מכונת קירור היא מכשיר שמעביר חום מאזור-בטמפרטורה נמוכה לאזור-בטמפרטורה גבוהה באמצעות שיטות פיזיקליות או כימיות, ובכך משיג אפקט קירור. עקרון הליבה שלו מבוסס על מחזור קרנו ההפוך או מחזור דחיסת אדים בתרמודינמיקה.
עקרון העבודה של מכונת קירור מבוסס בעיקר על מחזור קרנו הפוך (דגם אידיאלי) או מחזור דחיסת אדים (יישום מעשי). אם לוקחים את מחזור דחיסת האדים כדוגמה, הליבה שלו היא להשיג העברת חום באמצעות תהליך שינוי הפאזה של הקירור (כגון פריאון, אמוניה, פחמן דו חמצני וכו'):
שלב הדחיסה: המדחס דוחס את נוזל הקירור הגזי ב-הטמפרטורה-הנמוך, לגז בלחץ גבוה-בטמפרטורה-. תהליך זה צורך אנרגיה חשמלית ומגביר את טמפרטורת הקירור.
שלב העיבוי: הגז בלחץ-הגבוה-בלחץ נכנס למעבה, שם הוא משחרר חום לסביבה החיצונית באמצעות פיזור חום (כגון קירור אוויר או קירור מים), וחומר הקירור מתעבה לנוזל בלחץ גבוה-.
שלב המצערת: הנוזל בלחץ-הגבוה מצרר דרך שסתום התפשטות או צינור נימי, מה שגורם לירידה פתאומית בלחץ שמובילה לאידוי חלקי של הנוזל, סופג את החום שמסביב ומתקרר.
שלב האידוי: נוזל קירור נוזלי ב-טמפרטורה נמוכה-נמוך נכנס למאייד, סופג חום מחלל היעד (כגון חדר אחסון קר) ומתאדה לחלוטין, ומשלים את תהליך הקירור. לאחר מכן, נוזל הקירור הגזי חוזר למדחס למחזור.