JP7440034B2 - 乾式造粒機のシール構造及び乾式造粒機 - Google Patents
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Description
本発明は、乾質の粉体原料を原料圧縮用ロールにて圧密成形し、医薬品や食品、化学原料、合成樹脂等の粉粒体を連続的に製造可能な乾式造粒機に関し、特に、ロール支持軸とロール支持部を覆うカバー部材（ロール支持部カバー）との間のシール構造に関する。
従来より、粉体を圧密成形する装置として、乾質の粉体原料を一対の原料圧縮用ロール（以下、原料圧縮用ロールは適宜ロールと略記する）によって圧縮成形する乾式造粒機が知られている。乾式造粒機における圧密成形は、水やアルコール、溶媒を結合剤として用いる湿式造粒機と比較して、加湿、乾燥工程が不要で処理時間が短いため、設備やエネルギーコストの点でメリットがあり、また、結合剤として添加物を用いないことから、無機、有機を問わず広範囲な産業分野において使用されている。
このような乾式造粒機では、粉体処理に際し、装置内に粉体原料が入り込まないよう、回転するロール支持軸とロール支持部カバーとの間に、粉噛み防止用のメカニカルシールが施されている。図６は、従来の乾式造粒機のシール構造を示す説明図である。図６に示すように、乾式造粒機のロール支持軸５１には、一対のロール５２（図６では一方のみを示す）が取り付けられている。ロール支持軸５１及びロール５２は、ロール支持部６１に配されたベアリング６２によって、両持ち状態で回転自在に支持されている。ロール支持部６２の外側には、ロール支持部６２を覆うようにロール支持部カバー５３（以下、カバー５３と略記する）が取り付けられている。カバー５３はステンレス製の箱状部材であり、ロール５２はカバー５３から外部に露出して設けられている。ロール支持軸５１の外周には、ステンレス製のロールスリーブ（以下、スリーブと略記する）５４が装着されている。スリーブ５４とカバー５３の間には、粉が装置内５５に侵入しないようにシール５６が介設されている。
シール５６は、合成ゴム（ＮＢＲ（ニトリル）、ＦＫＭ（フッ素）等）によって切れ目のない円環状に形成されており、スリーブ５４の段部５４ａ近傍に取り付けられている。シール５６は、リング状のベース部５７と、ベース部５７の一端から延設されたリップ部５８とから構成されている。スリーブ５４には、段部５４ａの近傍に小径部５４ｂが設けられており、シール５６は、この小径部５４ｂにベース部５７が嵌装される形でスリーブ５４に装着される。スリーブ５４の小径部５４ｂに装着されたシール５６は、小径部５４ｂと大径部５４ｃとの間の段差５４ｄによって軸方向の移動が規制される。リップ部５８の先端５８ａは、カバー５３に対し摺動可能な状態で密接しており、リップ部先端５８ａの内周側は空隙５９となっている。図６の乾式造粒機では、このようなシール構造により、スリーブ５４とカバー５３のすき間から装置内５５に粉体が入り込むのを防止している。
一方、乾式造粒機には、図６のようにロールを両持ち状態で支持したものと、ロールを片持ち状態で支持したものが存在する。このうち、ロールを片持ち状態で支持した装置は、粉体圧縮の際に大きなトルクがかかると、ロール先端部分が開き、圧縮が弱くなってしまう場合がある。その点、両持ち式の乾式造粒機は、ロール間が不均一に開きにくく、圧縮力を均一に被処理物に伝えることができることから、圧密成形の上では好ましい。しかしながら、両持ち式の装置は、ロールの着脱が片持ち式に比して容易ではなく、シール交換に手間を要するという課題がある。例えば、図６の装置においてシール５６が破損した場合、仮に当該装置が片持ち式であれば、ロールを自由端側から外して容易にシールを交換できる。しかし、図６のような両持ち式の装置では、装置全体を分解してロールを取り外しシールを交換する必要があり、シール交換作業が煩雑で手間がかかるという問題があった。
本発明の目的は、ロール両持ち式の乾式造粒機において、装置を分解することなく、メカニカルシールを容易に交換可能なシール構造を提供することにある。
本発明の乾式造粒機のシール構造は、一対の原料圧縮用ロールと、前記原料圧縮用ロールが取り付けられたロール支持軸と、前記ロール支持軸の両端をそれぞれ支持するロール支持部を覆うカバー部材と、を備える乾式造粒機における前記ロール支持軸と前記カバー部材の間のシール構造であって、前記乾式造粒機は、前記ロール支持軸に取り付けられ、円環を周方向に沿って複数個に分割してなる円弧状のシール部材を有し、前記シール部材は、前記ロール支持軸の外周に装着される第１シール部材と、前記第１シール部材の径方向外側に重ねて取り付けられる第２シール部材と、からなり、前記第１及び第２シール部材は、それらの何れか一方に、他方のシール部材の周方向に形成された分割部と嵌合する嵌合部材を有することを特徴とする。
本発明にあっては、シール部材が複数に分割されているため、ロール支持軸をロール支持部から取り外すことなく、シール部材をロール支持軸に着脱できる。したがって、シール部材の破損や定期メンテナンス等の際に、シール部材を容易に交換でき、従来の両持ち式の乾式造粒機に比して、メンテナンス工数が大幅に削減される。
前記乾式造粒機のシール構造において、前記シール部材は、前記ロール支持軸に取り付けられる円弧状のベース部と、前記ベース部から延在され前記ロール支持部に摺動可能に密接されるリップ部と、を有する構成としても良い。
また、前記シール部材は、前記ロール支持軸の外周に装着される第１シール部材と、前記第１シール部材の径方向外側に重ねて取り付けられる第２シール部材と、からなる構成としても良い。この場合、前記第１及び第２シール部材の何れか一方に、他方のシール部材の周方向に形成された分割部と嵌合する嵌合部材を設けて良い。さらに、前記第１及び第２シール部材を、各シール部材の周方向に形成された分割部同士が重なり合わないように前記ロール支持軸上に配置するようにしても良い。
一方、本発明の乾式造粒機は、一対の原料圧縮用ロールと、前記原料圧縮用ロールが取り付けられたロール支持軸と、前記ロール支持軸の両端をそれぞれ支持するロール支持部を覆うカバー部材と、を備え、前記ロールを前記ロール支持部によって両端支持状態にて設置した乾式造粒機であって、前記乾式造粒機は、前記ロール支持軸と前記カバー部材との間をシールするシール部を有し、前記シール部は、前記ロール支持軸に取り付けられ、円環を周方向に沿って複数個に分割してなる円弧状のシール部材を有し、前記シール部材は、前記ロール支持軸の外周に装着される第１シール部材と、前記第１シール部材の径方向外側に重ねて取り付けられる第２シール部材と、からなり、前記第１及び第２シール部材は、それらの何れか一方に、他方のシール部材の周方向に形成された分割部と嵌合する嵌合部材を有することを特徴とする。
本発明にあっては、シール部材が複数に分割されているため、ロール支持軸をロール支持部から取り外すことなく、シール部材をロール支持軸に着脱できる。したがって、シール部材の破損や定期メンテナンス等の際に、シール部材を容易に交換でき、従来の両持ち式の乾式造粒機に比して、メンテナンス工数が大幅に削減される。
本発明の乾式造粒機のシール構造によれば、原料圧縮用ロールが両端支持状態にて設置された乾式造粒機にて、ロール支持軸とカバー部材との間をシールするシール部に、周方向に沿って複数個に分割されたシール部材を配したので、ロール支持軸をロール支持部から取り外すことなく、シール部材をロール支持軸に着脱することが可能となる。これにより、シール部材の破損や定期メンテナンス等の際に、装置を分解することなくシール部材を容易に交換でき、従来の両持ち式の乾式造粒機に比して、メンテナンス工数を大幅に削減することが可能となる。
本発明の乾式造粒機によれば、原料圧縮用ロールが両端支持状態にて設置された乾式造粒機にて、ロール支持軸とカバー部材との間をシールするシール部に、周方向に沿って複数個に分割されたシール部材を配したので、ロール支持軸をロール支持部から取り外すことなく、シール部材をロール支持軸に着脱することが可能となる。これにより、シール部材の破損や定期メンテナンス等の際に、装置を分解することなくシール部材を容易に交換でき、従来の両持ち式の乾式造粒機に比して、メンテナンス工数を大幅に削減することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態である乾式造粒機１の構成を示す説明図、図２は、乾式造粒機１を上方から見た場合の構成を示す説明図である。乾式造粒機１は医薬品の造粒に使用され、図６の乾式造粒機と同様に、一対の原料圧縮用ロール（以下、ロールと略記する）２（２ａ,２ｂ）を備えている。各ロール２ａ,２ｂはそれぞれ、ロール支持軸３（３ａ,３ｂ）上に固定されている。ロール支持軸３ａ,３ｂの両端は、ロール支持部４ａ,４ｂ内に設けられたベアリング（図示せず）によって回転自在に支持されている。これにより、ロール２ａ,２ｂは、ロール支持部４ａ,４ｂによって両端支持状態で乾式造粒機１に設置される。ロール２ａ,２ｂの間には、ロール上方に配した図示しないホッパから粉体原料が供給される。ロール２ａ,２ｂの両側面上部には、両ロール間の原料噛み込み部５を囲むようにサイドシール６が設けられている。なお、ロール２は、ロール２ａ側は固定、ロール２ｂ側は水平方向に可動となっており、ロール間の距離を調整して造粒物の物性（造粒前のフレーク厚など）をコントロールできるようになっている。
ロール支持軸３ａ,３ｂの一端側には等速ギヤ７（７ａ,７ｂ）が取り付けられている。等速ギヤ７ａ,７ｂは噛合しており、これにより、ロール支持軸３ａ,３ｂは同期して回転するようになっている。ロール支持軸３ａの他端側は、カップリング８を介して減速機１１の一端側と接続されている。減速機１１の他端側には、タイミングプーリ１２が取り付けられている。タイミングプーリ１２は、タイミングベルト１３を介して、モータ１４の回転軸１５に取り付けられたタイミングプーリ１６と接続されている。モータ１４は装置本体１７内に収容されており、ロール２ａ,２ｂやロール支持部４ａ,４ｂ等は、装置本体１７の上面１７ａに配置されている。
一方、乾式造粒機１では、ロール支持部４ａ,４ｂや等速ギヤ７、カップリング８、減速機１１等を覆うように、ステンレス製のロール支持部カバー１８（１８ａ,１８ｂ：カバー部材、以下、カバー１８,１８ａ,１８ｂと略記する）が設けられている。カバー１８は、装置本体１７の上面１７ａに載置されており、カバー１８の内部１９に粉体原料が侵入しないように、ロール支持軸３ａ,３ｂとカバー１８ａ,１８ｂの間にはシール部２２（２２ａ,２２ｂ）が設けられている。図３は、シール部２２ａの構造を示す説明図である。なお、ここでは、ロール支持軸３ａ側の一端側のシール部２２ａについて説明するが、ロール支持軸３ａ側の他端側のシール部２２ａや、ロール支持軸３ｂ側のシール部２２ｂも同様の構造となっている。
図３に示すように、ロール支持軸３ａの外周には、従来の乾式造粒機（図６）と同様に、ロールスリーブ２１（以下、スリーブ２１と略記する）が装着されている。スリーブ２１の外周部.には、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂にて形成された２つのリップシール（シール部材）２４,２５が取り付けられている。シール部２２ａでは、リップシール２４（第１シール部材）の上を覆うようにリップシール２５（第２シール部材）が取り付けられている。リップシール２４,２５は、リップシール２５の外周に配したガータースプリング２６によって固定され、両シール２４,２５により、ロール支持軸３ａに取り付けたスリーブ２１とカバー１８ａとの間には二重のシールが施される。なお、本発明では、スリーブ２１を取り付けた状態のロール支持軸３ａをも適宜「ロール支持軸」として取り扱う。
図４はリップシール２４,２５の構成を示す説明図であり、（ａ）はリップシール２４、（ｂ）はリップシール２５をそれぞれ示している。また、図５はリップシール２４,２５の取付状態を示す説明図である。リップシール２４,２５は、切れ目のある円環状となっており、図４,５に示すように、円周を略１８０°ずつ等分に半割した分割構造となっている（リップシール２４ｐ,２４ｑ、リップシール２５ｐ,２５ｑ）。リップシール２４ｐ,２４ｑ、リップシール２５ｐ,２５ｑはそれぞれ半円弧状となっており、ロール支持軸３ａの外側から外周部２３に取り付けられる。その際、リップシール２４,２５は、図５に示すように、それぞれの切れ目（分割部）２７,２８同士が重なり合わないように、切れ目２７と切れ目２８が周方向に９０°ずれた状態で取り付けられる。この場合、リップシール２４ｐ,２４ｑの中央にはノックピン２９が取り付けられており、このノックピン２９がリップシール２５の切れ目２８に嵌合する形で両リップシール２４,２５は装着される。
このように、乾式造粒機１では、各リップシール２４,２５が複数に分割されているため、ロール支持軸３ａの外側から、リップシール２４ｐ,２４ｑ、リップシール２５ｐ,２５ｑを取り付けることができる。このため、ロール支持軸３ａをロール支持部４ａから取り外すことなく、リップシール２４,２５を装着できる。また、ノックピン２９を切れ目２８と嵌合させることにより、リップシール２４,２５は互いに周方向への移動が規制される。これにより、両リップシール２４,２５の位置関係がずれることがなく、切れ目２７,２８が９０°ずつ相対的にずれた状態が保持される。したがって、両シールが周方向に移動して切れ目２７,２８が重なり、シール性が低下してしまうことがない。
また、リップシール２４,２５は共に、円弧状のベース部３１,３２と、ベース部３１,３２の一端から延設されたリップ部３３,３４とを備えている。リップシール２４のベース部３１には、ノックピン２９が取り付けられた凸部３５と、凸部３５とリップ部３４との間に形成された凹部３６が設けられている。また、リップ部３３の内周側（図３において下部）には係合片３７が突設されている。スリーブ２１には係合溝４１が全周に亘って設けられており、リップシール２４は、係合片３７を係合溝４１に挿入係合させた状態でロール支持軸３ａ上（スリーブ２１外周）に取り付けられる。これにより、リップシール２４は、軸方向への移動が規制され、位置ずれが抑えられ抜け止めされる。
リップシール２５のベース部３２の内周側には、リップシール２４の凸部３５と嵌合する凹部３８と、同凹部３６と嵌合する凸部３９が設けられている。両リップシール２４,２５は、凸部３５と凹部３８、凹部３６と凸部３９をそれぞれ凹凸嵌合させた状態でロール支持軸３ａ上（スリーブ２１外周）に装着される。また、リップシール２５のベース部３２の外周側には、スプリング装着溝４２が全周に亘って設けられている。スプリング装着溝４２は軸方向に沿って２列設けられており（４２ａ,４２ｂ）、それぞれに、コイルスプリングを用いたガータースプリング２６が装着される。
このガータースプリング２６による締め付けにより、リップシール２４,２５はスリーブ２１に押圧される。リップシール２４,２５がスリーブ２１に押圧されると、リップシール２４の係合片３７も、係合溝４１に押し込められた状態で係合する。また、リップシール２４,２５同士も押圧された状態で凹凸嵌合する。これにより、リップシール２４,２５は、軸方向への移動が規制された状態でロール支持軸３ａ上（スリーブ２１外周）に装着される。この際、リップシール２４,２５は、ガータースプリング２６によってスリーブ２１に押圧固定されるため、リップシール２４,２５はロール支持軸３ａと共に回転する。
一方、ロール支持軸３ａ上にリップシール２４,２５を固定すると、両シールのリップ部３３,３４がカバー１８に押接される。この場合、リップ部３３,３４は、カバー１８に摺動可能な状態で密接する。乾式造粒機１では、カバー１８はそれほど厚くないステンレス鋼板にて形成されており、強い力で押圧するとカバー１８自体が撓む場合がある。カバー１８に撓みが生じると、ロール支持軸３ａとの間のシール構造にすき間が生じ、シール性が損なわれるおそれがある。そこで、乾式造粒機１では、シール部が回転摺動し、高圧ではないことから、シール部分がカバー１８に追従しやすいリップ構造をシール部２２ａに採用している。また、シール部２２ａでは、粉体原料は外周側から侵入するため、粉体の侵入を効果的に遮断できるよう、リップ部３３,３４は、内周側ではなく外周側に向けて延伸する形で設けられている。
このような乾式造粒機１では、モータ１４によりロール支持軸３ａ,３ｂを通常２～２０rpm程度の回転数で回転させる。そして、ロール支持軸３ａ,３ｂと共に回転するロール２ａ,２ｂの間に、図示しないホッパより粉体原料を供給し、粉体の圧密成形を行う。ロール支持軸３ａ,３ｂの回転に伴い、リップシール２４,２５もまた回転し、リップ部３３,３４はカバー１８に密接した状態で摺動する。その際、リップシール２４,２５のリップ部３３,３４は、カバー１８ａ,１８ｂに撓みを生じさせることなく密接し、リップ部３３,３４による二重シールにより、粉体がカバー１８の内部１９に侵入するのを防止する。
この場合、リップシール２４,２５は分割構造でありながら、各シールの切れ目２７,２８はノックピン２９によって９０°ずつずれた状態で保持されており、ロール支持軸３ａ,３ｂ（スリーブ２１）と筐体２１ａ,２１ｂの間のシール性は常に維持される。また、リップシール２４,２５は、係合片３７と係合溝４１の係合、リップシール同士の凹凸嵌合、ガータースプリング２６による押圧、によってスリーブ２１に固定されており、ロール支持軸３ａ,３ｂが回転しても軸方向にずれることなく、シール状態が維持される。
さらに、乾式造粒機１では、リップシール２４,２５が複数に分割されているため、リップシール２４,２５の破損や定期メンテナンス等の場合でも、ロール支持軸３ａの外側からシールを着脱することができる。すなわち、ロール支持軸３ａをロール支持部４ａから取り外すことなく、メカニカルシール部分のみを容易に交換することができる。したがって、メンテナンス時における装置の分解・組立作業を省くことができ、従来の両持ち式の乾式造粒機に比して、メンテナンス工数を大幅に削減することが可能となる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、ノックピン２９をリップシール２４ｐ,２４ｑに設け、これをリップシール２５の切れ目２８に嵌合する構成を示したが、これとは逆に、ノックピン２９をリップシール２５ｐ,２６ｑに設け、これをリップシール２４の切れ目２７に嵌合させる構成とすることも可能である。
例えば、前述の実施形態では、ノックピン２９をリップシール２４ｐ,２４ｑに設け、これをリップシール２５の切れ目２８に嵌合する構成を示したが、これとは逆に、ノックピン２９をリップシール２５ｐ,２６ｑに設け、これをリップシール２４の切れ目２７に嵌合させる構成とすることも可能である。
また、前述の実施形態では、リップシール２４,２５をそれぞれ２つに分割した構成を示したが、分割数は２には限られず、各シールを３個以上に分割するようにしても良く、リップシール２４,２５の分割数を異ならせても良い。さらに、ガータースプリング２６は、コイルスプリング状のものには限られず、これに代えて、ゴムバンド等の弾性部材、ＳＵＳバンド（金属製ホースバンド）、結束バンド等を用いることも可能である。加えて、リップシール２４,２５の素材はフッ素系樹脂には限定されず、シリコンゴム等のゴム系材料を使用しても良い。
本発明は、医薬品のみならず、食品や肥料、化学原料、合成樹脂などの原料となる造粒物の製造にも広く適用可能である。
１ 乾式造粒機
２,２ａ,２ｂ ロール
３,３ａ,３ｂ ロール支持軸
４ａ,４ｂ ロール支持部
５ 原料噛み込み部
６ サイドシール
７,７ａ,７ｂ 等速ギヤ
８ カップリング
１１ 減速機
１２ タイミングプーリ
１３ タイミングベルト
１４ モータ
１５ 回転軸
１６ タイミングプーリ
１７ 装置本体
１７ａ 上面
１８,１８ａ,１８ｂ ロール支持部カバー（カバー部材）
１９ カバー内部
２１ ロールスリーブ
２２,２２ａ,２２ｂ シール部
２３ 外周部
２４,２４ｐ,２４ｑ リップシール
２５,２５ｐ,２５ｑ リップシール
２６ ガータースプリング
２７ 切れ目
２８ 切れ目
２９ ノックピン
３１ ベース部
３２ ベース部
３３ リップ部
３４ リップ部
３５ 凸部
３６ 凹部
３７ 係合片
３８ 凹部
３９ 凸部
４１ 係合溝
４２,４２ａ,４２ｂ スプリング装着溝
５１ ロール支持軸
５２ ロール
５３ ロール支持部カバー
５４ ロールスリーブ
５４ａ 段部
５４ｂ 小径部
５４ｃ 大径部
５４ｄ 段差
５５ 装置内
５６ シール
５７ ベース部
５８ リップ部
５８ａ リップ部先端
５９ 空隙
６１ ロール支持部
６２ ベアリング
２,２ａ,２ｂ ロール
３,３ａ,３ｂ ロール支持軸
４ａ,４ｂ ロール支持部
５ 原料噛み込み部
６ サイドシール
７,７ａ,７ｂ 等速ギヤ
８ カップリング
１１ 減速機
１２ タイミングプーリ
１３ タイミングベルト
１４ モータ
１５ 回転軸
１６ タイミングプーリ
１７ 装置本体
１７ａ 上面
１８,１８ａ,１８ｂ ロール支持部カバー（カバー部材）
１９ カバー内部
２１ ロールスリーブ
２２,２２ａ,２２ｂ シール部
２３ 外周部
２４,２４ｐ,２４ｑ リップシール
２５,２５ｐ,２５ｑ リップシール
２６ ガータースプリング
２７ 切れ目
２８ 切れ目
２９ ノックピン
３１ ベース部
３２ ベース部
３３ リップ部
３４ リップ部
３５ 凸部
３６ 凹部
３７ 係合片
３８ 凹部
３９ 凸部
４１ 係合溝
４２,４２ａ,４２ｂ スプリング装着溝
５１ ロール支持軸
５２ ロール
５３ ロール支持部カバー
５４ ロールスリーブ
５４ａ 段部
５４ｂ 小径部
５４ｃ 大径部
５４ｄ 段差
５５ 装置内
５６ シール
５７ ベース部
５８ リップ部
５８ａ リップ部先端
５９ 空隙
６１ ロール支持部
６２ ベアリング
Claims (4)
- 一対の原料圧縮用ロールと、前記原料圧縮用ロールが取り付けられたロール支持軸と、前記ロール支持軸の両端をそれぞれ支持するロール支持部を覆うカバー部材と、を備える乾式造粒機における前記ロール支持軸と前記カバー部材の間のシール構造であって、
前記乾式造粒機は、前記ロール支持軸に取り付けられ、円環を周方向に沿って複数個に分割してなる円弧状のシール部材を有し、
前記シール部材は、前記ロール支持軸の外周に装着される第１シール部材と、前記第１シール部材の径方向外側に重ねて取り付けられる第２シール部材と、からなり、
前記第１及び第２シール部材は、それらの何れか一方に、他方のシール部材の周方向に形成された分割部と嵌合する嵌合部材を有することを特徴とする乾式造粒機のシール構造。 - 請求項１記載の乾式造粒機のシール構造において、
前記シール部材は、前記ロール支持軸に取り付けられる円弧状のベース部と、前記ベース部から延在され前記カバー部材に摺動可能に密接されるリップ部と、を有することを特徴とする乾式造粒機のシール構造。 - 請求項１又は２記載の乾式造粒機のシール構造において、
前記第１及び第２シール部材は、各シール部材の周方向に形成された分割部同士が重なり合わないように前記ロール支持軸上に配置されることを特徴とする乾式造粒機のシール構造。 - 一対の原料圧縮用ロールと、前記原料圧縮用ロールが取り付けられたロール支持軸と、前記ロール支持軸の両端をそれぞれ支持するロール支持部を覆うカバー部材と、を備え、前記ロールを前記ロール支持部によって両端支持状態にて設置した乾式造粒機であって、
前記乾式造粒機は、前記ロール支持軸と前記カバー部材との間をシールするシール部を有し、
前記シール部は、前記ロール支持軸に取り付けられ、円環を周方向に沿って複数個に分割してなる円弧状のシール部材を有し、
前記シール部材は、前記ロール支持軸の外周に装着される第１シール部材と、前記第１シール部材の径方向外側に重ねて取り付けられる第２シール部材と、からなり、
前記第１及び第２シール部材は、それらの何れか一方に、他方のシール部材の周方向に形成された分割部と嵌合する嵌合部材を有することを特徴とする乾式造粒機。
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