分油器装于压缩机排汽口与冷凝器之间，使溶有雾状润滑油的制冷剂蒸汽在未进入冷凝器之前就进入分油器，在分油器中将大部分润滑油分离出来，润滑油积储到一定油量后，回油阀自动打开，润滑油就流回压缩机曲轴箱。分油器为什么能将溶解在制冷剂中的润滑油分离出来呢?我们从图7-1的分油器结构来分析它的分油原理。从压缩机排出的高温蒸汽经排汽管进入分油器，在分油器入口处装有滤网(铜丝网布)，有的分油器内装有陶瓷环或钢丝绒，带有油雾的高压蒸汽经滤网的过滤，相当一部分油雾与滤网接触，被粘在滤网上，聚积成滴后，下落在分油器底部。另方面，高压蒸汽在排汽管内流速很高，一般在10-26米/秒之间，当流入分油器的容器后，由于容器的通道面积比排汽管道的通道面积大十几以至几十倍，蒸汽流入分油器后流速突然降低，其流速一般不超过0.8-1米/秒，加上蒸汽进出分油器时流向改变，使蒸汽容易与容器壁相撞，一部分油雾粘在容器壁上，聚集成滴状后下流至容器底部。同时润猾油比制冷剂蒸汽重得多，在低流速下，油雾在重力的作用下与蒸汽分离落至容器底部。因此，制冷剂蒸汽中的大部分润滑油就被分离出来，积贮在容器。
当容器底部积贮的润滑油油位足够高而使浮球浮起时，浮球被油托起，连在浮球上的阀针被打开，润滑油在高压的作用下，经与压缩机曲轴箱连通的输油管流回曲轴箱。当容器内的油位下降，浮球也随着下降，阀针将阀口关闭，一次回油结束。由此可见，当制冷机在连续的正常工作中分油器也在连续不断地分油，但分油器的放油(放回曲轴箱)是断续进行的，只有当容器内达到一定的油位，阀针才被浮球打开而放油，而且每一次的放油间隔时间是相当长的，4种产品的放油时间间隔也不相同，这和压缩机的排油量以及分油器筒体的直径大小有关，一般来说放油间隔时间至少在一小时以上才是正常现象。如放油时间间隔频繁或连续放油都属于不正常现象，说明分油器可能有故障，必须加以检查。
一般的分油器都没有视油镜，因此，如何确定分油器的工作是否正常是检修工作的重要一环。一般用手摸回油管的冷热程度并经过一定的经验积累来区别。实践告诉我们，高温制冷设备如蒸发温度为0℃左右，回油时管路是热的，其温度与分油器外壁接近，回油时管子略有抖动。不回油或回油结束后油管是冷的，与分油器外壁相比较，温度差是较大的。而低温设备的正常回油时，油管是发冷的(指低压级)，这些都属正常工作现象。
