JPS5967445A - 湿度センサ− - Google Patents
湿度センサ−Info
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- JPS5967445A JPS5967445A JP17884082A JP17884082A JPS5967445A JP S5967445 A JPS5967445 A JP S5967445A JP 17884082 A JP17884082 A JP 17884082A JP 17884082 A JP17884082 A JP 17884082A JP S5967445 A JPS5967445 A JP S5967445A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/10—Measuring moisture content, e.g. by measuring change in length of hygroscopic filament; Hygrometers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
奉り6明は湿度センサーに関するものでろる。
その目的は、感湿部と検出部を独立させて組合せた湿度
センサーであって、湿度変化が直接電気信号として検出
でき、しかも応答性にすぐれ速みやかな湿度測定を可能
とし、外気や汚れその池の雰囲気ガスの影響も受けに〈
〈耐久性が大で、なおかつ量産に適していて安価に生産
し得るという新規かつ何片な湿度センサーを1是洪する
ことにある。
センサーであって、湿度変化が直接電気信号として検出
でき、しかも応答性にすぐれ速みやかな湿度測定を可能
とし、外気や汚れその池の雰囲気ガスの影響も受けに〈
〈耐久性が大で、なおかつ量産に適していて安価に生産
し得るという新規かつ何片な湿度センサーを1是洪する
ことにある。
古くより湿度計に利用されて来た毛髪式感知手段や湿球
式感知手段は、湿度変化に対する応答性が遅いという欠
点があるため、近年、塩化リチウム、セラミック、高分
子フィルム等の吸脱湿に拌なう電気伝導率や静電蚕量(
直の変化を電気信号として取出す方式の湿度センサーブ
(開発さ扛、これらを利用した湿度計、露点計などが市
販される様になって来た。
式感知手段は、湿度変化に対する応答性が遅いという欠
点があるため、近年、塩化リチウム、セラミック、高分
子フィルム等の吸脱湿に拌なう電気伝導率や静電蚕量(
直の変化を電気信号として取出す方式の湿度センサーブ
(開発さ扛、これらを利用した湿度計、露点計などが市
販される様になって来た。
囲気ガスとりわけ炭酸ガス、亜硫酸ガス、二酸化窯素な
と湿潤時にイオン化する気体の影響を受けて電気信号に
狂いを生じやすいという欠点があり、塵埃などの影響も
受けやすく身請も短かいもので、壕だ応答性も決して満
足すべきものではなく、ざらに静電容量直の変化による
方式のものは引出し電極を感湿膜上に形成することが必
要なものもあるなど製造上に難点がある、等の種々なる
問題を有していたのである。
と湿潤時にイオン化する気体の影響を受けて電気信号に
狂いを生じやすいという欠点があり、塵埃などの影響も
受けやすく身請も短かいもので、壕だ応答性も決して満
足すべきものではなく、ざらに静電容量直の変化による
方式のものは引出し電極を感湿膜上に形成することが必
要なものもあるなど製造上に難点がある、等の種々なる
問題を有していたのである。
本発明者は上記の点に留意し、抵抗式ひずみゲージが曲
げ変形の際に抵抗値変化を生じることに着目し鋭意研死
した結果、感湿膜とこのひずみゲージとを組合せ感湿部
と検出部を独立させた構造からなる湿度センサーを発明
したのである。
げ変形の際に抵抗値変化を生じることに着目し鋭意研死
した結果、感湿膜とこのひずみゲージとを組合せ感湿部
と検出部を独立させた構造からなる湿度センサーを発明
したのである。
不発明は、吸湿性の小さいかつ弾性全角する絶縁基板上
にひずみゲージ抵抗パターンを形成させてなるひずみゲ
ージの該パターンの表面に、プラズマ重合反応にて着膜
させた有機質薄膜の感湿膜を設け、該感湿膜と該絶縁基
板との吸脱湿の際の膨張率の差によって生じるそりの量
を前記ひずみゲージの抵抗(面変化として検出すること
を特徴とする湿度センサー、を要旨とするものである。
にひずみゲージ抵抗パターンを形成させてなるひずみゲ
ージの該パターンの表面に、プラズマ重合反応にて着膜
させた有機質薄膜の感湿膜を設け、該感湿膜と該絶縁基
板との吸脱湿の際の膨張率の差によって生じるそりの量
を前記ひずみゲージの抵抗(面変化として検出すること
を特徴とする湿度センサー、を要旨とするものである。
本発明を図面を参照して説明する。
第1図は本発明センサーに利用されるひずみゲージの一
例を示した正面拡大図1である。
例を示した正面拡大図1である。
この図の様に不発明に使用するひずみゲージ(a)は絶
縁基板(1)の片面にゲージ抵抗(2)を、Sターンと
して形成させたものである。
縁基板(1)の片面にゲージ抵抗(2)を、Sターンと
して形成させたものである。
この絶縁基板(1ンは吸湿性の小さいかつ弾性を有する
材質であることが必要で、例えばグラスチックフィルム
、極めて薄いガラス板或いはセラミック板、又は表面に
絶縁処坤を施こした金属板などが使用できるものである
。
材質であることが必要で、例えばグラスチックフィルム
、極めて薄いガラス板或いはセラミック板、又は表面に
絶縁処坤を施こした金属板などが使用できるものである
。
また、この絶縁基板(1)の片面にパターンとしてフ1
ネ成されるゲージ抵抗(2J Id:、 、屈曲するこ
とによって電気抵抗値が変化する各種公知の金属、合金
などによって作成してやればよく、例えば鋼ニッケル合
金が好葦しい材料として使用できるものである。
ネ成されるゲージ抵抗(2J Id:、 、屈曲するこ
とによって電気抵抗値が変化する各種公知の金属、合金
などによって作成してやればよく、例えば鋼ニッケル合
金が好葦しい材料として使用できるものである。
なお、第1図の(3)は接続用引出し線である。
第2図は本発明センサーの1実施例の側面断面拡大図1
である。
である。
この図の陵に、本発明センサーは例えば前記のひずみゲ
ージ(atを2個便用して絶縁基板(1)同志を接着し
て両面にゲージ抵抗(2) (2’lが設置されたもの
とし、その衷醒了にゲージ保護フィルム(4)を設けて
さらに片面のゲージ抵抗(2)側だけにプラズマ重合反
応による薄膜形成手段にて有(a質薄膜である感湿膜(
5〕を着膜させたものとなっている。
ージ(atを2個便用して絶縁基板(1)同志を接着し
て両面にゲージ抵抗(2) (2’lが設置されたもの
とし、その衷醒了にゲージ保護フィルム(4)を設けて
さらに片面のゲージ抵抗(2)側だけにプラズマ重合反
応による薄膜形成手段にて有(a質薄膜である感湿膜(
5〕を着膜させたものとなっている。
つ捷りこの図の実施例はひずみゲージ(a)を2個組合
せて両…Jにゲージ抵抗(21(21を有するものとし
、その一方だけに感湿膜(b〕をプラズマ1合反応によ
って形成しているのである。
せて両…Jにゲージ抵抗(21(21を有するものとし
、その一方だけに感湿膜(b〕をプラズマ1合反応によ
って形成しているのである。
このプラズマ重合による感湿膜(5)は吸湿して膨張し
脱湿して短縮し元へ戻るという特性がかなり顕著に現わ
れる有機質薄膜であり、例えばアリルアミンの重合体、
アクリルアミドの重合体、アクリロニトリルの重合体、
など1i素含有モノマーをプラズマ亜合して得られる有
機質薄膜が良好な結果を示し、本発明者の央験では特に
アリルアミンをプラズマ重合させたものが最もすぐれた
感湿膜として利用できるものであった。
脱湿して短縮し元へ戻るという特性がかなり顕著に現わ
れる有機質薄膜であり、例えばアリルアミンの重合体、
アクリルアミドの重合体、アクリロニトリルの重合体、
など1i素含有モノマーをプラズマ亜合して得られる有
機質薄膜が良好な結果を示し、本発明者の央験では特に
アリルアミンをプラズマ重合させたものが最もすぐれた
感湿膜として利用できるものであった。
この感湿膜(5)の厚さは極めて薄く、例えば上記のア
リルアミンのプラズマ重合薄膜では1000〜5000
λの厚さのものでよく、この豪に非常に薄い1反である
ため湿気の吸脱が速くすぐれた応答性を何する湿度セン
サーとなるのである。
リルアミンのプラズマ重合薄膜では1000〜5000
λの厚さのものでよく、この豪に非常に薄い1反である
ため湿気の吸脱が速くすぐれた応答性を何する湿度セン
サーとなるのである。
第3図は第2図の実施例のものが吸湿してそりを生じた
ときの様子を示した側面断面拡大(シ1である。
ときの様子を示した側面断面拡大(シ1である。
この図の様に、感湿膜(5〕が吸湿して大きく膨脹して
も絶縁基板(1)がほとんど吸湿しないので膨張は僅か
であり、この膨張率の差によりこのセンサーはゲージ抵
抗(ソ)側が内側になってつまり感湿膜(5月則が外側
になって屈曲するのである。
も絶縁基板(1)がほとんど吸湿しないので膨張は僅か
であり、この膨張率の差によりこのセンサーはゲージ抵
抗(ソ)側が内側になってつまり感湿膜(5月則が外側
になって屈曲するのである。
その結果、内側のゲージ抵抗(2’)はその電気抵抗値
が減少し外1則のゲージ抵抗(2)はその電気抵抗脇が
増加するのである。この抵抗値の′J″tl減は当然に
このセンサーのそりの度合によって変化し、このそりの
度合は感湿膜(5)の吸湿度合によって決定されるので
ある。
が減少し外1則のゲージ抵抗(2)はその電気抵抗脇が
増加するのである。この抵抗値の′J″tl減は当然に
このセンサーのそりの度合によって変化し、このそりの
度合は感湿膜(5)の吸湿度合によって決定されるので
ある。
つまり感湿膜(5Jの吸脱湿による膨張収縮がひずみゲ
ージ(a)のそり変化を引き起こし、これをゲージ抵抗
値の変化という電気信号でもってlα接とらえることが
できるものとなるのである。
ージ(a)のそり変化を引き起こし、これをゲージ抵抗
値の変化という電気信号でもってlα接とらえることが
できるものとなるのである。
以上説明した様に本発明はひずみゲージと感湿膜を組合
せた湿度センサーであり、湿度によって伸縮する感湿膜
とこれを抵抗lit変化として取出す検出部とを相互に
独立させて一体化しているという全く新規な技術思想で
あり、感湿膜の電気的性質とは関係なく湿度を直接電気
信号に変えるため、その構造玉算囲気ガスや汚れの影響
は極めて少なく検出部の信頼性が高く、削欠・1・もも
すぐれたものとなるのである。
せた湿度センサーであり、湿度によって伸縮する感湿膜
とこれを抵抗lit変化として取出す検出部とを相互に
独立させて一体化しているという全く新規な技術思想で
あり、感湿膜の電気的性質とは関係なく湿度を直接電気
信号に変えるため、その構造玉算囲気ガスや汚れの影響
は極めて少なく検出部の信頼性が高く、削欠・1・もも
すぐれたものとなるのである。
壕だ、本発明センサーは製造上もひずみゲージ部と感湿
部が特性上何ら影響を及ぼし合わないため製造上のトラ
ブルも少なく、感湿膜の形成は薄膜技術におけるプラズ
マ反応装置がそのit利用・できその工程も従来技術と
同様であり、さらに再現性も良く、その膜厚も任意に設
定できるなど、非常にすぐれた量産性を何し、安価な湿
度センサーの主属が可能となるものである。
部が特性上何ら影響を及ぼし合わないため製造上のトラ
ブルも少なく、感湿膜の形成は薄膜技術におけるプラズ
マ反応装置がそのit利用・できその工程も従来技術と
同様であり、さらに再現性も良く、その膜厚も任意に設
定できるなど、非常にすぐれた量産性を何し、安価な湿
度センサーの主属が可能となるものである。
本発明センサーは前述した如くその感湿膜はきわめて薄
いものであるため吸脱湿速度が速く応答性のすぐれた湿
度検出全達成できるものであるe 以上の如く本発明センサーは種々なる効果と何月性を発
揮するものである。
いものであるため吸脱湿速度が速く応答性のすぐれた湿
度検出全達成できるものであるe 以上の如く本発明センサーは種々なる効果と何月性を発
揮するものである。
実施例
絶縁基板(1)として厚さ50μのマイラーフィルムを
使用しゲージ抵抗(2)として銅ニツケル合金によるゲ
ージパターンを形成してその表mlに保穫フィルム(4
)を接層したひずみゲージ(a)を2枚準備し、この2
枚の絶縁基板(1)l用意を接着剤で貼合わし両面構造
のひずみゲージを作成した。
使用しゲージ抵抗(2)として銅ニツケル合金によるゲ
ージパターンを形成してその表mlに保穫フィルム(4
)を接層したひずみゲージ(a)を2枚準備し、この2
枚の絶縁基板(1)l用意を接着剤で貼合わし両面構造
のひずみゲージを作成した。
ついでこの両歯1ひずみゲージの片面に、プラズマ重合
反応薄膜形成装置にてアリルアミンを重合させつつ沈着
させ膜厚3000λの感湿膜(5)を着膜し第2しlの
如き本発明湿度センサーを製作した。
反応薄膜形成装置にてアリルアミンを重合させつつ沈着
させ膜厚3000λの感湿膜(5)を着膜し第2しlの
如き本発明湿度センサーを製作した。
この湿度センサーを2個組合せて第4図の如き検出回路
を作成した。
を作成した。
つ捷り検出回路は4個のゲージ抵抗(120ユ)で構成
するフルブリッジ回路としゲージ出力を1ゲージの場合
の4倍とし、さらにシ戯度変化によるドリフトの補正が
行える様にした。
するフルブリッジ回路としゲージ出力を1ゲージの場合
の4倍とし、さらにシ戯度変化によるドリフトの補正が
行える様にした。
なお、図のR1・R2は一方の湿度センサー内のゲージ
抵抗を示し、RJ・R4は能力の湿度センサー内のゲー
ジ抵抗を示している。すなわち吸湿時に一ニR1とR3
は抵抗増加を示しR2とR4は抵抗減少を示すもので、
脱湿時にはその逆をそれぞれ示すものである。
抵抗を示し、RJ・R4は能力の湿度センサー内のゲー
ジ抵抗を示している。すなわち吸湿時に一ニR1とR3
は抵抗増加を示しR2とR4は抵抗減少を示すもので、
脱湿時にはその逆をそれぞれ示すものである。
丑だ第4図のPはアンプ及びレコーダーを表わし、ここ
にセンサー出力が検出されるのである。
にセンサー出力が検出されるのである。
この検出回路を使用して相対湿度(RH)とセンサー出
力(llV)との関係を調べたところ第5図の如き結果
が得られた。
力(llV)との関係を調べたところ第5図の如き結果
が得られた。
なお、湿度測定用の一足湿度算囲気には各棟の塩飽和水
浴液の湿度定点を用いた。
浴液の湿度定点を用いた。
この第5図に示した様に0係RHから98係RH’jで
の変化は、低湿度側でやや勾配の大きい誦湿度側で勾配
の小さい曲線となったが、明らかに湿度変化をセンサー
出力変化としてとらえることができるものであった。
の変化は、低湿度側でやや勾配の大きい誦湿度側で勾配
の小さい曲線となったが、明らかに湿度変化をセンサー
出力変化としてとらえることができるものであった。
また、この測定時の応答速度は吸湿時で10〜20秒と
非常に速く、脱湿時で40〜60秒となり吸湿時に比べ
てやや遅い留キ七以内に応答するので、従来品に比べて
かなり速い応答性であると結論された。なお、絶縁基板
としてさらに吸湿性の僅少なるものを使用してやればこ
の応答速度は一層短縮できるものである。
非常に速く、脱湿時で40〜60秒となり吸湿時に比べ
てやや遅い留キ七以内に応答するので、従来品に比べて
かなり速い応答性であると結論された。なお、絶縁基板
としてさらに吸湿性の僅少なるものを使用してやればこ
の応答速度は一層短縮できるものである。
また、上記センサーを同一湿度で雰囲気ガスc主として
炭酸ガスの濃度)による影響を調べたところ、センサー
出力として得られる直はほとんど変化しないものであっ
た。
炭酸ガスの濃度)による影響を調べたところ、センサー
出力として得られる直はほとんど変化しないものであっ
た。
第1図は本発明センサーに利用されるひずみゲージの一
例を示した正面拡大図である。 第2図は本発明センサーの1実施例の側面断面拡大図で
ある。 第3図は第2図の実施例のものが吸湿してそりを生じた
ときの様子を示した側面断面拡大図である。 (1)・・・絶縁基板、(2)・・・ゲージ抵抗、(3
)・・・接続用引出し線、 (a)・・・(1)・(2)・(3)よりなるひずみゲ
ージ、(4)・・・ゲージ保護フィルム、(5)・・・
感湿膜、第4図は本発明の実施例における検出回路図で
ある。 第5図は第4図の検出回路で求めた相対湿度(RH)と
センサー出力(μV)の関係を示したグラフである、 特許出願人 小 沢 寿 −部 第4図
例を示した正面拡大図である。 第2図は本発明センサーの1実施例の側面断面拡大図で
ある。 第3図は第2図の実施例のものが吸湿してそりを生じた
ときの様子を示した側面断面拡大図である。 (1)・・・絶縁基板、(2)・・・ゲージ抵抗、(3
)・・・接続用引出し線、 (a)・・・(1)・(2)・(3)よりなるひずみゲ
ージ、(4)・・・ゲージ保護フィルム、(5)・・・
感湿膜、第4図は本発明の実施例における検出回路図で
ある。 第5図は第4図の検出回路で求めた相対湿度(RH)と
センサー出力(μV)の関係を示したグラフである、 特許出願人 小 沢 寿 −部 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、吸湿性の小きいかつ弾性を有する絶縁基板上にひず
みゲージ抵抗パターンを形成させてなるひずみゲージの
該パターンの表面に、プラズマ重合反応にて着膜させた
何機質薄膜の感湿膜を設け、該感湿膜と該絶縁基板との
吸脱湿の際の膨張率の差によって生じるそりの蛍を前記
ひずみゲージの抵抗(i!、変化として検出することを
特許とする湿度センサー。 2、 何機質薄膜の感湿膜が、アリルアミンのプラズマ
厘合薄膜である特許請求の範囲第1項記載の湿度センサ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17884082A JPS5967445A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 湿度センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17884082A JPS5967445A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 湿度センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967445A true JPS5967445A (ja) | 1984-04-17 |
| JPH0317087B2 JPH0317087B2 (ja) | 1991-03-07 |
Family
ID=16055579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17884082A Granted JPS5967445A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 湿度センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967445A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129445A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-17 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS61237044A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-22 | Hamamatsu Photonics Kk | 湿度検出素子およびその製造方法 |
| JPS62192645A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-24 | Naoharu Ikeda | 湿度検出器 |
| JPH0328741A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 湿度検出装置 |
| US5482678A (en) * | 1993-05-25 | 1996-01-09 | Rosemount Inc. | Organic chemical sensor |
| JP2006284343A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Institute For Materials Science | 高分子膜の体積膨張に伴うストレス変化を利用した湿度センサー |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5054376A (ja) * | 1973-09-10 | 1975-05-14 | ||
| JPS54158289A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-13 | Hitachi Ltd | Humidity detector |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP17884082A patent/JPS5967445A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5054376A (ja) * | 1973-09-10 | 1975-05-14 | ||
| JPS54158289A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-13 | Hitachi Ltd | Humidity detector |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61129445A (ja) * | 1984-11-26 | 1986-06-17 | Nissan Motor Co Ltd | 空燃比制御装置 |
| JPS61237044A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-22 | Hamamatsu Photonics Kk | 湿度検出素子およびその製造方法 |
| JPS62192645A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-24 | Naoharu Ikeda | 湿度検出器 |
| JPH0328741A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 湿度検出装置 |
| US5482678A (en) * | 1993-05-25 | 1996-01-09 | Rosemount Inc. | Organic chemical sensor |
| JP2006284343A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Institute For Materials Science | 高分子膜の体積膨張に伴うストレス変化を利用した湿度センサー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0317087B2 (ja) | 1991-03-07 |
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