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太陽熱蒸留器は、太陽の熱を利用して水を蒸発させ、冷却・回収することで、水に溶け込んだ物質を含む水を蒸留し、浄化します。飲料水が入手困難な地域で、汚れた水や植物を日光に当ててきれいな水を得るために利用されています。
蒸留器の種類には、大型の集光型太陽熱蒸留器と凝縮式蒸留器がある。太陽熱蒸留器では、不純物を含む水が集熱器の外側に貯蔵され、透明な集熱器を通して差し込む太陽光によって蒸発する。純粋な水蒸気は、集熱器の冷たい内面で凝縮し、タンクに滴り落ちる。
蒸留は、自然界で雨が降る仕組みを再現したものです。太陽のエネルギーによって水が加熱され、蒸発します。水が蒸発すると、その水蒸気が上昇し、冷えると再び水に凝縮します。この過程で、塩分や重金属などの不純物が除去され、微生物も除去されます。こうして、純粋な（飲用可能な）水が得られます。
結露防止装置は、インカ以前の人々がアンデス山脈に住んでいた時代から使われてきた。
1952年、アメリカ軍は海上で遭難したパイロットのために携帯型太陽熱蒸留器を開発した。これは、側面に柔軟なチューブが付いた、直径610ミリメートル（24インチ）の膨張式浮遊プラスチックボールが特徴だった。内側のバッグは外側のバッグの取り付けポイントから吊り下げられている。海水はボールの首の開口部から内側のバッグに注がれる。真水は側面のチューブを使って取り出される。 1日あたり1.4リットル（1.5米クォート）から2.4リットル（2.5米クォート）の真水が生産された。[ 1 ]同様の蒸留器は一部の救命いかだサバイバルキットに含まれているが、手動逆浸透脱塩装置がほとんど取って代わっている。[ 2 ]
現在、アルゼンチン陸軍では、アンデス山脈の乾燥した国境地帯で1週間以上にわたる長期パトロールを実施することが想定される特殊部隊向けに、水分トラップで水を収集する方法が教えられている。
集水器を穴の底に設置します。穴の中に枝を垂直に立てます。枝は穴の縁から突き出るほど長く、漏斗状になって水を集水器に導きます。次に、枝や葉、草などを使って、この漏斗の上に蓋を作ります。水は毎朝集められます。
この方法は、容器、漏斗、蓋に露や霜が形成されることを利用しています。形成された露は漏斗の外側に集まり、流れ落ちて容器の中に入り込みます。通常、この水は朝日に照らされて蒸発してしまいますが、蓋が蒸発する水を閉じ込め、容器内の湿度を高めることで、水の損失量を減らします。また、蓋によってできる日陰は容器内の温度を下げるため、蒸発による水の損失率をさらに低減します。
太陽蒸留器は、2～4個の石、プラスチックフィルムまたは透明ガラス、漏斗を作るための中央の重り、および凝縮水を入れる容器で作ることができます。[ 3 ]より良い材料を使用すると効率が向上します。1枚のプラスチックシートで枝や葉を置き換えることができます。プラスチックは防水性があり、水蒸気が逃げるのを防ぐため、効率が向上します。シートは石または土で四方を地面に固定します。シートの中央に重りを付けると漏斗になります。凝縮水はそこから容器に流れ落ちます。ピット蒸留に関するある研究では、蓋を30度の角度に傾けると最も多くの水が捕集されることがわかりました。最適な水の深さは約25ミリメートル（1インチ）でした。[ 4 ]
光合成の際、植物は蒸散によって水分を放出します。葉のついた木の枝を透明なプラスチックで覆うことで水を得ることができます。[ 5 ]木から放出される水蒸気を捕らえます。[ 6 ]プラスチックによって光合成が継続されます。
2009年の研究では、プラスチックの角度を変えたり、外気温よりも内気温を高くしたりすることで、生産量が向上することが示された。
水分が除去されないと、枝の周囲の水蒸気圧が非常に高くなり、葉が蒸散できなくなるため、頻繁に水分を除去する必要が生じる。
あるいは、草の塊や小さな低木を袋の中に入れることもできます。葉は定期的に交換する必要があり、特に葉が根こそぎ抜けてしまった場合はなおさらです。
袋に最大限の日光が当たると、効率が最も高くなります。柔らかく果肉の多い根は、最小限の労力で最大限の水分を抽出できます。
芯式太陽蒸留器は、傾斜した屋根を持つ気密性の高いガラス製の箱です。[ 7 ]上部から水が注ぎ込まれます。太陽光によって加熱され、蒸発します。水はガラスの下面に凝縮し、底部の接続パイプに流れ込みます。芯が水をいくつかの層に分け、表面積を増やします。芯の数が多いほど、水に伝わる熱量が増えます。
より多くの熱を吸収するために、芯を黒く塗ることもできます。ガラスはプラスチックよりも高温での熱吸収量が少ないですが、柔軟性は劣ります。
プラスチック製のネットを使えば、水が容器に落ちる前に受け止めることができ、温まる時間を長く確保できる。
塩水やその他の汚染水を蒸留する際に、染料を加えることで吸収される太陽光の量を増やすことができる。
逆式水蒸気凝縮器は、太陽熱で温められた周囲の空気と装置との温度差を利用して、周囲の水蒸気を凝縮します。このような装置の一つは、外部電源なしで水を生成できます。上部には逆円錐があり、空気中の周囲の熱をそらし、箱の上部表面に日光が当たらないようにします。この表面は、ポリマーと銀の多層コーティングが施されたガラス板です。[ 8 ]
表面の加熱を抑えるために太陽光を反射します。反射されなかった残留熱は特定の（赤外線）波長で再放出され、大気を通過して宇宙空間に放出されます。ボックス内は周囲温度より最大15 ℃（27 °F）低くなることがあります。これにより結露が促進され、天井に集まります。この天井は超疎水性材料でコーティングされているため、結露水は水滴となってコレクターに落ちます。テストシステムでは、 10cm （3.9インチ）の表面を使用して、1日あたり4.6ml （0.16US液量オンス）の水、または1日あたり約1.3L/m2 （ 0.28ガロン/平方フィート）の水が得られました。[ 8 ]
傾斜型太陽蒸留器は、短波の太陽放射を透明なガラス板を通して通過させ、蒸留器内部の加熱された砂と水から放出される長波の太陽放射を閉じ込めることで機能します。[ 9 ]この閉じ込められた熱によって水温が上昇し、蒸発速度が速くなります。発生した水蒸気はガラス板の内面で凝縮し、水路を使って集められます。このタイプの蒸留器は、汽水源から飲料水を生産したり、フッ素除去の有効性を検証したりするために利用されます。この方法の変形である土水蒸留法では、乾燥地帯で湿った砂や土を使って水を抽出します。傾斜型蒸留器内部では、安定した水層を維持し、溢れを防ぐために砂が使用されます。砂がない場合、供給水の自由表面の高さが収集水路の高さを超えると、水が溢れてしまいます。 [ 9 ]
結露トラップは、既存の水源や供給源を拡張または補完するための手段です。直径40cm 、深さ30cmのトラップは、1日あたり約100～150mLの結露水を回収できます。
容器を設置する前にピットに排尿することで、尿に含まれる水分の一部を回収することができる。
ピット式蒸留器は、建設に必要なエネルギーと水のため、サバイバル用の蒸留器としては効率が悪すぎる可能性がある。[ 10 ]砂漠環境では、安静時の人の1日の水の必要量は3.8リットル（1 USガロン）を超えることがあるが、蒸留器の生産量は平均わずか240ミリリットル（8 US液量オンス）しかない。[ 10 ] [ 11 ]建設中に失われた水と同量の水を収集するには、数日かかる可能性がある。[ 11 ]
太陽熱蒸留器は、雨水、水道水、井戸水が利用できない場合、例えば遠隔地の家や停電時などに使用されます。[ 9 ]数日間停電する可能性のある亜熱帯ハリケーンの被災地では、太陽熱蒸留はきれいな水の代替源となります。
太陽光発電式海水淡水化システムは、インフラや電力網がほとんどない、あるいは全くない遠隔地に設置できます。太陽光発電は依然として手頃な価格で、環境に優しく、他の従来の蒸留技術の中でも効果的な方法と考えられています。太陽熱蒸留器は、特に島民に真水を供給するのに非常に効果的です。そのため、清潔な水へのアクセスが限られている農村地域や発展途上国での使用に最適です。[ 12 ] [ 13 ]
太陽熱蒸留器は、海上で遭難したパイロットによって使用され、救命いかだの緊急キットにも含まれている。[ 1 ]
太陽蒸留器は、都市下水の処理[ 15 ]、下水汚泥の脱水[ 16 ]、オリーブ油工場の廃水処理[ 17 ]にも使用されています。
研究によると、太陽蒸留器からの蒸留液にはF⁻やNO − 3などのイオンが存在する可能性がある。この現象を調査するために、画像化と蒸留実験が行われた。[ 18 ]容器に注がれた温水の界面上の蒸気空間に白い点が観察された。熱蒸留実験と太陽蒸留実験の両方からの蒸留液中のF⁻やSO 2− 4などのイオンの濃度は、脱イオン水と濃度 100 mg/L および 10,000 mg/L のフッ化物溶液を使用した場合、類似していることがわかりました。これらの結果は、エアロゾルが漏れを通して蒸留システムに入り込み、水蒸気凝縮の核として作用することを示唆しています。エアロゾルの水溶性成分は形成される液滴に溶解し、その一部は浮力駆動対流によって蒸留液に運ばれます。