Kriohladnjak je uređaj koji se koristi za hlađenje okoliša i svega što se u njemu nalazi na ekstremno niskim temperaturama. Obično se koristi u znanstvenim i inženjerskim aplikacijama, dizajniran je za postizanje temperatura znatno ispod onih koje postižu standardni uređaji. Ne postoji službeno definiran temperaturni zahtjev za ono što se smatra kriohladnjakom. Uređaj koji se može ohladiti na približno -238 stupnjeva Fahrenheita (ili oko -150 stupnjeva Celzija) ili hladnije, međutim, obično se naziva kriohladnjak.
Iako postoji nekoliko vrsta kriohladnjaka, većina radi na nekoj varijaciji uobičajenog procesa. Plin obično cirkulira kroz zatvoreni ciklus kako bi apsorbirao toplinu iz unutrašnjosti uređaja i prenio je u vanjski okoliš. Taj plin može biti vodik, helij ili neki drugi plin ili mješavina plinova. Sposobnost uređaja da ohladi svoj unutarnji okoliš uvelike ovisi o termodinamičkim svojstvima plina koji cirkulira kroz sustav.
Ciklusi hlađenja u ovim uređajima obično počinju komprimiranjem plina u kompresoru. Kako komprimirani plin prolazi kroz izmjenjivač topline, on apsorbira toplinu iz unutrašnjosti kriohladnjaka, čime se hladi sve u njemu. Kada ovaj plin apsorbira toplinu pri konstantnom volumenu u izmjenjivaču topline, njegov tlak raste. Proširuje se u volumenu, a tlak mu se smanjuje u sljedećem dijelu ciklusa. Konačno se vraća u kompresor, koji dovršava zatvorenu petlju kroz ciklus i ponovno počinje kružiti kroz ciklus.
Kriohladnjak se ponekad može pogrešno nazvati kriostatom. Međutim, postoji mala, ali izrazita razlika između to dvoje. Kriostat se koristi za održavanje već postavljenih kriogenih temperatura, obično pasivno, kao što je izolacija. S druge strane, kriohladnjak aktivno radi za hlađenje okoliša na kriogene temperature, a ne samo za održavanje uvjeta okoliša koji već postoje. Ova razlika može se smatrati sličnom razlici između termosice i hladnjaka.
Dostupne su mnoge vrste kriohladnjaka s različitim prednostima i značajkama prikladnim za širok raspon primjena. Uobičajeni tipovi kriohladnjaka uključuju hladnjak Joule–Thomson, hladnjak Gifford–McMahon, hladnjak Stirling, hladnjak s pulsnom cijevi i hladnjak za adijabatsku demagnetizaciju. Iako su znatno manje učinkoviti od mnogih drugih uređaja, Joule-Thomson kriohladnjaci pružaju prednosti u pouzdanosti i niskoj razini električne i mehaničke buke. Gifford-McMahon hladnjaci, s druge strane, stvaraju neke vibracije zbog klipa koji gura plin kroz sustav. Oni, međutim, nude fleksibilnost korisniku jer se njima može upravljati u bilo kojoj orijentaciji.
Posebna se pažnja obično pridaje odabiru kriohladnjaka za korištenje u svemiru. U takvim primjenama, energija se obično mora učinkovito koristiti, a popravak je iznimno skup ili čak nemoguć – kao što su misije na druge planete. Poznati i po pouzdanosti i učinkovitosti, Stirlingovi hladnjaci su prvi koji su uspješno korišteni u svemiru. Uz još veću pouzdanost od Stirlingovih hladnjaka, pulsni cijevni hladnjaci se često biraju za prostor iako su obično nešto manje učinkoviti. Adijabatski hladnjak za demagnetizaciju također se može odabrati zbog njegove izvrsne učinkovitosti i sposobnosti rada u okruženjima nulte gravitacije.
Brojna su područja u kojima kriohladnjaci igraju vitalnu ulogu. To uključuje medicinske, automobilske i zrakoplovne primjene, korištenje u znanstvenim istraživanjima i vojnim operacijama i još mnogo toga. Na primjer, kriogeno stvrdnjavanje metalnih komponenti može promijeniti njihova fizička svojstva, povećavajući čvrstoću, tvrdoću i otpornost na trošenje. Infracrveni senzori koji se koriste u satelitskom nadzoru i navođenju projektila, kao i atmosferskim studijama i više, obično zahtijevaju kriogeno hlađenje.