空气在下塔经精馏后产生的液空和液氮，通过节流阀供给上塔作为精馏所需的回流液。处于饱和状态的液体经过节流阀时，由于压力降低，其相应的饱和温度也降低，部分液体将要气化。节流的气化率与节流前后的压力、液体的组分及过冷度有关。通常，未过冷时液空、液氮节流后的气化率可达15%～20%，这就使得上塔的回流液量减少，对上塔的精馏不利。为了减少节流气化率，因而设置了过冷器。它是靠回收污氮、纯氮的冷量，使液空、液氮的温度降低。低于下塔压力所对应的饱和温度就称为过冷。如果过冷度为3～9℃，则节流后的气化率可减少到8%～12%。
另一方面，低温氮气经过过冷器后温度升高，这可缩小切换式换热器(或蓄冷器)的冷端温差，有利于自清除，以改善切换式换热器的不冻结性。
此外，过冷器还起到调配冷量的作用。它可使一部分冷量又返回上塔。因此，空气带入下塔的能量(焓值)升高，使冷凝蒸发器的热负荷增加，对上塔的精馏有利。
设置在贮槽及液氧泵前的过冷器是为了减少由于管道跑冷损失以及流阻引起的液体气化损失，防止泵内产生气蚀现象。一般过冷度在5℃左右。
