熱力膨脹閥是通過蒸發器出口氣態制冷劑的過熱度控制膨脹閥開度的，故廣泛地應用于非滿液式蒸發器。按照平衡方式的不同，熱力膨脹閥可分內平衡式和外平衡式兩種。熱力膨脹閥感溫系統中可采用不同物質和方式進行充注，主要方式有充液式、充氣式、交叉充液式、混合充注式和吸附充注式。

制冷系統不一定用熱力膨脹閥作節流元件可以采用毛細管、節流短管作為節流元件，成本低，可靠性好；可以采用電子膨脹閥，使控制更精確，由于要采用傳感器、控制線路板、帶步進電機的執行機構，使制造復雜，成本提高。

如圖所示是內平衡式熱力膨脹閥的工作原理圖，從圖中可以看出，它由閥芯、閥座、彈性金屬膜片、彈簧、感溫包和調整螺釘等組成。其中，1—閥芯；2—彈性金屬膜片；3—彈簧；4—調整螺釘；5—感溫包。以常用的同工質充液式熱力膨脹閥分析，彈性金屬膜片受三種力的作用。

P1—閥后制冷劑的壓力，作用在膜片下部，使閥門向關閉方向移動；

P2—彈簧作用力，也施加于膜片下方，使閥門向關閉方向移動，其作用力大小可通過調整螺絲予以調整；

p3—感溫包內制冷劑的壓力，作用在膜片上部，使閥門向開啟方向移動，其大小取決于感溫包內制冷劑的性質和感溫包感受的溫度。

對于任一運行工況，此三種作用力均會達到平衡，即p1+p2=p3，此時，膜片不動，閥芯位置不動，閥門開度一定。