脈管制冷是通過周期性地對一端封閉的管子充氣壓縮一放氣膨脹而獲得低溫的一種方法。吉福特和雷斯渥斯（L,engsworth）1963年所設計的基本脈管制冷機如圖1-15所示。

制冷機由壓縮機、回熱器和脈管單元組成，它們之間用金屬軟管連接。壓縮機作為壓力波發生器。脈管單元是一根兩端裝有熱交換器（圖中的HC和HH）的管子，管內有層流化元件防止氣體流混合。

旋轉閥處于進氣位置時，高壓氣體先經過回熱器被冷卻到制冷溫度T，再到熱交換器HC，經過層流化元件使氣體以層流態進人脈管，這是加壓進氣過程。該過程中氣流無紊流運動，好似一片一片地由管子左端向右端推進。與此同時，由于受后續氣體的壓縮，所以一邊推進，一邊升溫。待氣體達到熱交換器HH時，溫度升到Tm。氣體沿管程的溫度分布如圖中實線所示。當脈管中壓力提高到p#時，緊接著靜止一段時間。這時旋轉閥關閉，進入HH的氣體被水冷卻，溫度降到T。。然后，旋轉閥再轉到與排氣接通的位置，于是管內高壓氣體又一邊向左流出，一邊因降壓膨脹而降溫。這時管內氣體的溫度分布如圖中虛線所示。當右側氣體返回到HC時，其溫度降到Ti，Ti<Tc。冷氣體進入HC后從溫度為Tc，的外界吸熱，產生制冷效應。由脈管流出的氣體經過回熱器被加熱后返回壓縮機吸入側。

基本脈管制冷機由于外部熱損失大、效率低、制冷溫度有限，最低只達到124K。以后經不斷改進，產生了各種類型的脈管制冷機，如熱聲型脈管（用熱聲振蕩產生壓力波驅動脈管）、小孔型脈管、雙向進氣脈管、多級脈管等等，取得了很大進展。

脈管比常規回熱式空氣制冷機（如G-M機、。Stirling機）突出的優越之處在于簡單，無低溫運動部件，特別宜于高空應用（對可靠性、壽命、振動要求極高），用做紅外器件、低溫電子器件冷源。