JPH0460275B2 - - Google Patents
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- JPH0460275B2 JPH0460275B2 JP61001417A JP141786A JPH0460275B2 JP H0460275 B2 JPH0460275 B2 JP H0460275B2 JP 61001417 A JP61001417 A JP 61001417A JP 141786 A JP141786 A JP 141786A JP H0460275 B2 JPH0460275 B2 JP H0460275B2
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- Japan
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- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 28
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 18
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 7
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
- G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、投光部と分離設置された受光部と
の間に存在する煙の感知を、投光部からの光の減
衰を受光部において検出するところの、特に火災
に伴う煙を感知するのに有効な分離型減光式煙感
知器に関する。
の間に存在する煙の感知を、投光部からの光の減
衰を受光部において検出するところの、特に火災
に伴う煙を感知するのに有効な分離型減光式煙感
知器に関する。
従来よりトンネルあるいは共同溝などの細長い
空間の火災発生を監視するために、この空間を隔
てて投光部と受光部とを分離設置し、投光部から
受光部へ直接入射する光の煙による減衰をもつて
煙を感知する分離型減光式煙感知器が用いられて
いる。この感知器を設置するに当つて、煙の無い
通常状態における受光部側での初期設定を行なつ
ている。すなわち、投光部の発光強度が一定であ
る場合に、受光部での受光光量は、投光部、受光
部間の距離に影響され、距離が短い場合には、受
光部での検出出力が飽和してしまい、煙による受
光量の変化を検出することができなくなる。その
ため、設置距離が短い場合には、受光部側におい
て飽和しないように調整を行なつていた。
空間の火災発生を監視するために、この空間を隔
てて投光部と受光部とを分離設置し、投光部から
受光部へ直接入射する光の煙による減衰をもつて
煙を感知する分離型減光式煙感知器が用いられて
いる。この感知器を設置するに当つて、煙の無い
通常状態における受光部側での初期設定を行なつ
ている。すなわち、投光部の発光強度が一定であ
る場合に、受光部での受光光量は、投光部、受光
部間の距離に影響され、距離が短い場合には、受
光部での検出出力が飽和してしまい、煙による受
光量の変化を検出することができなくなる。その
ため、設置距離が短い場合には、受光部側におい
て飽和しないように調整を行なつていた。
上記調整を行なうには、受光部の受光器後段に
接続されている増幅器の特性を調整することによ
り行なつているが、調整が微妙であり、極めて面
倒なものであつた。
接続されている増幅器の特性を調整することによ
り行なつているが、調整が微妙であり、極めて面
倒なものであつた。
そこで、この発明による分離型減光式煙感知器
は、投光部の発光強度を毎回所定の変化態様に沿
つて繰り返し変化させる投光部駆動手段と、繰り
返し周期毎に受光部から出力される出力値が所定
範囲内に存在する期間を計る計時手段と、煙の無
い状態におけるこの計時手段の期間値を基準期間
値として記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶された基準期間値と計時手段より得られる期間
値とを繰り返し周期毎に比較し、その期間の差分
を差分期間値とする比較手段とを具備させ、この
差分期間値が所定値を越えたときに警報信号とす
るようにした。
は、投光部の発光強度を毎回所定の変化態様に沿
つて繰り返し変化させる投光部駆動手段と、繰り
返し周期毎に受光部から出力される出力値が所定
範囲内に存在する期間を計る計時手段と、煙の無
い状態におけるこの計時手段の期間値を基準期間
値として記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶された基準期間値と計時手段より得られる期間
値とを繰り返し周期毎に比較し、その期間の差分
を差分期間値とする比較手段とを具備させ、この
差分期間値が所定値を越えたときに警報信号とす
るようにした。
上記のような構成において、投光部の発光部の
発光出力Iが所定の変化態様に従つて繰り返し変
化する。すなわち、 I=I0e―〓t 上式中I0は初期発光出力、αは時定数である。
発光出力Iが所定の変化態様に従つて繰り返し変
化する。すなわち、 I=I0e―〓t 上式中I0は初期発光出力、αは時定数である。
受光部の受光器後段に接続された増幅器の出力
Eは、監視空間に煙の無いときの減光率をk0、受
光器の変換効率並びに増幅器の利得をAとすると
下式のようになる。
Eは、監視空間に煙の無いときの減光率をk0、受
光器の変換効率並びに増幅器の利得をAとすると
下式のようになる。
E=(1−k0)AI0e―〓t〔不飽和領域〕
E=E0〔飽和領域〕
この様子を示したのが第1図のグラフであつ
て、横軸に時間tを、縦軸に増幅器の出力値Eを
とつている。
て、横軸に時間tを、縦軸に増幅器の出力値Eを
とつている。
次に、この出力値Eが予め不飽和領域内に任意
に定めた所定値Er(<E0)に到達するまでの時間
t0を、所定範囲H内に存在している期間t0とする
と、次式のようになる。
に定めた所定値Er(<E0)に到達するまでの時間
t0を、所定範囲H内に存在している期間t0とする
と、次式のようになる。
T0=−1/αlogEr/(1−k0)AI0
そこで、監視空間に煙が入り、それによる減光
率kが加わると、増幅器の出力値Eが既定範囲H
内に存在している期間Tは、次式のようになる。
率kが加わると、増幅器の出力値Eが既定範囲H
内に存在している期間Tは、次式のようになる。
T=−1/αlogEr/(1−k)(1−k0)AI0
したがつて、煙が無いときとの差TSは、次式
のようになる。
のようになる。
TS=T0−T=−1/αlog(1−k)
このように、煙による減光率は、既定範囲H内
に出力値Eが存在する期間の差TSとして現われ
るので、この期間の差TSが、火災により発生し
た煙の濃度に相当する減光率であると判断できる
ところまで到達したときに、警報信号とするとよ
い。
に出力値Eが存在する期間の差TSとして現われ
るので、この期間の差TSが、火災により発生し
た煙の濃度に相当する減光率であると判断できる
ところまで到達したときに、警報信号とするとよ
い。
第2図、第3図は、この発明による分離型減光
式煙感知器の一実施例における投光部および受光
部の要部回路図である。この実施例では信号処理
を容易とするため、全体をデジタル信号処理とし
ている。すなわち、投光部の発振回路Pは、その
周期は任意でよいのであるが、第5図aに示すよ
うに、5秒置きに10μ秒周期(100KHz)のパルス
を連続して100個ずつ出力している。従つて、1
m秒間パルスを出力し、5秒間休止する発振回路
となつている。発光器としての発光ダイオード
LDの電源は、コンデンサC0から供給され、その
発光電流は、第5図cに示すようになる。このコ
ンデンサC0への充電を制御する回路1が、3個
のトランジスタT1〜3、6個の抵抗R1〜6および1
個のコンデンサC1により形成されている。ここ
で2個の抵抗R2,R3およびコンデンサC1からな
る直列回路の時定数は、コンデンサC1の両端間
電位を示す第5図bのように、トランジスタT1
の100KHz程度のオン・オフ動作ではコンデンサ
C1が充電されないような時定数に設定されてい
る。したがつて、少なくともトランジスタT1が
100KHzでもつてオン・オフ動作を繰り返してい
る期間は、トランジスタT2はオン状態を継続し、
トランジスタT3をオフ状態に維持してコンデン
サC0への充電を休止させる。また、トランジス
タT1が連続してオフ状態にある5秒間の休止期
間には、コンデンサC1が速やかに充電されて、
トンランジスタT2をオフ状態とし、トランジス
タT3をオン状態に維持してコンデンサC0への充
電を行なわせる。すなわち、この充電を制御する
回路1の役割は、発振回路Pの出力の5秒間の休
止期間にコンデンサC0を充電させ、パルスが出
力されて発光ダイオードLDが点滅される期間に
は発光ダイオードLDへの電源供給をこのコンデ
ンサC0の充電電荷のみとすることにある。
式煙感知器の一実施例における投光部および受光
部の要部回路図である。この実施例では信号処理
を容易とするため、全体をデジタル信号処理とし
ている。すなわち、投光部の発振回路Pは、その
周期は任意でよいのであるが、第5図aに示すよ
うに、5秒置きに10μ秒周期(100KHz)のパルス
を連続して100個ずつ出力している。従つて、1
m秒間パルスを出力し、5秒間休止する発振回路
となつている。発光器としての発光ダイオード
LDの電源は、コンデンサC0から供給され、その
発光電流は、第5図cに示すようになる。このコ
ンデンサC0への充電を制御する回路1が、3個
のトランジスタT1〜3、6個の抵抗R1〜6および1
個のコンデンサC1により形成されている。ここ
で2個の抵抗R2,R3およびコンデンサC1からな
る直列回路の時定数は、コンデンサC1の両端間
電位を示す第5図bのように、トランジスタT1
の100KHz程度のオン・オフ動作ではコンデンサ
C1が充電されないような時定数に設定されてい
る。したがつて、少なくともトランジスタT1が
100KHzでもつてオン・オフ動作を繰り返してい
る期間は、トランジスタT2はオン状態を継続し、
トランジスタT3をオフ状態に維持してコンデン
サC0への充電を休止させる。また、トランジス
タT1が連続してオフ状態にある5秒間の休止期
間には、コンデンサC1が速やかに充電されて、
トンランジスタT2をオフ状態とし、トランジス
タT3をオン状態に維持してコンデンサC0への充
電を行なわせる。すなわち、この充電を制御する
回路1の役割は、発振回路Pの出力の5秒間の休
止期間にコンデンサC0を充電させ、パルスが出
力されて発光ダイオードLDが点滅される期間に
は発光ダイオードLDへの電源供給をこのコンデ
ンサC0の充電電荷のみとすることにある。
トランジスタT4は、発振回路Pからのパルス
出力により、発光ダイオードLDへコンデンサC0
の充電電荷を供給し、点滅させる。この場合、コ
ンデンサC0の放電時定数は、パルス出力のデユ
ーテー比がβであれば、コンデンサC0の容量を
C0、抵抗R0の抵抗値をR0とすると、R0・C0/β
となり、比較的なだらかな放電となつて、発光電
流の節約となる。しかし、ここでは説明を容易と
するために、NOR回路(NR)とトランジスタ
T5からなる放電路を前記発光ダイオードLDとト
ランジスタT4からなる直列電路に並列に設け、
このトランジスタT5を、上記充電を制御する回
路1のコンデンサC1の充電電位信号と発振回路
Pからのパルス出力とのNOR出力により制御す
るようにして、パルス出力期間中の発光ダイオー
ドLDが点灯していない期間のみオン状態となし、
コンデンサC0の放電路を形成するようにしてパ
ルス出力期間中は連続して放電するようにしてい
る。これにより、時定数はα=1/C0R0となる。
出力により、発光ダイオードLDへコンデンサC0
の充電電荷を供給し、点滅させる。この場合、コ
ンデンサC0の放電時定数は、パルス出力のデユ
ーテー比がβであれば、コンデンサC0の容量を
C0、抵抗R0の抵抗値をR0とすると、R0・C0/β
となり、比較的なだらかな放電となつて、発光電
流の節約となる。しかし、ここでは説明を容易と
するために、NOR回路(NR)とトランジスタ
T5からなる放電路を前記発光ダイオードLDとト
ランジスタT4からなる直列電路に並列に設け、
このトランジスタT5を、上記充電を制御する回
路1のコンデンサC1の充電電位信号と発振回路
Pからのパルス出力とのNOR出力により制御す
るようにして、パルス出力期間中の発光ダイオー
ドLDが点灯していない期間のみオン状態となし、
コンデンサC0の放電路を形成するようにしてパ
ルス出力期間中は連続して放電するようにしてい
る。これにより、時定数はα=1/C0R0となる。
以上のように投光部が構成されているので、発
光器としての発光ダイオードLDから照射される
光の出力Iは、次式により得ることができる。
光器としての発光ダイオードLDから照射される
光の出力Iは、次式により得ることができる。
I=I0e−t/C0R0
この照射光を受光する受光部は、少なくとも受
光器PDの出力を増幅する増幅器Aと、この増幅
器Aの出力と任意の設定値とを比較して出力値が
設定値を上回るときにのみ出力を発生する比較器
CPと、さらにこの比較器CPの出力を計数するカ
ウンタCTとを有している。このカウンタCTの計
数作業は、パルス出力期間毎に更新して計数する
ように調整される。
光器PDの出力を増幅する増幅器Aと、この増幅
器Aの出力と任意の設定値とを比較して出力値が
設定値を上回るときにのみ出力を発生する比較器
CPと、さらにこの比較器CPの出力を計数するカ
ウンタCTとを有している。このカウンタCTの計
数作業は、パルス出力期間毎に更新して計数する
ように調整される。
したがつて、煙が有るときと無いときとのカウ
ンタCTの出力値の差Nは、そのときの期間の差
TSとパルス出力の周波数〔ここでは100KHzとし
ている〕との積として求めることができるので、
次式のようになる。
ンタCTの出力値の差Nは、そのときの期間の差
TSとパルス出力の周波数〔ここでは100KHzとし
ている〕との積として求めることができるので、
次式のようになる。
N=f・TS=−・C0R0log(1−k)
そこで、このカウンタCTの出力値の差Nを監
視することにより減光率の変化を検出することが
できる。換言すれば煙の濃度を検出することがで
きる。
視することにより減光率の変化を検出することが
できる。換言すれば煙の濃度を検出することがで
きる。
実際には、このカウンタCTの出力値の差Nを
得るための回路構成が必要となる。第4図は、こ
の出力値の差Nを得るための回路を有する受光部
の他の実施例における要部回路図であつて、受光
器PDの出力を増幅する増幅器Aと、この増幅器
Aの出力と減光率kにおいて警報を発生するよう
に設定された設定値と比較して出力値が設定値を
上回るときのみ出力を発生する2つの比較器
CP1,CP2と、この2つの比較器CP1,CP2からの
出力をそれぞれ計数する2つのカウンタCT1,
CT2と、この2つのカウンタCT1,CT2の出力を
比較して警報信号を発生する比較器CPM〔例えば
マグニチユードコンパレータなど〕とを有してい
る。上記減光率kにおいて警報を発生するよう
に、両比較器CP1,CP2の設定値を決定するには、
両設定値をVA,VBとしたときにVB=(1−k)
VAとなるよう各分割抵抗R11,R12,R13の抵抗値
を設定する。設定値の高い比較器CP1の出力は、
設定指令信号が入力したときのみカウンタCT1側
へ出力が伝達されるように、ANDゲート(AN)
を介して一方のカウンタCT1へ入力される。ま
た、設定値の低い比較器CP2の出力は、カウンタ
CT2の計数作業がパルス出力期間毎に更新して行
なわれるようにするため、このカウンタCT2へ更
新信号を出力する更新信号発生器KGへも入力さ
れる。この更新信号発生器KGは、例えば単安定
マルチバイブレータ等からなり、発生するパルス
は発振回路Pからのパルス出力期間よりも長く、
かつ、繰り返し周期よりも短かく設定されてい
て、このパルスの終了点を更新信号とする。
得るための回路構成が必要となる。第4図は、こ
の出力値の差Nを得るための回路を有する受光部
の他の実施例における要部回路図であつて、受光
器PDの出力を増幅する増幅器Aと、この増幅器
Aの出力と減光率kにおいて警報を発生するよう
に設定された設定値と比較して出力値が設定値を
上回るときのみ出力を発生する2つの比較器
CP1,CP2と、この2つの比較器CP1,CP2からの
出力をそれぞれ計数する2つのカウンタCT1,
CT2と、この2つのカウンタCT1,CT2の出力を
比較して警報信号を発生する比較器CPM〔例えば
マグニチユードコンパレータなど〕とを有してい
る。上記減光率kにおいて警報を発生するよう
に、両比較器CP1,CP2の設定値を決定するには、
両設定値をVA,VBとしたときにVB=(1−k)
VAとなるよう各分割抵抗R11,R12,R13の抵抗値
を設定する。設定値の高い比較器CP1の出力は、
設定指令信号が入力したときのみカウンタCT1側
へ出力が伝達されるように、ANDゲート(AN)
を介して一方のカウンタCT1へ入力される。ま
た、設定値の低い比較器CP2の出力は、カウンタ
CT2の計数作業がパルス出力期間毎に更新して行
なわれるようにするため、このカウンタCT2へ更
新信号を出力する更新信号発生器KGへも入力さ
れる。この更新信号発生器KGは、例えば単安定
マルチバイブレータ等からなり、発生するパルス
は発振回路Pからのパルス出力期間よりも長く、
かつ、繰り返し周期よりも短かく設定されてい
て、このパルスの終了点を更新信号とする。
上記のように受光部を構成しておくと、設定時
の初期設定あるいは設定後の設定値変更を容易に
行なうことができる。すなわち、ANDゲート
(AN)へ設定指令信号を入力させると、その時
点における設定値の高い比較器CP1の出力値がカ
ウンタCT1に入力され、比較の基準値として設定
される。このときの減光率がk0とすると、両カウ
ンタCT1,CT2の計数値NA,NBは次式のように
なる。
の初期設定あるいは設定後の設定値変更を容易に
行なうことができる。すなわち、ANDゲート
(AN)へ設定指令信号を入力させると、その時
点における設定値の高い比較器CP1の出力値がカ
ウンタCT1に入力され、比較の基準値として設定
される。このときの減光率がk0とすると、両カウ
ンタCT1,CT2の計数値NA,NBは次式のように
なる。
NA=−・C0R0logVA/(1−k0)AI0
NB=−・C0R0logVB/(1−k0)AI0
そこで、煙が発生して、それによる減光率kが
加わつたときに、常時更新されるカウンタCT2の
計数値NB′は次式のようになる。
加わつたときに、常時更新されるカウンタCT2の
計数値NB′は次式のようになる。
NB′=−・C0R0logVB/(1−k)(1−k0)AI0=−
・C0R0log(1−k)VA/(1−k)(1−k0)AI0 =−・C0R0logVA/(1−k0)AI0=NA 故に、マグニチユードコンパレータ等からなる
比較器CPMは、常時更新されるカウンタCT2の
出力値NB′が、他方の基準値を設定しているカウ
ンタCT1の出力値NAと等しくなつたとき、ある
いはNB<NAなる関係になつたときに出力を発生
するように設定しておくことにより警報信号を発
生する。
・C0R0log(1−k)VA/(1−k)(1−k0)AI0 =−・C0R0logVA/(1−k0)AI0=NA 故に、マグニチユードコンパレータ等からなる
比較器CPMは、常時更新されるカウンタCT2の
出力値NB′が、他方の基準値を設定しているカウ
ンタCT1の出力値NAと等しくなつたとき、ある
いはNB<NAなる関係になつたときに出力を発生
するように設定しておくことにより警報信号を発
生する。
上記実施例では、警報信号の生成を受光部にお
いて行なうようにしたが、カウンタの出力を遠隔
の処理装置により行なうようにすれば第4図に示
したような複雑な構成は受光部に設ける必要はな
く、第3図に示したような単に煙濃度に対応した
計数値を処理装置側へ送るようにすればよい。
いて行なうようにしたが、カウンタの出力を遠隔
の処理装置により行なうようにすれば第4図に示
したような複雑な構成は受光部に設ける必要はな
く、第3図に示したような単に煙濃度に対応した
計数値を処理装置側へ送るようにすればよい。
以上のように、この発明による分離型減光式煙
感知器は、投光部の発光強度を毎回所定の変化態
様に沿つて繰り返し変化させる投光部駆動手段
と、繰り返し周期毎に受光部から出力される出力
値が所定範囲内に存在する期間を計る計時手段
と、煙の無い状態におけるこの計時手段の期間値
を基準期間値として記憶する記憶手段と、この記
憶手段に記憶された基準期間値と計時手段より得
られる期間値とを繰り返し周期毎に比較し、その
期間の差分を差分期間値とする比較手段とを具備
させ、この差分期間値が所定値を越えたときに警
報信号とするようにしたので、従来は受光器後段
に接続された増幅器の微妙な特性調整により行な
つていた設置直後の初期設定あるいは設定値変更
を、煙の無い状態における計時手段の期間値を基
準期間値として記憶手段に記憶させるのみで行な
うことができ、熟練を要することなく迅速に作業
を完了することができる。
感知器は、投光部の発光強度を毎回所定の変化態
様に沿つて繰り返し変化させる投光部駆動手段
と、繰り返し周期毎に受光部から出力される出力
値が所定範囲内に存在する期間を計る計時手段
と、煙の無い状態におけるこの計時手段の期間値
を基準期間値として記憶する記憶手段と、この記
憶手段に記憶された基準期間値と計時手段より得
られる期間値とを繰り返し周期毎に比較し、その
期間の差分を差分期間値とする比較手段とを具備
させ、この差分期間値が所定値を越えたときに警
報信号とするようにしたので、従来は受光器後段
に接続された増幅器の微妙な特性調整により行な
つていた設置直後の初期設定あるいは設定値変更
を、煙の無い状態における計時手段の期間値を基
準期間値として記憶手段に記憶させるのみで行な
うことができ、熟練を要することなく迅速に作業
を完了することができる。
第1図はこの発明による分離型減光式煙感知器
の動作を説明するのに用いるグラフ、第2図およ
び第3図はこの発明による分離型減光式煙感知器
の一実施例における投光部および受光部の要部回
路図、第4図はこの発明による分離型減光式煙感
知器の他の実施例における受光部の要部回路図、
第5図は第2図のこの発明による分離型減光式煙
感知器の一実施例における投光部の動作を説明す
るのに用いる各部の波形図であつて、各図を通し
て同一部分は同一符号により示してある。 P……発振回路、LD……発光器、PD……受光
器、CP……比較器、CT……カウンタ。
の動作を説明するのに用いるグラフ、第2図およ
び第3図はこの発明による分離型減光式煙感知器
の一実施例における投光部および受光部の要部回
路図、第4図はこの発明による分離型減光式煙感
知器の他の実施例における受光部の要部回路図、
第5図は第2図のこの発明による分離型減光式煙
感知器の一実施例における投光部の動作を説明す
るのに用いる各部の波形図であつて、各図を通し
て同一部分は同一符号により示してある。 P……発振回路、LD……発光器、PD……受光
器、CP……比較器、CT……カウンタ。
Claims (1)
- 1 分離設置された投光部と受光部との間の煙の
存在を、投光部から受光部に入射する光の煙によ
る減衰として検出する分離型減光式煙感知器にお
いて、上記投光部の発光強度を毎回所定の変化態
様に沿つて繰り返し変化させる投光部駆動手段
と、上記繰り返し周期毎に上記受光部から出力さ
れる出力値が所定範囲内に存在する期間を計る計
時手段と、煙の無い状態における上記計時手段の
期間値を基準期間値として記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された基準期間値と上記計時手
段より得られる期間値とを上記繰り返し周期毎に
比較し、その期間の差分を差分期間値とする比較
手段とを具備させ、該差分期間値が所定値を越え
たときに警報信号とすることを特徴とする分離型
減光式煙感知器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61001417A JPS62161042A (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 分離型減光式煙感知器 |
GB8630297A GB2185312B (en) | 1986-01-09 | 1986-12-18 | Separation type smoke detector |
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