CN110398114A - 一种小型食品预冷加工综合用能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型食品预冷加工综合用能装置，包括制冷系统，预冷系统和综合用能系统；制冷系统具有包括抽气高温换热器和水冷冷凝器在内的双冷凝设备，抽气高温换热器，用于实现空气与压缩机输出的高温制冷剂的换热；水冷冷凝器，用于回收制冷剂热量，并将热量储存在热水箱内；制冷系统的蒸发器位于综合用能系统的冷水箱内，用于吸收冷水热量；预冷系统，用于实现对预冷桶内食品的真空预冷和水预冷；综合用能系统用于实现将制冷系统的冷热量回收，并分别储存在冷水箱和热水箱内，实现对食品的低温储存和空气预冷。本发明能够对小批量食品或货物进行真空预冷、水预冷和空气预冷，快速降温，满足小批量食品运输前降温的需求。

Description

一种小型食品预冷加工综合用能装置
技术领域
本发明涉及食品预冷技术领域，特别是涉及一种小型食品预冷加工综合用能装置。
背景技术
目前，随着消费观念和消费水平提高，人们对食品品质要求逐渐提高，从而促进了冷链物流行业发展。食品在运输途中，为防止品质劣化，需要采用低温运输方式，其中，对于大批量食品来说，可以采用集中预冷后再进行运输的防水，以降低对运输设备制冷能力的需求和提高食品运输的品质，而专门针对小批量食品或货物的预冷设备目前还比较稀少，从而为小批量食品的运输增加了难度，也提高了整体的物流成本。
例如，客户购买某种常温食品或高温食品后，需要进行寄送服务，很多物流服务网点接收到用户寄送服务后，为了保证食品寄送期间的品质，一般采用冰袋方式寄送，冰袋的重量会附加在食品的运输费用上，而冰袋为维持低温，需要先将食品温度降低到适宜储存的范围，这一部分消耗量占比是较大的。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其应用于物流服务网点中，能够满足小批量食品运输前降温的需求，减少运输途中对运输设备制冷能力的要求或减少冰袋等制冷物品的使用量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种小型食品预冷加工综合用能装置。
为此，本发明提供了一种小型食品预冷加工综合用能装置，包括制冷系统，预冷系统和综合用能系统；
其中，制冷系统包括压缩机、抽气高温换热器、水冷冷凝器、储液器、蒸发器和节流阀；
压缩机的制冷剂出口与抽气高温换热器中换热盘管的入口相连；
抽气高温换热器中换热盘管的出口，与水冷冷凝器的制冷剂入口相连；
水冷冷凝器的制冷剂出口，与储液器的制冷剂入口相连；
储液器底部的制冷剂出口，通过节流阀与蒸发器的制冷剂入口相连；
制冷系统具有双冷凝设备，双冷凝设备具体包括抽气高温换热器和水冷冷凝器，其中，抽气高温换热器，用于实现空气与压缩机输出的高温制冷剂的换热；水冷冷凝器，用于回收制冷剂热量，并将热量储存在热水箱内；制冷系统的蒸发器位于综合用能系统的冷水箱内，用于吸收冷水热量，维持冷水温度；
其中，预冷系统，包括过滤器、真空泵组、抽气高温换热器以及至少一个预冷桶；
真空泵组的出气口，通过过滤器与抽气高温换热器壳体上的外部空气进气口相连通；
抽气高温换热器壳体顶部的进气口与每个预冷桶相连通；
抽气高温换热器壳体顶部的进气口与每个预冷桶之间的连接管道上，设置有抽气阀门；
该抽气阀门与预冷桶的连接口，还与一根设置有回压阀门的连接管道相连；
每个预冷桶的内侧上部，还设置有至少一个喷头；
预冷桶，其根据喷头喷入水量的不同，让其内存储的食品完成真空预冷或水预冷；
预冷系统，用于实现对预冷桶内放置食品的真空预冷和水预冷
其中，综合用能系统包括：热水箱、冷水箱、储存箱、水冷冷凝器和蒸发器；
热水箱顶部的进水口，与水冷冷凝器的出水口相连；
热水箱下部的出水口，通过热水泵和热水循环阀，与水冷冷凝器的进水口相连；
蒸发器位于冷水箱内；
冷水箱下部具有的出水口与冷水泵的进水口相连；
冷水泵的出水，与每个预冷桶内喷头之间的连接管道上，分别设置有一个冷水阀门；
储存箱的四周侧壁为中空结构且其内设置有盘管，盘管的出水口与冷水箱顶部的进水口相连；
盘管的进水口，通过冷水循环阀与冷水泵的出水口相连；
综合用能系统，用于实现将制冷系统的冷热量回收，并分别储存在冷水箱和热水箱内，同时实现对食品的低温储存和空气预冷。
其中，具体用于实现以下五种预冷模式：
一、第一模式：开启制冷用的压缩机、真空泵组、热水泵及热水循环阀门，实现对预冷桶内放置的食品进行真空预冷；
二、第二模式：开启制冷用的压缩机、真空泵组、热水泵、冷水泵、冷水阀门及热水循环阀门，且控制冷水泵为大流量运行，实现对预冷桶内放置的食品进行水预冷；
三、第三模式：开启制冷用的压缩机、真空泵组、热水泵、冷水泵、冷水阀门及热水循环阀门，且控制冷水泵为小流量运行，实现对预冷桶内放置的食品进行真空预冷；
四、第四模式：将待预冷食品放入低温的储存箱内，开启制冷用的压缩机、热水泵、冷水泵、冷水循环阀门及热水循环阀门，将储存箱内温度降低，然后对储存箱内放置的食品进行预冷；
五、第五模式：在第二模式的水预冷模式结束后，开启第一模式的真空预冷模式，让食品表面水分蒸发完毕。
其中，真空泵组采用两级真空泵组合形式；
其中，每个预冷桶中，设置有一个货架，货架用于放置需要预冷的食品；
每个预冷桶的底部中心位置，具有一个排水孔，该排水孔与冷水箱上部相连。
其中，热水泵的出水口，还与热水阀门相连；
热水泵的出水口与热水阀门之间的连接管道上，设置有热水水流指示器。
其中，热水泵，其为变频水泵，用于在制冷系统启动前启动，或者在接收到热水水流指示器信号后启动。
其中，冷水泵，其为变频水泵，用于在冷水阀门或冷水循环阀开启时开启。
其中，冷水阀门，通过启闭，用于控制喷入预冷桶的水量，从而控制预冷模式。
其中，储存箱的四周侧壁内部有盘管，盘管内流动有冷水；
储存箱，用于让食品在其内短期储存，或进行空气预冷。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种小型食品预冷加工综合用能装置，其应用于物流服务网点中，能够对小批量食品或货物进行真空预冷、水预冷和空气预冷，快速降温，满足小批量食品运输前降温的需求，减少运输途中对运输设备制冷能力的要求或减少冰袋等制冷物品的使用量，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
此外，本发明提供的小型食品预冷加工综合用能装置，其在对食品进行预冷的同时，还可以分别产生热水和冷水，热水用于物流服务网点正常使用，而冷水可用于对食品的短期低温保存，实现了能量的综合利用。
附图说明
图1为本发明提供的一种小型食品预冷加工综合用能装置的结构示意图；
图中：1为压缩机，2为抽气高温换热器，3为水冷冷凝器，4为储液器，5为蒸发器；
6为节流阀，7为预冷桶，9为过滤器，10为真空泵组；
11为热水泵，12为冷水箱，13为冷水泵，14为储存箱，15为热水箱；
16为货架，18为抽气阀门；
20为回压阀门，22为喷头，24为冷水阀门，26为冷水循环阀，27为热水循环阀门，28为水流指示器，29为热水阀门，30为冷水箱补水口；
31为盘管，32为热水箱补水口，33为排水孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1，本发明提供了一种小型食品预冷加工综合用能装置，其包括制冷系统，预冷系统和综合用能系统；
其中，制冷系统包括压缩机1、抽气高温换热器2、水冷冷凝器3、储液器4、蒸发器5和节流阀6；
压缩机1的制冷剂出口与抽气高温换热器2中换热盘管的入口相连；
抽气高温换热器2中换热盘管的出口，与水冷冷凝器3的制冷剂入口相连；
水冷冷凝器3的制冷剂出口，与储液器4的制冷剂入口相连；
储液器4底部的制冷剂出口，通过节流阀6与蒸发器5(具体为水冷蒸发器)的制冷剂入口相连；
制冷系统具有双冷凝设备，双冷凝设备具体包括抽气高温换热器2和水冷冷凝器3，其中，抽气高温换热器2，用于实现空气与压缩机1输出的高温制冷剂的换热，从而提高空气温度，降低相对湿度，避免低温高湿空气对预冷系统中的真空泵组10造成损害，同时制冷剂温度有所降低，避免进入水冷冷凝器3后出现水结垢现象；其二为水冷冷凝器3，用于回收制冷剂热量，并将热量储存在热水箱15内；制冷系统的蒸发器5位于综合用能系统的冷水箱12内，用于吸收冷水热量，维持冷水温度，产生的冷水，既可用于食品水预冷、真空预冷，又可用于维持储存箱14内的低温环境和实现空气预冷；
其中，预冷系统，包括过滤器9、真空泵组10、抽气高温换热器2以及至少一个预冷桶7；
真空泵组10采用两级真空泵组合，其出气口，通过过滤器9与抽气高温换热器2壳体上的外部空气进气口相连通；
抽气高温换热器2壳体顶部的进气口与每个预冷桶7相连通；
抽气高温换热器2壳体顶部的进气口与每个预冷桶7之间的连接管道上，设置有抽气阀门18；
该抽气阀门18与预冷桶7的连接口，还与一根设置有回压阀门20的连接管道相连；
每个预冷桶7的内侧上部，还设置有至少一个喷头22；
预冷系统，用于实现对预冷桶7内放置食品的真空预冷和水预冷
其中，综合用能系统包括：热水箱15、冷水箱12、储存箱14、水冷冷凝器3和蒸发器5；
热水箱15顶部的进水口，与水冷冷凝器3的出水口相连；
热水箱15下部的出水口，通过热水泵11和热水循环阀27，与水冷冷凝器3的进水口相连；
蒸发器5位于冷水箱12内；
冷水箱12下部具有的出水口与冷水泵13的进水口相连；
冷水泵13的出水，与每个预冷桶7内喷头22之间的连接管道上，分别设置有一个冷水阀门24；
储存箱14的四周侧壁为中空结构且其内设置有盘管31，盘管31的出水口与冷水箱12顶部的进水口相连；
盘管31的进水口，通过冷水循环阀26与冷水泵13的出水口相连；
综合用能系统，用于实现将制冷系统的冷热量回收，并分别储存在冷水箱12和热水箱15内，同时实现对食品的低温储存和空气预冷。
基于上述本发明提供的技术方案，本发明通过控制设备运行，可实现以下五种预冷模式：
一、第一模式：开启制冷用的压缩机1、真空泵组10、热水泵11及热水循环阀门27，实现对预冷桶7内放置的食品进行真空预冷，此时预冷桶内为真空状态，食品内部水分蒸发，带走食品热量，从而达到降温目的；
二、第二模式：开启制冷用的压缩机1、真空泵组10、热水泵11、冷水泵13、冷水阀门24及热水循环阀门27，且控制冷水泵13为大流量运行，实现对预冷桶7内放置的食品进行水预冷，由冷水带走食品热量；
三、第三模式：开启制冷用的压缩机1、真空泵组10、热水泵11、冷水泵13、冷水阀门24及热水循环阀门27，且控制冷水泵13为小流量运行，实现对预冷桶7内放置的食品进行真空预冷，此时喷淋到食品表面的冷水蒸发。带走食品的热量；
四、第四模式：将待预冷食品放入低温的储存箱14内，开启制冷用的压缩机1、热水泵11、冷水泵13、冷水循环阀门26及热水循环阀门27，将储存箱14内温度降低，然后对储存箱14内放置的食品进行预冷；
五、第五模式：在第二模式的水预冷模式结束后，开启第一模式的真空预冷模式，让食品表面水分蒸发完毕。
在本发明中，具体实现上，预冷桶7的数量，不限于图1所示的两个，根据用户的需要，以及对食品的预冷需求，可以设置任意多个。
在本发明中，具体实现上，每个预冷桶7中，设置有一个货架16(例如货架161通过其底部的支柱支撑)，货架16用于放置需要预冷的食品；
每个预冷桶7的底部中心位置，具有一个排水孔33，该排水孔33与冷水箱12上部相连。
在本发明中，具体实现上，热水泵11的出水口，还与热水阀门29相连；
热水泵11的出水口与热水阀门29之间的连接管道上，设置有热水水流指示器28。
需要说明的是，热水水流指示器28，可以为现有常见的水流指示器。
在本发明中，具体实现上，热水箱15的顶部，具有一个热水箱补水口32；
冷水箱12的顶部，具有一个冷水箱补水口30。
需要说明的是，制冷系统内流动的流体称为制冷剂，在本发明中，制冷剂气体经压缩机1压缩为高温高压过热气体后，先进入抽气高温换热器2，随后进入水冷冷凝器3，完成冷凝后储存在储液器4内，然后经过节流阀6的节流作用，变为低温低压两相流体进入蒸发器5内吸热蒸发后，重新进入压缩机1内进行压缩。
在本发明中，压缩机1、热水泵11和冷水泵13，均采用静音变频电机.
在本发明中，抽气高温换热器2位于压缩机1后以及水冷冷凝器3前的位置，其主要作用在于实现空气和高温制冷剂的换热，从而提高空气温度降低相对湿度，避免低温高湿空气对真空泵组10带来损害，同时制冷剂温度有所降低，能够避免进入水冷冷凝器3后出现水结垢现象，而传统的真空预冷设备抽气，往往经过蒸发器将水分去除后进入真空设备。
需要说明的是，对于本发明，其中的制冷系统，是在常规制冷系统的基础上增加了抽气高温换热器，其主要作用在于实现空气和高温制冷剂的换热，从而提高空气温度，降低相对湿度，避免低温高湿空气对真空泵组带来损害，同时，制冷剂温度有所降低，能够避免进入水冷冷凝器3后出现水结垢现象。
对于本发明，水冷冷凝器3位于抽气高温换热器2后，实现高温制冷剂向水放热，提高水温产生热水，其他部件功能等同常规制冷系统。
需要说明的是，抽气高温换热器2，可以为现有常见的抽气式盘管换热器。
具体实现上，蒸发器5位于冷水箱12内，用于吸收冷水箱12内的冷水热量，以维持冷水温度，所产生的冷水，即可用于对预冷桶7放置的食品进行预冷，也可用于维持储存箱14内的低温环境。
具体实现上，预冷桶7，用于提供预冷场所，其内有货架16、喷头22和排水孔33；
其中，货架16用于放置需要预冷的食品；喷头22用于将供水雾化后均匀喷淋入预冷桶7内；排水孔33用于将预冷桶7内多余的水排回到冷水箱12中。
需要说明的是，对于预冷桶7，其根据喷头22喷入水量的不同，让其内存储的食品完成真空预冷或水预冷，真空预冷时，无水或极少量水喷入，此时真空泵组10打开，对应抽气阀门18打开，预冷桶7内形成真空，水分蒸发带走食品热量；在水预冷时，大量水喷入，水流经食品进行预冷。
具体实现上，真空泵组10，用于实现预冷桶7内的真空状态，真空泵组10前装有过滤器9，防止杂质或异物进入真空泵组10；所述真空泵组10与预冷桶7连接的管路上有抽气阀门18，通过开启抽气阀门18，可以开启预冷桶7和8的真空模式。
需要说明的是，真空泵组10，用于维持预冷桶7内的真空状态，从而促进预冷桶内水分或食品内部水分蒸发，实现货物降温，真空泵组只有在采用真空预冷方式时才开启，其抽出的低温高湿空气，先经过抽气高温换热器2后，再经真空泵组10排放到大气中；
具体实现上，热水泵11，其为变频水泵，用于在制冷系统启动前启动，或者在接收到热水水流指示器28信号后启动；
具体实现上，冷水泵13，其为变频水泵，用于在冷水阀门24或冷水循环阀26开启时开启；
具体实现上，冷水阀门24，通过启闭，可以用于控制喷入预冷桶7的水量，从而控制预冷模式；
具体实现上，储存箱14的四周侧壁内部有盘管31，盘管31内流动有冷水，食品可在低温的储存箱14内短期储存，或进行空气预冷。
具体实现上，抽气阀门18配合真空泵组10使用，当启用真空预冷模式时，抽气阀门和真空泵组同时打开；
具体实现上，回压阀门20，用于在预冷结束后，将预冷桶7内部空间和外部的大气相连通，使得预冷桶7内的压力回升至大气压力，从而便于预冷桶7的开启。
具体实现上，预冷系统，用于将常温或高温食品温度，降低到储藏温度或运输温度；
具体实现上，热水箱15内预先储存有一定温度的水，当制冷系统运行时，热水循环阀27和热水泵11打开，水在热水泵11作用下流经水冷冷凝器3吸收制冷剂热量后，流回热水箱15内；
具体实现上，当热水阀门29打开时，热水水流指示器28检测到水的持续流动，也会发出信号启动热水泵11，使得热水箱15内的水持续经过热水阀门29流出，当热水箱15内水位不足时，可通过热水箱补水口32补水；
具体实现上，蒸发器5，位于冷水箱12内，其内的制冷剂用于吸收冷水箱12内水的热量，从而维持冷水箱12内较低的水温；
需要说明的是，具体实现上，冷水箱12内的冷水在冷水泵13作用下，可经过冷水阀门24进入喷头22，经喷头22雾化后喷入预冷桶7内，还可经过冷水循环阀26流入位于储存箱14内的盘管31内，用于维持储存箱14内较低的储存温度，水在盘管31内，吸收空气中热量后流回冷水箱12，预冷桶7内未完全蒸发的水经过排水口33排回冷水箱12；当冷水箱12内的水量不足时，可通过冷水箱补水口30进行补水。
具体实现上，储存箱14内温度较低，可用于食品短期储存或空气预冷。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种小型食品预冷加工综合用能装置，其应用于物流服务网点中，能够对小批量食品或货物进行真空预冷、水预冷和空气预冷，快速降温，满足小批量食品运输前降温的需求，减少运输途中对运输设备制冷能力的要求或减少冰袋等制冷物品的使用量，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
此外，本发明提供的小型食品预冷加工综合用能装置，其在对食品进行预冷的同时，还可以分别产生热水和冷水，热水用于物流服务网点正常使用，而冷水可用于对食品的短期低温保存，实现了能量的综合利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种小型食品预冷加工综合用能装置，其特征在于，包括制冷系统，预冷系统和综合用能系统；
其中，制冷系统包括压缩机(1)、抽气高温换热器(2)、水冷冷凝器(3)、储液器(4)、蒸发器(5)和节流阀(6)；
压缩机(1)的制冷剂出口与抽气高温换热器(2)中换热盘管的入口相连；
抽气高温换热器(2)中换热盘管的出口，与水冷冷凝器(3)的制冷剂入口相连；
制冷系统具有双冷凝设备，双冷凝设备具体包括抽气高温换热器(2)和水冷冷凝器(3)，其中，抽气高温换热器(2)，用于实现空气与压缩机(1)输出的高温制冷剂的换热；水冷冷凝器(3)，用于回收制冷剂热量，并将热量储存在热水箱(15)内；制冷系统的蒸发器(5)位于综合用能系统的冷水箱(12)内，用于吸收冷水热量，维持冷水温度；
其中，预冷系统，包括过滤器(9)、真空泵组(10)、抽气高温换热器(2)以及至少一个预冷桶(7)；
真空泵组(10)的出气口，通过过滤器(9)与抽气高温换热器(2)壳体上的外部空气进气口相连通；
抽气高温换热器(2)壳体顶部的进气口与每个预冷桶(7)相连通；
抽气高温换热器(2)壳体顶部的进气口与每个预冷桶(7)之间的连接管道上，设置有抽气阀门(18)；
该抽气阀门(18)与预冷桶(7)的连接口，还与一根设置有回压阀门(20)的连接管道相连；
每个预冷桶(7)的内侧上部，还设置有至少一个喷头(22)；
预冷桶(7)，其根据喷头(22)喷入水量的不同，让其内存储的食品完成真空预冷或水预冷；
预冷系统，用于实现对预冷桶(7)内放置食品的真空预冷和水预冷
其中，综合用能系统包括：热水箱(15)、冷水箱(12)、储存箱(14)、水冷冷凝器(3)和蒸发器(5)；
热水箱(15)顶部的进水口，与水冷冷凝器(3)的出水口相连；
热水箱(15)下部的出水口，通过热水泵(11)和热水循环阀(27)，与水冷冷凝器(3)的进水口相连；
蒸发器(5)位于冷水箱(12)内；
冷水箱(12)下部具有的出水口与冷水泵(13)的进水口相连；
冷水泵(13)的出水，与每个预冷桶(7)内喷头(22)之间的连接管道上，分别设置有一个冷水阀门(24)；
储存箱(14)的四周侧壁为中空结构且其内设置有盘管(31)，盘管(31)的出水口与冷水箱(12)顶部的进水口相连；
盘管(31)的进水口，通过冷水循环阀(26)与冷水泵(13)的出水口相连；
综合用能系统，用于实现将制冷系统的冷热量回收，并分别储存在冷水箱(12)和热水箱(15)内，同时实现对食品的低温储存和空气预冷。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，具体用于实现以下五种预冷模式：
一、第一模式：开启制冷用的压缩机(1)、真空泵组(10)、热水泵(11)及热水循环阀门(27)，实现对预冷桶(7)内放置的食品进行真空预冷；
二、第二模式：开启制冷用的压缩机(1)、真空泵组(10)、热水泵(11)、冷水泵(13)、冷水阀门(24)及热水循环阀门(27)，且控制冷水泵(13)为大流量运行，实现对预冷桶(7)内放置的食品进行水预冷；
三、第三模式：开启制冷用的压缩机(1)、真空泵组(10)、热水泵(11)、冷水泵(13)、冷水阀门(24)及热水循环阀门(27)，且控制冷水泵(13)为小流量运行，实现对预冷桶(7)内放置的食品进行真空预冷；
四、第四模式：将待预冷食品放入低温的储存箱(14)内，开启制冷用的压缩机(1)、热水泵(11)、冷水泵(13)、冷水循环阀门(26)及热水循环阀门(27)，将储存箱(14)内温度降低，然后对储存箱(14)内放置的食品进行预冷；
五、第五模式：在第二模式的水预冷模式结束后，开启第一模式的真空预冷模式，让食品表面水分蒸发完毕。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个预冷桶(7)中，设置有一个货架(16)，货架(16)用于放置需要预冷的食品；
每个预冷桶(7)的底部中心位置，具有一个排水孔(33)，该排水孔(33)与冷水箱(12)上部相连。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，热水泵(11)的出水口，还与热水阀门(29)相连；
热水泵(11)的出水口与热水阀门(29)之间的连接管道上，设置有热水水流指示器(28)。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，真空泵组采用两级真空泵组合。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，热水泵(11)，其为变频水泵，用于在制冷系统启动前启动，或者在接收到热水水流指示器(28)信号后启动。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，冷水泵(13)，其为变频水泵，用于在冷水阀门(24)或冷水循环阀(26)开启时开启。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，冷水阀门(24)，通过启闭，用于控制喷入预冷桶(7)的水量，从而控制预冷模式。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，储存箱(14)的四周侧壁内部有盘管(31)，盘管(31)内流动有冷水；
储存箱(14)，用于让食品在其内短期储存，或进行空气预冷。
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