JP2005081135A - サイクロン分離装置及びこれを備える真空掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の複数のサイクロン集塵装置において集塵効率を向上し、且つ吸引力の低下を防止することができるように、コンパクトな構造のサイクロン分離装置及びこれを備えた掃除機を提供する。
【解決手段】 本発明に係るサイクロン分離装置は、塵埃を含む空気を分離する第１のサイクロン；と、前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離して細かい塵埃を分離する複数の第２のサイクロン；と、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンの上部に配設され、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンを連通させ、前記第２のサイクロンで塵埃が分離された空気が排出される流出入カバーとを含む。
【選択図】 図４

Description

本発明は、サイクロン分離装置及びこれを備えた真空掃除機に関し、詳しくは、第１のサイクロン及び複数の第２のサイクロンを有し、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンの上部に設けられ、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンを連通させ前記第２のサイクロンで塵埃が分離された空気が排出される流出入カバーを含むサイクロン分離装置及びこれを備える真空掃除機に関する。

一般に、サイクロン分離装置は、サイクロンチャンバー内に旋回気流を発生させ、遠心力で塵埃や汚れなどを分離するものであって、多様な分野で使用されている。かかるサイクロン分離装置が真空掃除機に採用された実施例は、米国特許第３，４２５，１９２号（特許文献１）および同第４，３７３，２２８号（特許文献２）に開示されている。

上記の引用特許には、複数のサイクロンを介して塵埃を含む空気から塵埃を分離する構成のサイクロン集塵装置が開示されている。かかる構成では、大きなサイズの塵埃や汚れなどは第１のサイクロンで分離され、次に、第１のサイクロンで塵埃や汚れの分離された空気は第２のサイクロンまたは補助サイクロンに流入され、再度小さなサイズの塵埃や汚れの分離作業が行われることで浄化した空気が排出されるような構造となっている。

米国特許第３，４２５，１９２号では、補助サイクロンが第１のサイクロンの上部に配設され、前記第１のサイクロンで大きな塵埃や汚れの分離が行われることで部分的に浄化された空気は、前記補助サイクロンに流入され、再び小さな塵埃や汚れの分離が行われるような構造となっている。

また、米国特許第４，３７３，２２８号は、前記第１のサイクロン内に補助サイクロンが設けられる構造のサイクロンユニットが複数取付けられた構造である。

しかしながら、かかる従来のサイクロン分離装置では、以下のような問題点がある。

第一、前記第１のサイクロンおよび補助サイクロンの連結構造が複雑であるため、真空掃除機本体で発生する吸込力の十分な伝達が困難であり、吸込力が低下してしまい、掃除効率が落ちる。

第二、前記第１のサイクロンと補助サイクロンとのコンパクトな配置ができず、かかるサイクロン分離装置は、十分な集塵性能を発揮するためには必然的に大型のものとなる。従って、サイクロン分離装置を採用する真空掃除機も大型化してしまい、それによって、掃除機の保管が困難であり、掃除作業の時に使用者が不便を感じることになる。

第三、前記第１のサイクロンと補助サイクロンとの間の連結通路が複雑であるため、生産工程が複雑化し、部品点数が多くなり、これによって生産単価が上昇するという問題点がある。
米国特許第３．４２５，１９２号 米国特許第４，３７３，２２８号

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、従来の複数のサイクロン集塵装置において集塵の効率を向上させると共に、吸込力の低下を防止することができる、コンパクトな構造のサイクロン分離装置およびこれを備えた真空掃除機を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明に係るサイクロン分離装置は、真空掃除機のサイクロン分離装置であって、塵埃を含む空気を分離する第１のサイクロン；と、前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離して細かい塵埃を分離する複数の第２のサイクロン；と、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンの上部に設けられ、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンを連通させ、前記第２のサイクロンで塵埃が分離された空気が排出される流出入カバー；とを含む。

そして、前記流出入カバーは、前記第１のサイクロンから排出される空気が前記第２のサイクロンに流入するように連結された空気流路；と前記第２のサイクロンから空気が排出されるように前記流出入カバーを貫通して形成された複数の排気流路と；を含むことが好ましい。

さらに、前記流出入カバーが前記第２のサイクロンと結合する時、前記排気流路の一定部分が前記第２のサイクロンに挿入され、前記排気流路を介して排出されることが好ましい。

尚、前記排気流路の一端は前記第２のサイクロンの一側に形成された第２の排気口と連結され、他端は前記流出入カバーの上方向にオープンされること好ましく、他端は、前記流出入カバーの中心方向に斜線絶断型で形成されることが好ましい。

そして、前記第１のサイクロンは、塵埃を含む空気が遠心分離される第１のチャンバー；と前記第１のチャンバーに形成され塵埃を含む空気が流入される第１の吸気口；と前記第１のチャンバーに形成されて空気が排出される第１の排気口；とを含むことが好ましく、前記それぞれの第２のサイクロンは、前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離する第２のチャンバー；と前記第２のチャンバーに設けられ、前記第１のサイクロンから排出された空気が流入される第２の吸気口；と前記第２のチャンバーに設けられ、塵埃の分離された空気を排出する第２の排気口；とを有することが好ましい。

さらに、前記第１のチャンバーは円筒形であり、前記第２のチャンバーは一端の所定部分が切頭円錐形状であることが好ましく、前記サイクロン分離装置は、前記流出入カバーの上部に設けられたサイクロンカバーをさらに含むことが好ましい。

そして、前記サイクロンカバーは上下空間が開放されたコーン形状で形成されることができ、前記第２のサイクロンは前記第１のサイクロンを取り囲むように前記第１のサイクロンの外周面に設けられ、前記第１のサイクロン及び前記それぞれの第２のサイクロンは、一体に形成されることが好ましい。

尚、前記それぞれの第２のサイクロンの間には、分離用隔壁が設けられている。

さらに、塵埃を含む空気を吸い込んで吸込力を発生させる真空掃除機本体；と被掃除面である床面から前記吸込力で塵埃を吸い込み、前記真空掃除機本体と連通する床ブラシ；と前記真空掃除機本体に設けられたサイクロン分離装置と；を備え、前記サイクロン分離装置は、塵埃を含む空気を分離する第１のサイクロン；と前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離して細かな塵埃を分離する複数の第２のサイクロン；と前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンの上部に設けられ、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンを連通させて、前記第２のサイクロンで塵埃が分離された空気が排出される流出入カバー；とを有する。

そして、前記流出入カバーは、前記第１のサイクロンから排出される空気が前記第２のサイクロンに流入されるように連結された空気流路；と前記第２のサイクロンから空気が排出されるように前記流出入カバーを貫通して設けられた複数の排気流路；とを有することが好ましい。

従来のサイクロン分離装置においては、集塵効率の低下および吸込力の低下を防止するにあたってある程度の限界にあるが、本発明によれば、前記サイクロン分離装置の流出入カバーの排気流路の形状によりコンパクトな構造が可能となり、吸込力の低下を防止すると共に集塵効率を向上させることができて使用者の選好度の側面でも満足のいくサイクロン分離装置及びこれを備えた掃除機を提供することができ、製品の競争力をより一層高めることができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例を詳述する。図１は、本発明に係るサイクロン分離装置を示す要部分解斜視図であり、図２は本発明に係るサイクロン分離装置の断面図であり、図３は本発明に係るサイクロン分離装置の一部を取り出して示す斜視断面図であり、図４は本発明に係るサイクロン分離装置の流出入カバーが結合された斜視図である。

本発明に係るサイクロン分離装置は、大別して第１のサイクロン１１１と、複数の第２のサイクロン１１３と、第１のサイクロン１１１及び第２のサイクロン１１３の上部に配設された流出入カバー１９０と、サイクロンカバー１９１とゴミ収集ユニット１６５とを含む。複数の第２のサイクロン１１３は、第１のサイクロン１１１を外囲するように第１のサイクロン１１１の外周面に配設される。

そして、第１のサイクロン１１１とそれぞれの第２のサイクロン１１３とは一体に形成され、第２のサイクロン１１３間には、分離用隔壁２５０が介在する（図３参照）。かかる分離用隔壁２５０を介して第２のサイクロン１１３を複数に区画することによりサイクロン分離装置１００をより強固にする。

そして、第２のサイクロン１１３の周囲には円筒状のチャンバ壁１４７が形成され、この円筒状の他に真空掃除機本体１０（図５、図６参照）への収納される形態に応じて多角形の形状等、様々な形状に構成することができる。

第１のサイクロン１１１は、第１のチャンバ１１５と、第１の吸気口１２１と、第１の排気口１２３、及びグリル部材１３０とを含む。

第１のチャンバ１１５は円筒状に形成され、この内部でゴミを含む空気が旋回気流を形成しながら空気からゴミが遠心分離される。

グリル部材１３０は、第１の排気口１２３の上流側に配設される。従って、吸い込まれた空気から分離された塵埃やゴミ等が第１の排気口１２３から逆流しないようにする。

また、グリル部材１３０は、複数の流路が形成されたグリル本体１３１と、グリル開口１３３と、遮蔽部材１３５とを含む。そして、グリル開口１３３は、第１の排気口１２３と連通し、塵埃やゴミ等が分離された空気を排出するようにグリル本体１３１の一方側に形成される。

遮蔽部材１３５は、グリル本体１３１の他方側に形成され、分離されたゴミや塵埃等の逆流を防止する。

そして、第２のサイクロン１１３は、第２のチャンバ１４５と、第２の吸気口１４１と、第２の排気口１４３とを含む。

第２のチャンバ１４５は、一端の所定部分が切頭円錐形状に形成され、この内部で塵埃を含む空気から塵埃が遠心分離される。

第２の吸気口１４１からは第１のサイクロン１１１から排出された空気が吸い込まれ、第２の排気口１４３からは第２のチャンバ１４５内で塵埃が遠心分離された空気が排出される。

流出入カバー１９０は、第１のサイクロン１１１及び第２のサイクロン１１３の上部に配設され、第１のサイクロン１１１の排気口１２３と第２のサイクロン１１３の第２の吸気口１４１とを連通する空気流路１９７及び排気流路１９９を含む。

排気流路１９９は、第２のサイクロン１１３の第２の排気口１４３と連通し、流出入カバー１９０の第２の排気口１４３に挿入可能に形成される。

即ち、流出入カバー１９０と第２のサイクロン１１３との結合時、排気流路１９９の一定部分が第２の排気口１４３に挿入され、排気流路１９９から浄化された空気が排出される。

そして、排気流路１９９の一端は、第２のサイクロン１１３の第２の排気口１４３に連結され、他端は、流出入カバー１９０の上方に向けて開放される。

この際、排気流路１９９の他端は、流出入カバー１９０の中心方向に斜線切断型で形成され、第２のサイクロン１１３から排出された空気が容易にサイクロンカバー１９１へ集まるようにする（図４参照）。

サイクロンカバー１９１は、上下の空間が開放されたコーン状に形成され、流出入カバー１９０の上部に着脱自在に配設される。

この時、第２のサイクロン１１３の第２の排気口１４３から排出された空気が集まると、サイクロンカバー１９１の上部空間に形成された上部開口１９３からサイクロン分離装置１００の外部に排出される。

ゴミ収集ユニット１６５は、第１のゴミ収集筒１６１及び第２のゴミ収集筒１６３を含み、第１のゴミ収集筒１６１と第２のゴミ収集筒１６３とは一体に形成される。

第２のゴミ収集筒１６３は、中空の円筒状に形成され、第２のサイクロン１１３の外部に形成されたチャンバ壁１４７に着脱自在に結合する。

そして、第１のゴミ収集筒１６１は、中空の円筒状に形成され、第２のゴミ収集筒１６３の内側に配設され第１のサイクロン１１１の第１のチャンバ１１５に着脱自在に結合する。

以下、本発明に係るサイクロン分離装置を備えた真空掃除機について説明する。

図５は本発明に係るサイクロン分離装置がキャニスター型掃真空除機に適用された概略的な断面図であり、図６は本発明に係るサイクロン分離装置がアップライト型真空掃除機に適用された概略的な断面図である。

図５に示すように、真空掃除機本体１０の内部の一方側には、隔壁１７により集塵室１２が画成され、集塵室１２の内側には、本発明に係るサイクロン分離装置１００が配設される。

そして、サイクロン分離装置１００の周面の上部の一方側には、第１の吸気口１２１が形成され、この吸気口を介してモーター（図示せず）の作動による吸引力の発生により掃除機のフレキシブルホース１５からサイクロン分離装置１００内に空気及びゴミ等が吸い込まれる。

また、サイクロン分離装置１００の上端面の中心部には、上部開口１９３が形成され、サイクロン分離装置１００内に吸い込まれた空気及びゴミを遠心力により空気とゴミとに分離しこの空気を上部開口１９３から上方に排出する。

かかるサイクロン分離装置１００は、キャニスター型真空掃除機の他にアップライト型真空掃除機にも適用することができる。以下、図６を参照してサイクロン分離装置１００が適用されたアップライト型真空掃除機を説明する。

掃除機本体１０の内部には、図示しない真空発生装置、即ち、モーター駆動部が設けられる。また、掃除機本体１０の下側には、床ブラシとしての吸込ブラシ６０が動き自在に連結される。掃除機本体１０の前方の中央には、サイクロン装着部６５が設けられる。

サイクロン装着部６５の内側には、吸込ブラシ６０に連結される吸気路７０と、モーター駆動部に連結される排気路７５が設けられる。

サイクロン分離装置１００の第１の吸気口１２１は、吸気路７０と連通し、上部開口１９３は排気路７５と連通し、吸込ブラシ６０から吸い込まれたゴミを含む空気は、サイクロン分離装置１００を通りながら塵埃やゴミ等が捕捉され浄化された空気が上部開口１９３及び排気路７５を通って外部に排出される。

以下、図１乃至図６を参照して、かかる構成を有するサイクロン分離装置１００及びこれを備えた掃除機の作動を説明する。

まず、真空掃除機本体１０で吸引力が発生すると、掃除機本体１０と連通する吸込ブラシ６０から前記吸引力を用いて被掃除面の床面上のゴミを含む空気を吸い込む。

このようにして吸い込まれたゴミを含む空気は、サイクロン分離装置１００の第１の吸気口１２１を通って第１のチャンバ１１５内に接線方向に流れ込まれる。流れ込まれた空気は、第１のサイクロン１１１で空気とゴミとに遠心分離され、大粒の塵埃やゴミ等は第１のゴミ収集筒１６１に捕集される。

詳述すれば、第１のサイクロン１１１は、真空掃除機本体１０で発生した吸引力で塵埃やゴミ等が含まれた吸込空気から大粒の粉塵ゴミやゴミ等を分離する役割を果たす。

そして、第１のサイクロン１１１の第１のチャンバ１１５内では、第１の吸気口１２１を通って吸い込まれた塵埃やゴミ等を含む空気が第１のチャンバ１１５の内壁に沿って接線方向に旋回（旋回流）しながら遠心力を受けるようになる。

従って、比較的に軽い空気は、遠心力を少なく受けるため、第１のチャンバ１１５の中心部分に集まり渦巻きながら第１の排気口１２３の方向に流動（排気流）して排出される。

これに対し、空気より重いゴミは、遠心力を相対的に多く受けるため、第１のチャンバ１１５の内壁面に沿って流動し、結局は、第１のゴミ収集筒１６１に捕集される。

一方、大粒の塵埃やゴミが分離された空気は、第１のチャンバ１１５の第１の排気口１２３から空気流路１９７を通って流動して第２のサイクロン１１３の第２の吸気口１４１から接線方向に第２のチャンバ１４５に吸い込まれる。

この時、第１のサイクロンでゴミが分離された空気が、中心の第１の排気口１２３から排出され空気流路１９７に沿って放射状に拡散して複数の第２のチャンバ１４５に吸い込まれるため、大の空気流が再び小の空気流になる。従って、第２のサイクロン１１３での空気とゴミとの分離作業が容易になる。

そして、第２のチャンバ１４５に吸い込まれた空気は再度遠心分離され、小粒の塵埃やゴミが第２のゴミ収集筒１６３に捕集される。この時、複数の第２のサイクロン１１３で遠心分離された微細の塵埃が第２のゴミ収集筒１６３に捕集されるようになる。

また、第２のサイクロン１１３間に形成された分離用隔壁２５０は、分離された塵埃が第２のゴミ収集筒１６３に落下する時、一定部分の塵埃の逆流を防止し且つ塵埃の捕集を容易にする。

このようにして再度遠心分離された空気は、第２のサイクロン１１３の第２の排気口１４３から流出入カバー１９０の排気流路１９９を通ってサイクロンカバー１９１に集まり、そして、サイクロンカバー１９１の上部に形成された上部開口１９３から排出される（図２参照）。

この時、流出入カバー１９０の排気流路１９９が流出入カバー１９０で突出形成され、排気流路１９９の終端の端面が斜線絶端状に形成され、排出された空気が容易にサイクロンカバー１９１に収集される。かかる斜線絶端型排出構造は、真空掃除に本体１０の吸込力の低下を抑えられることができると共に、集塵効率を向上させ得る。

そして、第２のサイクロン１１３は、第１のサイクロン１１１で一次的に塵埃やゴミ等が分離された空気から再度小粒の塵埃やゴミ等を分離する役割を果たす。よって、サイクロン分離装置１００では、第１のサイクロン１１１における一次分離と共に複数の第２のサイクロンにおける小粒の塵埃やゴミ等の二次分離を行うことにより集塵効率が向上するようになる。

かかるサイクロン分離装置１００では、第１のサイクロン１１１の第１の排気口１２３と第２のサイクロン１１３の第２の吸気口１４１との距離が、従来の技術として引用した引用文献のそれに比べて相対的に短く形成されているため、吸引力の低下を防止し且つ集塵効率を向上することができる。

このような過程を通じてサイクロン分離装置１００から排出された空気は、真空掃除機本体１０の外部に排出される。

以上では、本発明を、本発明を説明するための好適な実施例に関連して図示し説明したが、本発明は、上述したように図示し説明した通りの構成及び作用に限定されるものではない。却って、添付した特許請求の範囲の思想及び範疇を逸脱することなく本発明に対する各種の変更及び修正が可能であることを当業者であればよく理解できるはずである。従って、そのような適切な変更及び修正と均等物も本発明の範囲に属するものと見做すべきである。

本発明は、サイクロン分離装置及びこれを備えた真空掃除機に適用することができ、遠心力を用いて塵埃やゴミ等を分離する掃除機にも適用され得る。

本発明に係るサイクロン分離装置の要部分解斜視図である。 本発明に係るサイクロン分離装置の断面図である。 本発明に係るサイクロン分離装置の一部切断斜視断面図である。 本発明に係るサイクロン分離装置の流出入カバーが結合された斜視図である。 本発明に係るサイクロン分離装置がキャニスター型真空掃除機に適用された概略的な断面図である。 本発明に係るサイクロン分離装置がアップライト型真空掃除機に適用された概略的な斜視図である。

符号の説明

１０ 真空掃除機本体
１２ 集塵室
１５ フレキシブルホース
１７ 隔壁
６０ 吸込ブラシ
６５ サイクロン装着部
７０ 吸気路
７５ 排気路
１００ サイクロン分離装置
１１１ 第１のサイクロン
１１３ 第２のサイクロン
１１５ 第１のチャンバ
１２１ 第１の吸気口
１２３ 第１の排気口
１３０ グリル部材
１３１ グリル本体
１３３ グリル開口
１４１ 第２の吸気口
１４３ 第２の排気口
１４５ 第２のチャンバ
１４７ チャンバ壁
１６５ ゴミ収集ユニット
１６１ 第１のゴミ収集筒
１６３ 第２のゴミ収集筒
１９０ 流出入カバー
１９１ サイクロンカバー
１９３ 上部開口
１９７ 空気流路
１９９ 排気流路
２５０ 分離用隔壁

Claims (14)

1. 真空掃除機のサイクロン分離装置であって、
   塵埃を含む空気を分離する第１のサイクロンと；
   前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離して細かい塵埃を分離する複数の第２のサイクロンと；
   前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンの上部に配設され、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンを連通させ、前記第２のサイクロンで塵埃が分離された空気が排出される流出入カバーと；
   を含むことを特徴とするサイクロン分離装置。
2. 前記流出入カバーは、
   前記第１のサイクロンから排出される空気が前記第２のサイクロンに流入するように連結された空気流路と；
   前記第２のサイクロンから空気が排出されるように前記流出入カバーを貫通して形成された複数の排気流路と；
   を含むことを特徴とする請求項１に記載のサイクロン分離装置。
3. 前記流出入カバーが前記第２のサイクロンと結合する時、前記排気流路の一定部分が前記第２のサイクロンに挿入され、前記排気流路を介して排出されることを特徴とする請求項２に記載のサイクロン分離装置。
4. 前記排気流路の一端は前記第２のサイクロンの一側に形成された第２の排気口と連結され、他端は前記流出入カバーの上方向に向けてオープンされることを特徴とする請求項３に記載のサイクロン分離装置。
5. 前記排気流路の他端は、前記流出入カバーの中心方向に斜線絶断型で形成されることを特徴とする請求項４に記載のサイクロン分離装置。
6. 前記第１のサイクロンは、
   塵埃を含む空気が遠心分離される第１のチャンバーと；
   前記第１のチャンバーに形成され塵埃を含む空気が流入される第１の吸気口と；
   前記第１のチャンバーに形成されて空気が排出される第１の排気口と；
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のサイクロン分離装置。
7. 前記それぞれの第２のサイクロンは、
   前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離する第２のチャンバーと；
   前記第２のチャンバーに設けられ、前記第１のサイクロンから排出された空気が流入される第２の吸気口と；
   前記第２のチャンバーに設けられ、塵埃の分離された空気を排出する第２の排気口と；
   を有することを特徴とする請求項６に記載のサイクロン分離装置。
8. 前記第１のチャンバーは円筒形であり、前記第２のチャンバーは一端の所定部分が切頭円錐形状であることを特徴とする請求項７に記載のサイクロン分離装置。
9. 前記サイクロン分離装置は、前記流出入カバーの上部に設けられたサイクロンカバーをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のサイクロン分離装置。
10. 前記サイクロンカバーは、上下空間が開放されたコーン形状であることを特徴とする請求項９に記載のサイクロン分離装置。
11. 前記第２のサイクロンは、前記第１のサイクロンを取り囲むように前記第１のサイクロンの外周面に設けられ、前記第１のサイクロン及び前記それぞれの第２のサイクロンは、一体に形成されることを特徴とする請求項４に記載のサイクロン分離装置。
12. 前記それぞれの第２のサイクロンの間には、分離用隔壁が介在されていることを特徴とする請求項１１に記載のサイクロン分離装置。
13. 塵埃を含む空気を吸い込んで吸込力を発生させる真空掃除機本体と；
    被掃除面である床面から前記吸込力で塵埃を吸い込み、前記真空掃除機本体と連通する床ブラシと；
    前記真空掃除機本体に設けられたサイクロン分離装置と；を備え、
    前記サイクロン分離装置は、
    塵埃を含む空気を分離する第１のサイクロンと；
    前記第１のサイクロンで分離された空気を再度遠心分離して細かな塵埃を分離する複数の第２のサイクロンと；
    前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンの上部に設けられ、前記第１のサイクロン及び前記第２のサイクロンを連通させて、前記第２のサイクロンで塵埃が分離された空気が排出される流出入カバーと；
    を有することを特徴とする真空掃除機。
14. 前記流出入カバーは、
    前記第１のサイクロンから排出される空気が前記第２のサイクロンに流入されるように連結された空気流路と；
    前記第２のサイクロンから空気が排出されるように前記流出入カバーを貫通して設けられた複数の排気流路と；
    を有することを特徴とする請求項１３に記載の真空掃除機。

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