膨胀阀主要由感温包、毛细管、膜片、闷座、传动杆、阀针及调节机构等组成。在感温包、毛细管和膜片之间组成了一个密闭空间，称为感应机构。感应机构内充注有与制冷系统中工质相同的物质。
内平衡式膨胀阀安装在蒸发器的进液管上，感温包敷设在蒸发器出口管道上，用以感应蒸发器出口的过热温度，自动调节膨胀阀的开度，毛细管的作用是将感温包内的压力传递到膜片上部空间。膜片是一块厚0. 1-0. 2mm的铍青铜合金片，通常断面冲压成波浪形。膜片在上部压力作用下产生弹性变形，把感温信号传递给顶针，以调节阀门的开启度。
蒸发器工作时热力膨胀阀在一定开度下向蒸发器供应制冷剂液体。其工作原理是若某一时刻蒸发器的热负荷因某种原因突然增大，使其回气过热度增加，此时，膨胀阀感温包内压力增大，膜片上部压力上升，使膜片向下弯曲，并通过传动杆推动阀座带动阀针下行，使膨胀阀的节流孔开大，蒸发器的供液量随之增加，以满足热负荷增加的变化；反之，若蒸发器的负荷减小，使蒸发器出口制冷剂蒸气的过热度减小，感温包内压力也随之降低，膜片反向弯曲，在弹簧力的作用下.阀座带动阀针上行，将节流孔关小。蒸发器的供液量随之减少。以适应热负荷减小的变化。
