复叠式制冷系统被广泛应用于低温生物保存、冷却传感器、提供低温冷阱及材料测试环境。本文对一种新型的自动复叠式制冷系统的性能从理论和实验两方面作了研究。 本文综述了国内外自动复叠式制冷技术研究发展的历史。在比较经典复叠循环和前人所研究的自动复叠制冷循环的基础上，提出了具有精馏装置的新型自动复叠式制冷循环。 本文的循环采用环保型非共沸混合工质作制冷剂，利用精馏装置分离高沸点、润滑油与低沸点组分。在对新循环进行了热力学分析的基础上，设计了自动复叠制冷循环实验台，分析了循环工质配比、循环压比及精馏柱回流液的抽取率对循环系统COP的影响。 本文自制了一台自动复叠制冷循环样机，采用环保型制冷工质、精馏装置和单级油润滑空调压缩机，实现了混合工质高低沸点组元和润滑油的高效分离，成功地把低温箱内的温度降到-80℃。并根据一系列实验结果，分析了工质配比、循环压比及精馏柱回流液的抽取率、加热量和节流元件对低温箱内温度和系统COP的影响，为今后的进一步研究指明了方向。