質問者です。その後の調査内容です。
どうもWindows自体の問題のような気がしています。やはり、メモリリークの可能性が高いと思いますが、海外ではゾンビプロセスの存在を示す情報もあります。
メモリリークの方は、KB2870467でoleaut32.dllにメモリリークの問題があるとされています。Windows Updateでは「オプションの更新プログラム」の方に入っていて必須ではないので気が付きませんでしが、KB2911106をインストールすると、このKB2870467のメモリリークが解消されるようです。
本日これをインストールして半日ほど使っていますが、コミット済みメモリは増えていないような気がします。まだ、連続稼働時間が少ないのでなんとも断言はできないですが、その他の現象も総合すると可能性は高いと考えています。少なくともexplorerがこの問題のoleaut32.dllをロードすることはわかっていますし、このdllのメモリリーク問題であれば、explorerをkillすることでメモリが一気に解放される事実とも合致します。このdllを直接的or間接的にロードするプロセスは他にも存在しますから、それらでも少しずつはメモリリークが起きていたのでしょうが、なぜexplorerが大量にメモリリークを起こしていたのか不明です。
一方、ゾンビプロセスが発生していることも確認しています。rammapというツールを使うと、より細かいメモリの使用状況を把握できますが、アプリケーションを終了したときにタスクマネージャのプロセス一覧からは消えるけれど、rammapのプロセスリストには残っている場合があります。そのようなゾンビプロセスはTotalメモリサイズが20KByteだけ残って再起動以外には消せなくなるようです。
こちらの方は、今回の現象とは直接関係がないと考えています。20KByte程度のゾンビプロセスが残って数GByteものコミット済みメモリになるとは考えにくいですし、explorerを強制終了したからといったゾンビプロセスも同時に無くなってメモリが解放されるわけではないからです。
というわけで、KB2911106を適用してしばらく様子を見ます。
parsakunさん、もうここは見ていないかもしれませんが、もしご覧になっていましたらこのfixを適用してみて、現象が改善されるかどうか、情報を共有しませんか?