JP6341808B2 - Refrigeration air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、冷媒ガスの漏れを検知する機能を有する冷凍空調装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration air conditioner having a function of detecting leakage of refrigerant gas.
圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍空調装置において、冷媒回路から冷媒ガスが漏れた場合、冷却を行う対象空間（負荷側）を目標温度まで下げることができなくなる。ガス漏れは冷却対象の品質低下を招くほか、空調装置の故障にもつながるため早期発見が望まれる。 In a refrigerating and air-conditioning apparatus having a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, when refrigerant gas leaks from the refrigerant circuit, the target space (load side) to be cooled cannot be lowered to the target temperature. Gas leaks cause deterioration of the quality of the cooling target and also lead to failure of the air conditioner, so early detection is desired.
このガス漏れを検知する手法として、従来からガス漏れ検知器などを用いずにガス漏れを特定する手法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１には、蒸発器用電子膨張弁の弁開度が設定値より大きい場合、蒸発器の過熱度が減少するかを判定し、減少しない場合には一定時間監視を続け、それでも過熱度が減少しない場合にはガス漏れが発生していると判断する方法が開示されている。特許文献２には、電磁弁が開いている期間において、蒸発器の出入口の冷媒温度を計測し、計測した出入口の冷媒温度から冷媒流量を算出し、算出した冷媒流量が基準値以下の場合にはガス漏れが発生していると判断する方法が開示されている。
As a technique for detecting this gas leak, a technique for specifying a gas leak without using a gas leak detector or the like has been proposed (see, for example,
しかしながら、特許文献１、２において、例えばガス漏れの種類もしくは運転状態によっては精度良くガス漏れの判断を行うことができないという課題がある。すなわち、特許文献１の場合、冷媒ガスの大半が冷媒回路から漏れ、過熱度が下がらなくなった時点でガス漏れと検知するようになっている。しかしながら、監視期間中に運転状態の変化等により一時的に過熱度が下がったときにはガス漏れを検知できないため、冷媒のスローリーク（微小漏れ）に対応することができない。
However, in
また、特許文献２の場合、運転条件（外気温度、設定温度、インバータ駆動方式の圧縮機の場合では駆動周波数等）によって冷媒回路を循環する冷媒量が変化するため、ガス漏れを判定する際の基準値の設定が難しい。例えば、運転条件による冷媒量の変化量を多めに見積もって基準値が高く設定されている場合、ガス漏れの検知性能は低下してしまう。一方、運転条件による冷媒量の変化量を少なめに見積もって基準値が低く設定されている場合、ガス漏れの誤検知をする場合がある。 In the case of Patent Document 2, the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit changes depending on the operating conditions (outside temperature, set temperature, drive frequency in the case of an inverter-driven compressor, etc.). Setting a reference value is difficult. For example, when the reference value is set high by estimating a large amount of change in the refrigerant amount due to the operating conditions, the gas leak detection performance is degraded. On the other hand, when the amount of change in the refrigerant amount due to operating conditions is estimated to be small and the reference value is set low, a gas leak may be erroneously detected.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、精度良くガス漏れの判定を行うことができる冷凍空調装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a refrigerating and air-conditioning apparatus capable of accurately determining a gas leak.
本発明の冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、蒸発器を接続した冷媒回路を有し、冷媒回路上に電子膨張弁を備えた冷凍空調装置であって、冷媒回路を流れる冷媒の状態を検出する状態検出部と、電子膨張弁の開度を制御するとともに、冷媒回路を流れる冷媒の状態に基づいてガス漏れを検知する機能を有する制御装置とを備え、制御装置は、電子膨張弁の開度を調整する開度制御部と、状態検出部において検出された冷媒の状態に基づいて、開度制御部における開度の調整により変化する状態パラメータを算出する状態パラメータ算出部と、状態パラメータ算出部により算出された状態パラメータが判定基準値以上になった際、開度制御部において電子膨張弁の開度が増加されると、状態パラメータが判定基準値以上になってからの経過時間を計測し、状態パラメータが判定基準値未満になり、状態パラメータが判定基準値以上になってから判定基準値未満になるまでのガス漏れ判定期間が設定された基準収束期間を超過したとき、ガス漏れが発生していると判定するガス漏れ判定部とを備えたものである。 A refrigerating and air-conditioning apparatus of the present invention is a refrigerating and air-conditioning apparatus having a refrigerant circuit connected to a compressor, a condenser, and an evaporator, and having an electronic expansion valve on the refrigerant circuit, the state of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit A state detection unit for detecting, and a control device that controls the opening of the electronic expansion valve and has a function of detecting gas leakage based on the state of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit. An opening degree control unit that adjusts the opening degree, a state parameter calculation unit that calculates a state parameter that is changed by adjusting the opening degree in the opening degree control unit based on the state of the refrigerant detected in the state detection unit, and the state parameter When the state parameters calculated by the calculation unit becomes equal to or more than the determination reference value, the opening degree of the electronic expansion valve are increased in opening degree control unit, the state parameters elapsed time from the above determination reference value Measured, the state parameter becomes smaller than the determination reference value, when the state parameter exceeds the reference convergence period of gas leakage determination period is set to less than the determination reference value from equal to or greater than the acceptance criteria value, A gas leakage determination unit that determines that gas leakage has occurred.
本発明の冷凍空調装置によれば、電子膨張弁の開度の調整に伴い冷媒の状態が変化した際に、状態パラメータが判定基準値以上になってから判定基準値未満になるまでの収束期間を監視し、ガス漏れ判定期間が基準収束期間よりも大きい場合にはガス漏れが発生していると判定することにより、ガス漏れが生じている場合にはガス漏れ判定時間が収束する時間が延びる性質を利用してガス漏れを検知するため、運転状態又はガス漏れの種類によらず精度良くガス漏れを検知することができる。 According to the refrigerating and air-conditioning apparatus of the present invention, when the state of the refrigerant changes with the adjustment of the opening degree of the electronic expansion valve, the convergence period from when the state parameter becomes greater than or equal to the determination reference value to less than the determination reference value When the gas leak determination period is longer than the reference convergence period, it is determined that the gas leak has occurred, and when the gas leak has occurred, the time for the gas leak determination time to converge is extended. Since the gas leak is detected using the property, the gas leak can be detected with high accuracy regardless of the operation state or the type of the gas leak.
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の冷凍空調装置について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の一例を示す冷媒回路図である。図１の冷凍空調装置１は、圧縮機２、凝縮器３、第１電子膨張弁４、蒸発器５を備えており、これらを冷媒配管により接続した冷媒回路を有している。圧縮機２は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するものであり、例えばスクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等からなっている。圧縮機２は冷媒を圧縮する圧縮部２ａ及びモータ２ｂを備えており、モータ２ｂが駆動することにより、圧縮部２ａにおいて冷媒が圧縮され吐出される。
Hereinafter, the refrigerating and air-conditioning apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating an example of a refrigeration air conditioner according to
凝縮器３は、圧縮機２において圧縮された冷媒と例えば屋外の空気（外気）との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させるものである。凝縮器３は例えばフィンチューブ式の熱交換器からなっており、凝縮器３へ外気を送り込む凝縮器用ファンが設置されており、凝縮器用ファンから凝縮器３へ送風が行われてもよい。なお、凝縮器３がいわゆる空冷式の熱交換器である場合について例示しているが、水冷式の熱交換器等の公知の熱交換器を用いることができる。第１電子膨張弁４は、開度を変化させて通過する冷媒の流量等を調整して冷媒の圧力を調整し、蒸発器５側へ冷媒を流出するものである。蒸発器５は、第１電子膨張弁４によって低圧状態になった冷媒と空気との熱交換を行うものである。蒸発器５は例えばフィンチューブ式の熱交換器からなっており、蒸発器５へ蒸発器用ファンが設置されており、蒸発器用ファンから送風が行われる。なお、蒸発器５がいわゆる空冷式の熱交換器である場合について例示しているが、水冷式の熱交換器等の公知の熱交換器を用いることができる。
The condenser 3 performs heat exchange between the refrigerant compressed in the compressor 2 and, for example, outdoor air (outside air), and condenses and liquefies the refrigerant. The condenser 3 is composed of, for example, a fin tube type heat exchanger, and a condenser fan for sending outside air to the condenser 3 is installed, and air may be sent from the condenser fan to the condenser 3. In addition, although illustrated about the case where the condenser 3 is what is called an air-cooling type heat exchanger, well-known heat exchangers, such as a water-cooling type heat exchanger, can be used. The first
さらに、冷凍空調装置１は、過冷却器（エコノマイザ）６、バイパス配管７ａ、第２電子膨張弁８を備えている。過冷却器６は、冷媒間で熱交換を行う中間熱交換器であって、凝縮器３と第１電子膨張弁４との間に設けられている。また、過冷却器６と第１電子膨張弁４との間には凝縮器３から過冷却器６へ流れる冷媒を再び過冷却器６に流入するバイパス配管７ａが接続されている。そして、過冷却器６は、凝縮器３と第１電子膨張弁４との間を流れる冷媒とバイパス配管７ａから流入される冷媒との間で熱交換を行い、凝縮器３と第１電子膨張弁４との間を流れる冷媒の過冷却を行う。第２電子膨張弁８は、バイパス配管７ａ上に設けられており、バイパス配管７ａを流れる冷媒を断熱膨張させるものである。
The refrigerating and air-
また、冷凍空調装置１は、バイパス配管７ａから分岐して圧縮機２のモータ２ｂ側に流入する分岐配管７ｂを有しており、モータ２ｂは分岐配管７ｂから流入する冷媒により冷却されるようになっている。分岐配管７ｂ上には第３電子膨張弁９が設けられており、第３電子膨張弁９の開度を調整することにより、分岐配管７ｂを流れる冷媒の流量が調整される。
The refrigerating and air-
次に、図１を参照して冷凍空調装置１の動作例について説明する。圧縮機２で圧縮されて高温高圧ガスとなった冷媒は凝縮器３において冷却及び凝縮されて高圧液冷媒として第１電子膨張弁４に流下する。第１電子膨張弁４において断熱膨張した冷媒は低圧となり、蒸発器５で外部から熱を奪いながら蒸発し、圧縮機２に吸入される。この際、過冷却器６から流出した冷媒の一部はバイパス配管７ａを流れ、第２電子膨張弁８によって断熱膨張される。その後、バイパス配管７ａを流れた冷媒は過冷却器６においてメイン回路を循環する冷媒と熱交換することでメイン回路を流れる冷媒の冷却を行う。さらに、バイパス配管７ａを流れる冷媒の一部は分岐配管７ｂを通り、第３電子膨張弁９において断熱膨張してモータ２ｂに流入し、圧縮機２のモータ２ｂを冷却する。
Next, an operation example of the
上述した冷凍空調装置１の動作は、制御装置１０により制御されている。図２は図１の制御装置の一例を示す機能ブロック図である。図２の制御装置１０は例えばマイコン等からなっており、冷媒回路を流通する冷媒の状態を検出する状態検出部２０から送られる情報等に基づいて冷凍空調装置１の動作を自動的に制御する。具体的には、図１及び図２の状態検出部２０は、圧縮機２から吐出された冷媒の温度を検知する吐出温度センサ２１と、圧縮機２から吐出された冷媒の圧力を検知する高圧圧力センサ２２と、圧縮機２の吸入側に設けられた低圧圧力センサ２３とを有している。また、状態検出部２０は、蒸発器５へ流入する冷媒の入口温度を検知する第１入口温度センサ２４と、蒸発器５から流出する冷媒の出口温度を検知する第１出口温度センサ２５とを備えている。さらに、状態検出部２０は、過冷却器６におけるメイン回路側から流出される冷媒の出口温度を検知する出口温度センサ２６と、過冷却器６におけるバイパス配管７ａ側から流入される冷媒の入口温度を検知する第２入口温度センサ２７と、過冷却器６におけるバイパス配管７ａの出口側に設置された第２出口温度センサ２８とを有している。
The operation of the above-described
制御装置１０は、第１電子膨張弁４、第２電子膨張弁８及び第３電子膨張弁９の少なくともいずれか１つの制御に伴い冷媒の状態の変化がした際に、状態パラメータが所定の状態になるまでの期間に基づいて冷媒のガス漏れを自動的に検知する機能を有している。以下に、バイパス配管７ａ上の第２電子膨張弁８の制御に基づいて状態パラメータ（過熱度ＳＨ２）が変化した際のガス漏れの検知について例示する。
When the state of the refrigerant changes in accordance with the control of at least one of the first
図２の制御装置１０は、開度制御部１１、状態パラメータ算出部１２、ガス漏れ判定部１３、機器制御部１４を有している。開度制御部１１は、第１電子膨張弁４、第２電子膨張弁８及び第３電子膨張弁９の開度を調整するものであり、状態パラメータ算出部１２は、状態検出部２０において検出された冷媒の状態に基づいて、開度制御部１１における開度により変化する状態パラメータを算出するものである。具体的には、状態パラメータ算出部１２は、第１入口温度センサ２４により検知された蒸発器５の入口温度と、第１出口温度センサ２５により検知された出口温度との差分から過熱度ＳＨ１を算出する。そして、開度制御部１１は、過熱度ＳＨ１が目標過熱度ＳＨ１ｓを基軸とした不感帯（目標値に対する許容領域）に収まるように第１電子膨張弁４の開度を制御する。また、状態パラメータ算出部１２は、第２入口温度センサ２７により検知された入口温度と、第２出口温度センサ２８により検出された第２出口温度とから過冷却器６の過熱度ＳＨ２を状態パラメータとして算出する。そして、開度制御部１１は、過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯に収まるように第２電子膨張弁８の開度を制御する。さらに、開度制御部１１は、例えばモータ２ｂの温度に基づいて第３電子膨張弁９の開度を制御する。
The
ガス漏れ判定部１３は、過冷却器６の過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上になっているガス漏れ判定期間Ｐ１に基づいてガス漏れが発生していると判定するものであって、ガス漏れ判定期間Ｐ１を計測する時間計測部１３ａを有している。時間計測部１３ａは、開度制御部１１において第２電子膨張弁８の開度が調整された際に、状態パラメータ算出部１２により検知された過熱度ＳＨ２が、判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上になってから判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ未満になるまでのガス漏れ判定期間Ｐ１を計測する。
The gas
図３は、図１の冷凍空調装置において電子膨張弁の開度の調整を行った際の過熱度の変化を示すグラフである。図３に示すように、過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯に収まるように第２電子膨張弁８の開度が変化（増加）した際、物理量は時間経過とともに目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯に収束する。時間計測部１３ａは、過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上になってから判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ未満になるまでの期間をガス漏れ判定期間Ｐ１として計測する。
FIG. 3 is a graph showing a change in the degree of superheat when the opening degree of the electronic expansion valve is adjusted in the refrigeration air conditioner of FIG. As shown in FIG. 3, when the opening degree of the second
すなわち、開度制御部１１は、過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯に収まるように第２電子膨張弁８の開度を開くように制御している。ガス漏れが発生して冷媒回路全体の冷媒流量が減少している場合、過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆに収束するまでの時間は長くなる。また、ガス漏れが進行することで第２電子膨張弁８の開度が最大となっても過熱度ＳＨ２は減少しなくなる。この性質を利用して、ガス漏れ判定部１３は、ガス漏れ判定期間Ｐ１が設定された基準収束期間Ｐ１ｒｅｆを超過したとき、ガス漏れが発生していると判定する。
That is, the opening
ここで、判定基準値ＳＨ２ｒｅｆは、目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした、予め定めた不感帯の上限値よりも所定値ΔＳＨだけ大きい値を判定基準値ＳＨ２ｒｅｆとして設定している。また、基準収束期間Ｐ１ｒｅｆは、実機試験において計測した目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯への物理量の到達時間の最大値（ガス漏れのない適正量の冷媒量を封入した正常運転時の限界条件における基準収束期間Ｐ１ｍａｘ）に一定の時間を付加した値を用いる。 Here, the determination reference value SH2ref is set as a determination reference value SH2ref that is larger by a predetermined value ΔSH than the predetermined upper limit value of the dead zone based on the target superheat degree SH2s. Further, the reference convergence period P1ref is the maximum value of the arrival time of the physical quantity to the dead zone based on the target superheat degree SH2s measured in the actual machine test (limit condition in normal operation in which an appropriate amount of refrigerant without gas leakage is enclosed) A value obtained by adding a certain time to the reference convergence period P1max) in FIG.
図２の機器制御部１４は、ガス漏れ判定部１３におけるガス漏れの判定結果に応じて冷媒回路の動作を制御するものである。例えば、機器制御部１４は、ガス漏れが発生していると判定した場合、使用者に警告を発する、もしくは冷凍空調装置１の運転を停止する等の制御を行う。なお、冷媒のスローリークの発生時においてはガス漏れが発生してから時間が所定時間以内である場合、負荷側の温度が急激に変化することはない。よって、機器制御部１４は、ガス漏れを検知した後も運転を停止してもよく、使用者に対してガス漏れを知らせるためのガス漏れ検知信号を警報装置３０に発信してもよい。
The
図４は図１の冷凍空調装置におけるガス漏れ検知方法の一例を示すフローチャートであり、図１から図４を参照して冷凍空調装置におけるガス漏れ検知方法について説明する。なお、図４において、制御装置１０において、第２電子膨張弁８の開度を調整した際に冷媒の状態（過熱度ＳＨ２）をガス漏れの判断材料として用いた場合について例示する。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a gas leak detection method in the refrigeration air conditioner of FIG. 1, and the gas leak detection method in the refrigeration air conditioner will be described with reference to FIGS. 4 exemplifies a case where the
冷凍空調装置１の運転が開始された後（ステップＳＴ１）、制御装置１０における時間計測部１３ａの作動状況を確認する（ステップＳＴ２）。時間計測部１３ａが作動中である場合、時間計測部１３ａの初期化が行われる（ステップＳＴ３）。そして、時間計測部１３ａの初期化が行われた後に、直前に運転容量等の運転状態の変化があったか否かが判定される（ステップＳＴ４）。直前に運転容量等の運転状態の変化が変化している場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、ガス漏れ検知は一定時間の間待機される（ステップＳＴ５）。
After the operation of the refrigerating and air-
一方、直前で運転状態が変化していない場合（ステップＳＴ４のＮＯ）もしくは一定時間経過後（ステップＳＴ５）、状態検出部２０において冷媒の状態が検出される（ステップＳＴ６）。具体的には、冷媒の状態として過冷却器６の第２入口温度センサ２７において入口温度が検出され、第２出口温度センサ２８において過冷却器６の過冷却側出口温度が検出される。その後、状態パラメータ算出部１２において過冷却器６の過熱度ＳＨ２が状態パラメータとして算出される（ステップＳＴ７）。そして、ガス漏れ判定部１３において過熱度ＳＨ２と判定基準値ＳＨ２ｒｅｆの比較が行われる（ステップＳＴ８）。
On the other hand, when the operating state has not changed immediately before (NO in step ST4) or after a certain time has elapsed (step ST5), the state of the refrigerant is detected by the state detector 20 (step ST6). Specifically, the inlet temperature is detected by the second
過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上の場合（ステップＳＴ８のＹＥＳ）、ガス漏れ判定期間Ｐ１の計測が開始される。具体的には、時間計測部１３ａの作動状況が確認され（ステップＳＴ９）、時間計測部１３ａが未作動の場合（ステップＳＴ９のＮＯ）、時間計測部１３ａでの計測が開始される（ステップＳＴ１０）。一方、時間計測部１３ａが作動中の場合（ステップＳＴ９のＹＥＳ）、そのままガス漏れ判定期間Ｐ１の計測が継続される。そして、ガス漏れ判定期間Ｐ１が基準収束期間Ｐ１ｒｅｆ以上であるか否かが判断され、ガス漏れが発生しているか否かが判定される（ステップＳＴ１１）。ガス漏れ判定期間Ｐ１が基準収束期間Ｐ１ｒｅｆ未満の場合、過熱度ＳＨ２の算出及びガス漏れ判定期間Ｐ１の計測が継続する（ステップＳＴ４〜ＳＴ１１）。
When the superheat degree SH2 is equal to or greater than the determination reference value SH2ref (YES in step ST8), measurement of the gas leak determination period P1 is started. Specifically, the operating state of the
ガス漏れ判定期間Ｐ１が基準収束期間Ｐ１ｒｅｆに達する前に、過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ未満になった場合（ステップＳＴ８）、ガス漏れは発生していないと判定される。そして、時間計測部１３ａにおけるガス漏れ判定期間Ｐ１が初期化される（ステップＳＴ２、ＳＴ３）。一方、ガス漏れ判定期間Ｐ１が基準収束期間Ｐ１ｒｅｆを超過した場合、ガス漏れが発生していると判断し、機器制御部１４から警報装置３０へ警報発信の指示を出し、使用者にガス漏れが伝達される（ステップＳＴ１２）。
If the superheat degree SH2 becomes less than the determination reference value SH2ref before the gas leakage determination period P1 reaches the reference convergence period P1ref (step ST8), it is determined that no gas leakage has occurred. And the gas leak determination period P1 in the
上記実施形態１によれば、冷凍空調装置１のガス漏れをガス漏れ判定期間Ｐ１に基づいて判断することにより、ガス漏れの種類によらず精度良くガス漏れを検出することができる。すなわち、従来のように、過熱度が目標過熱度に近づくか否かを判断材料とする場合、ガス漏れが少量の場合では過熱度は時間をかければ過熱度の目標値に近づくために、ガス漏れ検知できず、進行がある程度進まなければガス漏れを検知できない。また、単に負荷側の温度が目標温度を基軸とする不感帯に収まらない場合に異常を検知する手法やガス漏れ検知器を用いた手法の場合、負荷側の温度が目標温度を基軸とする不感帯に収まらない要因はガス漏れ以外にも存在するため、負荷側温度の監視のみでガス漏れを特定することは困難である。また、冷凍空調装置にガス漏れ検知器を別途取り付ける必要があるため、設備の増設及び故障要因の増加が発生する。
According to the first embodiment, it is possible to accurately detect a gas leak regardless of the type of the gas leak by determining the gas leak of the
一方、上述した制御装置１０においては、ガス漏れ判定期間Ｐ１と基準収束期間Ｐ１ｒｅｆとの比較によりガス漏れを判定しているため、冷媒がスローリークしている際も早い段階においてガス漏れ検知ができるとともに、急激なガス漏れに対しても対応することができる。
On the other hand, in the
さらに、過冷却器６の過熱度ＳＨ２に基づいてガス漏れを判断することができるため、新たな構成を追加することなく低コストで精度良くガス漏れを検知することができる。また、ガス漏れの判定に用いる基準収束期間Ｐ１ｒｅｆは、正常運転時の実測値を参考に設定するため、運転容量、運転条件の変更により冷媒回路内の冷媒量が変動した場合でもガス漏れを検知することができる。
Furthermore, since the gas leakage can be determined based on the superheat degree SH2 of the
なお、上記実施の形態１において、過冷却器６のバイパス配管７ａ側の入口温度及び出口温度を用いて過熱度ＳＨ２を算出する場合について例示しているが、過熱度ＳＨ２の演算に用いる冷媒の物理量は過熱度ＳＨ２の演算に利用できる物理量ならば何を用いてもよい。例えば過熱度ＳＨ２を過冷却器のバイパス配管７ａ側の出口温度と出口圧力の飽和温度との差から演算してもよい。
In the first embodiment, the case where the superheat degree SH2 is calculated using the inlet temperature and the outlet temperature on the
また、第２電子膨張弁８の状態パラメータとして過熱度ＳＨ２を用いてガス漏れの判断した場合について例示しているが、過冷却器６のアプローチ温度を用いてガス漏れを判断してもよい。具体的には、状態パラメータ算出部１２はメイン回路側の過冷却器６の出口側の出口温度センサ２６により検出された温度及び過冷却器６のバイパス配管７ａ側の出口温度からアプローチ温度を演算し、ガス漏れ判定部１３はアプローチ温度を状態パラメータとしてガス漏れを判定する。このアプローチ温度であっても、過熱度ＳＨ２と同様、ガス漏れが発生した場合にはガス漏れが進行するに従い上昇するため、アプローチ温度が所定の温度以上になっている期間が予め設定された所定の基準収束期間以上である場合には、ガス漏れが発生していると判定することができる。
Moreover, although the case where the gas leakage is determined using the superheat degree SH2 as the state parameter of the second
実施の形態２．
図５は本発明の冷凍空調装置における制御装置の実施の形態２を示す機能ブロック図であり、図５を参照して制御装置１１０について説明する。なお、図５の制御装置１１０において図２の制御装置１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図５の制御装置１１０が図２の制御装置１０と異なる点は、ガス漏れ判定部１１３は冷媒の状態のみならず電子膨張弁の開度も用いてガス漏れを判定する点である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a functional block diagram showing Embodiment 2 of the control device in the refrigerating and air-conditioning apparatus of the present invention. The
通常、電子膨張弁は正常運転時では最大開度にならないよう選定される。そこで本形態２では図５のようにガス漏れ判定部１１３は、第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２が予め設けられた開度閾値ＥＶ２ｒｅｆを超え、かつ第２電子膨張弁８の過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上のガス漏れ判定期間Ｐ１０が基準収束期間Ｐ１０ｒｅｆ以上になったときにガス漏れが発生していると判定する。なおここで、ガス漏れ判定部１１３には第２電子膨張弁８の最大開度が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆとして設定されている。
Normally, the electronic expansion valve is selected so as not to have a maximum opening during normal operation. Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 5, the gas
図６は、図５の開度制御部において各電子膨張弁の開度が制御される様子を示すグラフである。図６において、開度制御部１１は、第１電子膨張弁４、第２電子膨張弁８、第３電子膨張弁９をそれぞれ制御する。ここでもし、第２電子膨張弁８の状態パラメータである過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯に収束せず、第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆ以上になった状況は、ガス漏れが発生して冷媒回路における冷媒の循環量が減少している可能性が高い。そこで、ガス漏れ判定部１１３において、第２電子膨張弁８の最大開度（開度比１．０）が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆとして設定されている場合、基準収束期間Ｐ１０ｒｅｆを超過しても第２電子膨張弁８の開度が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆ未満とならなかった場合、ガス漏れと判断する。
FIG. 6 is a graph showing how the opening degree of each electronic expansion valve is controlled in the opening degree control unit of FIG. In FIG. 6, the opening
なお、開度閾値ＥＶ２ｒｅｆの設定は最大開度に限定されるものではなく、ガス漏れを検知するまでの時間を短縮するために、最大開度から一定の割合だけ減算した値を用いてもよい。また、基準収束期間Ｐ１０ｒｅｆは、実施の形態１と同様、実機試験において計測した目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯への物理量の到達時間の最大値（ガス漏れのない適正量の冷媒量を封入した正常運転時の限界条件における基準収束期間Ｐ１ｍａｘ）に一定の時間を付加した値を用いる。さらに、基準収束期間Ｐ１０ｒｅｆは、実施の形態１の基準収束期間Ｐ１ｒｅｆよりも短めに設定するようにしてもよい。これにより、早期にガス漏れを検知することができるとともに、急激なガス漏れについても早期に対応することができる。 The setting of the opening threshold EV2ref is not limited to the maximum opening, and a value obtained by subtracting a certain ratio from the maximum opening may be used in order to shorten the time until gas leakage is detected. . In addition, as in the first embodiment, the reference convergence period P10ref is the maximum value of the arrival time of the physical quantity to the dead zone based on the target superheat degree SH2s measured in the actual machine test (a proper amount of refrigerant without gas leakage is enclosed) A value obtained by adding a certain time to the reference convergence period P1max in the limit condition during normal operation is used. Furthermore, the reference convergence period P10ref may be set shorter than the reference convergence period P1ref of the first embodiment. Thereby, while being able to detect a gas leak at an early stage, it is possible to deal with an early gas leak at an early stage.
また、第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆを超えている状態は、上述のようにガス漏れが進行した状態であるため、負荷側の温度維持が難しく、装置故障につながる。そこで、機器制御部１１４は、ガス漏れが発生していると判定された場合、ガス漏れ検知信号を発信するとともに、圧縮機２等を停止させて冷凍空調装置１全体の運転も停止させるように制御する。
Further, the state in which the opening degree EV2 of the second
図７は図５の制御装置を用いた冷凍空調装置のガス漏れ検知の動作例を示すフローチャートである。なお、ガス漏れの判断材料として第２電子膨張弁８の過熱度ＳＨ２及び開度ＥＶ２を用いた場合について例示する。なお、図７のフローチャートにおいて、図４のフローチャートと同一の工程の部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図７のフローチャートは図４の実施の形態１の動作とはステップＳＴ１８、ＳＴ２２が異なる。
FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of gas leak detection of the refrigeration air conditioner using the control device of FIG. In addition, it illustrates about the case where the superheat degree SH2 and the opening degree EV2 of the 2nd
図７において、ガス漏れ検知の判断材料として、過冷却器６の過熱度ＳＨ２に加え、過熱度ＳＨ２を制御する第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２が用いられる（ステップＳＴ１８）。具体的には、過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上であり、かつ第２電子膨張弁８が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆ以上である場合（ステップＳＴ１８のＹＥＳ）、ガス漏れ判定期間Ｐ１０の計測が開始される（ステップＳＴ９）。そして、ガス漏れ判定期間Ｐ１０が基準収束期間Ｐ１０ｒｅｆ以上になった場合、ガス漏れ判定部１１３においてガス漏れが発生していると判断される。すると、機器制御部１１４からガス漏れ警報を発信した後（ステップＳＴ１２）、冷凍空調装置１の停止信号が発信される（ステップＳＴ２２）。一方、ガス漏れ判定期間Ｐ１０が基準収束期間Ｐ１０ｒｅｆになる前に、過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ未満、もしくは第２電子膨張弁８が開度閾値ＥＶ２ｒｅｆ未満になった場合（ステップＳＴ１８のＮＯ）、ガス漏れは発生していないと判定する。
In FIG. 7, in addition to the superheat degree SH2 of the
上記実施の形態２によれば、第２電子膨張弁８の過熱度ＳＨ２のみならず、第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２も加味してガス漏れの発生を判定するため、さらに精度良く信頼性の高いガス漏れの検出を行うことができる。
According to the second embodiment, since not only the degree of superheat SH2 of the second
なお、実施の形態２においても、実施の形態１と同様、ガス漏れ検知の判断材料にする過熱度ＳＨ２の代わりにアプローチ温度等の膨張弁において制御する冷媒の物理量を使用してもよい。 In the second embodiment, as in the first embodiment, the physical quantity of the refrigerant controlled by the expansion valve such as the approach temperature may be used instead of the superheat degree SH2 used as a judgment material for detecting gas leakage.
実施の形態３．
図８は本発明の冷凍空調装置における制御装置の実施の形態３を示す機能ブロック図であり、図８を参照して制御装置２１０について説明する。なお、図８の制御装置２１０において図５の制御装置１１０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図８の制御装置２１０が図５の制御装置１１０と異なる点は、ガス漏れ判定部２１３が、複数の電子膨張弁に対応する複数の状態パラメータ及びその複数の電子膨張弁の開度を用いてガス漏れを判定する点である。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a functional block diagram showing Embodiment 3 of the control device in the refrigerating and air-conditioning apparatus of the present invention. The
具体的には、図８のガス漏れ判定部２１３は、第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８により制御される状態パラメータである蒸発器５の過熱度ＳＨ１及び過冷却器６の過熱度ＳＨ２と、第１電子膨張弁４の開度ＥＶ１及び第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２とを用いてガス漏れの判定を行う。なお、過冷却器６の過熱度ＳＨ２及び蒸発器５の過熱度ＳＨ１は、実施の形態１と同様、状態パラメータ算出部１２により算出される。
Specifically, the gas
ガス漏れ判定部２１３には、各過熱度ＳＨ１、ＳＨ２毎にそれぞれ判定基準値ＳＨ１ｒｅｆ、ＳＨ２ｒｅｆが設定されており、蒸発器５の過熱度ＳＨ１が判定基準値ＳＨ１ｒｅｆ以上であって過冷却器６の過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ以上であるか否かを判定する。なお、この判定基準値ＳＨ１ｒｅｆ、ＳＨ２ｒｅｆは、各過熱度ＳＨ１、ＳＨ２の目標過熱度ＳＨ１ｓ、ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯の上限値よりも所定値ΔＳＨ１、ΔＳＨ２だけ大きい値に設定されている。
In the gas
さらに、ガス漏れ判定部２１３は、第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８毎にそれぞれ開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆが設定されており、第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の開度ＥＶ１、ＥＶ２がそれぞれ予め設けられた開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆ以上であるか否かを判定する。ここで、ガス漏れ判定部２１３には、実施の形態２と同様、例えば第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の最大開度（開度比１．０）もしくは最大開度から一定の割合だけ減算した値が開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆとして設定されている（図６参照）。
Further, in the gas
そして、ガス漏れ判定部２１３は、複数の過熱度ＳＨ１、ＳＨ２がそれぞれ判定基準値ＳＨ１ｒｅｆ、ＳＨ２ｒｅｆ以上であって、第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の開度ＥＶ１、ＥＶ２がそれぞれ開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆ以上である場合にガス漏れ判定期間Ｐ２０の計測を開始する。そして、ガス漏れ判定部２１３は、ガス漏れ判定期間Ｐ２０が基準収束期間Ｐ２０ｒｅｆ以上である場合、ガス漏れが発生していると判定する。なお、基準収束期間Ｐ２０ｒｅｆは、実施の形態１、２と同様、実機試験において計測した目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯への物理量の到達時間の最大値（ガス漏れのない適正量の冷媒量を封入した正常運転時の限界条件における基準収束期間Ｐ１ｍａｘ）に一定の時間を付加した値を用いる。さらに、基準収束期間Ｐ２０ｒｅｆは、実施の形態１の基準収束期間Ｐ１ｒｅｆよりも短めに設定するようにしてもよい。これにより、早期にガス漏れを検知することができるとともに、急激なガス漏れについても早期に対応することができる。
The gas
図９は、図８の制御装置を有する冷凍空調装置のガス漏れ検知の動作を示すフローチャートである。なお、図９において、ガス漏れの判断材料として第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の過熱度ＳＨ２、ＳＨ１及び第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の開度を用いた場合について例示する。また、図９のフローチャートにおいて、図７のフローチャートと同一の工程の部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図９のフローチャートは図７の実施の形態２の動作とはＳＴ３６、ＳＴ３７、ＳＴ３８が異なる。
FIG. 9 is a flowchart showing the gas leak detection operation of the refrigerating and air-conditioning apparatus having the control device of FIG. In FIG. 9, the degree of superheat SH2 and SH1 of the first
すなわち、状態検出部２０において冷媒の状態を検出する際（ステップＳＴ３６）、蒸発器５の入口温度及び出口温度と、過冷却器６の入口温度及び出口温度とが検出される。そして、状態パラメータ算出部１２により蒸発器５の過熱度ＳＨ１及び過冷却器６の過熱度ＳＨ２がそれぞれ状態パラメータとして算出される（ステップＳＴ３７）。そして、ガス漏れ判定部２１３において、過熱度ＳＨ１、ＳＨ２がそれぞれ判定基準値ＳＨ１ｒｅｆ、ＳＨ２ｒｅｆ以上であって、第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の開度ＥＶ１、ＥＶ２がそれぞれ開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆ以上である場合（ステップＳＴ３８）、ガス漏れ判定期間Ｐ２０の計測が開始される（ステップＳＴ９）。
That is, when the
なお、過冷却器６の過熱度ＳＨ２が判定基準値ＳＨ２ｒｅｆ未満となるか、第２電子膨張弁８の開度ＥＶ２があらかじめ定められた開度閾値ＥＶ２ｒｅｆ未満となるか、蒸発器５の過熱度ＳＨ１が判定基準値ＳＨ１ｒｅｆ未満となるか、第１電子膨張弁４が予め定められた開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ未満となった場合、ガス漏れは発生していないと判断する（ステップＳＴ３８のＮＯ）。
It should be noted that the superheat degree SH2 of the
上記実施の形態３によれば、複数の電子膨張弁４、８が冷凍空調装置１に組み込まれている場合、２以上の電子膨張弁の開度と、各電子膨張弁４、８のそれぞれの過熱度ＳＨ１、ＳＨ２をガス漏れの判断材料とすることでガス漏れ検知の信頼性が向上する。すなわち、ガス漏れが発生すると冷媒回路全体の冷媒量が減少するため、開度制御部１１は各電子膨張弁４、８の開度を開くように指示を出す。ガス漏れが進行すると各電子膨張弁４、８はいずれ各電子膨張弁４、８の開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆに達する（図６参照）。したがって、複数の電子膨張弁４、８が同時に所定の開度閾値ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆよりも開度を大きくなるように制御されていれば、ガス漏れが発生している可能性が高いことを意味する。したがって、冷媒のスローリークとスローリークに比べて早いガス漏れ、急激なガス漏れのいずれにも対応したガス漏れ検知を精度良く行うことができる。
According to the third embodiment, when the plurality of
なお、実施の形態３においても、実施の形態１、２と同様、ガス漏れ検知の判断材料にする過熱度ＳＨ２、ＳＨ１の代わりにアプローチ温度等の各電子膨張弁４、８において制御する冷媒の物理量を使用してもよい。
In the third embodiment, similar to the first and second embodiments, the refrigerant to be controlled in the
本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、上記実施の形態１〜３において、ガス漏れの判断材料として過熱度もしくはアプローチ温度である場合について例示しているが、過熱度以外の電子膨張弁が制御する物理量をガス漏れの判断材料としてもよい。さらに、ガス漏れ判定部１３、１１３、２１３は、過熱度ＳＨ１、ＳＨ２とアプローチ温度とを組み合わせてガス漏れを判断するようにしてもよい。
The embodiment of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the first to third embodiments, the case where the degree of superheat or the approach temperature is exemplified as the material for judging gas leakage, but the physical quantity controlled by the electronic expansion valve other than the degree of superheat is used as the material for judging gas leak. Also good. Furthermore, the gas
また、図１〜図４の実施の形態１において、状態パラメータとして過冷却器６の過熱度ＳＨ２を用いている場合について例示しているが、蒸発器５の過熱度ＳＨ１を用いてガス漏れの検出を行うようにしてもよい。さらに、上記実施の形態１〜３において、判定基準値ＳＨ２ｒｅｆが目標過熱度ＳＨ２ｓを基軸とした不感帯の上限値よりも所定値ΔＳＨを加算した値である場合について例示しているが、これに限らず、目標過熱度ＳＨ２ｓ自体を用いてもよい。
Moreover, in
さらに、実施の形態３において、過熱度ＳＨ１、ＳＨ２及び第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の開度ＥＶ１、ＥＶ２の双方に基づいてガス漏れを判定する場合について例示しているが、状態パラメータ（過熱度ＳＨ１、ＳＨ２）を用いずに第１電子膨張弁４及び第２電子膨張弁８の開度ＥＶ１、ＥＶ２を用いてガス漏れを判定するようにしてもよい。
Furthermore, in the third embodiment, the case where gas leakage is determined based on both the degree of superheat SH1 and SH2 and the opening degrees EV1 and EV2 of the first
１ 冷凍空調装置、２ 圧縮機、２ａ 圧縮部、２ｂ モータ、３ 凝縮器、４ 第１電子膨張弁、５ 蒸発器、６ 過冷却器、７ａ バイパス配管、７ｂ 分岐配管、８ 第２電子膨張弁、９ 第３電子膨張弁、１０、１１０、２１０ 制御装置、１１ 開度制御部、１２ 状態パラメータ算出部、１３、１１３、２１３ ガス漏れ判定部、１３ａ 時間計測部、１４、１１４ 機器制御部、２０ 状態検出部、２１ 吐出温度センサ、２２ 高圧圧力センサ、２３ 低圧圧力センサ、２４ 第１入口温度センサ、２５ 第１出口温度センサ、２６ 出口温度センサ、２７ 第２入口温度センサ、２８ 第２出口温度センサ、３０ 警報装置、ＥＶ１、ＥＶ２ 開度、ＥＶ１ｒｅｆ、ＥＶ２ｒｅｆ 開度閾値、Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ２０ 判定期間、Ｐ１ｒｅｆ、Ｐ１ｍａｘ、Ｐ１０ｒｅｆ、Ｐ２０ｒｅｆ 基準収束期間、ＳＨ１、ＳＨ２ 過熱度（状態パラメータ）、ＳＨ１ｒｅｆ、ＳＨ２ｒｅｆ 判定基準値、ＳＨ１ｓ、ＳＨ２ｓ 目標過熱度、ΔＳＨ、ΔＳＨ１ 所定値。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記冷媒回路を流れる冷媒の状態を検出する状態検出部と、
前記電子膨張弁の開度を制御するとともに、前記冷媒回路を流れる冷媒の状態に基づいてガス漏れを検知する機能を有する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記電子膨張弁の開度を調整する開度制御部と、
前記状態検出部において検出された冷媒の状態に基づいて、前記開度制御部における開度の調整により変化する状態パラメータを算出する状態パラメータ算出部と、
前記状態パラメータ算出部により算出された状態パラメータが判定基準値以上になった際、前記開度制御部において前記電子膨張弁の開度が増加されると、前記状態パラメータが前記判定基準値以上になってからの経過時間を計測し、前記状態パラメータが前記判定基準値未満になり、前記状態パラメータが前記判定基準値以上になってから該判定基準値未満になるまでのガス漏れ判定期間が設定された基準収束期間を超過したとき、ガス漏れが発生していると判定するガス漏れ判定部と
を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。 A refrigeration air conditioner having a refrigerant circuit connected to a compressor, a condenser, and an evaporator, and having an electronic expansion valve on the refrigerant circuit,
A state detector for detecting the state of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit;
A control device that controls the opening of the electronic expansion valve and has a function of detecting gas leakage based on the state of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit;
The controller is
An opening control unit for adjusting the opening of the electronic expansion valve;
Based on the state of the refrigerant detected in the state detection unit, a state parameter calculation unit that calculates a state parameter that changes by adjusting the opening degree in the opening degree control unit;
When the state parameters calculated by said state parameter calculating unit becomes equal to or higher than the determination reference value, the opening degree of the electronic expansion valve is increased in the opening control unit, the state parameters or the determination reference value it measures the time elapsed from the state parameter becomes smaller than the determination reference value, the state parameter is gas leakage determination period from equal to or greater than the determination reference value to below the determination reference value A refrigerating and air-conditioning apparatus comprising: a gas leakage determination unit that determines that gas leakage has occurred when a set reference convergence period is exceeded.
前記凝縮器から前記過冷却器へ流れる冷媒を再び前記過冷却器に流入するバイパス配管と
をさらに備え、
前記電子膨張弁は、前記バイパス配管上に設けられ、前記過冷却器に流入される冷媒を減圧するものであることを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。 A subcooler that is provided between the condenser and the evaporator and subcools the refrigerant flowing between the condenser and the evaporator;
A bypass pipe that again flows the refrigerant flowing from the condenser to the subcooler into the subcooler, and
The refrigerating and air-conditioning apparatus according to claim 1, wherein the electronic expansion valve is provided on the bypass pipe and depressurizes the refrigerant flowing into the supercooler.
前記過冷却器より流出する冷媒の過熱度を前記状態パラメータとして算出するものであることを特徴とする請求項２に記載の冷凍空調装置。 The state detection unit
The refrigerating and air-conditioning apparatus according to claim 2, wherein the superheat degree of the refrigerant flowing out from the supercooler is calculated as the state parameter.
前記ガス漏れ判定部は、前記過熱度が目標過熱度を基軸とした不感帯の上限値よりも所定値だけ大きい値を判定基準値として設定するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の冷凍空調装置。 The opening degree control unit adjusts the opening degree of the electronic expansion valve so that the superheat degree falls within a dead zone based on the target superheat degree.
5. The gas leak determination unit is configured to set, as a determination reference value, a value that is a predetermined value larger than the upper limit value of the dead zone in which the superheat degree is based on the target superheat degree. Refrigeration air conditioner of description.
前記ガス漏れ判定部は、前記各電子膨張弁の開度がそれぞれ前記開度閾値以上であって、前記各電子膨張弁に対応する前記状態パラメータがそれぞれ前記判定基準値以上であるときに前記ガス漏れ判定期間の計測を開始するものであることを特徴とする請求項７に記載の冷凍空調装置。 A plurality of the electronic expansion valves are provided,
The gas leak determination unit is configured to detect the gas when the opening degree of each electronic expansion valve is equal to or greater than the opening threshold value and the state parameter corresponding to each electronic expansion valve is equal to or greater than the determination reference value. The refrigerating and air-conditioning apparatus according to claim 7 , wherein measurement of a leakage determination period is started.
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