70年代人们直接利用焦耳-汤姆逊制冷效应，制成微型制冷器。它的流程如图所示。如制冷工作物质为高压氮气，它的转换温度高于室温，当高压氮气由进口1进入热交换器2，通过节流孔3节流膨胀而产生降温，降温后的氮气经过回路5进入带翅片热交换毛细管的外壁空间，与热交换管内的高压氮气换热，然后由排气口6排出。这样就使高压氮气在比以前温度低的状态下节流，节流后的氮气温度变得比以前更代。这过程不断地进行，使节流后温度越来越低，直到一部分氮气液化而得到77K的低温。

焦耳-汤姆逊效应制冷器对负载冷量不大、使用时间又不长的单元探测器来说很理想，它结构简单、重量轻、价格低、制冷速度快，不用动力。在空对空导弹上得到广泛应用。它的缺点是效率低、工作压力高（在70～500kg/cm2）
，对气体的纯度要求高（＞99.99）。