KR20060085186A - 발광 전기 히터 요소 - Google Patents
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Abstract
전기 히터 내에서 발광 전기 가열 요소는 단열 및 전기 절연 재료의 기저부(8) 상에서 제 1 종 변부(16)에 직립하게 지지되어지기에 적합하며, 제 1(16) 및 제 2(18) 마주보는 종 변부를 가진 전기 전도성 재료의 신장 리본(elongate ribbon, 12)을 포함한다. 다양한 높이(H)의 전기 전도 밴드를 형성하기 위하여 신장 리본(12)의 제 2 종 변부(18)는 길이를 따라 이격된 복수의 전기 전도성 핀(20)들이 제공되어 진다.
Description
도 1A 내지 도 1D는 신장 리본 가열 요소의 대안의 장치를 포함하는 전기 히터의 평면도.
도 2A는 도 1A 내지 도 1D의 히터에서 사용하기 위하여 종래 기술의 신장 리본 가열 요소의 실시예를 도시한 측면도.
도 2B는 주름을 형성한 후에 신장 리본 가열 요소의 도.
도 3A 는 도 1A 내지 도 1D의 히터에 사용하기 위하여, 본 발명에 따르는 신장 리본 가열 요소의 실시예를 도시한 측면도.
도 3B는 주름을 형성한 후에 도 3A의 신장 리본 가열 요소의 도.
도 4 및 도 5는 다른 핀 장치를 도시하고, 본 발명에 따르는 신장 리본 가열 요소의 대안의 실시예를 도시한 측면도.
도 6은 제 1 종 변부에서 연장된 레그들을 도시하고, 도 3A의 신장 리본 가열 요소의 변형을 도시한 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
8: 기저부
12: 신장 리본 가열 요소
16: 제 1 종 변부
18: 제 2 종 변부
20: 전기 전도성 핀
전기 히터 내에서 본 발명은 단열 및 전기 절연 재료의 기저부상에서 제 1 종 변부에 직립하게 지지되어지기에 적합하며, 제 1 및 제 2 마주보는 종 변부를 가진 전기 전도성 재료의 신장 리본을 포함하는 발광 전기 가열 요소에 관한 것이다. 이러한 전기 히터는 예를 들어 결정화 유리 표면의 뒤에서 조리기의 용도로 잘 알려졌다.
결정화 유리 조리 호브(glass-ceramic cooking hob)와 같은 조리기 용도의 히터들은 단열 및 전기 절연 재료의 기저부 상에서 지지 된 신장 리본 형상의 하나 이상의 발광 전기 가열 요소를 전형적으로 포함하고 공지되어 진다. 리본은 본질적으로 사인 곡선 형상의 일반적인 파형의 형태로 구성되며, 절연 재료의 기저부 상에서 항상 지지되어진다. 파형의 리본은 미리 결정된 높이 및 두께의 고유 편평한 리본으로부터 형성되어 진다.
레그들은 절연 재료의 기저부 내에서 적어도 부분적으로 끼워지며, 신장 리본의 하부 변부로부터 연장되어 제공되어 진다. 그러나 절연 재료의 기저부에서 리본의 플레인 연속적인 하부 변부를 삽입하고 이러한 레그들을 제거하는 것이 바람직하다.
원하는 가열 전력을 형성하기 위하여, 히터 내부에서 유효 공간 내의 미리 결정된 두께와 높이의 신장 리본의 특정 길이를 수용하는 것이 필요하다. 주름 형성 처리는 편평한 리본의 요구된 길이가 특정 히터의 치수에 알맞은 전체 파 형태의 길이로 압축되어 지는 것과 같이 선택되어 진다. 달성된 압축의 정도는 주름도(crinkle factor)로서 일반적으로 공지되었으며, 주름진 리본의 요구된 전체 길이에 대한 고유 편평한 리본의 길이 비율로서 정의되어 진다.
리본 가열 요소 상의 표면 전력 로딩은 특정의 최대값을 초과하지 않고, 그렇지 않으면 서비스 수명이 본질적으로 감소되어지지 않는 것을 보장하는 것이 중요하다. 이러한 표면 전력 로딩은 리본 가열 요소의 표면 영역에 의하여 히터의 전체 전력을 분배함에 따라 결정되어 진다. 특히 작은 크기의 히터와 최대 성취 가능한 주름 인자에서 문제점이 발생되며, 히터의 유효 공간 내에서 와인딩으로서 동시에 근접한 와인딩 사이의 적절한 전기적인 간극을 보장하고 파형태의 리본 가열 요 소의 필요한 길이를 수용하는 것은 불가능하거나 극히 어렵다는 것은 입증되어질 것이다. 리본 가열 요소의 단축은 과도하게 높은 전력과 온도를 야기한다. 레그를 제외하고 리본 가열 요소가 절연 재료의 기저부 내에 부분적으로 끼워진 플레인 연속적인 하부 변부를 가질 때, 이러한 문제점이 발생된다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 최소화하고 극복하는 데 있다.
본 발명에 따라서, 다양한 높이의 전기 전도성 밴드를 형성하기 위하여, 신장 리본의 제 2 종 변부는 길이를 따라 이격된 복수의 전기 전도성 핀들이 제공되어 지고, 전기 히터 내에서의 단열 및 전기 절연 재료의 기저부 상에서 제 1 종 변부에 직립하게(upstandingly) 지지되어지기에 적합하며, 제 1 및 제 2 마주보는 종 변부를 가진 전기 전도성 재료의 신장 리본을 포함하는 발광 전기 가열 요소가 제공되어 진다.
핀은 신장 리본과 본질적으로 공면을 형성하도록 제공되어 지며, 신장 리본과 동일한 두께로 구성되며, 신장 리본과 일체로 제공되어 지고, 신장 리본과 동일한 재료로 형성되어 진다.
신장 리본은 단열 및 전기 절연 재료의 기저부 내에 끼워진 제 1 종 변부를 지지하기에 적합하다.
신장 리본의 제 1 종 변부는 본질적으로 연속적인 평면으로 구성된다.
대안으로, 신장 리본의 제 1 종 변부는 단멸 및 전기 절연 재료의 기저부에 적어도 부분적으로 끼워지기에 적합하며, 제 1 종 변부로부터 연장된 이격된 레그가 제공되어 진다. 이격된 레그는 신장 리본과 동일한 재료로 제공되어 지고, 고정되거나 신장 리본과 일체로 제공되어 진다.
신장 리본은 주름진 형상으로 제공되어 진다.
핀들은 대응하는 주름진 형상으로 제공되어 진다.
신장 리본은 이온-크롬-알루미늄 합금을 포함한다.
신장 리본은 약 20 내지 200 미크론의 두께를 가지며, 바람직하게 약 30 내지 100 미크론의 두께를 가진다.
핀들은 대략 0.5 내지 10 mm의 높이를 각각 가지며, 바람직하게 대략 1 내지 3 mm의 높이를 각각 가진다.
핀들은 1 mm 이상의 길이를 각각 가지며, 대략 10 mm까지의 길이를 각각 가진다.
핀들은 적어도 1 mm로 이격되어지고, 대략 20 mm 까지 이격되어진다.
핀들은 대략 3 mm로 이격되어지고, 대략 3 mm의 길이를 가진다.
본 발명은 상기에서 정의된 바와 같이, 발광 전기 가열 요소가 제공되고, 단열 및 전기 절연의 기저부를 포함하는 전기 히터에 관한 것이다. 단열 및 절연 재료의 기저부는 미세공성 열과 전기 절연 재료를 포함한다.
본 발명내의 전기 전도 핀들에 의하여, 신장 리본 가열 요소의 상대적으로 작은 길이는 원하는 단부 대 단부 전기 저항과 가열 전력을 달성하기 위하여 제공되어질 수 있다. 열은 신장 리본 가열 요소의 주요 부분보다 상대적으로 작은 크기로 전기적으로 가열되지만 전기 저항에 기여하는 핀들, 신장 리본 가열 요소의 주요 부분으로부터 핀 내부로 전도되어 진다. 핀들이 제공된 표면 영역은 가열 요소의 전체 냉각을 야기한다. 본 발명은 특히 제 1 종 변부가 단열 및 전기 절연 재료의 기저부에 끼워지고 연속적인 판의 형상으로 구성되는 전기 히터의 치수 내에서 신장 리본 가열 요소의 필요 길이를 수용하기에 어려운 현저한 장점을 가진다.
좀 더 명확히 효과되어진 것을 보여주고 본 발명을 보다 잘 이해하기 위하여, 참조는 첨부된 도면에 대한 실례에 의하여 형성되어 진다.
도 1A에 관하여 언급하면, 전기 히터(2)는 예를 들어 요리용 호브(cooking hob)의 결정화 유리 표면의 뒤에서와 같이 조리기의 용도로 제공되어 진다. 히터(2)는 미공성 열(microporous thermal) 및 전기 절연 재료와 같은 단열 및 전기 절연 재료로 구성된 기저부 층(base layer, 8)을 수용하는 금속의 접시와 같은 지지체(dish-like support, 4)를 포함한다. 단열 재료로 구성된 외주 벽(peripheral wall, 10)은 접시와 같은 지지체(4)의 내부에 형성된다. 발광 전기 가열 요소(radiant electric heating element, 12)는 기저부 층(8)을 지지하도록 형성된다. 가열 요소(12)는 기저부 층(8) 상에서 가장자리를 지지하는 전기 전도성 재료의 골이 형성된 신장 리본의 병렬 와인딩(multiple winding)을 포함하며, 바람직하게 이온-크롬-알루미늄 합금을 포함한다. 히터의 변부에서 가열 요소(12)는 터미널 블록(terminal block, 14)에 전기적으로 연결된 단부들을 가지며, 이로 인하여 전압을 가하기(energising) 위한 전원 공급기에 전기적으로 연결 가능하다. 도 1B 내지 도 1D는 다른 형상으로 배열된 신장 리본 형태의 전기 가열 요소(12)의 와인딩을 제외하고 도 1A의 히터(2)와 본질적으로 동일한 방법으로 형성되어진 전기 히터(2)의 대안의 실시예를 도시한다.
도 2A 및 도 2B는 도 1A 내지 도 1D의 전기 히터(2)에서 사용하기 위한 종래 기술의 신장 리본 가열 요소(12)를 도시한다. 신장 리본 가열 요소(12)는 각각 연속적인 평면을 구성하는 제 1 및 제 2 종 변부(long edge, 16, 18)를 각각 가진다. 따라서 신장 리본 가열 요소(12)는 전기 전도성 재료로 구성된 플레인 밴드(plain band) 또는 스트립(strip)을 포함하며(즉 본질적인 요홈들을 형성하거나 연장된 형태로 구성되지 않는 본질적으로 연속적인 재료), 바람직하게 대략 30에서 100 미크론까지, 20에서 200 미크론까지 일반적인 두께를 가지며, 도 2B의 변부도(edge-on view)에 도시된 바와 같이 주름이 형성된다.
제 1 종 변부(16)에서 신장 리본 가열 요소(12)는 단열 및 절연 재료의 기저부 층(8) 내부로 삽입되어 진다.
히터(2)를 위한 원하는 가열 전력을 형성하기 위하여, 히터 내의 유효 공간 내에서 미리 결정된 높이와 두께의 신장 리본 가열 요소(12)의 특정 길이를 수용하는 것이 필요하다. 주름 형성 과정(corrugating process)은 편평한 신장 리본 가열 요소의 요구된 길이가 특정 히터의 치수에 적합하도록 전체 파형태의 길이(overall corrugated length)로 압축되어 지는 것과 같이 선택되어 진다. 성취된 압축의 정도는 주름율로서 일반적으로 알려졌으며, 파형태의 리본 요소(12)의 요구된 전체 길이까지 기본적으로 편평한 리본 요소의 길이 비율로서 형성되어 진다.
신장 리본 가열 요소(12) 상의 표면 전력 로딩(surface power loading)은 미리 결정된 최대값을 초과하지 않아야 하며, 그렇지 않으면 요소의 서비스 수명(service life)이 본질적으로 감소되어져야 한다. 이러한 표면 전력 로딩(surface power loading)은 신장 리본 가열 요소(12)의 표면 영역에 의하여 히터(2)의 전체 전력이 분배됨에 따라 결정되어 진다.
특히 작은 크기의 히터(2)와 최대 성취 가능한 주름 인자에서 문제점이 발생되며, 히터의 유효 공간 내에서 와인딩으로서 동시에 근접한 와인딩 사이의 적절한 전기적인 간극을 보장하고 파형태의 리본 가열 요소(12)의 필요한 길이를 수용하는 것은 불가능하거나 극히 어렵다는 것은 입증되어 질 것이다. 이는 이하의 실례로 도시되어질 것이다.
165 mm 직경의 히터(2)는 230 볼트의 공급 전압으로부터 1200 와트의 전력을 제공하기위하여 신장 리본 가열 요소(12)를 일체화하는 것이 요구되어 진다. 신장 리본 가열 요소(12)는 냉각 시 42.8옴의 전기 저항값을 갖도록 요구되어 진다. 전기적인 요구사항들은 주름을 형성하기 이전에 6180 mm의 길이와 4.1 mm의 폭(또는 길이) w와 50 미크론의 두께를 가진 리본 가열 요소(12)에 의하여 달성되어 진다. 이러한 리본 가열 요소(12)는 대략 507 입방 센티미터의 표면 영역을 가지며, 입방 센티미터 당 2.37의 표면 전력 로딩을 제공한다. 이러한 표면 전력 로딩은 가열 요 소(12)를 위하여 만족할만한 서비스 수명을 보장하기 위하여 최대로 허용되어 지도록 고려되어 진다.
신장 리본 가열 요소(12)를 히터(2)로 고정시키기 위하여, 신장 리본 가열 요소(12)를 파형으로 형성(corrugating)함에 의한 길이로 압축하는 것이 필요하다. 그러나 요구된 주름율(crinkle factor)이 실질적인 달성을 위하여 너무 크기 때문에 요소가 히터(2)에 장착되어 질 때 제공되어 진 요소의 근접한 와인딩들 사이에 요구되는 전기적인 간격을 가능하게 한다. 이러한 문제점은 도 3A 및 도 3B 내에 도시된 장치에 의하여 본 발명 내에서 최소화되어지거나 극복되어 진다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 전기 전도성 재료의 밴드가 길이를 따라 높이 H 가 변화하는 것과 같이, 전기 전도성의 냉각 핀(cooling fin, 20)은 가열 요소(12)의 본질적인 길이를 따라 이격되며, 파형태의 신장 리본 가열 요소(12)의 제 2 종 변부(18)에 제공되어 진다. 핀(20)은 신장 리본 가열 요소(12)와 동일한 재료로 알맞게 형성되어 지며, 가열 요소(12)의 필수 부품으로서 바람직하게 제공되어 진다. 핀(20)은 신장 리본 가열 요소(12)와 본질적으로 공명을 형성하게 제공되어 지며, 신장 리본 가열 요소(12)와 본질적으로 동일한 두께로 구성되어 진다. 핀(20)은 신장 리본 가열 요소(12)의 주름에 따라 알맞게 형성된다. 핀(20)은 대략 0.5 내지 대략 10 mm, 바람직하게 대략 1 내지 3 mm의 높이를 알맞게 각각 가진다. 핀(20)은 적어도 1 mm 및 10 mm까지의 길이를 알맞게 각각 가진다. 핀(20)은 적어도 1 mm 및 대략 20 mm까지의 거리 d에 의하여 바람직하게 이격된다. 개별적인 실시예에 있어서, 핀(20)은 대 략 3 mm의 거리 d에 의하여 이격되어 지며, 대략 2 mm의 높이 h와 대략 3 mm의 길이 l을 가진다. 도 2A도에 관하여 주요하게 기술되어 일치하는 3A의 장치에 따르는 개별적인 실시예에 있어서, 신장 리본 가열 요소(12)의 폭(또는 높이) w는 도 2A와 비교하여 감소되어진다. 도 3A의 장치의 실예에 있어서, 신장 리본 가열 요소(12)의 폭(또는 높이) w는 도 2A의 실례가 되는 장치의 폭 4.1 mm와 비교하여 3.5 mm 이다. 핀(20)은 2 mm의 높이 h, 3 mm의 길이 l 및 3 mm의 이격 거리 d를 가진다. 도 3A의 장치에 따라, 핀(20)과 신장 리본 가열 요소(12)는 주름을 형성하기 전에 5630 mm이고 42.8 옴의 단부 대 단부의 전기적인 저항을 형성하도록 요구되어 진다. 이는 도 2A의 실례가 되는 실시예의 요소를 위하여 요구된 6180 mm의 해당 길이와 비교되어진다. 주름의 정도를 용이하게 달성한 후에 상기 상대적으로 짧은 요소는 165 mm 직경의 히터(2) 내에 쉽사리 수용되어 진다. 핀(20)과 함께 상기 실례가 되는 신장 리본 가열 요소(12)의 표면 전력 로딩과 표면 영역은 도 2A의 해당 실례가 되는 장치 및 양쪽의 실례가 되는 가열 요소들이 본질적으로 동일하게 만족할만한 서비스 수명을 나타내는 것과 같이 본질적으로 형성되어 진다.
도 3A의 장치 내에서, 핀(20)이 가열 요소의 전체 전기적인 저항에 조금 기여할 지라도, 열은 핀(20)내에서 보다 신장 리본 가열 요소(12)의 주요한 본체 내에서 본질적으로 발생되어진다. 그러나 열은 재빨리 전도되어 지고 재빨리 핀(20) 내부로 전도되어 지며, 방출되어 진다. 핀(20)은 가열 요소의 전체 열 방출 함수에 중대하게 기여한다.
도 3A에 따르는 장치의 실례가 되는 실시예에서, 냉각 핀(20)은 기본적인 신장 리본 가열 요소(12)의 길이를 따라 폭 1.0 mm의 부가된 연속 스트립과 동등한 가열 요소로 표면 영역이 부가된다. 그러나 핀(20)은 기본적인 신장 리본 가열 요소(12)의 길이를 따라 부가된 폭 0.24 mm의 연속적인 스트립에 의하여 제공되어 진 것과 동등한 요소로서 오직 전기 저항이 부가된다.
냉각 핀(20)은 어떠한 원하는 형상으로 형성될 수 있다. 도 4는 비탈진 측부 변부와 넓게 이격된 핀(20)의 상대적으로 낮은 효과의 개수가 제공된 신장 리본 가열 요소(12)를 도시한다. 도 5는 근접하게 이격된 핀(20)의 상대적으로 높은 효과의 개수가 제공된 신장 리본 가열 요소(12)를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 핀(20)과 신장 리본 가열 요소(12)는 단열 또는 전기 절연 재료의 기저부(8) 내에 적어도 부분적으로 끼워지기에 적합하며, 가열 요소(12)의 제 1 종 변부(16)로부터 연장되어 이격된 레그(leg, 22)가 제공되어진다. 이격된 레그(22)는 본질적으로 정형화된 길이로 구성되며, 신장 리본 가열 요소(12)와 동일한 재료로 제공되어 지고, 고정되고 또는 신장 리본 가열 요소(12)와 일체로 제공되어 진다. 레그(22)가 정형화된 길이로 구성되기 때문에, 밴드의 높이 H는 레그의 길이에 독립적이다.
Claims (26)
- 전기 히터 내에서의 단열 및 전기 절연 재료의 기저부(base, 8) 상에서 제 1 종 변부(first long edge, 16)에 직립하게(upstandingly) 지지되어지기에 적합하며, 제 1(16) 및 제 2(18) 마주보는 종 변부를 가진 전기 전도성 재료의 신장 리본(elongate ribbon, 12)을 포함하는 발광 전기 가열 요소(radiant electric heating element)에 있어서,신장 리본(12)의 제 2 종 변부(18)는 다양한 높이(H)의 전기 전도 밴드를 형성하기 위하여 길이를 따라 이격된 복수의 전기 전도성 핀(electrically conductive fin, 20)들이 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 1 항에 있어서, 핀(20)들은 냉각핀으로서 이용되는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 핀(20)들은 신장 리본(12)과 동일한 재료로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 3 항에 있어서, 핀(20)들은 신장 리본(12)과 일체로 제공되어지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀(20)들은 신장 리본(12)과 동일한 두께로 제공되어지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀(20)들은 신장 리본(12)과 공면을 형성하여(coplanar) 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 리본(20)은 단열 및 전기 절연 재료의 기저부(8) 내에 끼워진 제 1 종 변부(16)를 지지하기에 적합한 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 리본(12)의 제 1 종 변부(16)는 연속적인 평면인 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 리본(12)의 제 1 종 변부(16)는 단열 및 전기 절연 재료의 기저부(8)에 적어도 부분적으로 끼워지기에 적합하며, 제 1 종 변부로부터 연장되어 이격된 레그(leg, 22)가 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 9 항에 있어서, 이격된 레그(22)는 신장 리본(12)과 동일한 재료로 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 이격된 레그(22)는 고정되거나 신장 리본(12)와 일체로 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 9 항 또는 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 레그(22)는 균일한 길이로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 리본(12)은 파형의 형상(corrugated form)으로 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 13 항에 있어서, 핀(20)은 대응하는 파형의 형상으로 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 리본(12)은 이온-크롬-알루미늄 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 신장 리본(12)은 약 20 내지 200 미크론의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 16 항에 있어서, 신장 리본(12)은 약 30 내지 100 미크론의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀(20)들은 대략 0.5 내지 10 mm의 높이를 각각 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 18 항에 있어서, 핀(20)들은 대략 1 내지 3 mm의 높이를 각각 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀(20)은 1 mm 이상의 길이를 각각 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 20 항에 있어서, 핀(20)들은 대략 10 mm까지의 길이를 각각 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀(20)은 1 mm 이상으로 이격되어지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 제 22 항에 있어서, 핀(20)은 대략 20 mm 까지 이격되어지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀(20)들은 대략 3 mm로 이격되어지고, 대략 3 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 가열 요소.
- 단열 및 전기 절연 재료의 기저부(8)를 포함하는 전기 히터에 있어서,전기 히터는 전 항에서 청구된 바와 같이 발광 전기 가열 요소(12)가 제공되어 지는 것을 특징으로 하는 전기 히터.
- 제 25 항에 있어서, 단열 및 전기 절연 재료의 기저부(8)는 미공성 열(microporous thermal) 및 전기 절연성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 히터.
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