为了避免内平衡式热力膨胀阀的缺点，对于制冷剂流动阻力大于15kPa或制冷量较大的蒸发器，应采用外平衡式热力膨胀阀，其工作原理和系统流程如图12-13所示。外平衡是指在膜片下方用隔板隔出一个密封空腔，用一根外平衡管将此空腔与蒸发器出口处连通。这样，在膜片下方作用的平衡压力是蒸发器出口处的压力，无论蒸发器中制冷剂流动阻力的大小，蒸发器出口处的压力基本不变，变化的只是蒸发器进口处的蒸发压力，从而消除蒸发器进出口压力不一致造成的过热度过大的问题。
采用外平衡式热力膨胀阀节流，使蒸发器进口处压力有所提高，蒸发器平均传热温差有所减小，蒸发器面积应有所增大，但吸气压力高于采用内平衡式热力膨胀阀系统，使能效比稍有提高。外平衡式热力膨胀阀结构较复杂，且系统中增加了两处连接口，增加了泄漏的可能性。
有一部分热力膨胀阀不用感温包，而是将毛细管端部紧密地盘绕起来代替感温包。这类热力膨胀阀毛细管所感受的温度通常是蒸发器吸入的空气温度，用于汽车空调等装置。
