さらに凶報

なんと。Tomcat 5では、server.xmlのConnecter定義のところに、下記赤字部分を追加すれば良いらしいです。POSTもGETもsetCharacterEncoding()一発でOKです。前に作ったフィルタは不要になりますた。

    useBodyEncodingForURI="true" />

結局、tomcat-devメーリングリストのDO NOT REPLY [Bug 25848] New: - ServletRequest.setCharacterEncoding() does not appear to workという投稿で始まるスレッドに解決へのヒントがありました。
疲れた・・・。これで最後と信じたい。