ダイビングレギュレーターの仕組み

ダイビングレギュレーターのメカニズムは、水中ダイビング用の呼吸ガスを供給するシステムで使用されるガス圧力レギュレーターのコンポーネントの配置と機能です。フリーフローレギュレーターとデマンドレギュレーターはどちらも、下流圧力の機械的フィードバックを使用して、各ステージの上流の高圧側から下流の低圧側へのガスの流れを制御するバルブの開度を制御します。^[1]流量は、下流圧力を最大需要時に維持できるほど十分でなければならず、感度は、下流圧力の小さな変化で必要な最大流量を提供し、供給圧力の大きな変化に対して流れを不安定にすることなく適切でなければなりません。オープンサーキットスキューバレギュレーターは、変化する周囲圧力に対しても機能する必要があります。これらは比較的過酷な海水環境で機能しなければならない生命維持装置であるため、堅牢で信頼性が高くなければならず、ヒューマンインターフェースは数時間にわたって快適でなければなりません。

ダイビングレギュレーターは、機械式バルブを使用しています。^[1]ほとんどの場合、第一段階と第二段階の両方に周囲圧力のフィードバックがありますが、一定の絶対上流圧力を必要とするリブリーザーのオリフィスを通る一定の質量流量を可能にするためにこれを回避する場合を除きます。背圧レギュレーターは、ガス回収システムで使用され、水面給気ダイビングで高価なヘリウムベースの呼吸ガスを節約し、高圧チャンバーの内蔵呼吸システムから吐き出されたガスの安全な排出を制御します。

ここでは、レギュレーターの各部品について、シリンダーから最終使用までのガスの流れに沿って下流順に主要な機能グループとして説明します。詳細は、メーカーやモデルによって大幅に異なる場合があります。

ガス圧力レギュレータは、ダイビング用の呼吸ガスの供給と取り扱いにおいて、さまざまな用途に使用されています。減圧レギュレータは、デマンドおよびフリーフローオープンサーキット呼吸装置、リブリーザー装置、およびガス混合手順において、ダイバーに供給するガス圧力を下げるために使用されます。背圧レギュレータは、ダイビングチャンバーの内蔵呼吸システムの排気システム、および使用済みのヘリウムベースの呼吸ガスを回収してリサイクルする際に使用されます。これらのレギュレータの一部は水中で動作する必要がありますが、その他のレギュレータは水面下のサポートエリアのより許容される条件で動作します。すべてが一貫して確実に動作する必要がありますが、一部は、単一障害点が人命を危険にさらすことが許されない、安全性が極めて重要な生命維持システム の一部です。

スキューバレギュレータの第一段階は、2種類の標準タイプのフィッティングのいずれかを使用してシリンダーバルブに接続できます。国際コネクタとしても知られるCGA 850コネクタは、ヨーククランプを使用するか、DINネジフィッティングを使用してダイビングシリンダーのバルブに接続します。空気以外のガス用のスキューバレギュレータコネクタには、欧州規格もあります。^[2]

CGA 850 ヨーク コネクタ (形状から A クランプと呼ばれることもあります) は、北米やその他のいくつかの国で最も一般的なレギュレータ接続です。レギュレータの高圧入口開口部をシリンダ バルブの出口開口部にクランプし、シリンダ バルブの接触面の溝にある O リングで密閉します。ユーザーはクランプを指で締めて、シリンダ バルブとレギュレータの第 1 ステージの金属面を接触させ、バルブとレギュレータの放射面の間で O リングを圧縮します。バルブが開くと、ガス圧によって O リングが溝の外側の円筒面に押し付けられ、密閉が完了します。ダイバーは、ヨークを締めすぎないように注意する必要があります。締めすぎると、工具なしで取り外せなくなる可能性があります。逆に、十分に締めないと、圧力によって O リングが押し出され、呼吸ガスが大幅に失われる可能性があります。ダイバーが深海にいるときにこれが発生すると、深刻な問題になる可能性があります。ヨーク継手は最大240バール（3,500psi）の動作圧力まで定格されています。^[3]

CGA 850 バルブの出口は、バルブ本体の平らな面にあり、同心円状の面シール O リング溝の内側にあります。バルブ本体の反対側の面には、O リング溝と同軸の円錐状のくぼみがあります。ヨーク クランプはバルブ本体の周りにフィットし、レギュレータ入口のシール面は O リング溝の上に収まります。円錐状の先端を持つネジがくぼみにあり、締めるとバルブ本体に押し付けられ、レギュレータ入口のシール面が O リングに引き寄せられます。このネジは、バルブが全シリンダ圧力で開かれ、通常の動作負荷 (軽微な衝撃や、レギュレータをハンドルとして使用してセットを持ち上げる場合など) がかかった状態でレギュレータ入口とバルブ本体の間に金属同士の接触が維持されるよう、十分に締め付ける必要があります。そうしないと、O リングの押し出しによるシールの破損と、それに伴う呼吸ガスの損失を防ぐことができます。また、ネジは締めすぎないようにしてください。使用後は手で取り外す必要があります。ヨークの剛性は設計によって異なり、締め付けは手作業で、ユーザーの裁量に任されています。幸い、この機構は接触力の変化に対してかなり許容性があります。バルブが開くと、O リングにかかる​​ガス圧によって O リングが溝の外側の円筒面とレギュレータ入口の面に押し付けられ、O リングがこれらの部品の接触面に向かって押し込まれます。圧力によってレギュレータがバルブ本体から押し出される力が働き、ねじの予圧が不十分な場合はクランプの弾性によってバルブとレギュレータの間に隙間ができ、そこから O リングが押し出される可能性があります。これが発生するとガスが急速に失われるため、バルブを閉じてクランプを緩め、O リングを検査し、場合によっては交換する必要があります。水中で押し出された O リングからの回収は不可能な場合が多く、独立したガス供給源への脱出または緊急浮上が必要になる場合があります。^[要出典]

DIN 継手は、シリンダーバルブへのねじ込み接続の一種です。DIN システムは世界的にはあまり一般的ではありませんが、300 バールまでの高圧力に耐えられるという利点があり、高圧鋼シリンダーを使用できます。使用中に何かにぶつかっても O リングシールが破裂しにくくなります。DIN 継手はヨーロッパの多くの国で標準であり、ほとんどの国で利用できます。多くのテクニカルダイバーは、DIN 継手の方が安全で、より安全であると考えています。^{[4] : 117}

DINバルブは232バールと300バールの圧力定格で製造されています。ネジの数と接続の詳細構成は、フィラーアタッチメントまたはレギュレーターアタッチメントとシリンダーバルブの互換性のない組み合わせを防ぐように設計されています。^[5]

• 232バールDIN（5ネジ、G5/8）アウトレット/コネクタ＃13、DIN 477パート1に準拠。^[5]
• 300 bar DIN（7スレッド、G5/8）アウトレット/コネクタ＃56、DIN 477パート5 - これらは5スレッドDINフィッティングに似ていますが、300 barの動作圧力に定格されています。^[5] 300 barの圧力は、ヨーロッパのダイビングや米国の洞窟ダイビングでは一般的です。

232 および 300 bar DIN 出口コネクタをバルブに密封するための O リング溝は、ISO 12209 規格で内径 12 mm、外径 17 mm と指定されており、当初の溝深さは 1.9 mm でしたが、2003 年に 2.0 mm に増加しました。O リングの仕様は、内径 11.2 mm、断面直径 2.65 mm です。これは、公称寸法が 12.37 ミリメートル (0.487 インチ) x 2.62 ミリメートル (0.103 インチ) の帝国標準サイズ 112 O リングに非常に近く、この O リングはほとんどのレギュレータで使用されています。 Apeks、Atomic、ScubaProなどのメーカーは、公称寸法10.77ミリメートル（0.424インチ）x 2.62ミリメートル（0.103インチ）のサイズ111 Oリングに適合する、わずかに小さい溝を使用しています。CressiとPoseidonの溝は元の規格に近く、最も適合するOリングは公称寸法11.3 mm x 2.4 mmのBS ISO 3601メートルサイズのOリングですが、これには標準的なヤードポンド法の同等品はありません。 ^[6]

DIN第一ステージをヨークフィッティングバルブ付きのシリンダーに取り付けるためのアダプター（ヨークアダプターまたはAクランプアダプター）と、ヨーク第一ステージをDINシリンダーバルブに取り付けるためのアダプター（プラグアダプターとブロックアダプター）が用意されています。^{[4] : 118}

いくつかのメーカーは、シリンダーバルブ接続の選択のみが異なる、それ以外は同一の第 1 ステージを販売しています。このような場合、ヨークを DIN に、またはその逆に変換するためのオリジナル コンポーネントを購入できる場合があります。変換の複雑さはさまざまであり、通常、メーカー間で部品の互換性はありません。Apeks レギュレーターの変換は特に簡単で、六角レンチとリング スパナのみが必要です。

空気以外のガスが入ったスキューバ シリンダー用のシリンダー バルブもあります。

• 欧州規格EN 144-3:2003では、既存の232 barまたは300 bar DINバルブに似ているが、メートル法のM26×2ネジを備えた新しいタイプのバルブが導入されました。これらは、地球の大気中の自然空気に通常含まれる酸素含有量（つまり、22～100%）を超える酸素含有量のガスを呼吸するために使用することを目的としています。 ^[7] 2008年8月から、欧州連合では、ナイトロックスまたは純酸素を使用するすべてのダイビング機器にこれらが義務付けられました。この新しい規格の背後にある考え方は、シリンダーとレギュレーターをナイトロックス専用にすることで、酸素がクリーンでないシリンダーに濃い混合気が充填されるのを防ぐことです。ただし、新しいシステムを使用しても、新しいバルブを備えたシリンダーが酸素クリーンな状態を保つようにするための人的手順以外は何も残っていません^[7]。これは、以前のシステムが機能していた方法とまったく同じです。 M26x2コネクタを密閉するために使用されるOリングの公称寸法は13.9ミリメートル（0.55インチ）x 2.6ミリメートル（0.10インチ）であり、これは帝国標準サイズ113のOリングとほぼ一致しています。この接続はEU以外ではほとんど見られません。^[6]
• 一部のドレーガー半閉回路レクリエーション用リブリーザー（ドレーガーレイ）には、ナイトロックス混合物で使用するためにM24x2オスネジシリンダーバルブが付属していました。 ^[8]リブリーザーに付属していたレギュレーターには互換性のある接続がありました。

現在、スキューバ ボンベのバルブのほとんどは K バルブ タイプで、これは単純な手動のねじ込み式のオン/オフ バルブです。1960 年代半ばには、J バルブが広く普及していました。J バルブには、タンクの圧力が 300 ～ 500 psi に低下すると流れを制限または遮断するスプリング式バルブが組み込まれており、呼吸抵抗を引き起こし、ダイバーに呼吸ガスが危険なほど不足していることを警告します。予備ガスは、バルブの予備レバーを引くと放出されます。J バルブは、ダイバーが水中のガスを追跡できるようにする圧力計の導入により人気がなくなりました。特に、バルブ タイプは予備空気が誤って放出される危険性があり、バルブのコストと保守が増えるためです。J バルブは、ライトを使っても圧力計が見えないほど視界が悪い場所で作業を行う場合に、今でも時々使用されます。^{[4] : 167–178  [9] : Sec 7.2.2}サイドスピンドルバルブのほとんどは右利き用で、ノブはダイバーの右側にありますが、マニホールドセットやその他のより便利な用途向けに左利き用のバルブも製造されています。スピンドルがバルブとシリンダーを接続するねじ山の軸上にあり、ノブが上部にある軸方向スピンドルバルブや、デュアルアウトレットまたはスキューバマニホールド用接続を備えたさまざまな構成も利用できます。

現代のダイビング レギュレーターのほとんどは、シングル ホース 2 段階デマンド レギュレーターです。これらは、第 1 段階レギュレーターと第 2 段階デマンド バルブで構成されています。低圧ホースはこれらのコンポーネントを接続して呼吸ガスを転送し、ホースの長さと柔軟性の制約内で相対的な動きを可能にします。その他の低圧ホースは、オプションの追加コンポーネントを提供します。

レギュレータの第1ステージは、標準コネクタ（ヨークまたはDIN）を介してシリンダーバルブまたはマニホールドに取り付けられます。シリンダー圧力を中間圧力（通常は周囲圧力より約8〜11バール（120〜160 psi）高い圧力）まで下げます。中間圧力は、中間段圧力、中圧、または低圧とも呼ばれます。呼吸ガスは、ホースを介して第2ステージに供給されます。^{[1] ：17〜20}

バランス型レギュレータの第1ステージは、消費量に応じてタンク圧力が低下しても、中間圧力と周囲圧力の差圧を自動的に一定に保ちます。バランス型レギュレータの設計により、タンク圧力の変化による性能低下を招くことなく、第1ステージのオリフィスを必要な大きさにすることができます。^{[1] : 17–20}

第一段階レギュレータ本体には通常、第二段階レギュレータ、BCD インフレータ、その他の機器用の低圧出口 (ポート) がいくつかある。また、水中圧力計 (SPG)、ガス統合ダイビング コンピュータ、またはリモート ワイヤレス圧力トランスデューサでシリンダ圧力を測定できる高圧出口が 1 つ以上ある。バルブは、低圧ポートの 1 つがプライマリ第二段階レギュレータ用に「Reg」と指定されるように設計されることがある。これは、そのポートにより、最大需要時に呼吸の労力が少なくて済むように、より高い流量が可能になるからである。少数のメーカーは、このプライマリ出口用に標準よりも大きなホースとポート径を備えたレギュレータを製造している。^{[10] : 50}

第一段階内部の機構は、ダイヤフラム型またはピストン型である。どちらのタイプもバランス型またはアンバランス型である。アンバランス型レギュレータでは、シリンダー圧力が第一段階上流バルブを閉じ、中間段階圧力とスプリングがこれに対抗する。シリンダー圧力が下がると閉じる力が小さくなるため、タンク圧力が低いときに調整圧力が上昇する。この圧力上昇を許容範囲内に抑えるために高圧オリフィスのサイズは制限されるが、これによりレギュレータの総流量は減少する。バランス型レギュレータは、シリンダー圧力を利用して第一段階バルブの開放を間接的に阻止することで、あらゆる深度および圧力でほぼ同じ呼吸のしやすさを維持する。^{[1] : 17–20}

ピストン型第一段の一部の部品は、ダイヤフラム型よりも製造が容易で、設計もシンプルです。内部の可動部品の一部が水や水中の汚染物質にさらされる可能性があるため、腐食や汚れが蓄積しやすくなるため、より慎重なメンテナンスが必要になる場合があります。^{[1] : 9–13}

第一段階のピストンは固定されており、バルブのシートに直接作用します。ダイバーがデマンドバルブから息を吸い込むと中間圧力室の圧力が低下し、ピストンが中間圧力室に滑り込むと、ピストンが固定バルブシートから持ち上がります。これで開いたバルブは、チャンバー内の圧力が上昇してピストンをシートに対して元の位置に戻してバルブを閉じるまで、高圧ガスが低圧室に流れ込むことを可能にします。^{[1] : 9–13}

ダイヤフラムタイプのファーストステージは、ピストンタイプよりも複雑で、部品数が多い。その設計は、冷水でのダイビングや、海水、浮遊粒子、シルト、その他の汚染物質を多く含む水中での作業に特に適している。水にさらされる可動部品はバルブ開閉スプリングとダイヤフラムのみで、他の部品はすべて環境から密閉されている。場合によっては、ダイヤフラムとスプリングも環境から密閉されている。^{[11] [1] : 9–13}

ダイヤフラムは、中間圧力室の柔軟なカバーです。ダイバーが第 2 ステージからガスを消費すると、低圧室の圧力が低下し、ダイヤフラムが内側に変形してバルブ リフターを押します。これにより高圧バルブが開き、ガスがバルブ シートを通過して低圧室に流れ込みます。ダイバーが吸入を止めると、低圧室の圧力が上昇し、ダイヤフラムは中立の平らな位置に戻り、バルブ リフターを押さなくなり、次の呼吸が行われるまで流れが遮断されます。^{[1] : 9–13}

レギュレータ ステージが、バルブの可動部品にかかる上流圧力の変化を補正するアーキテクチャを備え、供給圧力の変化がバルブを開くために必要な力に影響を与えない場合、そのステージはバランス型と説明されます。上流および下流バルブ、第 1 ステージと第 2 ステージ、およびダイヤフラムとピストンの動作はバランス型またはアンバランス型にすることができ、ステージの詳細な説明では、これらすべてのオプションのどれが適用されるかを指定します。たとえば、レギュレータには、バランス型のピストン第 1 ステージとバランス型の下流第 2 ステージがある場合があります。バランス型とアンバランス型の両方のピストン第 1 ステージはかなり一般的ですが、ダイヤフラム第 1 ステージのほとんどはバランス型です。第 1 ステージのバランスをとると、レギュレータの全体的なパフォーマンスに大きな影響があります。これは、アンバランスな第 1 ステージであっても、シリンダーからの供給圧力の変動がステージ間圧力の変動よりもはるかに大きいためです。ただし、第 2 ステージは非常に小さな圧力差で動作し、供給圧力の変動に対してより敏感です。ほとんどのトップ レンジ レギュレータには少なくとも 1 つのバランス型ステージがありますが、両方のステージのバランスをとることでパフォーマンスに顕著な違いが生じるかどうかは明らかではありません。^{[1] : 17–20}

中間圧、中圧、または低圧ホースは、呼吸用ガス（通常は周囲圧力より 8 ～ 10 bar 高い）を第 1 段階レギュレータから第 2 段階、またはデマンドバルブに運ぶために使用されます。デマンドバルブはダイバーが口にくわえるか、フルフェイスマスクまたはダイビングヘルメットに取り付けられます。^{[4] : 88} 標準の中間ステージホースの長さは 30 インチ (76 cm) ですが、オクトパスレギュレータでは 40 インチ (100 cm) のホースが標準であり、7 フィート (2.1 m) のホースはテクニカルダイビング、​​特にスペースの制約によりガスを共有しながら一列で泳ぐ必要がある洞窟や難破船の探査で人気があります。他の長さのホースも利用できます。ほとんどの低圧ポートは 3/8" UNF のネジが切られていますが、プライマリデマンドバルブ用に 1/2" UNF ポートが 1 つ付いたレギュレータもいくつか販売されています。高圧ポートはほぼすべて7/16インチUNFです。間違った圧力ポートにホースを接続する可能性はありません。^{[4] : 112}

第 2 段階、またはデマンド バルブは、ダイバーの要求に応じて、中間段階の空気供給の圧力を大気圧まで下げます。ダイバーが息を吸い込むと、下流の圧力が低下し、バルブが作動します。バルブを開くために必要なダイヤフラム上の圧力差は、クラッキング圧力と呼ばれます。

上流バルブでは、可動部が圧力に逆らって作動し、ガスの流れと反対方向に開きます。これらはティルトバルブとして作られることが多く、機械的には非常に単純で信頼性が高いですが、微調整には適していません。^{[4] : 14}

第一ステージが漏れて中間ステージが過剰圧力になった場合、第二ステージの下流バルブが自動的に開き、「フリーフロー」が発生します。上流バルブの場合、過剰圧力の結果、バルブが詰まる可能性があります。これにより呼吸ガスの供給が停止し、ホースが破裂したり、浮力装置を膨らませるバルブなどの別の第二ステージバルブが故障する可能性があります。第二ステージの上流傾斜バルブを使用する場合、中間ホースを保護するために、製造元は第一ステージレギュレータに安全バルブを組み込む必要があります。^{[4] : 9}

商業ダイビングや一部のテクニカルダイビングで使用されるスキューバベイルアウトシステムで見られるように、第1ステージと第2ステージの間に遮断弁が取り付けられている場合、通常、デマンドバルブは分離され、安全弁として機能することはできません。この場合、第1ステージに過圧弁が取り付けられていない場合は、過圧弁を取り付けなければなりません。現在（2016年）のスキューバレギュレーターの第1ステージには過圧安全弁が工場で取り付けられているものはほとんどないため、アフターマーケットアクセサリとして入手可能で、第1ステージの低圧ポートにねじ込むことができます。^[12]

現代のデマンドバルブのほとんどは、上流ではなく下流のバルブ機構を使用しています。下流バルブでは、バルブの可動部分はガスの流れと同じ方向に開き、スプリングによって閉じた状態に保たれます。下流バルブの通常の形式は、入口オリフィスの周りの調整可能な金属製の「クラウン」に対して硬いエラストマーシートを密閉するスプリング式ポペットです。ポペットは、ダイヤフラムによって操作されるレバーによってクラウンから持ち上げられます。^{[4] : 13–15}一般的に使用されるパターンは 2 つあります。1 つは古典的なプッシュプル配置で、作動レバーがバルブシャフトの端に付いていて、ナットで固定されています。レバーのたわみはバルブシャフトの軸方向の引っ張りに変換され、シートがクラウンから持ち上げられ、空気が流れるようになります。^{[4] : 13}もう 1 つはバレルポペット配置で、ポペットはレギュレータ本体を横切るチューブに囲まれ、レバーはチューブの側面のスロットを介して操作されます。チューブの遠端はケーシングの側面からアクセス可能で、ダイバーがクラッキング圧力を限定的に制御できるようにスプリング張力調整ネジを取り付けることができます。この配置により、第2段階の圧力バランスを比較的簡単に調整できます。^{[4] : 14, 18}

下流バルブは、中間段圧力がスプリングのプリロードを克服するのに十分なほど上昇すると、過圧バルブとして機能します。第 1 段が漏れて中間段が過圧になると、第 2 段の下流バルブが自動的に開きます。漏れがひどい場合は「フリーフロー」が発生する可能性がありますが、ゆっくりと漏れると、圧力が解放されてゆっくりと再び上昇するため、DV が断続的に「ポップ」します。^[4]

一部のデマンドバルブは、小型で感度の高いパイロットバルブを使用してメインバルブの開度を制御します。ポセイドンジェットストリームとエクスストリーム、およびオセアニックオメガの2段目がこの技術の例です。これらは、小さな圧力差、特に比較的小さなクラッキング圧力、または小さな作動ダイヤフラム面積で非常に高い流量を生み出すことができます。一般的に、これらはより複雑で、メンテナンスに費用がかかります。^{[4] : 16}

排気バルブは、ダイバーが水を吸い込むのを防ぎ、ダイヤフラムを介して負圧差を生じさせてデマンドバルブを制御するために必要です。排気バルブは、非常に小さな圧力差で作動し、扱いにくくかさばることなく、合理的に可能な限り流れの抵抗を少なくする必要があります。エラストマー製のマッシュルームバルブは、この目的を十分に果たしますが、^{[4] : 108}ダックビルバルブもツインホースレギュレーターでは一般的でした。汚染された水でのダイビングなど、レギュレーターへの逆流を防ぐことが重要である場合は、2組のバルブを直列に接続したシステムにより、汚染のリスクを軽減できます。水面給水ヘルメットに使用できるより複雑なオプションは、アンビリカル内の専用ホースで水面に戻される排気を制御するために別のフローレギュレーターを使用するリクレイム排気システムを使用することです。^{[13] : 109}

排気マニホールド（排気T字管、排気カバー、ウィスカー）は、排気バルブを保護し、吐き出された空気を側面に流すダクトで、ダイバーの顔に泡が上がって視界を遮らないようにします。ツインホースレギュレータでは肩の後ろから空気を排出するため、これは必要ありません。^{[4] : 33}

シングルホースのセカンドステージ（口にくわえて使用するタイプと、フルフェイスマスクやデマンドヘルメットに内蔵するタイプの両方）に標準装備されているのがパージボタンで、ダイバーはこれを使ってダイアフラムを手動で偏向させてバルブを開き、ケース内に空気を流すことができます。これは通常、ケースやフルフェイスマスクが浸水した場合に水を排出するために使用されます。これは、水中でセカンドステージを落としたり、口から外したりするとよく起こります。^{[4] : 108}これは、フロントカバーに取り付けられた別個の部品であるか、カバーを柔軟にしてパージボタンの役割を果たします。パージボタンを押すと、デマンドバルブのレバーの上にあるダイアフラムが直接押され、このレバーの動きによってバルブが開き、レギュレーターから空気が放出されます。^[14]舌を使ってマウスピースをブロックし、レギュレーター内の水やその他の物質が空気の噴射によってダイバーの気道に吹き込まれるのを防ぐことができます。これは、レギュレーターで嘔吐した後にパージするときに特に重要です。

パージボタンは、レクリエーションダイバーが遅延水面マーカーブイやリフティングバッグを膨らませるためにも使用されます。パージボタンを操作するときはいつでも、ダイバーはフリーフローの可能性を認識し、それに対処する準備ができていなければなりません。^[15]

ダイバーがデマンドバルブの流量特性をある程度制御できることが望ましい場合があります。通常、調整可能な側面は、クラッキング圧力と、流量から第 2 ステージハウジングの内部圧力へのフィードバックです。水面供給デマンド呼吸装置のステージ間圧力は、コントロールパネルで手動で制御され、ほとんどのスキューバ第 1 ステージのように周囲圧力に自動的に調整されることはありません。この機能は、周囲圧力から第 1 ステージへのフィードバックによって制御されます。このため、水面供給デマンドバルブのクラッキング圧力は深度によってわずかに変化するため、一部のメーカーは、クラッキング圧力を制御する下流バルブのスプリング圧力を調整するための手動調整ノブをデマンドバルブハウジングの側面に装備しています。このノブは、商業ダイバーの間では「ダイアル ア ブレス」として知られています。同様の調整が一部の高級スキューバデマンドバルブに装備されており、ユーザーは深度での呼吸努力を手動で調整できます^{[4] : 17}

スキューバデマンドバルブは、呼吸が軽くなるように設定されており（クラッキング圧力が低く、呼吸作業量も少ない）、特にハウジング内のガスの流れが内部圧力を下げてバルブを開いたままにするように設計されている場合は、比較的簡単にフリーフローする傾向があります。敏感なデマンドバルブのクラッキング圧力は、マウスピースを上に向けたときに、空気で満たされたハウジングの内部とダイヤフラムの下の水との間の静水圧差よりも低いことがよくあります。ダイバーの口からDVが外れているときにバルブが誤って作動してガスが過剰に失われるのを防ぐため、一部のセカンドステージには、流れを妨げたりダイヤフラムの内側に流したりしてハウジング内にいくらかの背圧を生じさせる感度低下メカニズムが備わっています。^{[4] : 21}

• 
  ベンチュリアシスト作動時の吸入流量
• 
  ベンチュリアシストが無効のときの吸入流量

スキューバデマンドバルブの「ツイン」、「ダブル」または「ツー」ホース構成は、最初に一般的に使用されたものです。^[16]このタイプのレギュレーターには、2つの大口径の波形呼吸チューブがあります。1つのチューブはレギュレーターからマウスピースに空気を供給し、2番目のチューブは、呼気ガスを周囲圧力がデマンドダイヤフラムと同じポイントに送り、そこでゴム製のダックビル型一方向バルブを通して放出され、カバーの穴から出てきます。このタイプのレギュレーターの利点は、気泡がダイバーの頭の後ろでレギュレーターから出るため、視認性が向上し、騒音が減り、ダイバーの口にかかる負荷が軽減されることです。一部の水中写真家の間では今でも人気があり、アクアラングは2005年にミストラルの最新バージョンを発売しました。^{[17] [18]}

クストーのオリジナルのアクアラングのプロトタイプには排気ホースがなく、吐き出された空気はマウスピースにある一方向バルブから排出されていました。これは水の外では機能しましたが、マルヌ川でアクアラングをテストしたところ、マウスピースがレギュレーターより上にあると、呼吸する前にレギュレーターから空気が自由に流れ出てしまいました。その後、彼は2つ目の呼吸チューブを取り付けました。両方のチューブを取り付けた場合でも、マウスピースをレギュレーターより上に上げるとガスの供給圧力が増加し、マウスピースを下げると供給圧力が低下して呼吸抵抗が増加します。その結果、多くのアクアラングダイバーは、ダイビングサイトに到着するまでに空気を節約するために水面でシュノーケリングをしているときに、ホースのループを腕の下に入れ、マウスピースが浮いて自由に流れ出ないようにしました。

理想的には、供給される圧力はダイバーの肺の安静時の圧力に等しい。これは人間の肺が呼吸するように適応しているからである。ダイバーの後ろの肩の高さにツインホースレギュレーターを装着すると、供給される圧力はダイバーの向きによって変化する。ダイバーが仰向けに転がると、放出される空気圧は肺の圧力よりも高くなる。ダイバーは、舌を使ってマウスピースを閉じることで流量を制限することを学んだ。シリンダー圧力が低下し、空気需要が増大すると、横に 90° 転がると、肺とレギュレーターのダイヤフラムが同じ深さになり、呼吸が楽になる。マウスピースをレギュレーターより上 (浅い) に持ち上げると、自由な流量が生じる。^{[19] : 341}

ツインホースレギュレーターはシングルホースレギュレーターにほぼ完全に取って代わられ、1980年代以降ほとんどのダイビングでは廃止されました。^[20]

オリジナルのツインホースレギュレーターには通常、アクセサリー用のポートはありませんが、水中圧力計用の高圧ポートを備えたものもありました。後期モデルには、ステージ間に1つ以上の低圧ポートがあり、スーツやBCの膨張用に直接供給したり、二次シングルホースデマンドバルブに使用したり、水中圧力計用の高圧ポートを備えたものもあります。^[19]新しいミストラルは例外で、アクアラングタイタンのファーストステージをベースにしています。通常のポートセットを備えています。^[17]

リブリーザーでは、マウスピースまたはフルフェイスマスクを使用したツインホースの配置が一般的ですが、レギュレーターの一部としてではなく、呼吸ループの一部として使用されます。ベイルアウトバルブを構成する関連するデマンドバルブは、シングルホースレギュレーターです。

ツインホースレギュレーターの機構は、ダイバーの首の後ろのシリンダーバルブに取り付けられた、通常は円形の金属ハウジングに収められています。2 段階ツインホースレギュレーターのデマンドバルブ部品は、このように第 1 段階レギュレーターと同じハウジングに取り付けられ、フリーフローを防ぐために、排気バルブをダイヤフラムと同じ深さに配置する必要がありますが、これを行う唯一の確実な場所は、同じハウジング内です。空気は、一対の波形ゴムホースを通ってマウスピースに出入りします。供給ホースはレギュレーター本体の片側に接続され、逆止弁を介してマウスピースに空気を供給します。吐き出された空気は、ダイヤフラムの外側にあるレギュレーターハウジングに戻り、これもマウスピースの反対側にある逆止弁を通り、通常はレギュレーターハウジング内の別の逆止排気弁 (多くの場合、「ダックビル」タイプ) を通過します。^[19]

逆止弁は通常、マウスピースと接続する呼吸ホースに取り付けられています。これにより、マウスピースに入った水が吸入ホースに入るのを防ぎ、呼気ホースに吹き込まれた水が逆流しないようにします。これにより、空気の流れ抵抗がわずかに増加しますが、レギュレーターのクリアが容易になります。^{[19] : 341}

初期のツインホースレギュレーターには、シングルステージ設計のものもあった。第1ステージは、2ステージデマンドバルブの第2ステージと同様に機能するが、シリンダーバルブに直接接続され、シリンダーからの高圧空気をオンデマンドで直接大気圧まで下げる。これは、長いレバーと直径の大きいダイヤフラムを使用してバルブの動きを制御することで実現できるが、シリンダー圧力が低下するとクラッキング圧力、ひいては呼吸仕事量が変化する傾向があった。^[19]

定質量流量の半閉回路ダイビングリブリーザーには、ソニックオリフィスに供給する一定圧力のガス供給が必要です。これらは通常、周囲圧力入力が遮断されたオープンサーキットスキューバファーストステージをわずかに改造したものです。高圧シリンダーへの接続はオープンサーキットスキューバと同じです。シリンダーとバルブは水中サービス用でもあります。

チョーク流は、ベンチュリ効果に関連する圧縮性流れ効果です。所定の圧力と温度で流れるガスが狭窄部を通過して低圧環境に入ると、流体の速度が増加します。最初は亜音速であった上流条件では、質量保存則により、流体は狭窄部のより小さな断面積を通過するときに速度が増加します。同時に、ベンチュリ効果により静圧、つまり密度が狭窄部で減少します。チョーク流は、上流圧力と温度が一定であれば、下流圧力環境がさらに低下しても質量流量が増加しない限界条件です。均質流体の場合、断熱条件でチョークが発生する物理的なポイントは、出口面速度が音速条件、つまりマッハ数1 のときです。 ^{[21] [22] [23]}チョーク流では、上流とチョークポイントの密度を増加させることによってのみ質量流量を増やすことができます。

ガスのチョーク フローは、質量流量が下流圧力に依存せず、温度と圧力、つまり制限の上流側のガスの密度と制限の形状のみに依存するため、半閉回路リブリーザー ガス供給に便利です。チョーク状態では、バルブと較正済みオリフィス プレートを使用して、必要な質量流量を生成できます。

高圧貯蔵システムから潜水用ガスパネルに水面供給呼吸ガスを供給するために使用されるレギュレーターは、必要な流量を提供できる通常の産業用減圧レギュレーターです。高圧シリンダーへの接続は、該当するガスの産業用高圧ガスシステムに関する国の慣行に従います。

水面供給呼吸ガスは、フリーフロー ヘルメットまたはデマンド供給ヘルメットに供給され、ガスは周囲圧力で環境に放出されるか、経済的に望ましい場合は水面に戻されてリサイクルされます。フリーフロー システムでは、ガスがヘルメットに継続的に供給され、通過するときにダイバーが呼吸するため、比較的高い流量が必要です。流量は、ヘルメットのデッド スペースから吐き出されたガスが再呼吸されるのを防ぐのに十分である必要があり、深度での最大吸入流量を可能にする必要があります。デマンド ヘルメットの流量も最大吸入流量を可能にする必要がありますが、これは呼吸サイクル中に断続的にしか発生せず、平均流量ははるかに低くなります。レギュレーターは同じ最大流量に対応できる必要がありますが、デマンド サービスの場合、冷却効果ははるかに低くなります。

表面供給ダイビングヘルメットやフルフェイスマスクで使用されるデマンドバルブは、シングルホーススキューバのセカンドステージスキューバデマンドバルブとまったく同じ原理で機能し、場合によっては、特定のマスクまたはヘルメットと互換性のある異なるハウジングを備えた同じユニットである可能性があります。表面供給ガスで使用されるデマンドバルブは、通常、周囲圧力よりも一貫して同じ圧力で供給されないため、業界では「ダイアルアブレス」と呼ばれるクラッキング圧力調整ノブが付いています。呼吸ガスは、表面またはベルガスパネルから、ダイバーのアンビリカル内の呼吸ガス供給ホースを介して供給されます。通常、ホースのダイバー側では、JIC-6または9/16 UNFフィッティングが使用され、通常は3/8インチの内径です。^[24]

非常によく似た用途として、オープンまたはクローズドダイビングベルの船内緊急ガス高圧貯蔵シリンダーからのガス圧の調整があります。これらの場合のレギュレーターはベルマンがアクセスできなければならないため、通常はベルガスパネルに取り付けられます。この用途では、レギュレーターはベル内のダイバーと同じ周囲圧力にさらされます。船内ガスからの圧力は通常、表面供給圧力よりわずかに低いレベルに保たれているため、表面供給圧力が失われた場合は自動的にカットインします。^[25]

リクレイムヘルメットは、オープンサーキットヘルメットと同様に、ダイバーに呼吸ガスを供給するために水面供給システムを使用していますが、呼気ガスを回収してリサイクルするためのリターンシステムも備えています。これにより、オープンサーキットシステムでは周囲の水に排出されて失われる高価なヘリウム希釈剤を節約できます。回収されたガスは、この目的のために用意されたアンビリカルホースを通じて水面に戻され、スクラバーを通過して二酸化炭素が除去され、その後、再加圧されて酸素と混合され、後で使用するために保管されます。^{[26] [27]}

排気ガスをヘルメットから周囲圧より低い圧力の戻りホースに安全に排出するには、排気ガスをリクレイム レギュレーターと呼ばれる排気レギュレーターに通す必要があります。リクレイムレギュレーターは、ヘルメット内部と周囲圧の差圧によって作動する、背圧レギュレーターの原理で動作します。リクレイム レギュレーターは、抵抗を低くするための 2 段バルブである場合があり、レギュレーターが故障した場合には、排気を周囲の水に流す手動バイパス バルブが通常あります。ヘルメットには緊急用洪水バルブが備わっており、ダイバーが手動でバイパスする前に、排気レギュレーターの故障によってヘルメットが圧迫されたり、肺の気圧外傷が生じたりするのを防ぎます。ただし、通常はデマンド バルブで十分に補正できます。洪水バルブは、内部圧力が開度差圧を下回ると、ヘルメット内に水が流入できるようにします。ヘルメットが浸水して溺れるリスクは、リクレイム バルブが開いたままになり、吸気ガス流量が排気吸引に追いつかない場合にヘルメットが圧迫されたり、肺の気圧外傷が生じて重傷を負うリスクよりも低いです。リクレームレギュレーターがバイパスされると、ダイバーはパージバルブまたはフリーフローバルブを使用してヘルメット内の水を吹き飛ばし、その後はヘルメットをオープンサーキットで使用します。^[28]

上部処理システムへの回収ガスの流れは、通常、ベル内の背圧調整器と、処理システムの入口にある別の調整器を通過します。これにより、回収ホースのライン圧力がダイバーの周囲圧力より約1バール低く、ベルアンビリカル内のダイバーの周囲圧力より2バール低くなることが保証されます。^[26]

内蔵呼吸システムとは、医療処置、緊急時の使用、または危険を最小限に抑えるために周囲のガスの代替が必要となる限られた空間に設置される呼吸ガス源である。これらは、潜水室、高圧治療室^[9]、潜水艦^{[29] [30]}などに見られる。

高圧治療室では通常、酸素を豊富に含む治療ガスを供給するために使用され、これを室内雰囲気として使用すると、許容できない火災の危険が生じる。^{[31] [32]}この用途では、排気ガスは室外に排出される。^[31]飽和潜水室や表面減圧室でも用途は同様であるが、さらに、室内雰囲気が有毒に汚染された場合に呼吸可能なガスを供給する機能がある。^[31]この機能には外部排気は不要だが、酸素濃縮ガスの供給には通常同じ装置が使用されるため、通常は外部に排気される。^[要出典]

これらは、チャンバー外の周囲圧力よりも高い圧力のチャンバー内で、必要に応じて呼吸ガスを供給するために使用されるシステムです。^[31]チャンバーと外部の周囲圧力との圧力差により、呼気ガスを外部環境に排出することができますが、呼気ガスのみがシステムから排出され、チャンバーの内容物が外部に排出されないように、流量を制御する必要があります。これは、排気ダイヤフラム上のチャンバー圧力に比べてわずかに過剰な圧力がバルブ機構をバネに抗して動かしたときに開く、制御された排気バルブを使用することで実現されます。この過剰圧力が排気ホースから流出するガスによって消散すると、バネがこのバルブを閉じた位置に戻し、それ以上の流れを遮断して、チャンバーの大気を保存します。排気ダイヤフラム上の圧力差が負またはゼロの場合、ダイヤフラムは閉じた状態を保ちます。排気ダイヤフラムは、片側がチャンバー圧力にさらされ、もう片側が口鼻マスク内の呼気ガス圧力にさらされます。これは背圧レギュレーターの一種です。吸入用のガスは、通常のダイビングのデマンドバルブ第 2 段階と同じ原理で動作するデマンドバルブを介して供給されます。他の呼吸装置と同様に、マスク内の二酸化炭素の蓄積を最小限に抑えるためにデッドスペースを制限する必要があります。^{[引用が必要]}

高圧チャンバー用の BIBS レギュレーターは、リクレイムヘルメットと同様にダイバー側に 2 段階システムを備えていますが、この用途では、出口レギュレーターが呼気ガスを出口ホースを通してチャンバー外の大気に排出します。場合によっては、出口の吸引を制限する必要があり、追加の背圧レギュレーター(上流で指定の圧力を維持する装置) が必要になることがあります。これは通常、飽和システムで使用する場合に当てはまります。酸素療法や酸素による表面減圧に使用する場合は、チャンバー圧力が比較的低いため、一般的に背圧レギュレーターは必要ありません。^[33]外部通気 BIBS を低いチャンバー圧力で使用する場合、呼気の背圧を低く保ち、許容できる呼吸仕事量を提供するために真空補助が必要になることがあります。^[31]

このタイプのBIBSの主な用途は、チャンバーの雰囲気が制御されている高圧チャンバーの居住者にチャンバーの雰囲気とは異なる組成の呼吸ガスを供給することであり、BIBSガスによる汚染が問題となる。^[31]これは治療的減圧や高圧酸素療法で一般的であり、チャンバー内の酸素分圧が高くなると許容できない火災の危険が生じ、分圧を許容範囲内に保つためにチャンバーを頻繁に換気する必要がある。頻繁な換気は騒音が大きく費用もかかるが、緊急時には使用できる。^[32]

ダイビングレギュレーターが故障する原因はいくつかあります。このセクションでは、一般的に水中環境でのレギュレーターの故障について説明しますが、水面から供給されるガスレギュレーターも故障することがあります。レギュレーターの故障の多くは、呼吸ガスの不適切な供給またはガス供給への水漏れが原因です。ガス供給の故障には主に 2 つのモードがあります。レギュレーターが供給を停止するモード (非常にまれ) と、供給が止まらずスキューバ供給がすぐに使い果たされるフリーフロー モードです。^[10]

シリンダーバルブへの入口は焼結フィルターで保護されている場合があり、第 1 ステージへの入口は通常フィルターで保護されています。これは、シリンダー内の腐食生成物やその他の汚染物質が第 1 ステージと第 2 ステージの可動部品の微細な許容ギャップに入り込み、開いているか閉じているかにかかわらず、それらを詰まらせるのを防ぐためです。これらのフィルターに十分な量の汚れが入ると、フィルター自体が詰まって性能が低下する可能性がありますが、完全または突然の壊滅的な故障につながる可能性は低いです。焼結青銅フィルターは、海水で濡れると、腐食生成物で徐々に詰まることもあります。入口フィルターの詰まりは、シリンダー圧力が低下するにつれて顕著になります。これらのフィルターはサービス技術者が交換でき、多くの場合、年次サービス中に定期的に交換されます。^[34]

第一段階と第二段階の可動部品には、場所によって許容誤差が細かく、設計によっては可動部品間の摩擦を引き起こす汚染物質の影響を受けやすいものもあります。これにより、影響を受ける部品に応じて、クラッキング圧力が上昇したり、流量が低下したり、呼吸作業が増加したり、フリーフローが誘発されたりすることがあります。これらの問題が発生すると、通常、レギュレータを分解して洗浄する必要があります。通常は超音波槽で加熱した酸洗い液を使用し、洗浄、すすぎ、乾燥、潤滑、再組み立て、再較正を行います。

いずれかのステージが開位置で動かなくなり、レギュレーターからガスが連続的に流れ出すことがあります。これはフリーフローと呼ばれます。これはさまざまな原因によって引き起こされる可能性があり、そのうちのいくつかは簡単に解決できますが、他の原因は解決できません。考えられる原因には、最大感度に設定した状態でマウスピースを上げた状態で水中に落ちたり口から落ちたりすること、ステージ間圧力の設定が間違っていること、セカンドステージのバルブスプリングの張力が間違っていること、バルブポペットが破損または固着していること、バルブシートが破損していること、バルブが凍結していること、水面およびポセイドンサーボアシストセカンドステージでの感度設定が間違っていること、ステージ間圧力が低いことなどがあります。修正措置としては、実際に呼吸していないときに感度を下げるだけでよい場合がありますが、そうでない場合は通常、ステージ間圧力をテストし、仕様に合わせて設定し、クラッキング圧力を指定値に調整します。これがうまくいかない場合は、通常、レギュレーターを分解して修理し、摩耗または損傷した部品を交換する必要があります。^[34]

これは、第 1 ステージ バルブのゆっくりとした漏れです。その結果、次の呼吸が行われるか、圧力が第 2 ステージ バルブにスプリングの抵抗を超える力をかけるまで、中間ステージ圧力が上昇し、バルブが短時間開き、多くの場合はポンという音を出して圧力が解放されます。ポンという音による圧力解放の頻度は、第 2 ステージの流量、背圧、第 2 ステージ スプリングの張力、および漏れの程度によって異なります。ときどき大きなポンという音から、一定のシューという音までの範囲になります。水中では、第 2 ステージが水によって減衰され、大きなポンという音が断続的または一定の泡の流れになることがあります。これは通常、壊滅的な故障モードではありませんが、悪化してガスを無駄にするため、修理する必要があります。上流バルブレギュレータや、ヘルメットやフルフェイスマスクの表面給水バルブなどの第2段階に遮断バルブを備えたレギュレータでは、第2段階のこの安全弁機能が利用できない場合があり、ホース内の圧力が上昇して破裂するのを防ぐために、第1段階の圧力安全弁が必要です。^[34] このような漏れの原因には、バルブシートとレギュレータ本体の間、またはバルブステムとレギュレータ本体の間のOリングシール不良（Oリングを交換することで簡単に修正できます）、バルブクラウンとシートの間のシール面の汚れ、シートのシール面の損傷または過度の摩耗、シート本体のひび割れなどがあります。シートは通常、硬質プラスチックで、通常は交換可能です。バルブクラウンは、バルブ本体の一体型部品または交換可能な部品（通常は金属製）です。^{[4] [19]}

レギュレーターの凍結は、ダイビングレギュレーターの故障であり、片方または両方のステージに氷が形成され、レギュレーターが正しく機能しなくなることです。故障の種類はいくつか考えられますが、第1ステージまたは第2ステージのバルブが閉じた状態から完全に開いた状態まであらゆる位置で詰まると、フリーフローが発生し、数分でダイビングシリンダーを空にすることができます。また、排気バルブの開口部に氷が形成されてマウスピースに水が漏れ、氷の破片が吸入空気中に落ちてダイバーがそれを吸い込み、喉頭けいれんを引き起こす可能性があります。^[35]

レギュレーター内の圧力低下中に空気が膨張すると、温度が下がり、周囲から熱が吸収されます。^[36] 10 °C (50 °F)未満の水温では、レギュレーターを使用してリフトバッグを膨らませたり、レギュレーターを水中で数秒間パージしたりすると、多くのレギュレーターが自由に流れ始め、レギュレーターへの空気供給が停止されるまで止まらないことがよく知られています。冷水スキューバダイバーの中には、各セカンドステージレギュレーターにシャトル（スライド操作）タイプの遮断弁を取り付けている人もいます。そうすれば、セカンドステージが凍結して開いた状態になった場合でも、凍結したセカンドステージへの低圧空気を遮断して、代替のセカンドステージに切り替えてダイビングを中止できます。^[35]

レギュレーターの凍結による最も一般的な影響は、吸入後にバルブが閉じるのを妨げる吸気バルブ機構の周囲に氷が形成され、第 2 ステージのデマンド バルブが自由に流れ始めることです。第 2 ステージの氷結による自由流れの問題の他に、あまり知られていない問題が自由氷形成です。これは、第 2 ステージ内で氷が形成されて蓄積しますが、レギュレーターが自由に流れる原因にはならず、ダイバーは氷があることに気付かない場合があります。第 2 ステージ内のこの自由氷の蓄積は、細片または塊の形で崩れ、氷を吸い込む可能性があるため、重大な窒息の危険をもたらします。これは、テフロンコーティングされた氷をはがす内部表面を持つレギュレーターで特に問題になる可能性があります。テフロン コーティングにより、氷が内部表面から崩れ、氷を取り除くことでレギュレーターが自由に流れるのを防ぐのに役立ちます。これは、デマンド バルブ機構を自由に動かすのに役立つかもしれませんが、レギュレーター内に氷が形成されたままになり、崩れたときにどこかに移動する必要があります。氷片を吸い込むと喉頭痙攣や重度の咳発作を引き起こす可能性がある。^[35]

ほとんどのセカンドステージスキューバレギュレーターでは、バルブ作動レバー、バルブハウジングチューブ、吸気バルブポペットなどの内部部品に氷が形成され、レバーと支点の間の隙間が減少し、形成された氷の蓄積によって最終的に隙間が埋まり、呼気中に吸気口が完全に閉じなくなります。バルブが漏れ始めると、セカンドステージの部品は連続流の冷却効果によりさらに冷え、より多くの氷が生成され、自由流がさらに大きくなります。一部のレギュレーターでは、冷却効果が非常に大きいため、排気バルブ周辺の水が凍結し、排気流量が減少し、呼気の努力が増加してバルブ本体に正圧が発生し、レギュレーターからの呼気が困難になります。これにより、ダイバーはマウスピースの握りを緩め、マウスピースの周りで呼気することがあります。^[35]

一部のレギュレーターでは、レギュレーターがフリーフローを開始すると、流れが完全なフリーフローにエスカレートし、短時間で口の組織を凍らせるほどの低温の空気をダイバーに供給する。この効果は深度とともに増大し、ダイバーが深く潜れば潜るほど、呼吸ガスが失われる速度も速まる。冷水での死亡事故の中には、ダイバーの遺体が回収されるまでにシリンダーにガスが残っておらず、レギュレーターが温まって氷を溶かし、証拠を破壊し、ガス切れによる溺死と判定されるケースもあるが、レギュレーターの故障という当初の原因は特定されていない。^[35]

高圧ガスがレギュレーターの第1ステージを通過すると、シリンダー圧力からステージ間圧力への圧力降下により、ガスが膨張して温度が低下します。シリンダー圧力が高いほど、圧力降下が大きくなり、第2ステージへの低圧ホース内のガスはより冷たくなります。流量が増加すると、周囲の水からの熱伝達が制限されるため、失われる熱量が増加し、ガスはより冷たくなります。呼吸速度が低～中程度（15～30 lpm）の場合、氷形成のリスクは低くなります。^[35]

氷の形成に影響を与える要因は以下の通りである: ^[35]

• シリンダー圧力: - 温度低下は圧力低下に比例します。一般的なガス方程式を参照してください。高圧シリンダーが満杯になると、リスクは大きくなります。
• 呼吸または体積流量: - 熱損失はガスの質量流量に比例し、圧力と体積流量に依存します。
• 深さ: - 質量流量は、与えられた体積流量に対する下流圧力に比例します。
• 水温: - 膨張したガスとレギュレーター機構の再加温は、水温、およびガスと水の温度差に依存します。
• 流れの持続時間:- 流量が高い場合、熱損失は再加温よりも速く、ガス温度は低下します。
• レギュレーターの設計と材料: - レギュレーター内の材料、部品の配置、ガスの流れは、再加熱と氷の堆積に影響します。レギュレーターのコンポーネントの熱伝導率は、熱伝達率に影響します。
• 呼吸ガスの組成: - 温度を上げるために必要な熱量は、ガスの比熱容量によって異なります。

シリンダー圧力が 2,500 ポンド/平方インチ (170 bar) 以上で、流量が十分に大きい (50 ～ 62.5 lpm) 場合、水温が 7.2 ～ 10 °C (45.0 ～ 50.0 °F) であっても、ほとんどの第 2 ステージ デマンド レギュレーターの内部に氷が形成されることがよくあります。水温が 4.4 °C (39.9 °F) を下回ると、第 2 ステージで氷が形成される可能性が重大なリスクになるため、激しい運動、BC の充填、または大量の空気の流れを必要とするその他の活動を開始する前に考慮する必要があります。7.2 ～ 10 °C (45.0 ～ 50.0 °F) の水では、ダイバーが小さなリフト バッグを満たすためにわずか 5 ～ 10 秒間デマンド レギュレーターを積極的にパージすると、ほとんどのレギュレーターが氷結します。このため、冷水ダイビングでは、レギュレーターを意図的にフリー フローさせないことが重要なルールです。^[35]

水温が3.3℃（37.9℉）を下回ると、第1段からの冷たいガスによって冷やされた第2段の部品を再び温めるのに十分な水熱がなく、ほとんどの第2段で氷が形成され始めます。^[35]

冷たい中間段の空気が第 2 ステージに入り、大気圧まで下げられてさらに冷却されるため、第 2 ステージの吸気バルブ部品は氷点下を大きく下回る温度まで冷やされ、ダイバーが息を吐くと、吐いた息に含まれる水分が冷たい部品上で凝結して凍結します。周囲の水からの熱によって、第 2 ステージのレギュレーター部品は十分に暖かく保たれ、氷の蓄積を防止できます。ダイバーの吐いた息は 29 ～ 32 °C (84 ～ 90 °F) ですが、水温が 4 °C (39 °F) を大きく下回ると、膨張する流入空気の冷却効果を補うだけの熱がなく、水温が 4 °C (39 °F) を下回ると、ダイバーが激しく呼吸している場合にレギュレーター部品を素早く再加温してダイバーの吐いた息に含まれる水分が凍結しないようにするのに十分な熱が水中にはありません。このため、CEの冷水限界は4℃（39℉）に設定されており、多くのスキューバレギュレーターが自由氷を保持し始める温度となっている。^[35]

ガスが高速で膨張する時間が長くなればなるほど、より多くの冷たいガスが生成され、一定の再加熱率では、レギュレータの部品はより冷たくなります。高流量を可能な限り短時間に抑えることで、氷の形成を最小限に抑えることができます。^[35]

ダイビングシリンダーからの空気は、レギュレーターの第 1 ステージを通過する際に、圧力が劇的に低下します。水面では 230 bar (3,300 psi) のシリンダーが満タンの状態から 220 bar (3,200 psi)、300 bar (4,400 psi) のシリンダーが満タンの状態から 290 bar (4,200 psi) 低下します。これにより空気の温度が下がり、レギュレーターの部品から熱が吸収されます。これらの部品は主に金属で熱エネルギーの伝導率が高いため、レギュレーター本体は周囲の媒体よりも低い温度まで急速に冷却されます。シリンダー内のガスが水温に達すると、第 1 ステージから出てくるガスは常に水よりも冷たくなります。そのため、ダイビング中に水に浸すと、レギュレーターの周囲の水が冷却され、この水がすでに非常に冷たい場合は凍結する可能性があります。^{[37] [35]}

第一段階の凍結の原因は 2 つあります。あまり一般的ではないのは、ガス内の水分が多すぎるために内部が凍結することです。ほとんどの高圧呼吸空気圧縮機フィルター システムは、露点が -40 °C (-40 °F) 未満の空気を供給します。水分含有量が露点よりも高い場合、充填コンプレッサー セパレーターとフィルター メディアが適切に保守されていないために、内部の第一段階の凍結が発生する可能性があります。

ファーストステージの凍結のより一般的な原因は、ファーストステージの外側の周囲の水の外部凍結です。これは、流量とシリンダー供給圧力が高い場合、水温が 4.4 °C (39.9 °F) 未満の場合に発生する可能性があります。水温が低く流量が高いと、ファーストステージの氷結のリスクが高まります。冷水用の最も効果的なファーストステージの設計は、表面積が広く熱伝導率に優れているため、周囲の水からの熱伝達が速くなります。氷は熱伝導率が低いため、ファーストステージの外側で氷が形成されて厚くなると、熱伝達がさらに低下します。また、水温が 1.6 °C (34.9 °F) 以下の場合、流量が 40 lpm 以上になると、ファーストステージの氷が形成されるよりも早く溶けるだけの熱が得られない場合があります。厚い氷の層は、ガスの流れが止まった後でも、ファーストステージが水中に残っていても、溶けるのに時間がかかります。淡水の氷は海水の氷よりも溶けにくいため、ファーストステージの凍結は淡水ではより大きな問題になる可能性があります。^[35]

圧力伝達機構（ダイヤフラムまたはピストンと内部圧力のバランスをとるスプリング）に直接接触している水、またはレギュレータのピストン第 1 ステージの感知ポート上の水が凍結すると、周囲圧力のフィードバックが失われ、機構は凍結が発生した位置でロックされます。この位置は、氷によって下流圧力を制御するために必要な動きが妨げられるため、閉じた状態から完全に開いた状態までの範囲になります。レギュレータを通過する流体の流れ中に冷却が行われるため、第 1 ステージのバルブが開いているときに凍結が発生するのが一般的で、これによりバルブが開いたまま凍結し、第 1 ステージを通過する流体の流れが継続します。これにより、第 2 ステージが開いて過剰な圧力を解放するまでステージ間の圧力が上昇し、レギュレータはかなり一定の割合で自由流動します。この自由流動は大量の場合もあれば、呼吸ガスを供給して需要を満たすには不十分な場合もあります。第 2 ステージが遮断されると、第 1 ステージの圧力リリーフ バルブが開くか、低圧ホースまたは継手が破裂します。これらの効果により、第 1 ステージを通る流れが継続するため、冷却が継続され、問題の原因となっている氷が凍ったままになります。このサイクルを断ち切るには、入口でガスの流れを止めるか、氷を溶かすことができる熱源にさらす必要があります。水中では、氷を溶かす熱源を見つける可能性は低く、流れを止めることが唯一の選択肢です。明らかに、シリンダー内の圧力が周囲圧力まで低下すると流れが止まりますが、これは呼吸ガスが完全に失われることを意味するため、望ましくありません。もう 1 つの選択肢は、シリンダー バルブを閉じて、圧力源を遮断することです。これが完了すると、周囲の水の熱がわずかに冷たい氷に吸収されるため、通常は氷が溶け、氷が溶けるとレギュレーターは再び機能します。^{[37] [35]}

この凍結は、水がレギュレータ機構の冷却された可動部品に直接接触するのを防ぐことによって回避できます。 ^{[38] [39] [40]}または、凍結が発生しないように周囲の環境からの熱の流れを増やすことによって回避できます。^[41]両方の戦略がレギュレータの設計に使用されています。^[35]

外側にプラスチック層があるスキューバレギュレーターは冷水での使用には適していません。第1段階または第2段階を断熱すると、周囲の水からの再加温が妨げられ、凍結が促進されます。^[35]

ほとんどの第一ステージに装備されている環境隔離キットは、少なくとも現在のCE呼吸シミュレーターテストの期間中は、ある程度は役立ちます。第一ステージの凍結は通常、第二ステージの凍結よりも時間がかかります。ほとんどの第一ステージは、凍結することなく、水深57 msw（190 fsw）で1.6 °C（34.9 °F）で少なくとも5分間、62.5 lpmを供給できますが、第二ステージが高速フリーフローを開始すると、通常、第一ステージは急速に凍結し、周囲圧力のフィードバックが失われます。^[35]

同じ温度の水に浸漬された第1段レギュレータは、同じ供給圧力、段間圧力、流量を使用して、バルブ本体の導電性に応じて1度または2度以内の同じ排出ガス温度を生成します。^[35]

吸入のたびに、シリンダー圧力が通常 230 ～ 50 bar から、通常周囲圧力より約 8 bar 高い中間段圧力まで突然低下します。水温が約 0 ～ 2 °C (32 ～ 36 °F) で、呼吸速度が 62.5 lpm と高い場合、中間段温度は約 -27 ～ -28 °C (-17 ～ -18 °F) となり、水の凝固点よりはるかに低くなります。空気が標準的な 700 ～ 800 mm (28 ～ 31 インチ) の長さのホースを通過して第 2 段に到達するまでに、空気は約 -11 °C (12 °F) までしか温まらず、それでも氷点下です。第 2 段の膨張中にさらに冷却されることはほとんどありません。^[35]

第二段階の空気と冷却された部品は、吐き出された空気中の水分を凍らせるほど冷たく、第二段階の内側に氷の層を形成する可能性がある。シリンダー圧力が高いほど、第一段階の膨張中に冷たい空気が生成される。0～2℃（32～36℉）の水中で200バールのシリンダーから3～5秒間パージすると、第一段階で−31℃（−24℉）以下、第二段階の入口で−20℃（−4℉）以下の温度になる可能性がある。^[35]

水温が10℃（50℉）以下、シリンダー圧力が170バール（2,500psi）、呼吸速度が50 lpm以上の場合、第2ステージに入る空気の温度は氷点下を大きく下回る可能性があり、シリンダー圧力が高くなるほど、空気は冷たくなります。^{[35]水温が4.4℃（39.9℉）未満の場合は、特に}呼吸速度が50 lpmを超えると、第2ステージで氷が形成されて堆積する可能性が大幅に高まります。凍結による自由流は、レギュレーターが大量の空気を放出するまで強度が増すことが多く、呼気努力が増加し、呼吸が非常に困難になります。空気の質量流量は深さと運動とともに増加し、温度はそれに応じて低下します。中間ステージホースが長いほど、中間ステージガスが第2ステージバルブに到達する前にわずかに再加熱されるが、再加熱はホースの長さに完全に比例するわけではなく、ホースの材質は特に熱伝導率が良いわけではない。^[35]

氷の上の空気の温度は氷の下の水よりもかなり低い可能性があり、空気の比熱は水のそれよりもはるかに低い。その結果、水から出たときの調整器本体と中間段ガスの温度は低く、さらに冷却される可能性がある。これにより第2段の氷結のリスクが高まり、シリンダー内のガスが十分に冷却されて第1段の膨張中に残留水分の凝縮が発生する可能性がある。膨張するガスは高圧呼吸ガスに指定された露点-50°C（-58°F）以下に冷却される可能性があるため、第1段の内部氷結を引き起こす可能性がある。これは、冷たい空気の中でのセットからの呼吸を最小限に抑えることで回避できる。^[42]

同様の効果が第2段階でも起こる。第1段階ですでに膨張して冷却された空気は、第2段階のデマンドバルブで再び膨張してさらに冷却される。これにより第2段階の部品が冷却され、それらと接触している水が凍結する可能性がある。バルブ機構の可動部分の周囲の金属部品は、周囲のわずかに温かい水や、周囲よりもかなり温かいダイバーの吐き出す空気からの熱伝達を可能にする。^[37]

セカンドステージの凍結は、吐き出した息に含まれる水分によって急速に進行する可能性があるため、ダイバーの吐き出した息と冷たい部品や冷たいガスが流入する部分との接触を防ぐか、または接触を減らすレギュレーターを使用すると、通常、重要な部品に氷があまり付着しません。材料の熱伝達特性も、氷の形成と凍結のリスクに大きく影響します。排気バルブの密閉性が低いレギュレーターは、周囲の水がケース内に漏れるため、すぐに氷が形成されます。入口ガスの平均温度が -4 °C (25 °F) を下回ると、すべてのセカンドステージで氷が発生する可能性があります。これは、水温が 10 °C (50 °F) までの場合に発生する可能性があります。形成された氷によって自由流が発生する場合と発生しない場合があります。ただし、レギュレーターのケース内に氷が存在すると、吸入の危険が生じる可能性があります。^[35]

バルブが開いていると第二段階の凍結も起こりやすく、自由流れを引き起こし、すぐに止めないと第一段階の凍結を引き起こす可能性があります。第一段階が凍結する前に、凍結した第二段階を通る流れを止めることができれば、プロセスを停止することができます。これは、第二段階に遮断弁が取り付けられていれば可能かもしれませんが、その場合は、第一段階に過圧弁が取り付けられていなければなりません。なぜなら、第二段階への供給を遮断すると、過圧弁としての二次機能が無効になるからです。^[37]

金属とプラスチックのセカンドステージは同じように冷えますが、冷える速さが異なります。金属製のケースは熱伝導が速いため冷えるのも早くなりますが、プラスチック製の成形品よりも温まるのも早くなります。また、プラスチック部品は内部の金属部品を断熱し、水による再加熱の速度を低下させる可能性があります。金属部品は、非常に冷たい空気の中では水から出たときに問題になることがあります。金属部品は、プラスチックやゴムよりも早く接触する身体部分から熱を奪うからです。^[35]

ほとんどの場合、水面給気ヘルメットとフルフェイスマスクのデマンドバルブは、アンビリカルケーブルが熱交換器として機能し、空気を水温まで温めるため、氷ができるほど冷えません。^[35]水面給気ダイバーがスキューバ緊急ガス供給装置に脱出した場合、問題はスキューバの場合と同じですが、第2ステージの前の金属ガスブロックと曲がったチューブガス通路により、スキューバセットが通常提供する以上のステージ間ガスの暖かさが提供されます。

7～10 °C（45～50 °F）の水中でスキューバダイビングをすると、第2ステージに到達する空気は簡単に-20～-10 °C（-4～14 °F）の範囲になりますが、水面から供給される空気は水とほぼ同じ温度になり、最悪の場合でも氷点下になりますが、ダイバーの呼気が氷結しない程度には暖かいです。^[35] 表面の空気温度が氷点下（-4 °C（25 °F）以下）を大きく下回ると、ボリュームタンクからの過剰な水分が氷の粒に凍結し、それがアンビリカル管を通ってヘルメットの吸気口に入り、デマンドバルブへの空気を遮断します。これにより、流量が減少するか、粒子が蓄積して栓を形成すると完全に閉塞します。表面供給システムでの氷の形成は、効果的な水分分離システムを使用し、凝縮水を定期的に排出することで防止できます。乾燥フィルターも使用できます。高圧ガスを地上供給に使用することは、高圧コンプレッサーが空気を十分に乾燥させて露点を-40℃（-40℉）以下に保つフィルターシステムを使用しているため、通常は問題になりません。また、アンビリカル配管の表面部分が冷気にさらされる時間をできるだけ短くすることも役立ちます。水中の部分は通常、問題になるほど冷たくありません。^[35]

• 不適切なレギュレータの設計と構造: プラスチック トリムなど、レギュレータと周囲の水との間の熱伝達を低下させる設計上の特徴は、凍結のリスクを高める可能性があります。冷水での使用に適しており、テスト済みのレギュレータでは、仕様にこの点が記載されています。
• レギュレータの流量が高すぎます。これは、次の原因によって発生します。
  • セカンドステージを落としたときの偶発的なフリーフロー。これはマウスピースが上を向いているときに最も起こりやすく、比較的暖かい水の中で、特にファーストステージが水から出ているときに表面で凍結を引き起こす可能性があります。
  • パージにより流量が非常に高くなる可能性があります。
  • バディ呼吸により、同じ第 1 ステージと第 2 ステージを通過する 2 人のダイバーにガスが供給されます。
  • オクト呼吸では、同じ第 1 ステージで 2 人のダイバーにガスが供給されるため、第 1 ステージでの凍結が発生する可能性が高くなります。
  • 呼吸レギュレーターからリフトバッグまたはDSMBに空気を充填する。^[38]
  • 同じレギュレーターから呼吸しながら、ドライスーツまたは BC を長時間膨張させる。
  • 運動による呼吸数の増加。
• 低水温: 氷の真下の水は、淡水の深部の水よりも冷たい可能性があります。
• 氷点下の気温で氷の上にあるレギュレーターを通して呼吸します。この状態では、比較的温かい周囲の水によって中間ホース内のガスが再加温されることはありません。

• 水に入る前に第2段の内部を完全に乾燥させておくこと^[43]

• 水中に入るまでレギュレーターから呼吸しないでください。ダイビング前にレギュレーターをテストするときは、息を吸うだけで、レギュレーターから息を吐くのは避けてください。息に含まれる水分がデマンドバルブで凍結してしまうからです。^[43]

• 潜水中または潜水の間に第2段階チャンバーに水が入らないようにする^[43]
• 潜水前または潜水中にパージボタンを5秒以上押さないこと、また可能であればこれを避けること^[43]
• 呼吸速度と各呼吸サイクルで弁を通過する空気の量を大幅に増加させるような重い作業負荷を避ける^[43]
• スキューバダイビングの空気が湿気を含まないことを確認する^[43]
• 可能であれば、ダイビング前にレギュレーターを暖かい環境に置いておくこと。^[43]

カービー・モーガンは、-2.2℃（28.0℉）の極寒の水中でのダイビング時に、第2ステージのスキューバレギュレーターが凍結するリスクを減らすために、第1ステージのレギュレーターからのガスを温めるステンレス鋼管熱交換器（「サーモエクスチェンジャー」）を開発した。^[35]チューブの長さと比較的良好な熱伝導性、およびブロックの熱質量により、水からの十分な熱が周囲の水から1〜2度以内に空気を温めることができる。^[35]

• ダイバーは、凍結したレギュレーターに供給しているシリンダー バルブを閉じ、スタンバイ レギュレーターからの呼吸に切り替えます。これにより、ガスが節約され、凍結したレギュレーターの霜取りの時間を確保できます。
• テザーでつながれている場合、ダイバーはフリーフローレギュレーターで呼吸しながら（代わりのガス供給が利用できない場合は、あまり望ましくないオプションですが）、事前に合意した緊急信号（通常はロープを 5 回以上引っ張る）でラインテンダーに合図することができます。通常、5 回引っ張ると、水面テンダーがダイバーを水面まで、またはこの場合は氷の穴まで引っ張ることになります。
• テザーなしでダイビングする場合、ダイバーはガイドラインに従って穴に戻り、ジャンプ ラインを使用できる場合や氷の穴が見えている場合を除いて、ラインから離れないようにしてください。
• 氷の穴の真下で視界内にある場合は緊急浮上してください。（溺死以外で最も望ましくない選択肢）

レギュレーターの凍結の手順には、ダイビングを中止することが含まれることが多い。^[43]

ガス漏れは、ホースの破裂や漏れ、O リングの欠陥、O リングの破損（特にヨーク コネクタの場合）、接続の緩み、および前述の機能不全のいくつかが原因で発生することがあります。低圧インフレーション ホースは適切に接続されない場合や、逆止弁から漏れる場合があります。破裂した低圧ホースは通常、破裂した高圧ホースよりも早くガスを失います。これは、HP ホースには通常、ポートにねじ込むフィッティングに流量制限オリフィスがあるためです。^{[4] : 185}水中圧力ゲージには高流量は必要なく、ゲージ ホースの圧力上昇が遅いとゲージが過負荷になる可能性が低くなりますが、第 2 ステージへのホースは呼吸の仕事を最小限に抑えるために高いピーク流量を提供する必要があります。^[34]比較的一般的な O リングの故障は、不十分なクランプ力または環境の影響によるクランプの弾性変形によりヨーク クランプ シールが押し出されたときに発生します。これにより、軽度から壊滅的な漏れが発生する可能性があり、時間の経過とともに悪化する可能性があります。

ウェットブリージングは​​、レギュレーターに水が入り込み、呼吸の快適性と安全性が損なわれることで発生します。水は、マウスピースの破れ、排気バルブの損傷、ダイヤフラムの穴あきなどの損傷した柔らかい部品、ひびの入ったハウジング、密閉不良または汚れた排気バルブなどから、第2ステージ本体に漏れることがあります。ウェットブリージングの原因のほとんどは、原因となる部品を交換するか、適切に取り付けるか、または排気バルブとポートの残骸を取り除いて清掃することで改善されます。^[34]

呼吸仕事量の増加は、高い吸入抵抗、高い呼気抵抗、またはその両方によって引き起こされる可能性があります。高い吸入抵抗は、クラッキング圧力が高い、中間段圧力が低い、第 2 段バルブ可動部品の摩擦、過度のスプリング負荷、または最適ではないバルブ設計によって引き起こされる可能性があります。通常、これはサービスと調整によって改善できますが、一部のレギュレーターは、呼吸仕事量の増加なしには深いところで高流量を供給できません。高い呼気抵抗は通常、排気バルブの問題が原因であり、排気バルブが固くなったり、材料の劣化により硬くなったり、サービスに対して流路面積が不十分になったりする可能性があります。^[34]呼吸仕事量はガス密度とともに増加し、したがって深度とともに増加します。ダイバーの総呼吸仕事量は、生理的呼吸仕事量と機械的呼吸仕事量の組み合わせです。この組み合わせがダイバーの能力を超える可能性があり、ダイバーは二酸化炭素毒性のために窒息する可能性があります。^{[44] [45]}

これは第 2 ステージからの不規則で不安定な流れによって引き起こされます。第 2 ステージ本体の流量とバルブを開くダイヤフラムのたわみとの間の不安定なフィードバックによって引き起こされる可能性があります。これは自由流れを引き起こすほどではありませんが、システムのハンチングを引き起こすには十分です。これは、特に水から出たときに最大流量と最小呼吸仕事量に調整された高性能レギュレーターでより一般的であり、レギュレーターが水に浸かって周囲の水がダイヤフラムやその他の可動部品の動きを弱めると、軽減または解決されることがよくあります。ベンチュリー アシストを閉じるか、バルブ スプリング圧力を上げることによって第 2 ステージの感度を低下させると、この問題は多くの場合停止します。ジャダーは、バルブ可動部品の過度で不規則な摩擦によっても引き起こされる可能性があります。^[34]

ハウジングのひび割れ、マウスピースの破れや外れ、排気フェアリングの損傷などの損傷は、ガスの流れに問題や漏れを引き起こし、レギュレーターの使用感を悪くしたり、呼吸を困難にしたりする可能性があります。^[4]

汚染された、または互換性のない調整器を高圧の高酸素分率ガスで使用すると、内部発火を引き起こす可能性があり、シールやその他の小さな部品が破壊されるか、機器やその周囲の大部分が焼損する可能性があります。^[46]

ほとんどのレギュレーターは比較的単純で堅牢な機構で、修理に特別な工具を必要としないものが多いが、呼吸ガス供給に関しては生命維持装置であり、顧客のために機能部品の修理を行うことは通常法的に問題となるため、ほとんどの場所では自分の生命維持装置の修理は許容されるものの、サービス技術者は顧客のためにレギュレーターの修理を行う能力があると認定されていることが一般的に求められている。^[4]

• ダイビングリブリーザー#故障モード