Это событие произошло 17 июля. Из-за этого дата и признана днем рождения кондиционера, занявшего особое место в современной жизни.
В начале прошлого века из-за высокой влажности в типографиях портилась бумага и плыли чернила, а в сухом воздухе текстильных фабрик возникало статическое электричество и мешало ткать хлопок. Обе проблемы решило изобретение Уиллиса Кэрриера — кондиционер, который мог увлажнять, осушать и очищать воздух. Талантливый инженер создавал индивидуальные решения сначала для промышленности, а потом и для магазинов, транспорта, офисов. В 30-е годы его кондиционеры стояли в Конгрессе США и бразильской шахте на глубине 6400 футов.
В 50-х годах исполнилась мечта изобретателя — кондиционеры марки Carrier появились в миллионах домов, но до этого дня он не дожил. Всё имущество Кэрриер завещал своей компании, которая сегодня приносит миллиарды долларов выручки в год.
Уиллис Кэрриер родился 26 ноября 1876 года в американском городе Ангола штата Нью-Йорк в семье фермера. Отец будущего инженера-изобретателя учил сына ремонтировать технику, мастерить холодильники для мяса, конструировать вентиляцию в коровниках.
Вместе они придумали, как укладывать сено в стога, чтобы между слоями циркулировал воздух, и оно не сгнило. Однако биографы полагают, что инженерные способности Уиллис Кэрриер унаследовал от матери.
Она чинила семейные часы, швейные машинки и другие бытовые приборы и помогала сыну с уроками. Когда он ребёнком не мог разобраться с дробями, она сказала ему разрезать яблоко на половинки и четвертинки и собрать фрукт из долек. Спустя годы Кэрриер сказал, что это был самый важный урок в его жизни.
Она открыла для меня новый мир и дала мне образец решения проблем, которому я следую с тех пор. Дроби приобрели для меня новое значение: теперь я делю все проблемы на составные части, чтобы их было легко решить.
Кэрриеры были членами религиозной общины квакеров, которая отвергала праздность и развлечения. Поэтому юноша всё свободное время проводил за чтением книг и решением задач. Благодаря этому он успешно окончил академию в родном городе и среднюю школу в Буффало. По просьбе руководства школы Кэрриер готовил других учеников к поступлению в это учебное заведение. Затем он выиграл государственную стипендию и поступил в Корнельский университет, где изучал машиностроение.
В студенческие годы Кэрриеру едва хватало денег на жизнь, поэтому он брался за любую подработку: стриг газоны, разносил молоко и даже организовал с друзьями первую прачечную в США. В университете он познакомился с Эдит Клэр Сеймур, на которой женился после окончания учёбы. В 1901 году он получил степень магистра инженерных наук и устроился в компанию Buffalo Forge.
Сначала предприятие производило портативные кузницы, в которых использовался вентилятор с рычажным приводом для подачи воздуха. Позже компания переключилась на вентиляторы и оборудование для обработки воздуха.
Кэрриер попал в только что созданный отдел экспериментальной инженерии. В первый год работы в Buffalo Forge он спроектировал отопительную установку, сушилки для пиломатериалов и для кофе. С продажи этих устройств компания заработала $40 тысяч и потратила часть денег на финансирование дальнейших разработок Кэрриера. Руководство Buffalo Forge предоставило ему технику и разрешило заниматься исследованиями в рабочее и свободное время.
На базе предприятия Кэрриер основал первую в мире лабораторию исследований и разработок в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. В компании Кэрриер подружился со своим будущим партнёром по бизнесу — Ирвином Лайлом, который возглавлял отдел продаж. Весной 1902 года к Лайлу в офис пришёл инженер-консультант Уолтер Тиммис. Его клиент, владелец типографии Sackett & Wilhelms, купил самое современное полиграфическое оборудование, но из-за влажности на предприятии разбухала бумага и плыли чернила, рассказывал инженер Лайлу. Тиммис сказал, что у него есть несколько идей, и предложил Buffalo Forge вместе работать над техническим решением проблемы.
Лайл сразу подумал о Кэрриере, который уже хорошо зарекомендовал себя в Buffalo Forge и наверняка справился бы с этой задачей. «Не проблема!», — ответил ему Кэрриер и засел за чертежи.
Вместе с Тиммисом они провели эксперименты с рулоном из мешковины, пропитанным раствором хлористого кальция. Эта конструкция снижала влажность воздуха, но испаряла соли металлов, что было неприемлемо при процедуре печати. Тогда Кэрриер залил в нагревательные змеевики холодную воду и тем самым уравновесил температуру труб со скоростью воздушного потока, чтобы снизить влажность воздуха. Затем он составил график расхода и температуры охлажденной воды, измерил объём воздушного потока, который должен проходить через змеевик для охлаждения и осушения каждого кубического фута воздуха до заданной температуры и влажности.
Свой первый кондиционер Кэрриер собрал в 25 лет — 17 июля 1902 года, в конце лета его установили в типографии Sackett & Wilhelms (Рис. 2). Он представлял собой комплект змеевиков вместе с вентиляторами, воздуховодами, нагревателями и перфорированными паровыми трубами для процесса увлажнения. Воду для змеевиков набирали из артезианской скважины. Затем устройство дополнили аммиачным компрессором. Аппарат круглый год поддерживал в помещении влажность на уровне 55%. Заказчик написал Лайлу, что аппарат работал отлично.
После первого успеха Кэрриер продолжил разрабатывать методологию кондиционирования. Один из инженеров Buffalo Forge предложил изобретателю сделать кондиционер для прядильной фабрики в Южной Каролине. Но тепловая нагрузка в помещении оказалась слишком велика, и устройство вышло из строя.
Решение проблемы пришло Кэрриеру на туманной железнодорожной платформе в Питтсбурге: его осенило, что для осушения воздуха можно использовать искусственный туман.
«Я понял, что могу провести воздушный поток через мелкие брызги воды, чтобы создать туман. Контролируя температуру воды, я могу контролировать температуру и влажность воздуха. Если потребуется очень влажный воздух, я нагрею воду. Если потребуется сухой воздух, я буду использовать холодную воду. Холодная струя воды будет конденсирующей поверхностью.» - Уиллис Кэрриер
К концу 1903 года он спроектировал первую в мире систему кондиционирования с распылителем, которая могла очищать, увлажнять и осушать воздух. Затем он подал заявку на патент и получил его в январе 1906 года. Он назвал новое устройство «Аппарат для обработки воздуха».
В 29 лет Уиллис Кэрриер возглавил инженерный отдел Buffalo Forge: он руководил исследованиями и утверждал дизайн аппаратов. Через год инженер создал каталог для презентации оборудования и предвидел в нём, что кондиционеры через несколько лет появятся в театрах, ресторанах и церквях.
В 1907 году компании начали поступать заказы от фармацевтических и текстильных фабрик Мичигана. Сухой воздух провоцировал статическое электричество, из-за чего хлопковые нити пушились и не скручивались. Инженер стабилизировал уровень влажности, и эти проблемы удалось решить.
Его кондиционер справился и с жарой на текстильной фабрике в Южной Каролине, где пять тысяч одновременно вращающихся веретён так повышали температуру, что создавали реальную опасность пожара.
В том же году разработка Кэрриера вышла на международный рынок: японский шёлковый завод Fuji Silk Spinning Company в Йокогаме с 60 тысячами верётен заказал мощный кондиционер. Однако за все эти успехи Кэрриеру даже не повысили жалованье.
Продолжение читайте в журнале HeatClub.