JP2004239392A - Hydraulic pressure unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、油圧装置に関し、特に慣性モーメントを具備した駆動源により駆動される油圧ポンプモータと、油圧ポンプモータで発生された圧力により駆動される負荷を有する油圧装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の油圧装置は、所要量の慣性を内在又は負荷により具備した駆動源によって、油圧ポンプモータを駆動して定圧油圧源を構成し、さらに要求負荷に応じた周辺素子を配備し、高圧小流量から低圧大流量への作動油を負荷へ供給できるように、エネルギ蓄積装置或いは油圧シリンダ等を含む負荷の状況に応じて制御弁を開閉することにより負荷に対して油圧エネルギを供給することを可能とする油圧装置があった。
【0003】
【特許文献】
特願2001−356727号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の油圧装置にあっては、駆動源の回転数を基に制御弁の制御を行っており、負荷装置に対して供給されるエネルギ量である圧力値の変動が大きい。 つまり、圧力値の変動が大きいと、負荷装置が必要とするエネルギ量に応じ安定したエネルギ供給を行うことができない。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり、安定したエネルギを供給するためにアキュムレータ内に蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサとタイマーにより第1の制御弁の開閉制御を行うことを特徴としている。
すなわち本発明は、所要量の慣性を内在又は付加により具備した駆動源と、駆動源によって駆動される油圧ポンプモータと、油圧ポンプモータの吐き出し側から負荷装置の流入側に接続された油路と、油路に油圧ポンプモータの吐き出し口側に入力側を向けた逆止弁と、油圧ポンプモータと逆止弁の間の油路から分岐するアンロード油路と、アンロード油路に介設された第1の制御弁と、第1の制御弁の通過側を作動油タンクへ導く油路と、逆止弁の出力側の前記油路に接続されたアキュムレータと、アキュムレータと負荷装置との間における前記油路中に介設された第2の制御弁と、アキュムレータに蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサと、圧力センサの検出値に基づき前記第1の制御弁ならびに第2の制御弁の切り換え制御を行う制御部を備える油圧装置を特徴としている。
この構成では、アキュムレータに蓄積されているエネルギ量を正確に把握できることから、アキュムレータに常時安定したエネルギを蓄積制御することが可能となる。
【0006】
また、制御部に第1のタイマーおよび第2のタイマーを備え、圧力センサからの検出値が規定値以下なると第1のタイマーをスタートさせるとともに前記第1の制御弁を阻止側に切り換え前記第1のタイマーのタイムアップに基づき前記第2のタイマーをスタートさせるとともに第2のタイマーがタイムアップするまでの間前記第1の制御弁を通過側に切り換える制御を行うことで、アキュムレータに対して必要とするエネルギを効率よく供給できることから好ましい。
また、タイマー設定値は、油圧ポンプモータの供給油量、負荷側の必要油量およびアキュムレータの予圧設定値により決定される。
この構成では、アキュムレータに蓄積されているエネルギ量が負荷が必要とするエネルギ量を下回った場合もしくは下回る可能性が出てきた場合に、第1の制御弁をタイマーに基づいて開閉制御することにより効率よく安定したエネルギ供給を図ることが可能となる。
【発明の実施の形態】
【0007】
本発明の好ましい実施形態について、以下、図示例とともに説明する。図1は、油圧装置の構成要素と、それらを結合する流路による油圧回路を示す図である。
【0008】
駆動源10は、ここでは電動機を使用する。駆動源10の軸には慣性体、具体的にはフライホイール71が取り付けられている。フライホイール71は、駆動源10により回転駆動された場合、慣性により回転エネルギが蓄積されていく。このフライホイール71の中心には軸が接続されており、この軸を通して駆動源10からの駆動力が油圧ポンプモータ11に伝えられ、油圧ポンプモータ11が駆動される。駆動源10が大きな慣性モーメントを有する場合、すなわち駆動源10に慣性が内在されている場合には、フライホイール71は省略することができる。
【0009】
油圧ポンプモータ11は、駆動源10に直接もしくはフライホイール71を介して接続され、駆動源10の駆動に伴い作動油タンク40から作動油を吸い上げソレノイド式の第2の制御弁2の流入側に対して形成された管路101に作動油を吐き出す。
【0010】
第1の制御弁1は、ソレノイド式の制御弁であり、管路101から分岐点61を介して接続され、第1の制御弁1を通過して作動油タンク40へ導くアンロード油路102中に設けられている。
【0011】
逆止弁21は、分岐点61から第2の制御弁2への下流側の管路101に分岐点61に対して入力側を向けて設けられている。
【0012】
アキュムレータ31は、逆止弁21と第2の制御弁2の間の管路103に接続点62を介して設けられている。
【0013】
ここで逆止弁21は、アキュムレータ31に蓄積された作動油の油圧ポンプモータ11側への逆流を阻止する働きを備える。
【0014】
油圧シリンダ12は、第2の制御弁2の流出側ポートから延びる管路104に流入側を向けて設けられている。また、油圧シリンダ12の流出側には作動油タンク40が設けられている。また、本発明では、負荷を油圧シリンダ12と称して説明する。
【0015】
制御部80は、第1乃至第2の制御弁の開閉制御ならびにアキュムレータ31内に蓄積された作動油の圧力値を検出する圧力センサ51からの検出信号を入力することで、アキュムレータの圧力値を監視することを可能とするマイクロコンピュータ等から構成されるものである。
ここで制御部80は、圧力センサ51からの検出信号を常時また間欠的に監視を行い第1の制御弁1乃至第2の制御弁の開閉制御を行っている。具体的には、圧力センサ51からの検出信号に応じた検出値に対応するタイマー1およびタイマー2の時間を予め設定したテーブルを備え、前記テーブルの値に基づき第1の制御弁の開閉制御を行う。
【0016】
次に前段で説明した各構成がどのように負荷である油圧シリンダ12を動作させるのかについて説明する。駆動源10を始動し、油圧ポンプモータ11を設定された回転数で運転している場合には、作動油は作動油タンク40から油圧ポンプモータ11に吸入される。油圧ポンプモータ11に吸入された作動油は、油圧ポンプモータ11から吐き出され、吐出側の管路101から、管路102、第1の制御弁1をとおり、作動油タンク40に流れる。ここで、制御回路は圧力センサ51の検出信号値に応じた第1乃至第2のタイマー値を開閉弁制御テーブルから抽出する。
抽出された値を第1のタイマーおよび第2のタイマーにセットする。また、セット後タイマーをスタートさせ第1のタイマー終了までの時間第1の制御弁1を阻止側に切り換える。さらに、第1のタイマーの終了に応じて第2のタイマーをスタートさせ第2のタイマー終了までの時間、第1の制御弁1を通過側に切り換える制御を行う。
【0017】
制御部80の制御に基づき第1の制御弁1が通過側のポジションにある場合には、管路102、第1の制御弁1および作動油タンク40へつながる管路はアンロード油路を形成する。この状態で、制御部80内の第1のタイマー終了に基づき第1の制御弁1のポジションを通過側から阻止側に切り換えると、駆動源10により駆動される油圧ポンプモータ11によって、作動油が、管路101中の接続点61の下流側に接続された逆止弁21を通過し、負荷側へと供給される。また、第1の制御弁1のポジションを通過側から阻止側に切り換えた時には、駆動源10により設定回転数で運転される油圧ポンプモータ11が連続的に発生できる吐出圧力、すなわち油圧ポンプモータ11の通常運転時に発生する吐出圧力よりも高い圧力が発生する。この高圧の作動油は、第2の制御弁2のポジションが阻止側にある時、アキュムレータ31に供給され、作動油つまりエネルギがアキュムレータ内に蓄積される。
【0018】
この高圧が発生する理由についてさらに詳細に説明する。駆動源10は、発生可能なトルクがQmである場合、駆動源10により駆動される油圧ポンプモータ11のトルクをQpとすると、損失を無視した場合には、Qm=Qpの関係が成立することはあきらかである。ここで、駆動源10の持つ慣性モーメントをI、角速度をωとすると、駆動源10が加速又は減速する際に要する慣性トルクはI・dω/dtで表せる。なお、I・dω/dtは加速時には+、減速時には−の値を持つことになる。
【0019】
本実施形態では、第1の制御弁1のポジションが通過側の状態にある場合には、駆動源10は設定回転数を維持するように図示していない回転計からの回転数を基に制御される。第1の制御弁1のポジションが阻止側に切り換えられた時、油圧ポンプモータ11は負荷を受けて、駆動源10が減速することになるが、前述したように駆動源10の慣性トルクI・dω/dtがQmに加算されることとなり、Qp=Qm−I・dω/dtの関係が成立する。よって、駆動源10の減速による慣性のトルクが付加されることにより、通常運転時の油圧ポンプモータ11の入力トルクQmよりも大きいトルクが油圧ポンプモータ11に入力される。その一方で、油圧ポンプモータ11の吐出圧力は、負荷圧力に応じて上昇する。その結果、圧力上昇した作動油が下流側の負荷に供給されるのである。
【0020】
これまでの説明は、第1の制御弁1のポジションを通過側から阻止側に切り換える動作を1回だけ行った場合についてのみであったが、阻止側から通過側に切り換え、再び阻止側に切り換える動作を反復することがきる。
【0021】
このように、本実施形態では、より小さい駆動源で高い油圧を供給することができるので、負荷が必要とする最大負荷トルクに合わせた出力トルクを備える駆動源を設けることなく、駆動させることが可能であり、経済的にも大きなメリットがある。
【0022】
次に逆止弁21の出力側について説明すると、逆止弁21の出力側にはアキュムレータ31が接続されており、第1の制御弁1が通過側から阻止側に切り換えることにより圧力上昇した作動油がアキュムレータ内に流れエネルギを蓄えることができる。
アキュムレータに蓄えられたエネルギと管路103の作動油圧力を圧力センサ51により検出することができる。
【0023】
つづいて、この圧力センサで検出された値が制御部80に伝えられ、制御部は負荷装置が必要とするエネルギに応じた値に達しているか否かの判断を行い、負荷装置が必要とするエネルギ量に相当する値であった場合には、第2の制御弁2を阻止側から通過側に切り換える制御を制御部80は行う。また、第2の制御弁2を通過側に切り換えることで、アキュムレータ31から作動油が油圧シリンダに流入し、油圧シリンダが稼働する。油圧シリンダを稼働させた作動油は油圧シリンダから吐き出され作動油タンク40へ流れる。
【0024】
以上、駆動源10で作り出されたエネルギを一度アキュムレータに蓄積することで、駆動源が作り出すことが可能な範囲以上の高エネルギ量を効率よくここでは油圧シリンダとする負荷装置に供給することができる。
【0025】
図2は、油圧装置を制御する制御部80の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに基づき本発明の第1の制御弁ならびに第2の制御弁の動作を詳細に説明する。また、実施例の負荷装置は、油圧シリンダを用いており必要な時に稼働されるよう構成されている。つまり、常時稼働しているのではなく必要とされる場合に限り第2の制御弁を通過側に切り換え作動油を供給する構成としている。もちろん、アキュムレータ内に油圧シリンダが必要とするエネルギが蓄えられていない場合には、第2の制御弁を通過側に切替ることはしないものとする。
【0026】
S301で駆動源を動作させるにあたり、第1の制御弁1を通過側に切替るとともに第2の制御弁2を阻止側に切り換える。
次に、S302で駆動源を動作させる。これにより駆動源10の軸に接続されたフライホイール71ならびに油圧ポンプモータが11回転を始める。つづいて、油圧ポンプモータ11は、作動油タンク40から作動油を吸い上げ油圧ポンプモータ11の吐き出側の管路101に対して作動油を吐き出す。油圧ポンプモータ11から吐き出された作動油は、管路101、管路102に流れ第1の制御弁1を通過して作動油タンク40に流れる。つまり、アンロード状態、すなわち油圧ポンプモータ11の負荷を除去した状態を形成する。ここでは、駆動源に対して回転数を上昇させることにで十分な慣性トルクを持たせる。また、図示していないが作動油タンク40は、第1の制御弁に接続される作動油タンク40、油圧ポンプモータ11に接続される作動油タンク40ならびに油圧シリンダ12に接続される作動油タンク40と接続されている。
【0027】
次に、S303で第1の制御弁1を阻止側に切り換える。この切り換え動作により、駆動源10で駆動される油圧ポンプモータ11によって圧力上昇した作動油が逆止弁21を通過し逆止弁21の出力側に供給される。つづいて、逆止弁21出力側に供給された作動油が第2の制御弁2が阻止側に切り換えられていることで行き場を失いアキュムレータ31内に流れ込む。また、逆止弁21は、逆止弁21を通過した作動油を逆止弁21の入力側に対して逆流することを阻止する働きを持っている。
【0028】
次に、S304で圧力センサ51からの検出値と負荷装置が必要とするエネルギ量を満たしているか否かの判断をする。S304の判定が「Y]の場合、S305で第1の制御弁1を通過側に切り換え処理を行い、再びS304の判定ステップに移る。ここでは、アンロードを形成し駆動源に慣性トルクを持たせるために回転数を上昇させる処理を行っている。
【0029】
次にS304の判定が「N」の場合、すなわちアキュムレータ30に負荷装置が必要とするエネルギ量が蓄積されていなければ、S306で図3記載の開閉弁制御テーブルを基に、圧力センサ51の検出値に対応する第1のタイマーならびに第2のタイマー値をそれぞれ取得しそれぞれのタイマーに対してセットを行う。第1のタイマーならびに第2のタイマー値は事前の実験データを基に最適な値が制御部80に記憶されているもとする。
【0030】
次にS307で第1のタイマーをスタートさせるとともにS308で第1の制御弁1を阻止側に切り換え、S309で第1のタイマーがタイムアップするまでこの状態を維持する。これにより、駆動源10で駆動される油圧ポンプモータ11によって圧力上昇した作動油は、逆止弁21を通過し逆止弁21の出力側に供給され、逆止弁21出力側に供給された作動油は、第2の制御弁2が阻止側2bに切り換えられていることから行き場を失いアキュムレータ31内に流れ込みエネルギが蓄えられる。また、S307とS308が逆であっても問題はない。また、それぞれのタイマーは、スタートと同時に減算されているものとする。
【0031】
次に、S309で第1のタイマーのタイムアップを検出すると、S310で第2のタイマーをスタートさせるとともにS311で第1の制御弁1を通過側に切り換え、S312で第2のタイマーがタイムアップするまでこの状態を維持する。これにより、アンロードを形成し駆動源に慣性トルクを持たせるために回転数を上昇させる処理を行っている。
【0032】
次に、S312で第2のタイマータイムアップを検出することにより、再びS304に戻り圧力センサ51からの検出値と負荷装置が必要とするエネルギ量を満たしているか否かの判断をする。つまり、負荷装置が必要とするエネルギ量を満たすまでS306,S307,S308,S309,S310,S311,S312を繰り返す。これにより、常に圧力センサ51の出力値を監視することで、安定してたエネルギを負荷装置に供給できる状態を維持することができる。
【0033】
なお、第1のタイマーと第2のタイマーを実施例では分けて説明したが、タイマーを分けずに一つのタイマーで制御することも可能である。この場合、第1のタイマー値をタイマーにセットした後、タイマーのタイムアップに基づき第2のタイマー値をタイマーにセットすれば良い。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の油圧装置は、駆動源単体では発生できない高エネルギを第1の制御弁および第2の制御弁の開閉制御を行うことで、負荷装置が必要とするエネルギをアキュムレータに蓄積することができる。これにより、負荷装置が必要とするエネルギ量に応じた駆動源を設ける必要が無くなった。つまり、高エネルギを発生するために大型モータを使用する必要が無くなったことでコストの削減効果がある。さらに、アキュムレータ内に蓄積されたエネルギ量を圧力センサで検出することにより、従来駆動源の回転数で切り換え制御していた第1の制御弁を、圧力センサの検出値を参照することで、もっとも効率よく安定したエネルギをアキュムレータ内に蓄積することが可能となった。つまり、安定したエネルギをアキュムレータ内に蓄えることが可能となったことで、負荷装置に安定したエネルギ供給を実現することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の油圧装置の構成要素および油圧回路を示す図である。
【図2】上記油圧装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】上記油圧装置でタイマー値が記録されたデータテーブルである。
【符号の説明】
1乃至2は制御弁、10・・・駆動源、11・・・油圧ポンプモータ、12/・・油圧シリンダ、21・・・逆止弁、31・・・アキュムレータ、40/・・作動油タンク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydraulic device, and more particularly, to a hydraulic pump motor driven by a drive source having a moment of inertia and a load having a load driven by pressure generated by the hydraulic pump motor.
[0002]
[Prior art]
A conventional hydraulic device is configured such that a hydraulic pump motor is driven by a driving source having a required amount of inertia inherently or by a load to form a constant-pressure hydraulic source, and peripheral elements according to a required load are further provided. It is possible to supply hydraulic energy to the load by opening and closing the control valve according to the condition of the load including the energy storage device or the hydraulic cylinder so that the hydraulic oil can be supplied to the load from the low pressure and large flow rate to the load. There was a hydraulic device.
[0003]
[Patent Document]
Japanese Patent Application No. 2001-356727 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the hydraulic device having the above-described configuration, the control valve is controlled based on the rotation speed of the drive source, and the pressure value, which is the amount of energy supplied to the load device, fluctuates greatly. That is, if the pressure value fluctuates greatly, stable energy supply cannot be performed according to the amount of energy required by the load device.
[Means for Solving the Problems]
[0005]
The present invention has been made to solve the problem of the conventional configuration, and has a pressure sensor and a timer for detecting the amount of energy stored in the accumulator in order to supply stable energy. The opening and closing control of the first control valve is performed.
That is, the present invention provides a drive source having a required amount of inertia inherently or additionally, a hydraulic pump motor driven by the drive source, and an oil passage connected from the discharge side of the hydraulic pump motor to the inflow side of the load device. A check valve with the input side facing the discharge port side of the hydraulic pump motor in the oil passage, an unload oil passage branching from the oil passage between the hydraulic pump motor and the check valve, and an intervening oil passage in the unload oil passage A first control valve, an oil passage that guides the passage side of the first control valve to the hydraulic oil tank, an accumulator connected to the oil passage on the output side of the check valve, and an accumulator and a load device. A second control valve interposed in the oil passage, a pressure sensor for detecting an amount of energy stored in an accumulator, the first control valve and the second control based on a detection value of the pressure sensor. Controls valve switching It is characterized in a hydraulic apparatus comprising a control unit.
With this configuration, since the amount of energy stored in the accumulator can be accurately grasped, it is possible to constantly control the accumulation of stable energy in the accumulator.
[0006]
The control unit includes a first timer and a second timer. When the detection value from the pressure sensor becomes equal to or less than a specified value, the control unit starts the first timer and switches the first control valve to a blocking side to switch the first control valve to the blocking side. By starting the second timer based on the expiration of the timer and performing control to switch the first control valve to the passing side until the second timer expires, it is necessary for the accumulator Is preferable because the energy to be supplied can be supplied efficiently.
The timer set value is determined by the supply oil amount of the hydraulic pump motor, the required oil amount on the load side, and the preload set value of the accumulator.
In this configuration, when the amount of energy stored in the accumulator falls below or possibly falls below the amount of energy required by the load, the first control valve is opened / closed based on a timer to control opening and closing. It is possible to efficiently and stably supply energy.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0007]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing components of a hydraulic device and a hydraulic circuit formed by flow paths connecting the components.
[0008]
The
[0009]
The hydraulic pump motor 11 is connected to the
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
Here, the
[0014]
The
[0015]
The
Here, the
[0016]
Next, how the respective components described in the preceding paragraph operate the
The extracted values are set in a first timer and a second timer. Further, after setting, the timer is started and the
[0017]
When the
[0018]
The reason why the high pressure is generated will be described in more detail. When the torque that can be generated is Qm and the torque of the hydraulic pump motor 11 driven by the
[0019]
In the present embodiment, when the position of the
[0020]
Although the description so far has been made only when the operation of switching the position of the
[0021]
As described above, in the present embodiment, since a high hydraulic pressure can be supplied by a smaller drive source, the drive can be performed without providing a drive source having an output torque corresponding to the maximum load torque required by the load. It is possible and has great economic benefits.
[0022]
Next, the output side of the
The energy stored in the accumulator and the hydraulic oil pressure in the
[0023]
Subsequently, the value detected by the pressure sensor is transmitted to the
[0024]
As described above, once the energy generated by the
[0025]
FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the
[0026]
In operating the drive source in S301, the
Next, the driving source is operated in S302. Thereby, the
[0027]
Next, in S303, the
[0028]
Next, in S304, it is determined whether or not the detection value from the
[0029]
Next, if the determination in S304 is “N”, that is, if the energy amount required by the load device is not accumulated in the accumulator 30, the detection of the
[0030]
Next, in S307, the first timer is started, and in S308, the
[0031]
Next, when the time-up of the first timer is detected in S309, the second timer is started in S310, the
[0032]
Next, by detecting the second timer time-up in S312, the process returns to S304 again to determine whether or not the detected value from the
[0033]
Although the first timer and the second timer are described separately in the embodiment, it is also possible to control with one timer without dividing the timer. In this case, after setting the first timer value in the timer, the second timer value may be set in the timer based on the expiration of the timer.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the hydraulic device of the present invention controls the opening and closing of the first control valve and the second control valve to generate high energy that cannot be generated by the drive source alone, thereby transferring the energy required by the load device to the accumulator. Can be accumulated. This eliminates the need to provide a driving source according to the amount of energy required by the load device. In other words, there is no need to use a large motor to generate high energy, so that there is an effect of reducing costs. Further, by detecting the amount of energy stored in the accumulator by the pressure sensor, the first control valve, which has conventionally been controlled to be switched by the rotation speed of the drive source, can be most referenced by referring to the detection value of the pressure sensor. Efficient and stable energy can be stored in the accumulator. That is, since it is possible to store stable energy in the accumulator, there is an effect that stable energy supply to the load device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing components and a hydraulic circuit of a hydraulic device of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the hydraulic device.
FIG. 3 is a data table in which timer values are recorded in the hydraulic device.
[Explanation of symbols]
Claims (3)
この駆動源によって駆動される油圧ポンプモータと、
前記油圧ポンプモータの吐き出し側から負荷装置の流入側に接続された油路と、前記油路に油圧ポンプモータの吐き出し口側に入力側を向けた逆止弁と、
前記油圧ポンプモータと前記逆止弁の間の油路から分岐するアンロード油路と、前記アンロード油路に介設された第1の制御弁と、
前記第1の制御弁の通過側を作動油タンクへ導く油路と、
前記逆止弁の出力側の前記油路に接続されたアキュムレータと、
前記アキュムレータと負荷装置との間における前記油路中に介設された第2の制御弁と、
前記アキュムレータに蓄積されたエネルギ量を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出値に基づき前記第1の制御弁ならびに第2の制御弁の切り換え制御を行う制御部を備えたことを特徴とする油圧装置。A drive source having a required amount of inertia inherently or additionally;
A hydraulic pump motor driven by the drive source,
An oil passage connected from the discharge side of the hydraulic pump motor to the inflow side of the load device, a check valve having an input side directed to the discharge port side of the hydraulic pump motor in the oil passage,
An unload oil passage branched from an oil passage between the hydraulic pump motor and the check valve, a first control valve interposed in the unload oil passage,
An oil passage for guiding the passage side of the first control valve to a hydraulic oil tank;
An accumulator connected to the oil passage on the output side of the check valve;
A second control valve interposed in the oil passage between the accumulator and the load device;
A pressure sensor for detecting an amount of energy stored in the accumulator,
A hydraulic device comprising: a control unit that performs switching control of the first control valve and the second control valve based on a detection value of the pressure sensor.
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