JP7252063B2 - photovoltaic device - Google Patents

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Description

この発明は太陽光発電装置、詳しくは、従来のものに比べ格段に高い効率で発電することが出来る太陽光発電装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photovoltaic power generation device, and more particularly, to a photovoltaic power generation device capable of generating power with significantly higher efficiency than conventional ones.

再生可能エネルギーとしての太陽光を利用した発電は、地球温暖化防止の為に有効であるとして、近年多く設置されている。 Power generation using sunlight as renewable energy has been widely installed in recent years as it is effective in preventing global warming.

なしnone

なしnone

太陽光発電は、太陽から地上に降り注ぐ光エネルギーが太陽光発電パネルに当たった際の光起電力効果によって電気が起きる現象を利用したものであり、太陽光発電パネルを建築物の屋根や休閑地などに設置することにより、実施されている。 Photovoltaic power generation utilizes the phenomenon in which electricity is generated by the photovoltaic effect when the light energy that falls from the sun to the ground hits the photovoltaic panels. This is implemented by installing

太陽光発電は、太陽光が当たりさえすれば電力が生み出される発電方法であり、火力発電の様に燃料を必要とせず、本体にはタービンなどの精密な可動部分もないので、故障しにくく、信頼性が高いが、太陽光発電パネルに当たる太陽光の強弱、つまり日照量によって発電量が直接的に左右されるので、電力の安定的な供給という面においては、他の発電方法より劣っている点は否めない。 Solar power generation is a power generation method that produces electricity as long as it is exposed to sunlight. Unlike thermal power generation, it does not require fuel and does not have precise moving parts such as turbines, so it is less likely to break down. Although it is highly reliable, it is inferior to other power generation methods in terms of stable power supply because the amount of power generated is directly affected by the strength of the sunlight hitting the solar power generation panel, that is, the amount of sunlight. The point is undeniable.

一般的に、太陽光発電パネルは、建築物の南側の屋根や休閑地の南向き斜面などに設置し、少しでも高い密度で太陽光が太陽光発電パネルに当たる様、それなりに配慮はしているが、太陽光発電パネル自体は設置箇所に固定されているのが普通であり、日の出から日没までの運行軌道上を時々刻々移動する太陽の位置に太陽光発電パネルが追従出来る様にはなっておらず、太陽の位置によって太陽光発電パネルに当たる太陽光の密度が変化し、発電量の多い時刻と少ない時刻とが生じることが避けられず、太陽光のエネルギーを利用し切れてはいなかった。 In general, solar power generation panels are installed on roofs on the south side of buildings or on slopes facing the south of fallow land, and consideration is given to ensure that the solar power generation panels receive as much sunlight as possible. The solar power generation panel itself is usually fixed to the installation location, and it is not possible for the solar power generation panel to follow the position of the sun, which moves from time to time on the operating trajectory from sunrise to sunset. However, the density of the sunlight striking the photovoltaic panel changes depending on the position of the sun, and it is inevitable that there will be times when the amount of power generated is high and times when the amount of power generated is low.

運行軌道上の太陽の位置に応じて太陽光発電パネルの角度が変更出来る様になっておれば、効率的な太陽光発電が可能となることは自明の理であるが、太陽光発電パネルは露天に設置されるのが普通であり、常に風雨に晒される過酷な条件下に置かれるので、角度を変換する為の機構も、非常に高い信頼性が要求され、コスト的にもこれに応えることはむずかしかった。
特に、休閑地などの設置される太陽光発電パネルは、効率性の点から一辺が２０メートルにも及ぶ非常に大きいものが用いられつつあるが、この様な巨大な太陽光発電パネルの角度を太陽の位置に応じて手軽に変更出来る信頼性の高い装置は見当たらなかった。 It is self-evident that if the angle of the solar power generation panel can be changed according to the position of the sun on the train orbit, efficient solar power generation will be possible. It is usually installed in the open air and is always exposed to the wind and rain under severe conditions, so the mechanism for changing the angle also requires extremely high reliability, and it also responds to this in terms of cost. It was difficult.
In particular, solar power generation panels installed in fallow land, etc., are being used from the point of view of efficiency. I could not find a highly reliable device that can be easily changed according to the position of the .

本発明者は、太陽光発電パネルによる効率的な発電を実現すべく、太陽光発電パネルの角度の変換に関する上記の問題点を解決せんとして鋭意研究を行った結果、高い信頼性かつ低コストで太陽光発電パネルの角度を太陽の位置に応じて手軽に変換出来、効率的な太陽光発電を実現出来る太陽光発電装置を開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。 In order to realize efficient power generation by photovoltaic panels, the present inventors have conducted intensive research to solve the above problems related to angle conversion of photovoltaic panels. We have succeeded in developing a photovoltaic power generation device capable of easily changing the angle of the photovoltaic power generation panel according to the position of the sun and realizing efficient photovoltaic power generation.

南に向かって傾斜した基部の上面に、南北方向へ複数の支柱を間隔をあけて植設し、これら支柱の上端に、支柱間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフトを軸受を介して横架すると共に、矩形状をなした太陽光発電パネルを、その裏面に固定された軸受を介して太陽光発電パネル支持シャフトに揺動自在に軸支し、前記太陽光発電パネル支持シャフトの巻胴に数回回巻されたワイヤーロープの両端を、太陽光発電パネルの裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車を介して基部の両端近傍に振り分け状に固定し、太陽光発電パネル支持シャフトを回転させることにより、巻胴に巻き込まれるワイヤーロープの索引力により太陽光発電パネルの角度を太陽の運行軌道に応じて変化させられる様にして、上記課題を解決した。 A plurality of pillars are planted at intervals in the north-south direction on the upper surface of the base, which is inclined toward the south. The photovoltaic panel support shaft is horizontally mounted via bearings, and the rectangular photovoltaic panel is pivotally pivoted on the photovoltaic panel support shaft via bearings fixed to the back surface of the photovoltaic panel. Both ends of the wire rope wound several times on the winding drum of the photovoltaic panel support shaft are attached to the base via a pair of wire rope guide pulleys fixed near both ends of the back surface of the photovoltaic panel. By fixing the photovoltaic panel support shafts in a distributed manner near both ends and rotating the photovoltaic panel support shaft, the traction force of the wire rope wound around the winding drum can be used to change the angle of the photovoltaic panel according to the path of the sun. to solve the above problem.

傾斜した基部が南を向く様に設置するが、この設置位置においては、太陽光発電パネルは東西方向、つまり日の出の方向から日没の方向へと、太陽の運行軌道に添って連続的にその角度を変更出来る状態に置かれる。
この状態において、太陽光発電パネル支持シャフトを駆動装置で回転させ、巻胴に回巻されているワイヤーロープを引っ張り、太陽光発電パネルの東側の端縁を下死点まで引き下げれば、太陽光発電パネルは日の出の際の太陽の方向を向くことになる。
この位置を出発点として、太陽光発電パネル支持シャフトを連続的あるいは間歇的に回転させることにより、太陽の動きに合わせて太陽光発電パネルの角度を序々に変化させれば、太陽光発電パネルは常に運行軌道上の太陽の方向を指向することになり、日の出から日没まで最も効率よい状態で発電を実施出来る。 Installed with the sloping base facing south, in this installation position the photovoltaic panels are continuously oriented in the east-west direction, i.e. from sunrise to sunset, following the path of the sun. It is placed in a state where the angle can be changed.
In this state, if the photovoltaic panel support shaft is rotated by the driving device, the wire rope wound around the winding drum is pulled, and the edge on the east side of the photovoltaic panel is lowered to the bottom dead center, the sunlight The power panel will face the direction of the sun at sunrise.
Starting from this position, the photovoltaic panel support shaft is rotated continuously or intermittently to gradually change the angle of the photovoltaic panel according to the movement of the sun. It will always point in the direction of the sun on the operating orbit, so it can generate power in the most efficient state from sunrise to sunset.

なお、駆動装置に太陽の動きに同期してその動きを制御する制御装置やタイマーを付設しておけば、人手を介することなく、自動的に太陽光発電パネルの角度を太陽の動きに追従させることが出来、更に便利である。 If a control device or timer is attached to the driving device to control its movement in synchronization with the movement of the sun, the angle of the photovoltaic power generation panel will automatically follow the movement of the sun without human intervention. It is possible and more convenient.

又、太陽光発電パネルを太陽の動きに追従させる機構は、太陽光発電パネル支持シャフトに固定された巻胴と、中間部が巻胴に回巻され、両端が太陽光発電パネルの裏面を介して基部に固定されたワイヤーロープから構成されており、極めて単純なので、常に風雨に晒されている過酷な条件下においても、故障するおそれがほとんどなく、保守点検も容易で、高い実用性と信頼性を有している。 In addition, the mechanism that makes the solar panel follow the movement of the sun consists of a winding drum fixed to the solar panel support shaft, a middle portion wound around the winding drum, and both ends passing through the back surface of the solar panel. It consists of a wire rope fixed to the base and is extremely simple, so there is almost no risk of failure even under severe conditions such as constant exposure to wind and rain. have a sexuality.

南に向かって傾斜した基部の上面に、南北方向へ複数の支柱を間隔をあけて植設し、これら支柱の上端に、支柱間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフトを軸受を介して横架すると共に、矩形状をなした太陽光発電パネルを、その裏面に固定された軸受を介して太陽光発電装置パネル支持シャフトに揺動自在に軸支し、前記太陽光発電パネル支持シャフトの巻胴に数回回巻されたワイヤーロープの両端を、太陽光発電パネルの裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車を介して基部の両端近傍に振り分け状に固定し、太陽光発電パネル支持シャフトを回転させることにより、巻胴に巻き込まれるワイヤーロープの索引力により太陽光発電パネルの角度を運行軌道上の太陽の位置に追従させて変化させられる様にした点に最大の特徴が存する。 A plurality of pillars are planted at intervals in the north-south direction on the upper surface of the base, which is inclined toward the south. The photovoltaic panel support shaft is mounted horizontally via bearings, and the rectangular photovoltaic panel is swingably mounted on the photovoltaic panel support shaft via bearings fixed to the back surface of the photovoltaic panel. Both ends of the wire rope which is axially supported and wound several times around the winding drum of the photovoltaic panel support shaft are connected to the base via a pair of wire rope guide pulleys fixed near both ends of the back surface of the photovoltaic panel. By rotating the photovoltaic panel support shaft, the angle of the photovoltaic panel is made to follow the position of the sun on the running track by the gravitational force of the wire rope wound around the winding drum. The greatest feature is that it is made to be changed by pressing.

図中１は、この太陽光発電装置の基部であり、この実施例においては、１辺が２０メートル程度の矩形をなし、その一辺には脚部２が取付けられており、休閑地などの設置場所３に、第１図に示す様に、南を向く様に傾斜した状態で設置されている。なお、この実施例においては、脚部２の長さは約４メートルであり、地表面に対する傾斜角は約２０度である。そして、この基部１の上面には南北方向へ間隔をあけて複数の支柱４が上方に向かって平行に植設されている。この実施例においては、支柱４の長さは約４メートルである。
なお、この実施例においては支柱４は２本植設されているが、３本あるいはそれ以上であっても良い。
そして、これら支柱４の上端には、支柱４，４間を跨ぐ様に、外周に円筒状の巻胴（ドラム）６が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフト５が軸受７を介して横架されている。
巻胴６は、図４に示す様に、両端に鍔状の拡径部９を有する丈の短い円筒状を呈し、一対の拡径部９，９に挟まれた中央部分１１の外周面に、後記するワイヤーロープ１０が回巻される様になっている部材であり、この実施例においては太陽光発電パネル支持シャフト５への取付けの便を考慮し、軸芯方向に沿って２部材に分割されており、これらをネジ１２によって結合して一体化する様になっている。
又、ワイヤーロープ１０が回巻される中央部分１１の表面に微細な凹凸を形成したり、ゴム材などの摩擦係数の高い素材でその表面を覆い、この中央部分１１に回巻されるワイヤーロープ１０が滑らない様にする為の滑り止め加工を施しても良い。 In the figure, 1 is the base of this photovoltaic power generation device, and in this embodiment, it has a rectangular shape with one side of about 20 meters, and a leg 2 is attached to one side of the rectangle, and is installed in a fallow land or the like. 3, as shown in FIG. 1, it is installed in a state inclined to face south. In this embodiment, the leg 2 has a length of about 4 meters and an inclination angle of about 20 degrees with respect to the ground surface. A plurality of struts 4 are planted on the upper surface of the base 1 in parallel with each other in the north-south direction at intervals. In this example, the length of the strut 4 is approximately 4 meters.
Although two pillars 4 are implanted in this embodiment, three or more pillars may be used.
At the upper end of these columns 4, a photovoltaic panel support shaft 5 is coaxially fixed to the outer circumference of a cylindrical drum 6 so as to straddle between the columns 4, 4 via bearings 7. are placed horizontally.
As shown in FIG. 4, the winding drum 6 has a short cylindrical shape with brim-shaped enlarged diameter portions 9 at both ends. , a member around which a wire rope 10, which will be described later, is wound. It is divided, and these are connected by screws 12 to be integrated.
In addition, the surface of the central portion 11 around which the wire rope 10 is wound may be formed with fine irregularities, or the surface may be covered with a material having a high friction coefficient such as a rubber material, and the wire rope wound around the central portion 11 may be used. Anti-slip processing may be applied to prevent 10 from slipping.

そして、この太陽光発電パネル支持シャフト５には、軸受８を介して太陽光発電パネル１３の裏面が揺動自在に軸支されている。
太陽光発電パネル１３は太陽電池セルを複数枚構造体に入れてパネル状にしたものであり、矩形状をなしており、この実施例においては各辺が約２０メートル程度の寸法を有している。 The back surface of the photovoltaic panel 13 is rotatably supported on the photovoltaic panel support shaft 5 via a bearing 8 .
The photovoltaic panel 13 is formed by inserting a plurality of solar cells into a panel shape, and has a rectangular shape. In this embodiment, each side has a dimension of about 20 meters. there is

更に、前記太陽光発電パネル支持シャフト５の巻胴６の中央部分１１には、ワイヤーロープ１０の中間部分が数回回巻されていると共に、このワイヤーロープ１０の両端は、太陽光発電パネル１３の裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車１４を介して基部１の両端近傍に弛まない様に固定されている。なお、ワイヤーロープ１０が弛まない様にする為、ワイヤーロープ１０の途中に、テンションをかける為のスプリング等の弛み止め手段を介装しても良い。 Furthermore, the intermediate portion of the wire rope 10 is wound several times around the central portion 11 of the winding drum 6 of the photovoltaic panel support shaft 5. It is fixed to the vicinity of both ends of the base 1 via a pair of wire rope guide pulleys 14 fixed to the vicinity of both ends of the back surface so as not to loosen. In order to prevent the wire rope 10 from loosening, a slack preventing means such as a spring for applying tension may be interposed in the middle of the wire rope 10. - 特許庁

又、太陽光発電パネル支持シャフト５には、これを回転させる為の駆動装置１５が付設されており、この駆動装置１５によって太陽光発電パネル支持シャフト５を回転させて、巻胴６に回巻されているワイヤーロープ１０を巻き込み、その索引力によって基部１に対する太陽光発電パネル１３の角度を変更出来る様になっている。駆動装置１５は手動のものでも良いが、油圧ポンプや電動モーターなどを用いることが出来、停止時の遊びがほとんどない油圧ポンプを用いた場合、ワイヤーロープ１０に弛みが生じるおそれがないので、駆動装置１５としては油圧ポンプが特に好適である。 A driving device 15 for rotating the photovoltaic panel support shaft 5 is attached to the photovoltaic panel support shaft 5 . The wire rope 10 that is attached is wound in, and the angle of the photovoltaic power generation panel 13 with respect to the base 1 can be changed by its hauling force. The driving device 15 may be a manual one, but a hydraulic pump, an electric motor, or the like can be used. A hydraulic pump is particularly suitable as device 15 .

この実施例は上記の通りの構成を有するものであり、図１に示す様に、傾斜した基部１が南を向く様に設置する。
この設置位置においては、太陽光発電パネル１３は図５に示す様に、東西方向、つまり日の出の方向から日没の方向へと、太陽の運行軌道に添って連続的にその角度を変更出来る状態に置かれる。
この状態において太陽光発電パネル支持シャフト５を駆動装置１５で回転させ、巻胴６に回巻されているワイヤーロープ１０を引っ張り、太陽光発電パネル１３の東側の端縁１７を下死点まで引き下げ、図５において（ａ）の位置にすれば、太陽光発電パネル１３は日の出の際の太陽１６の方向を向くことになる。
この位置を出発点として、太陽光発電パネル支持シャフト５を連続的あるいは間歇的に回転させることにより、太陽１６の動きに合わせて太陽光発電パネル１３の角度を序々に変化させ、太陽１６が南中したときは（ｂ）の位置に、日没時には（ｃ）の位置になる様にすれば、太陽光発電パネル１３は常に運行軌道上の太陽１６の方向を指向することになり、日の出から日没まで最も効率よい状態で発電を実施出来る。 This embodiment has the construction described above, and is installed so that the inclined base 1 faces south, as shown in FIG.
At this installation position, as shown in FIG. 5, the photovoltaic panel 13 is in a state in which its angle can be changed continuously from east to west, that is, from the direction of sunrise to the direction of sunset along the path of the sun. placed in
In this state, the photovoltaic panel support shaft 5 is rotated by the driving device 15, the wire rope 10 wound around the winding drum 6 is pulled, and the edge 17 on the east side of the photovoltaic panel 13 is lowered to the bottom dead center. 5, the photovoltaic panel 13 faces the direction of the sun 16 at sunrise.
Starting from this position, the photovoltaic panel support shaft 5 is rotated continuously or intermittently to gradually change the angle of the photovoltaic panel 13 in accordance with the movement of the sun 16 so that the sun 16 moves southward. If the photovoltaic panel 13 is set to the position (b) when it is closed and to the position (c) at sunset, the photovoltaic panel 13 will always be oriented in the direction of the sun 16 on the operating orbit. Power generation can be carried out in the most efficient state until sunset.

なお、駆動装置１５に、太陽１６の動きに同期してその動きを制御する制御装置やタイマーを付設しておけば、人手を介することなく、自動的に太陽光発電パネル１３の角度を太陽１６の動きに追従させることが出来、更に便利である。 If a control device or a timer for controlling the movement of the sun 16 in synchronism with the movement of the sun 16 is attached to the driving device 15, the angle of the photovoltaic panel 13 can be automatically adjusted to the sun 16 without manual intervention. It is possible to follow the movement of , which is more convenient.

又、太陽光発電パネル１３を太陽１６の動きに追従させる機構は、太陽光発電パネル支持シャフト５に固定された巻胴６と、中間部が巻胴６に回巻され、両端が太陽光発電パネル１３の裏面を介して基部１に固定されたワイヤーロープ１０から構成されており、極めて単純なので、常に風雨に晒されている過酷な条件下においても、故障するおそれがほとんどなく、保守点検も容易で、高い実用性と信頼性を有している。 The mechanism for making the photovoltaic panel 13 follow the movement of the sun 16 consists of a winding drum 6 fixed to the photovoltaic panel support shaft 5, an intermediate part wound around the winding drum 6, and a photovoltaic power generating system at both ends. It is composed of a wire rope 10 fixed to the base 1 through the back surface of the panel 13, and is extremely simple, so there is almost no risk of failure even under severe conditions such as constant exposure to wind and rain, and maintenance and inspection are also required. It is easy, has high practicality and reliability.

大規模、小規模を問わず、太陽光発電の分野において大いに利用価値がある。 Regardless of whether it is large or small, it has great utility value in the field of photovoltaic power generation.

この発明に係る太陽光発電装置の実施例１の側面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The side view of Example 1 of the solar power generation device which concerns on this invention. 図１において、矢視A方向から見たその側面図。FIG. 2 is a side view of FIG. 1 as seen from the direction of arrow A; この発明に係る太陽光発電装置の実施例１の一部を切り欠いて描いた部分拡大斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The partial expansion perspective view which notched and drew a part of Example 1 of the solar power generation device which concerns on this invention. この発明に係る太陽光発電装置に実施例１の要部の斜視図。The perspective view of the principal part of Example 1 in the photovoltaic power generation device which concerns on this invention. この発明に係る太陽光発電装置の実施例１の作用を説明する為の説明図。Explanatory drawing for demonstrating the effect|action of Example 1 of the solar power generation device which concerns on this invention.

１．基部
２．脚部
３．設置場所
４．支柱
５．太陽光発電パネル支持シャフト
６．巻胴
７．軸受
８．軸受
９．拡径部
１０．ワイヤーロープ
１１．中央部分
１２．ネジ
１３．太陽光発電パネル
１４．ワイヤーロープガイド用滑車
１５．駆動装置
１６ 太陽
１７ 端縁 1. Base 2 . leg 3 . Installation location 4 . strut 5 . Photovoltaic panel support shaft 6 . Winding drum 7 . bearing 8 . bearing 9 . enlarged diameter portion 10 . wire rope 11 . central portion 12 . screw 13 . Photovoltaic panels 14 . Wire rope guide pulley 15 . drive 16 sun 17 edge

Claims (4)

南に向かって傾斜した基部（１）の上面に、南北方向へ複数の支柱（４）が間隔をあけて植設されており、これら支柱（４）の上端には、支柱（４）間を跨ぐ様に、円筒状の巻胴（６）が同軸状に固定された太陽光発電パネル支持シャフト（５）が軸受（７）を介して横架されていると共に、矩形状をなした太陽光発電パネル（１３）が、その裏面に固定された軸受（８）を介して太陽光発電装置パネル支持シャフト（５）に揺動自在に軸支されており、前記太陽光発電パネル支持シャフト（５）の巻胴（６）に数回回巻されたワイヤーロープ（１０）の両端が、太陽光発電パネル（１３）の裏面の両端近傍に固定された一対のワイヤーロープガイド用滑車（１４）を介して基部（１）の両端近傍に振り分け状に固定されており、太陽光発電パネル支持シャフト（５）を回転させることにより、巻胴（６）に巻き込まれるワイヤーロープ（１０）の索引力により太陽光発電パネル（１３）の角度を運行軌道上の太陽の位置に追従させて変更出来る様になっていることを特徴とする太陽光発電装置。 A plurality of struts (4) are planted at intervals in the north-south direction on the upper surface of the base (1) inclined toward the south. A photovoltaic panel support shaft (5) to which a cylindrical winding drum (6) is coaxially fixed so as to straddle is horizontally mounted via a bearing (7), and a rectangular solar panel is provided. A power generation panel (13) is rotatably supported by a photovoltaic panel support shaft (5) via a bearing (8) fixed to its back surface, and the photovoltaic panel support shaft (5) ), both ends of the wire rope (10) wound several times around the winding drum (6) are connected via a pair of wire rope guide pulleys (14) fixed near both ends of the back surface of the photovoltaic panel (13). It is fixed in the vicinity of both ends of the base (1) in a distributed manner, and by rotating the photovoltaic panel support shaft (5), the solar power generation panel (1) is pulled by the hauling force of the wire rope (10) wound around the winding drum (6). A photovoltaic power generation device characterized in that the angle of a photovoltaic panel (13) can be changed by following the position of the sun on an operating track. 太陽光発電パネル支持シャフト（５）を油圧ポンプで回転させることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。 2. The photovoltaic device according to claim 1, characterized in that the photovoltaic panel support shaft (5) is rotated by a hydraulic pump. 巻胴（６）が軸芯方向に沿って２部材に分割されており、ネジ（１２）によって結合されて一体化する様になっていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。 2. The photovoltaic power generation system according to claim 1, wherein the winding drum (6) is divided into two members along the axial direction, which are joined together by means of screws (12). . 巻胴（６）の中央部分（１１）の表面に、滑り止め加工が施されていることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。



2. The photovoltaic power generation device according to claim 1, wherein the surface of the central portion (11) of the winding drum (6) is subjected to anti-slip processing.
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