JPS607350A - 感湿素子 - Google Patents
感湿素子Info
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- JPS607350A JPS607350A JP58116314A JP11631483A JPS607350A JP S607350 A JPS607350 A JP S607350A JP 58116314 A JP58116314 A JP 58116314A JP 11631483 A JP11631483 A JP 11631483A JP S607350 A JPS607350 A JP S607350A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- humidity sensitive
- film
- sensitive element
- high molecular
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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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】
産業上の利用分野
本発明は、電子レンジやビデオテープレコーダ(V T
B、)等の家電機器、空調機器、医療機器等に用いら
れる湿度センサ、露点センザ、結露センサとしての感湿
素子に関するものである。
B、)等の家電機器、空調機器、医療機器等に用いら
れる湿度センサ、露点センザ、結露センサとしての感湿
素子に関するものである。
従来例の構成とその問題点
上記利用分野で用いられる感湿素子の従来例としては、
甘ず第1にLLClセンザセンげられる。
甘ず第1にLLClセンザセンげられる。
このLiClセンサは電解質系の湿度センサで、雰囲気
の相対湿度の変化に応じてLiClが乾燥あるいは湿潤
し、イオン伝導によって電気抵抗か変化するものである
。このLiClセンサは取扱いに多くの制限かあるのと
、1o%RHから90 % RHで1桁程度しか抵抗値
〃・変化しないのか欠点である0 つぎに第2にアルミニウム陽極酸化膜湿度センサかある
〃・、このアルミニウム陽極酸化膜湿度センサは、80
%RH以上の高湿度ではヒステリシス力・大きく、経時
変化〃・大きいの〃1欠点である。
の相対湿度の変化に応じてLiClが乾燥あるいは湿潤
し、イオン伝導によって電気抵抗か変化するものである
。このLiClセンサは取扱いに多くの制限かあるのと
、1o%RHから90 % RHで1桁程度しか抵抗値
〃・変化しないのか欠点である0 つぎに第2にアルミニウム陽極酸化膜湿度センサかある
〃・、このアルミニウム陽極酸化膜湿度センサは、80
%RH以上の高湿度ではヒステリシス力・大きく、経時
変化〃・大きいの〃1欠点である。
さらに、第311に金属酸化物粉末塗布膜湿度センサか
ある。これは金属酸化物の粉末〃・水分の何着に対して
速乾性7ノ・あることを利用したもので、絶縁基板上に
対電極あるいはくし型電極を形成し電極基板とし、その
上に、Cr 203 ? F e 203 tNi20
3.Al2O3,Zn○、TiO2等の金属酸化物粉末
を水でスラリーにしたものを筆やスプレーで薄く塗布し
、自然乾燥後100°C程度で固めて酸化物膜を作成し
たものである0これは、すなわち、高分子材料等のバイ
ンダを用いないで酸化物粉末だけで作成した膜である。
ある。これは金属酸化物の粉末〃・水分の何着に対して
速乾性7ノ・あることを利用したもので、絶縁基板上に
対電極あるいはくし型電極を形成し電極基板とし、その
上に、Cr 203 ? F e 203 tNi20
3.Al2O3,Zn○、TiO2等の金属酸化物粉末
を水でスラリーにしたものを筆やスプレーで薄く塗布し
、自然乾燥後100°C程度で固めて酸化物膜を作成し
たものである0これは、すなわち、高分子材料等のバイ
ンダを用いないで酸化物粉末だけで作成した膜である。
そして、特性は、40係RHから90%RHの間で10
10Ωから106Ω程度まで4桁はど変化するか、絶対
値か高抵抗であり機械的にはかれ易いの〃・欠点である
。また第4に前記金属酸化物をエポキシ樹脂バインダで
固めた湿度センサかあるか、特性的にはほぼ前記第3の
ものと同様であり、高抵抗となるの〃・欠点である。
10Ωから106Ω程度まで4桁はど変化するか、絶対
値か高抵抗であり機械的にはかれ易いの〃・欠点である
。また第4に前記金属酸化物をエポキシ樹脂バインダで
固めた湿度センサかあるか、特性的にはほぼ前記第3の
ものと同様であり、高抵抗となるの〃・欠点である。
一方、第5に高分子、材料の膨潤性を利用した結露セン
サη・ある。これは膨潤する樹脂に導電性粉末を混合し
て、結露を電気的に検出するものであるO すなわち、樹脂の体積か吸湿により膨張すると、導電体
の濃度は減少したことになり抵抗力・増加する。換言す
れば、体積膨張で導電粒子間隔が拡〃・り接触抵抗値か
増大することを利用する。すなわち、高湿度中で高抵抗
となる特性を持つ。また導電性粉末には、炭素粉等〃・
用いられるか、感湿特性は、導電粉の粒径、分散濃度、
分散状態か大きく影響するため、これらの要素を正確に
定めなければならない点かこの結露センサの欠点である
0さらに、第6に導電性高分子を用いた湿度センサかあ
る。この湿度センサの感湿膜である導電性高分子は、親
水性高分子モノマーと特殊高分子モノマーを共重合反応
させたものである。またこの湿度センサの感湿特性は、
30%RHから90%有機溶剤雰囲気、50°C以上の
高温、90係RH以」二での長時間使用、結露の頻繁な
繰返しなどで、感湿特性〃・大きく変化するのか欠点で
ある。
サη・ある。これは膨潤する樹脂に導電性粉末を混合し
て、結露を電気的に検出するものであるO すなわち、樹脂の体積か吸湿により膨張すると、導電体
の濃度は減少したことになり抵抗力・増加する。換言す
れば、体積膨張で導電粒子間隔が拡〃・り接触抵抗値か
増大することを利用する。すなわち、高湿度中で高抵抗
となる特性を持つ。また導電性粉末には、炭素粉等〃・
用いられるか、感湿特性は、導電粉の粒径、分散濃度、
分散状態か大きく影響するため、これらの要素を正確に
定めなければならない点かこの結露センサの欠点である
0さらに、第6に導電性高分子を用いた湿度センサかあ
る。この湿度センサの感湿膜である導電性高分子は、親
水性高分子モノマーと特殊高分子モノマーを共重合反応
させたものである。またこの湿度センサの感湿特性は、
30%RHから90%有機溶剤雰囲気、50°C以上の
高温、90係RH以」二での長時間使用、結露の頻繁な
繰返しなどで、感湿特性〃・大きく変化するのか欠点で
ある。
以上の通り、現状では、あらゆる点で満足な感湿素子か
存在していないといっても過言ではない0発明の目的 本発明は、前記従来例の個々の欠点に鑑かみ、湿度変化
に対する特性値変化量か大きく、耐熱性、耐湿性の高い
安定した感湿素子で、しかも再現性の高い、コストの安
い感湿素子を提供することを目的とする。
存在していないといっても過言ではない0発明の目的 本発明は、前記従来例の個々の欠点に鑑かみ、湿度変化
に対する特性値変化量か大きく、耐熱性、耐湿性の高い
安定した感湿素子で、しかも再現性の高い、コストの安
い感湿素子を提供することを目的とする。
発明の構成
そのための構成として、本発明の感湿素子は、高分子材
料よりなるバインダ中に、絶縁性ないし半導電性ないし
導電性の物質の粉末材料と、酸性基と塩基性基の双方を
持つ両性電解質とを含有したものである。
料よりなるバインダ中に、絶縁性ないし半導電性ないし
導電性の物質の粉末材料と、酸性基と塩基性基の双方を
持つ両性電解質とを含有したものである。
実施例の説明
レン(PE)、ポリフッ化ビニリデン(PVF2)、ポ
リ塩化ビニル、エポキシ、ポリスルホン、シリコンゴム
、セロファン等、あらゆる高分子材料を用いることかで
きる。また粉末材料としては、TlO2、SiO2、S
l o、 Mgo、 Ca o、 Z n o、 F
e 203、Al2O3、B a O。
リ塩化ビニル、エポキシ、ポリスルホン、シリコンゴム
、セロファン等、あらゆる高分子材料を用いることかで
きる。また粉末材料としては、TlO2、SiO2、S
l o、 Mgo、 Ca o、 Z n o、 F
e 203、Al2O3、B a O。
CaO、Cu 2 o、 M n OlM n O2、
C00、M o Os、N i O。
C00、M o Os、N i O。
pbo、S n O2、S ro、 Z ro2、IJ
CIJ、 Al (OH)3、B a CO3、B a
S O4、B e S O4、Ca CO3、Cab
。
CIJ、 Al (OH)3、B a CO3、B a
S O4、B e S O4、Ca CO3、Cab
。
Ca5OCaSO3、Cu S O4、Fe5CSFe
Co3、5 FeCl FeCl3、Fed、Fe5iSHpC1,
KBr。
Co3、5 FeCl FeCl3、Fed、Fe5iSHpC1,
KBr。
2′%
KCl、 K(JO3、K2CrO□、KISLa2S
3、L I Co 3、MgCO3、Mg5o4、M2
SO4”7H20,MnCO3、Mn CA 2、Mn
SO4、MoCl3、NbF3、旧C12,1’J
I S、 P OP bB r P bcll 2、P
b3o4、pbs。
3、L I Co 3、MgCO3、Mg5o4、M2
SO4”7H20,MnCO3、Mn CA 2、Mn
SO4、MoCl3、NbF3、旧C12,1’J
I S、 P OP bB r P bcll 2、P
b3o4、pbs。
2 511 2%
PbSO4、S 1CSS I S 2、S n C1
2、S r C72、TiBr、。
2、S r C72、TiBr、。
WCSYC2、Z n CO3、Z n C12、Z
n F 2、Z n (OH) 2、Z n S 、
Z n S OZ r C14、Z r O2、BaT
iO2、ll 5rTiOCaTiO3、Bi2O3、P b T z
O3、− PbZrO3、Pb(Zr−Ti)03等の絶縁性の無
機化合物や、B eSN aSMg、A7. K、 C
a、 S rSBaST i。
n F 2、Z n (OH) 2、Z n S 、
Z n S OZ r C14、Z r O2、BaT
iO2、ll 5rTiOCaTiO3、Bi2O3、P b T z
O3、− PbZrO3、Pb(Zr−Ti)03等の絶縁性の無
機化合物や、B eSN aSMg、A7. K、 C
a、 S rSBaST i。
等の半導電性および導電性の単体物質や、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
ポリ塩化ビニル、エポキシ、ポリスルホン、シリコンゴ
ム、セロファン等の絶縁1qユの有機高分子月利を用い
ることかでき、必ずしも、前記の物質を単体で用いる心
安はなく複数積類任意な割合で混合して用いることがで
き、1だ粉末の表面を異なる物質(例えば5lo2.A
12o3、Si等)で覆ったり、被覆した粉末を用いて
もよい。粉末の量は0 、 I V o IJ %から
95Vo7係まで効果η)ある力・、特に5Vo7%か
ら70Vo1%の間で著しい効果か見られる。0.IV
o1%未満では、感湿素子の抵抗値変化か3桁以下とな
り、高感度な感湿素子として適さず、また95Vo7%
を超えると、素子のtj・八やクラック等の機械的な問
題が起きて来るため適当でない。粒径は1硼以下の適当
な粒度分布を持ったものか使用できる0まだ、酸性基と
塩基性基の双方を含む両性電解質としては、以下のもの
かある0 (1) リン脂質 1)グリセロリン脂質 イ)ホスファチジルコリン(レシチン)口)ホスファチ
ジルエタノールアミン(ケファリン)ハ)ホスファチジ
ル−2−N−メチルエタノルアミン(メチルケファリン
) ホ)ホスファチジルセリン(K塩) へ)ホスファチジルスレオニン(K塩)ト) リポアミ
ノ酸 2)スフィンゴリン脂質 ヌ)スフィンゴミエリン )3 OR ル)セラミドホスホリルエタノールアミンoR オ)セラミド2−アミンエチルホスホネート(II)
N−アルキルトリグリシン (III ) ジメチルアルギルベタイン(V) アル
キルベタイン (Vl) N−アルキルβ−アミノプロピオン酸塩RN
HCHCOONa R:C1゜〜184 (■) N−アルキルβ−イミノジプロピオン酸塩RN
(C2H4COONa)2 R:012〜18(■)
アルキルジ(アミノエチル)グリシン塩酸塩RNH(C
2H4NH)2CH2COOH11HClR:C12〜
18 (IX) ジアルキルジエチレントリアミノ酢酸の塩酸
塩(RNHC2H4)2NCH2COOH@HClR:
C3 (XI) N−アルキルタウリン塩 RNHC2H4S○3Na R:C12〜18(Xll
) アミンエチルイミダシリン有機酸塩(xn+) ア
ミノ酸 RCH(NH2)COOH (XIV)各種タンパク質 これらの材料を用いた本発明の感湿素子は、湿度変化に
対して、抵抗値が8桁以上変化し、さらに容量(すなわ
ち誘電率)が3桁以上変化するため、きわめて高感度の
感湿特性が得られるものである。
ート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
ポリ塩化ビニル、エポキシ、ポリスルホン、シリコンゴ
ム、セロファン等の絶縁1qユの有機高分子月利を用い
ることかでき、必ずしも、前記の物質を単体で用いる心
安はなく複数積類任意な割合で混合して用いることがで
き、1だ粉末の表面を異なる物質(例えば5lo2.A
12o3、Si等)で覆ったり、被覆した粉末を用いて
もよい。粉末の量は0 、 I V o IJ %から
95Vo7係まで効果η)ある力・、特に5Vo7%か
ら70Vo1%の間で著しい効果か見られる。0.IV
o1%未満では、感湿素子の抵抗値変化か3桁以下とな
り、高感度な感湿素子として適さず、また95Vo7%
を超えると、素子のtj・八やクラック等の機械的な問
題が起きて来るため適当でない。粒径は1硼以下の適当
な粒度分布を持ったものか使用できる0まだ、酸性基と
塩基性基の双方を含む両性電解質としては、以下のもの
かある0 (1) リン脂質 1)グリセロリン脂質 イ)ホスファチジルコリン(レシチン)口)ホスファチ
ジルエタノールアミン(ケファリン)ハ)ホスファチジ
ル−2−N−メチルエタノルアミン(メチルケファリン
) ホ)ホスファチジルセリン(K塩) へ)ホスファチジルスレオニン(K塩)ト) リポアミ
ノ酸 2)スフィンゴリン脂質 ヌ)スフィンゴミエリン )3 OR ル)セラミドホスホリルエタノールアミンoR オ)セラミド2−アミンエチルホスホネート(II)
N−アルキルトリグリシン (III ) ジメチルアルギルベタイン(V) アル
キルベタイン (Vl) N−アルキルβ−アミノプロピオン酸塩RN
HCHCOONa R:C1゜〜184 (■) N−アルキルβ−イミノジプロピオン酸塩RN
(C2H4COONa)2 R:012〜18(■)
アルキルジ(アミノエチル)グリシン塩酸塩RNH(C
2H4NH)2CH2COOH11HClR:C12〜
18 (IX) ジアルキルジエチレントリアミノ酢酸の塩酸
塩(RNHC2H4)2NCH2COOH@HClR:
C3 (XI) N−アルキルタウリン塩 RNHC2H4S○3Na R:C12〜18(Xll
) アミンエチルイミダシリン有機酸塩(xn+) ア
ミノ酸 RCH(NH2)COOH (XIV)各種タンパク質 これらの材料を用いた本発明の感湿素子は、湿度変化に
対して、抵抗値が8桁以上変化し、さらに容量(すなわ
ち誘電率)が3桁以上変化するため、きわめて高感度の
感湿特性が得られるものである。
以下本発明の具体的実施例につき、図面の第1図〜第3
図に沿って説明する。
図に沿って説明する。
実施例1
ジクロロメタン1400Gとジクロロエタン70CGと
を混合したものにレシチンを2.8g添加したのちTi
○2粉末’153J7入れ十分攪拌した後、粒状のポリ
カーボネー)i30.9入れ、さらに十分攪拌してポリ
カーボネートヲ完全に溶かした。第1図に示すように、
A7を真空蒸着したスライドガラス基板1」二に、前記
溶液を塗布して、厚さ10μmの塗布膜2を得た。十分
乾燥した後、20+nmX25+nmの上部電極3aを
、Alを真空蒸着することにより得た。この上部電極3
a、下部電極3bによるサンドイッチ構造の感湿素子は
、20°C55o % RHで、抵抗が1o11Ω、容
量が3nFであった。
を混合したものにレシチンを2.8g添加したのちTi
○2粉末’153J7入れ十分攪拌した後、粒状のポリ
カーボネー)i30.9入れ、さらに十分攪拌してポリ
カーボネートヲ完全に溶かした。第1図に示すように、
A7を真空蒸着したスライドガラス基板1」二に、前記
溶液を塗布して、厚さ10μmの塗布膜2を得た。十分
乾燥した後、20+nmX25+nmの上部電極3aを
、Alを真空蒸着することにより得た。この上部電極3
a、下部電極3bによるサンドイッチ構造の感湿素子は
、20°C55o % RHで、抵抗が1o11Ω、容
量が3nFであった。
この感湿素子の抵抗特性Aおよび容量特性Bi第2図に
示す。1Q%RHから100%RHの変化で、抵抗値が
11桁、容量が3桁変化し、高感度の感湿素子が得られ
た。しかも抵抗値の絶対値が最低20Ωときわめて低か
った。前記実施例1ではサンドイッチ型電極構造である
が、第3図に示すように、同一平面に(例えば、スライ
ドガラス基板1上に)対電極sc、sdや、クシ形電極
を設けた電極系上に塗布膜2を得た場合においても、抵
抗値が8桁以上変化することが確められた。
示す。1Q%RHから100%RHの変化で、抵抗値が
11桁、容量が3桁変化し、高感度の感湿素子が得られ
た。しかも抵抗値の絶対値が最低20Ωときわめて低か
った。前記実施例1ではサンドイッチ型電極構造である
が、第3図に示すように、同一平面に(例えば、スライ
ドガラス基板1上に)対電極sc、sdや、クシ形電極
を設けた電極系上に塗布膜2を得た場合においても、抵
抗値が8桁以上変化することが確められた。
さらに面j熱性、耐湿性、再現性等の安定性がきわめて
優れていた。
優れていた。
捷だ特性曲線の形状は、用いる材料の種類や含有率に大
きく依存し、種々の形状の特性曲線を持った感湿素子を
得ることができる。
きく依存し、種々の形状の特性曲線を持った感湿素子を
得ることができる。
実施例2
実施例1と同じサンドイッチ型の電極構造で、種々の材
料を用いて実験を実施した。その結果を次の表に示す。
料を用いて実験を実施した。その結果を次の表に示す。
以下余白
0内Vo1%
RloおよびC1oはこれらの素子の10係RH11〜
13は両性電解質を添加しない場合の特性で、抵抗値お
よび容量値の変化がきわめて小さい。
13は両性電解質を添加しない場合の特性で、抵抗値お
よび容量値の変化がきわめて小さい。
また、爲14のように粉末を用いない場合も同様に変化
が非常に小さい。さらに両性電解質でないR:Cl、B
r アルキルイソキノリニウム塩 X:C7,Br ジアルキルスルホコハク酸塩 を添加しても十分な特性は得ら扛なかった〇これらの結
果は本発明の感湿素子においては、両性電解質の両性イ
オン的性質、すなわち電気双極子的性質が大きく関与し
ていることを示している。
が非常に小さい。さらに両性電解質でないR:Cl、B
r アルキルイソキノリニウム塩 X:C7,Br ジアルキルスルホコハク酸塩 を添加しても十分な特性は得ら扛なかった〇これらの結
果は本発明の感湿素子においては、両性電解質の両性イ
オン的性質、すなわち電気双極子的性質が大きく関与し
ていることを示している。
発明の効果
本発明によ扛ば、軽量、小型2機械的強度、特性、再現
性、安定性、それにコストの面で特に優れた感湿素子が
得られ、特に物理量として抵抗値と容量値の両方が利用
できる点から、種々の産業分野の感湿素子(露点センサ
、結露センサ、湿度センサ)に応用でき、産業性は極め
て犬なるものがある。
性、安定性、それにコストの面で特に優れた感湿素子が
得られ、特に物理量として抵抗値と容量値の両方が利用
できる点から、種々の産業分野の感湿素子(露点センサ
、結露センサ、湿度センサ)に応用でき、産業性は極め
て犬なるものがある。
第1図は本発明の実施例における感湿素子の断面図、第
2図は同特性図、第3図は他の実施例を示すル1面図で
ある。 1・・・・・・スライドガラス基板、2・・・・・・塗
布膜、3a・・・・・・上部電極、3b・・・・・・下
部電極、3C23d・・・・・・対電極。
2図は同特性図、第3図は他の実施例を示すル1面図で
ある。 1・・・・・・スライドガラス基板、2・・・・・・塗
布膜、3a・・・・・・上部電極、3b・・・・・・下
部電極、3C23d・・・・・・対電極。
Claims (1)
- 高分子材料よりなるバインダ゛中に、絶縁性ないた感湿
素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58116314A JPS607350A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 感湿素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58116314A JPS607350A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 感湿素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS607350A true JPS607350A (ja) | 1985-01-16 |
JPH051418B2 JPH051418B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=14683924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58116314A Granted JPS607350A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 感湿素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS607350A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016128803A (ja) * | 2014-12-30 | 2016-07-14 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガス状物質を検出するための材料及びセンサ |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54149691A (en) * | 1978-05-16 | 1979-11-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Moisture detecting element |
JPS5529774A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-03 | Shinei Kk | Relative humidity detector |
JPS5796246A (en) * | 1980-12-08 | 1982-06-15 | Hitachi Ltd | Humidity-sensitive substance, preparation thereof and humidity-sensitive element |
JPS5897651A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-10 | Nippon Soda Co Ltd | 湿度センサ− |
JPS5897650A (ja) * | 1981-12-08 | 1983-06-10 | Nippon Soda Co Ltd | 湿度センサ− |
-
1983
- 1983-06-27 JP JP58116314A patent/JPS607350A/ja active Granted
Patent Citations (5)
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JPH051418B2 (ja) | 1993-01-08 |
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