これは誘導形電力量計の前面で、今も多くの建物の階段に掛かっている種類のものだ。左ではアルミの円板が回り、その上の赤いマークが小窓の前を何度も通り過ぎる——六百回転で一キロワット時になる。円板の下では青い線が二本脈打つ：円板を回す負荷電流である。右にはローラー式の計量器があり、十分の一の位を数えるどの電力量計とも同じく最後の窓が赤く、そこの数字が次へと転がっていく。計量器の下には帯があり、赤い塗りが左から右へ 1.00 の目盛りまで進む——負荷がちょうど一キロワットなら一時間でこれだけたまる。右の大きな文字は単位記号で、どの言語でも同じであり、その下にはキロワット時が SI 単位でいくつになるかが書かれている。
エネルギー · 家庭、料金、電力業界
キロワット時
SI 外の組立単位 · 量：エネルギー · 1 kWh はちょうど 3.6 MJ
ジュールは教科書で知り、キロワット時は電気料金の明細で知る。だからこそ、国際単位系に属さない単位のなかで最もよく知られた単位である。その作りはこのうえなく素直だ：電力をキロワットで取り、時間を時で掛ける——算数はそれだけである。この素直さこそが、これをエネルギーの日常語にした：電気の売り手が売るべきは抽象的なエネルギーではなく、時間をかけた機器の仕事であり、両方の要素が肉眼で見える単位を選んだのである。
計量学から見ると、これは珍しい存在だ：SI の接頭語、SI のワット、SI 外の時から組み立てた単位で、国際度量衡委員会は使用を認めるものの SI には入れていない。それでも換算は最後の桁まで正確である。一時間はちょうど三千六百秒なので、一キロワット時はちょうど三・六メガジュールであり、丸めは一切ない。
この単位は請求書の中だけに生きているのではない。駆動用バッテリーの容量はキロワット時で、発電所の発電量はメガワット時やテラワット時で、一国全体の消費はペタワット時で表され、そのどの桁でも同じ便利さが保たれている：数字を見ればどれだけの電力でどれだけ動けるかがすぐ分かる。日常最大の混乱は、積を書くべきところに分数を書くときに起こる：電気ストーブの広告の「kW/h」はエネルギーでも電力でもなく、何ものでもない。
記号は kWh：接頭語「k」は小文字、「W」は大文字、「h」は小文字。完全な形 kW·h の乗算の点は省略してよいが、斜線に置き換えてはならない——点は積を、斜線は商を表す。「h」に終止符は付けない。単位記号であって語の略ではないからだ。単位の名称はキロワット時である。
キロワット時はエネルギー、キロワットは電力であり、互いに置き換えられない：電気ストーブの電力は二キロワットで、一晩に八キロワット時を消費する。「kW/h」はそもそも存在しない：電力を時間で割ると電力の変化の速さになり、家庭では意味のない量だ。アンペア時はさらに別物で、エネルギーではなく電荷を数え、電圧を掛けて初めてワット時になる。
01 · 定義
電力 × 時間キロワット時とは、出力一キロワットの源が一時間連続して動作する間に供給または消費するエネルギーである。一時間は三千六百秒、一ワットは毎秒一ジュールなので、一キロワット時は三・六メガジュールに等しい——近似ではなく正確な等式である。
大事なのは、電力と時間の積が無数の組み合わせで作れ、そのどれもが同じエネルギーを与えることだ。二キロワットの電気ケトルを三十分、半キロワットの洗濯機を二時間、四十ワットの冷蔵庫を一日使えば、いずれも同じ一キロワット時を消費する。感じ方はまるで違う：前者は轟音を立てて沸かし、後者は静かにうなって誰も気づかない。電力量計はそんな印象を気にしない——積を足し合わせるだけだ。
ここから、この単位の実用上の最大の価値が生まれる：二つの問いに一度に答えるのだ。エネルギーと電力が分かれば動作時間が出る——六十キロワット時のバッテリーは十五キロワットの負荷で四時間もつ。エネルギーと時間が分かれば電力が出る——月に二百五十キロワット時なら、平均して昼夜を問わず三百四十ワットあまりを使っていることになる。
厳密に言えば、電力量計が測るのは積ではなく積分である：住まいの電力は刻々と変わり、計器はその増分を休みなく足していく。誘導形の電力量計はこれを機械的に行う——電力が大きいほど円板は速く回り、回転数がたまったエネルギーになる——一方、電子式はパルスを数える。だがどちらも同じ数を出し、それに料金単価が掛けられる。
電気ケトルと冷蔵庫が同じマスに
この場面は単位の作りどおりに描かれている：横は時間、縦は電力、その間の赤い長方形がエネルギーだ。灰色の方眼は一マスがちょうど一キロワット時なので、エネルギーは目で数えられる：長方形がいくつのマスを覆うかが、たまったキロワット時の数になる。スライダーを動かせば、まるで違う形から同じ面積が簡単に作れる——電気ケトルのように高く細い形でも、冷蔵庫のように低く長い形でも——そして電力量計はそれらを区別できない。点線は一キロワット時の高さを示し、四つのボタンは実際の機器の長方形を置いてくれるので、比べる相手がある。
02 · 換算
エネルギーの単位 · 料金 · 電力と時間明細からジュールへ、そして元へ
ここの換算はすべて正確だ：一時間はちょうど三千六百秒、接頭語「キロ」はちょうど千なので、連鎖のどこにも丸めはない。近似になるのは、基準燃料の発熱量を使って定義された単位だけである。
二つ目のタブは電気料金と平均電力を計算し、三つ目はキロワットとキロワット時の永遠の混同を解きほぐす。
石炭換算トンと石油換算トンは約束ごとの単位で、それぞれ一キログラムあたり七千キロカロリーと一万キロカロリーと定められている。実際の石炭や石油はそれより多いこともあれば少ないこともある。そのため、これらを経た換算は統計や計画には向くが、特定の炉の計算には向かない。
| 量 | 値 | 注記 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
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04 · 測定器
円板 · パルス · クランプ · 検定何で積を足し合わせるか
アルミ円板の電力量計
二つのコイル——電流コイルと電圧コイル——がアルミ円板に渦電流を起こし、円板は電力に比例した速さで回る。そばの永久磁石がブレーキとなり、速さは気まぐれではなく正確に比例する。その先は純粋な機械だ：回転は計量器が足し合わせ、銘板には何回転で一キロワット時になるかが書いてある。計器は内部に計算素子を一つも持たずに電力の時間積分を求める。まさにそこが美しい。
パルス出力付き電子式電力量計
現代の計器は電圧と電流の瞬時値を毎秒千回掛け合わせ、その結果を積算してパルスを外へ出す：ふつうは一キロワット時あたり千パルスで、この数も筐体に印刷されている。こうした出力は検定にもスマートホームにも便利だ——一分間のパルスを数えれば瞬時電力が分かる。そのうえ電力量計は円板にはできなかったこともこなす：時間帯別にエネルギーを分け、負荷曲線を記録し、検針値を回線で送る。
クランプメーター、電力計、ストップウォッチ
住まい全体ではなく一台の機器の消費量が知りたいときは、定義どおりに進める：電力を測り、時間を掛ける。クランプは電線を切らずに電流を拾い、電力計は力率を考慮する——それがないとポンプや LED 電球の結果は大きく出る——あとはストップウォッチがあればよい。この方法は負荷が一定の機器に向き、周期的に動く機器には向かない：冷蔵庫なら一日じゅう見ていなければならず、それならコンセント式の電力計のほうが簡単だ。
基準電力量計付きの検定台
家庭用の電力量計は比較によって検定する：定格電流の数パーセントから全負荷まで、さまざまな電流で同じエネルギーをそれと基準器に流し、各段階でずれを読む。ずれは精度階級の許容差、ふつうは一から二パーセントに収まらなければならない。面白いことに、計器にとって最も難しいのは最も小さい電流だ：円板にかかるトルクは小さいのに、摩擦はまだ残っている。だから古い電力量計は、検針値を水増しするより待機電力を少なく数えることのほうが多い。
05 · 表記の規則
乗算の点、接頭語、大文字と小文字点であって分数ではない
組立単位なので、その表記はすべて部分どうしの掛け算の上に成り立っている。接頭語はワットにだけ付き、時には付かない。大文字と小文字の使い方はふつうどおり：接頭語「k」は小文字、ワットは大文字、時は小文字だ。
一つ目の誤りが最も多い：分数の線が積を商に変え、表記は何も意味しなくなる。二つ目と五つ目はエネルギーと電力を両方向に取り違えている——ストーブの電力はキロワットで、バッテリーの蓄えはキロワット時で表す。三つ目は時間をすっかり落としており、消費量の代わりに電力が出てくる。しかもありえない値で、二百五十キロワットは小さな工場の受電容量だ。四つ目は大文字と小文字の規則に反する：大文字の「K」はケルビン、大文字の「H」はヘンリーを意味する。
06 · 隣り合う単位
ジュール · ワット · アンペア時キロワット時には近い親戚が三つあり、まさにそれらと混同される：ジュールは SI 単位で表した同じ量、ワットは因子の一つ、アンペア時は見た目が似ているが電荷の組立単位だ。
国際単位系のエネルギーの単位。一キロワット時はちょうど三・六メガジュールを含むので、両者の行き来は精度を失わない単純な掛け算である。
積と最もよく取り違えられる因子。ワットは「どれだけ速く」に、キロワット時は「全部でどれだけ」に答える。前者は機器の銘板に印刷され、後者は請求書とともにやってくる。
同じ型で作られているため紛らわしい：数えるのはエネルギーではなく電荷で、電圧を掛けて初めてワット時になる。だから電圧の違う二つのバッテリーをアンペア時で比べても意味がない。
Simetrium のカードには、ジュール、ワット、アンペア時、石炭換算トンが並んでいる——エネルギーの請求書の算数はすべてこれらから組み立てられる。
07 · 歴史の部
アーカイブ · 1882 → 1889 → 1960 → 現在電気の売り手はどうやって単位を発明したか
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赤い形は三十六分間動いた二キロワットの電気ケトル、青い形は二時間四十分動いた四百五十ワットのポンプだ。面積は等しく、どちらの場合も電力量計は同じ一・二キロワット時の増加を示す。方眼の一マスは一キロワット時の十分の一なので、エネルギーは説明文ではなくマスの中に直接見える。この分かりやすさこそが、一世紀半にわたってこの単位を日常の中に留めてきた。
なぜジュールはこれに取って代われなかったのか
国際度量衡委員会はキロワット時を、単位系には属さないが使用が認められる単位に数え、その理由をありのままに説明している：この単位は経済生活にあまりに深く根を下ろしており、廃止できない。一世紀半のあいだに料金表、契約、国の統計、技術文書がこれを土台にしてきた。置き換えればどんな計量上の整理よりも高くつき、誰の得にもならない。
惰性だけの話でもない。キロワット時が便利なのは、まさに二つの因子がそこに見えているからだ：バッテリーが六十キロワット時だと読めば、運転者は十五キロワットの負荷なら四時間走れるとすぐに計算できる。一方、二百十六メガジュールと言われても何も分からない。計算の構造を自らのうちに保つ単位は、形式的に整った単位よりも人の役に立つ。
計量学にとっても得がある。時は正確に定義されているので換算は誤差を生まず、電力量計はキロワット時、熱工学はメガジュールという混在した計算もきれいに割り切れる。こうして、SI の接頭語、SI のワット、SI 外の時から成る最も有名な組立単位は平和に暮らしている：単位系と争わず、ただ使う人との会話で扱いやすいだけなのだ。
カタログ · 測定単位
それぞれの量に一つの要覧
SI 基本単位が七つ、固有の名を持つ組立単位が二十二、そして技術も暦も成り立たない体系外の量。
エネルギー、電力、料金
開いているデータ表を強調SI 基本単位
強調したのはキロワット時を構成する単位住まいの機器
カードが計算したエネルギー、金額、メガジュール| 計器 | 仕事率 | 時間 | 1 回あたり | 月あたり | 月あたり MJ | 単価で | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {p} | {t} | {once} | {month} | {mj} | {cost} | {note} |
最初の三列を除くすべての列は電力と時間から計算されており、表はたいてい意外に思われることをはっきり示している：二キロワットを超える電気ケトルのほうが、四十五ワットの冷蔵庫より月の消費が少ない。前者は数分しか動かず、後者は七百三十時間すべて動くからだ。単位が言っているのはまさにこれである：大事なのは機器の電力の大きさではなく、「電力—時間」の平面でどれだけの面積を覆うかだ。