JP5741104B2 - Temperature reduction tower - Google Patents
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Description
本発明は、ガスを冷却する減温塔に関する。 The present invention relates to a temperature reducing tower for cooling a gas.
従来、特許文献1では液体を貯留した冷却槽中に上方からガスを導入し、ガス中の塩化水素を液体に溶解させている。また、特許文献2では鉛直上方から供給されるガスに液体を噴霧し、塔の内周面に液膜を形成して壁面保護を図っている。
Conventionally, in
しかしながら特許文献1にあっては、ガスを液体中に導入するための圧力が必要であり、系全体の圧力損失が増大するという問題があった。また、特許文献2では塔の鉛直上方から供給されるガスを乱流域に保つための縮小部が設けられており、構造が煩雑である。いずれも、下側からガスを供給し、上側から散水して塔の内周面を液膜で保護する際、局所的な流速増大が問題となる点については記載されていない。
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、圧力損失を低減しつつ塔内周面の壁面を保護し、かつ簡易な構成を実現した減温塔を提供することにある。
However,
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a temperature reducing tower that protects the wall surface of the inner peripheral surface of the tower while reducing pressure loss and realizes a simple configuration. It is to provide.
上述の目的を解決するため、本願発明では、円筒状の塔と、前記塔に接続し、前記塔の内周面に液体を供給するとともに、この内周面の表面に液膜を形成する散水管と、前記散水管の鉛直下方側で前記塔の内周側に接続し、前記塔の内周側に突出して延在する円柱状のノズルとを備え、
前記ノズルから前記塔の内周側にガスを供給し、前記散水管から供給される液体により、前記塔内を上昇する前記ガスを冷却する減温塔であって、前記塔の底部は、前記散水管から供給され、前記内周面に沿って流れた液体を一時的に貯留する貯留部であって、前記貯留された液体の表面は、前記ノズルの鉛直下方側に位置し、前記ノズルから前記減温塔内周面の鉛直上側頂部までの距離をH1、前記ノズルから前記貯留された液体の液面までの距離をH2とすると、H1>H2であって、前記ノズルは、前記塔内周側への突出方向先端側を底部とする有底の円筒形状であって、前記貯留された液体の液面に対し離間して設けられるとともに、前記塔の鉛直上方側に複数円形開口する上側開口部と、鉛直下方側に複数円形開口する下側開口部を有し、前記上側開口部のノズル軸方向略中心部は、前記塔の中心軸に対し、前記ノズルの根元部側に偏心して設けられ、前記上側開口部の開口面積は、前記下側開口部の開口面積よりも大きく設けられ、前記上側開口部を形成する円形開口の数は、前記下側開口部を形成する円形開口の数よりも多いこととした。
In order to solve the above-mentioned object, in the present invention, a cylindrical tower is connected to the tower, and a liquid is supplied to the inner peripheral surface of the tower and a liquid film is formed on the inner peripheral surface. A water pipe, and a columnar nozzle connected to the inner peripheral side of the tower on the vertically lower side of the sprinkling pipe and projecting and extending to the inner peripheral side of the tower,
A temperature reducing tower that supplies gas from the nozzle to the inner peripheral side of the tower and cools the gas rising in the tower by liquid supplied from the sprinkling pipe, and the bottom of the tower is A storage section for temporarily storing the liquid supplied from the water spray pipe and flowing along the inner peripheral surface, wherein the surface of the stored liquid is positioned vertically below the nozzle, and H1> H2, where H1 is the distance from the nozzle to the vertical top of the inner peripheral surface of the temperature reducing tower, and H2 is the distance from the nozzle to the liquid level of the stored liquid . A bottomed cylindrical shape with the front end side in the protruding direction to the circumferential side as a bottom, and is provided apart from the liquid level of the stored liquid, and an upper side that opens a plurality of circles vertically above the tower Opening and lower opening with multiple circular openings vertically below A nozzle axis direction substantially central portion of the upper opening, the center axis of the tower, provided eccentrically on the base portion side of the nozzle, the opening area of the upper opening, said lower opening And the number of circular openings forming the upper opening is larger than the number of circular openings forming the lower opening.
よって、圧力損失を低減しつつ塔内周面の壁面を保護し、かつ簡易な構成を実現した減温塔を提供できる。 Therefore, it is possible to provide a temperature reducing tower that protects the wall surface on the inner peripheral surface of the tower while reducing pressure loss and realizes a simple configuration.
[実施の形態1]
[減温塔の概要]
図1は本発明の減温塔1の概略図である。減温塔1は鉛直方向を軸とする円筒形状であって、円筒側面の外周側から内周側に突出するノズル100が設けられている。このノズル100は減温塔1の鉛直下方側に設けられ、他の機器(脱塩素設備等)から排出される高温の排ガスを減温塔1内周側に供給する。また、減温塔1の鉛直上方側には水を散水する散水管3が設けられ、この水によって、ノズル100から排出された排ガスを冷却する。冷却後のガスは減温塔1の頂部12から系外に排出される。
[Embodiment 1]
[Overview of the cooling tower]
FIG. 1 is a schematic view of a
減温塔1の底部であってノズル100の鉛直下方側には、散水管3から散水された水、および系外から供給される冷却水を一時的に貯留する貯留部14が設けられている。この貯留部14に滞留する貯留水15はポンプ2によって汲み出され、一部は散水管を介し減温塔1内に供給されて水滴31を形成し、一部は排水として系外に排出される。また水滴31の一部は内周11に到達し、内周11を覆う水膜32が形成される(図2参照)。
At the bottom of the temperature-decreasing
ノズル100は、貯留水15の水面16よりも鉛直上方側に設けられ、貯留水15と離間するとともに接触しないよう設けられる。貯留水15は排ガス冷却後の水滴31が混入するため、排ガス中の塩化水素等の成分が貯留水15に供給される。したがって、ノズル100と貯留水15とを離間させ、塩化水素等がノズル100に影響を及ぼすことを回避する。
The
減温塔1の内側の最頂部12とノズル100との距離をH1、貯留水15の水面16とノズル100までの距離をH2とすると、ノズル100はH1>H2となる位置に設けられている。したがって、減温塔1の内周側においては、ノズル100の鉛直下方側の容積は、ノズル100の鉛直上方側の容積よりも小さく形成されることとなる。
The
ノズル100には2つの開口部110,120が設けられている。円筒形状のノズル100の鉛直上方側には上方側開口部110が開口し、鉛直下方側には下方側開口部120が開口する。他の機器からノズル100に供給された排ガスは、この2つの開口部110,120から減温塔1内に導入され、冷却される。
The
[ノズルの詳細]
図2は本願における減温塔1の軸方向B−B断面図(図4参照)、図3は減温塔1の軸方向C−C断面図(図4参照)、図4は図3のA−A断面図である。なお、以下では減温塔1に対しノズル100が挿入される方向をx軸正方向とし、鉛直上方側をz軸正方向とする。また、x軸、z軸に直交し、図4の図面上側をy軸正方向とする。
[Details of nozzle]
2 is a sectional view taken along the line B-B of the
略中空円筒形状のノズル100は減温塔1に対しx軸正方向側に向かって挿入され、x軸方向のノズル底部101は閉塞されている。また外周側であってz軸正方向側には上側開口部110が形成され、z軸下方側には下側開口部120が形成されている。上側開口部110のx軸方向略中心位置Mは、円筒状の減温塔1の軸心Oに対しx軸負方向側に偏心している。ノズル100設置位置における減温塔1の半径をrとすると、軸心Oに対する略中心部Mの偏心量は0.3r〜0.4rである。
The substantially hollow
各開口部110,120は、複数の円形開口110a,120aによりノズル100の円筒外周面を牙孔して形成される。コスト低減のため各円形開口110a,120aはそれぞれ同一形状の円形開口によって形成され、各開口部110,120の開口面積S1,S2は各円形開口110a,120aの数に比例することとなる(図2参照)。本実施形態では上側円形開口110aは下側円形開口120aよりも多く設けられ、したがって上側開口部110の開口面積は下側開口部120よりも大きくなる。
Each of the
また、各開口部110,120は、中空円筒状のノズル100先端部における底面内側105とは離間して設けられている。すなわち、各開口部110,120の開口先端部112,122は底面内側105とは離間し、したがって各開口部110,120と底面内側105との間にはノズル100のノズル側面103に覆われた空隙部130が形成される。
The
なお、ノズル100と減温塔内周11の距離は軸Gを含む水平面N(図4参照)上で最も短くなるため、ノズル100の水平方向端部103aからガスが排出されることは好ましくない。上側開口部110から排出されたガスは自身の熱に基づく上昇気流によって鉛直上方側に移動するが、下側開口部120が軸Gよりも鉛直上方側に開口する場合、下側開口部120から排出されたガスが水平面N上に排出されて流速が低下しないまま減温塔内周11に当たり、形成された水膜32が飛散して壁面保護が図れないおそれがある。
Since the distance between the
したがって、上側開口部110をノズル100の軸Gよりも鉛直上方側に開口させ、下側開口部120を軸Gよりも鉛直下方側に開口させることで、排ガスを水平面N上に排出されることを回避し、壁面保護を図るものである。なお、上側開口部110の開口面積S1と下側開口部120の開口面積S2の比は、1<(S1/S2)≦2.0である。
Therefore, exhaust gas is discharged onto the horizontal plane N by opening the
[ノズル偏心と減温塔内周面保護の相関]
図5は、本願における減温塔1内のガス流を示す図である。
(本願:ノズル上側開口部からの流れ)
図5の太一点鎖線は、ノズル100の上側開口部110から排出されるガス流を示す図である。ガス流はノズル100内をx軸正方向側に流れているため、上側開口部110から排出された後も、慣性によってx軸正方向側に流れ、減温塔内周11であってノズル底部101に対向するノズル対向面11aに衝突するおそれがある。その場合、ノズル対向面11aに形成された水膜32がガス流によって飛散し、内周面11が剥き出しになって内周面11が高温のガス流にさらされるおそれがある。
[Correlation between nozzle eccentricity and protection of inner surface of cooling tower]
FIG. 5 is a diagram showing a gas flow in the
(Application: Flow from nozzle upper opening)
5 is a diagram illustrating a gas flow discharged from the
本願では、各開口部110,120のx軸方向略中心位置Mが減温塔1の軸心Oに対しx軸負方向側に偏心しており、この偏心に伴って上側開口先端部112もx軸負方向側に移動するため、各開口部110,120が偏心しない場合(図6〜図8参照)と比べて上側開口先端部112とノズル対向面11aとの距離が大きくなる。
In the present application, the approximate center position M in the x-axis direction of the
したがって、各開口部110,120が偏心しない場合と比べ、本願では上側開口部110から排出された後ノズル対向面11aに至るまでの距離が大きいため、排出されたガス流の速度はより低下することとなる。よって、ノズル対向面11aの水膜32がガス流によって飛散するおそれを低減させ、高温のガス流から内周面11をより保護することが可能となる。
Therefore, compared with the case where each opening part 110,120 is not eccentric, in this application, since the distance from the
(本願:ノズル下側開口部からの流れ)
図5の細破線は、ノズル100の下側開口部120から排出されるガス流を示す図である。上側開口部110から排出されたガス流(太一点鎖線)と同様、各開口部110,120の偏心によってノズル対向面11aにおけるガス流は低下する。
(This application: Flow from the nozzle lower opening)
A thin broken line in FIG. 5 is a diagram showing a gas flow discharged from the
ここで、ノズル100の鉛直下方側(z軸負方向側)には滞留水15が存在するため、減温塔1内部においてはノズル100の鉛直上方と下方では容積が異なる。すなわち、ノズル側面103の鉛直上方側の上端部103aとノズル頂部102との距離をH1、ノズル側面103の鉛直下方側の下端部103bと水面16との距離をH2とすると、H1>H2に設けられている。
Here, since the staying
そのため、ノズル100の鉛直下方側は上方側に比べて容積が小さく、その分ガス流の逃げ場が少ない。したがって下側開口部120から排出されたガスは水面16の下方側に逃げることができないため、流速が十分低下しないままノズル対向面11aに衝突するおそれが高い。
Therefore, the vertical lower side of the
したがって本願では、下側開口部120の面積S2を上側開口部110の面積S1よりも小さく設ける。これにより、ノズル100内のガスのうち、下側開口部120から排出されるガス量は、上側開口部110から排出されるガス量よりも相対的に少なくなり、ノズル100の鉛直下方側に導入されるガスの流量も減少する。よって、下側開口部120から排出されたガスがノズル対向面11aに到達したとしても、流量が小さいため水膜32に与える影響は小さくなり、水膜32の飛散を低減することが可能となる。
Therefore, in the present application, the area S2 of the
また、本願では下側開口部120の開口先端部122は、上側開口部110の開口先端部112よりもx軸負方向側(ノズル根元部104側)に位置するため、上側開口部110と比べて下側開口部120の開口先端部122とノズル対向面11aとの距離がより大きくなる。したがって、上側開口部110から排出されるガス流と比べ、下側開口部120から排出されたガス流速をノズル対向面11aに到達するまでにより低下させ、ノズル対向面11aにおける水膜32の保護を図ることが可能である。
Further, in the present application, the opening
(本願:ノズル底部で反転する反転流)
図5の二点鎖線は、ノズル100のx軸正方向側に設けられた空隙部130によって反転するガス流を示す図である。空隙部130はノズル底部101によってx軸正方向側を閉塞され、またノズル側面103によって周囲を覆われており、x軸正方向側に凹む凹部となっている。そのため、空隙部130に進入したガス流はノズル底部101により反転し、さらにノズル側面103によってx軸負方向側に案内される。
(Application: Reverse flow that reverses at the bottom of the nozzle)
A two-dot chain line in FIG. 5 is a diagram showing a gas flow that is reversed by the
したがって空隙部130に進入したガス流は、ノズル底部101で反転するとともに速度が低下し、ガス自身の熱に基づく上昇気流によってノズル対向面11aに衝突することなくノズル上方側開口部110から排出される。空隙部130で反転しノズル下方側開口部120から排出されるガスも、x軸正方向の速度成分が低下するためノズル対向面11aの水膜32に与える影響は軽微である。
Therefore, the gas flow that has entered the
また、複数の円形開口110a,120aにより各開口部110,120を形成するため、各円形開口110a,120aの間に形成される遮蔽部110b、120bが抵抗となり、さらに各開口部110,120の合計面積がノズル100の断面積より大きいために、円形開口110ノズル100から流出するガスの流速が低下する。したがって、減温塔1内での流速がさらに低減され、水膜32の保護をさらに図ることができる。
Further, since the
また、下側開口部120の開口先端部122がx軸負方向側に位置するため、ノズル底部101から下側開口先端部122までの距離m2は、ノズル底部101から上側開口先端部112までの距離m1よりも長くなる(図5参照)。すなわち、ノズル底面内側105で反転した反転流はノズル側面103によってx軸負方向側に案内されるが、鉛直上方側の上端部103aよりも、鉛直下方側の下端部103bのほうが距離が長く設けられることとなる。
In addition, since the
したがって、ノズル底部101にて反転したガス流は鉛直下方側の下端部103bにおいてより長い距離を案内され、x軸負方向側に向かって流れる。そのため、下側開口部120から排出されるガス流速は下端部103bにより案内された反転流により減速された後に排出されるため、ノズル100の鉛直下方側における流速がさらに低減される。
Therefore, the gas flow reversed at the
(比較例)
図6は比較例における減温塔1の軸方向B−B断面図(図7参照)、図7は径方向A−A断面図(図6参照)である。比較例では上側、下側開口部110’、120’の略中心位置M’は、減温塔1の軸心Oと一致し、偏心はしていない。また、上側、下側開口部110’、120’の開口面積はともに等しく、形状も同一である。すなわち、開口面積はともに等しくS1であり、x軸方向幅はともに2L、y軸方向幅はともにw1である。
(Comparative example)
FIG. 6 is an axial BB sectional view (see FIG. 7) of the
図8は比較例における減温塔1内のガス流を示す図である。比較例ではノズル100’の上側、下側開口部110’、120’が減温塔1の軸心Oに対し偏心せず一致するため、本願と比べて各開口部110’,120’の開口先端部112’,122’とノズル対向面11aとの距離が短くなり、上側、下側開口部110’、120’から排出されたガスは、流速が十分低下しないままノズル対向面11aに衝突する。そのため、本願と比べてノズル対向面11aにおける水膜32が飛散しやすく、ノズル対向面11aの壁面保護が不十分となる。
FIG. 8 is a diagram showing a gas flow in the
また、各開口部110’,120’の面積が等しいため、排出されるガスの流量は上側開口部110’と下側開口部120’でほぼ等しくなる。したがって、本願と比べ、比較例では鉛直下方側に排出されるガス流量が相対的に増大するため、鉛直上方側に比べて容積の小さいノズル100’の鉛直下方側の領域における流量が増大し、ガス流の速度が低下しないままノズル対向面11aに衝突して水膜32を飛散させるおそれがある。
Further, since the areas of the
[本願の効果]
円筒状の減温塔1と、
減温塔1に接続し、減温塔1の内周面11に液体を供給するとともに、この内周面11の表面に液膜32を形成する散水管3と、
散水管3の鉛直下方側で塔1の内周側に接続し、減温塔1の内周側に突出して延在する円柱状のノズル100とを備え、
ノズル100から減温塔1の内周側にガスを供給し、散水管3から供給される液体により、減温塔1内を上昇するガスを冷却する減温塔であって、
ノズル100は、減温塔内周側への突出方向先端側を底部とする有底の円筒形状であって、この円筒状側面の少なくとも上方側に開口する開口部110,120を有し、
開口部110,120のノズル軸方向略中心部Mは、減温塔1の中心軸Oに対し、ノズル100の根元部104側に偏心して設けられ、
開口部は、ノズル100の円筒状側面に複数設けられた円形開口110a,120aにより形成されることとした。
[Effects of the present application]
And reducing
The
A
A temperature reducing tower that supplies gas from the
The
The substantially central portion M in the nozzle axis direction of the
The openings are formed by circular openings 110 a and 120 a provided in a plurality on the cylindrical side surface of the
ノズル100先端側を閉塞することにより、ノズル100先端側に向かうガス流が高い流速を保ったまま減温塔内周面11に直接吹き付けられることを回避し、減温塔内周側の液膜切れを低減することができる。また、ノズル100先端を閉塞した場合であっても開口部110,120から流出した高速のガス流が減温塔内周面11に当たるが、開口部110,120の略中心部Mをノズル根元部104側に偏心させることで、開口部110,120から流出したガス流が減温塔内周面11に至るまでの距離を長く設け、減温塔内周面11に到達するガス流速を低減させることができる。
By closing the tip end side of the
また、ノズル開口部110,120を1つの開口とする場合、開口部110,120におけるガス流の抵抗が少ないためガス流速が低下しづらい。これに対し、円形開口110a,120aをノズル100円周面に複数設けてノズル開口部110,120を形成することにより、各円形開口110a,120a同士の間に存在する遮蔽部110b、120bがガス流の抵抗となり、さらに各開口部110,120の合計面積がノズル100の断面積より大きいために、排出されるガス流速を低減させることが可能となる。よって、減温塔内周面11におけるガス流速を低減させ、水膜32の飛散をさらに抑制することができる。
Further, when the
複数の円形開口110aは、同一の円形であることとした。同一形状とすることで、加工工数を低減することができる。
Circular opening 110a of the multiple was set to be identical circular. By making it the same shape, the number of processing steps can be reduced.
(1)減温塔1の底部は、散水管3から供給され、内周面11に沿って流れた液体を一時的に貯留する貯留部14であって、
貯留された水15の水面16は、ノズル100の鉛直下方側に位置し、
ノズル100から減温塔内周面11の鉛直上側頂部12までの距離をH1、ノズル100から水面16までの距離をH2とすると、H1>H2であって、
ノズル100は、水面16に対し離間して設けられるとともに、減温塔1の鉛直上方側に開口する上側開口部110と、鉛直下方側に開口する下側開口部120を有し、
上側開口部110の開口面積は、下側開口部120の開口面積よりも大きく設けられ、 上側開口部110を形成する円形開口110aの数は、下側開口部120を形成する円形開口120aの数よりも多いこととした。
( 1 ) The bottom of the temperature-decreasing
The
When the distance from the
The
The opening area of the
円形開口110a,120aの数を変更することで上側と下側の開口面積が変更可能となり、開口面積の調整が容易である。 By changing the number of the circular openings 110a and 120a, the upper and lower opening areas can be changed, and the opening area can be easily adjusted.
(2)下側開口部120のノズル先端側端部122は、上側開口部110のノズル先端側端部112よりも根元部104側に位置することとした。
下側開口部120のノズル先端側端部122を上側開口部110よりも根元部104側に設けることで、その分下側開口部120の先端側端部122と減温塔1の内周面11とを距離を離間させ、ノズル対向面11a付近であってノズル100よりも下方側のガス流速を低減させ、より水膜32の保護を図ることができる。
( 2 ) The
By providing the nozzle
ガスを冷却する減温塔・冷却塔一般に用いることができる。 It can be used in general for a temperature reducing tower or a cooling tower for cooling a gas.
1 減温塔
3 散水管
11 内周面
12 鉛直上側頂部
14 貯留部
15 水
16 水面
32 水膜
100 ノズル
104 ノズル根元部
110 上側開口部
120 下側開口部
112、122 ノズル先端側端部
M ノズル軸方向略中心部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記塔に接続し、前記塔の内周面に液体を供給するとともに、この内周面の表面に液膜を形成する散水管と、
前記散水管の鉛直下方側で前記塔の内周側に接続し、前記塔の内周側に突出して延在する円柱状のノズルと
を備え、
前記ノズルから前記塔の内周側にガスを供給し、前記散水管から供給される液体により、前記塔内を上昇する前記ガスを冷却する減温塔であって、
前記塔の底部は、前記散水管から供給され、前記内周面に沿って流れた液体を一時的に貯留する貯留部であって、
前記貯留された液体の表面は、前記ノズルの鉛直下方側に位置し、
前記ノズルから前記減温塔内周面の鉛直上側頂部までの距離をH1、前記ノズルから前記貯留された液体の液面までの距離をH2とすると、H1>H2であって、
前記ノズルは、前記塔内周側への突出方向先端側を底部とする有底の円筒形状であって、前記貯留された液体の液面に対し離間して設けられるとともに、前記塔の鉛直上方側に複数円形開口する上側開口部と、鉛直下方側に複数円形開口する下側開口部を有し、
前記上側開口部のノズル軸方向略中心部は、前記塔の中心軸に対し、前記ノズルの根元部側に偏心して設けられ、
前記上側開口部の開口面積は、前記下側開口部の開口面積よりも大きく設けられ、
前記上側開口部を形成する円形開口の数は、前記下側開口部を形成する円形開口の数よりも多いこと
を特徴とする減温塔。
A cylindrical tower,
A sprinkler pipe connected to the tower and supplying a liquid to the inner peripheral surface of the tower, and forming a liquid film on the surface of the inner peripheral surface;
A columnar nozzle connected to the inner peripheral side of the tower on the vertically lower side of the sprinkling pipe, and protruding and extending to the inner peripheral side of the tower;
A temperature reducing tower that supplies gas from the nozzle to the inner peripheral side of the tower and cools the gas rising in the tower by a liquid supplied from the watering pipe,
The bottom of the tower is a reservoir that temporarily stores the liquid that is supplied from the sprinkler pipe and flows along the inner peripheral surface,
The surface of the stored liquid is located on the vertically lower side of the nozzle,
H1> H2 where H1 is the distance from the nozzle to the vertical upper top of the inner peripheral surface of the temperature reducing tower, and H2 is the distance from the nozzle to the liquid level of the stored liquid.
The nozzle is a bottomed cylindrical shape having a bottom portion in a protruding direction toward the inner peripheral side of the tower, and is provided separately from the liquid level of the stored liquid, and vertically above the tower An upper opening having a plurality of circular openings on the side, and a lower opening having a plurality of circular openings on the vertically lower side,
The substantially central portion in the nozzle axis direction of the upper opening is provided eccentric to the root side of the nozzle with respect to the central axis of the tower,
The opening area of the upper opening is provided larger than the opening area of the lower opening,
The number of circular openings that form the upper opening is greater than the number of circular openings that form the lower opening .
前記下側開口部の前記ノズル先端側端部は、前記上側開口部の前記ノズル先端側端部よりも前記根元部側に位置すること
を特徴とする減温塔。 The temperature reducing tower according to claim 1 ,
The nozzle tip side end of the lower opening is positioned closer to the root side than the nozzle tip side end of the upper opening.
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