色々と可能性のある事象だと思っています。
どこからつぶすかですが、
・ためしにサンプルを作ってみましたが、再現しませんでした。(Win7 32bit SPなし&IE8)
そちらではいかがでしょうか。
もしかして3分という条件が影響するのでしょうか？
・なんだか、メモリ食いすぎな気がするんですよね。(画像の解像度が不明ですが)
デバッグ用のアドオンを動かしているならOFFにしてみるとかどうでしょう？
・調査のお供に
VMMapを使って、大きいサイズ順でソート表示しながら常時確認が効きくかもです。"10M"単位で何かいるかも。
・普通に、メモリーリークしてしまうような書き方を疑ってしまうのですが（イベント開放が正しく行われていないとか）、
ご提示のサンプルでは関係がなさそうだと思いました。
■確認したサンプル
4秒ごとに、2048x1536pxの590kByteのjpg画像を読み込んでいます。
<html><head>
<title>memory leak test</title>
<script>
function win_load(){
setInterval(timer_callback, 4000);
timer_callback();
}
var i = 0;
function timer_callback(){
document.form1.TEST_IMG.src = ((i++)%35) + ".jpg"
document.getElementById("out1").innerHTML = i;
}
window.onload = win_load;
</script></head>
<body>
<form name=form1>
<img name="TEST_IMG" />
</form>
<div id="out1"></div>
</body></html>
■結果
少なくともPrivate Bytesには変化が見られませんでした。 IOの山が画像を読み込んでいる瞬間です。
IE8でのJavaScriptによる画像表示
