平衡管式熱力膨脹閥的結構與工作原理(見圖6-6)和一般的熱力膨脹閥沒有什么大的區別，其主要區別，是作用在膜片下面的壓力不是閥體的蒸發壓力，而是由外部引來的蒸發壓力，即用一根平衡管將蒸發器出口D處與膜片下部的空間連通。由于制冷劑流過蒸發器時有阻力，故D處的壓力比A處要低。平衡管式熱力膨脹閥可以減小工作過熱度，消除了由阻力引起的壓降對閥門開啟度的影響。
現舉一例子討論平衡管熱力膨脹閥的工作原理。如圖6-6，平衡管接在C點附近D處，設A點的蒸發壓力為1.86公斤/厘米2，溫度是一15℃，當流至B點時，其壓力降為1.54公斤/厘米2，其溫度為一20℃，至C點為一15℃(過熱5℃)，平衡管內壓力1.50公斤/厘米2在膜片的上、下面壓力差為:
膜片上部壓力比下部壓力大0.13公斤/厘米2，閥門能正常工作。
平衡管式熱力膨脹閥改善了蒸發器的工作條件，但它本身結構較復雜，制造與安裝都比較麻煩。因此，只有當蒸發器的壓力損失較大時，才采用平衡管式熱力膨脹閥。
圖6-7所示為上海恒溫控制器廠生產的RF-17型平衡管式熱力脹膨閥。氣箱內承受感溫包壓力的是波紋管而不是薄膜片。接平衡管的孔開在閥的上前方(見圖)，該孔與波紋管內腔相通。頂桿是采用一根圓柱形(其上開有密封槽)結構，而不是采用圖6-1所示的三根棱形的傳動桿結構，這樣可以不使平衡管的壓力腔與膨脹閥的進口壓力腔相通。由于該閥的流量較大，故采用圓錐形閥芯結構而不采用閥針形式。閥下端的調節桿是用來調節彈簧壓縮力的。此外，該閥的感溫包內填有吸附劑(活性炭或硅膠等)并充注二氧化碳氣體，吸附劑能吸附大量的二氧化碳氣體，其吸附能力與溫度有關，并與密閉系統中的壓力有關。在感溫包內填有吸附劑后可以改善膨脹閥的工作性能，使波紋管內的壓力只隨感溫包內的溫度變化而變化，而與波紋管及毛細管所處的環境溫度無關。
