【創造栽培プログラム】エアコンはあなたを救うために発明された？違います、紙を節約するためにやったんです！

著者: 王江山、徐来

監査専門家：秦宗民、中国冷凍学会会員、上級エンジニア

暑い夏には、多くの人にとってエアコンは必需品となっています。エアコンの発明者であるアメリカのエンジニア、ウィリス・キャリアーも多くの人々の賞賛の対象となっています。ネットユーザーの中には、冗談で彼を「凱里菩薩」と呼び、「自分たちの命はすべてこの人によって与えられた」と言う者もいた...

しかし、興味深いのは、ウィリス・キャリアがエアコンを設計・製造した当初の意図が「暑い夏の天候でネットユーザーに命を与える」ことではなかったことだ。もともと彼は「紙」のためにエアコンを設計したそうですが、これを見ると「人生は紙よりも薄い」と感じませんか？物語は20世紀初頭のアメリカ、ニューヨークの工場から始まります。

（サケット・ウィルヘルムズ・オフセット印刷出版会社の印刷工場の写真：キャリアー公式サイト）

これは、ブルックリンにある Sackett-Wilhelms Lithographic Printing and Publishing Company の印刷工場です。ここでは、作業員が有彩色印刷法を使用して雑誌の表紙を作成します。画像には印刷版と同じ数の色が含まれます。最初の版に最初の色を印刷した後、2 番目の版に移動して 2 番目の色を印刷します...すべて順調に進んでいましたが、1902 年の夏、作業員たちは大きな問題に遭遇しました。

その年の夏は、特に印刷工場では特に暑くて湿気が多かったです。湿度が高すぎると、印刷用紙は空気中の水分を継続的に吸収し、紙を構成する繊維が膨張して変形します。その結果、印刷​​時に異なる色間の対応位置が正確でなくなり、印刷の成功率が大幅に低下します。

どれだけ面倒でも仕事は止められない。そこで工場主は、バッファロー フォージ カンパニーに頼み、同社のエンジニアたちが問題解決に協力してくれることを期待しました。その会社の若いエンジニアがその仕事を引き受けた。ご想像のとおり、彼はウィリス・キャリアーでした。

当初、彼は以前のエンジニアのアイデアに従い、高濃度の塩水を使用して湿度の問題を解決することを計画しました。理由は簡単で、高濃度の塩水は空気中の水分を吸収し、濃度を下げるからです。しかし、このアプローチはうまく機能しません。空気中の水分を直接吸収することはできないので、アプローチを変えて室内の温度を下げるしかありません。気温が下がると、空気中の湿度も自然に下がります。

その時代、人々は気温を下げるための多くの方法を発明していました。 1889年、ニューヨークのカーネギーホールは特別な換気システムを導入しました。氷と巨大な送風機により、観客は涼しい環境で音楽を楽しむことができました。しかし、これは印刷工場にとって良い解決策ではありません。問題を解決するにはどうすればいいでしょうか?

しかし、問題は問題であり、ウィリス・キャリアーには何の手がかりもなかった。幸いなことに、彼は決して諦めることなく、数週間考え続けました。そしてある日、プラットフォームに立って、蒸気機関車が轟音を立てて大量の水蒸気を噴出しているのを目にしました。突然、彼の考えは明確になった。霧は湿度100%の空気ではないのか？ 100% の湿度が何であるかを決定すれば、他の湿度レベルを決定するのは簡単ではないでしょうか?

このインスピレーションの霧の中で、ウィリス・キャリアーは素晴らしいアイデアを思いつきました。彼は気密箱を作り、まず外気を箱の中に吸い込み、次に空気中に冷水を噴霧したのです。箱の中の空気は霧、つまり湿度100%の空気に変わりました。このとき、ウィリス・キャリアはボックス内に適切な量の乾燥空気を追加しました。 2つを混ぜると、どんな湿度の空気でも作ることができます。この原則は、「小麦粉が多すぎる場合は水を追加し、水が多すぎる場合は小麦粉を追加する」に少し似ています。とてもシンプルですが、非常に効果的です。そしてこれが世界初のエアコンの原型です。この機器の所有者であるウィリス・キャリアーは25歳でした。

ウィリス・キャリアは、プロトタイプに基づいて、1902 年 7 月 17 日に新しい設計図を提出しました。新しいソリューションは、室内の空気の温度を直接下げて湿度を制御することができます。原理は簡単です。パイプに蒸気を流すことで部屋を暖めることができるのであれば、同じことを冷水で行うことによって逆の目的を達成できるのではないでしょうか。この機械により、印刷工場の湿度問題が最終的に効果的に解決されました。当初、冷却水は近くの深い井戸から供給されていました。翌春、彼は水をさらに冷やすためにアンモニアコンプレッサーを使い始めました。そのため、印刷工場では年間を通じて相対湿度を 55% に維持することができます。現代的な意味でのエアコンが誕生し、7 月 17 日はエアコンの「誕生日」として広く認められています。そう、エアコンはちょうど 120 回目の誕生日を迎えたのです。

当初、ウィリス・キャリアの発明は湿度を制御するために使用されました。繊維や医薬品などの業界の工場主はすぐにこの新しい設備を使い始めました。 1903 年、新しく建設されたニューヨーク証券取引所の取引フロアは、温度調節のために空調設備が設置された最初の建物となりました。このような大きな成功にウィリス・キャリアーは非常に喜びました。しかし彼はこれに満足しませんでした。その代わりに、彼は空調の応用の可能性と価値を鋭く見抜き、設計コンセプトの研究と最適化を続けました。 1906年、彼は「連続露点低下の法則」を確立し、この原理に基づいた最初の自動調節エアコンを設計しました。 1911年、彼は「適切な湿度の公式」を発見し、空調業界全体の標準仕様を設定しました。この時期の 1915 年、ウィリス・キャリアーとその友人たちは、自身の名をとって「キャリア・エンジニアリング・カンパニー」と名付けられた会社を設立しました。当社は現在でも、暖房、空調、換気システムの分野で重要な役割を果たしています。

現在、ほとんどの公共施設や多くの家庭でエアコンが使用されています。今日私たちが使用しているエアコンの基本原理は、100年前に発明されたものと今も変わりません。一枚の印刷された紙から始まったインスピレーションの風は、やがて全世界に吹き渡っていきました。

ウィリス・キャリアの偉大さは、発明を完成させるだけでなく、その背後にある原理を研究し、より広範な規則性を発見し、それによって他の産業や分野の発展を促進した点にあります。さらに、彼の継続的な研究により、エアコンのサイズと価格が下がり、一般大衆にも手が届くようになり、この発明は何千もの家庭に普及しました。

ウィリス・キャリアーがエアコンを発明した当初の目的は、人々を冷やすことではなく、紙が変形するのを防ぐことでした。実際、科学技術の歴史には、偶然の成果のように、発明の当初の意図が最終的な用途と大きく異なっていた例が数多くあります。しかし、ウィリス・キャリアーがより大きな成功を収め、より大きな貢献を果たすことができたのは、単に最初のひらめきが爆発したからではなく、最初の成功の後も彼が探求を続け、粘り強く努力したからでした。意図せずに柳の木を植えてしまった場合、それを日陰を作る木に育てるには意図的に行う必要があります。

（出典：キャリア公式サイト）

ウィリス・キャリアーは、最初は「紙を救った」ときに単に「人々を救った」だけだったのかもしれないが、空調の分野での半世紀にわたる彼の仕事のおかげで、私たちがエアコンの効いた部屋で本を手にゆったりと座っているとき、私たちは本当に「ありがとう、キャリアー！」と言うべきである。

参考文献:

[1]https://www.newyorker.com/tech/annals-of-technology/an-apparatus-for-treating-air-the-modern-air-conditioner

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Willis_Carrier

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Air_conditioning

この記事は科学普及中国創造育成プログラムによって制作されました。転載の際は出典を明記してください