JP2009014268A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷媒がオーバーチャージの場合でも、異常停止や能力不足に陥ることなく、そのまま正常に運転することができる空気調和装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 １台の室外ユニット２に対して、室内ユニット７Ａ，７Ｂが複数台並列に接続されるとともに、冷凍サイクル３の圧縮機２１への冷媒吸入配管ライン３３Ｅにアキュームレータ３０が設けられる空気調和装置１において、冷凍サイクル３中に冷媒が過剰に充填されていることを検知する冷媒オーバーチャージ検知部５３と、冷媒オーバーチャージ検知部５３が、冷媒のオーバーチャージを検知したとき、冷凍サイクル３中の膨張弁２９（２５Ａ，２５Ｂ，７２）の開度を増大して冷媒吸入配管ライン３３Ｅに戻る冷媒の過熱度を低下させ、冷凍サイクル３中の余剰冷媒をアキュームレータ３０に移動させて溜め込む余剰冷媒回収部５４と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが接続されるマルチタイプの空気調和装置であって、特に、接続される室内ユニットが多岐にわたり、また冷媒配管長さも様々変化するビル用の空調に用いて好適な空気調和装置に関するものである。

１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが並列に接続されるマルチタイプの空気調和装置の場合、室外ユニットに一定量の冷媒を充填した状態で工場出荷し、現地において室内ユニットと室外ユニット間を冷媒配管により接続して据え付け施工される。特に、ビル用の空調に用いられるものは、接続される室内ユニットの機種、容量等も様々であり、また室内ユニットが接続される冷媒配管長さも様々である。このため、現地で据え付け後に冷媒配管長さ、接続された室内ユニットの機種、容量等に見合った量の冷媒を追加充填している。

この結果、空気調和装置内の総冷媒量は、工場出荷時の封入量に現地で追加充填した冷媒量を加えたものとなるが、これが適正冷媒量となっているか否かを判定する技術は、未だ十分に確立されていない。このため、定格通りに空調性能が発揮されなかったり、圧力が異常上昇する異常運転の要因となったりする等、冷媒量の過不足が原因となるトラブルが発生している。特に、現地で追加充填される冷媒は、室内ユニットと室外ユニット間の冷媒配管長さおよび配管サイズ等より計算で充填量を求め、計量チャージする手順とされているが、これが守られなかったり、あるいは配管仕様が不明確で正確な計算ができなかったりする。従って、冷媒充填量の過不足を全て解消するのは容易ではない。

こうした中、冷房運転時における必要冷媒量が暖房運転時における必要冷媒量よりも大きいことを前提として、全ての利用ユニットを冷房運転するとともに、利用側膨張弁による過熱度制御および圧縮機による蒸発圧力制御を行う冷媒量判定運転モードにより、熱源側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度を検出し、これによって冷媒回路内に充填される冷媒量の適否を判定するようにしたものが、特許文献１により提案されている。
また、特許文献２には、冷凍サイクルの運転を停止することなく、冷媒量を判定し、冷媒量の過剰分、不足分を表示することにより、冷媒の充填作業や点検作業を容易化するようにしたものが提案されている。

特開２００６−２３０７２号公報 特許第２９９７４８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、熱交換器のボリュームが必要冷媒量に及ぼす影響を考慮していない。また、マルチタイプの空気調和装置では、上記のように冷媒配管長さだけではなく、接続される室内ユニットの機種、容量等も様々であるため、冷房または暖房のいずれの場合における必要冷媒量が大となるかは、冷媒配管長さ／室内外ユニットの組み合わせ如何により異なってくる。従って、この判定結果だけでは、必ずしも冷媒が適正量充填されているとは断定できない面がある。

また、特許文献１には、冷媒量の適否を判定の結果、必要冷媒量に達していない場合に自動充填運転を行って、冷媒を追加充填することが示されている。しかし、冷媒が過剰に充填されていた場合に如何するかについては何ら触れられていない。さらに、冷媒が過剰充填されていた場合に、如何にして空気調和装置を正常に運転するかについても全く記載されていない。
一方、特許文献２には、冷媒量を判定の結果、過不足があればそれを表示し、作業者が適正冷媒量となるまで、冷媒の追加充填および冷媒の抜き取り作業を行うことが記載されている。しかし、冷媒が過剰に充填されていた場合に、その状態で如何にして空気調和装置を正常に運転するかについては全く記載されていない。

以上のように、ビルの空調等に用いられるマルチタイプ空気調和装置にあっては、冷媒量の適否を判定する方法は種々提案されているが、決め手となるものはなく、冷媒量の過不足が解消されるまでには至っていない。加えて、冷媒が過剰に充填されるオーバーチャージの場合に、その状態で空気調和装置を正常に運転するための技術も、特に見当たらないのが現状である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷媒がオーバーチャージの場合でも、異常停止や能力不足に陥ることなく、そのまま正常に運転することができる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置は、圧縮機と、冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器として機能する室外熱交換器とを備える室外ユニットに対して、冷房時は蒸発器、暖房時は凝縮器として機能する室内熱交換器を備える室内ユニットが複数台並列に接続されるとともに、前記圧縮機と、前記室外熱交換器と、複数台の前記室内熱交換器とを含んで構成される冷凍サイクルの前記圧縮機への冷媒吸入配管ラインにアキュームレータが設けられる空気調和装置において、前記冷凍サイクル中に冷媒が過剰に充填されていることを検知する冷媒オーバーチャージ検知部と、前記冷媒オーバーチャージ検知部が、冷媒のオーバーチャージを検知したとき、前記冷凍サイクル中の膨張弁の開度を増大して前記冷媒吸入配管ラインに戻る前記冷媒の過熱度を低下させ、前記冷凍サイクル中の余剰冷媒を前記アキュームレータに移動させて溜め込む余剰冷媒回収部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒オーバーチャージ検知部により冷媒のオーバーチャージが検知されると、余剰冷媒回収部は、冷凍サイクル中の膨張弁の開度を増大する。これにより、冷媒吸入配管ラインに戻る冷媒の過熱度が低下され、いわゆる液バック状態となり、冷凍サイクル中に過剰に充填されている冷媒を順次アキュームレータに移動させて溜め込むことができる。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態が解消される。従って、冷媒のオーバーチャージに起因する高圧異常上昇、それに伴う空気調和装置の異常停止や冷房能力、暖房能力の不足等を解消し、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に運転することができる。

さらに、本発明の空気調和装置は、上記の空気調和装置において、前記冷媒オーバーチャージ検知部は、凝縮器として機能する際の前記室外熱交換器出口または前記室内熱交換器出口の冷媒過冷却度、該冷媒過冷却度を制御している前記冷凍サイクル中の第１膨張弁の開度、前記冷凍サイクル中の高圧圧力、該高圧圧力を制御している前記圧縮機の回転数、前記冷凍サイクル中に設けられるレシーバの冷媒液面高さ、のいずれか１つまたは複数の検出値に基づいて、冷媒のオーバーチャージを検知することを特徴とする。

冷凍サイクル中に冷媒が過剰に充填されていると、（１）凝縮器内に液冷媒が溜まり冷媒過冷却度が増大傾向となること、（２）冷媒過冷却度制御をしている膨張弁の開度が増大傾向となること、（３）冷凍サイクルの高圧圧力が上昇傾向となること、（４）高圧圧力を制御している圧縮機の回転数が下降傾向となること、（５）レシーバが設けられている場合にはその冷媒液面高さが上昇傾向となること等は知られている。
本発明では、上記（１）ないし（５）の少なくとも１つをセンサの検出値や上記機器への制御指令値から冷媒オーバーチャージ検知部により検知し、その検出値に基づいて冷媒がオーバーチャージか否かを判定する。そして、冷媒がオーバーチャージの場合、余剰冷媒を順次アキュームレータに移動させて溜め込む。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、簡易に冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。従って、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に運転することができる。

さらに、本発明の空気調和装置は、上述のいずれかの空気調和装置において、前記膨張弁は、前記冷凍サイクルの液配管ラインに設けられる過冷却熱交換器に、該液配管ラインから液冷媒の一部を分岐して流通させ、そのガス化冷媒を前記アキュームレータ入口側の冷媒吸入配管ラインにバイパスさせる分岐配管ラインに設けられる過冷却用の第３膨張弁とされることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒がオーバーチャージの場合、過冷却熱交換器への分岐配管ラインに設けられている過冷却用の第３膨張弁を用い、その開度を増大させることによって、冷凍サイクル中の余剰冷媒を、分岐配管ラインを経てアキュームレータの入口側に過熱度を低下させた状態で、いわゆる液バックさせ、順次アキュームレータに溜め込むことができる。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態が解消される。従って、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に運転することができる。また、過冷却用の分岐配管ラインと第３膨張弁を利用して順次余剰冷媒をアキュームレータに溜め込むことができるため、冷房時または暖房時のいずれの場合にも、冷房性能あるいは暖房性能に直接影響を及ぼすことなく、冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。従って、冷房時および暖房時共に空調フィーリングが悪化されることがない。

さらに、本発明の空気調和装置は、上述のいずれかの空気調和装置において、前記膨張弁は、前記冷凍サイクル中において前記室内ユニット側に設けられる冷房用の第１膨張弁とされることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時において、冷媒がオーバーチャージの場合、室内ユニット側に設けられる冷房用の第１膨張弁の開度を増大させることにより、室内熱交換器を経て冷媒吸入配管ラインに戻る冷媒の過熱度を低下させ、冷凍サイクル中の余剰冷媒を順次アキュームレータに移動させて溜め込むことができる。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態が解消される。従って、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に冷房運転することができる。

さらに、本発明の空気調和装置は、上述のいずれかの空気調和装置において、冷房時に、冷媒がオーバーチャージの場合、前記余剰冷媒回収部により開度が増大される前記膨張弁は、前記第３膨張弁および前記第１膨張弁とされることを特徴とする。

本発明によれば、冷房時において、冷媒がオーバーチャージの場合、過冷却用の第３膨張弁と冷房用の第１膨張弁との双方の開度が増大される。これによって、分岐配管ラインを経てアキュームレータの入口側に至る冷媒と、室内熱交換器を経て冷媒吸入配管ラインに戻る冷媒との双方の冷媒の過熱度を低下させ、冷凍サイクル中の余剰冷媒を速やかにアキュームレータに移動させて溜め込むことができる。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態が速やかに解消される。従って、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に冷房運転することができる。

さらに、本発明の空気調和装置は、上述のいずれかの空気調和装置において、前記膨張弁は、前記冷凍サイクル中において前記室外ユニット側に設けられる暖房用の第２膨張弁とされることを特徴とする。

本発明によれば、暖房時において、冷媒がオーバーチャージの場合、室外ユニット側に設けられる暖房用の第２膨張弁の開度を増大させることにより、室外熱交換器を経て冷媒吸入配管ラインに戻る冷媒の過熱度を低下させ、冷凍サイクル中の余剰冷媒を順次アキュームレータに移動させて溜め込むことができる。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態が解消される。従って、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に暖房運転することができる。

さらに、本発明の空気調和装置は、上述のいずれかの空気調和装置において、暖房時に、冷媒がオーバーチャージの場合、前記余剰冷媒回収部により開度が増大される前記膨張弁は、前記第３膨張弁と前記第２膨張弁とされることを特徴とする。

本発明によれば、暖房時において、冷媒がオーバーチャージの場合、過冷却用の第３膨張弁と暖房用の第２膨張弁との双方の開度が増大される。これによって、分岐配管ラインを経てアキュームレータの入口側に至る冷媒と、室外熱交換器を経て冷媒吸入配管ラインに戻る冷媒との双方の冷媒の過熱度を低下させ、冷凍サイクル中の余剰冷媒を速やかにアキュームレータに移動させて溜め込むことができる。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態が速やかに解消される。従って、冷媒がオーバーチャージにもかかわらず、空気調和装置を正常に暖房運転することができる。

さらに、本発明の空気調和装置は、上述のいずれかの空気調和装置において、暖房時において、室内機不暖回避制御が所定時間以上作動している場合に、前記冷媒オーバーチャージ検知部が、冷媒のオーバーチャージを検知したとき、前記膨張弁の開度を増大させ、前記冷凍サイクル中の余剰冷媒を前記アキュームレータに移動させることを特徴とする。

１つの室外ユニットに異容量の室内ユニットが接続される場合、その室内ユニットの膨張弁は固定制御とされる。このとき、冷媒の偏流が発生して冷媒が溜まり込み、不暖房となることがあるので、その対策として室内機不暖回避制御がある。不暖回避制御は、室外ユニット側から当該室内ユニットに膨張弁の開度指令を出して冷媒の溜まり込みを回避するものである。
本発明によれば、室内機不暖回避制御が所定時間以上作動している場合に、冷媒オーバーチャージ検知部が冷媒のオーバーチャージを検知したとき、余剰冷媒回収部により膨張弁の開度が増大される。これにより、冷媒吸入配管ラインに戻ってくる冷媒の過熱度が低下され、いわゆる液バック状態となり、上記の溜まり込み冷媒を含めて余剰冷媒を順次アキュームレータに移動させ、溜め込むことができる。従って、不暖房室内ユニットの不暖房状態および冷媒のオーバーチャージ状態を解消して、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量を適正循環量とし、空気調和装置を正常に運転することができる。

本発明によると、冷凍サイクル中に冷媒が過剰に充填されていても、その冷媒を順次アキュームレータに移動させて溜め込むことにより、冷凍サイクルを循環する冷媒の循環量を適正循環量とし、冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。このため、冷媒のオーバーチャージに起因する高圧異常上昇、それに伴う空気調和装置の異常停止や冷房能力、暖房能力の不足等を解消し、冷媒がオーバーチャージのまま、空気調和装置を正常に運転することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１および図２を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係るマルチタイプの空気調和装置１の冷凍サイクル図が示されている。空気調和装置１は、１台の室外ユニット２と、室外ユニット２から導出されるガス側配管４および液側配管５と、このガス側配管４および液側配管５間に分岐器６を介して並列に接続される複数台の室内ユニット７Ａ，７Ｂと、から構成される。

室外ユニット２は、冷媒を圧縮するインバータ駆動の圧縮機２１と、冷媒ガス中から潤滑油を分離する油分離器２２と、冷媒の循環方向を切り換える四方切換弁２３と、冷媒と外気とを熱交換させる並列に接続された複数台の室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂと、暖房用の室外膨張弁（ＥＥＶＨ；第２膨張弁）２５Ａ，２５Ｂと、過冷却コイル２６Ａ，２６Ｂと、液冷媒を貯留するレシーバ２７と、液冷媒に過冷却を与える過冷却熱交換器２８と、過冷却熱交換器２８に分流される冷媒量を制御する過冷却用の膨張弁（ＥＥＶＳＣ；第３膨張弁）２９と、圧縮機２１に吸入される冷媒ガス中から液分を分離し、液冷媒を貯留するアキュームレータ３０と、ガス側操作弁３１と、液側操作弁３２と、を備え、これらが公知の如く吐出配管３３Ａ、ガス配管３３Ｂ、液配管３３Ｃ、ガス配管３３Ｄ、吸入配管３３Ｅ、および過冷却用の分岐配管３３Ｆ等の冷媒配管を介して接続され、室外側冷媒回路３４を構成している。また、室外ユニット２には、室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂに外気を送風する室外ファン３５Ａ，３５Ｂが設けられる。なお、室外ユニット２は、生産工場側で冷媒回路３４内に所定量の冷媒が充填された状態で出荷される。

ガス側配管４および液側配管５は、室外ユニット２のガス側操作弁３１および液側操作弁３２に接続される冷媒配管であり、現場での据え付け施工時に、室外ユニット２とそれに接続される室内ユニット７Ａ，７Ｂとの間の距離に応じてその長さが適宜決定される。ガス側配管４および液側配管５の途中には、適宜数の分岐器６が設けられ、この分岐器６を介してそれぞれ適宜台数の室内ユニット７Ａ，７Ｂが接続される。これによって、密閉された１系統の冷凍サイクル３が構成される。

室内ユニット７Ａ，７Ｂは、冷媒と室内空気とを熱交換させて室内の空調に供する室内熱交換器７１と、冷房用の室内膨張弁（ＥＥＶＣ；第１膨張弁）７２と、室内熱交換器７１を通して室内空気を循環させる室内ファン７３と、を備えており、室内側の分岐ガス配管４Ａおよび分岐液配管５Ａを介して分岐器６に接続される。なお、本実施形態では、室内ユニット７Ａ，７Ｂが２台接続された例が図示されているが、接続される室内ユニットの数は、３台以上であってもよく、多い場合には数十台が接続される。

上記の空気調和装置１は、室外ユニット２と、室内ユニット７Ａ，７Ｂと、ガス側配管４、液側配管５、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂ、４Ｃ、分岐液配管５Ａ，５Ｂ、５Ｃ、分岐器６等の配管類と、が別個に据え付け現場に搬入され、現場において室外ユニット２と室内ユニット７Ａ，７Ｂとが冷媒配管を介して接続施工される。一般に、室外ユニット２は屋上や建屋周辺の室外に設置され、室内ユニット７Ａ，７Ｂは、各空調ゾーンあるいは部屋に個別配置される。このため、室外ユニット２と室内ユニット７Ａ，７Ｂ間を接続するガス側配管４、液側配管５、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂ、４Ｃ、分岐液配管５Ａ，５Ｂ、５Ｃの配管長さは、据え付け環境により大きく変わる。また、室内ユニット７Ａ，７Ｂについても、機種や容量の異なる室内ユニットが混在して接続されることが往々にしてある。こうした事情から、マルチタイプの空気調和装置１では、据え付け後に、冷媒配管長さや室内ユニットの機種、容量の違いに見合った量の冷媒を現地で追加チャージし、冷凍サイクル３内に適正量の冷媒が充填されるようにしている。

上記空気調和装置１において、冷房運転は、以下により行われる。なお、冷房運転時、冷媒は、図１に示す実線矢印方向に循環される。
圧縮機２１により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管３３Ａに吐出され、油分離器２２で冷媒中に含まれる潤滑油が分離された後、四方切換弁２３によりガス配管３２Ｂ側に循環され、室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂで室外ファン３５Ａ，３５Ｂにより送風される外気と熱交換されて凝縮液化される。この液冷媒は、暖房用の第２膨張弁２５Ａ，２５Ｂを通過し、過冷却コイル２６Ａ，２６Ｂを経てレシーバ２７に一旦貯留され、循環量が調整される。レシーバ２７からの液冷媒は、液配管３３Ｃを経て過冷却熱交換器２８を通過する過程で、過冷却用分岐配管３３Ｆに一部分流され、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９で断熱膨張された冷媒と熱交換されて冷却され、所定の過冷却度が付与された後、液側操作弁３２を経て室外ユニット２から液側配管５へと導出される。液側配管５に導出された液冷媒は、分岐器６により各室内ユニット７Ａ，７Ｂの分岐液配管５Ａ，５Ｂへと分流される。

分岐液配管５Ａ，５Ｂに分流された液冷媒は、各室内ユニット７Ａ，７Ｂに流入し、冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２により断熱膨張され、気液二相流となって室内熱交換器７１に流入される。室内熱交換器７１では、室内ファン７３により循環される室内空気と冷媒とが熱交換され、室内空気は冷却されて室内の冷房に供される。一方、冷媒は蒸発ガス化され、分岐ガス配管４Ａ，４Ｂを経て分岐器６に至り、他の室内ユニットからの冷媒ガスとガス側配管４で合流される。ガス側配管４で合流された冷媒ガスは、再び室外ユニット２に戻り、ガス側操作弁３１、ガス配管３３Ｄ、四方切換弁２３を経て吸入配管３３Ｅに至り、過冷却用の分岐配管３３Ｆからの冷媒ガスと合流された後、アキュームレータ３０に導入される。アキュームレータ３０では、冷媒ガス中に含まれている液分が分離され、ガス分のみが圧縮機２１へと吸入され、この冷媒が圧縮機２１において再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって、冷房運転が行われる。

一方、暖房運転は、以下により行われる。なお、暖房運転時、冷媒は、図１に示す破線矢印方向に循環される。
圧縮機２１により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管３３Ａに吐出され、油分離器２２で冷媒中に含まれる潤滑油が分離された後、四方切換弁２３によりガス配管３３Ｄ側に循環される。この冷媒は、ガス側操作弁３１、ガス側配管４を経て室外ユニット２から導出され、更に、分岐器６、室内側の分岐ガス配管４Ａ，４Ｂを経て室内ユニット７Ａ，７Ｂに導入される。室内ユニット７Ａ，７Ｂに導入された高温高圧の冷媒ガスは、室内熱交換器７１で室内ファン７３によって循環される室内空気と熱交換され、室内空気は加熱されて室内の暖房に供される。ここで凝縮液化された液冷媒は、冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２、分岐液配管５Ａ，５Ｂを経て分岐器６に至り、他の室内ユニットからの冷媒と合流された後、液側配管５を経て室外ユニット２に戻る。なお、暖房時、室内ユニット７Ａ，７Ｂでは、凝縮器として機能する室内熱交換器７１の出口における冷媒の過冷却度が一定値となるよう、冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度が制御される。

室外ユニット２に戻った冷媒は、液側操作弁３２、液配管３３Ｃを経て過冷却熱交換器２８に至り、冷房時の場合と同様に過冷却が付与された後、レシーバ２７に流入して貯留され、循環量が調整される。この液冷媒は、液配管３３Ｃ、過冷却コイル２６Ａ，２６Ｂを経て暖房用の第２膨張弁（ＥＥＶＨ）２５Ａ，２５Ｂに至り、ここで断熱膨張されて室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂに流入する。室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂでは、室外ファン３５Ａ，３５Ｂにより送風される外気と冷媒とが熱交換され、冷媒は外気から吸熱して蒸発気化される。この冷媒は、室外熱交換器２４からガス配管３３Ｂ、四方切換弁２３、吸入配管３３Ｅを経て過冷却用分岐配管３３Ｆからの冷媒と合流し、アキュームレータ３０に導入される。アキュームレータ３０では、冷媒ガス中に含まれる液分が分離されてガス分のみが圧縮機２１へと吸入され、この冷媒は圧縮機２１で再び圧縮される。以上のサイクルを繰り返すことによって、暖房運転が行われる。

ここで、空気調和装置１の冷凍サイクル３内には、上記のとおり適正量の冷媒が充填される筈であるが、時には、冷媒が過剰に充填されていることがある（いわゆるオーバーチャージの状態）。冷媒がオーバーチャージの場合、通常は高圧側の圧力が異常上昇し、それに伴って空気調和装置１が異常停止したり、高圧保護機能の作動により冷房能力が不足に陥ったり、冷媒が蒸発器側に溜まり込むことにより暖房能力が不足に陥ったりする等の問題が発生する。本実施形態においては、冷媒がオーバーチャージの場合でも、空気調和装置１を正常に運転できるように、以下の構成が採用される。

まず、冷房時および暖房時におけるオーバーチャージ対策制御の開始条件は、次のとおりである。
（冷房時；次の条件を満足した場合）
（Ａ１）冷房運転時
（Ｂ１）高圧異常により異常停止した後の自動復帰時
（Ｃ１）高圧異常で異常停止したときの室内ユニットの運転容量が、室外ユニット２の容量の５０％以下であった場合
（暖房時；次の全てを満足した場合）
（Ａ２）暖房運転
（Ｂ２）不暖回避制御が、例えば５分以上作動している場合
（Ｃ２）暖房時のガスロー対策制御が作動していない場合

上記の開始条件において、冷房時（Ｃ１）における「室外ユニット２の容量の５０％以下」とは、室内ユニット７Ａ，７Ｂの運転容量が小さい場合ということであり、室内ユニット７Ａ，７Ｂの運転容量が小さく、必要冷媒量が少ないと、冷媒がオーバーチャージ状態の場合に、レシーバ２７が満液状態となり、高圧圧力が上昇し易くなる。

また、暖房時（Ｂ２）の「不暖回避制御」とは、以下のような制御である。
マルチタイプの空気調和装置１では、様々な機種、容量の室内ユニット７Ａ，７Ｂが接続されることは前述したとおりである。このように、１つの室外ユニット２に異容量の室内ユニット７Ａ，７Ｂが接続される場合、当該室内ユニットの膨張弁７２は、固定制御とされる。このとき、冷媒の偏流が発生して冷媒が溜まり込み、不暖房となることがあるので、その対策として室内機不暖回避制御が採用されている。不暖回避制御は、室外ユニット２側から当該室内ユニット７Ａ，７Ｂに膨張弁７２の開度指令を出して冷媒の溜まり込みを回避するものである。以下に、その制御内容を図２に示されるフローチャートを用いて説明する。

室外ユニット２が運転されると、ステップＳ１において、暖房サーモオン２分後の室内ユニット区分〈１〉の室内ユニット７Ａ，７Ｂに対して初期開度指令を出す。次いで、ステップＳ２において、例えば高圧圧力ＨＰが、ＨＰ≧２．５ＭＰａで、かつ暖房サーモオン５分を経過すると、ステップＳ３に進み、不暖判定を行う。この不暖判定は、室内ユニット７Ａ，７Ｂの熱交換器温度センサ（ベンド；Ｔｈｉ−Ｒ１）４１または熱交換器温度センサ（出口；Ｔｈｉ−Ｒ２）４２の低い方が、例えば３０℃以下となった場合を不暖ユニットとする。不暖ユニットがなければ、ステップＳ４に進み、高圧目標値を保持し、さらにステップＳ５において、暖房室内ユニット７Ａ，７Ｂの膨張弁７１の開度指令値を維持し（室内ユニット区分の〈２〉で指令をしていない場合は何もしない）、ステップＳ６で終了条件（デフロスト成立時、油戻し制御成立時、圧縮機停止時）が成立すれば、不暖回避制御を終了する。

一方、ステップＳ３で不暖室内ユニットありと判定されると、ステップＳ７に進み、不暖室内ユニットが、例えば２０分以上存在するか否かを判定する。存在ありと判定されると、ステップＳ８に進み、室内ユニット区分〈２〉で開度指令されている室内ユニット７Ａ，７Ｂに対して、その開度Ｘを現在の値の８０％（但し、下限値あり）とし、不暖存在判定の２０分タイマをリセットする。ステップＳ７で存在なしと判定された場合およびステップＳ８で処理が終了された場合、ステップＳ９に進み、高圧目標値を、例えば３．１５ＭＰａに上げる。

上記不暖室内ユニットは、ステップＳ１０に進み、室内ユニット区分〈１〉の室内ユニット７Ａ，７Ｂについては、膨張弁７２の開度を上段側へ開き、室内ユニット区分〈２〉の室内ユニット７Ａ，７Ｂについては、膨張弁７２の開度指示をしない（解除）。ステップＳ１０の処理が終了すると、ステップＳ６において終了条件（デフロスト成立時、油戻し制御成立時、圧縮機停止時）が成立すれば、不暖回避制御を終了する。また、不暖室内ユニット以外の室内ユニット７Ａ，７Ｂは、ステップ１１に進み、さらに熱交換器温度センサ（ベンド；Ｔｈｉ−Ｒ１）４１の検出値が、例えば４０℃以上の室内ユニット（〈１〉はかつ膨張弁開度が上段側）は、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１３において、室内ユニット区分〈１〉、〈２〉の室内ユニットを含めて、熱交換器温度センサ４１の検出値が最も高い室内ユニットから順に１台ずつ膨張弁７２の開度を絞る。この場合、膨張弁７２の開度を絞ってから５分の判定時間を設ける。

また、熱交換器温度センサ（ベンド；Ｔｈｉ−Ｒ１）４１の検出値が、４０℃以下のユニット（〈１〉はまたは膨張弁開度が下段側）、および４０℃以上のユニットでかつ〈２〉で開度指示しているユニットは、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１５において、暖房室内ユニット膨張弁開度指令値を維持（〈２〉で開度指令をしていない場合は何もしない）し、ステップＳ６において終了条件（デフロスト成立時、油戻し制御成立時、圧縮機停止時）が成立すれば、不暖回避制御を終了する。
なお、上記の不暖回避制御は、コントローラ５１に設けられている不暖回避制御部５２により実行される。

上記したオーバーチャージ対策制御の開始条件下において、冷媒がオーバーチャージ状態か否かを検知するため、コントローラ５１には、冷媒オーバーチャージ検知部５３が設けられる。この冷媒オーバーチャージ検知部５３は、下記（１）ないし（５）の検出値のいずれか１つまたは複数の組み合わせから冷媒オーバーチャージを検知している。
（１）冷房時または暖房時に凝縮器として機能する室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂ（冷房時）または室内熱交換器７１（暖房時）の出口における冷媒過冷却度を、それぞれの熱交換器の出口に設けられている熱交換器温度センサ（出口；Ｔｈｉ−Ｒ２）４２、および熱交換器温度センサ（出口；Ｔｈｏ−Ｒ１，Ｔｈｏ−Ｒ２）４３Ａ，４３Ｂ等を用い、その検出値４２ａ、４３ａ，４３ｂから検出する。この冷媒過冷却度４２ａ、４３ａ，４３ｂは、冷凍サイクル３中に冷媒が過剰に充填されていると、凝縮器内に液冷媒が溜まり込むため、増大傾向となる。

（２）暖房時に凝縮器として機能する室内熱交換器７１の出口における冷媒過冷却度制御を実施している第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度を、その制御指令値７２ａから検出する。この第１膨張弁７２の開度７２ａは、冷凍サイクル３中に冷媒が過剰に充填されていると、増大傾向となる。
（３）冷凍サイクル３の高圧圧力を、吐出配管３３Ａに設けられている高圧圧力センサ４４を用い、その検出値４４ａから検出する。この高圧圧力４４ａは、冷凍サイクル３中に冷媒が過剰に充填されていると、上昇傾向となる。

（４）高圧圧力制御を実施している圧縮機２１の回転数を、その制御指令値２１ａから検出する。この圧縮機回転数２１ａは、冷凍サイクル３中に冷媒が過剰に充填されていると、下降傾向となる。
（５）レシーバ２７の冷媒液面高さを、レシーバ２７に設けられている液面センサ４５を用い、その検出値４５ａから検出する。この冷媒液面高さ４５ａは、冷凍サイクル３中に冷媒が過剰に充填されていると、上昇傾向となる。
なお、上記の各センサ４２，４３Ａ，４３Ｂ，４４，４５や制御指令値７２ａ，２１ａは、既設のセンサや既に実施されている制御の指令値をそのまま利用することができる。

また、上記（１）ないし（５）のいずれか１つまたは複数の検出値４２ａ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４５ａあるいは制御指令値２１ａ，７２ａに基づいて、冷媒オーバーチャージ検知部５３が、冷媒のオーバーチャージを検知すると、その指令に基づいて過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９の開度を所定開度に増大させる余剰冷媒回収部５４が設けられている。この余剰冷媒回収部５４は、分岐管温度センサ４６により検出される過冷却熱交換器２８の出口、すなわち分岐配管３３Ｆを経てアキュームレータ３０の入口側に至る冷媒の冷媒過熱度（ＳＨＣ）４６ａが、目標過熱度（例えば、１℃）となるように第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９の開度を制御する。

これによって、高圧液配管３３Ｃ側の高圧液冷媒を、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９、過冷却熱交換器２８、分岐配管３３Ｆを介して、過熱度が１℃に低下された湿りガス状態の冷媒としてアキュームレータ３０に、いわゆる液バックさせることができる構成とされている。

しかして、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
冷凍サイクル３中に冷媒がオーバーチャージされていると、上記したオーバーチャージ対策制御開始条件下において、凝縮器として機能する室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂ（冷房時）または室内熱交換器７１（暖房時）の出口における冷媒過冷却度４２ａ，４３ａ，４３ｂ、冷媒過冷却度を制御している第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度７２ａ、冷凍サイクル３中の高圧圧力４４ａ、高圧圧力を制御している圧縮機２１の回転数２１ａ、レシーバ２７の冷媒液面高さ４５ａ等の検出値に基づいて、冷媒オーバーチャージ検知部５３が冷媒のオーバーチャージ状態を検知する。

冷媒オーバーチャージ検知部５３により冷媒のオーバーチャージが検知されると、余剰冷媒回収部５４は、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９の開度を増大する。これによって、高圧液配管３３Ｃ側から第３膨張弁２９、過冷却熱交換器２８および分岐配管３３Ｆを経てアキュームレータ３０の入口側吸入配管３３Ｅに至る冷媒は、過熱度が低下され、湿りガス冷媒でアキュームレータ３０に、いわゆる液バックされる。このため、冷凍サイクル３中に過剰に充填されている冷媒は順次アキュームレータ３０に移動される。アキュームレータ３０に移動された冷媒は、液分とガス分とに分離され、液分はアキュームレータ３０内に留まる。

この結果、過剰に充填されていた冷媒は、アキュームレータ３０に溜め込まれることとなり、冷凍サイクル３を循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態は解消される。そして、以下の終了条件によって、余剰冷媒をアキュームレータ３０に移動させるオーバーチャージ対策制御は、終了される。
（冷房時）
（ａ１）圧縮機２１が停止した場合
（ｂ１）冷房起動制御終了以降に、冷房高圧保護制御が、例えば５分間継続して作動していない
（ｃ１）高圧異常による異常停止が、例えば６０分継続して発生していない
（ｄ１）起動している圧縮機２１のハウジング底部に設けられているドーム下温度センサ４７の検出値４７ａが設定過熱温度（ＳＨＴ；例えば２０℃）以下を、例えば１０秒間継続した場合

（暖房時）
（ａ２）圧縮機２１が停止した場合
（ｂ２）不暖回避制御が作動していない
（ｃ２）起動している圧縮機２１のハウジング底部に設けられているドーム下温度センサ４７の検出値４７ａが設定過熱温度（ＳＨＴ；例えば２０℃）以下を、例えば１０秒間継続した場合
（ｄ２）デフロスト制御時
（ｅ２）暖房時のガスロー対策制御が作動した場合

以上のように、本実施形態によれば、冷媒がオーバーチャージの場合、過剰に充填されている冷媒をアキュームレータ３０に移動させて溜め込むことにより、冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。従って、冷媒のオーバーチャージに起因する高圧異常上昇、それに伴う空気調和装置１の異常停止や冷房能力、暖房能力の不足を解消することができ、冷媒がオーバーチャージ状態にもかかわらず、空気調和装置１を正常に運転することができる。

また、過冷却用に設けられている分岐配管３３Ｆおよび第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９を利用して冷凍サイクル３中の余剰冷媒をアキュームレータ３０に溜め込むことができるため、冷房時または暖房時のいずれの場合においても、冷房性能あるいは暖房性能に直接影響を及ぼすことなく、冷房または暖房を行いながら、冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。従って、空調フィーリングが悪化されるような心配もない。
また、暖房時には、室内ユニット７Ａ，７Ｂで凝縮液化された冷媒が液側配管５内を循環される間に圧損によって一部フラッシュするが、過冷却用熱交換器２８で再び過冷却され、レシーバ２７の入口部分では液相とされるため、レシーバ２７にも液冷媒を移動させることができる。従って、レシーバ２７本来の冷媒循環量を調整する機能を発揮させることができる。

さらに、室内機不暖回避制御が所定時間以上作動している場合に、冷媒のオーバーチャージが検知されると、不暖室内ユニットに溜まり込んでいた冷媒を含めて余剰冷媒を順次アキュームレータ３０に移動させ、溜め込むことができる。従って、不暖房室内ユニットの不暖房状態および冷媒のオーバーチャージ状態を解消して、冷凍サイクル３を循環する冷媒の循環量を適正循環量とし、空気調和装置１を正常に運転することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、余剰冷媒をアキュームレータ３０に移動させるために開度制御される膨張弁が異なる。その他の点については第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態においては、冷媒のオーバーチャージ状態を解消するために開度制御される膨張弁として、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９に代え、室内ユニット７Ａ，７Ｂに設けられている冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２が用いられる。そして、冷房時において、冷媒オーバーチャージ検知部５３が冷媒のオーバーチャージを検知すると、余剰冷媒回収部５４により第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度が増大制御されるように構成される。

本実施形態によれば、冷房時に、冷媒のオーバーチャージが検知されると、冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度が増大され、室内熱交換器７１に必要冷媒量以上の冷媒が流入される。この冷媒は、室内熱交換器７１で蒸発し切れず、室内熱交換器７１出口での過熱度が低下され、湿りガスの状態で分岐ガス配管４Ａ，４Ｂ、ガス側配管４、ガス配管３３Ｄ、四方切換弁２３、および吸入配管３３Ｅを経てアキュームレータ３０に至る。このため、吸入配管３３Ｅに設けられている吸入管温度センサ４８により検出される冷媒の冷媒過熱度（ＳＨＣ）４８ａが、目標過熱度（例えば、１℃）となるように冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２の開度を制御すれば、冷凍サイクル３中の余剰冷媒をいわゆる液バックさせ、積極的にアキュームレータ３０に移動させることができる。

そして、上記冷媒の液分をアキュームレータ３０内で分離し、アキュームレータ３０に溜め込むことにより、冷凍サイクル３を循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。従って、本実施形態によっても、第１実施形態と同様、冷媒がオーバーチャージ状態のまま、空気調和装置１を正常に運転することができる。

なお、本実施形態と上記第１実施形態とを併用し、冷媒のオーバーチャージが検知されたとき、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９と、冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２とを同時に開度制御するようにしてもよい。この場合、冷凍サイクル３中の余剰冷媒をより速やかにアキュームレータ３０に移動し、冷凍サイクル３の冷媒循環量を適正循環量とすることができる。従って、冷媒のオーバーチャージ状態をより速やかに解消し、空気調和装置１を正常に運転することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、説明する。
本実施形態は、上記した第１および第２実施形態に対して、余剰冷媒をアキュームレータ３０に移動させるために開度制御される膨張弁が異なる。その他の点については第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
本実施形態においては、冷媒のオーバーチャージ状態を解消するために制御される膨張弁として、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９および冷房用の第１膨張弁（ＥＥＶＣ）７２に代え、室外ユニット２に設けられている暖房用の第２膨張弁（ＥＥＶＨ）２５Ａ，２５Ｂが用いられる。そして、暖房時において、冷媒オーバーチャージ検知部５３が冷媒のオーバーチャージを検知すると、余剰冷媒回収部５４によって第２膨張弁（ＥＥＶＨ）２５Ａ，２５Ｂの開度が増大制御されるように構成される。

上記のように、暖房時に、冷媒のオーバーチャージが検知されると、暖房用の第２膨張弁（ＥＥＶＨ）２５Ａ，２５Ｂの開度が増大され、室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂに必要冷媒量よりも多い冷媒が流入される。この冷媒は、室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂで蒸発し切れず、室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂ出口での過熱度が低下され、湿りガス状態でガス配管３３Ｂ、四方切換弁２３および吸入配管３３Ｅを経てアキュームレータ３０に至る。このため、吸入配管３３Ｅに設けられている吸入管温度センサ４８により検出される冷媒の冷媒過熱度（ＳＨＣ）４８ａが、目標過熱度（例えば、１℃）となるように第３膨張弁（ＥＥＶＨ）２５Ａ，２５Ｂの開度を制御すれば、冷凍サイクル３中の余剰冷媒をいわゆる液バックさせ、積極的にアキュームレータ３０に移動させることができる。

そして、上記冷媒をアキュームレータ３０内で液分を分離し、アキュームレータ３０に溜め込むことにより、冷凍サイクル３を循環する冷媒の循環量が適正循環量とされ、冷媒のオーバーチャージ状態を解消することができる。従って、本実施形態によっても、第１実施形態と同様、冷媒がオーバーチャージ状態のまま、空気調和装置１を正常に運転することができる。

なお、本実施形態と上記第１実施形態とを併用し、冷媒のオーバーチャージが検知されたとき、過冷却用の第３膨張弁（ＥＥＶＳＣ）２９と、暖房用の第２膨張弁（ＥＥＶＨ）２５Ａ，２５Ｂとを同時に開度制御するようにしてもよい。この場合、冷凍サイクル３中の余剰冷媒をより速やかにアキュームレータ３０に移動し、冷凍サイクル３の冷媒循環量を適正循環量とすることができる。従って、冷媒のオーバーチャージ状態をより速やかに解消し、空気調和装置１を正常に運転することができる。

なお、本発明は、上記した実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、本発明は、必ずしも、不暖回避制御を前提とするものではない。また、室外熱交換器２４Ａ，２４Ｂ、室外膨張弁２５Ａ，２５Ｂおよび過冷却コイル２６Ａ，２６Ｂは、１系統の室外ユニット２であってもよい。さらに、過冷却熱交換器２８は、冷房時のみ機能させるようにしたものであってもよい。

本発明の第１実施形態にかかる空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の第１実施形態にかかる空気調和装置における室内機不暖回避制御のフローチャート図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
３ 冷凍サイクル
７Ａ，７Ｂ 室内ユニット
２１ 圧縮機
２４Ａ，２４Ｂ室外熱交換器
２５Ａ，２５Ｂ 室外膨張弁（ＥＥＶＨ；第２膨張弁）
２７ レシーバ
２８ 過冷却熱交換器
２９ 過冷却用膨張弁（ＥＥＶＳＣ；第３膨張弁）
３０ アキュームレータ
３３Ｅ 吸入配管
３３Ｆ 分岐配管
５２ 不暖回避制御部
５３ 冷媒オーバーチャージ検知部
５４ 余剰冷媒回収部
７１ 室内熱交換器
７２ 室内膨張弁（ＥＥＶＣ；第１膨張弁）

Claims (8)

1. 圧縮機と、冷房時は凝縮器、暖房時は蒸発器として機能する室外熱交換器とを備える室外ユニットに対して、冷房時は蒸発器、暖房時は凝縮器として機能する室内熱交換器を備える室内ユニットが複数台並列に接続されるとともに、
   前記圧縮機と、前記室外熱交換器と、複数台の前記室内熱交換器とを含んで構成される冷凍サイクルの前記圧縮機への冷媒吸入配管ラインにアキュームレータが設けられる空気調和装置において、
   前記冷凍サイクル中に冷媒が過剰に充填されていることを検知する冷媒オーバーチャージ検知部と、
   前記冷媒オーバーチャージ検知部が、冷媒のオーバーチャージを検知したとき、前記冷凍サイクル中の膨張弁の開度を増大して前記冷媒吸入配管ラインに戻る前記冷媒の過熱度を低下させ、前記冷凍サイクル中の余剰冷媒を前記アキュームレータに移動させて溜め込む余剰冷媒回収部と、を備えることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記冷媒オーバーチャージ検知部は、凝縮器として機能する際の前記室外熱交換器出口または前記室内熱交換器出口の冷媒過冷却度、該冷媒過冷却度を制御している前記冷凍サイクル中の第１膨張弁の開度、前記冷凍サイクル中の高圧圧力、該高圧圧力を制御している前記圧縮機の回転数、前記冷凍サイクル中に設けられるレシーバの冷媒液面高さ、のいずれか１つまたは複数の検出値に基づいて、冷媒のオーバーチャージを検知することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記膨張弁は、前記冷凍サイクルの液配管ラインに設けられる過冷却熱交換器に、該液配管ラインから液冷媒の一部を分岐して流通させ、そのガス化冷媒を前記アキュームレータ入口側の冷媒吸入配管ラインにバイパスさせる分岐配管ラインに設けられる過冷却用の第３膨張弁とされることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記膨張弁は、前記冷凍サイクル中において前記室内ユニット側に設けられる冷房用の第１膨張弁とされることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
5. 冷房時に、冷媒がオーバーチャージの場合、前記余剰冷媒回収部により開度が増大される前記膨張弁は、前記第３膨張弁および前記第１膨張弁とされることを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和装置。
6. 前記膨張弁は、前記冷凍サイクル中において前記室外ユニット側に設けられる暖房用の第２膨張弁とされることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
7. 暖房時に、冷媒がオーバーチャージの場合、前記余剰冷媒回収部により開度が増大される前記膨張弁は、前記第３膨張弁と前記第２膨張弁とされることを特徴とする請求項３または６に記載の空気調和装置。
8. 暖房時において、室内機不暖回避制御が所定時間以上作動している場合に、前記冷媒オーバーチャージ検知部が、冷媒のオーバーチャージを検知したとき、前記膨張弁の開度を増大させ、前記冷凍サイクル中の余剰冷媒を前記アキュームレータに移動させることを特徴とする請求項１ないし７記載の空気調和装置。
   

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