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小型冷水恒温器在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器这四个部件中分别完成压缩、冷凝、节流和蒸发的过程，形成一个完整的制冷循环。
小型冷水恒温器中驱动电机转子高速旋转会产生高温，热量通过机体传递，如果不加以降温，驱动电机无法正常工作，所以驱动电机机体内设置有冷却液道，通过冷却液的循环与外界进行热交换。这样能将驱动电机的工作温度保持在一定范围内，防止驱动电机过热。
1、工作时将高压交流电转化成高压直流电，其转化过程中会产生大量的热量， 因此小型冷水恒温器内部也有冷却液道，通过冷却液的循环降低车载充电机的工作温度。
2、不但控制驱动电机的高压叁相供电，还要将动力电池的高压直流电转化成低压直流电为铅酸蓄电池充电。在此过程中会产生热量，需要通过冷却液循环散热。
3、低压制冷剂蒸汽从冷冻机组蒸发器末端进入压缩机被压缩做功后，其压力也快速上升到冷凝压力，由于制冷剂蒸汽是在瞬间被压缩和排出，所以热量并不会被传递到外界环境中，可以认为这是一个绝热压缩的过程。
4、制冷剂高压过热蒸汽进入小型冷水恒温器冷凝器后，冷凝器会不断地将制冷剂中的热量带出，从而制冷剂由高压过热蒸汽转化为饱和蒸汽，并在不断地冷凝过程中成为饱和液态制冷剂。
5、当饱和的液态的制冷剂经过小型冷水恒温器的节流装置如毛细管、热力膨胀阀时，制冷剂压力被迅速释放，制冷剂的温度也逐渐降低为蒸发温度。这时制冷剂（冷媒）是处于一种气相和液相并存的状态，不过制冷剂液体占绝大部分，而制冷剂蒸汽占比较少的部分。
6、小型冷水恒温器制冷剂从节流装置进入蒸发器后，气液混合物不断从循环的载冷剂中吸收热量并汽化成为气态制冷剂，载冷剂(水、乙二醇或盐水)被不断冷却并将冷量输出到应用设备，蒸发的制冷剂则被压缩机吸入进行下一次压缩循环过程。
