隨著國民經濟迅速發展，工業生產和科學實驗要求供應獲取更低溫度的制冷設備，如- 70 ~-120℃的低溫箱庫等。應用兩級壓縮制冷循環來達到上述溫度是有困難的。這主要是由于蒸發壓力過低，蒸汽比容增大，以致壓縮機的尺寸亦顯得龐大，降低了運行的經濟性，特別是受到壓縮機吸排汽閥門特性的限制，當吸汽壓力降低到0.1公斤/厘米時，壓縮機就難以排汽了。隨著低沸點制冷劑的出現，就有可能采用復迭式壓縮制冷循環來獲取更低溫度。
所謂低沸點制冷劑是指它在大氣壓力下具有很低的沸點，例如:低沸點制冷劑F-13和F-14在大氣壓力下的沸點分別為一81.5℃和一128.0℃。而在一100℃時，它們的飽和壓力則分別為0.339公斤/厘米，和5.26公斤/厘米2。但是，這種低沸點制冷劑在常溫下的冷凝壓力很高，甚至往往超過其臨界點份而不能冷凝為液體。因而，不適宜用于單級和雙級壓縮制冷機。
如果在一個制冷系統中，配有兩套壓縮裝置，分別采用高沸點和低沸點兩種制冷劑，并配合起來工作，則上述矛盾可以獲得解決，從而實現制取低溫的目的。復迭式壓縮機制冷循環就是根據這一想法而提出來的。
圖2-17表示了復迭式壓縮制冷系統的原理圖。這個系統實際上是由兩個單級制冷系統(右面是高溫部分和左面是低溫部分)復迭而成，彼此間用一換熱器相連系起來，這個換熱器既是高溫部分的蒸發器，同時又是低溫部分的冷凝器，通過它可以用高溫部分的高沸點制冷劑如F-12, F-22等來冷凝低溫部分的低沸點制冷劑如F-13, F-14等，故而有蒸發冷凝器之稱。這樣，低溫部分的冷凝溫度就可維持在較低的水平，于是低溫部分的冷凝壓力也就隨之而下降，解決了上述的低沸點制冷劑冷凝壓力過高的矛盾。低沸點制冷劑在低溫部分的蒸發器中蒸發吸熱，從而就獲得了低溫。圖2-17所示的制冷系統，如高溫部分用F-22，低溫部分用F-13，其蒸發溫度可達一85~一90℃。 當然，可以由三個單級壓縮系統采用三種不同沸點的制冷劑復迭起來，以制取更低的溫度;同時，復迭式制冷系統中的高低溫部分也可各自按需要由兩級壓縮系統組成。
圖2-18表示一復迭式壓縮制冷實際系統圖—D-8型低溫箱。它是由兩個單級壓縮系統組成，在它的高溫部分采用F-22作為制冷劑，低溫部分用F-13，其工作溫度為一80士2℃。在這個系統中，除了油分離器，過濾干燥器，電磁閥等常設輔助設備外，在它的低溫部分還增設了回熱器和水冷卻器。此外，還在低溫系統的高壓和低壓段之間設有一膨脹容器，它的作用是防止制冷機停止工作后低溫部分里F-13的壓力過度升高。這是因為停機后，低沸點制冷劑F-13的溫度要逐漸上升到等于環境溫度，并同時全部汽化為過熱蒸汽(因它的臨界溫度較低，等于28.8℃)，如不采取適當措施，其蒸汽壓力會增大到高于最大安全值，這是絕不允許的。當系統內接入了這個膨脹容器后，則在停機時，過熱蒸汽就獲得了額外的貯存容積，因此，壓力上升不致過高，保證了制冷機的安全。
