JP4382794B2 - 冷却装置およびそれを備える電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、光源やＣＰＵなどの熱源を冷却するための冷却装置に関する。

液晶プロジェクタは、光源や液晶パネルなどを冷却するための冷却装置を備える。冷却装置としてファンが広く用いられている。しかし、ファンによる冷却では、単に風を熱源全体に当てるだけであり、十分な冷却効果を得ることは困難である。ファンによる冷却手法で大きな冷却効果を得るには、モータの回転速度を速くして風速を上げる必要があるが、モータの回転速度を速くすると、モータの振動や動作音が増大するため、あまり好ましくない。また、光源のような、局所的に熱が発生する熱源においては、発熱部を局所的に冷却することが望ましいが、ファンではそのような局所的な冷却を行うことは困難である。

そこで、局所的な冷却を行うことのできる加圧ポンプを用いた冷却装置が提案されている（特許文献１参照）。この冷却装置は、空気を取り込んで圧縮する加圧ポンプ（コンプレッサ）と、加圧ポンプで圧縮された空気を収容するためのエアタンクと、エアタンク内の空気を吐出する冷却ノズルとから構成される。加圧ポンプとエアタンクは連通管により連結されている。冷却ノズルは、その吐出口が熱源の所望の箇所に向くように配置されている。冷却ノズルから吐出された圧縮空気が熱源の所望の箇所に当たることで、熱源が局所的に冷却される。
特開２００５−１４８６２４号公報

一般に、加圧ポンプには寿命があり、寿命がきた加圧ポンプは交換する必要がある。特許文献１に記載の冷却装置は、交換可能なユニット構造になっていないため、加圧ポンプの交換に手間がかかる、という問題がある。

また、交換可能なユニット構造を単に採用するだけでは、ユニット側の加圧ポンプの吐出口と筐体側の通風口との接続部において、空気漏れを生じる場合がある。交換可能なユニット構造において、加圧ポンプの吐出口と筐体の通風口との接続部における空気漏れを防止する具体的な手法については、これまで提案されていなかった。

本発明の目的は、上記各問題を解決し、空気漏れを抑制することのできる、交換可能な冷却装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、第１の発明の冷却装置は、圧縮した空気を吐出する加圧ポンプが搭載されたポンプユニットと、前記ポンプユニットが着脱自在に装着される筐体と、を有し、前記筐体は、当該筐体内に空気を導入するための通風口が形成された通風口形成面と、前記通風口形成面上に、前記通風口を囲むように設けられた凸部と、を有し、前記ポンプユニットは、前記加圧ポンプの吐出口に一端が嵌合された連通管と、前記連通管の他端の外周部に、該他端の開口を中心として該開口面に沿って設けられたシート状のパッキン部と、前記連通管の他端を固定するポンプ固定部と、を有し、前記ポンプ固定部は、前記パッキン部を前記凸部に押し当てるための押し当て面を備え、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で、前記パッキン部が前記押し当て面により前記凸部に押し当てられて、前記連通管の他端の開口と前記通風口とが接合され、該接合部が前記パッキン部により密閉される、ことを特徴する。

第２の発明の冷却装置は、圧縮した空気を吐出する加圧ポンプが搭載されたポンプユニットと、前記ポンプユニットが着脱自在に装着される筐体と、を有し、前記筐体は、当該筐体内に空気を導入するための通風口が形成された通風口形成面を有し、前記ポンプユニットは、前記加圧ポンプの吐出口に一端が嵌合された連通管と、前記連通管の他端の外周部に、該他端の開口を中心として該開口面に沿って設けられたシート状のパッキン部と、前記連通管の他端を固定するポンプ固定部と、を有し、前記ポンプ固定部は、前記パッキン部を前記通風口形成面に押し当てるための押し当て面を備え、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で、前記パッキン部が前記押し当て面により前記通風口形成面に押し当てられて、前記連通管の他端の開口と前記通風口とが接合され、該接合部が前記パッキン部により密閉される、ことを特徴する。

上記の第１および第２の発明のいずれにおいても、ポンプユニットは、着脱自在に筐体に装着される構造であるので、寿命のきた加圧ポンプを簡単に交換することが可能である。

加えて、加圧ポンプに取り付けられた連通管の他端の開口と筐体側の通風口との接合部はパッキン部により密閉されるので、接合部で空気漏れを生じることはない。

本発明によれば、交換可能なポンプユニット構造を採用したので、加圧ポンプを簡単に交換することができる。

加えて、加圧ポンプに取り付けられた連通管の他端の開口と筐体側の通風口との接合部で空気漏れを生じることがないので、加圧ポンプからの圧縮空気を効率よく筐体内の所望の箇所に導くことができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である冷却装置のポンプユニットの構成を示す斜視図、図２は、図１に示すポンプユニットの分解斜視図である。

図１および図２を参照すると、ポンプユニットは、プロジェクタの筐体に取り付けられる、脱着可能なユニットであって、その主要部は、ポンプ本体１、ポンプ固定部２、連通管３およびカバー４からなる。

ポンプ本体１は、吸込口１２から空気を取り込んで圧縮し、圧縮した空気を吐出口１１から吐出する。吸込口１２には、ポンプ内へのゴミの進入を防ぐために、円筒状のフィルタ１４が取り付けられている。ポンプ本体１の他の部材と接触する可能性のある部分は、クッション部材で覆われている。クッション部材は、例えば海綿状のゴムや合成樹脂など、振動や衝撃の吸収が可能な弾性体である。図２中では、ポンプ本体１の外周部が、クッション１３ａ、１３ｂによって覆われている。

連通管３は、ゴムや合成樹脂などの弾性体よりなり、一端が吐出口１１に嵌め込まれている。連通管３の他端には、円板状のパッキン部３ａが設けられている。連通管３の他端を筐体側の通風口が設けられた箇所に押し当てて、連通管３と通風口とを連通させた状態において、パッキン部３ａは、連通管３を通じて送られる圧縮空気の漏れを防止するためのパッキンの役割を果たす。

カバー４は、筐体のユニット取り付け部分の所定の箇所に設けられた穴に差し込むための突起４ａと、ユニット取り付け部分の所定の箇所に設けられた突起と係合する受け部４ｂと、複数の外気導入口４ｃと、カバー４を筐体にネジ止めするための穴４ｄとを備える。突起４ａを筐体側の穴に差し込んだ状態で、筐体側の突起を受け部４ｂと係合させることで、ポンプユニットの筐体への取り付け位置を正確に決めることができる。位置決めした状態で、穴４ｄは筐体の所定の箇所に設けられたネジ穴の真上に位置するようになっており、この穴４ｄを通してネジを筐体側のネジ穴に挿入することで、カバー４を筐体に固定する。

カバー４の内壁には、ポンプ本体１を固定するためのポンプ固定部２および電気接点支持部５が設けられている。電気接点支持部５は、電気接点６を取り付けるためのものであって、電気接点６の取り付け面には、突起５ａとリベット７を差し込むための穴５ｂが設けられている。電気接点６は、ポンプ本体１と不図示のポンプ駆動部とを接続するための複数の接点が基板上に配置されたものであって、基板には、突起５ａが嵌め込まれる穴６ａと、リベット７が差し込まれる穴６ｂとが設けられている。電気接点６の穴６ａを電気接点支持部５の突起５ａに嵌め込んだ状態で、リベット７を穴６ｂ、５ｂに差し込むことで、電気接点６を電気接点支持部５に固定する。

ポンプ固定部２は、押さえ部材２１および受け部材２２からなる。受け部材２２は、断面形状が「コ」の字状の部材であって、前方側（ユニット装着時に筐体の通風口が位置する側）の壁部２２１と、後方側（ポンプ本体１が位置する側）の壁部２２２と、これら壁部の間に設けられた、押さえ部材２１をネジ止めするための円柱状のネジ止め部２２３とを備える。壁部２２１、２２２の上端部にはそれぞれ、前方受け部２２１ａ、後方受け部２２２ａが形成されている。前方受け部２２１ａおよび後方受け部２２２ａは、壁部の一部を凹状に切り欠いたものである。

押さえ部材２１は、下端部が壁部２２１の上端部に当接される前方側の壁部２１１と、下端部が壁部２２２の上端部に当接される後方側の壁部２１２とを有し、これら壁部２１１、２１２の間に、ネジをネジ止め部２２３にねじ込む際のガイドとなる円柱状のガイド部２１３が設けられている。壁部２１１、２１２の下端部にはそれぞれ、前方受け部２１１ａ、後方受け部（不図示）が形成されている。これら前方受け部２１１ａおよび後方受け部は、壁部の一部を凹状に切り欠いたものである。

押さえ部材２１を受け部材２２にネジ止めした状態で、押さえ部材２１の壁部２１１と受け部材２２の壁部２２１とにより一様な面が構成され、その面の一部に、壁部２１１の前方受け部２１１ａと壁部２２１の前方受け部２２１ａとにより開口部が形成される。この開口部の径は連通管３の外径より小さくなっており、これにより、連通管３の一部を開口部で固定することが可能となっている。同様に、ネジ止めした状態で、押さえ部材２１の壁部２１２と受け部材２２の壁部２２２とにより一様な面が構成され、その面の一部に、壁部２１２の後方受け部と壁部２２２の後方受け部２２２ａとにより開口部が形成される。この開口部によって形成される空間は、ポンプ本体１の吐出口１１と吸込口１２を挿入可能な十分な空間であり、ポンプ本体１の吐出口１１と吸込口１２は、壁部２１２の後方受け部および壁部２２２の後方受け部２２２ａと接触しない。

図３は、ポンプ本体１をポンプ固定部２で固定した状態を説明するための図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。

図３の（ａ）に示すように、押さえ部材２１は、ネジ８で受け部材２２にネジ止めされている。図３の（ｂ）に示すように、ポンプ本体１の吐出口１１に連通管３の一端が嵌め込まれており、この連通管３の、吐出口１１との嵌合部を除く部分の一部（ここでは、パッキン部３ａが設けられた部分）が、壁部２１１の前方受け部２１１ａと壁部２２１の前方受け部２２１ａとによって固定されている。壁部２１１、２２１により形成される一様な面には、パッキン部３ａが配されており、ユニット装着時には、このパッキン部３ａによって、連通管３を通じて送られる圧縮空気の漏れを防止する。壁部２１２の後方受け部２１２ａと壁部２２２の後方受け部２２２ａとにより形成される開口部内に、ポンプ本体１の吐出口１１および吸込口１２が配置されている。

次に、ポンプユニットをプロジェクタの筐体に取り付けるための構造について説明する。

図４は、図１に示したポンプユニットを搭載するプロジェクタの構成を示す斜視図である。図４を参照すると、プロジェクタ２００は、光源、液晶パネル、光源からの光を液晶パネルに照射する照明光学系などが収容される筐体２００ａと、筐体２００ａに装着される、脱着可能なポンプユニット１００とを有する。ポンプユニット１００は、図１に示したポンプユニットである。

筐体２００ａの、ポンプユニット１００を取り付ける部分には、連通管３のパッキン部３ａが押し当てられる本体冷却通風口形成部材２０１と、カバー４の受け部４ｂと係合させる突起２０２と、カバー４の突起４ａを差し込むための穴２０３とが形成されている。

本体冷却通風口形成部材２０１は、図５に示すように、中心部に通風口２０１１が形成された面状の受け部２０１２と、通風口２０１１を筐体２００ａ内の配管（ポンプ本体１から吐出された圧縮空気を熱源まで導くための連通管）と連結するための連通管２０１３と、受け部２０１２上に通風口２０１１を囲むように設けられた凸部２０１４とを有する。本体冷却通風口形成部材２０１は、カバー４の突起４ａを差し込む側の壁部に取り付けられている。

図６に、ポンプユニット１００を筐体２００ａに装着した状態における断面構造を示す。図６に示すように、ポンプユニット１００の突起４ａを筐体２００ａの穴２０３に差し込み、ポンプユニット１００の受け部４ｂと筐体２００ａの突起２０２とを係合させることで、ポンプユニット１００を筐体２００ａに対して位置決めする。位置決めした状態で、穴４ｄは筐体２００ａの突起２０２に設けられたネジ穴の真上に位置するようになっている。穴４ｄを通してネジ２０４を筐体２００ａのネジ穴に挿入することで、ポンプユニット１００を筐体２００ａに固定する。

ポンプユニット１００を筐体２００ａに固定した状態において、連通管３のパッキン部３ａは、前方側の壁部２１１、２２１より形成される面によって、適切な力で、本体冷却通風口形成部材２０１の受け部２０１２に押し当てられる。この結果、連通管３の端部の吐出口と受け部２０１２の通風口２０１１とが連通した状態となり、ポンプ本体１の吐出口１１から吐出された高静圧の空気を通風口２０１１から筐体２００ａ内の配管に送り込むことができる。配管の先には、光源などの熱源が配置されており、ポンプ本体１からの圧縮空気で熱源の所望の箇所を冷却することができる。

パッキン部３ａを受け部２０１２に押し当てる力は、面全体で一様である。パッキン部３ａを受け部２０１２の凸部２０１４に押し当てる力を得るために、ポンプユニット１００を筐体２００ａに固定した状態において、前方側の壁部２１１、２２１より形成される面（押し当て面）と本体冷却通風口形成部材２０１の受け部２０１２（通風口形成面）との間隔Ｄは、パッキン部３ａの厚みＴ１および凸部２０１４の厚みＴ２の合計より小さくなっている。厚み（Ｔ１＋Ｔ２）に対する間隔Ｄの大きさによって、パッキン部３ａを受け部２０１２に押し当てる力が決まる。（[Ｔ１＋Ｔ２]−Ｄ）値が大きいほど、パッキン部３ａが凸部２０１４に押し当てられる力が強くなり、その結果、空気漏れを防ぐ効果が高くなる。

また、ポンプユニット１００を筐体２００ａに固定した状態において、押し当て面と通風口形成面がほぼ平行な状態になるように構成されている。これにより、パッキン部３ａを凸部２０１４全体に一様な力で押し当てることができる。

さらに、壁部２１１、２２１の後方（パッキン部３ａが配置された側とは反対の側）には、ガイド部２１３およびネジ止め部２２３が配置されており、これらにより、壁部２１１、２２１より形成される面の剛性を高めている。これにより、パッキン部３ａを受け部２０１２の凸部２０１４に適切な力で押し当てることができる。

さらに、凸部２０１４は、壁部２１１、２２１より形成される面の剛性が高い部分と対向する位置に設けることが望ましい。具体的には、ガイド部２１３およびネジ止め部２２３が配置されている部分と対向する位置に凸部２０１４を設けることが望ましい。こうするとで、壁部２１１、２２１より形成される面でパッキン部３ａを凸部２０１４に押し当てる場合において、面の剛性の強い部分でパッキン部３ａを押しつぶすことができる。なお、面の剛性が弱いと、パッキン部３ａを凸部２０１４に一様な力で押し当てることが困難となり、空気漏れを生じる場合がある。

以上説明した本実施形態の冷却装置によれば、ポンプユニットは、着脱自在に筐体に装着される構造であるので、寿命のきた加圧ポンプを簡単に交換することが可能である。

加えて、加圧ポンプに取り付けられた連通管の他端の開口と筐体側の通風口との接合部はパッキン部により密閉されるので、接合部で空気漏れを生じることはない。よって、加圧ポンプからの圧縮空気を効率よく筐体内の所望の箇所に導くことができる。

（他の実施形態）
図７は、本発明の他の実施形態である冷却装置のポンプユニットの構成を示す断面図、図８は、図７に示すポンプユニットを装着するプロジェクタの斜視図である。

図７および図８を参照すると、ポンプユニットは、プロジェクタ３００の筐体３００ａに取り付けられる、脱着可能なユニットであって、その主要部は、ポンプ本体１、ポンプ固定構造を備える蓋４００および連通管３からなる。ポンプ本体１および連通管３は、図１に示したものと同様のものである。連通管３の一端は、吐出口１１に嵌め込まれている。ポンプ本体１の、吐出口１１および吸込口１２が設けられた面には、クッション１３ｄが設けられている。連通管３の他端には、円板状のパッキン部３ａが設けられている。

筐体３００ａには、ポンプ本体１を収納するためのポンプ収納部３０１が設けられており、ポンプ収納部３０１の開口端近傍に本体冷却通風口形成部材２０１が設けられている。ポンプ収納部３０１の開口端には、蓋４００を固定するためのネジ止め部３０２が設けられている。本体冷却通風口形成部材２０１は、図５に示したものと同じものである。

蓋４００は、開口部が形成された面４０１と、連通管３の一部（吐出口１１との嵌合部を除く部分の一部）を固定する固定部４０２と、外気導入口４０３とを有する。固定部４０２の壁部の外側の面（押し当て面）にパッキン部３ａが配置される。面４０１に形成された開口部によって形成される空間は、ポンプ本体１の吐出口１１と吸込口１２を挿入可能な十分な空間であり、ポンプ本体１の吐出口１１と吸込口１２はこの開口部の端部と接触しない。

また、図示されていないが、ポンプ収納部３０１および蓋４００には、突起および該突起を受ける受け部など、蓋４００を固定する位置を正確に決めるための位置決め手段も設けられている。さらに、蓋４００には、位置決めした状態で、ネジ止め部３０２にネジを挿入するためのネジ取り付け穴が設けられている。

本実施形態のプロジェクタでは、図８に示すように、ポンプ本体１をポンプ収納部３０１内に挿入して、蓋４００をポンプ収納部３０１の開口端にネジ止めする。ネジ止めした状態で、固定部４０２の壁部の外側の面によって、パッキン部３ａが本体冷却通風口形成部材２０１の受け部２０１２の凸部２０１４に押し当てられる。この結果、連通管３と受け部２０１２の通風口２０１１とが連通した状態となり、ポンプ本体１の吐出口１１から吐出された高静圧の空気が通風口２０１１から筐体３００ａ内の配管に送り込まれる。パッキン部３ａを受け部２０１２に押し当てる力は、面全体で一様である。配管の先には、光源などの熱源が配置されており、ポンプ本体１からの圧縮空気で熱源の所望の箇所を冷却することができる。

なお、固定部４０２は、図１に示したポンプ固定部２のような分離構造であってもよい。分離構造は、連通管３の外形の形状に対応する凹状の第１の受け部を有する押さえ部材と、連通管３の外形の形状に対応する凹状の第２の受け部を有する受け部材と、押さえ部材を受け部材に固定するための固定手段（ネジ止め機構や、爪とその爪が係合される係合部とを用いた固定機構など）とから構成される。分離構造を採用することで、固定部４０２を再利用することが可能となり、製造コストを下げることができる。

以上説明した各実施形態の冷却装置は、本発明の一例であり、その構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、連通管と通風口との接合部において、パッキン部だけで空気漏れを防止することができるのであれば、本体冷却通風口形成部材２０１は凸部２０１４を有していなくても良い。

また、押し当て面上の、ポンプユニットを筐体に装着した状態で凸部と対向する領域の内側に、連通管の他端の開口を囲むように別の凸部を設けてもよい。

また、押し当て面上の、ポンプユニットを筐体に装着した状態で凸部と対向する領域の外側に、連通管の他端の開口を囲むように別の凸部を設けてもよい。

また、通風口形成面が形成された通風口形成部材は、筐体と一体的に形成してもよい。

本発明の冷却装置は、プロジェクタ、パーソナルコンピュータに代表される情報処理装置、液晶表示装置やプラズマディスプレイに代表される表示装置などの電子機器全般に適用することができる。本発明の冷却装置を採用する電子機器では、ポンプユニットが着脱自在に装着される筐体内に、ＣＰＵに代表される制御部やこの制御部によって制御される動作部などが収容され、加圧ポンプからの圧縮空気で制御部などの所望の部分を局所的に冷却する。

本発明の一実施形態である冷却装置のポンプユニットの構成を示す斜視図である。 図１に示すポンプユニットの分解斜視図である。 図１に示すポンプ本体をポンプ固定部で固定した状態を説明するための図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａにおける断面図である。 図１に示すポンプユニットを搭載するプロジェクタの構成を示す斜視図である。 図４に示す本体冷却通風口形成部材の構成を示す斜視図である。 図１に示すポンプユニットを筐体に装着した状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態である冷却装置のポンプユニットの構成を示す断面図である。 図７に示すポンプユニットを装着するプロジェクタの斜視図である。

符号の説明

１ ポンプ本体
２ ポンプ固定部
３ 連通管
３ａ パッキン部
４ カバー
４ａ 突起
６ 電気接点

Claims (7)

1. 圧縮した空気を吐出する加圧ポンプが搭載されたポンプユニットと、
   前記ポンプユニットが着脱自在に装着される筐体と、を有し、
   前記筐体は、
   当該筐体内に空気を導入するための通風口が形成された通風口形成面と、
   前記通風口形成面上に、前記通風口を囲むように設けられた凸部と、を有し、
   前記ポンプユニットは、
   前記加圧ポンプの吐出口に一端が嵌合された連通管と、
   前記連通管の他端の外周部に、該他端の開口を中心として該開口面に沿って設けられたシート状のパッキン部と、
   前記連通管の他端を固定するポンプ固定部と、を有し、
   前記ポンプ固定部は、前記パッキン部を前記凸部に押し当てるための押し当て面を備え、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で、前記パッキン部が前記押し当て面により前記凸部に押し当てられて、前記連通管の他端の開口と前記通風口とが接合され、該接合部が前記パッキン部により密閉される、冷却装置。
2. 前記押し当て面上の、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で前記凸部と対向する領域の内側に、前記連通管の他端の開口を囲むように設けられた別の凸部を有する、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記押し当て面上の、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で前記凸部と対向する領域の外側に、前記連通管の他端の開口を囲むように設けられた別の凸部を有する、請求項１に記載の冷却装置。
4. 前記通風口形成面が形成された通風口形成部材を有し、該通風口形成部材は前記筐体から取り外し可能に構成されている、請求項１に記載の冷却装置。
5. 前記固定部は、前記押し当て面とは反対側の面に前記押し当て面の剛性を高めるための補強部材を備え、
   前記凸部は、前記押し当て面の前記補強部材が配置された箇所と対応する位置に形成されている、請求項１に記載の冷却装置。
6. 圧縮した空気を吐出する加圧ポンプが搭載されたポンプユニットと、
   前記ポンプユニットが着脱自在に装着される筐体と、を有し、
   前記筐体は、当該筐体内に空気を導入するための通風口が形成された通風口形成面を有し、
   前記ポンプユニットは、
   前記加圧ポンプの吐出口に一端が嵌合された連通管と、
   前記連通管の他端の外周部に、該他端の開口を中心として該開口面に沿って設けられたシート状のパッキン部と、
   前記連通管の他端を固定するポンプ固定部と、を有し、
   前記ポンプ固定部は、前記パッキン部を前記通風口形成面に押し当てるための押し当て面を備え、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で、前記パッキン部が前記押し当て面により前記通風口形成面に押し当てられて、前記連通管の他端の開口と前記通風口とが接合され、該接合部が前記パッキン部により密閉される、冷却装置。
7. 圧縮した空気を吐出する加圧ポンプが搭載されたポンプユニットと、
   制御部および該制御部からの制御により動作する動作部を収容し、前記ポンプユニットが着脱自在に装着される筐体と、を有し、
   前記筐体は、
   当該筐体内に空気を導入するための通風口が形成された通風口形成面と、
   前記通風口形成面上に、前記通風口を囲むように設けられた凸部と、を有し、
   前記ポンプユニットは、
   前記加圧ポンプの吐出口に一端が嵌合された連通管と、
   前記連通管の他端の外周部に、該他端の開口を中心として該開口面に沿って設けられたシート状のパッキン部と、
   前記連通管の他端を固定するポンプ固定部と、を有し、
   前記ポンプ固定部は、前記パッキン部を前記凸部に押し当てるための押し当て面を備え、前記ポンプユニットを前記筐体に装着した状態で、前記パッキン部が前記押し当て面により前記凸部に押し当てられて、前記連通管の他端の開口と前記通風口とが接合され、該接合部が前記パッキン部により密閉される、電子機器。

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