空气能热水器内部结构由压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器四个核心部件组成。其中膨胀阀由阀体、感温包、平衡管三大部分组成。
感温包，内充注的是处于气液平衡饱和状态的制冷剂，这部分制冷剂与系统内的制冷剂是不相通的。它一般是绑在蒸发器出气管上，与管子紧密接触以感受蒸发器出口的过热蒸气温度，由于它内部的制冷剂是饱和的，所以就根据温度传递温度下饱和状态的压力给阀体。
平衡管，一端接在蒸发器出口稍远离感温包的位置上，通过毛细管直接与阀体连接。作用是传递蒸发器出口的实际压力给阀体。阀体内有二膜片，膜片在压力作用下向上移动使通过膨胀阀的制冷剂流量减小，在动态中寻求平衡。
膨胀阀是制冷系统中的一个重要部件，理想的膨胀阀工作状态应该是随着蒸发器负荷的变化，实时改变开度，控制流量。但实际上，由于感温包感受的温度在热传递上存在迟滞，造成膨胀阀的反应总是慢半拍。膨胀阀的好坏反映在波折的幅度上，幅度越大说明该阀反应越慢，质量越差。
