液氮深冷箱的制冷原理是利用液體制冷劑蒸發時產生的吸熱和蒸汽凝結時產生的放熱原理。蒸發法是在液體制冷劑達到沸騰狀態時將其轉化為氣體的過程。當液體轉化為氣體時，從外部吸收熱能，因此這是一個吸熱過程。液體制冷劑蒸發的溫度稱為蒸發溫度。冷凝是指將蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度，使其成為液體的過程。 壓縮機的選擇是液氮深冷箱動力的來源，也是能耗較大的部件。因此，其設計和選擇對系統的能耗至關重要。采用軟件對比分析了壓縮機電機上是否安裝變速驅動裝置對設備系統的影響。發現在壓縮機電機上安裝變速驅動裝置可以提高系統的能效，便于調節容量。在蒸發溫度-35℃的情況下，對比分析了單壓縮、單壓縮和單壓縮、雙切換壓縮對制冷系統COP的影響，發現單壓縮和雙切換壓縮在速凍系統中的節能效果好。在相同的運行條件下（蒸發溫度-40~-60℃），比較了兩套自動重疊和單壓縮系統。表明，隨著蒸發溫度的降低，重疊系統具有冷凍速度快、能耗低的特點。在相同的工作條件下，發現了幾種不同的制冷機組。通過實驗現場測試，發現壓縮機與冷凝壓力匹配，匹配時制冷效率高。綜上所述，在不同的運行條件下，壓縮機的選擇方案可以不同，制冷循環及其壓縮機可以根據不同的冷凍溫度合理選擇。
在大氣壓力下，液氮以液態發生相變為氣態時，利用低溫吸熱的特性，將它直接噴淋到所需的食品上，這時溫差高達200K以上，可以進行強烈的熱交換，一般在20分鐘左右就可以完成全部凍結過程，比普通氨機冷凍法快。由于凍結的時間短，生成的冰晶就很細小，凍結速度大于細胞內外蒸汽滲透速度，細胞內外同時產生冰晶，對細胞無破壞作用，所以解凍后就能保持食品原有的色、香、味及新鮮狀態。
