压缩的基石：“制造冷源”

除了高炉鼓风的需求外，制冰和制冷也是推动工业革命时期早期压缩机发展的关键因素之一。制冷技术的发现改变了人们的饮食和生活方式，其影响几乎与烹饪技术的发现一样深远。

机械制冷和制冰

利用天然冰和原始蒸发冷却方法进行冷却和制冷的各种方法可以追溯到古埃及和古希腊文明。早在1607年，科学家们就使用各种冷冻混合物来制冰和制冷，其中最常见的是盐和冰。1762年，华氏也采用了这种方法，并将水的冰点定为32˚F (0˚C)。早在18世纪中叶，科学家们就开始尝试利用真空来快速蒸发和制冷。威廉·卡伦博士于1755年首次运用这一原理，通过纯机械方法制冰。他使用气泵降低大气压，从而加速水的蒸发，最终实现强效制冷并制冰。

珀金斯手动活塞式压缩机，约1834年。

真空制冰机发明几年后，人们发现了多种化学制冷方法。19世纪20年代，汉弗莱·戴维和迈克尔·法拉第发现，压缩并液化氨，待液氨蒸发后即可冷却空气，从而进一步推进了机械制冷技术的发展。1824年，英国获得了利用硫酸进行制冷的专利。1834年，雅各布·珀金斯被普遍认为是第一台实用机器的发明者，这台机器是现代压缩式制冷设备的雏形。他的机器采用手动活塞式压缩机（如图1所示），到1856年经过大幅改进，并投入实际应用于啤酒厂和食品的制冷。

工艺改进和设备持续快速发展。1850年，康涅狄格州纽黑文的A.C. Twinning教授获得了一项专利，该专利涉及一种使用双作用真空压缩泵的装置，该泵直径为8.5英寸（216毫米），行程为16英寸（406毫米）。同年，佛罗里达州阿巴拉契科拉的John Gorrie博士获得了一项制冰机专利，该制冰机首次使用带有偏心轮和连杆的旋转轴来驱动垂直气缸内的压缩机活塞，从而产生压缩和真空。

哈里森制冰机直接与蒸汽机框架连接，约1859年。

1859年，澳大利亚人詹姆斯·哈里森（James Harrison）发明了一种制冰机，如图2所示，该制冰机直接与蒸汽机框架相连。此后，制冰技术迅速发展，1873年至1875年间，C.F.G.林德教授（Prof. C.F.G. Linde）发明的氨制冷机取得了重大突破。林德被认为是氨压缩制冷系统的先驱。他的机器在1876年已在德国啤酒厂投入使用，并于1880年获得了美国专利。

机械制冷是通过压缩和膨胀氨、硫酸和空气等气态流体来实现的，其用途远超发明者的想象。这促使许多美国公司在1880年至1890年这十年间开发出大型制冷压缩机。

1878年，查尔斯·J·鲍尔在德克萨斯州谢尔曼市安装了他的第一台吸收式制冰机。这台机器是在埃德蒙·卡雷早期开发的真空制冰机的基础上改进而来。氨泵、水泵、锅炉给水泵、盐水泵等均由滑阀式蒸汽机驱动轴上的皮带带动运转。这台机器安装成本为12000美元，每天消耗一吨煤，可生产约五吨冰。1887年，鲍尔在德克萨斯州达拉斯市安装了他自己制造的第一台压缩式制冰机。这家名为“冰与冷机械公司”（Ice and Cold Machine Co.）的企业在密苏里州圣路易斯市成功运营多年。

大型往复式制冷压缩机的出现

如图所示，德拉韦尔涅在压缩机活塞的前后都使用了润滑油，以避免过热，1876 年。

第一台德拉维涅制冷机于1878年安装在纽约市的赫尔曼啤酒厂，并成为当时最受欢迎的制冷机之一。该设备的发明者约翰·C·德拉维涅在1876年涉足酿酒业之前，长期在纽约从事农产品生意。这使他开始关注人工制冷技术，并于1880年成立了德拉维涅制冷机公司。该公司采用专利技术，利用压缩机活塞前后两侧的润滑油来防止过热，从而实现氨的压缩和膨胀，如图3所示。到1884年，经过进一步的研发，德拉维涅开始为其他啤酒厂生产制冷机。图4所示的1884年德拉维涅制冷压缩机的剖视图展示了水平蒸汽缸和垂直单作用压缩机缸。图 5 中的气缸特写显示了气缸底部活塞上方和下方的冷却密封液。气缸必须垂直放置，才能在每次冲程中有效地将液体排出气缸。在克服了氨泄漏对肉类影响的担忧之后，该系统也被应用于肉类加工厂。到 1890 年，德拉韦尔涅公司已发展成为一家大型企业，生产了近 250 台蒸汽机驱动的氨压缩机，为美国大部分啤酒厂以及制冰厂、冷库和世界各地其他需要制冷的场所提供制冷。

De La Vergne 制冷压缩机，1884 年。

尽管德拉韦尔涅和鲍尔是美国制冷压缩机的先驱者之一，但弗里克、韦瑟和维尔特以及约克等公司很快就主导了快速发展的行业。

德拉韦尔涅压缩机气缸，活塞上方和下方均有冷却和密封液体。