復(fù)疊式制冷機(jī)是用兩種或兩種以上不同的制冷劑，由兩個(gè)或兩個(gè)以上單級(jí)(也可以是雙級(jí))制冷系統(tǒng)組合而成的。它適用于-130~-80℃的低溫裝置。

當(dāng)制冷劑的蒸發(fā)溫度低于-70℃時(shí)，用氨制冷劑會(huì)受到凝固點(diǎn)的限制(氨的凝固點(diǎn)為-77..7%)，且氨在t0 = -70℃時(shí)，蒸發(fā)壓力P0=10. 92kPa，飽和蒸氣的質(zhì)址體積V=9m3/kg(比t0=一1-℃時(shí)的質(zhì)址體積大18倍)。由于蒸發(fā)壓力低，蒸發(fā)質(zhì)量體積很大，輸氣系數(shù)降低，使運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性大大變差。而且對(duì)于活塞式制冷壓縮機(jī)，當(dāng)使用這些中溫制冷劑時(shí)，由于氣閥結(jié)構(gòu)的限制，當(dāng)吸氣壓力降到9.8~14.7kPa，即使增加壓縮級(jí)數(shù)，也不能使蒸發(fā)溫度再降低。因此，當(dāng)蒸發(fā)溫度低于-70℃時(shí)，就需要采用低溫制冷劑，并要用復(fù)疊式進(jìn)行制冷。

復(fù)疊式制冷機(jī)是由兩個(gè)制冷系統(tǒng)組成的，高壓部分通常選用中溫制冷劑(如R12, R22, NH3等)，低溫部分選用低溫制冷劑(如R13, R14等)。所謂低溫制冷劑，是指它在大氣壓力下具有較低的蒸發(fā)溫度，如R13和R14在大氣壓力下的沸點(diǎn)分別為-81.5℃和-128.0℃。但是這種低溫制冷劑的臨界溫度低，如R13為-28. 8℃ , R 14為-45℃，故用一般冷卻水，就不能冷凝成液態(tài)制冷劑。

復(fù)疊式制冷系統(tǒng)實(shí)際上是由兩個(gè)單級(jí)制冷系統(tǒng)復(fù)疊而成，彼此管路互不相通，但高溫蒸發(fā)器與低溫部分的冷凝器復(fù)疊在一起的，稱為換熱器也稱蒸發(fā)冷凝器，通過(guò)它可以用高溫部分高沸點(diǎn)制冷劑R12或R22的蒸發(fā)部分來(lái)冷凝低溫部分低沸點(diǎn)制冷劑的冷凝部分。這樣，低溫部分的低沸點(diǎn)制冷劑的冷凝溫度就可以維持在較低的水平，低溫部分的冷凝壓力也可隨之降低。解決了低沸點(diǎn)制冷劑的冷凝壓力過(guò)高的矛盾，低沸點(diǎn)制冷劑液體即可在燕發(fā)器中汽化吸熱取得低溫。

復(fù)疊方式制冷降低了系統(tǒng)內(nèi)外的壓力差，使制造和選材相對(duì)容易一些，減少了氣缸總?cè)莘e，因而也降低了成本，減少了體積和功率消耗。

如采用R22作為高溫部分制冷劑，R13作為低溫部分制冷劑時(shí)，其低溫部分蒸發(fā)溫度可達(dá)-90~-85℃。

當(dāng)然也可由3種制冷劑組成三元復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，以R14作為第三元最低溫部分，其最低蒸發(fā)溫度可達(dá)-130℃左右。