JP2011188773A - 植物栽培装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】成長初期における無駄な空間を減らし、単位空間当たりの栽培量を増加させてスペース効率を向上するとともに、成長に応じた最適な環境を提供できる植物栽培装置を提供すること。
【解決手段】複数段および複数列に配置されて複数の植物株Sを栽培可能な栽培トレイ120を各々収容可能な複数の栽培トレイ収容棚110と、栽培トレイ120を移動させる栽培トレイ移載機構150とを有する植物栽培装置100において、栽培トレイ120から植物株Sを個別に把持移動可能なハンドリング機構140を有すること。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、該栽培トレイを収容可能で複数段および複数列に配置された複数の栽培トレイ収容棚と、栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構とを有する植物栽培装置に関するものである。
従来、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、該栽培トレイを収容可能で複数段および複数列に配置された複数の栽培トレイ収容棚に配置するとともに、各栽培トレイ収容棚に日照、施肥、潅水などの作業を行うことで、植物の単位面積当たりの栽培量を増大させた植物栽培装置が知られている。
また、栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構を有し、栽培トレイを特定の作業ステーションに移動させて施肥、潅水などの栽培に必要な作業を行う植物栽培装置が公知である(例えば、特許文献1参照。)。
特開2000−209970号公報(全頁、全図)
しかしながら、公知の植物栽培装置は、植物株の成長に応じて栽培トレイを移動して収容される栽培トレイ収容棚の位置を移動したり、各栽培トレイの栽培条件を変更することは可能であるが、それぞれの栽培トレイの個々の植物株に対する条件を変更することはできなかった。
このため、例えば、水平方向に大きく広がるように成長する植物を栽培する場合、成長に応じて植物株の間隔を調節することができないため、個々の植物株の間隔を最初から広く設定する必要があり、スペース効率が低いという問題があった。
また、根が大きく成長する植物を栽培する場合、成長に応じて栽培トレイの最適な深さや形状を変更することができないため、最初から成長後に最適な深さや形状の栽培トレイを使用する必要があり、最初から深い栽培トレイを使用することでスペース効率が低くなったり、成長初期に最適な栽培トレイの形状を提供することができないという問題があった。
本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、栽培トレイから植物株を他の栽培トレイへ個別に移動することにより成長初期における無駄な空間を減らして単位空間当たりの栽培量を増加させてスペース効率を向上するとともに成長に応じた最適な環境を提供し、しかも、栽培トレイ収容棚の一部に構成した作業ステーションに栽培に必要な作業を集約して設備として簡略化された植物栽培装置を提供することである。
本請求項1に係る発明は、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、複数段および複数列に配置されて前記栽培トレイを各々収容可能な複数の栽培トレイ収容棚と、前記栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構とを有する植物栽培装置において、前記栽培トレイから植物株を個別に把持移動可能なハンドリング機構を有しているとともに、前記複数の栽培トレイ収容棚における特定の栽培トレイ収容棚が、栽培のためのセンシング、灌水、施肥、成長検出の少なくとも一つを行う作業ステーションとして構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項2に係る発明は、請求項1に記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記ハンドリング機構が、前記栽培トレイ移載機構に載置された栽培トレイの植物株を把持移動可能に配置されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記作業ステーションが、前記栽培トレイを外部から搬入および外部へ搬出する入出部を兼ねていることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記作業ステーションが、前記栽培トレイで栽培される植物株の状態を検出する成長検出機構を有していることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記ハンドリング機構が、前記栽培トレイ移載機構に設けられていることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記栽培トレイ移載機構が、前記栽培トレイを複数同時に載置可能になっていることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記栽培トレイ移載機構が、前記栽培トレイで栽培される植物株の状態を検出する成長検出機構を有していることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項8に係る発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか1つに記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記ハンドリング機構が、前記作業ステーションに設けられていることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本請求項9に係る発明は、請求項4または請求項7に記載された植物栽培装置の構成に加えて、前記成長検出機構が、画像撮像手段と該画像撮像手段により得られた画像データを処理、判断する画像処理手段とを有していることにより、前記課題をさらに解決するものである。
本発明の植物栽培装置は、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、複数段および複数列に配置されて栽培トレイを各々収容可能な複数の栽培トレイ収容棚と、栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構とを有することにより、単位空間当たりの栽培量を増大することができるとともに、以下のような格別の効果を奏することができる。
すなわち、本請求項1に係る発明の植物栽培装置は、栽培トレイから植物株を個別に把持移動可能なハンドリング機構を有していることによって、植物の成長に応じて、ハンドリング機構を用いて各栽培トレイで栽培されている植物株を個別に間引きしたり他の栽培トレイに移動することが可能となるため、成長初期における無駄な空間を減らし、単位空間当たりの栽培量をさらに増加させてスペース効率を向上するとともに、成長に応じて最適な環境を提供することができる。
そして、複数の栽培トレイ収容棚における特定の栽培トレイ収容棚が、栽培のためのセンシング、灌水、施肥、成長検出の少なくとも一つを行う作業ステーションとして構成されていることにより、作業ステーションに施肥、潅水などの栽培に必要な作業を集約し、各栽培トレイ収容棚に施肥や灌水などの設備を設ける必要ないため、設備を簡略化することができる。
本請求項2に係る発明の植物栽培装置は、請求項1に係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、ハンドリング機構が栽培トレイ移載機構に載置された栽培トレイの植物株を把持移動可能に配置されていることにより、ハンドリング機構を用いて各栽培トレイで栽培されている植物株を個別に間引きしたり他の栽培トレイに移動する作業を、栽培トレイの移動の作業と同じタイミングで行うことが可能となり、作業効率が向上するとともに、各栽培トレイの管理が容易になる。
本請求項3に係る発明の植物栽培装置は、請求項1または請求項2に係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、作業ステーションが、栽培トレイを外部から搬入および外部へ搬出する入出部を兼ねていることにより、スペース効率がさらに向上する。
本請求項4に係る発明の植物栽培装置は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、作業ステーションが栽培トレイで栽培される植物株の状態を検出する成長検出機構を有することにより、ハンドリング機構を用いて各栽培トレイで栽培されている植物株を個別に間引きしたり他の栽培トレイに移動する作業や施肥、潅水などの栽培に必要な作業を、成長検出機構の検出値に応じて自動的に行うことができるため、さらに各栽培トレイの管理が容易になる。
本請求項5に係る発明の植物栽培装置は、請求項1乃至請求項4のいずれか1つに係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、ハンドリング機構が栽培トレイ移載機構に設けられていることにより、ハンドリング機構を用いて各栽培トレイで栽培されている植物株を個別に間引きしたり他の栽培トレイに移動する作業を、各栽培トレイ収容棚の側方で行うことが可能となり、植物株の間引きや移動のみの作業の場合に作業効率が向上する。
本請求項6に係る発明の植物栽培装置は、請求項1乃至請求項5のいずれか1つに係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、栽培トレイ移載機構が栽培トレイを複数同時に載置可能であることにより、栽培トレイの間で植物株の移し替えが栽培トレイ移載機構上で完結するため、作業効率がさらに向上する。
本請求項7に係る発明の植物栽培装置は、
請求項1乃至請求項7のいずれかに係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、栽培トレイ移載機構が栽培トレイで栽培される植物株の状態を検出する成長検出機構を有することにより、植物株の状態の検出を、各栽培トレイを作業ステーションに移動させずに行うことができるため、不必要な移動を行うことなくさらに作業効率が向上する。
本請求項8に係る発明の植物栽培装置は、請求項1乃至請求項7のいずれか1つに係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、ハンドリング機構が作業ステーションに設けられていることにより、各栽培トレイで栽培されている植物株を個別に間引きしたり他の栽培トレイに移動する作業や施肥、潅水などの栽培に必要な作業をすべて作業ステーションで行うことができるため、作業が集約化され、各栽培トレイの管理がさらに容易になる。
本請求項9に係る発明の植物栽培装置は、請求項4または請求項7に係る植物栽培装置が奏する効果に加えて、成長検出機構が、画像撮像手段と該画像撮像手段により得られた画像データを処理、判断する画像処理手段とを有することにより、各栽培トレイで栽培されている植物株の大きさの他に、色情報を用いて熟度、病変等を総合的に検出することが可能となるため、間引きすべき植物株の特定を厳密に行うことができ、管理がさらに容易になる。
本発明の一実施例である植物栽培装置の全体斜視図。 図1の植物栽培装置の正面図。 図1の植物栽培装置の平面図。 図1の植物栽培装置の側面図。 本発明の一実施例である植物栽培装置の栽培トレイ移載機構の斜視図。 図5の栽培トレイ移載機構の平面図。 図5の栽培トレイ移載機構の正面図。 本発明の一実施例である植物栽培装置のハンドリング機構の説明斜視図。 図8のハンドリング機構の平面図。 図8のハンドリング機構の正面図。 図8のハンドリング機構の把持アームの拡大動作説明図。 本発明の一実施例である植物栽培装置の動作説明斜視図 図12の平面図。 図12の正面図。 図12の側面図。 ハンドリング機構による栽培トレイの移載の説明斜視図。 図16の側面図。
本発明は、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、複数段および複数列に配置されて栽培トレイを各々収容可能な複数の栽培トレイ収容棚と、栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構とを有する植物栽培装置において、栽培トレイから植物株を個別に把持移動可能なハンドリング機構を有し、複数の栽培トレイ収容棚における特定の栽培トレイ収容棚が、栽培のためのセンシング、灌水、施肥、成長検出の少なくとも一つを行う作業ステーションとして構成され、栽培トレイから植物株を他の栽培トレイへ個別に移動することにより成長初期における無駄な空間を減らして単位空間当たりの栽培量を増加させてスペース効率を向上するとともに成長に応じた最適な環境を提供し、栽培トレイ収容棚の一部に構成した作業ステーションに栽培に必要な作業を集約して設備として簡略化されたものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。
すなわち、本発明の植物栽培装置は、野菜、穀物、豆類、果実、観賞用植物等のいかなる植物を栽培するものであっても良く、種、苗等のいかなる状態から生育を開始するもののでも良く、いかなる状態で生育を完了するものであっても良い。
また、本発明の植物栽培装置は、ビニールハウスや建物等の屋内、屋外のいずれに設置されるものであっても良く、日照、潅水、施肥等はいかなる方法で行われるものであっても良い。
また、本発明の植物栽培装置に用いる栽培トレイは、直接土壌を保持するものでも良く、ポット状の土壌や栽培地を保持するものであっても良く、水耕栽培、噴霧栽培等の栽培地となるものであっても良い。
また、本発明の植物栽培装置の作業ステーションにおける栽培に必要な作業は、養液のpH、EC、溶存酸素濃度などのセンシングを行って必要に応じて施肥、灌水等の作業を自動的に行うものであっても良い。
以下に、本発明の実施例である植物栽培装置について図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例である植物栽培装置100は、図1乃至図4に示すように、複数の植物株を栽培可能な栽培トレイ120を各々収容可能で、複数段および複数列に配置された栽培トレイ収容棚110と、栽培トレイ120を任意の栽培トレイ収容棚110に入出移動させる栽培トレイ移載機構150とを有し、最下段の栽培トレイ収容棚が栽培に必要な作業を行う作業ステーション130として構成されるとともに、栽培トレイ移載機構150には栽培トレイ120から植物株を個別に把持移動可能なハンドリング機構140が設けられている。
各段の栽培トレイ収容棚110および作業ステーション130は、横に2列設けられるとともに、栽培トレイ移載機構150は各段の2列の栽培トレイ収容棚110および作業ステーション130に対応して、2枚の栽培トレイ120を並べて載置可能に構成されている。
なお、図1、図2および図4には、栽培トレイ移載機構150およびハンドリング機構140の移動上限および下限を示すために、上方と下方の2か所に図示されている。
栽培トレイ移載機構150は、図5乃至図7に示すように、2枚の栽培トレイ120を並べて載置可能な移載棚152が、左右に設けられた昇降ガイド151に沿って上下に移動可能に構成されている。
昇降ガイド151に並行して昇降チェーン154が配置されており、移載棚152は、下面側に設けられた昇降駆動手段155によって昇降チェーン154に係合する昇降スプロケット153が回転駆動されることによって、上下に移動する。
移載棚152には、載置される2枚の栽培トレイ120の移動方向に対応してそれぞれ移載ローラ156が設けられており、また、移載棚152の上方には支持枠157を介してハンドリング機構140が設けられている。
なお、本実施例では、栽培トレイ収容棚110が2列に配置され、栽培トレイ移載機構150が昇降のみ行うように構成されているが、栽培トレイ収容棚110を多列とし、昇降ガイド151を水平方向に可動として栽培トレイ移載機構150を昇降および水平方向に移動可能に構成してもよく、そのことで、さらに大量の植物を栽培することが可能となる。
ハンドリング機構140は、図8乃至図10に示すように、X軸枠141、Y軸枠142、Z軸枠143、把持アーム回転手段144および把持アーム160を有しており、把持アーム160の先端が直交3軸と回転1軸の4軸制御される構造を有している。
すなわち、X軸枠141が栽培トレイ移載機構150の支持枠157上を栽培トレイ収容棚110の列方向(X方向)に移動可能であり、Y軸枠142がX軸枠141上をX方向に対して水平面内で直交する方向(Y方向)に移動可能であり、Z軸枠143がY軸枠142に対して垂直方向(Z方向)に移動可能であり、把持アーム160がZ軸枠143に固定された把持アーム回転手段144の下端に旋回可能となるよう構成されている。
なお、図8乃至図10には、把持アーム160の旋回を示すために6方向の位置が図示されている。
把持アーム160は、図11に示すように、一端に軸支部163、他端に把持爪駆動部164を有する旋回部161と、把持爪駆動部164の下方に設けられた1対の把持爪162とを有しており、軸支部163が把持アーム回転手段144の回転軸(図示せず)に固定されて旋回可能であり、1対の把持爪162が把持爪駆動部164によって開閉駆動可能に構成されている。
本実施例では、植物株Sは栽培トレイ120に保持される育苗ポットPに個別に植えられており、ハンドリング機構140の把持爪162が育苗ポットPを把持・開放して、栽培トレイ120上に載置あるいは撤去することで、各栽培トレイ120で栽培されている植物株Sを個別に間引きしたり他の栽培トレイ120に移動することが行われる。
以上のように構成された植物栽培装置100の動作について、図12乃至図15を基に説明する。
まず育苗初期の植物株Sが植えられた育苗ポットPが、育苗ポットPを密に配置できる初期栽培トレイ122に載置され、該初期栽培トレイ122が入出口を兼ねた作業ステーション130に載置される。
作業ステーション130に載置された初期栽培トレイ122は、栽培トレイ移載機構150に移され、任意の栽培トレイ収容棚110に収容される。
このとき、栽培トレイ移載機構150と作業ステーション130あるいは各栽培トレイ収容棚110との間の栽培トレイ120の移動をハンドリング機構140の把持爪162によって行うように構成することで、別個の栽培トレイ120の移載手段は不要となる。
例えば、図16、図17に示すように、栽培トレイ120の外枠に係合部123を設け、ハンドリング機構140の把持爪162にトレイ移動ピン165を設けて、トレイ移動ピン165を係合部123に設けられた孔に挿入することで、ハンドリング機構140の移動によって栽培トレイ120を押し引き方向に移動させることができる。
各栽培トレイ収容棚110においては、生育に必要な日照、温度、湿度等の環境が調整され、施肥、灌水に関しては適宜のタイミングで初期栽培トレイ122を栽培トレイ移載機構150によって作業ステーション130に移動させて行うことにより、設備が簡略化され、管理が容易となる。
作業ステーション130には、植物株Sの状態を検出する成長検出機構(図示せず)が設けられており、初期栽培トレイ122を栽培トレイ移載機構150によって作業ステーション130に移動させた際に間引きの必要があると判断された場合は、ハンドリング機構140の把持爪162によって、図12乃至図15に示すような育苗ポットPを疎に配置できる後期栽培トレイ121に育苗ポットPを移し替える。
このとき、図示の例では、ハンドリング機構140の把持爪162の移動範囲が栽培トレイ移載機構150の移載棚152上に限られるため、図示の状態ではなく、初期栽培トレイ122と後期栽培トレイ121がともに移載棚152に並べられて育苗ポットPの移し替え作業が行われる。
なお、初期栽培トレイ122に残る育苗ポットPの間隔が最適となるように移し替える育苗ポットPを選択することにより、初期栽培トレイ122の間引きされた状態で、そのまま、その後の後期の栽培に利用することができる。
また、成長検出機構をCCDカメラ等の画像撮像手段で構成し、大きさ情報や色情報から発育状態や病変等を判断して、良好な植物株Sから順に後期栽培トレイ121に移し替え、発育不良や病変等の認められる植物株Sを初期栽培トレイ122とともに排除するようにしても良い。
また、ハンドリング機構140を作業ステーション130側に設けても良く、ハンドリング機構140の把持爪162の移動範囲をY軸方向に拡張して栽培トレイ移載機構150の移載棚152と作業ステーション130あるいは各栽培トレイ収容棚110の間で育苗ポットPの移し替え作業を可能としても良い。
そうすることにより、他の栽培に関わる作業との手順や移し替え作業を行う位置の自由度が向上し、全体としての作業効率が向上する。
また、栽培トレイ移載機構150に成長検出機構を設けることで、栽培トレイ120を作業ステーション130まで移動させることなく間引きの必要の判断が可能となり、各栽培トレイ収容棚110の側方で移し替え作業を行って作業効率を向上させることができる。
さらに、上記実施例では、ハンドリング機構140の把持爪162が育苗ポットPを把持・開放するように構成されているが、育苗ポットPを用いずに栽培トレイ120に直に植物株を栽培する場合、ハンドリング機構140の把持爪162を、植物株Sを直接把持可能に構成することで、間引き作業を行うことが可能となる。
また、本実施例では、栽培トレイ移載機構150の正面側のみに複数段の栽培トレイ収容棚110を配置したが、背面側にも複数段の栽培トレイ収容棚110を配置しても良く、各栽培トレイ収容棚110を、Y方向に複数の栽培トレイ120が縦列に載置可能な長さとしても良い。
そうすることで、1つの栽培トレイ移載機構150、1つの作業ステーション130でより多くの栽培トレイ120に対して作業可能となり、よりスペース効率が向上する。
また、段ごとに栽培トレイ収容棚110の高さを異なるものとし、生育状況に応じて収容する段を変更するようにしても良い。
さらに、温度、湿度等を調整するために、全体をカバーで覆って空調機器から送風するようにしても良く、栽培トレイ収容棚110ごとに条件を変えるべく、仕切り等を設けても良い。
また、空調設備や電源設備は、最下段の栽培トレイ収容棚110の下のスペースに収容することで全体の設置面積を小さくすることができる。
以上説明したように、本発明によれば、栽培トレイから植物株を他の栽培トレイへ個別に移動することにより成長初期における無駄な空間を減らして単位空間当たりの栽培量を増加させてスペース効率を向上するとともに成長に応じた最適な環境を提供し、しかも、栽培トレイ収容棚の一部に構成した作業ステーションに栽培に必要な作業を集約して設備として簡略化されるなど、その効果は甚大である。
なお、栽培トレイ移載機構150の具体的な構成は、栽培トレイ120を任意の栽培トレイ収容棚110に入出移動させることが可能なものであれば、実施例のものに限定されず、いかなる構造であっても良い。
また、ハンドリング機構140の具体的な構成は、育苗ポットPあるいは植物株Sを把持・開放可能で移し替え可能なものであれば、実施例のものに限定されず、いかなる構造であっても良い。
100 ・・・植物栽培装置
110 ・・・栽培トレイ収容棚
120 ・・・栽培トレイ
121 ・・・後期栽培トレイ
122 ・・・初期栽培トレイ
123 ・・・係合部
130 ・・・作業ステーション
140 ・・・ハンドリング機構
141 ・・・X軸枠
142 ・・・Y軸枠
143 ・・・Z軸枠
144 ・・・把持アーム回転手段
150 ・・・栽培トレイ移載機構
151 ・・・昇降ガイド
152 ・・・移載棚
153 ・・・昇降スプロケット
154 ・・・昇降チェーン
155 ・・・昇降駆動手段
156 ・・・移載ローラ
157 ・・・支持枠
160 ・・・把持アーム
161 ・・・旋回部
162 ・・・把持爪
163 ・・・軸支部
164 ・・・把持爪駆動部
165 ・・・トレイ移動ピン
S ・・・植物株
P ・・・育苗ポット

Claims (10)

  1. 複数の植物株を栽培可能な栽培トレイと、複数段および複数列に配置されて前記栽培トレイを各々収容可能な複数の栽培トレイ収容棚と、前記栽培トレイを任意の栽培トレイ収容棚に入出移動させる栽培トレイ移載機構とを有する植物栽培装置において、
    前記栽培トレイから植物株を個別に把持移動可能なハンドリング機構を有することを特徴とする植物栽培装置。
  2. 前記ハンドリング機構が、栽培トレイ移載機構に載置された栽培トレイの植物株を把持移動可能に配置されていること特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。
  3. 前記複数の栽培トレイ収容棚の内の特定の栽培トレイ収容棚が、栽培に必要な作業を行う作業ステーションとして構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の植物栽培装置。
  4. 前記作業ステーションが、栽培トレイを外部から搬入および外部へ搬出する入出部を兼ねていることを特徴とする請求項3に記載の植物栽培装置。
  5. 前記作業ステーションが、栽培トレイで栽培される植物株の状態を検出する成長検出機構を有することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の植物栽培装置。
  6. 前記ハンドリング機構が、前記栽培トレイ移載機構に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の植物栽培装置。
  7. 前記栽培トレイ移載機構が、前記栽培トレイを複数同時に載置可能であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の植物栽培装置。
  8. 前記栽培トレイ移載機構が、栽培トレイで栽培される植物株の状態を検出する成長検出機構を有することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の植物栽培装置。
  9. 前記ハンドリング機構が、前記作業ステーションに設けられていることを特徴とする請求項3乃至請求項8のいずれかに記載の植物栽培装置。
  10. 前記成長検出機構が、画像撮像手段と該画像撮像手段により得られた画像データを処理、判断する画像処理手段とを有することを特徴とする請求項5乃至請求項9のいずれかに記載の植物栽培装置。
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