CN212132964U - 空调系统及集装箱机房 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机房空调系统技术领域，尤其涉及一种空调系统及集装箱机房。该空调系统包括压缩循环机构、热管循环机构和安装箱体，压缩循环机构包括压缩机、蒸发冷凝器、节流阀和压缩循环冷凝器，压缩机、蒸发冷凝器、节流阀和压缩循环冷凝器通过第一管路依次连接构成第一循环回路；热管循环机构包括热管换热器和空调末端设备，热管换热器和空调末端设备通过第二管路依次连接构成第二循环回路；蒸发冷凝器和空调末端设备通过第三管路依次连接构成第三循环回路。本实用新型所述的空调系统，能够与各种不同类型的边缘数据中心相匹配，满足各种不同类型的边缘数据中心机房的制冷需求，制冷效果更好，应用范围更广。

Description

空调系统及集装箱机房

技术领域

本实用新型涉及机房空调系统技术领域，尤其涉及一种空调系统及集装箱机房。

背景技术

目前，机房空调制冷方式主要分为两种，其中一种是通过新风系统直接引入室外低温新风，这种方式的缺点在于不能满足机房对空气洁净度的要求，而且新风系统需要较大维护量；另一种是使用空气热交换器将室外冷量引入室内，但是这种方式的换热效率低，空气换热器体积庞大，不利于安装，而且会破坏数据中心整体性。此外，现有的机房空调制冷系统难以实现多种冷却方式的混合切换运行,如果使用单一设备将难以满足不同类型边缘数据中心的需求，如果同时使用多台设备则不易于运输和安装布置。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种空调系统及集装箱机房，能够解决对不同类型边缘数据中心的制冷问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种空调系统，包括：

压缩循环机构，所述压缩循环机构包括压缩机、蒸发冷凝器、节流阀和压缩循环冷凝器，所述压缩机、所述蒸发冷凝器、所述节流阀和所述压缩循环冷凝器通过第一管路依次连接构成第一循环回路；

热管循环机构，所述热管循环机构包括热管换热器和空调末端设备，所述热管换热器和所述空调末端设备通过第二管路依次连接构成第二循环回路；所述蒸发冷凝器和所述空调末端设备通过第三管路依次连接构成第三循环回路；

安装箱体，所述压缩循环机构设置于所述安装箱体的内部，所述热管换热器设置于所述安装箱体的内部，所述空调末端设备设置于所述安装箱体的内部或所述安装箱体的外部。

具体地，所述安装箱体由顶板、底板和侧板围合而成。

具体地，所述侧板上对应所述热管换热器和/或所述压缩循环冷凝器的位置处设有第一通风口，所述第一通风口处设有风机。

具体地，所述安装箱体的内部还设有喷淋机构，所述喷淋机构包括喷淋管路以及与所述喷淋管路连接的喷头，所述喷头朝向所述热管换热器和/或所述压缩循环冷凝器设置。

具体地，当所述空调末端设备设置于所述安装箱体的内部时，所述侧板上对应所述空调末端设备的位置处设有第二通风口。

进一步地，所述热管循环机构还包括循环泵，所述循环泵设置在所述热管换热器和所述空调末端设备之间的所述第二管路上。

具体地，所述压缩循环冷凝器为蒸发式冷凝器或风冷式冷凝器。

具体地，所述空调末端设备为房间级空调末端、列间空调末端或背板空调末端。

为了解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种集装箱机房，包括空调系统和机房本体，所述空调系统上述的空调系统；

所述安装箱体设置于所述机房本体的外部，所述空调末端设备设置于所述机房本体的内部或所述机房本体的外部。

具体地，当所述空调末端设备设置于所述机房本体的外部时，所述机房本体设有与所述空调末端设备相对应的第三通风口。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型提供的空调系统，将压缩机、蒸发冷凝器和压缩循环冷凝器通过第一管路依次连接构成第一循环回路，将热管换热器和空调末端设备通过第二管路依次连接构成第二循环回路，将蒸发冷凝器和空调末端设备通过第三管路依次连接构成第三循环回路，在工作时，可以通过第二循环回路运行热管冷却模式，或通过第一循环回路和第三循环回路运行机械冷却模式，或通过第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路运行混合冷却模式，通过设置安装箱体，便于实现对空调系统的模块化安装布置，从而将该空调系统通过安装箱体实现一体化安装和运输，便于与不同的数据中心机房配合使用。由此，采用本实用新型所述的空调系统，能够实现多种冷却方式的切换运行,能够与各种不同类型的边缘数据中心相匹配，满足各种不同类型的边缘数据中心机房的制冷需求，制冷效果更好，应用范围更广。本实用新型提供的集装箱机房，由于采用了上述的空调系统，能够对集装箱机房进行高效制冷，进而提高了集装箱机房的性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例空调系统的一种结构示意图；

图2是本实用新型实施例空调系统的另一种结构示意图；

图3是本实用新型实施例空调系统的热管冷却模式状态示意图；

图4是本实用新型实施例空调系统的机械冷却模式状态示意图；

图5是本实用新型实施例空调系统的混合冷却模式状态示意图；

图6是本实用新型实施例集装箱机房的一种结构示意图；

图7是本实用新型实施例集装箱机房的另一种结构示意图；

图8是本实用新型实施例集装箱机房的另一种结构示意图；

图9是本实用新型实施例集装箱机房的另一种结构示意图；

图10是本实用新型实施例集装箱机房的另一种结构示意图。

图中：1：压缩机；2：蒸发冷凝器；3：压缩循环冷凝器；4：第一管路；5：热管换热器；6：空调末端设备；7：第二管路；8：第三管路；9：节流阀；10：安装箱体；101：顶板；102：底板；103：侧板；104：第一通风口；105：第二通风口；11：三通；12：循环泵；13：空调系统；14：机房本体；15：机柜；16：第三通风口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至5所示，本实用新型实施例提供一种空调系统，包括压缩循环机构、热管循环机构和安装箱体10。其中，图1至5中的箭头方向表示空调系统的制冷工质流动方向。

压缩循环机构包括压缩机1、蒸发冷凝器2和压缩循环冷凝器3，压缩机1、蒸发冷凝器2和压缩循环冷凝器3通过第一管路4依次连接构成第一循环回路。也即，压缩制冷工质能够在压缩机1、蒸发冷凝器2和压缩循环冷凝器3中循环流动。其中，压缩机1的压缩制冷工质进口与蒸发冷凝器2的压缩制冷工质出口连接，蒸发冷凝器2的压缩制冷工质进口与压缩循环冷凝器3的压缩制冷工质出口连接，压缩循环冷凝器3的压缩制冷工质进口与压缩机1的压缩制冷工质出口连接。

热管循环机构包括热管换热器5和空调末端设备6，热管换热器5和空调末端设备6通过第二管路7依次连接构成第二循环回路。也即，热管制冷工质不仅能够在热管换热器5与空调末端设备6之间循环流动。其中，热管换热器5的热管制冷工质进口与空调末端设备6的热管制冷工质出口连接，热管换热器5的热管制冷工质出口与空调末端设备6的热管制冷工质进口连接。

蒸发冷凝器2和空调末端设备6通过第三管路8依次连接构成第三循环回路。也即，热管制冷工质还能够在蒸发冷凝器2与空调末端设备6之间循流动。其中，蒸发冷凝器2的热管制冷工质进口与空调末端设备6的热管制冷工质出口连接，蒸发冷凝器2的热管制冷工质出口与空调末端设备6的热管制冷工质进口连接。

压缩循环机构设置于安装箱体10的内部，热管循环机构中的热管换热器5设置于安装箱体10的内部，热管循环机构中的空调末端设备6可以根据实际需求设置于安装箱体10的内部或安装箱体10的外部。

本实用新型实施例所述的空调系统，通过设置压缩循环机构和热管循环机构，将热管制冷方式与机械制冷方式有效集成于一体，在工作时可以根据实际使用需求，通过第二循环回路单独运行热管冷却模式，或通过第一循环回路和第三循环回路单独运行机械冷却模式，或通过第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路运行混合冷却模式。通过设置安装箱体10，便于实现对空调系统的模块化安装布置，也即，可以将该空调系统通过安装箱体10实现一体化安装和运输，便于与不同的数据中心机房配合使用。也即，可以将该空调系统单独搭建在不同面积、不同类型的边缘数据中心机房外侧，满足各种不同类型的边缘数据中心机房的制冷需求。

由此，采用本实用新型实施例所述的空调系统，能够实现多种冷却方式的切换运行,能够与各种不同类型的边缘数据中心相匹配，满足各种不同类型的边缘数据中心机房的制冷需求，制冷效果更好，应用范围更广。

在本实用新型的进一步实施例中，该空调系统还包括控制器(图中未示)，其中，压缩机1、蒸发冷凝器2、压缩循环冷凝器3、热管换热器5和空调末端设备6分别通过现有技术与控制器电性连接。通过控制器能够分别控制压缩机1、蒸发冷凝器2、压缩循环冷凝器3、热管换热器5和空调末端设备6的工作状态，进而实现对空调系统运行模式的切换控制。

在本实用新型的进一步实施例中，压缩循环机构还包括节流阀9，节流阀9设置在蒸发冷凝器2与压缩循环冷凝器3之间的第一管路4上。其中，节流阀9与控制器连接。也即，通过设置节流阀9，能够控制从压缩循环冷凝器3流向蒸发冷凝器2的压缩制冷工质的流量。

具体来说，安装箱体10由顶板101、底板102和侧板103围合而成。

其中，在顶板101和底板102之间可以设置支柱，通过支柱用于支撑顶板101。

此外，根据对应的边缘数据中心的制冷量量级需要以及安装排布需求，安装箱体10可以沿纵向设置多个，也可以沿横向设置多个。也即，当安装箱体10沿纵向设置多个时，各安装箱体10从下至上依次拼接搭建。当安装箱体10沿横向设置多个时，各安装箱体10从左至右依次拼接搭建。针对多个安装箱体10而言，可以分期建设搭建，分期逐步投入使用。

具体来说，压缩循环机构中的各器件以及热管循环机构中的热管换热器5，均可以直接与安装箱体10进行安装固定，也可以通过设置安装架与安装箱体10进行安装固定。热管循环机构中的空调末端设备6可以与安装箱体10的内侧壁连接固定，也可以将空调末端设备6与安装箱体10的外侧壁连接固定，还可以将空调末端设备6设置于安装箱体10的外部且距离安装箱体10一定距离的位置处。

在本实用新型的具体实施例中，侧板103上对应热管换热器5和/或压缩循环冷凝器3的位置处设有第一通风口104，第一通风口104处设有风机(图中未示)。其中，风机与控制器连接，通过控制器能够控制风机的工作状态。通过设置第一通风口104和风机，可以为热管换热器5和压缩循环冷凝器3进行通风散热。

在本实用新型的具体实施例中，还可以根据实际使用需求在安装箱体10的内部设置喷淋机构(图中未示)，该喷淋机构包括喷淋管路以及与喷淋管路连接的喷头。喷淋管路上还设有控制阀，控制阀与控制器连接，通过控制器能够控制控制阀的工作状态。

其中，喷头可以设置多个，将其中的一部分喷头朝向热管换热器5设置，将另一部分喷头朝向压缩循环冷凝器3设置，从而分别对热管换热器5和压缩循环冷凝器3进行喷淋散热。也可以将喷头全部朝向热管换热器5设置，从而对热管换热器5进行喷淋散热。还可以将喷头全部朝向压缩循环冷凝器3设置，从而对压缩循环冷凝器3进行喷淋散热。

在本实用新型的一种具体实施例中，如图1所示，当空调末端设备6设置于安装箱体10的外部时，可以将空调末端设备6直接安装在相配合的数据中心机房中，从而通过空调末端设备6直接为该数据中心机房进行制冷。

在本实用新型的另一种具体实施例中，如图2所示，当空调末端设备6设置于安装箱体10的内部时，需要在安装箱体10的侧板103上设置与空调末端设备6相对应的第二通风口105，通过该第二通风口105能够为相配合的数据中心机房进行制冷，使冷量能够通过第二通风口105进入到数据中心机房的内部，为数据中心机房进行制冷。

具体来说，在热管换热器5和空调末端设备6之间的两个第二管路7上分别设有三通11，蒸发冷凝器2的热管制冷工质进口和热管制冷工质出口分别与两个第三管路8的一端对应连接，两个第三管路8的另一端分别与两个三通11对应连接。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1至图9所示，蒸发冷凝器2、压缩循环冷凝器3和热管换热器5的设置位置均高于空调末端设备6的设置位置。其中，由于热管换热器5的设置位置高于空调末端设备6的设置位置，使得二者之间具有一定的高度差，从而使热管换热器5与空调末端设备6中的热管制冷工质能够在相态变化和重力作用下自动实现循环流动。由于蒸发冷凝器2的设置位置高于空调末端设备6的设置位置，使得二者之间具有一定的高度差，从而使蒸发冷凝器2与空调末端设备6中的热管制冷工质能够在相态变化和重力作用下自动实现循环流动。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图10所示，热管换热器5和蒸发冷凝器2的设置位置不高于空调末端设备6的设置位置，此时不仅无法满足热管换热器5与空调末端设备6之间的高度差，而且也无法满足蒸发冷凝器2与空调末端设备6之间的高度差，因此需要在第二管路7上设置循环泵12，通过循环泵12的作用实现热管制冷工质的循环流动。其中，循环泵12与控制器相连，通过控制器能够控制循环泵12的工作状态。

在本实用新型的一些具体实施例中，压缩循环冷凝器3可以根据实际使用需求采用蒸发式冷凝器或风冷式冷凝器。

在本实用新型的一些具体实施例中，空调末端设备6可以根据实际使用需求采用房间级空调末端、列间空调末端或背板空调末端。也即，该空调系统可以与多种形式的空调末端相结合，使用更加灵活方便。其中，图1至7、图10中的空调末端设备6均为房间级空调末端，图8中的空调末端设备6为列间空调末端，图9中的空调末端设备6为背板空调末端。

在本实用新型的一些具体实施例中，空调末端设备6可以根据实际使用需求采用一个或多个。如图8和图9所示，当空调末端设备6设有多个时，各空调末端设备6的进口和出口分别与两个第二管路7对应连接。

本实用新型实施例所述的空调系统的工作原理如下：

将本实用新型实施例所述的空调系统与相应的数据中心机房配合使用，并预先设定一个室外环境温度预设值，该室外环境温度预设值根据不同地区的空调室外设计参数而设定。

如图3所示，当数据中心机房内的温度高于空调系统工作温度一定数值，且当前的室外环境温度低于室外环境温度预设值一定数值时，通过控制器控制空调系统运行热管冷却模式。此时，关闭第一循环回路和第三循环回路，完全通过第二循环回路提供冷量，使热管制冷工质在热管冷凝器5与空调末端设备6之间循环，热管制冷工质在热管冷凝器5中与室外低温空气交换热量并冷凝为液体，然后冷凝后的液体流入空调末端设备6，通过空调末端设备6数据中心机房内的热量并蒸发为气体，然后蒸发后的气体回流到热管冷凝器5中开始下一个循环。运行热管冷却模式时，空调系统能够完全利用自然冷源对数据中心机房进行制冷。

如图4所示，当数据中心机房内的温度低于室外环境温度预设值一定数值时，通过控制器控制空调系统运行机械冷却模式。由于室外环境温度较高，不能利用自然冷源提供冷量，因此需要完全依靠压缩制冷实现制冷目的。此时，开启第一循环回路和第三循环回路，关闭第二循环回路，其中，蒸发冷凝器2既是第一循环回路中压缩制冷工质的蒸发装置，同时也是第三循环回路中热管制冷工质的冷凝装置。压缩循环工质经过压缩机1增压、压缩循环冷凝器3冷凝以及节流阀9的节流作用后变为低温低压液体，然后进入蒸发冷凝器2中与来空调末端设备6的高温气态工质交换热量，压缩循环工质吸热蒸发，并回到压缩机1内进入下一个循环。而来自空调末端设备6的热管制冷工质在蒸发冷凝器2中放热冷凝，然后回到空调末端设备6吸收数据中心机房的热量，实现对数据中心机房的制冷。

如图5所示，当数据中心机房内的温度高于空调系统工作温度一定数值，且当前的室外环境温度高于室外环境温度预设值一定数值时，通过控制器控制空调系统运行混合冷却模式。在该混合冷却模式下，由于室外环境温度不足以实现完全依靠自然冷源进行降温的目的，因此需要同时开启第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路，通过压缩循环来补充自然冷源不足的冷量。由于第二循环回路能够提供一定量的冷量，因此第一循环回路中的压缩机1不需要全功率运行，压缩机1采用变频压缩机，控制压缩机1在较低功耗下运行即可。在该混合冷却模式下，空调末端设备6中的热管制冷工质，一部分进入热管冷凝器5完成热管循环，另一部分进入蒸发冷凝器2获取压缩循环的冷量，也即，在热管冷却模式和机械冷却模式的共同作用下，保持数据中心机房内的温度在规定的条件下。

如图6至10所示，本实用新型实施例还提供了一种集装箱机房，包括空调系统13和机房本体14，空调系统13采用上述实施例的空调系统。

其中，空调系统13中的安装箱体10设置于机房本体14的外部。可以将安装箱体10直接与机房本体14进行安装连接。

其中，机房本体14的内部还设有机柜15。

其中，空调末端设备6可以根据实际使用需求直接设置于机房本体14的内部，也可以将空调末端设备6设置于机房本体14外部的安装箱体10中。

例如，如图6、图8至10所示，空调末端设备6均设置于机房本体14的内部，用于为机房本体14直接提供冷量。

例如，如图7所示，空调末端设备6设置于机房本体14外部的安装箱体10中，此时，机房本体14设有与安装箱体10上的第二通风口105相对应的第三通风口16，而第二通风口105与空调末端设备6相对应。也即，空调末端设备6产生的冷量能够依次通过第二通风口105、第三通风口16传递至机房本体14的内部，为机房本体14提供冷量。

在使用时，可以将本实用新型实施例所述的集装箱机房整体安装于集装箱的内部，也即，将空调系统13和机房本体14均设置于集装箱的内部。由于该集装箱机房采用了上述实施例的空调系统，不仅装配方便，而且能够对集装箱机房进行高效制冷，进而提高了集装箱机房的性能。

综上所述，本实用新型实施例所述的空调系统，能够实现多种冷却方式的切换运行,能够与各种不同类型的边缘数据中心相匹配，满足各种不同类型的边缘数据中心机房的制冷需求，制冷效果更好，应用范围更广。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于，包括：

压缩循环机构，所述压缩循环机构包括压缩机、蒸发冷凝器、节流阀和压缩循环冷凝器，所述压缩机、所述蒸发冷凝器、所述节流阀和所述压缩循环冷凝器通过第一管路依次连接构成第一循环回路；

热管循环机构，所述热管循环机构包括热管换热器和空调末端设备，所述热管换热器和所述空调末端设备通过第二管路依次连接构成第二循环回路；所述蒸发冷凝器和所述空调末端设备通过第三管路依次连接构成第三循环回路；

安装箱体，所述压缩循环机构设置于所述安装箱体的内部，所述热管换热器设置于所述安装箱体的内部，所述空调末端设备设置于所述安装箱体的内部或所述安装箱体的外部。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述安装箱体由顶板、底板和侧板围合而成。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述侧板上对应所述热管换热器和/或所述压缩循环冷凝器的位置处设有第一通风口，所述第一通风口处设有风机。

4.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，当所述空调末端设备设置于所述安装箱体的内部时，所述侧板上对应所述空调末端设备的位置处设有第二通风口。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述安装箱体的内部还设有喷淋机构，所述喷淋机构包括喷淋管路以及与所述喷淋管路连接的喷头，所述喷头朝向所述热管换热器和/或所述压缩循环冷凝器设置。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述热管循环机构还包括循环泵，所述循环泵设置在所述热管换热器和所述空调末端设备之间的所述第二管路上。

7.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述压缩循环冷凝器为蒸发式冷凝器或风冷式冷凝器。

8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调末端设备为房间级空调末端、列间空调末端或背板空调末端。

9.一种集装箱机房，其特征在于，包括空调系统和机房本体，所述空调系统为权利要求1-8任一项所述的空调系统；

所述安装箱体设置于所述机房本体的外部，所述空调末端设备设置于所述机房本体的内部或所述机房本体的外部。

10.根据权利要求9所述的集装箱机房，其特征在于，当所述空调末端设备设置于所述机房本体的外部时，所述机房本体设有与所述空调末端设备相对应的第三通风口。

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