JP2019124148A - fan - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、樹脂によって形成されたファンに関する。 The present disclosure relates to a fan formed by a resin.
例えば車両のうちラジエータの前方側となる位置には、ラジエータに向けて空気を送り出すためのファンが設けられる。下記特許文献1に記載されているように、ファンは、空気を送り出すための翼である複数のブレードと、それぞれのブレードの根元が接続されている部分であるハブと、を備えている。このようなファンは、その全体が樹脂によって一体に成形されることが多い。 For example, at a position on the front side of the radiator in the vehicle, a fan is provided for delivering air to the radiator. As described in Patent Document 1 below, the fan includes a plurality of blades, which are wings for delivering air, and a hub, which is a portion to which the roots of the respective blades are connected. Such a fan is often integrally molded entirely of resin.
ファンの成形時においては、樹脂が収縮しながら硬化することに起因して、ブレード等の一部が変形してしまうことがある。このような変形は、ファンが比較的小型である場合には殆ど問題とならない。しかしながら、例えば車両に搭載されるファンのように比較的大型のファンにおいては、上記の変形が大きくなり問題となることが多い。 At the time of molding of the fan, a part of the blade or the like may be deformed due to hardening while the resin shrinks. Such variations are of little concern when the fan is relatively small. However, in the case of a relatively large fan such as a fan mounted on a vehicle, for example, the above-mentioned deformation often becomes a problem.
特に、各ブレードの先端部分が円環状のリング部によって繋がっている構成のファンにおいては、各ブレードの先端部分が回転中心軸に沿った方向に大きく変位することにより、上記のリング部材が波打つように変形してしまう場合がある。このようにファンが変形すると、ファンの動作時における振動が大きくなったり、ファンの一部が周囲の構造物(例えばシュラウド等)に当たったりする等の問題が生じてしまう。 In particular, in a fan having a configuration in which the tip portions of the blades are connected by an annular ring portion, the ring members described above may be corrugated by the large displacement of the tip portions of the blades in the direction along the rotation center axis. May be transformed into When the fan is deformed as described above, problems occur in that vibration during operation of the fan becomes large, or a part of the fan hits a surrounding structure (such as a shroud).
本開示は、成形時における変形を抑制することのできるファン、を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a fan that can suppress deformation during molding.
本開示に係るファンは、樹脂によって形成されたファン(10)であって、回転方向に沿って並ぶように形成された複数のブレード(12)と、それぞれのブレードの根元部分が接続されており、ブレードと共に回転するハブ(11)と、を備える。ハブの回転中心軸(AX)を中心軸とする円筒状の面により、ブレードを切断した場合における断面、を周方向断面としたときに、このファンにおいては、ブレードの根元部分から先端部分までの一部における周方向断面の形状が、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置(DL1)、を挟んで対称な形状となっている。 The fan according to the present disclosure is a fan (10) formed of a resin, and a plurality of blades (12) formed to be aligned along the rotational direction and root portions of the respective blades are connected. , A hub (11) that rotates with the blade. In this fan, when the cross section of the blade is cut by a cylindrical surface having the central axis of rotation (AX) of the hub as the central axis, the fan extends from the root to the tip of the blade. The shape of the circumferential cross section in a part is symmetrical about the position (DL1) which is the center in the longitudinal direction of the circumferential cross section.
発明者らが行った実験等によれば、成形時においては、ブレード全体で樹脂の収縮が生じて変形しており、そのうち根元部分、すなわちハブに接続されている部分の変形が、翼の先端部分の変形に対して寄与が多く、それに起因して各ブレードの先端部分が大きく変位しているという知見が得られている。つまり、成形時におけるファンの変形については、ブレードの根元部分における収縮がその支配的な要因となっている。 According to experiments conducted by the inventors, at the time of molding, the resin shrinks and deforms in the entire blade, and the deformation of the root portion, that is, the portion connected to the hub is the tip of the wing. It has been found that there is a large contribution to the deformation of the part, and the tip part of each blade is largely displaced due to it. That is, for the deformation of the fan during molding, the contraction at the root portion of the blade is the dominant factor.
これは、比較的厚い根元部分における断面の形状が所謂「翼形状」(つまり非対称な形状)となっており、その前端側における樹脂の収縮量と、後端側における樹脂の収縮量との間に差が生じてしまうためと考えられる。 This is because the cross-sectional shape at the relatively thick root portion is a so-called “wing shape” (that is, an asymmetrical shape), and between the shrinkage amount of the resin on the front end side and the shrinkage amount of the resin on the rear end side. It is thought that there is a difference in
そこで、上記構成のファンでは、ブレードの根元部分から先端部分までの一部における周方向断面の形状を、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置、を挟んで対称な形状としている。このような形状においては、上記のような収縮量の差をほぼ0とすることができるので、ブレードの根元部分の収縮に起因したファンの変形、特に、各ブレードの先端部分における変位を抑制することができる。 Therefore, in the fan having the above configuration, the shape of the circumferential cross section in a part from the root portion to the tip portion of the blade is symmetrical about the central position in the longitudinal direction of the circumferential cross section. In such a shape, since the difference in the amount of contraction as described above can be made substantially zero, it is possible to suppress the deformation of the fan caused by the contraction of the root portion of the blade, in particular the displacement at the tip portion of each blade. be able to.
本開示によれば、成形時における変形を抑制することのできるファンが提供される。 According to the present disclosure, a fan that can suppress deformation during molding is provided.
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
図1を参照しながら、第1実施形態に係るファン10の構成について説明する。ファン10は、車両に搭載されたラジエータ等の熱交換器(不図示)に対して空気を送り込むためのものである。ファン10は、車両の前方側部分のうち、熱交換器よりも前方側となる位置に配置される。不図示の回転電機によってファン10が回転すると、フロントグリルから車両内部に導入された空気が熱交換器に向けて送り出される。当該回転の方向は、図1における時計回り方向である。図1は、ファン10を車両の前方側から見て描いた図である。空気が送り出される方向は車両の前方側から後方側に向かう方向、すなわち、図1においては紙面手前側から奥側に向かう方向である。
The configuration of the
図1に示されるように、ファン10は、ハブ11と、ブレード12と、リング部13と、を有している。ファン10では、ハブ11、ブレード12、及びリング部13の全体が樹脂により一体に形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ハブ11は、回転電機の駆動軸(不図示)が取り付けられる部分である。当該駆動軸の中心軸、すなわちハブ11の回転中心軸のことを、以下では「回転中心軸AX」とも称する。ハブ11の形状は概ね円柱形状となっており、その中心軸は回転中心軸AXと一致している。回転中心軸AXは、図1においては紙面奥行方向に沿って伸びている。ハブ11には、次に述べる各ブレード12の根元部分が接続されている。このため、回転電機によってファン10が駆動されると、ハブ11は各ブレード12と共に回転中心軸AXの周りに回転することとなる。
The
ブレード12は、空気を送り出すための翼として機能する部分である。ブレード12は、ファン10において複数枚設けられている。それぞれのブレード12は、その根元がハブ11の側面に接続されており、回転方向に沿って並ぶように形成されている。尚、互いに隣り合うブレード12同士の間隔は等間隔であってもよいが、本実施形態では一部の間隔が他の間隔と異なっている。ブレード12のうち最も内周側の部分、すなわちハブ11側の部分のことを、以下では「根元部分」とも称する。また、ブレード12のうち最も外周側の部分、すなわちハブ11とは反対側の部分のことを、以下では「先端部分」とも称する。
The
リング部13は、それぞれのブレード12の先端部分を繋ぐように形成された円環状の部分である。このようなリング部13が形成されていることにより、ファン10の全体における剛性が高められている。
The
ブレード12の具体的な形状について説明する。図2には、ブレード12のうちハブ11に接続されている根元部分の形状が斜視図として示されている。尚、同図においては複数のブレード12のうち一枚だけが図示されており、それ以外のブレード12については図示が省略されている。
The specific shape of the
回転中心軸AXを中心軸とする円筒状の面により、ブレード12を切断した場合における断面のことを、以下では「周方向断面」とも称する。図2に示されるように、ブレード12周方向断面の形状は、根元部分から先端部分に向かって連続的に変化しているのではなく、符号BDが付された部分において不連続に変化している。符号BDが付された部分のことを、以下では「境界部BD」とも称する。境界部BDの位置は、ブレード12のうち根元部分寄りの位置となっている。回転中心軸AXから境界部BDまでの距離は、全てのブレード12について同じである。
The section in the case where the
図3(A)に示されるのは、図1に示されるIII−III断面の形状、すなわち、ブレード12のうち境界部BDよりも先端寄りの部分における周方向断面の形状である。図3(A)では、上記周方向断面の長手方向が矢印ARで示されている。
What is shown in FIG. 3A is the shape of the III-III cross section shown in FIG. 1, that is, the shape of the circumferential cross section in the portion of the
図3(B)に示されるのは、当該周方向断面における、ブレード12の板厚の分布を示すグラフである。図3(B)の横軸は上記の長手方向に沿った位置を示しており、縦軸は、各位置におけるブレード12の板厚を示している。図3では、ブレード12が回転する際における前縁側(進行方向側)が左側となっており、後縁が右側となっている。図3(A)では、周方向断面のうち長手方向(矢印AR)に沿って中央となる位置が点線DL1で示されている。また、図3(B)では、周方向断面のうち長手方向(矢印AR)に沿って中央となる位置が点線DL2で示されている。
FIG. 3 (B) is a graph showing the distribution of the plate thickness of the
図3に示されるように、ブレード12のうち境界部BDよりも先端寄りの部分における周方向断面は、所謂「翼形状」となっており、前縁側の方が後縁側よりも厚くなっている。また、この部分における周方向断面は、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側(図3では下方側)に向かうよう、全体が傾斜している。
As shown in FIG. 3, the circumferential cross section of the
このような断面形状は、ファン10による空気の送り出しが効率的に行われること、を考慮して決定されている。周方向断面が翼形状となっていることにより、図3(A)に示される周方向断面形状は、点線DL1を挟んで対称とはなっていない。図3(B)に示されるように、ブレード12は、中央の点線DL2よりも前縁側寄りとなる位置において最も厚くなっている。
Such a cross-sectional shape is determined in consideration of efficient delivery of air by the
ファン10による空気の送り出しが効率的に行われること、だけを考慮すれば、ブレード12の周方向断面の形状は、全体に亘って図3(A)に示されるような翼形状とした方が好ましい。しかしながら、根元部分における周方向断面の形状をも翼形状とした場合には、ファン10の成形時において、ブレード12の先端部分が回転中心軸に沿った方向に大きく変位し、更にその変位量がブレード12毎に異なっている状態となることがある。このような変形は、ブレード12の根元部分であり肉厚となっている部分(図3(A)において点線DL1よりも左側の部分)の樹脂が、他の部分よりも高温となり大きく収縮してしまうことに起因して生じると考えられる。
Considering only that the air is efficiently delivered by the
特に、本実施形態のように各ブレード12の先端部分が円環状のリング部13によって繋がっている構成においては、上記のような各ブレード12の変形に伴って、リング部13が大きく波打つように変形してしまうことがある。その結果、ファン10の動作時における振動が大きくなったり、ファン10の一部が周囲の構造物(例えばシュラウド等)に当たったりする等の問題が生じてしまう。
In particular, in the configuration in which the tip end portions of the
そこで、本実施形態に係るファン10では、ブレード12のうち境界部BDよりも根元側(ハブ11側)の部分における周方向断面の形状を、上記のような翼形状とは異なる形状としている。当該形状について、図4を参照しながら説明する。
So, in
図4(A)に示されるのは、図1に示されるIV−IV断面の形状、すなわち、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状である。図4(A)でも図3(A)と同様に、上記周方向断面の長手方向が矢印ARで示されている。
What is shown in FIG. 4A is the shape of the IV-IV cross section shown in FIG. 1, that is, the shape of the circumferential cross section in the portion of the
図4(B)に示されるのは、当該周方向断面における、ブレード12の板厚の分布を示すグラフである。図4(B)の横軸は上記の長手方向に沿った位置を示しており、縦軸は、各位置におけるブレード12の板厚を示している。図4でも図3と同様に、ブレード12が回転する際における前縁側(進行方向側)が左側となっており、後縁が右側となっている。図4(A)では、周方向断面のうち長手方向(矢印AR)に沿って中央となる位置が点線DL1で示されている。また、図4(B)では、周方向断面のうち長手方向(矢印AR)に沿って中央となる位置が点線DL2で示されている。
What is shown in FIG. 4 (B) is a graph showing the distribution of the plate thickness of the
図4に示されるように、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状は、中央の点線DL1を挟んで対称な形状となっている。すなわち、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置、を挟んで対称(具体的には線対称)な形状となっている。
As shown in FIG. 4, the shape of the circumferential cross section of the
上記部分における周方向断面では、ブレード12の一方側(車両前方側)の面に対応する第1線L11、及び、ブレード12の他方側(車両後方側)の面に対応する第2線L12、のそれぞれが、互いに反対の外側方向に向かって突出する曲線となっている。つまり、周方向断面の形状が概ね楕円状となっている。その結果、図4(B)に示されるように、ブレード12は、中央の点線DL2の位置において最も厚くなっている。尚、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側(図4では下方側)に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している点については図3と同様である。
In the circumferential cross section in the above portion, a first line L11 corresponding to the surface on one side (vehicle front side) of the
ブレード12の根元部分における周方向断面の形状が線対称となっていることにより、当該部分では、成形時の収縮量が点線DL1の両側において互いに等しくなる。このため、ブレード12の先端部分が回転中心軸に沿った方向に大きく変位するような変形が生じにくく、リング部13が大きく波打つような変形も生じにくくなっている。これにより、ブレード12の全体において周方向断面が翼形状となっているような場合に比べて、ファン10の動作時における振動等が防止される。
Since the shape of the circumferential cross section at the root portion of the
第2実施形態について説明する。本実施形態では、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状について、第1実施形態と異なっており、他については第1実施形態と同じである。
The second embodiment will be described. In the present embodiment, the shape of the circumferential cross section of a portion of the
図5は、本実施形態における上記周方向断面の形状を、図4と同様の方法で示したものである。本実施形態でも第1実施形態と同様に、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状が、中央の点線DL1を挟んで線対称な形状となっている。また、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側(図5では下方側)に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している点についても第1実施形態と同様である。
FIG. 5 shows the shape of the circumferential cross section in the present embodiment in the same manner as in FIG. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the shape of the circumferential cross section of the
ただし本実施形態では、上記のように線対称となっている周方向断面において、ブレード12の一方側(車両前方側)の面に対応する第1線L21と、ブレード12の他方側(車両後方側)の面に対応する第2線L22とが、それぞれの一部を除いていずれも直線となっている。すなわち、ブレード12の形状が概ね平板状となっている。尚、第1線L21、第2線L22のうち直線状となっている部分は、本実施形態のように第1線L21等の一部(その両端の円弧状となっている部分を除いた部分)であってもよいが、第1線L21等の全部であってもよい。このような態様であっても、第1実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。
However, in the present embodiment, the first line L21 corresponding to the surface on one side (the vehicle front side) of the
第3実施形態について説明する。本実施形態でも、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状について、第1実施形態と異なっており、他については第1実施形態と同じである。
A third embodiment will be described. Also in the present embodiment, the shape of the circumferential cross section of a portion of the
図6は、本実施形態における上記周方向断面の形状を、図4と同様の方法で示したものである。本実施形態でも第1実施形態と同様に、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状が、中央の点線DL1を挟んで線対称な形状となっている。また、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側(図6では下方側)に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している点についても第1実施形態と同様である。
FIG. 6 shows the shape of the circumferential cross section in the present embodiment in the same manner as in FIG. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the shape of the circumferential cross section of the
ただし本実施形態では、上記のように線対称となっている周方向断面において、ブレード12の一方側(車両前方側)の面に対応する第1線L31、及び、ブレード12の他方側(車両後方側)の面に対応する第2線L32、のそれぞれが、互いに同一の方向(具体的には、車両の前方側)に向かって突出する曲線となっている。すなわち、ブレード12の形状が、その厚さを全体で均等とした上で、一方に向かって突出するように湾曲させた板状となっている。このような態様であっても、第1実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。
However, in the present embodiment, the first line L31 corresponding to the surface on one side (the vehicle front side) of the
第4実施形態について説明する。本実施形態では、ブレード12の形状について第1実施形態と異なっており、他については第1実施形態と同じである。
A fourth embodiment will be described. In the present embodiment, the shape of the
図7には、本実施形態におけるブレード12とハブ11との接続部分が斜視図で示されている。本実施形態における境界部BDは、図7において点線で示されるように、ブレード12の根元部分から先端部分に至るまでの範囲において一定の幅を持った領域となっている。
FIG. 7 is a perspective view showing a connection portion between the
境界部BDよりも先端側の部分における周方向断面の形状は、図3に示される形状と同一である。すなわち、前縁側の方が後縁側よりも厚い翼形状となっている。また、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している。 The shape of the circumferential cross section in the portion on the tip end side with respect to the boundary portion BD is the same as the shape shown in FIG. That is, the leading edge side has a wing shape thicker than the trailing edge side. In addition, the entire circumferential cross section is inclined so as to be directed to the air delivery direction from the leading edge to the trailing edge.
図8は、境界部BDよりも根元側の部分における周方向断面の形状を、図4と同様の方法で示したものである。本実施形態では、図5に示される第2実施形態と同様に、当該部分におけるブレード12の形状が概ね平板状となっている。このため、ブレード12のうち境界部BDよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状が、中央の点線DL1を挟んで線対称な形状となっている。また、ブレード12の一方側(車両前方側)の面に対応する第1線L41と、ブレード12の他方側(車両後方側)の面に対応する第2線L42とが、それぞれの一部を除いていずれも直線となっている。
FIG. 8 shows the shape of the circumferential cross section at a portion closer to the root than the boundary portion BD, in the same manner as in FIG. In the present embodiment, as in the second embodiment shown in FIG. 5, the shape of the
ただし本実施形態では、境界部BDよりも根元側の部分における周方向断面が、図5(A)に示される第2実施形態のように傾斜していない。具体的には、当該周方向断面の長手方向(矢印AR)が、回転中心軸AXに対して垂直な面に沿った方向となっている。本実施形態における境界部BDは、周方向断面の長手方向が傾斜している部分と傾斜していない部分との間を、滑らかに繋ぐような形状となっている。 However, in the present embodiment, the circumferential cross section of the portion closer to the root than the boundary portion BD is not inclined as in the second embodiment shown in FIG. 5 (A). Specifically, the longitudinal direction (arrow AR) of the circumferential cross section is a direction along a plane perpendicular to the rotation center axis AX. The boundary portion BD in the present embodiment is shaped so as to smoothly connect a portion where the longitudinal direction of the circumferential cross section is inclined and a portion where the longitudinal direction is not inclined.
このように、本実施形態では、境界部BDよりも根元側の部分における周方向断面の形状が、空気の送り出しを考慮した形状とはなっておらず、成形時における変形を抑制することのみを考慮した形状となっている。このような態様であっても、第1実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。 As described above, in the present embodiment, the shape of the circumferential cross section in the portion closer to the root than the boundary portion BD is not a shape considering air delivery, and only suppressing deformation at the time of molding is required. It has a shape considered. Even in such a mode, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.
以上の説明においては、周方向断面の形状が線対称となっている部分が、ブレード12の根元部分である場合の例について説明した。このような態様に替えて、周方向断面の形状が線対称となっている部分が、ブレード12の根元部分以外の部分であるような態様としてもよい。
In the above description, an example in which the portion in which the shape of the circumferential cross section is line-symmetrical is the root portion of the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to the specific example. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those appropriately modified in design by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as the features of the present disclosure are included. The elements included in the above-described specific examples, and the arrangement, conditions, and shapes thereof are not limited to those illustrated, but can be appropriately modified. The elements included in the above-described specific examples can be appropriately changed in combination as long as no technical contradiction arises.
10:ファン
11:ハブ
12:ブレード
AX:回転中心軸
DL1:点線
10: fan 11: hub 12: blade AX: rotation center axis DL1: dotted line
Claims (7)
回転方向に沿って並ぶように形成された複数のブレード(12)と、
それぞれの前記ブレードの根元部分が接続されており、前記ブレードと共に回転するハブ(11)と、を備え、
前記ハブの回転中心軸(AX)を中心軸とする円筒状の面により、前記ブレードを切断した場合における断面、を周方向断面としたときに、
前記ブレードの根元部分から先端部分までの一部における前記周方向断面の形状が、
当該周方向断面の長手方向において中央となる位置(DL1)、を挟んで対称な形状となっているファン。 A fan (10) formed by a resin,
A plurality of blades (12) formed to align along the direction of rotation;
A root portion of each of the blades is connected, and a hub (11) rotates with the blades;
When the section in the case of cutting the blade by a cylindrical surface having the central axis of rotation (AX) of the hub is taken as a circumferential section,
The shape of the circumferential cross section in a part from the root portion to the tip portion of the blade is
A fan having a symmetrical shape with respect to a center position (DL1) in the longitudinal direction of the circumferential cross section.
前記ブレードの一方側の面に対応する第1線(L21,L41)のうち少なくとも一部、及び、前記ブレードの他方側の面に対応する第2線(L22,L42)のうち少なくとも一部、のいずれもが直線となっている、請求項1に記載のファン。 In the circumferential cross section of the part,
At least a portion of the first line (L21, L41) corresponding to one side of the blade, and at least a portion of the second line (L22, L42) corresponding to the other side of the blade, The fan according to claim 1, wherein each of the straight lines is a straight line.
前記ブレードの一方側の面に対応する第1線(L31)、及び、前記ブレードの他方側の面に対応する第2線(L32)、のそれぞれが、互いに同一の方向に向かって突出する曲線となっている、請求項1に記載のファン。 In the circumferential cross section of the part,
A curve in which a first line (L31) corresponding to the surface on one side of the blade and a second line (L32) corresponding to the surface on the other side of the blade respectively project in the same direction. The fan according to claim 1, wherein
前記ブレードの一方側の面に対応する第1線(L11)、及び、前記ブレードの他方側の面に対応する第2線(L12)、のそれぞれが、互いに反対の外側方向に向かって突出する曲線となっている、請求項1に記載のファン。 In the circumferential cross section of the part,
Each of a first line (L11) corresponding to the surface on one side of the blade and a second line (L12) corresponding to the surface on the other side of the blade protrude in mutually opposite outward directions The fan of claim 1, wherein the fan is curved.
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