TECHNIKATÖRTÉNET
VÉGH LÁSZLÓ
Friss Levegő II.
1. Bevezetés
Edison, Ford, Bell, a Wright fivérek mindenki által ismert és elismert személyiségei a XX. század elején az Egyesült Államokban folytatott műszaki fejlesztőmunkának. Bizonyosan bármelyiküket az elsők között említenénk, ha híres feltalálókat kellene megnevezni ebből az időszakból. Vajon a Carrier név felmerülne hasonló összefüggésben? Talán az épületgépészetben, építéskivitelezésben jártasabbaknak csenghet ismerősen. (Néhány évig nálunk is működött ezen a néven a szóban forgó amerikai cég leányvállalata.) A cég valójában, ahogy ez gyakorta előfordul, egy személy nevét viseli. Őt kívánjuk megismertetni az olvasókkal, az ítéletükre bízva, hol lehet a helye a Carrier névnek a technikatörténetben. Talán lehetne őt is a fent említett feltalálókkal együtt emlegetni?
2. Egy találmány születésének körülményei
Egy kis kitérő
Willis Haviland Carrier életpályája az iparosodó Északon kezdődött. New York állam északnyugati részének fejlődése ekkor már jelentős fázisokon ment keresztül, melyek közül a kezdetet az amerikai építőmérnöki tevékenység egyik legkorábbi jelentős alkotása, az Erie-csatorna megépítése jelentette. A csatorna megépítésére 1817 és 1825 között került sor. Az 584 kilométer hosszban kialakított vízi útnak volt a feladata New York városának összeköttetése a Nagy-tavak vidékével. A csatorna által újabb kapcsolat létesült az Atlanti-óceán és a tóvidék között levő természetes összeköttetés mellett (Kanada, Szent Lőrinc folyó). A lényegesen kedvezőtlenebb, túlságosan északi fekvésű kanadai tengeri kijárat mellett így létrejött a szárazföld belsejének megközelítését lehetővé tevő új útvonal. Nem véletlen, hogy a csatorna megépítését a már ekkor prosperáló és soha nem látott fejlődés távlatai előtt álló New York városának hathatós közbenjárására szövetségi költségvetésből támogatták. A csatorna három szakaszban épült Buffalo városától a 191 méter szintkülönbséget jelentő Albanyig, a Hudson-folyóhoz történő csatlakozásig.
Említést érdemel, hogy a csatornaépítés az elkövetkezendő nagy feladatok elvégzésére hivatott amerikai mérnökök sorának lett gyakorlati iskolája. Különösen jelentős ez a tény annak fényében, hogy "elméleti" iskolájuk abban az időben egyáltalán nem létezett. További szakmai előnyökkel járt, hogy az építkezés közben kitermelt helyi mészkőből remek hidraulikus, vízszigetelésre alkalmas cementet "kotyvasztottak". Ezt az anyagot a hajócsatorna építése mellett hamarosan széles körben alkalmazták New York városának első szennyvízelvezető rendszerében, amelynek megépítésére a város addigra már igencsak rá is szorult. Így elkerülte Philadelphia sorsát, amely néhány évtizeddel korábban a járványok megelőzésére kiterjedt öntöttvas csatornarendszer kiépítésére vállalkozott. Az eredmény azonban a város oly mértékű eladósodása lett, amely az amerikai típusú fejlődés első vonalából végleg visszavetette az addig kiemelkedő jelentőségű várost. Ehhez a költséges technológia mellett az is hozzájárult, hogy a felkért európai "sztárépítészek" az akkor legtökéletesebbnek tartott, antik görög stílusú márványcsarnokba helyezték a szivattyúházat és a kiegészítő építményeket is, ami rendkívül gazdaságtalan üzemeltetésűnek bizonyult.
A "fin de siécle" Amerikája
Carrier 1876-ban született egy környékbeli farmercsaládban. Kisgyermekkorától nap mint nap sokat segített tehenekkel gazdálkodó édesapjának, legtöbbször a New York- Buffalo vasútvonalon közlekedő tejesvonathoz szállították reggelente a friss tejet. A többgenerációs családban egyetlen gyermekként egész ifjúkorában jelentős terheket rótt rá a gazdálkodás. Ennek ellenére már 1894-ben jelentkezett a buffalói főiskolára, de ekkor még az évtized közepén tetőző agrárválság a farmon maradásra kényszerítette. Két évet veszített így el, mire sikerült ösztöndíjat szereznie az Ithaca városában levő Cornell Állami Egyetemre.
1901-ben friss diplomásként jelentkezett a Buffalo Forge Company által meghirdetett állásra. Bár elektromérnökként szerzett képesítést és titokban a General Electricnél remélt állást, de a Wendt család tulajdonában lévő gépipari üzem alkalmazásába került. Első feladata egy épületfa és kávébab tárolására és szárítására szolgáló üzemcsarnok fűtésének felügyelete volt. Carrier azonban hamarosan nekilátott a karbantartói feladatok kiszélesítéséhez. Szemügyre vette a gőzzel működő légfűtő berendezést, és nemsokára számításokkal alátámasztott tervezetet nyújtott be, amelyben levezette, hogy egy adott nagyságú belső tér optimális fűtéséhez mekkora felületű hőcserélő berendezést kell alkalmazni.
A következő év elején megkapta az üzemvezető, Henry Wendt hozzájárulását, hogy kísérletező kedvének teret engedve a műhelyben berendezhesse saját fejlesztőrészlegét. Természetesen tevékenységét csak munkaidőn kívüli és ellenszolgáltatás nélküli, hasznos "szabadidő-eltöltés" formájában végezhette. Munkáltatója részéről kezdetben nem kísérte túl nagy lelkesedés ezt a foglalatosságát, de már 1902 nyarán kiderült, erőfeszítései nem voltak hiábavalóak, sőt, rövidesen a mindennapi munkájának elvárásait többszörösen túlszárnyaló eredmények, a cég szempontjából pedig jelentős bevételek forrása lett ez a munkáltatói engedékenység.
1902 forró nyarán a Buffalo Forge Company egyik legfontosabb üzleti ügyfelének számító, New Yorkban működő Sackett-Wilhelms Lithographic & Publishing Company folyamatosan kapta a reklamációkat megrendelőjétől. Vagy a leszállított áru minősége hagyott sok kívánnivalót maga után, vagy a korábban megszokott határidők helyett jóval később készültek el a megrendelések. Mivel a városban igen népszerű, színes, szatirikus hetilap, a "Judge" nyomtatott példányai így nem jutottak el a megrendelőhöz a megszokott időben, a kiadó szokásos bevételeinek csak egy részéhez jutott hozzá.
A színes magazint kézbe véve úgy tűnt, valamilyen érthetetlen oknál fogva az eddigiektől eltérően a nyomtatás minősége leromlott. A reklamáció okozója természetesen nem az elvégzett munka szokatlan hanyagsága vagy a megrendelések határidejének figyelembe nem vétele volt. Ezt már abban a korban sem engedhette volna meg magának egy komoly cég. Valójában a nyomdaüzemben kialakult magas páratartalmat és a szokatlan hőmérsékletet nem lehetett már kezelni a hagyományos módon, az üzemcsarnok "shed" tetőablakain át történő egyszerű szellőztetéssel. A megrendelésekhez illeszkedő, egyre nagyobb tételben tárolt papípanyag eldeformálódott állapotban alkalmatlan volt az egymást követő fázisokban felvitt festékrétegek fogadására. A nagy mennyiség és a jelentkező technikai problémák hatására a különböző színek felvitelének munkafolyamatai egyre eltolódtak egymáshoz képest. Az illusztrációk szellemképes megjelenése sokszor a poént, a csattanó megértését tette lehetetlenné. Mindenesetre már a forró júniusi napokban megkereste a nyomda a gépeket karbantartó, New Yorkban is képviselettel rendelkező buffalói céget, járjon utána, a felmerült problémákat hogyan lehetne orvosolni. A Buffalo Forge New York-i képviselőjének vezetője történetesen Irvine Lyle, Carrier barátja, későbbi alapító cégtársa és "melléktevékenységének" ismerője volt. A feladatot tehát az ifjú Carrierre bízták, bajlódjon el az első pillanatban nem is igazán mechanikai problémának tűnő, időjárás okozta "természeti csapás" megoldásával. (A nyomdagépek üzemeltetésével valójában nem volt közvetlen kapcsolata a minőségromlásnak, sokkal inkább az üzem klímájával.) Meglepő módon a megoldás a természet és az ipari termelés, egy meteorológiai jelenség és az akkoriban először felbukkanó szmog, levegőszennyezés hatásainak megfigyeléséből levont következtetések alapján vált a rajzasztalon megoldható problémává.
Egy (újabb) dobozba zárt természeti jelenség
A furcsa alcím talán egy kis magyarázatra szorul. Az empirikus kísérletezések eredményei sokszor igen lassan hasznosultak. Gondoljunk csak Benjamin Franklin nem minden veszély nélküli próbálkozásaira, amelyek során "sárkányeregetéssel" a levegőből villámot fogott. Igaz, a villámhárító ezzel már meg is született, de az elektromosság hasznosításáig még igen hosszú út vezetett.
Az első klímaberendezés azonban, a természet megfigyeléséből származó alapötlet megszületését követően, szinte azonnali alkalmazást nyert. A köd, azaz a hideg vízpára hűtőközegként történő alkalmazása egy mechanikai szerkezetben az átáramoltatott levegő lehűtésére állítólag egy jelentős késedelemmel érkező reggeli vonatnak volt köszönhető. Carrier, megkapva a megbízást a brooklyni nyomdaüzem problémájának megoldására, elkezdett dolgozni egy olyan szerkezeten, amelynek alapvető működési elve még tisztázásra várt. Az addigi módszerek lényegében a jégtábla hűtőhatását próbálták hasznosítani. Carrier azonban a megoldáshoz egy teljesen új megközelítéssel látott hozzá.
Hivatalos kiküldetésben éppen Pittsburghben tartózkodott. A város ekkor már az amerikai acélgyártás fellegvára, amelynek feldolgozása a környezetében elterülő hatalmas szénlelőhelyeken alapult. Az áldásos ipari fejlődés melléktermékeként ez volt a világ egyik első városa, amelynek sikerült "előállítania" az azóta széles körben elterjedt szmogot. Carrier ott-tartózkodásának ideje alatt már bőségesen élvezhette a fenti jelenség hatásait. Ezek közé tartozott, hogy még a nyári időszakban is előforduló reggeli köd a szmoggal társulva elborította a folyók völgyében elterülő várost. A település fölött kialakult légkörnek egyik jellegzetessége volt, hogy a hűvös, nedves reggeli levegő még a szárazabb nyári napokon is kitartóan megmaradt. Carrier elbeszélése szerint visszaindulásának napján is ez volt a helyzet. A Buffalóba induló vonat jelentős késése miatt a pittsburghi pályaudvaron dideregve volt ideje hosszasan elgondolkodni a megoldásra váró problémán. Azt a következtetést vonta le, hogy a hideg vízpára hosszú távon képes meggátolni a levegő felmelegedését. Következésképpen, a nedvességtartalom szabályozásával meg lehetne próbálni befolyásolni a levegőhőmérsékletet. Mikor a vonat végre megérkezett, Carrier fejében már körvonalazódtak az elkészítendő berendezés működési elvének lehetséges alapjai. A vonaton ülve hamarosan meggyőződhetett arról, hogy jók az elgondolásai. A hűvös, köddel és szmoggal teli medencéből kiérve a vonat hirtelen a perzselő napsütésben fürdő, száraz és tiszta levegőjű útszakaszra ért, és így folytatta útját egészen Buffalóig. A pittsburghi levegő tehát szinte mesterségesen került előállításra, és a környezetében uralkodó feltételek ellenére hosszan fennmaradó állapotot eredményezett.
Hazatérve Carrier azonnal munkához látott és elkészítette egy berendezés rajzát, amelyben megpróbálta maga előidézni a pittsburghi időjárási viszonyokat. Természetesen foglalkoztatta az is, hogy a szmognak lehetőleg csak a "hasznos" jellemzőit őrizze meg. Ezért a berendezés egyik legfontosabb eleme lett az alkalmazott vízpára folyamatos tisztítására szolgáló szerkezeti egység. A buffalói fejlesztőműhelyben hamarosan megépült a prototípus, 1902 nyarán pedig üzembe helyezték a Sackett-Wilhelms nyomdaüzemben a világ első légkondicionálóját. A technikatörténet 1902. július 17-ét, Carrier tervdokumentációjának benyújtását tekinti a hivatalos születésnapnak. Iparjogvédelmi szempontból az esemény egy kicsit késlekedett: Carrier 1904. szeptember 16-án nyújtotta be szabadalmi bejelentését az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegy Hivatalánál, amely 1906. január 2-án engedélyezte a szabadalom megadását, US 808897. számon (1., 2. ábra).
A szabadalmi leírás szerint a berendezés levegő előzetes kezelésére szolgál, amely levegőt épületek szellőztetésére, fűtésére használhatunk. A berendezés továbbá kereskedelmi célokra is hasznosítható, mint például szárítás, hűtés és - különösképpen - levegőtisztítás. A berendezés azáltal fejti ki a hatását, hogy a légáramba beépített szórófejek vízpermetet fecskendeznek. A vízpermettel telítődött levegőáram az útjába helyezett, előnyös kialakítású lemezbordázaton keresztülhaladva jut a belső térbe. A lemezbordázat kialakítása olyan, hogy felületén elősegítse az áthaladó levegőáramból a folyékony szemcsék megkötését. Mivel a folyékony szemcsék megkötik a levegőszennyeződést okozó szilárd részecskéket, a berendezés a lemezbordázatról elvezetett nedvességgel egyúttal a szennyezőrészecskéket is eltávolítja. A berendezés ezáltal az átáramoltatott levegőt mintegy átmossa. Az alkalmazott vízpermet hőmérsékletével elérhető az átáramoltatott levegő hőmérsékletének és/vagy nedvességtartalmának befolyásolása is.
Carrier a Wilhelm & Parker & Hard szabadalmi ügyvivő iroda segítségével öt igénypontban foglalta össze a berendezés lényegét. A szabadalmi leírás első oldala tanúskodik a bejelentés szolgálati jellegéről, feltüntetve a Buffalo Forge Company ezirányú jogosultságát. A bejelentés jelentőségét emeli, hogy az Egyesült Államok által hivatalosan elismert, az "Amerikai Feltalálók Nemzeti Panteonjának" nevezett intézménybe 1985-ben erre a szabadalmi dokumentumra hivatkozással került a feltaláló, Willis H. Carrier.
 |
 |
|
1. ábra: az US 808897 sz. szabadalmi leírás első oldala |
2. ábra: berendezés levegő kezelésére |
A konkurencia
 |
3. ábra: Stuart W. Cramer |
Carrier szabadalmi leírásában még nem fordul elő a légkondicionálás kifejezés. Az elnevezés (air conditioning) megalkotása ugyanis még váratott magára. Ezt csak néhány évvel később, Stuart Warren Cramer (3. ábra) alkalmazta saját szabadalmi bejelentésében. A vezető amerikai textilipari központban, Charlotte (Észak-Carolina) városában tevékenykedő mérnök a szövéshez használt textilszál nedvességtartalmának szinten tartására javasolta a levegő megfelelő "kondicionálását".
Míg a szabadalmi bejelentésben a textilszál kondicionálását említette, 1906. májusában a gyapottermesztők szervezetében elhangzott előadásában így fogalmazott:
"A légkondicionálás kifejezés magába foglalja a nedvességtartalom szabályozását, a levegő tisztítását és fűtését, továbbá a szellőztetést." Az amerikai szabadalmi hivatal adatbázisa alapján Cramer kiterjedt feltalálói tevékenységet mondhat magáénak. Bár bejelentéseinek összevetése Carrier hasonló bejelentéseivel izgalmas eredményekre vezethetne, most csak egyetlen bejelentés bemutatásával szeretnénk érzékeltetni, hogy milyen aktivitás jellemezte ezt a területet a XX. század első éveiben.
A bejelentés egyébként jó példa az elnevezés használatára is (4. ábra).
 |
4. ábra: US 1075179. Levegő-kondícionáló berendezés |
Érdemes felhívni a figyelmet a ma elkülönült műszaki területek akkori összemosódottságára. Míg Carrier végzett elektromérnökként oldott meg gépészeti problémákat, Stuart W. Cramer a textilüzemek épületeinek avatott tervezőjeként szorított időt a légkondicionálás ügyes-bajos kérdéseire és konstruált szabadalmi oltalomra érdemes berendezéseket.
3. Egy feltaláló pályafutása az amerikai álom megvalósulásának jegyében
Az alkalmazott mérnöki státustól az önálló cégalapításig
Mai szemmel nézve Carrier sikeres feltaláló-mérnökként nem törekedett túlságosan az önállósulásra. Az első berendezés megépülésétől a Carrier Company megalakulásáig közel 13 év telt el, és a megalakulást is inkább a külső körülmények kényszerítették ki, nem a határozott szándék.
Természetesen az 1902-1906-os mozgalmas időszakot is fontos évek követték. Carrier tudományos alapossággal igyekezett tökéletesíteni az ipar által egyre jobban igényelt találmányát. Ennek látványos eredménye volt az 1911. december 3-án a Amerikai Gépészkamarában tartott előadása, amely során "Rational Psychcrometic Formulae" címmel bemutatta a kísérletek eredményeit tartalmazó művét. A légkondicionálás elveinek tudományos alapra helyezésével lassan, de biztosan széles körben elfogadott lett és külön szakági rangot szerzett a mérnöki munkák között. A Carrier által alkalmazott számítási képletek a napi meteorológiai adottságok figyelembevételével tették lehetővé egy adott belső tér hőmérsékletének és páratartalmának beszabályozásához szükséges adatok kiszámítását.
Mint tudjuk, Cramer elnevezése terjedt el széles körben. Carrier is átveszi ezt a gyűjtőfogalmat későbbi berendezéseire. Egyébként Cramer szabadalmi bejelentése, amely lényegében a textilüzemek levegőjéhez vízgőzt adagoló berendezésre vonatkozott, nem vezetett szabadalomjogi vitához közöttük.
Talán éppen az esetleges ütközések elkerülésének szándéka volt az oka a következő bejelentés elbírálásának késlekedésében. Carrier ugyanis 1907. május 17-én egy újabb bejelentést is benyújtott. A bejelentést a az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegy Hivatala US1085971 számon engedélyezte 1914. február 3-án, az oltalom iránti igény megújítását követően (5. ábra).
 |
5. ábra: US 1085971. Eljárás levegő párásítására, valamint a levegő hőmérsékletének és páratartalmának szabályozására |
Látható, hogy a bejelentést megtétele után több mint 6 évvel újították fel. A szabadalmi leírás szerint az eljárás elsősorban a textilgyárak levegőjének párásítására és a levegő hőmérsékletének a szabályozására irányul. Az eljárás előnyeinek részletes ismertetése a textilipari munkafolyamatok vonatkozásában erősíti a feltételezést, hogy Carrier megoldása a fent említett, bár általunk fel nem lelt legkorábbi Cramer-féle szabadalommal kívánt "versenyre kelni". Ettől függetlenül, a szabadalmi dokumentum által bemutatott berendezést mindenképpen érdemes szemügyre venni. Jól láthatóan komoly fejlesztéseken átesve, de mégiscsak a legkorábbi Carrier-bejelentésben ábrázolt berendezés elemeire ismerhetünk rá. Nyilvánvalóan az időközben beépített berendezések tapasztalatait és az 1911-es előadást is eredményező kísérletezéseket, méréseket láthatjuk visszatükröződni a szerkezetben.
A textilüzem természetes szellőztetése esetén a nagy mennyiségben beáramló külső levegő páratartalma általában sokkal alacsonyabb, mint a beltéri levegőé. A szellőztetésnél ezért a hőmérséklet csökkenésével hirtelen lecsökken a páratartalom is, amelyet az addig ismert párásító berendezésekkel nem lehetett kellő hatásfokkal megfelelő szinten tartani. A lecsökkent páratartalmú levegő a textilszálak viselkedését megváltoztatta, elektrosztatikus problémák léptek fel, ami gyakran a gépsorok leállásához vezetett. Abban az esetben, ha a szellőztetés nem kellő mértékű, a túl magas hőmérsékletű, növekvő páratartalmú levegő ugyanezt okozhatja. Az utóbbi, gyakran előforduló eset jelentősen megnehezítette az ekkor még magas élőmunka-igényű textilüzemben a munkavégzést.
A természetes szellőzés folyamatában a beáramló száraz, hűvösebb levegő az üzemcsarnok alsó légrétegeit árasztja el a legintenzívebben, ahol a gépsorokon futó, feldolgozás alatt levő textilszállal közvetlenül és hirtelen lép érintkezésbe. A bevezetett légáram az üzem belső terében érintkezik a magas páratartalmú levegővel. A nagy hőmérsékletkülönbség eredménye pedig a párakicsapódás lesz, annak összes kedvezőtlen hatásával. Carrier bejelentése ennek a problémának a megoldására javasolt olyan berendezést, amelyben a benti meleg levegő már a berendezésen belül keveredik a beáramló friss levegővel, és a berendezés a friss levegőt a kívánt mértékben telíti a szükséges mennyiségű vízpárával, elkerülve annak túlzott száraz és/vagy túl hideg állapotában történő beáramlását.
Carrier ebben a szabadalmi leírásban már közvetve utalt az 1911-ben publikált kísérletek eredményére. Megállapította, hogy az üzem belső levegőjének általában megkívánt páratartalmi értékeinél, kísérletei szerint, egy adott hőmérséklet és a hőmérsékleti értékhez tartozó harmatpont különbözete állandónak mutatkozik. A belső levegő páratartalmát ezért be lehet szabályozni a belső hőmérséklet és a berendezésen átengedett, a belső térbe bekerülő, "kondicionált" levegő hőmérsékletkülönbségének a kézbentartásával. Ennek a szabadalmi leírásnak az érvelési rendszere alapján is látható, hogy Carriert jogosan tekintik a tudományos alapokon nyugvó légkondicionálás megalkotójának.
A legelső bejelentésben ismertetett berendezés továbbfejlesztett változata tekinthető meg a 6. ábrán. Világosan felismerhető a vízpermetező berendezés és a levegőtisztításra alkalmazott lemezbordázat "továbbélése". A kísérletek eredményein alapuló szabályozás biztos kézzel lett továbbfejlesztve.
 |
6. ábra: a vízpermetező berendezés és a levegő tisztítására alkalmazott lemezbordázat |
A két szabadalmi dokumentum alapján a bejelentés egyéb körülményei azonosak voltak. Carrier most is a Wilhelm, Parker & Hard szabadalmi ügyvivő iroda segítségével fogalmazta meg, ezúttal eljárásra vonatkozó oltalmi igényét, 15 igénypontban összefoglalva. Ez a bejelentés is szolgálati jellegű, a Buffalo Forge Company a jogosult.
Gates kastélya
A XX. század első évtizedében megkezdődött a Carrier-féle légkondicionáló térhódítása. Az első időszakban a konstrukció kialakítása az iparban, az ipari termelés segédeszközeként való alkalmazását tette lehetővé. Lényegében tehát a termelés, ipari fejlődés által megkövetelt igényekhez igazodva született meg és kezdett elterjedni ez a szokatlan berendezés. A mai ember sokszor még mindig elsősorban a kényelmi, nem is olyan régen pedig a kifejezetten luxus- és státusszimbólum jellegére asszociál, ha háztartási segédeszközként említik. És valóban, az otthon kényelmének szolgálatára munkába állított első berendezés nem szociális célokat szolgált. A minneapolisi milliomos, Charles G. Gates adott megbízást Carriernek, hogy lássa el szerény hajlékát hűtött levegővel. Az eset 1914-ben történt, az éppen épülő háromszintes házikó pedig, az Itáliából nászútról hazatért megrendelő óhaja szerint, a firenzei reneszánsz palotastílus jegyeit magán viselő, a környékbeliek által egyszerűen csak Gates-kastélynak nevezett 40 hálószobás, kristálycsilláros (bizonyára velencei), francia táblás parkettel és carrarai (esetleg pentelikoni) márványpadlóval ellátott építmény. Az első lakóigényt szolgáló berendezés tehát igen illusztris társaságba került. A mai szóhasználattal beltéri egységnek nevezett, kb. 2x2x6 méteres szerkezet doboza is az itáliai reneszánsz bútorművesség formajegyeit igyekezett megtartani, bár kissé idegenül hatottak rajta a frisslevegő-beömlőnyílások hatalmas, téglalap alakú, de kellően bearanyozott fémlamellái. Hosszú út vezetett még napjaink műanyag, esetleg krómacél "splitjéig".
A nagytiszteletű megrendelő azonban már nem húzhatta meg a palota brokátfüggönyeinek elhúzására szolgáló, selyemfényű fonatos zsinór mintájára elkészített ventilátorindító kötelet, még az építkezés folyamán elhalálozott. Az 1914-es épületátadáson már csak ifjú felesége jelent meg, akinek 1916-os elköltözésével a kísértetkastély a technikatörténeti értékkel egyetemben enyészetnek indult. Az üresen álló palotát a városfejlesztők buzgalma 1956-ban érte utol, és a régi épületek megóvásában akkor legelterjedtebb műszaki megoldást választva, a buldózerekre bízták a telek rendezését. A korabeli "Minneapolis Star-Tribune" beszámolt a bontás eseményéről, felelevenítve a kastély homályba, amerikai léptékkel történelmi távlatokba vesző történetét. Carrier berendezése ma már technikatörténeti kuriózumnak számítana, ha nem került volna az is a bontást segítő "vasgolyóbis" útjába 1956-ban. Emlékét ma már csak a jogutód cég "referencialistája" őrzi. A megoldás, a lakások klímaberendezéssel való ellátása azonban megkésve, de éppen az 50-es években kezd megindulni az Egyesült Államokban.
Az önálló vállalkozás
Carrier 1915. június 25-én alapította meg (7. és 8. ábra) hat fiatal mérnöktársával a Carrier Engineering Company-t. A buffalói székhelyű új vállalkozás július 1-jén irodát nyitott New Yorkban, Chicagóban, Philadelphiában és Bostonban.
 |
7. ábra: Willis H. Carrier 1915-ben |
 |
8. ábra: a hét alapító tag, 1915 |
Bár az Egyesült Államok 1915-ben még nem volt résztvevő, de a meginduló háborús szállítások haszonélvezőjeként, szigorúan üzleti alapokon, egyre jobban belekerült az események forgatagába. A Carrier Company első megbízását Irvin Lyle - jellemzően - a New York-i lőszergyárral kötötte meg, annak New Jerseyben található gyutacstöltő üzeme légkondicionálására. Egyébként a háború az önálló cég megalapításában is szerepet játszott. A New York-i tőzsdén jegyzett Buffalo Forge részvényei ugyanis, a hasonló vállalatokkal azonosan, az Európában beindult háborús események hatására komoly lejtmenetbe kezdtek. A cégvezetés ezért a költséges, az adott helyzetben nem sok jövővel kecsegtető, de nagy költségekkel járó kutatás-fejlesztési részleg bezárása mellett döntött.
Nagyüzemi méretek
Az első világháború utáni évek hatalmas fejlődést hoztak, különösen a győztesek oldalán. Az Egyesült Államok, a háború legnagyobb utólagos haszonélvezője, egészen az 1929-es tőzsdekrachig töretlenül élvezte a soha nem látott konjunktúra áldásait. A hadiipar által megteremtett bázisokon a technikai fejlődés megváltoztatta az emberek hétköznapjait. Míg a "belle époque" európai fényűzése kasztszerű keretek között maradt, a háború utáni amerikai fogyasztói társadalom, nem ismerve ezeket a történelmi gyökerű adottságokat, sokkal szélesebb körben tette elérhetővé a technikai fejlődés áldásait.
Tükrözi ezt az egyre több oldalról igényelt légkondicionálásra szakosodott vállalkozás története is. Carrier talán legnagyobb hatású találmánya az 1921. évben született meg. A legkorábbi szabadalmi bejelentését még a berendezés gyakorlati alkalmazását követő két évvel tette meg. Az 1921-es találmány azonban már magával a bejelentéssel dokumentálható a legkorábban, jelezve az iparjogvédelmi tudatosság fejlődését is. Ez a bejelentés, amelyre 1921. július 28-án került sor, 1928. október 16-án került megadásra, US 1687542 számon (9., 10. ábra).
 |
 |
|
9. ábra: US 1687542 sz. szabadalmi leírás első oldala |
10. ábra: Hűtőrendszer |
Magát a berendezést csak 1922. május 22-én, egy newarki zártkörű partin mutatták be. 1923-ban került az első, a szabadalmi leírás szerinti berendezés beépítésre. Az édesipari gyártócégek ennek sikere után olyan rohamot indítottak a megrendelésekkel, hogy Carrier kénytelen volt a bemutatón működtetett prototípust is beépíttetni. Ellentétben az első, magánházba beépített másik technikatörténeti kuriózum sorsával (lásd Gates kastélya), ezt a berendezést az amerikaiak már jobban megbecsülték, ma a Smithsonian Institute múzeumában tekinthető meg.
(Carrier korábbi berendezéseivel már egyébként is megvettette a lábát az édesiparban. William Wrigley 1892-ben kezdte meg vállalkozása működtetését. A ma is széles körben ismert termék atyja terjeszkedését nem kis részben a már 1917-ben általa megrendelt Carrier-berendezésnek köszönhette, melyre alapozva egyre több sikerrel kerülte el a "ragadós" szituációkat a gyártás folyamatában.
A szabadalmi leírás a találmány elsődleges alkalmazási területét megnevezve a korban már elterjedt, nagyméretű elektromos generátorok hűtését említi. A technika állása szerinti megoldásokat két csoportba sorolja. A berendezések egyik fajtája állandó külső levegő utánpótláson alapul, a másik csoport zárt rendszerű levegőáramot alkalmaz. A berendezések első csoportjánál a levegő tisztítását nem lehetett kellő hatásfokkal megoldani, a második csoportnál a levegő hűtésére nem állt rendelkezésre a megfelelő berendezés. Carrier a második megoldás tökéletesítésére vállalkozott. Rájött ugyanis, hogy az egyik, a hűtésre szolgáló anyagok keringetésére alkalmazott alkatrész működési elvét, típusát kell módosítani. A XX. század első éveiben megépítésre került hűtőberendezések mindegyikénél az előre-hátra mozgó dugattyúval keringető kompresszorokat alkalmazták, az általában gáznemű hűtőanyagok keringetésére. Carrier, mint láthattuk, a vizet alkalmazta előszeretettel hűtésre. Nem véletlenül, hiszen ő volt az, aki a páratartalom és a levegőhőmérséklet összefüggéseit feltérképezte, lehetővé téve ezáltal a víz hűtőanyagként történő alkalmazásával nem csak a hőmérséklet, hanem a páratartalom megfelelő együttszabályozását is. A folyékony hűtőanyag azonban más keringető berendezést igényelt. Egyszerűen csak a szivattyúknál alkalmazott, az áramlás keltette centrifugális mozgást hasznosító forgó lapátkereket kellett alkalmazni a dugattyú helyett, és a hatásfok ugrásszerűen megjavult. Érdekesség, hogy a villamosmérnök végzettségű Carrier ötletét állítólag egy gyermekkori élményéből merítette. Elbeszélése szerint a szülői farmon gyermekként sikerült egy jókora puttonnyi tejfölt az ivóvízellátásukat szolgáló ásott kútba ejtenie. Igyekezett jóvátenni az esetet, megpróbálta eltávolítani a kútból a nem odaillő nyersanyagot. Nem sok sikerrel. A kurblis szivattyúval üzemelő kút berendezése azonban jó alaposan eltömődött. Büntetése, a szivattyú szét- és összeszerelése, kitisztítása olyan maradandó nyomokat hagyott benne, hogy évtizedek múltán ennek vette jó hasznát a hűtőberendezések tökéletesítésénél, kipótolva a más irányú tanulmányai miatti hiányosságokat.
Az adatok szerint a Carrier védjeggyel ellátott berendezések forgalmazása csak az 1922-es évtől kezdődött meg. Carrier 1921-es bejelentésű szabadalmi dokumentumán továbbra is a Buffalo Forge Company jogosultságát lehet felfedezni. Úgy látszik, hogy az ekkor már hat éve működő önálló mérnöki vállalkozása ellenére megmaradt a kapcsolata korábbi sikereinek helyszínével. Tény, hogy az 1915-ben indult kis vállalkozásának alaptőkéje 1927-ig változatlanul 32 600 USD maradt. Igaz, vagyona már 1,35 millió USD volt, és a hamarosan bekövetkező gazdasági világválság ellenére a rohamos növekedés évei csak ezután következtek.
Az ismertetett szabadalom alapján épített berendezések alkalmazási köre jelentősen kibővült. Különösen nagy előnyt jelentett az elektromos berendezések, a vezérlés "összeházasítása" a hűtőrendszerekkel. Carrier szabadalma ugyanis kiküszöbölte azokat a korábban gyakran jelentkező anomáliákat is, amelyek az elektromos generátor és a keringetett hűtővíz "találkozásából" vagy más rendszerek esetén a mérgező hűtőgázok szivárgásából származtak. A működtetéshez az inkább csak ipari üzemeknél rendelkezésre álló sűrítettlevegő-igény kiváltása, az üzemeltetési feltételek lehetőségeinek bővülése, a megnövekedett hatásfok a megrendelők új csoportjait vonzotta. Az elsők között a nagyáruházak jelentkeztek. Detroit, New York korabeli, belvárosi bevásárlóközpontjai a nyári hőség idején korábban kénytelenek voltak nélkülözni vásárlóközönségüket, a tehetősebbek ekkor nyári fürdőhelyeken voltak, nem a nagyvárosban. A vásárlók köre azonban kezdett kibővülni. New Yorkban már egész évben nagy volt a tolongás, megjelent a turizmus, Detroit autógyárai pedig nem csak a négykerekűeket ontották számolatlanul, hanem jól megfizetett alkalmazottak tömegei is az üzletekbe tódultak. New York nyári célpontnak sem volt utolsó látványosság, a detroiti "polgárság" pedig még nem utazott el tengerparti fürdőhelyekre. A nyári szabadság alatt ugyanúgy vásárolni akart, sőt még több ideje volt rá, mint máskor.
1924-től kellemesebb körülmények között tehette ezt a Hudson's nagyáruházban. Beszerelték ugyanis az imént ismertetett szabadalmi megoldás előnyeivel rendelkező légkondicionáló berendezést, természetesen Carrier tervezésében és felügyeletével (11. ábra).
 |
11. ábra: a feltaláló és a US 1687542 számon szabadalmi oltalom alatt álló berendezés |
Földön, vízen, levegőben
A következő megrendelések színházak, mozik majd vonatok komfortosabbá tételét célozták meg. Carrier berendezései minden fronton helytálltak.
Az egyik első színházi légkondicionáló bemutatkozására a New York-i Times Square-en található Rivoli Színházban került sor 1925-ben. A Broadwayen sűrűn megforduló hollywoodi filmmágnások hamarosan felfigyeltek a berendezés sikerére. Ez a momentum egy új korszak felé tett első lépést eredményezett. A fejlett iparú, de viszonylag mérsékelt éghajlatú Északról, a keleti partvidék "műhelyvárosaiból" a légkondicionáló elindult hódító útjára a mediterrán vidékekre is, hogy azután hamarosan döntő szerepet játsz- szon az egykor Gorrie nevével fémjelzett kezdeti lépések helyszínét jelentő Dél átformálásában. Ezen területek éghajlati viszonyainak a leküzdése lett az igazán testreszabott feladat Carrier találmányának.
A mediterrán klímájú nyugati partvidék kialakuló, és szolgáltatóiparon alapuló központjainak szó szerint égető szüksége volt ezekre a berendezésekre. Hollywood, Las Vegas és általában Kalifornia megváltásként üdvözölte az új, hűvösebb szelek érkezését. Különösen Hollywood igényelte a találmányt. Ebben az időben született meg a hangosfilm. Ezek a kópiák és a javuló képminőség egyre inkább árulkodtak a forgatás körülményeiről. A mozik, filmbemutatók és fesztiválok helyszíneinek kellemesebbé tétele mellett a stúdiók egyszerűen nem is lettek volna alkalmasak azon a vidéken hangosfilmek forgatására. A légkondicionáló azonban jött, és Hollywood maradhatott a némafilmek után a hangosfilm, Kalifornia pedig a szórakoztatóipar központja. A korabeli igényes nézőközönséget már a mai óriásplakátoknak megfelelő, "Cooled by Refrigeration" megjelölésű vetítésekkel lehetett legkönnyebben a filmszínházakba becsalni.
 |
12. ábra: Carrier központi gyáregysége 1937-ben New York/Syracuse |
Egy vállalkozás, amely már sínen van
A nagy világgazdasági válság kezdetéig a légkondicionáló szinte minden, ma is ismert alkalmazási területen bemutatkozott. Carrier és cége (12. ábra) az ekkor már számos hasonló profilú vállalkozással együtt, újabb és újabb területen mérethette meg magát.
A légkondicionáló tehát hamarosan mozgásba lendült. Ez szó szerint értendő, ugyanis 1929-ben a Baltimore & Ohio vasúttársaság megrendelésére beszerelték az első vasútikocsi-légkondicionáló egységet. A többi vasúttársaság 1930-31 folyamán követte a példát. A szerelvények rangos eseményeknek adtak helyet. "Mozgó vonaton" tartotta meg közgyűlését ezekben az években a Vasúttársaságok Szövetsége és az Amerikai Épületgépészeti Mérnökkamara is.
Carrier már 1907-ben tervezett egy hűtőrendszert a Santa Fé társaságnak, áruszállító tehervagonok hűtésére. A megoldás egy különálló, vasútállomásokon a szerelvényekhez csatlakoztatható gördülőegységből állt. Akkoriban a hűtőberendezés mozgó vonatszerelvényen történő állandó elhelyezésére még gondolni sem lehetett, a berendezés méretei és a biztonságos működtetés is gondokat okozott. Menet közben a levegő áramlása a szellőztetéssel egyébként is kellő hatásfokúnak tűnt. A valódi problémának a szerelvényeknek a pályaudvarokon, sokszor a tűző napon történő várakozások alatti túlmelegedését tartották, ezek a kezdetleges hűtőberendezések elsődlegesen ennek megelőzésére szolgáltak.
(A legkorábbi időkben alkalmazott megoldások természetesen itt is a jégtáblákra vezethetők vissza. Ugyanaz a társaság, amely 1929-ben kezdeményező volt, a Baltimore & Ohio Company, már 1884-ben kísérletezett egy, közvetlenül a mozdony mögé felszerelt, jégtáblákkal telirakott hűtővagonnal. Az első szerelvényen átáramlott levegő a jégtáblák által lehűlve biztosította volna a többi vonatkocsi friss levegőjét. A szerkezet alacsony hatásfoka miatt nem sok eredménnyel, rövid ideig üzemelt.)
A munkahelyek hűvösének biztosítása
Az építészetben az irodaházak méreteinek jelentős megnövelését tette lehetővé a légkondicionáló alkalmazása. A "lichthofok" és az állandóan tárva-nyitva álló homlokzati ablakok kora lejárt. Az első irodaépület-megrendelés 1926-ban érkezett, amelyet még számos követett a gazdasági világválság által okozott leállásig. Mindenesetre az irodaépületek légkondicionálása miatt az épületek tervezése, alaprajzi elrendezésének és tömegének az átalakulása már az 1930-as években elkezdődött. Nem sikerült ilyen jellegű áttörést elérni a lakások légkondicionálásában. A világválság és az azt követő háború az 50-es évek második feléig elodázta a légkondicionálás piacának ezen, ma már igen jelentős szeletének a kiaknázását. Carrier "Weathermaker" márkanevű, az otthonok klimatizálására kifejlesztett és szabadalmaztatott készülékei áldozatul estek a beköszöntött recessziónak.
(Általában is jellemző az épített mérnöki alkotásokra, hogy az ebben a korban elért rekordok az 1973-as olajválságot megelőző időszakban épült létesítmények megszületéséig nem találtak legyőzőre. Pl. hidak - legnagyobb fesztáv: Golden Gate Bridge 1937-1964; épületek - legmagasabb: Empire State Building 1931-1972).
Carriert nem kerülték el az igazán exkluzív megbízások sem ebben az időben. 1928-ban megépíthette a washingtoni Képviselőház légkondicionálóját (13. ábra), 1929-ben pedig a Szenátus épületére is megbízást kapott. Még ebben az évben a Fehér Házat karácsonyi tűzvész sújtotta, amelynek eredményeképpen az újjáépített szárnyban is Carrier cége által beszerelt berendezés kezdte meg működését. A neves épület teljes klimatizálására is sor került 1933-ban.
 |
13. ábra: az amerikai képviselőház 1928-ban |
A politikai uborkaszezon lerövidítésére törekvő Hoover elnök által megkezdett korszerűsítést állítólag az időközben hivatalba lépett Roosevelt asztmatikus betegségére tekintettel is folytatták. Más források szerint az új elnök azonban a "hosszú uborkaszezon" támogatója volt. Ennek érdekében nem habozott elrendelni a berendezés kikapcsolását, és mihamarabb nyári rezidenciájára távozott. Az igazi, teljes kapacitású üzemeltetésre csak a háborús évek alatt került sor. A konstrukció azonban szerencsére így is jól vizsgázott.
Háborús "harangok"
Közép-európai történelmünkből jól ismert, szomorú pillanat egy-egy település helytörténetében a harangok beolvasztása a háborús szükséghelyzet idején. A második világháború alatt az amerikaiak a sokkoló japán támadást követően a modern korhoz jobban illő módszerhez folyamodtak. A nagyvárosok bevásárlóközpontjaiban fellehető központi légkondicionáló egységeket gyűjtötték be. (A történet annyiban is különbözik, hogy a berendezések állami kártalanítás mellett kerültek vissza eredeti helyükre a háború befejeztével.) Természetesen az intézkedés komoly indokok alapján történt. A gazdaság háborús üzemmódra történő átállítása magyarázza a lépést. A megfelelő gyártási körülmények biztosítására volt szükség többek között a magas oktánszámú üzemanyagot gyártó üzemekben és számos hadianyaggyárban.
Az események tehát elég katonásan kezdődtek. Carrier és vállalkozása azonban hamar megtalálta a helyét az új helyzetben. Úgy tűnt, hogy az előző háborúban még elfogadott, üzleti alapokon történő megállapodásoknak most nem kedvez az idő. A szigorodó feltételek inkább Carrier alkotópályájának kezdeteire emlékeztető következményekhez vezettek, és ő nem habozott újra ifjonti hévvel a kutatás-fejlesztés területén megnyíló lehetőségeket kiaknázni. Miközben lassan a hadiipar igényei is a piacgazdaság feltételeihez idomultak, azaz rekvirálás helyett megrendeléseket adtak a gyártócégeknek, a katonák tanácsért is kénytelenek voltak szakemberekhez fordulni. A háborúban újabb és újabb technikai problémák jelentek meg. Egyik ilyen súlyos gond volt a nagy magasságban, valamint a sarkvidékeken is átívelő repülések során történt jégképződés a repülőgépek testén. Ez a folyamat a gépek teljes irányíthatatlanságához vezetett. Az amerikaiak tehát megoldást kerestek, és mivel a japánok által alkalmazott kamikaze-gépek bevezetését nem találták célravezetőnek, megpróbálták inkább a repülőgépek megfelelő kialakítását megtalálni. A légcsatorna-kísérletek ekkorra már közismert eredményességgel alkalmazott módszernek számítottak (kiszámíthatóságukat egyébként nem kis részben Kármán Tódornak köszönhették), már csak a sarkvidékre, illetve a nagy magasságra jellemző légköri viszonyokat kellett megteremteni az eredményességéhez. A Clevelandben megépült, klimatizált légcsatorna hűtéséről gondoskodó berendezéseket pedig természetesen Carrier és vállalkozása biztosította. Az ekkor már idős feltaláló saját bevallása szerint ebben a repülőgép-fejlesztési programban tudta legszélesebb körben hasznosítani nem mindennapi alkotói és tudományos adottságait.
Willis H. Carrier 1950-ben hunyt el. Nevét nem tette széles körben ismertté eredményekben gazdag pályafutása. Az általa alapított vállalkozás azonban jelenleg is prosperál. Bár ma már egy multinacionális konzorcium részeként működik, de olyan társcégek között, mint az Otis felvonókat vagy a Sikorsky helikoptereket gyártó vállalkozások. Carrier utódai a vállalkozással részt vettek több NASA űrprogramban. Megbízásaik kiterjednek olyan feladatokra, mint a Sixtusi-kápolna 1993-ban elkészült klimatizációja és más hasonló, a kulturális örökség védelmét szolgáló vagy a környezetvédelem szempontjait előtérbe helyező megoldások kidolgozása. Ezek bemutatása azonban nem tárgya ennek a cikknek. Felhasználva a centenárium adta információbőséget, célunk inkább a homályba vesző kezdetek feltérképezése és a szélesebb körben, mindenki által a világhálón hozzáférhető, konkrét szabadalmi dokumentumokon alapuló ismeretek megosztása volt egy egyébként közismert műszaki-technikai berendezés kapcsán.
Irodalom
http://www.ashrae.com (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)
http://www.global.carrier.com (Carrier Corporation)
http://www.phys.ufl.edu/../fridge (University of Florida / Department of Physics)
http://www.hvgonline.com
http://www.uspto.gov
http://www.espacenet.ep
Grolier Encyclopedia CD-ROM, 1999
Civil Engineer, 2002-2003
Amy A. Slaton: Modernization of American Building 1900-1930. JHUP, 2001
James H. MacLean, John S. Scott: Dictionary of Building. Penguin, 1995