CN116293776A - 燃烧设备及其点火控制方法和可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃烧设备及其点火控制方法和可读存储介质。该点火控制方法包括：获取等风量下风机功率‑转速曲线和风机实际转速，并根据上述曲线和风机实际转速获得风机目标功率；获取风机的实际功率和实际温度，并根据风机的实际功率和实际温度获得风机补偿功率；比较风机的目标功率和补偿功率，当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速；当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，执行点火操作。通过上述方法，可提高点火成功率。

Description

燃烧设备及其点火控制方法和可读存储介质

技术领域

本公开涉及燃烧设备控制领域，尤其涉及一种燃烧设备及其点火控制方法和可读存储介质。

背景技术

燃烧设备通常通过点火燃烧燃料以将其化学能转化为热能释放出来，从而满足生活或工业需求。以燃气热水设备为例，其以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼气等，通过燃烧可燃气体来提供热量以满足用户的生活需求，典型的如燃气热水器。燃气热水器启动运行时，燃气比例阀被调整到合适的开度以提供燃烧所需的燃气，风机运行在合适的转速以提供点火所需的风量，点火装置被触发以点燃燃气和空气的混合物。然而，燃气热水器在实际使用中可能受外界逆风而产生的背压、或因室内密闭而产生负压、或烟管堵塞等因素干扰而导致风机所产生的风量不在最佳点火风量，从而影响点火速度、甚至点火不成功，进而降低用户的使用体验。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种燃烧设备及其点火控制方法和可读存储介质。

本公开实施例的第一方面提供一种燃烧设备的点火控制方法，其中燃烧设备包括点火装置和风机；该点火控制方法包括：获取等风量下风机功率-转速曲线和风机实际转速，并根据上述曲线和风机实际转速获得风机目标功率；获取风机的实际功率和实际温度，并根据风机的实际功率和实际温度获得风机补偿功率；比较风机的目标功率和补偿功率，当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速；当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，执行点火操作。

在一些实施例中，当风机的目标功率大于补偿功率时，提升风机转速；当风机的目标功率小于补偿功率时，降低风机转速。

在一些实施例中，根据风机的目标功率和补偿功率的偏差调节风机转速；例如，根据上述偏差确定风机调速比例，并据此调节风机转速。

在一些实施例中，风机调速比例与风机的目标功率和补偿功率的偏差成正比。

在另一些实施例中，当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，进一步判断经过预定时间间隔风机调速比例的变化是否小于或等于预定阈值，如果是，则执行点火操作。

在一些实施例中，风机补偿功率通过如下计算公式获得，Pc＝[100+(Tn-Td)]％×C×Pa；其中，Pc为风机补偿功率，Pa为风机实际功率，Tn为风机的实际温度，Td为预定温度，C为补偿系数。

本公开实施例的第二方面提供一种燃烧设备，其包括用于燃烧燃气与空气的混合物以产生热量的燃烧器、利用燃烧器产生的热量以加热通过其的水流的热交换器、用于控制向燃烧器供应燃气的气阀、用于驱动气体流动的风机、用于点燃燃气与空气混合物的点火装置、以及控制器。其中，控制器被配置为：获取等风量下风机功率-转速曲线和风机实际转速，并根据上述曲线和风机实际转速获得风机目标功率；获取风机的实际功率和实际温度，并根据风机的实际功率和实际温度获得风机补偿功率；比较风机的目标功率和补偿功率，当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速；当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，控制点火装置点火。

在一些实施例中，根据风机的目标功率和补偿功率的偏差确定风机调速比例，当风机的目标功率大于补偿功率时，根据上述风机调速比例提升风机转速；当风机的目标功率小于补偿功率时，根据上述风机调速比例降低风机转速。

在一些实施例中，当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，进一步判断经过预定时间间隔风机调速比例的变化是否小于或等于预定阈值，如果是，则控制点火装置点火。

在一些实施例中，风机补偿功率通过如下计算公式获得，Pc＝[100+(Tn-Td)]％×C×Pa；其中，Pc为风机补偿功率，Pa为风机实际功率，Tn为风机的实际温度，Td为预定温度，C为补偿系数。

本公开实施例的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，该等指令被处理器执行时实现上述的方法。

本公开的一个或多个实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过比较根据等风量下风机功率-转速曲线得到的目标风机功率和经温度补偿后的风机实际功率，且当两者之间存在偏差时相应调节风机转速，以使得两者之间的偏差缩小并足够接近时点火，即令风机运行提供的实际点火风量达到或趋近于最佳点火风量时点火，从而提高点火的成功率。此外，通过对风机调速比例变化的判断，可进一步提高点火的成功率，以避免发生误点火。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开的一实施例中燃烧设备连接于一热水系统中的原理框图；

图2是图1所示的燃烧设备的控制器在一实施例中执行点火控制的流程图；

图3是图1所示的燃烧设备的控制器在另一实施例中执行点火控制的流程图；

图4是图2或图3所示的点火控制流程中所获取的等风量下风机功率-转速曲线的一具体实施例。

具体实施方式

以下将结合附图对所示的各实施例进行详细描述。但这些实施例并不代表与本公开相一致的所有实施例，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在所附权利要求书所请求的保护范围内。

燃烧设备通常以燃气、燃油、或燃煤等为燃料，通过燃烧燃料以将其化学能转化为热能释放出来，从而满足生活或工业需求。以家用燃气热水设备为例，其以可燃气体为燃料，如天燃气、城市煤气、液化气、沼气等，通过燃烧可燃气体来提供热量以满足用户的生活需求，例如，提供生活热水的燃气热水器、或可同时提供生活热水和供暖需求的两用燃气锅炉等。以下将以燃气热水器为例详细描述燃烧热备点火控制的多个实施例，但本领域技术人员显然知道燃烧设备并不局限于所示例的燃气热水器。

如图1所示的本公开一实施例中的热水系统，其中，燃气热水器100通过一冷水管路51、一热水管路52与一用水点(如混水阀龙头)70连通。管路可以是由若干水管连接而成以形成的水流通路。用水点可以有多个，分别与冷水管路和热水管路连接。燃气热水器100包括壳体10，收容在壳体10中的燃烧器组件、热交换器13、以及排烟装置14等。壳体10可由若干面板拼接而成，以在其内形成收容空间以容纳各部件。壳体10底部延伸出进水管111、出水管112、和燃气供应管路113。其中，进水管111和冷水管路51连接，出水管112和热水管路52连接。

燃烧器组件通常包括分气架(未图示)和燃烧器12。一气阀15设置在燃气供应管路113上，该气阀15可以是一电可控阀门，用于连通或断开供气通道以及控制进入分气架、并最终供给燃烧器12的燃气供应量。在一些实施例中，燃烧器12包括沿纵向并排布置的若干燃烧单元。每一燃烧单元呈扁平板状，其通常被直立地固定在燃烧器框架中，其下部设有进气口，顶部设有若干火孔，以及连通进气口和若干火孔的燃气-空气混合通道。经由气阀15的燃气通过分气架的分配进入每一燃烧单元的进气口，并和同时进入的一次空气在燃气-空气混合通道内混合、并传递给位于火排片顶部的火孔以供燃烧并生成炙热的烟气。燃烧器组件还包括用于点燃燃气与空气混合物的点火装置121、和用于检测火焰是否存在的火焰检测装置122。在一些实施例中，点火装置121包括延伸位于燃烧单元的火孔上方的一对点火电极。火焰检测装置122包括延伸位于燃烧单元的火孔上方的一火焰检测电极。

燃烧器12燃烧产生的热量通过热交换器13。热交换器13通常设置在燃烧器12的上方。在一些实施例中，热交换器可采用翅片管式热交换器，即热交换器壳体内设置有多个翅片，一热交换水管迂回地穿过这些翅片，其两头分别与位于水流方向的上游的进水管111和位于水流方向的下游的出水管112连通。燃气-空气混合物燃烧产生的热量被翅片所吸收，并进一步传递给流经热交换水管中的水，加热后的水通过出水管112传递给热水管路，从而为用户提供饮用、洗浴等生活热水。

在一些实施例中，一风机16设置在燃烧器12下方以驱动气体流动，从而提供燃烧所需的空气，并促使燃烧产生的烟气被排烟装置14的集烟罩收集，进而通过与集烟罩连接的排烟管路(未图示)而被排出。一出水温度传感器181设置在出水管112处(如出水管外壁上)，以用于检测通过出水管输出的热水温度。温度传感器可以是热敏电阻，如正温度系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient，PTC)，在一些实施例中，温度传感器也可以是负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)温度传感器。一流量传感器182设置在水路中以用于检测水流量。在一些实施例中，该流量传感器可以安装在进水管111处以用于检测进水流量，其可以包括带有磁铁的转子组件和霍尔元件，当有水流通过该检测装置182时，转子组件被带着转动，从而利用霍尔元件的霍尔效应来测量磁性物理量。

控制器17设置在壳体10内以用于检测和控制燃气热水设备内各电路器件的工作。在一些实施例中，控制器17可以是包含处理器和存储器、以及若干电子元件按照一定布线方式连接而成的控制电路。处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器。本实施例中，处理器是燃气热水设备的控制中心，其利用各种接口和线路连接设备的各个部分。例如，控制器17与点火装置121、火焰检测装置122、气阀15、风机16、出水温度传感器181、和流量传感器182等有线电性连接或无线通信。

存储器可用于存储在上述处理器上操作的任何应用程序或方法的指令、以及各种类型的数据。上述处理器通过运行或执行存储在存储器内的程序或指令，以及调用存储在存储器内的数据，来实现燃气热水设备的各种功能。存储器可以包含任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合，如静态随机存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(PROM)、磁存储器、快闪存储器、固态存储器、磁盘或光盘等。

以下配合图2所示的流程图来描述一实施例中控制器17中的处理器通过执行所存储的程序或指令以实现点火控制的各方法步骤。

用户有使用热水的需求时会打开热水龙头，这时流量传感器182能够检测到水流的波动，控制器17通过采集流量传感器182运行状态的信号可以识别到该热水使用需求，亦即需要控制点火装置121工作以点燃燃气与空气的混合物、生成热量来将流入设备的冷水加热后输出(步骤301)。可以通过转速测量仪接收安装在风机上的传感器发出的脉冲信号，然后输送给控制器17，控制器17读取该信号并通过软件计算就能获取得到风机的实际转速(步骤302)。控制器17从存储器中获取预先存储的等风量下风机功率-转速曲线。如图4所示的等风量下风机功率-转速曲线的一具体实施例，该曲线是在预定温度(如20℃)时、相同点火风量(如最佳点火风量)下测得的风机功率-转速曲线。在事先的测量过程中，通过预先给定的若干风机转速测得相应的若干风机功率，从而在图4所示的坐标图中绘制出相应的数据点，并通过插值得到上述风机功率-转速曲线方程。在获得等风量下风机功率-转速曲线和风机实际转速后，控制器17根据该曲线和风机实际转速获得风机目标功率(步骤303)。

控制器17通过获取风机16的电流和电压就能计算出风机运行的实际功率，并可通过预先设置的温度传感器获取风机的实际温度。由于根据上述风机功率-转速曲线获得的风机目标功率是在特定温度(如20℃)下获得的，而风机的实际温度可能与该特定温度存在偏差，所以，先需要对风机的实际功率进行补偿以获得对应于上述特定温度下的等效功率。控制器17可以根据风机的实际功率和实际温度获得经温度补偿后的风机补偿功率(步骤304)。在一些实施例中，风机补偿功率可以通过如下计算公式获得，Pc＝[100+(Tn-Td)]％×C×Pa；其中，Pc为风机补偿功率，Pa为风机实际功率，Tn为风机的实际温度，Td为预定温度(如20℃)，C为补偿系数。补偿系数C可以为预先确定的固定值，也可以根据与点火次数有关的函数确定。

比较风机16的目标功率和补偿功率(步骤305)，当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速，以使得风机运行提供的实际点火风量能达到或趋近于最佳点火风量。风机的目标功率和补偿功率的偏差可以是两者的差值，也可以是根据公式“|目标功率-补偿功率|/目标功率”获得的百分比数值。在一些实施例中，当风机的目标功率大于补偿功率时(步骤306)，提升风机转速(步骤307)；当风机的目标功率小于补偿功率时，降低风机转速(步骤308)。控制器17可以根据风机的目标功率和补偿功率的偏差调节风机转速。具体地，控制器17根据目标功率和补偿功率的偏差确定风机调速比例，并据此调节风机转速。在一些实施例中，风机调速比例与风机的目标功率和补偿功率的偏差成正比。例如，当风机的目标功率大于补偿功率时，假设风机目标功率与补偿功率的偏差为百分比数值，如10％，即(目标功率-补偿功率)/目标功率＝10％，则确定风机的调速(此时为提速)比例为10％×k，其中k为一常数。为便于描述，假设k＝1，则风机的调速比例为10％。一定时间间隔，如1秒后，重新获得风机的目标功率与补偿功率的偏差为7％，则确定风机的调速(提速)比例为7％，从而在之前已提速10％的基础上继续提速7％，即相比原始风机转速提升17％。

控制器17还会判断风机的目标功率和补偿功率的偏差是否处于预定范围内(步骤309)，如果是，则控制器17控制点火装置121点火(步骤310)。风机的目标功率和补偿功率的偏差可以是初始就在预定范围内，也可以是随着风机调速后目标功率和补偿功率愈来愈趋近而使得两者的偏差进入预定范围内。在一些实施例中，风机的目标功率和补偿功率的偏差可以是两者的差值，此时的预定范围可以是[0，X]，如X＝20，即0≤目标功率和补偿功率的偏差≤20；在另一些实施例中，风机的目标功率和补偿功率的偏差可以是根据公式“|目标功率-补偿功率|/目标功率”获得的百分比数值，此时的预定范围可以是[0，X％]，如X＝1，即0≤目标功率和补偿功率的偏差≤1％。从而，通过比较根据等风量下风机功率-转速曲线得到的目标风机功率和经温度补偿后的风机实际功率，且当两者之间存在偏差时相应调节风机转速，以使得两者之间的偏差缩小并足够接近时点火，即令风机运行提供的实际点火风量达到或趋近于最佳点火风量时点火，从而提高点火的成功率。

以下配合图3所示的流程图来描述另一实施例中控制器17中的处理器通过执行所存储的程序或指令以实现点火控制的各方法步骤。

与图2所示的实施例类似，控制器17在识别到点火需求(步骤401)后，获取风机实际转速(步骤402)和等风量下风机功率-转速曲线，并据此得到风机目标功率(步骤403)。控制器17还获取风机实际功率和实际温度，并据此得到温度补偿后的风机补偿功率(步骤404)。控制器17比较风机的目标功率和补偿功率(步骤405)，并判断目标功率是否大于补偿功率(步骤406)；如果风机的目标功率大于补偿功率，则提升风机转速(步骤407)；如果风机的目标功率小于补偿功率，则降低风机转速(步骤408)。控制器17可以根据风机的目标功率和补偿功率的偏差调节风机转速，具体地，控制器17根据目标功率和补偿功率的偏差确定风机调速比例，并据此调节风机转速。在一些实施例中，风机调速比例与风机的目标功率和补偿功率的偏差成正比。

控制器17还会判断风机的目标功率和补偿功率的偏差是否处于预定范围内(步骤409)。在一些实施例中，风机的目标功率和补偿功率的偏差可以是两者的差值，此时的预定范围可以是[0，X]，如X＝20，即0≤目标功率和补偿功率的偏差≤20；在另一些实施例中，风机的目标功率和补偿功率的偏差可以是根据公式“|目标功率-补偿功率|/目标功率”获得的百分比数值，此时的预定范围可以是[0，X％]，如X＝1，即0≤目标功率和补偿功率的偏差≤1％。当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，表明风机运行提供的实际点火风量可能已达到或趋近于最佳点火风量。然而，在一些实施例中，可能存在上述功率偏差已在预定范围之内，但风机的调速比例还在大幅上升，也就是说，风机提供的实际点火风量并未趋近于最佳点火风量。为此，控制器17还会进一步判断经过预定时间间隔风机调速比例的变化是否小于或等于预定阈值(步骤410)，如果是，则执行点火操作(步骤411)；如果否，则回到步骤405。例如，假设预定时间间隔为2秒，风机调速比例变化的预定阈值为3％。若控制器17根据当前风机的目标功率和补偿功率的偏差确定第一次风机调速比例为10％，则接下来的1秒，风机按原始转速的110％运行；1秒后，控制器17根据当前风机的目标功率和补偿功率的偏差确定第二次风机调速比例为7％，则接下来的1秒，风机按原始转速的117％运行。也就是说，经过预定时间间隔(即2秒)，风机的调速比例提升了17％，即本实施例中调速比例变化为17％，其显然大于预定阈值3％，则即使此时风机的目标功率与补偿功率的偏差在预定范围内，控制器仍不会执行点火操作。从而，通过对风机调速比例变化的判断，可进一步提高点火的成功率，以避免发生误点火。

上述公开实施例的方法中的全部或部分步骤，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，该计算机程序包括计算机程序代码，该等代码可以是源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。可读存储介质可以包含任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合，如静态随机存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(PROM)、磁存储器、快闪存储器、固态存储器、磁盘或光盘等。

应当理解，上述公开中所披露的方法和装置，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，如控制器中单元的划分，仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，上述所讨论的部件、元器件、单元相互之间的连接可以是电性、机械、或其他连接形式；可以是直接连接，也可以是通过一些接口等的间接连接；可以是有线连接，也可以是无线通信。

此外，上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元；可以根据实际需要选择其中的部分或者全部单元来实现公开实施例方案的目的。另外，上述各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种燃烧设备的点火控制方法，该燃烧设备包括点火装置和风机；其特征在于，该方法包括：

获取等风量下风机功率-转速曲线和风机实际转速，并根据所述曲线和风机实际转速获得风机目标功率；

获取风机的实际功率和实际温度，并根据风机的实际功率和实际温度获得风机补偿功率；

比较风机的目标功率和补偿功率，当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速；

当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，执行点火操作。

2.根据权利要求1所述的燃烧设备的点火控制方法，其特征在于：所述当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速的步骤包括，当风机的目标功率大于补偿功率时，提升风机转速；当风机的目标功率小于补偿功率时，降低风机转速。

3.根据权利要求1所述的燃烧设备的点火控制方法，其特征在于：所述当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速的步骤包括，根据风机的目标功率和补偿功率的偏差调节风机转速。

4.根据权利要求3所述的燃烧设备的点火控制方法，其特征在于：所述根据风机的目标功率和补偿功率的偏差调节风机转速包括，根据所述偏差确定风机调速比例，并据此调节风机转速。

5.根据权利要求4所述的燃烧设备的点火控制方法，其特征在于：所述风机调速比例与风机的目标功率和补偿功率的偏差成正比。

6.根据权利要求4所述的燃烧设备的点火控制方法，其特征在于：当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，进一步判断经过预定时间间隔风机调速比例的变化是否小于或等于预定阈值，如果是，则执行点火操作。

7.根据权利要求1所述的燃烧设备的点火控制方法，其特征在于：所述风机补偿功率通过如下计算公式获得，Pc＝[100+(Tn-Td)]％×C×Pa；其中，Pc为风机补偿功率，Pa为风机实际功率，Tn为风机的实际温度，Td为预定温度，C为补偿系数。

8.一种燃烧设备，其包括用于燃烧燃气与空气的混合物以产生热量的燃烧器、利用燃烧器产生的热量以加热通过其的水流的热交换器、用于控制向燃烧器供应燃气的气阀、用于驱动气体流动的风机、用于点燃燃气与空气混合物的点火装置、以及控制器；其特征在于，所述控制器被配置为，

获取等风量下风机功率-转速曲线和风机实际转速，并根据所述曲线和风机实际转速获得风机目标功率；

获取风机的实际功率和实际温度，并根据风机的实际功率和实际温度获得风机补偿功率；

比较风机的目标功率和补偿功率，当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速；

当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，控制点火装置点火。

9.根据权利要求8所述的燃烧设备，其特征在于：所述当风机的目标功率和补偿功率存在偏差时调节风机转速的控制包括，根据风机的目标功率和补偿功率的偏差确定风机调速比例，当风机的目标功率大于补偿功率时，根据所述风机调速比例提升风机转速；当风机的目标功率小于补偿功率时，根据所述风机调速比例降低风机转速。

10.根据权利要求9所述的燃烧设备，其特征在于：当风机的目标功率和补偿功率的偏差处于预定范围内时，进一步判断经过预定时间间隔风机调速比例的变化是否小于或等于预定阈值，如果是，则控制点火装置点火。

11.根据权利要求8所述的燃烧设备，其特征在于：所述风机补偿功率通过如下计算公式获得，Pc＝[100+(Tn-Td)]％×C×Pa；其中，Pc为风机补偿功率，Pa为风机实际功率，Tn为风机的实际温度，Td为预定温度，C为补偿系数。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，其特征在于：所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

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