顧名思義，冷凍式干燥機可冷卻壓縮空氣。這使壓縮空氣中的水冷凝并與空氣本身分離，對于需要將壓縮空氣干燥至低露點的應用，它是至關重要的空氣系統組件。

在第一階段，壓縮空氣進入干燥機，并通過空氣到空氣熱交換器，該熱交換器對進入的空氣進行預冷卻。

在第二階段，壓縮空氣通過空氣進入制冷劑熱交換器，將壓縮空氣的露點降低至3°C / 37°F。空氣中的水蒸氣凝結成液體，被捕集并清除。然后將干燥的空氣在熱交換器中加熱，以降低空氣中的相對濕度；這樣可以防止在下游管道中形成冷凝水。

定頻干燥機中，制冷劑壓縮機連續運行。由于環境溫度和壓縮空氣流量會發生變化，因此通常使用旁通閥來調節制冷劑的溫度，同時防止系統中的凍結操作條件。傳統的制冷劑空氣干燥機通常采用以一個固定速度運行的活塞式壓縮機。就能源效率而言，這導致了定速空氣壓縮機中存在相同的“開啟或關閉”缺點。

相反，變頻冷干機使用渦旋壓縮機，該渦旋壓縮機的一個螺旋形元件圍繞第二個固定元件運行。它緊湊而安靜，驅動滾動元件的逆變器可以改變速度以適應需求，從而節省能源。

對于壓縮空氣需求穩定的過程，定頻壓縮機和定頻干燥機可以經濟高效地提供所需的空氣。對于壓縮空氣需求隨過程，工作量或班次等因素而變化的過程，變頻壓縮機可以使壓縮空氣的產量與需求相匹配。雖然定頻干燥機的尺寸可以滿足變頻壓縮機的最大輸出，但變頻干燥機將干燥機能耗與空氣需求相匹配的能力也可以顯著的節省能源和運營成本。