Il dispositivo di espansione, che a seconda della tipologia dell'impianto di climatizzazione può essere costituito da una valvola di espansione termostatica o da un semplice orifizio calibrato, realizza un'espansione adiabatica nel fluido refrigerante.
Il refrigerante, che all'ingresso del dispositivo si presenta allo stato liquido ad alta pressione e temperatura, attraversando i passaggi calibrati presenti nei dispositivi raggiunge un livello di pressione tale da determinare il passaggio da liquido a miscela. A causa delle caratteristiche chimico-fisiche del refrigerante, la diminuzione di pressione determina una diminuzione di temperatura nel fluido.
All'uscita del dispositivo di espansione si otterrà pertanto un flusso di una miscela di refrigerante, in fasi gassosa e liquida, a bassa pressione e temperatura, rispetto alle condizioni d'ingresso.
Il dispositivo più impiegato è la valvola di espansione termostatica.
Il suo vantaggio rispetto al più semplice orifizio calibrato, risiede nella possibilità di regolare il flusso e le condizioni del refrigerante all'ingresso dell'evaporatore in base alle condizioni termodinamiche del refrigerante all'uscita dello stesso (controllo del surriscaldamento del refrigerante in uscita dall'evaporatore).
