วาล์วขยายตัวเป็นส่วนสำคัญของระบบทำความเย็น โดยปกติจะติดตั้งอยู่ระหว่างถังเก็บสารทำความเย็นและเครื่องระเหย วาล์วขยายตัวจะเปลี่ยนสารทำความเย็นเหลวที่อุณหภูมิปานกลางและความดันสูงให้กลายเป็นไอน้ำชื้นที่อุณหภูมิต่ำและความดันต่ำผ่านการควบคุมการไหล จากนั้นสารทำความเย็นจะดูดซับความร้อนในเครื่องระเหยเพื่อให้เกิดผลการทำความเย็น วาล์วขยายตัวจะควบคุมการไหลของสารทำความเย็นผ่านการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเกินที่ปลายเครื่องระเหยเพื่อป้องกันการใช้พื้นที่เครื่องระเหยไม่เต็มประสิทธิภาพและปรากฏการณ์กระบอกสูบกระแทก
กล่าวโดยสรุป วาล์วขยายตัวประกอบด้วยตัววาล์ว ชุดเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ และท่อปรับสมดุล
สภาวะการทำงานที่เหมาะสมของวาล์วขยายตัวควรเป็นการเปลี่ยนแปลงการเปิดแบบเรียลไทม์และควบคุมอัตราการไหลตามการเปลี่ยนแปลงของภาระของเครื่องระเหย แต่ในความเป็นจริง เนื่องจากการเกิดฮิสเทอรีซิสของการถ่ายเทความร้อนในซองตรวจจับอุณหภูมิ การตอบสนองของวาล์วขยายตัวจึงช้าไปครึ่งจังหวะเสมอ หากเราวาดแผนภาพเวลา-การไหลของวาล์วขยายตัว เราจะพบว่ามันไม่ใช่เส้นโค้งเรียบ แต่เป็นเส้นหยัก คุณภาพของวาล์วขยายตัวสะท้อนให้เห็นในแอมพลิจูดของคลื่น ยิ่งแอมพลิจูดมากเท่าไหร่ การตอบสนองของวาล์วก็จะยิ่งช้าลงและคุณภาพก็จะยิ่งแย่ลงเท่านั้น
