En kryokylare är en anordning som används för att kyla ner miljön och allt inuti den till extremt kalla temperaturer. Den används vanligtvis i vetenskapliga och tekniska tillämpningar och är designad för att uppnå temperaturer långt under de som uppnås av standardapparater. Det finns inga officiellt definierade temperaturkrav för vad som anses vara en kryokylare. En enhet som kan svalna till cirka -238 grader Fahrenheit (eller cirka -150 grader Celsius) eller kallare kallas dock vanligtvis för en kryokylare.
Även om det finns flera typer av kryokylare, fungerar de flesta på någon variant av en vanlig process. Gas cirkuleras vanligtvis genom en sluten cykel för att absorbera värme från enhetens inre och överföra den till den yttre miljön. Denna gas kan vara väte, helium eller någon annan gas eller blandning av gaser. Anordningens förmåga att kyla sin inre miljö beror till stor del på de termodynamiska egenskaperna hos gasen som cirkulerar genom systemet.
Kylcykler i dessa anordningar börjar vanligtvis med att gas komprimeras i en kompressor. När den komprimerade gasen passerar genom en värmeväxlare, absorberar den värme från insidan av kryokylaren och kyler därigenom allt inuti den. När denna gas absorberar värme med en konstant volym i värmeväxlaren ökar dess tryck. Den expanderar i volym och dess tryck minskar i nästa del av cykeln. Slutligen återgår den till kompressorn, som avslutar en sluten slinga genom cykeln, och börjar cirkulera genom cykeln igen.
En kryokylare kan ibland av misstag kallas för en kryostat. Det finns dock en liten men tydlig skillnad mellan de två. En kryostat används för att upprätthålla kryogena temperaturer som redan finns på plats, vanligtvis passivt som med isolering. Å andra sidan arbetar en kryokylare aktivt för att kyla miljön till kryogena temperaturer snarare än att bara upprätthålla miljöförhållanden som redan existerar. Denna skillnad kan ses som lik skillnaden mellan en termos och ett kylskåp.
Många typer av kryokylare finns tillgängliga med olika fördelar och funktioner som lämpar sig för en mängd olika applikationer. Vanliga typer av kryokylare inkluderar Joule-Thomson-kylaren, Gifford-McMahon-kylaren, Stirling-kylaren, pulsrörskylskåpet och det adiabatiska avmagnetiseringskylskåpet. Även om de är mindre effektiva än många andra enheter, ger Joule-Thomsons kryokylare fördelar i tillförlitlighet och låga elektriska och mekaniska brusnivåer. Gifford-McMahon kylare, å andra sidan, genererar en del vibrationer på grund av en kolv som trycker gasen genom systemet. De erbjuder dock flexibilitet för användaren eftersom de kan användas i vilken riktning som helst.
Särskild hänsyn tas vanligtvis till att välja en kryokylare för användning i rymden. I sådana applikationer måste ström vanligtvis användas effektivt och reparation är extremt kostsam eller till och med omöjlig – som för uppdrag till andra planeter. Stirling-kylarna är kända för både tillförlitlighet och effektivitet och är de första som har använts framgångsrikt i rymden. Med ännu högre tillförlitlighet än Stirling-kylare, väljs ofta pulsrörskylare för utrymme även om de vanligtvis är något mindre effektiva. Ett adiabatiskt avmagnetiseringskylskåp kan också väljas för dess utmärkta effektivitet och förmåga att fungera i miljöer med noll gravitation.
Det finns många områden där kryokylare spelar en viktig roll. Dessa inkluderar medicinska, fordons- och rymdtillämpningar, användning i vetenskaplig forskning och militära operationer och mer. Till exempel kan kryogen härdning av metallkomponenter förändra deras fysikaliska egenskaper, öka styrkan, hårdheten och motståndskraften mot slitage. Infraröda sensorer som används i satellitbaserad övervakning och missilledning, såväl som atmosfäriska studier med mera, kräver vanligtvis kryogen kylning.