國產進口超低溫冰箱的制冷系統基本采用復疊式制冷的工作原理，選用兩臺全封閉壓縮機作為高、低溫級壓縮機使用。低溫級蒸發器的紫銅管以盤管形式直接盤附于內箱體外側，并用導熱膠泥填堵于盤管與箱壁之間的縫隙中，以增加熱交換效果。冷凝蒸發器為殼管式結構，內部為四管螺紋型紫銅管，采用逆流式熱交換方式。

    國產進口超低溫冰箱采用多級蒸氣壓縮制冷循環的必要性：

    國產進口超低溫冰箱為了獲得更低的蒸發溫度（-40～-140℃），同時又能使壓縮機的工作壓力控制在一個合適的范圍內，就要采用多級壓縮循環。采用多級壓縮可以從根本上改善制冷循環的性能指標。多級壓縮制冷循環的基本特點是分級壓縮并進行中間冷卻。采用多級壓縮后，每一級的壓力比減小，提高了壓縮機的輸氣系數和指示效率，同時由于排氣溫度降低，潤滑情況有了很大改善，保障了壓縮機的運行安全。

    國產進口超低溫冰箱從理論上講，級數越多，節省的功也越多，制冷系數也就越大。如果是無窮級數，則整個壓縮過程越接近等溫壓縮。然而，實際上并不采用過多的級數，因為每增加一級都需要增添設備，提高成本，也提高了技術復雜性。另外，由于壓縮機不能保持很低的蒸發壓力，在應用中溫制冷劑時，三級壓縮循環的蒸發溫度范圍與兩級壓縮循環相差不大，所以制冷循環中采用三級壓縮循環很少，一般采用雙級壓縮循環。