KR20150112681A - Liquid oxygen tank for submarine and the manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a liquid oxygen tank for a submarine, and a manufacturing method thereof. According to an embodiment of the present invention, provided is the liquid oxygen tank for a submarine comprising: an internal wall storing liquid oxygen in an enclosed space therein; an external wall spaced from the internal wall to be formed outside; and a different type of filling material filled in a space between the internal wall and the external wall, and compressed to be formed as a glass bubble and aerogel mixed at a predetermined rate.

Description

잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법{LIQUID OXYGEN TANK FOR SUBMARINE AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquefied oxygen tank for a submarine,

본 발명의 실시예는 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화산소탱크의 내벽과 외벽 사이에 채워지는 단열재로서 글라스 버블(glass bubble)과 에어로겔(aerogel)을 혼합하여 이용함으로써, 단열 조건과 충격 조건을 모두 만족시킬 수 있는 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a liquefied oxygen tank for a submarine and a method of manufacturing the same, and more particularly to a liquefied oxygen tank for a submarine, which comprises a glass bubble and an aerogel as a heat insulating material filled between an inner wall and an outer wall of a liquefied oxygen tank The present invention relates to a liquefied oxygen tank for a submarine which can satisfy both adiabatic condition and impact condition, and a method of manufacturing the same.

연료전지로 추진하는 잠수함의 경우, 산소와 수소가 촉매 반응하여 산화되면서 전기에너지를 발생시키게 된다. In the case of a submarine propelled by a fuel cell, oxygen and hydrogen are catalyzed and oxidized to generate electrical energy.

다만, 잠수함의 경우 공간상으로 제약이 있어 필요한 양의 산소를 충분히 저장하기 위해 극저온 상태에서 액화시킨 산소를 저장한다. 이를 액화산소라 하며, 이를 저장하는 탱크를 액화산소탱크라 한다.However, in case of submarine, space is limited and oxygen is stored at cryogenically low temperature to sufficiently store required amount of oxygen. This is called liquefied oxygen, and the tank that stores it is called the liquefied oxygen tank.

상기 액화산소탱크는 극저온 상태의 액화산소를 안전하게 저장하기 위하여 비교적 복잡한 단열 구조로 이루어진다. The liquefied oxygen tank has a relatively complicated thermal insulation structure for safely storing liquefied oxygen at a cryogenic temperature.

도 1은 종래의 액화산소탱크의 구조를 나타낸 개념도이다. 1 is a conceptual view showing a structure of a conventional liquefied oxygen tank.

종래의 액화산소탱크(1)는 내벽(2)과 외벽(5)을 갖는 이중 쉘 구조로 이루어져 있으며, 특히, 내벽 (2)의 안쪽 밀폐된 공간에 극저온의 액화산소(3)가 보관될 수 있도록 구성되어 있다. The conventional liquefied oxygen tank 1 is composed of a double-shell structure having an inner wall 2 and an outer wall 5. In particular, the liquefied oxygen 3 at a cryogenic temperature can be stored in an enclosed space inside the inner wall 2 .

한편, 내벽(2)과 외벽(5) 사이의 이격공간으로는 충진재(6)가 채워질 수 있으며, 상기 내부용기(2)와 외부용기(5)는 지지스트랩(7)에 의해 구조적으로 보강될 수 있도록 설계되어 있다. The filler 6 may be filled in the space between the inner wall 2 and the outer wall 5 and the inner container 2 and the outer container 5 may be structurally reinforced by the support strap 7 .

이에 더하여, 상기 액화산소탱크의 단열 성능 확보 및 충격 허용치를 만족시킬 수 있는 기술의 개발이 요청된다.
In addition to this, it is required to develop a technology capable of securing the heat insulation performance of the liquefied oxygen tank and satisfying the impact tolerance.

잠수함(대한민국 출원번호 제10-2004-00009112호)Submarine (Korean Application No. 10-2004-00009112)

본 발명은 액화산소탱크의 단열재로서 글라스 버블과 에어로겔을 혼합하여 이용하여 단열과 충격 조건을 모두 만족시킬 수 있는 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법을 제공한다.
The present invention provides a liquefied oxygen tank for a submarine which can satisfy both adiabatic and impact conditions by using a glass bubble and an airgel as a heat insulating material of a liquefied oxygen tank, and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내측 밀폐공간으로 액화산소를 저장하는 내벽; 상기 내벽과의 사이에 간격을 두고 외측에 형성되는 외벽; 및 상기 내벽과 외벽 사이의 공간에 채워지며, 글라스 버블(glass bubble)과 에어로겔(aerogel)이 설정된 비율로 혼합되어 압착 형성되는 이종 충진재;를 포함하는 잠수함의 액화산소탱크를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an air conditioning system comprising: an inner wall for storing liquefied oxygen in an inner sealed space; An outer wall formed on the outer side with a gap between the inner wall and the inner wall; And a heterogeneous filler filled in a space between the inner wall and the outer wall, wherein the glass bubble and the aerogel are mixed and formed in a predetermined ratio.

상기 글라스 버블과 에어로겔은, 상기 액화산소탱크의 단열 및 충격 허용치를 동시에 만족시킬 수 있는 비율로 혼합될 수 있다. The glass bubble and the airgel may be mixed at a rate that can simultaneously satisfy the heat insulation and impact tolerance of the liquefied oxygen tank.

그리고 상기 내벽과 외벽 사이의 공간은, 진공상태로 유지될 수 있다. And the space between the inner wall and the outer wall can be maintained in a vacuum state.

상기 내벽은, 스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어질 수 있다. The inner wall may be made of stainless steel.

상기 외벽은, 연강(mild steel) 재질로 이루어질 수 있다.
The outer wall may be made of a mild steel material.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내측 밀폐공간으로 액화산소를 저장하는 내벽과, 상기 내벽과의 사이에 간격을 두고 외측에 형성되는 외벽 사이의 이격 공간으로, 글라스 버블(glass bubble)과 에어로겔(aerogel)을 혼합한 이종 충진재를 압착하여 형성하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법을 제공한다. According to another embodiment of the present invention, a glass bubble is formed in an inner space for storing liquefied oxygen in an inner closed space and a space between an outer wall formed at an outer side with a gap between the inner wall and the inner wall. The present invention provides a method of manufacturing a liquefied oxygen tank for a submarine which is formed by pressing a heterogeneous filler mixed with an aerogel.

상기 글라스 버블과 에어로겔은, 상기 액화산소탱크의 단열 및 충격 허용치를 동시에 만족시킬 수 있는 비율로 혼합될 수 있다. The glass bubble and the airgel may be mixed at a rate that can simultaneously satisfy the heat insulation and impact tolerance of the liquefied oxygen tank.

그리고 상기 내벽과 외벽 사이의 공간은 진공상태로 유지시켜줄 수 있다.
The space between the inner wall and the outer wall can be maintained in a vacuum state.

본 발명에 의하면 액화산소탱크의 내벽과 외벽 사이에 채워지는 단열재로서 글라스 버블과 에어로겔을 혼합하여 이용하여 단열과 충격 조건을 모두 만족시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to satisfy both heat insulation and impact conditions by using a glass bubble and an airgel as a heat insulating material filled between the inner wall and the outer wall of the liquefied oxygen tank.

또한, 본 발명에 의하면, 글라스 버블에 비해 밀도가 낮은 에어로겔을 적절히 혼합하여 이용함으로써 액화산소탱크의 무게 경량화를 실현해 낼 수 있다.
Further, according to the present invention, weight and weight reduction of the liquefied oxygen tank can be realized by appropriately mixing airogels having a density lower than that of glass bubbles.

도 1은 종래의 잠수함의 액화산소탱크를 간략히 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함의 액화산소탱크를 간략히 도시한 개념도.1 is a conceptual view schematically showing a liquefied oxygen tank of a conventional submarine.
2 is a conceptual view schematically showing a liquefied oxygen tank of a submarine according to an embodiment of the present invention;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

그리고 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

연료전지로 추진하는 잠수함의 경우, 산소와 수소가 촉매 반응하여 산화되면서 전기에너지를 발생시키게 된다. In the case of a submarine propelled by a fuel cell, oxygen and hydrogen are catalyzed and oxidized to generate electrical energy.

다만, 잠수함의 경우 공간상으로 제약이 있어 필요한 양의 산소를 충분히 저장하기 위해 극저온 상태에서 액화시킨 산소를 저장한다. 이를 액화산소라 하며, 이를 저장하는 탱크를 액화산소탱크라 한다.
However, in case of submarine, space is limited and oxygen is stored at cryogenically low temperature to sufficiently store required amount of oxygen. This is called liquefied oxygen, and the tank that stores it is called the liquefied oxygen tank.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.
Hereinafter, a liquefied oxygen tank of a submarine according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠수함의 액화산소탱크를 간략히 도시한 개념도이다. 도 2의 (a)는 액화산소탱크의 단면도이며, (b)는 액화산소탱크의 이중 쉘 구조를 단면으로 확대하여 나타낸 것이다.2 is a conceptual view briefly showing a liquefied oxygen tank of a submarine according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 (a) is a cross-sectional view of the liquefied oxygen tank, and Fig. 2 (b) is an enlarged cross-sectional view of the double shell structure of the liquefied oxygen tank.

도시된 바와 같이, 잠수함의 액화산소탱크(100)는 내벽(110), 외벽(120), 그리고 상기 내벽과 외벽 사이의 공간에 채워지는 이종 충진재(150)를 포함한다. 그리고 내벽(100)과 외벽(120) 사이에는 지지스트랩(130)이 구비될 수 있다. As shown, the liquefied oxygen tank 100 of the submarine includes an inner wall 110, an outer wall 120, and a heterogeneous fill material 150 filled in the space between the inner wall and the outer wall. A support strap 130 may be provided between the inner wall 100 and the outer wall 120.

액화산소탱크(100)의 경우 극저온의 액화산소를 안전하게 보관할 수 있도록 내벽(110)과 외벽(120)으로 구성된 이중의 쉘(shell) 구조를 가진다. The liquefied oxygen tank 100 has a double shell structure composed of an inner wall 110 and an outer wall 120 to safely store cryogenic liquefied oxygen.

상기 내벽(110)은 액화산소탱크의 내부에 구비되며 내측의 밀폐공간을 통해 극저온의 액화산소를 저장하는 내압 용기의 형태로 이루어져 있다.The inner wall 110 is provided inside the liquefied oxygen tank and is in the form of a pressure-resistant container storing cryogenic liquefied oxygen through an inner closed space.

이를 위해, 상기 내벽(110)은 저온인성이 우수한 스테인리스 강(stainless steel) 등의 재질로 제작될 수 있다. For this, the inner wall 110 may be made of stainless steel or the like having excellent low-temperature toughness.

상기 외벽(120)은 상기 액화산소탱크의 외부에 구비되며, 상기 내벽(110)과의 사이에 공간을 두고 형성될 수 있다. The outer wall 120 is provided outside the liquefied oxygen tank and may have a space between the inner wall 110 and the liquefied oxygen tank.

그리고 상기 외벽(120)은 상기 내벽(110)과는 달리 극저온의 액화산소와 직접적으로 접촉하지 않기 때문에, 내벽에 비해 저렴한 연강(mild steel) 등의 소재로 제작할 수 있다.
Since the outer wall 120 does not directly contact the liquefied oxygen at a very low temperature unlike the inner wall 110, it can be made of mild steel or the like which is inexpensive compared to the inner wall.

한편, 상기 내벽(110)과 외벽(120) 사이에는 공간이 마련되어 있는데, 이들 사이로 X자 형태의 지지스트랩(130)이 구간 마다 적어도 하나씩 구비될 수 있다. 상기 지지스트랩(130)은 내벽(110)과 외벽(120) 사이를 구조적으로 지지하는 역할을 담당한다. Meanwhile, a space is provided between the inner wall 110 and the outer wall 120, and at least one X-shaped support strap 130 may be provided between the inner wall 110 and the outer wall 120. The support strap 130 is structurally supported between the inner wall 110 and the outer wall 120.

또한, 상기 내벽(110)과 외벽(120) 사이의 공간으로는 충진재(또는 단열재)가 채워질 수 있다. The space between the inner wall 110 and the outer wall 120 may be filled with a filling material (or a heat insulating material).

본 발명에 따르면 상기 충진재로서 이종(異種) 충진재(150)가 이용된다.According to the present invention, a different filler 150 is used as the filler.

상기 이종 충진재(150)는 글라스 버블(glass bubble)(151)과 에어로겔(aerogel)(153)이 설정된 비율로 혼합되어 상기 내벽(110)과 외벽(120) 사이의 공간으로 압착된 형태로 채워질 수 있다. The glass bubble 151 and the aerogels 153 may be mixed in a predetermined ratio to be filled in a space between the inner wall 110 and the outer wall 120 have.

상기 글라스 버블(151)과 에어로겔(153)이 혼합되는 비율은, 상기 액화산소탱크의 단열 및 충격 허용치를 동시에 만족시킬 수 있는 비율에 따라 혼합될 수 있다. The mixing ratio of the glass bubbles 151 and the airgel 153 can be mixed according to the ratio that can simultaneously satisfy the heat insulation and impact tolerance of the liquefaction oxygen tank.

즉, 상기 글라스 버블(151)과 에어로겔(153)의 비율은 특정 범위 내로 한정할 필요가 없으며, 액화산소탱크의 설계 기준에 따라 필요한 단열 성능을 확보할 수 있으면서도 충격 허용치를 만족할 수 있는 범위 내라면 조금씩 변경될 수 있다. That is, the ratio between the glass bubble 151 and the airgel 153 need not be limited to a specific range. If the required insulation performance can be secured according to the design standard of the liquefied oxygen tank, It can be changed little by little.

상기 글라스 버블(151)과 에어로겔(153)을 혼합하여 사용하더라도 만족할 수준의 단열 효과를 확보할 수 있다. Even when the glass bubble 151 and the airgel 153 are mixed and used, a satisfactory level of heat insulating effect can be secured.

상기 에어로겔(153)은 90~99.8%가 공기로 이루어져 있고, 밀도는 대략 3~150 mg/cm3이다. 상기 에어로겔(153)은 구조적으로는 매우 튼튼하여 자기 무게의 2000배 가량을 지탱할 수 있는 장점이 있다. The aerogels 153 are composed of 90 to 99.8% of air and have a density of about 3 to 150 mg / cm 3. The aerogels 153 are structurally very robust and can sustain about 2000 times their own weight.

특히 상기 에어로겔(153)은 단열 성능이 우수한데, 열전달이 일어나는 세가지 방법인 대류, 전도, 복사를 무력화 시키는 특성을 갖고 있다. 그리고 그 종류는 다양하나 본 발명에서는 단열 성능이 우수한 탄소첨가 실리카 에어로겔을 이용할 수 있다. Particularly, the airgel 153 is excellent in the heat insulating performance, and has the characteristics of neutralizing convection, conduction, and radiation, which are three methods of heat transfer. However, in the present invention, a carbon-added silica airgel excellent in heat insulation performance can be used.

한편, 상기 글라스 버블(151)에 비해 상기 에어로겔(153)의 밀도가 낮기 때문에 액화산소탱크의 무게 경량화에 도움을 줄 수 있다. On the other hand, since the density of the airgel 153 is lower than that of the glass bubble 151, the liquefaction oxygen tank can contribute to weight reduction.

한편, 단열 특성을 향상시키기 위해서는 상기 글라스 버블(151)과 상기 에어로겔(153)이 채워지는 내벽(110)과 외벽(120) 사이의 공간은 진공상태로 유지되는 것이 바람직하다.
The space between the inner wall 110 and the outer wall 120 filled with the glass bubble 151 and the airgel 153 is preferably maintained in a vacuum state in order to improve the heat insulating property.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 액화산소탱크의 내벽과 외벽 사이에 채워지는 단열재로서 글라스 버블과 에어로겔을 혼합하여 이용하여 단열과 충격 조건을 모두 만족시킬 수 있다.As described above, according to the structure and the function of the present invention, it is possible to satisfy both heat insulation and impact conditions by using a glass bubble and an airgel as a heat insulating material filled between the inner wall and the outer wall of the liquefied oxygen tank.

또한, 글라스 버블에 비해 밀도가 낮은 에어로겔을 적절히 혼합하여 이용함으로써 액화산소탱크의 무게 경량화를 실현해 낼 수 있다.
In addition, weight and weight reduction of the liquefied oxygen tank can be realized by appropriately mixing airogels having lower density than glass bubbles.

지금까지 본 발명인 잠수함의 액화산소탱크 및 그 제조방법에 관하여 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다.The liquefied oxygen tank of the submarine of the present invention and the method for producing the same are described with reference to preferred embodiments.

전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The foregoing embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description. It is intended that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are to be embraced within their scope.

100: 액화산소탱크
110: 내벽
120; 외벽
130: 지지스트랩
150: 이종 충진재
151: 글라스 버블
153: 에어로겔100: Liquefied oxygen tank
110: inner wall
120; outer wall
130: Support strap
150: different filler
151: Glass bubble
153: airgel

Claims (8)

내측 밀폐공간으로 액화산소를 저장하는 내벽;
상기 내벽과의 사이에 간격을 두고 외측에 형성되는 외벽; 및
상기 내벽과 외벽 사이의 공간에 채워지며, 글라스 버블(glass bubble)과 에어로겔(aerogel)이 설정된 비율로 혼합되어 압착 형성되는 이종 충진재;를 포함하는 잠수함의 액화산소탱크.
An inner wall for storing liquefied oxygen in the inner sealed space;
An outer wall formed on the outer side with a gap between the inner wall and the inner wall; And
And a different filler filled in a space between the inner wall and the outer wall, wherein the glass filler is mixed with a glass bubble and an aerogel in a predetermined ratio to form a compressed filler.
제1항에 있어서,
상기 글라스 버블과 에어로겔은,
상기 액화산소탱크의 단열 및 충격 허용치를 동시에 만족시킬 수 있는 비율로 혼합되는 잠수함의 액화산소탱크.
The method according to claim 1,
In the glass bubble and the airgel,
Wherein the liquefied oxygen tank is mixed at a rate that can simultaneously satisfy the heat insulation and impact tolerance of the liquefied oxygen tank.
제1항에 있어서,
상기 내벽과 외벽 사이의 공간은,
진공상태로 유지되는 잠수함의 액화산소탱크.
The method according to claim 1,
The space between the inner wall and the outer wall,
Liquefied oxygen tank of a submarine kept in a vacuum.
제1항에 있어서,
상기 내벽은,
스테인리스 강(stainless steel) 재질로 이루어지는 잠수함의 액화산소탱크.
The method according to claim 1,
The inner wall
Liquefied oxygen tank of submarine made of stainless steel material.
제1항에 있어서,
상기 외벽은,
연강(mild steel) 재질로 이루어지는 잠수함의 액화산소탱크.
The method according to claim 1,
The outer wall
Liquefied oxygen tank of submarine made of mild steel material.
내측 밀폐공간으로 액화산소를 저장하는 내벽과, 상기 내벽과의 사이에 간격을 두고 외측에 형성되는 외벽 사이의 이격 공간으로, 글라스 버블(glass bubble)과 에어로겔(aerogel)을 혼합한 이종 충진재를 압착하여 형성하는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법.
A different kind of filler mixed with a glass bubble and an aerogel is compressed and separated by an inner wall for storing liquefied oxygen in the inner sealed space and a spaced space between the outer wall formed on the outer side with a gap between the inner wall and the inner wall, Of the submarine.
제6항에 있어서,
상기 글라스 버블과 에어로겔은,
상기 액화산소탱크의 단열 및 충격 허용치를 동시에 만족시킬 수 있는 비율로 혼합되는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법.
The method according to claim 6,
In the glass bubble and the airgel,
Wherein the liquefied oxygen tank is mixed at a rate that can simultaneously satisfy the heat insulation and impact tolerance of the liquefied oxygen tank.
제6항에 있어서,
상기 내벽과 외벽 사이의 공간은 진공상태로 유지시켜주는 잠수함의 액화산소탱크 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the space between the inner wall and the outer wall is maintained in a vacuum state.
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