油分离器，其作用是将制冷压缩机排出的高压蒸汽中的润滑油进行分离，以保证装置安全高效地运行。根据降低气流速度和改变气流方向的分油原理，使高压蒸汽中的油粒在重力作用下得以分离。一般气流速度在1m/s以下，就可将蒸汽中所含直径在0.2mm以上的油粒分离出来。通常使用的油分离器有洗涤式、离心式、填料式和过滤式四种。
油分离器的简单工作原理：压缩机出来的高压气体（气态工质和润滑油），进入油分离器后，进入油分离器的导向叶，沿导向叶呈螺旋状流动，靠离心力和重力，将润滑油从工质气体中分离出来，沿着筒体的内壁流下。工质气体经多孔挡板由中心的管子引出油分离器。分离出的润滑油，集中于油分离器的下部，可定期排出，或者利用
浮球阀，使润滑油自动回到
压缩机的曲轴箱中。离心回旋流道内的流速推荐为：氨 10-25m/s，氟里昂 20-20m/s。
在蒸汽压缩式制冷系统中，经压缩后的氨蒸汽(或
氟利昂蒸汽)，是处于高压高温的过热状态。由于它排出时的流速快、温度高。汽缸壁上的部份润滑油，由于受高温的作用难免成油蒸汽及油滴微粒与制冷剂蒸汽一同排出。且排汽温度越高、流速越快，则排出的润滑油越多。过滤式油分离器 过滤式油分离器用于氟利昂制冷系统，常称为氟利昂油分离器。
过滤式油分离器：当
压缩机排出的高压制冷剂气体进入分离器后，由于过流截面较大，气体流速突然降低并改变方向，加上进气时几层金属丝网的过滤作用，即将混入气体制冷剂中的润滑油分离出来，并下滴落聚集在容器底部。当聚集的润滑油量达一定高度后，则通过自动回油阀，回到压缩机曲轴箱。在正常运行时，由于浮球阀的断续工作，使得回油管时冷时热，回油时管子热，不回油时管子就冷。如果回油管一直冷或一直热，这说明
浮球阀已经失灵，必须进行检修，检修时可使用手动回油阀进行回油。这种油分离器结构简单，制造方便，应用普遍，但分油效果不及填料式。
离心式油分离器：离心式油分离器的油分离效果较好，适用于大型制冷系统，
压缩机的排气经油分离器进气管沿切线方向进入筒内，随即沿螺旋导向叶片高速旋转并自上而下流动。借离心力的作用将排气中密度较大的油滴抛在筒壁上分离出来，沿壁流下，沉积在筒底部。蒸气经筒体中心的出气管内多孔板引出。筒侧装有浮球阀，当油面上升到上限位时，润滑油通过
浮球阀打开阀芯，自动向压缩机曲轴箱或
集油器排油。有的在油分离器外部还设有冷却水套，使混合汽体在其中又受到冷却水的冷却并通过降低流速和改变流向的作用，进一步得到分离。