Šiluminio plėtimosi vožtuvas paprastai yra mechaninis įtaisas oro kondicionavimo arba šaldymo sistemoje, reguliuojantis šaltnešio slėgį. Šiose sistemose šiluminio plėtimosi vožtuvai gali būti laikomi matavimo prietaisais, kurie tuo pačiu metu stebi ir kontroliuoja aušinimo sistemoje bet kuriuo metu naudojamo šaltnešio kiekį. Keičiantis temperatūrai erdvės viduje, keičiasi ir aušalo kiekis, reikalingas norimai temperatūrai palaikyti. Šiluminio plėtimosi vožtuvas kontroliuoja kintamą aušalo kiekį.
Daugelyje aušinimo sistemų šaltnešis vienoje kameroje laikomas kaip skystis, o kitoje išleidžiamas kaip dujos. Šis veiksmas skatina aušinimo procesą, ištraukiant šilumą iš tos erdvės, kad šaltnešio fazė būtų pakeista iš skysčio į dujinę ir vėl į skystą. Šiluminio plėtimosi vožtuvas paprastai yra taškas aušinimo sistemoje, kuriame išleidžiamas skystis, kuris virsta dujomis ir pradeda aušinimo procesą.
Ši proceso dalis paprastai priklauso nuo vidaus komponentų temperatūros visoje aušinimo sistemoje. Įprastą šiluminio plėtimosi vožtuvą sudaro komponentas, vadinamas termine lempute. Ši kamera užpildyta nedideliu kiekiu aušalo skysčio, kuris yra izoliuotas nuo oro temperatūros ir tiesiogiai prijungtas prie gyvatukų sistemos, per kurią praeina šaltnešis, paprastai vadinamą garintuvu. Pasikeitus temperatūrai, šiluminę lemputę veikia tie pokyčiai per jos prijungimą prie šiluminio plėtimosi vožtuvo ir likusios aušinimo sistemos.
Keičiantis temperatūrai visoje sistemoje, ypač garintuve, tai rodo vėsinamos erdvės temperatūros pasikeitimą. Šiluminėje lemputėje esanti medžiaga turi plėstis ir susitraukti kartu su bet kokiu temperatūros pasikeitimu, nes ši lemputė išlaiko vienodą dydį, nepaisant temperatūros pokyčių. Aukštesnė temperatūra aušinimo sistemoje priverčia išsiplėsti skysčius ir dujas šiluminės lemputės viduje. Šis išsiplėtimas verčia atidaryti vožtuvą, leidžiantį daugiau šaltnešio patekti į garintuvą. Kita vertus, esant žemesnei temperatūrai, skystis šiluminėje lemputėje susitraukia, o tai uždaro vožtuvą ir leidžia mažiau šaltnešio.
Šiluminio plėtimosi vožtuvo įrengimas paprastai laikomas neatsiejama beveik bet kokio dydžio šaldymo ir oro kondicionavimo sistemų dalimi. Daugelyje aušinimo sistemų yra integruotas bent vienas šiluminio plėtimosi vožtuvas, nes manoma, kad jų funkcionalumas yra gana tikslus ir nuoseklus. Sistemos, kuriose nenaudojamas šiluminio plėtimosi vožtuvas, dažnai laikomos netiksliomis arba nenuosekliomis.