在冷冻干燥机的制冷系统中，蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机输入功率转化的热量一起传递给冷却介质（如水或空气）带走。膨胀阀/节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。
20世纪初期，乳品生产开始应用喷雾干燥机，为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始，随着流化技术的发展，高强度、高生产率的沸腾床和气流式干燥机相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式干燥机则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外和微波干燥机。
用于进行干燥操作的机械设备类型很多，根据操作压力可分为常压和减压（减压干燥机也称真空干燥机）。根据操作方法可分为间歇式和连续式。根据干燥介质可分为空气、烟道气或其他干燥介质。根据运动（物料移动和干燥介质流动）方式可分为并流，逆流和错流。
热气旁路阀
压缩空气在蒸发器中冷却时，有大量凝结水析出。如果冷媒蒸发温度过低，使蒸发器铜管表面温度在负荷条件下低于水的冰点，则凝结水就会在蒸发器里结冰，严重时阻塞气流通道，使供气管道瘫痪。为了防止这种情况的出现，必须对冷媒蒸发温度加以控制。其简单有效的措施就是在冷凝器和蒸发器之间加设一只热气旁路阀，热气旁路阀的测压管与蒸发压力直接连接。当蒸发压力低于一定程度时，热气旁路阀自动开启，冷凝器中的高温冷媒蒸气直接进入蒸发器，提升蒸发温度，避免冰堵现象。
自动排水阀
在冷冻式干燥机中，凝结的冷凝水应及时排放出设备外，避免因冷凝水排放不及时造成空气含水量上升，为了方便冷凝水的排放，在设备上装备了自动排水阀当排水阀贮水杯内水位未达到一定高度时，压缩空气的压力将浮球压下关闭排水孔，就不会造成气流泄漏：随着贮水杯内水位升高（此时冷干机内并不积水），浮球上升到一定高度时便打开排水孔，杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。除常◎用的浮球式自动排水器外，还经常使用电子自动排水器，这种排水器时间及两次排水的时间间隔都可调整，而且能耐较高压力，应用也很普遍。