当方、Windows XP を使う一介のエンドユーザーなので、Windows 7 の具体的な内容はもちろん、専門技術的なことは知らないのですが、実体験から気がつくことをいくつか述べさせていただきます。

[quote="tomopu520525"]Firefoxを長時間利用していると、
Firefoxのレスポンスが悪くなる現象が発生しています。
具体的にはタイプ時に画面が一時フリーズしたような状態となり、数秒後に入力した文字列が表示される事象です
＝タイピングと画面表示のタイムラグが頻発。[/quote]
ブラウザでのタイピングは、ロケーションバーへの URL の入力とか、検索バーへの検索ワードの入力とか、ブックマークの登録・編集とか、Web ページのテキストエリアへの入力とか、チャットとか、動画サイトのコメント入力とか、いろいろありますが、すべてにおいて症状が現れるということですか。あるいは、特定の場面においてでしょうか。
このあたりの事情と以下の検証事項の関係がよくわかりませんが、この症状が発生する際の背景として「CPU使用率が100%」の問題があり、その原因と対策がわかれば上記は解決する、という見込みのもとに提起されているご質問だと（とりあえず）解釈して話を進めます。

[quote="tomopu520525"]3.当方にて確認した内容：
・2分間隔のCPUスパイク発生時に、Firefoxプロセスはテンポラリファイル、
SQLiteへのI/O処理を頻発させている。（proxmonにて確認）
・Windows7(SP1)環境で発生。　WindowsXP(SP2)環境では発生しない。
・Firefoxにアドオンを入れていない状態でも発生[/quote]
これら確認済みの条件をふまえ、とくに強調されている「2分間隔」をキーワードにして考えると、次のようなシナリオは考えられないでしょうか。

Firefox 4.0 以降では（アドオンではなく本体の機能として）、Windows 7 のタスクバープレビューやジャンプリストに対応しています（XP にこの機能はなし）。
この情報更新のための Firefox 側の時間間隔が、デフォルトでは 120 秒、つまり 2 分で設定されているようです。-> browser.taskbar.lists.refreshInSeconds
（Firefox 側で「2分間隔」での動作が定義されているような機能は、ちょっと他に思い当たりませんでした。）

Firefox 起動直後は円滑におこなわれているこの動作が、連続稼動時間が長くなると "何らかの理由" で処理に負荷がかかるようになり、それが CPU 使用率 100 % を引き起こしているのかもしれません。
"何らかの理由" は、「常駐時間に比例して」から考えて、読み溜めてきたキャッシュ・履歴・セッション情報など大量のデータ（メモリ / ディスク）の処理をともなうためかもしれません。そう考えるならば、「Firefoxプロセスはテンポラリファイル、SQLiteへのI/O処理を頻発させている」可能性もありうるのではないでしょうか。
about:config から、browser.taskbar.lists で絞り込んでリストアップされる設定項目の内容を適宜変更し（無効化も）、その後の動作を検証してみると何かわかるかもしれません。
[size=12]　｜ ただ、どのような Web サイト / サービスをお使いであるにせよ、
　｜ ご提示のハードウェア・スペックで動作に支障をきたす規模のデータ量を
　｜ 数時間程度で溜め込むというのは、ちょっと想像がつきません。[/size]

またトラブルシューティングの定石として、新しいプロファイルを追加作成し、その新規プロファイルでの連続稼動状態を比較してみることも、問題点を切り分けていく助けになると思います。
[size=12]　｜ 新しいプロファイルでは、ページキャッシュ等の保存場所も別になるので、
　｜ ディスク上に大量に蓄積されているかもしれない既存プロファイルのキャッシュ類の
　｜ 影響を受けませんし、アドオンなどに意図せず変更されてしまったままかもしれない
　｜ 既存の Firefox の設定も、すべて初期状態で試せます。[/size]

お書きになった情報を拝見する限り、ハードウェア・スペックに問題があるようには思えませんが、[quote="tomopu520525"]･ブラウザ：Firefox　15.0.1[/quote]はちょっと不安です。（ご承知のこととは思いますが、「WindowsXP(SP2)環境」も含めサポート切れバージョンを使うことは、セキュリティ的には大きなリスクを背負うことになります。）
事情があってサポート終了バージョンをお使いかもしれませんので杓子定規なことをいうつもりはありませんが、このバージョン以降でもメモリまわりの改善やバグ修正は続いています。なので、お使いの 15.0.1 を最新バージョンにアップグレードするか、最新バージョンをカスタムインストールで既存の 15.0.1 と共存させた上で、最新バージョン用のプロファイルを作ってそれで起動し、既存バージョン（および既存プロファイル）との動作を比較・検証してみる手もあると思います。
現時点での最新バージョンは、19.0.* ですが、ESR 版の 17.0 系もあります。

何にしても、長時間稼動後に起こる現象のようですから検証には時間がかかるとは思いますので、ある程度の見通しが望める仮説や方法論から手をつけ、効率的に原因を調べられればいいですね。
[quote="tomopu520525"]いくつか可能性を挙げて頂けるだけでも大変助かります。[/quote]のお言葉に甘え、ご提示の状況説明からとりあえず思い当たることを羅列しただけですが、以上です。
的外れな話だったらすみません。

初めての投稿です。お世話になります。

Firefoxを長時間利用していると、
Firefoxのレスポンスが悪くなる現象が発生しています。
具体的にはタイプ時に画面が一時フリーズしたような状態となり、数秒後に入力した文字列が表示される事象です
＝タイピングと画面表示のタイムラグが頻発。

1.不具合の事象：
長時間(※1)Firefoxが起動常駐した環境にて、「firefox.exe」プロセスが
2分間隔でCPU使用率になる事象が発生。
　　※1…程度差はありますが約6時間です。

2.皆さんにご協力をお願いしたい内容：
・2分間隔でCPU使用率が100%となる原因が知りたいです。
いくつか可能性を挙げて頂けるだけでも大変助かります。

3.当方にて確認した内容：
・2分間隔のCPUスパイク発生時に、Firefoxプロセスはテンポラリファイル、
SQLiteへのI/O処理を頻発させている。（proxmonにて確認）
・Windows7(SP1)環境で発生。　WindowsXP(SP2)環境では発生しない。
・Firefoxにアドオンを入れていない状態でも発生

4.スペック(コンピューターのプロパティより抜粋)
･PC：
NEC製ノートPC（型番:PC-VK26MDZCF）
　　※他機種でも同様の事象が発生していることを確認しています。
･CPU：Intel製　Corei5-3320M　2.60GHz
･メモリ：4.00GB（2.01GB使用可能）
･OS：Windows7　Professional(SP1)
　32ビットOS
･ブラウザ：Firefox　15.0.1

以上、よろしくお願いいたします。