熱力膨脹閥位于蒸發器的入口處，感溫包安放于蒸發器的出口處，供入膨脹閥的液態制冷劑，經針閥調節流量并降壓后進入蒸發器內蒸發吸熱，至蒸發器出口時已成為過熱蒸氣，所以感溫包感受到的信號是制冷劑在蒸發器出口處的氣體溫度，使感溫包內的低沸點充劑產生一對應的飽和壓力（P1），經毛細管傳到膜片的上方。同時，經針閥節流降壓后制冷劑（蒸發壓力P0）作用在膜片下方，此外，作用于針閥下端的彈簧力（PS）也通過頂桿作用在膜片下方，因此當熱力閥在工作時，上述三個作用力應處于平衡狀態，即：PS＝P1－P0

當彈簧力調定后，蒸發器出口處的溫度增加或蒸發壓力下降時，開閥力（P1－P0）大于彈簧力，閥自行開大，反之則相反，因為P1相對應的溫度是制冷劑在蒸發器出口的過熱溫度（T1）,而蒸發壓力（P0）相對應的是蒸發溫度（T0），若不計蒸發器阻力損失，P1－P0相對應T1－T0即為蒸發器出口處制冷劑蒸氣的過熱度，所以過熱度愈大，閥開度愈大，反之則相反，所以膨脹閥的開度取決于過熱度，而過熱度又可通過調節彈簧力PS的大小來設定。