恒温混水阀的混合出口处，装有一个热敏元件，利用感温元件的特性推动阀体内阀芯移动，自动调节冷热水进水口的开度，当温度调节旋纽设定某一温度后，不论冷、热水进水温度、压力如何变化，进入出水口的冷热水比例都能随之变化，从而使出水温度始终保持恒定，调温旋纽可在产品规定温度范围内任意设定，恒温混水阀将自动维持出水温度。如下图所示：
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当设定好一个温度后，如果恒温混水阀混水后的温度低于设定值，感温热敏元件遇冷收缩，带动阀芯向上运动，减小冷水口的开度，增加热水口的开度，使混水的热水比例增加，冷水比例下降，这样混水后温度上升，达到设定值；反之，如果恒温混水阀混水后温度高于设定值，感温热敏元件受热膨胀，带动阀芯向下运动，增加冷水口的开度，减小热水口的开度，使混水的冷水比例增加，热水比例降低，从而是混水后的水温降低，达到设定值，恒温混水阀就是这样周而复始的工作。