JP5487041B2 - 塵埃分離集塵容器および電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明に係る実施形態は、塵埃分離集塵容器および電気掃除機に関する。

従来から、円筒形状の容器本体と、容器本体の側面に設けられて容器本体の内周に沿う旋回流を発生させる吸込管と、を備えた遠心分離方式の電気掃除機が知られている。遠心分離方式の電気掃除機は、空気とともに塵埃を吸い込み、容器本体内に発生させた旋回流によって空気と塵埃とを遠心分離させて容器本体内に分離された塵埃を蓄積する。

なお、分離された空気は、旋回流の渦の中心部、すなわち、容器本体の中心部からその中心線のいずれかの方向へ排気される。

特開平９−１５５２３９号公報

従来の電気掃除機、特に円筒形状の容器本体を備え、この内部に旋回流を発生させて含塵空気の遠心分離を行うと同時に分離された塵埃の蓄積を行う電気掃除機は、含塵空気の遠心分離を行う部分（空間）と塵埃の蓄積を行う部分（空間）とを明確に区画する部材を備えていない。このため、従来の電気掃除機は、容器本体内部に発生した旋回流によって塵埃の蓄積を行う部分に蓄積された塵埃を含塵空気の遠心分離を行う部分に逆流させてしまうことがある。そこで、異なる直径を有する２つの同心の円筒部分からなり段差を有する容器本体と、段差の部分に隙間を開けて配置した仕切板と、を備え、含塵空気の分離を行う分離部および塵埃の蓄積を行う集塵室を隔てた電気掃除機が知られている。

このような従来の電気掃除機は、塵埃を分離部から集塵室へ運んだ空気を集塵室から分離部へ戻すために仕切板に分離部と集塵室とを連通させる通気孔を有する。この通気孔を通る空気の流れは、円筒状の容器本体の中心部を集塵室から分離部へ直線的に流れて容器本体外へ排気される。このとき、通気孔を通る空気の流れは、粒状で質量の小さい細塵を集塵室から分離部へ逆流させて容器本体外へ流出させてしまう。容器本体から流出した細塵は、その下流のフィルタを目詰まらせてしまう。

そこで、本発明は、円筒形状の容器本体を備え、容器本体の内部に旋回流を発生させて含塵空気の遠心分離を行うと同時に分離された塵埃の蓄積を行いつつ、一旦蓄積された塵埃を確実に捕集する塵埃分離集塵容器および電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器は、有底円筒形状の容器本体と、前記容器本体の側壁に接続されて前記容器本体の内周面に沿うように空気を導く吸込管と、前記吸込管よりも前記容器本体の一方の底部側によせて前記容器本体の側壁に接続された吐出管と、前記吸込管と前記吐出管との間を仕切り前記容器本体に対して略同心の第一開口を有する隔壁と、前記容器本体と略同心の筒形状を有し前記容器本体に収容されて前記吸込管を臨むとともに前記第一開口に設けられた第一フィルタ部と、前記容器本体の他方の底部の内面へ向けて開放された有底円筒形状を有し前記第一フィルタ部よりも前記容器本体の他方の底部側に配置されるとともに前記容器本体の内周面および他方の底部の内面との間に隙間を形成する側壁と第二開口を有する底壁とからなるカップ部材と、前記第二開口に設けられた第二フィルタ部と、前記第一フィルタ部と前記第二フィルタ部との間に配置されて前記カップ部材の底壁との間に隙間を形成する円盤と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の実施形態に係る電気掃除機は、前記塵埃分離集塵容器と、前記塵埃分離集塵容器が着脱分離に装着された掃除機本体と、を備えたことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示した斜視図。 本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を模式的に示した断面図。 本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を示した斜視図。 本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を示した斜視断面図。 本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を示した断面図。

本発明に係る塵埃分離集塵容器および電気掃除機の実施形態について図１から図５を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示した斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。電気掃除機１は、被掃除面上に配置される掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱自在に接続された管部３と、を備える。

掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の両側方に軸支された一対の車輪６と、本体ケース５に着脱自在に装着された塵埃分離集塵容器７と、塵埃分離集塵容器７に連通された電動送風機８と、電動送風機８の駆動を制御する本体制御部９と、電動送風機８に電力を導く電源コード１１と、を備える。

本体ケース５は、塵埃分離集塵容器７に連通された本体接続口１２を有する。

塵埃分離集塵容器７は、電動送風機８が発生させた負圧によって電気掃除機１に吸い込まれる塵埃を含んだ空気（含塵空気）から塵埃を分離し、捕集する。

車輪６は、掃除機本体２の走行用の大径の走行輪である。

本体制御部９は、予め設定された複数の運転モードを有する。また、本体制御部９は、管部３から入力される操作信号に対応させて複数の運転モードから任意の運転モードを択一的に選択し電動送風機８を駆動させる。それぞれの運転モードは、管部３から入力される操作信号に対応付けられるとともに、電動送風機８の入力値を互いに異ならせて設定される。

電源コード１１は、自由端部に電源プラグ１４を備える。

管部３は、電動送風機８の運転にともない掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込み掃除機本体２に案内する。管部３は、掃除機本体２の本体接続口１２に着脱自在に接続された接続管１９と、接続管１９に接続された集塵ホース２１と、集塵ホース２１に接続された手元操作管２２と、手元操作管２２から突出させて設けられた把持部２３と、把持部２３に設けられた操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続された延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続された吸込口体２６と、を備える。

接続管１９は、本体接続口１２を介して塵埃分離集塵容器７に連通された管状体である。

集塵ホース２１は、可撓性を有し細長略円筒状に形成されたホースである。集塵ホース２１は、接続管１９に接続された一端を有する。集塵ホース２１は、接続管１９を介して塵埃分離集塵容器７に連通される。

手元操作管２２は、集塵ホース２１の他端に接続された一端を有する。手元操作管２２は、接続管１９および集塵ホース２１を介して塵埃分離集塵容器７に連通される。

把持部２３は、電気掃除機１を操作するために使用者が手で把持する部分である。把持部２３は、使用者が手で容易に把持できるよう、手に合わせた適宜の形状を有して手元操作管２２の他端部から突出させて設けられる。

操作部２４は、それぞれの運転モードに対応させたスイッチを備える。具体的には、操作部２４は、使用者による電動送風機８の運転停止操作を受け取る停止スイッチ２４ａと、使用者による電動送風機８の運転開始操作を受け取る起動スイッチ２４ｂと、を備える。起動スイッチ２４ｂは、弱運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）および強運転スイッチ（図示省略）を別個に備える構成にしても良い。電気掃除機１の使用者は、操作部２４を操作して電動送風機８の運転モードを択一的に選択できる。

延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状に形成された管である。延長管２５は、複数の筒状体を重ね合わせてテレスコピック構造に構成される。延長管２５は、手元操作管２２の他端に着脱自在に接続された一端を有する。延長管２５は、接続管１９、手元操作管２２および集塵ホース２１を介して塵埃分離集塵容器７に連通される。

吸込口体２６は、延長管２５の他端に着脱自在に接続される。また、吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行可能に構成されるとともに、走行状態において被掃除面に対向する底面に吸込口２８を有する。さらに、吸込口体２６は、吸込口体２６に軸支され吸込口２８に配置された回転清掃体２９と、回転清掃体２９を回転駆動させる電動機３１と、を備える。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２および集塵ホース２１を介して塵埃分離集塵容器７に連通される。

電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂが操作されると電動送風機８を駆動させ掃除機本体２の内部に負圧（吸込負圧）を作用させる。この負圧は、本体接続口１２から集塵ホース２１と手元操作管２２と延長管２５とを経て吸込口体２６の吸込口２８に作用する。吸込口２８に作用した負圧によって、電気掃除機１は、被掃除面に溜まった塵埃を空気とともに吸込口２８から吸い込んで被掃除面を掃除する。吸込口２８に吸い込まれた含塵空気は、掃除機本体２に収容された塵埃分離集塵容器７によって空気と塵埃とに分離される。分離された塵埃は、塵埃分離集塵容器７に捕集される。他方、分離された空気は、塵埃分離集塵容器７を通過し電動送風機８に吸い込まれて掃除機本体２から排気される。

図２は、本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を模式的に示した断面図である。

図３は、本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を示した斜視図である。

図４は、本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を示した斜視断面図である。

図５は、本発明の実施形態に係る塵埃分離集塵容器を示した断面図である。

図２から図５に示すように、本実施形態に係る塵埃分離集塵容器７は、容器本体３５と、吸込管３６と、吐出管３７と、隔壁３９と、濾過部４１（第一フィルタ部）と、カップ部材４２と、柱状部材４３と、濾過部４５（第二フィルタ部）と、円盤４６と、プリーツフィルタ部４８と、を備える。

なお、塵埃分離集塵容器７は、掃除機本体２に装着された状態において、円筒形状の容器本体３５の中心線Ｃを垂直方向に配置させても水平方向に配置させても良く、この他の任意の角度に傾けて配置しても良い。

容器本体３５は、有底円筒形状の容器であり、一方の底部３５ａと隔壁３９との間に区画された排気風路５５と、他方の底部３５ｂとカップ部材４２との間に区画された集塵室５６と、隔壁３９とカップ部材４２との間に区画された分離部５７と、を有する。容器本体３５は、集塵室５６を構成する他方の底部３５ｂに、開閉自在な蓋体５８を備える。蓋体５８は、容器本体３５の側壁３５ｃに設けられたヒンジ機構６１によって軸支されて集塵室５６を開閉させる。容器本体３５は、蓋体５８を開くと、集塵室５６に蓄積された塵埃を容器本体３５外へ廃棄できる。

吸込管３６は、容器本体３５の側壁３５ｃに接続されて容器本体３５の内周面に沿うように空気を導く入口管である。吸込管３６は、掃除機本体２の本体接続口１２と容器本体３５内の分離部５７とを連通させる。吸込管３６は、容器本体３５の中心線Ｃに対する同心円の接線方向へ指向した流路を有し、電動送風機８が駆動して容器本体３５に負圧が作用すると容器本体３５内に旋回流Ｆを発生させる。

吐出管３７は、吸込管３６よりも容器本体３５の一方の底部３５ａ側によせて接続された出口管である。吐出管３７は、容器本体３５内の排気風路５５と電動送風機８の吸込口（図示省略）とを連通させる。

なお、吸込管３６および吐出管３７は、容器本体３５の側壁３５ｃに一体成形される。

隔壁３９は、吸込管３６と吐出管３７との間を仕切る壁であり、容器本体３５に対して略同心の開口３９ａ（第一開口）を有する。隔壁３９は、容器本体３５に保持されて、分離部５７に流入した含塵空気が旋回流Ｆを発生させることなく、直接的に排気風路５５へ流入しないように両空間を区画する。開口３９ａは、容器本体３５の中心線Ｃに直交する面を円形状に開いた開口であり、隔壁３９の略中心に配置される。また、隔壁３９は、容器本体３５の中心線Ｃに沿って分離部５７内に延びた内筒６２を備える。内筒６２は、容器本体３５内にカップ部材４２および円盤４６を保持する。内筒６２は、格子状に構成された側面を有し、筒内外の空間を連通させる大型の開口６２ａを有する。

濾過部４１は、容器本体３５と略同心の筒形状を有するメッシュ状のフィルタであり、容器本体３５（より詳しくは分離部５７）内に収容されて吸込管３６を臨むとともに開口３９ａに設けられる。より詳しくは、濾過部４１は、格子状の内筒６２の側壁を取り囲むようにして筒形状を保ち、電動送風機８の駆動開始直後や停止直後など分離部５７内の旋回流Ｆが十分に発達していない期間において、また旋回流Ｆが発達した後も当然に、分離部５７から排気風路５５へ塵埃が流れ込むことを防ぐ。

カップ部材４２は、容器本体３５の他方の底部３５ｂの内面へ向けて開放された有底円筒形状を有し、濾過部４１よりも容器本体３５の他方の底部３５ｂ側に配置される。カップ部材４２は、容器本体３５の内周面および他方の底部３５ｂの内面との間に隙間５１、５２を形成する側壁５３と、開口５４ａ（第二開口）を有する底壁５４と、を備える。カップ部材４２の内側は、容器本体３５の底部３５ｂ（すなわち、蓋体５８）とともに集塵室５６を形成する。カップ部材４２は、容器本体３５の他方の底部３５ｂ（すなわち、蓋体５８）側へ向けて拡開する内周面を有する。

また、カップ部材４２は、容器本体３５との隙間５１、５２によって分離部５７と集塵室５６とを連通させる。隙間５１は、容器本体３５の内周面およびカップ部材４２の外周面の全周に渡って形成される。他方、カップ部材４２の開口５４ａは、隙間５１よりも容器本体３５の中心線Ｃよりに配置された開口であり、集塵室５６と分離部５７とを連通させる。 分離部５７と集塵室５６とは、隙間５１、５２および開口５４ａによって連通される。隙間５１、５２は、分離部５７内で発生した旋回流Ｆを塵埃とともに集塵室５６に導く。他方、開口５４ａは、集塵室５６内に導かれた旋回流Ｆを分離部５７へ戻す。

柱状部材４３は、集塵室５６内にカップ部材４２の底壁５４から容器本体３５の他方の底部３５ｂ（すなわち、蓋体５８）へ容器本体３５の中心線Ｃに沿わせて延ばされた中空円柱である。柱状部材４３は、蓋体５８に当接され、中空部と集塵室５６内との空気の流通を遮断される。柱状部材４３は内筒６２に一体に成形してもよく、その中空部を内筒６２の内側に連通させても良い。

濾過部４５は、カップ部材４２の開口５４ａに設けられたメッシュ状のフィルタである。濾過部４５は、集塵室５６に流れ込んだ糸くずや綿埃などの繊維状の塵埃が分離部５７へ戻らない程度に目の粗いものでよい。

円盤４６は、濾過部４１と濾過部４５との間に配置されてカップ部材４２の底壁５４との間に隙間を形成する。また、円盤４６は、内周部から外周部へ向かってカップ部材４２の底壁５４に近づく傘形状に形成される。円盤４６は、容器本体３５の中心線Ｃ方向視において、少なくとも濾過部４１の一部に重なり、濾過部４５を覆い隠す程度に大きいことが望ましい。

プリーツフィルタ部４８は、隔壁３９の開口３９ａと吐出管３７との間の流路（すなわち、排気風路５５）に設けられたフィルタである。プリーツフィルタ部４８は、電動送風機８の駆動開始直後や停止直後など分離部５７の旋回流Ｆが十分に発達していない期間に、濾過部４１を透過可能な微細な粒子状の細塵を捕捉し、この細塵が電動送風機８に吸い込まれないようにする。

また、塵埃分離集塵容器７は、容器本体３５の内周面とカップ部材４２の外周面との隙間５１における流路断面積をＳ１、カップ部材４２の底壁５４と円盤４６の縁との隙間６３における流路断面積をＳ２とすると、流路断面積Ｓ１＞流路断面積Ｓ２の関係を有する。

さらに、塵埃分離集塵容器７は、容器本体３５の他方の底部３５ｂの内面とカップ部材４２の開放端との隙間５２における流路断面積をＳ３とすると、流路断面積Ｓ３＞流路断面積Ｓ１の関係を有する。

すなわち、塵埃分離集塵容器７は、分離部５７から集塵室５６を通って再び分離部５７に戻る経路において下流に行くほど流路断面積が絞られており（流路断面積Ｓ３＞流路断面積Ｓ１＞流路断面積Ｓ２）、集塵室５６に流れ込んだ旋回流Ｆの流速を急激に低減させる。

なお、開口５４ａは、容器本体３５の中心に対して同心状かつ等間隔に配置された複数の開口からなる開口群でも良い。また、開口５４ａは、濾過部４５で閉塞させずに集塵室５６に流れ込んだ糸くずや綿埃などの繊維状の塵埃が分離部５７へ戻らないような適宜に小さい径（例えば、直径５ｍｍ以下）を有する複数の開口からなる開口群（濾過部）でも良い。

また、隙間５１および開口５４ａは、容器本体３５の中心のまわりに全周に渡って環状に形成もしくは配置されているものに限られない。具体的には、隙間５１は、容器本体３５の内周に沿って弧状に形成されたものでも良い。また、開口５４ａは、隙間５１よりも容器本体３５の中心寄りに配置されつつ周の一部を弧状に開口したものでも良い。

このように構成された塵埃分離集塵容器７は、電動送風機８を駆動させると吐出管３７を介して排気風路５５内に負圧が作用する。この排気風路５５の負圧は、開口３９ａを介して分離部５７に作用する。さらに、分離部５７の負圧は、吸込管３６を介して管部３に作用する。そうすると管部３に吸い込まれた含塵空気は、管部３を逆に辿って塵埃分離集塵容器７に案内される。

塵埃分離集塵容器７に案内された含塵空気は、吸込管３６から容器本体３５の内周面を沿うようにして流れ、分離部５７に旋回流Ｆを発生させる。この旋回流Ｆは、含塵空気を空気と塵埃とに遠心分離する。分離された空気の一部は、旋回流Ｆの渦の中心近傍に配置された濾過部４１を抜け開口３９ａを経て排気風路５５に至る（図２中、実線矢Ｆｒ）。分離された空気の残部および分離された塵埃は、容器本体３５の内周面に沿って旋回しつつ隙間５１、５２を通過して集塵室５６へ流れ込む。

集塵室５６に流れ込む塵埃は、繊維状の塵埃の他に、開口５４ａおよび濾過部４５を透過可能な微細な粒子状の細塵を含んでいる。繊維状の塵埃は、カップ部材４２内を旋回している間に纏まり、柱状部材４３の周囲を取り囲むようにして蓄積される。

他方、集塵室５６に流れ込んだ空気は、カップ部材４２の開口５４ａを通じて集塵室５６から分離部５７に戻ろうとする。ところが、カップ部材４２内から開口５４ａを介して吹き出す空気は、集塵室５６と分離部５７との間に設けられた円盤４６によって遮られているため流速が低下する。また、この空気の一部は分離部５７へ戻るものの、他部は隙間５１を流れる旋回流Ｆに合流して集塵室５６へ環流Ｆｃを発生させる。

このような空気の流れを生じさせる塵埃分離集塵容器７は、集塵室５６から分離部５７へ戻る空気の流速を低下させ、また、この空気の一部を集塵室５６へ環流させることによって、濾過部４５では捕捉しきれない細塵を集塵室５６に留まらせて、分離部５７側へ戻りにくくし、ひいてはプリーツフィルタ部４８へ細塵が到達することを抑制させる。

また、塵埃分離集塵容器７は、繊維状の塵埃をカップ部材４２の内側に蓄積するので、旋回流Ｆや環流Ｆｃによって繊維状の塵埃が分離部５７側に逆流することを確実に防ぐ。

さらに、塵埃分離集塵容器７は、カップ部材４２内周面を容器本体３５の他方の底部３５ｂ（すなわち、蓋体５８）側へ向けて拡開させて形成されるため、容器本体３５の他方の底部３５ｂを下方に指向させたときに集塵室５６に蓄積された塵埃を蓋体５８側へ誘導し、蓋体５８の開放によって塵埃を容器本体３５外へ廃棄しやすい。

したがって、本実施形態に係る塵埃分離集塵容器７によれば、円筒形状の容器本体３５を備え、容器本体３５の内部に旋回流Ｆを発生させて含塵空気の遠心分離を行うと同時に分離された塵埃の蓄積を行いつつ、一旦蓄積された塵埃を確実に捕集できる。

なお、本実施形態に係る電気掃除機１は、キャニスタ型のものに限らず、アップライト型、スティック型、あるいはハンディ型などのものであってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
３ 管部
５ 本体ケース
６ 車輪
７ 塵埃分離集塵容器
８ 電動送風機
９ 本体制御部
１１ 電源コード
１２ 本体接続口
１４ 電源プラグ
１９ 接続管
２１ 集塵ホース
２２ 手元操作管
２３ 把持部
２４ 操作部
２４ａ 停止スイッチ
２４ｂ 起動スイッチ
２５ 延長管
２６ 吸込口体
２８ 吸込口
２９ 回転清掃体
３１ 電動機
３５ 容器本体
３５ａ 底部
３５ｂ 底部
３５ｃ 側壁
３６ 吸込管
３７ 吐出管
３９ 隔壁
３９ａ 開口
４１ 濾過部
４２ カップ部材
４３ 柱状部材
４５ 濾過部
４６ 円盤
４８ プリーツフィルタ部
５１ 隙間
５２ 隙間
５３ 側壁
５４ 底壁
５４ａ 開口
５５ 排気風路
５６ 集塵室
５７ 分離部
５８ 蓋体
６１ ヒンジ機構
６２ 内筒
６２ａ 開口
６３ 隙間

Claims (6)

1. 有底円筒形状の容器本体と、
   前記容器本体の側壁に接続されて前記容器本体の内周面に沿うように空気を導く吸込管と、
   前記吸込管よりも前記容器本体の一方の底部側によせて前記容器本体の側壁に接続された吐出管と、
   前記吸込管と前記吐出管との間を仕切り前記容器本体に対して略同心の第一開口を有する隔壁と、
   前記容器本体と略同心の筒形状を有し前記容器本体に収容されて前記吸込管を臨むとともに前記第一開口に設けられた第一フィルタ部と、
   前記容器本体の他方の底部の内面へ向けて開放された有底円筒形状を有し前記第一フィルタ部よりも前記容器本体の他方の底部側に配置されるとともに前記容器本体の内周面および他方の底部の内面との間に隙間を形成する側壁と第二開口を有する底壁とからなるカップ部材と、
   前記第二開口に設けられた第二フィルタ部と、
   前記第一フィルタ部と前記第二フィルタ部との間に配置されて前記カップ部材の底壁との間に隙間を形成する円盤と、を備えたことを特徴とする塵埃分離集塵容器。
2. 前記容器本体の内周面と前記カップ部材の外周面との隙間における流路断面積Ｓ１と、前記カップ部材の底壁と前記円盤の縁との隙間における流路断面積Ｓ２との関係は、流路断面積Ｓ１＞流路断面積Ｓ２であることを特徴とする請求項１に記載の塵埃分離集塵容器。
3. 前記円盤は、前記容器本体の中心線方向視において前記第二フィルタ部を覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の塵埃分離集塵容器。
4. 前記円盤は、内周部から外周部へ向かって前記カップ部材の底壁に近づく傘形状に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の塵埃分離集塵容器。
5. 前記容器本体の内周面と前記カップ部材の外周面との隙間における流路断面積Ｓ１と、前記容器本体の他方の底部の内面と前記カップ部材の開放端との隙間における流路断面積Ｓ３との関係は、流路断面積Ｓ３＞流路断面積Ｓ１であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塵埃分離集塵容器。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の塵埃分離集塵容器と、
   前記塵埃分離集塵容器が着脱分離に装着された掃除機本体と、を備えたことを特徴とする電気掃除機。

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