中国古代冶炼鼓风技术的演进与外传
王佩良 张若彤 柏莲花
（湖南工商大学数字媒体工程与人文学院）
中国古代劳动人民在长期的生产实践中不断革新鼓风技术，促进冶炼产业发展，使人类文明相继进入青铜时代和铁器时代。鼓风技术就是将气流鼓入冶炼炉内，使燃料充分燃烧，提高炉温和金属冶炼效率的专门技术。中国古代的鼓风设备作为鼓风技术的物质基础，经历从皮橐、水排、木扇、风箱的漫长演进过程。
早期冶金使用自然风，后来对炉温要求越来越高而发展为人工鼓风。最早的鼓风器具是扇和吹管（橐）。辽宁凌源县牛河梁夏家店文化遗址距今3900-3600年，出土了粘有炼渣的冶铜炉壁残片，上有鼓风孔，靠人力吹管鼓风，这是目前所知的最早的冶金鼓风实物发现。内蒙古赤峰市林西县有一处距今约2700年－2900年的大井古铜矿遗址，出土1个陶质兽首鼓风管。这表明中国先民在青铜时代早期就开始使用较原始的鼓风设备。据考古发掘，我国至迟在西周时就已使用一座炉配四具鼓风器的冶炼设备。春秋战国时期出现了“机械”的概念。《庄子·外篇·天地》记载子贡论述汲水工具：“有械于此，一日浸百畦，用力甚寡，而见功多。”《韩非子·难二》说：“审于地形、舟车、机械之利，用力少致功大，则入多。”古人认为机械是一种“用力少而致功多”的器械。现代人认为机械包括动力装置、传动装置、工作机三部分。以此标准衡量鼓风装置，中国古代的皮橐、水排、木扇、风箱都是机械，并呈现由简单到复杂的发展路径。
一、先秦时期发明皮橐
春秋战国时期是我国科技发展史上一个重要的工艺积累期。经过殷商时期高度发达的青铜文明，铁器制作兴起，出现了块炼铁、退火、铸铁、生铁脱碳、生铁柔化等钢铁冶炼工艺，冶铁业的发展对鼓风技术提出新的要求，橐籥应运而生。
《老子·道经》记载：“天地之间，其犹橐龠乎，虚而不屈，动而愈出。”这是目前所见关于“橐龠”的最早记载。橐是用牛皮制成的大袋，两端收紧，中间鼓起。《墨子·备穴》记载：“具炉橐，橐以牛皮。炉有两缻，以桥鼓之。百十每，其重四十斤，然炭杜之。满炉而盖之，毋令气出。”皮橐是将牛皮蒙在两只缻上制成，采用双缻组合式鼓风。橐上有把手，来回拉动。桥是桔槔，具有杠杆作用，使两个皮囊交替鼓风。《管子·揆度》记载：“摇炉橐，而立黄金也。”说明当时冶炼金属已用皮橐鼓风。风通过皮橐小孔上安装的“籥管”压入冶铁炉，使燃料烧得更旺，提高炉温，冶铁亦称“鼓铁”。
《左传·昭公二十九年》：“遂赋晋国一鼓铁，以铸刑鼎。”孔颖达疏：“冶石为铁，用橐扇火，动橐谓之鼓，今时俗语犹然。”《淮南子·本经训》：“鼓橐吹埵，以销铜铁。”埵，即籥管。高诱注：“橐，冶炉排橐也。”郑州古荥镇发现一处汉代冶炼遗址，从中出土了一个完整的陶风管，粗端内径320毫米，细端内径100毫米，很可能是鼓风冶铁的皮橐接口。陆机《文赋》：“同橐籥之罔穷。”李善注：“橐，冶铸者用以吹火，使炎炽。”据赵晔《吴赵春秋阖闾内传》记载，吴王阖闾命干将铸造宝剑，曾使众人“鼓橐装炭，金铁乃濡”，其冶炼规模宏大，需要安装多个橐籥鼓风。此时，皮橐靠人力推动，操作者要躺在皮橐底下，将皮橐推回原位。在高温的炉旁这样操作，劳动环境恶劣。
东晋“竹林七贤”有嵇康，学问渊博，性情旷达，好黄老修身养性之说。据《世说新语·简傲》记载，贵公子钟会邀士拜会嵇康，嵇康“方大树下锻，向子期为佐鼓排，康槌不辍，旁若无人。”嵇康瞧不起钟会，故意怠慢他。“向子期为佐鼓排”，即嵇康打铁，向子期为其拉橐鼓风。
1930年，山东滕县出土一处汉画像石刻，其中有一幅冶铁图，绘有皮橐鼓风吹氧作业的场景。该图中靠左边由两人操作的椭圆形物件是吹氧机械皮橐。王振铎对其作过复原研究。这种橐由三个木环、两块圆板、外敷皮革制作而成，皮橐可以伸缩。其伸，空气通过进气阀入橐。其缩，橐中空气通过排气阀入冶炼炉。
皮橐鼓风，携带方便，在古代战争中大有用途。春秋战国时期，用排橐吹火可灼烧地道里的敌军。《墨子·备穴》记载：“盆盖其口，毋令烟上泄，旁立橐，疾鼓之。”“灶用四橐，穴且遇，以桔槔冲之，疾鼓橐熏之。”为防备敌人从地道进攻，用4个皮橐鼓风，燃灶制烟。两汉时期，用排橐吹洒石灰可灼伤敌方眼睛。据《后汉书·杨琁传》记载，东汉灵帝时，苍梧、桂阳农民起义，攻打郡县，所向披靡。零陵大守杨琁“乃特制马车数十乘，以排橐盛石灰于车上，系布索于马尾。又为兵车，专彀弓弩，克期会战。乃令马车居前，顺风鼓灰，贼不得视。”李贤注：“排橐，即今橐袋也。”
魏晋陈隋唐时期，用排橐扇烟熏死地道中的敌人。据《周书·韦孝宽传》记载，公元546年，东魏高欢率大军安营扎寨数十里，将西魏晋州刺史韦孝宽包围在今山西稷山县南的玉壁。西魏军将领婴城死守这处战略要地，高欢下令在城南开凿十条地道，企图偷袭。韦孝宽在城内挖掘横沟，让士兵在地道口架起点燃的柴草，“以皮韛吹之”，以对付埋伏在地道中的敌人。《通典·兵五·守拒法》记载，当敌人围攻城池时，要善于对付其发动地道战。守军可在城内各方挖一些二丈深的井，井口放一个薄胎的罂，派战士伏在罂上监听。一旦发觉有凿地道的声音，就派兵迎着敌方的地道挖过去。挖通以后，把一担干艾放在洞口，“烧令烟出，以板于外密覆穴口，勿令烟出，仍用鞴袋鼓之，以烟熏之，敌立死。”
五代时期，还有用排橐扇火烧熔敌方铁索破坏浮桥的。五代时，朱梁与后晋争夺天下。后晋军在今河南濮阳境内的德胜口黄河两岸修建营垒，河上用铁索封锁，设浮桥通南北两城，相互呼应救援，号为“夹寨”，防守严密，固若金汤。梁招讨使王彥章奉命夺取德胜城，自期三日破敌。朝臣莫不嘲笑其口出狂言。王彥章疾行二日，至德胜上游的滑州，大摆宴席，招待同僚。又派人暗中寻觅经验丰富的冶锻工匠，在杨村准备船只。深夜，船头载着木炭、皮鞴，船舱内藏着工匠和勇士。船顺流而下，很快到达拦河铁索前。工匠们迅速点燃木炭，鼓动皮鞴，将铁索熔断。士兵们抡起大斧，将浮桥砍断。王彥章借故离席，率领梁军数千精兵沿南岸急行军至德胜南城下，发起猛烈进攻。驻守在北城的后晋军隔岸观火，无法过河救援，南城遂陷入王彥章之手。至此，正巧三日期满。
排橐流传甚广，今中原地区很难见到，但在藏区，牧民在野外用“火皮袋”鼓风生火炊饭。火皮袋是用一整张羔羊皮熟制而成，平时折迭存放，便于携带。使用时，一手持皮袋口部对准灶膛，另一手将皮袋反复张合，充气鼓风，能迅速吹炽柴薪或牛粪。藏族“火皮袋”是古代皮橐鼓风装置的遗存。在东北地区，鄂伦春猎人仍用狍皮风箱鼓风锻铁，称之为“库勒格”。黑龙江省博物馆收藏一件结构简单的狍皮橐，用两块长65、宽12公分的树叶形木板为两榜，中间以狍皮连接，可以象手风琴一样折叠。木板前端为送风口，中间镂刻进风孔，末端为把手。使用时，将皮风箱前端插入炉旁进风口，两手握住手把，一张一翕，即可将风送入炉内，助燃炉内木炭，可快速软化铁块，方便地打制修缮各种渔猎工具。
今新疆的维吾尔族、哈萨克族、柯乐克孜族仍用橐籥作为冶炼炉的鼓风工具，他们称之为“库瑞克”，用整张羊皮做成，形如面粉袋，一端束一弯曲的铁管或陶管，通往炼炉，另一端装上木制把手，可张可闭。一座冶炼炉一般装配两个库瑞克，一人跪在地上，两手各把一个，间互张闭，排风于炉中。
二、两汉时期发明水排
皮囊鼓风虽简便高效，但也有其不足，在折叠过程中机械损耗大，皮革需要经常润滑，耐用性较差，鼓风性能拓展空间有限。西汉末年，冶炼高炉因鼓风不够，经常发生事故。《汉书·五行志》记载：汉武帝征和二年（前91年）春，“琢郡铁官铸铁，皆飞上去，此火为变使之然也。”汉成帝河平二年（前27年）正月，“沛郡铁官铸铁，铁不下，隆隆如雷声，又如鼓音，工十三人惊走。音止，还视地，地陷数尺，炉分为十。一炉中销铁浓如流星，皆上去，与征和二年同象。”这说明人工鼓风皮橐已不能满足当时冶铁业发展对鼓风吹氧的需求。
在此情况下出现了水排和马排。《后汉书·杜诗传》记载：杜诗，字公君，河内汲县人，在东汉建武七年（31）至南阳任太守，“善于计略，省爱民役”，总结当地冶铁经验，“造作水排，铸为农具，用力少，建功多，百姓便之。”据同时期的水碓和翻车结构推测，汉代水排是一种轮轴拉杆传动装置，其水轮有立式和卧式两种，这是冶铁手工业技术史上一个重大革新。水排已具备机器的三要素，它利用水力冲动水轮作为发动机，有旋转的轮轴作为传动结构，有水排作为工具机。从此，机器便开始代替单纯的工具。
在汉代，水排的利用非常有限，其动力主要是人力和畜力，这从汉代铁官以及东汉近30处冶铁遗址大多分布在水力缺乏的矿山附近可以得知。《三国志·魏书·韩暨传》记载：韩暨“后选乐陵太守，徙监冶渴者。旧时冶作马排，每一熟石，用马百匹；更作人排，又费功力。暨乃因长流为水排计其利益，三倍于前。”韩暨安装的水排改自马排。马排是用马匹拖着大木轮旋转，利用机械装置将回转运动变为直线往复运动，以牵动鼓风器达到鼓风作用。马力拖动的大木轮肯定是卧轮，不可能是立轮。韩暨推行的水排也必然是卧轮式水排。
关于卧轮式水排，元代王祯所著《农书》卷19《农器图谱·利用门》记载：“其制，当选湍流之侧，架木立轴，作二卧轮。用水激转下轮，则上轮所周弦索，通缴轮前旋鼓，掉枝一例随转。其掉枝所贯行桄，因而推挽卧轮左右攀耳以及排前直木，则排随来去，搧冶甚速，过于人力。”《农书》中还有一幅卧轮式水排的图谱。
《农书》也最早记述立轮式水排结构：“又有一法，先于排前直出木簨，约长三尺，簨头竖直偃木，形如初月，上用秋千索悬之。复于排前置一劲竹，上带索，以控排扇。然后却假水轮、卧轴所列拐木，自然打动排前偃木，排即随入。其拐木即落，引排复回，如此间，打一轴可供数排，宛如水碓之制，亦甚便捷。”元代西北地区今宁夏、甘肃一带常用立轮式水排。
三国时期，随着冶金技术和机械技术的发展，水排逐步得到推广。北魏郦道元《水经注·谷水》载：“魏晋之日，引谷水为水冶，已经国用，遗迹尚存。” 《太平御览》卷八三三引《武昌记》：元嘉初年（424）在武昌建造冶塘湖，利用水排冶铁。宋代苏轼《东坡志林》卷4记载，四川冶炼用水排鼓风。自东汉至北宋，水排在全国各地得到推广应用。元代王祯在《农书》记述，对于水排，“去古已远，失其制度”，他“多方搜访 ”，才得其详。其实，元代冶铁业中仍在使用水排，直到近代，四川、云南、湖南、浙江等地仍有使用。河南安阳有水冶县，相传因古代引水鼓排冶铸而得名。
水排是我国古代冶金史上的一项重要发明，是世界上较早的将水能同风能相结合的机械，充分反映了我国劳动人民的智慧，也是我国古代科学技术发展水平的见证，在人类科学技术发展史有着重要地位。而欧洲直到13～14世纪才开始将水力应用于鼓风，到15世纪水力鼓风才得到普及。
三、唐宋时期发明木扇
隋唐之后，冶炼技术不断改进，钢铁产量增加，钢铁被广泛用于制造各种生产生活工具和兵器，对冶炼鼓风技术也提出新的要求。在水排的基础上产生了木扇，就是将鼓风设备的主体部分由皮橐改为木扇，木扇利用箱盖板的开闭来鼓风。这是中国冶炼吹氧设备的重要进步，也是木质风箱的雏型。
北宋康定元年（1040），宋仁宗令曾公亮编修兵书《武经总要》，庆历四年（1044）编竣。此书“前集”第十二卷中有一幅“行炉图”：“行炉熔铁汁，舁行于城上，以泼敌人。”该图中首次出现了梯形单门木扇鼓风装置。在炉旁有一风箱，熔铁炉和风箱放置在架子上，可以抬着行走，故称“行炉”。风箱上有一木扇，木扇上有拉杆，通过推拉木扇给熔铁炉鼓风。杨宽对此装置做过复原研究。扇门上装有两根推拉杆，并凿有进气阀门。木扇用推拉杆带动扇门的闭合摆动进行鼓风。
单门木扇虽然简单耐用，但送风量有限，需要改进，双扇式风箱应运而生。西夏安西榆林窟3窟壁画《千手观音变》的锻铁图中最早出现双扇式木风箱。风箱上有扇风板、推拉杆和活门等机件。其鼓风方式与行炉图中的风箱相同，唯其形制更高大，且有双木扇，通过交替推拉两木扇，连续鼓风，风力应比《武经总要》上绘的风箱要大。榆林窟中壁画多藏密风格，应为西夏中后期仁孝时期（1140-1193）所建造，这幅双木扇风箱图比《武经总要》“行炉图”中的木扇风箱图晚近百年。
元仁宗皇庆二年（1313），王桢在《农书》中绘有用水力推动的木扇风箱，并说：“此排古用韦橐，今用木扇。”意思是古时用水排推动的韦囊鼓风，其时已用水排推动木扇风箱鼓风。这也说明，元代已普及木扇的使用。王祯在《农书》中绘画的木扇为长方形。木扇有两块长方形箱盖板，每块箱盖板上安装一根推拉杆。操作者两手各执一根推拉杆的柄，当把箱盖板时，送风入炉内；反之，拉开时就无风。陈椿在《熬波图》中也记载用双木扇风箱为冶铁炉鼓风制作熬盐铁盘的图像。其风箱结构与形状与西夏壁画中的风箱一致，呈梯形，高度仅为其一半，但箱体体积明显增大。两面扇门上分别设有两根拉杆，需4人同时操作。清代《广东新语》及20世纪30年代周志宏调查资料都有木扇鼓风锻冶的图形或文字。木扇的设计思路很可能源自门，而非橐，如《广东新语》中即称之为“门扇”。
木扇风箱是古代冶炼吹氧设备的重要发明，其具有很多优点。一是其取材方便，体积不必像皮橐那样受限制。二是非常牢固，能承受更大风压。三是吹氧量大，有效减少漏风，人力操作方便，也可安装畜力和水力发动机。
四、宋元时期发明风箱
宋代单木扇风箱只能间歇鼓风，西夏创制的双木扇风箱可以连续鼓风，对活塞式风箱的发明有启示作用。扇风板发展为活塞板，推拉杆演变为活塞杆，呼之欲出。随着木工工具和加工工艺的进步，鼓风器演变成全木质封装，并在古代唧筒及木扇式风箱基础上成功创制了活塞式木风箱。从技术角度看，从橐、木扇到风箱，中间有一个极为重要的技术环节，即拉杆和活塞在鼓风器中的应用。
古代活塞式鼓风器的运行方式有摆动和平动两种。摆动活塞式鼓风器出现较早，面板的一端装有转轴，操纵面板另一端的推拉杆来回摆动面板做功，面板具有杠杆作用，有利于提高风压。摆动式风箱的发明受木扇启发。但其摆动角度不能太大，又要保证鼓风冲程、控制面板面积，摆动式鼓风器一般做得比较高、窄、薄。为克服其局限性，又发明了平动活塞式鼓风器。其鼓风冲程不受限制，往复次数减少，可大大提高效率，是现代压缩机装置的前身。
苏轼在《东坡志林》曾描述过四川盐井中吸卤唧筒：“《后汉书》有水鞴，此法惟蜀中铁冶用之，大略似盐井取水筒。1044年，曾公亮在《武经总要》中详细记载喷火枪“猛火油柜”：“以熟铜为柜，下施四足，上列四卷筒。卷筒上横施一巨筒，皆与柜中相通。横筒首大，细尾，开小竅。卷筒为口，口有盖，为注油处。横筒内有拶丝杖，杖前缠散麻，厚寸半，前后贯二铜束，约定。尾有横拐，拐前贯圆揜，入则闭筒口。放时以杓自沙罗中挹油注柜竅中，及三斤许。筒首施火楼，注火药于中使燃。发火用烙锥。入拶丝，放于横筒。令人自后抽杖，以力蹙之，油自火楼中出，皆成烈焰。”猛火油柜内盛放易燃的轻质石油，四个卷筒是抽油管，横筒装置类似唧筒，桚丝杖类似唧筒的拉杆和两个活塞。猛火油柜是一种单筒、单拉杆、双活塞的液体压力泵。受这其启发，将液泵改为气泵，就会诞生拉杆活塞式风箱。这种活塞装置通过推动空气开闭活门，产生连续的压缩空气，提高风压和风量，有助于冶炼。《武经总要》还有“行炉”的记载。
由此可见，中国传统活塞式风箱的活塞结构和双作用原理是沿着唧筒——盐井吸筒——猛火油柜——活塞式风箱的技术路径发展而来，其年代大约在宋代。
1280年刊印的《演禽斗数三世相书》绘有煅铁图和煅银图，首次出现了方形拉杆活塞式风箱图。这也是迄今为止能见到的世界上最古老的活塞式风箱。《演禽斗数三世相书》相传是隋唐时代占卜者袁天纲(？—635年)所著，活塞式风箱也许可以追溯至隋唐时期。但南宋后期已有活塞风箱是确定无疑的。在“锻铁图”中，两人正在打铁，冶炼炉中燃着火焰，炉旁有一风箱。箱侧设有一风道，风道侧端各设一个出风口，出风口上有活瓣。通过伸缩箱外拉杆，驱动活塞往复运动，促使活瓣一启一闭。活塞式风箱正逆行程都作有用功，用手拉动活动木箱，每行程中一端排气鼓风，一端同时吸取等量空气，能提供连续风流，提高鼓风效率，这是鼓风吹氧技术上的重大进步，标志着我国古代冶金鼓风技术的成熟。从此，小型冶炉快速发展。
辽宁博物馆馆藏明代嘉靖二十二年( 1543 ) 仇英完成的《清明上河图》，绘有一具活塞式风箱。1552 年刊刻的《苑洛集》描述了活塞式风箱。万历丙午( 1606) 刊刻的木工技术手册《鲁班经匠家镜》中有活塞式风箱插图，还有现存最早关于活塞风箱的文字描述。该书卷二记载：“风箱样式，长三尺，高一尺一寸，阔八寸，板片八分厚；内开风板，六寸四分大，九寸四分长。抽风櫎仔八分大，四分厚，扯手七寸四分长，方圆一寸大。出风眼要取方圆一寸八分大，平中为主。两头吸风眼每头一个，阔一寸八分，长二寸二分。四边板片都用上行做准。”从抽风櫎仔、扯手和两头吸风眼等描述可知，这是双作用活塞式风箱。
1634-1637年，宋应星刊印的《天工开物》第8卷《冶铸》绘有20多个活塞式木风箱图，其中多幅是完整的双作用风箱外形图。从书中文字叙述及插图可知，不同熔炉所用风箱尺寸不同。小风箱只需一人操作，大风箱需要“合两三人力”操作。“生熟炼铁炉”上所用“扇炉风箱，必用四人、六人带拽。”《天工开物》对活塞风箱的结构未作文字说明，这可能是活塞式风箱在当时已普及、人们对其熟知而没有必要专门论述了。
明代文献有许多关于风箱、风厢、风匣的记载。万历癸未( 1583)《重刻来瞿唐先生日录》“内篇”第1卷记载：“譬如扇铁扯风厢相似，将手推去又扯转来。”明万历十九年( 1591) 刊刻的《遵生八笺》，记载“炼伏火黄牙法”：“约装秋石半斤在内，坐入明炉内，风匣大火化开成清汁。”明万历三十九年( 1611) 刊刻的《越镌》记载：所得倭金，在船镕化，有炉台冶焉，有风箱器具焉。
活塞式风箱可分为长方形和圆筒形两种，两者结构类似，封装工艺不同。方形风箱最早见于《演禽斗数三世相书》。明代《天工开物》《新修工师雕錾正式鲁班木经匠家镜》、清代《费隐与知录》《清稗类钞》《画图日报营业写真》都有关于方形活塞式风箱的图片或文字记载。筒形活塞式风箱出现较晚。
18世纪末，荷兰人范罢览（又名范百兰，Van Braam）在广东获得的中国画匠绘制的补锅图上绘有小型筒形风箱。筒形风箱是用原生木料加工成箱体，除两端有面板接口外，没有其他缝隙，筒体内部受力分布均匀，通过箱壁自身或箍的张力予以抵消，可以承受更高的压强而不变形，有效保障高压下的气密性。在等周长情况下，圆形围成的面积大于矩形，即以同等材料制作，筒形风箱容积更大。筒形风箱没有死角，风量大，风压足，不漏风，结实耐用，性能比方形风箱好。
清代郑复光《费隐与知录》介绍了南方和北方活塞式风箱的不同类型，还提出在塞板周围施以羽毛以防止空气从活塞周围泄漏。清代，筒形风箱多用于冶炼场所。吴其睿（1789-1847）在《滇南矿厂图略》中介绍过圆筒风箱。“风箱，大木而空其中，形圆，口径一尺三四五寸，长一丈二三尺。每箱每班用三人。设无整木，亦可以板箍代有，然风力究逊。亦有小者，一人可扯。”由此可知，筒形风箱用竹筒或将粗树干掏空刨光制成，也可用木板箍成，风道置于箱外。1877年，四川荥经县黄泥铺生铁冶炼炉场使用水力驱动的筒形风箱鼓风。
民国初年，徐珂在《清稗类钞》“工艺类·制风箱”中对风箱的结构及工作原理有详细描述。“风箱以木为之，中设鞴鞴，箱旁附一空柜，前后各有孔与箱通。孔设活门，仅能向一面开放，使空气由箱入柜。柜旁有风口，藉以喷出空气。同时，抽鞴鞴之柄使前进，则鞴鞴后之空气稀薄，箱外空气自箱后之活门入箱。鞴鞴前之空气由箱入柜，自风口出。再推鞴鞴之柄，使后退，则空气由箱后之活门入箱，鞴鞴后之空气自风口出。于是箱中空气喷出不绝，遂能使炉火盛燃。”这种双作用活塞式风箱一次往复式运动完成两次鼓风，提高了鼓风速度和效率。这种小型风箱只需单手操作，使用十分便利，流传甚广。
民国初年，鲁道夫霍梅尔在江西德安等地调查，发现当地使用筒形风箱。1958年大跃进，云南、河南等地使用筒形风箱鼓风冶炼钢铁。20世纪60年代，云南鹤庆县土法炼铅厂用水力驱动曲柄与连杆传动，用筒形风箱鼓风。
五、中国冶炼鼓风技术外溢
1842年，英国科学家尤班克（Thomas Ewbank,1792-1870）出版著作，介绍了世界各地十余种容积型鼓风器的工作原理与使用状况，高度评价中国风箱的科学价值和历史地位，他指出“最完美的鼓风机和近代改良泵的杰作”都是中国活塞式风箱的“仿制品”。英国科学史学者李约瑟( Joseph Needham，1900～1995) 认为中国古代的冶炼鼓风技术一直处于领先地位，对世界其他地区产生深刻影响。中国古代先进的鼓风技术不仅使我国冶金技术在17世纪以前处于世界先进水平，并传播到世界各地，对人类文明进程产生深刻影响。
中国皮橐鼓风历史悠久，简易有效，流布很广。皮囊是日本文献记载年代最早的鼓风器械。成书于720年的《日本书记》记载：“大宝3年（703）造水磓冶铁”。这是日本利用水车鼓风冶金的最早记录。此书还记载了“天羽鞴”鼓风器：“故即以‘石凝姥’为冶工，采天香山之金，以作日矛。又全剥真名鹿之皮，以作天羽鞴。”天羽鞴是一种以鹿皮制作的皮囊，将鹿皮整张剥下来，形成一个皮袋，在一端插上鼓风管，另一端留个大口。张开大口，空气进入皮囊，人手挤压，空气进入炉膛，如此反复操作，空气就源源不断进入炉中。从奈良时代的法华寺、兴福寺西金堂等建筑的记录看，日本在平安时代以前使用皮囊鼓风。皮囊制作主要用鹿皮和牛皮，也用鱼皮、羊皮，大多是就地取材，物尽其用。
日本近代文献中也有关于皮囊的记载。间宫伦宗所著《北虾夷图说》载有清代库页岛居民使用以水貂皮和鱼皮制成的手动开闭型皮鞴图。岩手县大槌町小林家珍藏的《制铁绘卷》，描绘了从战国至江户时代初期的制铁工艺，其中“金屋精炼图”绘有6个工人使用皮囊鼓风的场景。立川昭二在《古代矿业史研究》中有一幅插图也形象地说明了皮囊冶金鼓风的情形。
日本曾引进中国的活塞式鼓风装置。永久三年（1115），《大山寺缘起绘卷》记载，出云吉田筑造梵钟时使用踏鞴鼓风冶铁。这种踏鞴的两侧踏板为一整体，其结构类似中国木扇，但体型较大，性能较高。13世纪，日本的《茨柄天神缘起绘卷》《松崎天神缘起绘卷》《欢喜天灵验绘卷》《东北院职人歌合》《喜多院职人尽绘》、大仓集古馆藏《职人尽绘》《大山寺缘起图》等作品都绘有“箱鞴”鼓风的场景。
日本踏鞴深受中国木扇风箱影响，并进一步创新改造。元禄年间（1688），日本人改良脚踏风箱，将踏鞴的踏板从中间一分为二，将其支点从中间移向两边，在中间设置高台，其上放置杠杆，杠杆的两端和踏板的切断部分用铁棒连接，从而发明了天秤鞴。元禄四年(1691)，《铁山必要记事》记载，安运国山县郡出现了将踏鞴改造成天秤鞴的情形。天秤鞴利用杠杆原理使左右踏板联动，鼓风者跨立在踏台上，两脚交替鼓风，节约了人手，鼓风性能更好。17世纪的日本“熔铁铸钱图”中有工匠手持绳索踏鞴鼓风的场景。
据日本叶贺七三男研究，大约在15世纪，中国的木匠工具传入日本，同时传去了拉杆平动活塞式木风箱，在日本被称为“箱吹子”。1574年，佐野英山《铸货图录》“钱座部”描绘了箱鞴鼓风加热铸钱模的情形。18世纪《吹屋之图》《佐渡矿山金银采制全图》、1801年《鼓铜图录》、19世纪《秋田县加護山矿及矿业之图》等记载日本冶炼场普遍使用箱鞴鼓风冶炼。1879年编成的《日本矿山篇》绘有“箱吹子”结构，与中国活塞式木风箱完全相同。日本的箱鞴鼓风，有的是单手操作，有的是将箱鞴的把手下部增大，用手拉、脚蹬的方式。日本锻铁用的大风箱一般由4人操作，顶盖板是活动的，鼓风时上压载重物固定；修整内部活塞时，则取下重载与盖板。日本明治时代，受中国鼓风技术启发，创制了以水轮驱动的水车鞴。
东南亚地区很早以前就传入了中国的鼓风技术。据1923年的文献记载，越南、老挝使用方形双缸冶铜风箱，用木板拼成，制作容易，耐压性略低。公元1世纪至10世纪，东南亚的加里曼丹岛、爪哇、苏门答腊等地民众迁居非洲马达加斯加岛，带去了源自中国的鼓风技术。因缺少与外界交流，马达加斯加的鼓风技术大多保留着传入时的原始状态。18世纪，欧洲人发现该岛居民用掏空树干的方式制成双缸鼓风筒，用于冶炼块炼铁。马达加斯加岛还有一种双活塞鼓风筒，直径15厘米，高150厘米，上下交替进风，两活塞都装有活门，筒身中部有一隔板，共用一个出风口。这种将活门安装在活塞上的方式与中国的皮橐、木扇的活门安装相同。
21世纪初，西昌和拉萨的藏族同胞还使用皮橐为冶铁炉和灶膛鼓风吹氧。与西藏毗邻的古印度习用了中国的皮橐鼓风技术。法国人索纳拉（Pierre Sonnerat,1748-1814）曾在航海日记中记录印度铁匠使用源自中国的皮橐鼓风器。在印度西北旁遮普(Punjab)地区曾居住着多姆族人(Dom)，其后裔吉普赛人于10世纪前开始西迁，并将为小型坩埚炉鼓风的皮橐装置传入中亚、北非和欧洲。
近代伊斯兰世界的冶金场所多沿用了源自中国的传统皮橐鼓风器。据20世纪20年代的资料显示，西北非洲马格里布阿特拉斯山区的伊斯兰人冶铁、摩洛哥马拉喀什人锻铁都使用一种前后摆动式鼓风皮囊，装有较长的竖直把手，具有杠杆作用。在伊朗北部里海南岸的马赞德兰（Mazandaran）地区Lawitschtanga村，冶铁炉装配一种方形鼓风皮囊，横置于地面，用水轮驱动，曲轴传动，使皮囊前后摆动鼓风。20世纪60年代，威尔泰姆(Theodore A. Wertime,1919-1982)再次调查，认为这种水力鼓风系统很像中国的水排。且其与15世纪意大利的水轮结构接近，也可能源自中国，经由此地传向欧洲。据佛罗伦萨人阿韦利诺描绘，1463年意大利费拉出现了中国卧式水轮驱动鼓风的炼铁高炉。
丹麦冶金考古学家华道安（Donald B. Wager）根据冶炼生铁这一技术特征，推测其冶炼技术及鼓风设备传自中国，并经意大利传向整个欧洲。在14-15世纪之交，中国的冶铁技术传到了比利时的弗兰德斯，那里出现了中国式的水力驱动鼓风冶铁技术，砌出了2米以上的中国式高炉。1517年，一位法国人记述了靠近比利时的法国阿登山林地区有一座有一座用两个水轮驱动大型手风琴式皮橐的炼铁高炉。1550年前后，德国工匠洛辛格尔（Hans Lobsinger）将木囊改造为楔形木扇，用箱体外套为活动部件，借助箱体的重力鼓风，还出现了水力直接驱动木扇、配重提升复位的鼓风系统。楔形木扇很快传播至法国、英国，在冶金场广泛使用。
1557年，阿格里哥拉(Agricola)出版《论天然金属》，其第九篇描写了欧洲当时各种熔炼炉和风箱设备，有手拉、脚踏和水车驱动的各种皮囊鼓风器，与我国古代的橐、水排极为相似。荷兰人福布斯(R.J. Forbes)考察了皮囊、木风箱等鼓风器的世界分布、传播后指出，在中世纪，旧大陆上东至青藏高原，南至北非和印度西北，西至西欧的广大区域都使用中国式的皮囊鼓风。中国木扇鼓风器也传到了欧洲。1716年，欧洲出现双动往复式水泵，为后来活塞式机械的发明创造了条件。
18世纪中期，受中国《天工开物》的启发，欧洲熔炼炉使用了以流水作为动力的箱式鼓风器，欧洲由此兴起工业革命和资本主义，中国风箱在其中功不可灭。古代的冶金技术与鼓风技术密切相关。我国古代鼓风技术经历了自然通风——皮橐——水排——木扇——活塞式风箱的演进过程，使中国的冶炼产业长期处于世界领先水平，为人类文明进步作出了独特贡献。
作者简介：王佩良，湖南工商大学数字媒体工程与人文学院教授，博士，硕士生导师；湖南省伏羲文化研究会副会长，湖南省食文化研究会副会长，糯文糯语英汉同文馆创始人，世界智慧科学院成员。
张若彤，女，湖南工商大学数字媒体工程与人文学院23级新闻与传播专业硕士生。柏莲花，女，湖南工商大学数字媒体工程与人文学院24级新闻与传播专业硕士生。