復疊式制冷系統中，有一種特殊型式單機壓縮自動復疊制冷的低溫機組，即該機組充注有按照一定比例混合的兩種或多種中溫和低溫制冷劑，混合制冷劑蒸氣在同一壓縮機壓縮，制冷劑進行多級蒸發冷凝，并在最后一級蒸發中制取所需的溫度。自動復疊機組的關鍵零部件基本包括壓縮機、水冷或風冷冷凝器、具有不同沸點的混合制冷劑以及一系列的換熱器。

圖9-56表示兩級自動復疊制冷循環實際系統流程圖。其制冷系統工作過程如下:混合制冷劑經壓縮機壓縮并排入冷凝器，在冷凝器中進行變溫冷凝，其中高溫制冷劑冷凝為液體，而低溫制冷劑仍然保持為氣態。

從冷凝器出來的氣液混合物進入回熱器得到進一步的冷卻，而后進入氣液分離器，在重力的作用下氣體與液體實現自動分離。高溫制冷劑的液體經氣液分離器底部送至節流閥節流，然后與蒸發器出口的氣體混合一同進入中間換熱器，在其中蒸發冷卻來自氣液分離器上部的低溫氣體，使其冷凝，冷凝液經低溫級節流閥節流降溫后進入蒸發器蒸發制冷，實現系統的制冷量。蒸發得到的氣體在蒸發器出口與高溫制冷劑的氣體匯合經中間換熱器和回熱器后回到壓縮機，完成整個循環。