1-1 前言
Scuba (self contained underwater breathing apparatus) 即 自備呼吸器的水中呼吸裝置，也就是俗稱的水肺潛水設備。潛水人員 潛入水中，可憑借它來自由呼吸。一般水肺潛水中的呼吸器可以大致 分為，循環式（rebreather）(圖1.1)與開放式(open-circuit) (圖 1.2)兩種。循環式與開放式呼吸器最大的差別在於，循環式水肺裝置
現代的水肺潛水(scuba diving)可說是建基於呼吸調節器
(regulator)的發明。潛水員的氣瓶在潛水時所攜帶的大量壓縮空氣 如果沒有設備可以將壓縮空氣的壓力降低到與周圍的壓力相當時，這 些高壓的壓縮空氣對潛水員而言是沒有用的。人體的呼吸器官對於吸 入的空氣有壓力的限制，肺部周圍能容許的空氣壓力差不可以超過
0.13 倍的大氣壓力，事實上只要壓差有一點點的變化，都會造成呼 吸困難。潛水員如果要在水中舒適的呼吸，供應之氣體則需要與周圍 的壓力相當，這也就是調節器的主要功能。調節器能將空氣從氣瓶中 導出並將壓力降低到與周圍環境的壓力相同。
調節器基本上分兩部份,一級頭(first stage)及二級頭(second stage)。因為氣瓶持續使用，隨著氣體的流出的氣瓶內的壓力也會減
1-2 研究動機
在電腦資訊突飛猛進的現在，電腦輔助分析軟體（CAE）在工程 應用上提供了產品設計者許多資訊，並在軟體的幫助下減少許多非必 要實驗過程，不只可大幅度縮短產品開發時間，同時也提供了準確的 產品功能分析能力。歷年來潛水用呼吸調節器的設計與開發,都是到 了成品階段透過試驗機台才能瞭解產品的特性,而為了設計出理想功 能的呼吸調節器,就必須透過之前累積經驗或是一連串的測試與修改 才能滿足消費者的需求, 但是現在呼吸調節器的設計目標也不像以 往的用途那麼單一,有時候為了應付專業級的深海潛水,或者初學者 體力不足等各種情況,在設計上呼吸調節器也必須做適當的設計。
1-3 研究目的
本實驗將建立呼吸調節器的分析模型，利用MSC Adams 與FLOW-3D 數值分析軟體，找出在設計上調節器的特徵因素與性能間的關係，而 後再依靠電腦輔助分析進行呼吸調節器的設計與修改,取得較佳的設 計，並且能與實驗比較，比對實際上調節器的各項性能,進而驗證模 擬的準確性。除此之外，將會設計一套分析法,可以在設計呼吸調節 器之初，利用數值分析軟體，就能預先得知呼吸調節器的性能。
圖 1.1 Closed-Circuit Rebreather [1]
圖 1.2 Open-Circuit Scaba [1]
圖 1.3 開放式呼吸調節器元件示意圖