Willis Carrier

1.1. Thời thơ ấu và gia đình

Willis Haviland Carrier sinh ngày 26 tháng 11 năm 1876 tại Angola, New York, Hoa Kỳ. Ông là con trai của Duane Williams Carrier (1836-1908) và Elizabeth R. Haviland (1845-1888). Từ nhỏ, ông đã thừa hưởng niềm yêu thích mày mò, sửa chữa các vật dụng như đồng hồ cũ, máy may và các đồ dùng gia đình khác từ người mẹ. Ông cũng đặc biệt yêu thích và giỏi toán học.

Gia đình Carrier có lịch sử lâu đời ở Hoa Kỳ. Tổ tiên của ông, Thomas Carrier, được cho là người đầu tiên trong dòng họ di cư đến châu Mỹ vào năm 1663, có bằng chứng cho thấy ông sinh ra ở Wales vào năm 1622 và di chuyển đến Mỹ như một dạng lưu vong chính trị, lấy họ Carrier từ đó. Thomas kết hôn với Martha, con gái của một trong những người định cư đầu tiên ở Andover, Massachusetts. Do tranh chấp ranh giới đất đai và phản đối chính quyền thị trấn Andover, Martha bị buộc tội là phù thủy và bị xử tử bằng cách treo cổ vào ngày 19 tháng 8 năm 1692, trong các phiên tòa xét xử phù thủy Salem.

Gia đình Carrier sống ở New England cho đến năm 1799, khi ông cố của Willis chuyển đến Hạt Madison, New York. Đến năm 1836, họ tiếp tục di cư về phía tây đến Hạt Erie, New York, nơi họ mua một trang trại và Willis được sinh ra trên chính trang trại đó. Cha của ông, Duane, từng dạy nhạc cho người bản địa, kinh doanh cửa hàng tạp hóa và có thời gian làm bưu điện trưởng. Mẹ ông, Elizabeth, có tổ tiên là Giáo hữu từ thế kỷ 17, nhưng bà đã kết hôn với Duane, người không phải là Giáo hữu. Mẹ ông qua đời khi Willis mới 11 tuổi.

1.2. Giáo dục

Willis Carrier theo học tại Học viện Angola và tốt nghiệp vào năm 1894. Sau đó, ông tiếp tục học tại Trường Trung học Buffalo và tốt nghiệp vào năm 1897.

Năm 1897, ông nhận được học bổng và bắt đầu theo học tại Đại học Cornell. Ông tốt nghiệp vào năm 1901 với bằng Thạc sĩ Kỹ thuật (Master of Engineering). Trong suốt quá trình học tập, ông luôn tìm kiếm cơ hội để học hỏi và nghiên cứu về toán học, điều này đã giúp ông phát triển tư duy logic và kỹ năng giải quyết vấn đề, những yếu tố quan trọng cho sự nghiệp sáng chế sau này.

2.1. Sự nghiệp ban đầu tại Buffalo Forge Company

Sau khi tốt nghiệp Đại học Cornell vào năm 1901, Willis Carrier gia nhập Buffalo Forge Company với tư cách là một kỹ sư nghiên cứu. Công ty này chuyên sản xuất các loại lò sưởi, quạt gió và hệ thống thông gió. Tại đây, ông được giao nhiệm vụ thiết kế các hệ thống sưởi ấm dùng để sấy khô gỗ xẻ và hạt cà phê. Những kinh nghiệm quý báu trong việc kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm cho các quy trình công nghiệp đã đặt nền móng cho phát minh vĩ đại sau này của ông.

2.2. Phát minh Hệ thống điều hòa không khí đầu tiên

Vào ngày 17 tháng 7 năm 1902, khi đang làm việc tại Buffalo, New York, Willis Carrier đã nhận được một yêu cầu từ công ty Sackett-Wilhelms Lithographing & Publishing ở Brooklyn, New York. Vấn đề mà công ty này gặp phải là chất lượng in ấn kém do độ ẩm cao vào mùa hè khiến giấy bị giãn nở và co lại, gây ra sai lệch màu sắc khi in nhiều lớp mực khác nhau lên cùng một tờ giấy.

Để giải quyết vấn đề này, Carrier đã thiết kế và nộp bản vẽ cho một hệ thống mà sau này được công nhận là hệ thống điều hòa không khí hiện đại đầu tiên trên thế giới. Việc lắp đặt hệ thống này vào năm 1902 đánh dấu sự ra đời của điều hòa không khí vì nó bổ sung khả năng kiểm soát độ ẩm. Các chuyên gia trong lĩnh vực này sau đó đã công nhận rằng một hệ thống điều hòa không khí (A/C) phải thực hiện bốn chức năng cơ bản:

• Kiểm soát nhiệt độ
• Kiểm soát độ ẩm
• Kiểm soát lưu thông và thông gió không khí
• Làm sạch không khí

2.3. Tiến bộ Công nghệ và Bằng sáng chế

Sau nhiều năm cải tiến và thử nghiệm thực địa, vào ngày 2 tháng 1 năm 1906, Carrier đã được cấp bằng sáng chế số US Patent 808897^English cho một "Thiết bị xử lý không khí" (Apparatus for Treating Air_{Thiết bị xử lý không khí}^English), đây là thiết bị điều hòa không khí kiểu phun sương đầu tiên trên thế giới. Thiết bị này được thiết kế để làm ẩm hoặc hút ẩm không khí bằng cách làm nóng nước cho chức năng đầu tiên và làm lạnh nước cho chức năng thứ hai. Cuối năm 1906, thiết bị này đã được lắp đặt lần đầu tiên tại Ngân hàng Quốc gia LaCrosse.

Cũng trong năm 1906, Carrier đã khám phá ra rằng "sự giảm điểm sương không đổi sẽ mang lại độ ẩm tương đối gần như không đổi", điều mà sau này được các kỹ sư điều hòa không khí gọi là "định luật giảm điểm sương không đổi" (law of constant dew-point depression_{định luật giảm điểm sương không đổi}^English). Dựa trên khám phá này, ông đã thiết kế một hệ thống điều khiển tự động và nộp đơn xin cấp bằng sáng chế vào ngày 17 tháng 5 năm 1907. Bằng sáng chế số US Patent 1085971^English đã được cấp vào ngày 3 tháng 2 năm 1914.

Năm 1908, Công ty Điều hòa không khí Carrier của Mỹ (Carrier Air Conditioner Company of America_{Công ty Điều hòa không khí Carrier của Mỹ}^English) được thành lập như một công ty con của Buffalo Forge Company, với Willis Carrier giữ chức phó chủ tịch.

Vào ngày 3 tháng 12 năm 1911, Carrier đã trình bày một trong những tài liệu quan trọng nhất về điều hòa không khí - "Các công thức tâm lý học hợp lý" (Rational Psychrometric Formulae_{Các công thức tâm lý học hợp lý}^English) - tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ. Tài liệu này sau đó được mệnh danh là "Magna Carta của Tâm lý học khí tượng" (Magna Carta of Psychrometrics_{Đại hiến chương của Tâm lý học khí tượng}^English). Nó đã liên kết các khái niệm về độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối và nhiệt độ điểm sương, từ đó giúp việc thiết kế các hệ thống điều hòa không khí trở nên chính xác hơn theo yêu cầu cụ thể.

2.4. Thành lập Carrier Engineering Corporation

Vào cuối năm 1914, khi Thế chiến thứ nhất bùng nổ, Buffalo Forge Company, nơi Carrier đã làm việc trong 12 năm, quyết định tập trung hoàn toàn vào sản xuất quân sự. Điều này đã thúc đẩy Carrier và bảy kỹ sư trẻ khác cùng nhau góp toàn bộ số tiền tiết kiệm của họ, tổng cộng 32.60 K USD, để thành lập Carrier Engineering Corporation_{Tổng công ty Kỹ thuật Carrier}^English tại New York vào ngày 26 tháng 6 năm 1915. Bảy người đồng sáng lập cùng với Carrier bao gồm J. Irvine Lyle, Edward T. Murphy, L. Logan Lewis, Ernest T. Lyle, Frank Sanna, Alfred E. Stacey Jr., và Edmund P. Heckel. Công ty sau đó đã chuyển trụ sở đến Đại lộ Frelinghuysen ở Newark, New Jersey.

3.1. Tác động của các Sự kiện Kinh tế và Toàn cầu

Mặc dù công ty đã phát triển máy làm lạnh ly tâm và chứng kiến sự tăng trưởng thương mại của điều hòa không khí để làm mát các tòa nhà trong những năm 1920, nhưng Carrier Engineering Corporation đã gặp khó khăn tài chính nghiêm trọng do Khủng hoảng Phố Wall năm 1929 vào tháng 10 năm 1929. Để vượt qua giai đoạn này, vào năm 1930, Carrier Engineering Corp. đã sáp nhập với Brunswick-Kroeschell Company và York Heating & Ventilating Corporation để thành lập Carrier Corporation, với Willis Carrier được bổ nhiệm làm Chủ tịch Hội đồng quản trị.

Đại suy thoái đã làm chậm lại việc sử dụng điều hòa không khí trong cả lĩnh vực dân dụng và thương mại. Công ty đã phân tán hoạt động tại bốn thành phố ở New Jersey và Pennsylvania cho đến khi Carrier quyết định hợp nhất và chuyển trụ sở công ty đến Syracuse, New York, vào năm 1937. Tại đây, Carrier Corporation đã trở thành một trong những nhà tuyển dụng lớn nhất ở miền trung New York.

Tại Hội chợ Thế giới New York năm 1939, gian hàng hình nhà tuyết (igloo) của Carrier đã mang đến cho du khách cái nhìn thoáng qua về tương lai của điều hòa không khí. Tuy nhiên, trước khi công nghệ này trở nên phổ biến rộng rãi, Thế chiến thứ hai đã bùng nổ. Phải đến thời kỳ bùng nổ kinh tế sau chiến tranh vào những năm 1950, điều hòa không khí mới thực sự trở nên phổ biến mạnh mẽ. Năm 1955, nhà xây dựng William Levitt đã đưa điều hòa không khí trở thành một tính năng tiêu chuẩn trong các ngôi nhà của mình, góp phần vào sự lan rộng nhanh chóng của công nghệ này. Cùng năm đó, doanh thu của Carrier Corporation đạt 5.10 B USD.

3.2. Thành lập và Phát triển Carrier Corporation

Quá trình sáp nhập vào năm 1930 giữa Carrier Engineering Corporation, Brunswick-Kroeschell Company và York Heating & Ventilating Corporation đã đánh dấu sự ra đời của Carrier Corporation, với Willis Carrier đảm nhận vị trí Chủ tịch Hội đồng quản trị.

Carrier Corporation tiếp tục phát triển và mở rộng quy mô. Vào năm 1980, công ty trở thành một công ty con của United Technologies Corporation. Đến năm 2020, Carrier Corporation đã được tách ra và trở lại hoạt động như một công ty độc lập được giao dịch công khai trên thị trường chứng khoán.

3.3. Cách mạng hóa Đời sống và Công nghiệp Hoa Kỳ

Máy điều hòa không khí đã cách mạng hóa đời sống Hoa Kỳ bằng cách tăng năng suất công nghiệp trong những tháng mùa hè, cải thiện điều kiện làm việc và nâng cao chất lượng cuộc sống. Carrier Corporation đã đi tiên phong trong việc thiết kế và sản xuất các máy làm lạnh để làm mát các không gian lớn.

Ban đầu, điều hòa không khí chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp. Tuy nhiên, nó nhanh chóng mở rộng sang lĩnh vực dân dụng. Năm 1924, máy điều hòa của Carrier được lắp đặt tại cửa hàng bách hóa Hudson ở Detroit. Năm 1925, nó xuất hiện tại Nhà hát Rivoli ở New York. Đến năm 1928, hệ thống điều hòa của Carrier đã được lắp đặt tại Quốc hội Hoa Kỳ, và vào năm 1929, nó còn được đưa vào Nhà Trắng.

Việc đưa máy điều hòa không khí vào các khu dân cư trong thập niên 1920 cũng đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự di cư đến các vùng có khí hậu ấm áp hơn ở Hoa Kỳ, đặc biệt là Vành đai Mặt trời.

3.4. Mở rộng Toàn cầu và Vị thế Dẫn đầu Thị trường

Carrier Corporation đã mở rộng hoạt động ra quốc tế từ rất sớm. Vào năm 1930, Carrier đã thành lập các công ty liên doanh như Toyo Carrier_{Carrier Phương Đông}^English ở Nhật Bản và Samsung Applications_{Ứng dụng Samsung}^English ở Hàn Quốc. Ngày nay, Hàn Quốc là một trong những nhà sản xuất và thị trường tiêu thụ điều hòa không khí lớn nhất thế giới.

Carrier Corporation vẫn duy trì vị thế dẫn đầu toàn cầu trong ngành HVAC thương mại và dân dụng, cũng như trong lĩnh vực làm lạnh. Vào năm 2007, công ty đạt doanh thu hơn 15.00 B USD và sử dụng khoảng 45.000 nhân viên. Đến năm 2018, doanh số của Carrier Corporation đã lên tới 18.60 B USD và công ty có 53.000 nhân viên.

4.1. Hôn nhân và Gia đình

Willis Carrier đã kết hôn ba lần. Cuộc hôn nhân đầu tiên của ông là với Edith Claire Seymour, người mà ông gặp tại Đại học Cornell. Họ kết hôn vào ngày 29 tháng 8 năm 1902. Edith Claire Seymour qua đời vào năm 1912.

Vào ngày 16 tháng 4 năm 1913, ông kết hôn lần thứ hai với Jennie Tifft Martin. Bà Jennie qua đời vào năm 1939.

Cuộc hôn nhân thứ ba của ông là với Elizabeth Marsh Wise, đến từ Terre Haute, Indiana, vào ngày 7 tháng 2 năm 1941.

Ông là một người theo Giáo hội Trưởng lão. Ông sống ở Syracuse. Cả Willis Carrier và ba người vợ của ông đều được chôn cất tại Nghĩa trang Forest Lawn ở Buffalo, New York.

4.2. Con cái

Willis Carrier có một người con ruột tên là Howard Carter Willis. Ngoài ra, ông còn nhận nuôi hai người con riêng của người vợ thứ hai, Jennie Martin, là Vernon Gardner Carrier (1903-1985) và Earl Gardner Carrier (1905-1983).

6.1. Tác động Xã hội và Công nghiệp

Phát minh của Willis Carrier đã thay đổi đáng kể các ngành công nghiệp và định hình lại xã hội hiện đại. Bằng cách kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, điều hòa không khí đã tạo ra những tiện nghi mới, giúp tăng năng suất lao động trong các nhà máy, đặc biệt là vào mùa hè. Nó cũng cải thiện điều kiện làm việc, nâng cao sức khỏe và sự thoải mái cho con người trong nhiều môi trường khác nhau.

Việc áp dụng điều hòa không khí trong các tòa nhà dân cư và thương mại đã thúc đẩy sự phát triển của các khu vực có khí hậu nóng, góp phần vào sự mở rộng của các thành phố ở Vành đai Mặt trời của Hoa Kỳ. Carrier Corporation, công ty do ông sáng lập, tiếp tục là một trong những nhà lãnh đạo toàn cầu trong lĩnh vực HVAC và làm lạnh, khẳng định tầm ảnh hưởng lâu dài của phát minh này.

6.2. Giải thưởng và Vinh danh

Vì những đóng góp to lớn cho khoa học và công nghiệp, Willis Carrier đã nhận được nhiều giải thưởng và sự công nhận:

• Năm 1935, ông được Đại học Lehigh trao bằng kỹ sư danh dự.
• Năm 1942, ông được Đại học Alfred trao bằng Tiến sĩ Văn học danh dự.
• Cũng trong năm 1942, Carrier được trao Huân chương Frank P. Brown.
• Năm 1985, ông được truy tặng vào Đại sảnh Danh vọng Nhà phát minh Quốc gia.
• Năm 2008, ông được vinh danh trong Đại sảnh Danh vọng Bảo tàng Khoa học Buffalo.

6.3. Các Công trình Tưởng niệm

Để vinh danh di sản của Willis Haviland Carrier, một số công trình đã được đặt theo tên ông. Nổi bật là Phòng thí nghiệm Chất lượng Môi trường Trong nhà Toàn diện Willis H. Carrier (Willis H. Carrier Total Indoor Environmental Quality Lab_{Phòng thí nghiệm Chất lượng Môi trường Trong nhà Toàn diện Willis H. Carrier}^English) tại Trung tâm Xuất sắc về Hệ thống Môi trường và Năng lượng của Đại học Syracuse. Phòng thí nghiệm này được thành lập vào năm 2010 nhờ sự đóng góp từ Carrier Corporation, tiếp tục nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực mà ông đã tiên phong.