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07/17 - 夏天的救世主:工程師開利與他的空調設計圖

從這熱炎炎的七月看來,稱冷氣為當代最偉大的發明大概當之無愧。

空氣調節(Air conditioning)指的是空氣中濕度、溫度、清淨度與循環度的改變,冷氣機、暖氣機與除濕機的運作原理皆類似,大部份是透過壓縮機與冷媒的運作使空氣中的水分蒸發或凝結,進而改變溫度和濕度。而這項偉哉技術正是誕生於 1902 年的今天(7 月 17 日),由年輕的機械工程師開利(Willis ‬Carrier‭)繪製出了空調系統的設計。

空調的發明者開利,圖片來源:Wikimedia。
空調的發明者開利,圖片來源:Wikimedia。

降溫的概念最早可追溯到古代,利用放置在窗戶上的沾水簧片或是冬天儲存下來的冰雪,來使送進屋內的空氣溫度變低而產生涼爽的感覺。現代冷氣空調技術的重大突破發生在 1840 年代,美國佛羅里達一位醫生約翰哥里(John Gorrie)認為,降溫可以緩解病患痛苦與避免瘧疾等疾病,為了讓居民免受「邪惡的高溫」之苦,便設計出以馬力、水力與風力驅動的壓縮機來製造冰塊,進一步調節室內溫度。雖然在取得專利後因資金短絀而停擺,但也留下了供後人參考的知識基礎。

直到 1902 年,剛完成機械工程大學學位的開利,便進入紐約一家生產暖氣機的「水牛城製造」(Buffalo Forge Company)公司工作,當時開利的任務是要解決一間印刷廠的問題:東岸變化多端的濕度使紙張擴張收縮而產生皺摺,導致油墨無法清晰精準地印刷至紙上。

經過不斷實驗,開利設計出了現代電氣化空調的基礎。過去的暖氣是讓空氣通過充滿蒸氣的盤管以達到增溫效果,但若把盤管內換成冷水或加入冷媒,再利用風扇將冷卻的空氣吹送到室內,便能控制濕度和降溫。解決了印刷廠的濕熱問題後,開利便繼續改良這項技術,好讓空調系統能在更大的空間使用。

空調的內部構造,其中藍色與紅色的彎曲管線是運送及冷卻空氣的盤管,圖片來源:Wikimedia。
空調的內部構造,其中藍色與紅色的彎曲管線是運送及冷卻空氣的盤管,圖片來源:Wikimedia。

不久後,開利意識到了空調能從其他產業中得到的巨大獲利,便於 1915 年離開「水牛城製造」,成立了全世界第一間空調公司「Carrier Engineering Corporation」,也就是現在的「開利冷氣」(Carrier)。由於當時空調的目的是冷卻機器,大多只安裝在製造工廠裡,直到後來才慢慢運用於戲院、百貨公司等公眾場所,最後才進到一般家戶裏頭。

隨著應用的場合愈趨多元,空調的種類也更加複雜,例如,依照冷凝器的冷卻技術,能分為大樓或大型賣場所使用的水冷式中央空調,與住家常見的氣冷式冷氣機;而家用冷氣機又因安裝方式的差別,區分成窗型、箱型及分離式等。

冷氣成了家戶的必需品,圖片來源:Pixabay。
冷氣成了家戶的必需品,圖片來源:Pixabay。

在過去,發明空調所要解決的問題之一便是環境衛生,現在,這項科技也如願為人類帶來了難以想像的舒適。但這個方便也伴隨了許多危機,例如冷媒成分造成臭氧層的破洞,以及封閉空間使傳染病滋生等等。科技來自於人性,當環保觀念逐漸興起,也開始管制傳統冷媒,以及研發節能空調,期待在技術更進步的未來裡,科技使用與環境生態能達到更和緩的平衡。

 

參考資料:

封面圖片來源:Pixabay。

關於作者


PJ H

PanX 工讀編輯,不是 3C 迷,也非科技專家。希望人類、環境和科技能好好相處,太冷就待在家,太累就睡一覺,眼壓高就先別看螢幕。

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