JP2017199460A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制し、使い勝手が良いこと。【解決手段】隣接する加熱コイル３を複数同時に加熱する場合は同一周波数でインバータを駆動する制御部５を備え、制御部５は、インバータ回路４のスイッチング手段の導通時間を検知する導通時間検知部６を有し、導通時間が所定値以下となる場合にはスイッチング手段の駆動周波数を切り替えずに加熱し、導通時間が所定値より長くなる場合には導通時間が所定値より長くなることに該当するインバータ回路４の駆動周波数を低下させて加熱する。【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭のキッチンなどに用いられる誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、複数の加熱コイルと、被加熱体を誘導加熱するインバータ回路と、入力電流検知手段と、スイッチング電圧検知手段と、インバータを制御し、複数同時加熱の場合に同一周波数でインバータを駆動して被加熱体の干渉音を抑制する制御手段とを備え、制御手段は、鍋種判定手段を有し、一番目に動作させた加熱コイル動作時には、入力電流に対してスイッチング電圧が所定値以下となる領域でインバータ回路の駆動周波数を切り替えずに定格の入力電力を得るように誘導加熱し、入力電流に対してスイッチング電圧が所定値より高くなりそのままの駆動周波数で誘導加熱を行うとスイッチング手段の電圧責務が大きくスイッチング素子を破壊に至らしめる可能性を有している領域に入ると一番目に動作させた加熱コイルの最適な駆動周波数まで低下させて定格の入力電力を得る駆動周波数切り替え動作をして誘導加熱し、複数同時加熱で二番目以降に動作させた加熱コイル動作時においては、二番目以降で動作させた加熱コイルの駆動周波数を一番目に動作させた加熱コイルの最適な駆動周波数に合わせるようにした誘導加熱装置が記載されており、インバータ回路の駆動周波数をその被加熱体に対して最適なものとし、最大入力電力を得ることで使用者に対して火力感の低下を抑制するとともにスイッチング手段に対しても電気的責務またはインバータ回路構成部品の電気的責務を低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することを可能としている。

特許第４３２５４４６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、一度駆動周波数を最適な駆動周波数に低下させると加熱を継続している間は常に可聴領域に近づいた駆動周波数に固定となるため、ユーザーは駆動周波数の音が聞こえる恐れがあり不快感を抱く可能性が高まるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制し、ユーザーに使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、被加熱体が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置されており、前記被加熱体を加熱する複数の加熱コイルと、複数の前記加熱コイルに対応して設けられており、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御部と、動作状態を選択する操作表示部と、を備え、前記インバータ回路には、共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段が備えられ、前記制御部には、前記被加熱体が前記加熱コイルの上方に載置されたか否かを判断する被加熱体検出部と、前記スイッチング手段の導通時間を検知する導通時間検知部と、が備えられ、前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記加熱コイルから第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルが選択され
ており、前記被加熱体が載置された前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを同時に動作させて前記被加熱体を加熱する場合において、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間は第１の所定距離以上離れており、且つ、前記導通時間が所定値以下となる場合には、前記インバータ回路の駆動周波数を所定の周波数から切り替えずに前記所定の周波数で対応する前記加熱コイルを動作させ前記被加熱体を誘導加熱し、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間は第１の所定距離以上離れており、且つ、導通時間が前記所定値より長くなる場合には、前記導通時間が前記所定値より長いと検知した前記インバータ回路の駆動周波数を前記所定の周波数より低下させ、対応する加熱コイルを動作させ前記被加熱体を誘導加熱する構成としたものである。

本構成により、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制し、ユーザーに使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

本発明の誘導加熱調理器は、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制し、ユーザーに使い勝手の良い誘導加熱調理器を提供することができる。

本発明の実施の形態１、２における誘導加熱調理器の全体構成図 本発明の実施の形態３、４における誘導加熱調理器の上面から見た図 本発明の実施の形態３、４における誘導加熱調理器の第１の加熱エリアの加熱コイルを切り替える切り替え手段の回路図

第１の発明は、被加熱体が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置されており、前記被加熱体を加熱する複数の加熱コイルと、複数の前記加熱コイルに対応して設けられており、前記加熱コイルに高周波電流を供給する複数のインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御部と、動作状態を選択する操作表示部と、を備え、前記インバータ回路には、共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段が備えられ、前記制御部には、前記被加熱体が前記加熱コイルの上方に載置されたか否かを判断する被加熱体検出部と、前記スイッチング手段の導通時間を検知する導通時間検知部と、が備えられ、前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記加熱コイルから第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルが選択されており、前記被加熱体が載置された前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを同時に動作させて前記被加熱体を加熱する場合において、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間は第１の所定距離以上離れており、且つ、導通時間が所定値以下となる場合には、前記インバータ回路のスイッチング手段の駆動周波数を切り替えずに前記所定の周波数で対応する前記加熱コイルを動作させ前記被加熱体を誘導加熱し、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間は第１の所定距離以上離れており、且つ、導通時間が前記所定値より長くなる場合には、前記導通時間が前記所定値より長いと検知した前記インバータ回路の駆動周波数を前記所定周波数より低下させ、対応する加熱コイルを動作させ前記被加熱体を誘導加熱する構成としたものである。これにより、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができ、使い勝手を向上することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記加熱コイルから第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルが選択されており、前記被加熱体が載置された前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを同時に動作させて
前記被加熱体を加熱する場合において、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間が前記第１の所定距離よりも接近した第２の所定距離れている場合には、同一周波数で前記インバータ回路を駆動する構成としたものである。これにより、加熱コイルの距離が近い場合においてもユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができ、使い勝手を向上することが可能となる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記被加熱体が載置される第１の加熱エリア及び第２の加熱エリアが前記トッププレートに設けられており、前記第１の加熱エリアにおいて、円形または楕円形の前記加熱コイルが前後方向あるいは左右方向に３個以上複数個並列に配置されており、前記第２の加熱エリアにおいて、前記第１の加熱エリアを構成する１つの加熱コイルの短径または直径より径大となるように形成されており、前記第１の加熱エリアにおいて、前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記第１の加熱エリアが選択されており、上方に前記被加熱体がまたがって載置され前記加熱コイルの数に応じて同時に動作させ前記被加熱体を加熱する前記加熱コイルの数を切り替え、前記制御部は、前記第１の加熱エリアで連続して並ぶ複数の前記加熱コイルを同時に動作させる場合には、同一周波数で前記インバータ回路を駆動し、前記第２の加熱エリアと、前記第１の加熱エリアで同時に加熱する場合に、前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間の距離に応じて前記インバータ回路の駆動周波数を決定する構成としたものである。これにより、第１の加熱エリア内で被加熱体の位置を変えて加熱できるようになり、使い勝手を向上することができるとともに限られたスペースを有効活用することが可能となる。また、第１の加熱エリア内並びに第１のエリア及び第２のエリアの複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができ、使い勝手を向上することが可能となる。

第４の発明は、特に、第３の発明において、前記第２の加熱エリアを前記第１の加熱エリアの左右のいずれか一方または両方に設けた構成としたものである。これにより、ユーザーが製品手前から近い位置で第１および第２の加熱エリアともに使うことができるようになり、さらに使い勝手を向上することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１、２における誘導加熱調理器の全体構成図である。

図１において、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するダイオードブリッジからなる整流回路によりチョークコイルと平滑コンデンサからなる平滑回路に接続される。
さらに、平滑回路の出力側には、内部に逆導通ダイオードを内包する第１スイッチング素子（ＩＧＢＴ）と第２スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の直列接続体が接続されている。
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との接続点と、平滑コンデンサの低電位側または高電位側の間には、被加熱体１を誘導加熱する加熱コイル３と加熱コイル３と共振回路を形成する共振コンデンサが直列に接続されている。

加熱コイル３の上部には、絶縁体であり、耐熱ガラスでできたトッププレート２が設けられており、被加熱体１はトッププレート２を挟んで加熱コイル３と対向するように載置される。

加熱コイル３ａと加熱コイル３ｂとは、第１の所定距離（例えば４ｃｍ）離して設置している。図２に示すように、ここでいう第１の加熱コイルと第２の加熱コイル間の距離と
は、第１の加熱コイル外周と第２の加熱コイル外周との間の最も近い距離Ｘのことである。

インバータ回路４は、加熱コイル３に高周波共振電流を供給するもので、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、加熱コイル３および共振コンデンサで構成される。

制御部５は、操作表示部から送信される信号により第１スイッチング素子および第２スイッチング素子を一定周波数で排他的に交互に導通させ、インバータ回路４の出力を制御することで機器の加熱の開始や停止を行う。

操作表示部は制御部５から送信される信号により、機器が認識している情報をユーザーへ表示により伝えたり、機器の操作を促す。

またインバータ回路４の共振電圧を検知する共振電圧検出部を設け、入力電流検出部と共振電圧検出部の検出値に基づき、被加熱体１が載置されたか否かを判定する被加熱体検出部を設けている。加熱コイル３のインピーダンスは、加熱コイル３の上方に載置された被加熱体１の有無や大きさに依存して変化するため、これにともなってインバータ回路４に流れる電流量も変化し、共振電圧も変化する。入力電流検出部での検知電流が所定の値となるようにスイッチング素子のオン時間を制御する。スイッチング素子のオン時間が増えると加熱コイル３に流れる電流が増大し、加熱コイル３と共振コンデンサによる共振電圧が高くなる。それぞれの加熱コイル３に検知電流を流し、これによる検出値の変化に基づいて被加熱体検出部が設定した閾値と比較して加熱コイル３に対する上方の位置に被加熱体１があるかないかを判定し、加熱コイル３における上方の位置に被加熱体１が配置されていると判断した場合に、検出信号を制御部５に出力するよう構成されている。なお本実施の形態では共振電圧で検知を行ったが、コイル電流を検知する方法もあり、検知方法は限定されるものではない。

以上のように構成された誘導加熱調理器について以下その動作、作用を説明する。

まず、誘導加熱調理器の電源スイッチを押下すると、整流回路によって交流電源から直流電源に変換される。この状態では、スイッチング素子を駆動する信号はなく被加熱体１の加熱は行われない。

次に、操作表示部の加熱入/切キーを押下すると、被加熱体検出部にて被加熱体１が加熱コイル３の上方に載置されたか否かを判定し、載置していると判定した場合には制御部５は操作表示部に表示している火力になるように被加熱体１の加熱を行う。載置していないと判定した場合には操作表示部に被加熱体１が載置していない情報を表示し、（例えば“--”を表示するなど）被加熱体１の加熱は行わない。この時、被加熱体検出部は一定の周期（例えば２秒周期）で判定を行い途中で被加熱体１を載置した場合に即座に加熱を行うことができる。また、一定時間（例えば１分間）載置されない状態が継続した場合には加熱する意思がないと判断して電源スイッチを押下した状態に戻る。

複数バーナー加熱する場合は、操作表示部でそれぞれ該当する加熱入/切キーを押下する。

次に制御部５の動作について説明する。制御部５は、スイッチング素子（ＩＧＢＴ）の導通時間を検知する導通時間検知部６を有し、導通時間が所定値以下（例えば３２μｓ）となる場合には駆動周波数を切り替えずに（例えば２３ｋＨｚ、周期が４３．４μｓ）誘導加熱し、火力が大きくなり、導通時間が所定値より長くなる場合には、導通時間が所定値より長くなることに該当するバーナーのインバータ回路４の駆動周波数を低下させて（
例えば２０．８ｋＨｚ、周期が４８μｓ）誘導加熱する。また、加熱コイル３ａと加熱コイル３ｂとの間に第１の所定距離（例えば４ｃｍ）をとることにより、一つの被加熱体１に複数の加熱コイル３からの磁束が入らない。

以上のような構成により、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができ、使い勝手を向上することが可能となる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における加熱調理器について説明する。

なお、実施の形態１と同じ機能、同じ構成の部品に関しては同じ番号を付し、説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

実施の形態１との相違点は、互いの加熱コイル間の距離が第１の所定距離よりも接近した第２の所定距離を離した複数の加熱コイルに替えた場合には、制御部５は、隣接する加熱コイル３を複数同時に加熱する場合に同一周波数でインバータを駆動するようにした点である。

第１の所定距離（例えば４ｃｍ）よりも接近した第２の所定距離（例えば２ｃｍ）とすることで一つの被加熱体１に複数の加熱コイル３からの磁束が入るため、隣接する複数の加熱コイル３を同時に加熱する場合は、該当する全てのインバータ回路４の駆動周波数を同一（例えば２３ｋＨｚ）とし、一つの被加熱体１に複数の加熱コイル３からの磁束が入らない場合は上述のように導通時間が所定値より高くなる場合に該当するバーナーのインバータ回路４の駆動周波数を低下させて（例えば２０．８ｋＨｚ）誘導加熱する。同時加熱時は総電力の規制がかかるため（ブレーカ断防止）一つのインバータ回路４の出力する電力も単独加熱時と比較すると低くなるため、駆動周波数を低下させなくとも所望の電力を供給することが可能である。また、被加熱体の干渉音は一つの被加熱体１に複数の加熱コイル３から異なる周波数帯の磁束が入ることで発生していることから、該当しない場合の同時加熱においては駆動周波数を同一とする必要はない。

以上のような構成により、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができ、使い勝手を向上することが可能となる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における加熱調理器について説明する。

なお、実施の形態１、２と同じ機能、同じ構成の部品に関しては同じ番号を付し、説明を省略し、相違点についてのみ説明する。図２は、本発明の実施の形態３、４における加熱調理器の上面から見た図である。図３は、本発明の実施の形態３、４における誘導加熱調理器の第１の加熱エリアの加熱コイルを切り替える切り替え手段の回路図である。

実施の形態１、２との相違点は、被加熱体１を載置する第１の加熱エリア２-１及び第２の加熱エリア２-２をトッププレート２に設け、第１の加熱エリア２-１の加熱コイル３-１は円形または楕円形の加熱コイルを前後左右方向に３個以上複数個並列に配して構成し、第２の加熱エリア２-２の加熱コイル３-２は、第１の加熱エリア２-１を構成する１つの加熱コイル３-１の短径または直径より径大となるよう形成したものとし、第１の加熱エリア２-１において、被加熱体１に応じて加熱する加熱コイルの数を切り替えるようにした点である。

図３に示すように、第１の加熱エリア２-１において、第１の加熱エリア直下の複数の加熱コイル３‐１の接続を切り替える切替手段７の接点、例えばリレーの接点、を制御部５が制御して、トッププレート２上に載置された被加熱体１に応じて加熱コイル３-１の数を切り替えることができるので、例えば、４つ並んだ楕円の加熱コイル３-１の右２個にまたがって被加熱体１を載置して加熱操作された場合は、この右２個の加熱コイル３-１で加熱を行い、残りの左２個の加熱コイル３-１には高周波電流を供給しない。また、４つ並んだ楕円の加熱コイル３-１の中央２個にまたがって被加熱体１を載置して、加熱操作された場合は、この中央２個の加熱コイル３-１で加熱を行い、残りの加熱コイル３-１には高周波電流を供給しない。左２個に載置した場合も同様となる。また、４つ並んだ楕円の加熱コイル３-１の全４個にまたがって被加熱体１を載置して、加熱操作された場合は、この全４個の加熱コイル３-１で加熱を行う。また、４つ並んだ楕円の加熱コイル３-１の右３個にまたがって被加熱体１を載置して、加熱操作された場合は、この右３個の加熱コイル３-１で加熱を行う。左３個のコイルに被加熱体１を載置した場合も同様となる。また、４つ並んだ楕円の加熱コイル３-１の１個のコイルに被加熱体１を載置して、加熱操作された場合は、この１個の加熱コイルのみで加熱を行う。

これにより、第１の加熱エリア２-１の中で左右中というように３箇所位置を選んで加熱することができ、キッチンなどのキャビネットに組み込んで使用される誘導加熱調理器は、設置できる本体やトッププレートの大きさに制限があるが、この制限の中で、トッププレート２内を有効に活用することができる。

以上のような構成により、第１の加熱エリア２-１内で被加熱体１の位置を変えて加熱できるようになり、使い勝手を向上することができるとともに限られたスペースを有効活用することが可能となる。

なお、実施の形態１、実施の形態２に説明したように、第１の加熱エリアまたは／及び第２の加熱エリアにおいて、同時に動作させる２つの加熱コイル間の互いの距離、例えば、第１の所定距離あるいは第１の所定距離より近い第２の所定距離、により各加熱コイルに対応するインバータ回路の駆動周波数を決定することにより、複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができる。

（実施の形態４）
実施の形態１〜３と同じ機能、同じ構成の部品に関しては同じ番号を付し、説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

実施の形態１〜３との相違点は、第２の加熱エリア２-２を第１の加熱エリア２-１の左右のいずれか一方または両方に設けたようにした点である。

以上のような構成により、ユーザーが製品手前から近い位置で第１および第２の加熱エリア２-１、２-２ともに使うことができるようになり、さらに使い勝手を向上することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、ユーザーに駆動周波数の音が聞こえる恐れを低減しつつ複数のコイルの駆動周波数の差によって発生する鍋鳴りを抑制することができるので、一般家庭の台所や業務用の厨房で使用されるその他の調理器に対しても同様に応用することができる。

１ 被加熱体
２ トッププレート
２-１ 第１の加熱エリア
２-２ 第２の加熱エリア
３ 加熱コイル
３ａ 加熱コイル
３ｂ 加熱コイル
３-１ 第１の加熱エリア直下の加熱コイル
３-２ 第２の加熱エリア直下の加熱コイル
４ インバータ回路
５ 制御部
６ 導通時間検知部
７ 切替手段

Claims (4)

1. 被加熱体が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置されており、前記被加熱体を加熱する複数の加熱コイルと、複数の前記加熱コイルに対応して設けられており、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の動作を制御する制御部と、動作状態を選択する操作表示部と、を備え、
   前記インバータ回路には、共振回路の電流をスイッチングするスイッチング手段が備えられ、
   前記制御部には、前記被加熱体が前記加熱コイルの上方に載置されたか否かを判断する被加熱体検出部と、前記スイッチング手段の導通時間を検知する導通時間検知部と、が備えられ、
   前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記加熱コイルから第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルが選択されており、
   前記被加熱体が載置された前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを同時に動作させて前記被加熱体を加熱する場合において、
   前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間は第１の所定距離以上離れており、且つ、前記導通時間が所定値以下となる場合には、
   前記インバータ回路の駆動周波数を所定の周波数から切り替えずに前記所定の周波数で対応する前記加熱コイルを動作させ前記被加熱体を誘導加熱し、
   前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間は第１の所定距離以上離れており、且つ、導通時間が前記所定値より長くなる場合には、前記導通時間が前記所定値より長いと検知した前記インバータ回路の駆動周波数を前記所定の周波数より低下させ、対応する前記加熱コイルを動作させ前記被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器。
2. 前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記加熱コイルから第１の加熱コイル及び第２の加熱コイルが選択されており、
   前記被加熱体が載置された前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを同時に動作させて前記被加熱体を加熱する場合において、
   前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間が前記第１の所定距離よりも接近した第２の所定距離離れている場合には、
   同一周波数で前記インバータ回路を駆動する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記被加熱体が載置される第１の加熱エリア及び第２の加熱エリアが前記トッププレートに設けられており、
   前記第１の加熱エリアにおいて、円形または楕円形の前記加熱コイルが前後方向あるいは左右方向に３個以上複数個並列に配置されており、
   前記第２の加熱エリアにおいて、前記第１の加熱エリアを構成する１つの前記加熱コイルの短径または直径より径大となるように形成されており、
   前記第１の加熱エリアにおいて、
   前記制御部は、前記操作表示部が操作され、前記第１の加熱エリアが選択されており、
   上方に前記被加熱体がまたがって載置され前記加熱コイルの数に応じて同時に動作させ前記被加熱体を加熱する前記加熱コイルの数を切り替え、
   前記制御部は、前記第１の加熱エリアで連続して並ぶ複数の前記加熱コイルを同時に動作させる場合には、同一周波数で前記インバータ回路を駆動し、
   前記第２の加熱エリアと、前記第１の加熱エリアで同時に加熱する場合に、
   前記第１の加熱コイルと前記第２の加熱コイルとの間の距離に応じて前記インバータ回路の駆動周波数を決定する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記第２の加熱エリアを前記第１の加熱エリアの左右のいずれか一方または両方に設けた請求項３に記載の誘導加熱調理器。

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