¿Qué es una válvula semiconductora?
La válvula semiconductora está compuesta por múltiples componentes semiconductores y múltiples refrigeradores de líquido conectados en serie. Los elementos semiconductores y los refrigeradores están dispuestos apilados y cada elemento semiconductor está colocado entre dos refrigeradores. La válvula tiene un dispositivo de presión para generar presión que actúa en la dirección axial de la estructura apilada. La válvula tiene un divisor de tensión en paralelo con cada elemento semiconductor. Un divisor de voltaje consta de resistencias.
Las válvulas semiconductoras ya se conocen desde antes. Por ejemplo, la solicitud de patente sueca 334.947 describe dicha válvula (correspondiente a la patente estadounidense 3.536.133). Estas válvulas también se utilizan, por ejemplo, en rectificadores para transmitir energía eléctrica a través de corriente continua de alto voltaje o como componentes de aparamenta para compensación de potencia reactiva estática, etc.
Las válvulas semiconductoras deben utilizar una serie de divisores de voltaje y componentes semiconductores al mismo tiempo, y cada componente semiconductor debe estar conectado en paralelo con un divisor de voltaje. Cada uno de estos divisores de voltaje generalmente contiene una o más resistencias. También se conocen previamente válvulas equipadas con tales divisores de presión, por ejemplo las descritas en las patentes estadounidenses números 3.794.908 y 4.360.864. La pérdida de energía en el divisor de voltaje es muy alta, típicamente del orden de varios cientos de vatios. Si la resistencia está enfriada por aire, existen varias desventajas graves. La resistencia debe estar equipada con una brida de refrigeración o un componente de refrigeración similar. Para garantizar que la resistencia pueda irradiar calor adecuadamente al aire circundante sin que la temperatura aumente demasiado, el tamaño de la resistencia debe ser relativamente grande. Además, para eliminar el calor liberado, es necesario asegurarse de que fluya suficiente aire de refrigeración a través de la resistencia.
Por estas razones, si la válvula semiconductora utiliza una resistencia enfriada por aire, su volumen será relativamente grande. Otra desventaja de este tipo de resistencia es que el calor liberado por la resistencia es muy elevado, lo que también puede aumentar la temperatura de la válvula y de la habitación. Si no se toman algunas medidas de enfriamiento, aumentará la temperatura de funcionamiento de otros componentes y equipos interiores.
La válvula semiconductora está hecha de resistencias de alta potencia refrigeradas por líquido, algo que ya se conocía antes. Por ejemplo, las patentes estadounidenses. El nº 2274381 introduce esta resistencia. Sin embargo, fabricar una gran cantidad de estas resistencias divisoras de voltaje enfriadas por líquido una tras otra en una válvula semiconductora haría que la válvula fuera muy compleja y requeriría muchas juntas y tuberías para hacer circular el refrigerante. La válvula seguirá siendo más grande y una cierta cantidad de calor de la resistencia y del tubo de refrigerante seguirá elevando la temperatura de la válvula y de la habitación.
Las válvulas semiconductoras instalan resistencias divisorias de voltaje en varillas de enfriamiento para enfriar los componentes semiconductores de la válvula. Esta tecnología se conocía previamente y se describe en la patente estadounidense número 4.654.38+078.630. Parte del calor disipado por la resistencia será absorbido por el refrigerante que fluye a través de la varilla de enfriamiento. Pero la cantidad de calor disipada al aire circundante sigue siendo relativamente alta.
El objetivo de la invención es realizar una válvula simple y compacta como la descrita al principio, para minimizar el calor disipado por la resistencia del divisor de voltaje al aire circundante.
Realización mejorada del refrigerador de válvula semiconductor. La Figura 4 muestra una realización en la que las resistencias están montadas en bloques separados. La Figura 5 muestra un ejemplo de aplicación de resistencia en un canal especial del enfriador. Las figuras, que muestran un ejemplo de una válvula semiconductora según la invención, son vistas obtenidas observando la válvula desde dos direcciones mutuamente perpendiculares, ambas perpendiculares al eje longitudinal de la válvula. La válvula presenta seis elementos semiconductores 1 a 6, que pueden ser elementos de conmutación semiconductores o diodos. Los componentes semiconductores están diseñados para resistir el contacto de presión y el doble enfriamiento, es decir, deben soportar la presión entre dos refrigeradores montados a cada lado de cada componente.