圖2-17為復疊壓縮原理圖；圖2-18為復疊壓縮壓焓圖；圖2-19為復疊壓縮制冷系統設備流程圖。很容易看懂，復疊壓縮即兩個單級壓縮的組合。為了安全運行，在設備流程圖中，增加了一些輔助設備。
高溫側無需再絮述。在低溫側的壓縮機排氣管上裝了水冷卻的預冷器，是為了降低低溫冷劑的蒸氣過熱度，以減輕冷凝蒸發器的熱負荷。為了防止低溫制冷劑液體汽化后壓力過高，在高溫機側并聯一套膨脹系統。圖2-19中膨脹系統由單向閥、膨脹筒、毛細管組成，常用在同一電動機帶動兩臺壓縮機，高、低溫側同時起動的系統中。在停機時，由于低溫制冷劑汽化壓力升高，當壓力超過1 MPa時.單向閥打開，將低溫制冷劑擴散到膨脹筒內，以保證系統壓力不超過1. 6MPa；在系統剛剛開始運轉時，高溫側尚來不及冷卻低溫側的高溫高壓的制冷劑蒸氣，壓力會上升，當壓力超過1 MPa時，仍舊通過單向閥向膨脹筒內擴散，以便能順利地起動；在系統開始正常運行時，高溫側已能制冷來冷卻低溫側的高壓高溫制冷劑.此時低溫側的低溫制冷劑會顯得不夠，那么膨脹筒內的低溫制冷劑會通過毛細管不斷地向系統內補充，以保證原有的足量的低溫制冷劑運行制冷。單向閥的關閉壓力一般為0. 9MPa。
目前，多數采用兩臺電動機分別帶動高、低溫側的壓縮機，通過電器動作的先后程序做到，先起動高溫側，運行一段時間使之正常制冷，再起動低溫側，那么，低溫側的壓力便不會上升過高。這種系統的膨脹裝置往往不再用單向閥，只有膨脹簡通過毛細管與低溫側的吸氣管連結，
以保證停機時壓力不會過高，正常運行時補充低溫制冷劑。
復疊式制冷循環有下述優點：
①低溫側壓縮機氣缸容積要比雙級壓縮的低壓機氣缸容積小，這有利于減小壓縮機的重量和幾何尺寸。例如蒸發溫度為-60℃時，采用R12與R13組合的復疊式比采用R12雙級壓縮制冷時，總的氣缸容積可減少65%，而且可以節約能最10%以上。
②系統內往往保持正壓，空氣不容易滲入系統.以保證正常運行。
③復疊式的組合靈活，不僅上述提到的活塞式壓縮系統組合，還可以采用吸收式與壓縮式組合、壓縮式與半導體制冷組合等形式，視制取低溫的程度可以優化組合。
