三室負壓灌裝機的儲液箱上方設有兩個真空室。系統工作時，真空泵通過真空管運行，保持上腔室始終處于真空狀態，儲液罐由于有通氣孔，處于常壓狀態。在壓差的作用下，液體物料通過進液管進入瓶子，當瓶子內的液位到達灌裝閥的氣管口時，剩余的液體被吸入上真空室。由于換向閥的作用，下腔與真空室連接半周，處于負壓狀態；半個星期與大氣相連，處于常壓狀態。當下腔室處于負壓狀態時，上閥打開，殘液流回下腔室；當下腔室處于常壓狀態時，上閥被上腔室的吸力關閉，然后下腔室和儲液罐之間的下閥在液體物料的自重作用下打開，殘液回流到儲液罐中。這種裝置雖然能增加灌裝機械的真空度范圍，但會使灌裝機械的高度增大，影響其穩定性。
