熱力膨脹閥不僅使來自冷凝器的高壓中溫制冷劑液體節流降壓，而且熱力膨脹閥的感溫包感受蒸發器出口處制冷劑蒸氣過熱度的變化后，能自動調節熱力膨脹閥的開啟度.調節流經蒸發器的制冷劑的流量，使制冷劑流量與蒸發器的熱負荷相匹配。這一特性可以通過熱力膨脹閥工作時的受力情況來分析說明。
圖9-21是熱力膨脹閥的工作原理圖。熱力膨脹閥接在蒸發器的進口管路上，感溫包以組安裝在蒸發器的出口管上。
進入蒸發器的制冷劑液體，在蒸發器內吸熱蒸發，到達蒸發器出口之前.已成為過熱蒸氣。
感溫機構內充滿制冷劑，感受蒸發器出口處的制冷劑蒸氣過熱度，產生一相對應的飽和壓力P作用在膜片的上方，使膜片上方產生一個向下的推力P。而在膜片的下方，壓力Po的濕蒸氣形成一個向上的作用力Po，此外，還有一個向上作用的彈簧壓縮力w。熱力膨脹閥的動作基本上取決于這三個主要壓力。當這三個壓力處于平衡狀態，即P=Po+W時，膜片不動，也就是閥針的位置不動，閥孔的開啟度不變，制冷劑循環流量不變，制冷劑不變。當這三個力中有任何一個力發生變化時，就會破壞原有力的平衡。此時，P≠Po十w,膜片發生位移。從而改變閥孔的開啟度，此時彈簧的長度發生變化(W值相應改變).直至建立新的平衡位置.膜片才停止動作。
當冷藏箱箱內溫度升高，蒸發器出口過熱度增大，·感溫包溫度上升，感溫劑膨脹，壓力P增大，這時P>Po+W.膜片向下移.通過傳動桿使閥針往下移動.熱力膨脹閥的開啟度增大，制冷劑流量增多，制冷劑增加，箱內溫度降低，蒸發器出口過熱度減小;相反，箱內溫度降低，蒸發器出口過熱度減小，感溫包內的感溫劑會收縮，壓力P變小，P
通過熱力膨脹閥的控制，使蒸發器出口的制冷劑氣體保持一定的過熱度，這樣既能保證蒸發器傳熱面積得以充分利用，又可以防止壓縮機出現液擊現象。
