Le détendeur est un élément essentiel d'un système frigorifique, généralement installé entre le ballon de stockage de liquide et l'évaporateur. Il transforme le fluide frigorigène liquide, initialement à température moyenne et haute pression, en vapeur humide à basse température et basse pression par détente. Ce fluide absorbe ensuite la chaleur dans l'évaporateur pour produire l'effet frigorifique. Le détendeur régule le débit en fonction de la variation de surchauffe à la sortie de l'évaporateur, évitant ainsi la sous-utilisation de la surface d'évaporation et le phénomène de cliquetis du ballon.
En résumé, le détendeur est composé d'un corps, d'un capteur de température et d'un tube d'équilibrage.
Le fonctionnement idéal d'un détendeur consiste à modifier son ouverture en temps réel et à réguler le débit en fonction de la charge de l'évaporateur. En réalité, en raison de l'hystérésis du transfert thermique dans l'enveloppe du capteur de température, la réponse du détendeur est toujours retardée d'une demi-période. Si l'on représente le diagramme temps-flux d'un détendeur, on constate qu'il ne s'agit pas d'une courbe lisse, mais d'une ligne ondulée. La qualité du détendeur se reflète dans l'amplitude de cette onde : plus l'amplitude est grande, plus la réaction du détendeur est lente et moins la qualité est bonne.