膨脹機是利用壓縮氣體在其中進行絕熱膨脹并對外做功以獲得低溫的一種機械。它是空分設備的主要配套機組之一。膨脹機產生的冷量用以使空氣液化，并補償整個氣體分離過程的冷量損失等。
就其結構來看，膨脹機也可分成活塞式和透平式兩種。

活塞式膨脹機用于生產能力為50-2000m³/h和膨脹比P初/p終=5~40之間的范圍（p初為進人膨脹機的空氣壓力，p終為膨脹后空氣的壓力）。
透平式膨脹機一般則用在膨脹大流量氣體和膨脹比小于5的范圍。