JP7157722B2 - 空調換気システム - Google Patents

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Description

本開示は空調換気システムに関する。さらに詳しくは、空調装置及び換気装置を備えた空調換気システムに関する。
事務所ビル、ホテル等の比較的規模の大きい建物では、通常、冷風や温風を生成する空調装置と、室内に外気を供給するとともに当該室内の排気を行う換気装置とが併用されている。
空調装置から冷媒が室内に漏洩すると、酸欠等の不都合が発生する可能性がある。かかる不都合の発生を抑制するために、従来、冷媒の漏洩が検知されたときに換気装置を作動させることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1記載の空調換気システムでは、空調装置と換気装置とが通信接続された状態において冷媒の漏洩が検知されると、空調装置の制御装置は、換気装置の制御装置に対し当該換気装置の運転を行うことを指令する。そして、換気装置の不調等により当該換気装置の風量不足が発生した場合には、空調装置の制御装置が当該空調装置の風量を増加させている。これにより、漏洩した冷媒が被空調空間に溜まり込んで、冷媒の排出が不十分になるのを抑制している。
特開2016-223643号公報
特許文献1には、実際に冷媒が漏洩した場合の換気装置及び空調装置の動作は記載されているが、冷媒が漏洩した場合に備えて、安全装置としての換気装置の風量を確保しておくことについては開示されていない。
本開示は、冷媒漏洩時に換気装置の風量が不足するのを抑制することができる空調換気システムを提供することを目的としている。
本開示の空調換気システムは、
(1)冷媒との熱交換により調和空気を生成する熱交換器を有する空調装置と、
前記空調装置と通信可能に接続され、給気ファン及び/又は排気ファンを有する換気装置と、
前記換気装置の風量相当値を検出する風量検出部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記風量検出部から取得した風量相当値が第1の所定値以下であると判断すると、前記空調装置の運転を停止状態にする。
本開示の空調換気システムでは、制御部が、換気装置の風量相当値が第1の所定値以下であると判断すると、空調装置の運転を停止状態にする。これにより、万一冷媒が漏洩したときに換気装置の風量が不足するのを抑制することができる。なお、本明細書において、「運転を停止状態にする」とは、運転状態にあるものを停止させること、及び、運転停止状態にあるものを、そのままの停止状態を維持することの両方を含む趣旨である。
(2)前記(1)の空調換気システムにおいて、前記換気装置は給気ファン及び排気ファンを有しており、
前記風量検出部は、前記給気ファンによる給気風量相当値を検出する給気風量検出部と、前記排気ファンによる排気風量相当値を検出する排気風量検出部とを含み、
前記制御部は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値がそれぞれの目標風量に近づくように、前記給気ファン及び前記排気ファンの回転数を調節する風量一定制御を行い、風量一定制御中に、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が前記第1の所定値以下であると判断すると、前記空調装置の運転を停止状態にするものとすることができる。風量一定制御を行っている給気ファン及び排気ファンを有する換気装置において、給気風量相当値及び排気風量相当値のうち少なくとも一方が第1の所定値以下になったときに空調装置の運転を停止状態にすることにより、万一冷媒が漏洩したときに換気装置の風量が不足するのを抑制することができる。また、サービスマン又はユーザーに早期に換気装置の不具合を知らせて当該不具合解消の対策をとらせることができる。
(3)前記(2)の空調換気システムにおいて、前記検出された風量相当値に基づいて警報を出す警報部を備え、
前記制御部は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が、前記第1の所定値より多く、且つ、前記第1の所定値より多い第2の所定値以下であると判断すると、前記警報部に警報を出させることが望ましい。これにより、運転中の空調装置の強制停止に至る前にサービスマン又はユーザーに換気装置の不具合を知らせて当該不具合解消の対策をとらせることができる。
(4)前記(1)の空調換気システムにおいて、前記空調換気システムは、前記空調装置の運転を操作するためのリモートコントローラを更に備え、
前記制御部は、前記風量検出部から取得した風量相当値が第1の所定値以下であると判断すると、前記リモートコントローラによる前記運転操作を禁止することが望ましい。これにより、例えばユーザーが、換気装置に不具合がありメンテナンスが必要であるにも関わらず、空調装置を運転させるのを防ぐことができ、その結果、より確実に換気装置の不具合解消のためのメンテナンスを促すことができる。
(5)前記(2)又は(3)の空調換気システムにおいて、前記空調換気システムは、前記空調装置の運転を操作するためのリモートコントローラを更に備え、
前記制御部は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が第1の所定値以下であると判断すると、前記リモートコントローラによる前記運転操作を禁止することが望ましい。これにより、例えばユーザーが、換気装置に不具合がありメンテナンスが必要であるにも関わらず、空調装置を運転させるのを防ぐことができ、その結果、より確実に換気装置の不具合解消のためのメンテナンスを促すことができる。
(6)前記(3)又は(5)の空調換気システムにおいて、前記空調換気システムは換気風量を補足する補助ファンを更に備え、
前記制御部は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が、第1の所定値より多く、且つ、前記第1の所定値より多い第2の所定値以下であると判断すると、前記補助ファンを作動させることが望ましい。補助ファンを作動させることで、低下した換気装置の風量を補うことができる。
(7)前記(6)の空調換気システムにおいて、前記制御部は、前記給気風量相当値と前記補助ファンの給気風量相当値との合計及び前記排気風量相当値と前記補助ファンの排気風量相当値との合計のうち少なくとも一方が前記第1の所定値以下であると判断すると、前記空調装置の運転を停止状態にすることが望ましい。補助ファンによる風量補助によっても前記給気風量相当値の合計及び前記排気風量相当値の合計の少なくとも一方が第1の所定値を確保できない場合に空調装置の運転を停止状態にすることで、万一冷媒が漏洩したときに換気装置の風量が不足するのを抑制することができる。また、サービスマン又はユーザーに正常な換気風量が確保されていないことを知らせて、換気装置の不具合解消を促すことができる。
(8)前記(2)、(3)、(5)、(6)又は(7)の空調換気システムにおいて、前記給気ファンによる給気風量及び前記排気ファンによる排気風量を、それぞれ、当該給気ファンの回転数及び消費電力、並びに、当該排気ファンの回転数及び消費電力に基づいて決定することができる。ファンの回転数及び消費電力に基づいて決定された風量を用いて、当該風量が第1の所定値以下であるか否かを判断することができる。
本開示の空調換気システムの一実施形態の冷媒配管系統及び空気系統の説明図である。 集中コントローラ、並びに、室外機、室内機、換気装置及びリモコンの各制御部の構成を示すブロック図である。 換気装置における全熱交換器の構成を示す斜視説明図である。 換気装置の作動の一例を示すフローチャートである。 換気装置の作動の他の例を示すフローチャートである。 図1に示される空調換気システムの変形例の冷媒配管系統及び空気系統の説明図である。 図6に示される空調換気システムにおける、集中コントローラ、並びに、室外機、室内機、換気装置、リモコン及び補助ファンの各制御部の構成を示すブロック図である。
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の空調換気システムを詳細に説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
〔空調換気システムの全体構成〕
図1は、本開示の一実施形態に係る空調換気システムSの冷媒配管系統及び空気系統を示す説明図である。空調換気システムSは、冷媒配管方式の分散型の空調装置を備えており、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことで室内Rを冷暖房するとともに、後述する換気装置により当該室内Rの換気を行う。
空調換気システムSが適用される、被空調空間である室内Rの種類は、本開示において特に限定されるものではなく、事務所、ホテル、劇場、店舗等、冷房及び/又は暖房と換気とが行われる空間又はスペースのすべてが含まれる。空調換気システムSは、室内R外に設置される室外(熱源)機10と、室内Rに設置される空調装置である室内機20と、換気装置30と、集中コントローラ40とを備えている。室外機10と室内機20とで空調装置Aが構成される。室外機10と室内機20は、液冷媒連結管11及びガス冷媒連結管12により接続されている。また、換気装置30と、室内Rとは給気(SA)用ダクト31及び還気(RA)用ダクト32により接続されている。室内Rにおいて、室内機20は床面に設置してもよいし、天井付近に配設してもよいし、また、天井裏に配設してもよい。なお、図1では、2台の室内機20だけが描かれているが、室内機20の数は1台でもよいし、3台以上でもよい。また、図1に示される実施形態では、1台の室外機10が1つの被空調空間である室内Rの室内機20と接続されているが、1台の室外機10を、複数の室内Rに配置された複数の室内機と接続してもよい。この場合、各室内に換気装置が配設される。
集中コントローラ40は、図2に示されるように、CPU401、記憶部402、送受信部403を備える。集中コントローラ40は、送受信部403を介して、室外機10、室内機20、及び換気装置30の後述する制御部と通信を行い、各装置の動作を制御する。
室外機10と室内機20とは、周知の冷凍サイクル運転を行うことにより、室内Rの空調を行うことができる。なお、室外機10及び室内機20のそれぞれの内部での周知の冷媒回路について、詳細な説明は省略し、本開示に関連する部分のみ以下に説明する。
室外機10は、圧縮機13、四路切換弁14、室外熱交換器15、室外膨張弁16、液閉鎖弁17、ガス閉鎖弁18、室外ファン19及び制御部41を備えている。本実施形態に係る空調換気システムSでは、室外機10と、2台の室内機20と、換気装置30とは、通信可能に接続されている。
圧縮機13は、圧縮機用のモータ(図示せず)によって駆動される密閉式圧縮機であり、圧縮機13の吸入側の吸入流路13aからガス冷媒を吸入する。
四路切換弁14は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、図1において実線で示されるように、四路切換弁14は、圧縮機13の吐出側の冷媒配管13bと室外熱交換器15の一端とを接続するとともに、圧縮機13の吸入側の吸入流路13aとガス閉鎖弁18とを接続する。これにより、室外熱交換器15が、圧縮機13によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、かつ、後述する室内熱交換器が、室外熱交換器15において凝縮した冷媒の蒸発器として機能する。
また、暖房運転時には、図1において破線で示されるように、四路切換弁14は、圧縮機13の吐出側の冷媒配管13bとガス閉鎖弁18とを接続するとともに、吸入流路13aと室外熱交換器15の一端とを接続する。これにより、室内熱交換器が、圧縮機13によって圧縮された冷媒の凝縮器として機能し、かつ、室外熱交換器15が、室内熱交換器において冷却された冷媒の蒸発器として機能する。
室外ファン19は、室外機10内に外気を取り入れ、室外熱交換器15を流れる冷媒との間で熱交換された外気を屋外に排出する。
制御部41は、図2に示されるように、CPU411、記憶部412、送受信部413を備える。制御部41は、送受信部413を介して、集中コントローラ40と通信可能に接続されており、圧縮機13等の運転を制御する。
室内機20は、それぞれ冷媒連絡管11、12を介して室外機10に接続されている。図1に示される2台の室内機20は、いずれも同じ外形及び内部構造である。各室内機20は、室内膨張弁21、室内熱交換器22、室内ファン23、冷媒センサ24、及び制御部25を備えている。
室内ファン23は、室内機20内に室内Rの空気を吸入し、室内熱交換器22を流れる冷媒との間で熱交換された調和空気を室内Rに供給する。
冷媒センサ24は、冷媒配管等から漏洩した冷媒の濃度を検知する。冷媒センサ24は、継続的又は間欠的に制御部25に対して、検出値に応じた電気信号を出力している。この電気信号は、冷媒センサ24によって検出される冷媒の濃度に応じて電圧が変化する。
冷媒センサ24の位置は、漏洩冷媒が検知可能な箇所であれば特に限定されないが、例えば、冷媒配管同士の接合点、冷媒配管の90度以上の曲げ箇所、配管厚さが薄い箇所等、冷媒の漏洩が発生しやすい箇所の近傍に配置することが望ましい。なお、冷媒センサ24は、室内機20の内部に配設する以外に、例えば室温や風量等を設定するための後述するリモートコントローラに搭載したり、また、室内の壁面等の適宜の箇所に配設したりすることもできる。
制御部25は、図2に示されるように、CPU251、記憶部252、送受信部253を備える。制御部25は、送受信部253を介して、集中コントローラ40と通信可能に接続されている。制御部25は、室内機20における室内ファン23等の動作を制御する。制御部25は、送受信部253を介して、冷媒センサ24から電気信号を受信する。
換気装置30は、室内Rに新鮮な外気OAを熱交換し給気SAとして供給するとともに、当該室内Rからの還気RAを機外に排出する。換気装置30は、全熱交換器33と、給気ファン34と、排気ファン35と、制御部36と、給気風量検出部37と、排気風量検出部38とを備えている。
本実施形態における全熱交換器33は、室外からの外気OAと室内からの還気RAとがほぼ直交するように構成された直交型の全熱交換器である。全熱交換器33は、図3に示されるように、伝熱性及び透湿性を有する平板状の仕切板33aと、波板状の間隔板33bとを順番に図3において上下方向に積層した積層体である。間隔板33bは、通気方向(図3において白抜き矢印又は黒矢印が指す方向)から見て、ほぼ三角形状の断面が横に並んだような断面を有しており、三角形の高さにより流路高さを維持する。間隔板33bは、仕切板33aを挟んで、或る側面において上下方向(図3において上下の方向)で波形状の断面が1枚おきに現れるように、1枚ごとに90度角度を変えて積層されている。これにより、伝熱性及び透湿性を有する仕切板33aを挟んで給気側通路(図3における白抜き矢印参照)と排気側通路(図3における黒矢印参照)とが形成され、この仕切板33aを介して顕熱と潜熱の交換が行われるようになっている。本実施形態における換気装置30は、ファンにより給気され、ファンにより排気される第1種換気装置である。なお、本開示における換気装置として、給気はファンにより行い、排気は自然排気である第2種換気装置、又は、排気はファンにより行い、給気は自然給気である第3種換気装置を用いることもできる。
制御部36は、図2に示されるように、CPU361、記憶部362、送受信部363を備える。制御部36は、送受信部363を介して、集中コントローラ40、給気風量検出部37及び排気風量検出部38と通信可能に接続されている。給気風量検出部37は、給気ファン34の風量相当値を検出する。排気風量検出部38は、排気ファン35の風量相当値を検出する。給気風量検出部37及び排気風量検出部38は、給気ファン34及び排気ファン25の風量を検出する風量センサであってもよい。風量センサを用いた場合、風量相当値は、例えば、風量に応じた電圧値であってもよい。
本実施形態における換気装置30では、制御部36は、給気風量及び排気風量がそれぞれの目標値に近づくように、給気ファン34及び排気ファン35の各回転数を調節する風量一定制御を行っている。記憶部362には、給気風量の目標値である給気目標風量及び排気風量の目標値である排気目標風量が記憶されている。給気風量検出部37及び排気風量検出部38として風量センサを用いた場合、記憶部362に記憶された給気目標風量及び排気目標風量は、それぞれの風量に応じた電圧値である。制御部36は、給気風量検出部37及び排気風量検出部38により検出した給気風量相当値及び排気風量相当値に基づき、記憶部362に記憶された給気目標風量及び排気目標風量を参照して、風量一定制御を行う。また、記憶部362には、換気装置30の運転開始時の給気ファン34及び排気ファン35の回転数が記憶されている。初回の運転開始時の回転数としては、試運転時に決定した回転数であってもよいし、予め設定した回転数であってもよい。2回目以降の運転開始時の回転数としては、予め設定した回転数であってもよいし、前回運転時の最終回転数を記憶していてもよい。
本実施形態では室内Rにリモートコントローラ50が配設されている。リモートコントローラ50は、表示部51と、制御部52と、入力部53とを備える。表示部51は、室内機20の運転モードや室温等の情報を表示するとともに、後述する警報や予告警報を発する(表示する)ための警報部としても機能する。制御部52は、図2に示されるように、CPU521、記憶部522、送受信部523を備える。制御部52は、送受信部523を介して、2台の室内機20の制御部25、換気装置30の制御部36及び集中コントローラ40と通信可能に接続されており、リモートコントローラ50の動作を制御する。ユーザーは、入力部53を操作することにより、温度調節や機器運転の発停等を行うことができる。
集中コントローラ40及び各制御部25、36、41、52は、コンピュータ(CPU)を含み、コンピュータがソフトウェア(コンピュータプログラム)を実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、集中コントローラ40及び各制御部25、36、41、52の記憶部に格納される。集中コントローラ40及び各制御部25、36、41、52は相互に通信線により接続されており、制御の連携、及び、情報の共有が可能である。
〔空調装置Aの基本動作〕
前述した構成を有する空調装置Aは、以下のようにして冷房運転又は暖房運転を行う。
冷房運転時には、前述したように、四路切換弁14は図1において実線で示される状態となる。この状態において、圧縮機13から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁14を経由して凝縮器として機能する室外熱交換器15に送られ、室外ファン19によって供給される外気と熱交換を行って冷却される。室外熱交換器15において冷却されて液化した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管11を経由して各室内機20に送られる。各室内機20に送られた冷媒は、室内膨張弁21によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、蒸発器として機能する室内熱交換器22において室内Rの空気と熱交換をし、蒸発して低圧のガス冷媒となる。室内熱交換器22において加熱された低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管12を経由して室外機10に送られ、四路切換弁14を経由して再び圧縮機13に吸入される。
一方、暖房運転時には、前述したように、四路切換弁14は図1において破線で示される状態となる。この状態において、圧縮機13から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁14及びガス冷媒連絡管12を経由して各室内機20に送られる。各室内機20に送られた高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する室内熱交換器22に送られ、室内Rの空気と熱交換を行って冷却された後、室内膨張弁21を通過し、液冷媒連絡管11を経由して室外機10に送られる。室外機10に送られた高圧の冷媒は、室外膨張弁16によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、蒸発器として機能する室外熱交換器15に流入する。室外熱交換器15に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン19によって供給される外気と熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。室外熱交換器15を出た低圧のガス冷媒は、四路切換弁14を経由して再び圧縮機13に吸入される。
〔換気装置30の基本動作〕
換気装置30は、空調装置Aの運転と連動しており、空調装置Aの運転が開始されれば、換気装置30の運転も開始され、空調装置Aの運転が停止されれば、換気装置30の運転も停止される。
制御部36は、前述した風量一定制御を行う。具体的には、図4に示されるように、以下の制御を行う。
ステップS1において、換気装置30の制御部36のCPU361は、空調装置Aの運転と連動して換気装置30の運転を開始させる。
ステップS2において、CPU361は、記憶部362に記憶された所定の回転になるよう、給気ファン34及び排気ファン35の各回転数を制御する。
ステップS3において、給気風量検出部37は給気風量の風量相当値を取得し、取得した風量相当値を制御部36に送信する。
ステップS4において、制御部36のCPU361は、取得された給気風量の風量相当値と、記憶部362に記憶された目標給気風量とを比較し、風量相当値が目標給気風量から所定の範囲内であるか否かを判断する。CPU361は、風量相当値が目標給気風量から所定の範囲内であると判断した場合は、ステップS3に戻る。
一方、ステップS4において制御部36のCPU361が、風量相当値が目標給気風量から所定の範囲内でないと判断した場合は、ステップS5に処理を進める。
ステップS5において、制御部36のCPU361は、風量相当値が目標給気風量から所定の範囲を超えて低い場合、現在の風量相当値に基づき、現在の回転数よりも給気ファン34の回転数を増加させる。また、CPU361は、風量相当値が目標給気風量から所定の範囲を超えて高い場合、現在の風量相当値に基づき、現在の回転数よりも給気ファン34の回転数を減少させる。
ステップ3と並行してステップ6において、排気風量検出部38は排気風量の風量相当値を取得し、取得した風量相当値を制御部36に送信する。
ステップS7において、制御部36のCPU361は、取得された排気風量の風量相当値と、記憶部362に記憶された目標排気風量とを比較し、風量相当値が目標排気風量から所定の範囲内であるか否かを判断する。CPU361は、風量相当値が目標排気風量から所定の範囲内であると判断した場合は、ステップS6に戻る。
一方、ステップ7において制御部36のCPU361が、風量相当値が目標排気風量から所定の範囲内でないと判断した場合は、ステップS8に処理を進める。
ステップS8において、制御部36のCPU361は、風量相当値が目標排気風量から所定の範囲を超えて低い場合、現在の風量相当値に基づき、現在の回転数よりも排気ファン35の回転数を増加させる。また、CPU361は、風量相当値が目標排気風量から所定の範囲を超えて高い場合、現在の風量相当値に基づき、現在の回転数よりも排気ファン35の回転数を減少させる。
前述したように、換気装置30は空調装置Aと連動し、空調装置Aの運転が停止されれば、換気装置30の運転も停止される。制御部36のCPU361は、空調装置Aの運転が停止された情報を、室内機20の制御部25から直接又は集中コントローラ40を介して間接的に受信した場合、図4に示すいずれのステップの処理中であったとしても、換気装置30の運転を停止させる。
〔換気装置30の風量低下時の動作〕
つぎに、空調換気システムSにおける換気装置30の風量低下時の動作について説明する。
換気装置30では、前述したように、風量一定制御中、給気風量及び排気風量が低下した場合、給気ファン34及び排気ファン35の回転数を上げることにより、給気風量及び排気風量を上げている。しかし、換気装置30の給気ファン34及び排気ファン35の回転数にはそれぞれ上限が設けられており、回転数が上限に達した後は、それ以上風量を上げることはできない。そのため、本実施形態に係る空調換気システムSでは、給気ファン34及び排気ファン35の回転数が上限に達し、給気風量及び排気風量が所定の下限値以下まで低下した場合、以下のような制御を行う。
図5に示されるフローチャートにおいて、ステップS101からステップS104は、それぞれ図4に示されるフローチャートにおけるステップS1からステップS4までと同じ工程を示している。また、図5におけるステップS108及びステップS109も、それぞれ図4におけるステップS6及びステップS7と同じ工程を示している。したがって、簡単のため、同じ工程についての説明は省略する。
ステップS104において、制御部36のCPU361は、風量相当値が目標給気風量から所定の範囲内でないと判断した場合、ステップS105において、当該風量相当値が下限給気風量以下であるか否かを判断する。CPU361は、ステップS105において、風量相当値が下限給気風量よりも高いと判断すると、ステップS106に処理を進め、当該ステップS106において、図4のステップS5と同様に、現在の風量相当値に基づき、現在の回転数よりも給気ファン34の回転数を増加又は減少させ、その後ステップS103に戻る。
一方、制御部36のCPU361は、ステップS105において、風量相当値が下限給気風量以下であると判断すると、ステップS107に処理を進め、当該ステップS107において、集中コントローラ40に信号を送る。
ステップS109において、制御部36のCPU361は、風量相当値が目標排気風量から所定の範囲内でないと判断した場合、ステップS110において、当該風量相当値が下限排気風量以下であるか否かを判断する。CPU361は、ステップS110において、風量相当値が下限排気風量よりも高いと判断すると、ステップS111に処理を進め、当該ステップS111において、図4のステップS5と同様に、現在の風量相当値に基づき、現在の回転数よりも排気ファン35の回転数を増加又は減少させ、その後ステップS108戻る。
一方、制御部36のCPU361は、ステップS110において、風量相当値が下限排気風量以下であると判断すると、ステップS112に処理を進め、当該ステップS112において、集中コントローラ40に信号を送る。
ステップS108~ステップS112は、ステップS103~ステップS107と並行して実行される。
ステップ113において、集中コントローラ40のCPU401は、制御部36から給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限以下となった信号を受信した場合、室外機10の制御部41に圧縮機13の運転を停止させるよう指示する。
ステップS114において、集中コントローラ40からの指示を受けた室外機10の制御部41のCPU411は、圧縮機13の運転を停止させる。
ステップS115において、集中コントローラ40のCPU401は、リモートコントローラ50の制御部52に、当該リモートコントローラ50の表示部51に警告を表示するよう指示する。
ステップS116において、集中コントローラ40からの指示を受けた制御部52のCPU521は、表示部51に警告を表示させる。
この警告又は警報は、表示部51に、換気装置30の換気風量が低下していることを示す文言を表示したり、「換気装置風量低下」等のフレーズや当該内容を示すシンボルを点滅させたりすることで行うことができる。表示部51により警報を発することで、サービスマン又はユーザーは換気装置30に不具合があり正常な換気風量が確保されていないことを容易に知ることができる。これにより、サービスマン又はユーザーに対し換気装置30の不具合を解消することを促すことができる。そして、換気装置30の不具合が解消されることで、万一冷媒が漏洩したときに換気風量が不足することを抑制することができる。
本実施形態に係る空調換気システムSでは、前述したように、給気ファンによる給気及び排気ファンによる排気を行う第1種換気装置であり、「換気風量」とは、給気風量又は排気風量である。これに対し、給気はファンにより行い、排気は自然排気である第2種換気装置の場合は、「換気風量」とは給気風量のことであり、又、排気はファンにより行い、給気は自然給気である第3種換気装置の場合は、「換気風量」とは排気風量のことである。
〔下限給気風量及び下限排気風量(第1の所定値)の算出方法〕
前述した「下限給気風量」及び「下限排気風量」は、漏洩冷媒の安全対策について規定した各種のガイドライン等に基づいて選定することができる。例えば、IEC基準又はGL-16(JRA)では、換気によって冷媒漏洩の安全対策とするために必要な換気量が定められている。なお、「下限給気風量」及び「下限排気風量」は同じ設定であってもよいし、異なる設定であってもよい。以下、「下限給気風量」及び「下限排気風量」は同じ設定であるものとし、「第1の所定値」と呼ぶ。
本実施形態では、日本冷凍空調工業会(JRA)が定めるガイドラインであるJRA GL-16:2017に基づいて前記「第1の所定値」を設定している。前記ガイドラインでは、漏洩冷媒に値する安全対策として、換気装置は、以下の式(1)で算出される換気回数以上の換気能力を有することが規定されている。
n≧50/(G×V) ・・・・・・(1)
ここに、nは換気回数(回/h)であり、G及びVは、それぞれLFL(kg/m)及び部屋の容積(m)である。LFLは燃焼下限界(Lower Flammability Limit)であり、ISO 817で定められた、冷媒と空気を均一に混合させて状態で火炎を伝播することが可能な冷媒の最小濃度のことをいう。例えば、R32冷媒の場合、LFLは0.307kg/mである。
部屋の面積及び高さを、それぞれ100m及び3mとすると、当該部屋の容積Vは300mとなる。冷媒としてR32を用いるとすると、このR32のLFLは0.307kg/mであるので、式(1)より、必要換気回数nは、50/(0.307×300)=0.543回/h以上である。したがって、この部屋の必要換気能力(換気風量)は、0.543回/h×300m/回=163m/h以上である。
「第1の所定値」は、例えば前記式(1)により算出される必要換気能力(換気風量)以上の値とすることができる。前記の計算例において算出された値を第1の所定値とすると、当該第1の所定値は163m/hとなる。したがって、給気風量検出部37により検出される換気装置30の給気風量及び排気風量検出部38により検出される換気装置30の排気風量のうち少なくとも一方が163m/h以下であると制御部36が判断すると、室外機10の圧縮機13の運転は停止状態にされる。すなわち、運転状態にある圧縮機13は、その運転が停止される。また、運転状態にない圧縮機13は、その停止状態が維持される。
〔変形例1〕
変形例1における空調換気システムSでは、換気装置30とは別に配設され、当該換気装置30による給気及び排気を補助する補助ファン60を設けてもよい。図6は、このような補助ファン60を設けた、図1に示される空調換気システムSの変形例の冷媒配管系統及び空気系統の説明図である。また、図7は、図6に示される空調換気システムにおける、集中コントローラ、並びに、室外機、室内機、換気装置、リモコン及び補助ファンの各制御部の構成を示すブロック図である。図6及び図7において、それぞれ図1及び図2に示される要素又は構成と共通する要素又は構成には、図1及び図2と同じ参照符号を付し、簡単のため、これらについての説明は省略する。
補助ファン60は、換気装置30とは別に配設された換気用のファンである。補助ファン60は、給気用補助ファン61と、排気用補助ファン62と、制御部67とを備えている。補助ファン60と室内Rとは、送風ダクト63及び送風ダクト64により接続されている。送風ダクト63は、換気装置30と室内Rとを接続する給気用ダクト31に接続される。送風ダクト64は、換気装置30と室内Rとを接続する還気用ダクト32に接続される。送風ダクト63内には、当該送風ダクト63の開閉を行う電動ダンパ65が配設されている。送風ダクト64内には、当該送風ダクト64の開閉を行う電動ダンパ66が配設されている。制御部67は、給気用補助ファン61、排気用補助ファン62、電動ダンパ65及び電動ダンパ66の動作を制御する。制御部67は、図7に示されるように、CPU671、記憶部672、送受信部673を備える。制御部67は、送受信部673を介して、集中コントローラ40と通信可能に接続されている。なお、送風ダクト63、64は、それぞれ換気装置30の給気用ダクト31及び還気用ダクト32と合流させずに直接に室内Rと接続させることもできる。
〔換気装置30の風量低下時の補助ファン60の動作〕
本変形例では、図5におけるステップS105及びステップS110での判断がNoであった場合、例えば、以下のような制御を行うことができる。
制御部36のCPU361は、ステップS105において、風量相当値が下限給気風量よりも高いと判断すると(ステップS105での判断がNo)、当該風量相当値が第2の所定値以下であるか否かを判断する。第2の所定値は下限給気風量よりも大きい値である。CPU361は、風量相当値が第2の所定値以下であると判断すると、集中コントローラ40に信号を送る。一方、CPU361は、風量相当値が第2の所定値以下ではないと判断すると、ステップS106に進む。
また、ステップS110において、風量相当値が下限排気風量よりも高いと判断すると(ステップS110での判断がNo)、当該風量相当値が第2の所定値以下であるか否かを判断する。第2の所定値は下限排気風量よりも大きい値である。CPU361は、風量相当値が第2の所定値以下であると判断すると、集中コントローラ40に信号を送る。一方、CPU361は、風量相当値が第2の所定値以下ではないと判断すると、ステップS111に進む。
集中コントローラ40のCPU401は、制御部36から給気風量及び排気風量の少なくとも一方が前述した範囲内であることを示す信号を受信した場合、補助ファン60の制御部67に運転を開始するよう指示する。制御部67は、補助ファン60の運転を開始する。具体的には、補助ファン60は給気用補助ファン61及び排気用補助ファン62を備えているので、制御部67は、給気用補助ファン61及び排気用補助ファン62の両方を作動させる。給気用補助ファン61の作動に先立って、通常時は送風ダクト63を閉状態にしている電動ダンパ65を開状態にする。給気用補助ファン61からの送風は、換気装置30からの給気SAとともに室内Rに供給される。また、排気用補助ファン62の作動に先立って、通常時は送風ダクト64を閉状態にしている電動ダンパ66を開状態にする。室内Rからの還気RAは、換気装置30及び補助ファン60に分かれて、室外に排気される。
補助ファン60の運転を開始した後、制御部36のCPU361は、ステップS106及びステップS111に戻る。以降の処理において、給気風量は、換気装置30の給気風量と給気用補助ファン61の給気風量との合計量とする。また、排気風量は、換気装置の排気風量と排気用補助ファン62の排気風量との合計量とする。給気用補助ファン61及び排気用補助ファン62の各風量は、換気装置30の風量検出部37、38と同様の機構で求めることもできるし、また、構成の簡略化のために定風量の補助ファンを用いる場合は、予め設定された当該定風量とすることができる。
その後、ステップS105において、制御部36のCPU361は、換気装置30の給気風量と給気用補助ファン61の給気風量との合計量が下限給気風量以下であると判断した場合、集中コントローラ40に信号を送る。また、ステップS110において、CPU361は、換気装置30の排気風量と排気用補助ファン62の排気風量との合計量が下限排気風量以下であると判断した場合、集中コントローラ40に信号を送る。集中コントローラ40のCPU401は、給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限値以下であることを示す信号を受信すると、圧縮機13の運転を停止状態にさせるとともに、表示部51に警報を出させる。
以上のように、補助ファン60を作動させることで、低下した換気装置30の風量を補うことができる。また、CPU401は、補助ファン60の運転を開始させるとともに、リモートコントローラ50の表示部51に前記警報とは異なる予告警報を出させてもよい。予告警報を出すことで、運転中の室内機20の強制停止に至る前にサービスマン又はユーザーに換気装置の不具合を知らせて当該不具合解消の対策をとらせることができる。予告警報としては、前述した警報と同じく、換気装置30の風量低下が危険域に近づきつつあることを示す文言を表示したり、「換気装置風量低下注意」等のフレーズや当該内容をしますシンボルを点滅させたりすることで行うことができる。
また、補助ファン60による風量補助によっても給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限値を確保できない場合に、CPU401は圧縮機13の運転を停止状態にさせるとともに表示部51に警報を出させる。これにより、サービスマン又はユーザーに正常な換気風量が確保されていないことを知らせて、換気装置30の不具合解消を促すことができる。そのため、万一冷媒が漏洩したときに換気装置30の風量が不足するのを抑制することができる。
ここで、「第2の所定値」は、「下限給気風量」及び「下限排気風量」(「第1の所定値」)よりも大きい値であり、式(1)により算出される必要換気能力の、例えば105~110%の値とすることができる。具体的に、前記の計算例において算出された値の105%を第2の所定値とした場合、当該第2の所定値は163×1.05=171.15m/hとなる。したがって、給気風量及び排気風量のうち少なくとも一方が171.15m/h以下であると制御部36が判断すると、補助ファン60の運転が開始される。なお、給気風量及び排気風量の「第2の所定値」は、前述した説明では同じ値としているが、異なる値であってもよい。
〔変形例2〕
変形例2における空調換気システムSでは、図5の制御において、給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限値以下になり、空調装置Aの運転を停止状態とする前に、換気風量が低下していることをサービスマンやユーザーに知らせる「予告警報」を発してもよい。予告警報を発するタイミングは、変形例1において補助ファン60の運転を開始するタイミングと同じであってもよい。すなわち、換気装置20の給気風量及び排気風量の少なくとも一方が、第1の所定値(下限給気風量、下限排気風量)より多く、且つ、第1の所定値より多い第2の所定値以下であると制御部36のCPU361が判断した場合であってもよい。予告警報の内容としては、変形例1と同様である。
表示部51により予告警報を発することで、サービスマン又はユーザーは換気装置30に不具合があり正常な換気風量が確保されておらず、風量低下が危険域に近づきつつあることを知ることができる。運転中の空調装置の強制停止に至る前にサービスマン又はユーザーに対し換気装置30の不具合を知らせて当該不具合解消を促すことで、空調装置の強制停止による不便さを回避することができる。
〔変形例3〕
変形例3における空調換気システムSでは、給気風量検出部37及び排気風量検出部38は、給気ファン34及び排気ファン35を作動させる各モータ(図示せず)の消費電力を測定するセンサであってもよい。消費電力センサを用いた場合、風量相当値は、例えば、消費電力に応じた電力値であってもよい。給気風量検出部37及び排気風量検出部38として消費電力センサを用いた場合、給気目標風量及び排気目標風量として、以下のようなデータが記憶部362に予め記憶される。具体的には、記憶部362には、給気目標風量を実現する、複数段階の給気用モータの回転数と、その回転数に対応した電力値とを関連付けたデータが予め記憶されている。また、記憶部362には、排気目標風量を実現する、複数段階の排気用モータの回転数と、その回転数に対応した電力値とを関連付けたデータが予め記憶されている。
換気装置30の風量低下時は、以下のように処理してもよい。制御部36は、給気風量検出部37から給気用モータの消費電力を取得し、排気風量検出部38から排気用モータの消費電力を取得する。制御部36のCPU361は、消費電力が現在の回転数と対応付けられた電力値よりも所定の範囲を超えて小さい場合は、消費電力が下限値以下であるか否かを判断する。下限値以下でない場合は、CPU361は給気ファン34及び排気ファン35の回転数を上げる。下限値以下の場合は、本変形例の空調換気システムSは、図5におけるステップS107及びステップS112以下の処理を行う。
〔変形例4〕
変形例4における空調換気システムSでは、制御部36のCPU361が、給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限値以下であると判断すると、集中コントローラ40のCPU401は、リモートコントローラ50による室内機20の運転操作を禁止してもよい。より詳細には、集中コントローラ40のCPU401は、給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限値以下であると制御部36のCPU361が判断すると、リモートコントローラ50による室内機20の運転操作を禁止している。これにより、例えばユーザーが、換気装置30に不具合がありメンテナンスが必要であるにも関わらず、室内機20を運転させるのを防ぐことができる。その結果、より確実に換気装置30の不具合解消のためのメンテナンスを促すことができる。
また、集中コントローラ40のCPU401は、解除情報が入力されれば、リモートコントローラ50による室内機20の運転操作を許可してもよい。解除情報は、例えば、換気装置30の不具合が解消されたことを確認したサービスマンが、当該サービスマンだけが入力確認できるメンテナンスモードにリモートコントローラ50を切り替えることにより当該リモートコントローラ50に入力することができる。
〔本開示の作用効果〕
本開示では、集中コントローラ40のCPU401は、換気装置30の風量相当値が第1の所定値以下であると判断すると、空調装置Aの運転を停止状態にする。これにより、万一冷媒が漏洩したときに換気装置30の風量が不足するのを抑制することができる。なお、空調装置Aの運転を停止状態にするとは、室外機10の圧縮機13の運転を停止状態にすることを意味する。
また、本開示では、制御部36のCPU361は、給気風量相当値及び排気風量相当値がそれぞれの目標風量に近づくように、給気ファン34及び排気ファン35の回転数を調節する風量一定制御を行う。集中コントローラ40のCPU401は、風量一定制御中に、給気風量相当値及び排気風量相当値のうち少なくとも一方が第1の所定値以下であると制御部36のCPU361が判断すると、空調装置Aの運転を停止状態にする。これにより、万一冷媒が漏洩したときに換気装置30の風量が不足するのを抑制することができる。また、集中コントローラ40のCPU401は、空調装置Aの運転を停止状態にするとともに、リモートコントローラ50表示部51に警報を出させる。サービスマン又はユーザーに換気装置の不具合を知らせて当該不具合解消の対策をとらせることができる。
また、本開示では、集中コントローラ40のCPU401は、給気風量相当値及び排気風量相当値のうち少なくとも一方が、第1の所定値より多く、且つ、第1の所定値より多い第2の所定値以下であると制御部36のCPU361が判断すると、リモートコントローラ50の表示部51に予告警報を出させる。これにより、運転中の空調装置Aの強制停止に至る前にサービスマン又はユーザーに換気装置の不具合を知らせて当該不具合解消の対策をとらせることができる。
また、本開示では、集中コントローラ40のCPU401は、給気風量相当値及び排気風量相当値のうち少なくとも一方が第1の所定値以下であると制御部36のCPU361が判断すると、リモートコントローラ50による空調装置Aの運転操作を禁止する。これにより、例えばユーザーが、換気装置30に不具合がありメンテナンスが必要であるにも関わらず、空調装置Aを運転させるのを防ぐことができ、その結果、より確実に換気装置30の不具合解消のためのメンテナンスを促すことができる。
また、本開示では、集中コントローラ40のCPU401は、給気風量相当値及び排気風量相当値のうち少なくとも一方が、第1の所定値より多く、且つ、第1の所定値より多い第2の所定値以下であると制御部36のCPU361が判断すると、補助ファン60を作動させる。補助ファン60を作動させることで、低下した換気装置30の風量を補うことができる。
また、本開示では、集中コントローラ40のCPU401は、給気風量相当値と補助ファンの給気風量相当値との合計及び排気風量相当値と補助ファンの排気風量相当値との合計のうち少なくとも一方が第1の所定値以下であると制御部36のCPU361が判断すると、空調装置Aの運転を停止状態にする。補助ファン60による風量補助によっても給気風量相当値の合計及び排気風量相当値の合計の少なくとも一方が第1の所定値を確保できない場合に空調装置Aの運転を停止状態にすることで、サービスマン又はユーザーに正常な換気風量が確保されていないことを知らせて、換気装置30の不具合解消を促すことができる。これにより、万一冷媒が漏洩したときに換気装置30の風量が不足するのを抑制することができる。
また、本開示では、給気ファン34による給気風量及び排気ファン35による排気風量を、それぞれ、当該給気ファン34の回転数及び消費電力、並びに、当該排気ファン35の回転数及び消費電力に基づいて決定する。ファンの回転数及び消費電力に基づいて決定された風量を用いて、当該風量が第1の所定値以下であるか否かを判断することができる。
〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば前述した実施形態では、室外機の数は1であるが、2台以上の室外機を採用することができ、室外機、室内機及び換気装置の数及び配置は、本開示において特に限定されるものではなく、適宜選定して空調換気システムを構成することができる。
また、前述した実施形態では、給気風量及び排気風量の少なくとも一方が下限以下となった場合に、集中コントローラ40のCPU401は空調装置Aの運転を停止状態としているが、本開示はこれに限定されない。給気風量及び排気風量の両方が下限以下となった場合に、CPU401は空調装置Aの運転を停止状態としてもよい。変形例1において、補助ファン60を備える場合も同様である。
また、前述した実施形態では、給気風量及び排気風量は、風量センサ、又は給気ファン及び排気ファンのモータの消費電力と回転数とから求めているが、本開示はこれに限定されず、他の方法にて換気風量を求めることもできる。例えば、給気又は排気が行われるダクトの断面積と、当該ダクトを流れる風の風速をセンサで検知し、この検知した風速と断面積とから換気風量を求めることもできる。また、予め断面積が分かっているノズルの風を通し、当該ノズルの入口と出口の圧力差(圧力降下)に基づいて、ノズルを流れる風量を求めることもできる。
また、前述した実施形態では、換気装置内に直交型の全熱交換器を配設しているが、ロータの回転により還気からの熱回収を行う回転型の全熱交換器を採用することもできる。また、換気装置における、かかる全熱交換器の採用を省略することもできる。
また、前述した実施形態では、補助ファン60は室内に空気を供給する給気用補助ファン及び室内から空気を排出する排気用補助ファンを備えているが、これに代えて、室内に給気をする給気用補助ファンだけとしてもよいし、また、室内から排気をする排気用補助ファンだけとすることもできる。
また、前述した実施形態では、リモートコントローラの表示部を警報部として機能させ文字情報やシンボル等で警報を発しているが、視覚による警報以外に、又は、視覚による警報とともに聴覚に訴える音声による警報を用いることもできる。
10 : 室外機
11 : 液冷媒配管
12 : ガス冷媒配管
13 : 圧縮機
14 : 四路切換弁
15 : 室外熱交換器
16 : 室外膨張弁
17 : 液閉鎖弁
18 : ガス閉鎖弁
19 : 室外ファン
20 : 室内機
21 : 室内膨張弁
22 : 室内熱交換器
23 : 室内ファン
24 : 冷媒センサ
25 : 制御部
30 : 換気装置
31 : 給気ダクト
32 : 還気ダクト
33 : 全熱交換器
34 : 給気ファン
35 : 排気ファン
36 : 制御部
37 : 給気風量検出部
38 : 排気風量検出部
40 : 集中コントローラ
50 : リモートコントローラ
51 : 表示部
52 : 制御部
53 : 入力部
60 : 補助ファン
61 : 給気用補助ファン
62 : 排気用補助ファン
63 : 送風ダクト
64 : 送風ダクト
65 : 電動ダンパ
66 : 電動ダンパ
67 : 制御部
251 : CPU
252 : 記憶部
253 : 送受信部
361 : CPU
362 : 記憶部
363 : 送受信部
401 : CPU
402 : 記憶部
403 : 送受信部
411 : CPU
412 : 記憶部
413 : 送受信部
521: CPU
522: 記憶部
523: 送受信部
671: CPU
672: 記憶部
673: 送受信部
A : 空調装置
R : 室内(被空調空間)

Claims (9)

  1. 圧縮機と、冷媒との熱交換により調和空気を生成する熱交換器(22)とを有する空調装置(A)と、
    前記空調装置(A)と通信可能に接続され、給気ファン(34)及び/又は排気ファン(35)を有する換気装置(30)と、
    前記換気装置(30)の風量相当値を検出する風量検出部(37、38)と、
    制御部(36)と、
    を備え、
    前記制御部(36)は、前記風量検出部(37、38)から取得した風量相当値が第1の所定値以下であると判断すると、前記圧縮機(13)を停止させることによって前記空調装置(A)の運転を停止状態にし、
    前記第1の所定値は、換気によって冷媒漏洩の安全対策とするために必要な換気量に対応する風量相当値である、空調換気システム(S)。
  2. 前記換気装置(30)は給気ファン(34)及び排気ファン(35)を有しており、
    前記風量検出部(37、38)は、前記給気ファン(34)による給気風量相当値を検出する給気風量検出部(37)と、前記排気ファン(35)による排気風量相当値を検出する排気風量検出部(38)とを含み、
    前記制御部(36)は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値がそれぞれの目標風量に近づくように、前記給気ファン(34)及び前記排気ファン(35)の回転数を調節する風量一定制御を行い、風量一定制御中に、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が前記第1の所定値以下であると判断すると、前記空調装置(A)の運転を停止状態にする、請求項1に記載の空調換気システム(S)。
  3. 前記検出された風量相当値に基づいて警報を出す警報部(51)を備え、
    前記制御部(36)は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が、前記第1の所定値より多く、且つ、前記第1の所定値より多い第2の所定値以下であると判断すると、前記警報部(51)に警報を出させる、請求項2に記載の空調換気システム(S)。
  4. 前記空調換気システム(S)は、前記空調装置(A)の運転を操作するためのリモートコントローラ(50)を更に備え、
    前記制御部(36)は、前記風量検出部(37)から取得した風量相当値が第1の所定値以下であると判断すると、前記リモートコントローラ(50)による前記運転操作を禁止する、請求項1に記載の空調換気システム(S)。
  5. 前記空調換気システム(S)は、前記空調装置(A)の運転を操作するためのリモートコントローラ(50)を更に備え、
    前記制御部(36)は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が第1の所定値以下であると判断すると、前記リモートコントローラ(50)による前記運転操作を禁止する、請求項2又は3に記載の空調換気システム(S)。
  6. 前記空調換気システム(S)は換気風量を補足する補助ファン(40)を更に備え、
    前記制御部(36)は、前記給気風量相当値及び前記排気風量相当値のうち少なくとも一方が、第1の所定値より多く、且つ、前記第1の所定値より多い第2の所定値以下であると判断すると、前記補助ファン(40)を作動させる、請求項3又は5に記載の空調換気システム(S)。
  7. 前記制御部(36)は、前記給気風量相当値と前記補助ファンの給気風量相当値との合計及び前記排気風量相当値と前記補助ファンの排気風量相当値との合計のうち少なくとも一方が前記第1の所定値以下であると判断すると、前記空調装置(A)の運転を停止状態にする、請求項6に記載の空調換気システム(S)。
  8. 前記給気ファン(34)による給気風量及び前記排気ファン(35)による排気風量が、それぞれ、当該給気ファン(34)の回転数及び消費電力、並びに、当該排気ファン(35)の回転数及び消費電力に基づいて決定される、請求項2、3、5、6及び7のいずれか一項に記載の空調換気システム(S)。
  9. 前記制御部(36)は、前記風量検出部(37、38)から取得した風量相当値が第3の所定値以下であり、且つ、前記第1の所定値より大きいと判断すると、前記給気ファン(34)及び前記排気ファン(35)のうちの少なくとも一方の回転数を増加させ、前記回転数を増加させた後に、前記風量相当値が前記第1の所定値以下であると判断すると、前記空調装置(A)の運転を停止状態にする、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の空調換気システム(S)。
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