制冷系統低溫的獲得，是制冷劑進行蒸發、吸收蒸發潛熱的結果。要維持蒸發器恒定的低壓(蒸發壓力P0)，除使系統內的制冷壓縮機不斷地從蒸發器中吸走已汽化的制冷劑蒸氣外，還應在冷凝器和蒸發器之間裝有能夠限制制冷劑的流量裝置節流閥。節流閥又稱膨脹閥或控制閥。氟利昂制冷系統常用熱力膨脹閥作為節流閥，要求不高的情況下節流閥也可用毛細管代替。

從冷凝器流出的高壓液態制冷劑經熱力膨脹閥節流后，降壓降溫變為低壓低溫的濕蒸氣，然后在蒸發器中蒸發吸熱而制冷。熱力膨脹閥的型式很多，結構也各不相同，但它們的基本原理是如何構成一個適應制冷系統流量要求的“小孔”，使高壓液態制冷劑流經小孔時，克服較大的流動阻力而從小孔中噴出。噴出的制冷劑因壓力下降，而比容增大、流速上升，使部分液態制冷劑沸騰成為低溫蒸氣。

熱力膨脹閥的工作特點是能夠根據蒸發器出口處蒸氣過熱度的大小，自動地調節閥門的開啟度，以調節制冷劑的流量，故有自動膨脹閥或感溫膨脹閥的稱法。