在氟利昂制冷系統中，潤滑油對壓縮機起潤滑、散熱和密封作用。但當潤滑油進入制冷系統中的冷凝器、蒸發器等部位時，則會在管壁上形成油膜，影響其散熱能力。因此，為了盡量使壓縮機排除的潤滑油不會進入冷凝器、蒸發器等部位，一般要在制冷壓縮機和冷凝器之間設立潤滑油分離器（簡稱油分離器），以使混在制冷劑中的潤滑油大部分分離出來，并送會壓縮機。
油分離器的基本工作原理是：壓縮機排除的帶有油霧的混合氣體流經直徑較大的油氣分離器時，流通截面突然擴大，速度降低，流動方向發生改變，此時由于液態油滴落到容器底部，與制冷劑蒸汽分離。
油分離器的形式隨制冷量的大小和使用的制冷劑而定。用在氟利昂制冷系統中油分離器的形式一般是過濾式。
過濾式油分離器的工作過程是：從壓縮機排除的帶有油霧的高壓混合蒸汽由其頂部的管道進入，經濾網 的過濾，使大部分油霧與濾網接觸，被粘在濾網上聚集成油滴后，下落在油分離器底部；被濾去一部分潤滑油的高壓蒸汽則由于容器的通道面積比排氣管面積的大十幾倍以致幾十倍，進入油分離器后流速會突然降低、流向發生改變，油霧在重力作用下與制冷劑分離，也落入油分離器的底部。油分離器用管道與壓縮機的曲軸箱相連，當油分離器的底部的潤滑油積聚到一定的高度時，浮球抬起，閥門被打開，潤滑油在吸排氣壓差的作用下，進入壓縮機的曲軸箱。當油分離器中的油位下降到一定位置時，浮球下落，將閥門關閉，回油過程結束。
制冷壓縮機正常工作是，其回油過程是斷續進行的，因而回油管會出現時冷時熱的現象。
