El válvula de expansión se encuentra directamente frente al evaporador dentro del acondicionador de aire. Antes de que el refrigerante, también llamado fluido de trabajo, entre en el evaporador y se evapore en aire frío, pasa primero por la válvula de expansión. Esta tiene la tarea de enfriar el refrigerante y pasar la cantidad adecuada de líquido al evaporador. Antes de que ésta entre en la válvula de expansión, suele estar hirviendo. En el interior del aparato, la presión y la temperatura del refrigerante se reducen considerablemente. Las válvulas de expansión termostáticas también regulan la cantidad que llega al evaporador: Sólo se debe suministrar la cantidad de líquido que se pueda evaporar en cada momento. Sin embargo, las válvulas de expansión no se encuentran en todos los sistemas de aire acondicionado: En algunos sistemas, en cambio, se instala permanentemente un llamado acelerador delante del evaporador.
