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Title:
BREATHING APPARATUS FOR SCUBA DIVING WITH SEMI-CLOSED CIRCUIT GAS RECYCLING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206963
Kind Code:
A1
Abstract:
The subject matter of the invention is a breathing apparatus (1) for scuba diving with semi-closed circuit gas recycling comprising a breathing loop (2). The breathing loop (2) comprises a breathing bag (3), intended to be supplied by at least one gas tank (4), and a recycling chamber (61). The gas tank is connected to at least one input of the breathing bag by a first pipe (11) and a second pipe (12) respectively comprising a demand regulator (110) and a fixed nozzle (120) configured to respectively deliver a first supply and a second supply of gas to the breathing bag (3). Advantageously, the apparatus comprises a third pipe (13) comprising a gas flow regulator (130) configured to deliver, at a variable mass flow, a third supply of gas to the breathing bag (3), and at least one diving condition sensor configured to measure a physiological parameter of the diver or the depth. The appliance is advantageously configured to vary the variable mass flow as a function of data from the sensor for optimising the gas consumption.

Inventors:
GIAI-CHECA, Bernard (599 Chemin du Puits du Plan, MOUANS-SARTOUX, MOUANS-SARTOUX, 06370, FR)
PEYRON, Nicolas (53 rue de la Tour, SAINT JEANNET, 06640, FR)
RAINAUT, Stéphane (Chemin du Collet de la Tour, SAINT ROMAIN DE BELLET, 06200, FR)
Application Number:
EP2019/060464
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 24, 2019
Export Citation:
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Assignee:
LA SPIROTECHNIQUE INDUSTRIELLE ET COMMERCIALE (ZONE INDUSTRIELLE T, CARROS, 06510, FR)
International Classes:
B63C11/24
Foreign References:
DE680053C1939-08-21
US4056098A1977-11-01
GB2201602A1988-09-07
FR1538953A1968-09-13
FR2641976A11990-07-27
US5072728A1991-12-17
US6408847B12002-06-25
Attorney, Agent or Firm:
HAUTIER, Nicolas (CABINET HAUTIER, 20 RUE DE LA LIBERTE, NICE, 06000, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Appareil (1 ) respiratoire de plongée sous-marine à recyclage de gaz en circuit semi- fermé destiné à être porté par un plongeur (10), comprenant une boucle respiratoire (2) destinée à être connectée à au moins un réservoir de gaz (4), la boucle respiratoire (2) comprenant :

au moins un embout (56) destiné au plongeur (10) et permettant au plongeur (10) de respirer dans la boucle respiratoire (2),

au moins une chambre de recyclage (61 ) connectée à une sortie de l’embout (56) et destinée à recycler au moins une partie d’un gaz expiré par le plongeur (10) de sorte à fournir un gaz recyclé, ladite chambre (61 ) étant configurée pour recevoir un dispositif de filtration du gaz expiré, et

au moins un sac respiratoire (3) présentant une sortie connectée à une entrée de l’embout (56), une entrée connectée à une sortie de la chambre de recyclage (61 ) et au moins une entrée destinée à être connectée à au moins une sortie de l’au moins un réservoir de gaz (4), le sac respiratoire (3) étant configuré pour permettre le mélange en son sein du gaz recyclé issu de la chambre de recyclage (61 ) et d’au moins un apport en gaz, dit gaz frais, issu de l’au moins un réservoir de gaz (4), l’appareil (1 ) comprenant une pluralité de conduits permettant des connexions en parallèle entre au moins une entrée du sac respiratoire (3) et au moins un réservoir de gaz (4), l’appareil (1 ) comprenant:

un premier conduit (12) de ladite pluralité de conduits, équipé d’une première buse (120) dite buse fixe configurée pour délivrer à débit volumique constant et de préférence à débit massique constant un premier apport en gaz frais au sac respiratoire (3),

un conduit supplémentaire (1 1 ) de ladite pluralité de conduits, équipé d’un détendeur à la demande (1 10) configuré pour délivrer un apport en gaz frais supplémentaire au sac respiratoire (3),

ledit appareil (1 ) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre au niveau dudit au moins un conduit :

un deuxième conduit (13) de ladite pluralité de conduits, équipé d’un régulateur de débit de gaz (130) configuré pour délivrer à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable un deuxième apport en gaz frais au sac respiratoire (3),

en ce que ledit appareil (1 ) comprend également au moins un capteur (51 ) de condition de plongée, configuré pour mesurer au moins un paramètre de condition de plongée pris parmi un paramètre physiologique du plongeur (10) et la pression de l’eau entourant ledit appareil (1 ), et en ce que,

ledit appareil (1 ) est configuré pour commander le régulateur de débit de gaz (130) de sorte à faire varier ledit débit volumique variable et de préférence ledit débit massique variable au moins en fonction d’une donnée relative audit au moins un paramètre de condition de plongée.

2. Appareil (1 ) selon la revendication précédente dans lequel l’au moins un capteur est un capteur physiologique (51 ).

3. Appareil (1 ) selon la revendication précédente dans lequel l’au moins un capteur est un capteur de fréquence ventilatoire.

4. Appareil (1 ) selon la revendication précédente dans lequel le capteur de fréquence ventilatoire est positionné sur une partie (5) de la boucle respiratoire (2) située entre l’entrée de l’embout (56) et la sortie du sac respiratoire (3).

5. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’au moins un capteur comprend un capteur de profondeur.

6. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un module électronique de contrôle (7) configuré pour commander électroniquement le régulateur de débit de gaz (130) de sorte à faire varier le débit volumique variable et de préférence le débit massique variable au moins en fonction de ladite donnée relative audit paramètre de condition de plongée.

7. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant au moins un capteur (51 ) physiologique configuré pour mesurer au moins un paramètre physiologique du plongeur (10) et un capteur de profondeur pour mesurer la pression de l’eau entourant ledit appareil (1 ), et dans lequel ledit appareil (1 ) est configuré pour commander le régulateur de débit de gaz (130) de sorte à faire varier ledit débit volumique variable et de préférence ledit débit massique variable au moins en fonction du paramètre physiologique du plongeur (10) et de la pression.

8. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le régulateur de débit de gaz (130) comprend une deuxième buse présentant une section variable de manière à délivrer le deuxième apport à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable.

9. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel le régulateur de débit de gaz (130) comprend vanne (155) à ouverture intermittente et une buse (136) présentant une section fixe, ladite buse (136) étant couplée à ladite vanne (155) de manière à délivrer le deuxième apport à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable.

10. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le régulateur de débit de gaz (130) est formé d’au moins et de préférence uniquement de :

une buse fixe (136) configurée pour délivrer à débit volumique constant et de préférence à débit massique constant un apport en gaz frais au sac respiratoire (3), - une électrovanne (155) configurée pour faire varier dans le temps le débit dudit apport en gaz frais de sorte à délivrer à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable le deuxième apport en gaz frais au sac respiratoire (3), l’électrovanne (155) et la buse fixe (136) du régulateur de débit de gaz (130) étant connectées en série.

11. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes configuré de sorte que le débit volumique variable et de préférence le débit massique variable délivré par le régulateur de débit de gaz (130) soit respectivement inférieur ou égal au débit volumique constant et de préférence au débit massique constant délivré par la buse fixe (120).

12. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes configuré de sorte que le débit volumique constant D1V délivré par la buse fixe (120) et le débit volumique variable D2v délivré par le régulateur de débit de gaz (130) soient tels que k1*(D1v+D2v)£D2v£k2*(D1v+D2v), avec k-i=0.1 et k2=0.9, de préférence avec k-i=0.2 et k2=0.8, et de préférence avec k-i=0.3 et k2=0.7.

13. Appareil (1 ) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la buse fixe (120) est configurée pour délivrer le premier apport en gaz frais depuis un premier réservoir de gaz sous pression et le régulateur de débit de gaz (130) est configuré pour délivrer le deuxième apport en gaz frais depuis un deuxième réservoir de gaz sous pression.

14. Kit (20) destiné à équiper un appareil respiratoire de plongée sous-marine à recyclage de gaz en circuit semi-fermé destiné à être porté par un plongeur (10), l’appareil comprenant une boucle respiratoire (2) destinée à être connectée à au moins un réservoir de gaz (4), la boucle respiratoire (2) comprenant au moins un sac respiratoire (3) présentant : une sortie connectée à une entrée d’un embout (56) permettant au plongeur (10) de respirer dans la boucle respiratoire (2), une entrée connectée à une sortie d’une chambre de recyclage (61 ) d’un gaz expiré par le plongeur et au moins une entrée destinée à être connectée à au moins une sortie de l’au moins un réservoir de gaz (4), le sac respiratoire (3) étant configuré pour permettre le mélange en son sein du gaz recyclé issu de la chambre de recyclage (61 ) et d’au moins un apport en gaz, dit gaz frais, issu de l’au moins un réservoir de gaz (4),

ledit au moins un réservoir de gaz (4) étant connecté à au moins une entrée du sac respiratoire (3) par au moins un conduit comprenant : une première buse (120) dite buse fixe configurée pour délivrer à débit volumique constant et de préférence à débit massique constant un premier apport en gaz frais au sac respiratoire (3),

un détendeur à la demande (110) configuré pour délivrer un apport en gaz frais supplémentaire au sac respiratoire (3),

le kit (20) comprenant au moins :

un régulateur de débit de gaz (130) configuré pour délivrer à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable un deuxième apport en gaz frais par ledit au moins un conduit connecté au sac respiratoire (3) et à l’au moins un réservoir de gaz (4),

au moins un capteur (51 ) de condition de plongée, configuré pour mesurer au moins un paramètre de condition de plongée pris parmi un paramètre physiologique du plongeur (10) et la pression de l’eau entourant ledit appareil (1 ), ledit au moins un capteur étant configuré pour être porté par au moins l’un parmi l’appareil (1 ), le kit (20) et le plongeur (10),

un module électronique de contrôle (7) configuré pour commander le régulateur de débit de gaz (130) de sorte à faire varier ledit débit volumique variable et de préférence ledit débit massique variable au moins en fonction d’une donnée relative audit au moins un paramètre de condition de plongée.

15. Kit (20) selon la revendication précédente dans lequel l’au moins un capteur de condition de plongée est un capteur physiologique.

16. Kit (20) selon la revendication précédente dans lequel le capteur physiologique est un capteur de fréquence ventilatoire.

17. Kit (20) selon la revendication précédente dans lequel le capteur de fréquence ventilatoire est configuré pour être positionné sur la boucle respiratoire entre l’entrée de l’embout et la sortie du sac respiratoire.

18. Kit (20) selon l’une quelconque des revendications 14 à 16 comprenant en outre un capteur de profondeur configuré pour être connecté au module électronique de contrôle de sorte à permettre au module électronique de contrôle de contrôler ledit débit volumique variable et de préférence ledit débit massique variable en fonction d’au moins une donnée dudit capteur de profondeur.

Description:
'Appareil respiratoire de plongée sous-marine à recyclage de gaz en circuit semi-fermé'

DOMAINE TECHNOLOGIQUE

La présente invention est relative à un appareil respiratoire à recyclage de gaz. Elle trouve au moins une application particulièrement avantageuse dans le domaine des appareils respiratoires de plongée sous-marine à recyclage de gaz en circuit semi-fermé.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE

L’appareil respiratoire à recyclage de gaz ou recycleur est utilisé principalement dans le cadre de la plongée sous-marine. Il permet une économie substantielle de gaz comparé à un appareil respiratoire fonctionnant en circuit ouvert (habituellement désigné par l’acronyme OC du vocable anglais Open Circuit).

Un recycleur comprend généralement un sac respiratoire dans lequel le plongeur respire. La composition en gaz dans le sac respiratoire est principalement le résultat du mélange entre les apports en gaz frais et les apports en gaz recyclé.

Le gaz recyclé est généralement obtenu par filtration ou purification des gaz expirés par le plongeur. Cette filtration vise en particulier à piéger tout ou partie du carbone provenant du C02 contenu dans le gaz expiré, afin de libérer de l’oxygène moléculaire (02). Après filtration, le gaz ainsi « recyclé » peut être réinjecté dans le sac respiratoire. Le gaz frais contient toujours de l’oxygène (02), dont une partie variable est métabolisée par le plongeur suivant ses besoins physiologiques. Le gaz frais peut aussi contenir un ou des diluants tels que l’azote (N2).

L’apport en gaz frais peut s’effectuer de différentes manières. On distingue notamment les recycleurs fonctionnant en circuit semi-fermé (SCR acronyme de « semi-closed rebreather » selon la terminologie anglo-saxonne) et les recycleurs fonctionnant en circuit fermé (CCR acronyme de « closed-circuit rebreather » selon la terminologie anglo-saxonne).

La présente invention concerne en particulier les recycleurs fonctionnant en circuit semi- fermé (SCR).

Dans le cas d’un recycleur SCR, un gaz habituellement suroxygéné est injecté dans la boucle respiratoire avec un débit massique constant. Ce débit est calculé pour répondre, dans des limites physiologiques acceptables, à tous les régimes ventilatoires et à tous les profils de plongeurs.

La figure 1 présente un tel recycleur comprenant un sac respiratoire 3 alimenté en gaz par un détendeur à la demande 110 (DD) et par une buse 120 délivrant un apport en gaz frais à débit massique constant (buse fixe). Le sac respiratoire est également alimenté en air recyclé provenant d’une chambre de recyclage 61. Cette chambre de recyclage 61 reçoit l’air expiré par le plongeur, piège le dioxyde de carbone de l’air expiré, typiquement dans une cartouche de chaux et délivre un air recyclé.

Lors de la plongée, le surplus de gaz, pris comme étant la différence entre la quantité de gaz injectée dans le sac respiratoire 3 et la quantité de gaz consommée par le plongeur, est évacué par l’intermédiaire d’une soupape de surpression 31.

Un inconvénient d’une telle solution est le gaspillage de ce gaz en surplus non consommé.

Afin d’optimiser l’apport en gaz frais et de limiter le gaspillage, le document US 6408847 B1 divulgue par exemple un recycleur SCR dont une partie de l’apport en gaz frais varie en fonction de l’intensité d’inspiration du plongeur. Une telle solution comprend une valve montée sur le détendeur à la demande, et commandée mécaniquement par une valve sensible à la pression située côté inspiration de la boucle respiratoire. Si le plongeur inspire profondément (de sorte à créer une dépression suffisante), la valve sensible à la pression actionne, par un système mécanique, la valve montée sur le détendeur à la demande. En réponse, celle-ci s’ouvre et libère un apport en gaz frais supplémentaire.

En pratique, il s’avère que si la valve est défaillante, l’approvisionnement en oxygène devient insuffisant, conduisant à une mise en danger du plongeur. Cette solution n’est donc pas suffisamment fiable en termes de sécurité.

Plusieurs accidents ont été constatés avec ce type de solution. Du fait de ces problèmes de sécurité, l’utilisation et le développement de cette solution sont restés extrêmement limités.

Pour pallier cet inconvénient, d’autres solutions prévoient un capteur visant à évaluer la teneur en oxygène dans le sac respiratoire. En fonction de la teneur mesurée en oxygène, le système injecte du gaz pur (0 2 ) dans le sac respiratoire de manière à conserver une pression en oxygène sensiblement constante, à une valeur de consigne fixée. En pratique, cette solution s’avère également problématique en termes de sécurité puisque une défaillance du capteur d’oxygène met immédiatement en danger le plongeur.

La majorité des solutions proposées pour augmenter la fiabilité de ces recycleurs consistent à multiplier le nombre de capteurs et à mutualiser leurs mesures. Cela permet de réduire les risques qu’une défaillance de l’un des capteurs interrompe l’approvisionnement en oxygène ou au contraire gaspille une grande quantité d'oxygène. Ces solutions présentent pour inconvénient principal d’augmenter la complexité du système, ce qui conduit à alourdir son coût de revient et à rendre plus délicate sa maintenance.

Un objet de la présente invention est de pallier au moins en partie certains des inconvénients mentionnés ci-dessus.

Plus particulièrement, l’invention vise à proposer un appareil respiratoire à recyclage semi-fermé présentant un niveau de sécurité amélioré pour le plongeur et offrant une durée de plongée satisfaisante.

RESUME

Un premier aspect de l’invention concerne un appareil respiratoire de plongée sous- marine à recyclage de gaz en circuit semi-fermé destiné à être porté par un plongeur, comprenant une boucle respiratoire destinée à être connectée à au moins un réservoir de gaz, la boucle respiratoire comprenant :

- au moins un embout destiné au plongeur et permettant au plongeur de respirer dans la boucle respiratoire,

- au moins une chambre de recyclage connectée à une sortie de l’embout et destinée à recycler au moins une partie d’un gaz expiré par le plongeur de sorte à fournir un gaz recyclé, ladite chambre étant configurée pour recevoir un dispositif de filtration du gaz expiré, et

- au moins un sac respiratoire présentant une sortie connectée à une entrée de l’embout, une entrée connectée à une sortie de la chambre de recyclage et au moins une entrée destinée à être connectée à au moins une sortie de l’au moins un réservoir de gaz, le sac respiratoire étant configuré pour permettre le mélange en son sein du gaz recyclé issu de la chambre de recyclage et d’au moins un apport en gaz, dit gaz frais, issu de l’au moins un réservoir de gaz.

L’appareil respiratoire comprend en outre une pluralité de conduit permettant des connexions en parallèle entre au moins une entrée du sac respiratoire et l’au moins un réservoir de gaz, de préférence une pluralité de sorties de l’au moins un réservoir de gaz, au moins un premier conduit de ladite pluralité de conduits étant équipé d’une première buse dite buse fixe configurée pour délivrer à débit volumique constant et de préférence à débit massique constant un premier apport en gaz frais au sac respiratoire.

Avantageusement l’appareil respiratoire comprend en outre : - Un deuxième conduit de ladite pluralité de conduits. Le deuxième conduit est équipé d’un régulateur de débit de gaz. Ce régulateur de débit de gaz est configuré pour délivrer à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable un deuxième apport en gaz frais au sac respiratoire.

- au moins un capteur de condition de plongée, configuré pour mesurer au moins un paramètre de condition de plongée pris parmi un paramètre physiologique du plongeur et la pression de l’eau entourant ledit appareil.

L’appareil respiratoire est avantageusement configuré pour commander le régulateur de débit de gaz de sorte à faire varier ledit débit volumique variable et de préférence ledit débit massique variable au moins en fonction d’une donnée relative audit au moins un paramètre de condition de plongée.

L’appareil respiratoire de plongée selon l’invention permet ainsi de moduler l’apport en gaz frais par l’intermédiaire de la buse à débit volumique variable. Cette modulation d’apport en gaz dépend d’une donnée du capteur de condition de plongée et permet avantageusement d’optimiser la consommation de gaz (air frais) en fonction d’un paramètre physiologique du plongeur ou de la pression hydrostatique environnante. Le gaspillage d’air frais est ainsi réduit et la durée de la plongée allongée. Le confort de plongée est également augmenté. En outre, un tel appareil comprenant trois conduits offre un niveau de sécurité supérieur ou égal à celui d’un appareil semi-fermé classique comprenant un ou deux conduits, en cas d’avarie sur l’un desdits conduits. En effet, une analyse de risque envisageant différents cas d’avaries sur ces conduits permet de montrer que la probabilité d’occurrence d’une situation critique pour un tel appareil se trouve réduite vis-à-vis d’un appareil respiratoire semi-fermé classique. Cette analyse de risque est détaillée par la suite.

Selon une possibilité avantageuse et préférée, l’au moins un capteur de condition de plongée est un capteur physiologique et de préférence un capteur de fréquence ventilatoire.

Un tel capteur permet avantageusement de rendre compte de l’effort fourni par le plongeur à chaque moment de la plongée. Ainsi, la consommation de gaz est optimisée en fonction de l’effort du plongeur.

L’au moins un capteur de condition de plongée peut en outre comprendre un capteur de profondeur ou de pression configuré pour mesurer une profondeur de plongée.

Selon un mode de réalisation préféré, l’appareil respiratoire est configuré de sorte que la pression de gaz en entrée de la buse fixe soit constante, par exemple égale à 15 bars. L’appareil respiratoire est de préférence configuré de sorte que la pression de gaz en entrée du régulateur de débit de gaz soit constante, par exemple égale à 15 bars.

Selon ce mode de réalisation, la densité du gaz entrant dans la buse fixe et/ou dans le régulateur de débit de gaz est constante, et la quantité d’oxygène contenue dans ce gaz est avantageusement constante, quelle que soit la pression hydrostatique environnante. Dans ce cas, le débit massique délivré en sortie de la buse fixe et/ou du régulateur de débit de gaz est avantageusement proportionnel au débit volumique correspondant. Selon une possibilité particulièrement avantageuse, l’appareil respiratoire comprend en outre un module électronique de contrôle. Ce module électronique est de préférence configuré pour commander électroniquement le régulateur de débit de gaz de sorte à faire varier le débit volumique variable au moins en fonction de ladite donnée relative audit paramètre de condition de plongée.

Ce contrôle électronique du débit volumique variable permet avantageusement d’éviter un recours à des solutions mécaniques nécessitant par exemple une manipulation de la part du plongeur (changement de connecteurs rapides dans le but de changer de type de buse, réglage manuel).

Un deuxième aspect de l’invention concerne un kit destiné à équiper un appareil respiratoire de plongée sous-marine à recyclage de gaz en circuit semi-fermé destiné à être porté par un plongeur.

Ce kit comprend au moins :

- un régulateur de débit de gaz configuré pour délivrer à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable un deuxième apport en gaz frais par au moins un conduit connecté au sac respiratoire et à l’au moins un réservoir de gaz de l’appareil respiratoire,

- au moins un capteur de condition de plongée, configuré pour mesurer au moins un paramètre de condition de plongée pris parmi un paramètre physiologique du plongeur et la pression de l’eau entourant ledit appareil, ledit au moins un capteur étant configuré pour être porté par au moins l’un parmi l’appareil, le kit et le plongeur,

- un module électronique de contrôle configuré pour commander le régulateur de débit de gaz de sorte à faire varier ledit débit volumique variable et de préférence ledit débit massique variable au moins en fonction d’une donnée relative audit au moins un paramètre de condition de plongée.

BREVE INTRODUCTION DES FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels :

la figure 1 montre un recycleur semi-fermé mécanique classique issu de l’art antérieur ; la figure 2 montre un recycleur semi-fermé selon un mode de réalisation non limitatif de l’invention ;

la figure 3 illustre un recycleur semi-fermé selon un mode de réalisation de l’invention porté par un plongeur.

la figure 4 illustre un exemple de kit selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE L’invention selon son premier aspect comprend notamment les caractéristiques optionnelles ci- après pouvant être utilisées en association ou alternativement :

Selon un mode de réalisation, l’au moins un capteur est un capteur de fréquence ventilatoire.

Selon un mode de réalisation, le capteur de fréquence ventilatoire est positionné sur une partie de la boucle respiratoire située entre l’entrée de l’embout et la sortie du sac respiratoire. Cela permet de réduire l’humidité à laquelle le capteur est exposé. En effet, s’il était disposé entre l’embout et la chambre de recyclage, ou dans cette dernière, le capteur serait soumis à une humidité plus forte. Il s’est avéré que la fiabilité de ces capteurs se dégrade par la présence d’une trop forte humidité. Ce mode de réalisation permet ainsi d’améliorer encore la fiabilité, et par voie de conséquence la sécurité, de l’appareil selon l’invention.

Selon un exemple, l’au moins un paramètre de condition de plongée est un paramètre physiologique du plongeur. Ce paramètre physiologique peut être par exemple être la fréquence ventilatoire du plongeur et/ou sa fréquence cardiaque et/ou la saturation / le taux d’oxygène dans le sang du plongeur. Ainsi, l’au moins un capteur de condition de plongée est configuré pour mesurer la fréquence ventilatoire du plongeur et/ou sa fréquence cardiaque et/ou la saturation / le taux d’oxygène dans le sang du plongeur. Il s’agit d’une meure directe. Ce paramètre ou une donnée relative à ce paramètre est ensuite envoyé au module électronique de contrôle qui commande le régulateur de débit de gaz.

Selon un mode de réalisation, l’appareil comprend en outre un détendeur à la demande équipant un conduit supplémentaire parmi ladite pluralité de conduits. Ledit détendeur à la demande est configuré pour délivrer un apport en gaz frais supplémentaire au sac respiratoire.

Selon un mode de réalisation, un injecteur manuel peut se substituer au détendeur à la demande pour délivrer au sac respiratoire l’apport en gaz frais supplémentaire provenant de l’au moins un réservoir de gaz.

Selon un mode de réalisation, le premier et le deuxième conduits alimentent deux entrées distinctes du sac respiratoire. Selon un mode de réalisation alternatif, le premier et le deuxième conduits alimentent une même entrée du sac respiratoire. Par exemple un conduit en « Y » permet de collecter les apports en gaz frais des première et deuxième buses et d’alimenter une seule entrée du sac respiratoire. Ce mode de réalisation alternatif permet de réduire le nombre d’entrées du sac respiratoire et le nombre de conduits. Il simplifie ainsi l’appareil et améliore sa robustesse.

Selon un mode de réalisation, le premier et le deuxième conduits sont alimentés par deux sorties distinctes du sac respiratoire. Selon un mode de réalisation alternatif, le premier et le deuxième conduits sont alimentés par une même sortie du sac respiratoire. Par exemple un conduit en « Y » permet d’alimenter les premier et deuxième. Ce mode de réalisation alternatif permet de réduire le nombre de sorties du réservoir et le nombre de conduits. Il simplifie ainsi l’appareil et améliore sa robustesse.

De même le conduit supplémentaire équipé du détenteur à la demande optionnel, lorsqu’il est présent, peut éventuellement être connecté sur la même entrée et/ou la même sortie qu’au moins l’un parmi le premier et le deuxième conduit.

Selon un mode de réalisation, la chambre de recyclage comprend un dispositif de filtration tel qu’une cartouche de chaux sodée.

Selon un mode de réalisation l’embout est configuré pour coopérer avec la bouche du plongeur.

Selon un mode de réalisation l’embout se présente sous forme d’un masque facial prenant à la fois la bouche et le nez du plongeur.

Selon un mode de réalisation, l’appareil comprend un capteur physiologique configuré pour mesurer au moins un paramètre physiologique du plongeur et un capteur de profondeur pour mesurer la pression de l’eau entourant ledit appareil, et l’appareil est configuré pour commander le régulateur de débit de gaz de sorte à faire varier le débit volumique variable au moins en fonction du paramètre physiologique du plongeur et de la pression.

Selon un mode de réalisation, le régulateur de débit de gaz comprend une deuxième buse présentant une section variable de manière à délivrer le deuxième apport à débit volumique variable.

Selon un mode de réalisation alternatif au précédent mode de réalisation, le régulateur de débit de gaz comprend une vanne à ouverture intermittente et une buse présentant une section fixe, ladite buse étant couplée à ladite vanne de manière à délivrer le deuxième apport à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable.

Selon un mode de réalisation, l’appareil est configuré de sorte que le débit volumique variable et de préférence le débit massique variable délivré par le régulateur de débit de gaz soit respectivement inférieur ou égal au débit volumique constant et de préférence au débit massique constant délivré par la buse fixe.

Cette configuration permet de délivrer au moins la moitié du débit volumique total par la première buse à débit volumique constant, et au plus la moitié du débit volumique total par la deuxième buse à débit volumique variable. Une économie de gaz de 50% est ainsi avantageusement possible en situation d’effort minimal du plongeur (plongée statique) tout en gardant un apport en air frais acceptable pour le plongeur en cas de dysfonctionnement de la deuxième buse. Cette solution offre ainsi un niveau de sécurité amélioré puisque même en cas de défaillance de la buse à débit volumique variable, le sac respiratoire est approvisionné avec suffisamment de gaz frais pour que le plongeur ne soit pas en situation de danger. Il peut alors par exemple terminer sa plongée avec un niveau de confort satisfaisant, ou regagner la surface, ou encore se diriger vers d’autres plongeurs.

Selon un mode de réalisation, l’appareil est configuré de sorte que le débit volumique constant D 1V délivré par la buse fixe et le débit volumique variable D 2 v délivré par le régulateur de débit de gaz soient tels que k 1 * (D 1 v+D2v)£D2v£k2 * (D 1 v+D 2 v), avec k-i=0.1 et k 2 =0.9, de préférence avec k-i=0.2 et k 2 =0.8, et de préférence avec k-i=0.3 et k 2 =0.7.

Selon un mode de réalisation, la buse fixe est configurée pour délivrer le premier apport en gaz frais depuis un premier réservoir de gaz sous pression et le régulateur de débit de gaz est configuré pour délivrer le deuxième apport en gaz frais depuis un deuxième réservoir de gaz sous pression.

Cette configuration permet avantageusement de séparer les sources d’approvisionnement en gaz, ce qui réduit la probabilité d’occurrence d’une rupture totale d’approvisionnement en gaz (cas de pannes simultanées sur chacune des première et deuxième buses). Ce mode de réalisation permet ainsi d’améliorer encore la fiabilité, et par voie de conséquence la sécurité, de l’appareil selon l’invention.

Selon un mode de réalisation, l’appareil comprend l’au moins un réservoir de gaz. Selon un mode de réalisation, le régulateur de débit de gaz est formé d’au moins et de préférence uniquement de :

- une buse fixe configurée pour délivrer à débit volumique constant et de préférence à débit massique constant un premier apport en gaz frais au sac respiratoire,

- une électrovanne configurée pour faire varier dans le temps le débit dudit apport en gaz frais de sorte à délivrer à débit volumique variable et de préférence à débit massique variable le deuxième apport en gaz frais au sac respiratoire.

Selon un mode de réalisation, l’électrovanne et la buse fixe du régulateur de débit de gaz sont connectées en série.

Dans la suite de la description lorsqu’on indique qu’un organe A est directement connecté à un organe B, cela signifie qu’il n’y a pas d’autres organes entre A et B, sauf indication contraire.

Selon un mode de réalisation, la sortie de l’embout est directement connectée à l’entrée de la chambre de recyclage.

Selon un mode de réalisation, la sortie de la chambre de recyclage est directement connectée à une entrée du sac respiratoire.

Selon un mode de réalisation, une sortie du sac respiratoire est directement connectée à une entrée de l’embout, à l’exception d’au moins un capteur configuré pour mesurer le paramètre de condition de plongée utilisé pour commander le régulateur de débit de gaz.

Selon un mode de réalisation, un premier conduit connecte directement un réservoir de gaz frais au sac respiratoire, à l’exception de la buse fixe qui est disposée sur ce premier conduit. Selon un mode de réalisation, un deuxième conduit connecte directement un réservoir de gaz frais au sac respiratoire à l’exception du régulateur de débit de gaz qui est disposé sur ce deuxième conduit.

Selon un mode de réalisation, un troisième conduit, qui n’est qu’optionnel, connecte directement le réservoir de gaz frais au sac respiratoire, à l’exception du détendeur à la demande qui est disposé sur ce troisième conduit.

L’invention selon son deuxième aspect comprend notamment les caractéristiques optionnelles ci-après pouvant être utilisées en association ou alternativement :

Selon un mode de réalisation, l’au moins un capteur de condition de plongée est un capteur physiologique.

Selon un mode de réalisation, le capteur physiologique est un capteur de fréquence ventilatoire.

Selon un mode de réalisation, le capteur de fréquence ventilatoire est configuré pour être positionné sur la boucle respiratoire entre l’entrée de l’embout et la sortie du sac respiratoire.

Selon un mode de réalisation, le kit comprend en outre un capteur de profondeur configuré pour être connecté au module électronique de contrôle de sorte à permettre au module électronique de contrôle de contrôler ledit débit volumique variable en fonction d’au moins une donnée dudit capteur de profondeur.

Dans la suite de la description et des revendications, on entend par :

- buse sonique : la buse sonique est un orifice calibré dans lequel la vitesse d’écoulement du gaz est supérieure ou égale à la vitesse sonique de ce gaz au droit de la section de passage minimale de l’orifice (écoulement sonique ou supersonique).

- débit volumique : le débit volumique D v d’un gaz passant par un orifice ou une buse de section S à une vitesse v vaut : D v = v. S. Dans le cas d’un écoulement subsonique, ce débit D v varie en fonction de la pression du gaz en amont de la buse et de la pression du gaz en aval de la buse. Dans le cas d’un écoulement supersonique, ce débit D v varie en fonction uniquement de la pression du gaz en amont de la buse sonique. Le débit volumique D v est exprimé en L/min dans la suite.

- débit volumique constant : un gaz débitant à travers une buse sonique de section fixe S à la vitesse sonique présente un débit volumique constant pour une pression du gaz constante en amont de la buse sonique.

- débit massique : le débit massique D M d’un gaz passant par un orifice ou une buse de section S à une vitesse v vaut : D M = p. v. S, où p est la densité du gaz.

- débit massique constant : un gaz débitant à travers une buse de section fixe S à la vitesse sonique présente un débit massique constant, si la densité de ce gaz est constante. En particulier, un gaz délivré à pression constante en amont de la buse sonique présente un tel débit massique constant.

Dans la suite, un débit massique ou volumique constant est également appelé flux sonique.

On qualifie de débit constant un débit qui ne varie pas dans le temps (sur une période d’observation supérieure à 1 minute, de préférence supérieure à cinq minutes et de préférence comprise entre quelques minutes et quelques dizaines de minutes) de plus ou moins 10% et de préférence de plus ou moins 5% et de préférence de plus ou moins 2%.

- profondeur équivalente air : profondeur indiquée sur des tables de décompression relatives à des mélanges de gaz respiratoires contenant de l'azote et de l'oxygène dans des proportions différentes de celles de l'air, connus sous le nom de nitrox.

Dans la suite, les termes « orifice » et « buse » sont employés en synonymes. Les termes « débit » et « flux » sont également employés en synonymes.

Les termes « appareil respiratoire à recyclage de gaz » et « recycleur » sont employés en synonymes.

Dans la suite, le gaz frais est un gaz contenant de l’oxygène et qui n’a pas été recyclé par piégeage du C0 2 expiré par l’utilisateur. Ainsi le terme gaz « frais » s’entend par opposition au terme gaz « recyclé », le gaz recyclé étant le gaz délivré par une chambre de recyclage après piégeage du C0 2 expiré par l’utilisateur. Le gaz frais provient typiquement d’une bouteille de gaz embarqué par le plongeur. Le gaz frais peut être de l’air frais, ou un mélange comprenant des proportions d’azote et d’oxygène différentes de celles de l’air, tel que le nitrox, ou encore un mélange comprenant de l’azote, de l’hélium et de l’oxygène tel que le trimix.

En particulier, « air frais » et « gaz frais » sont employés en synonymes et peuvent également s’entendre de « nitrox » et « trimix » ou d’autres variantes de mélanges gazeux de type trimix, telles que l’heliox, l’heliair, le triox par exemple. Typiquement, il peut s’agir d’un gaz suroxygéné c’est-à-dire d’un mélange contenant un pourcentage d’oxygène supérieur à 21 % en volume, par exemple égal à 30%, à 40%, à 50% ou à 60 %.

Dans la suite de la description et des revendications, on entend par « buse variable » un dispositif de régulation d’un débit de gaz. Par exemple, une buse présentant une ouverture de section variable et/ou réglable forme un tel dispositif. Une buse présentant une ouverture de section fixe associée à une vanne intermittente forme également un tel dispositif. Ce dispositif peut être simplement dénommé « régulateur de débit de gaz ».

Nous allons à présent décrire la présente invention au travers d’un mode de réalisation préféré mais non limitatif.

En référence aux figures 2 et 3, un premier mode de réalisation de l’invention est un appareil 1 respiratoire de plongée sous-marine à recyclage de gaz en circuit semi-fermé comprenant une boucle respiratoire 2, un sac respiratoire 3. L’appareil est configuré pour être fluidiquement connecté à au moins un réservoir de gaz 4.

La boucle respiratoire 2 comprend un premier côté dit côté inspiration 5 et un deuxième côté dit côté expiration 6.

Le côté inspiration 5 comprend un conduit s’étendant depuis une sortie du sac respiratoire 3 jusqu’à une entrée de l’embout 56 ou d’un masque destiné au plongeur 10 et permet de véhiculer l’air inspiré par le plongeur 10. L’embout peut être un embout buccal s’insérant en partie dans la bouche du plongeur ou être intégré à un masque facial prenant à la fois la bouche et le nez du plongeur.

Le côté expiration 6 comprend un conduit s’étendant depuis une sortie de l’embout 56 ou du masque jusqu’au à une entrée sac respiratoire 3 et permet de véhiculer l’air expiré par le plongeur 10.

Le côté expiration 6 comprend notamment une chambre de recyclage 61 apte à recevoir un dispositif de filtration de l’air expiré, tel qu’une cartouche de chaux sodée. Un tel dispositif de filtration est configuré pour piéger le dioxyde de carbone présent dans l’air expiré, et laisser passer une partie filtrée ou purifiée de l’air expiré. Cette partie, également dénommée air recyclé, est ensuite réinjectée dans le sac respiratoire 3. La chambre de recyclage 61 présente une entrée couplée à la sortie de l’embout 56 ou du masque et une sortie couplée à l’entrée du sac respiratoire 3.

Le sac respiratoire 3 est donc en partie alimenté par l’air recyclé.

L’alimentation en air frais du sac respiratoire 3 se fait de préférence principalement par le biais d’un premier conduit 12 et d’un deuxième conduit 13 s’étendant entre l’au moins un réservoir de gaz 4 et le sac respiratoire 3.

Le sac respiratoire 3 est donc avantageusement alimenté par une double injection principale de gaz afin d’optimiser la consommation de gaz du plongeur 10 et la sécurité de la plongée. Ces avantages sont explicités dans la suite.

Le premier conduit 12 peut comprendre une première buse 120 présentant de préférence une section fixe. Un premier détendeur 121 au niveau d’une sortie de l’au moins un réservoir de gaz 4, relié à ce premier conduit 12 en amont de la première buse, dite buse fixe 120, est configuré pour délivrer du gaz en entrée de cette buse fixe 120. Ce premier détendeur 121 correspond par exemple à un détendeur de type « premier étage » que l’on rencontre habituellement sur les bouteilles de plongée. Ce type de détendeur permet typiquement de détendre un gaz de 200 bars à 10 ou 15 bars. Ce type de détendeur est cependant généralement asservi à la pression hydrostatique du milieu environnant, de sorte à délivrer une pression relative, par exemple 15 bars relativement à la pression hydrostatique environnante. Selon un mode de réalisation préféré, ce premier détendeur 121 est configuré pour délivrer du gaz à pression constante, par exemple 15 bars, en entrée de la buse fixe 120. Dans ce cas, ce premier détendeur 121 n’est pas asservi à la pression hydrostatique environnante, de sorte à délivrer une pression absolue, par exemple 15 bars quelle que soit la pression hydrostatique environnante. Cela permet de délivrer du gaz ayant une densité constante à l’entrée de la buse fixe 120. La quantité d’oxygène contenue dans ce gaz est donc constante, quelle que soit la pression hydrostatique.

La buse fixe 120 est configurée pour délivrer en sortie le gaz à une pression ambiante de sorte à alimenter le sac respiratoire 3 par un flux sonique de gaz, à débit volumique de gaz constant D 1V , et de préférence à débit massique de gaz constant D 1 M . Sur l’exemple non limitatif illustré en figure 2, l’entrée du sac respiratoire 3 alimenté par le conduit 12 portant la buse fixe 120 est référencée 122.

Le débit volumique de gaz constant D 1V peut être compris entre 0 et 40 litres par minute, de préférence entre 0 et 30 litres par minute et encore plus préférentiellement entre 0 et 20 litres par minute.

Le deuxième conduit 13 peut comprendre un régulateur de débit de gaz 130. Le régulateur de débit de gaz 130 comprend de préférence :

Soit une deuxième buse présentant de préférence une section variable.

Soit une buse fixe 136, c’est-à-dire une buse de section fixe, connectée à une vanne 155 autorisant le passage du gaz de manière intermittente. Il peut par exemple s’agir d’une électrovanne.

Soit une combinaison d’une électrovanne et d’une vanne 155 autorisant le passage du gaz de manière intermittente.

Un deuxième détendeur 131 au niveau de l’au moins un réservoir de gaz 4, relié à ce deuxième conduit 13 en amont du régulateur de débit de gaz 130, est configuré pour délivrer du gaz en entrée de ce régulateur de débit de gaz 130. Ce deuxième détendeur 131 peut être un détendeur de type « premier étage ». Avantageusement et de façon similaire au fonctionnement du premier détendeur 121 détaillé ci-dessus, ce deuxième détendeur 131 est configuré pour délivrer du gaz à pression constante, par exemple 15 bars, en entrée du régulateur de débit de gaz 130.

Selon un mode de réalisation, les premier et deuxième détendeurs 121 , 131 peuvent être un seul et même détendeur, de sorte à simplifier le système et à le rendre plus robuste. La connectique entre ce détendeur et les premier et deuxième conduits 12, 13 peut alors comprendre une dérivation de sorte à alimenter chacun des deux conduits 12, 13.

Le régulateur de débit de gaz 130 est configuré pour délivrer en sortie le gaz alimentant le sac respiratoire 3 à débit volumique de gaz variable D 2 v, et de préférence à débit massique de gaz variable D 2M . Sur l’exemple non limitatif illustré en figure 2, l’entrée du sac respiratoire alimenté par le conduit 13 portant le régulateur de débit de gaz 130 est référencée 132.

Le débit volumique variable de gaz D 2 v est tel que D 2min £ D 2V £ D 2max .

Par exemple, le débit volumique variable de gaz D 2V peut être compris entre 0 et 40 litres par minute, de préférence entre 0 et 30 litres par minute et encore plus préférentiellement entre 0 et 20 litres par minute.

Selon cet exemple de réalisation, le régulateur de débit de gaz 130 alimente en continu le sac respiratoire 3 au moins pour D 2 v>D 2min , sans interrompre l’apport en gaz frais.

Selon un mode de réalisation alternatif, les premier 12 et deuxième 13 conduits sont alimentés par une même sortie 121 du réservoir de gaz 4, comme illustré en figure 4.

Selon un mode de réalisation alternatif, les premier 12 et deuxième 13 conduits alimentent une même entrée 122 du sac respiratoire 3, comme illustré en figure 4. Pour cela les premier 12 et deuxième 13 conduits sont connectés; par exemple en « Y » à un conduit commun 123.

Ces modes de réalisation permettent de simplifier et d’améliorer la robustesse de l’appareil.

Selon un mode de réalisation, le régulateur de débit de gaz 130 peut être constitué d’une buse de section variable dite buse variable.

Selon un autre mode de réalisation, le régulateur de débit de gaz 130 peut être constitué par l’association d’une buse fixe 136 de section constante et d’une vanne 155 ou électrovanne à ouverture intermittente, interrompant ponctuellement l’apport en gaz frais, de sorte à faire varier le débit volumique D 2V . Dans cette configuration, le débit D 2V prend uniquement les valeurs 0 et D 2max - Ce deuxième apport en gaz frais peut ainsi être débité à flux sonique, ce qui permet avantageusement d’évaluer de façon précise la quantité d’oxygène réellement délivrée. L’apport moyen en gaz frais issu de ce deuxième apport varie donc en fonction d’une fréquence de coupure de l’électrovanne par exemple. Cette configuration permet également de réduire le coût du système. Ce mode de réalisation alternatif est illustré en figure 4.

La suite de la description fait référence au mode de réalisation dans lequel le régulateur de débit de gaz 130 comprend une buse de section variable. Néanmoins, tous les modes de réalisation, toutes les caractéristiques et avantages décrits ci-dessous peuvent être combinés avec le mode de réalisation dans lequel le régulateur de débit de gaz 130 comprend une buse 136 fixe ou variable connectée à une vanne 155 intermittente telle qu’une électrovanne. La référence numérique 130 est donc utilisée pour le régulateur de débit de gaz 130, quel que soit son mode de réalisation et l’expression « buse variable 130 » pourra être remplacée par l’expression « régulateur de débit de gaz 130 ».

Selon un mode de réalisation optionnel, le sac respiratoire 3 peut être alimenté en air frais par le biais d’un conduit supplémentaire 1 1 s’étendant entre l’au moins un réservoir de gaz 4 et le sac respiratoire 3. Ce conduit supplémentaire 11 peut être configuré pour délivrer un apport en gaz frais supplémentaire via un détendeur à la demande 1 10. Ce détendeur à la demande 1 10 peut être contrôlé manuellement par le plongeur 10 (il peut alors être qualifié d’injecteur), selon le besoin, et/ou peut se déclencher automatiquement, par exemple lors d’une descente rapide, afin de délivrer un complément en air frais dans le sac respiratoire 3. Un tel détendeur à la demande 1 10 est parfaitement classique et largement connu dans le domaine de la plongée. Il correspond typiquement à un détendeur de type « deuxième étage » que l'on retrouve sur les appareils respiratoires à circuit ouvert (OC), l’aspiration d’air étant connecté au sac respiratoire dans le cadre de l’invention. Selon un mode de réalisation alternatif, l’apport en gaz frais supplémentaire est délivré via un injecteur manuel seul ou couplé à un détendeur à la demande 1 10.

La référence 1 10 correspond soit à un détendeur à la demande, soit à un détendeur à la demande couplé à un injecteur manuel soit à un injecteur manuel seul.

Avantageusement, le sac respiratoire 3 est alimenté en continu par le biais de la buse fixe 120, et de façon variable par le biais de la buse variable 130. Le débit volumique total D N de gaz délivré au sac respiratoire 3 s’écrit D N = D 1V + D 2V .

Avantageusement, la variation du débit D 2 v de la buse variable 130 dépend d’un besoin physiologique du plongeur 10.

Selon un mode de réalisation préféré, l’appareil 1 respiratoire comprend un module électronique de contrôle 7 et un premier capteur 51 dit capteur physiologique, configuré pour mesurer un paramètre physiologique du plongeur 10.

Le capteur physiologique 51 est de préférence un capteur de fréquence respiratoire. Il peut être situé sur le côté inspiration 5 de la boucle respiratoire 2, et est de préférence configuré pour minimiser la perte de charge dans la boucle respiratoire 2. Un tel capteur peut par exemple se baser sur la mesure d’une vitesse de déplacement d’une bulle de gaz chauffée. Ainsi, le capteur mesure directement la fréquence respiratoire. Ce capteur ne dépend pas d’un dispositif mécanique qui autorise ou non l’apport en gaz. Ainsi, le capteur selon l’invention n’est pas un détendeur à la demande qui autorise l’apport en gaz. La précision et la sécurité de l’appareil en sont grandement améliorées.

Le paramètre physiologique mesuré, dans cet exemple la fréquence respiratoire mesurée, peut alors être transmis au module électronique de contrôle 7 en temps réel. Le module électronique de contrôle 7 est configuré pour ajuster le débit variable D 2V par le biais d’un microcontrôleur commandant la buse variable 130 en fonction au moins du paramètre physiologique mesuré, dans cet exemple de la fréquence respiratoire mesurée. Ainsi, la buse variable 130 est pilotée par l’appareil 1 et plus précisément par un microcontrôleur.

La buse variable 130 est configurée pour rester ouverte si elle n’est plus alimentée en énergie, par exemple si le module électronique n’est pas activé (bouton ON/OFF non actionné) ou si la batterie est déchargée, ou encore en cas de défaillance du module électronique de contrôle 7 et/ou du microcontrôleur. Cela permet de renforcer encore la sécurité de l’appareil respiratoire. Selon une possibilité alternative, le capteur physiologique 51 peut être un capteur de rythme cardiaque. Dans ce cas, le capteur est par exemple fixé sur le thorax ou sur le poignet du plongeur.

Selon une possibilité alternative, le capteur physiologique 51 peut être un capteur de saturation d’oxygène dans le sang. Dans ce cas, le capteur est par exemple fixé sur le thorax ou sur le poignet du plongeur.

Selon une autre possibilité, l’appareil 1 respiratoire peut comprendre plusieurs capteurs identiques pour augmenter par redondance la fiabilité de l’ensemble.

Selon une autre possibilité, l’appareil 1 respiratoire peut comprendre plusieurs capteurs de types différents (par exemple capteur de fréquence respiratoire et capteur de rythme cardiaque). Cela permet d’évaluer plus précisément la quantité d’air frais à fournir au sac respiratoire. Cela permet également de renforcer encore la sécurité de l’appareil respiratoire. Ainsi, l’au moins un capteur de condition de plongée est configuré pour mesurer au moins l’un parmi les paramètres suivants : la fréquence ventilatoire du plongeur, sa fréquence cardiaque, la saturation / le taux d’oxygène dans le sang du plongeur. Il s’agit d’une meure directe. Ce paramètre ou une donnée relative à ce paramètre est ensuite envoyé au module électronique de contrôle qui commande le régulateur de débit de gaz.

Selon un mode de réalisation, le débit total D N de gaz dépend donc de la fréquence respiratoire mesurée, par l’intermédiaire de la buse variable 130 délivrant D 2 v, et répond ainsi à un besoin en oxygène de la part du plongeur 10.

Le débit variable D 2 v est de préférence nul pour une fréquence respiratoire mesurée en- dessous d’un premier seuil RV-i correspondant à un effort minimal du plongeur 10. Statistiquement, la fréquence respiratoire d’un plongeur est inférieure à 10 respirations par minute lors de situations d’effort minimal, telles qu’une plongée statique ou durant un palier de décompression.

Avantageusement, pour une fréquence respiratoire mesurée inférieure à RV-i avec par exemple RV-i = 10 respirations par minute, le débit variable D 2V peut être ajusté électroniquement de sorte que D 2V = 0 L/min. Dans ce cas, seule la première buse 120 à débit volumique constant alimente le sac respiratoire 3 en gaz (D N = D 1V ). Une économie de gaz peut ainsi être réalisée et la durée de la plongée en est rallongée. Par ailleurs, le confort respiratoire d’un plongeur 10 respirant dans l’appareil 1 devient supérieur à celui d’un plongeur respirant dans un recycleur classique comprenant un sac respiratoire alimenté de façon constante uniquement, ledit sac respiratoire étant alors suralimenté en gaz dans une telle situation d’effort minimal.

Le débit variable D 2V est de préférence maximal pour une fréquence respiratoire mesurée au- dessus d’un deuxième seuil RV 2 correspondant à un effort intense du plongeur 10. Statistiquement, la fréquence respiratoire d’un plongeur est supérieure à 20 respirations par minute lors de situations d’effort intense, telles qu’une plongée dans le courant ou en travaillant. Le confort respiratoire d’un plongeur 10 respirant dans l’appareil 1 peut également être supérieur à celui d’un plongeur respirant dans un recycleur classique comprenant un sac respiratoire alimenté de façon constante uniquement, ledit sac respiratoire étant alors sous- alimenté en gaz dans une telle situation d’effort intense.

Pour une fréquence respiratoire mesurée comprise entre RV-i et RV 2 , le débit variable D 2 v peut être égal à un débit moyen (D 2min + D 2max )/2, ou peut varier continûment en fonction de la fréquence respiratoire mesurée.

Selon une possibilité, au moins la moitié du débit volumique total D N peut être délivré par la première buse 120 à débit volumique constant D 1V , et au plus la moitié du débit volumique total D N peut être délivré par la deuxième buse 130 à débit volumique variable D 2V , de sorte que 0 <

D 2 V £ D-iv et D 2max = D-iv-

Une économie de gaz de 50% est ainsi avantageusement possible en situation d’effort minimal du plongeur 10. Ce compromis permet également de garder un apport en air frais acceptable pour le plongeur 10 en cas de dysfonctionnement de la deuxième buse 130.

Cette double alimentation en air frais du sac respiratoire 3 par la buse fixe 120 et par la buse variable 130 permet ainsi d’optimiser la consommation de gaz en réduisant le gaspillage et en augmentant le confort du plongeur 10 durant la plongée.

Un autre avantage est la réduction de la quantité de gaz rejetée par la soupape de surpression 31 du sac respiratoire 3, ce qui augmente la discrétion visuelle et acoustique lors de la plongée. Selon une possibilité avantageuse, de manière additionnelle ou alternative au capteur physiologique, l’appareil 1 comprend un capteur de profondeur 52 ou de pression environnante relié au module électronique de contrôle 7. Le module électronique de contrôle 7 peut être configuré pour ajuster le débit volumique total D N en fonction de la profondeur mesurée P mes par le capteur de profondeur 52. Cet ajustement de D N se fait par l’intermédiaire de la buse variable 130 permettant une variation de D 2V .

En particulier, le débit total D N peut être réduit dans une zone de plongée dite profonde, pour une profondeur supérieure à une profondeur limite P Nm par exemple égale à 18 m. La pression partielle d’oxygène P0 2 dans le gaz augmente avec la profondeur (loi de Dalton), de sorte qu’à partir de la profondeur limite P Mm , une diminution du débit total D N peut être réalisée pour compenser l’augmentation de P0 2 . Cette diminution du débit total D N en fonction de la profondeur mesurée, pour P mes > P üm , permet également d’économiser du gaz.

Cette diminution du débit total D N entraînant une diminution de P0 2 permet en outre de limiter le risque de crise hyperoxique, qui devient important pour une P0 2 > 1 ,6 bar.

Par sécurité, le module électronique de contrôle 7 est de préférence configuré pour limiter la diminution du débit total D N de manière à conserver une pression partielle d’oxygène P0 2 supérieure à 1 bar et/ou supérieure à une pression partielle d’oxygène à la profondeur équivalente air. De cette manière le plongeur 10 a toujours la possibilité de suivre une table de décompression Air lors d’une remontée en surface.

Le débit D 1V est de préférence délivré par l’intermédiaire d’éléments mécaniques uniquement, tels que le premier détendeur à pression constante et la buse fixe 120. Le débit D 1V est donc contrôlé de façon purement mécanique. Le débit D 2 v est de préférence contrôlé électroniquement par le module électronique de contrôle 7.

La double injection de gaz dans le sac respiratoire 3 se fait donc préférentiellement par une injection dite mécanique et par une injection dite électronique.

Selon une possibilité, la proportion d’injection mécanique et d’injection électronique peut être choisie de façon à optimiser le fonctionnement général de l’appareil 1 respiratoire.

Ce choix peut résulter par exemple d’une analyse de risques.

Le rapport de débits L=D 2 v/D N peut ainsi être ajusté entre 0 et 1 en fonction de la proportion d’injection mécanique et d’injection électronique souhaitée.

Pour L=0, le fonctionnement de l’appareil 1 correspond à celui d’un recycleur mécanique semi- fermé classique dont toute l’injection est régie par une buse fixe.

Pour L=1 , le fonctionnement de l’appareil 1 correspond à un recycleur dont tout le débit est piloté électroniquement.

L’analyse de risques relative à un dysfonctionnement de l’appareil 1 en cas d’avarie au niveau des débits D 1V et/ou D 2V montre que :

Dans le cas où la buse fixe 120 fonctionne normalement et la buse variable 130 ne fonctionne pas et reste ouverte (cas d’avarie n°1 ), l’injection est constante et présente un débit total maximal D N = D 1V + D 2max ,

L’appareil 1 fonctionne alors de manière similaire à un recycleur semi-fermé mécanique classique.

Dans le cas où la buse fixe 120 fonctionne normalement et la buse variable 130 ne fonctionne pas et reste fermée (cas d’avarie n°2), l’injection est constante et présente un débit total minimal D N = D 1V . Le plongeur 10 n’est pas en situation de danger et peut par exemple terminer sa plongée, ou regagner la surface, ou encore se diriger vers d’autres plongeurs, en minimisant ses efforts.

Le choix du rapport L peut permettre de privilégier un apport en gaz par injection mécanique au débit D 1V , plutôt que l’apport en gaz par injection électronique au débit D 2V . Pour L<0,5 le plongeur 10 peut continuer sa plongée avec un niveau de confort satisfaisant dans ce cas d’avarie n°2.

Dans le cas où la buse fixe 120 ne fonctionne pas et la buse variable 130 fonctionne normalement (cas d’avarie n°3), l’injection est variable et présente un débit total D N = D 2V .

Le choix du rapport L peut permettre de privilégier un apport en gaz par injection électronique au débit D 2V , plutôt que l’apport en gaz par injection mécanique au débit D 1V . Pour L>0,5 le plongeur 10 peut continuer sa plongée avec un niveau de confort satisfaisant dans ce cas d’avarie n°3. La probabilité d’occurrence de ce cas d’avarie n°3 est identique à la probabilité d’occurrence d’une buse bouchée sur un appareil semi-fermé mécanique classique.

Dans le cas où la buse fixe 120 ne fonctionne pas et la buse variable 130 ne fonctionne pas et reste fermée (cas d’avarie n°4), il n’y a plus d’injection principale et D N = 0.

Ce cas d’avarie n°4 doit être géré par le plongeur 10 de la même manière qu’avec un recycleur semi-fermé mécanique classique.

Selon une possibilité avantageuse, la buse fixe 120 est reliée à un premier réservoir de gaz et la buse variable 130 est reliée à un deuxième réservoir de gaz, de sorte que les sources d’alimentation des deux buses sont séparées. La probabilité d’occurrence du cas d’avarie n°4 est alors réduite.

La probabilité d’occurrence d’une situation critique pour un tel appareil 1 se trouve ainsi réduite vis-à-vis d’un appareil semi-fermé classique. Cette solution offre donc un niveau de sécurité amélioré.

L’injection D N peut en outre être complétée selon le besoin grâce au détendeur à la demande 1 10 sur le conduit 1 1 par exemple.

Cette injection complémentaire par le conduit 1 1 délivre de préférence le même gaz que l’injection principale par les buses. Le déclenchement du détendeur à la demande 1 10 peut se faire manuellement par le plongeur 10, et/ou de façon automatique par exemple lors d’une descente rapide du plongeur 10. Cela permet d’éviter que le sac respiratoire 3 ne se rétracte sous l’effet de l’augmentation de la pression hydrostatique ambiante, les buses fixe et variable délivrant une quantité de gaz trop peu importante pour compenser rapidement l’augmentation de la pression hydrostatique ambiante.

Ce détendeur à la demande 1 10 augmente donc le confort du plongeur et lui permet d’effectuer des descentes rapides mais n’est pas pour autant indispensable.

Comme illustré sur la figure 2, on notera que le premier conduit 12 permet le passage du gaz depuis le réservoir de gaz 4 jusqu’au sac respiratoire 3 en passant uniquement au travers de la première buse 120 à débit volumique constant. De préférence, ce conduit 12 ne comporte que la première buse 120 à débit volumique constant. En particulier ce conduit 12 ne comporte pas de détendeur à la demande. Le gaz passant au travers de la première buse 120 à débit volumique constant ne passe pas à travers un détendeur à la demande avant de parvenir au sac respiratoire 3. Cela permet de considérablement améliorer la sécurité de l’appareil.

Le sac respiratoire 3 comprend également de préférence une soupape de surpression 31 permettant d’éliminer l’excédent de gaz dans la boucle respiratoire 2. Un deuxième aspect de l’invention concerne un kit 20 adaptable sur un recycleur semi-fermé mécanique classique. Typiquement ce kit 20 peut être monté sur un appareil tel que celui illustré en figure 1.

En référence à la figure 4, ce kit 20 comprend au moins une buse 130 dite variable configurée pour délivrer un débit volumique variable de gaz D 2 v, un capteur 51 , 52 configuré pour mesurer une profondeur ou un paramètre physiologique du plongeur et un module électronique de contrôle 7 configuré pour faire varier le débit D 2 v de la buse variable 130 en fonction d’au moins une donnée du capteur 51 , 52.

La buse à débit variable 130, également désigné régulateur de débit de gaz 130, peut être formée par une électrovanne 155 associée à une buse à débit constant 136. Selon un exemple une telle buse 136 est par exemple similaire à une buse sonique 120. La buse variable 130 peut être connectée sur un conduit auxiliaire fourni séparément ou compris dans le kit 20. Ce conduit auxiliaire relie le sac respiratoire 3 et au moins un réservoir de gaz 4 du recycleur semi- fermé mécanique classique, de manière à délivrer un apport auxiliaire de gaz frais à débit volumique variable D 2V .

Une liaison 123 en Y en entrée et/ou en sortie des buses 120 et 130 ou des conduits 12, 13 équipés des buses 120, 130 peut permettre de simplifier la connectique et d'améliorer la robustesse de l'appareil. Cela permet par exemple de n’avoir qu’une seule entrée 124 sur le sac respiratoire pour collecter les apports des buses 120 et 130. Ces liaisons en Y peuvent être fournies séparément ou intégrées dans le kit 20.

De préférence, on remarquera que dans cet exemple également, le conduit 12 autorise une alimentation du sac respiratoire 3 par le réservoir de gaz 4 en passant uniquement à travers la première buse 120 à débit volumique constant. En particulier, le gaz issu du réservoir de gaz 4 ne traverse pas un autre organe tel qu’un détendeur à la demande pour parvenir au sac respiratoire 3 en passant par le conduit 12 et la premières buses 120 à débit volumique constant.

Le capteur physiologique 51 est de préférence un capteur de fréquence ventilatoire, et peut être connecté sur la boucle respiratoire 2 du recycleur semi-fermé mécanique classique, entre le sac respiratoire 3 et l’embout 56 destiné au plongeur.

En plus du capteur physiologique 51 ou en alternative au capteur physiologique 51 , le kit 20 comprend un capteur de profondeur 52 et le module électronique de contrôle 7 est configuré pour faire varier le débit D 2V de la buse variable 130 en fonction d’au moins une donnée du capteur de profondeur 52.

Le capteur de profondeur 52 est de préférence intégré dans une enceinte étanche 21. Cela permet de réduire l'encombrement du kit 20 et d’améliorer la manipulation de ce kit 20 par l'utilisateur.

Ce kit 20 permet avantageusement et à moindre coût de transformer le recycleur semi-fermé mécanique classique en un appareil 1 respiratoire selon le premier aspect de l’invention. Comme cela ressort clairement de la description détaillée ci-dessus, l’invention propose un appareil respiratoire et un kit 20 pour appareil respiratoire robuste et particulièrement fiable. L’invention permet ainsi d’améliorer considérablement la sécurité et le confort du plongeur. L’invention permet en outre d’allonger la durée de la plongée par rapport à un recycleur standard.

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s’étend à tous modes de réalisation entrant dans la portée des revendications.