WO2007142060A1 - 電子機器及びコネクタの嵌合方法 - Google Patents

Abstract

　本発明の電子機器（３０）は、電源の供給機能を有する外部機器（４１）の電源供給用コネクタ（４０）に接続される外部機器接続用コネクタ（３３）と、外部機器から外部機器接続用コネクタを経て供給された電源により所定の動作を行う電子回路（３１）と、外部機器接続用コネクタに設けられると共に外部機器接続用コネクタと電子回路との間に電気的に接続された電磁石（３２）とを備える。電磁石は、外部機器から供給される電源電流が流れることにより磁力を発生し、電源供給用コネクタの磁性体で形成された所定の部位を吸引することにより、外部機器接続用コネクタと電源供給用コネクタとの嵌合状態を保持するため、嵌合状態が確実になる。その一方、外部機器の電源電流の供給が停止されたとき、嵌合状態が解除されるので、外部機器接続用コネクタから電源供給用コネクタを容易に抜くことができ、破損を防止できる。

Description

明 細 書

電子機器及びコネクタの嵌合方法

技術分野

[0001] 本願は、 2006年 6月 2日に出願された日本出願特願 2006— 155426号を基礎と する優先権を主張し、その日本出願の開示は参照によりすベてここに取り込まれる。

[0002] この発明は、電子機器及びこの電子機器に用いられるコネクタの嵌合方法に係り、 より具体的には、外部機器接続用コネクタに電源供給用コネクタを接続する場合に 適用して好適な電子機器及びコネクタの嵌合方法に関する。

背景技術

[0003] 携帯電話機では、装着されている充電式電池を充電する場合、外部機器接続用コ ネクタに充電器の電源供給用コネクタが接続される。携帯電話機の筐体は、近年で は、従来にも増して小形化及び薄型化されてきているため、これらのコネクタも小形 化及び薄型化されている。コネクタの小型化及び薄型化と物理的な強度との関係は 反比例する傾向にあるため、コネクタの抜き差し時にコネクタあるいは周辺部が破損 することがあるという問題点がある。このため、たとえば、各コネクタの材質を従来のプ ラスチックから金属に変更するなど、破損の防止対策が講じられている。

[0004] この種の携帯電話機としては、たとえば図 6に示すものがあった。

この携帯電話機 1は、たとえば折り畳み型の筐体を有し、図 6に示すように、ユニット 2と、ユニット 3と、ヒンジ部 4とを備えている。ユニット 2は、前面に表示部 5及びレシ一 ノ 6を備えている。ユニット 3は、前面にマイク 7及び操作キー 8a, 8b、及び端面にコ ネクタ 9を備え、内部には、図示しない制御部及び充電式電池を備えている。そして 、ユニット 2の前面とユニット 3の前面とが向かい合う態様でユニット 2とユニット 3とがヒ ンジ部 4を介して折り畳まれるように構成されている。

[0005] また、この携帯電話機 1には、上記充電式電池を充電するための ACアダプタ 10が 付属している。 ACアダプタ 10には、 AC電源プラグ 11、ケーブル 12、プラグ 13、及 び注意事項表示札 14が設けられている。充電時には、プラグ 13がコネクタ 9に接続 される。注意事項表示札 14には、プラグ 13の着脱 (抜き差し)操作に関する注意事 項が表示されている。この ACアダプタ 10は、たとえば、リチウムイオン電池で構成さ れた上記充電式電池の規格に対応した充電電圧 4. 2V/1000mAの電源を供給 する。

[0006] 図 7に示すように、携帯電話機 1のコネクタ 9は、鉄金属ケース 9aを有している。この 鉄金属ケース 9aの所定の部位には、金属爪受け切掛け 9bが設けられている。一方、 ACアダプタ 10のプラグ 13には、鉄金属爪 13a及び金属爪リリースフック 13bが設け られている。コネクタ 9とプラグ 13とが嵌合されるとき、プラグ 13の鉄金属爪 13aがコ ネクタ 9の金属爪受け切掛け 9bに嵌ることにより、嵌合が確実に行われ、電気的特性 が確保される。コネクタ 9からプラグ 13を抜くときには、金属爪リリースフック 13bを摘 むことにより、鉄金属爪 13aが金属爪受け切掛け 9bから開放される。

[0007] 図 8に示すように、携帯電話機 1は、電源部 20を有している。電源部 20は、充電回 路 21と、バッテリ 22とを備えている。また、携帯電話機 1には、図 6中のプラグ 13を介 して ACアダプタ 10が接続されている。そして、 ACアダプタ 10から、プラグ 13の +側 端子 VCHG及びグラウンド側端子 GND、及び携帯電話機 1のコネクタ 9を介して携 帯電話機 1の電源部 20に電源が供給されるようになっている。

[0008] 図 9に、図 8中のバッテリ 22の充電電流特性の例を示す。縦軸は充電電流 ICHG 又は電池電圧 V、横軸は充電時間 Tを示して!/、る。

図 9に示すように、充電開始直後の予備充電期間 Tでは、充電回路 21の制御によ

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り、ノ ッテリ 22の予備充電が行われ、バッテリ 22の電圧値 (電池電圧） eと時間の関係 が監視されて異常の有無が確認される。電圧値 eが規定値を満たし、正常であれば、 急速充電期間 Tに移行する。急速充電期間 Tでは、約 1000mAの充電電流 ICHG 力 Sバッテリ 22に供給されて定電流駆動が行われ、充電電圧を 4. 2V付近まで急速に 持ち上げて充電が行われる。この後、電圧値 eが定格値の 4. 2Vの近傍になったとき 、トリクル充電期間 Tに移行する。トリクル充電期間 Tでは、 ACアダプタ 10とバッテリ

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22との電圧差に応じた充電電流 ICHGがバッテリ 22に供給されて定電圧駆動が行 われ、この電圧差が徐々に少なくなると共に、充電電流も少なくなつていく。 F点にお いて電圧差がなくなったとき、充電完了となる。このときの充電電流値は、ゼロである [0009] 上記の携帯電話機 1の他、関連する技術としては、たとえば、文献 1 (特開 2005— 045490)に記載されたものがある。

文献 1に記載された携帯端末機器のコネクタ構造では、コネクタ本体に電磁石が取 り付けられていると共に、コネクタ接続口にこの電磁石に吸着される金属片が取り付 けられている。そして、スィッチ回路により、携帯端末機器本体から出力される制御信 号に基づ!/、て電磁石への通電/非通電が切り替えられる。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] しかしながら、上記の携帯電話機には、次のような問題点があった。

図 7に示す携帯電話機 1では、プラグ 13の鉄金属爪 13aがコネクタ 9の金属爪受け 切掛け 9bに嵌ることにより、コネクタ 9とプラグ 13とが嵌合される。また、金属爪リリー スフック 13bを摘むことにより、鉄金属爪 13aが金属爪受け切掛け 9bから開放され、コ ネクタ 9からプラグ 13が抜かれる。このとき、プラグ 13を抜く操作を正しく行わないと、 鉄金属爪 13aが金属爪受け切掛け 9bから開放されず、固定されたままとなる。このた め、さらにプラグ 13に無理に力を入れて抜こうとする"こじり"動作を伴い、コネクタ 9及 びプラグ 13を破損してしまうという問題点がある。この対策として、プラグ 13や注意事 項表示札 14に金属爪リリースフック 13bの操作に対する注意事項が表示されている 1S 抜本的な対策にはならない。特に、海外では、金属爪リリースフック 13bの操作が 日本国内の習慣と異なる場合が多いため、プラグ 13を抜く操作時に、コネクタ 9又は プラグ 13を破損することが多い。

[0011] また、文献 1に記載された携帯端末機器のコネクタ構造では、携帯端末機器本体 力、ら出力される制御信号に基づいて電磁石への通電/非通電が切り替えられるもの であるため、この発明と目的は類似している力 構成が異なっている。

[0012] この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、外部機器接続用コネクタから電 源供給用コネクタを外すときに、各コネクタの破損が防止される電子機器及びコネク タの嵌合方法を提供することを目的として!/、る。

課題を解決するための手段

[0013] 上記課題を解決するために、この発明は、電源の供給機能を有する外部機器の電 源供給用コネクタに接続され、前記外部機器から電源の供給を受けるための外部機 器接続用コネクタと、前記外部機器から前記外部機器接続用コネクタを経て供給さ れた電源により所定の動作を行う電子回路と、前記外部機器接続用コネクタに設けら れると共に前記外部機器接続用コネクタと前記電子回路との間に電気的に接続され 、前記外部機器から供給される電源電流が流れることにより磁力を発生し、前記電源 供給用コネクタの磁性体で形成された所定の部位を吸弓 Iすることにより、前記外部機 器接続用コネクタと前記電源供給用コネクタとの嵌合状態を保持する電磁石とを備え

[0014] また、この発明は、電源の供給機能を有する外部機器の電源供給用コネクタを、前 記外部機器から電源の供給を受ける電子機器の外部機器接続用コネクタに嵌合す るステップと、二つのコネクタを嵌合して前記外部機器から前記電子機器の電子回路 に電源電流が流れることにより、前記外部機器接続用コネクタに設けられると共に前 記外部機器接続用コネクタと前記電子回路との間に電気的に接続された電磁石が 磁力を発生し、前記電源供給用コネクタの磁性体で形成された所定の部位を吸引し て、前記外部機器接続用コネクタと前記電源供給用コネクタとの嵌合状態を保持す るステップとを備える。

発明の効果

[0015] この発明では、外部機器接続用コネクタに電磁石が設けられ、外部機器から供給さ れる電源電流が流れることにより電磁石が磁力を発生し、外部機器の電源供給用コ ネクタの磁性体を吸引して、外部機器接続用コネクタと電源供給用コネクタとの嵌合 状態を保持するため、嵌合状態が確実になる。その一方、外部機器の電源電流の供 給が停止されたとき、嵌合状態が解除されるので、外部機器接続用コネクタから電源 供給用コネクタを容易に抜くことができ、破損を防止できる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]図 1は、この発明の第 1の実施例である電子機器の要部の電気的構成を示す 回路図である。

[図 2]図 2は、図 1中のコネクタ及びプラグの要部の構造を示す図である。

[図 3]図 3は、図 2中のバッテリの充電電流特性の例を示す図である。 [図 4]図 4は、この発明の第 2の実施例である携帯電話機の要部の電気的構成を示 す回路図である。

[図 5]図 5は、図 2中のコネクタの構成の変形例を示す図である。

[図 6]図 6は、本発明に関連する携帯電話機の筐体が折り畳み式に構成されている 場合の開状態を示す外観図である。

[図 7]図 7は、図 6中のコネクタ及びプラグの要部の構造を示す図である。

[図 8]図 8は、図 6中の携帯電話機の要部の電気的構成及び ACアダプタを示す図で ある。

[図 9]図 9は、図 8中のバッテリの充電電流特性の例を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例 1

[0018] 図 1に、この発明の電子機器の第 1の実施例である携帯電話機 30の要部の電気的 構成を示す。

この携帯電話機 30は、電源部（電子回路） 31、電磁石 32及びコネクタ（外部機器 接続用コネクタ） 33を有している。電源部 31は、充電回路 34と、バッテリ 35 (充電式 電池）とを備えている。電磁石は、コネクタ 33と電源部 31との間に直列に電気的に接 続されている。また、携帯電話機 30には、プラグ (電源供給用コネクタ） 40を介して A Cアダプタ 41 (外部機器、充電用電源装置）が接続されている。 ACアダプタ 41は、 携帯電話機 30に対する電源の供給機能を有している。コネクタ 33は、 ACアダプタ 4 1から電源の供給を受けるためのものである。そして、 ACアダプタ 41から、プラグ 40 の +側端子 VCHG及びグラウンド側端子 GND、携帯電話機 30のコネクタ 33及び電 磁石 32のコイル 32bを介して携帯電話機 30の電源部 31に電源が供給されるように なっている。

[0019] 電磁石 32は、鉄芯 32aにコイル 32bが巻回されて構成されている。特に、この実施 例では、電磁石 32は、コネクタ 33に付随して又はコネクタ 33の近傍に設けられ、 AC アダプタ 41から供給される電源電流が流れることにより磁力を発生し、プラグ 40の所 定の部位が磁性体 (鉄金属）で構成されている場合に、この磁性体を吸引することに より、コネクタ 33との嵌合状態を保持する。充電回路 34は、 ACアダプタ 41からコネク タ 33を経て電源の供給を受けてバッテリ 35を充電するとき、電源の電圧とバッテリ 35 の電圧との電圧差が所定値以上となる急速充電期間 Tでは、電磁石 32を所定の電 流値の充電電流 ICHGで定電流駆動して、プラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態を一 定に保持する。また、充電回路 34は、上記電圧差が上記所定値よりも小さくなるトリク ル充電期間 Tでは、電磁石 32を電圧差に対応した電流値の充電電流 ICHGで駆

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動してプラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態を漸次弱め、電圧差がなくなる充電終了 時 Fには、充電電流 ICHGが流れなくなる特性を利用し、充電電流 ICHGの供給を 停止して嵌合状態を解除する。

[0020] 図 2に示すように、 ACアダプタ 41のプラグ 40は、所定の部位に鉄金属部 (磁性体）

40aが設けられている。一方、携帯電話機 30のコネクタ 33は、プラグ 40と嵌合する 鉄金属ケース（磁性体ケース） 33aを有し、この鉄金属ケース 33aに隣接して電磁石 3 2が配置されている。例えば、コネクタ 33とプラグ 40とが嵌合されたとき、プラグ 40の 鉄金属部 40aと対向するコネクタ 33上の位置に、電磁石 32が配置されるようにしても よい。

[0021] 図 3に、図 2中のバッテリ 35の充電電流特性の例を示す。縦軸は充電電流 ICHG 又は電池電圧 V、横軸は充電時間 Tを示している。この図 3を参照して、携帯電話機 30に用いられるコネクタの嵌合方法の処理内容について説明する。

携帯電話機 30では、電磁石 32が、 ACアダプタ 41から供給される電源電流が流れ ることにより磁力を発生し、 ACアダプタ 41のプラグ 40の鉄金属部 40aが吸引される ことにより、プラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態が保持される。

[0022] すなわち、図 3に示すように、充電開始直後の予備充電期間 Tでは、充電回路 34

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の制御により、バッテリ 35の予備充電が行われ、バッテリ 35の電圧値（電池電圧） eと 時間の関係が監視されて異常の有無が確認される。電圧値 eが規定値を満たし、正 常であれば、急速充電期間 Tに移行する。急速充電期間 Tでは、約 1000mAの充 電電流 ICHGがバッテリ 35に供給され、充電電圧を 4. 2V付近まで急速に持ち上げ て充電が行われる。このとき、電磁石 32が定電流駆動され、プラグ 40とコネクタ 33と の嵌合状態が一定に保持される。この後、電圧値 eが定格値の 4. 2Vの近傍になつ たとき、トリクル充電期間 Tに移行する。トリクル充電期間 Τでは、 ACアダプタ 41とバ ッテリ 35との電圧差に応じた充電電流 ICHGがバッテリ 35に供給されると共に電磁 石 32が定電圧駆動され、電圧差が徐々に少なくなると共に、充電電流 ICHGも少な くなつていき、プラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態が漸次弱められる。そして、 F点に おいて電圧差がなくなったとき、充電完了となると共に電磁石 32の動作が停止して プラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態が解除される。このときの充電電流 ICHGの値は 、ゼロである。

[0023] ここで、電磁石 32で発生する磁力 Bは、次式（1 )で表される。

Β = μ - N - ICHG · · · ( 1 )

ただし、

μ；透磁率

Ν ;コイル 32bの巻き数

ICHG ;充電電流値

μ = μ θ · μ s

μ θ；真空の透磁率

β ；比透磁率

この式（1 )により、磁力 Βがコイル 32bの巻き数、充電電流 ICHGの大きさに比例す ること力 S分力、る。

[0024] 以上のように、この第 1の実施例では、電磁石 32がコネクタ 33の鉄金属ケース 33a に隣接して配置される。そして、ノ ッテリ 35の充電時に ACアダプタ 41から供給され る電源電流が流れることにより電磁石 32が磁力を発生してプラグ 40の鉄金属部 40a が吸引され、プラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態が保持される。その後、充電が完了 したときに電磁石 32の動作が停止して、プラグ 40とコネクタ 33との嵌合状態が解除 される。このため、コネクタ 33からプラグ 40を容易に抜くことができ、破損が防止され 実施例 2

[0025] 図 4に、この発明の電子機器の第 2の実施例である携帯電話機 30Aの要部の電気 的構成を示す。この図 4には、第 1の実施例を示す図 1中の要素と共通の要素には 共通の符号が付されている。

携帯電話機 30Aでは、図 1中の電源部 31及びコネクタ 33に代えて、異なる構成の 電源部（電子回路） 31A及びコネクタ（外部機器接続用コネクタ） 33Aが設けられて いる。コネクタ 33Aは、 USB (Universal Serial Bus)規格に準拠している。コネクタ 33 Aには、電磁石 32が隣接して配置されている。また、コネクタ 33Aには、 USB規格に 準拠したプラグ 50を介して、外部機器であるパーソナルコンピュータ（PC、ノ ソコン） 51が接続されている。プラグ（電源供給用コネクタ） 50は、コネクタ 33Aとの図示しな い嵌合部が鉄金属で構成されている。コネクタ 33Aは、パソコン 51から電源の供給を 受けるためのものである。そして、パソコン 51からプラグ 50の +側端子 VBUS及びグ ラウンド側端子 GND、携帯電話機 30Aのコネクタ 33A及び電磁石 32のコイル 32bを 介して携帯電話機 30Aの電源部 31Aに電源電流 IVBUSが供給されるようになって いる。この電源は、 USB規格の仕様に基づき、電圧が 5V、及び供給電流が 100mA 又は 500mAである。電源部 31Aは、 USB回路 36を有している。 USB回路 36は、 供給された電源により動作し、プラグ 50の端子 D + , D—を介してパソコン 51との間 で所定のデータ通信を行う。他は、図 1と同様の構成である。

[0026] この携帯電話機 30Aでは、電磁石 32がコネクタ 33Aに隣接して配置されている。

パソコン 51との間のデータ通信時にパソコン 51から供給される電源電流が流れるこ とにより電磁石 32が磁力を発生してプラグ 50の嵌合部（鉄金属）が吸引され、プラグ 50とコネクタ 33Aとの嵌合状態が保持される。その後、通信が完了したときに電磁石 32の動作が停止して、プラグ 50とコネクタ 33Aとの嵌合状態が解除される。このため 、コネクタ 33Aからプラグ 50を容易に抜くことができ、破損が防止される。

[0027] 以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上記実施 例に限られるものではなぐこの発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあ つても、この発明に含まれる。

たとえば、図 5に示すように、電磁石 32は、図 2中の鉄芯 32aに代えて、鉄金属ケー ス 33aの周囲にコイル 32bを巻回することにより構成しても良い。これにより、鉄金属 ケース 33aの内部に磁束が発生し、プラグ 40との嵌合状態がより確実になる。また、 上記実施例では、電子機器が携帯電話機であるカ、たとえば、 PDA (Personal Digit al Assistants )などでも良い。また、コネクタ 33の鉄金属ケース 33aは、嵌合されたプ ラグ 40が電磁石 32により吸引される構成となっていれば良い。すなわち、鉄金属ケ ース 33aの素材は磁性体であればよぐ図 5の変形例を除き、たとえばプラスチックな どの素材で構成しても良い。また、携帯電話機の筐体は、折り畳み型に限らず、たと えば、スライド型やストレート型でも良い。

産業上の利用可能性

この発明は、携帯電話機の他、電源の供給機能を有する外部機器から電源の供給 を受けるための外部機器接続用コネクタを有する電子機器全般に適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 電源の供給機能を有する外部機器の電源供給用コネクタに接続され、前記外部機 器から電源の供給を受けるための外部機器接続用コネクタと、

前記外部機器から前記外部機器接続用コネクタを経て供給された電源により所定 の動作を行う電子回路と、

前記外部機器接続用コネクタに設けられると共に前記外部機器接続用コネクタと前 記電子回路との間に電気的に接続され、前記外部機器から供給される電源電流が 流れることにより磁力を発生し、前記電源供給用コネクタの磁性体で形成された所定 の部位を吸弓 Iすることにより、前記外部機器接続用コネクタと前記電源供給用コネク タとの嵌合状態を保持する電磁石と

を備えることを特徴とする電子機器。

[2] 前記電子回路は、充電式電池と、前記充電式電池を充電するための充電回路とを 備え、

前記外部機器は、前記充電式電池を充電するための電源の供給機能を有する充 電用電源装置であり、

前記充電回路は、前記充電用電源装置から前記外部機器接続用コネクタを経て 電源の供給を受けて前記充電式電池を充電するとき、電源と前記充電式電池との電 圧差が所定値以上となる急速充電期間では、前記電磁石を所定の電流値の充電電 流で定電流駆動して、前記電源供給用コネクタと前記外部機器接続用コネクタとの 嵌合状態を一定に保持し、電圧差が所定値よりも小さくなるトリクル充電期間では、 前記電磁石を電圧差に対応した電流値の充電電流で駆動して前記電源供給用コネ クタと前記外部機器接続用コネクタとの嵌合状態を漸次弱め、電圧差がなくなる充電 終了時には、充電電流の供給を停止して嵌合状態を解除するようになされていること を特徴とする請求項 1記載の電子機器。

[3] 前記電磁石は、前記外部機器接続用コネクタに付随して設けられていることを特徴 とする請求項 1記載の電子機器。

[4] 前記電磁石は、前記外部機器接続用コネクタの近傍に配置されていることを特徴と する請求項 1記載の電子機器。

[5] 前記電磁石は、前記外部機器接続用コネクタと前記電源供給用コネクタとが嵌合さ れたときに前記電源供給用コネクタの磁性体で形成された所定の部位と対向する前 記外部機器接続用コネクタ上の位置に配置されていることを特徴とする請求項 1記載 の電子機器。

[6] 前記外部機器接続用コネクタは、前記電源供給用コネクタと嵌合する磁性体ケー スを備え、

前記電磁石は、前記磁性体ケースの周囲に巻回され、前記外部機器から供給され る電源電流が流れるコイルを備えることを特徴とする請求項 1記載の電子機器。

[7] 前記外部機器接続用コネクタは、 USB規格に準拠して構成されていることを特徴と する請求項 1記載の電子機器。

[8] 電源の供給機能を有する外部機器の電源供給用コネクタを、前記外部機器から電 源の供給を受ける電子機器の外部機器接続用コネクタに嵌合するステップと、 二つのコネクタを嵌合して前記外部機器から前記電子機器の電子回路に電源電 流が流れることにより、前記外部機器接続用コネクタに設けられると共に前記外部機 器接続用コネクタと前記電子回路との間に電気的に接続された電磁石が磁力を発生 し、前記電源供給用コネクタの磁性体で形成された所定の部位を吸引して、前記外 部機器接続用コネクタと前記電源供給用コネクタとの嵌合状態を保持するステップと を備えることを特徴とするコネクタの嵌合方法。

[9] 保持するステップは、

電源と前記電子回路の充電式電池との電圧差が所定値以上となる急速充電期間 において、前記電磁石を所定の電流値の充電電流で定電流駆動して、前記電源供 給用コネクタと前記外部機器接続用コネクタとの嵌合状態を一定に保持するステップ と、

電圧差が所定値よりも小さくなるトリクル充電期間において、前記電磁石を電圧差 に対応した電流値の充電電流で駆動して、前記電源供給用コネクタと前記外部機器 接続用コネクタとの嵌合状態を漸次弱めるステップと

を備えることを特徴とする請求項 8記載のコネクタの嵌合方法。

[10] 電圧差がなくなる充電終了時において、前記電磁石に充電電流の供給を停止して 嵌合状態を解除するステップをさらに備えることを特徴とする請求項 9記載のコネクタ の嵌合方法。