一般用于生产 50～200千克重的大型块冰。其工作原理是使冷媒（通常为盐水）冷却，再由冷媒使水冻成冰。这种机械主要由制冰池、蒸发器、冰桶组架、加水器、冰桶吊车、融冰槽和倒冰器组成。制冷机的蒸发器一般集中排列在制冰池纵向的一侧或两侧边沿。蒸发器有立管、排管、V型管和螺旋管等不同形式,其传热面积是根据冰池耗冷量和蒸发器自身的传热系数确定的。池中盛放盐水,冰桶置于盐水中,由加水器加水。蒸发器中制冷剂的蒸发温度一般比冰池中盐水温度低5～7℃。盐水温度一般保持在-10℃,盐水的凝固点比制冷剂蒸发温度低6～8℃。制冰时，盐水因蒸发器吸热而形成冷盐水。冰桶内的水又因冷盐水吸热而逐渐凝结成冰块。通常每10～20个冰桶固定在冰桶架上，由冰桶吊车成组提放。桶内冰块经融冰槽中约20℃的水侵渍融脱后，由倒冰器倒出，并经滑冰道输入贮冰库。
直接冷却式制冰机械包括生产片冰、管冰、板冰、雪冰等小型冰的各种机械，其结冰装置一般都带有夹层，制冷剂在夹层内蒸发，直接吸收流经装置表面的水的热量，使水冻结成冰。制冷剂则经压缩后循环使用。小型冰制造速度快，可随制随用，冰粒大小均匀，与被冷却物接触紧密，冷却效果好，机组自动化程度高，使用日益广泛，有取代大型冰的趋势。
片冰机制造小型片状冰的机械。主要由结冰圆筒、冰刀、供水、传动及制冷系统等组成（图 2）。经膨胀后的低温制冷剂液体，通过筒端空心轴进入筒夹层,蒸发吸热后形成蒸汽,通过空心轴外夹层经压缩、冷凝，再循环使用。制冷剂液体可采用重力供液或由供液泵强制供液，后者可强化结冰圆筒的传热和带走传热表面的油膜污垢，提高产冰效率。结冰圆筒可卧置于水箱中，或直立安置并由机内水泵喷水于圆筒表面，形成冰层。冰层由冰刀不断刮下即成片冰。
管冰机用以制造管状冰。主要由管冰发生器、切冰刀、制冰用水循环系统、制冷系统和传动装置等组成（图3）。制冰时,机内水泵提水至管冰发生器上部的淋水室。当室内的水通过处于蒸发管上端的水分配头以螺旋状沿着蒸发管内表面下流时，受管外壁制冷剂冷却而冻结成管状冰。管冰靠制冷剂热蒸汽或温盐水加热融脱后下落，经机下端旋转的切冰刀切断后即可使用。由于管冰机蒸发温度较高(-10℃左右),制冷量利用率高，故能耗较低。管冰机一般能制取直径50毫米、长度50毫米、厚度10～12毫米的管冰，每台制冰能力可达5～75吨/日。 壳冰机的结构与管冰机基本相同，其工作原理是向蒸发管外表面而不是内表面淋水，从而结成壳冰。
板冰机制造板形冰的机械。主要由若干组板式结冰蒸发器以及供水、供液、碎冰装置及制冷系统组成。板冰由喷淋于冷却平板表面的水冻结而成。平板夹层中通有制冷剂。板面结成的冰由制冷机排出的高温蒸汽或温水融脱，落下的板冰再经碎冰器轧碎即可应用。机械结构形式有垂直平板双面淋水和倾斜平板单面淋水两种。平板夹层中有的不仅有制冷剂通路，还有温水通路。控制制冰、融冰和出冰的周期，可获得不同厚度的板冰。通常冰厚为8～15毫米。每台板冰机日产量在5～30吨。
