วงจรทำความเย็นเป็นเครื่องยนต์ความร้อนทำงานในสิ่งที่ตรงกันข้ามเรียกว่าปั๊มความร้อนเปลี่ยนเฟส การใช้สารทำความเย็นที่เดือดที่อุณหภูมิต่ำทำให้เกิดความเย็นสัมพัทธ์ลดอุณหภูมิของตู้เย็นให้อยู่ในระดับที่ป้องกันไม่ให้แบคทีเรียทวีคูณและทำลายอาหาร วัฏจักรการแช่แข็งนั้นใช้หลักการเดียวกับที่ทำให้มือของคุณรู้สึกเย็นเมื่อน้ำระเหยออกไป ของเหลวอื่น ๆ รวมถึงบางคนรู้จักสารทำความเย็นผลิตอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเมื่อพวกเขาระเหย
วงจรทำความเย็นเป็นวงปิดของก๊าซซึ่งผ่านสี่ขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือคอมเพรสเซอร์ซึ่งบีบอัดสารทำความเย็นเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ จากนั้นก๊าซจะถูกส่งผ่านขดลวดกระจายความร้อนซึ่งจะปล่อยความร้อนออกจากตู้เย็น เมื่อมันกระจายความร้อนสารทำความเย็นจะเย็นลงและปรับสภาพให้เป็นของเหลว ของเหลวนี้จะผ่านเกณฑ์ความดันสูง / ความดันต่ำที่เรียกว่าวาล์วขยายตัวซึ่งทำให้มันขยายตัวและเปลี่ยนเฟสเป็นก๊าซ ก๊าซเย็นไหลเวียนเข้าไปในตู้เย็นอีกครั้งดูดซับความร้อนจากภายในก่อนที่จะถูกส่งเข้าไปในคอมเพรสเซอร์อีกครั้ง วัตถุประสงค์ของวงจรทำความเย็นคือการรับความร้อนจากด้านในของตู้เย็นและส่งไปยังด้านนอก
เพื่อให้เข้าใจวงจรการทำความเย็นได้ดีขึ้นเราต้องคุ้นเคยกับแนวคิดการเปลี่ยนเฟส ของเหลวระเหยจะอยู่ที่อุณหภูมิคงที่จนกว่าจะเปลี่ยนเฟสเป็นก๊าซ ยกตัวอย่างเช่นน้ำเดือดที่อุณหภูมิจุดเดือดอยู่ที่ 212 ° F (100 ° C) หากตู้เย็นสามารถทำให้อาหารสดโดยตรวจสอบให้แน่ใจว่าอยู่ต่ำกว่า 300 ° F (148 ° C) เช่นแทนที่จะเป็น 40 ° F (4 ° C) น้ำอาจถูกใช้เป็นสารทำความเย็นเพราะจุดเดือดของน้ำจะ เย็นเมื่อเทียบกับเกณฑ์การทำความเย็นที่ 300 ° F
สารทำความเย็นแบบดั้งเดิมที่ใช้ในวงจรการทำความเย็นคือแอมโมเนีย แต่มันเป็นพิษต่อมนุษย์ แอมโมเนียถูกแทนที่ในทศวรรษที่สามสิบโดย chlorofluorocarbons (CFCs) แต่สารนี้พบว่าจะทำลายชั้นโอโซนและจะแบ่งออกเป็นช่วงอายุเจ็ดสิบ สารประกอบที่ใหม่กว่าเช่น hydrofluorocarbons (HFCs) แช่เย็นอย่างมีประสิทธิภาพไม่เป็นพิษและไม่ทำลายชั้นโอโซน การประดิษฐ์เครื่องทำความเย็นน่าจะเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 20 ทำให้สามารถขนส่งอาหารในระยะทางไกลหรือเก็บไว้ในระยะเวลานานโดยไม่ทำให้เสีย
