在冷冻干燥机的制冷系统中，蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机输入功率转化的热量一起传递给冷却介质（如水或空气）带走。膨胀阀/节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。

压缩机

冷干机使用的制冷压缩机目前大多采用中高温型全密封往复式压缩机，其特点是：结构紧凑、体积小、重量轻、振动小、噪声低，能效比高。由于全密封压缩机的电动机与压缩机主体密封在一钢制壳体内，电动机处在冷媒气态环境中运行，冷却条件较好，寿命较长。壳体下部存有规定数量的润滑油，在压缩机工作时，对各部自动供油，平时不需再添加润滑油。在大型冷干机中，也选用半密封往复机或螺杆压缩机，它们的特点是制冷功率大，可进行负荷调节以适应不同需要。

热力膨胀阀或毛细管（节流阀）

膨胀阀（毛细管）是制冷系统的节流机构。在冷干机中，蒸发器制冷剂的供给及其调节者是通过节流机构来实现的。节流机构使制冷从高温高压液体进入蒸发器。当负荷变化时，热力膨胀阀通过检测压缩机吸气过热温度来调节阀芯开启度，从而控制进入蒸发器冷媒供给量。毛细管则具有自补偿特点，即当蒸发压力降低时，两端压差会相应升高，从而加大流入蒸发器的冷媒量。毛细管由于结构简单，工作稳定，在小型冷干机获得普遍应用。

干燥过滤器

运行中的制冷装置，由于制冷剂和冷冻油存在水分、固体粉未、污垢等杂质，情况严重时会使节流结构的节流孔产生脏堵。因此在冷媒供液管前必须装设干燥过滤器。另外，制冷剂中微量水分对制冷系统的危害。对冷媒，冷冻油及蒸发器、冷凝器和配管的干燥处理是极为重要的。