JP3969701B2 - 空調設備管理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱又は冷却した流体を、流路に循環させて空調を行う空調設備の異常を検出する空調設備管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調設備の一例としての暖房設備では、建物の各部屋を貫通した流路に、ボイラにて加熱した温水を循環させて、各部屋を暖房する構成になっている。そして、従来では、このような空調設備を管理すべく、温水の流量、圧力その他の物理量をセンサにて実測し、それら各物理量が所定の基準範囲にそれぞれ収まっているか否かに基づいて、異常判定を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、ボイラから流路に一定の流量の温水を送っている場合には、温水の流速（＝［流量］／［流路の断面積］）と圧力との間には、一定の関係が成立する。従って、温水の流速が変化すれば、これに連動して温水の圧力も変化する。このように、空調設備では、一般に空調用の流体に係る複数のパラメータのうち何れかのパラメータ同士が、相互に一定の関係を有して連動する構成になっている。
【０００４】
しかしながら、従来では、流体に係る各パラメータの実測データが、それぞれ別々に設けた基準範囲に収まっているか否かのみに基づいて異常判定を行っていた。具体的に上記した暖房設備に関しては、従来では、温水の流速と圧力とが、それぞれ所定の基準範囲に入っていたか否かを、別々にチェックしていた。即ち、温水の流速と圧力とが、図４のグラフＧ１で示した一定の関係を有している場合でも、そのグラフＧ１とは無関係に、流速及び圧力の各上限値と下限値とで囲んだ矩形範囲Ｗ１内に、実測データが収まったか否かに基づいて、異常判定を行っていた。
【０００５】
このため、例えば、図４のポイントＤ２に示すように、流速と圧力の実測データが共に下限値に近い値となって、理論曲線Ｇ１上に乗っている場合と、同ポイントＤ３に示すように、流速の実測データが下限値に近い値になり、かつ、圧力の実測データが上限値に近い値になって、理論曲線Ｇ１から大きく外れた場合とが、区別されることなく、共に異常なしと判断されていた。
【０００６】
つまり、従来では、流体に係る各パラメータの実測値が、それぞれ別々に設けた基準範囲に収まっているか否かのみに基づいて異常判定を行っていたので、それら各パラメータの間の一定の関係が崩れるような現象を伴う異常を検出することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より詳細に空調設備の管理を行うことが可能な空調設備管理装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る空調設備管理装置は、熱源にて強制的に加熱又は冷却した流体を、パイプに循環させて空調を行う空調設備の異常を検出する空調設備管理装置であって、パイプの２箇所に取り付けられて、流体の流速及び圧力をそれぞれ実測する１対のセンサヘッドと、一方のセンサヘッドが実測した流速及び圧力の実測データと、他方のセンサヘッドが実測した流速及び圧力の実測データとの計４つの実測データを取り込み、それら４つの実測データのうちの何れか３つの実測データをベルヌーイ方程式に代入して残り１つの実測データに対する基準値を演算すると共に、残り１つの実測データが所定の範囲内で基準値に一致したか否かに基づいて異常の有無を判別する信号処理部とを備えたところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
請求項１の空調設備管理装置では、一方のセンサヘッドがパイプの１箇所で実測した流速及び圧力の実測データと、他方のセンサヘッドがパイプの別の箇所で実測した流速及び圧力の実測データとの計４つの実測データを信号処理部に取り込み、それら４つの実測データのうちの何れか３つの実測データをベルヌーイ方程式に代入して残り１つの実測データに対する基準値を演算する。そして、残り１つの実測データが所定の範囲内で基準値に一致したか否かに基づいて異常の有無を判別する。このように、本発明によれば、パイプにおける２箇所の実測データの間でベルヌーイ方程式が成立しなくなる異常（例えば、流体の漏れ）を検出することができ、従来より詳細に空調設備の管理することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を空調設備としての暖房設備１０に適用した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。この暖房設備１０は、図１に示すように、建物内の各部屋５０を貫通したパイプ１１に温水（本発明の「流体」に相当する）を流し、パイプ１１から放熱した熱によって、各部屋５０を暖房する構造になっている。
【００１５】
暖房設備には、本発明の熱源としてのボイラ１２と、パイプ１１に温水を送るための図示しないポンプとが備えられている。そして、これらポンプ及びボイラ１２の設定によって、所定の温度の温水を、所定の圧力及び流量でパイプ１１に流すことができる。
【００１６】
パイプ１１は、基幹部１３から各部屋５０に向けて複数の枝部１４を延ばした構造をなす。基幹部１３は、ボイラ１２から送給した温水が流される往路１３Ａと、ボイラ１２に温水を戻すための復路１３Ｂと、これら往路１３Ａと復路１３Ｂとを繋ぐバイパス１３Ｃとを備える。
【００１７】
各枝部１４は、バイパス１３Ｃに並列して、往路１３Ａと復路１３Ｂとの間を繋ぐようにして設けられ、これにより、往路１３Ａから各枝部１４に温水が分配されると共に、各枝部１４を通過した温水が復路１３Ｂに回収される。また、枝部１４は、各部屋５０内で蛇行して、部屋５０内における表面積が広く確保され、さらに、枝部１４の途中に設けたバルブ１５の操作によって、枝部１４内を流れる温水の流量を変更することができる。
【００１８】
さて、パイプ１１のうち往路１３Ａと復路１３Ｂの各基端部には、それぞれ管理装置２０，２０が設けれ、これら管理装置２０，２０が出力する実測データが信号処理装置４０ に取り込まれて処理されている。そして、信号処理装置４０と２台の管理装置２０とによって、本発明に係る空調設備管理装置が構成されている。管理装置２０は、図２に示すように流量センサ２１と温度センサ２２と圧力センサ２３とを、１つのセンサヘッド２４に纏めて固定し、かつ、このセンサヘッド２４に信号処理部３０を一体に設けた構造をなしている。
【００１９】
センサヘッド２４は、例えば、全体として円柱状をなし、パイプ１１のバイパス１３Ｃに連通したセンサ装着筒２５に挿入されている。センサヘッド２４の軸芯部分には、前記流量センサ２１が設けられている。この流量センサ２１は、電磁流量計であり、センサヘッド２４の軸芯部に延ばしたコア２７にコイル２８を巻回して備えると共に、コア２７を間に挟んだ両側に、１対の電極２９，２９を設け、それら電極２９，２９の先端をパイプ１１内に突出させてある。そして、コイル２８にて生成した交番磁界を、温水が直交して流れることで、電極２９，２９間に生じた起電力を検出し、この起電力に対応した温水の流量が測定される。
【００２０】
また、センサヘッド２４のうち先端外面寄りには、温度センサ２２としてのサーミスタが設けられている。さらに、センサヘッド２４には、先端面に開放した連通路２６が設けられ、その連通路２６の奥部に、圧力センサ２３が設けられている。圧力センサ２３は、前記連通路２６の奥部に設けたダイヤフラム２３Ａの変形量に基づいて、温水の圧力を測定する構成になっている。
【００３６】
信号処理装置４０は、図示しないＭＰＵを主要部として、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えた構成をなし、ＲＯＭに記憶したメインプログラムＭ２をランして、信号処理を行う。図３に示すように、メインプログラムＭ２では、まず、各管理装置２０，２０が実測した温水の流速及び圧力を取り込む（Ｓ３０）。ここで、一方の管理装置２０から取り込んだ流速及び圧力の実測データを、以下、流速Ｖ１及び圧力Ｐ１とし、他方の管理装置２０から取り込んだ流速及び圧力を、流速Ｖ２及び圧力Ｐ２とすると、ベルヌーイ（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ）方程式から、
【００３７】
Ｐ１＋Ｃ１・Ｖ１２＝Ｐ２＋Ｃ１・Ｖ２２＋Ｃ２・・・（１）
【００３８】
が成立する。但し、上記式（１）においてＣ１は、単位質量ｗを２で除した定数であり、Ｃ２は、両管理装置２０，２０が取り付けられたパイプ１１の高低差ｈに、重力加速度ｇ及び単位質量ｗを乗じた定数である。そして、メインプログラムＭ２では、取り込んだ４つの実測データＰ１，Ｐ２，Ｖ１，Ｖ２のうちの、例えば圧力Ｐ１を除く、３つの実測データＰ２，Ｖ１，Ｖ２を上記式（１）に代入して、圧力の基準値Ｐ０を算出する（Ｓ３１）。
【００３９】
次いで、この圧力の基準値Ｐ０と、実測した圧力Ｐ１とが、所定の損失範囲Ｃ３内で一致したか否かをチェックし（Ｓ３２）、一致しなかった場合には、遠隔表示部３６に警告表示を行う（Ｓ３３）。具体的には、例えば、パイプ１１から温水が漏れるような事態が生じた場合には、ベルヌーイ方程式が成立しなくなるから、圧力の基準値Ｐ０と、実測した圧力Ｐ１とが、所定の損失範囲Ｃ３内で一致しなくなり、異常発生を検出することができる。このように、本実施形態によれば、従来より、詳細に暖房設備１０（空調設備）を管理することができ、異常を早期に発見することが可能になる。
【００４０】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記各実施形態では、管理装置２０を、空調設備としての暖房設備１０に設置したものを例示したが、管理装置２０は、クーラに設置してもよい。即ち、本発明における「熱源」には、冷熱源が含まれる。
【００４１】
（２）前記各実施形態の管理装置２０に備えた流量センサ２１は、電磁流量計であったが、流量計はこれに限られず、例えば、オリフィスやベンチュリ管を用いた流量計であってもよい。
【００４３】
（３）また、本発明は、空調設備以外で、流路を備えた設備（例えば、化学プラント等における熱交換器）の異常検出装置に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る暖房設備（空調設備）の概念図
【図２】 管理装置の断面図
【図３】 信号処理装置でランされるメインプログラムのフローチャート
【図４】 流速と圧力との関係及び従来の異常判別の基準範囲を示したグラフ
【符号の説明】
１０…暖房設備（空調設備）
１１…パイプ
１２…ボイラ（熱源）
２０…管理装置
２１…流量センサ
２２…温度センサ
２３…圧力センサ
３０…信号処理部
４０…信号処理装置（信号処理部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱又は冷却した流体を、流路に循環させて空調を行う空調設備の異常を検出する空調設備管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調設備の一例としての暖房設備では、建物の各部屋を貫通した流路に、ボイラにて加熱した温水を循環させて、各部屋を暖房する構成になっている。そして、従来では、このような空調設備を管理すべく、温水の流量、圧力その他の物理量をセンサにて実測し、それら各物理量が所定の基準範囲にそれぞれ収まっているか否かに基づいて、異常判定を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、ボイラから流路に一定の流量の温水を送っている場合には、温水の流速（＝［流量］／［流路の断面積］）と圧力との間には、一定の関係が成立する。従って、温水の流速が変化すれば、これに連動して温水の圧力も変化する。このように、空調設備では、一般に空調用の流体に係る複数のパラメータのうち何れかのパラメータ同士が、相互に一定の関係を有して連動する構成になっている。
【０００４】
しかしながら、従来では、流体に係る各パラメータの実測データが、それぞれ別々に設けた基準範囲に収まっているか否かのみに基づいて異常判定を行っていた。具体的に上記した暖房設備に関しては、従来では、温水の流速と圧力とが、それぞれ所定の基準範囲に入っていたか否かを、別々にチェックしていた。即ち、温水の流速と圧力とが、図４のグラフＧ１で示した一定の関係を有している場合でも、そのグラフＧ１とは無関係に、流速及び圧力の各上限値と下限値とで囲んだ矩形範囲Ｗ１内に、実測データが収まったか否かに基づいて、異常判定を行っていた。
【０００５】
このため、例えば、図４のポイントＤ２に示すように、流速と圧力の実測データが共に下限値に近い値となって、理論曲線Ｇ１上に乗っている場合と、同ポイントＤ３に示すように、流速の実測データが下限値に近い値になり、かつ、圧力の実測データが上限値に近い値になって、理論曲線Ｇ１から大きく外れた場合とが、区別されることなく、共に異常なしと判断されていた。
【０００６】
つまり、従来では、流体に係る各パラメータの実測値が、それぞれ別々に設けた基準範囲に収まっているか否かのみに基づいて異常判定を行っていたので、それら各パラメータの間の一定の関係が崩れるような現象を伴う異常を検出することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より詳細に空調設備の管理を行うことが可能な空調設備管理装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る空調設備管理装置は、熱源にて強制的に加熱又は冷却した流体を、パイプに循環させて空調を行う空調設備の異常を検出する空調設備管理装置であって、パイプの２箇所に取り付けられて、流体の流速及び圧力をそれぞれ実測する１対のセンサヘッドと、一方のセンサヘッドが実測した流速及び圧力の実測データと、他方のセンサヘッドが実測した流速及び圧力の実測データとの計４つの実測データを取り込み、それら４つの実測データのうちの何れか３つの実測データをベルヌーイ方程式に代入して残り１つの実測データに対する基準値を演算すると共に、残り１つの実測データが所定の範囲内で基準値に一致したか否かに基づいて異常の有無を判別する信号処理部とを備えたところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
請求項１の空調設備管理装置では、一方のセンサヘッドがパイプの１箇所で実測した流速及び圧力の実測データと、他方のセンサヘッドがパイプの別の箇所で実測した流速及び圧力の実測データとの計４つの実測データを信号処理部に取り込み、それら４つの実測データのうちの何れか３つの実測データをベルヌーイ方程式に代入して残り１つの実測データに対する基準値を演算する。そして、残り１つの実測データが所定の範囲内で基準値に一致したか否かに基づいて異常の有無を判別する。このように、本発明によれば、パイプにおける２箇所の実測データの間でベルヌーイ方程式が成立しなくなる異常（例えば、流体の漏れ）を検出することができ、従来より詳細に空調設備の管理することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を空調設備としての暖房設備１０に適用した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。この暖房設備１０は、図１に示すように、建物内の各部屋５０を貫通したパイプ１１に温水（本発明の「流体」に相当する）を流し、パイプ１１から放熱した熱によって、各部屋５０を暖房する構造になっている。
【００１５】
暖房設備には、本発明の熱源としてのボイラ１２と、パイプ１１に温水を送るための図示しないポンプとが備えられている。そして、これらポンプ及びボイラ１２の設定によって、所定の温度の温水を、所定の圧力及び流量でパイプ１１に流すことができる。
【００１６】
パイプ１１は、基幹部１３から各部屋５０に向けて複数の枝部１４を延ばした構造をなす。基幹部１３は、ボイラ１２から送給した温水が流される往路１３Ａと、ボイラ１２に温水を戻すための復路１３Ｂと、これら往路１３Ａと復路１３Ｂとを繋ぐバイパス１３Ｃとを備える。
【００１７】
各枝部１４は、バイパス１３Ｃに並列して、往路１３Ａと復路１３Ｂとの間を繋ぐようにして設けられ、これにより、往路１３Ａから各枝部１４に温水が分配されると共に、各枝部１４を通過した温水が復路１３Ｂに回収される。また、枝部１４は、各部屋５０内で蛇行して、部屋５０内における表面積が広く確保され、さらに、枝部１４の途中に設けたバルブ１５の操作によって、枝部１４内を流れる温水の流量を変更することができる。
【００１８】
さて、パイプ１１のうち往路１３Ａと復路１３Ｂの各基端部には、それぞれ管理装置２０，２０が設けれ、これら管理装置２０，２０が出力する実測データが信号処理装置４０ に取り込まれて処理されている。そして、信号処理装置４０と２台の管理装置２０とによって、本発明に係る空調設備管理装置が構成されている。管理装置２０は、図２に示すように流量センサ２１と温度センサ２２と圧力センサ２３とを、１つのセンサヘッド２４に纏めて固定し、かつ、このセンサヘッド２４に信号処理部３０を一体に設けた構造をなしている。
【００１９】
センサヘッド２４は、例えば、全体として円柱状をなし、パイプ１１のバイパス１３Ｃに連通したセンサ装着筒２５に挿入されている。センサヘッド２４の軸芯部分には、前記流量センサ２１が設けられている。この流量センサ２１は、電磁流量計であり、センサヘッド２４の軸芯部に延ばしたコア２７にコイル２８を巻回して備えると共に、コア２７を間に挟んだ両側に、１対の電極２９，２９を設け、それら電極２９，２９の先端をパイプ１１内に突出させてある。そして、コイル２８にて生成した交番磁界を、温水が直交して流れることで、電極２９，２９間に生じた起電力を検出し、この起電力に対応した温水の流量が測定される。
【００２０】
また、センサヘッド２４のうち先端外面寄りには、温度センサ２２としてのサーミスタが設けられている。さらに、センサヘッド２４には、先端面に開放した連通路２６が設けられ、その連通路２６の奥部に、圧力センサ２３が設けられている。圧力センサ２３は、前記連通路２６の奥部に設けたダイヤフラム２３Ａの変形量に基づいて、温水の圧力を測定する構成になっている。
【００３６】
信号処理装置４０は、図示しないＭＰＵを主要部として、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えた構成をなし、ＲＯＭに記憶したメインプログラムＭ２をランして、信号処理を行う。図３に示すように、メインプログラムＭ２では、まず、各管理装置２０，２０が実測した温水の流速及び圧力を取り込む（Ｓ３０）。ここで、一方の管理装置２０から取り込んだ流速及び圧力の実測データを、以下、流速Ｖ１及び圧力Ｐ１とし、他方の管理装置２０から取り込んだ流速及び圧力を、流速Ｖ２及び圧力Ｐ２とすると、ベルヌーイ（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ）方程式から、
【００３７】
Ｐ１＋Ｃ１・Ｖ１２＝Ｐ２＋Ｃ１・Ｖ２２＋Ｃ２・・・（１）
【００３８】
が成立する。但し、上記式（１）においてＣ１は、単位質量ｗを２で除した定数であり、Ｃ２は、両管理装置２０，２０が取り付けられたパイプ１１の高低差ｈに、重力加速度ｇ及び単位質量ｗを乗じた定数である。そして、メインプログラムＭ２では、取り込んだ４つの実測データＰ１，Ｐ２，Ｖ１，Ｖ２のうちの、例えば圧力Ｐ１を除く、３つの実測データＰ２，Ｖ１，Ｖ２を上記式（１）に代入して、圧力の基準値Ｐ０を算出する（Ｓ３１）。
【００３９】
次いで、この圧力の基準値Ｐ０と、実測した圧力Ｐ１とが、所定の損失範囲Ｃ３内で一致したか否かをチェックし（Ｓ３２）、一致しなかった場合には、遠隔表示部３６に警告表示を行う（Ｓ３３）。具体的には、例えば、パイプ１１から温水が漏れるような事態が生じた場合には、ベルヌーイ方程式が成立しなくなるから、圧力の基準値Ｐ０と、実測した圧力Ｐ１とが、所定の損失範囲Ｃ３内で一致しなくなり、異常発生を検出することができる。このように、本実施形態によれば、従来より、詳細に暖房設備１０（空調設備）を管理することができ、異常を早期に発見することが可能になる。
【００４０】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記各実施形態では、管理装置２０を、空調設備としての暖房設備１０に設置したものを例示したが、管理装置２０は、クーラに設置してもよい。即ち、本発明における「熱源」には、冷熱源が含まれる。
【００４１】
（２）前記各実施形態の管理装置２０に備えた流量センサ２１は、電磁流量計であったが、流量計はこれに限られず、例えば、オリフィスやベンチュリ管を用いた流量計であってもよい。
【００４３】
（３）また、本発明は、空調設備以外で、流路を備えた設備（例えば、化学プラント等における熱交換器）の異常検出装置に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る暖房設備（空調設備）の概念図
【図２】 管理装置の断面図
【図３】 信号処理装置でランされるメインプログラムのフローチャート
【図４】 流速と圧力との関係及び従来の異常判別の基準範囲を示したグラフ
【符号の説明】
１０…暖房設備（空調設備）
１１…パイプ
１２…ボイラ（熱源）
２０…管理装置
２１…流量センサ
２２…温度センサ
２３…圧力センサ
３０…信号処理部
４０…信号処理装置（信号処理部）
Claims (1)
- 熱源にて強制的に加熱又は冷却した流体を、パイプに循環させて空調を行う空調設備の異常を検出する空調設備管理装置であって、
前記パイプの２箇所に取り付けられて、前記流体の流速及び圧力をそれぞれ実測する１対のセンサヘッドと、
一方の前記センサヘッドが実測した流速及び圧力の実測データと、他方の前記センサヘッドが実測した流速及び圧力の実測データとの計４つの実測データを取り込み、それら４つの実測データのうちの何れか３つの実測データをベルヌーイ方程式に代入して残り１つの実測データに対する基準値を演算すると共に、前記残り１つの実測データが所定の範囲内で前記基準値に一致したか否かに基づいて異常の有無を判別する信号処理部とを備えたことを徴とする空調設備管理装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001355865A JP3969701B2 (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 空調設備管理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001355865A JP3969701B2 (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 空調設備管理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003161505A JP2003161505A (ja) | 2003-06-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE10347890A1 (de) * | 2003-10-10 | 2005-05-04 | Abb Patent Gmbh | Magnetisch-induktives Messgerät für strömende Stoffe und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP3186621A4 (en) * | 2014-09-29 | 2018-02-14 | Smiths Medical ASD, Inc. | Method to determine heat transfer efficiency of a heating device and system therefor |
| WO2018042614A1 (ja) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
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2001
- 2001-11-21 JP JP2001355865A patent/JP3969701B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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