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制冷機是在制冷設備系統中不斷循環并通過其本身的狀態變化以實現制冷的工作物質。制冷劑在蒸發器中吸收而被冷卻介質（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中把熱量傳遞給周圍空氣或水而實現冷凝。
1805年，埃文斯（O.Evans）原創作地提出在封閉循環中使用揮發性流體的思路，由此用來將水冷凍成冰。他描述這種系統，在真空狀況下將乙醚蒸發，并將蒸汽泵到水冷式換熱器中，冷凝后再次使用。1834年，帕金斯第一次開發了蒸汽壓縮制冷循環，并且獲得了專利。在他所設計的蒸汽壓縮制冷設備中使用二乙醚（乙基醚）作為制冷劑。早期的制冷劑，幾乎多數是可燃的或有毒的，或兩者兼而有之，而且有些還有很強的腐蝕和不穩定性，或有些壓力過高，經常發生事故。
制冷劑的代號最早是針對氟里昂而規定的，世界上通用的是美國供暖制冷工程協會于1967年制定的標準（ASHRAE Standard 34-67）中的規定。這一標準的編號方法是將制冷劑的代號同它的種屬和化學構成聯系起來，只要知道它的化學分子式，就可以寫出它的代號。代號是由字母“R”和其后邊的數字組成的。R代表制冷劑（制冷介質）“Refrigerant”，以前F代表氟里昂“Freon”，發文時都用國際公認的R命名制冷劑。
制冷劑的功用主要是經過其物態的變化來傳遞熱量，它在制冷設備系統中不斷的循環，在其蒸發壓力下，液體制冷制可吸收熱量蒸發成為氣體，而在冷凝壓力下。氣態的制冷劑放出熱量而液化，熱量在不斷的循環系統的裝置內轉移，所以制冷劑在制冷設備系統中是不可少的傳遞熱量的工作物質。
為了從熱工學角度上更接近理想的逆卡諾循環，對制冷劑的性能、熱交換設備的換熱效率、傳熱溫差等均需有一定的要求、以使制冷設備更經濟、合理，對能源消耗更少。同時，應考慮某些制冷劑對大氣臭氧層的破壞，而改變制冷方法和制冷設備。
制冷劑應具有良好的熱力、物理、化學等方面的性能，因完全理想的制冷劑是不存在的，但人們應盡量選擇性能較好的制冷劑。制冷劑還應具有如下性能：
1、蒸發壓力和冷凝壓力適中，也就是說在常溫下，應具有較低的冷凝壓力，而制冷劑蒸發壓力最好接近大氣壓力。甚至高于大氣壓力，宜采用在大氣壓力下沸點較低的物質。
2、單位容積制冷能力應大，因制冷能力越大，在要求一定的制冷量時，其制冷劑的循環量越小，這可減小制冷設備的體積。
3、便于采用一般的冷卻水或空氣進行冷凝，也就是制冷劑的臨界溫度要高。
4、導熱系數、放熱系數高，可提高熱交換效率。
5、常壓下凝固溫度低。
6、要求制冷劑的密度和粘度小，制冷劑密度小可減小輸送管的管徑，還會降低制冷壓縮機的功率消耗。
7、具有較穩定的化學性質，在任何溫度下應不會分解或化合，對管道無腐蝕，對潤滑油應不起化學反應，對潤滑油的溶解性應適度。無限的溶解可降低制冷量。
8、對人應無毒、無刺激、不易燃燒爆炸。
