
り、積分回路部７に入力される。前述のように積分回路
部７に於いては、その入力は時間T3の間（積分ON時）だ
け積分され、それ以外の時（積分OFF時）は、直前の積
分ON時に積分された最終値が保持されるので、積分回路
部７の出力（第２図（ｃ）の実線で示す）は、受光信号
増幅部６の出力の値に次第に近づくようになる。 実際上の外乱光としては、光レベルを周期的に変化さ
せる蛍光灯の光（商用周波数60Hz又は50Hzに従って明る
さが変化している）が考えられるが、本発明では、発光
素子の間欠駆動周期よりも十分に大きい周期で光レベル
を変化させる外乱光に対しては、受光信号増幅部６から
の出力信号の中間点がゼロになり、積分回路部７に入力
されるので、積分回路部７における積分動作を、外乱光
の整数倍の周期で行なえば、その外乱光に対する受光信
号は相殺されることになる。例えば、LED3の発光パルス
幅（T1）を４〜10μｓ程度にすれば、受光信号増幅部６
の前記周波数特性により、LED3の発光に基づく受光信号
は受光信号増幅部６によって増幅されるが、外乱光に基
づく受光信号は殆ど増幅されないことになる。 今、積分回路部７における１単位の積分動作を規定す
る応答時間ｔをT3の数十倍に選定すると、例えば、T1＝
５μｓ、T2＝40ms、T3＝４μｓとし、ｔ＝100μｓとす
るならば、感知器１の応答時間Ｔは、 Ｔ＝（t/T3）×T2 ＝（100μs/4μｓ）×40ms ＝1000ms となる。従って、この様に各時間を選定することによ
り、積分回路部７の出力は煙による散乱光の過去25パル
ス分の平均値となり、外乱光（例えば、60Hzの蛍光灯
光）によるノイズ信号に基づく出力は現れなくなる。 これを、模式的に示した第３図を用いて更に説明す
る。ここでは、説明を簡略化するため、LED3の発光パル
スによる受光パルス信号（波高値VP）はノイズ信号（波
高値VNの三角波）の１周期の間に８回あるものとし、積
分回路部７の１積分単位を規定する応答時間ｔは受光パ
ルス信号の８回分とする。すると、この場合の受光信号
増幅部６の出力即ち積分回路部７の入力は、第３図
（ａ）に示すようなものとなる。 すなわち、積分回路部７は、第３図（ｂ）に斜線を施
した部分のみ積分動作を行なうので、その出力信号V0
は、 V0＝1/8（VP＋０）＋1/8（VP＋1/2VN） ＋1/8（VP＋VN）＋1/8（VP＋1/2VN） ＋1/8（VP＋０）＋1/8（VP−1/2VN） ＋1/8（VP−VN）＋1/8（VP−1/2VN） ＝VP となり、積分回路部７の出力信号V0には、波高値VNの三
角波のノイズ信号は現れないことが分かる。 このことは、商用周波数（50Hzまたは60Hz）で光レベ
ルを変化させる外乱光の重畳された光に対して、T1＝５
μｓ、T2＝40ms、T3＝４μｓ、ｔ＝100μｓの条件に於
いても同様である。 かくして積分回路部７から出力された出力信号V0は，
直流増幅部８に送られて必要なレベルに増幅され、イン
テリジェンス自火報システムの受信機に送出される。 本発明によれば、例えばLED3の発光時間を略10μｓ以
下の短いものとすることにより、蛍光灯光等の外乱光の
影響を受けていない出力を１秒以内の高速で応答させる
ことが可能となる。 尚、受光信号増幅部の周波数特性は、煙感知器が設置
される周囲の状況に応じて、外乱光の種類等を考慮して
適宜に決定されるものであり、前述の例示のものには限
定されない。また、一般に発光素子のパルス幅を短く
し、受光信号増幅部６の高域でのカットオフ周波数をパ
ルス幅に合わせて高くするのが好ましい。 また、前述の実施例では、積分回路部の駆動パルス幅
を発光素子の駆動パルス幅よりも小さくしたものを示し
たが、このような実施例に限られず、発光素子の駆動と
積分回路部の駆動が同期的に行われるものであればよい
ことはいうまでもない。
式アナログ煙感知器の改良に関するものである。 ［技術背景］ チャンバー内にLED等の発光素子とホトダイオード等
の受光素子を配し、チャンバー内に流入した煙による散
乱光を受光素子によって受けて煙を検出する光電式煙感
知器は、自動火災報知システム（以下では、「自火報シ
ステム」と略す）等に多用されている。 このような従来の光電式煙感知器は、受光素子の出力
値がある閾値を越えると、例えば自火報システムの受信
機に対して煙感知信号を送出する所謂ON・OFF式のもの
であるが、最近は、火災の早期発見と信頼性の向上の
為、火災の判断を受信機側で行うインテリジェンス自火
報システムの開発が行われており、このようなシステム
に対しては煙濃度に関する情報が必要不可欠とされてい
る。 そして、このような光電式アナログ煙感知器では高速
応答が要求されるが、チャンバー内に周囲の光（以下、
「外乱光」という。）が入ると誤動作してしまうので、
外乱光が入り込まないようにチャンバーの煙出入口は複
雑なラビリンス構造とされている。その為、チャンバー
内への煙の流入速度が制限されてしまい、応答が遅くな
り、インテリジェンス自火報システムに要求される高速
応答に対処することができないといった問題が残されて
いる。 ［発明の目的］ 本発明は、蛍光灯などのように、光レベルを比較的長
い周期で変化させる外乱光に対しては、その影響を受け
ることなく応答性を改善し得た光電式アナログ煙感知器
を提供することを目的としている。 ［発明の開示］ 上記目的を達成するため、本発明に係る光電式アナロ
グ煙感知器は、発光素子から間欠的に出力される発光パ
ルスの煙による散乱光を受光素子で検知し、この受光素
子により電気信号に変換して煙濃度に応じた電気信号を
出力するように構成された光電式アナログ煙感知器にお
いて、チャンバー内に配設された発光素子を所定の周期
で間欠駆動させる発光素子駆動回路部と、チャンバー内
に配設され、上記発光素子による発光を受光素子で受光
して光電変換された電気信号を所定レベルに増幅する受
光信号増幅部と、積分コンデンサと、スイッチング手段
とを有し、このスイッチング手段が駆動されたときに、
上記受光信号増幅部からの出力を直流カットコンデンサ
を介して入力する積分回路部と、この積分回路部からの
出力を増幅する直流増幅部と、上記スイッチング手段
を、上記発光素子の間欠駆動に合わせてオン駆動する信
号を発生するタイミング制御部とを備え、上記積分回路
部は、上記タイミング制御部からのオン駆動信号によっ
て、上記スイッチング手段をオンして、上記受光信号増
幅部からの出力を、上記発光素子の間欠駆動周期よりも
十分に大きく、かつ光レベルを周期的に変化させる外乱
光の整数倍の周期で積分する構成としている。 ［実施例］ 以下に添付図を参照して本発明の一実施例を示す。 第１図は、本発明の光電式アナログ煙感知器の基本構
成をブロック図で示すものである。 図に於いて、３は光電式アナログ煙感知器１のチャン
バー２内に配された発光素子を形成するLEDであり、４
は同じくそのチャンバー２内に配された受光素子を形成
するホトダイオード（以下、「PD」という。）である。
LED3は発光素子駆動回路部５により駆動されて発光パル
スを間欠出力するようにされており、PD4はチャンバー
２内に侵入した煙による散乱光を光電変換して煙を検知
する。この受光素子４により光電変換された信号は受光
信号増幅部６により増幅され、積分回路部７に送られ
る。積分回路部７の出力は直流増幅部８により必要なレ
ベルに増幅され、図外の受信機に伝送される。 発光素子駆動回路部５及び積分回路部７は、タイミン
グ制御部９から出力される制御信号ａ、ｂにより制御さ
れる。なお、第４図は、発光素子駆動回路とタイミング
制御部とを組み合わせた回路部の一例を示している。 第２図（ａ）、（ｂ）に制御信号ａ、ｂを示す。ここ
に、制御信号ａは、タイミング制御部９内の発振回路91
より発せされる矩形状のパルス信号であり、発光素子駆
動回路部５に入力されて、LED3を発光させる。また、T1
は、LED3の発光パルス幅、T2は発光間隔である。信号ａ
はAND回路92にも入力されパルス幅は調整される。 このAND回路92の一方の入力端子には信号ａが直接入
力され、他方の入力端子には信号ａが抵抗93及びコンデ
ンサ94から成る遅延回路を介して入力されているので、
AND回路92は、信号ａに対して、該遅延回路による時間T
dだけ遅れたT3（＝T1−Td）の矩形パルス状の制御信号
ｂが出力され、この制御信号ｂは、積分回路部７のコン
デンサ25を経由してFET71のゲートに入力される（第２
図（ｂ））。 FET71は、この制御信号ｂを受ける毎にONとなり、抵
抗72及びコンデンサ73のCR積分回路の積分タイミングを
制御する。即ち、T3はこの積分回路の積分時間を規定し
ており、該回路をこのT3の時間だけ動作させて受光信号
増幅部６の出力を積分し、それ以外の時は積分値をホー
ルドさせる。尚、FET71に代えて他の適宜のスイッチ手
段、例えばアナログスイッチを使用することができるこ
とはいうまでもない。 受光信号増幅部６では、３個のトランジスタ61〜63が
図示のように接続されている。この増幅部６の周波数特
性は、抵抗64及びコンデンサ65の値が適宜に選定され
て、例えば100Hz以下の帯域の利得が数kHz〜数百kHzの
帯域の利得よりも著しく小さい値、例えば約10分の１と
なるようにされている。なお、66は直流カットコンデン
サである。 このような構成によれば、制御信号ａによりLED3が第
２図（ａ）のように発光されると、受光信号増幅部６の
出力の波形は同図（ｃ）の破線で示すようなものとな
り、積分回路部７に入力される。前述のように積分回路
部７に於いては、その入力は時間T3の間（積分ON時）だ
け積分され、それ以外の時（積分OFF時）は、直前の積
分ON時に積分された最終値が保持されるので、積分回路
部７の出力（第２図（ｃ）の実線で示す）は、受光信号
増幅部６の出力の値に次第に近づくようになる。 実際上の外乱光としては、光レベルを周期的に変化さ
せる蛍光灯の光（商用周波数60Hz又は50Hzに従って明る
さが変化している）が考えられるが、本発明では、発光
素子の間欠駆動周期よりも十分に大きい周期で光レベル
を変化させる外乱光に対しては、受光信号増幅部６から
の出力信号の中間点がゼロになり、積分回路部７に入力
されるので、積分回路部７における積分動作を、外乱光
の整数倍の周期で行なえば、その外乱光に対する受光信
号は相殺されることになる。例えば、LED3の発光パルス
幅（T1）を４〜10μｓ程度にすれば、受光信号増幅部６
の前記周波数特性により、LED3の発光に基づく受光信号
は受光信号増幅部６によって増幅されるが、外乱光に基
づく受光信号は殆ど増幅されないことになる。 今、積分回路部７における１単位の積分動作を規定す
る応答時間ｔをT3の数十倍に選定すると、例えば、T1＝
５μｓ、T2＝40ms、T3＝４μｓとし、ｔ＝100μｓとす
るならば、感知器１の応答時間Ｔは、 Ｔ＝（t/T3）×T2 ＝（100μs/4μｓ）×40ms ＝1000ms となる。従って、この様に各時間を選定することによ
り、積分回路部７の出力は煙による散乱光の過去25パル
ス分の平均値となり、外乱光（例えば、60Hzの蛍光灯
光）によるノイズ信号に基づく出力は現れなくなる。 これを、模式的に示した第３図を用いて更に説明す
る。ここでは、説明を簡略化するため、LED3の発光パル
スによる受光パルス信号（波高値VP）はノイズ信号（波
高値VNの三角波）の１周期の間に８回あるものとし、積
分回路部７の１積分単位を規定する応答時間ｔは受光パ
ルス信号の８回分とする。すると、この場合の受光信号
増幅部６の出力即ち積分回路部７の入力は、第３図
（ａ）に示すようなものとなる。 すなわち、積分回路部７は、第３図（ｂ）に斜線を施
した部分のみ積分動作を行なうので、その出力信号V0
は、 V0＝1/8（VP＋０）＋1/8（VP＋1/2VN） ＋1/8（VP＋VN）＋1/8（VP＋1/2VN） ＋1/8（VP＋０）＋1/8（VP−1/2VN） ＋1/8（VP−VN）＋1/8（VP−1/2VN） ＝VP となり、積分回路部７の出力信号V0には、波高値VNの三
角波のノイズ信号は現れないことが分かる。 このことは、商用周波数（50Hzまたは60Hz）で光レベ
ルを変化させる外乱光の重畳された光に対して、T1＝５
μｓ、T2＝40ms、T3＝４μｓ、ｔ＝100μｓの条件に於
いても同様である。 かくして積分回路部７から出力された出力信号V0は，
直流増幅部８に送られて必要なレベルに増幅され、イン
テリジェンス自火報システムの受信機に送出される。 本発明によれば、例えばLED3の発光時間を略10μｓ以
下の短いものとすることにより、蛍光灯光等の外乱光の
影響を受けていない出力を１秒以内の高速で応答させる
ことが可能となる。 尚、受光信号増幅部の周波数特性は、煙感知器が設置
される周囲の状況に応じて、外乱光の種類等を考慮して
適宜に決定されるものであり、前述の例示のものには限
定されない。また、一般に発光素子のパルス幅を短く
し、受光信号増幅部６の高域でのカットオフ周波数をパ
ルス幅に合わせて高くするのが好ましい。 また、前述の実施例では、積分回路部の駆動パルス幅
を発光素子の駆動パルス幅よりも小さくしたものを示し
たが、このような実施例に限られず、発光素子の駆動と
積分回路部の駆動が同期的に行われるものであればよい
ことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示す回路図、第２図
（ａ）〜（ｃ）は各部の出力波形を示す図、第３図
（ａ），（ｂ）は積分回路部の動作を模式的に示す原理
説明図、第４図は発光素子駆動回路部とタイミング制御
部とを組み合わせた回路部の例図である。 （符号の説明） １…光電式アナログ煙感知器 ２…チャンバー ３…発光素子 ４…受光素子
（ａ）〜（ｃ）は各部の出力波形を示す図、第３図
（ａ），（ｂ）は積分回路部の動作を模式的に示す原理
説明図、第４図は発光素子駆動回路部とタイミング制御
部とを組み合わせた回路部の例図である。 （符号の説明） １…光電式アナログ煙感知器 ２…チャンバー ３…発光素子 ４…受光素子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−61041（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−111299（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−139493（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−28637（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−139493（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−16957（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．発光素子から間欠的に出力される発光パルスの煙に
よる散乱光を受光素子で検知し、この受光素子により電
気信号に変換して煙濃度に応じた電気信号を出力するよ
うに構成された光電式アナログ煙感知器において、 チャンバー内に配設された発光素子を所定の周期で間欠
駆動させる発光素子駆動回路部と、 チャンバー内に配設され、上記発光素子による発光を受
光素子で受光して光電変換された電気信号を所定レベル
に増幅する受光信号増幅部と、 積分コンデンサと、スイッチング手段とを有し、このス
イッチング手段が駆動されたときに、上記受光信号増幅
部からの出力を直流カットコンデンサを介して入力する
積分回路部と、 この積分回路部からの出力を増幅する直流増幅部と、 上記スイッチング手段を、上記発光素子の間欠駆動に合
わせてオン駆動する信号を発生するタイミング制御部と
を備え 上記積分回路部は、上記タイミング制御部からのオン駆
動信号によって、上記スイッチング手段をオン駆動し
て、上記受光信号増幅部からの出力を、上記発光素子の
間欠駆動周期よりも十分に大きく、かつ光レベルを周期
的に変化させる外乱光の整数倍の周期で積分する構成と
している光電式アナログ煙感知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068139A JP2829410B2 (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 光電式アナログ煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61068139A JP2829410B2 (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 光電式アナログ煙感知器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62224890A JPS62224890A (ja) | 1987-10-02 |
| JP2829410B2 true JP2829410B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=13365112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61068139A Expired - Lifetime JP2829410B2 (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | 光電式アナログ煙感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829410B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54111299A (en) * | 1978-02-21 | 1979-08-31 | Fuji Electric Co Ltd | Erroneous function preventing circuit of smoke detector |
| JPS5716957U (ja) * | 1980-07-04 | 1982-01-28 | ||
| JPS5828637A (ja) * | 1981-07-20 | 1983-02-19 | Nippon Soken Inc | 内燃機関用トルク変動検出装置 |
| JPS59139493A (ja) * | 1983-01-28 | 1984-08-10 | 松下電工株式会社 | アナログ出力型煙検知回路 |
| JPS6161041A (ja) * | 1984-08-31 | 1986-03-28 | Nippon Denso Co Ltd | 煙検出器 |
-
1986
- 1986-03-25 JP JP61068139A patent/JP2829410B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62224890A (ja) | 1987-10-02 |
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