เครื่องทำความเย็นคืออุปกรณ์ที่ถ่ายเทความร้อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ-ไปยังบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง- โดยวิธีทางกายภาพหรือทางเคมี ดังนั้นจึงทำให้เกิดความเย็น หลักการสำคัญของมันขึ้นอยู่กับวัฏจักรคาร์โนต์ย้อนกลับหรือวงจรการบีบอัดไอในอุณหพลศาสตร์
หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็นจะขึ้นอยู่กับวงจรคาร์โนต์ย้อนกลับ (รุ่นในอุดมคติ) หรือวงจรอัดไอ (การใช้งานจริง) เป็นหลัก ยกตัวอย่างวงจรการอัดไอ แกนหลักของมันคือเพื่อให้เกิดการถ่ายเทความร้อนผ่านกระบวนการเปลี่ยนเฟสของสารทำความเย็น (เช่น ฟรีออน แอมโมเนีย คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ):
ขั้นตอนการบีบอัด: คอมเพรสเซอร์จะบีบอัดสารทำความเย็นที่เป็นก๊าซความดันต่ำ-อุณหภูมิต่ำ-ให้เป็นก๊าซแรงดันสูง-อุณหภูมิสูง- กระบวนการนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าและเพิ่มอุณหภูมิของสารทำความเย็น
ขั้นตอนการควบแน่น: ก๊าซอุณหภูมิสูง-อุณหภูมิสูง-จะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ โดยจะปล่อยความร้อนออกสู่สภาพแวดล้อมภายนอกผ่านการกระจายความร้อน (เช่น การระบายความร้อนด้วยอากาศหรือการระบายความร้อนด้วยน้ำ) และสารทำความเย็นจะควบแน่นเป็นของเหลวแรงดันสูง-
ขั้นการควบคุม: ของเหลวแรงดันสูง-ถูกควบคุมผ่านวาล์วขยายตัวหรือท่อคาปิลลารี ทำให้เกิดแรงดันลดลงอย่างกะทันหัน ซึ่งนำไปสู่การระเหยของของเหลวบางส่วน โดยดูดซับความร้อนโดยรอบและทำให้เย็นลง
ขั้นตอนการระเหย: อุณหภูมิต่ำ-, สารทำความเย็นของเหลวความดันต่ำ-จะเข้าสู่เครื่องระเหย ดูดซับความร้อนจากพื้นที่เป้าหมาย (เช่น ห้องเย็น) และระเหยไปจนกลายเป็นไอจนเสร็จสิ้นกระบวนการทำความเย็น ต่อจากนั้นสารทำความเย็นที่เป็นก๊าซจะกลับสู่คอมเพรสเซอร์เพื่อหมุนเวียน