復疊式壓縮制冷的低溫箱，由高溫側壓縮機、低溫側壓縮機、油分離器、冷凝器、氣液熱交換器、蒸發器、膨脹容器、水冷卻器、干燥過濾器、電磁閥、熱力膨脹閥等分別構成高溫側制冷循環系統和低溫側制冷循環系統。復盛式壓縮制冷的低溫箱的工作溫度范圍為-120~70℃。采用復疊式壓縮制冷的低溫箱系統如圖3-58所示。
1.高溫側的制冷循環
以WD7/0. 4型低溫箱為例，液態R22進入蒸發冷凝器吸收了R13所放出的熱量而汽化，汽化后的R22氣體被高壓機吸走并壓縮為高溫高壓氣體，經油分離器，油被分離出來返回壓縮機，氣體則進入冷凝器，被冷卻水冷卻而凝結為液體。液態R22經過濾器、電磁閥及熱力膨脹閥。再重新進入蒸發冷凝器吸熱汽化。
2.低溫側的制冷循環
液態R13進入蒸發器吸收制冷間的熱量而汽化，再被壓縮機吸走并壓縮，經油分離器氣、油分離，油返回壓縮機，氣體進入冷凝蒸發器放熱而凝結為液體，液態的R13經過濾器、電磁閥及熱力膨脹閥進入蒸發器汽化。
