在氟利昂制冷系统中，润滑油对压缩机起润滑、散热和密封作用。但当润滑油进入制冷系统中的冷凝器、蒸发器等部位时，则会在管壁上形成油膜，影响其散热能力。因此，为了尽量使压缩机排除的润滑油不会进入冷凝器、蒸发器等部位，一般要在制冷压缩机和冷凝器之间设立润滑油分离器（简称油分离器），以使混在制冷剂中的润滑油大部分分离出来，并送会压缩机。
油分离器的基本工作原理是：压缩机排除的带有油雾的混合气体流经直径较大的油气分离器时，流通截面突然扩大，速度降低，流动方向发生改变，此时由于液态油滴落到容器底部，与制冷剂蒸汽分离。
油分离器的形式随制冷量的大小和使用的制冷剂而定。用在氟利昂制冷系统中油分离器的形式一般是过滤式。
过滤式油分离器的工作过程是：从压缩机排除的带有油雾的高压混合蒸汽由其顶部的管道进入，经滤网 的过滤，使大部分油雾与滤网接触，被粘在滤网上聚集成油滴后，下落在油分离器底部；被滤去一部分润滑油的高压蒸汽则由于容器的通道面积比排气管面积的大十几倍以致几十倍，进入油分离器后流速会突然降低、流向发生改变，油雾在重力作用下与制冷剂分离，也落入油分离器的底部。油分离器用管道与压缩机的曲轴箱相连，当油分离器的底部的润滑油积聚到一定的高度时，浮球抬起，阀门被打开，润滑油在吸排气压差的作用下，进入压缩机的曲轴箱。当油分离器中的油位下降到一定位置时，浮球下落，将阀门关闭，回油过程结束。
制冷压缩机正常工作是，其回油过程是断续进行的，因而回油管会出现时冷时热的现象。
