AT507682B1 - KACHELOFEN - Google Patents

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AT507682B1 AT0105609A AT10562009A AT507682B1 AT 507682 B1 AT507682 B1 AT 507682B1 AT 0105609 A AT0105609 A AT 0105609A AT 10562009 A AT10562009 A AT 10562009A AT 507682 B1 AT507682 B1 AT 507682B1
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Abstract

Der erfindungsgemäße Kachelofen hat ein Behältnis (1), das aus Keramik, Marmor, Stein oder Glas besteht oder zumindest an seiner Außenseite mit Keramik, Marmor, Stein oder Glas belegt ist. Das Behältnis (1) definiert einen Innenraum (1a), der mit einem Phasenwechselmaterial (2), z. B. Paraffin, befüllt ist. Ein Wärmetauscher (7) durchsetzt das Phasenwechselmaterial (2), wobei der Wärmetauscher (7) und zumindest ein Sonnenkollektor (3) in einem Kreislauf (11) eines Wärmeträgermaterials (10) angeordnet sind, das im Sonnenkollektor (3) erhitzbar und dem Wärmetauscher (7) zuführbar ist.The tiled stove according to the invention has a container (1), which consists of ceramic, marble, stone or glass or is covered at least on its outside with ceramic, marble, stone or glass. The container (1) defines an interior space (1a) which is provided with a phase change material (2), e.g. B. paraffin, is filled. A heat exchanger (7) passes through the phase change material (2), wherein the heat exchanger (7) and at least one solar collector (3) in a circuit (11) of a heat transfer material (10) are arranged in the solar collector (3) heated and the heat exchanger ( 7) can be fed.

Description

österreichisches Patentamt AT507 682B1 2010-07-15Austrian Patent Office AT507 682B1 2010-07-15

Beschreibungdescription

DIE VORLIEGENDE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF EINEN KACHELOFENTHE PRESENT INVENTION RELATES TO A TILED OVEN

[0001] Kachelöfen erzeugen Strahlungswärme, die vom Menschen als sehr angenehm empfunden wird und werden daher gerne zur Beheizung von Räumen, insbesondere Wohnräumen eingesetzt. Als Brennstoff kommt weitaus überwiegend Holz zum Einsatz, wobei auch bei modernen Verbrennungssystemen die Luft mit Schadstoffen belastet wird.Tiled stoves generate radiant heat, which is perceived by people to be very pleasant and are therefore often used for heating rooms, especially living spaces. As fuel, wood is predominantly used, whereby even in modern combustion systems, the air is contaminated with pollutants.

[0002] Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kachelofen bereitzustellen, der schadstofffrei arbeitet. Diese Aufgabe wird durch einen Kachelofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.It is therefore an object of the present invention to provide a tiled stove that works pollutant-free. This object is achieved by a tiled stove with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the subclaims.

[0003] Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, die von der Sonne erzeugte Strahlungswärme in Strahlungswärme eines Kachelofens umzusetzen. Dies wird durch einen Kachelofen realisiert, der ein Behältnis aufweist, das aus Keramik, Marmor, Stein oder Glas besteht, oder eine Behältniswand aus einem anderen zweckmäßigen Material, z.B. Metall aufweist, das zumindest an seiner Außenseite mit Keramik, Marmor, Stein oder Glas belegt ist, wobei das Behältnis einen Innenraum definiert, der mit einem Phasenwechselmaterial, z.B. Paraffin, befüllt ist. Ein Wärmetauscher durchsetzt das Phasenwechselmaterial, wobei der Wärmetauscher und zumindest ein Sonnenkollektor in einem Kreislauf eines Wärmeträgermaterials angeordnet sind, das im Sonnenkollektor erhitzbar und dem Wärmetauscher zuführbar ist. Der Wärmetauscher ist zweckmäßig als Register ausgebildet.The present invention is based on the idea to implement the radiant heat generated by the sun in radiant heat of a tiled stove. This is realized by a tiled stove having a container made of ceramic, marble, stone or glass, or a container wall made of another suitable material, e.g. Metal, which is covered at least on its outside with ceramic, marble, stone or glass, wherein the container defines an interior, which is provided with a phase change material, e.g. Paraffin, filled. A heat exchanger passes through the phase change material, wherein the heat exchanger and at least one solar collector are arranged in a circuit of a heat transfer material, which is heated in the solar collector and the heat exchanger can be fed. The heat exchanger is expediently designed as a register.

[0004] Um den Fluss des Wärmeträgermaterials zum Wärmetauscher steuern zu können, ist es zweckmäßig eine Pumpe im Wärmeträgermaterial-Kreislauf anzuordnen.In order to control the flow of the heat transfer material to the heat exchanger, it is expedient to arrange a pump in the heat transfer material circuit.

[0005] Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kachelofens beruht darauf, im zumindest einen Sonnenkollektor durch Sonneneinstrahlung das Wärmeträgermaterial, z.B. Wasser oder Öl, zu erwärmen und über Leitungen des Wärmeträgermaterial-Kreislaufs durch den Wärmetauscher hindurch zu führen und dabei die Wärme des Wärmeträgermaterials an das im Behältnis befindliche Phasenwechselmaterial zu übertragen. Die solcherart in dem Phasenwechselmaterial gespeicherte Wärme wird über die Oberfläche aus Keramik, Marmor, Stein, Glas des Behälters als Strahlungswärme an den Raum abgegeben, in dem der Kachelofen steht.The operation of the tiled stove according to the invention is based, in at least one solar panel by sunlight, the heat transfer material, e.g. Water or oil, to heat and lead through lines of the heat transfer material circuit through the heat exchanger and thereby transfer the heat of the heat transfer material to the phase change material in the container. The heat thus stored in the phase change material is emitted via the surface of ceramic, marble, stone, glass of the container as radiant heat to the room in which the stove is.

[0006] Um den Kachelofen auch dann betreiben zu können, wenn keine Sonneneinstrahlung vorhanden ist, ist in einer Fortbildung der Erfindung zumindest eine Wärmequelle vorgesehen, die in den Wärmeträgermaterial-Kreislauf zuschaltbar ist. Die Wärmequelle ist bevorzugt als elektrischer Heizkörper ausgestaltet, kann jedoch an Kachelofen, Küchenherd mit einem Heizeinsatz oder an die Haustherme angeschlossen werden.In order to operate the stove even when no sunlight is present, at least one heat source is provided in a development of the invention, which is switchable into the heat transfer material circuit. The heat source is preferably designed as an electric radiator, but can be connected to tiled stove, kitchen stove with a heater or to the home spa.

[0007] Damit bei Betrieb des Kachelofens ohne Sonneneinstrahlung möglichst wenig Energieabfluss über die Sonnenkollektoren stattfindet, ist es zweckmäßig, wenn der zumindest eine Sonnenkollektor aus dem Wärmeträgermaterial-Kreislauf wegschaltbar ist. Für das Zu- und Wegschalten sind bevorzugt eine Bypass-Leitung und zumindest ein Ventil vorgesehen.So that the operation of the tiled stove without solar radiation takes place as little as possible energy flow through the solar panels, it is advantageous if the at least one solar panel from the heat transfer material circuit is wegschaltbar. For the connection and disconnection, a bypass line and at least one valve are preferably provided.

[0008] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kachelofens ist an der Innenwand des Behälters eine wärmeleitfähige Substanz angeordnet, z.B. Kupfer, wobei die wärmeleitfähige Substanz durch eine Wärmeisolierschicht thermisch gegenüber dem Innenraum isoliert ist, der mit dem Phasenwechselmaterial befüllt ist und der Wärmetauscher sowohl die wärmeleitfähige Substanz als auch den mit dem Phasenwechselmaterial befüllten Innenraum durchsetzt.In a further embodiment of the tiled stove according to the invention, a thermally conductive substance is arranged on the inner wall of the container, e.g. Copper, wherein the thermally conductive substance is thermally insulated by a heat insulating layer with respect to the interior, which is filled with the phase change material and the heat exchanger passes through both the thermally conductive substance and filled with the phase change material interior.

[0009] Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. 1/5 österreichisches Patentamt AT507 682 B1 2010-07-15 [0010] In den Zeichnungen zeigen: [0011] Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Kachelofens; und [0012] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Kachelofens.The invention will now be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings. In the drawings: FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a tiled stove according to the invention; FIG. and FIG. 2 shows a schematic illustration of a second embodiment of a tiled stove according to the invention.

[0013] Zunächst auf Fig. 1 Bezug nehmend wird nun eine erste Ausführungsform eines erfin-dungsgemäßen Kachelofens erläutert. Der Kachelofen umfasst ein Behältnis 1, das aus Keramik, Marmor, Stein oder Glas besteht, oder das eine Behälterwand aus einem zweckmäßigen Material aufweist, die an der Außenseite mit Keramik, Marmor, Stein oder Glas belegt ist. Das Behältnis 1 ist in seinem Behälterinneren mit einem Phasenwechselmaterial 2, z. B. Paraffin, befüllt. In dem Behältnis 1 befindet sich ein Wärmetauscher 7, der das Phasenwechselmaterial 2 durchsetzt, wobei der Wärmetauscher 7 und zumindest ein Sonnenkollektor 3 in einem Kreislauf 11 eines Wärmeträgermaterials 10 angeordnet sind, das im Sonnenkollektor 3 erhitzbar und dem Wärmetauscher 7 zuführbar ist. Der Wärmetauscher 7 ist zweckmäßig als Register ausgebildet.Referring first to Fig. 1, a first embodiment of a tiled stove according to the invention will now be explained. The tiled stove comprises a container 1, which consists of ceramic, marble, stone or glass, or which has a container wall of a suitable material, which is covered on the outside with ceramic, marble, stone or glass. The container 1 is in its container interior with a phase change material 2, z. As paraffin filled. In the container 1 there is a heat exchanger 7, which passes through the phase change material 2, wherein the heat exchanger 7 and at least one solar collector 3 are arranged in a circuit 11 of a heat transfer material 10 which is heated in the solar collector 3 and the heat exchanger 7 can be fed. The heat exchanger 7 is expediently designed as a register.

[0014] Im Sonnenkollektor 3 wird durch Sonneneinstrahlung das Wärmeträgermaterial 10, z.B. Wasser oder Öl, auf 70° - 90° C erwärmt und über Leitungen 14 zu einer Pumpe 5 und durch den Wärmetauscher 7 gepumpt. Dabei wird das Phasenwechselmaterial 2 verflüssigt und die Wärme des Wärmeträgermaterials 10 an das Phasenwechselmaterial 2 übertragen. Die in dem Phasenwechselmaterial 2 gespeicherte Wärme wird über die Oberfläche aus Keramik, Marmor, Stein, Glas des Behälters 1 als Strahlungswärme an den Raum abgegeben.In the solar collector 3, the heat transfer material 10, e.g. Water or oil, heated to 70 ° - 90 ° C and pumped via lines 14 to a pump 5 and through the heat exchanger 7. In this case, the phase change material 2 is liquefied and the heat of the heat transfer material 10 is transferred to the phase change material 2. The heat stored in the phase change material 2 is released through the surface of ceramic, marble, stone, glass of the container 1 as radiant heat to the room.

[0015] Ist keine Sonneneinstrahlung vorhanden, so kann das Wärmeträgermaterial 10 mittels eines zwischen der Pumpe 5 und dem Wärmetauscher 7 in den Wärmeträgermaterial-Kreislauf 11 geschalteten Wärmequelle 4, die z.B. als Einschraubheizkörper ausgeführt ist, elektrisch aufgeheizt und dem Wärmetauscher 7 zugeführt werden. Dazu wird zweckmäßig die Leitungen 13, 14 vom bzw. zum Sonnenkollektor 3 mittels Drei-Wege-Ventil 6 vom Kreislauf 11 getrennt und stattdessen das Wärmeträgermaterial 10 durch die Bypassleitung 12 geführt. Anstelle eines Einschraubheizkörpers kann auch ein anderes Heizmittel zum Einsatz kommen. Denkbar ist ein Kachelofen oder Küchenherd mit einem Heizeinsatz, der das Wärmeträgermaterial 10 erwärmt, oder die Haustherme, Fernwärme etc.If there is no solar radiation, then the heat transfer material 10 can be connected to the heat source 4, which is connected between the pump 5 and the heat exchanger 7 in the heat transfer material circuit 11, e.g. designed as Einschraubheizkörper, electrically heated and the heat exchanger 7 are supplied. For this purpose, the lines 13, 14 from or to the solar collector 3 by means of three-way valve 6 is suitably separated from the circuit 11 and instead the heat transfer material 10 is guided through the bypass line 12. Instead of a Einschraubheizkörpers also another heating means can be used. Conceivable is a tiled stove or kitchen stove with a heating insert that heats the heat transfer material 10, or the house, district heating, etc.

[0016] Dieser Solarkachelofen funktioniert im Prinzip wie ein herkömmlicher Kachelofen, der mit Holz beheizt wird. Im Unterschied zu den herkömmlichen, holzbeheizten Kachelöfen wird beim erfindungsgemäßen Kachelofen jedoch die Wärme durch hocheffiziente Sonnenkollektoren 3 erzeugt, die das Wärmeträgermaterial 10 mit einer Temperatur von typischerweise 70°C - 90°C liefern, wodurch über den Wärmetauscher 7 die keramische Hülle des Kachelofens auf beispielsweise 60°C aufgeheizt werden kann und gleichzeitig das Phasenwechselmaterial 2 verflüssigt wird und dabei Wärmeenergie speichert. Nach Beenden der Sonneneinstrahlung wird dem Phasenwechselmaterial 2 über einen Zeitraum von z.B. acht Stunden die Wärme entzogen und über die keramische Oberfläche des Behälters 1 an den Raum abgestrahlt. Die Energieabgabebedingungen sollten die bei Kachelöfen bekannten und vorhandenen Kriterien erreichen, bzw. diesen sehr nahe kommen.This solar tile stove works in principle as a conventional stove, which is heated with wood. In contrast to the conventional, wood-fired tiled stoves, however, the heat is generated by highly efficient solar panels 3, which provide the heat transfer material 10 at a temperature of typically 70 ° C - 90 ° C, whereby on the heat exchanger 7, the ceramic shell of the tiled stove For example, 60 ° C can be heated and at the same time the phase change material 2 is liquefied and stores heat energy. After completion of the solar irradiation, the phase change material 2 is heated over a period of e.g. The heat was removed for eight hours and radiated to the room via the ceramic surface of the container 1. The energy release conditions should reach or be close to those known and available in tiled stoves.

[0017] Es können für den Wohnbereich beispielsweise erfindungsgemäße Solarkachelöfen mit ca. 3,5 m2 Kachelfläche realisiert werden, die zur Beheizung von 100 bis 150 m3 großen Räumen geeignet sind. Der erfindungsgemäße Kachelofen kann mit allen notwendigen Komponenten als fertiges Modul angeboten und geliefert werden.It can be realized for example for the living area according to the invention solar tiled stoves with about 3.5 m2 tile surface, which are suitable for heating of 100 to 150 m3 large rooms. The tiled stove according to the invention can be offered and delivered with all the necessary components as a finished module.

[0018] Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Solarkachelofens beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform insofern, als an der Innenwand 1b des Behälters 1 eine wärmeleitfähige Substanz 8 angeordnet ist, z.B. Kupfer. Die wärmeleitfähige Substanz 8 ist durch eine hochwirksame Wärmeisolierschicht 9 thermisch gegenüber dem Innenraum 1a des Behälters 1 isoliert, der mit dem Phasenwechselmaterial 2, z.B. Paraffin, befüllt ist. DerWärme- 2/5Now, a second embodiment of the solar tile stove according to the invention will be described with reference to FIG. This embodiment differs from the embodiment shown in Fig. 1 in that a thermally conductive substance 8 is disposed on the inner wall 1b of the container 1, e.g. Copper. The thermally conductive substance 8 is thermally insulated from the interior 1a of the container 1 by a highly effective thermal insulating layer 9, which is coated with the phase change material 2, e.g. Paraffin, filled. The heat 2/5

Claims (6)

österreichisches Patentamt AT507 682 B1 2010-07-15 tauscher 7 durchsetzt sowohl die wärmeleitfähige Substanz 8 als auch den Innenraum 1a mit dem Phasenwechselmaterial 2. [0019] Wie bei der ersten Ausführungsform wird auch in der zweiten Ausführungsform in Sonnenkollektoren 3 durch Sonneneinstrahlung ein Wärmeträgermaterial 10, wie z.B. Wasser oder Öl, auf 70-90°C erwärmt und dem Wärmetauscher 7 zugeführt. Durch die Umwälzung des Wärmeträgermaterials im Kreislauf 11 wird sowohl die keramische Außenseite des Behälters 1 erhitzt als auch das Phasenwechselmaterial 2 verflüssigt. Nach Beenden der Sonneneinstrahlung kann nach Bedarf die im Wärmespeichermaterial 2 gespeicherte Wärme durch Umwälzen des Wärmeträgers mittels der Pumpe 5 über die wärmeleitende Substanz 8 an die Außenseite des Behälters 1 gebracht und als Strahlungswärme abgegeben werden. Mittels Drei-Wege-Ventil 6 und der Bypassleitung 12 wird dabei zweckmäßig der Sonnenkollektor 3 vom Wärmeträgerkreislauf 11 getrennt. Diese zweite Ausführungsform zeichnet sich durch besonders lange Wärmespeicherfähigkeit und den Vorteil, die Abstrahlungswärme nach Bedarf mittels der Pumpe 5 regulieren zu können, aus. [0020] Wenn die Sonnenenergie gemäß der Erfindung auf direktem Weg in kostenlose Kachelofenwärme umgewandelt wird, findet keine Verschmutzung der Umwelt statt, es werden keine fossilen Ressourcen verbraucht, es findet kein CÖ2-Ausstoß statt. Der Feinstaubanteil liegt bei Null. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Länder mit hoher Sonneneinstrahlung im Winter und feuchtkalten Temperaturen. Der Kachelofen hat z.B. in Österreich eine Renaissance erlebt auf Grund seiner hohen Wirtschaftlichkeit und seiner wohltuenden Wärmeabgabe. Durch die Kombination eines Kachelofens und der Solartechnik ist mit hoher Akzeptanz bei den Konsumenten zu rechnen. Die wirtschaftliche Bedeutung der Erfindung ist daher hoch einzuschätzen. Patentansprüche 1. Kachelofen, gekennzeichnet durch ein Behältnis (1), das aus Keramik, Marmor, Stein oder Glas besteht oder zumindest an seiner Außenseite mit Keramik, Marmor, Stein oder Glas belegt ist, wobei das Behältnis (1) einen Innenraum (1a) definiert, der mit einem Phasenwechselmaterial (2), z. B. Paraffin, befüllt ist und ein Wärmetauscher (7) das Phasenwechselmaterial (2) durchsetzt, wobei der Wärmetauscher (7) und zumindest ein Sonnenkollektor (3) in einem Kreislauf (11) eines Wärmeträgermaterials (10) angeordnet sind, das im Sonnenkollektor (3) erhitzbar und dem Wärmetauscher (7) zuführbar ist.Austrian Patent Office AT507 682 B1 2010-07-15 exchanger 7 passes through both the thermally conductive substance 8 and the interior 1a with the phase change material 2. As in the first embodiment, in the second embodiment in solar panels 3 by solar radiation, a heat transfer material 10th , such as Water or oil, heated to 70-90 ° C and fed to the heat exchanger 7. By circulating the heat transfer material in the circuit 11, both the ceramic outer side of the container 1 is heated and the phase change material 2 liquefied. After completion of the solar irradiation, the heat stored in the heat storage material 2 can be brought by circulating the heat carrier by means of the pump 5 via the thermally conductive substance 8 to the outside of the container 1 and delivered as radiant heat as needed. By means of three-way valve 6 and the bypass line 12, the solar collector 3 is expediently separated from the heat transfer circuit 11. This second embodiment is characterized by a particularly long heat storage capacity and the advantage of being able to regulate the heat of radiation as required by means of the pump 5. If the solar energy is converted according to the invention in a direct way in free Kachelofenwärme, no pollution of the environment takes place, there are no fossil resources consumed, there is no CÖ2 emissions. The fine dust content is zero. The invention is particularly suitable for countries with high solar radiation in winter and humid temperatures. The tiled stove has e.g. experienced a renaissance in Austria due to its high efficiency and its soothing heat release. The combination of a tiled stove and the solar technology is expected to be highly accepted by consumers. The economic importance of the invention is therefore highly valued. 1. tiled stove, characterized by a container (1), which consists of ceramic, marble, stone or glass or is at least on its outside with ceramic, marble, stone or glass is occupied, wherein the container (1) has an interior (1 a) defined with a phase change material (2), z. B. paraffin, and a heat exchanger (7) passes through the phase change material (2), wherein the heat exchanger (7) and at least one solar collector (3) in a circuit (11) of a heat transfer material (10) are arranged in the solar collector ( 3) heated and the heat exchanger (7) can be fed. 2. Kachelofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Pumpe (5) im Wärmeträgermaterial-Kreislauf (11) angeordnet ist.2. Tiled stove according to claim 1, characterized in that at least one pump (5) in the heat transfer material circuit (11) is arranged. 3. Kachelofen nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine in den Wärmeträgermaterial-Kreislauf (11) schaltbare Wärmequelle (4), insbesondere einen elektrischen Heizkörper.3. tiled stove according to claim 1 or 2, characterized by a in the heat transfer material circuit (11) switchable heat source (4), in particular an electric heater. 4. Kachelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sonnenkollektor (3) aus dem Wärmeträgermaterial-Kreislauf (11) weg-schaltbar ist.4. Tiled stove according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one solar collector (3) from the heat transfer material circuit (11) is wegschschbar. 5. Kachelofen nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Bypass-Leitung (12) und zumindest ein Ventil (6) zum Wegschalten des zumindest einen Sonnenkollektors (3) aus dem Wärmeträgermaterial-Kreislauf (11).5. tiled stove according to claim 4, characterized by a bypass line (12) and at least one valve (6) for switching off the at least one solar collector (3) from the heat transfer material circuit (11). 6. Kachelofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwand (1b) des Behälters (1) eine wärmeleitfähige Substanz (8) angeordnet ist, z.B. Kupfer, wobei die wärmeleitfähige Substanz (8) durch eine Wärmeisolierschicht (9) thermisch gegenüber dem Innenraum (1a) isoliert ist, der mit dem Phasenwechselmaterial (2) befüllt ist und der Wärmetauscher (7) sowohl die wärmeleitfähige Substanz (8) als auch den mit dem Phasenwechselmaterial (2) befüllten Innenraum (1a) durchsetzt. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 3/56. Tiled stove according to one of the preceding claims, characterized in that on the inner wall (1 b) of the container (1) a thermally conductive substance (8) is arranged, for. Copper, wherein the thermally conductive substance (8) by a heat insulating layer (9) is thermally insulated from the inner space (1a) filled with the phase change material (2) and the heat exchanger (7) both the thermally conductive substance (8) and the interspersed with the phase change material (2) filled interior (1 a). For this 2 sheets of drawings 3/5
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