JP2016107994A - Filling nozzle for liquid - Google Patents

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Takeshi Aoki
剛 青木
考世 澤木
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考世 澤木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filling nozzle for a liquid which has high durability and which can surely prevent the liquid from dripping in the filling nozzle of a pouch with a spout.SOLUTION: A filling nozzle for a liquid comprising a pipe in which at least the liquid flows and a plunger being disposed in the pipe and controlling the flow rate of the liquid has a liquid-repellent coating layer at the lower part of the plunger. The liquid-repellent coating layer is made of a fluorine-based nanoparticle coating.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は充填ノズルに関するものである。特に口栓付きパウチに用いることのできる液体用充填ノズルに関する発明である。   The present invention relates to a filling nozzle. In particular, the invention relates to a filling nozzle for liquid that can be used in a pouch with a stopper.

近年の生活様式において、液体の商品の流通販売の場面で、プラスチックフィルムを用いた液体容器や、液体用紙容器を用いた商品は数多く生産、流通、販売され消費者の手元に届けられている。たとえばジュース、乳飲料、酒類などの飲料は、メーカーにおいて液体充填装置によりビンや紙製容器などの液体容器に所定量だけ充填され商品として送り出される。   In recent lifestyles, many liquid containers using plastic film and liquid paper containers are produced, distributed and sold in the distribution and sale of liquid products and delivered to consumers. For example, beverages such as juices, milk drinks, and alcoholic beverages are filled in liquid containers such as bottles and paper containers by a liquid filling device by a manufacturer and sent out as products.

この充填装置には種々の方式、あるいはその変形タイプがあるが、いずれも供給タンクに収容された液体充填物を充填ノズル先端から容器内に吐出するものである。充填ノズルは基本的には液体が流れるパイプ部と液体の流量(吐出と遮断)もしくは流速等を制御するための弁機構等からなり、弁機構はパイプの先端近傍など所定の位置に備え付けられている。   There are various types of the filling device or its modified type, and all of them are for discharging the liquid filling contained in the supply tank into the container from the tip of the filling nozzle. The filling nozzle basically consists of a pipe part through which the liquid flows and a valve mechanism for controlling the flow rate (discharge and shutoff) or flow rate of the liquid. The valve mechanism is provided at a predetermined position such as near the tip of the pipe. Yes.

供給タンクから充填ノズルへの充填物の送出については、重力を利用するものもあるが、一般には何らかのピストン機構により充填物を圧送している。圧送のほうが粘性の高い充填物や果肉などを含む非均一系充填物にも適しており、ピストン機構のストローク調整によって充填量の調整も容易であり、また圧送と弁開閉の同期も取りやすいため、充填物と液体容器双方に対する適応性が高い。   As for the delivery of the filling material from the supply tank to the filling nozzle, there is one that uses gravity, but generally the filling material is pumped by some kind of piston mechanism. Pumping is also suitable for non-uniform packings including viscous fillings and pulp, etc., and it is easy to adjust the filling amount by adjusting the stroke of the piston mechanism, and it is easy to synchronize pumping and valve opening and closing. High adaptability to both filling and liquid containers.

一般に液体充填装置では、液体容器は間欠的に充填ノズルの下部に配置され、充填ノズルからは所定の時間だけ充填物が吐出、滴下される。所定量の充填が終われば、次の吐出まで充填ノズルは待機状態に入る。   In general, in a liquid filling apparatus, a liquid container is intermittently disposed below a filling nozzle, and a filling material is discharged and dropped from the filling nozzle for a predetermined time. When the predetermined amount of filling is completed, the filling nozzle enters a standby state until the next discharge.

ノズル先端は、容器口部に挿入される場合もあり、挿入されない場合もある。挿入する場合でも浅い場合、深い場合、あるいは充填物液面に追随して移動する場合などいくつかの種類がある。また一般に口栓付きの液体パウチなどの場合には口栓にノズル先端を接触、挿入して充填を行なう。   The nozzle tip may or may not be inserted into the container mouth. There are several types of cases, such as shallow insertion, deep insertion, and movement following the filling liquid surface. In general, in the case of a liquid pouch with a plug, the tip of the nozzle is brought into contact with and inserted into the plug to perform filling.

いずれの場合においても、間欠的な液体充填では、ひとつの容器の充填が終了して、次の容器の充填開始までの待機時間が生まれ、その間に充填ノズル先端部に付着した充填物が乾燥して固化したり、ノズルから雫がたれ落ちる液ダレがおきる恐れがある。   In any case, in intermittent liquid filling, the filling of one container is completed and a waiting time until the start of the filling of the next container is created, during which the filling adhered to the tip of the filling nozzle is dried. The liquid may solidify or dripping from the nozzle.

液ダレは容器の口部周辺や外面、あるいは搬送装置上に落下してこれらを汚損する不具合を生じる。特に粘度の高い液体の場合には液体の流動性が低いため、液ダレを無くそうとすれば待機時間が長くなってしまうことがあった。   The liquid sag drops on the periphery of the mouth of the container, on the outer surface, or on the transfer device, and causes a problem of fouling them. In particular, in the case of a high-viscosity liquid, the fluidity of the liquid is low. Therefore, if the liquid sag is eliminated, the waiting time may be long.

液ダレ防止については、液体用充填ノズルの内部構造を工夫して、充填終了時にノズル内を負圧にして、ノズル内外周に残存している充填物を吸引する技術が開示されている。あるいはノズル先端内面部にメッシュ状のスクリーンを設置しこれらの材質と形状の最適化によって充填物とスクリーン間の摩擦抵抗を大きくし充填物をスクリーン中央に集めて液ダレを防止する技術が提案されている。しかしながらこれらの方法では、液ダレを防止するために時間がかかりサイクルタイムが落ちるなど、生産性を犠牲にする恐れがあった。   Regarding the prevention of liquid sag, a technique is disclosed in which the internal structure of the liquid filling nozzle is devised so that the inside of the nozzle is negatively charged at the end of filling, and the filling material remaining on the inner periphery of the nozzle is sucked. Alternatively, a technology has been proposed in which a mesh screen is installed on the inner surface of the nozzle tip and the frictional resistance between the filler and the screen is increased by optimizing these materials and shapes, and the filler is collected in the center of the screen to prevent dripping. ing. However, these methods have a risk of sacrificing productivity, for example, it takes time to prevent dripping and the cycle time decreases.

また特許文献1には液体充填ノズルの先端の内外周に撥液コーティングを設けるという液ダレ対策が提案されているが、充填においてノズルが容器の口栓と擦れあって撥液コーティングが剥がれてしまう恐れがあった。また、粘度が高い充填物の場合、充填物がプランジャー先端部まで流れて集まるまでに時間がかかり、キャッピング後にキャップの上に充填物液体の雫が落ちるなどの恐れがあった。   Further, Patent Document 1 proposes a countermeasure against liquid dripping by providing a liquid repellent coating on the inner and outer circumferences of the tip of the liquid filling nozzle. However, the liquid repellent coating is peeled off due to the nozzle rubbing against the stopper of the container during filling. There was a fear. Further, in the case of a high-viscosity packing, it takes time for the packing to flow to the plunger tip and gather, and there is a risk that the clogging of the packing liquid will fall on the cap after capping.

そのため、口栓付きパウチに充填する際の液ダレに対して、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルが求められている。   Therefore, there is a need for a liquid filling nozzle that is highly durable and reliably prevents liquid dripping when filling a pouch with a cap.

特開2014−5009号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-5209

本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a liquid filling nozzle that is highly durable and can reliably prevent liquid dripping in a filling nozzle of a pouch with a stopper.

上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、少なくとも、液体が流れるパイプと、このパイプ内に備えられ、流量を制御するためのプランジャーとを備える充填ノズルであって、プランジャー下部に撥液コーティング層を有することを特徴とする液体用充填ノズルである。   As a means for solving the above problems, the invention according to claim 1 is a filling nozzle including at least a pipe through which a liquid flows and a plunger provided in the pipe for controlling a flow rate. The liquid filling nozzle is characterized by having a liquid repellent coating layer under the plunger.

また、請求項2に記載の発明は、前記撥液コーティング層がフッ素系ナノ粒子コーティングからなることを特徴とする請求項1に記載の液体用充填ノズルである。   The invention according to claim 2 is the liquid filling nozzle according to claim 1, wherein the liquid repellent coating layer is made of a fluorine-based nanoparticle coating.

また、請求項3に記載の発明は、前記プランジャーの先端が下方向に凸形状であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の液体用充填ノズルである。   The invention according to claim 3 is the liquid filling nozzle according to claim 1 or 2, wherein the tip of the plunger is convex downward.

また、請求項4に記載の発明は、前記プランジャーの凸形状先端部中央に吸引口が設けてあることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の液体用充填ノズルである。   The invention according to claim 4 is the liquid filling nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein a suction port is provided at the center of the convex tip of the plunger. is there.

本発明によれば、口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することが可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the filling nozzle of a pouch with a stopper, it is possible to provide the filling nozzle for liquid which has high durability and can prevent liquid dripping reliably.

また請求項2の発明によれば、耐久性に優れ、より効果的に液ダレを防止することのできる液体用充填ノズルを提供することが可能である。   According to the invention of claim 2, it is possible to provide a liquid filling nozzle that has excellent durability and can more effectively prevent liquid dripping.

請求項3の発明によれば、プランジャー先端が下方向に凸形状であることによって、より効果的に液ダレを防止することのできる液体用充填ノズルを提供することが可能である。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a liquid filling nozzle capable of preventing liquid dripping more effectively because the plunger tip is convex downward.

また請求項4の発明によれば、吸引口により能動的かつ確実に液ダレを防止することのできる液体用充填ノズルを提供することが可能である。   According to the invention of claim 4, it is possible to provide a liquid filling nozzle capable of actively and reliably preventing liquid sag by the suction port.

図1は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体が充填されている状態を示す部分断面模式図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic view showing a state in which the liquid of one embodiment of the liquid filling nozzle according to the present invention is filled. 図2は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体の充填が完了している状態を示す部分断面模式図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic view showing a state where liquid filling of an embodiment of the liquid filling nozzle according to the present invention is completed.

以下本発明を実施するための形態について、図1および図2を参照しながら詳細に説明を加える。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

液体充填用ノズルには種々の形態があるが、基本的には液体がそれを通過して液体容器の中に注ぎ込まれるパイプと流量を制御するためにパイプの途中または先端に設置される弁機構からなる。弁機構はプランジャーと液体が出る開口部からなる。   There are various types of liquid filling nozzles, but basically a pipe through which liquid is poured into a liquid container and a valve mechanism installed in the middle or at the end of the pipe to control the flow rate Consists of. The valve mechanism consists of a plunger and an opening through which the liquid exits.

弁機構が開いている間は、液体が開口部から液体容器側に充填されている状態である。一定の流量が確保された後、弁機構は閉じて、液体の流れを遮断する。このとき若干の液体が開口部およびプランジャー下部に残留し、雫となって落下する。   While the valve mechanism is open, the liquid is filled from the opening to the liquid container side. After a certain flow rate is ensured, the valve mechanism closes to shut off the liquid flow. At this time, some liquid remains in the opening and the lower part of the plunger, and falls as a trap.

本発明によって、プランジャー下部に撥液コーティングを設けることにより、残留した液体の容器内部への速やかな落下を促し、容器外側や装置を汚損するような液ダレを防止することができる。   According to the present invention, by providing a liquid-repellent coating at the lower part of the plunger, it is possible to promptly drop the remaining liquid into the container, and to prevent liquid dripping that can damage the outside of the container and the apparatus.

図1は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体が充填されている状態を示す部分断面模式図である。充填ノズル(10)はパイプ(1)とプランジャー(2)からなり、液体はパイプ(1)の開口部とプランジャー(2)の先端部からなる弁機構(7)によって、液の流れ(8)が制御される。パイプ(1)の先端部は口栓(6)の内側に接しており、液の流れによって、内容物の液体が容器に充填される。但し図1には充填用の液体が収容されている供給タンク、プランジャーの駆動機構は図示していない。   FIG. 1 is a partial cross-sectional schematic view showing a state in which the liquid of one embodiment of the liquid filling nozzle according to the present invention is filled. The filling nozzle (10) consists of a pipe (1) and a plunger (2), and the liquid flows through the valve mechanism (7) consisting of the opening of the pipe (1) and the tip of the plunger (2) ( 8) is controlled. The tip of the pipe (1) is in contact with the inside of the cap (6), and the liquid of the contents is filled into the container by the flow of the liquid. However, FIG. 1 does not show the supply tank in which the filling liquid is accommodated and the drive mechanism for the plunger.

プランジャー先端部は下に向けて凸形状に膨らんだ形状になっており、表面には撥液コーティング(5)が施されている。凸形状の先端部には残液吸引口(4)が設けられており、凸部先端に集まった液体は液ダレ防止のために、残液吸引口(4)から残液吸引パス(3)を経由して吸い上げられる。   The tip of the plunger has a shape that bulges downward and has a liquid repellent coating (5) on its surface. A residual liquid suction port (4) is provided at the convex tip, and the liquid collected at the convex tip is prevented from dripping out of the residual liquid suction port (4) to the residual liquid suction path (3). Sucked up via.

図2は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体の充填が完了している状態を示す部分断面模式図である。パイプ(1)内でプランジャー(2)が下降し、パイプ(1)の開口部とプランジャー(2)の先端部が接触、はまり込む形で液体の流れは遮断される。   FIG. 2 is a partial cross-sectional schematic view showing a state where liquid filling of an embodiment of the liquid filling nozzle according to the present invention is completed. The plunger (2) descends in the pipe (1), and the flow of the liquid is blocked in such a way that the opening of the pipe (1) and the tip of the plunger (2) come into contact with each other.

このときプランジャー(2)の先端部には液体の残液が付着しているが、残液はプランジャー先端部の凸形状に沿って下降し、最下部に集まる。放置すれば集まった残液は、雫となって落下する。   At this time, the remaining liquid of the liquid adheres to the tip of the plunger (2), but the remaining liquid descends along the convex shape of the plunger tip and collects at the bottom. If left unattended, the remaining liquid will fall as a trap.

プランジャー先端部に撥液コーティング(5)が施されていることによって、付着した液体の残液は矢印(13)のように移動落下するが、その速度は撥液コーティング(5)があることによって加速される。あるいは矢印(11)のように、残液吸引口から強制的に吸引され、残液吸引パス(3)を経て、矢印(12)のように充填ノズル外に排出される。
このように、プランジャー先端部に付着した液体が速やかに落下、あるいは吸引によって除去されることによって、液ダレを未然に防止することが可能になり、充填のサイクルタ
イムを短縮することができる。
Because the liquid repellent coating (5) is applied to the tip of the plunger, the remaining liquid of the adhering liquid moves and falls as indicated by the arrow (13), but the speed is the liquid repellent coating (5). Is accelerated by. Alternatively, as shown by the arrow (11), the liquid is forcibly sucked from the residual liquid suction port, and is discharged out of the filling nozzle as shown by the arrow (12) through the residual liquid suction path (3).
Thus, the liquid adhering to the plunger tip is quickly dropped or removed by suction, so that liquid dripping can be prevented and the cycle time of filling can be shortened.

以下、本発明に係る各構成要素についてさらに詳細な説明を加える。   Hereinafter, further detailed description will be given for each component according to the present invention.

本発明による液体用充填ノズルが充填の対象とする液体容器は、たとえば口栓つきのバッグインボックスと呼ばれる大型の液体容器を対象とすることもでき、また小型の口栓つきのパウチなども対象とすることが出来る。   The liquid container to be filled by the liquid filling nozzle according to the present invention can be, for example, a large liquid container called a bag-in-box with a stopper, and can also be a pouch with a small stopper. I can do it.

撥液コーティングには撥水、撥油性があれば一定の効果があるが、たとえばフッ素ナノコーティングを使用することができ、雫の落下はいっそう速やかに行なわれる。コーティングの方式は特に限定するものではないが、たとえばフッ素ナノコーティングの場合にはフッ素ナノ粒子を電着塗装するのが好ましい。   If the liquid repellent coating has water repellency and oil repellency, it has a certain effect. For example, a fluorine nano-coating can be used, and the heel is dropped more rapidly. Although the coating method is not particularly limited, for example, in the case of fluorine nanocoating, it is preferable to electrodeposit the fluorine nanoparticles.

撥液コーティングによって、表面に付着した液体の落下は、充填終了後に充填ノズルが容器口栓部から離れるまでに、容器内に落下することが好ましい。これにより容器外への液ダレを防止することができる。   It is preferable that the liquid adhered to the surface by the liquid repellent coating is dropped into the container before the filling nozzle is separated from the container stopper after completion of the filling. As a result, dripping out of the container can be prevented.

さらに、付着した液体が残液吸引口から矢印(11)のように強制的に吸引され、残液吸引パス(3)を経て、矢印(12)のように液体用充填ノズル外に排出される機構によって、充填終了後に充填ノズルが容器口栓部から離れるまでに、より確実に付着した液体を除去して液ダレを防止することが可能になる。   Further, the adhering liquid is forcibly sucked from the residual liquid suction port as indicated by an arrow (11), and is discharged out of the liquid filling nozzle as indicated by an arrow (12) through the residual liquid suction path (3). By the mechanism, it is possible to remove the liquid adhering more reliably and prevent the liquid from dripping before the filling nozzle moves away from the container stopper after the filling.

これは特に粘度の高い液体において、待機時間を短縮することが可能になる効果もある。また吸引されノズル外に排出された液体は、元の供給タンクに還流させても良く、外部に排出するのでも良い。   This also has an effect that it is possible to shorten the waiting time particularly in a liquid having a high viscosity. Further, the liquid sucked and discharged out of the nozzle may be returned to the original supply tank or discharged outside.

撥水性の強さは、表面自由エネルギーの低さということができるが、表面自由エネルギーの低い物質としては、飽和フルオロアルキル基(特にトリフルオロメチル基(−CF )、アルキルシリル基、フルオロシリル基 、長鎖アルキル基のような官能基を有する材料を挙げることができる。 The strength of water repellency can be said to be low surface free energy, but substances having low surface free energy include saturated fluoroalkyl groups (particularly trifluoromethyl group (—CF 3 ), alkylsilyl groups, fluoro Examples thereof include a material having a functional group such as a silyl group or a long-chain alkyl group.

トリフルオロメチル基が平面状に規則正しく配列した表面と水との接触角は120度前後であるが、これは通常の金属表面の10度〜60度に比べると大きいため滑りやすく、表面に付着した液体の雫は落下しやすい。そこでトリフルオロメチル基を含む化合物をプランジャー先端面に設けることによって、撥水性を付与することができる。本発明ではフッ素ナノ粒子のコーティング層を電着塗装法により形成し、撥水層とした。   The contact angle between water and a surface on which trifluoromethyl groups are regularly arranged in a plane is about 120 degrees, but this is larger than 10 degrees to 60 degrees of a normal metal surface, so it is slippery and adheres to the surface. Liquid traps are easy to fall. Therefore, water repellency can be imparted by providing a compound containing a trifluoromethyl group on the tip of the plunger. In the present invention, a coating layer of fluorine nanoparticles is formed by an electrodeposition coating method to form a water repellent layer.

電着塗装法は、塗料と被塗装物にそれぞれ異なる極性の静電気を負わせ、水性塗料中に被塗装物を入れて塗装する方法である。この場合水性塗料中に浸漬した被塗装物に塗膜が形成される。これに使うことのできる塗料には、アニオン電着塗料とカチオン電着塗料の2種類があるが、電着塗料のほとんどはカチオン電着塗料であり、アニオン電着塗料はほとんど使用されていないが、その主な理由はカチオン系のほうが防食性に優れるからである。   The electrodeposition coating method is a method in which static electricity having different polarities is applied to the paint and the object to be coated, and the object to be coated is placed in an aqueous paint. In this case, a coating film is formed on the object to be coated immersed in the aqueous paint. There are two types of paints that can be used for this, anion electrodeposition paints and cationic electrodeposition paints, but most of the electrodeposition paints are cationic electrodeposition paints, and anion electrodeposition paints are rarely used. The main reason is that the cationic system is superior in corrosion resistance.

すなわち塗料が水性塗料であることにより、原理としては水を電気分解したときに発生するアルカリ性を利用して中和反応で塗膜を形成するからである。具体的にはトリフルオロメチル基を含む化合物で平均粒子径が5〜10nm程度のフッ素ナノ粒子を用いて塗料とするのが好ましい。   That is, because the paint is an aqueous paint, in principle, a coating film is formed by a neutralization reaction utilizing the alkalinity generated when water is electrolyzed. Specifically, it is preferable to use a fluorine nanoparticle having a mean particle size of about 5 to 10 nm as a paint, which is a compound containing a trifluoromethyl group.

そのほか、弁機構の金属製の部品の中で液体の付着しやすい部分があれば、同様にして
撥水性コーティング層を形成することができる。非金属の部品である場合には無電界メッキ皮膜を形成するなどして、撥水性コーティング層を形成することができる。
In addition, the water-repellent coating layer can be formed in the same manner as long as there is a portion where the liquid easily adheres in the metal parts of the valve mechanism. In the case of a non-metallic component, the water-repellent coating layer can be formed by forming an electroless plating film.

このように本発明によれば、口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することが可能である。   Thus, according to the present invention, it is possible to provide a liquid filling nozzle that is highly durable and can reliably prevent liquid sag in the filling nozzle of the plug with pouch.

1・・・パイプ
2・・・プランジャー
3・・・残液吸引パス
4・・・残液吸引口
5・・・撥液コーティング
6・・・口栓
7・・・弁機構
8・・・液の流れ
10・・・充填ノズル
11・・・矢印
12・・・矢印
13・・・矢印
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pipe 2 ... Plunger 3 ... Residual liquid suction path 4 ... Residual liquid suction port 5 ... Liquid-repellent coating 6 ... Plug 7 ... Valve mechanism 8 ... Liquid flow 10 ... filling nozzle 11 ... arrow 12 ... arrow 13 ... arrow

Claims (4)

少なくとも、液体が流れるパイプと、このパイプ内に備えられ、流量を制御するためのプランジャーとを備える充填ノズルであって、プランジャー下部に撥液コーティング層を有することを特徴とする液体用充填ノズル。   A filling nozzle comprising at least a pipe through which a liquid flows and a plunger for controlling a flow rate provided in the pipe, and having a liquid repellent coating layer under the plunger nozzle. 前記撥液コーティング層がフッ素系ナノ粒子コーティングからなることを特徴とする請求項1に記載の液体用充填ノズル。   The liquid filling nozzle according to claim 1, wherein the liquid repellent coating layer is made of a fluorine-based nanoparticle coating. 前記プランジャーの先端が下方向に凸形状であることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の液体用充填ノズル。   The liquid filling nozzle according to claim 1, wherein a tip of the plunger has a convex shape in a downward direction. 前記プランジャーの凸形状先端部中央に吸引口が設けてあることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の液体用充填ノズル。   The liquid filling nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein a suction port is provided at the center of the convex tip of the plunger.
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