Hladilni cikel je toplotni motor, ki deluje v obratni smeri, znan kot toplotna črpalka s spremembo faze. Uporaba hladilnega sredstva, ki vre pri nizki temperaturi, povzroči relativno hladnost in zniža temperaturo hladilnika na raven, ki preprečuje razmnoževanje bakterij in uničenje hrane. Cikel hlajenja v bistvu deluje po istem principu, zaradi katerega je vaša roka hladna, ko voda iz nje izhlapi. Druge tekočine, vključno z nekaterimi, znanimi kot hladilna sredstva, proizvajajo še nižje temperature, ko izhlapevajo.
Cikel hlajenja je zaprta plinska zanka, ki je podvržena štirim stopnjam. Prva stopnja je kompresor, ki stisne hladilno sredstvo, da poveča njegovo temperaturo. Plin se nato usmeri skozi tuljave za odvajanje toplote, ki sproščajo toploto izven hladilnika. Ko odvaja toploto, se hladilno sredstvo ohladi in ponovno kondenzira v tekočino. Ta tekočina nato preide skozi visokotlačni/nizkotlačni prag, imenovan ekspanzijski ventil, ki povzroči, da se razširi in spremeni faze v plin. Hladen plin ponovno kroži v hladilniku in absorbira toploto iz notranjosti, preden se ponovno usmeri v kompresor. Namen hladilnega cikla je prevzeti toploto iz notranjosti hladilnika in jo prenesti na zunanjost.
Da bi bolje razumeli hladilni cikel, je treba poznati idejo o fazni spremembi. Tekočina, ki izhlapi, ostane pri konstantni temperaturi, dokler se faza ne spremeni v plin. Vrela voda, na primer, vedno ostane na temperaturi vrelišča, 212°F (100°C). Če bi hladilnik lahko ohranil svežino hrane tako, da bi zagotovil, da ostane pod 300 °F (148 °C), na primer namesto 40 °F (4 °C), bi lahko kot hladilno sredstvo uporabili vodo, ker bi vrelišče vode biti hladen glede na prag hlajenja 300 °F.
Tradicionalno hladilno sredstvo, ki se uporablja v hladilnem ciklu, je amoniak, vendar je strupen za ljudi. Amoniak so v tridesetih letih nadomestili s klorofluoroogljikovodiki (CFC), vendar je bilo ugotovljeno, da ta spojina poškoduje ozonsko plast in je bila ukinjena v sedemdesetih letih. Novejše spojine, kot so fluoroogljikovodiki (HFC), se učinkovito ohladijo, niso strupene in ne poškodujejo ozonske plasti. Izum hlajenja je verjetno eden najpomembnejših izumov 20. stoletja, ki omogoča prevoz hrane na dolge razdalje ali dolgotrajno shranjevanje, ne da bi se pokvarila.