JP2021008987A - 熱交換型換気装置 - Google Patents

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JP2021008987A JP2019123015A JP2019123015A JP2021008987A JP 2021008987 A JP2021008987 A JP 2021008987A JP 2019123015 A JP2019123015 A JP 2019123015A JP 2019123015 A JP2019123015 A JP 2019123015A JP 2021008987 A JP2021008987 A JP 2021008987A
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Yuta Toda
悠太 戸田
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Abstract

【課題】静圧損失の増加を従来に比して抑制することができる熱交換型換気装置を得ること。【解決手段】熱交換型換気装置は、外装ケーシングと、熱交換素子と、フィルタと、フィルタ保持部16と、を備える。外装ケーシングは、内部に給気経路および排気経路が設けられる。熱交換素子は、給気経路を流通する空気の流れである給気流と排気経路を流通する空気の流れである排気流との間で熱交換を行う。フィルタは、熱交換素子へ流入する空気をろ過する。フィルタ保持部16は、給気経路および排気経路における熱交換素子の前段でフィルタを保持し、熱交換素子での空気が流入する面である通風面の一部を覆う部分に配置される。また、フィルタ保持部16は、通風面を覆う部分に、通風面側を向く第1面と第1面の裏面である第2面とを貫通する貫通孔161を有する。【選択図】図5

Description

本発明は、給気流と排気流との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換型換気装置に関する。
従来、給気経路と排気経路とが内部に設けられた本体と、本体の内部に設けられた熱交換器と、を備え、給気経路を流通する給気流と排気経路を流通する排気流との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換型換気装置が知られている。
特許文献1には、外箱内に角柱状の熱交換器を収納し、この熱交換器を天井面パネルで覆う熱交換型換気装置が開示されている。この熱交換型換気装置では、室外から給気された外気からなる給気流が、熱交換器を通り、天井面パネルに設けられた室内側吹出口に至る給気経路を流通し、室内へ吹き出される。また、天井面パネルに設けられた室内側吸込口から吸い込まれた空気である排気流が、熱交換器を通り、室外へと至る排気経路を流通し、室外へと排出される。この熱交換型換気装置では、本体内部の熱交換器の給気側に給気流の除塵を行う除塵フィルタが設けられる。
国際公開第2010/097883号
通常、除塵フィルタは、保持部によって熱交換器に保持される。特許文献1に記載の除塵フィルタが保持部によって熱交換器に保持される場合には、除塵フィルタの保持部が、熱交換器の給気側の風路の一部を塞いでしまうため、熱交換型換気装置の静圧損失が増加してしまうという課題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、静圧損失の増加を従来に比して抑制することができる熱交換型換気装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の熱交換型換気装置は、外装ケーシングと、熱交換素子と、フィルタと、フィルタ保持部と、を備える。外装ケーシングは、内部に給気経路および排気経路が設けられる。熱交換素子は、給気経路を流通する空気の流れである給気流と排気経路を流通する空気の流れである排気流との間で熱交換を行う。フィルタは、熱交換素子へ流入する空気をろ過する。フィルタ保持部は、給気経路および排気経路における熱交換素子の前段でフィルタを保持し、熱交換素子での空気が流入する面である通風面の一部を覆う部分に配置される。また、フィルタ保持部は、通風面を覆う部分に、通風面側を向く第1面と第1面の裏面である第2面とを貫通する貫通孔を有する。
本発明によれば、静圧損失の増加を従来に比して抑制することができるという効果を奏する。
実施の形態1に係る熱交換型換気装置の外観構成の一例を示す斜視図 図1の熱交換型換気装置の内部構成の一例を透視して示す斜視図 図2の熱交換型換気装置を吸込気流および吹出気流の流れる方向を含む面に沿って切断した断面図 実施の形態1による熱交換型換気装置での排気用除塵フィルタおよび給気用除塵フィルタの熱交換素子への設置方法の一例を示す図 実施の形態1による熱交換型換気装置での除塵フィルタの保持構造の一例を示す概略図 実施の形態2に係る熱交換型換気装置での除塵フィルタの保持構造の一例を示す図
以下に、本発明の実施の形態に係る熱交換型換気装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
熱交換型換気装置は、空調対象空間の空気を取り込んで空調対象空間外に排出するとともに、空調対象空間外の空気を取り込んで空調対象空間に供給する。空調対象空間の一例は、家屋、ビルディングおよび倉庫を含む建築物である。以下の説明においては、空調対象空間が建築物の室内であるものとする。また、「室外空気」は、熱交換型換気装置から室内に供給される空気である給気を指し、「室内空気」は、熱交換型換気装置によって室外へ排出される空気である排気を指す。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る熱交換型換気装置の外観構成の一例を示す斜視図である。熱交換型換気装置100は、外装ケーシング1を備え、外装ケーシング1の下方には、パネル外装枠2を介して下面パネル3が取り付けられている。パネル外装枠2は、角筒状に構成することができる。また、下面パネル3の一例は、化粧パネルである。
外装ケーシング1の側面には、排気流A2を外装ケーシング1外に排気する排気口SOおよび給気流B1を外装ケーシング1内に給気する給気口SIが設けられている。また、外装ケーシング1の下方のパネル外装枠2と下面パネル3との間には、室内空気を吸い込むパネル吸込口UIおよび室外空気を吹き出すパネル吹出口UOが設けられるように、隙間が設けられている。
パネル吸込口UIとパネル吹出口UOとは、下面パネル3に沿って形成され、パネル吸込口UIに吸い込まれる室内空気の流れである吸込気流A1の方向と、パネル吹出口UOから吹き出される室外空気の流れである吹出気流B2の方向とが同一になるように配置されることが好ましい。
外装ケーシング1内には、パネル吸込口UIと排気口SOとの間の通風路である排気通風路14aと、給気口SIとパネル吹出口UOとの間の通風路である給気通風路14bとが、互いに独立して設けられている。給気口SIおよび排気口SOは、吸込気流A1の吸込方向および吹出気流B2の吹出方向と直交する外装ケーシング1の側面に並べて配置されている。
図1に示される熱交換型換気装置100を屋内に設置する場合には、下面パネル3を室内の天井面から室内側に突出させるようにして、外装ケーシング1が天井裏に配置される。ここで、下面パネル3は、天井面と並行して配置される。
室内空気がパネル吸込口UIから吸い込まれると、その吸込気流A1は、外装ケーシング1内に導かれる。そして、外装ケーシング1内に導かれた吸込気流A1は、排気通風路14aを通ることで排気口SOに導かれ、排気流A2として室外に排気される。
これと同時に、室外空気が給気口SIから給気されると、その給気流B1は、外装ケーシング1内に導かれる。そして、外装ケーシング1内に導かれた給気流B1は、給気通風路14bを通ることでパネル吹出口UOに導かれ、吹出気流B2として室内に吹き出される。
図2は、図1の熱交換型換気装置の内部構成の一例を透視して示す斜視図である。図3は、図2の熱交換型換気装置100を吸込気流A1および吹出気流B2の流れる方向を含む面Cに沿って切断した断面図である。図2では、図1の下方に配置される下面パネル3側を上に向けた状態の外装ケーシング1の内部構成が図示されている。
図2および図3において、外装ケーシング1の下面には、パネル吸込口UIに吸い込まれた吸込気流A1を外装ケーシング1内に取り入れたり、外装ケーシング1内に吸気された給気流B1を外装ケーシング1外に排出したりする本体開口部4が設けられている。
外装ケーシング1の下方には、下面パネル3が、パネル外装枠2を介して本体開口部4を覆うように取り付けられている。パネル外装枠2には、パネル吸込口UIから吸い込まれた吸込気流A1と、パネル吹出口UOから吹き出される吹出気流B2と、が交わることを防止するセパレータ11が設けられている。なお、セパレータ11は、仕切り板または隔壁によって構成される。一例では、セパレータ11は、吸込気流A1の吸込方向および吹出気流B2の吹出方向と交差するように配置される。
パネル外装枠2によって仕切られた外装ケーシング1の下面と下面パネル3との間の空間がセパレータ11によって2分割されることで、排気室12aに通じる排気通風路11aと、給気室12bに通じる給気通風路11bと、が形成される。
排気口SOから排気される排気流A2と、給気口SIから給気される給気流B1と、が外装ケーシング1内で交わらないように仕切られることで、排気通風路14aと給気通風路14bとが外装ケーシング1内に互いに独立して形成される。外装ケーシング1には、排気用送風機7a、給気用送風機7b、熱交換素子9および回路基板10が収容されている。排気用送風機7aは、排気通風路14a上に配置される。給気用送風機7bは、給気通風路14b上に配置される。熱交換素子9は、排気通風路14aおよび給気通風路14b上に配置される。
排気用送風機7aは、パネル吸込口UIに吸い込ませた室内空気による吸込気流A1を排気通風路14aに送り、排気口SOから排気流A2として排気させる。排気用送風機7aには、排気流A2を形成する排気用羽根6aと、排気用羽根6aを回転させる排気用電動機5aと、排気用羽根6aおよび排気用電動機5aを囲むように構成される渦巻状の排気用ファンケーシング8aと、が設けられる。
給気用送風機7bは、給気口SIから吸気させた室外空気による給気流B1を給気通風路14bに送り、パネル吹出口UOから吹出気流B2として吹き出させる。給気用送風機7bには、給気流B1を形成する給気用羽根6bと、給気用羽根6bを回転させる給気用電動機5bと、給気用羽根6bおよび給気用電動機5bを囲むように構成された渦巻状の給気用ファンケーシング8bと、が設けられる。給気用ファンケーシング8bには、給気流B1を吹き出す送風機吹出口17が下面パネル3に対向するように設けられる。
熱交換素子9は、排気口SOから排気される排気流A2と、給気口SIから給気された給気流B1と、の間で熱交換を行わせる全熱交換素子である。熱交換素子9は、第1方向に延在する第1通風路と、第1方向に直交する第2方向に延在する第2通風路と、が第1方向および第2方向に直交する第3方向に交互に積層された六面体構造、すなわち四角柱状構造を有する。一例では、第1通風路は、排気通風路14aの一部を構成し、第2通風路は、給気通風路14bの一部を構成する。
回路基板10には、排気用電動機5aおよび給気用電動機5bに電源を供給する電源回路、および排気用電動機5aおよび給気用電動機5bの回転を制御する制御回路を含む回路が実装される。
排気用羽根6aは、熱交換素子9に対向するように配置される。排気用電動機5aは熱交換素子9側に配置される。排気用ファンケーシング8aは、排気口SOに接続される。給気用羽根6bおよび給気用電動機5bにより構成される給気用送風機7bは、熱交換素子9に対向するように配置される。
パネル吸込口UI側の下面パネル3と熱交換素子9との間には、吸込気流A1の除塵を行う排気用除塵フィルタ13aが設置されている。また、給気口SIと熱交換素子9との間には、給気流B1の除塵を行う給気用除塵フィルタ13bが設置されている。すなわち、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bは、熱交換素子9へ流入する空気をろ過する。
図4は、実施の形態1による熱交換型換気装置での排気用除塵フィルタおよび給気用除塵フィルタの熱交換素子への設置方法の一例を示す図である。図4では、2種類の通風路の積層方向から四角柱状の熱交換素子9を見た図が示されている。
四角柱状の熱交換素子9の各辺のうち、通風路の積層方向に沿って延びる辺は、枠部15に覆われている。枠部15には、枠部15の延在方向に沿ってフィルタ保持部16が設けられる。フィルタ保持部16は、ガイドレール状を有する部材であり、熱交換素子9の通風面にオーバハングした状態で枠部15に固定されている。通風面は、熱交換素子9における空気が流入する面または排出される面である。フィルタ保持部16に、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bが保持される。これによって、排気通風路14a上の熱交換素子9の通風路の入り口を構成する通風面が排気用除塵フィルタ13aによって覆われる。また、給気通風路14b上の熱交換素子9の通風路の入り口を構成する通風面が給気用除塵フィルタ13bによって覆われる。
フィルタ保持部16を排気用除塵フィルタ13aまたは給気用除塵フィルタ13bが配置される熱交換素子9の面に投影すると、フィルタ保持部16の影は、熱交換素子9の通風面の一部と重なる。つまり、熱交換素子9の風路の一部がフィルタ保持部16によって塞がれてしまっていた。
図5は、実施の形態1による熱交換型換気装置での除塵フィルタの保持構造の一例を示す概略図である。この図に示されるように、フィルタ保持部16は、熱交換素子9の通風面の一部を覆う部分を有する。また、フィルタ保持部16は、通風面を覆う部分に、通風面側を向く面とその裏面とを貫通する複数の貫通孔161を有する。貫通孔161は、フィルタ保持部16の延在方向に沿って設けられる。貫通孔161によって、排気用除塵フィルタ13aまたは給気用除塵フィルタ13bが露出され、吸込気流A1または給気流B1が貫通孔161を通過する。図5では、貫通孔161の形状は、真円形状である場合を示したが、実施の形態がこれに限定されるものではない。貫通孔161の形状は、楕円形状であってもよいし、多角形状であってもよいし、他の形状であってもよい。また、貫通孔161は、例えば、フィルタ保持部16の延在方向に細長いスリット形状を有していてもよい。貫通孔161は、フィルタ保持部16の延在方向に沿って、等間隔で配置されていてもよいし、等間隔ではない間隔で配置されていてもよい。このように貫通孔161をフィルタ保持部16に設けることで、排気通風路14aおよび給気通風路14bを通る空気の一部は貫通孔161を通過することができる。つまり、フィルタ保持部16によって排気通風路14aおよび給気通風路14bの風路が塞がれてしまう面積が減少する。その結果、フィルタ保持部16での圧力損失を低減することができる。
フィルタ保持部16は、貫通孔161によって、延在方向に分断されず、延在方向に沿って連続的に構成されている。そのため、不織布だけで構成される場合のように、強度が弱く変形しやすい材料によって排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bが構成される場合でも、フィルタ保持部16の全体でしっかりと排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bを保持することができる。つまり、本実施の形態の構成によって、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bの保持能力を維持したまま、従来に比して圧力損失を低減させたフィルタ保持部16を得ることができる。
つぎに、このような構成の熱交換型換気装置100の動作について図1、図2、図3および図5を参照して説明する。排気用電動機5aおよび給気用電動機5bによって排気用羽根6aおよび給気用羽根6bがそれぞれ回転されると、室内空気が吸込気流A1となり、パネル吸込口UIから天井面Tに沿って水平に吸い込まれるとともに、室外空気が給気流B1となり、給気口SIから給気される。
吸込気流A1がパネル吸込口UIから天井面Tに沿って水平に吸い込まれると、セパレータ11によって前方が塞がれているため、吸込気流A1の進行方向が変えられ、排気流A2として排気用除塵フィルタ13aを介して熱交換素子9に導かれる。一方、室外の給気流B1が給気口SIから給気されると、給気口SIの正面には熱交換素子9が設置されているため、その給気流B1が給気用除塵フィルタ13bを介して熱交換素子9に導かれる。
排気通風路14aにおける熱交換素子9の手前に設置された排気用除塵フィルタ13aによって、吸込気流A1を構成する室内空気の塵埃が除去される。また、給気通風路14bにおける熱交換素子9の手前に設置された給気用除塵フィルタ13bによって、給気流B1を構成する室外空気の塵埃が除去される。吸込気流A1および給気流B1がそれぞれ排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bを通過するように構成することで、室内への塵埃の侵入、熱交換素子9の目詰まりによる風量の低下が抑制される。
このとき、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bは、図5に示される貫通孔161を有するフィルタ保持部16で保持される。そのため、貫通孔161が形成されていないフィルタ保持部16に比して、本実施の形態による貫通孔161を有するフィルタ保持部16を通過する空気の量が増加する。その結果、フィルタ保持部16での圧力損失が低減される。
排気流A2および給気流B1が熱交換素子9に導かれると、排気流A2と給気流B1との間で熱交換が行われる。その後、排気流A2は排気用送風機7aに流入し、給気流B1は給気用送風機7bに流入する。排気流A2と給気流B1との間で熱交換を行わせることで、排気熱が回収され、冷暖房にかかる負荷が軽減される。
排気流A2が排気用送風機7aに流入すると、排気用送風機7aによって排気口SOの方向に導かれ、排気口SOから室外に排気される。一方、給気流B1が給気用送風機7bに流入すると、給気流B1は、給気用送風機7bによって下面パネル3の方向に導かれ、送風機吹出口17を介してパネル吹出口UOから吹出気流B2として天井面Tに沿って室内に水平に吹き出される。
このように、吸込気流A1がパネル吸込口UIから天井面Tに沿って水平に吸い込まれるとともに、吹出気流B2がパネル吹出口UOから天井面Tに沿って水平に吹き出される。これによって、パネル吹出口UO→室内の天井面T→室内の壁面→室内の床面→室内の壁面→室内の天井面T→パネル吸込口UIという経路で屋内を循環するような換気流が生成され、室内の換気が行われる。
実施の形態1では、パネル吸込口UI側の下面パネル3と対向する熱交換素子9の面、および給気口SIと対向する熱交換素子9の面で、それぞれ排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bをフィルタ保持部16で保持した。フィルタ保持部16は、熱交換素子9の積層方向に平行な辺に設けられる枠部15に取り付けられる。また、フィルタ保持部16には、延在方向に沿って、貫通孔161が設けられる。このように、枠部15の形状を簡易的に変更することによって、部品点数を増加させることなく、フィルタ保持部16での圧力損失が低減され、熱交換型換気装置100内の静圧損失を低減することができる。また、フィルタ保持部16に貫通孔161が設けられない場合に比して、風路が拡大され、熱交換素子9内の風速が緩和され、さらに、給気および排気の風量を確保することが可能となる。つまり、熱交換素子9の体積を変更することなく熱交換効率を改善し、また本体の騒音を低減することができる。
実施の形態2.
図6は、実施の形態2に係る熱交換型換気装置での除塵フィルタの保持構造の一例を示す図である。以下では、実施の形態1と異なる部分について説明する。また、実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
実施の形態1では、フィルタ保持部16は、枠部15の延在方向に沿って連続的に設けられる構造を有していたが、実施の形態2では、フィルタ保持部16aは、枠部15の延在方向に沿って断続的に設けられる。つまり、フィルタ保持部16aは、一部が切り欠かれており、複数のフィルタ保持部16aが枠部15に設けられている。図6の例では、枠部15の両端部と中央部とにフィルタ保持部16aが設けられる。枠部15のその他の部分にはフィルタ保持部16aは設けられていない。フィルタ保持部16aの大きさは、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bを保持可能な範囲で決定される。なお、実施の形態2でも、フィルタ保持部16aは、熱交換素子9の通風面に対してオーバハングした状態で、枠部15に固定されている。
フィルタ保持部16aを排気用除塵フィルタ13aまたは給気用除塵フィルタ13bが配置される熱交換素子9の通風面に投影すると、フィルタ保持部16aの影は、熱交換素子9の通風面の一部と重なる。しかし、フィルタ保持部16aは、枠部15の延在方向に沿って枠部15のほぼ全体に設けられる場合に比して、フィルタ保持部16aの影が熱交換素子9の通風面と重なる面積は小さい。そのため、実施の形態1と同様に、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bを保持可能な範囲で、排気通風路14aおよび給気通風路14bの風路を大きく保つことが可能となる。
実施の形態2の構成では、フィルタ保持部16aが排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bを保持する範囲が、実施の形態1の場合に比して一部狭くなる。しかし、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bは熱交換素子9に対し、排気通風路14a内および給気通風路14b内の一次側に設置される。つまり、熱交換素子9に吸い寄せられる側に排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bが設置される。そのため、熱交換型換気装置100の運転時には、排気用除塵フィルタ13aおよび給気用除塵フィルタ13bは、脱落することなくフィルタ保持部16aによって保持される。
実施の形態2によっても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
なお、上記した説明では、熱交換素子9にフィルタ保持部16,16aによって除塵フィルタが保持される場合を例に挙げたが、実施の形態がこれに限定されるものではない。熱交換型換気装置100の用途によって、脱臭フィルタまたは除菌フィルタなどのフィルタがフィルタ保持部16,16aによって熱交換素子9に保持されてもよい。実施の形態1の場合のように、フィルタ保持部16に貫通孔161が設けられたり、枠部15の延在方向に沿って断続的にフィルタ保持部16aが設けられたりすることで、フィルタ周りの風路を広く確保することができる。
また、実施の形態2の構成に、実施の形態1の構成を組み合せてもよい。すなわち、断続的に設けられるフィルタ保持部16に貫通孔を設ける構成としてもよい。このようにすることで、さらにフィルタ周りの風路が広く確保される。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 外装ケーシング、2 パネル外装枠、3 下面パネル、4 本体開口部、5a 排気用電動機、5b 給気用電動機、6a 排気用羽根、6b 給気用羽根、7a 排気用送風機、7b 給気用送風機、8a 排気用ファンケーシング、8b 給気用ファンケーシング、9 熱交換素子、10 回路基板、11 セパレータ、11a,14a 排気通風路、11b,14b 給気通風路、12a 排気室、12b 給気室、13a 排気用除塵フィルタ、13b 給気用除塵フィルタ、15 枠部、16,16a フィルタ保持部、17 送風機吹出口、100 熱交換型換気装置、161 貫通孔、A1 吸込気流、A2 排気流、B1 給気流、B2 吹出気流、SI 給気口、SO 排気口、T 天井面、UI パネル吸込口、UO パネル吹出口。

Claims (5)

  1. 内部に給気経路および排気経路が設けられる外装ケーシングと、
    前記給気経路を流通する空気の流れである給気流と前記排気経路を流通する空気の流れである排気流との間で熱交換を行う熱交換素子と、
    前記熱交換素子へ流入する空気をろ過するフィルタと、
    前記給気経路および前記排気経路における前記熱交換素子の前段で前記フィルタを保持し、前記熱交換素子での空気が流入する面である通風面の一部を覆う部分に配置されるフィルタ保持部と、
    を備え、
    前記フィルタ保持部は、前記通風面を覆う部分に、前記通風面側を向く第1面と前記第1面の裏面である第2面とを貫通する貫通孔を有することを特徴とする熱交換型換気装置。
  2. 前記フィルタ保持部は、前記熱交換素子での空気が流入する面である通風面の輪郭を構成する辺に設けられる枠部に固定されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換型換気装置。
  3. 前記貫通孔は、真円形状、楕円形状、多角形状またはスリット形状であることを特徴とする請求項2に記載の熱交換型換気装置。
  4. 前記フィルタ保持部の前記給気経路および前記排気経路の一部を覆う部分は、前記通風面の輪郭を構成する辺に沿って連続的に設けられることを特徴とする請求項1に記載の熱交換型換気装置。
  5. 前記フィルタ保持部の前記給気経路および前記排気経路の一部を覆う部分は、前記通風面の輪郭を構成する辺に沿って断続的に設けられることを特徴とする請求項1に記載の熱交換型換気装置。
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