随着国民经济迅速发展，工业生产和科学实验要求供应获取更低温度的制冷设备，如- 70 ~-120℃的低温箱库等。应用两级压缩制冷循环来达到上述温度是有困难的。这主要是由于蒸发压力过低，蒸汽比容增大，以致压缩机的尺寸亦显得庞大，降低了运行的经济性，特别是受到压缩机吸排汽阀门特性的限制，当吸汽压力降低到0.1公斤/厘米时，压缩机就难以排汽了。随着低沸点制冷剂的出现，就有可能采用复迭式压缩制冷循环来获取更低温度。
所谓低沸点制冷剂是指它在大气压力下具有很低的沸点，例如:低沸点制冷剂F-13和F-14在大气压力下的沸点分别为一81.5℃和一128.0℃。而在一100℃时，它们的饱和压力则分别为0.339公斤/厘米，和5.26公斤/厘米²。但是，这种低沸点制冷剂在常温下的冷凝压力很高，甚至往往超过其临界点份而不能冷凝为液体。因而，不适宜用于单级和双级压缩制冷机。
如果在一个制冷系统中，配有两套压缩装置，分别采用高沸点和低沸点两种制冷剂，并配合起来工作，则上述矛盾可以获得解决，从而实现制取低温的目的。复迭式压缩机制冷循环就是根据这一想法而提出来的。
图2-17表示了复迭式压缩制冷系统的原理图。这个系统实际上是由两个单级制冷系统(右面是高温部分和左面是低温部分)复迭而成，彼此间用一换热器相连系起来，这个换热器既是高温部分的蒸发器，同时又是低温部分的冷凝器，通过它可以用高温部分的高沸点制冷剂如F-12, F-22等来冷凝低温部分的低沸点制冷剂如F-13, F-14等，故而有蒸发冷凝器之称。这样，低温部分的冷凝温度就可维持在较低的水平，于是低温部分的冷凝压力也就随之而下降，解决了上述的低沸点制冷剂冷凝压力过高的矛盾。低沸点制冷剂在低温部分的蒸发器中蒸发吸热，从而就获得了低温。图2-17所示的制冷系统，如高温部分用F-22，低温部分用F-13，其蒸发温度可达一85~一90℃。 当然，可以由三个单级压缩系统采用三种不同沸点的制冷剂复迭起来，以制取更低的温度;同时，复迭式制冷系统中的高低温部分也可各自按需要由两级压缩系统组成。
图2-18表示一复迭式压缩制冷实际系统图—D-8型低温箱。它是由两个单级压缩系统组成，在它的高温部分采用F-22作为制冷剂，低温部分用F-13，其工作温度为一80士2℃。在这个系统中，除了油分离器，过滤干燥器，电磁阀等常设辅助设备外，在它的低温部分还增设了回热器和水冷却器。此外，还在低温系统的高压和低压段之间设有一膨胀容器，它的作用是防止制冷机停止工作后低温部分里F-13的压力过度升高。这是因为停机后，低沸点制冷剂F-13的温度要逐渐上升到等于环境温度，并同时全部汽化为过热蒸汽(因它的临界温度较低，等于28.8℃)，如不采取适当措施，其蒸汽压力会增大到高于最大安全值，这是绝不允许的。当系统内接入了这个膨胀容器后，则在停机时，过热蒸汽就获得了额外的贮存容积，因此，压力上升不致过高，保证了制冷机的安全。
