外部より仕事Lを得て，低温T_Lの熱源から熱Q_Lを奪い，高温T_Hの熱源へ熱Q_Hを捨てる作用，すなわち冷凍を行うサイクルをいう．熱力学的にはQ_Lを目的とする冷凍機，Q_Hを目的とするヒートポンプとに分けられる．低温熱源，高温熱源の温度がそれぞれT_L，T_Hの場合，可逆変化よりなる理想的な逆カルノーサイクルでは，\[\frac{{{Q_{\rm{L}}}}}{{{Q_{\rm{H}}}}} = \frac{{{T_{\rm{L}}}}}{{{T_{\rm{H}}}}}\]が成り立ち，COPは冷凍機では，\({Q_{\rm{L}}}/L = {T_{\rm{L}}}/\left( {{T_{\rm{H}}} - {T_{\rm{L}}}} \right)\)，ヒートポンプでは，\({Q_{\rm{H}}}/L = {T_{\rm{H}}}/\left( {{T_{\rm{H}}} - {T_{\rm{L}}}} \right)\)である．蒸気圧縮式や吸収式のほか，種々の方式がある．蒸気圧縮式では，圧縮や膨張を何段にも分ける場合，膨張過程に気液分離器を設置するエコノマイザサイクルなどがある．吸収式冷凍機では，蒸気の再生器の段数により単効用式，二重効用式などと呼ばれる．（→冷凍，吸収式冷凍機）